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서보시스템의 혁신
서보시스템은 기계장치의 위치, 속도, 및 토크를 정밀하게 제어하여 안정성과 성능을 극대화하는 핵심 시스템 중 하나입니다. "서번트"에서 유래된 서보모터는 인간의 지시에 충실히 따르며, 이를 통해 다양한 산업 분야에서 정확한 제어가 요구되는 작업에 활용됩니다. 본 보고서에서는 서보시스템의 기본 개념, 구성요소, 특징, 그리고 성능 목표에 대해 다뤄보겠습니다.
1. 서보시스템 개요
서보구성
서보모터의 어원은 "서번트(충실한 하인, 복종)"에서 유래되었으며, 인간의 지시에 따라 충실히 동작하는 기계 장치를 나타냄
JIS에서는 서보기구를 "물체의 위치, 방위, 자세 등을 제어량으로 해서, 목표치 임의의 변화에 추종하도록 구성된 제어계"로 정의
서보시스템의 대표 모델
서보시스템은 펄스제네레이터 등의 검출기를 사용하여 속도 및 위치를 피드백하고 제어함.
서보시스템의 특징
서보모터는 정확한 속도, 토크, 위치 제어를 수행하며, Factory Automation (FA) 분야에서 다양하게 사용됨.
주요 응용 분야: 산업용 로봇, 금속 공작기계, 반도체 제조장치, 포장 기계 등.
성능 특징: 광범위한 속도 제어 범위, 큰 기동 토크, 높은 응답성, 속도 제로 시의 토크 제어 가능.
2. 서보시스템의 구성
구성요소
- 주요 구성요소: 서보모터, 타코 제네레이터, 펄스 제네레이터, 리저버.
- 서보앰프를 통해 전류를 검출하고 제어하여 원하는 위치, 속도, 토크를 유지.
피드백 시스템
- 서보모터의 회전량을 검출하여 기계 이동량으로 간주 (SEMI CLOSED LOOP 제어)
- 피드백 정보로는 타코 제네레이터, 펄스 제네레이터, 리저버 등의 검출기가 활용됨
3. 서보시스템의 성능 특징
- 광범위한 주파수 응답 범위 (안정한 제어 가능, 1:2000 이상)
- 큰 기동 토크 (정격 토크의 300-450% 이상)
- 높은 응답성 (주파수 응답 100-500Hz 이상)
- 속도 제로 시의 토크 제어 가능 (서보락 동작)
4. 서보모터의 응답성 목표 수치
- 주파수 응답: 600Hz 이상.
- 파워 레이트: 정격 토크의 제곱을 모터 자체의 관성 모멘트로 나눈 값.
- 최대 토크: 정격 토크의 300-450% 이상.
- 정정시간: 서보모터의 회전속도가 거의 0이 되어 위치 결정 완료 신호를 출력하는 시간 (FALDIC-α시리즈에서는 1ms)
마무리
서보시스템은 고속이 필요하고 정밀한 제어가 요구되는 다양한 산업 분야에서 핵심적인 역할을 수행하고 있습니다. 안정성과 성능 면에서 뛰어난 특징을 가지고 있으며, 지속적인 기술 발전으로 더욱 다양한 응용 분야에서의 사용이 기대됩니다.