산업 자동화 및 모션 제어 분야에서 서보 시스템의 선택은 장비 성능, 정밀도 및 안정성에 결정적인 영향을 미칩니다. 이들 중 절대 및 상대 서보는 두 가지 공통 제어 모드를 나타내며 각각은 서로 다른 애플리케이션 시나리오에 적합합니다. 엔지니어와 시스템 설계자에게는 선택 기준을 이해하는 것이 중요합니다.
I. 절대 및 상대 서보의 기본 개념
절대 서보 시스템은 모터 샤프트 또는 부하의 절대 위치를 실시간으로 지속적으로 포착하고 유지합니다. 정전 및 이후의 재시작 후에도 시스템은 0으로 돌아가는 작업-없이-즉시 현재 위치를 인식합니다. 이 기능은 고유한 코딩 방법(예: 그레이 코드)을 사용하여 위치 데이터를 기록하는 절대 인코더에 의존합니다. 절대 서보는 CNC 공작 기계 및 로봇 조인트와 같이 위치 손실이 허용되지 않는 고정밀 포지셔닝을 요구하는 애플리케이션에 선호되는 선택입니다.
상대 서보(증분 서보라고도 함)는 증분 인코더를 사용하여 위치 변경을 증분적으로 추적합니다. 정전 후 위치 정보가 손실되므로 전원을 켤 때 원점 복귀 작업이 필요합니다.-(예: 기준점 설정을 위해 리미트 스위치 또는 Z-상 펄스 사용). 이 저렴한-비용 접근 방식은 초기 위치 요구 사항이 덜 엄격하거나 표준 컨베이어 벨트 및 포장 기계와 같이 주기적인 원점 복귀가 허용되는 애플리케이션에 적합합니다.
II. 선택 기준에 대한 핵심 고려 사항
1. 시스템 정전 후 위치 유지 요구 사항
장비가 위치 손실 없이 전력 손실 직후 작동을 재개해야 하는 경우(예: 반도체 리소그래피 기계, 의료 기기) 절대 서보가 유일한 실행 가능한 옵션입니다. 예를 들어, 검색 결과에 따르면 고급 제조 분야의 절대 인코더는-예상치 못한 정전으로 인한 반복적인 재보정을 방지하여 효율성을 크게 향상시킵니다.
반대로, 장비가 시작할 때마다 0으로 돌아가는 것을 허용할 수 있다면(예: 표준 인쇄기) 증분 서보 시스템은 더 큰 비용 이점을 제공합니다.
2. 정밀도 및 반복성 요구 사항
절대 인코더는 일반적으로 더 높은 해상도와 다중 회전 위치 기록 기능(예: 17-비트 단일-회전 정확도, 16-비트 다중-회전 범위)을 제공하므로 미크론-수준 위치 지정 시나리오에 적합합니다. 증분 인코더는 비슷한 단일 회전 정확도를 달성할 수 있지만{12}}다회전 애플리케이션은 외부 계산 회로에 의존합니다. 장기간 작동하면 누적된 펄스 오류로 인해 정밀도가 저하될 수 있습니다.
3. 비용 및 시스템 복잡성
절대 서보 시스템은 더 높은 하드웨어 비용을 수반하며(인코더 가격은 증분형 유형의 2-3배일 수 있음) 절대 통신 프로토콜(예: SSI, BISS 또는 EtherCAT)을 지원하는 드라이버가 필요합니다. 증분 서보에는 간단한 펄스 인터페이스(예: A/B/Z 신호)만 필요하므로 전체 비용이 절감됩니다. 예산이 제한되어 있거나 성능 요구 사항이 덜 엄격한 프로젝트의 경우 증분 솔루션은 더 큰 비용 효율성을 제공합니다.
4. 환경적응성과 신뢰성
앱솔루트 엔코더는 진동, 먼지 또는 전자기 간섭이 심한 환경에서 탁월한 간섭 저항을 보여줍니다. 예를 들어, 전자기 노이즈로 인해 신호 손실이 증가하는 자동차 용접 라인은 절대 서보 시스템으로 전환한 후 고장률이 70% 감소했습니다. 또한, 앱솔루트 시스템은 배터리 백업(기계식 다중{3}}회전 엔코더가 기어 세트를 통해 회전을 기록함)이 필요하지 않아 유지 관리 요구 사항이 줄어듭니다.
5. 시운전 및 유지보수의 용이성
상대 서보는 시운전 중에 반복적인 영점 복귀 작업이 필요한 반면, 절대 서보는 위치를 직접 판독할 수 있어 장비 설치 시간이 단축됩니다. 그러나 엔코더에 오류가 발생하는 경우 절대 시스템을 교체하려면 기계적 영점을 재보정해야 하므로 프로세스가 더욱 복잡해질 수 있습니다.
III. 일반적인 애플리케이션 시나리오 비교
1. 절대 서보 시스템에 적합한 시나리오
● 고정밀-가공 장비:예를 들어, 정전 후 처리 재개가 필요한 복잡한 공구 경로가 있는 5{2}}축 CNC 기계입니다.
● 협동로봇:잦은 시작/중지 주기와 인간의 상호 작용으로 인해 안전을 위해서는 절대 위치 지정이 필요합니다.
● 항공우주 테스트 벤치:중단 없이 계속 작동; 앱솔루트 엔코더는 100,000시간이 넘는 수명을 제공합니다.
2. 상대 서보 시스템의 응용
● 물류 분류 라인:컨베이어 벨트는 상대 모션 제어만 필요하므로 비용 효율성이 우선시됩니다.
● 표준 사출 성형기:무반품 시작이 생산 주기에 영향을 주지 않는 반복적인 순환 작업입니다.-
● 교육용 실험실 장비:원리에 대한 학생의 이해가 수행 요구보다 중요하므로 증분 시스템을 더욱 직관적으로 만듭니다.
IV. 하이브리드 솔루션 및 미래 동향
일부 고급{0}}시스템은 "증분 + 절대" 듀얼-인코더 설계를 채택하여 동적 응답과 전원 끄기 안전성의 균형을{3}}맞춥니다. 예를 들어, 광전지 실리콘 웨이퍼 절단기는 모터 끝(실시간 제어용)에 증분형 인코더를 사용하고 로드 끝(절대 정밀도용)에 절대 인코더를 사용합니다. 또한 산업용 이더넷이 확산되면서 절대 프로토콜의 전송 속도가 1MHz에서 100MHz로 증가했으며(예: EtherCAT FSoE) 증분형 인코더와의 실시간 성능 격차가 더욱 좁아졌습니다.
V. 권장 선택 결정 흐름도
1. 요구사항 정의:정전 시 위치 유지는 필수인가요? 정확도가 ±0.1mm를 초과합니까?
2. 환경 평가:강한 진동, 오일 오염 또는 전자기 간섭이 있습니까?
3. 비용 계산:예산이 절대적인 시스템을 허용합니까? 장기-유지관리 비용은 얼마인가요?
4. 호환성 확인:드라이브가 선택한 인코더 프로토콜을 지원합니까? 기계 설치 공간은 충분합니까?
요약하면 절대 서보 시스템과 증분 서보 시스템 중에서 선택하는 것은 기본적으로 성능, 비용 및 신뢰성의 균형을 유지하는 것과 관련이 있습니다. Industry 4.0이 더 큰 지능을 요구함에 따라 절대 서보 시장 점유율은 매년 증가하고 있습니다(2025년까지 45%에 도달할 것으로 예상). 그러나 대부분의 표준화된 장비의 경우 증분 솔루션이 비용 효율적입니다.- 엔지니어는 극단적인 "과도한-엔지니어링" 또는 "성능 저하"를 방지하기 위해 특정 프로세스 요구 사항에 맞춰 최적의 시스템 구성을 달성해야 합니다.