모션 제어 시스템의 효율성 극대화

전문가들은 2025년까지 운송, 제조, 소매 무역의 3개 부문에서 일자리의 10~15%가 자동화 가능성이 높을 것으로 예측합니다. 더 많은 회사가 자동화된 프로세스와 기술을 채택함에 따라 공장 및 생산 라인의 모션 제어 시스템에 대한 수요가 기하급수적으로 증가했습니다. 모션 제어 시스템은 올바른 구성 요소를 올바른 방향으로 올바른 시간에 올바른 위치로 이동하여 제품이 성공적으로 조립되도록 합니다.

이 가이드에서는 모션 제어 시스템이 무엇인지, 작동 방식, 혜택을 받는 사람, 효율성을 극대화하는 방법을 살펴봅니다.

모션 제어 시스템이란 무엇입니까?

모션 제어 시스템은 기계적 모션을 생성합니다. 모터에 의해 작동되며 정확한 토크 제어, 속도 및/또는 위치를 위해 설계되었습니다. 자동화 산업에서 모션 제어 시스템은 기계 부품의 정확하고 제어된 움직임을 가능하게 합니다.

모션 제어 시스템은 모션의 빠른 시작 및 중지, 개별 요소의 조정, 제품의 정확한 위치 지정이 필요한 상황에서 자주 사용됩니다.

대부분의 경우 모션 제어 시스템은 컴퓨터 제어를 사용하여 원하는 동작을 생성하고 힘, 속도, 압력 및/또는 위치에 영향을 줍니다. 보다 발전된 시스템에는 향후 작업 개선을 위한 속도 또는 위치와 같은 중요한 프로세스 데이터 및 피드백을 수집하는 전문 기술이 있습니다.

모션 제어 시스템의 기본 구조

모션 제어 시스템은 모션 컨트롤러, 모터 드라이버 또는 증폭기, 모터의 세 가지 기본 구성 요소로 구성됩니다.

모션 컨트롤러

모션 컨트롤러는 전체 시스템의 두뇌입니다. 시퀀스 실행, 서보 루프 폐쇄 및 모션 경로 계획의 모든 계산 요구 사항을 처리합니다. 기계의 기능을 안내하는 명령을 수행하기 위해 최종 사용자가 제어합니다. 모션 컨트롤러는 축 수, 필요한 해상도, 업데이트 시간 및 지원되는 특정 통신 버스에 따라 다릅니다.

그런 다음 모션 컨트롤러는 아날로그 또는 디지털 저전력 모터 명령 신호를 모터 드라이브에 공급합니다.

모터 드라이브 또는 증폭기

모터 드라이브는 모터에 전원을 보낼 때 모션 컨트롤러에서 저전력 신호를 수신합니다.

모터 드라이브는 모터에 적절한 양의 전압과 전류를 전달하여 토크를 생성하고 부하를 움직이게 하는 역할을 합니다.

드라이브는 아날로그, 디지털, 스테퍼, 선형, 가변 주파수 및 서보 유형이 될 수 있습니다. 각 드라이브에는 고유한 기능과 능력이 있습니다. 각 드라이브는 특정 모터와 함께 작동하고 일부는 특정 애플리케이션에 더 잘 작동합니다.

모터

모션 제어 시스템의 근육이라고도 하는 모터는 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하고 목표 위치로 이동하는 데 필요한 토크를 생성합니다.

모션 제어 시스템의 모터는 사용하는 전원 유형에 따라 DC 또는 AC로 분류됩니다.

AC 모터는 더 많은 다양성, 제어된 가속, 조정 가능한 토크 제한 및 더 적은 전력선 방해를 제공합니다. 반면에 DC 모터는 시동 토크가 높고 설치 및 사용이 더 쉽습니다.

피드백 장치

피드백 장치는 폐쇄 루프 시스템과 개방 루프 시스템 모두에서 찾을 수 있습니다. 모션 컨트롤러에 위치, 방향 또는 속도 정보를 다시 제공합니다. 그런 다음 컨트롤러는 목표 출력을 달성하기 위해 전류에 필요한 조정을 합니다.

모션 제어 시스템은 산업 및 제조 애플리케이션에 널리 사용됩니다. 다음과 같은 산업 분야에서 흔히 볼 수 있습니다.

• 섬유
• 농업
• 반도체 및 전자 제품
• 인쇄 및 종이
• 플라스틱 및 고무
• 석유 및 가스
• 금속 및 기계 제조
• 의료
• 가구 및 목재
• 음식 및 음료
• 에너지
• 자동차
• 항공우주 및 방위

모션 제어 시스템의 효율성을 개선하는 방법

1. 특정 용도에 맞는 모터 사용

애플리케이션에 적합한 모터를 사용하면 더 나은 품질의 출력과 더 높은 에너지 절약으로 이어질 수 있습니다. 오늘날 모션 제어 시스템에 사용되는 가장 일반적인 세 ​​가지 모터는 DC(브러시 및 브러시리스), 스테퍼 및 서보 모터입니다.

브러싱 처리된 DC 모터 제어가 간단하고 저속에서 우수한 토크를 가지며 합리적으로 효율적이며 대부분 저렴합니다. 그들은 시스템 내에서 간섭을 일으킬 수 있는 가청 잡음 및 전자기 잡음을 생성합니다. 또한 브러시가 있는 DC 모터는 브러시가 결국 마모될 수 있으므로 지속적인 유지 관리가 필요합니다.

일반적인 용도:휴대폰 진동기, 장난감, 휴대용 선풍기, 무선 드릴, 자동차 창문.

브러시리스 DC 모터 표면 사이에 접촉이 없기 때문에 브러시 모터보다 더 빠릅니다. 같은 이유로 더 효율적입니다. 브러시리스 DC 모터는 동일한 크기의 자석을 사용하는 브러시 DC 모터보다 더 많은 전력을 제공합니다. 이러한 모터의 단점은 제어가 어렵고 종종 특수 컨트롤러가 필요하다는 것입니다.

일반적인 응용 프로그램:세탁기, 에어컨, 컴퓨터 팬, 디스크 드라이브, 드론

스테퍼 모터 정확한 위치 지정 및/또는 속도 제어에 사용됩니다. 저속에서 우수한 토크를 가지며 높은 유지 토크가 있는 응용 분야에 적합합니다. 저비용 마이크로컨트롤러로 쉽게 제어할 수 있습니다. 스테퍼 모터의 단점은 생성되는 소음, 고속에서 제한된 토크, 낮은 효율입니다. 지속적으로 전력을 끌어오기 때문에 뜨거워지는 경향이 있습니다.

일반적인 응용 프로그램:보안 카메라, 자동차 사이드 미러 틸트, 프린터

서보 모터 2000rpm 이상의 속도에서 우수한 토크를 제공합니다. 폐쇄 루프 피드백을 통해 가장 높은 위치 정확도를 갖습니다. 이들은 대부분의 고급 모션 제어 애플리케이션에 필요합니다. 서보 모터의 가능한 단점은 비용과 위치를 유지하려는 잠재적인 지터입니다.

일반적인 응용 프로그램:3D 인쇄, CNC, 포장, 직교 시스템

2. 적절하고 효율적인 속도 드라이브 사용

오늘날의 제조업체는 경쟁 우위를 유지하고 변화하는 고객 요구 사항을 충족하기 위해 더 큰 기계 및 전반적인 성능 효율성을 추구합니다.

최신 세대의 가변 주파수 드라이브(VFD)는 설계 및 생산 단계에서 운영 효율성을 가속화하는 데 핵심적인 역할을 합니다. VFD는 모터의 속도를 구동 기계의 원하는 속도에 맞추는 데 도움이 됩니다. 또한 저소음, 부드러운 시동, 감소된 유지보수를 위해 설계되었습니다.

3. 올바른 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC) 선택

PLC는 사용하기 쉽고 정밀하고 수정 가능한 제어를 제공하기 때문에 다양한 산업 분야에서 널리 사용되는 자동화 도구입니다.

PLC를 선택할 때 제어 기본 사항 및 향후 확장성을 포함한 애플리케이션 요구 사항을 정의하는 것이 중요합니다. 고려해야 할 다른 중요한 요소는 다음과 같습니다.

• I/O의 수 및 유형
• 필요한 제어 기능
• 데이터 수집 및 특수 기능 요구사항
• 통신 옵션
• 공장 직원의 자동화 경험 및 역량

일부 공장 직원은 자동화에 익숙하지만 다른 직원은 최신 기술에 대한 경험이 거의 없습니다. 고맙게도 시장에는 초보자를 위해 특별히 설계된 다양한 PLC가 있습니다. 종종 작고 단순하지만 이러한 컨트롤러는 쉽게 확장할 수 있도록 설계되었으며 더 큰 PLC에서 볼 수 있는 많은 기능을 갖추고 있습니다.

4. 적절한 구성요소만 사용

모션 제어 시스템은 벨트 및 베어링과 같은 다양한 기계 부품으로 구성됩니다. 각 구성 요소는 전체 시스템의 전반적인 성능에 영향을 미칩니다. 이것이 설계 단계부터 설치에 이르기까지 모든 부품을 일관되게 검토하고 테스트해야 하는 이유입니다.

5. 정기 유지 관리 일정 잡기

모든 구성 요소는 정상적인 마모를 거치므로 시스템 효율성이 낮아질 수 있습니다. 계획된 예방 유지 관리는 고장으로 인한 비용이 많이 드는 가동 중지 시간을 제거합니다. 또한 모션 제어 시스템의 수명을 연장하여 주요 수리 및 기계의 조기 교체를 방지합니다.

귀하의 요구에 맞는 강력한 자동화 기술

힘, 생산성, 움직임의 정확성이 매우 중요한 생산 라인에서 올바른 모션 제어 시스템을 갖추면 성공과 실패를 가를 수 있습니다.

John Henry Foster는 특정 응용 프로그램에 맞게 사용자 정의할 수 있는 모션 제어 시스템을 구현하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 1938년부터 우리는 각 고객의 고유한 요구에 맞는 로봇 공학, 자동화 및 산업 시스템을 제조업체에 제공하고 있습니다. 견적을 받으려면 저희 팀에 연락하십시오.