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스테핑 모터(step motor): 작동 원리와 제어 방법
스테핑 모터는 시퀀스 프로그램을 통해 구동 제어가 가능한 전동 액추에이터로, 다양한 응용 분야에서 높은 위치 결정 성능과 다기종 대응 능력을 제공합니다. 또한 회전 방향 변환, 브레이크 기능, 토크 검출 등 다양한 부가 기능을 지원합니다. 이번 장에서는 LCA(저비용 자동화)에 적합한 스테핑 모터의 특성과 제어 방법을 소개합니다.
(1) 스테핑 모터(step motor)란?
스테핑 모터는 회전 각도와 속도를 펄스 수와 주파수로 제어하는 모터입니다. 예를 들어, 5상 스테핑 모터의 기본 스텝각은 0.72도입니다. 90도를 회전시키려면 125스텝의 신호를 프로그램해야 합니다. 무부하 상태에서 회전 각도 오차는 ±0.05도이며, 이 오차는 누적되지 않습니다. 다양한 기본 스텝각을 가진 모터를 선택하여 정밀한 제어가 가능합니다.
(2) 스테핑 모터(step motor) 시스템 구성
스테핑 모터(step motor)의 제어 시스템은 PLC(Programmable Logic Controller), 컨트롤러, 드라이버, 스테핑 모터로 구성됩니다(【그림1】 참조).
PLC에 설치된 프로그램은 컨트롤러에서 펄스 신호(【그림2】 참조)로 변환되고, 드라이버는 이 신호를 모터 구동 전류로 변환하여 모터를 제어합니다.
(3) 운동 제어 방법
스테핑 모터의 회전 각도와 속도는 다음과 같이 제어할 수 있습니다.
\( 회전 각도(도) = 스텝각(도) x 펄스 수 \)
\( 회전각도(도) r/min = \frac{회전 각도(도)}{360도} \times 펄스 속도 (Hz) \times 60(s) \)
r/min: 1분 동안 회전 수
Hz: 펄스 발생 주파수
s: 초
- 기본 스텝각: 0.72도, 펄스 속도: 100Hz
- 분당 12회전
- 기본 스텝각: 0.72도, 펄스 속도: 1000Hz
- 분당 120회전
(4) 원점 설정
스테핑 모터는 자체적으로 회전 위치 기준이 없기 때문에, 위치 결정용으로 사용할 때는 기계 원점을 설정해야 합니다. 비접촉 광센서 등을 이용하여 기준점을 설정할 수 있습니다.
결론
스테핑 모터는 간단한 제어와 다양한 기능으로 LCA에 적합합니다. 정밀한 위치 결정과 다양한 응용 가능성을 제공하여 여러 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 시스템 구성과 운동 제어 방법을 이해하고 원점 설정을 통해 최적의 성능을 발휘할 수 있습니다.
출처: 한국 미스미
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