1.엔코더 용어해설
1.로타리 엔코더 (ROTARY ENCODER)
회전축(Shaft)에 주어진 회전각도(아나로그량)를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 장치를 말한다. 산업계에 있어서디지털 기술의 발달은 눈부신 것이고, 그 중에서 물리량，축 각도 위치 등의 아날로그량 을 디지털량으로 변환할 필요성은 높아지고，엔코더는 지금의 FA 분야에서 계측，OA 기기，그리고，의료 기기，항공，우주 분야로 용도가 확대되고 있다.
2.분해능 (Resolution)
엔코더의 축이 1회전 할때 출력되는 펄스 수를 말하며, 단위는 C/T로 표시한다.
3. CW (Clock Wise)
엔코터 축에서 보아 시계방향으로 회전하는 것을 말한다.
4.CCW (Count Clock Wise)
엔코터 축에서 보아 반시계방향으로 회전하는 것을 말한다.
5.기동 토오크(Strating Torque)
정지 상태의 회전축을 기동하는데 필요한 최소한의 힘을 말한다.
6. 최대 응답 주파수 (Maximum Response Frequency)
회전축에 대하여 전기적 응답성의 한도를 표시하는 주파수.
7.최대 회전 속도 (Maximum response frequency)
회전축에 대하여 기계적으로 허용되는 최고회전수의 한도를 표시하는 수치.
8.오픈 콜렉터 출력 (Open collector output)
출력회로의 트랜지스터 에미터을 공통으로 콜렉터을 개방형으로 한 출력형태.
9.라인 드라이버출력 (Line driver output)
통신전송규격 (EIA : electric industries association, RS-422A)에 준한 출력회로. 라인드라이버 IC를 사용하여 차동출력하는 형태.
10.2상 출력 (2-Phase out put)
1/4 주기의 위상차을 가진, A상, B상이라 부르는 2개의 출력을 가진 방식.
11.6상 출력 (6-Phase out put)
A,B상과 원점신호의 Z상에 U,V,W상을 가진 방식.
12.원점 출력 (Zero reference)
1회전중의 위치의 기준이 되는 출력, Z상이라 부른다.
13.A ,B상(A ,B Phase)
A상과 B상 출력신호의 위상차가 90°로 이루어진 디지털신호.
14.Z상 (Z Phase)
1회전에 1개씩 출력되는 신호로써 원점신호라고도 한다.
15.U ,V ,W상 (U,V,W Phase)
모터의 브러쉬레스화을 위한 120°위상차의 3신호(전기각).
회전축(Shaft)에 주어진 회전각도(아나로그량)를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 장치를 말한다. 산업계에 있어서디지털 기술의 발달은 눈부신 것이고, 그 중에서 물리량，축 각도 위치 등의 아날로그량 을 디지털량으로 변환할 필요성은 높아지고，엔코더는 지금의 FA 분야에서 계측，OA 기기，그리고，의료 기기，항공，우주 분야로 용도가 확대되고 있다.
2.분해능 (Resolution)
엔코더의 축이 1회전 할때 출력되는 펄스 수를 말하며, 단위는 C/T로 표시한다.
3. CW (Clock Wise)
엔코터 축에서 보아 시계방향으로 회전하는 것을 말한다.
4.CCW (Count Clock Wise)
엔코터 축에서 보아 반시계방향으로 회전하는 것을 말한다.
5.기동 토오크(Strating Torque)
정지 상태의 회전축을 기동하는데 필요한 최소한의 힘을 말한다.
6. 최대 응답 주파수 (Maximum Response Frequency)
회전축에 대하여 전기적 응답성의 한도를 표시하는 주파수.
7.최대 회전 속도 (Maximum response frequency)
회전축에 대하여 기계적으로 허용되는 최고회전수의 한도를 표시하는 수치.
8.오픈 콜렉터 출력 (Open collector output)
출력회로의 트랜지스터 에미터을 공통으로 콜렉터을 개방형으로 한 출력형태.
9.라인 드라이버출력 (Line driver output)
통신전송규격 (EIA : electric industries association, RS-422A)에 준한 출력회로. 라인드라이버 IC를 사용하여 차동출력하는 형태.
10.2상 출력 (2-Phase out put)
1/4 주기의 위상차을 가진, A상, B상이라 부르는 2개의 출력을 가진 방식.
11.6상 출력 (6-Phase out put)
A,B상과 원점신호의 Z상에 U,V,W상을 가진 방식.
12.원점 출력 (Zero reference)
1회전중의 위치의 기준이 되는 출력, Z상이라 부른다.
13.A ,B상(A ,B Phase)
A상과 B상 출력신호의 위상차가 90°로 이루어진 디지털신호.
14.Z상 (Z Phase)
1회전에 1개씩 출력되는 신호로써 원점신호라고도 한다.
15.U ,V ,W상 (U,V,W Phase)
모터의 브러쉬레스화을 위한 120°위상차의 3신호(전기각).
2. AC 서보모터용어해설
서보모터의 동작 특성도 : 서보모터의 동작 특성도는 모터와 모터 구동장치 즉 드라이브와 결합된 상태에서 모터가 낼 수 있는 토오크 및 회전속도의 관계를 나타내는 그림이다. 이 그림을 "토오크-회전속도 특성도(Torque-Speed Characteristic Diagram)" 라고 하며 특성도에는 보통 다음 그림 A와 같이 2개의 곡선이 그려져 있다.
각 곡선 및 직선의 특성과 특성도를 보는 법은 다음과 같다.
(가) 연속사용영역(SOAC : Safety Operating Area of Continuous) : 시간적으로 계속해서 사용하여도 모터에 이상없이 운용할 수 있는 토오크 - 회전속도 사용영역.
: 만약 이 범위를 넘어서 쉬지 않고 연속으로 사용하면 모터에 과도한 열이 발생하여 모터가 정지하게 된다.
(나) 반복사용영역(SOAI : Safety Operating Area of Intermittent) : 가감속등 짧은 시간동안 반복해서 사용하여도 모터에 이상없이 운용할 수 있는 토오크 - 회전속도 사용영역.
정격 : 모터의 정격값은 모터의 성능을 단적으로 표현해 주는 수치로써 모터의 얼굴과 같은 것이다.
정격출력은 모터 사용자가 시스템 설계시 적절한 모터용량을 가늠하여 카달로그로부터 최적의 모터를 선정할 수 있게 모터 메이커로부터 제공되는 가장 기초적인 수치이다.
그림 A의 특성도에서 보듯이 정격점(Rated Point)은 연속 정격곡선상에서 출력 혹은 효율이 최대인 점으로 정의된다.
정격 출력 Pr, 정역 토오크 Tr 및 정격 회전수 Nr사이에 다음과 같은 관계가 있다.
Pr = ( Tr · Nr ) / (97.44) [W : kg · cm, RPM]
최대 연속 토오크 : 최대 연속 토오크는 모터를 시간적으로 연속해서 계속 사용할 경우 낼 수 있는 최대 토오크이다.
순시 최대토오크 및 순시 최대전류 : 최대 연속토오크는 시간적으로 연속사용인데 비하여 순시 최대토오크는 순간적으로(모터를 가감속하는데 요하는시간) 모터가 낼 수 있는 최대토오크이다.
순시 최대토오크를 발생시키기 위하여 모터 드라이브로부터 공급되는 전류가 순시 최대전류이며 이 전류의 한계는 자석의 감자특성, 모터 드라이브의 정류특성, 모터 각 부위의 온도 상승한도 등에 의해 제한 받는다.
최대 회전수 : 모터가 낼 수 있는 최대 회전속도를 말하며 모터에 사용된 베어링, 모터 샤프트의 기계적 강도등에 의해 제한 받는다.
토오크정수 : 모터 드라이브로부터 단위 전류를 모터에 공급할 때 모터는 토오크정수와 전류의 곱에 해당하는 토오크를 발생한다.
실제로 서보계에서는 모터 축에 부하가 걸리면 회전속도가 감소하고, 정속을 유지하기 위해서는 드라이브는 모터에 더 큰 전류를 공급하여 결국 토오크가 증가하게 된다.
정격전류 Ir은 모터가 정격토오크를 내기 위해서 드라이브로부터 공급 받는 전류로서 정격 토오크 Tr에 직접 비례한다.
이 비례상수가 토오크 정수 Kt이다.
즉, Tr=Kt · Ir[kg · cm; kg · cm/A, A]
순시 최대토오크 및 순시 최대전류 : 최대 연속토오크는 시간적으로 연속사용인데 비하여 순시 최대토오크는 순간적으로(모터를 가감속하는데 요하는시간) 모터가 낼 수 있는 최대토오크이다.
순시 최대토오크를 발생시키기 위하여 모터 드라이브로부터 공급되는 전류가 순시 최대전류이며 이 전류의 한계는 자석의 감자특성, 모터 드라이브의 정류특성, 모터 각 부위의 온도 상승한도 등에 의해 제한 받는다.
최대 회전수 : 모터가 낼 수 있는 최대 회전속도를 말하며 모터에 사용된 베어링, 모터 샤프트의 기계적 강도등에 의해 제한 받는다.
토오크정수 : 모터 드라이브로부터 단위 전류를 모터에 공급할 때 모터는 토오크정수와 전류의 곱에 해당하는 토오크를 발생한다.
실제로 서보계에서는 모터 축에 부하가 걸리면 회전속도가 감소하고, 정속을 유지하기 위해서는 드라이브는 모터에 더 큰 전류를 공급하여 결국 토오크가 증가하게 된다.
정격전류 Ir은 모터가 정격토오크를 내기 위해서 드라이브로부터 공급 받는 전류로서 정격 토오크 Tr에 직접 비례한다.
이 비례상수가 토오크 정수 Kt이다.
즉, Tr=Kt · Ir[kg · cm; kg · cm/A, A]
유기전압정수 : 서보모터의 축으로부터 외부에서 회전력을 가하게 되면 모터는 발전기의 역할을 하게되어 파워 단자로부터 저압이 발생한다. 이 전압을 유기전압 혹은 역기전력(back EMF)라고 하며 유기전압은 회전속도에 비례한다. 이 비례상수를 유기전압정수 Ke라 한다. 유기전압정수는 토오크정수와 다음과 같은 관계가 있다.
Ke = 10.26 Kt [V/kRPM; kg · cm/A]
점성제동계수 : 모터의 회전속도에 비례해서 발생하는 손실토오크를 점성제동력이라 하고, 1RPM당 점성 제동력을 점성제동계수라 한다.
점성 제동력은 철손(Iron Loss), 베어링(Bearing Loss)등에 의해 생긴다.
보통 점성 제동력은 정격토오크보다 충분히 자기 때문에 시스템 설계시 무시해도 좋다.
마찰토오크 : 모터가 회전시 베어링 등의 기계적인 마찰에 의해 생기는 손실 토오크로 정격토오크의 약 5% 미만이다.
회전자 관성 : 모터 회전자(Rotor)의 중량과 기하학적 형상 즉 길이, 지름등에 의해 정해지는 관성 모멘트를 말하며, 서보시스템 설계시 아주 중요한 데이터이며, 모터의 동적 성능을 좌우하는 요소 중의 하나다.
관성 모멘트 Jm과 플라이휠 효과(Flywheel Effect) GD^2 사이에는 다음과 같은 관계가 있다.
Jm = GD^2 / 4
점성 제동력은 철손(Iron Loss), 베어링(Bearing Loss)등에 의해 생긴다.
보통 점성 제동력은 정격토오크보다 충분히 자기 때문에 시스템 설계시 무시해도 좋다.
마찰토오크 : 모터가 회전시 베어링 등의 기계적인 마찰에 의해 생기는 손실 토오크로 정격토오크의 약 5% 미만이다.
회전자 관성 : 모터 회전자(Rotor)의 중량과 기하학적 형상 즉 길이, 지름등에 의해 정해지는 관성 모멘트를 말하며, 서보시스템 설계시 아주 중요한 데이터이며, 모터의 동적 성능을 좌우하는 요소 중의 하나다.
관성 모멘트 Jm과 플라이휠 효과(Flywheel Effect) GD^2 사이에는 다음과 같은 관계가 있다.
Jm = GD^2 / 4
파워 레이트(Power Rate) : 회전자 관성과 마찬가지로 모터의 동적 특성을 나타내는 요소로서, 파워레이트는 모터 출력의 발생 속도를 의미한다.
수식적으로는 모터 자체의 회전자를 가속시키기 위한 당위 시간당 출력상승 허용손실과 기계적 시정수의 비로 정의된다.
즉, 파워 레이트Qr은 Qr = 980 · Tr ^2 / Jm · 10^(-4) [kW/sec; kg · cm, kg · cm · sec^2]
수식적으로는 모터 자체의 회전자를 가속시키기 위한 당위 시간당 출력상승 허용손실과 기계적 시정수의 비로 정의된다.
즉, 파워 레이트Qr은 Qr = 980 · Tr ^2 / Jm · 10^(-4) [kW/sec; kg · cm, kg · cm · sec^2]
열시정수 : 서보모터가 어떤 부하를 갖고 구동하면 모터권선에는 열이 발생하게 되고 온도가 높아진다.
이 상승온도는 사용된 절연재에 따라 제한되는데 통상, 절연계급으로 규정한다.
열시정수는 정격부하, 정격회전속도로 연속적으로 구동할 때, 온도 상승한도의 63.3%까지 모터권선 온도가 상승한 때의 시간을 말한다. (그림 B참조)
이 상승온도는 사용된 절연재에 따라 제한되는데 통상, 절연계급으로 규정한다.
열시정수는 정격부하, 정격회전속도로 연속적으로 구동할 때, 온도 상승한도의 63.3%까지 모터권선 온도가 상승한 때의 시간을 말한다. (그림 B참조)
기계적시정수 : 모터 축에서 부하를 제거한 후 정지한 상태에서 갑자기 정격회전수로 회전하라는 지령을 모터 및 드라이브에 입력했을때 그림 C와 같은 시간-회전속도의 특성도가 얻어진다.
기계적시정수는 그림의 특성도에서 정격회전수의 63.3%까자 도달했을 때 걸리는 시간을 말한다.
기계적 시정수가 짧으면 그만큼 서보모터의 기동성이 좋음을 뜻한다.
전기적시정수 : 정격부하가 인가된 후 정지상태에서 갑자기 모터를 구동하면 그림 D와 같이 모터권선에는 전류가 인가된다.
이때 정격부하가 인가되었기 때문에 최종적으로는 서보모터에는 정격전류가 인가된다.
전기적 시정수는 정격전류의 63.3%에 상당하는 전류가 모터에 인가될 때 까지의 시간을 말한다.
전기자 저항 및 인덕턴스 : 3상 AC서보모터에는 3개 단자의 파워 공급라인이 있다.
이중 2개의 단자를 LCR미터를 이용하여 저항 및 인덕턴스를 측정한 값이 각각 전기자 저항 Ra 및 인덕턴스 La가 된다.
열저항 : 열 저항은 모터의 파워손실이 권선의 온도상승에 어느정도 기여하느냐를 나타내는 지표를 나타낸다.
파워손실이 일정하다면 열적으로 잘 설계된 모터의 경우 발생열은 대기로 방열이 잘되므로 권선 온도상승이 높지 않게 된다. 즉 열저항이 낮아진다.
열저항이 낮은 모터가 성능이 우수한 것이라 할 수 있다.
시간정격 : 정격으로 모터/드라이브를 구동시 시간적으로 연속해서 사용 가능함을 나타냄.
보호 냉각방식 : 모터 외부는 프레임, 프랜지등으로 차폐되어 있고, 모터의 발열은 특별한 냉각방법이 필요없는 자연냉각 방식.
주위온도/주위습도 : 사용 가능한 주위온도 및 습도.
절연내압/절연저항 : 3상 전원과 주위 즉, 모터 본체와의 절연 정도를 나타냄.
부착방식 : 모터를 시스템에 부착 시키는 방법, 프랜지에서 4개의 나사로 결합시킴.
진동계급 : 정격으로 회전시 프랜지에서의 최대 진동 진폭은 15미크론 이하.