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서보가 정상적으로 회전하더라도 실제 위치가 지령값과 일치하지 않는 경우가 있습니다. 1회 동작에서는 큰 차이가 없어 보이지만 반복 운전 후 위치가 조금씩 밀리거나, 같은 지령값에서 실제 이동 거리가 다르게 나오는 경우입니다. 이런 증상은 기계부 유격이나 센서 문제로 보일 수 있지만, 전자기어비 설정이 엔코더 분해능, 감속기 비율, 볼스크류 리드값과 맞지 않을 때도 발생할 수 있습니다.

전자기어비는 지령값과 실제 이동량을 맞추는 기준이다

전자기어비는 상위 제어기에서 보내는 지령 단위와 서보 모터의 실제 회전량, 기계부의 실제 이동량을 맞추기 위한 설정입니다.

서보 시스템에서 위치 제어가 정상적으로 이루어지려면 다음 요소가 서로 맞아야 합니다.

이 중 하나라도 실제 장비와 다르면 서보는 정상적으로 동작해도 기계 위치는 지령값과 달라질 수 있습니다.

엔코더 비트 수에 따라 1회전당 펄스 수가 달라진다

서보 엔코더는 비트 수에 따라 1회전당 분해능이 달라집니다. 엔코더 비트 수가 높을수록 모터 1회전을 더 많은 펄스로 나누어 인식합니다.

대표적인 기준은 다음과 같습니다.

예를 들어 실제 서보 앰프와 모터는 22bit 기준인데 기존 프로젝트의 20bit 설정값을 그대로 사용하면, 같은 이동 지령에서도 내부 계산 기준이 달라집니다. 이 경우 위치 지령과 실제 이동량이 맞지 않을 수 있습니다.

따라서 전자기어비 계산 전에는 서보 모터와 드라이브의 실제 엔코더 분해능을 먼저 확인해야 합니다.

감속기 비율이 크면 1회전당 이동량이 작아진다

감속기가 적용된 구조에서는 모터 회전량과 실제 테이블 이동량이 크게 달라집니다.

예를 들어 볼스크류 리드가 5mm이고 감속기 비율이 167:1인 구조를 기준으로 보면, 모터 1회전당 실제 이동량은 다음과 같이 계산됩니다.

즉 모터가 1회전해도 테이블은 약 0.03mm만 이동합니다.

이처럼 감속비가 큰 구조에서는 모터 회전량 대비 실제 이동량이 작아집니다. 따라서 전자기어비가 조금만 맞지 않아도 반복 동작에서 위치 오차가 눈에 띄게 나타날 수 있습니다.

1펄스당 이동 거리가 위치 정밀도를 결정한다

전자기어비를 이해할 때는 1펄스당 실제 이동 거리를 기준으로 보는 것이 좋습니다.

예를 들어 22bit 엔코더와 리드 5mm, 감속비 167:1 구조를 기준으로 하면 모터 1회전당 펄스 수는 4,194,304 pulse이고, 모터 1회전당 이동량은 약 0.02994mm입니다.

실제 제어에서는 상위 지령 단위, 전자기어비, 위치결정 단위가 함께 적용되므로 단순 계산만으로 모든 조건이 결정되지는 않습니다. 그러나 이 계산은 감속기가 큰 구조에서 전자기어비가 왜 민감한지 이해하는 기준이 됩니다.

감속비가 크고 이동량이 작은 구조일수록 전자기어비와 지령 단위 설정을 정확히 맞춰야 합니다.

전자기어비가 딱 떨어지지 않는 이유

감속기와 볼스크류가 적용된 구조에서는 계산값이 정수로 깔끔하게 떨어지지 않는 경우가 많습니다.

볼스크류 리드, 감속기 비율, 엔코더 펄스 수, 제어 단위가 서로 다른 기준을 사용하기 때문입니다. 특히 감속비가 167:1처럼 정수로 나누기 어려운 구조에서는 1mm 이동에 필요한 펄스 수나 지령 단위 환산값이 소수로 나올 수 있습니다.

이때 근사값으로 전자기어비를 설정하면 1회 이동에서는 큰 차이가 없어 보일 수 있습니다. 그러나 같은 동작을 반복하면 작은 차이가 누적되어 실제 위치가 밀릴 수 있습니다.

따라서 전자기어비는 계산값만 입력하는 항목이 아니라 실제 이동량과 비교해 확인해야 하는 항목입니다.

전자기어비가 틀렸을 때 나타나는 증상

전자기어비가 틀려도 서보드라이브에서 즉시 알람이 발생하지 않을 수 있습니다. 드라이브 입장에서는 지령에 따라 정상적으로 회전하고 있기 때문입니다.

전자기어비 오류는 보통 위치 결과에서 확인됩니다.

이 증상은 기계부 문제와 비슷하게 보일 수 있습니다. 따라서 위치 오차가 발생하면 기계 유격, 커플링, 센서 상태와 함께 전자기어비 설정도 반드시 확인해야 합니다.

기계 사양을 기준으로 전자기어비를 검토한다

전자기어비를 설정할 때는 PLC나 모션 모듈의 기존 값만 기준으로 삼으면 안 됩니다. 실제 기계 사양을 기준으로 다시 계산해야 합니다.

확인해야 할 기계 사양은 다음과 같습니다.

특히 기존 프로젝트를 복사해 사용하는 경우에는 엔코더 분해능과 감속기 비율이 실제 장비와 동일한지 확인해야 합니다. 모델이 조금만 달라도 전자기어비 기준이 달라질 수 있습니다.

실측 보정이 필요한 이유

전자기어비는 계산으로 시작하지만 실측으로 확인해야 합니다.

기계 조립 상태, 감속기 백래시, 커플링 상태, 볼스크류 실제 리드 오차, 지령 단위 설정에 따라 계산값과 실제 이동량이 완전히 일치하지 않을 수 있습니다.

실측 확인은 다음 방식으로 진행할 수 있습니다.

사람 눈으로는 작은 위치 오차를 판단하기 어렵습니다. 반복 정밀도가 필요한 설비에서는 측정기를 사용해 기준 이동 거리와 반복 위치를 확인해야 합니다.

기준 이동 거리는 충분히 길게 잡는다

전자기어비 확인 시 너무 짧은 거리만 이동하면 오차가 잘 보이지 않을 수 있습니다.

예를 들어 1mm 이동에서는 오차가 작아 보이지만 100mm 이동에서는 누적 오차가 확인될 수 있습니다. 따라서 실제 장비의 스트로크와 안전 조건을 고려해 가능한 범위에서 기준 거리를 충분히 확보하는 것이 좋습니다.

위치 오차가 의심될 때는 단발 이동만 확인하지 말고, 왕복 반복 후 원점 또는 기준 위치로 돌아오는지도 확인해야 합니다.

전자기어비 확인 체크리스트

전자기어비 오차가 의심될 때는 다음 항목을 순서대로 확인합니다.

이 순서로 확인하면 기계부 문제와 설정 문제를 구분하기 쉽습니다.

전자기어비 문제 정리

서보가 정상적으로 회전하더라도 실제 위치가 지령값과 맞지 않으면 전자기어비 설정을 확인해야 합니다. 전자기어비는 엔코더 분해능, 감속기 비율, 볼스크류 리드값, 상위 제어기의 지령 단위를 연결하는 기준입니다.

20bit, 22bit, 23bit 엔코더는 1회전당 펄스 수가 크게 다릅니다. 실제 모터와 드라이브의 엔코더 분해능을 확인하지 않고 기존 프로젝트 값을 그대로 적용하면 위치 지령과 실제 이동량이 달라질 수 있습니다.

감속기가 적용된 구조에서는 모터 1회전당 실제 이동량이 작아집니다. 예를 들어 리드 5mm, 감속비 167:1 구조에서는 모터 1회전당 이동량이 약 0.02994mm입니다. 이런 구조에서는 작은 설정 오차도 반복 동작에서 누적될 수 있습니다.

전자기어비 계산값은 시작 기준일 뿐이며, 실제 장비에서는 실측 확인이 필요합니다. 기준 거리 이동 후 실제 이동량을 측정하고, 반복 동작 후 기준 위치로 복귀하는지 확인해야 합니다. 위치 오차가 발생할 때는 기계부 유격과 센서 상태뿐 아니라 전자기어비, 지령 단위, 감속비, 리드값을 함께 점검해야 합니다.

미쓰비시 심플모션 모듈을 사용할 때 서보 앰프와 케이블을 연결해도 바로 구동으로 이어지지는 않습니다. 먼저 GX Works2에서 모션 모듈을 실제 슬롯 구성에 맞게 등록하고, Simple Motion Module Setting Tool에서 축 구성과 서보 앰프 모델을 지정해야 합니다. 이 초기 구성이 맞지 않으면 이후 전자기어비, 속도, 가감속, 위치결정 데이터 설정까지 모두 정상적으로 이어지기 어렵습니다.

심플모션 셋업은 모듈 인식부터 확인한다

심플모션 셋업에서 가장 먼저 확인할 것은 서보 구동 조건이 아니라 PLC가 모션 모듈을 정상적으로 인식하고 있는지입니다.

모션 모듈이 프로젝트에 정확히 등록되지 않으면 전용 설정 툴에서 축 구성을 진행하더라도 실제 하드웨어와 설정이 맞지 않을 수 있습니다. 슬롯 위치, Start XY 주소, 모듈 형식이 실제 장비와 일치해야 이후 파라미터와 위치결정 데이터가 정상적으로 적용됩니다.

초기 확인 순서는 다음과 같습니다.

이 순서를 지키면 심플모션 셋업 초기에 발생하는 모듈 인식 오류와 축 구성 불일치를 줄일 수 있습니다.

본 글은 GX Works2와 QD77MS 계열 심플모션 모듈을 기준으로 한 일반적인 설정 흐름입니다. 실제 메뉴명과 지원 서보 앰프 모델, 축 수, 설정 항목은 사용하는 CPU, 모션 모듈, 서보 앰프 모델에 따라 달라질 수 있으므로 적용 전 해당 매뉴얼을 확인해야 합니다.

1단계 I/O Assignment에서 모션 모듈을 등록한다

먼저 PLC Parameter의 I/O Assignment에서 실제 베이스에 장착된 모션 모듈을 등록합니다.

예를 들어 QD77MS16 모듈을 사용하는 경우, 실제 베이스 슬롯 위치와 동일한 위치에 해당 모듈을 추가해야 합니다. 이 단계에서 슬롯 위치가 다르면 CPU가 인식하는 모듈 위치와 실제 장비 위치가 달라지므로 이후 제어가 정상적으로 진행되지 않을 수 있습니다.

I/O Assignment에서 확인할 항목은 다음과 같습니다.

Start XY 주소는 이후 로직과 모듈 상태 확인에서 기준이 됩니다. 기존 특수모듈과 주소가 겹치면 모듈 상태, 에러 확인, 제어 신호가 꼬일 수 있으므로 반드시 확인해야 합니다.

2단계 Intelligent Function Module을 등록한다

I/O Assignment에서 모션 모듈을 등록한 뒤에는 프로젝트 트리의 Intelligent Function Module 항목에서 New Module을 생성합니다.

이 단계는 CPU 프로젝트 안에 심플모션 모듈 설정 데이터를 연결하는 작업입니다. 모듈이 실제 슬롯에 등록되어 있어도 Intelligent Function Module에 설정이 생성되지 않으면 전용 설정 화면으로 접근하거나 모션 파라미터를 관리하기 어렵습니다.

설정 예시는 다음과 같은 방식으로 정리할 수 있습니다.

중요한 점은 I/O Assignment의 Start XY와 Intelligent Function Module의 Start XY가 서로 일치해야 한다는 것입니다. 두 설정이 다르면 프로젝트 안에서 같은 모듈을 서로 다른 주소로 보는 문제가 생길 수 있습니다.

3단계 Setting Tool을 실행한다

Intelligent Function Module 등록이 완료되면 Simple Motion Module Setting Tool을 실행할 수 있습니다.

이 툴에서는 축 구성, 서보 앰프 지정, 기본 파라미터, 위치결정 데이터, 원점복귀 조건 등을 설정합니다. GX Works2 프로젝트 트리에서 등록된 모듈을 열어 전용 설정 툴로 진입하는 방식이 일반적입니다.

Setting Tool 진입 전 확인할 항목은 다음과 같습니다.

Setting Tool은 단독으로 사용할 수도 있지만, 실제 프로젝트와 연결된 상태에서 접근하면 현재 모듈 구성과 설정 데이터를 함께 확인하기 쉽습니다.

4단계 System Configuration에서 축 구성을 확인한다

Setting Tool 내부에서는 먼저 System Configuration을 확인합니다.

이 메뉴에서는 심플모션 모듈에 연결될 축 구성을 설정합니다. QD77MS16처럼 최대 16축을 지원하는 모듈이라도 실제 설비에서 사용하는 축만 구성하면 됩니다.

처음 셋업할 때 모든 축을 한 번에 설정하기보다 실제 사용하는 축부터 순서대로 구성하는 편이 확인과 테스트가 쉽습니다.

System Configuration에서 확인할 항목은 다음과 같습니다.

축 번호가 실제 설비 기준과 다르면 이후 조그, 원점복귀, 위치결정 테스트에서 다른 축이 움직이는 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 도면의 축 명칭과 Setting Tool의 축 번호를 함께 대조해야 합니다.

5단계 축별 Servo Amplifier를 지정한다

축 구성을 확인한 뒤에는 각 축에 연결된 서보 앰프 모델을 지정합니다.

서보 앰프 모델이 실제 장비와 맞지 않으면 통신이 정상적으로 붙지 않거나, 파라미터 항목이 맞지 않거나, 이후 구동 설정이 꼬일 수 있습니다.

확인할 항목은 다음과 같습니다.

자주 사용하는 모델이라고 해서 임의로 MR-J4 계열 항목을 선택하면 안 됩니다. 실제 앰프 세부 모델과 기능 차이에 따라 설정 항목이 달라질 수 있으므로 모델명 확인이 우선입니다.

불필요한 항목을 먼저 건드리지 않는다

초기 셋업 중 통신이 붙지 않거나 축이 인식되지 않으면 External 입력, Virtual Servo Amplifier, 기타 특수 설정을 먼저 변경하는 경우가 있습니다. 그러나 원인이 모듈 등록, Start XY, 축 구성, 앰프 모델 불일치라면 이런 항목을 변경해도 문제가 해결되지 않습니다.

초기 단계에서는 다음 순서로 원인을 좁히는 것이 좋습니다.

기본 구성 확인이 끝나기 전에는 특수 기능 항목을 변경하지 않는 것이 좋습니다. 설정을 많이 바꾸면 원래 문제가 무엇인지 추적하기 어려워집니다.

여기까지 완료되면 어떤 상태인가

I/O Assignment, Intelligent Function Module 등록, Setting Tool 실행, System Configuration, Servo Amplifier 지정까지 완료되면 심플모션 초기 구동 준비의 기본 환경이 구성된 상태로 볼 수 있습니다.

이 단계에서 완료되는 내용은 다음과 같습니다.

이 상태는 심플모션의 기본 골격이 잡힌 상태입니다. 아직 서보 구동이 완전히 준비된 것은 아니며, 이후 전자기어비, 단위 설정, 속도, 가감속, 리미트, 원점복귀, 위치결정 데이터 설정이 필요합니다.

초기 모듈 구성에서 자주 발생하는 실수

심플모션 초기 셋업에서 자주 발생하는 실수는 다음과 같습니다.

초기 설정 오류는 이후 위치결정 데이터나 원점복귀 설정에서 더 큰 문제로 나타날 수 있습니다. 따라서 첫 단계에서 모듈 구성과 축 구성을 정확히 맞춰야 합니다.

심플모션 초기 셋업 체크리스트

심플모션 모듈을 처음 설정할 때는 다음 항목을 순서대로 확인합니다.

이 순서대로 확인하면 심플모션 초기 셋업에서 발생하는 인식 오류와 축 구성 오류를 줄일 수 있습니다.

심플모션 첫 단계 설정 정리

미쓰비시 심플모션 셋업은 서보 구동 조건부터 설정하는 것이 아니라 모듈 구성부터 정확히 맞추는 것이 우선입니다. GX Works2의 I/O Assignment에서 실제 슬롯 위치에 모션 모듈을 등록하고, Start XY 주소가 기존 특수모듈과 겹치지 않는지 확인해야 합니다.

이후 Intelligent Function Module에서 Simple Motion Module을 등록하고, 해당 모듈 기준으로 Simple Motion Module Setting Tool을 실행합니다. Setting Tool에서는 System Configuration에서 실제 사용할 축 구성을 확인하고, 각 축에 연결된 서보 앰프 모델을 실제 장비와 동일하게 지정해야 합니다.

이 단계까지 완료되면 PLC가 모션 모듈을 인식하고, 프로젝트에서 모션 설정을 관리할 수 있으며, 축 구성과 앰프 모델 지정이 끝난 상태가 됩니다. 이후에는 전자기어비, 이동 단위, 속도, 가감속, 소프트 리미트, 원점복귀, 위치결정 데이터 같은 실제 구동 파라미터를 순서대로 설정해야 합니다.

초기 셋업에서 슬롯 위치, Start XY, 축 번호, 앰프 모델이 틀어지면 이후 구동 설정을 아무리 조정해도 정상 동작을 기대하기 어렵습니다. 따라서 심플모션 작업은 모듈 구성과 축 구성을 먼저 안정적으로 맞추는 것부터 시작해야 합니다.