서보는 정상적으로 도는데 위치가 계속 안 맞는 경우가 있습니다. 한 번은 맞는 것 같은데 반복할수록 조금씩 틀어지거나, 설정은 그대로인데 실제 이동 거리가 다르게 나오는 경우입니다.
이럴 때는 기계 문제보다 전자기어비 설정부터 확인하는 편이 빠릅니다. 전자기어비는 엔코더 분해능, 감속기 비율, 리드값이 전부 맞아야 하기 때문에 한 군데만 어긋나도 위치 오차가 계속 누적될 수 있습니다.
1. 엔코더 비트(Bit)에 따른 펄스 수 차이
요즘 서보는 엔코더 분해능이 매우 높습니다. 20bit, 22bit, 23bit마다 1회전당 필요한 펄스 수가 크게 차이 납니다.
- 20bit: 1,048,576 pulse / rev
- 22bit: 4,194,304 pulse / rev
- 23bit: 8,388,608 pulse / rev
여기서 비트수를 잘못 잡으면 같은 지령을 줘도 이동 거리가 아예 다르게 나옵니다. 특히 드라이브 사양을 제대로 확인 안 하고 이전 프로젝트 값을 그대로 복사해서 쓰면 여기서부터 꼬이기 시작합니다.
2. 감속기가 크면 오차에 더 민감해진다
현장에서 자주 쓰는 리드 5mm 볼스크류에 감속기 167:1이 적용된 구조를 예로 들어보겠습니다.
모터 1회전당 이동량은 아래처럼 계산할 수 있습니다.
모터 1회전당 이동량 = 볼스크류 리드 ÷ 감속비
= 5mm ÷ 167
= 약 0.02994mm
즉 모터가 한 바퀴 돌아도 테이블은 약 0.03mm만 이동합니다.
이처럼 이동량이 매우 작은 구조에서는 전자기어비 설정이 조금만 틀어져도 실제 위치 오차가 빠르게 누적될 수 있습니다. 이동량이 작을수록 “1 pulse 당 이동 거리”가 더 민감해지기 때문입니다.
3. 왜 전자기어비는 딱 떨어지지 않을까?
감속기가 들어간 구조에서는 전자기어비가 대부분 딱 떨어지지 않습니다. 리드와 감속비를 계산하면 소수점이 발생하게 되고, 결국 “1 pulse 당 이동량”도 정확히 나누어지지 않는 값이 됩니다.
이 상태에서 반올림이나 근사값으로 설정하면 한 번 이동할 때는 티가 안 나더라도, 반복 동작에서 위치 오차가 무섭게 쌓입니다. 그래서 감속비가 큰 구조일수록 단순히 “계산값”에 의존하기보다 “실측 보정” 과정이 더 중요해집니다.
4. 전자기어비가 틀렸을 때 나타나는 증상
전자기어비가 잘못 설정되어도 서보 드라이브에서 에러(Alarm)가 바로 뜨지 않기 때문에 더 헷갈립니다.
- 위치 불일치: 100mm를 가라고 했는데 실제로는 98mm만 가거나 102mm를 가버림.
- 오차 누적: 작업 횟수가 늘어날수록 원래 있던 자리로 돌아오지 못하고 위치가 계속 밀림.
- 속도 이상: 지령한 속도보다 기계가 눈에 띄게 빠르거나 느리게 움직임.
5. 결국은 실측이 답이다
전자기어비는 계산으로 끝나는 게 아니라 실제 이동 거리로 확인해야 합니다. 상위 제어기에서 100mm 이동 지령을 주고, 실제 이동 거리를 측정해 보면 설정이 맞는지 바로 확인할 수 있습니다.
사람 눈으로는 1~2mm 정도의 오차는 잘 안 보일 수 있습니다. 그래서 다이얼 게이지나 스케일 기준으로 정밀하게 측정하는 편이 안전합니다. 이 과정을 생략하면 장비 출고 후 현장에서 위치가 안 맞는다는 전화를 받게 될 확률이 높습니다.
전자기어비는 단순히 맞는 값을 넣는 작업이 아니라, 실제 이동 거리와 맞추는 작업입니다.
전자기어비 오차가 의심될 때는 아래 순서로 확인합니다.
1. 서보 드라이브의 엔코더 비트 수 확인
2. 모터 1회전당 펄스 수 확인
3. 감속기 비율 확인
4. 볼스크류 리드값 확인
5. 상위 제어기의 지령 단위 확인
6. 100mm 또는 기준 거리 이동 지령 후 실제 이동 거리 측정
7. 반복 동작 후 원점 복귀 위치 확인