서보 원점복귀는 단순히 원점복귀 명령을 실행하는 작업이 아닙니다. 원점 방식, 원점 방향, 도그 센서 위치, Z상 검출 조건, Retry 설정이 실제 기구 구조와 맞아야 반복 위치가 안정됩니다. 원점 센서가 감지되더라도 어떤 기준으로 원점을 확정하는지에 따라 장비의 기준 위치가 매번 달라질 수 있으므로, 원점복귀 설정은 시운전 초기에 반드시 확인해야 합니다.
원점복귀에서 중요한 것은 기준 위치다
서보 원점복귀는 축의 기준 위치를 정하는 과정입니다. 이 기준 위치가 흔들리면 이후 모든 위치결정 데이터가 영향을 받습니다.
예를 들어 원점이 매번 0.5mm씩 다르게 잡히면, 위치결정 좌표가 모두 같은 만큼 밀리게 됩니다. 프로그램상 목표 위치가 같아도 실제 기계 위치는 달라질 수 있습니다.
원점복귀에서 확인해야 할 항목은 다음과 같습니다.
| 확인 항목 | 설명 |
|---|---|
| 원점 방식 | 도그 방식, 리미트 방식, 데이터 세트 방식 등 |
| 원점 방향 | + 방향 또는 – 방향 중 어느 방향으로 찾는지 |
| 도그 센서 | 원점 감지를 위한 물리 센서 위치 |
| Z상 | 엔코더 1회전당 1회 발생하는 기준 신호 |
| Retry | 원점 센서를 찾지 못했을 때 재탐색 동작 |
| 최종 원점 기준 | 센서 ON인지, 센서 OFF 후 Z상인지 확인 |
원점복귀는 센서를 찾는 동작이 아니라, 반복 가능한 기준점을 확정하는 동작으로 봐야 합니다.
도그 센서 방식이 많이 사용되는 이유
현장에서는 원점복귀 방식으로 도그 센서를 사용하는 경우가 많습니다.
도그 센서는 축이 특정 위치 구간에 들어왔음을 알려주는 물리적인 기준입니다. 다만 센서 자체는 감지 범위를 가지고 있기 때문에, 센서 ON 순간만으로 정밀한 원점 기준을 잡기에는 한계가 있습니다.
도그 센서 방식의 장점은 다음과 같습니다.
| 항목 | 설명 |
|---|---|
| 위치 기준 확보 | 기계적으로 원점 근처를 찾기 쉬움 |
| 방향 판단 용이 | 축이 어느 방향에서 접근하는지 관리 가능 |
| 반복성 확보 | Z상과 조합하면 안정적인 원점 설정 가능 |
| 이상 감지 | 센서를 찾지 못하는 경우 원점복귀 이상 판단 가능 |
도그 센서는 원점 근처를 찾기 위한 기준으로 사용하고, 최종 원점은 Z상 등 더 정밀한 기준으로 확정하는 방식이 안정적입니다.
센서 ON 기준 원점의 한계
원점 센서가 ON 되는 순간을 그대로 원점으로 설정하면 반복 위치가 흔들릴 수 있습니다.
센서는 감지 범위를 가지고 있으며, 감지 위치는 접근 속도, 센서 응답, 도그 형상, 기계 유격, 노이즈 조건에 영향을 받을 수 있습니다. 따라서 센서 ON 순간은 정확한 한 점이라기보다 일정 폭을 가진 감지 구간으로 보는 것이 적절합니다.
센서 ON 기준 원점에서 발생할 수 있는 문제는 다음과 같습니다.
| 문제 | 설명 |
|---|---|
| 반복 위치 흔들림 | 센서 감지 구간 안에서 원점 위치가 달라질 수 있음 |
| 접근 속도 영향 | 속도에 따라 감지 시점이 달라질 수 있음 |
| 센서 응답 편차 | 센서 종류와 상태에 따라 감지 위치 차이 발생 |
| 기계 유격 영향 | 도그 접촉 위치와 실제 축 위치 사이 편차 발생 |
| 미세 위치 오차 | 반복 작업에서 소재 위치나 터치 위치가 틀어질 수 있음 |
이 때문에 정밀 위치결정이 필요한 축에서는 센서 ON만으로 원점을 확정하는 방식보다 Z상 기준을 함께 사용하는 방식이 적합합니다.
Z상은 원점 반복성을 높이는 기준 신호다
Z상은 엔코더에서 1회전당 한 번 발생하는 기준 신호입니다. 도그 센서가 원점 근처를 찾는 역할이라면, Z상은 최종 기준 위치를 더 정밀하게 확정하는 역할을 합니다.
일반적으로 안정적인 방식은 도그 센서를 감지한 뒤, 도그 센서를 통과하여 OFF 되는 지점 이후의 Z상을 찾아 원점으로 확정하는 구조입니다.
이 방식의 의미는 다음과 같습니다.
| 단계 | 의미 |
|---|---|
| 도그 센서 접근 | 원점 근처 구간 진입 확인 |
| 도그 센서 ON | 원점 탐색 구간에 들어왔음을 확인 |
| 도그 센서 OFF | 센서 감지 폭을 벗어남 |
| Z상 검출 | 엔코더 기준 신호로 원점 확정 |
| 원점 완료 | 반복 가능한 기준 위치 저장 |
도그 센서의 감지 폭에 의존하지 않고, 센서 통과 후 Z상을 기준으로 원점을 잡으면 반복성이 좋아집니다.
도그 OFF 후 Z상을 찾는 방식이 안정적인 이유
도그 센서가 ON 된 순간은 센서 감지 범위의 시작점일 뿐입니다. 이 위치를 원점으로 잡으면 매번 같은 위치를 보장하기 어렵습니다.
반면 도그 센서를 통과한 뒤 OFF 상태가 된 이후 처음 만나는 Z상을 기준으로 원점을 잡으면, 센서 감지 폭의 영향을 줄일 수 있습니다.
| 방식 | 특징 |
|---|---|
| 센서 ON 즉시 원점 | 설정은 단순하지만 반복 위치가 흔들릴 수 있음 |
| 센서 OFF 후 Z상 원점 | 감지 폭 영향을 줄이고 반복성 확보 가능 |
| 리미트 기준 원점 | 구조는 단순하나 정밀 기준으로는 제한적 |
| 데이터 세트 원점 | 기계 기준보다 현재 위치 설정에 가까움 |
정밀 위치결정이 필요한 축에서는 센서 ON 위치가 아니라 Z상 검출 위치를 최종 원점 기준으로 사용하는 것이 안정적입니다.
원점이 매번 틀어질 때 나타나는 증상
원점 방식이 부적절하거나 Z상 검출 기준이 맞지 않으면 다음과 같은 증상이 발생할 수 있습니다.
| 증상 | 가능 원인 |
|---|---|
| 원점복귀 후 위치가 조금씩 다름 | 센서 ON 기준 원점 또는 Z상 미사용 |
| 반복 작업 위치가 흔들림 | 원점 기준 불안정 |
| 터치 위치가 일정하지 않음 | 원점 좌표 자체가 매번 달라짐 |
| 원점복귀는 완료되지만 위치가 맞지 않음 | 원점 방식 또는 원점 보정값 오류 |
| 특정 방향에서만 원점 불량 | HPR 방향 또는 Retry 설정 불일치 |
| 리미트 근처에서 알람 발생 | 원점 방향과 센서 배치 불일치 |
이 증상은 기구부 유격이나 커플링 문제와 비슷하게 보일 수 있습니다. 그러나 원점복귀 후 기준 위치가 매번 다르다면 HPR 방식과 Z상 설정을 먼저 확인해야 합니다.
HPR 방향 설정은 센서 배치와 함께 봐야 한다
원점복귀 방향은 축이 어느 방향으로 이동하면서 원점 센서를 찾을지 결정하는 설정입니다.
예를 들어 원점 방향을 – 방향으로 설정했는데 현재 축 위치가 원점 센서보다 더 – 방향에 있거나, 원점 센서와 – 리미트 사이에 있으면 축이 센서를 찾지 못하고 리미트로 이동할 수 있습니다.
HPR 방향 설정 시 확인할 항목은 다음과 같습니다.
| 확인 항목 | 설명 |
|---|---|
| 원점 센서 위치 | 축 스트로크 안에서 센서가 어느 위치에 있는지 확인 |
| + 리미트 위치 | 정방향 이동 한계 확인 |
| – 리미트 위치 | 역방향 이동 한계 확인 |
| 초기 축 위치 | 전원 투입 시 축이 있을 수 있는 위치 확인 |
| 원점 접근 방향 | 센서를 안정적으로 만나는 방향 확인 |
| Z상 탐색 방향 | 최종 Z상을 어느 방향에서 찾는지 확인 |
원점 방향은 프로그램 편의가 아니라 실제 기구 배치와 축의 초기 위치 가능성을 기준으로 결정해야 합니다.
Retry 설정은 원점 탐색 실패에 대비하는 기능이다
Retry 설정은 원점복귀 중 센서를 찾지 못하거나 리미트에 접근했을 때 반대 방향으로 빠져나온 뒤 다시 원점을 찾는 동작에 사용됩니다.
축이 항상 원점 센서의 한쪽에서 시작한다면 단순한 원점 방향 설정만으로도 동작할 수 있습니다. 그러나 실제 현장에서는 작업 중 정지, 수동 이동, 전원 차단, 알람 정지 등으로 축 위치가 바뀔 수 있습니다.
Retry가 필요한 상황은 다음과 같습니다.
| 상황 | 설명 |
|---|---|
| 축이 원점 센서 반대편에 있음 | 설정 방향으로 이동해도 센서를 찾지 못할 수 있음 |
| 축이 리미트 근처에 있음 | 원점 방향 이동 시 리미트에 먼저 도달 가능 |
| 원점 센서와 리미트 간격이 좁음 | 센서 검출 전 리미트 감지 가능 |
| 수동 조작 후 위치 불확실 | 전원 재투입 시 축 위치를 예측하기 어려움 |
| 장비 정지 위치가 일정하지 않음 | 원점복귀 시작 위치가 매번 다를 수 있음 |
Retry는 단순 편의 기능이 아니라 원점복귀 실패 조건을 줄이기 위한 설정으로 볼 수 있습니다.
원점 센서 탐색 방향과 Z상 탐색 방향은 다를 수 있다
원점복귀 설정에서 원점 센서를 찾는 방향과 최종 Z상을 찾는 방향이 항상 같아야 하는 것은 아닙니다.
기구 배치에 따라서는 먼저 원점 센서를 특정 방향으로 찾은 뒤, 센서를 통과하거나 빠져나온 다음 반대 방향에서 Z상을 찾는 방식이 더 안정적일 수 있습니다.
특히 원점 센서와 리미트 센서가 가까운 경우에는 Z상 탐색 중 리미트가 먼저 감지될 수 있습니다. 이때 최종 Z상 탐색 방향을 조정하면 리미트 간섭을 줄일 수 있습니다.
| 조건 | 검토 방향 |
|---|---|
| 센서와 리미트 간격이 좁음 | Z상 탐색 방향 변경 검토 |
| 센서 ON 구간이 길음 | 센서 OFF 후 Z상 기준 검토 |
| 특정 방향에서만 원점 불량 | 접근 방향과 Z상 탐색 방향 분리 검토 |
| 원점복귀 중 리미트 감지 | Retry와 탐색 방향 재검토 |
원점복귀는 센서를 찾는 방향, 센서를 통과하는 조건, Z상을 찾는 방향을 함께 고려해야 합니다.
원점복귀 시운전 확인 순서
원점복귀 설정 후에는 실제 축을 저속으로 움직이며 동작 순서를 확인해야 합니다.
점검 순서는 다음과 같이 정리할 수 있습니다.
| 순서 | 확인 내용 |
|---|---|
| 1 | 원점 센서, +리미트, -리미트 입력 상태 확인 |
| 2 | 원점복귀 방향 설정 확인 |
| 3 | 저속 조건으로 원점복귀 실행 |
| 4 | 원점 센서 ON/OFF 순서 확인 |
| 5 | Z상 검출 여부 확인 |
| 6 | 원점복귀 완료 플래그 확인 |
| 7 | 반복 원점복귀 후 위치 편차 확인 |
| 8 | 리미트 근처 시작 위치에서 Retry 동작 확인 |
| 9 | 원점복귀 후 기준 위치와 작업 위치 비교 |
| 10 | 필요 시 원점 보정값과 탐색 방향 조정 |
원점복귀는 1회 완료 여부만 확인하면 부족합니다. 여러 번 반복했을 때 같은 위치로 복귀하는지 확인해야 합니다.
원점복귀 확인 시 주의할 항목
원점복귀 테스트는 반드시 저속 조건과 안전한 위치에서 진행해야 합니다. 원점 방향이 잘못되었거나 Retry 설정이 맞지 않으면 축이 리미트 방향으로 이동할 수 있기 때문입니다.
주의할 항목은 다음과 같습니다.
| 주의 항목 | 설명 |
|---|---|
| 저속 테스트 | 초기 확인은 반드시 낮은 속도로 진행 |
| 리미트 거리 | 원점 센서와 리미트 사이 여유 확인 |
| 센서 상태 | 원점 센서 ON/OFF가 모니터와 일치하는지 확인 |
| Z상 검출 | Z상 기준으로 원점 완료되는지 확인 |
| 반복성 확인 | 1회가 아니라 반복 복귀 위치 확인 |
| 기구 간섭 | 원점복귀 중 충돌 가능 구간 확인 |
| 보정값 기록 | 원점 보정 변경 전후 값 기록 |
위치 오차가 발생할 때 원점 보정값만 임의로 수정하면 원인이 가려질 수 있습니다. 먼저 원점 방식과 Z상 검출 조건을 확인한 뒤 보정값을 조정해야 합니다.
원점 설정 체크리스트
서보 원점이 매번 틀어질 때는 다음 항목을 순서대로 확인합니다.
| 순서 | 점검 항목 | 확인 내용 |
|---|---|---|
| 1 | 원점 방식 | 도그 방식인지, 센서 ON 기준인지, Z상 기준인지 확인 |
| 2 | 원점 센서 | 감지 위치와 ON/OFF 상태 확인 |
| 3 | Z상 사용 여부 | 최종 원점 기준에 Z상이 포함되는지 확인 |
| 4 | 원점 방향 | 기구 배치와 설정 방향이 일치하는지 확인 |
| 5 | Z상 탐색 방향 | 리미트와 간섭 없는 방향인지 확인 |
| 6 | Retry 설정 | 센서 미검출 또는 리미트 접근 시 재탐색 가능한지 확인 |
| 7 | 리미트 위치 | 원점 센서와 리미트 간 거리 확인 |
| 8 | 반복 원점복귀 | 여러 번 복귀 후 위치 편차 확인 |
| 9 | 원점 보정값 | 임의 보정이 누적되어 있지 않은지 확인 |
| 10 | 기계부 상태 | 커플링, 백래시, 센서 고정 상태 확인 |
이 순서대로 확인하면 원점 방식 문제와 기계부 문제를 구분하기 쉽습니다.
HPR 방식과 Z상 설정 정리
서보 원점복귀에서 중요한 것은 원점 버튼을 실행하는 것이 아니라 반복 가능한 기준 위치를 확정하는 것입니다. 원점 센서가 감지되었다는 사실만으로는 정밀한 원점이 보장되지 않습니다. 센서는 감지 폭을 가지고 있으므로 센서 ON 위치를 그대로 원점으로 사용하면 반복 위치가 흔들릴 수 있습니다.
도그 센서를 사용한 원점복귀에서는 센서로 원점 근처를 찾고, 센서를 통과한 뒤 Z상을 기준으로 최종 원점을 확정하는 방식이 안정적입니다. Z상은 엔코더 1회전당 한 번 발생하는 기준 신호이므로, 센서 감지 폭의 영향을 줄이고 반복성을 높이는 데 도움이 됩니다.
HPR 방향 설정은 원점 센서와 리미트 위치, 축의 시작 위치 가능성을 기준으로 결정해야 합니다. 축이 원점 센서와 리미트 사이에 있을 수 있다면 Retry 설정을 검토해야 하며, 기구 배치에 따라 원점 센서 탐색 방향과 최종 Z상 탐색 방향을 다르게 설정하는 방식도 필요할 수 있습니다.
원점이 매번 틀어진다면 기계부 유격만 의심하지 말고 원점 방식, Z상 사용 여부, 원점 방향, Retry 설정, 리미트 위치를 함께 확인해야 합니다. 원점은 센서가 감지된 순간이 아니라, 반복 가능한 기준 신호를 기준으로 확정될 때 안정됩니다.