DD모터는 저속으로 회전하며 높은 토크를 보유하고 있어 별도의 감속 수단이 필요 없다. 부하를 모터에 직접 취부하는 DD모터는 설계 시 공간을 절감하고 배선을 유리하게 하며, 오차를 줄여 정밀도가 향상된다. 본지에서는 DD모터를 비롯한 FA 부품 유통 전문 기업 (주)글로벌제이티에스의 도움을 받아 DD모터와 관련해 숙지해야 할 여러 가지 팁들을 공유한다.
사진. 글로벌제이티에스
디디모터(Direct Drive Motor, 이하 DD모터)는 장비 설계 시 배선과 공간 등 외부 환경의 제약으로부터 비교적 자유롭고 정밀도가 높아 다양한 분야에서 사용되고 있다. DD모터 제조사들은 사용자들의 설계 자율성을 높일 수 있다는 DD모터의 장점을 극대화한기 위해 사용자의 여러 요구에 대응하기 위한 제품 라인업을 확보하고 있으며, DD모터를 이용해 장비를 설계하는 엔지니어라면 필히 고려하고 있는 DD모터 제조사의 제품 라인업 볼륨이 얼마나 풍부한지를 먼저 고려하는 것이 좋다.
예를 들어 니키덴소의 DD모터 라인업을 살펴보면, 인크리멘탈 타입과 앱솔루트 타입의 2가지 방식을 모두 채택함으로써 성능 또는 가성비가 요구되는 각각의 사용 환경에 선택적으로 대응한다.
1. DD모터 선정 시 체크 포인트
1) 선정 시 유의사항
DD모터 영업을 진행하면서 고객사의 사양에 적합한 모터를 선정하기 위해 항상 구동 조건을 받는데, DD모터 선정 단계에서 의외로 간과하는 부분이 바로 관성(Inertia)이다.
사실 대부분의 설계팀 엔지니어들은 직접 장비를 설계, 제작하기 때문에 부품을 공급하는 영업사원보다 이론과 같은 기술 지식이 뛰어나다. 다만 초기에 DD모터를 선정하는 단계에서 관성 값을 간과하거나, 관성 값이 미치는 영향을 대수롭지 않게 여기는 경우가 많은데, DD모터 선정 시 관성 값 고려는 필수사항이다. 단순 스펙 계산만으로 필요토크에 맞는 모터를 선정했다가는 큰 리스크를 짊어질 수 있기 때문이다.
DD모터는 단순 회전 운동만하는 일반 모터와 달리 제어가 가미되는 모터로서, 빠른 속도로 무게를 지탱하면서 멈추고, 움직이기를 반복하기 때문에 한 번에 잡아주는 힘이 생각보다 크게 필요하다. 뿐만 아니라 멈추고, 움직이는 부분이 정확해야 하는 것 또한 관건이다. 따라서 무게 중심과 거리, 그 밖에 다양한 외부 요인들이 많은 상황에서 관성 값 변수까지 감안해 안정적으로 구동할 수 있는 사양의 DD모터를 선정하는 것이 중요하다.
2) 설치 시 주의사항
일반적인 AC서보모터와 비교했을 때 DD모터는 코스트 영역이 다르기 때문에 대부분 사용하는 목적이 정해진 경우가 많다. 콤팩트한 공간 활용, 고정밀 또는 고토크 등 쓰는 목적이 명확하기 때문에 DD모터만의 장점을 이끌어 내기 위해서는 그에 맞는 설치 환경 및 설치 방법에 따르는 것이 유리하다.
τDICS 설치 예(자료. 글로벌제이티에스)
2. τDICS로 살펴보는 DD모터 선정 시 주의사항
1) τDICS의 설치
τDICS는 니키덴소가 공급하는 핵심 DD모터 라인업이다. 해당 DD모터가 충분히 성능을 발휘하기 위해서는 몇 가지 사항을 준수해야 한다.
우선 DD모터의 정도 확보와 방열을 위해 강성이 높고 방열 면적이 충분한 설치면을 확보해 DD모터의 바닥면과 유격 없이 전체가 밀착되도록 단단하게 고정해야 한다. 부하 테이블은 DD모터의 회전면과 유격이 없고 전체가 밀착되도록 단단히 고정해야 하며, 강성이 낮을 경우 DD모터의 성능이 충분히 발휘되지 않기 때문에 가능한 강성이 높게 설치해야 한다.
2) τDICS의 허용하중
카탈로그에 기재된 스펙은 어떤 조건에서 테스트한 것인지 확인할 필요가 있다. 니키덴소 τDICS 시리즈의 경우 허용 액시얼 하중, 허용 모멘트 하중을 각각 단독으로 측정해 최대 허용치를 개별 사양표에 기재하는데, 만약 액시얼 하중, 래디얼 하중, 모멘트 하중의 복합 하중이 작업하는 경우라면 공급담당자에게 직접 문의해 DD모터를 선정하는 것이 유리하다.
한편 과도한 편하중이나 부하는 로터의 변형이나 베어링 이상의 원인이 될 수 있으니 허용 하중에 대해서는 충분한 여유를 가지고 선정하는 것이 좋다. 또한 각 하중이 항상 걸린 상태에서 연속 회전동작을 할 경우에는 각 허용 하중 값의 30% 이내를 목표로 선정하는 것이 좋다.
3) τDICS의 자극검출
τDICS는 동기형 AC서보모터로서, 자극검출을 정상적으로 완료하지 않으면 출력토크가 사양 값보다 저하되는 경우가 있기 때문에 주의해야 한다.
인크리멘탈 엔코더가 장착된 모터의 자극검출 방법으로는 모터 내장의 검출센서에 의한 검출과 서보드라이버의 자동자극 검출기에 의한 검출이 있다.
자극센서에 의한 자극검출이 경우 전원 투입 위치에서 모터 회전부를 몇 도(°) 정도 동작 이동을 시키지 않으며, 자극검출이 정상적으로 완료되지 않는 경우가 있다.
한편 자동 자극검출의 경우에는 전원 투입 후 최초 서보 온(on) 시에 회전부가 요동 동작을 하고 자동 자극검출을 진행하며, 각각의 요동 각도는 모터 타입에 따라 다르다.
4) τDICS의 미소각도 동작
미소각도로 동작하는 장치에서는 베어링 윤활유 막 소실에 의한 편마모 방지와 정도 유지를 위해 정기적으로 모터 회전테이블을 90° 이상 회전시켜 주는 것이 좋다. 미소각도 범위 내에서의 연속 왕복운동 또는 모터를 회전시키지 않고 토크를 출력하는 경우 실효토크를 모터 정격토크의 70% 이하가 되도록 선정해야 한다.
한편 니키덴소의 τDICS는 미소각의 연속 왕복운동 또는 정기적인 선회동작을 할 수 없는 환경 아래에서 베어링 수명을 연장시키기 위해 관련 대책을 실시한 프레팅 대책사양에도 대응하고 있다.
(주)글로벌제이티에스 정영운 대리
