서보 위치결정 반복오차 | Following Error·백래시·PLC 진단
Problem | 서보축은 In-Position인데 제품 위치가 달라지는 이유
자동조립, 압입, 이송 및 검사 스테이션에서 서보 드라이브는 위치결정 완료를 표시하지만 제품이 지그 기준위치에서 벗어나거나 동일 위치의 반복오차가 증가하는 경우가 있습니다. 불량품 재작업, 충돌, 설비 정지와 품질 판정 불일치로 이어질 수 있습니다.
현장 검색질문: 서보모터 위치가 매번 달라지는 이유는 무엇인가? Following Error 알람이 가끔 발생하는데 서보 게인만 올려도 되는가? 원점복귀 후 위치가 달라지면 무엇부터 확인해야 하는가?
Technology 1 | 지령위치와 실제위치, 부하위치를 구분
서보의 Following Error는 일반적으로 제어계가 정의한 지령 위치와 피드백 실제 위치의 차이입니다. 추종오차가 작아도 감속기·커플링·볼스크루·너트·가이드의 유격이나 제품 고정상태 때문에 실제 공구·제품 위치는 달라질 수 있습니다. 모터 엔코더와 부하측 리니어 스케일은 측정 지점이 다르므로 동일하게 해석하면 안 됩니다.
진단 순서: ① 서보 지령위치/피드백위치/추종오차/속도/토크를 같은 타임스탬프로 기록 ② 저속·고속·가감속·정지 후 안정화 구간을 분리 ③ 정방향과 역방향 접근의 반복 위치 편차를 비교 ④ 외부 다이얼게이지·레이저 변위계로 부하측 실제위치를 확인합니다.
Technology 2 | 기구와 제어를 함께 점검
기구부에서는 커플링 풀림, 볼스크루 백래시, 베어링 예압, LM가이드 오염, 장착 브래킷 강성, 케이블베어 간섭 및 열팽창을 확인합니다. 제어부에서는 서보 튜닝, 관성비, 토크 제한, 속도·가속도·저크, 원점센서 반복성, 기계원점 오프셋, 통신 지연과 인터록을 확인합니다.
단순히 위치결정 완료 허용오차를 넓히거나 추종오차 알람 한계값을 높이는 조치는 실제 기구적 이상을 숨길 수 있습니다. 기계 원인과 제어 원인을 분리한 뒤 제조사 절차에 따라 안전하게 조정해야 합니다.
Engineering Concept | PLC–Servo–기구부 폐루프 진단
PLC Motion 명령 → Servo Drive 위치·속도 제어 → Motor/Encoder → Coupling/Ball Screw/Linear Guide → 제품 지그로 이어지는 구조입니다. 별도 부하측 변위계와 기준 게이지를 설치하여 모터 피드백과 실제 부하위치의 차이를 확인합니다. PLC는 Homing Complete, Drive Ready, Following Error, In-Position, Mechanical Clamp OK, Safe Position을 서로 다른 상태로 관리합니다.
PLC 상태 예시: IDLE → HOME_CHECK → MOVE → SETTLE → LOAD_POSITION_VERIFY → PROCESS_ENABLE → COMPLETE. SETTLE 시간과 위치 안정화 조건을 만족하지 못하면 가공·압입·로봇 진입 허가를 차단하고, 알람 후에는 원인확인과 안전한 Recovery 절차를 요구합니다.
Proof | 공식 제조사 자료와 검증 체크리스트
Siemens S7-1500 Motion Control은 위치결정 감시와 속도 의존형 추종오차 감시를 구분합니다. Rockwell의 AXIS_SERVO 문서는 볼스크루·기어 등 기계 백래시가 반전 시 위치 불일치를 만들 수 있음을 설명합니다. 이 자료는 일반 원리와 기능의 근거이며 아진의 실제 설비 성능 실적이 아닙니다.
FAT 검증: 기준 위치의 정·역방향 반복 측정, 가속도별 추종오차 파형, Cold/Warm 상태 비교, 최대 부하 조건, 원점복귀 반복성, 정전·알람 후 재기동, 지그 체결 유무, 안전 인터록 및 NG/알람 로그의 추적성을 시험합니다. 허용 공차와 반복 횟수는 제품 CTQ와 설비 사양 협의 후 결정합니다.
RFQ | 서보 위치오차 개선 설비 기술검토 입력자료
제품·지그 도면과 사진, 축 스트로크·하중·목표 Takt, CTQ 위치공차·반복정밀도 요구, 현재 서보/PLC 모델과 알람 이력, 지령/실제 위치 트렌드, 구동기구 도면, 설치공간, 안전장치, NG 및 재가동 조건을 전달해 주십시오. 이를 기준으로 기구 보강·제어 튜닝·외부 계측 적용범위를 구분합니다.
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