대곤코퍼레이션 MTD 기술영업팀 위병열 팀장
<그림1> 통합형 모터 Shematic
<그림2> 기존의 모터, 드라이브, 컨트롤러를 사용한 모션 컨트롤 schematic
<그림3> animatics의 통합형 모터 사용 schematic
실리콘밸리에 위치하고 있는 Animatics Corporation은 1987년도에 설립되어, 통합형 모션 컨트롤 기술의 선구자로서 세계시장을 주도하고 있다.
전 세계적으로 드라이브 일체형 모터의 수요가 증가하고 있는 가운데, Animatics는 BLCD 서보모터, 엔코더, 드라이브, 컨트롤러, I/O, 네트워킹 기능이 통합된 SmartMotor 시리즈와 스테핑모터, 엔코더, 드라이브, 컨트롤러, I/O, Networking 기능이 통합된 ServoStep 시리즈로 전 세계시장에 최적의 솔루션을 제공하여 오고 있다.
Animatics의 통합형 모션 컨트롤 솔루션으로 아래와 같은 효과를 거둘 수 있어, 세계적으로 시스템 메이커들의 관심을 끌고 있다.
·시스템 콤팩트화 및 제작 단가 절감 : 통합형 모터의 사용으로 발생하는 가장 큰 변화는 배선이 없어진다는 점이며, 컨트롤러 까지 통합됨으로써 콤팩트하게 시스템을 구성할 수 있을 뿐만 아니라 제어반의 함체의 크기를 줄여 제작 단가도 낮출 수 있다.
·개발시간 단축 : 모터, 드라이브, 컨트롤러에 대한 배선작업이 생략되고, 지원되는 S/W의 기능으로 사용하기가 쉬워 시스템 개발 기간 및 제작 기간을 단축시켜준다.
·생산성 향상 : 다른 서보 및 스테핑 모터 시스템 대비 1/4 정도의 부품 사용으로 고장은 줄이고 MTBF(Mean Time Between Failures, 평균무고장시간)는 늘려 생산성을 향상시킨다.
Animatics의 통합형 모터는 7Nm 까지의 토오크와 10,000rpm의 속도를 갖는 용량을 지원하고 있어, 어플리케이션의 특성에 따라 모터의 종류와 용량을 선택을 할 수 있다.
서보와 스테핑의 두 종류가 있어, 고속의 회전수가 요구되는 어플리케이션에는 BLDC 서보모터가 장착된 SmartMotor를, 속도는 낮지만 강한 토오크가 필요한 어플리케이션에는 스테핑 모터를 장착한 ServoStep을 사용할 수 있다.
모터, 드라이브, 컨트롤러의 통합
기존의 서보 혹은 스테핑 모터를 이용하여 모션 컨트롤을 수행하기 위해서는 [그림 2]과 같이 모터, 드라이브, 컨트롤러를 연결하고 상위의 PC/PLC와 연동하여 제어를 수행하였다.
그러나 [그림 3]에서 보는 것처럼, Animatics의 통합형 모터를 사용하여, 사용자가 관여하여 작업할 배선의 숫자가 대폭적으로 줄어들어, 시스템 제작 기간과 오류발생 빈도를 획기적으로 단축시킬 수 있다.
Animatics의 통합형 모터 사용시, 사용자는 모터에 Power와 상위제어기인 PC/PLC와의 통신만을 고려하면 되기 때문에, 사용자가 작업시 고려해야 할 배선의 양이 최대 약 80% 까지 줄어드는 효과가 있다는 것을 [그림 3]를 통해서 알 수 있다.
강력한 네트워킹 기능
Animatics의 통합형 모터는 다양한 통신 프로토콜의 지원으로 사용자들에게 외부 Device들과의 연결시 편의성을 제공한다.
아날로그와 디지털 신호를 선택하여 사용할 수 있는 Programmable I/O 포트를 기본적으로 7채널을 제공하며, 확장모듈을 사용하여 800 I/O 까지 확장 가능하다. 뿐만 아니라, RS232/RS485, DeviceNet, ProfiBus, Anilink 프로토콜을 지원하여 사용자의 편의성을 제공한다.
또한 RS485 어댑터를 사용하여, 100개까지 통합형 모터를 네트워크로 연동이 가능하므로, Multi axes가 필요한 어플리케이션을 구현하는 사용자들에게 훌륭한 솔루션이 될 수 있다.
이 때 각 축의 Home, Limit 센서들은 각 축에 연결된 모터에 개별적으로 연결 가능하므로 하나의 컨트롤러에 센서의 배선들을 모두 연결해야 하는 번거로움을 없앨 수 있어, 배선 작업을 간결하게 수행할 수 있게 한다. 
<그림 4> 다양한 통신 프로토콜 지원
다양한 제어기능
Animatics의 통합형 모터에 있는 컨트롤러는 매우 콤팩트하면서도 Coordinated motion, 토크, 속도 모드 제어, 엔코더 추종, Electrical gearing, 실시간 파라미터 설정 기능 등 일반적인 고급 제어기에서 수행할 수 있는 제어기능을 신뢰성 있게 제공한다.
네트워크 기능을 통해 연결하여 Multi axes 어플리케이션을 구현하는 경우 coordinated motion을 구현할 수 있다.
사용자는 대부분의 어플리케이션에서 요구하는 motion을 32bit resolution으로 위치, 속도, 가속도를 제어하여 구현할 수 있다.
간단한 토크 혹은 속도제어용으로 Animatics의 통합형 모터는 가격과 성능에서 모두 만족할 수 있는 솔루션이 될 수 있다.
SmartMotor는 highly-controllable continuous 토오크를 발생시키는 역할을 위치와 독립적으로 수행 가능하다. 속도모드에서 속도는 % 단위로 설정하여 유지할 수 있으며, 속도, 가/감속 값은 모터 동작 중에도 실시간으로 수정이 가능하다.
SmartMotor는 어플리케이션을 관장하는 S/W에서 설정된 가상의 gearing ratio를 적용하여 외부 엔코더를 추종하는 제어가 가능하다.
모터가 electric gearing을 수행하여 동작하는 동안 내부 프로그램 해석기를 동작시켜 주변장치와의 통신을 가능하게 한다.
많은 갠트리 어플리케이션은 하나의 축에서 두개의 모터를 구동하여 정확하게 평행한 모션을 구현하는데, 두개의 모터가 각각 서로를 정밀하게 추종하여야 한다.
이러한 어플리케이션 등에서 SmartMotor는 각각의 모터가 보유하고 있는 I/O 포트를 이용하여, 엔코더 I/O 신호를 Cross feed해 Electrical gearing을 구현함으로써, 오류 발생을 억제할 수 있다.
또한 모든 모션을 구현할 때 사용하는 제어 파라미터들 (위치, 속도, 가속도)의 값은 모션 중에도 변경이 가능하다.
따라서 모션의 정지 없이 파라미터를 수정해야 할 경우 매우 편리한 솔루션이 될 것이다.
<그림5> 갠트리 어플리케이션
소프트웨어 지원
Animatics의 통합형 모터는 PC를 사용하는 어플리케이션에서 보다 편리하고, 오류가 없는 작업의 수행이 가능한 소프트웨어를 지원하고 있다.
원형 interpolation 과 coutouring은 새로운 micro-interploation 기능이 결합된 SmartMotor의 앞선 통신 포맷 덕분에 매우 쉽게 구현 되었다.
Animatics는 상위제어기로 사용하는 PC에 대하여 driver와 CNC G-code interface 프로그램을 제공한다.
따라서 이 두 프로그램을 사용하면 M-code 지원을 포함하여 선형, 원형, 나선형 interpolation을 수행할 수 있다.
Jen CNC는 3D CNC 소프트웨어 이며, Animatics 통합 모터만을 구동할 수 있도록 만들어졌다. Jen CNC는 CAD/CAM 과 모션 컨트롤 소프트웨어의 특징을 하나의 프로그램에 결합하여, 2~4개 까지의 모터를 3D 좌표 모션으로 제어할 수 있게 한다.
현장에서 다년간 신뢰성을 검증받은 Jen CNC는 serial 통신을 통해 통합형 모터인 SmartMotor를 제어하며, 실시간 2D, 3D 화면 플로팅, DXF to G-code 변환, G-code 편집 기능 등을 갖고 있어, 다양한 작업에 사용되는 CNC에 훌륭한 솔루션이 될 수 있을 것이다.
또한 SMNC(SmartMotor Numeric Control Software)는 Animatics의 G Code 기반 서보 모션 제어 소프트웨어이며, Animatics의 통합형 모터를 사용하는 어플리케이션에서 multi axes contouring을 구현하는데 수치제어를 사용한다.
SMNC는 일반적인 CNC 시스템과 유사한 GUI를 포함하여, 다른 CNC 시스템에 비교할 만한 특징들을 제공한다.
이러한 소프트웨어들의 기능으로 사용자들은 Animatics의 통합형 모터를 밀링, laser 혹은 water jet cutting, routing, turning 등과 같은 어플리케이션을 보다 콤팩트하고 저렴하게 구현할 수 있게 하는 완벽한 솔루션으로 선택할 수 있을 것이다. 
<그림 6> jen CNC 화면
<그림 7> smnc 화면