모델기반 선형 구동기 고장 진단

Abstract

최근 FPD(Flat Panel Display)나 Solar Cell제품의 대형화와 고사양화로 인해 이들을 생산하는 설비의 대형화, 고속화 그리고 초정밀화 공정이 요구되고 있다. 기존에는 Ball-Screw나 Belt 등을 이용한 반송 Robot이 주로 사용되었으나 앞서 언급한 공정을 구현함에 있어서 한계가 있다. 이로 인해 Linear Motor의 사용이 점차 늘고 있는데 별도의 직선동작을 위한 기계적 변환 장치가 없어 Backlash등의 기계적 오차가 없으며 구성이 간단하고 고속운전, 장거리 주행 그리고 복수 Motor를 쉽게 구성할 수 있는 장점들을 가지고 있기 때문이다. 그러나 설비의 소형화, 염가화 그리고 높은 생산성을 위한 초고속화 등으로 인해 Motor의 설계 마진이 최소화 되는 반면 사용 중 발생하는 여러 가지 외란으로 과부하로 인한 멈춤 등의 고장이나, 빈번한 유지보수 문제가 발생하고 있다. 본 논문은 Linear Motor System의 전류 부하율의 Monitoring을 통해 별도의 기계적, 전기적 장치의 추가 없이 윤활 상태, Guide 정렬 상태 그리고 Cable로 인한 부하 상태를 진단하고 설비 상태에 기반은 유지보수를 수행할 수 있는 제안하고자 한다. 이는 Linear Motor System의 전류 부하율을 입력 속도 Profile의 조건에 따라 구분하고 간단한 다항식으로 회귀모델을 생성하고 초기 외부 계측 장치를 이용한 고장 및 상태와 상관분석을 수행한 뒤 입력 조건과 시간의 변화에 따른 모델의 Parameter변화를 통해 시스템 상태를 추정하고 고장시점을 예측하는 알고리즘을 구성하였다. 제안된 알고리즘은 실제 시험기를 통한 검증 실험과 Simulation결과를 통해 검증하였다.