KR0136694B1

KR0136694B1 - 교류서보모터 구동제어장치

Info

Publication number: KR0136694B1
Application number: KR1019940005489A
Authority: KR
Inventors: 조상환
Original assignee: 백중영; 금성계전 주식회사
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1998-06-15
Also published as: KR950028273A

Abstract

본 발명은 교류서보모터 구동제어장치에 관한 것으로, 하나의 축제어부가 최대 4개이 자극위상제어부가 로컬버스와 병렬접속되고, 1개의 자극위상제어부가 최대 4개의 교류서보모터의 서보구동부와 서보모터가 접속되며, 각 서보모터의 검출기인 엔코더가 상기 자극 위상제어부와 접속됨으로써 서보모터를 구동하기 위한 위치 및 속도검출은 상기 자극위상제어부에서만 필요로 하고, 자극위상제어부의 자극위치, 속도 및 위치계산값은 로컬버스를 통하여 축제어부로 전송되므로 다축 시스템인 경우에도 하드웨어를 이중화할 필요가 없으며, 이에따라 배선도 간단해지며, 또한 스스템 구성상 서보의 기능이 토오크 서보나 속도 또는 위치서보 중 어느것으로 변경되어도 기본 하드웨어의 벼녁없이 축제어부의 소프트웨어만 변경하면 사용할 수 있기 때문에 배선, 시스템 크기 및 가격면에서 시스템의 융통성 및 다양화를 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

교류서보모터 구동제어장치

제1도는 종래의 기술에 의한 교류서보모터 구동제어장치의 구성도.

제2도는 본 발명에 의한 교류서보모터 구동제어장치의 구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10:데이타 버스11:주제어부

12:축제어부13:자극위상제어부

14:로컬 버스15:서보 구동부

16:토오크제어부17:증폭부

18:전장부19:교류서보모터

20:엔코더

본 발명은 교류(AC)서보모터 구동제어장치에 관한 것으로, 특히 영구자석 동기형 교류서보모터의 구동방식에 따라 효과적으로 사용할수 있는 교류서보모터 구동제어장치에 관한 것이다.

교류서보모터 구동제어장치는 CNC(Computer Numerical Control) 공작기계 및 로보트(robot), 일반자동화기계등의 축 구동 및 테이블 이송과 로보트팔 구동등에 사용되고 있는 구동원의 하나인 영구자석 동기형 교류서보모터를 구동, 제어하는 장치로, 일반적으로는 상술한 제어기로부터 수치연산된 이송지령에 다라 움직이도록 동작하는 엑츄에이터(actuator)용 제어장치다.

이러한 교류서보모터 구동제어장치 다축의 시스템을 구성하는 경우, 종래의 연결구조는 제1도에 도시한 바와 같이 n개의 축제부(3∼3')가 버스(1)를 통해 주제어부(2)에 병렬접속되고, 또한 상기 축제어부(3∼3')는 각각 N개의 서보구동부(4∼4')와 연결되며, 상기 서보구동부(4∼4')는 전장부(5)의 각각 n개의 교류서보모터 (6∼6')와 접속되어 있으며, 동작은 다음과 같다.

먼저 상기 주제어부(2)에서 버스(1)를 통해 요구된 위치지령을 병렬연결된 n개의 축제어부(3∼3')에 전송하면, 상기 축제어부(3∼3')에서는 서보구동부(4∼4')의 기능에 따라 위치나 속도 또는 토오크 지령을 발생하여 서보구동부(4∼4')로 전송하며, 서보구동부(4∼4')를 통해 입력된 엔코더 신호에 따라 위치제어를 수행한다.

그리고 상기 서보구동부(4∼4')는 모터엔코더(도시하지 않음)로부터 위치펄스를 입력받아 자체의 상전류지령을 발생시키기 위해 자극위치를 검출하여 사용하고 속도 및 위치연산을 수행하며, 연산된 정보를 다시 상기 축제어부(3∼3')로 전송한다.

그러나 이러한 다축시스템의 구축식 축수만큼 축제어부와 서보구동부를 사용해야 하고, 그 결과 서보구동부 및 축제어부에 각각 모터 엔코더의 펄스궤한 및 신호처리가 수행되야 하므로 하드웨어가 이중으로 소요되며, 배선이 매우 복잡해지고 신뢰성이 저하될뿐만 아니라 서보제어부가 토오크, 속도, 위치 제어형으로 그 기능이 변경되면 시스템 전체의 하드웨어배선 전체를 기능에 따라 다시 바꾸어야 하는등 시스템 구성의 융통성이 없고 가격이 상승하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 서보시스템의 기능 변경시에도 하드웨어의 구성을 변경시킬 필요가 없는 교류서보모터 구동제어장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 교류서보모터 구동제어장치는 다수의 축을 제어하기 위한 축제어부와, 서보모터를 구동하기 위한 자극위치, 속도, 및 위치계산을 수행하는 자극위상제어부와, 상기 축제어부와 자극위상제어부 사이에 상기 축제어부의 위치 및 속도지령과 자극위상제어부에서 계산된 속도 위치와 서보구동부로 부터의 서보상태를 상호 병렬로 전송하기 위한 로컬버스를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 상세하게 설명하고자 한다.

본 발명의 교류서보모터 구동제어장치는 제2도에 도시한 바와 같이, 주제어부(11)는 시스템에 따라서 n개의 축제어부(12∼12')와 데이터 버스(10)를 통해 병렬접속되어 있고, 상기 축제어부(12∼12)는 각각이 최대 4개의 자극위상제어부(13∼13')와 각각의 로컬버스(14)를 통해 병렬접속되어 있다.

그리고 상기 자극위상제어부(13∼13')는 최대 4개의 교류서보모터의 서보구동부(15∼15')와 접속되어 있으며, 각각의 서보구동부(15∼15')는 코오크제어부(16∼16')와 파워를 증폭하기 위한 증폭부(17∼17')로 구성되어 상호신호 접속되도록 되어 있다.

또한 상기 토오크제어부(16∼16')는 전장부(18)의 교류서보모터(19∼19')와 일대일로 접속되어 있으며, 최대 4개의 엔코더(20∼20')의 펄스신호는 자극위상제어부(13∼13')와 직접 접속되며, 통상 1개의 축제어부는 최대 16축의 교류서보모터와 접속할 수 있으며, 동작은 다음과 같다.

상기 서보구동부(15∼15')의 코오크제어부(16∼16')는 자극위상제어부(13∼13')로부터 상전류지령 iu^*,iv^*및 제어시퀀스신호를 인가받아 상응하는 토오크 제어를 행하며, 최종의 펄스폭변조신호(PWM)를 증폭부(17∼17')로 전송하며, 기본적으로는 토오크 제어를 수행하도록 되어 있으나 모터의 용량과 관계없이 동일한 구조를 가지며, 속도제어부, 위치제어부 및 1축제어부등으로 변경될수 있으며, 이 경우 모터의 엔코더 신호 및 자극위상제어부(13∼13')의 기능이 포함된다.

상기 증폭부(17∼17')에서는 상기 펄스폭변조신호가 인가되면 3상인 버터를 고동하여 교류서보모터(19∼19')의 구동전압을 변조하는데, 이 증폭부(17∼17')는 컨버터와 인버터, 희생방전부, 보호 미 경보처리부로 구성되어 모터의 용량에 따라 표준화된다.

즉, 기본적으로 서보구동부(15∼15')의 기능이 토오크 제어부(16∼16')에서 속도제어, 위치제어 또는 1축제어등의 복합기능을 요구할 때 증폭부(17∼17')의 각 기능에 맞도록 토오크제어부(16∼16')의 변경만으로 상기 서보구동부(15∼15')의 기능을 대응시킬 수 있다.

상기 자극위상제어부(13∼13')는 최대 4개의 서보구동부(15∼15')와 모터를 접속할 수 있도록 구성되며, 최대 4개의 엔코더(20∼20')로부터 위치펄스를 받아 자극위치, 속도 및 위치를 연산하고, 연산된 상기 자극위치는 상전류지령발생시에 사용하며, 속도 및 위치는 상기 로컬버스(14)를 통해 축제어부(12∼12')로 전송한다.

이때 상기 상전류지령은 승산형 디지탈/아날로그 변환기(도시하지 않음)을 통해 서보구동부(15∼15')의 토오크 제어부(16∼16')로 출력되어 이 토오크 제어부(16∼16')로 하여금 모터의 토오크 제어를 수행하도록 한다.

그리고 상기 축제어부(12∼12')는 데이타 버스(10)를 통해 주제어부(11)로부터 위치지령을 전송받고, 로컬버스(14)를 통해 자극위상제어부(13∼13')로부터 속도 및 위치값을 전송받아 이에 상응하는 위치제어 및 속도제어를 수행하며, 전류지령을 자극위상제어부(13∼13')로 출력하여 이에 상응하는 속도 및 위치제어가 수행되도록 한다.

이상에서와같이 본 발명에 의하면, 하나의 축제어부가 최대 4개의 자극위상제어부와 로컬버스를 통해 병렬접속되고, 1개의 자극위상제어부가 최대 4개의 교류서보모터의 서보구동부와 서보모터에 접속되며, 각 서보모터의 검출기인 엔코더가 상기 자극위상제어부와 접속됨으로써 서보모터를 구동하기 위한 위치 및 속도검출은 상기 자극위상제어부에서만 필요로 하고, 자극위상제어부의 자극위치, 속도 및 위치계산값은 로컬버스를 통하여 축제어부로 전송되므로 다축 시스템인 경우에도 하드웨어를 이중화할필요가 없으며, 이에따라 배선도 간단해지며, 또한 스스템 구성상 서보의 기능이 토오크 서보나 속도 또는 위치서보 중 어느것으로 변경되어도 기본 하드웨어의 변경없이 축제어부의 소프트웨어만 변경하면 사용할 수 있기때문에 배선, 시스템 크기 및 가격면에서 시스템의 융통성 및 다양화를 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims

주제어부와 데이터버스를 통해 병렬로 연결되어 있는 n개의 축제어부와, 상기 각 축제어부마다 로컬버스를 통해 병렬연결되어 그 축제어부로 부터의 위치 및 수도지령을 입력받고, 4개의 모터엔 코더로부터 펄스신호를 궤한 입력받아 서보모터를 구동하기 위한 자극위치, 속도 및 위치계산을 수행하고 상기 계산된 속도 및 위치와 서보모터 제어상태의 데이터를 상기 로컬버스를 통해 상기 축제어부에 전송하는 최대 4개의 자극위상제어부와, 상기 자극위상제어부로 부터 자극위치 지령신호를 입력받아 서보모터의 토오크제어를 수행함과 아울러 서보의 기능에 따라 속도제어, 위치제어 또는 1축제어로 그 기능을 변경하는 토오크 제어부 및 상기 토오크제어신호를 증폭하여 상기 서보모터를 구동시키는 증폭부로된 최대4개의 서보구동부로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 교류서보모터 구동제어장치.