KR0148912B1 - 이송모터제어장치 - Google Patents

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Abstract

메모리에 속도와 거리 데이타를 저장하고, 인코더에 의해 모터의 회전속도를 검출하고, 모터의 실제속도와 상기 메모리에 저장된 속도로부터 PID 연산하여 도통각을 결정하고, 전원주파수 검출장치에서 출력되는 제로크로스 신호의 발생시점부터 상기 도통각을 위상각 카운터에 의해 카운트하여 상기 제로크로스 시점부터 도통각의 시간동안 모터에 전원을 인가하여 모터를 제어한다. 주행체가 취출위치나 낙하위치에서 오버런 또는 쇼트스톱하는 경우 실제거리와 거리 데이타와의 차를 구하여 그 차이만큼 전이나 후에 감속개시를 함으로써 정지시 진동을 없앤다.

Description

이송 모터 제어장치
본 발명은 취출로보트의 이송모터 제어장치에 관한 것으로, 특히, 오버런(Over-run) 또는 쇼트스톱(Short-Stop)에 의한 진동이 생기지 않도록 모터를 제어하는 장치에 관한 것이다.
종래의 로보트의 이송모터 제어장치는 제4도에도시된 바와 같이 모터(41)를 구동하여 취출측으로부터 낙하측으로 성형품을 이송하는데, 이 성형품이 낙하측에 도달되면 모터(41)가 정속도로 동작하다가 낙하측의 감속개시위치에서 센서(44,44')에 의해 감지되고, 상기 센서(44,44')는 제어부(도시생략)에 감지신호를 출력하며, 상기 제어부는 모터(41)에 제어신호를 보내서 감속하게 한다.
상기 모터(41)가 감속되면서 이동하는 성형품이 낙하위치인 센서(44,44')의 근처에 도달하면 센서(44,44')에 의해 도달된 것이 감지되어 감지신호가 제어부에 출력되고, 상기 제어부는 제어신호를 출력하여 그 제어신호에 의해 모터 브레이크(42)가 작동되면서 정지된다.
이때, 낙하지점(47)에서 밀림을 방지하기 위해 설치된 스토퍼(45')에 주행체가 충돌하여 멈추게 된다.
또한, 취출측으로의 동작은 모터(41)가 취출측으로 정속도로 동작하다가 취출지점(46)에 근접되면서 상기 센서(43,43')에 의해 주행체가 감지되어 감지신호가 제어부에 출력되고, 상기 제어부는 제어신호를 모터에 출력하여 모터(41)는 감속하게 되고, 취출지점(46)에 주행체가 도달되면 상기 센서(43,43')가 감지하여 제어부에 신호를 보내고, 상기 제어부는 모터 브레이크(42)를 동작시켜 주행체가 정지하게 된다.
이때, 취출지점에서 관성력에 의한 밀림을 방지하기 위하여 설치된 스토퍼(45)에 주행체가 충돌하면서 멈추게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 장치는 취출지점과 낙하지점에서의 위치 정밀도를 확보하기 위하여 주행체와 스토퍼(45,45')가 충돌하게 되므로, 척(Chuck)부가 진동에 의한 척킹(Chucking)현상을 초래하고, 충돌에 의해 장치에 충격이 가해져 기계적 강도 저하를 초래하여 내구성이 나빠진다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 따라서, 본 발명의 목적은 인덕션 모터를 사용하여 디지탈제어가 가능한 모터 제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 취출위치 및 낙하위치에서 위치결정시에 정밀도가 높은 모터 제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 취출위치 및 낙하위치에서 정지시 진동이 발생하지 않도록 하는 모터 제어장치를 제공하는 것이다.
제1도는 본 발명에 의한 이송모터 제어장치의 구성을 보이는 블록도이다.
제2도는 본 발명에 따라 취출측에서의 거리에 대한 속도변화를 보이는 그래프이다.
제3도는 본 발명에 따라 취출측에서 오버런 또는 쇼트스톱이 발생할 때의 거리에 대한 속도변화를 보이는 그래프이다.
제4도는 종래의 취출로보트의 이송축 부분을 보이는 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 제어부 2 : 메모리
3 : 위상각 카운터 4 : 구동회로
5 : 전원주파수검출부 6 : 인덕션모터
7 : 진상용콘덴서 8 : 인코더
10 : 다수의 홈 11 : 발광소자
12 : 수광소자 13 : 제1레지스터
14 : 포인트(POINT) TA1,TA2 : 트라이악
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명의 장치는 인덕션모터(6)의 전원인가라인에 구비되는 제1,2전자스위치(TA1,TA2)와, 제1,2전자스위치(TA1,TA2)를 온/오프구동시키는 구동회로(4)와, 인덕션모터(6)의 회전속도를 검출하는 인코더(8)를 구비한 이송모터 제어장치에 있어서, 인덕션모터(6)에 인가되는 상용교류전원의 주파수에 대한 제로크로싱을 검출하는 전원주파수 검출부(5)와, 가속, 정속, 감속수순으로 이루어지는 상기 인덕션모터(6)의 주행패턴에 따른 각 주행구간의 주행속도 및 거리데이타의 설정값이 저장된 메모리(2)와, 인덕션모터(6)의 감속주행 개시위치를 저장하는 제1레지스터(13)와, 상기 인코더(8)의 출력펄스에 따라 일정 값씩 증가하여 인덕션모터(6)의 이동거리에 대응하는 값을 기억하는 포인트(14)와, 상기 제로크로싱시점부터 위상각을 카운트하는 위상각 카운터(3)와, 상기 포인트(14)의 현재값으로부터 인덕션모터(6)의 구동에 의한 이동거리와 속도를 구하고, 실제 이동속도가 상기 메모리(2)에 저장된 패턴에 따라 가속, 정속, 감속주행하도록 PID연산에 의해 도통각을 설정하고, 상기 위상각 카운터(3)의 카운팅값에 근거하여 상기 설정된 도통각을 갖는 제어펄스를 발생시켜 상기 구동회로(4)로 출력하는 제어부(1)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 이송 모터 제어장치에 대해서 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
제1도는 본 발명에 의한 모터 제어장치의 구성을 보이는 블록도로서, 제1도를 참조하면, 1은 제어부이며, 각부로부터 입력되는 감지신호를 받아 본 장치를 제어한다.
제2도는 메모리부이며, 데이타, 제어프로그램등을 저장하고, 제어부(1)의 제어신호에 따라 저장된 데이타를 출력한다.
제3도는 위상각 카운터이며, 상기 제어부(1)의 제어를 받아 전원의 제로크로스부터 위상각을 카운트한다.
제4도는 모터 구동회로이며, 상기 제어부(1)로부터 발생되는 제어펄스에 따라 트라이악(TA1, TA2)을 온(ON) 및 오프(OFF)시킨다.
제5도는 전원주파수 검출부이며, 상용교류전원(AC)에 연결되어 상용교류전원의 주파수의 제로크로싱을 검출하여 제어부(1)로 출력한다.
제6도는 로보트의 이송모터인 인덕션모터이며, 주코일(L1)과 보조코일(L2)로 되어 있다.
제7도는 진상용콘덴서이고, 8은 인코더이며 인덕션모터(6)의 회전축에 설치된다.
인코더(8)는 디스크(9)를 구비하며, 디스크(9)에는 원주방향을 따라 다수의 홈(10)이 형성되어 있으며, 이 디스크(9)를 사이에 두고 발광소자(11) 및 수광소자(12)가 설치된 것이다.
제13도는 제1레지스터로서, 인덕션모터(6)의 감속이 시작되는 위치에 대한 설정데이타가 저장된다.
제14도는 포인트이며, 인코더(8)에서 출력되는 펄스신호의 입력에 따라 순차 증가하여 실 주행거리에 대응하는 값을 기억한다.
TA1,TA2는 트라이악이며, 구동회로(4)에서 출력되는 신호에 따라 온/오프되어 인덕션모터(6)에 전원을 인가시키거나 차단시킨다.
이와 같이 구성된 본 발명의 장치에 따른 동작을 첨부도면에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.
제1도에서 제3도까지를 참조하여 본 발명을 설명한다.
먼저, 취출 로보트에 전원이 인가된 후, 조작판넬을 통해 작업명령이 입력되면, 상용 교류전원 라인중 하나의 라인은 인덕션모터(6)의 코일(L1,L2)에 직집 접속되고, 다른 하나의 라인은 트라이악(TA1,TA2)을 통해 인덕션모터(6)의 코일(L1,L2)에 접속되어, 상용 교류전원이 상기 트라이악(TA1,TA2)을 통해 상기 인덕션모터(6)에 공급된다. 이때, 상기 트라이악(TA1,TA2)은 하기에 설명되는 바와 같이, 제어부의 제어신호에 따라 스위칭동작하여 상기 인덕션모터(6)로 상용 교류전원을 차단 또는 공급하는 기능을 수행한다.
일단, 상기 인덕션모터(6)에 전원이 인가되면, 상기 인덕션모터(6)가 회전하게 되며, 이 인덕션모터(6)의 회전에 따라 그 축에 설치된 인코더(8)가 회전속도를 검출하게 된다.
상기 인코더(8)의 디스크(9)에 다수개의 구멍(10)이 원주를 따라 형성되고, 이 디스크(9)를 사이에 두고 상기 다수개의 구멍(10)의 양쪽에는 발광소자(11)와 수광소자(12)가 장치된다.
또한, 상기 디스크(9)의 회전에 따라 구멍(10)이 회전하게 되고, 그에 따라 발광소자(11)에서 발생된 빛은 구멍(10)이 올 때, 수광소자(12)에 도달되며, 반대로, 발광소자(11)에 구멍(10)이 위치하지 않을 때, 빛은 차단되어 수광소자(12)에 빛이 도달되지 못하므로 수광소자는 오프상태가 된다.
이와 같이 수광소자(12)의 온/오프에 따라 펄스가 발생하여 제어부(1)에 펄스가 입력되며, 상기 제어부(1)는 상기 인코더(8)로부터 출력되는 디스크(9)의 단위회전에 대응하는 주기의 펄스신호로부터 주행체의 실이동속도를 연산하고, 또한 인코더(8)로부터 펄스신호입력시마다 포인트(14)를 순차 증가시켜, 이 포인트(14)의 기억값으로부터 주행체의 실이동거리를 연산한다.
상기 메모리(2)에는 가속, 정속, 감속 수순으로 이루어지는 주행체의 주행패턴에 따른 속도데이타가 기억되어 있으며, 이 속도데이타는 주행거리 및 주행패턴에 따라 변경시켜 저장될 수 있다.
그리고, 상기 제어부(1)는 상기 연산된 주행체의 실이동속도, 즉 포인트(14)에 기억된 주행체의 실이동거리와 메모리(2)에 기저장된 속도데이타에 기초해서 PID(Proportion Integration Differentiation)정수를 결정하고, 이 PID정수에 따라 트라이악(TA1)의 도통각을 결정한다.
한편, 전원주파수 검출부(5)에서는 인가되는 상용 교류전원의 주파수를 제로크로스검출법으로 검출한 후 이 검출신호를 제어부로 제공한다.
상기 제어부(1)는 상기 전원주파수 검출부(5)로부터의 전원주파수에 대한 제로크로스시점부터 위상각 카운터(3)에 카운팅동작을 제어하며, 이때부터 상기 위상각 카운터(3)는 상기 PID 연산에 의해 결정된 위상각(도통각)을 카운트하고, 상기 위상각 카운터(3)의 위상각 카운트값에 기초해서 제어부(1)는 위상각에 해당하는 폭을 갖는 펄스를 만들고, 이 펄스신호를 구동회로(4)에 출력한다. 따라서, 상기 제어부(1)는 도통각출력시점은 전원검출부(5)의 제로크로스검출시점부터이며, 도통각의 크기는 메모리(2)의 속도데이타와 실제속도데이타간의 차이값에 의해서 결정되는 것이다.
이와 같이 동작하는 본 발명에서, 가속주행 제어는 실이동속도보다 메모리(2)에 저장된 속도데이타가 높게 설정되어 PID 연산결과가 정의 소정값 이상으로 되기 때문에, 상기 제어부(1)에서는 큰 도통각 제어신호를 상기 구동회로(4)를 통해서 트라이악(TA1)의 게이트단자로 제공함에 따라, 상기 트라이악(TA1)이 큰 도통각으로 도통되어 상기 전원주파수검출부(5)를 경유한 전원이 인덕션모터(6)의 주코일(L1)에 인가된다. 이때 상기 인덕션모터(6)가 가속회전함으로써 주행체가 가속구동된다.
또한, 정속주행 제어는 실이동속도와 메모리(2)에 저장된 속도데이타를 거의 같게 설정되어 있으므로, PID 연산결과는 정의값 이하로 되기 때문에, 상기 제어부(1)는 상기 구동회로(4)를 통해서 트라이악(TA1)으로 상기 설명한 동작과정에 따라 작은 도통각을 제공함에 따라, 상기 트라이악(TA1)이 작은 도통각으로 도통되어 주행체가 정속으로 구동된다.
이렇게 주행체가 정속 주행하다가, 제2도에 도시된 바와 같이 제1레지스터(13)에 저장된 감속개시위치(b)에 도달하면, 상기 제어부(1)는 인코더(8)로부터의 펄스신호의 주기에 따라 연산한 주행체의 실제이송속도와 메모리(2)에 저장된 속도데이타를 비교한다.
이때, 감속개시 직후에는 메모리(2)의 감속 테이블에 저장된 속도데이타가 주행체의 실제 이동속도보다 낮은 속도로 설정되어 있기 때문에, 상기 제어부(1)에서 PID 연산결과가 부(負)의 값을 갖게 됨에 따라, 상기 제어부(1)는 역상의 제어신호를 구동회로(4)를 통해 트라이악(TA1)으로 제공하게 되며, 이에 따라 상기 트라이악(TA2)은 반파도통되어 인덕션모터(6)가 감속제동된다.
상기 감속동작에 의해, 상기 포인트(14)에 저장된 실제 이동거리와 메모리(2)에 저장된 취출위치 및 낙하위치에 대한 설정거리가 일치되면, 상기 제어부(1)는 구동회로(4)에 제어신호를 보내 트라이악(TA1)의 게이트단자로 트리거전압이 인가되지 않도록 하여 트라이악(TA1)이 오프상태가 되고, 인덕션모터(6)에 전원이 차단되므로 모터가 정지하여 주행체가 취출위치(a)에 정지하게 된다.
이상은 성형품의 낙하위치에서 취출위치(a)에 도달하기까지 주행복귀 동작에 관해서 설명했지만, 취출위치(a)에서 낙하위치까지의 주행동작도 상기 설명한 방법으로 제2트라이악(TA2)의 도통각을 제어하여 주행체를 주행동작시킨다.
한편, 취출위치(a)에 대해 주행체가 오버런(Over-run) 혹은 쇼트스톱(Short-Stop)되는 경우, 상기 제어부(1)는 포인트(14)에 기억된 주행체의 실이동거리와 메모리(2)에 저장된 설정거리 데이타에 근거해서 상기 주행체가 오버런 또는 쇼트스톱한 경우에 대한 편차거리(C)를 산출한다.
제3도 Ⅱ의 그래프와 같이, 주행체가 오버런하여 편차거리(C)가 +인 경우, 제1레지스터(13)에저장된 감속개시위치(b)를 b-c로 변경하고, 제3도 Ⅲ의 그래프와 같이 주행체가 쇼트스톱하여 편차거리(C)가 -인 경우, 제1레지스터(13)에 저장된 감속개시 위치(b)를 b+C로 변경한다.
따라서, 주행체가 오버런되는 경우에는 감속 개시위치가 b-C로 변경되어 감속동작이 실행되고, 주행체가 쇼트스톱되는 경우에는 감속개시위치가 b+C로 변경되어 감속동작이 실행되므로, 정확하게 취출위치(a)에 도달하게 된다.
또한, 낙하위치에 대해 주행체가 오버런 혹은 쇼트스톱한 경우에도 감속 개시위치를 상기와 같은 과정으로 변경시켜 정밀도 높은 제동이 낙하위치에서도 수행된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 낙하위치나 취출위치에서 정밀하게 제동되므로 스토퍼에 충돌함으로써 발생되는 진동이 제거되는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 인덕션모터(6)의 전원인가라인에 구비되는 제1,2전자스위치(TA1,TA2)와, 제1,2전자스위치(TA1,TA2)를 온/오프구동시키는 구동회로(4)와, 인덕션모터(6)의 회전속도를 검출하는 인코더(8)를 구비한 이송모터 제어장치에 있어서, 인덕션모터(6)에 인가되는 상용교류전원의 주파수에 대한 제로크로싱을 검출하는 전원주파수 검출부(5)와, 가속, 정속, 감속수순으로 이루어지는 상기 인덕션모터(6)의 주행패턴에 따른 각 주행구간의 주행속도 및 거리데이타의 설정값이 저장된 메모리(2)와, 인덕션모터(6)의 감속주행 개시위치를 저장하는 제1레지스터(13)와, 상기 인코더(8)의 출력펄스에 따라 일정 값씩 증가하여 인덕션모터(6)의 이동거리에 대응하는 값을 기억하는 포인트(14)와, 상기 제로크로싱시점부터 위상각을 카운트하는 위상각 카운터(3)와, 상기 포인트(14)의 현재값으로부터 인덕션모터(6)의 구동에 의한 이동거리와 속도를 구하고, 실제 이동속도가 상기 메모리(2)에 저장된 패턴에 따라 가속, 정속, 감속주행하도록 PID연산에 의해 도통각을 설정하고, 상기 위상각 카운터(3)의 카운팅값에 근거하여 상기 설정된 도통각을 갖는 제어펄스를 발생시켜 상기 구동회로(4)로 출력하는 제어부(1)를 구비하는 것을 특징으로 하는 이송모터 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부(1)는 상기 포인트(14)의 기억값으로부터 계산한 실제이동거리가 상기 메모리(2)에 저장된 설정거리보다 큰 경우, 그 차이에 해당하는 거리만큼 인코더(8)의 디스크(9)에서 이전의 위치를 감속개시위치로 변경하고, 상기 포인트(14)에 저장된 실제이동거리가 상기 메모리(2)에 저장된 설정거리보다 작은 경우, 그 차이에 해당하는 거리만큼 인코더(8)의 디스크(9)에서 이후의 위치를 감속개시위치로 변경하는 것을 특징으로 하는 이송모터 제어장치.
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