KR0154435B1 - 수직형 로보트의 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동화시스템에 이용되는 수직형 로보트에서 수직축을 제어하는 주제어기나 서보 제어기에 오동작 발생시, 수직축의 부하가 낙하하는 것을 방지할 수 있도록 한 수직형 로보트의 제어장치에 관한 것으로, 본 발명은 서보모터를 구동시키는 서보드라이브와 동적 브레이크가 작동하고 있을때 오픈되지 않도록 구성하여 서브드라이브와 브레이크가 동시에 작동하지 않도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

수직형 로보트의 제어장치

제1도는 종래의 수직형 로보트의 제어장치의 개략블럭도.

제2도는 본 발명에 적용되는 서보드라이브의 상세회로도.

제3도는 본 발명 제어장치에 적용되는 진리표.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 주제어기 2 : 교시상자

3 : 터미널 4 : 입출력보오드

5 : 위치제어기 6 : 서보드라이브

7 : 서보모터 8 : 2 중포트 램

9 : 브레이크제어용 릴레이 10 : 기계적 브레이크

11 : 브레이크제어부 NOR : 노아게이트

AND : 앤드게이트 OR : 오아게이트

본 발명은 수직형 로보트의 제어장치에 관한 것으로, 특히 자동화시스템에 이용되는 수직형 로보트에서 수직축을 제어하는 주제어기나 서보 제어기에 오동작 발생시, 수직축의 부하가 낙하하는 것을 방지할 수 있도록 한 수직형 로보트의 제어장치에 관한 것 이다.

종래의 로보트시스템은 제1도에 도시한 바와같이, 주제어기(1)는 로보트시스템과 사용자간의 모든 대화와 로보트 몸체동작에 관한 사항을 제어하는 것으로 즉 사용자의 명령을 받아들이고, 로보트의 작업 프로그램을 작성하며, 로보트의 작동상태를 사용자에게 알려주고, 사용자가 지정한 작업을 수행하기 위하여 적절한 명령 출력시킨다.

교시상자(2)는 로보트 동작을 교시하는 것으로, 상기 주제어기(1)와 연결되어 주제어기로 부터 받은 로보트의 동작순서를 지시하게 된다. 터미널(3)은 입력장치로서 상기 주제어기(1)와 연결되어 사용자가 프로그램을 작성하기도 하고 제어기로 명령을 입력하도록 되어 있다. 입출력보오드(4)는 외부환경과의 필요한 제어신호를 교환하기 위한 것으로, 주제어기(1)와 연결되어 필요한 제어신호를 교환하게 된다. 위치제어기(5)는 상자 주제어기(1)로 부터 로보트몸체의 동작명령을 받아 로보트몸체의 실제위치 즉 모터의 실제위치와의 차이에 대하여 PID 제어방법을 적용하여 그결과를 서보에 속도명령으로 출력하도록 되어 있다.

서보드라이브(6)는 모터를 구동시키기 위한 것으로, 상기 위치제어기로부터 속도명령을 받아 로보트의 몸체를 구동시키도록 되어 있다.

3상 AC 서보모터(7)는 상기 로보트 몸체에 장착되어 서보드라이브(6)에서 명령을 받아 구동 하도록 되어 있다.

2 중 포트램(8)은 일시 기억 메모리로서 상기 주제어기(1)와, 상기 위치제어기(5)간에 연결되어 주제어기(1)의 명령신호를 일시기억하였다가 상기 위치제어기(5)에 입력하도록 되어 있다.

브레이크 제어용 릴레이(9)는 상기 주제어기(1)로 부터 제어신호를 받아 온 오프 구동하도록 되어 있다.

기계적 브레이크(10)는 로보트몸체에 장착되어 상기 브레이크제어용 릴레이(9)의 제어구동신호에 의하여 모터의 구동을 제어하도록 되어 있다.

상기와같이 구성되는 종래의 로보트시스템은 주제어기(1)로 부터 제어된 모든 명령신호를 받아 위치제어기(5), 서보드라이브(6)를 거쳐 서보모터(7)를 제어하여 로보트를 작동시키게 되는데, 이때 상기 서보모터(7)에 공급되는 구동전원은 서보드라이브(6)의 펄스폭변조기 와 FET 소자를 통해서 공급되며, 상기 서보모터(7)에 대하여는 전기적인 신호에 의한 브레이크 제어용 릴레이(9) 작동으로 기계적인 브레이크(10)가 작동하도록 되어 있다.

따라서 상기 서보드라이브(6)와 기계적브레이크(10)가 오픈 되게 되면 서보모터(7)의 양단이 오픈되게 되어 상기 서보모터(7)는 아주 작은 힘으로도 회전이 이루어지게 된다.

그러므로 상기와같이 동작하는 로보트의 수직축을 구동하기 위해 이용하게 되면, 상기 서보모터(7)의 양단이 완전히 오픈 즉 서보드라이브(6)와 기계적브레이크(10)가 오픈 되어 상기 기계적브레이크(10)가 풀려있으면 부하를 수직으로 끌어올리는 수직축의 부하가 자유낙하와 거의 같은 속도로 낙하시키게 된다.

따라서 이를 방지하기 위하여 상기 서보드라이브(6)와 기계적브레이크(10)가 동시에 오픈되는 것을 방지해야 하는 바, 따라서 상기 수직축의 부하가 낙하하는 것을 방지하기 위하여 종래에는 상기 주제어기(1)로 부터 명령이 주어지면 서보드라이브(6)의 중앙처리장치가 브레이크 제어용 릴레이(9)에 작동명령을 내려 기계적브레이크(10)가 작동하여 전기적 브레이크 역할을 하게 한후 서보드라이브를 오픈 시키도록 하거나, 상기 로보트시스템에 공급되는 전원이 차단되면, 주제어기(1)에서 브레이크제어용 릴레이(9)를 구동하여 기계적브레이크(10)를 작동시켜 수직축의 부하가 낙하를 방지하도록 하였고, 또한 서보모터에 공급되는 전원이 차단될 경우 예를들어 비상정지시 주제어기(1)에서 브레이크제어용 릴레이(9)를 구동하여 기계적브레이크(10)를 작동시켜 수직축의 부하가 낙하를 방지하도록 하였으나, 상기의 경우 정상적인 전원상태에서 로보트시스템의 주제어기(1)가 오동작 또는 고장이 발생으로 인하여 서보드라이브(6)와, 수직축의 기계적브레이크(10)에 부적절한 명령을 전달하여 서보드라이브(6)와 기계적 브레이크(10)가 오픈되어 상기 수직축의 부하가 낙하하는 경우가 발생되는가 하면, 상기 주제어기(1)가 적절한 명령을 내렸어도 서보드라이브(6)가 오동작으로 인해 서보모터(7)의 양단이 오픈 되는 현상이 발생하게 될수있어, 주제어기(1)는 서보모터(7)의 양단이 오픈된 것을 감지하지 못하기 때문에 기계적 브레이크(10)를 작동시키지 못하게 되므로 수직축을 브레이크가 잡아주지 못하게 되므로 수직축의 부하를 낙하시키는 경우가 발생되는 문제점을 가지게 되었다.

본 발명의 목적은 주제어기나 서보드라이브의 오동작및 고장시 서보드라이브나 브레이크가 동시에 오픈되지 않도록 하여 수직축의 부하가 낙하되는 것을 방지하고자 하는데 있으며, 상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 서보모터를 구동시키는 서보드라이브와 동적 브레이크가 작동하고 있을때 오픈되지 않도록 구성하여 서보드라이브와 브레이크가 동시에 작동하지 않도록 한 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도에 도시된 바와같이, 주제어기(1)와, 위치제어기(5)를 통해서 지시된 명령에 의하여 로보트 몸체(7)의 모터를 구동및 정지시키는 펄스폭변조회로(PWM), 모터드라이브(MD)로 구성되는 서보드라이브(6)와, 상기 주제어기(1)의 명령에 의하여 상기 브레이크 동작을 하게 되는 브레이크제어용 릴레이(9) 기계적브레이크(10)로 구성되는 로보트의 제어장치에 있어서, 상기 모터드라이브(MD)와, 상기 주제어기(1)사이에 상기 모터드라이브(MD)와, 주제어기(1)의 동시에 오픈 되는 것을 방지하기 위하여 노아게이트(NOR), 앤드게이트(AND), 오아게이트(OR)로 구성되는 브레이크 제어부(11)를 구성하여서 된 것이다.

제3도는 본 발명에 제어장치에 이용되는 진리표이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전원이 인가되고 로보트 동작에 대한 신호가 주제어기(1)에 입력된 상태에서 상기 주제어기(1)에서는 서보모터(7)에 교시장치(2)와 2 중포트 램(8), 위치제어기(5)를 통해서 제3도에 도시한 바와같이, 서보드라이브(6)에 명령을 내리면, 상기 서보드라이브(6)는 상기 주제어기(1)에서 지시된 명령에 의하여 서보모터(7)를 제어하여 동작을 시키게 된다.

이때 상기 주제어기(1)에서는 서보드라이브(6)가 구동을 하고 있게 되므로, 브레이크 동작에 대한 신호를 상기 브레이크제어용 릴레이(9)에 출력시키지 않게 된다.

그러나 상기 주제어기(1)가 오동작 또는 고장이 발생되거나 하여, 제3도에 도시한 바와같이, 서보드라이브(6)의 펄스폭변조회로(PWM)에 무신호가 입력되고, 상기 주제어기(1)로 부터 무신호또는 제어신호 상기 브레이크제어용 릴레이(9)에 인가되게 되면, 상기 브레이크제어부(11)의 노아게이트(NOR)에서는 하이신호가 출력되어 앤드게이트(AND)에 입력되고 주제어기(1)로 부터 무신호 또는 브레이크 제어신호가 상기 앤드게이트(AND)에 입력된다 하더라도, 상기 앤드게이트(AND)의 출력단에서는 로우,하이신호가 각각 출력되게 되고, 이 로우,하이신호는 상기 노아게이트(NOR)의 출력신호와 오아게이트(OR)로 연산되어 하이신호를 출력하게 되므로 상기 브레이크제어용 릴레이(9)를 구동시키게 되어, 이와 연동되는 브레이크 스위치(10)를 작동시키게 되므로 수직축의 부하가 낙하를 하지 않게 되는 것이다. 그러므로 상기 주제어기(1)의 오동작이나 고장으로 인하여 서보드라이브(6)가 작동을 하지 않게 되어도 브레이크스위치(10)는 작동을 하게 되어 동작을 하고 있던 수직축의 부하가 추락하지 않게 된다. 즉 상기 브레이크 제어용 릴레이(9)는 상기 주제어기(1)의 명령에 관계없이, 브레이크제어부(11)에 의하여 작동하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명은 로보트를 작동시, 주제어기의 브레이크명령에 의하여 브레이크 동작을 하게 되는 브레이크 제어용 릴레이에 브레이크제어부를 접속하여 상기 브레이크제어부가 상기 주제어기로 부터 명령을 받아 동작하는 서보드라이브의 동작에 따라 제어동작을 하도록 함으로써, 상기 주제기가 고장으로 인하여 부적절한 명령이 모터드라이브및 브레이크제어용 릴레이에 전달되더라도, 브레이크스위치가 작동하게 되어 구동중인 수직축으로 부터 부하가 낙하되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

Claims (3)

1. 주제어기(1)의 제어신호에 의하여 서보모터(7)를 구동시켜 수직형 로보트의 구동을 제어함에 있어서, 상기 서보모터(7)를 제어 구동하는 서보드라이브(6)와 동적 브레이크(10)가 작동하고 있을때 서브드라이브(6)와 브레이크(10)가 동시에 작동하지 않도록 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 수직형 로보트의 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 서보드라이브(6)와 동적브레이크(10)를 동시에 작동시키기 위하여, 브레이크제어부(11)를 접속 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 수직형 로보트의 제어장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 브레이크제어부(11)는 노아게이트(NOR), 앤드게이트(AND), 오아게이트(OR)로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 수직형 로보트의 제어장치.