KR0179674B1 - 서보 모터의 디지탈 제어 위치제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서보모터의 디지탈 위치 제어에 관한 것으로, 일반적으로 사용되고 있는 서보모터 제어 회로는 이동자를 정지시키는 스톱퍼의 재료로서 보통 충돌시의 출력을 감소시키기 위한 탄성이 있는 우레탄등의 재료를 사용하는데, 이 탄성 재료의 탄성계수는 온도, 노후등에 의하여 항상 변하며 추부시의 접착상태에 따라서도 위치의 변화를 초래하게 되며 이 위치의 변화분은 스톱퍼의 재료 및 서보 모터의 감속비에 따라 다르지만, 정확하지 못한 지점에서 원점을 설정하게 되면 제어장치에서 많은 오동작을 유발하게 된다.

이에 따라 본 발명은 원점 위치의 변화분이 최대 1회전의 1/2에 들더라도 정확히 일정한 원점을 결정할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것을 목적으로 하며 또한 변화분의 여유가 많으므로 스톱퍼의 재료의 선택의 폭이 넓어지도록 하여 충돌시의 충격흡수를 충분히 할 수 있도록 한 것이다.

Description

서보 모터의 디지탈 제어 위치제어방법

제1도, 제2도 및 제3도는 서보모터에 의한 구동기구의 평면도, 측방향 단면도 및 제2도 A-A 선 단면도.

제4도는 서보모터의 원점복귀를 위한 장치의 블록 구성도.

제5도의 (a) 및 (b)는 이동자의 이동에 따른 엔코더의 출력 파형 및 이동자와 스톱퍼의 외형도.

제6도는 본 발명 서보 모터의 디지탈 제어 위치제어방법이 실행되는 장치 및 그 회로도.

제7도는 서보모터의 회전에 따른 모터전류의 파형도.

제8도는 본 발명 서보 모터의 디지탈 제어 위치제어방법에 따른 제어 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 53 : 서보모터 3 : 가동부

5 : 엔코더 6 : 완충재

8, 50 : 마이크로 콤퓨터 51 : 전압 증폭기

52 : 엔코더 54 : 감속기

55 : 이동자

본 발명은 서보모터의 디지탈 위치 제어에 관한 것으로, 특히 모터의 위치에 대한 기준이 되는 원점을 결정함에 있어서 온도 변화나 노후, 진동등의 악조건에서도 항상 정확히 원점을 결정할 수 있게 하는데 적당하도록 한 서보 모터의 디지탈 제어 위치제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 로봇 및 NC 공작기계의 구동기구에 사용되는 서보 모터에 있어서는 좌표계의 기준에 되는 원점이 항상 정확히 결정되어야 모든 동작이 원활히 수행될 수 있다.

만일, 이 원점이 수시로 움직인다면 애써 작성하여 놓은 프로그램이 무용지물이 될 뿐만 아니라 큰 사고를 초래할 수도 있다.

통상적으로 원점을 결정하는 방법에는 리미트 스위치(limit switch)나 스톱퍼(stopper)등이 사용되는데, 이들의 기계적 위치는 온도변화, 노후, 진동등의 원인으로 조금씩 변할 수 있으며 원점 결정 방법에서 이와같은 변화량을 수용하지 못한다면, 원점은 전혀 다른 위치로 이동하게 된다.

한편, 일반적으로 사용되고 있는 종래의 서보모터 구동기구는 제1도 내지 제3도에서 도시한 바와 같은 구조로 되어 있는데, 이는 AC 서보모터 또는 DC 서보모터이며 이 서보모터(1)의 회전축에 연결된 나선형 축에는 가동부(3)가 연결되어 있고, 이 가동부(3)는 서보모터(1)의 회전에 의해 안내면(4)을 타고 제1도 및 제2도의 좌우로 이동하게 되어 있다.

또한 서보모터(1)의 회전축에는 광전식 인크리멘탈 엔코더(5)가 연결되어 있으며, 여기서 스톱퍼(6)는 가동부(3)를 정지시키는 완충재로서 충돌에 의한 파손을 방지한다.

한편, 제4도는 서보모터(1)의 원점 복귀 방법을 실시하기 위한 장치의 블록 구성도이다.

상기와 같이 구성되는 종래의 서보모터 구동기구에 대하여 그 동작 및 문제점을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 서보모터(1)에 의한 구동기구에 전원을 넣어 구동기구를 시동상태로 하면 서보모터(1)는 원점 복귀동작을 개시한다. 그리고 마이크로 콤퓨터(8)에서 서보모터(1)에 지정된 방향, 예를 들어 제1도 및 제2도의 우측방향으로 설정 속도로 가동부(3)를 이동시키기 위한 구동신호를 출력하면, 상기 가동부(3)는 우측방향으로 이동하며, 이 가동부(3)가 완충재(6)에 부딪히면 엔코더(5)의 출력은 제5도(a)와 같이 제로가 된다. 상기 마이크로 콤퓨터(8)에서는 서보모터(1)에 공급되는 구동신호로 결정되어 있는 설정속도와 엔코더(5)의 출력신호로 결정되는 서보모터(1)의 실제 속도와의 편차가 소정의 값을 초과하는 것을 검지하고 이를 가동부(3)와 완충재(6)의 충돌이라고 판단하여 서보모터(1)의 구동신호를 정지시킨다.

그 다음은 마이크로 콤퓨터(8)에서 이전의 설정 방향과 반대 방향으로 가동부(3)를 이동시키는 구동신호가 서보모터(1)로 출력된다. 그러면 상기 서보모터(1)는 역방향으로 회전하여 가동부(3)는 좌측방향으로 이동한다. 이때 엔코더(5)의 영점 위치가 검출되면 상기 마이크로 콤퓨터(8)는 서보모터(1)를 정지시키고 일정 시간이 경과한 후에 가동부(3)의 현재 위치를 나타내는 카운터를 제로로 만든다.

그러나 상기와 같은 장치는 모터(1)의 회전을 정지시킬 때 그 절대 위치가 일정하지 않게 되는데, 이동자의 스톱퍼(6)의 재료로서 보통 충돌시의 출력을 감소시키기 위하여 탄성이 있는 우레탄등의 재료를 사용하는데, 이 탄성 재료의 탄성계수는 온도, 노후등에 의하여 항상 변하며 충돌시의 그 접착상태에 따라서도 위치의 변화를 초래하게 된다.

이 위치의 변화분은 스톱퍼(6)의 재료 및 서보모터(1)의 감속비에 따라 다르지만, 통상 서보모터(1) 1회전의 수백 및 수천분의 1범위안에 들게 된다. 이때 엔코더(5)의 영점위치가 이 변화분내에 들어가게 되면 무려 1회전이나 다른 곳에 원점을 설정하게 된다(제5도 (b)).

이에 따라 본 발명은 원점 위치의 변화분이 최대 2회전의 1/2에 들더라도 정확히 일정한 원점을 결정할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것을 목적으로 하며 또한 변화분의 여유가 많으므로 스톱퍼의 재료의 선택의 폭이 넓어지도록 하여 충돌시의 충격흡수를 충분히 할 수 있도록 하였다.

제6도는 본 발명의 회로 및 장치도로서, 마이크로 콤퓨터(50), 전압 증폭기(51), 서보모터(53), 엔코더(52)로 구성된 서보 제어계에 이동자(55), 스톱퍼(56), 감속기(54)가 결합되어 위치 제어기구가 형성될 때 스톱퍼(56)에 의해 이동자(56)의 원점을 결정하도록 하며 마이크로 콤퓨터(50)에는 전류검출신호 및 엔코더(52) 신호를 처리하여 전압 증폭기(51)를 통하여 서보 모터(53)에 대하여 전류, 속도 및 위치제어를 할 수 있게 프로그램되어 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 회로 및 장치에 대하여 그 동작 및 작용효과를 제8도의 제어 흐름도에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 마이크로 콤퓨터(50)에서 서보모터(53)로 하여금 일정 속도로 원점을 향하여 움직이도록 제어하면 제7도에서와 같이 서보모터(53)에 흐르는 전류는 스톱퍼(56)의 위치에서 급증하게 된다. 그리고 이 전류는 마이크로 콤퓨터(50)에서 검출되어 전류 설정치를 초과하게 되면 상기 마이크로 콤퓨터(50)는 서보모터에 정지 지령을 출력하고 위치 카운터를 제로로 하며, 그 후 마이크로 콤퓨터(50)는 서보모터(53)에 지금까지와는 반대방향으로 움직이도록 지령한다.

그리고 서보모터(53)가 역방향으로 움직이는 동안 서보모터(53)의 회전축에 연결된 엔코더(52)에서 영점 신호가 발생되면 마이크로 콤퓨터(50)에서 이를 인식하여 이때의 위치 카운터값을 읽어, 측정 값이 설정된 허용 변화분보다 크면 위치 카운터를 제로로 하고 원점 결정을 종료한다.

그러나, 상기 위치 카운터의 값이 설정된 허용 변화분보다 작으면 즉, 스톱퍼의 변화분내에 엔코더의 영점이 들어가게 되어 엔코더 1회전의 오차를 발생할 위험이 있는 구간에서는 이 영점신호를 무시하고 그 다음에 오는 영점 신호를 취하여 위치 카운터를 제로로하고 원점 결정을 종료한다.

따라서 종래 방법에서는 이동자가 스톱퍼 및 리미트 스위치에 접속한 후 역회전하여 최초로 만나는 엔코더 영점신호에서 원점을 결정하게 되는데, 본 발명에 의해 최초의 엔코더 영점 신호와 두번째 영점 신호를 선택적으로 선정하여 올바른 원점을 결정할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 최초의 엔코더 영점신호와 두번째 영점 신호를 선택적으로 선정하여 올바른 원점을 결정해주는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 서보모터를 사용하여 이동자를 이동시키는 서보 제어계에서 이동자와 스톱퍼 또는 이동자와 이동제한 스위치와의 위치 관계로 원점을 설정할 때, 서보모터를 회전시키는 전류의 허용치를 설정하고 서보모터를 구동하여 이동자를 원점으로 복귀한 다음, 허용 전류를 초과하면 서보모터를 정지시키고 위치 카운터를 초기화시키고, 영점이 검출될 때까지 서보모터를 역회전시켜서 위치 카운터가 허용 변화분보다 작을 때에는 다시 영점을 검출한 다음 위치 카운터를 초기화시켜 서보모터의 원점을 결정하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 서보모터의 디지탈 제어 위치제어방법.