KR100187214B1 - 모터속도 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컴퓨터 수치제어기기 로보트제어기 및 각종모터 제어기에 있어서, 일정한 프로그램에 의해 모터가 구동하는 도중에도 임의로 속도를 가변시킬 수 있는 모터속도 제어방법에 관한 것으로서, CNC나 로보트가 일정속도로 움직이고 있을 경우에 속도를 변화시키면 적절한 가감속이 행하여지므로 유연한 제어가 가능하다.

Description

모터속도 제어장치 및 제어방법

제1도는 본 발명의 CNC의 구성블록도.

제2도는 모터가 직선이동하는 경우 이동거리 계산원리도.

제3도, 제4도는 속도 오버라이드에 따른 가감속 제어원리도.

제5도는 본 발명의 모터속도제어 동작순서를 도시한 플로우챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 키이부 2 : 오버라이드 키이부

3, 7 : 중앙처리장치 4, 8 : 롬

5, 9 : 램 6 : 쌍방향 램

10 : D/A변환기 11 : 카운터

12 : 서보드라이버 13 : 모터

본 발명은 컴퓨터 수치제어기기(Computer Numerical Controller, 이하 CNC라 함), 로보트 제어기 및 각종모터 제어기에 있어서, 일정한 프로그램에 의해 모터가 구동하는 도중에도 임의로 속도를 가변시킬 수 있는(이를 오버라이드라 함) 모터속도 제어장치 및 제어방법에 관한것이다.

통상적으로 CNC나 로보트에 있어서는 기계가 움직여야 할 속도를 프로그램 해 놓은 상태에서 동작시킨다. 이 속도는 일단 목표지점에 도달할 때 까지 유효하므로 실행도중에 임의로 속도를 변화시킬 수가 없다.

즉, 프로그램된 하나의 블록데이타에 대한 동작이 끝날때 까지 속도는 일정하게 되는것이다.

또한, 대개 지시(Teach)나 플레이백(Flay Back)형으로 이루어진 산업용로보트에 있어서, 로보트가 어떤 작업을 수행하기 위해서는 지시모드에서 조작자가 세부사항(예를들면, 점, 원동속도, 운동궤적등)을 로보트에 기억시키고, 플레이백시에는 단순히 이들을 반복적으로 수행토록하는 조작을 행하여야 하므로 상기 플레이백시 어떤필요(작업의 정밀성을 위한 조건)에 의해 세부사항중에 운동속도를 변화시키려고 할때, 조작자는 반드시 최소지시모드로 되돌아가서 재지시 작업을 수행하여야하는 번거로움이 있었다.

이와같이 CNC에 의해 공작물을 가공하거나 로보트를 동작시킬때 동작중에 임의로 속도를 변화시킬 필요가 있는데도 불구하고, 상기와 같이 그 과정이 매우 번거롭거나 또는 아예 그 동작속도변화 기능조차도 수행할 수 없었던 것이다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 이루어진것으로써, 모터속도 변화수단(키, 스위치 등)을 이용하여 사용자가 임의로 모터속도를 변화시킬 수 있는 모터속도 제어장치 및 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 모터속도 제어장치는, CNC 동작용 프로그램 및 각종데이타 입력시 조작되는 키이부와, 모터속도 변환시 조작되는 오버라이드 키이부와, CNC동작을 총괄적으로 제어하기 위한 메인프로그램을 수행하는 중앙처리장치와, 상기 제1중앙처리장치의 연산에 필요한 데이타를 저장한 램과, 상기 제1중앙처리장치와 또 다른 제2중앙처리장치 간에 데이타를 송수신하는 쌍방향램과, 제2중앙처리장치와, 상기 제2중앙처리장치의 연산에 필요한 데이타를 저장한 램과, 상기 제2중앙처리장치에 의해 연산된 모터의 오버라이드값을 아날로그 값으로 변환시키는 D/A변환기와, 상기 D/A변환기에 의해 변환된 모터의 오버라이드용 데이타를 이용하여 모터의 속도를 변화시키는 서보드라이버로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 모터속도 제어방법은, 목표위치와 속도에 의거하여 모터가 이동해야 할 거리를 계산하는 모터이동거리 계산스텝과, 상기 모터가 이동해야할 거리를 이용하여 매샘플링 시간마다의 이동펄스수를 계산하는 이동펄스수 계산스텝과, 상기 이동거리와 매샘플링 시간당 이동펄스수에 의거하여 모터를 이동시키는 모터이동스텝과, 모터이동 중 오버라이드 변화여부를 판별하는 오버라이드 변화판별스텝과, 오버라이드가 변화할 경우 그 변화된 오버라이드 값에 의거하여 매샘플링 시간마다의 이동펄스수를 계산하는 변화된 이동펄스수 계산스텝과, 상기 계산된 이동목표위치에 의거하여 모터의 이동속도를 제어하는 모터이동속도 제어스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도에 있어서, 키이부(1)는 CNC를 동작시키기 위한 프로그램 및 데이타를 입력하는 것이고, 오버라이드키이부(2)는 모터의 속도를 변화시키기 위한 것이며, 제1중앙처리장치(CPU.3)는 CNC의 전체적인 동작을 총괄적으로 제어하기 위한 메인프로그램을 수행하는 것이다.

롬(ROM.4)은 상기 제1중앙처리장치(3)에 의해 행해지는 메인프로그램을 저장한것이고, 램(RAM.5)은 상기 제1중앙처리장치(3)의 연산에 필요한 각종 데이타(예를들면, 모터속도데이타, 위치 데이타 등)를 저장한 것이다.

쌍방향 램(RAM.6)은 상기 제1중앙처리장치(3)와 후술하는 제2중앙처리장치간의 통신을 담당하는 부분으로서, 제1중앙처리장치(3)에서 연산된 모터(13)의 위치데이타를 제2중앙처리장치(7)에 입력시키는 도중 일시 저장하는 것이다.

롬(ROM.8)은 제2중앙처리장치(7)에 의해 행해지는 제어프로그램을 저장한 것이고, 램(RAM.9)은 상기 제2중앙처리장치(7)의 연산에 필요한 각종 데이타를 저장한 것이다.

D/A변환기(10)는 상기 제2중앙처리장치(7)에 의해 연산된 모터(13)의 오버라이드 값을 아날로그 값으로 변환시키는 것이고, 카운터(11)는 제2중앙처리장치(7)로부터의 제어신호에 따라 후술된 서보드라이버(12)에서 모터(13)의 속도를 조절하는 데 기준이 되는 소정주파수의 기준클럭을 발생시켜 후술될 서보드라이버(12)에 입력하는 것이다.

서보드라이버(12)는 상기 카운터(11)로부터 입력되는 기준클럭에 의해 동작하며, 상기 D/A변환기(10)에 의해 변환된 오버라이드용 데이터에 따른 속도지령값과 도시생략된 모터속도검출수단으로부터 피드백되는 모터의 속도를 비교하여 그 비교결과에 따라 모터의 속도를 가변시키는 것이다.

이와같이 구성된 본 발명의 CNC 동작을 간략하게 설명한다.

먼저, 기계가 움직여야할 위치 및 속도데이타를 키이부(1)의 키조작에 의해 제1중앙처리장치(3)에 입력하면 이 데이타가 램(5)에 저장된다.

이에따라, 제1중앙처리장치(3)는 램(5)에 저장된 데이타정보를 롬(4)에 저장된 프로그램에 따라 해독한후 목표로 하는 위치데이타를 쌍방향 램(6)에 저장한다.

이에따라, 제2중앙처리장치(7)는 상기 제1중앙처리장치(3)에서 연산된 목표위치를 속도명령으로 변환하여 D/A변환기(10)에 입력하고, D/A변환기(10)는 제2중앙처리장치(3)로부터 입력된 속도명령을 아날로그값으로 변환하여 서보드라이버(12)로 입력하며, 서보드라이버(12)는 D/A변환기(10)로부터 입력된 모터(13)의 속도와 상기 구동속도명령값을 비교하여 그 비교결과에 의해 모터(13)의 속도를 제어한다.

다음에, 모터(13)의 구동제어동작을 제1도 내지 제5도를 참조하여 세분화하여 설명한다.

직선구동의 경우, 목표위치(X2)와 속도가 주어지면 제2도에 도시한 바와 같이 거리(S)를 구한다. (스텝S1, 스텝S2)

이 동작은 제1중앙처리장치(3)에서 행해진다.

다음에, 매샘플링 시간(Ts)마다 이동해야 할 펄스 수(P)를 계산한다.

(스텝S3)

즉, 상기 식(3)에서 계산된 값이 매 샘플링 시간(Ts)마다 모터(13)가 이동해야 할 펄스수(P)이다.

이와 같이 구해진 모터(13)의 이동중 오버라이드가 변화할 경우에는 (스텝S5에서 Yes일 경우, 오버라이드 키이부(2)에 의한 키이 조작시) 다음과 같은 알고리즘을 이용한다.

첫째 : 속도(V) = V * 오버라이드값

둘째 : S = X2 - 현재위치

셋째 : 상기 식(1) ∼ (3)을 일회 더 계산한다.

즉, 상기와 같은 알고리즘을 이용하여 제1중앙처리장치(3)에 의해 계산되는 매 샘플링시간(Ts)마다의 이동해야할 펄스수(P)가 오버라이드의 변화에 따라 변화하게 되는 것이다. (스텝S6)

제4도에 도시한 바와 같은 속도 오버라이드에 따른 가감속 제어는 다음 식(4)(5)(6)에 의해 행해진다.

상기 식(5)의 의미는 가감속시 버퍼에 저장되는 데이타는 최대 펄스수라는 뜻이다.

상기 식(6)으로부터 구해지는 값이 속도 오버라이드에 따른 매샘플링 시간(Ts)마다 이동해야할 목표위치(L)가 된다. (스텝S7)

이에 따라, 상기 목표위치(L)가 쌍방향램(6)에 저장되었다가 제2중앙처리장치(7)에 입력되고, D/A 변환기(10)에서 아날로그 데이타로 변환된 후 서보드라이버(12)로 입력되어 이 서보드라이버(12)에 의해 모터(13)의 이동속도가 제어된다.

이와같이 본 발명에 의하면, 사용자가 프로그램한 하나의 블록데이타를 이용하여 CNC나 로보트가 일정한 속도로 움직이고 있을 경우에 속도를 변화시키면 적절한 가감속이 행하여 지므로 유연한 제어가 가능하다는 뛰어난 잇점이 있는 것이다.

Claims (4)

1. CNC동작용 프로그램 및 각종 데이타 입력시 조작되는 키이부(1)와, 모터속도 변환시 조작되는 오버라이드 키이부(2)와, CNC동작을 총괄적으로 제어하기 위한 메인프로그램을 수행하는 제1중앙처리장치(3)와, 상기 제1중앙처리장치(3)에 의해 행해지는 메인프로그램을 저장한 롬(4)과, 상기 제1중앙처리장치(3)의 연산에 필요한 데이타를 저장한 램(5)과, 상기 제1중앙처리장치(3)와 또 다른 제2중앙처리장치(7)에 의해 행해지는 제어프로그램을 저장한 롬(8)과, 상기 제2중앙처리장치(7)의 연산에 필요한 데이타를 저장한 램(9)과, 상기 제2중앙처리장치(7)에 의해 연산된 모터(13)의 오버라이드값을 아날로그 값으로 변환시키는 D/A변환기(10)와, 상기 D/A변환기(10)에 의해 변환된 모터(13)의 오버라이드용 데이터에 따라 모터(13)의 속도를 변화시키는 서보드라이버(12)로 이루어진 것을 특징으로 하는 모터속도 제어장치.
2. 목표위치와 속도에 의거하여 모터가 이동해야할 거리를 계산하는 모터이동거리 계산스텝과, 상기 모터가 이동해야할 거리를 이용하여 매샘플링 시간마다의 이동펄스수를 계산하는 이동펄스수 계산스텝과, 상기 이동거리와 매샘플링 시간당 이동펄스수에 의거하여 모터를 이동시키는 모터이동스텝과, 모터이동 중 오버라이드 변화여부를 판별하는 오버라이드 변화판별스텝과, 오버라이드가 변화할 경우 그 변화된 오버라이드 값에 의거하여 매샘플링 시간마다의 이동펄스수를 계산하는 변화된 이동펄스수 계산스텝과, 상기 계산된 이동목표위치에 의거하여 모터의 이동속도를 제어하는 모터이동속도 제어스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 모터속도 제어방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 오버라이드 변화판별스텝에서 오버라이드가 변화하지 않을 경우에는 제1중앙처리장치에 의해 최초 프로그램된 내용에 따라 모터를 이동시키는 것을 특징으로 하는 모터속도 제어방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 모터이동속도 제어방법에서 모터의 가감속제어시 버퍼에 저장되는 데이타는 최대펄스수인 것을 특징으로 하는 모터속도 제어방법.