KR100227739B1 - 모터제어장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터제어장치 및 그 작동 방법에 관한 것으로서, 특히 모터와; 상기 제어부의 출력신호에 따라 모터를 구동하는 모터구동부와; 상기 모터의 회전위치를 검출하는 위치검출부와; 상기 모터의 샤프트 상에 설치되어 상기 모터의 회전에 따라 이동되는 이동부와; 상기 이동부의 기준위치를 결정하는 신호를 출력하는 기준위치센서와; 상기 이동부의 일측면에 설치되어 상기 기준위치센서의 출력신호를 감지하는 센서감지부와; 상기 이동부의 이동범위를 제한하는 스토퍼; 및 상기 위치검출부 및 센서감지부에서 출력된 모터 회전위치관련 신호와 기준위치 감지 신호를 각각 입력받고 그에 대응되는 모터제어 신호를 출력하는 제어부를 구비한다.
따라서, 본 발명에서는, 모터 샤프트 상에 설치된 이동부의 위치를 원점(기준위치)으로 복귀할 때 모터회전방향 전환의 조건으로 리미트 센서를 이용하지 않고 모터의 회전명령과 현재 위치와의 오차를 검출하여 모터의 회전방향을 반전시키는 장치 및 방법을 제시함으로써, 리미트센서의 사용이 필요없고 이로인하여 원가가 절감되고 부품의 수가 감소되어 에러발생의 소지를 감소시킴으로써 신뢰성을 향상시킨 효과가 있다.

Description

모터제어장치 및 방법
본 발명은 모터제어장치에 관한 것으로서, 특히 모터 샤프트 상에 설치된 이동부의 위치를 원점(기준위치)으로 복귀할 때 모터회전방향 전환의 조건으로 리미트센서를 이용하지 않고, 모터의 회전명령과 현재 위치와의 오차를 검출하여 모터의 회전방향을 반전시켜서 원점복귀동작을 수행하는 모터제어장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1 은 종래기술에 의한 모터 및 제어장치를 나타낸 도면으로서, 도 1a 는 모터와 직진축 상에 설치된 복수개의 센서를 나타냈고, 도 1b 는 모터와 회전축 상에 설치된 복수개의 센서를 나타냈다.
상기 모터 및 제어장치는, 모터(1)와, 상기 모터 샤프트(2) 상에 설치되어 모터의 회전에 따라 이동되는 이동부(3)와, 상기 이동부의 기준위치를 결정하는 신호를 출력하는 기준위치센서(4)와, 상기 모터 샤프트 상에서 이동되는 이동부의 이동 한계점을 감시하는 리미트센서(5)와, 상기 이동부(3)의 일측면에 설치되어 상기 기준위치센서(4) 및 리미트센서(5)에서 출력되는 신호를 센싱하는 센서감지부(6)와, 상기 이동부의 이동 위치를 제한하는 스토퍼(7;stopper)로 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 모터 및 제어장치에 있어서, 상기 이동부(3)의 기준위치(원점)를 찾는 동작이 시작되면 우선 모터(1)가 한 방향으로 회전된다. 모터가 회전되는 도중에 이동부(3)가 기준센서(4)를 만나면 기준센서를 중심으로 이동부의 기준위치를 찾는다. 그러나, 상기 이동부(3)가 기준센서(4)를 만나지 못하고 리미트센서(5)를 만나게 되면(리미트센서(5)에서 발생된 신호가 이동부(3)의 일측면에 부착된 센서감지부(6)에 감지되는 것으로 알 수 있음), 모터를 반대방향으로 회전시켜서 기준센서(4)를 만나도록 하여 기준센서를 중심으로 이동부(3)의 기준위치를 찾는다.
일반적으로, 제어기에 전원을 투입한 경우에 바로 절대위치를 알 수 없는 경우에는 기준위치를 찾는 동작이 필요한 데 이 경우에 모터를 일정방향으로 회전시키다가 회전방향을 전환하는 조건은 리미트센서(5)를 만나는 경우가 기존의 방법이였다.
상기와 같이 종래에는 모터를 반대방향으로 회전시키기 위해서는 반드시 이동부에 부착된 센서감지부로 리미트센서의 출력신호를 검출하였고, 상기 리미트센서가 정상동작을 하지 않은 경우에는 원점복귀를 정상적으로 완료할 수 없었고, 또한 리미트신호를 감지하기 위해서는 리미트센서가 필요함으로써 리미트센서로 인한 에러발생 요인이 증가하게 되며, 리미트센서의 설치에 따른 원가의 상승 및 조립 비용이 증가되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 모터 샤프트 상에 설치된 이동부의 위치를 원점(기준위치)으로 복귀할 때 모터회전방향 전환의 조건으로 리미트센서를 이용하지 않고 모터의 회전명령과 현재 위치와의 오차를 검출하여 모터의 회전방향을 반전시키는 장치 및 방법을 제시함으로써, 리미트센서의 사용이 필요없고 이로인하여 원가가 절감되고 부품의 수가 감소되어 에러발생의 소지를 감소시킨 모터제어장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 장치는, 모터와; 상기 제어부의 출력신호에 따라 모터를 구동하는 모터구동부와; 상기 모터의 회전위치를 검출하는 위치검출부와; 상기 모터의 샤프트 상에 설치되어 상기 모터의 회전에 따라 이동되는 이동부와; 상기 이동부의 기준위치를 결정하는 신호를 출력하는 기준위치센서와; 상기 이동부의 일측면에 설치되어 상기 기준위치센서의 출력신호를 감지하는 센서감지부와; 상기 이동부의 이동범위를 제한하는 스토퍼; 및 상기 위치검출부 및 센서감지부에서 출력된 모터 회전위치관련 신호와 기준위치 감지 신호를 각각 입력받고 그에 대응되는 모터제어 신호를 출력하는 제어부를 구비한다.
또한, 상기 모터제어장치가 동작하는 과정은, 사용자 인터페이스로부터 원점복귀명령을 입력받는 명령입력단계와; 상기 명령입력단계의 원점복귀명령에 따라 모터를 회전시키는 모터회전단계와; 상기 모터회전단계의 모터 회전에 따라 모터 샤프트상에 설치된 이동부가 이동하여 설정된 기준위치에 도달하였는가를 판단하는 기준위치판단단계와; 상기 기준위치판단단계에서 이동부가 기준위치센서의 기준위치상에 도달하였으면, 기준위치 설정을 완료하는 기준위치설정단계와; 상기 기준위치판단단계에서 이동부가 기준위치상에 도달하지 않았으면, 모터의 에러위치가 일정량 이상을 초과하였는가를 체크하는 이동위치판단단계와; 상기 이동위치판단단계에서 모터의 에러위치가 일정량을 초과하였으면, 모터의 회전을 반전시켜 이동부를 소정의 위치로 이동시키는 모터회전반전단계; 및 상기 모터회전반전단계를 수행한 후의 이동위치판단단계에서도 모터의 에러위치가 일정량 이상을 초과하였으면, 기준위치센서의 불량으로 판단하여 이동부의 원점복귀동작을 중단하는 원점복귀중단단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.
도 1 은 종래기술에 의한 모터 및 제어장치를 나타낸 개략적인 도면이다.
도 2 는 본 발명에 의한 모터 및 제어장치를 나타낸 도면이다.
도 3 은 상기 도 2 의 작동과정을 설명하기 위해 도시한 플로우챠트이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 모터. 11 : 모터 샤프트(shaft).
12 : 사용자 인터페이스. 14 : 제어부.
16 : 모터구동부. 18 : 위치검출부.
20 : 이동부. 22 : 기준위치센서.
24 : 센서감지부. 26 : 스토퍼(stopper).
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.
도 2 는 본 발명에 의한 모터 및 제어장치에 관한 것으로서, 모터(10)와, 상기 모터회전에 대한 사용자 인터페이스(12) 및 소정의 입력신호에 따라 모터제어신호를 출력하는 제어부(14)와, 상기 제어부의 출력신호에 따라 모터를 구동하는 모터구동부(16)와, 상기 모터의 회전위치를 검출하는 위치검출부(18)와, 상기 모터의 샤프트(11) 상에 설치되어 상기 모터의 회전에 따라 이동되는 이동부(20)와, 상기 이동부의 기준위치를 결정하는 신호를 출력하는 기준위치센서(22)와, 상기 이동부(20)의 일측면에 설치되어 상기 기준위치센서의 출력신호를 감지하는 센서감지부(24)와, 상기 이동부의 이동범위를 제한하는 스토퍼(26)로 구성되어 있다.
즉, 모터(10)가 회전하면 상기 이동부(20)는 축의 양끝단에 설치된 스토퍼(26) 사이에서 이동되며, 제어부(14)는 모터 위치를 검출하는 위치검출부(18)의 신호로 이동부(20)가 스토퍼(26)의 위치까지 도달하였음을 판단할 수 있고, 또한 이동부(20)의 일측면에 설치된 센서감지부(24)가 기준위치센서(22)의 출력신호를 감지하도록 하고, 그 센싱신호를 제어부(14)로 출력함으로써 제어부는 이동부(20)가 기준센서(22) 위치에 도달하였음을 판단할 수 있다.
도 3 은 상기 도 2 의 작동과정을 나타낸 플로우챠트로서, 상기 도 2 를 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 기술하면 다음과 같다.
먼저, 제어부(14)는 모터(10)의 위치제어를 정상적으로 하기 위하여 사용자 인터페이스(12)로부터 모터 샤프트(11) 상에 설치된 이동부(20)의 기준위치를 찾는 동작(원점복귀동작)의 명령을 입력받는 명령입력단계를 수행한다(S1).
상기 명령입력단계를 수행(S1)한 후, 제어부(14)는 모터(10)를 일정방향으로 회전시키는 제어신호를 모터구동부(16)로 출력하고, 상기 모터구동부(16)에서 출력된 모터구동신호에 따라 모터(10)가 회전되며, 상기 모터의 회전에 따라 모터 샤프트(11) 상에 설치된 이동부(20)가 소정의 방향으로 이동되는 모터회전단계를 수행한다(S2).
또한, 상기 모터회전단계를 수행(S2)한 후, 제어부(14)는 이동부(20)의 일측면에 설치된 센서감지부(24)를 통해 상기 기준위치센서(22)에서 출력된 신호를 센싱하여 상기 이동부(20)가 기준센서(22) 위치에 도달하였는가를 판단하는 기준위치판단단계를 수행한다(S3).
한편, 상기 기준위치판단단계(S3)에서 모터 샤프트(11)상에 설치된 이동부(20)의 일측면에 설치된 센서감지부(24)로 기준위치센서(22)의 출력신호를 감지하면, 제어부(14)는 기준위치센서(22)의 위치를 기준으로 기준위치를 설정하는 동작을 완료하는 기준위치설정단계를 수행한다(S31).
상기 기준위치판단단계(S3)에서 이동부(20)의 센서감지부(24)에 기준위치센서(22)에서 출력된 기준위치 신호가 감지되지 않으면, 모터가 계속 회전되어 모터의 에러위치가 일정량 이상으로 증가(모터의 위치를 검출하는 위치검출부(18)의 출력신호로써 판단)되었는가 즉, 모터 샤프트(11)상에서 이동되는 이동부가(20) 스토퍼(26)에 부딪혔는가를 판단하는 이동위치판단단계를 수행한다(S4).
상기 이동위치판단단계(S4)에서 이동부(20)의 에러위치가 일정량을 초과(이동부가 스토퍼에 부딪힌 횟수가 1회)한 경우에는, 모터 회전을 반전시켜 이동부(20)를 소정의 방향으로 이동시키는 모터회전반전단계를 수행한다(S5). 또한, 상기에서 이동부(20)가 스토퍼(26)에 부딪혔는가의 유무는 위치검출부(18)에 검출된 모터회전 위치로써 알 수 있다.
상기 모터 회전을 반전시키는 모터회전반전단계를 수행(S5)한 후, 상기 기준위치판단계를 수행(S3)하여 이동부(20)의 일측면에 설치된 센서감지부(24)로 기준위치센서(22)의 출력신호를 감지하여 기준위치가 감지되면, 제어부(14)는 기준위치의 상태변화를 기준으로 기준위치를 설정하는 동작을 수행하여 기준위치를 찾는 동작을 완료한다(S31).
한편, 상기 모터의 회전방향을 반전시킨 모터회전반전단계를 수행(S5)한 후의 이동위치판단단계(S4)에서 다시 모터의 에러위치가 일정량 이상으로 증가(이동부가 스토퍼에 부딪힌 횟수가 2회 이상)하면, 제어부(14)는 해당축의 기준위치센서(22)가 불량인 것으로 판단하고 이동부(20)의 기준위치를 찾는 동작(원점복귀동작)을 중단하는 원점복귀중단단계를 수행한다(S41).
본 발명에서는 스토퍼의 감지조건을 모터의 에러위치를 사용하였으나, 이동부의 이동속도 및 모터의 토크(torque)를 이용할 수도 있다.
따라서, 상술한 바와 같이 본 발명에서는, 모터 샤프트 상에 설치된 이동부의 위치를 원점(기준위치)으로 복귀할 때 모터회전방향 전환의 조건으로 리미트센서를 이용하지 않고 모터의 회전명령과 현재 위치와의 오차를 검출하여 모터의 회전방향을 반전시키는 장치 및 방법을 제시함으로써, 리미트센서의 사용이 필요없고 이로인하여 원가가 절감되고 부품의 수가 감소되어 에러발생의 소지를 감소시킴으로써 신뢰성을 향상시킨 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 모터와; 상기 제어부의 출력신호에 따라 모터를 구동하는 모터구동부와; 상기 모터의 회전위치를 검출하는 위치검출부와; 상기 모터의 샤프트 상에 설치되어 상기 모터의 회전에 따라 이동되는 이동부와; 상기 이동부의 기준위치를 결정하는 신호를 출력하는 기준위치센서와; 상기 이동부의 일측면에 설치되어 상기 기준위치센서의 출력신호를 감지하는 센서감지부와; 상기 이동부의 이동범위를 제한하는 스토퍼; 및 상기 위치검출부 및 센서감지부에서 출력된 모터 회전위치관련 신호와 기준위치 감지 신호를 각각 입력받고 그에 대응되는 모터제어 신호를 출력하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 모터제어장치.
  2. 사용자 인터페이스로부터 원점복귀명령을 입력받는 명령입력단계와; 상기 명령입력단계의 원점복귀명령에 따라 모터를 회전시키는 모터회전단계와; 상기 모터회전단계의 모터 회전에 따라 모터 샤프트상에 설치된 이동부가 이동하여 설정된 기준위치에 도달하였는가를 판단하는 기준위치판단단계와; 상기 기준위치판단단계에서 이동부가 기준위치센서의 기준위치상에 도달하였으면, 기준위치 설정을 완료하는 기준위치설정단계와; 상기 기준위치판단단계에서 이동부가 기준위치상에 도달하지 않았으면, 모터의 에러위치가 일정량 이상을 초과하였는가를 체크하는 이동위치판단단계와; 상기 이동위치판단단계에서 모터의 에러위치가 일정량을 초과하였으면, 모터의 회전을 반전시켜 이동부를 소정의 위치로 이동시키는 모터회전반전단계; 및 상기 모터회전반전단계를 수행한 후의 이동위치판단단계에서도 모터의 에러위치가 일정량 이상을 초과하였으면, 기준위치센서의 불량으로 판단하여 이동부의 원점복귀동작을 중단하는 원점복귀중단단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 모터제어 방법.
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