KR100286032B1 - 서보모터의 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

서보모터의 제어장치 및 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 서보모터를 제어하고 상기 서보모터의 이상동작시 오동작신호를 출력하는 서보드라이버와, 상기 서보드라이버를 제어하는 주제어부를 갖는 서보모터 제어장치에 관한 것이다. 본 서보모터 제어장치는, 상기 오동작신호에 의해 기동되며 상기 주제어부의 제어신호 중 상기 서보모터의 속도정보를 입력받아 다운카운팅하는 다운카운터와; 상기 다운카운터의 출력값에 기초하여 펄스를 발생하는 펄스발생부와; 상기 주제어부의 제어신호와, 상기 오동작신호가 발생 시에 상기 펄스 발생부의 출력신호를 선택적으로 서보드라이버로 전달되도록 절환하는 절환접속수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 서보모터의 급격한 제동을 방지하여 기계적인 이상을 방지할 수 있는 서보모터의 제어장치가 제공된다.

Description

서보모터의 제어장치 및 제어방법
본 발명은 서보모터의 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 서보모터를 제어하고 상기 서보모터의 이상동작시 오동작신호를 출력하는 서보드라이버와, 상기 서보드라이버를 제어하는 주제어부를 갖는 서보모터 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
로봇(robot)은 구동방식에 따라 캠 등에 의해 동작되는 기계식, 에어와 에어실린더가 사용하는 공기식, 유압과 유압실린더를 이용한 유압식, 그리고 3상교류 유도전동기나 서보모터 등의 전동기를 사용한 전기식 등으로 분류할 수 있으며, 일반적으로 작업동작을 수행하기 위해 하나 이상의 팔을 구비하고 있다.
특히, 전기식 로봇에서 로봇의 팔 등을 구동하기 위해 사용되는 서보모터는 로봇제어기에 의해 구동제어 되는데, 이 로봇제어기는 주제어부와 서보드라이버(servo driver)로 구분할 수 있다. 이때, 주제어부는 유저인터페이스(user interface)를 담당하는 부분으로, 사용자가 프로그램 편집기를 이용하여 작성한 로봇언어(robot language)를 받아들여 이를 해석하여 제어신호를 생성하고, 이 제어신호를 서보드라이버에 전달하는 역할을 한다. 서보드라이버는, 주제어부로부터 전달된 제어신호에 따라 로봇의 팔 등에 설치되어 있는 서보모터를 구동제어하고, 동시에 서보모터의 상태를 검사하여 이상 검출시 오동작신호를 발생시켜 이를 외부에 알리게 된다.
종래에는 서보드라이버에서 발생한 오동작신호가 주제어부로 전달되면, 주제어부는 이 신호에 기초하여 서보드라이버의 동작을 정지시키고, 이와 함께 서보모터 주위에 장착된 제동장치를 작동시켜 서보모터를 정지시키는 방식이 사용되었다.
그런데, 이러한 종래의 서보모터 제어방식은, 서보모터의 급격한 제동으로 인하여 제동장치와 서보모터 자체에 무리한 힘을 가하게 되고, 특히 대형 로봇의 경우에는 급격한 제동으로 생긴 관성력에 의해 로봇의 구동부분에 심각한 기계적인 이상을 유발할 수 있다는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 서보모터의 급격한 제동을 방지하여 서보모터의 구동부분에 무리한 힘이 가해지지 않도록 하는 서보모터 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
제1도는 본 발명에 따른 서보모터 제어장치의 개략적인 블록도,
제2도는 본 발명에 따른 서보모터 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 주제어부 2 : 다운카운터
3 : 펄스발생부 4 : MUX
5 : 서보드라이버 6 : 오동작신호
상기 목적은, 본 발명에 따라, 서보모터를 제어하고 상기 서보모터의 이상동작시 오동작신호를 출력하는 서보드라이버와, 상기 서보드라이버를 제어하는 주제어부를 갖는 서보모터 제어장치에 있어서, 상기 오동작신호에 의해 기동되며 상기 주제어부의 제어신호 중 상기 서보모터의 속도정보를 입력받아 다운카운팅하는 다운카운터와; 상기 다운카운터의 출력값에 기초하여 펄스를 발생하는 펄스발생부와; 상기 주제어부의 제어신호와, 상기 오동작신호가 발생 시에 상기 펄스발생부의 출력신호를 선택적으로 서보드라이버로 전달되도록 절환하는 절환접속수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 서보모터 제어장치에 의해서 달성된다.
여기서, 상기 절환접속수단은 멀티플렉서이며, 상기 오동작신호는 상기 서보모터의 인코더 결손, 이상전압 및 과부하 중 어느 하나에 기초하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따라, 서보모터를 제어하고 상기 서보모터의 이상동작시 오동작신호를 출력하는 서보드라이버를 갖는 서보모터 제어방법에 있어서, 상기 서보모터의 동작 시에 상기 서보모터의 이상여부를 판단하는 단계와; 상기 서보모터의 동작이 이상동작으로 판단되면 상기 서보드라이버로부터 오동작신호를 발생하는 단계와; 상기 오동작신호가 발생하면 현재의 서보모터 속도값에서 소정값이 감속된 속도값을 상기 서보드라이버로 입력하여 상기 서보모터를 감속 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보모터의 제어방법에 의해서도 달성된다.
도 1은 본 발명에 따른 서보모터 제어장치의 개략적인 블록도이며, 도 2는 본 발명에 따른 서보모터 제어방법을 나타낸 흐름도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 서보모터 제어장치는, 유저인터페이스를 담당하는 주제어부(1)와, 서보모터를 제어하고 서보모터의 이상동작시 오동작신호(6)를 출력하는 서보드라이버(5)를 갖는다. 그리고, 서보모터 제어장치는, 다운카운터(2)와, 다운카운터(2)의 출력값에 기초하여 펄스를 발생하는 펄스발생부(3)와, 주제어부(1)의 제어신호와 펄스발생부(3)의 출력신호를 선택적으로 서보드라이버(5)로 전달하는 절환접속수단을 갖는다. 본 절환접속수단은 여러 개의 입력 중에서 하나를 선택하여 출력과 연결시켜 주는 MUX(MultiPlexer)(4)이다.
이때, 주제어부(1)는 사용자가 입력한 로봇언어를 해석하여 제어신호를 생성하고, 이 제어신호는 주제어부(1)로부터 출력되어 MUX(4)의 입력단자에 연결된다. 본 건에서는 주제어부(1)의 제어신호와 펄스발생부(3)의 출력신호 중에서 하나를 선택하여 서보드라이버(5)의 입력으로 연결시켜주는 2-to-1 MUX(4)가 사용되며, MUX(4)는 평상시에는 주제어부(1)의 제어신호를 서보드라이버(5)와 연결되도록 구성한다.
MUX(4)의 출력과 연결된 서보드라이버(5)는 주제어부(1)로부터 출력되는 제어신호에 따라 서보모터를 구동제어하고, 동시에 서보모터의 이상상태를 검사한다. 서보드라이버(5)에 의해 검사되는 사항은, 인코더(Encoder) 결손의 발생여부와, 고전압(High Voltage)이나 저전압(Low Voltage) 등의 규정전압을 벗어난 이상전압이 발생하였는지 여부와, 과부하(Overload)가 걸렸는지 등이다. 이러한 검사결과 이상이 발견되면, 서보드라이버(5)는 오동작신호(6)를 출력하고, 이 오동작신호(6)는 MUX(4)의 선택단자와 다운카운터(2)의 클럭단자로 연결된다.
한편, 주제어부(1)로부터 출력되는 제어신호는 다운카운터(2)의 입력으로도 연결된다. 여기서, 다운카운터(2)는 초기값으로부터 다운카운팅하는 소자로, 다운카운터(2)는 클럭단자에 연결된 오동작신호(6)에 의해 동작을 시작된다. 이러한 다운카운터(2)의 출력은 펄스발생부(3)의 입력과 연결되고, 펄스발생부(3)의 출력은 MUX(4)의 입력단자중의 하나에 접속된다.
이러한 구성에 의해서, 서보모터 제어장치가 동작을 시작하면, 주제어부(1)로부터 출력된 제어신호는 MUX(4)를 통해 서보드라이버(5)로 전달된다. 서보드라이버(5)는 입력된 제어신호에 따라 서보모터를 구동제어하고, 이와 동시에 서보모터의 이상상태를 검사하여 이상이 발견되면 오동작신호(6)를 출력한다. 오동작신호(6)가 출력되면, 이 신호는 MUX(4)의 선택단자에 전달되고, 이에 의해 MUX(4)는 주제어부(1)의 제어신호가 서보드라이버(5)에 전달되는 것을 차단함과 동시에 펄스 발생부(3)의 출력을 서보드라이버(5)의 입력으로 전달한다.
이때, 오동작신호(6)는 다운카운터(2)의 클럭단자로도 전달되어 다운카운터(2)를 기동시킨다. 이때 주제어부(1)의 제어신호 중에서 속도정보가 다운카운터(2)의 초기값으로 입력되고, 다운카운터(2)는 이 값으로부터 다운카운팅을 시작한다. 다운카운터(2)의 출력은 펄스발생부(3)로 전달되어 입력된 값에 비례하는 펄스 개수를 출력하게 한다. 펄스발생부(3)에서 출력된 펄스는 MUX(4)를 통하여 서보드라이버(5)로 전달되고, 서보드라이버(5)는 이 펄스의 개수에 따라 서보모터의 속도 크기를 제어한다.
이처럼, 다운카운터(2)는 오동작신호(6) 발생시의 속도값으로부터 다운카운팅을 하게 되므로 출력되는 값은 순차적으로 감소하게 되며, 이 값을 입력으로 하는 펄스발생부(3)에서 발생하는 펄스의 개수도 함께 줄어들게 된다. 따라서, 펄스 발생부(3)로부터 입력을 받는 서보드라이버(5)는 점차 줄어드는 펄스 개수로 서보모터의 속도를 제어할 수 있어, 서보모터의 속도를 점진적으로 감소시키고 결국 정지하게 된다. 이러한 동작에 의해 점진적인 감속을 통하여 서보모터의 구동을 제어하게 되므로 서보모터가 구동하는 부분에 무리한 힘을 가하지 않게 된다.
상술한 제어장치는 소프트웨어적으로 처리할 수 있으며, 이러한 방법은 도 2에 도시한 바와 같이, 서보드라이버(5)는 주제어기로부터 출력되는 제어신호를 입력으로 받아들여, 이 제어신호 중에 포함된 속도값의 크기에 따라 서보모터를 구동한다(단계 21). 서보드라이버(5)는 서보모터를 구동하면서 동시에 서보모터의 상태를 점검하고, 이상이 발견하게 되면 오동작신호(6)를 출력한다. 주제어부(1)는 서보드라이버(5)로 제어신호를 출력하면서 오동작신호(6)가 발생했는지를 검사하고(단계 22), 만일 서보드라이버(5)로부터 오동작신호(6)가 발생하게 되면, 오동작신호(6) 발생시의 속도값에서 한 단위 감속시킨 것을 새로운 속도값으로 하여(단계 23), 이 속도값을 서보드라이버(5)로 접속한다. 서보드라이버(5)는 감속된 속도값에 따라 서보모터를 구동 제어하고(단계 24), 이에 의해 서보모터의 속도는 감속된다.
주제어부(1)에서는 속도값이 영이 될 때까지 속도값을 서서히 순차적으로 감소시켜 출력하고, 이에 따라 서보모터의 속도는 점진적으로 감속될 수 있다. 그리고, 속도값이 서서히 감소되어 영에 도달하게 되면(단계 25), 서보모터에 장착된 도시 않은 브레이크를 기동시킨다(단계 26). 이에 따라 서보모터는 오동작신호(6) 발생 시부터 속도가 점진적으로 감속된 후 최종적으로 서보모터 브레이크에 의해 위치가 고정된다.
이와 같이, 오동작신호에 의해 기동되며 상기 주제어부의 제어신호 중 서보모터의 속도정보를 입력받아 다운카운팅하는 다운카운터와, 다운카운터의 출력값에 기초하여 펄스를 발생하는 펄스발생부와, 주제어부의 제어신호와 오동작신호가 발생 시에 상기 펄스발생부의 출력신호를 선택적으로 서보드라이버로 전달되도록 절환하는 절환접속수단을 마련함으로서, 서보모터를 점진적으로 감속시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 서보모터의 점진적인 감속에 의한 제동을 통해 서보모터가 구동하는 부분에 기계적인 무리를 주지 않는 서보모터 제어장치 및 그 제어방법이 제공된다.

Claims (4)

  1. 서보모터를 제어하고 상기 서보모터의 이상동작시 오동작신호를 출력하는 서보드라이버와, 상기 서보드라이버를 제어하는 주제어부를 갖는 서보모터 제어장치에 있어서, 상기 오동작신호에 의해 기동되며 상기 주제어부의 제어신호 중 상기 서보모터의 속도정보를 입력받아 다운카운팅하는 다운카운터와; 상기 다운카운터의 출력값에 기초하여 펄스를 발생하는 펄스발생부와; 상기 주제어부의 제어신호와 상기 오동작신호의 발생시에 출력되는 상기 펄스발생부의 출력신호를 선택적으로 서보드라이버로 전달되도록 절환하는 절환접속수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 서보모터 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절환접속수단은 멀티플렉서인 것을 특징으로 하는 서보모터 제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 오동작신호는 상기 서보모터의 인코더 결손, 이상전압 및 과부하 중 어느 하나에 기초하는 것을 특징으로 하는 서보모터 제어장치.
  4. 서보모터를 제어하고 상기 서보모터의 이상동작시 오동작신호를 출력하는 서보드라이버를 갖는 서보모터 제어방법에 있어서, 상기 서보모터의 동작 시에 상기 서보모터의 이상여부를 판단하는 단계와; 상기 서보모터의 동작이 이상동작으로 판단되면 상기 서보드라이버로부터 오동작신호를 발생하는 단계와; 상기 오동작신호가 발생하면 현재의 서보모터 속도값에서 소정값이 감속된 속도값을 상기 서보드라이버로 입력하여 상기 서보모터를 감속 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보모터 제어방법.
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