KR100287835B1 - 다중 슬립링장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자제어장치를 이용한 통신방법에 의해 제어함에 따라 회전장치에 설치된 부하의 개수에 제한 없이 수개의 슬립링 만으로 부하를 구동할 수 있도록 하는 다중 슬립링장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 회전축에 고정 설치되어 연동되는 회전체에 다수의 부하가 설치되고, 구동스위치의 조작에 의해 상기 회전하는 부하에 구동전원을 공급하는 다중 슬립링장치에 있어서, 상기 회전축에 고정 설치되어 연동 회전되고 일정간격을 두고 배치되는 제 1 내지 제 3 전원공급 슬립링 및 제 1, 제 2 통신 슬립링과, 상기 슬립링의 각 외주연에 접촉되어 3상 전원과 제어신호를 상기 슬립링에 전송하는 제 1 내지 제 5 브러시와, 상기 제 1 내지 제 5 브러시에 연결되어 상기 구동스위치의 조작에 의해 그에 대응되는 부하를 구동하기 위한 제어 데이터를 출력하는 제 1 제어부와, 상기 회전체에 고정 설치되고 부하와 연결되어 상기 제 1, 제 2 통신 슬립링으로부터 전송되는 상기 제 1 제어부의 제어 데이터를 판독하여 상기 부하에 3상의 구동전원을 공급하는 제 2 제어부를 구비하고, 상기 각각의 제 1 내지 제 3 전원공급 슬립링 및 제 1, 제 2 통신 슬립링은 전선유입공을 관통하는 전선으로 연결되어 상기 제 2 제어부에 접속되어 구성된 것에 특징이 있다.

Description

다중 슬립링장치 및 그 제어방법

본 발명은 회전하는 장치에 부착된 다수의 부하에 전원 및 구동신호를 공급하는 다중 슬립링장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 전자제어장치를 이용한 통신방법에 의해 제어함에 따라 회전장치에 설치된 부하의 개수에 제한 없이 수개의 슬립링 만으로 부하를 구동할 수 있도록 하는 다중 슬립링장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 슬립링의 기본 개념은 전동기나 발동기의 회전자에 외부로부터 전류를 흐르게하기 위해 회전자축에 부착하는 접촉자를 말하며, 그 기본적인 구성은 도 1에 도시된 바와 같이 회전축(1)에 고정 설치되어 회전하는 회전자(2)의 외측에는 코일(3)이 권선되어 있고, 상기 회전축(1)의 일측에는 두 개의 슬립링(4a)(4b)이 삽입 고정되며, 이 슬립링(4a)(4b)의 외측에는 전원부와 연결되어 코일(3)에 전원을 공급하는 브러시(5a)(5b)가 설치되어 있다.

이의 동작과정을 살펴보면 먼저, 회전축(1)이 회전하게 되면 코일(3)이 권선된 회전자(2)와 슬립링(4a)(4b)이 동시에 회전하게 되고, 이때 전원이 공급되는 브러시(5a)(5b)가 상기 슬립링(4a)(4b)에 접속되어져 코일(2)에 전류를 공급하는 원리로 이루어진다.

이와 같은 슬립링은 다수의 용접기가 설치되어 일정한 속도로 회전하면서 모재에 용접을 행하는 산업용 로봇용접장치나, 회전체에 다수의 램프가 설치되는 조명장치, 그리고 다수의 물체가 동시에 회전하는 오락장치 등에 있어서 구동모터 및 램프와 같은 각종 부하에 전원을 공급하는 장치로서 슬립링의 역할은 필수적이다.

따라서 산업용 로봇 용접장치와 같이 회전하는 물체의 부하에 구동전원을 공급하는 종래 슬립링장치는 도 2에 도시된 바와 같다.

즉, 회전축(11)의 상측에는 모터 또는 실린더, 솔레노이드 등 다수의 부하(M1~Mn)가 회전체(17)에 고정 설치되고, 상기 회전체(17)의 하측 회전축(11)에는 다수의 부하(M1~Mn)에 R상의 전원을 공급하기 위해 부하의 개수와 비례하여 설치되는 R상 슬립링(13a~13n)과, 부하(M1~Mn)에 S상의 전원을 공급하기 위한 S상 슬립링(12)이 각각 설치되며, 상기 다수의 부하(M1~Mn)가 고정 설치되는 회전체(17)와 R상 슬립링(13a~13n) 및 S상 슬립링(12)은 회전축(11)에 의해 동일하게 회전하도록 설치되어 있다.

또한, 상기 R상 슬립링(13a~13n) 및 S상 슬립링(12)의 일측에는 R상 브러시(14a~14n) 및 S상 브러시(15)가 설치되어 접촉이 이루어지고, 상기 R상 브러시(14a ~14n)의 타측에는 각각의 스위치(16a~16n)를 통해 R상의 전원이 인가되고, S상 브러시(15)에는 S상의 전원이 직접 인가되어 있다.

그리고 도 3에 도시된 도 2의 A-A선 단면도에서와 같이 상기 R상 슬립링(13a~13n) 및 S상 슬립링(12)에는 다수의 전선유입공(19a~19n)이 형성되어 R상 슬립링(13a~13n) 및 S상 슬립링(12)과 부하(M1~Mn)가 전선유입공(19a~19n)을 통해 전선(L)으로 연결되어 있다.

이와 같이 이루어지는 종래 슬립링장치는, 먼저 회전축(11)이 회전하게 되면 이와 고정 설치되는 R상 슬립링(13a~13n) 및 S상 슬립링(12)과 다수의 부하(18a~ 18n)가 고정 설치되는 회전체(17)가 모두 동일하게 회전되며, 이때 R상 슬립링(13a~ 13n) 및 S상 슬립링(12)에는 R상 브러시(14a~14n) 및 S상 브러시(15)가 서로 밀착되어 접촉이 이루어지게 된다.

이러한 상태에서 회전체(17)에 고정 설치되는 부하(M1~Mn)를 제어하기 위해 스위치(16a~16n)를 온상태로 조작하게 되면 스위치(16a~16n)를 통하여 R상 브러시(14a~14n)에 인가되고 이 인가된 전원은 R상 브러시(14a~14n)와 접촉되는 R상 슬립링(13a~13n)에 전달됨으로써 미도시된 전선을 통해 부하(M1~Mn)에 전원이 공급되어져 동작하게 되며, 여기서 스위치(16a~16n)의 제어는 별도의 제어장치에 의해 순차제어가 가능함은 물론, 수동조작에 의해 이루어질 수 있다.

이와 같이 회전하면서 동작하는 산업용 로봇과 같은 부하에 구동전원을 공급하는 종래의 슬립링장치는, 회전체에 고정되는 부하의 개수와 비례하는 슬립링이 필요하게 되어 부하의 개수가 많을 경우 슬립링의 개수도 증가하게 됨과 동시에 부피가 커지게 될 뿐만아니라 상부에 위치한 슬립링일수록 전선유입공의 형성 개수가 증가하게 되어 제작비용의 상승이 가중될 뿐만아니라 제어대상의 부하 개수가 어느범위를 벗어날 경우 사실상 제작이 불가능하게 되는 등 여러 가지의 문제점이 발생되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 회전축과 연동되어 회전하며 다수의 부하가 고정되어 있는 회전체에 제 2 제어부를 설치하고, 회전축에는 브러시 접촉에 의해 제 2 제어부에 3상의 전원을 공급하는 3개의 슬립링과 2개의 통신 슬립링을 설치하되, 상기 슬립링과 접촉되는 브러시에 제 1 제어부를 연결함으로써 상기 제 1 및 제 2 제어부 간에 통신 슬립링을 통해 데이터 교환이 가능토록하여 이 통신 데이터에 의해 제 2 제어부에서 다수의 부하에 구동전원을 공급하도록 함으로써 회전체에 설치되어 회전하는 부하의 개수에 상관없이 5개의 슬립링 만으로 부하에 구동 전원을 공급할 수 있게 되어 간단한 구성에 따른 제작상의 편리함과 슬립링장치의 부피를 최소화함은 물론, 회전하는 부하를 보다 정밀하게 제어하여 산업용 로보터의 제작기술을 보다 향상시킬 수 있는 다중 슬립링장치 및 그 제어방법을 제공하는데 본 발명의 목적이 있는 것이다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 회전축에 고정 설치되어 연동되는 회전체에 다수의 부하가 설치되고, 구동스위치의 조작에 의해 상기 회전하는 부하에 구동전원을 공급하는 다중 슬립링장치에 있어서, 상기 회전축에 고정 설치되어 연동 회전되고 일정간격을 두고 배치되는 제 1 내지 제 3 전원공급 슬립링 및 제 1, 제 2 통신 슬립링과, 상기 슬립링의 각 외주연에 접촉되어 3상 전원과 제어신호를 상기 슬립링에 전송하는 제 1 내지 제 5 브러시와, 상기 제 1 내지 제 5 브러시에 연결되어 상기 구동스위치의 조작에 의해 그에 대응되는 부하를 구동하기 위한 제어 데이터를 출력하는 제 1 제어부와, 상기 회전체에 고정 설치되고 부하와 연결되어 상기 제 1, 제 2 통신 슬립링으로부터 전송되는 상기 제 1 제어부의 제어 데이터를 판독하여 상기 부하에 3상의 구동전원을 공급하는 제 2 제어부를 구비하고, 상기 각각의 제 1 내지 제 3 전원공급 슬립링 및 제 1, 제 2 통신 슬립링은 전선유입공을 관통하는 전선으로 연결되어 상기 제 2 제어부에 접속되어 구성된 것에 특징이 있다.

본 발명의 다른 특징은 회전체에 고정 설치되어 회전하는 부하에 제 1, 제 2 제어부와 제 1, 제 2 통신 슬립링을 이용하여 통신방법에 의해 부하를 제어하는 다중 슬립링장치의 제어방법에 있어서, 상기 제 1 제어부는 전원인가시 시스템을 초기화하고, 모든 회로 및 장치를 동작가능한 인에이블상태로 만들고 카드지정부에서 설정된 현재의 카드번호를 인식하는 과정과, 상기 과정 후 제 1 신호전송부의 출력을 순차적으로 읽어들이는 과정과, 상기 제 신호전송부로부터 출력이 있음이 판단되면 입력된 데이터를 비교 분석하여 조작되는 구동스위치에 대응하는 부하를 제어하기 위한 데이터를 출력하는 과정과, 상기 과정 후 제 2 제어부로부터 테이터 인식신호가 수신됨이 판단되면 표시부를 점등하여 정상 동작됨을 알리고, 데이터 인식신호가 수신되지 않을 경우 표시부를 점멸시키는 과정으로 이루어지고, 상기 제 2 제어부는 전원 인가시 시스템을 초기화하고, 모든 회로 및 장치를 동작가능한 인에이블상태로 만들고 카드지정부에서 설정된 현재의 카드번호를 인식하는 과정과, 상기 과정 후 데이터송수신부로부터 출력되는 제 1 제어부의 제어신호를 읽어들이는 과정과, 상기 제 1 제어부로부터 제어신호가 전송됨이 판단되면 입력되는 데이터를 비교 분석하여 해당 어드레스의 부하를 제어하기 위해 제 4 출력부에 제어신호를 전송하는 과정과, 상기 단계 후 제어신호를 수신하였음을 알리는 데이터 수신 인식신호를 제 1 제어부로 송출하는 과정으로 이루어진 것에 있다.

도 1은 일반적인 슬립링장치의 개요도.

도 2는 종래 다중 슬립링장치장치의 구조도

도 3은 도 2의 A-A선 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 다중 슬립링장치의 구조도.

도 5는 본 발명에 따른 다중 슬립링장치의 개략적인 블록도.

도 6은 본 발명에 따른 다중 슬립링장치인 제어부의 상세블록도로서,

도 6a는 제 1 제어부의 블록도이고,

도 6b는 제 2 제어부의 블록로이다.

도 7은 본 발명에 따른 다중 슬립링장치 제어부의 동작흐름도로서,

도 7a는 제 1 제어부의 동작흐름도이고,

도 7b는 제 2 제어부의 동작흐름도이다.

도 8은 본 발명에 따른 다중 슬립링장치의 확장카드 블록도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

16 : 입력부 16a~16n : 구동스위치

20 : 회전축 22~23 : 제 1 내지 제 3 전원공급 슬립링

25, 26 : 제 1, 제 2 통신 슬립링 27a~27e : 제 1 내지 제 5 브러시

28 : 회전체 29 : 전선유입공

30, 60 : 제 1, 제 2 제어부 31, 61 : 표시부

32, 62 : 데이터송수신부 33, 63 : 카드지정부

34, 64 : 발진회로 35, 65 : 중앙처리장치

36, 66 : 래치회로 37, 67 : 디코더

38, 39, 68, 69 : 제 1 내지 제 4 신호전송부

38a~38c, 68a~68c : 제 1 내지 제 6 트랜스시버

39a~39n, 69a~69c : 제 1 내지 제 6 플립플롭

40, 41, 70, 71 : 제 1 내지 제 4 스위칭부

40a~40n, 70a~70n : 입력 스위칭회로

41a~41n, 71a~71n : 출력 스위칭회로

42, 72 : 릴레이부 43, 73 : 전원부

44, 74 : 확장커넥터 45 : 연결커넥터

80 : 확장카드 RL1~RLn : 릴레이

SW1~SWn : 스위치 M1~Mn : 부하

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 다중 슬립링장치의 구조도로서, 일정한 속도로 회전하는 회전축(20)에는 제 1 내지 제 3 전원공급 슬립링(22~24)과 제 1, 제 2 통신 슬립링(25)(26)이 각각 일정 간격을 두고 배치되며, 상기 제 2 통신 슬립링(26)의 상부 회전축(20)에는 다수의 부하(M1~Mn)와 제 2 제어장치(60)가 고정 안치되는 회전체(28)가 설치되고, 상기 슬립링(22~26) 및 회전체(28)는 회전축(20)의 회전 방향에 따라 동일하게 회전되도록 고정 설치되어 있다.

그리고 상기 제 1 내지 제 3 전원공급 슬립링(22~24)과 제 1, 제 2 통신 슬립링(25)(26)의 일측에는 제 1 내지 제 5 브러시(27a~27e)가 각각 설치되며, 3상 전원(P)은 제 1 내지 제 3 브러시(27a~27c)와 제 1 제어부(30) 일측에 각각 연결되고, 제 1, 제 2 브러시(27a~27b)는 제 1 제어부(30)의 타측단에 접속되며, 상기 각 슬립링(22~26)의 출력단에는 전선(L)으로 연결되어 유입공(29)을 통해 회전체(28)에 고정된 제 2 제어부(60)에 연결되어 있다.

도 5는 본 발명에 따른 다중 슬립링장치인 제어부의 개략적인 블록도로서, 제 1 내지 제 3 전원공급 슬립링(22~24)과 접촉되는 제 1 내지 제 3 브러시(27a~ 27c)의 일측단은 3상 전원(P)과 제 1 제어부(30)의 전원부(43)에 연결되며, 제 1, 제 2 통신 슬립링(25)(26)과 접촉되는 제 4, 제 5 브러시(27d~27e)는 제 1 제어부(30)의 데이터 송수신부(32)에 접속된다.

또한, 상기 제 1 내지 제 3 전원공급 슬립링(22~24)의 각 출력단은 전선(L)으로 연결되어 유입공(29)을 통해 제 2 제어부(60)의 전원부(73)에 연결되고, 제 1, 제 2 통신 슬립링(25)(26)의 각 출력단은 전선(L)으로 연결되어 유입공(29)을 통해 제 2 제어부(60)의 데이터 송수신부(62)에 접속된다.

도 6은 본 발명에 따른 다중 슬립링장치인 제어부의 상세회로도로서, 도 6a은 제 1 제어부(30)의 상세회로도이다.

즉, 회전체(28)에 설치되는 다수의 부하(M1~Mn)를 선택적으로 구동하기 위한 다수의 구동스위치(16a~16n)로 이루어진 입력부(16)의 각 일측단에는 발광다이오드(LED)와 포토트랜지스터(PTR)로 구성되는 입력 스위칭회로(40a~40n)가 연결되며, 상기 입력 스위칭회로(40a~40n)의 각 출력단에는 제 1 신호전송부(38)를 구성하고 있는 제 1 내지 제 3 트랜스시버(38a~38c)가 접속되어 있다.

그리고 다수의 릴레이(RL1~RLn)로 이루어지고 상기 릴레이(RL1~RLn) 구동시 R상, S상, T상의 전원(P)을 회전체(28)에 고정 설치되는 부하(M1~Mn)에 인가하는 출력부(42)의 일측에는 발광다이오드(LED)와 포토트랜지스터(PTR)로 구성되는 스위칭회로(41a~41n)가 연결되며, 상기 출력 스위칭회로(41a~41n)의 입력단에는 제 2 신호전송부(39)를 구성하고 있는 제 1 내지 제 3 플립플롭(39a~39c)이 접속되어 있다.

또한 상기 제 1 및 제 2 신호전송부(38)(39)인 제 1 내지 제 3 트랜스시버(38a~38c)와 제 1 내지 제 3 플립플롭(39a~39c)의 타측에는 데이터버스를 통하여 중앙처리장치(35)에 연결되며, 상기 중앙처리장치(35)의 일측에는 래치회로(36)를 거쳐 제 1 신호전송부(38)의 제 1 내지 제 3 트랜스시버(38a~38c)를 인에이블시키고, 제 2 신호전송부(39)인 제 1 내지 제 3 플립플롭(39a~39c)에 클럭을 제공하는 디코더(37)가 접속된다.

그리고 상기 중앙처리장치(35)의 타측단에는 상기 중앙처리장치(35)를 구동시키기 위해 발진주파수를 공급하는 발진회로(34), 회전체(28)에 고정 설치되는 제 2 제어부(60)와 데이터를 송수신하기 위한 데이터송수신부(32), 상기 제 2 제어부(60)와 데이터 송수신시 에러가 발생할 경우 이를 표시하는 에러표시부(31), 상기 중앙처리장치(35)에서 입력되는 신호가 어느 카드에서 수신되는지를 인식할 수 있도록 카드번호를 지정하는 카드지정부(33), 확장카드를 연결할 수 있는 확장커넥터(43)가 각각 접속되어 있다.

도 6b는 제 2 제어부(60)의 상세회로도로서, 상기 도 6a의 제 1 제어부(30)와 동일한 구성으로 이루어진다.

즉, 회전체(28)에 설치되는 다수의 부하(M1~Mn)를 선택적으로 구동하기 위한 다수의 구동스위치(16a~16n)로 이루어진 입력부(16)의 각 일측단에는 발광다이오드(LED)와 포토트랜지스터(PTR)로 구성되는 입력 스위칭회로(70a~70n)가 연결되며, 상기 입력 스위칭회로(70a~70n)의 각 출력단에는 제 3 신호전송부(68)를 구성하고 있는 제 4 내지 제 6 트랜스시버(68a~68c)가 접속되어 있다.

그리고 다수의 릴레이(RL1~RLn)로 이루어지고 상기 릴레이(RL1~RLn) 구동시 R상, S상, T상의 전원(P)을 회전체(28)에 고정 설치되는 다수의 부하(M1~Mn)에 인가하는 출력부(72)의 일측에는 발광다이오드(LED)와 포토트랜지스터(PTR)로 구성되는 출력 스위칭회로(71a~71n)가 연결되며, 상기 출력 스위칭회로(71a~71n)의 입력단에는 제 4 신호전송부(69)를 구성하고 있는 제 4 내지 제 6 플립플롭(69a~69c)이 접속되어 있다.

또한 상기 제 3 및 제 4 신호전송부(68)(69)인 제 4 내지 제 6 트랜스시버(68a~68c)와 제 4 내지 제 6 플립플롭(69a~69c)의 타측에는 데이터버스를 통하여 중앙처리장치(65)에 연결되며, 상기 중앙처리장치(65)의 일측에는 래치회로(66)를 거쳐 제 3 신호전송부(68)의 제 4 내지 제 6 트랜스시버(68a~68c)를 인에이블시키고, 제 4 신호전송부(69)인 제 4 내지 제 6 플립플롭(69a~69c)에 클럭을 제공하는 디코더(67)가 접속된다.

그리고 상기 중앙처리장치(65)의 타측단에는 상기 중앙처리장치(65)를 구동시키기 위해 발진주파수를 공급하는 발진회로(64), 제 1 제어부(30)와 데이터를 송수신하기 위한 데이터송수신부(62), 상기 제 1 제어부(30)와 데이터 송수신시 에러가 발생할 경우 이를 표시하는 에러표시부(61), 상기 중앙처리장치(65)에서 입력되는 신호가 어느 카드에서 수신되는지를 인식할 수 있도록 카드번호를 지정하는 카드지정부(63), 확장카드를 연결할 수 있는 확장커넥터(73)가 각각 접속되어 있다.

또한, 상기 릴레이(RL1~RLn) 구동에 의해 접점이 변화되고 3상의 전원(P)이 인가되는 릴레이스위치(SW1~SWn)에는 회전체(28)에 고정 설치되는 부하(M1~Mn) 가 연결된다.

도 7은 본 발명에 따른 다중 슬립링장치 제어부의 동작흐름도로서, 도 7a는 제 1 제어부의 동작흐름도이고, 도 7b는 제 2 제어부의 동작흐름도이다.

도 8은 본 발명에 따른 다중 슬립링장치의 확장카드 블록도로서, 입력조건에 따라 제어신호를 발생하는 다수의 입력 스위칭회로(40a~40n)로 이루어진 제 1 스위칭부(40)와, 상기 제 1 스위칭부(40)의 출력단에 연결되고 제 1 내지 제 3 트랜스시버(38a~38c)로 구성되며 입력되는 제어신호를 전송하는 제 1 신호전송부(38)와, 부하(M1~Mn)에 연결되어 3상의 구동전원(P)을 공급하는 다수의 릴레이(RL1~RLn)로 이루어진 릴레이부(42)와, 상기 릴레이(RL1~RLn)를 구동하고 다수의 출력 스위칭회로(41a~41n)로 이루어진 제 2 스위칭부(41)와, 상기 제 1 제어부(30)인 중앙처리장치(35)의 제어신호에 의해 상기 출력 스위칭회로(41a~41n)를 구동하고 제 1 내지 제 3 플립플롭(39a~39c)으로 구성되는 제 2 신호전송부(39)와, 상기 3 트랜스시버(38a~38c)에 구동 클럭을 공급하는 디코더(37)와, 상기 디코더(37)에 연결되어 입력되는 신호가 어느 카드로부터 수신되는지를 인식할 수 있도록 송수신번호를 지정하는 카드지정부(33)와, 상기 제 1 제어부(30)의 확장커넥터(44)와 접속되는 연결커넥터(45)로 구성된다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 다중 슬립링장치의 동작과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 도 4 내지 도 5에서 보는 바와 같이 R상, S상, T상의 3상 전원(P)을 제 1 내지 제 3 브러시(27a~27c)와 제 1 제어부(30)의 전원부(43)에 연결함과 동시에 제 2, 제 3 브러시(27d)(27e)를 제 1 제어부(30)의 데이터송수신부(32)에 각각 접속하는 한편, 제 2 제어부(60)를 회전체(28)에 고정시킨 다음, 제 1 내지 제 3 전원공급링(22~24)에 연결된 전선(L)은 전선유입공(29)을 통해 제 2 제어부(60)의 전원부(73)에 접속하고, 제 1, 제 2 통신 슬립링(25)(26)은 제 2 제어부(60)의 데이터송수신부(62)에 각각 연결한다.

또한, 도 6a도에서와 같이 제 1 스위칭부(40)의 입력 스위칭회로(40a~40n)의 일측에는 회전체(28)에 고정된 다수의 부하(M1~Mn)를 구동하기 위한 입력부(16)인 구동스위치(16a~16n)를 각각 연결함과 동시에 도 6b에서와 같이 제 2 제어부(60)의 릴레이부(72)의 각 릴레이스위치(SW1~SWn)에는 회전체(28)에 고정된 다수의 부하(M1~Mn)를 각각 연결시킨다.

그 다음 제 1 제어부(30)의 카드지정부(33)를 ⓐ접점에 위치되도록 하여 카드번호를 설정하고, 이와 동시에 제 2 제어부(60)의 카드지정부(63)를 ⓑ접점에 위치시켜 카드번호를 설정함으로써 제 1 제어부(30)에서는 입력부(16)인 구동스위치(16a~ 16n)의 조작에 의해 부하(M1~Mn)를 구동하기 위한 제어신호를 송출하게 되며, 제 2 제어부(60)에서는 상기 제 1 제어부(30)로부터 송출되는 제어신호를 수신하여 해당 부하(M1~Mn)를 구동하게 된다.

이와 같이 모든 장치의 연결과 제어모드를 설정한 상태에서 미도시된 모터의 구동으로 회전축(20)이 회전하게 되어 제 1 제어부(30)와, 제 1 내지 제 3 전원공급 슬립링(22~24), 제 1, 제 2 통신 슬립링(25)(26) 및 회전체(28)가 모두 연동 회전하게 되며, 이러한 상태에서 제 1 제어부(30)에 전원이 공급되어 동작되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 제 1 제어부(30)와, 제 1 내지 제 3 전원공급 슬립링(22~24)에 T상, S상, R상의 3상 전원(P)이 인가되면 전선유입공(29)을 관통하여 삽입되는 전선(L)을 통해 제 2 제어부(60)의 전원부(73)에도 3상의 전원이 인가된다.

따라서 상기 제 1, 제 2 제어부(30)(60)에 전원이 인가되면 도 6a 및 도 6b에서와 같이 발진회로(34)(64)가 구동되어 중앙처리장치(35)(65)가 동작할 수 있는 발진주파수를 공급하게 되고, 상기 중앙처리장치(35)(65)는 래치회로(36)(66)를 통하여 디코더(37)(67)를 제어하여 제 1 및 제 3 스위칭부(38)(68)인 제 1 내지 제 6 트랜스시버(38a~38c)(68a~68c)와, 제 2 및 제 4 스위칭부(39)(69)인 제 1 내지 제 6 플립플롭(39a~39n)(69a~69c)에 클럭을 공급함으로써 모든 회로장치가 동작가능한 상태로 만들게 된다.

이러한 상태에서 제 1, 제 2 제어부(30)(60)의 중앙처리장치(35)(65)는 도 7a 및 도 7b와 같이 시스템을 초기화(단계 101, 201)한 다음 모든 회로 및 장치에 적정한 전원과 구동신호를 인가하여 동작가능한 인에이블상태로 만들고(단계 102, 202) 카드지정부(33)(63)에서 설정된 카드번호를 인식(단계 103, 203)한다.

즉, 제 1 제어부(30)는 제 1 신호전송부(38)의 제 1 내지 제 3 트랜스시버(38a~38c)의 출력을 순차적으로 일어들이게 되며(단계 105), 또한 제 2 제어부(60)는 현재의 모드가 출력모드로 설정되어 있으므로 데이터송수신부(62)로부터 신호를 읽어들이게 된다.

이러한 상태에서 회전체(28)에 설치된 특정 부하(M1~Mn)를 제어하기 위해 도 5 및 도 6a, 그리고 도 7a에 도시된 입력부(16)의 구동스위치(16a~16n)를 선택적 또는 순차적으로 온상태로 조작하게 되면 제 1 스위칭부(40)의 제 1 내지 제 n 스위칭회로(40a~40n)의 발광다이오드(LED)가 점등되어 포토트랜지스터(PTR)를 턴온상태로 전환하게 되며, 상기 포토트랜지스터(PTR)를 턴온상태로 될 때 제 1 신호전송부(38)의 제 1 내지 제 3 트랜스시버(38a~38c)의 입력포트는 "로우"레벨로 떨어지게 된다.

따라서 상기 제 1 내지 제 3 트랜스시버(38a~38c)의 입력포트에 "로우"레벨의 신호가 인가되면, 데이터버스를 통해 중앙처리장치(35)에 전송하게 되며, 상기 중앙처리장치(35)에서는 제 1 내지 제 3 트랜스시버(38a~38c)로부터 출력이 있음이 판단(단계 106)되면 입력된 데이터를 비교분석(단계 107)한 후 구동스위치(16a~16n)의 조작에 대응하는 부하(M1~Mn)를 제어하기 위한 데이터를 데이터송수신부(32)를 통해 출력(단계 108)하게 된다.

이때 상기 데이터송수신부(32)로부터 출력되는 부하(M1~Mn)의 제어신호는 제 4 브러시(27d) 및 제 1 통신 슬립링(25)을 통해 도 5 및 도 6b, 그리고 도 7b에 도시된 바와 같이 제 2 제어부(60)의 테이타송수신부(62)를 통해 중앙처리장치(65)로 전송되며, 상기 중앙처리장치(65)에서는 테이타송수신부(62)로부터 신호가 전송됨이 판단(단계 206)되면, 입력되는 데이터를 비교분석하여 해당 어드레스의 부하(M1~ Mn)를 제어하기 위해 제 4 출력부(69)인 제 1 내지 제 3 플립플롭(69a~69c)에 제어신호를 전송(단계 207)하게 된다.

따라서 상기 중앙처리장치(65)로부터 출력되는 해당 어드레스의 제어신호가 제 1 내지 제 3 플립플롭(69a~69c)에 전송되면 지정된 어드레스에 해당되는 제 1 내지 제 3 플립플롭(69a~69c)의 출력이 "로우"레벨로 떨어지게 되어 제 4 스위칭부(71)의 제 1 내지 제 n 출력회로(71a~71n)인 발광다이오드(LED)가 점등되고, 이로인해 포토트랜지스터(PTR)가 턴온 상태로 전환됨으로써 상기 포토트랜지스터(PTR) 일측에 연결된 릴레이부(72)의 릴레이(RL1~RLn)를 구동하게 된다.

그러므로 상기 릴레이(RL1~RLn)가 구동되면 부하(M1~Mn)가 연결되어 있는 스위치(SW1~SWn)가 온상태로 접속됨에 따라 상기 부하(M1~Mn)에 T상, S상, R상의 전원(P)을 공급하게 됨으로써 동작하게 되는 것이다.

한편, 상기 제 2 제어부(60)의 중앙처리장치(65)는 데이터송수신부(62)를 통해 제 1 제어부(30)로부터 제어신호가 수신되면, 상기 제어신호를 수신하였음을 알리는 데이터 수신 인식신호를 데이터송수신부(62)를 통해 도 7b와 같이 송출(단계 208)하게 되며, 이 인식신호는 제 2 통신 슬립링(26)과 제 5 브러시(27e) 및 제 1 제어부(30)의 데이터송수신부(62)를 통해 중앙처리장치(35)로 전송한다.

이때 도 7a와 같이 상기 중앙처리장치(35)는 제 2 제어부(60)로부터 테이터 인식신호가 수신됨이 판단(단계 109)되면 표시부(31)를 점등하여 정상 동작됨을 알리고(단계 110), 제 2 제어부(60)로부터 테이터 인식신호가 수신되지 않을 경우 표시2부(31)를 점멸(단계 111)하여 정상 동작되지 않음을 알리게 된다.

도 8은 본 발명에 따른 다중 슬립링장치의 확장카드 블록도로서, 중앙처리장치(35)(65)에 연결된 확장커넥터(44)(74)에 상기의 확장카드를 다수 접속하여 사용할 경우 더욱 많은 부하(M1~Mn)를 구동할 수 있으며, 이럴 경우 카드지정부(33)(63)의 조작으로 각각의 확장카드의 번호를 지정함에 따라 어느카드에서 입력되는지의 여부와 어느카드로 출력하여야 하는지를 중앙처리장치(35)(65)에서 인식하여 제어함으로써 확장카드(80)를 확장커넥터(44)(74)에 연결시에는 보다 많은 부하를 구동할 수 있는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 회전축과 연동되어 회전하며 다수의 부하가 고정되어 있는 회전체에 제 2 제어부를 설치하고, 회전축에는 브러시 접촉에 의해 제 2 제어부에 3상의 전원을 공급하는 3개의 슬립링과 2개의 통신 슬립링을 설치하되, 상기 슬립링과 접촉되는 브러시에 제 1 제어부를 연결함으로써 상기 제 1 및 제 2 제어부 간에 통신 슬립링을 통해 데이터 교환이 가능토록하여 이 통신 데이터에 의해 제 2 제어부에서 다수의 부하에 구동전원을 공급하도록 한 것이다.

그러므로 회전체에 설치되어 회전하는 부하의 개수에 상관없이 5개의 슬립링 만으로 부하에 구동 전원을 공급할 수 있게 되어 간단한 구성에 따른 제작상의 편리함과 슬립링장치의 부피를 최소화함은 물론, 회전하는 부하를 보다 정밀하게 제어하여 산업용 로보터의 제작기술을 보다 향상시킬 수 있는 것이다.

Claims (5)

1. 회전축(20)에 고정 설치되어 연동되는 회전체(28)에 다수의 부하(M1~Mn)가 설치되고, 구동스위치(16a~16n)의 조작에 의해 상기 회전하는 부하(M1~Mn)에 구동전원을 공급하는 다중 슬립링장치에 있어서,

   상기 회전축(20)에 고정 설치되어 연동 회전되고 일정간격을 두고 배치되는 제 1 내지 제 3 전원공급 슬립링(22~24) 및 제 1, 제 2 통신 슬립링(25)(26)과,

   상기 슬립링(22~26)의 각 외주연에 접촉되어 3상 전원(P)과 제어신호를 상기 슬립링(22~26)에 전송하는 제 1 내지 제 5 브러시(27a~27e)와,

   상기 제 1 내지 제 5 브러시(27a~27e)에 연결되어 상기 구동스위치(16a~ 16n)의 조작에 의해 그에 대응되는 부하(M1~Mn)를 구동하기 위한 제어 데이터를 출력하는 제 1 제어부(30)와,

   상기 회전체(28)에 고정 설치되고 부하(M1~Mn)와 연결되어 상기 제 1, 제 2 통신 슬립링(25)(26)으로부터 전송되는 상기 제 1 제어부(30)의 제어 데이터를 판독하여 상기 부하(M1~Mn)에 3상의 구동전원을 공급하는 제 2 제어부(60)를 구비하고,

   상기 각각의 제 1 내지 제 3 전원공급 슬립링(22~24) 및 제 1, 제 2 통신 슬립링(25)(26)은 전선유입공(29)을 관통하는 전선(L)으로 연결되어 상기 제 2 제어부(60)에 접속되어 구성된 것을 특징으로 하는 다중 슬립링장치.
2. 제 1 항에 있어서 상기 제 1 제어부(30)는,

   상기 구동스위치(16a~16n)의 조작에 따라 턴온되어 소정의 제어신호를 발생하는 다수의 입력 스위칭회로(40a~40n)로 이루어진 제 1 스위칭부(40)와,

   상기 제 1 스위칭부(40)의 출력단에 연결되고 제 1 내지 제 3 트랜스시버(38a~38c)로 구성되며 입력되는 제어신호를 소정의 제어 프로그램이 내장되어 시스템 전체를 제어하기 위한 중앙처리장치(35)에 전송하는 제 1 신호전송부(38)와,

   상기 부하(M1~Mn)에 연결되어 3상의 구동전원(P)을 공급하는 다수의 릴레이(RL1~RLn)로 이루어진 릴레이부(42)와,

   상기 릴레이(RL1~RLn)를 구동하고 다수의 출력 스위칭회로(41a~41n)로 이루어진 제 2 스위칭부(41)와,

   상기 중앙처리장치(35)의 제어신호에 의해 상기 출력 스위칭회로(41a~41n)를 구동하고 제 1 내지 제 3 플립플롭(39a~39c)으로 구성되는 제 2 신호전송부(39)와,

   상기 중앙처리장치(35)에 연결되어 상기 제 1, 제 2 신호전송부(38)(39)를 구동하기 위한 제어신호를 출력하는 래치회로(36)와,

   상기 래치회로(36)의 출력단에 연결되어 제 1 신호전송부(38)인 제 1 내지 제 3 트랜스시버(38a~38c)에 구동 클럭을 공급하는 디코더(37)와,

   상기 중앙처리장치(35)의 출력되는 제어신호 및 상기 제 2 제어부(60)로부터 출력되는 데이터를 상기 제 1, 제 2 통신 슬립링(25)(26)을 통해 송수신하는 데이터송수신부(32)와,

   상기 중앙처리장치(35)에 연결되어 상기 제 2 제어부(60)로부터 수신되는 데이터 결과에 따라 이상 상태를 디스플레이하는 표시부(31)와,

   상기 중앙처리장치(35)에 연결되어 입력되는 신호가 어느 카드로부터 수신되는지를 인식할 수 있도록 카드번호를 지정하는 카드지정부(33)와,

   상기 중앙처리장치(35)에 연결되어 확장카드가 접속되는 확장커넥터(44)로 구성된 것을 특징으로 하는 다중 슬립링장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 제어부(60)는 상기 제 1 제어부(30)와 동일한 구성으로 이루어지고, 상기 카드지정부(33)(63)의 설정 조건에 따라 카드번호가 부여되어 상기 중앙처리장치(35)(65)에서 인식되는 카드와 서로 통신이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 다중 슬립링장치.
4. 제 1 항에 있어서 상기 확장커넥터(44)에 접속되는 확장카드(80)는,

   입력조건에 따라 제어신호를 발생하는 다수의 입력 스위칭회로(40a~40n)로 이루어진 제 1 스위칭부(40)와,

   상기 제 1 스위칭부(40)의 출력단에 연결되고 제 1 내지 제 3 트랜스시버(38a~38c)로 구성되며 입력되는 제어신호를 전송하는 제 1 신호전송부(38)와,

   부하(M1~Mn)에 연결되어 3상의 구동전원(P)을 공급하는 다수의 릴레이(RL1~RLn)로 이루어진 릴레이부(42)와,

   상기 릴레이(RL1~RLn)를 구동하고 다수의 출력 스위칭회로(41a~41n)로 이루어진 제 2 스위칭부(41)와,

   상기 제 1 제어부(30)인 중앙처리장치(35)의 제어신호에 의해 상기 출력 스위칭회로(41a~41n)를 구동하고 제 1 내지 제 3 플립플롭(39a~39c)으로 구성되는 제 2 신호전송부(39)와,

   상기 3 트랜스시버(38a~38c)에 구동 클럭을 공급하는 디코더(37)와,

   상기 디코더(37)에 연결되어 입력되는 신호가 어느 카드로부터 수신되는지를 인식할 수 있도록 송수신번호를 지정하는 카드지정부(33)와,

   상기 제 1 제어부(30)의 확장커넥터(44)와 접속되는 연결커넥터(45)로 구성된 것을 특징으로 하는 다중 슬립링장치.
5. 회전체에 고정 설치되어 회전하는 부하에 제 1, 제 2 제어부와 제 1, 제 2 통신 슬립링을 이용하여 통신방법에 의해 부하를 제어하는 다중 슬립링장치의 제어방법에 있어서,

   상기 제 1 제어부는,

   전원인가시 시스템을 초기화하고, 모든 회로 및 장치를 동작가능한 인에이블상태로 만들고 카드지정부에서 설정된 현재의 카드번호를 인식하는 과정(단계 101~ 103)과,

   상기 과정 후 제 1 신호전송부의 출력을 순차적으로 읽어들이는 과정(단계 105)과,

   상기 제 신호전송부로부터 출력이 있음이 판단되면 입력된 데이터를 비교 분석하여 조작되는 구동스위치에 대응하는 부하를 제어하기 위한 데이터를 출력하는 과정(단계 106~108)과,

   상기 과정 후 제 2 제어부로부터 테이터 인식신호가 수신됨이 판단되면 표시부를 점등하여 정상 동작됨을 알리고, 데이터 인식신호가 수신되지 않을 경우 표시부를 점멸시키는 과정(단계 109~111)으로 이루어지고,

   상기 제 2 제어부는,

   전원인가시 시스템을 초기화하고, 모든 회로 및 장치를 동작가능한 인에이블상태로 만들고 카드지정부에서 설정된 현재의 카드번호를 인식하는 과정(단계 201~ 203)과,

   상기 과정 후 데이터송수신부로부터 출력되는 제 1 제어부의 제어신호를 읽어들이는 과정(단계 205)과,

   상기 제 1 제어부로부터 제어신호가 전송됨이 판단되면 입력되는 데이터를 비교 분석하여 해당 어드레스의 부하를 제어하기 위해 제 4 출력부에 제어신호를 전송하는 과정(단계 206, 207)와,

   상기 단계 후 제어신호를 수신하였음을 알리는 데이터 수신 인식신호를 제 1 제어부로 송출하는 과정(단계 208)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중 슬립링장치의 제어방법.