KR100400593B1 - 모터의 위치결정 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터의 위치결정 제어 장치에 관한 것으로, 특히 위치결정 제어 장치에서 출력되는 펄스를 제어하여 위치결정 운전시간을 최적화한 모터의 위치결정 제어 장치에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 위치 속도 프로파일에 따라 출력 펄스를 발생시키는 펄스 발생부와, 상기 출력 펄스의 상승 에지 및 하강 에지를 검출하는 에지 검출부와, 상기 에지 검출부의 상승에지 검출신호를 입력받아 계수하여 현재 위치를 검출하는 위치 검출부와, 상기 에지 검출부의 상승 에지 및 하강 에지 검출신호를 입력받아 계수하고 상기 위치 검출부의 위치 검출 신호를 입력받아 상기 위치 속도 프로파일로 감속 시점을 나타내는 신호를 출력하는 감속점 결정부와, 상기 에지 검출부의 하강 에지 검출신호와 상기 위치 검출부의 위치 검출 신호를 입력받아 상기 출력 펄스의 종료 시점을 결정하는 종료시점 결정부로 구성된다.

Description

모터의 위치결정 제어 장치 {POSITION DECISION CONTROLLER OF MOTOR}

본 발명은 모터의 위치결정 제어 장치에 관한 것으로, 특히 위치결정 제어 장치에서 출력되는 펄스를 제어하여 위치결정 운전시간을 최적화한 모터의 위치결정 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 스텝모터와 서보모터 등 정밀 위치제어를 수행하는 위치결정 제어 장치는 모터의 속도와 위치 제어를 수행하여 도 4와 같이 펄스열을 출력하여 위치, 속도 프로파일을 생성시키는 역할을 한다. 이때, 펄스열의 주파수는 속도를 의미하고 펄스열의 수는 위치를 의미하게 된다. 즉, 펄스열의 개수와 주파수를 가변하여 모터의 분당 회전수와 회전량을 제어하게 된다. 정해진 목표 위치에 따라 이동량이 결정되고 가속기울기와 감속기울기가 결정되면 이때 가속구간과 정속구간 및 감속구간이 결정되게 되고 감속을 시작하는 시점을 감속시점이라고 한다. 이와 같은 종래 기술을 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 종래의 위치결정 제어 장치를 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 위치 속도 프로파일에 따라 출력 펄스를 발생시키는 펄스 발생부(10)와, 상기 출력 펄스를 입력받아 모터를 구동하는 드라이버(13)와, 상기 출력 펄스의 에지를 계수하여 위치를 검출하는 위치 검출부(12)와, 상기 위치 검출부(12)의 위치 검출 신호를 입력받아 상기 위치 속도 프로파일로 감속 시점을 나타내는 신호를 출력하는 감속위치 결정부(11)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래의 위치결정 제어 장치에 대해 상세히 설명하면, 펄스 발생부(10)는 위치속도 프로파일의 설정 속도에 따라 모터의 가속, 정속 및 감속운전이 가능하도록 출력 펄스의 주파수를 가변시켜 출력한다. 상기 출력 펄스는 드라이버(13)에 입력되어 모터를 구동시키고, 이 출력 펄스는 위치 검출부(12)에 입력되어 상승 에지 또는 하강 에지가 계수되고, 상기 위치 검출부(12)는 이 계수 값으로 현재 위치를 모니터링한다. 이때, 감속위치 결정부(11)는 전체 이동량에 대한 감속량 정보와 상기 위치 검출부(12)에서 검출된 현재 위치를 비교하여 감속을 시작하는 시점을 결정하여 상기 펄스 발생부(10)의 위치속도 프로파일에 알려준다.

상기 위치결정 제어 장치의 출력 펄스 파형은 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 펄스의 주파수가 증가하는 구간인 모터의 속도가 증가하는 가속 영역과 그 주파수가 변화하지 않는 구간인 상기 모터의 속도가 일정한 정속 영역과 그 주파수가 감소하는 구간인 상기 모터의 속도가 감소하는 감속 영역을 갖고 있다.

상기 위치결정 제어 장치의 운전 상태는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 출력 펄스가 존재하는 구간으로, 다른 기기는 이 운전 상태를 전달받아 목표 위치로의 운전이 종료되었음을 알게 된다.

운전 종료 시점까지의 시간이 전체 운전 시간이 되며 이 구간동안 출력되는 펄스 수는 이동량이 된다.

이때, 전체 운전 시간은 전체 펄스가 출력되는 시간이므로 아래 수학식 1을 사용하여 모든 펄스의 주기를 더하면 계산된다.

여기서

: 전체 운전 시간

: 총 출력 펄스 수

: 출력 펄스의 주기(n=1, 2, 3, ...N)

그러나, 상기와 같은 종래기술에 있어서 하나의 펄스는 도 5에 도시된 바와 같이, 상승 에지, '1'영역, 하강 에지 및 '0'영역으로 구성되므로, 위치결정 제어 장치의 동작이 종료될 때의 출력 펄스 또한 '0'영역이 존재하게 되는데, 이 출력 펄스를 받아 모터를 구동하는 드라이버는 펄스의 상승 에지를 계수하여 위치량을 검출하게 되므로 하강 에지 이후에 발생하는 '0'영역은 도 3에 도시된 바와같이, 불필요한 운전영역(ΔT)으로 남게 된다.

이 불필요한 운전영역(ΔT)은 모터의 움직임은 종료되었으나 모터의 운전 상태는 유지하는 구간으로 전체 운전시간이 길어지게 되는 역할을 한다. 따라서, 모터의 움직임을 통하여 다음 동작을 수행하기 위한 작업이 늦어짐에 따라 운전의 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 위치결정제어 장치에서 출력되는 펄스를 제어하여 위치결정 완료처리를 효율적으로 수행함으로써 불필요한 운전영역을 없애 위치결정 운전시간을 최적화하여 이를 통해 단위 시간당 모터의 운전 횟수를 극대화시켜 위치결정 제어 장치를 이용하여 제품을 생산하는 기계류 등에서 생산성의 향상을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 위치결정 제어 장치의 블록도.

도 2는 도 1의 출력 펄스와 운전 상태를 보인 설명도.

도 3은 도 1의 불필요한 운전 영역을 보인도.

도 4는 도 1의 출력 펄스와 운전 속도의 관계를 보인도.

도 5는 도 2 출력 펄스의 속성을 보인도.

도 6은 본 발명 위치결정 제어 장치의 구성을 보인 블록도.

도 7은 도 6의 펄스 발생부의 출력 펄스 파형과 종료 시점 결정부의 종료 펄스를 보인도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

61 : 펄스 발생부 62 : 감속점 결정부

63 : 종료시점 결정부 64 : 위치 검출부

65 : 에지 검출부 66 : 하강에지 검출부

67 : 상승 에지 검출부 68 : 드라이버

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 위치 속도 프로파일에 따라 출력 펄스를 발생시키는 펄스 발생부와, 상기 출력 펄스의 상승 에지 및 하강 에지를 검출하는 에지 검출부와, 상기 에지 검출부의 상승에지 검출신호를 입력받아 계수하여 현재 위치를 검출하는 위치 검출부와, 상기 에지 검출부의 상승에지 및 하강 에지 검출신호를 입력받아 계수하고 상기 위치 검출부의 현재 위치 검출 신호를 입력받아 상기 위치 속도 프로파일로 감속 시점을 나타내는 신호를 출력하는 감속점 결정부와, 상기 에지 검출부의 하강 에지 검출신호와 상기 위치 검출부의 위치 검출 신호를 입력받아 상기 출력 펄스의 종료 시점을 결정하는 종료시점 결정부로 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 모터의 위치결정 제어 장치을 첨부한 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명 모터의 위치결정 제어 장치에 대한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이 위치 속도 프로파일에 따라 출력 펄스를 발생시키는 펄스 발생부(61)와, 상기 출력 펄스의 상승 에지 및 하강 에지를 검출하는 에지 검출부(65)와, 상기 에지 검출부(65)의 상승에지 검출부(67)에서 출력된 상승 에지 검출신호를 입력받아 현재 위치를 검출하는 위치 검출부(64)와, 상기 에지 검출부(65)의 상승 에지 검출신호 및 하강 에지 검출신호를 입력받아 계수하고 상기 위치 검출부(64)의 위치 검출 신호를 입력받아 상기 위치 속도 프로파일로 감속 시점을 나타내는 신호를 출력하는 감속점 결정부(62)와, 상기 에지 검출부(65)의 하강 에지 검출부(66)에서 출력된 하강 에지 검출신호와 상기 위치 검출부(64)의 위치 검출 신호를 입력받아 상기 출력 펄스의 종료 시점을 결정하는 종료시점 결정부(63) 로 구성된 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 동작을 설명한다.

상기 펄스 발생부(61)는 위치속도 프로파일의 설정 속도에 따라 모터의 가속, 정속 및 감속운전이 가능하도록 출력 펄스의 주파수를 가변시켜 출력한다. 상기 출력 펄스는 모터를 구동하는 드라이버(68)에 입력된다.

이때, 상기 에지 검출부(65)는 이 출력 펄스를 입력받아 상승 에지와 하강 에지를 검출한다.

상기 위치 검출부(64)는 상기 에지 검출부(65)의 상승에지 검출부(67)에서 출력된 상승 에지 검출 신호를 입력받아 그 신호를 계수하여 현재 위치를 검출하고 현재 위치 신호를 출력한다.

상기 종료시점 결정부(63)는 상기 현재 위치 신호와 상기 에지 검출부(65)의 하강 에지 검출부(66)의 하강 에지 검출 신호를 입력받아 상기 출력 펄스의 종료 시점을 결정하여 상기 펄스 발생부(61)의 위치속도 프로파일에 알려준다.

상기 감속점 결정부(62)는 상기 에지 검출부(65)에서 출력되는 하강 에지 검출 신호와 상승 에지 검출 신호를 입력받아 각각 계수하고 이 두 계수값과 상기 위치 검출부(64)의 현재 위치 신호를 비교하여 감속 시점을 결정하여 상기 펄스 발생부(61)의 위치속도 프로파일에 알려준다.

본 발명 위치결정 제어 장치의 전체 운전 시간을 도 7을 참조하여 설명한다. 상기 펄스 발생부(61)의 출력펄스 파형은 도 7의 (a)에 도시된 바와 같고, 상기 종료시점 결정부(63)의 종료 펄스 파형은 도 7의 (b)에 도시된 바와 같다. 상기 출력 펄스의 마지막 펄스가 반만 출력되고 종료되므로 전체 운전시간은 아래 수학식 2를 사용하여 계산된다. 즉 마지막 종료 펄스에 한해서는 반만 유효하므로

여기서

: 전체 운전 시간

: 총 출력 펄스 수

: 출력 펄스의 주기(n=1, 2, 3 ... N)

종래 기술과 본 발명의 차이는 수학식 3을 사용하여 전체 운전 시간을 비교하면 명백히 알 수 있다.

여기서

: 종래의 전체 운전 시간

: 본 발명의 전체 운전 시간

: 마지막 출력 펄스의 주기

즉, T_N/2만큼의 운전시간에 대한 이득을 얻게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 위치결정 운전 시간을 최적화하기 위하여 출력 펄스의 종료 시점을 결정함으로써 불필요한 운전 시간을 줄여주므로 전체 운전에 소요되는 시간을 최적화 하여 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 위치 속도 프로파일에 따라 출력 펄스를 발생시키는 펄스 발생부와, 상기 출력 펄스의 상승 에지 및 하강 에지를 검출하는 에지 검출부와, 상기 에지 검출부의 상승 에지 검출신호를 입력받아 계수하여 현재 위치를 검출하는 위치 검출부와, 상기 에지 검출부의 상승 에지 및 하강 에지 검출신호를 입력받아 계수하고 상기 위치 검출부의 위치 검출 신호를 입력받아 상기 위치 속도 프로파일로 감속 시점을 나타내는 신호를 출력하는 감속점 결정부와, 상기 에지 검출부의 하강 에지 검출신호와 상기 위치 검출부의 위치 검출 신호를 입력받아 상기 출력 펄스의 종료 시점을 결정하는 종료시점 결정부로 구성된 것을 특징으로 하는 모터의 위치결정 제어 장치.