KR100905023B1 - 고전압 다축 서보 제어시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서보제어시스템으로서, 고전압 전력을 서보모터에 공급하여 하나 이상의 서보모터를 구동할 수 있는 고전압 다축 서보제어시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고전압으로 공급되는 전기를 버퍼링할 수 있는 캐패시터와, 상기 캐패시터로부터 공급된 고전압 전기의 전류량을 조절하여 서보모터의 동작에 필요한 수준의 전기로 제어하는 스위칭모듈과, 서보모터의 회전각을 측정하는 회전각측정장치와, 상기 스위칭모듈과 서보모터 사이에 설치된 전류센서와, 상기 회전각측정장치로부터 얻어진 서보모터의 회전각과 상기 전류센서로부터 얻어진 전류량과 상기 서보모터가 구동시키는 서보장치에 대한 위치/속도 정보와 서보장치에 대한 동작을 지시하는 제어정보를 통합처리하여 서보모터에 대한 제어신호를 만들어내는 서보모터제어장치와, 상기 서보모터제어장치로부터 제공받은 제어신호대로 제어전압을 조정하여 스위칭모듈로 공급하는 제어전압조절장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
고전압, 다축, 서보모터

Description

고전압 다축 서보 제어시스템 { MULTI-SERVO CONTROL SYSTEM WITH HIGH VOLTAGE }
본 발명은 서보제어시스템으로서, 보다 구체적으로는 고전압 전원을 복수의 서보모터에 대한 입력전원으로 사용하는 고전압 다축 서보제어시스템에 관한 것이다.
서보모터란, 제어장치가 장착되어 있어서 명령에 따라 서보장치가 정확한 위치와 속도를 추종할 수 있도록 해주는 모터로서 로봇의 팔을 움직이거나 공작기계의 위치결정에 사용되는 모터를 말한다.
서보모터의 정지,시동,역전 등과 같은 동작이 적절하게 제어되기 위해서는 서보모터로 유입되는 전력이 적절하게 제어되어야만 한다.
종래의 서보제어시스템은 2차 전지를 이용하는 직류 저전압 시스템으로서 서보모터에 유입되는 전력을 제어하기 위하여 별도의 전압변환장치를 사용하여 전압을 조정해주어야만 서보모터를 원하는 대로 동작시킬 수 있었다.
하지만 이러한 종래의 서보제어시스템은 부피가 큰 전압변환장치 때문에 최적화 설계에 한계가 있었고, 고출력을 위해서는 저전압을 증폭해서 사용해야 하기 때문에 효율이 떨어져서 비용적 측면과 운용유지 면에서 비경제적이다. 또한 저전압을 사용했기 때문에 고출력 서보모터를 사용할 때는 서보모터를 여러 개 동작시킬수 없었다.
본 발명은 전술한 종래의 저전압 서보제어시스템에서의 서보모터에 대한 공급 전력의 비효율에 대한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 고전압 전력을 서보모터에 공급하여 하나 이상의 서보모터를 통합적으로 정밀하게 구동할 수 있는 고전압 다축 서보제어시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 고전압 다축 서보 제어시스템은, 고전압으로 공급되는 전기를 버퍼링할 수 있는 캐패시터와, 상기 캐패시터로부터 공급된 일정 고전압에 따른 전류량을 조절하여 서보모터를 제어하는 스위칭모듈과, 상기 서보모터의 회전각을 감지하여 측정하는 회전각측정장치와, 상기 스위칭모듈과 상기 서보모터 사이에 설치되어 상기 서보모터로 공급되는 전류량을 감지하는 전류센서와, 상기 회전각측정장치로부터 얻어진 상기 서보모터의 회전각과 상기 전류센서로부터 얻어진 전류량과 상기 서보모터가 구동시키는 서보장치에 대한 위치/속도 정보와 상기 서보장치에 대한 다축 제어를 위한 제어정보를 통합처리하여 상기 서보모터에 대한 제어신호를 생성하는 서보모터제어장치 및 상기 서보모터제어장치로부터 제공받은 제어신호에 따라 제어전압을 조정하여 상기 스위칭모듈로 공급하는 제어전압조절장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 서보모터제어장치에는 하나의 제어모듈로 병렬식의 서보모터를 제어하기 위한 스위칭모듈이 장착되어 각각의 서보시스템이 제어될 수 있는 것을 특징으로 한다.
이를 통해 본 발명에 따른 고전압 다축 서보제어시스템은 저전압을 고전압으 로 증폭하여 서보모터에 필요한 전력으로 바꾸어 공급하는 것이 아니라, 고전압 전기를 캐패시터를 통해 버퍼링한 뒤 스위칭모듈을 통해 전류량을 조절함으로서 서보모터에 공급되는 전력을 조절할 수 있기 때문에 효율이 뛰어나고, 고전압 전기를 사용하므로 여러 개의 서보모터를 동시에 제어해도 안정적이다.
상기 발명은 서보모터를 제어하는 장치에 다양하게 활용될 수 있으며, 특히 고전압 다축 서보제어시스템에 유용하다.
본 발명에 따른 고전압 다축 서보 제어시스템은, 고전압 전기의 전류량을 제어하여 서보모터에 공급하여 사용하므로, 전압증폭장치를 사용해야하는 저전압 서보제어시스템의 단점과 비효율을 극복할 수 있다.
또한 안정적인 고전압 입력에 대해서 전류량만 조절하면 되기 때문에 여러 개의 서보모터를 한꺼번에 제어해도 안정적으로 동작하므로 안정적인 다축 서보시스템을 구축할 수 있다.
따라서 향후 산업용 다축로봇기기, 구동용 시뮬레이터 등에 바로 적용이 가능할 뿐 아니라, 특히 향후 하이브리드 차량의 다축구동용 서보시스템에도 적용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시 예는 단지 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상내에서 다양한 변형이 가능하여, 본 발명을 한정하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고전압 다축 서보 제어 시스템의 개략적인 구성 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고전압 다축 서보 제어 시스템은, 외부로부터 직류 270V의 고전압 전기가 입력되어 저장되는 캐패시터(200)와, 상기 캐패시터(200)의 출력단에 연결되어 캐패시터(200)로부터 공급된 고전압 전기의 전류량을 조절하는 제1스위칭모듈(210) 및 제2스위칭모듈(211)과, 상기 제1스위칭모듈(210) 및 제2스위칭모듈(211)의 출력단에 연결되어 전기를 공급받아 동작하는 제1서보모터(220) 및 제2서보모터(221)와, 상기 제1서보모터(220)의 회전각을 측정하는 제1회전각측정장치(110) 및 제2서보모터(221)의 회전각을 측정하는 제2회전각측정장치(111)와, 상기 제1스위칭모듈(210)과 제1서보모터(220) 사이의 전력공급선에 설치된 제1전류센서(230) 및 상기 제2스위칭모듈(211)과 제2서보모터(221) 사이의 연결선에 설치된 제2전류센서(231)와, 외부로부터 직류 28V의 제어전압을 입력받아 제1스위칭모듈(210) 및 제2스위칭모듈(211)을 통해 제1서보모터(220)와 제2서보모터(221)에 공급되는 고전압 전기의 전류량을 제어하는 제어전압조절장치(130)와, 상기 제1회전각측정장치(110) 및 제2회전각측정장치(111)와 제1전류센서(230) 및 제2전류센서(231)와 연결되어 있으며 제어신호를 상기 제어전압조절장치(130)로 보내어주는 서보모터제어장치(100)로 형성되어 있다.
또한 상기 서보모터제어장치(100)는 상기 제1회전각측정장치(110)와 제2회전각측정장치(111)로부터 각각 제1서보모터(220)와 제2서보모터(221)의 회전각에 대 한 정보를 입력받고, 상기 제1전류센서(230)와 제2전류센서(231)로부터 각각 제1서보모터(220)와 제2서보모터(221)로 입력되는 전기의 전류량에 대한 정보를 입력받으며, 상기 제1서보모터(220)와 제2서보모터(221)에 의해 움직이는 서보장치(미도시)의 위치/속도정보(120)와, 외부에서 주어진 서보장치에 대한 제어정보(140)를 통합처리하여 제1서보모터(220)와 제2서보모터(221)에 대한 제어신호를 만들어서 제어전압조절장치(130)로 보내는 역할을 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 고전압 다축 서보 제어 시스템에 의한 서보장치의 제어방법에 대해 설명한다.
직류 270V 전기가 캐패시터(200)를 거쳐 제1스위칭모듈(210)과 제2스위칭모듈(211)을 통해 제1서보모터(220)와 제2서보모터(221)로 공급되고 제1서보모터(220)와 제2서보모터(221)가 동작하여 서보장치가 동작하게 된다.
이때 제1서보모터(220)와 제2서보모터(221)의 회전각이 각각 제1회전각측정장치(110)와 제2회전각측정장치(111)를 통해 측정되고, 제1전류센서(230)와 제2전류센서(231)를 통해 제1서보모터(220)와 제2서보모터(221)에 공급되는 전류량이 측정된다.
서보모터제어장치(100)는 상기 제1회전각측정장치(110)와 제2회전각측정장치(111)로부터 제1서보모터(220)와 제2서보모터(221)의 회전각에 대한 정보를 입력받고, 상기 제1전류센서(230)와 제2전류센서(231)로부터 제1서보모터(220)와 제2서보모터(221)에 각각 공급되는 전기의 전류량에 대한 정보를 입력받으며, 상기 서보 장치의 위치/속도정보(120)와 외부에서 주어지는 서보장치에 대한 제어정보(140)를 통합처리하여 서보모터에 대한 제어신호를 만들어서 제어전압조절장치(130)로 보낸다.
외부로부터 직류 28V를 제어용 전압으로 공급받는 제어전압조절장치(130)는 상기 서보모터제어장치(100)로부터 제공된 제1서보모터(220)와 제2서보모터(221)에 대한 제어신호대로 상기 직류28V 제어전압을 조절하여 제1스위칭모듈(210)과 제2스위칭모듈(211)로 전달한다.
상기 제1스위칭모듈(210)과 제2스위칭모듈(211)은 상기 서보모터제어장치(100)로부터 공급된 제어전압으로 상기 캐패시터(200)로부터 공급되는 직류 270V 전압의 전류량을 조정하여 제1서보모터(220)와 제2서보모터(221)로 공급되는 구동전기의 전력을 제어하게 된다. 그리고 이상의 과정을 반복하여 상기 서보장치는 계속 안정적으로 동작하게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고전압 다축 서보 제어 시스템의 개략적인 구성 블록도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100:서보모터 제어장치 110:제1회전각측정장치
111:제2회전각측정장치 120:서보장치의 위치/속도정보
130:제어전압조절장치 140:서보장치에 대한 제어정보
200:캐패시터 210:제1스위칭모듈
211:제2스위칭모듈 220:제1서보모터
221:제2서보모터 230:제1전류센서
231:제2전류센서

Claims (2)

  1. 고전압 다축 서보제어시스템으로서,
    고전압으로 공급되는 전기를 버퍼링할 수 있는 캐패시터와,
    상기 캐패시터로부터 공급된 전류량을 조절하여 서보모터를 제어하는 스위칭모듈과,
    상기 서보모터의 회전각을 감지하여 측정하는 회전각측정장치와,
    상기 스위칭모듈과 상기 서보모터 사이에 설치되어 상기 서보모터로 공급되는 전류량을 감지하는 전류센서와,
    상기 회전각측정장치로부터 얻어진 상기 서보모터의 회전각과 상기 전류센서로부터 얻어진 전류량과 상기 서보모터가 구동시키는 서보장치에 대한 위치/속도 정보와 상기 서보장치에 대한 다축 제어를 위한 제어정보를 통합처리하여 상기 서보모터에 대한 제어신호를 생성하는 서보모터제어장치 및
    상기 서보모터제어장치로부터 제공받은 제어신호에 따라 제어전압을 조정하여 상기 스위칭모듈로 공급하는 제어전압조절장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고전압 다축 서보 제어시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 서보모터제어장치에는 하나의 제어모듈로 병렬식의 서보모터를 제어하기 위한 스위칭모듈이 장착되어 각각의 서보시스템이 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는, 고전압 다축 서보 제어시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH06195127A (ja) * 1992-12-22 1994-07-15 Agency Of Ind Science & Technol マニピュレータのハイブリッド遠隔制御装置
KR20040071921A (ko) * 2003-02-07 2004-08-16 삼성전자주식회사 다축 서보드라이브 시스템

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