KR101838783B1 - 제어장치에 대한 드라이브의 할당을 검사하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산업용 로봇의 제어장치에 대한 드라이브의 할당을 검사하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 로봇의 축들에 각각 하나의 드라이브가 할당되고, 상기 드라이브는 적어도 하나의 액추에이터와 운동센서를 포함한다. 상기 제어장치가 적합한 검사신호를 상기 드라이브에 출력함으로써 그리고 상기 출력된 검사신호를 상기 운동센서들의 운동신호들과 비교함으로써 상기 할당이 검사될 수 있다.

Description

제어장치에 대한 드라이브의 할당을 검사하기 위한 방법{METHOD FOR CHECKING AN ALLOCATION OF A DRIVE TO A CONTROL DEVICE}

본 발명은 다수의 축을 구비하는 기계의 제어장치에 대한 드라이브의 할당을 검사하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 특히 새로이 설치된 로봇 시스템들의 가동 개시를 위해 이용 가능하다. 또한, 본 발명은 상응하는 배열체, 및 컴퓨터 판독 가능한 매체에 관한 것이다.

산업용 로봇의 가동 개시시 축들의 드라이브들을 상기 산업용 로봇의 제어장치와 연결하는 것이 필요하고, 즉 정확한 드라이브들을 제어장치에 할당하는 것이 필요하다. 상기 연결은 전형적으로 신호 라인들 (signal lines) 을 이용한 구성요소들의 케이블링 (cabling) 을 통해 수행된다. 산업용 로봇이란 일반적으로 물체를 자동적으로 핸들링하기 위해 목적에 맞는 공구들을 갖추고 있는 그리고 다수의 축에서 특히 방위, 위치 및 작업 진행과 관련하여 프로그래밍될 수 있는 핸들링 기계를 말한다. 산업용 로봇들은 전형적으로 제어장치, 다수의 축을 갖는 로봇암, 및 경우에 따라서는 부재들을 포함하고, 상기 부재들은 상기 제어장치를 액추에이팅하는 드라이브들에 의해 움직여진다. 부재는 전형적으로 2개의 축의 관절들 사이의 기계적 연결을 형성한다.

적어도 2개의 드라이브를 갖는 산업용 로봇을 제어하는, 즉 적어도 2개의 신호입력들 및 신호출력들을 갖는 제어장치에 있어서, 드라이브의 구성요소들이 상기 제어장치에 정확히 할당되어야 한다는, 즉 드라이브들과 제어장치 사이의 케이블링이 정확해야 한다는 문제가 실제로 발생한다.

드라이브는 통례적으로 각각 제어장치의 신호출력과 또는 신호입력과 연결되어야 하는 적어도 하나의 액추에이터와 운동센서를 포함한다. 제어장치가 제어신호들을 상기 드라이브에 보내면, 상기 액추에이터는 산업용 로봇의 부재들로 하여금 상기 운동센서에 의해 검출되는 상응하는 운동들을 하도록 한다. 그 후, 상기 운동센서는 상응하는 운동신호들을 제어장치에 보내고, 이를 통해 조절회로가 폐쇄된다.

제어장치에 대한 드라이브의 할당, 특히 여러 가지 구성요소들의 케이블링은 통례적으로 손으로 산업용 로봇의 설치 장소에서 실행된다. 이때, 케이블링에 있어서, 원칙적으로 2가지 유형의 오류가 액추에이터측에서 뿐만 아니라 센서측에서도 발생할 수 있다. 그들은 신호 라인들의 역전 (inversion) 과 신호 라인들의 교환이다. 상기 역전에 있어서, 신호 라인들은, 액추에이터의 작용방향이 회전하는 식으로 또는 운동신호의 방향정보가 역전되어 묘사되는 식으로 극성이 반전된다. 신호 라인들의 교환은 드라이브들이 제어장치의 잘못된 출력들 또는 입력들에 연결되는 것을 초래한다. 즉, 교환은 드라이브에 잘못 할당된 운동신호 및/또는 제어신호를 초래하고, 이로써 폐쇄되지 않은 또는 잘못 폐쇄된 조절회로를 초래한다. 그 결과, 제어장치는 제어 프로그램에 의해 제공된, 축들의 원하는 운동들을 더 이상 야기시킬 수 없다.

가동 개시 전에 상기 할당이 검사되고, 경우에 따라서는 잘못된 할당이 해결된다. 이를 위해, 할당을 검사하기 위해, 가동 개시자가 적합한 명령들을 이용해 로봇에게 개별적인 운동들을 실행하게 하는 것이 통례적이다. 이때 운동들의 컨트롤은 시각적으로 수행된다. 그 후, 케이블링이 맞춰지거나 또는 제어 프로그램이 손으로 변경된다. 이 교정들은 특히 잘못 할당된 드라이브들이 잠재적으로 위험하기 때문에 필요하다. 예컨대 중력하중을 받은 축이 폐쇄된 조절회로를 통하여 액추에이터를 통해 정지상태에 유지되면 (즉, 중력의 영향이 조절된다) 그리고 액추에이터측 신호 라인들의 역전이 존재하면, 조절은 중력을 보상하기 위한 알고리즘이 상기 액추에이터를 중력의 방향으로 가속화하는 것을 초래할 수 있다.

또한, 가동 개시자에 의한 가동 개시는 시간이 많이 들고, 오류가 나기도 쉽하다.

본 발명의 목적은 상기 기술된 단점들을 본 발명에 따른 방법을 통해 청구항 1 항에 따라 제거하는 것이고 또는 감소시키는 것이다.

일 양상은 제어 프로그램을 이용해 기계를 제어하도록 셋업되는 제어장치에 대한, 다수의 축을 구비하는 상기 기계의 드라이브들의 할당을 검사하기 위한 방법에 관한 것이고, 이때 상기 축들에 각각 하나의 드라이브가 할당되고, 각각의 드라이브는 적어도 하나의 액추에이터와 운동센서를 포함하고, 상기 운동센서는 상기 드라이브에 의해 움직여질 수 있는 축에 할당되고, 상기 방법은 하기의 방법단계들을 포함한다:

a) 상기 제어장치가 적어도 하나의 드라이브에 검사신호를 출력하는 단계;

b) 이 드라이브의 액추에이터가 상기 검사신호에 반응하여 상기 기계의 축들의 상응하는 운동들을 야기시키는 단계;

c) 할당된 운동센서가 운동을 검출하고, 상응하는 운동신호들을 상기 제어장치에 보내는 단계, 그리고

d) 위상변위 (

), 역전 및/또는 진폭의 변화 (k) 를 검출하기 위해, 상기 제어장치가 상기 검사신호를 상기 운동신호들과 비교하는 단계.

제어장치에 대한 드라이브의 할당을 검사하기 위한 상기 방법은 특히 상기 할당에서의 오류를 인식하기 위해, 그리고 바람직하게는 정확한 할당을 검출하기 위해 의도된 것이다.

상기 방법은 할당된 드라이브들을 통해 구동될 수 있는 축들을 갖는 기계들에서, 바람직하게는 로봇에서, 특히 바람직하게는 다관절 로봇 또는 산업용 로봇에서, 더욱 바람직하게는 공작기계 또는 작업물 가공 기계, 예컨대 회전기계, 밀링머신, 천공기, 프레스 등등에서 실행될 수 있다.

상기 방법을 실행하기 위해, 다수의 축을 갖는 기계 또는 로봇이 제공된다. 상기 축들에 각각 하나의 드라이브가 할당되고, 이때 각각의 드라이브는 적어도 하나의 액추에이터와 운동센서를 포함하고, 상기 운동센서는 상기 드라이브에 의해 움직여질 수 있는 축에 할당된다. 상기 액추에이터는 바람직하게는 전기모터이고, 하지만 그는 회전 운동 또는 병진 운동을 실행하는 유압식 또는 공압식 액추에이터일 수도 있다. 운동센서들로서는 전형적으로 인크리멘털값 인코더 및 바람직하게는 절대값 인코더가 이용되고, 그들은 저항식, 유도식, 용량식 또는 광학적 측정방법에 근거하고 있다. 또한, 본 방법에 따르면, 산업용 로봇을 제어 프로그램을 이용해 제어신호들을 통하여 제어하도록 셋업되는 제어장치가 제공된다.

상기 제어장치는 드라이브에 검사신호를 출력한다 (단계 a)). 상기 검사신호는 바람직하게는 주기적 신호이고, 주기 기간 (T) 을 갖고 반복된다. 예들은 사인 곡선적 진동들, 직사각형 신호들 또는 톱니신호들이고, 하지만 다른 임의의 주기적 신호들도 고려된다. 검사신호는 제어신호이고, 상기 제어신호는 로봇의 액추에이터들로 하여금 할당의 검사를 위해 적합한 특정한 운동들을 실행하도록 한다.

상기 액추에이터는 상기 검사신호에 반응하여 산업용 로봇의 부재들의 상응하는 운동들을 야기시킨다 (단계 b)). 액추에이터에 또는 부재에 또는 축에 할당된 운동센서는 운동을 검출하고, 상응하는 운동신호들을 제어장치에 반송한다 (단계 c)). 운동신호라는 개념 뿐만 아니라 제어신호라는 개념도 이 점에서 단수 뿐만 아니라 복수로도 사용되고, 이는 하나 또는 다수의 신호에의 제한을 의미하지 않는다.

위상변위, 역전 및/또는 진폭의 변화를 검출하기 위해, 상기 제어장치는 상기 검사신호를 상기 운동신호들과 비교한다 (단계 d)). 이때, 상기 검사신호는 바람직하게는 위상변위와 관계없이 역전의 검출을 가능하게 하는 진행을 갖는다. 바람직하게는, 상기 단계들 a) 내지 d) 가 모든 드라이브들을 위해 반복된다.

위상변위는 예컨대 드라이브 안의 질량관성과 같은 관성을 통해 발생한다. 이를 통해, 검사신호는 시간적으로 지연되어 운동들로 전환되고, 이는 측정된 운동신호 안의 위상변위를 초래한다. 진폭의 변화는 예컨대 드라이브 안에 사용된 기어의 변속을 통해 발생될 수 있다. 이때, 변속비는 상기 진폭을 변경시키는 인자에 영향을 미친다. 변속비“i”가 이때 아웃풋 회전수에 대한 구동 회전수의 비율이면, 진폭은 i>1 을 위해 증가되고, 진폭은 i<1 을 위해 감소된다.

역전은 도입부에서 언급한 바와 같이 액추에이터측에서 뿐만 아니라 센서측에서도 발생할 수 있다. 액추에이터측 역전은 검사신호를 안내하는 신호 라인들의 극성 반전/역전에 있어서 존재한다. 그 후, 액추에이터는 명령의 반대 방향으로 회전하고/이동한다. 액추에이터가 예컨대 시계바늘방향으로 회전해야 하면 그리고 액추에이터측 역전이 존재하면, 상기 액추에이터는 시계바늘방향과 반대로 회전운동을 실행한다.

센서측 역전은 운동신호를 안내하는 신호 라인들의 극성 반전/역전에 있어서 존재한다. 그 후, 운동센서는 실제의 운동방향과 반대인 운동방향을 표시하는 운동신호를 보낸다. 액추에이터가 예컨대 시계바늘방향으로 회전하면 그리고 센서측 역전이 존재하면, 운동센서는 시계바늘방향과 반대인 운동방향을 표시하는 운동신호를 제어장치에 보낸다. 실제로, 가동 개시시 센서측 역전은 특별한 그리고 비용이 많이 드는 센서 케이블링을 이용해 많은 경우들에서 저지될 수 있다. 하지만, 특히 예컨대 적합하게 코딩된 센서 케이블링이 존재하지 않으면, 센서측 역전도 문제를 나타낼 수 있다. 하지만, 유리하게, 상기 방법을 이용해 어느 경우이든 정확한 액추에이터측 케이블링의 검사가 발생할 수 있고, 따라서 어느 경우이든 가동 개시의 간단화 또는 검사가 가능하다.

신호의 위상변위를 확실히 신호의 역전과 구별할 수 있기 위해, 주기적 검사신호에 있어서 예컨대 신호의 주기 기간의 절반 (T/2) 만큼 옮겨진 신호가 역전된 신호와 구별되는 것이 보장되어야 한다. 예컨대, 사인 모양의 신호에 있어서 T/2 만큼의 위상변위는 역전과 대등하게 취급되고, 즉 구별 가능하지 않다. 하지만, 예컨대 톱니신호와 같은 다른 신호형태들에 있어서는, 역전된 신호는 T/2 만큼 옮겨진 신호에 상응하지 않는다. 이유는 신호의 여러 가지로 특색 있는 라이징 에지 (rising edge) 와 폴링 에지 (falling edge) 에 있다. 그들이 여러 가지 기울기들을 가지면, 역전과 위상변위의 구별이 가능하다. 상기 에지들은 이때 1차 함수를 형성해야 하는 것이 아니라 그들의 기울기에 있어서만 구별되어야 한다.

바람직하게는, 상기 검사신호는 상기 액추에이터의 두 운동방향을 위해 여러 가지의 가속도들, 속도들 및/또는 주행되어야 하는 경로들을 미리 정한다. 이는 예컨대 톱니신호 또는 톱니 모양의 신호를 통해 달성될 수 있다. 이때, 개념“톱니 모양의 신호들”은 여러 가지의 라이징 에지와 폴링 에지를 갖는 모든 신호형태들을 말한다. 이때, 액추에이터의 방향전환에 상응하는 신호의 영역은 조절 기술적인 이유들로 인해 평평해질 수 있고 또는 항상 미분 가능한 함수로서 실행될 수 있다.

위상변위를 역전과 확실히 구별하기 위해, 주기적 신호들에 있어서, 상기 검사신호의 주기 기간은 바람직하게 적합하게 선택된다. 시스템 (=드라이브) 의 최대로 발생하는 위상변위가 예컨대 알려져 있으면, 최대 위상변위의 길이의 2배보다 긴 주기 기간을 갖는 검사신호의 선택을 통해 확실한 구별이 - 검사신호의 에지들의 특징과 관계없이 - 수행될 수 있다.

전형적으로, 연결은 신호 라인들을 갖는 구성요소들의 케이블링을 통해 수행된다. 대안적으로, 연결은 무선으로, 예컨대 적합한 무선 링크를 통하여 수행될 수 있다. 이 점에서 편의상 연결부들의“케이블링”이 언급되면, 명백히 다른 것이 표현되지 않는 한, 이로써 항상 무선 연결들도 함께 포함된다.

또한, 상기 제어장치는 바람직하게는 각각의 운동센서들에 할당되어야 하는, 상응하는 개수의 신호입력들을 갖는다. 바람직하게는, 상기 제어장치의 각각 하나의 신호입력과 신호출력은 I/O 쌍을 형성한다. 이러한 I/O 쌍은 조절회로를 폐쇄하기 위해 사용된다. 이에 따르면, 제어장치에 대한 드라이브의 할당은 각각의 드라이브들의 액추에이터들에 대한 상기 제어장치의 신호출력들의 할당과 각각의 드라이브들의 운동센서들에 대한 상기 제어장치의 신호입력들의 할당도 포함한다. 정확한 할당을 위해, 드라이브의 상응하는 액추에이터 뿐만 아니라 드라이브에 소속된 운동센서도 역전 없이 I/O 쌍에 할당된다.

바람직하게는, 상기 제어장치는, 정확한 할당을 검사하기 위해, 상기 검사신호를 우선 상기 제어장치의 제 1 신호출력에서 출력한다. 따라서, 상기 신호출력에 할당된 드라이브의 부재들이 움직여진다. 상기 제어장치의 모든 신호입력들의 감시를 통해, 상기 움직여진 부재에서 유래하는 운동신호는 해당 드라이브의 센서가 정확한 I/O 쌍에 할당되어 있지 않을 때에도 인식될 수 있다. 예컨대 드라이브의 액추에이터가 제 1 I/O 쌍의 신호출력에 할당되면, 그리고 드라이브의 운동센서가 (잘못하여) 제 2 I/O 쌍의 신호입력에 할당되면, 제 1 신호출력에서 출력된 운동신호는 제 2 신호입력에서 검출된다. 신호입력들 중 하나에서 운동신호를 받은 후, 검출된 할당이 표시되거나 또는 저장된다. 이로써, 단지 하나의 드라이브에의 검사신호의 출력을 통해 그리고 모든 신호입력들의 동시적인 감시를 통해, 상기 제어장치에 대한 상기 드라이브의 실제로 존재하는 할당이 검사될 수 있다. 이렇게, 상기 방법의 단계들 a) 내지 d) 의 반복을 통해, 모든 드라이브들의 할당이 검사될 수 있다.

바람직하게는, 위상변위 (

) 및/또는 진폭의 변화 (k) 를 검출하기 위해, 상기 제어장치는 상기 검사신호를 상기 수신된 운동신호들과 비교한다. 바람직하게는, 이때 위상변위 (

) 및/또는 진폭의 변화 (k) 는 각각의 드라이브에 특유한 것이고, 알려져 있고, 즉 각각의 드라이브를 위한 목표값들은 상기 제어장치에서 사용 가능하다. 상기 위상변위는 이미 설명한 바와 같이 예컨대 관성을 위한 척도이고, 상기 진폭의 변화는 드라이브의 변속비를 위한 척도이다. 따라서, 상기 제어장치는 이 목표값들에 근거하여 개별적인 드라이브들을 구별할 수 있다.

마찬가지로, 상기 제어장치를 통한 검사신호와 수신된 운동신호와의 비교를 통해 신호의 역전이 확인될 수 있다. 이러한 역전이 존재하면, 액추에이터의 또는 운동센서의 신호 라인들이 역전되어 있다. 역전 인식을 위한 예시적인 절차는 도 6 에 설명된다.

일 양상은 적어도 2개의 구동될 수 있는 축들과 제어장치를 갖는 기계의, 특히 로봇의 배열체에 관한 것이고, 이때 상기 제어장치는 본 발명에 따른 방법을 실행하도록 설계된다.

그 밖의 양상은 컴퓨터 판독 가능한 매체에 관한 것이고, 상기 매체 상에 명령들이 저장되고, 상기 명령들은, 상기 명령들이 적합한 제어장치에 로딩되고 실행되면, 본 발명에 따른 방법을 실행한다.

상기 제어장치는 산업용 로봇을 제어하기 위해 필요한 하드웨어 뿐만 아니라 소프트웨어도 포함할 수 있다. 다수의 장소에서 제어 과제들을 수행하기 위해, 상기 제어장치는 공간적으로 그리고/또는 논리적으로 분할될 수 있다. 또한, 상기 제어장치에 직접 제어 프로그램이 공급될 수 있다.

관련된, 본 발명에 따른 방법단계들을 포함하는 제어 프로그램은 예컨대 컴퓨터 판독 가능한 매체를 통하여 상기 제어장치에서 사용 가능해질 수 있고, 또는 제어장치 자체 안의, 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 저장될 수 있고, 상기 제어장치가 상기 매체에 액세스할 수 있다. 또한, 예컨대 상기 제어장치의 제어 프로그램을 변경하기 위해 또는 수정된 제어 프로그램을 설치하기 위해, 상기 제어장치는 프로그래밍 장치를 포함할 수 있고, 상기 프로그래밍 장치는 적어도 시간적으로 제한되어 상기 제어장치에 연결된다.

이하, 바람직한 실시형태들은 첨부된 도면들과 관련하여 보다 상세히 설명된다.

도 1 은 제어장치를 갖는 기계의 바람직한 실시형태로서의 산업용 로봇을 나타내며,
도 2 는 드라이브의 폐쇄된 조절회로의 도식적인 도면을 나타내며,
도 3 은 제어장치에 대한 다수의 드라이브의 할당예를 나타내며,
도 4 는 주기적 검사신호, 및 위상변위와 진폭의 변화를 갖는 운동신호를 나타내며,
도 5 는 주기적인, 톱니 모양의 검사신호, 및 역전을 갖는 운동신호를 나타내며,
도 6 의 (A)-(E) 는 도 5 의 주기적인, 톱니 모양의 검사신호, 상응하는 운동신호들, 및 액추에이터의 에너지 소모를 나타내는 신호들을 나타내며,
도 7 은 주기적 검사신호, 및 위상변위, 진폭의 변화, 및 에지 기울기의 변경을 갖는 운동신호를 나타낸다.

도 1 은 관련 제어장치 (100) 를 갖는 산업용 로봇 (1) 을 나타낸다. 제어신호들 (P_o) 을 통하여, 축들 (A1 - A6) 에 할당된 산업용 로봇의 드라이브들은 액추에이팅될 수 있다. 상기 각각의 드라이브의 액추에이터는 액추에이팅하는 제어신호에 반응하여 산업용 로봇 (1) 의 부재들 (2) 의 상응하는 운동들을 야기시킨다. 이 운동들은 운동센서들에 의해 검출되고, 운동신호 (P_i) 는 상기 제어장치에 반환된다.

도 2 는 드라이브의 도식적인 폐쇄된 조절회로를 나타낸다. 제어 프로그램 (P) 은 산업용 로봇 (1) 에 의해 실행될 수 있는 운동의 현재값들을 미리 정하고, 제어장치 (100) 로 하여금 드라이브 (10) 에 제어신호들 (P₀) 을 보내도록 한다. 상기 드라이브는 바람직하게는 적어도 하나의 액추에이팅 장치 (200), 적어도 하나의 액추에이터 (300) 및 적어도 하나의 운동센서 (400) 를 포함한다. 상기 액추에이팅 장치는 상기 제어장치 안에 통합될 수도 있다. 하지만, 액추에이터들의 잘못된 할당의 위험은 상기 액추에이팅 장치의 통합을 통해 계속 존재한 채로 있고, 이로 인해 상기 방법은 비슷하게 적용 가능하다.

액추에이팅 장치 (200) 는 제어신호들 (P₀) 에 근거하여 액추에이터 (300) 를 액추에이팅한다. 전기 모터들이 이용되면 액추에이팅 장치 (200) 에 의해 예컨대 모터전류가 조절된다. 유압식 또는 공압식 액추에이터들에 있어서는 상응하여 체적흐름 또는 압력이 조절된다. 액추에이터 (300) 에 의해 야기된 산업용 로봇 (1) 의 부재들의 운동들은 운동센서들 (400) 에 의해 검출되고, 상응하는 운동신호들 (P_i) 은 제어장치 (100) 에 보내지고, 이로써 상기 조절회로가 폐쇄된다. 바람직하게는, 상기 검사신호의 진폭은, 움직여진 부재의 운동진폭이 병진 운동의 경우 1 cm보다 작도록, 바람직하게는 0.5 cm보다 작도록, 특히 바람직하게는 1 mm보다 작도록 선택되고, 또는 부재의 회전 운동의 경우에는 1도보다 작도록, 바람직하게는 0.5도보다 작도록, 특히 바람직하게는 0.1도보다 작도록 선택된다.

도 3 은 제어장치 (100) 에 대한 다수의 드라이브 (여기서는: 4개의 드라이브) 의 할당예를 나타낸다. 이때, 제어장치 (100) 는 예컨대 적어도 4개의 신호출력 (o₁ - o₄) 과 4개의 신호입력 (i₁ - i₄) 을 포함한다. 신호출력들 (o₁ - o₄) 을 통하여, 제어신호들 또는 검사신호들은 4개의 드라이브의 4개의 액추에이팅 장치들 (201-204) 에 보내지고, 4개의 액추에이터 (301-304) 는 상응하여 액추에이팅된다. 운동센서들 (401-404) 은 운동을 검출하고, 운동신호들을 신호입력들 (i₁ - i₄) 을 통하여 제어장치 (100) 로 보낸다. 개별적인 드라이브들은 도시된 실시형태에 있어서 각각 하나의 액추에이팅 장치 (20x) 와 하나의 액추에이터 (30x) 와 하나의 센서 (40x) 로 구성된다. 변수“x”는 상응하여 값들 (1 - 4) 을 취할 수 있고, 이로써 개별적인 드라이브들 x =1-4 를 정의한다. 드라이브 x = 1 이 I/O 쌍 (i₁, o₁) 에 할당되면 그리고 드라이브들 x=2 - 4 가 상응하여 할당되면, 제어장치 (100) 에 대한 드라이브들의 정확한 할당이 주어진다. 또한, 정확한 할당을 위해, 신호 라인들 (3) 이 서로 교차해서는 안 된다. 이 표시유형은 역전에 상응한다. 도 3 으로부터의 할당예는 신호출력들 (o₁ - o₄) 과 드라이브들 사이에 (액추에이터측) 그리고 운동센서들과 신호입력들 (i₁ - i₄) 사이에 (센서측) 발생하는 신호 라인들 (3) 의 역전들을 나타낸다. 한 드라이브에서만 (x=3 참조) 이중으로 발생하는 역전이 마찬가지로 가능하다. 또한, 드라이브들 (x = 1, 2) 에서 나타나는 바와 같이 드라이브들 (x = 1 - 4) 은 잘못된 I/O 쌍들에 할당될 수 있다 (교환).

도 4 는 주기적 검사신호 (P_{1 ,O}) 와 운동신호 (P_{1 ,i}) 를 나타낸다. 검사신호 (P_{1 ,0}) 는 실선으로 표시되고 운동신호 (P_{1 , i}) 는 파선으로 표시된다. 나타나는 바와 같이, 적어도 하나의 액추에이터와 운동센서를 포함하는 드라이브는 시스템 이론적으로 충분히 선형적인 전달부재를 나타낸다. 검사신호 (P_{1 ,0}) 에 의존하는 운동신호 (P_{1 ,i}) 는 변경된 진폭 (k) 및 위상변위 (

) 를 갖고 상기 제어장치의 신호입력에서 나타난다. 검사신호 뿐만 아니라 운동신호도 주기 기간 (T) 을 갖는다. 도시된 주기적 검사신호 (P_{1 ,o}) 는 동일한 유형의 라이징 에지와 폴링 에지를 갖는다. 상기 운동신호의 위상변위와 역전을 구별할 수 있기 위해, 이 경우 주기 기간 (T) 은 최대로 발생하는 위상변위 길이의 2배보다 길도록 선택된다 (T > 2

).

도 5 는 특히 바람직한 톱니 모양의 주기적 검사신호 (P_{2 ,0}) 와 관련 (즉, 결과로 발생하는) 운동신호 (P_{2 ,i}) 를 나타내고, 이때 운동신호 (P_{2 ,i}) 는 여기에서 역전을 갖는다. 검사신호 (P_{2 ,0}) 는 실선으로 표시되고 운동신호 (P_{2 ,i}) 는 파선으로 표시된다. 톱니 모양의 주기적 검사신호, 예컨대 톱니신호의 사용은 위상변위와 관계없이 신호 역전의 검출을 가능하게 하고, 이를 통해 톱니 모양의 주기적 검사신호들이 특히 유리하다. 톱니 모양의 주기적 검사신호들은 라이징 에지들과 폴링 에지들이 여러 가지로 특색이 있음으로써 특징지어진다. 특히, 그들은 여러 가지 기울기들을 갖는다.

도 4 및 도 5 의 검사신호들은 특히 실제로 규칙적으로 발생하는 경우를 위해 도움이 되고, 상기 경우에 있어서 다른 이유들로 인한 운동센서들의 잘못된 할당은 있을 수 없고, 액추에이터들의 정확한 할당만 검사되어야 한다. 당업자는, 이러한 유형의 경우들에서 신호가 반드시 주기적이어야 하는 것이 아니라, 하나의 라이징 에지와 하나의 폴링 에지를 갖는 하나의 개별적인 검사신호도 충분할 수 있다는 것을 안다.

도 6 의 (A) - (E) 는 도 5 로부터의 주기적인, 톱니 모양의 검사신호, 상응하는 운동신호들, 및 또한 액추에이터의 에너지 소모를 나타내는 신호들 (S_{E ,i}) 을 나타낸다. 에너지를 나타내는 신호들 (S_{E ,i}) 은 예컨대 액추에이터의 모터전류를 위해 대표적일 수 있다. 바람직하게는, 액추에이터 (300) 의 에너지 소모를 나타내는 이 신호들 (S_{E ,i}) 은 제어장치 (100) 에 추가적으로 제공된다. 중력하중을 받은 축들에 있어서 운동신호들 (P_{2 ,i}) 과 관계없이 액추에이터 (100) 의 운동방향들을 검출하기 위해, 제어장치 (100) 는 이 신호들 (S_{E ,i}) 을 운동신호들 (P_{2 ,i}) 및 검사신호 (P_{2 ,0}) 와 비교한다. 이렇게, 신호 라인들의 역전들은 센서측에서 뿐만 아니라 액추에이터측에서도 검출될 수 있다.

신호 라인의 역전이 인식되면, 많은 경우들에서, 역전이 센서측에서 또는 액추에이터측에서 발생하는지의 여부를 검출하는 것이 중요하다. 액추에이터측 역전들은 잘못된 운동방향을 초래하는 반면, 센서측 역전들은 잘못된 운동방향 정보들을 초래한다. 드라이브의 정확한 할당을 위해, 역전의 두 경우는 구별 가능해야 한다. 또한, 특히 센서측 역전이 다른 경로 상에서 배제될 수 없는 경우들에서, 이중 역전들, 즉 동시에 발생하는 액추에이터측 역전과 센서측 역전을 한 드라이브에서만 인식할 수 있는 것이 유리하다. 이중 역전의 경우, 거짓으로 정확한 운동신호는 제어신호 (100) 로 돌려보내진다. 이러한 경우는 도 3 에 드라이브 x=3 에서 도시된다. 개별적인 역전 경우들의 구별은 도 6 의 (B)-도 6 의 (E) 에 도시되고, 하기에서 설명된다:

도 6 의 (A) 는 톱니 모양의 검사신호 (P_{2 ,0}) 를 나타내고, 이때 이 검사신호는 도 6 의 (B) - 도 6 의 (E) 에 도시된 운동신호들 (P_{2 ,i}) 의 기초가 된다. 검사신호 (P_{2 ,0}) 는 예컨대 모터 회전수를 미리 정할 수 있다. 도시된 신호 (S_E) 는 액추에이터의 에너지 소모를 나타내는 신호이고, 상기 신호는, 드라이브가 중력하중을 받지 않은 축을 구동한다면, 도시된 형태로 발생할 것이다. 즉, 그는 허구 (fictive) 신호이다. 이 허구 신호 (S_E) 는 기준값으로서 도 6 의 (B) - 도 6 의 (E) 에 점선으로 표시된다. 상기 검사신호의 라이징 에지에 있어서 필요해진 액추에이터의 에너지는 폴링 에지에서보다 적은데, 왜냐하면 상기 라이징 에지가 보다 평탄하기 때문이다. 이는 예컨대 운동의 보다 작은 속도 (예컨대 모터의 회전수) 를 나타낸다. 도 6 의 (B) - 도 6 의 (E) 를 설명하기 위해, 검사신호 (P_{2 ,0}) 의 라이징 에지 (4) (도 5 참조) 를 갖는 액추에이터가 (도 5 참조) 축을 중력에 맞서 움직인다고 가정된다. 다음과 같이, 폴링 에지 (5) 를 갖는 축은 중력을 이용해 움직인다.

도 6 의 (B) - 도 6 의 (E) 는 운동신호들 (P_{2 ,i}), 및 중력하중을 받은 축을 갖는 드라이브의 에너지를 나타내는 신호들 (S_{E ,i}) 을 나타낸다. 이때, 도 6 의 (B) 는 역전이 없는 드라이브의 할당을 나타내고, 도 6 의 (C) 는 센서측 역전을 갖는 드라이브의 할당을 나타내고, 도 6 의 (D) 는 액추에이터측 역전을 갖는 드라이브의 할당을 나타내고, 도 6 의 (E) 는 이중 역전을 갖는 드라이브의 할당을 나타낸다. 나타나는 바와 같이, 모든 경우들은 신호들 (P_2,i 와 S_E,i) 에 근거하여 구별 가능하다. 간단하게 하기 위해, 위상변위의 표시 및 진폭의 변화는 생략되었다. 하지만 그들은 방해받지 않고 상기 기술된 방법에 발생할 수 있다.

도 6 의 (B) 에 도시된 바와 같이, 정확한 할당은 검사신호 (P_{2 ,0}) 에 상응하는 운동신호 (P_{2 ,i}) 를 초래한다. 하지만, 에너지를 나타내는 신호 (S_{E ,i}) 는 허구 신호 (S_E) 에서 벗어난다.

이는 액추에이터가, 축이 중력에 맞서 움직여지면, 축의 중력하중이 없는 것보다 많은 에너지를 흡수하기 때문이다. 액추에이터가 축을 중력에 맞서 움직이는 동안 (이는 검사신호 (P_{2 ,0}) 의 라이징 에지에 상응한다), 더 많은 에너지가 액추에이터에 제공된다. 그 결과, 신호 (S_{E ,i}) 의 레벨은 허구 신호 (S_E) 의 레벨 위에 있다. 상응하여, 신호 (S_{E ,i}) 의 레벨은 검사신호 (P_{2 ,o}) 의 폴링 에지에 있어서 허구 신호 (S_E) 의 레벨 아래에 있고, 이는 중력을 갖는 축의 운동에 상응한다. 그 결과, 중력은 액추에이터의 운동을 돕고, 이를 통해 보다 적은 에너지가 소모된다.

도 6 의 (C) 에 도시된 센서측 역전은 도 6 의 (B) 에서와 동일한, 에너지를 나타내는 신호 (S_{E ,i}) 를 초래하는데, 왜냐하면 드라이브는 실제로 동일한 운동을 검사신호 (P_2,0) 에 근거하여 실행하기 때문이다. 그 결과, 에너지 수요가 동일하다. 하지만, 운동신호 (P_2,i) 의 신호 라인의 역전에 근거하여, 역전된 운동신호 (P_2,i) 가 나타난다.

도 6 의 (D) 에 도시된 액추에이터측 역전은 역전된 운동신호 (P_2,i) 를 초래하고, 하지만 상기 역전은 성질을 달리하는, 에너지를 나타내는 신호 (S_{E ,i}) 에 근거하여 센서측 역전과 구별될 수 있다. 이는 에너지를 나타내는 신호 (S_{E ,i}) 와 허구 신호 (S_E) 의 비교에서 나타난다. 액추에이터의 실제의 에너지 소모는 중력에 맞선 명령된 운동방향에 있어서 (라이징 에지) 상기 허구 신호를 통해서보다 적다고 가정된다. 즉, 검사신호 (P_{2 ,o}) 가 중력에 맞선 운동을 미리 정할지라도, 액추에이터에 의해 보다 적은 에너지가 필요해진다. S_{E ,i} 와 S_E 간의 비교는, 운동센서가 어떤 신호를 출력하는지와 관계없이 액추에이터가 잘못 연결되어 있음이 틀림없다는 것을 나타낸다.

도 6 의 (E) 는 이중 역전의 경우를 나타낸다. 여기에서, 운동신호 (P_2,i) 는 검사신호 (P_{2 ,0}) 에 상응한다. 하지만, 에너지를 나타내는 신호 (S_{E ,i}) 는 도 6 의 (D) 에서처럼 특색이 있다. 중력에 맞선 운동방향은 에너지를 나타내는 신호 (S_{E ,i}) 에 따르면 기준신호 (S_E) 보다 적은 에너지를 필요로 할 것이고, 거기에 모순이 있다. 이는 제어장치에 의해 검출될 수 있고, 액추에이터가 잘못 연결되어 있다는 것을 나타낸다.

이로써, 도 6 의 (A) - 도 6 의 (E) 에 도시된 경우들과 함께, 발생하는 역전의 검출만 가능한 것이 아니다. 오히려, 액추에이터측 역전과 센서측 역전도 구별될 수 있다. 이로써, 발생하는 역전의 부위가 확인될 수 있다.

도 7 은 주기적 검사신호 (P_{3 ,0}) 와 운동신호 (P_{3 ,i}) 를 나타내고, 상기 운동신호 (P_{3 ,i}) 는 위상변위, 진폭의 변화, 및 에지 기울기의 변경을 갖는다. 에지 기울기의 평가는, 발생하는 역전에도 불구하고, 에너지를 나타내는 신호와 관계없이 액추에이터 (100) 의 운동방향들을 검출하기 위해 이용될 수 있다.

이 실시형태에 따르면, 산업용 로봇 (1) 의 적어도 하나의 축 (A1-A6) 은 중력하중을 받은 축이고 또는 정확한 할당의 검사를 목적으로 힘으로 가압된다. 제어장치 (100) 는 검사신호 (P_{3 ,0}) 의 그리고 운동신호 (P_{3 ,i}) 의 상응하는 에지들의 기울기를 비교한다.

검사신호 (P_{3 ,0}) 는 도 7 에 실선으로 표시되고 운동신호 (P_{3 ,i}) 는 파선으로 표시된다. 검사신호 (P_{3 ,0}) 는 예컨대 액추에이터 모멘트를 미리 정할 수 있다. 운동신호 (P_{3 ,i}) 는 바람직하게는 속도를 묘사한다. 운동신호에서의 에지 기울기의 변경은, 액추에이터 모멘트 이외에 작용하는 힘을 표시하는데, 왜냐하면 움직여진 부재는 상기 힘의 방향으로 가속화되거나 또는 상기 힘을 통해 제동되기 때문이다. 액추에이터 모멘트는 액추에이터에 의해 발생되는 모멘트이다. 추가적으로 작용하는 힘은 예컨대 중력이거나 또는 드라이브에 가해진 힘이다. 제어장치 (100) 는 검사신호 (P_{3 ,0}) 의 그리고 운동신호 (P_{3 ,i}) 의 상응하는 에지들의 기울기를 비교한다. 에지 기울기의 편차가 검출되면, 드라이브가 추가적인 힘으로 가압되어 있다고 귀납적으로 추론될 수 있다. 운동신호 (P_{3 ,i}) 의 보다 가파른 에지의 경우 드라이브는 본질적으로 추가적인 힘으로 움직여지고, 보다 평탄한 에지의 경우에는 본질적으로 추가적으로 작용하는 힘에 맞서 움직여진다. 이로써, 도 6 의 (A) - 도 6 의 (E) 에 관한 설명과 비슷하게, 드라이브의 할당 내부에서의 역전의 장소를 검출하는 것이 가능하고, 또한 이중 역전들을 검출하는 것이 가능하다 (드라이브 x=3, 도 3 참조).

유리한 개선에 있어서, 제어장치 (100) 는 드라이브들 (x=1 - 4) 의 그리고 운동센서들 (401 - 404) 의 검출된 할당을 제어 프로그램 (P) 에 전달한다. 상기 제어 프로그램 (P) 에서 상기 기탁된 할당이 상응하여 변경되고, 따라서 정확한 할당이 상기 제어장치에서의 상기 드라이브들의 또는 상기 운동센서들의 연결의 변경을 통해 수행되는 것이 아니다. 이를 통해, 신호 라인들의 교환 및 역전이 보상될 수 있다. 상기 기계 또는 상기 로봇은 드라이브들과 운동센서들의 특정 수에 제한되는 것이 아니라, 오히려 드라이브들의 임의의 수를 따르고, 제어장치에 대한 드라이브들의 할당은 상기 방법을 통해 결정될 수 있다.

1: 산업용 로봇
2: 부재
3: 신호 라인
4: 라이징 에지
5: 폴링 에지
10: 드라이브
100: 제어장치
200: 액추에이팅 장치
201-204: 액추에이팅 장치들
300: 액추에이터
301-304: 액추에이터들
400: 운동센서
401-404: 운동센서들
A1-A6: 축
i₁-i₄: 제어장치의 신호입력들
o₁-o₄: 제어장치의 신호출력들
P₀: 제어신호
P_{1 ,0};P_{2 ,0;}: 주기적 검사신호
P_{3 ,0}: 주기적인, 톱니 모양의 검사신호
P_i: 운동신호
P_1,i - P_3,i: 운동신호들
S_E: 신호-액추에이터의 에너지 소모
S_E,i: 중력하중을 받으면, 신호-액추에이터의 에너지 소모
k: 진폭의 변화
T: 주기 기간

위상변위

Claims (13)

1. 제어 프로그램 (P) 을 이용해 기계 (1) 를 제어하도록 셋업되는 제어장치 (100) 에 대한, 다수의 축 (A1-A6) 을 구비하는 상기 기계 (1) 의 드라이브들 (10) 의 할당을 검사하기 위한 방법으로서,
   상기 축들에 각각 하나의 드라이브 (10) 가 할당되고, 각각의 드라이브 (10) 는 적어도 하나의 액추에이터 (300) 와 운동센서 (400) 를 포함하고, 상기 운동센서는 상기 드라이브 (10) 에 의해 움직여질 수 있는 축에 할당되고,
   상기 방법은:
   a) 제어장치 (100) 가 적어도 하나의 드라이브 (10) 에 검사신호를 출력하는 단계;
   b) 이러한 드라이브의 액추에이터 (300) 가 상기 검사신호에 반응하여 기계 (1) 의 축들 (A1-A6) 의 상응하는 운동들을 야기시키는 단계;
   c) 할당된 운동센서 (400) 가 운동을 검출하고, 상응하는 운동신호들을 상기 제어장치에 보내는 단계, 그리고
   d) 위상변위 (

   

   ), 역전 및 진폭의 변화 (k) 중 적어도 하나 이상을 검출하기 위해 상기 제어장치가 상기 검사신호를 상기 운동신호들과 비교하는 단계
   를 포함하고,
   상기 제어장치 (100) 는 상기 드라이브들 (10) 및 상기 운동센서들 (400) 의 검출된 할당을 상기 제어 프로그램 (P) 에 전달하고, 상기 제어 프로그램은, 상기 제어장치 (100) 에서 상기 드라이브들 (10) 또는 상기 운동센서들 (400) 의 연결의 변경을 통하지 않고, 기탁된 할당을 검출된 할당에 상응하여 변경하여, 정확한 할당의 변경이 수행되고,
   상기 제어장치 (100) 는 위상변위 (

   

   ), 역전 및 진폭의 변화 (k) 중 적어도 하나 이상의 검출시 상기 검사된 드라이브의 할당이 잘못되어 있다는 통지를 발생시키는, 제어장치에 대한 기계의 드라이브들의 할당을 검사하기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 검사신호는 상기 액추에이터의 두 운동방향을 위해 여러 가지의 가속도들, 속도들 및 주행되어야 하는 경로들 중 적어도 하나 이상을 미리 정하는, 제어장치에 대한 기계의 드라이브들의 할당을 검사하기 위한 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어장치 (100) 는 모든 드라이브들을 위해 상기 단계들 a) 내지 d) 를 반복하는, 제어장치에 대한 기계의 드라이브들의 할당을 검사하기 위한 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 검사신호는 위상변위 (

   

   ) 와 관계없이 역전의 검출을 가능하게 하는 진행을 갖는, 제어장치에 대한 기계의 드라이브들의 할당을 검사하기 위한 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 검사신호는 주기적 신호인, 제어장치에 대한 기계의 드라이브들의 할당을 검사하기 위한 방법.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   그 밖에 상기 액추에이터 (300) 의 에너지 소모를 나타내는 신호들 (S_E,i) 이상기 제어장치 (100) 에 제공되고, 중력하중을 받은 축들에서 운동신호들과 관계없이 상기 액추에이터 (300) 의 운동방향들을 검출하기 위해 상기 제어장치 (100) 는 이러한 신호들 (S_E,i) 을 상기 운동신호들 및 상기 검사신호와 비교하는, 제어장치에 대한 기계의 드라이브들의 할당을 검사하기 위한 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 검사신호는 1 cm보다 작은 부재의 운동진폭을 발생시키거나 또는 1도보다 작은 부재의 회전운동을 발생시키는, 제어장치에 대한 기계의 드라이브들의 할당을 검사하기 위한 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   위상변위 (

   

   ) 및 진폭의 변화 (k) 중 적어도 하나 이상을 검출하기 위해 상기 제어장치 (100) 는 상기 검사신호를 상기 운동신호들과 비교하고, 상기 위상변위 (

   

   ) 및 상기 진폭의 변화 (k) 중 적어도 하나 이상은 각각의 드라이브에 특유한 것이고, 상응하는 목표값들은 상기 제어장치에서 사용 가능하고, 이때 상기 제어장치 (100) 는 측정된 현재값들을 상기 드라이브의 상응하는 목표값들과 비교하는, 제어장치에 대한 기계의 드라이브들의 할당을 검사하기 위한 방법.
10. 삭제
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 기계는 로봇인, 제어장치에 대한 기계의 드라이브들의 할당을 검사하기 위한 방법.
12. 적어도 2개의 구동될 수 있는 축들 (A1-A6) 과 제어장치 (100) 를 갖는 기계 (1) 의 배열체로서,
    상기 제어장치는 제 1 항 내지 제 5 항, 제 7 항 내지 제 9 항 및 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하도록 설계되는 배열체.
13. 컴퓨터 판독 가능한 매체로서,
    상기 매체 상에 명령들이 저장되고, 상기 명령들이 제어장치 (100) 에 로딩되고 실행되면, 상기 명령들은 제 1 항 내지 제 5 항, 제 7 항 내지 제 9 항 및 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하는, 컴퓨터 판독 가능한 매체.

Images