KR19980018875A

KR19980018875A - 위치 제어 시스템 (position control system)

Info

Publication number: KR19980018875A
Application number: KR1019970040015A
Authority: KR
Inventors: 준 후지타; 토모오 하야시; 마사루 스즈키; 마사히로 아키야마
Original assignee: 오카노 타다오; 도시바 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 1996-08-22
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 1998-06-05
Also published as: US6018685A; JPH1063320A; JP3581221B2; KR100457411B1

Abstract

본 발명은 위치 제어 시스템에 있어서, 기계적으로 관련된 제어축간의 상대적인 위치관계의 변화에 따라 제어 대상의 위치와 목표위치간에 위치상의 이탈을 높은 정밀도로 간결하고 간단히 에러정정할 수 있는 위치 제어 시스템에 관한 것이고, 또한 본 발명에 따른 위치 제어 시스템은, 고정부재에 의해 지지되며 수직방향으로 이동하는 Y샤프트와, 상기 Y샤프트에 의해 지지되어 수평방향으로 이동하는 메인 샤프트와, Y샤프트의 양단부를 이동시키기 위한 서보 모터와 메인 샤프트의 두 단자를 이동시키기 위한 서보 모터, 그리고 서보 모터의 서보 제어를 수행하기 위해, 수직방향에서의 메인 샤프트의 목표위치로부터 위치이탈을 정정하기 위해 위치 제어에서 Y샤프트에 대해서 메인 샤프트의 위치에 따른 Y샤프트의 양단부를 조정하는 제어장치를 갖추고 있다.

Description

위치 제어 시스템

본 발명은 위치 제어 시스템에 관한 것이다. 예컨대, 수치 제어 시스템이나 산업 로봇 시스템, 특히 제어된 대상의 위치와 목표위치간에 위치상의 이탈을 기계적으로 관련된 제어축간의 상대적인 위치관계의 변화에 상응하여 높은 정밀도로 에러정정할 수 있는 위치 제어 시스템에 관한 것이다.

관련된 종래의 기술로는, 예컨대 일반적으로 절삭 도구의 위치 제어 등의 수치 제어 기계 도구의 위치 제어에 있어서, 절삭 도구 등의 이동을 위한 샤프트(shaft)를 움직이기 위한 서보(servo)모터의 회전 위치를 서보 모터에 부착된 회전량 검출부가 감지하고 이 감지된 값을 기초로 하여 서보 모터의 회전을 제어함으로서 이동되어 진다.

상기와 같은 종래의 수치 제어 기계 도구에 있어서, 가령 서보 모터 회전의 제어가 올바르게 이행될지라도, 절삭 도구 등의 올바른 위치 제어가 기계의 도구를 구성하는 기계적 소자에 기인하는 탄력적인 변형 등에 의해 올바르게 이행될 수 없다는 문제점이 있다.

상술한 바와 같이, 종래의 위치 제어 시스템은, 서보 모터 회전의 제어가 올바르게 이행될지라도, 절삭 도구 등의 올바른 위치 제어가 기계의 도구를 구성하는 기계적 소자에 기인하는 탄력적인 변형 등에 의해 올바르게 이행될 수 없다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 기계 도구의 위치 제어 시스템과 산업 로봇 시스템 등에 있어서, 제어된 대상의 위치과 목표위치간에 위치상의 이탈을 기계적으로 관련된 제어축간의 상대적인 위치관계의 변화에 상응하여 높은 정밀도로 간결하고 간단히 교정할 수 있는 위치 제어 시스템을 제공하는데 있다.

도 1은 게이트형 머신센터(machining center)에 있어서, 관련된 기술의 위치 제어 시스템의 구성예의 설명도이고,

도 2는 도 8에 나타낸 게이트형 머신센터에 있어서, 압력 에러정정 패턴예의 설명도이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위치 제어 시스템의 전체적인 구성예의 설명도이고,

도 4는 본 발명에 따른 위치 제어 시스템의 제어부 구성예의 설명도이고,

도 5는 본 발명에 따른 위치 제어 시스템의 제어부의 하드웨어 구성예의 설명도이고,

도 6은 본 발명에 따른 위치 제어 시스템에 있어서 위치 에러정정수단의 에러정정 패턴 실시예의 설명도이고,

도 7은 본 발명에 따른 위치 제어 시스템 제어부의 또다른 구성예의 설명도이고,

도 8은 본 발명에 따른 위치 제어 시스템 제어부의 또다른 구성예의 설명도이고,

도 9는 본 발명에 따른 위치 제어 시스템 제어부의 또다른 구성예의 설명도이고,

도 10은 본 발명에 따른 위치 제어 시스템의 다른 실시예에 있어서 전체적인 설명도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 --- 제어장치, 2 --- Y축 위치 명령부,

4 --- Y축 서보 제어부, 6, 16, 20 --- 서보 증폭기,

8 --- Wm축 에러정정 계산부, 10 --- Ws축 에러정정계산부,

12 --- W축 위치 명령부, 14 --- Wm축 서보 제어부,

18 --- Ws축 서보 제어부, 21 ---프로세서,

22 --- 롬, 23 --- 램,

26 --- 그래픽 제어회로, 26 --- 디스플레이 장치,

27 --- 소프트웨어 키, 28 --- 키보드,

30, 31, 32 --- 축 제어회로, 55, 56, 53 --- 서보 모터,

56a, 54a, 53a --- 회전량 검출부, 56f, 54f, 53f --- 피드백 신호,

38, 39, 49 --- 감산부, 12a, 42, 43 --- 가산부,

63 --- 수압 제어회로, 64 --- 수압 펌프,

65 --- 제어장치.

상기한 과제를 달성하기 위해, 본 발명에 따른 위치 제어 시스템은, 고정 부부재에 의해 지지되며 수직방향으로 움직일 수 있는 제1이동부재와, 동일한 방법으로 상기 제1이동부재에 의해 지지되어 수평방향으로 움직일 수 있는 제2이동부재와, 제1이동부재의 양 끝부분을 움직이기 위한 제1 및 제2구동수단과, 제2이동부재을 구동하는 제2구동수단과, 그리고 제1내지 제3구동수단의 서보 제어를 수행하는 위치 제어 수단으로 구성되어 있다.

(실시예)

이하, 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같은 게이트형 머신센터에 있어서, Y-샤프트(55)는 수직방향으로 진행할 수 있도록 두 단부가 움직일 수 있는 게이트형 종축(52)의 Wm축과 Ws축에 의해 지지되어 있다. 메인 샤프트(57)는 Y-샤프트(55)에 의해 지지된다. 도시되지 않은 숫나사부가 Y-샤프트의 두 단부에 각각 형성되어 있고, 나사 샤프트(58, 59)가 이 상기 숫나사부에 고정되어 있고, 상기 나사 샤프트(58, 59)는 서보 모터(53, 54)에 의해 구동된다. 이러한 구성에 의해 Y-샤프트(55)는 수직 방향으로 움직일 수 있다. 더욱이 Y-샤프트(55)는 상당한 하중을 가지고 있고, 이 부하를 감소하기 위해 Y-샤프트(55)의 두 단부는 수압실린더(61, 62)에 의해 지탱되어 진다. 상기 수압실린더(61, 62)는 수압 제어회로(63)와 수압 펌프(64)에 의해 제어된다. 상기 서보 모터(53, 54, 56)는 제어부(65)에 의해 그 회전이 제어된다.

메인 샤프트(57)에서, 나사 샤프트(60)가 메인 샤프트(57)에 형성된 암나사부에 고정되어 있다. 나사 샤프트(60)는 서보 모터(56)에 의해 구동된다. 이 구성에 의해, 메인 샤프트(57)는 Y-샤프트(55)의 방향으로 이동한다.

따라서, 메인 샤프트(57)의 정면에 부착된 도구(57a)의 수직방향으로의 위치 제어는 Wm축과 Ws축에 설치된 서보 모터(53)에 의해 수행되고, 반면에 수평방향으로의 위치 제어는 서보 모터(56)에 의해 수행된다.

상기한 바와 같이 구성된 게이트형 머신센터에 있어서, 비록 Y-샤프트(55)가 수직방향으로 일정한 위치에 고정되어져 있지만, 나사 샤프트(58, 59)의 탄성적 변형과 메인 샤프트(57)의 하중에 기인하는 Y-샤프트(55)의 굴곡에 때문에, 도구(57a)의 수직방향으로의 위치가 목표위치의 이탈과 Y-샤프트(55)에서의 메인 샤프트(57)의 위치에 따라서 변화한다. 상기의 이유로 인해 동작의 정확도가 떨어지는 문제가 발생한다.

Y축 방향에서의 메인 샤프트(57)의 위치에 따른 Y샤프트(55)의 두 단부를 지탱하는 수압실린더(61, 62)의 수압은, 메인 샤프트(57)가 Wm축으로 접근하면 수압실린더(62)가 높아지고 수압실린더(61)가 낮아지게 되며, 메인 샤프트(57)이 Ws축 방향으로 접근하면 수압실린더(62)가 낮아지고 수압실린더(61)가 낮아지게 교정되어 진다.

도 2에 나타낸 압력 에러정정 패턴은, 게이트형 머신센터의 조립과 조정시기에 Y축 방향에서의 메인 샤프트(57)의 다수의 위치에서 도구(57)a)의 정면 말단의 위치를 측정하면서 도구(57a)의 수직방향으로의 위치를 조정하고 압력을 조정함에 의해 얻어진다.

특히, 서보 모터(56)의 회전량 검출부(56a)에 의해 감지된 Y축 방향에서의 위치정보(펄스 신호)는 제어부(65)에 의해 디지탈에서 아날로그형식으로 변환되고, 아날로그 수압 제어회로(63)로 입력된다. 수압 제어회로(63)에 있어서, 상기 Y축 방향에서의 위치정보를 기초로, 수압실린더(61, 62)의 수압이 도 2에 나타낸 압력 에러정정 패턴에 의해 제어된다.

상기 실시예의 결과로서, 수직방향에서의 도구(57a)의 위치는 Y축 방향에서의 메인 샤프트(57)의 위치에도 불구하고 항상 일정하게 유지되어 진다.

그러나 상기의 방법에 있어서, 수압 제어회로(63)가 아날로그회로이기 때문에, 수압의 조정이 어렵다. 더욱이, 수압의 조정이 한 번에 이루어 진다고 하더라도,노화가 이루어져 도구(57a)의 위치이탈을 매우 정밀하게 교정하는 것이 어렵다. 더욱이 특별한 수압 제어회로와 수압부품등이 필요하기 때문에 장치의 비용이 높아진다. 더욱이 수압의 교정이 하드웨어적으로 구현되기 때문에, 좀더 빠른 수압 교정 패턴의 변화와 수정이 가능하도록 기대되어 진다.

도 3에 나타낸 바와 같이 게이트형 머신센터는, 수압실린더(61, 62)와 수압 제어회로(63)와 수압 펌프(64)를 제외하고 도 1에 나타낸 게이트형 머신센터와 같은 구성을 하고 있다.

도 4에서는 위치 제어 시스템(1)은 기본적으로 Y-축 서보 모터(56)를 제어하기 위한 Y축 제어부와 Wm축 서보 모터(54)와 Ws축 서보 모터(53)를 제어하기 위한 W축 제어부로 구성되어 있다. Y축 제어부는 Y축 위치 명령부(2)와 Y축 서보 제어부(4)와 서보 증폭기(6)를 포함한다. 위치 명령(ry)은 Y축 위치 명령부(2)로부터 Y축 서보 제어부(4)로 출력된다. Y축 서보 제어부(4)에 있어서, 전류 명령(ry)은 Y축 서보 모터(56)의 회전량 검출기(56a)로부터의 위치 명령(ry)과 위치 피드백 신호(56f)를 기초로 하는 서보 증폭기(6)로 출력된다. 상기 전류 명령을 증폭함에 의해 얻어진 구동전류는 서보 증폭기(6)에서 Y축 서보 모터(56)로 공급된다. 상기 방법에 의해, Y축 서보 모터(56)의 회전 제어가 수행된다.

W축 제어부는, W축 위치 명령부(12)와 Wm축 서보 제어부(14)와 Ws축 서보 제어부(18)와 서보 증폭기(16, 20)와 Wm축 에러정정계산부(8)와 그리고 Ws축 에러정정계산부(10)를 포함한다.

위치 명령(rw)은, W축 위치 명령부(2)에서 Wm축 서보 제어부(14)와 Ws축 서보 제어부(18)로 출력된다. Wm축 서보 제어부(14)와 Ws축 서보 제어부(18)에 있어서, Wm축 서보 모터(54)의 회전량 검출부(54a)와 Ws축 서보 모터(53)의 회전량 검출부(53a)로부터 나온 위치 명령(rw)과 위치 피드백 신호(54F, 53F)를 기초로 하여, 전류 명령이 서보 증폭기(16, 20)로 각각 출력된다. 서보 증폭기(16, 20)에서 상기 전류 명령을 증폭하여 얻어진 구동전류가 Wm축 서보 모터(54)와 Ws축 서보 모터(53)에 각각 공급된다. 상기 방법에 의해, Wm축 서보 모터(54)와 Ws축 서보 모터(53)의 회전 제어가 각각 수행된다. Wm축 에러정정계산부(8)와 Ws축 에러정정계산부(10)는 Y축 위치 명령부(2)로부터의 위치 명령(ry)을 입력으로 한다.

Wm축 에러정정계산부(8)와 Ws축 에러정정계산부(10)에서, 위치 명령(ry)을 기초로 하여 위치 명령(△Wm, △Wm)이 각각 계산되어 진다. 상기 계산된 값들은 가산부(12a, 12b)에서 각각 위치 명령(rw)에 더해지고 Wm축 서보 제어부(14)와 Ws축 서보 제어부(18)로 입력된다.

위치 에러정정(△Wm, △Wm)의 계산 방법은 차후에 설명될 것이다.

도 4에 나타낸 제어장치(1)의 기능은 도 5에 예시된 바와 같은 구성을 가지는 하드웨어에 의해 구현된다.

도 5에 있어서, 프로세스(21)는 롬(ROM)(22)에 저장된 시스템 프로그램에 따라 전체적인 위치 제어 시스템을 제어한다. 램(RAM)(23)에는 여러 종류의 데이타 혹은 입/출력 신호가 저장된다. 예컨대, 차후에 언급되는 에러정정 데이타등이 저장된다.

그래픽 제어회로(25)는 디지탈 신호를 디스플레이용 신호로 변환하여 디스플레이장치(26)로 보내준다. 디스플레이장치(26)로서는 CRT 혹은 액정표시장치(liquid crystal display)가 사용된다. 디스플레이장치(26)는 처리 프로그램이 대화형으로 준비될 때, 형상, 처리 조건, 혹은 생성된 처리 프로그램 등을 표시한다.

디스플레이장치(26)에 표시된 내용에 따른 데이타 입력에 의해, 처리 프로그램이 준비된다. 스크린상에서, 상기 스크린이나 데이타에서 다루어 질 수 있는 작업은 메뉴형으로 디스플레이된다. 메뉴상의 항목은 메뉴의 아래에 있는 소프트웨어 키(27)를 누름에 의해 선택된다. 키보더(28)는 위치 제어 시스템(1)에서 요구되는 데어터를 입력하는데 사용된다.

축 제어회로(30, 31, 32)는 상기 언급된 각축의 서보 제어부(4, 14, 18)를 구현하기 위한 회로이고, 프로세스(21)로부터 각축의 위치 명령에 상응하여 상기 위치 명령과 각 서보 모터의 위치 피드백 신호로부터 전류 명령을 계산하고, 상기 계산값을 서보 증폭기(6, 16, 20)로 출력한다. 서보 증폭기(6, 16, 26)는 전류 명령의 증폭에 의해 얻어진 구동 전류를 상기 언급된 서보 모터(56, 54, 53)로 출력한다.

축의 서보 제어부(4, 14, 18)는 회로에 의해서 뿐만 아니라 또한 소프트웨어에 의해서도 구현될 수 있다.

다음은, 상기 언급된 Ws축 에러정정계산부(10)와 Wm축 에러정정계산부(8)의 기능에 대해서 상술하고자 한다.

우선, 도 6에 나타낸 바와 같이, 수직방향으로의 W축 방향에서 메인 샤프트(57)의 도구(57a)의 에러정정 패턴이 준비되어 진다. 도 6에서 나타낸 에러정정 패턴은, Y축 방향에서, 예컨대 (y0)에서 (y5) 사이에서 메인 샤프트(57)의 위치에 따른 Wm축의 에러정정량(Wm0에서 Wm5까지)과 Ws축의 에러정정량(Ws0에서 Ws5까지)을 보여준다.

예컨대 도 3에 나타낸 바와 같은, 게이트형 머신센터를 조립하고 조정할 때, Y축 방향에서의 메인 샤프트(57)의 위치는 (y0)에서 (y5)까지 변화되고, W축 방향에서의 도구(57a)의 위치가 상기 위치에서 측정되고, 수행된 에러정정량(Wm0에서 Wm5, 그리고 Ws0에서 Ws5)은 보다 진전되어 있다.

상기 에러정정량은 램(13)에 저장된다.

게이트형 머신센터의 위치 제어를 수행할 때, 에러정정량(Wm0에서 Wm5 그리고 Ws0에서 Ws5)은, Y축에서 메인 샤프트(57)의 위치(y)에 따른 Wm축과 Ws축의 에러정정량(Wmy, Wsy)을 계산하기 위해, 예컨대 직선 보간법(interpolation)을 이용한다.

예컨대, 메인 샤프트(57)가 Y축 방향에서 위치(y)에 있는 곳에서, 에러정정량(Wmy와 Wsy)은 다음 수식에서 찾아진다.

Wmy = Wmn + (y - yn) * (Wmn+1 - Wmn)/(yn+1 - yn)

(n = 0, …,5) (1)

Wsy = Wsn + (y - yn) * (Wsn+1 - Wsn)/(yn+1 - yn)

(n = 0, …,5) (2)

따라서, Wm축 에러정정계산부(8)와 Ws축 에러정정계산부(10)는 도구(57a)의 움직임 동안 Y축 위치명령부(2)로부터 위치 명령(ry)를 참조함에 의해 램(13)에 저장된 상응하는 에러정정 데이타를 읽는다.

다음은, 상기 에러정정 데이타를 사용하여, 에러정정량(Wmy, Wsy)은 수식(1)과 수식(2)에 의해 계산된다.

본 실시예에 있어서, 보간법으로서 직선 보간법의 경우가 설명되어 있으나, 보간법은 본 발명에 대해서 제한되지 않는다. 보간법은 또한 지수함수, 대수함수, 스플라인(spline)함수 등을 사용한 곡선 보간법에 의해서도 가능하다.

더욱이, Y축 방향에서 메인 샤프트(57)의 위치(y)는, 도 4에 나타낸 바와 같이 Y축 위치 명령부(2)로부터의 위치 명령(ry)에서 얻어진다. 그러나, Y축 서보 모터(56)의 회전량 검출부(56a)로부터의 위치 피드백 신호에서 또한 얻어질 수 있다.

상기 에러정정량(Wmy, Wsy)은 각각 W축 위치 명령부(12)로부터 위치 명령(rz)으로 가산되고, Wm축 서보 제어부(14)와 Ws축 서보 제어부(18)로 입력된다.

상기 방법에 의해, Wm축 서보 모터(54)와 Ws축 서보 모터(53)의 회전 위치가 교정되고, W축 방향에서의 도구(57a)의 위치이탈이 교정된다.

상술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 위치 제어 시스템에 의해, W축 방향에서의 메인 샤프트(57)의 위치이탈의 교정은, Y축 방향에서의 메인 샤프트(57)의 위치에 따라서 가능해 진다. 그 결과, 메인 샤프트(57)의 위치이탈 교정의 정확성이 개선된다.

더욱이, 본 실시예에 따른 위치 제어 시스템에 있어서, Y축 방향에서의 메인 샤프트의 다수의 위치에서 W축 방향의 에러정정 데이타가 양호하게 측정된다. 실제의 위치 제어에 있어서, 에러정정량(Wmy, Wsy)은 상기 에러정정 데이타에 대한 직선 보간법을 수행함에 의해 계산된다. 그 결과 램(13)에 필요한 용량은 작을 수 있다.

더욱이, 도 6에 나타낸 에러정정 데이타는 쉽게 변환될 수 있고, 따라서 위치이탈 교정의 조정은 쉽다.

더욱이, W축 방향에서의 위치이탈이 도 4에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 위치 교정 수단을 사용하여 교정된다면, 메인 샤프트(57)의 위치 제어는, 게이트형 머신센터의 Y축을 지탱하는 수압실린더가 없더라도 높은 정확도로 실행될 수 있다.

더욱이, 복잡한 수압 제어회로, 수압실린더, 수압 펌프등이 필요하지 않고, 따라서 장비의 비용을 감소시킬수 있다.

다음으로, 도 7은 본 발명에 따른 위치 제어 시스템에서 제어장치(1)의 다른 구성의 실시예의 설명도이다.

도 7에 나타낸 제어장치(1)와 도 4에 나타낸 제어장치(1) 사이의 차이점은, Wm축 에러정정계산부(8)와 Ws축 에러정정계산부(10)에서 계산된 에러정정량(△Wm, △Ws)은 W축 위치 명령부(12)로부터 위치 명령 출력으로 가산되지 않고, 감산부(33, 34)에서 Ws축 서보 모터(53)와 Wm축 서보 모터(54)의 회전량 검출부(53a, 54a)의 위치 피드백 신호(53f, 54f)로부터 감산된다. 신호(53f', 54f')는 각각 Wm축 서보 제어부(14)와 Ws축 서보 제어부(18)로 입력된다.

상기와 같은 구성을 채택함에 의해, 도 4에 나타낸 바와 같은 제어장치(1)와 같은 방법으로, Y축 방향에서의 메인 샤프트(57)의 위치에 따라서 W축 방향에서의 메인 샤프트(57)의 위치이탈의 교정이 가능하게 되었다.

다음으로, 도 8은 본 발명에 따른 위치 제어 시스템에 있어서 제어 장치(1)의 또다른 구성의 설명도이다.

도 8에 나타낸 제어장치(1)는, 도 7에 나타낸 제어장치(1)와 기본적으로 Wm축 서보 모터(54)와 Ws축 서보 모터(53)의 에러정정량(△Wm, △Ws)이 회전량 검출부(54a, 53a)의 위치 피드백 신호(54f, 53f)로부터 감산부(33, 34)에서 감산되고, 상기 신호(54f', 53f')는 각각 Wm축 서보 제어부(14)와 Ws축 서보 제어부(18)로 입력된다는 점에서 같은 것이다.

더욱이, 도 8에 나타낸 제어장치(1)의 구성에 있어서, 신호(54f', 53f')는 각각 감산부(35)로 입력되고, 여기에서 신호(54f', 53f')간의 차가 계산되고 상기 차는 이득부(36)로 입력되고, 신호(S2)를 얻기 위해 미리결정된 계수와 곱하여 진다. 그리고 이것은 위치 명령(rz)에 더해지고 Ws축 서보 제어장치(18)로 (rz')로서 입력된다.

상기 구성은 Wm축 서보 모터(54)와 Ws축 서보 모터(53)가 도 4와 도 7에 나타낸 제어 장치(1)의 구성에서 독립적으로 교정되기 때문에 채택되고, 따라서 Wm축 방향의 위치와 Ws축 방향의 위치의 균형이 간혹 에러정정량(△Wm, △Ws)의 확실한 값에 따라서 아주 미소하게 된다.

상기의 이유로 인해서, Ws축 방향의 위치는 피드백 신호와 Wm축과 Ws축간의 교정의 차에 Wm축과 Ws축의 균형이 이뤄지도록 하기위해 미리 결정된 이득을 곱함에 의해 얻어진 신호로 교정된다.

다음으로, 도 9는 본 발명에 따른 위치 제어 시스템에 있어서, 제어장치(1)의 또다른 구성예의 설명도이다.

도 9에 나타낸 제어장치(1)의 구성은 기본적으로 Wm축 서보 모터(54)와 Ws축 서보 모터(53)의 에러정정량(△Wm, △Ws)이 가산부(12a, 12b)에서 위치 명령(rw)에 가산된다는 점에서 같은 것이다.

그렇지만, 도 8을 참조하여 언급된 바와 같이, Wm축 방향의 위치와 Ws축 방향의 위치간의 균형이 간혹 에러정정(△Wm, △Ws)의 확실한 값에 따라 미소하게 된다.

따라서, 신호(54f', 53f')가 감산부(38, 39)에서 계산되어 지고, 신호(54f', 53f')간의 차(S1)가 감산부(40)에서 계산되고, 이 값은 이득부(41)에 입력되며, 신호(S2)를 얻기 위해 미리 결정된 계수에 의해 곱해지고, 상기 값은 가산부(42)에서 위치 명령(rz)에 가산되어, Ws축 서보 제어부(18)에 (rz')로 입력된다.

상기와 같은 구성에 의해, 도 8에 나타낸 제어 장치(1)에 의한 것들과 비슷한 기능의 효과가 나타난다.

다음으로 도 10은 본 발명에 따른 위치 제어 시스템의 다른 실시예의 전체적인 구성의 설명도이다.

도 3에 나타낸 바와 같은, 본 발명에 따른 위치 제어 시스템에 있어서, Y샤프트(55)의 두 단부를 지탱하는 수압실린더(61, 62)를 생략하는 것이 가능하다.

그렇지만, 종래의 장치와 같이, 수압실린더(61, 62)에 의해 Y샤프트(55)의 두 단부를 지탱하고 수압실린더(61, 62)에 수압을 공급하여, Y샤프트(55)의 하중을 제거하는 것도 가능하다.

이 때, 제어장치(1)에는 도 4, 도 8, 및 도9에 나타낸 구성과 동일한 구성중 1개가 사용될 수 있다.

이 경우에 있어서, 필수적인 수압 제어회로(101)는 관련된 기술로 수압의 정밀한 조정을 하지 않아도 되며, 간단한 구조를 가지는 회로이다.

도 3의 구성에 있어서, 수직으로 Y샤프트를 구동하는 Wm축 서보 모터(54)와 Ws축 서보 모터(53)의 크기를 관련된 기술에서의 크기보다 크게 할 필요가 있지만, 그러나 도 8의 구성을 채택함에 의해 보다 큰 사이즈로 만들 필요가 없으며, 따라서 기존의 기계 도구등이 사용될 수 있다.

상기 상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 위치 제어 시스템에 의해, 기계적으로 관련된 제어축들간의 각 위치관계의 변화에 따른 제어대상의 제어 위치와 목표위치와의 위치이탈에 관한 위치 제어 시스템의 위치이탈의 정확한 교정이 개선될 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따른 위치 제어 시스템에 있어서, 에러정정 데이타는 양호하게 측정된다. 실제적인 위치 제어에 있어서, 위치이탈 에러정정 데이타는 위치이탈의 에러정정량을 계산하기 위한 직선 보간법이 사용된다. 따라서, 얻어지는 에러정정 데이타는 최저 한계로 감소될 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따른 위치 제어 시스템에 있어서, 에러정정 데이타는 쉽게 교정될 수 있고, 위치이탈의 교정에 대한 조정이 쉽다.

본 발명은, 실예를 들기위해 선택된 구체적 실시예를 참조하여 설명되어졌지만, 기본적인 개념과 발명의 범위를 벗어나지 않고서도 기술에 숙련됨으로서 거기에 첨가하여 다양한 조정이 가능해질 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 위치 제어 시스템이 제공됨으로써, 예컨대 수치 제어 시스템이나 산업 로봇 시스템, 특히 제어된 대상의 위치와 목표위치간에 위치상의 이탈을 기계적으로 관련된 제어축간의 상대적인 위치관계의 변화에 상응하여 높은 정밀도로 간결하고 간단히 에러정정할 수 있는 위치 제어 시스템이 가능하게 되었다.

Claims

고정부재에 의해 양 단부가 수직방향으로 이동가능하게 지지된 제1이동부재와, 이 제1이동부재에 의해 수평방향으로 이동가능하게 설치된 제2이동부재를 갖춘 구조체와,

상기 제1이동부재의 양단부를 구동하기 위한 제1 및 제2구동수단과,

상기 제2이동부재를 구동하는 제3구동수단과,

상기 제1 내지 제3구동수단의 서보 제어를 행하는 위치제어수단을 갖추고,

상기 위치제어수단은, 상기 제1 내지 제3구동수단의 서보 제어를 행할 때에 상기 제1이동부재에 대한 위치에 따라 제1이동부재의 양단부의 위치를 상기 제1 및 제2구동수단에 의해 조정하고, 상기 제 2이동부재의 수직방향의 목표위치로부터의 위치어긋남을 정정하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 내지 제3구동수단의 각각은, 상기 제1이동부재의 양단부와 제2이동부재에 형성된 나사부에 고정된 나사 샤프트와 이 나사 샤프트를 회전시키는 서보 모터와,이 서보 모터의 회전량을 검출하는 회전량 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 위치 제어 수단은, 상기 제1 내지 제3구동수단에 위치 명령을 출력하는 위치 명령수단과, 상기 제1 내지 제3구동수단으로부터의 위치 피드백 신호와 상기 위치 명령수단으로부터의 위치 명령에 기초하여 상기 각구동수단에 대한 피드백 제어를 수행하는 서보 제어수단과, 제2이동부재의 수평방향의 다수의 위치에 대응한 상기 제1이동부재의 양단부의 위치 정정 데이타를 유지하고 상기 제1 내지 제3구동수단의 서보제어는 행할 때에, 위치 에러정정 데이타를 보간함으로써 수평방향에서의 상기 제2이동부재의 수평방향의 위치에 따른 상기 제1이동부재의 양단부의 위치의 위치 정정량을 계산하고, 이들 데이타를 상기 제1 및 제2의 구동수단에 대한 위치명령에 가산하며, 이들 데이타는 상기 제1 및 제2구동수단의 서보 제어수단에 각각 입력하는 위치 정정수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
제3항에 있어서, 상기 위치 정정수단은, 상기 제2이동부재를 구동하는 제3구동수단에 대한 위치 명령으로부터 상기 제2이동부재의 수평방향의 위치를 획득하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
제3항에 있어서, 위치 에러정정수단은, 상기 제2이동부재를 구동하는 제3구동 수단의 위치 피드백 신호로부터 상기 제2이동부재의 수평방향의 위치를 획득하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 위치 제어 수단은, 상기 제1 내지 제3구동수단에 대한 위치 명령을 출력하는 위치 명령수단과, 이 위치 명령수단으로부터의 위치 명령과 상기 제1 내지 제3구동수단으로부터의 위치 피드백 신호를 기초하여 상기 각구동수단에 대한 피드팩 제어를 수행하는 서보 제어수단과, 제2이동부재의 부평방향의 다수의 위치에 대응한 상기 제1이동부재의 양단부의 위치 정정 데이타를 유지하고, 상기 제1 내지 제3구동수단의 서보제어를 행할 때 상기 위치 정정 데이타를 보간함으로써 상기 제2이동부재의 위치에 따른 상기 제1이동부재의 양단부의 위치의 위치정정량을 계산하고, 이들의 위치정정량은 상기 제1 및 제2구동수단의 위치 피드백 신호로부터 감산하여 상기 제1 및 제2구동수단의 서보 제어수단에 각각 입력하는 위치 정정수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
제6항에 있어서, 상기 위치 정정수단은, 상기 제2이동부재를 구동하는 제3구동수단에 대한 위치 명령으로부터 상기 제2이동부재의 수평방향의 위치를 획득하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
제6항에 있어서, 위치 에러정정수단은, 상기 제2이동부재를 구동하는 제3구동 수단의 위치 피드백 신호로부터 상기 제2이동부재의 수평방향의 위치를 획득하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
고정부재에 의해 양 단부가 수직방향으로 이동가능하게 지지된 제1이동부재와, 이 제1이동부재에 수평방향으로 이동가능하게 설치된 제2이동부재 및 상기 제1이동부재의 양 단부를 각각 지지하는 액체압력 실린더를 갖춘 구조체와,

상기 제1이동부재의 양단부를 구동하기 위한 제1 및 제2 구동수단과 제2이동부재를 구동하기 위한 제3구동수단과,

상기 액체압력 실린더의 액체압력을 같으면서 일정하게 되도록 제어하기 위한 액체압력 제어수단과,

상기 제1 내지 제3구동수단의 서보제어를 행하는 위치제어수단을 갖추고,

상기 위치제어수단은, 상기 제2이동부재의 수직방향으로부터의 위치어긋남을 정정하는 상기 제1내지 제3구동수단의 서보 제어를 행할 때에, 상기 제2이동부재의 상기 제1이동부재에 대한 위치에 따라 제1이동부재의 양단부의 위치를 상기 제1 및 제2구동수단에 의해 조정하는 위치 제어수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
제9항에 있어서, 상기 위치 제어수단은, 상기 제1 내지 제3구동수단에 관한 위치 명령을 출력하는 위치 명령 수단과, 이 위치 명령수단으로부터의 위치 명령과 상기 제1 내지 제3구동수단으로부터의 위치 피드백 신호를 기초로 하여 상기 구동수단에 대한 피드백 제어를 수행는 서보 제어수단과, 그리고 상기 제1내지 제3구동수단을 이행할 때 위치 에러정정 데이타를 보간함에 의해 수평방향에서의 상기 제2이동부재의 위치에 따른 상기 제1이동부재의 양단부의 위치에서의 위치 에러정정량을 계산하고, 수평방향에서 제2이동부재의 다수의 위치에 따른 상기 제1이동부재의 양단부의 위치 에러정정 데이타를 구비하고, 상기 데이타를 상기 제1 및 제2의 구동수단에 대하여 가산하여, 제1 및 제2의 구동수단의 서보 제어수단에 상기 데이타를 각각 입력하는 위치 에러정정수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
제9항에 있어서, 상기 위치 제어 수단은, 상기 제1 내지 제3구동수단에 대한 위치 명령을 출력하는 위치 명령수단과, 이 위치 명령수단으로부터의 위치 명령과 상기 제1 내지 제3구동수단으로부터의 위치 피드백 신호를 기초하여 상기 각구동수단에 대한 피드팩 제어를 수행하는 서보 제어수단과, 제2이동부재의 부평방향의 다수의 위치에 대응한 상기 제1이동부재의 양단부의 위치 정정 데이타를 유지하고, 상기 제1 내지 제3구동수단의 서보제어를 행할 때 상기 위치 정정 데이타를 보간함으로써 상기 제2이동부재의 위치에 따른 상기 제1이동부재의 양단부의 위치의 위치정정량을 계산하고, 이들의 위치정정량은 상기 제1 및 제2구동수단의 위치 피드백 신호로부터 감산하여 상기 제1 및 제2구동수단의 서보 제어수단에 각각 입력하는 위치 정정수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.고정부재에 의해 양 단부가 수직방향으로 이동가능하게 지지된 제1이동부재와, 이 제1이동부재에 수평방향으로 이동가능하게 설치된 제2이동부재 및 상기 제1이동부재의 양 단부를 각각 지지하는 액체압력 실린더를 갖춘 구조체와,

상기 제1이동부재의 양단부를 구동하기 위한 제1 및 제2 구동수단과 제2이동부재를 구동하기 위한 제3구동수단과,

상기 액체압력 실린더의 액체압력을 같으면서 일정하게 되도록 제어하기 위한 액체압력 제어수단과,

상기 제1 내지 제3구동수단의 서보제어를 행하는 위치제어수단을 갖추고,

상기 위치제어수단은, 상기 제2이동부재의 수직방향으로부터의 위치어긋남을 정정하는 상기 제1내지 제3구동수단의 서보 제어를 행할 때에, 상기 제2이동부재의 상기 제1이동부재에 대한 위치에 따라 제1이동부재의 양단부의 위치를 상기 제1 및 제2구동수단에 의해 조정하는 위치 제어수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
제9항에 있어서, 상기 제1 내지 제3구동수단의 각각은, 상기 제1이동부재의 양단부와 제2이동부재에 형성된 나사부에 고정된 나사 샤프트와 이 나사 샤프트를 회전시키는 서보 모터와,이 서보 모터의 회전량을 검출하는 회전량 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
제12항에 있어서, 상기 위치 제어수단은, 상기 제1 내지 제3구동수단에 관한 위치 명령을 출력하는 위치 명령 수단과, 이 위치 명령수단으로부터의 위치 명령과 상기 제1 내지 제3구동수단으로부터의 위치 피드백 신호를 기초로 하여 상기 구동수단에 대한 피드백 제어를 수행는 서보 제어수단과, 그리고 상기 제1내지 제3구동수단을 이행할 때 위치 에러정정 데이타를 보간함에 의해 수평방향에서의 상기 제2이동부재의 위치에 따른 상기 제1이동부재의 양단부의 위치에서의 위치 에러정정량을 계산하고, 수평방향에서 제2이동부재의 다수의 위치에 따른 상기 제1이동부재의 양단부의 위치 에러정정 데이타를 구비하고, 상기 데이타를 상기 제1 및 제2의 구동수단에 대하여 가산하여, 제1 및 제2의 구동수단의 서보 제어수단에 상기 데이타를 각각 입력하는 위치 에러정정수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템
제12항에 있어서, 상기 위치 제어 수단은, 상기 제1 내지 제3구동수단에 대한 위치 명령을 출력하는 위치 명령수단과, 이 위치 명령수단으로부터의 위치 명령과 상기 제1 내지 제3구동수단으로부터의 위치 피드백 신호를 기초하여 상기 각구동수단에 대한 피드팩 제어를 수행하는 서보 제어수단과, 제2이동부재의 부평방향의 다수의 위치에 대응한 상기 제1이동부재의 양단부의 위치 정정 데이타를 유지하고, 상기 제1 내지 제3구동수단의 서보제어를 행할 때 상기 위치 정정 데이타를 보간함으로써 상기 제2이동부재의 위치에 따른 상기 제1이동부재의 양단부의 위치의 위치정정량을 계산하고, 이들의 위치정정량은 상기 제1 및 제2구동수단의 위치 피드백 신호로부터 감산하여 상기 제1 및 제2구동수단의 서보 제어수단에 각각 입력하는 위치 정정수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.고정부재에 의해 양 단부가 수직방향으로 이동가능하게 지지된 제1이동부재와, 이 제1이동부재에 수평방향으로 이동가능하게 설치된 제2이동부재 및 상기 제1이동부재의 양 단부를 각각 지지하는 액체압력 실린더를 갖춘 구조체와,

상기 제1이동부재의 양단부를 구동하기 위한 제1 및 제2 구동수단과 제2이동부재를 구동하기 위한 제3구동수단과,

상기 액체압력 실린더의 액체압력을 같으면서 일정하게 되도록 제어하기 위한 액체압력 제어수단과,

상기 제1 내지 제3구동수단의 서보제어를 행하는 위치제어수단을 갖추고,

상기 위치제어수단은, 상기 제2이동부재의 수직방향으로부터의 위치어긋남을 정정하는 상기 제1내지 제3구동수단의 서보 제어를 행할 때에, 상기 제2이동부재의 상기 제1이동부재에 대한 위치에 따라 제1이동부재의 양단부의 위치를 상기 제1 및 제2구동수단에 의해 조정하는 위치 제어수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
제12항에 있어서, 상기 위치 정정수단은, 상기 제2이동부재를 구동하는 제3구동수단에 대한 위치 명령으로부터 상기 제2이동부재의 수평방향의 위치를 획득하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
제12항에 있어서, 위치 에러정정수단은, 상기 제2이동부재를 구동하는 제3구동 수단의 위치 피드백 신호로부터 상기 제2이동부재의 수평방향의 위치를 획득하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
제13항에 있어서, 상기 위치 정정수단은, 상기 제2이동부재를 구동하는 제3구동수단에 대한 위치 명령으로부터 상기 제2이동부재의 수평방향의 위치를 획득하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
제13항에 있어서, 위치 에러정정수단은, 상기 제2이동부재를 구동하는 제3구동 수단의 위치 피드백 신호로부터 상기 제2이동부재의 수평방향의 위치를 획득하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.