KR20010081236A - 정지시의 진동을 억제하기 위한 모션 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모션의 응답성은 그대로 유지하면서 정지시의 진동을 억제할 수 있는 모션 제어장치에 관한 것으로, 모터의 정지지령을 검출하는 정지지령판단부를 구비하고, 모터의 정지시 진동을 발생시키는 불요신호를 필터링하기 위한 필터링수단를 구비하며, 위치명령판단부에서 정지지령이 검출된 경우 필터링수단을 경유하여 제어신호가 출력되도록 한 스위치부를 구비함으로써, 모션의 응답성은 그대로 유지하면서 노이즈 등에 의한 정지시의 진동을 억제할 수 있다는 효과가 있다.

Description

정지시의 진동을 억제하기 위한 모션 제어 장치{Motion control apparatus for suppression static vibration}

본 발명은 정지시의 진동을 억제하기 위한 모션 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모션의 응답성은 그대로 유지하면서 정지시의 진동을 억제할 수 있는 모션 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 모션 제어장치, 일례로 산업용 로봇은 서보모터에 의해 로봇의 팔과 같은 상부가 소정의 경로를 따라 소망하는 속도로 제어된다. 이를 위해, 상위제어기는 로봇의 팔이 놓일 목표위치(회전각)와 로봇의 팔이 이동하는 목표속도를 연산하여 구하고 이들 목표치에 추종하여 서보모터를 제어한다. 즉, 모션 제어장치는 서보모터의 위치제어 또는 속도제어를 위해 제어계의 게인을 적절한 값으로 조절하였다. 그러나 서보모터의 정지시 게인값이 어떤값(부하의 상태 등에 따른 변수) 이상이 되면, 진동이 발생하는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래 모션 제어장치는 정지시에 제어계의 게인을 작게하여 진동을 억제시켰다.

그러나 게인값을 줄일 경우 제어응답성이 지연되어, 서보모터의 동작시간이 길어질 뿐만 아니라 위치편차 등도 증대되어 정밀도가 저하된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 모션의 응답성은 그대로 유지하면서 정지시의 진동을 억제할 수 있도록 한 정지시의 진동을 억제하기 위한 모션 제어장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 정지시의 진동을 억제하기 위한 모션 제어장치의 위치제어계를 보인 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 정지시의 진동을 억제하기 위한 모션 제어장치의 속도제어계를 보인 블록도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1:상위제어기 3:위치명령판단부

4:저역통과필터 5:스위칭부

본 발명은 전술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상위제어기로부터 위치지령을 받아 모터의 위치 및 속도를 제어하기 위한 위치제어기 및 속도제어기를 구비한 모션 제어장치에 있어서, 상기 모터의 정지지령을 검출한느 정지지령판단부와, 상기 모터의 정지시 진동을 발생시키는 불요신호를 필터링하기 위한 필터링수단과, 상기 위치명령판단부에서 정지지령이 검출된 경우 상기 필터링수단을 경유하여 제어신호가 출력되도록 한 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 정지지령판단부는 상기 상위제어기의 위치지령을 통해 정지명령을 판단하며, 상기 스위치부는 상기 위치제어기와 상기 속도제어기 사이에 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 정지지령판단부는 상기 위치제어기의 속도지령을 통해 정지명령을 판단하며, 상기 스위치부는 상기 속도제어기와 모터를 포함하는 부하단 사이에 설치된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 정지시의 진동을 억제하기 위한 모션 제어장치의 블록도로서, 통상의 구성요소에 대해서는 그 설명을 간략히 한다. 다음은 위치제어계의 일례이다.

본 발명에 따른 모션 제어장치는 상위제어기(1)로부터의 위치지령에 의해 실행된다. 위치지령이 출력됨에 따라 모터(일례로 서보모터;6)의 위치가 제어되고, 이로 인하여 메카니즘의 위치가 제어된다. 모터(6)의 위치를 지령치대로 제어하기 위해 위치의 피드백을 가하며, 이를 위해 위치검출수단(일례로 옵티컬 엔코더;8)이 마련된다.

또, 위치검출수단(8)으로부터 검출된 정보를 이용하여 모터(6)의 회전속도와의 편차를 구하는 가산기(9)와, 이 가산기(9)에서 구한 편차를 적분하여 위치편차를 구하고 이 편차에 적당한 게인을 곱하여 위치편차가 영이 되도록 제어하는 위치제어기(2)가 마련된다.

또한, 속도기준치와 모터(6)의 속도검출치간의 차를 이용하여 모터(6)의 속도를 제어하기 위한 속도제어계(20)가 마련된다. 이는 도 3을 참조하여 후술한다.

그리고 상위제어기(1)로부터 모터(6)를 정지시키기 위한 위치지령을 검출하는 위치명령판단부(3)가 구비되는데, 이는 위치지령이 펄스형태로 출력될 경우 그 펄스를 카운트함으로써 위치지령이 영임을 판단할 수 있다.

또, 위치지령이 영으로 판단된 경우 상위제어기(1)의 출력을 필터링하기 위한 저역통과필터(Low pass filter;4)가 구비되는데, 이는 1차 또는 2차 저역통과필터에 의해 양호하게 구현된다. 여기서, 1차 필터의 구성은 w/(s+w) {w:필터 cut-off주파수, s: 라플라스 연산자}, 2차 필터의 구성은 w*w/(s*s+(w/q)s+w*w) {w:제어기의 출력에서 본 하위 제어기의 응답성 정도의 주파수, q:대략 0.7정도가 적당}로, 이는 디지털화하여 양호하게 구현된다.

또한, 위치명령판단부(3)에서 영으로 판단된 경우 저역통과필터(4)를 경유하여 회로가 구성되도록 스위칭동작되는 스위칭부(5)가 위치제어기(2)와 속도제어계(20) 사이에 마련된다.

이에 따라, 위치명령판단부(3)로부터 상위제어기(1)의 위치지령이 영으로 판단된 경우 스위칭부(5)가 스위칭동작되어 저역통과필터(4)를 경유하게 된다.

이하, 전술한 구성요소를 참조하여 그 작용을 설명한다. 통상의 동작시 위치지령은 위치제어기(2)를 통하여 속도제어계로 입력되며, 위치제어기(2) 및 속도제어계(20)에 의해 모터(6)가 구동된다.

이때, 상위제어기(1)로부터 위치지령이 영으로 출력되면, 즉, 모터(6)를 정지시키고자 할 경우 위치제어기(2)를 포함하는 입력단으로부터 저주파 신호가 출력되나, 노이즈 등의 영향으로 고주파의 신호가 입력될 경우 이에 의해 모터(6)가 영향을 받아 진동을 하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 상위제어기(1)의 위치지령, 일례로 펄스신호를 카운트하여 위치명령판단부(3)로부터 위치지령이 영으로 판단되면, 즉 정지명령으로 판단되면 위치제어기(2)와 속도제어계(20) 사이에 구비된 스위칭부(5)를 절환시켜 신호의 흐름이 저역통과필터(4)를 경유하도록 한다.

이에 따라, 정지시 노이즈 등의 영향으로 인해 고주파 신호가 입력되더라도 저역통과필터(4)에 의해 필터링 됨으로써, 고주파에 의한 모터(6)의 영향을 배제할 수 있다. 그 결과, 정지시 모터(6)의 진동이 억제된다.

다음, 도 3은 전술한 정지시의 진동을 억제하기 위한 모션 제어장치의 속도제어계의 일례이다. 통상의 구성요소에 대해서는 그 설명을 간략히 한다.

속도지령이 출력됨에 따라 모터(6)의 속도가 상승하게 되고, 이 모터(6)의 속도를 속도지령대로 제어하기 위해 속도의 피드백을 가하며, 이를 위해 속도검출수단(일례로 타코 제너레이트;7)이 마련된다.

또, 속도검출수단(7)으로부터 검출된 정보를 이용하여 모터(6)의 회전속도검출치간의 편차를 구하는 가산기(25)와, 속도지령, 즉 속도기준치와 모터(6)의 속도검출치간의 차가 영이되도록 제어하는 속도제어기(2)가 마련된다.

그리고 위치제어기(2)로부터 모터(6)를 정지시키기 위한 속도지령을 검출하는 속도명령판단부(22)가 구비되는데, 이는 속도지령이 전압신호로 출력될 경우 그 전압신호의 크기를 검출하여 속도지령이 영임을 판단할 수 있다.

또, 속도지령이 영으로 판단된 경우 속도지령을 필터링하기 위한 저역통과필터(Low pass filter;23)가 구비되는데, 이는 전술한 바와 같은 1차 또는 2차 저역통과필터의 의해 양호하게 구현된다.

또한, 속도명령판단부(22)에서 속도지령이 영으로 판단된 경우 저역통과필터(23)를 경유하여 회로가 구성되도록 스위칭동작되는 스위칭부(24)가 속도제어기(21)와 모터를 포함하는 부하단 사이에 마련된다.

이하, 전술한 구성요소를 참조하여 그 작용을 설명한다. 통상의 동작시 속도지령은 속도제어기(21)를 통하여 부하단, 즉 모터(6)에 전기자전류를 가하기 위한 전류엠프(미도시)에 입력되며, 속도제어기(21)에 의해 모터(6)의 속도가 제어된다.

이때, 속도지령이 영으로 출력되면, 즉, 모터(6)를 정지시키고자 할 경우 속도제어기(21)를 포함하는 전단으로부터 저주파 신호가 출력되나, 노이즈 등의 영향으로 고주파의 신호가 입력될 경우 이에 의해 모터(6)가 영향을 받아 진동을 하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 속도지령, 일례로 전압신호의 크기를 검출하여 속도명령판단부(22)로부터 속도지령이 영인 것으로 판단되면, 즉 정지명령으로 판단되면 속도제어기(21)와 부하단 사이에 접속된 스위칭부(24)를 절환시켜 신호의 흐름이 저역통과필터(23)를 경유하도록 한다.

이에 따라, 정지시 노이즈 등의 영향으로 인해 고주파 신호가 입력되더라도저역통과필터(23)에 의해 필터링 됨으로써, 고주파에 의한 모터(6)의 영향을 배제할 수 있다. 그 결과, 정지시 모터(6)의 진동이 억제된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 모터의 정지지령을 검출하는 정지지령판단부를 구비하고, 모터의 정지시 진동을 발생시키는 불요신호를 필터링하기 위한 필터링수단를 구비하며, 위치명령판단부에서 정지지령이 검출된 경우 필터링수단을 경유하여 제어신호가 출력되도록 한 스위치부를 구비함으로써, 모션의 응답성은 그대로 유지하면서 노이즈 등에 의한 정지시의 진동을 억제할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 상위제어기로부터 위치지령을 받아, 모터의 위치 및 속도를 제어하기 위한 위치제어기 및 속도제어기를 구비한 모션 제어장치에 있어서,

   상기 모터의 정지명령을 검출하는 정지명령판단부와,

   상기 모터의 정지시 진동을 발생시키는 불요신호를 필터링하기 위한 필터링수단과,

   상기 정지명령판단부에서 정지명령이 검출된 경우 상기 필터링수단을 경유하여 제어신호가 출력되도록 한 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정지시의 진동을 억제하기 위한 모션 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 정지명령판단부는 상기 상위제어기의 위치지령을 통해 정지명령을 판단하며, 상기 스위치부는 상기 위치제어기와 상기 속도제어기 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 정지시의 진동을 억제하기 위한 모션 제어 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 정지명령판단부는 상기 위치제어기의 속도지령을 통해 정지명령을 판단하며, 상기 스위치부는 상기 속도제어기와 모터를 포함하는 부하단 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 정지시의 진동을 억제하기 위한 모션 제어 장치.