KR20020053384A - Servo drive/motor simulator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수치 제어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 수치 제어 장치의 출력을 모의 검증할 수 있는 서보 드라이브/모터 시뮬레이터에 관한 것이다.The present invention relates to a numerical control device, and more particularly, to a servo drive / motor simulator capable of simulating the output of a numerical control device.
공작 기계의 주 제어 장치인 CNC(Computerized Numerical Controller) 또는 Motion Controller를 포함하는 수치 제어 장치를 개발함에 있어서 위치 제어 기능, 제어 알고리즘 등을 검증하기 위해서는 실제 위치 정보를 피드백 받아야 한다.In developing a numerical control device including a CNC (Computerized Numerical Controller) or a motion controller, which is the main control device of a machine tool, in order to verify a position control function and a control algorithm, feedback of actual position information is required.
이와 같은 작업을 수행하기 위해서는 첨부된 도 1에 도시되어 있듯이 개발 환경을 위치 제어 대상인 모터 및 드라이브로써 구성된 별도의 시뮬레이터, 데모 시스템 또는 실제 공작 기계로 구성해야 한다. 즉 실제 위치 검출 대상이 필요하다.In order to perform such a task, as illustrated in the accompanying FIG. 1, the development environment must be configured as a separate simulator, a demonstration system, or a real machine tool configured as a motor and a drive as a position control object. In other words, an actual position detection object is required.
그러나, 상기와 같이 수치 제어 장치 개발 시 위치 제어 기능, 제어 알고리즘 등을 검증하기 위해 위치 제어 대상인 모터 및 드라이브를 실제로 구성할 경우 동시 제어 축 대상이 늘어날수록 제어 대상인 서보 모터 및 드라이브 시스템의 수요도 증가하게 된다. 즉, 8축 동시 제어의 경우 8세트의 서보 모터 및 드라이브 시스템이 필요하게 된다. 따라서, 고가의 서보 모터 및 드라이브 시스템을 구입하여 별도의 시뮬레이터를 구성하거나 또는 실제 공작 기계를 구입해야 하기 때문에 비용 부담이 크고, 또한 공간의 확보 및 사용 인원의 제약이 따른다는 문제점이 있다.However, if the motor and drive that are the position control targets are actually configured to verify the position control function, the control algorithm, etc. when developing the numerical control device as described above, the demand of the servo motor and the drive system that is controlled increases as the number of simultaneous control axis targets increases. Done. In other words, eight sets of simultaneous control requires eight sets of servo motors and drive systems. Therefore, there is a problem in that the cost burden is high because of the need to purchase an expensive servo motor and a drive system to configure a separate simulator or to purchase a real machine tool, and there is a problem of securing the space and limiting the use of the user.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수치 제어 장치의 출력을 실제 모터에 장착된 엔코더의 신호로 시뮬레이션하여 상기 수치 제어 장치로 피드백 출력하는 서보 드라이브/모터 시뮬레이터를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and provides a servo drive / motor simulator for simulating the output of the numerical control device with a signal of an encoder mounted on an actual motor and feeding it back to the numerical control device. There is.
도 1은 위치 제어 대상을 제어하는 수치 제어 장치의 사용예를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically showing an example of use of a numerical control device for controlling a position control object.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 서보 드라이브/모터 시뮬레이터의 블록도이다.2 is a block diagram of a servo drive / motor simulator according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 서보 드라이브/모터 시뮬레이터에서 아날로그 입력부의 구성예를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating an example of a configuration of an analog input unit in the servo drive / motor simulator of FIG. 2.
도 4는 도 2의 장치의 외관 및 장착 상태를 도시한 도면이다.4 is a view showing the appearance and mounting state of the apparatus of FIG.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 발명은 수치 제어 장치로부터 출력되는 전압에 해당하는 주파수를 펄스 신호로 전환시켜서 대응 엔코더 신호를생성하여 피드백 출력하는 것을 특징으로 한다.As a means for achieving the above object, the present invention is characterized by generating a feedback signal by generating a corresponding encoder signal by converting a frequency corresponding to the voltage output from the numerical control device into a pulse signal.
상기한 특징에 따른 본 발명의 수단은 특정 대상의 위치를 제어하는 수치 제어 장치의 출력을 받아서 모의 검증하는 장치에 있어서, 상기 수치 제어 장치의 출력을 받아서 서보 드라이브의 기능을 수행하여 모의 서보 드라이브 출력인 엔코더 신호를 상기 수치 제어 장치로 피드백 출력하는 서보 드라이브 대응부; 및 상기 수치 제어 장치의 출력을 받아서 서보 모터의 기능을 수행하여 서보 모터의 동작 상태를 사용자에게 표시하는 서보 모터 대응부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a means of the present invention is a device that simulates by receiving an output of a numerical control device for controlling a position of a specific object, wherein the output of the numerical control device performs a function of a servo drive to simulate a servo drive output. A servo drive counterpart for feeding back an encoder signal to the numerical controller; And a servo motor corresponding unit configured to receive an output of the numerical controller and perform a function of the servo motor to display an operation state of the servo motor to the user.
상기 서보 드라이브 대응부는 상기 수치 제어 시스템으로부터 신호 입력을 받아서 해당 신호의 전압 레벨을 변환하여 출력하는 동시에, 상기 신호 입력으로부터 서보 모터의 회전 방향을 검출하여 출력하는 아날로그 입력부; 상기 아날로그 입력부의 극성 반전부로부터 출력되는 전압을 받아서 해당 전압에 대응되는 주파수 신호를 생성하여 출력하는 전압/주파수 변환부; 상기 전압/주파수 변환부로부터 출력되는 주파수 신호와 상기 아날로그 입력부의 방향 검출부로부터 출력되는 방향 신호를 입력받아서 엔코더 신호의 기초가 되는 복수의 위상 펄스 신호를 생성하여 출력하는 펄스 생성부; 및 상기 펄스 생성부로부터 출력되는 복수의 위상 펄스 신호를 받아서 엔코더 신호를 생성하여 상기 수치 제어 시스템으로 피드백 출력하는 엔코더 신호 생성부를 포함한다.The servo drive counterpart includes an analog input unit which receives a signal input from the numerical control system, converts and outputs a voltage level of the corresponding signal, and detects and outputs a rotational direction of the servo motor from the signal input; A voltage / frequency converter configured to receive a voltage output from the polarity inverting unit of the analog input unit and generate and output a frequency signal corresponding to the voltage; A pulse generator which receives a frequency signal output from the voltage / frequency converter and a direction signal output from the direction detector of the analog input unit and generates and outputs a plurality of phase pulse signals that are the basis of the encoder signal; And an encoder signal generator configured to receive a plurality of phase pulse signals output from the pulse generator, generate an encoder signal, and output the feedback signal to the numerical control system.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 서보 드라이브/모터 시뮬레이터의 블록도이다.2 is a block diagram of a servo drive / motor simulator according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 서보 드라이브/모터 시뮬레이터는 서보 드라이브의 기능을 하는 부분(10, 20, 30, 40, 50, 60, 80)과 서보 모터의 기능을 하는 서보 모터 대응부(70)로 이루어진다.As shown in Figure 2, the servo drive / motor simulator according to an embodiment of the present invention is a servo (10, 20, 30, 40, 50, 60, 80) that functions as a servo drive and a servo that functions as a servo motor. The motor counterpart 70 is formed.
서보 드라이브의 기능을 하는 서보 드라이브 대응부(10, 20, 30, 40, 50, 60, 80)는 아날로그 입력부(10, 20, 30, 40), 전압/주파수 변환부(50), 펄스 생성부(60), 및 엔코더 신호 생성부(80)를 포함한다.Servo drive counterparts 10, 20, 30, 40, 50, 60, and 80 that function as servo drives include analog input units 10, 20, 30, and 40, voltage / frequency converters 50, and pulse generators. 60, and an encoder signal generator 80.
아날로그 입력부(10, 20, 30, 40)의 지연부(10)는 CNC 시스템으로부터의 아날로그 신호 입력을 받아서 지연시켜 출력한다.The delay unit 10 of the analog input units 10, 20, 30, 40 receives and delays an analog signal input from the CNC system and outputs the delayed unit.
극성 반전부(20, 30)는 지연부(10)를 통해 출력되는 아날로그 신호 입력 전압이 0V보다 작은 경우 극성을 반전시켜 출력하며, 비반전부(20) 및 반전부(30)를 포함한다.The polarity inverting units 20 and 30 invert the polarity when the analog signal input voltage output through the delay unit 10 is less than 0V, and includes a non-inverting unit 20 and an inverting unit 30.
방향 검출부(40)는 지연부(10)를 통해 출력되는 아날로그 신호 입력으로부터 모터의 회전 방향을 검출하여 출력한다.The direction detector 40 detects and outputs a rotation direction of the motor from an analog signal input output through the delay unit 10.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 서보 드라이브/모터 시뮬레이터에서 아날로그 입력부의 구성예를 도시한 도면이다.3 is a view showing an example of the configuration of the analog input unit in the servo drive / motor simulator according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 서보 드라이브/모터 시뮬레이터에서 아날로그 입력부의 비반전부(20)는 2개의 연산 증폭기와 1개의 저항으로 이루어져 있으며, 반전부(30)는 2개의 연산 증폭기와 2개의 제너 다이오드로 이루어진다.As shown in FIG. 3, in the servo drive / motor simulator according to an exemplary embodiment of the present invention, the non-inverting unit 20 of the analog input unit is composed of two operational amplifiers and one resistor, and the inverting unit 30 has two arithmetic operations. It consists of an amplifier and two zener diodes.
CNC 시스템으로부터 입력되는 아날로그 신호의 전압은 통상 -10V ∼ +10V인데 반해서, 전압/주파수 변환부(50)에서 사용되는 입력 전압은 통상 0V ∼ +10V이므로 아날로그 입력부가 아날로그 입력 전압인 -10V ∼ +10V를 받아서 0V ∼ +10V 사이의 전압으로 변환시켜 출력한다.The voltage of the analog signal input from the CNC system is usually -10V to + 10V, whereas the input voltage used in the voltage / frequency converter 50 is usually 0V to + 10V, so the analog input is -10V to + which is the analog input voltage. It receives 10V and converts it into a voltage between 0V and + 10V and outputs it.
한편, 아날로그 입력부의 방향 검출부(40)는 1개의 연산 증폭기로 이루어져 있으며, 입력 전압의 부호에 기초하여 서보 모터의 회전 방향을 검출한다.On the other hand, the direction detecting unit 40 of the analog input unit is composed of one operational amplifier, and detects the rotation direction of the servo motor based on the sign of the input voltage.
전압/주파수 변환부(50)는 아날로그 입력부의 반전부(30)로부터 출력되는 0V ∼ +10V의 전압을 받아서 해당 전압에 대응되는 주파수 신호를 생성하여 출력한다.The voltage / frequency converting unit 50 receives a voltage of 0V to + 10V output from the inverting unit 30 of the analog input unit and generates and outputs a frequency signal corresponding to the corresponding voltage.
펄스 생성부(60)는 전압/주파수 변환부(50)로부터 출력되는 주파수 신호와 아날로그 입력부의 방향 검출부(40)로부터 출력되는 방향 신호를 입력받아서 엔코더 신호의 기초가 되는 복수의 위상 펄스 신호를 생성하여 출력한다. 펄스 생성부(60)는 먼저 주파수 신호와 방향 신호에 기초하여 A, B 상을 생성하며, 이 A, B 상과 내부의 업/다운 카운터의 값에 기초하여 C 상을 생성한다.The pulse generator 60 receives a frequency signal output from the voltage / frequency converter 50 and a direction signal output from the direction detector 40 of the analog input unit to generate a plurality of phase pulse signals that are the basis of the encoder signal. To print. The pulse generator 60 first generates the A and B phases based on the frequency signal and the direction signal, and generates the C phase based on the values of the A and B phases and internal up / down counters.
서보 모터 대응부(70)는 펄스 생성부(60)로부터 출력되는 복수의 위상 펄스 신호에 기초하여 실제의 서보 모터가 동작되는 형태를 사용자가 볼 수 있도록 표시한다. 이러한 동작은 복수 개의 LED(72, 74)로 구성되며, 일부 LED(72)는 모터의 회전 방향을 표시하고, 다른 LED(74)는 모터의 진행 상황을 표시한다.The servo motor counterpart 70 displays a form in which the actual servo motor is operated based on the plurality of phase pulse signals output from the pulse generator 60 for the user to see. This operation consists of a plurality of LEDs 72 and 74, some LEDs 72 indicate the direction of rotation of the motor, and other LEDs 74 indicate the progress of the motor.
한편, 엔코더 신호 생성부(80)는 펄스 생성부(60)로부터 출력되는 복수의 위상 펄스 신호를 받아서 엔코더 신호를 생성하여 CNC 시스템으로 피드백 출력함으로써 위치 제어 장치의 모의 검증이 가능해진다.Meanwhile, the encoder signal generator 80 receives a plurality of phase pulse signals output from the pulse generator 60, generates an encoder signal, and outputs the feedback signal to the CNC system, thereby enabling simulation of the position control device.
한편, 상기 설명된 장치는 1개의 장치에 대한 설명이고, 동시 제어 축 대상이 늘어날수록 제어 대상인 서보 모터 및 드라이브 시스템의 수요도 증가하게 되며, 예를 들어, 8축 동시 제어의 경우 8세트의 서보 모터 및 드라이브 시스템이 필요하게 된다. 따라서, 첨부된 도 4를 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 수치 제어 장치의 출력 모의 검증 장치도 최대 8축까지 확장할 수 있도록 되어 있음을 알 수 있다.On the other hand, the device described above is a description of one device, and as the number of simultaneous control axis objects increases, the demand of the servo motor and drive system to be controlled also increases, for example, in the case of 8-axis simultaneous control, 8 sets of servos. There is a need for motor and drive systems. Therefore, referring to the accompanying FIG. 4, it can be seen that the output simulation apparatus of the numerical control device according to the embodiment of the present invention can also be extended up to eight axes.
비록, 본 발명이 가장 실제적이며 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 상기 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위 내에 속하는 다양한 변형 및 등가물들도 포함한다.Although the present invention has been described with reference to the most practical and preferred embodiments, the present invention is not limited to the above disclosed embodiments, but also includes various modifications and equivalents within the scope of the following claims.
본 발명에 따르면, 고가의 서보 모터 및 드라이브 시스템을 구입하거나 또는 실제 공작 기계를 구입하지 않아도 되므로 비용 부담이 적고, 또한 공간의 확보 및 사용 인원의 제약 등의 문제가 제거된다.According to the present invention, there is no need to purchase expensive servo motors and drive systems or actual machine tools, thereby reducing the burden of cost and eliminating the problem of securing space and limiting the number of users.
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