KR200372454Y1 - 모터의 속도연동 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 모터의 속도연동 제어 장치에 관한 것이다.

모터의 속도연동 제어 장치은, 제1 모터의 회전 속도에 연동하여 제2 모터의 회전 속도를 제어하기 위해 사용자가 설정배율을 입력하면, 속도설정부는 설정배율에 따라 최고주파수 또는 최저주파수를 환산하고, 제어부는 제1 모터의 회전 속도를 감지하여 n체배한 신호를 입력받아 기본 클록으로 하고 제어 신호를 생성 출력하며, 신호 생성부는 모터 제어 신호에 따라 제1 모터의 현재 속도를 파악하여 최고주파수 또는 최저주파수와 비교함으로써 제2 모터를 구동시키기에 적합한 주파수를 생성 출력하고, 주파수 합성부는 신호생성부에서 전달되는 주파수에 따라 모터 구동 펄스를 합성 출력한다. 이와 같이 하면, 주축과 종축 사이에 특별한 기어 장치 없이 무단 변속이 가능하고, 속도 변동시 덜커덩하는 현상이 방지되어 부드럽게 속도를 변화시킬 수 있으며, 기어 장치를 설치하지 않더라도 주축에 비례하여 종축의 속도를 변화시키는 기능이 그대로 유지될 수 있어 장치의 소형화에 기여할 수 있다.

Description

모터의 속도연동 제어 장치{APPARATUS FOR SPEED CONTROL OF MOTOR}

본 고안은 모터의 속도연동 제어 장치에 관한 것으로, 특히 주축 속도의 변화에 대하여 실시간으로 종축의 속도를 기설정된 속도비에 따라 무단으로 변속 가능한 모터의 속도연동 제어 장치에 관한 것이다.

특정 물품을 제조하는 기계장치에서는 물품의 모델이나 디자인 등에 따라 모터를 이용해 재료의 공급 속도를 조절하기 위해 종축이 주축의 구동 속도에 연동하여 동작되는 것이 필요하다.(제직기, 편물기, 환편기 등)

이때, 속도 변속을 위해 주축과 종축 사이에 기계식 기어나 벨트를 사용하는기어 시스템은 장치의 크기가 크고, 변동시키는 속도비가 제한되고 속도의 변동 비율 조정이 어려워 기계장치에 다양한 공급 속도를 제공하기 어렵다는 문제점이 있다.

또한 이러한 기어 시스템은 기어의 스위치를 온/오프 동작시키거나 속도를 변속시킬 경우에 시작과 종료 시점에서 덜커덩하는 현상이 발생되어 공급 속도를 부드럽게 가감속할 수 없다는 문제점이 있다.

본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는 주축 속도의 변화에 대하여 사용자가 미리 설정한 속도비에 따라 종축의 속도를 실시간 변속시킴으로써 특별한 기어 장치 없이 무단 변속이 가능토록 하는 모터의 속도연동 제어 장치을 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 모터의 속도연동 제어 장치의 구성을 도시한 것이다.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 모터의 속도연동 제어장치의 작동순서도를 도시한 것이다.

도 3은 도 1의 일부 구성요소인 체배기의 동작 파형을 도시한 것이다.

도 4는 본 고안의 실시예에 따른 모터의 속도연동 제어 장치의 모터 구동 펄스 파형을 도시한 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위해 본 고안은 주축의 회전 속도를 감지하여 사용자가 설정한 속도비 만큼의 모터 제어 펄스를 생성하여 종축의 속도를 무단 변속시키도록 한다.

본 고안의 첫 번째 특징에 따른 모터의 속도 제어 장치는, 제1 모터의 회전 속도에 따라 제2 모터의 속도를 변화시키기 위한 모터의 속도 제어 장치로서, 상기 제1 모터의 회전 속도에 연동하여 제2 모터를 일정한 속도비로 회전시키기 위해 사용자에 의해 설정 배율이 입력되고 상기 설정배율에 따라 최고주파수 또는 최저주파수가 환산되는 속도설정부; 상기 제1 모터의 회전 속도를 감지하여 n체배한 신호를 입력받아 기본 클록으로 하고, 상기 속도설정부에서 설정한 속도비에 따라 상기 제2 모터의 회전 속도를 증가/감속시키기 위한 모터 제어 신호를 생성 출력하는 제어부; 상기 제어부에서 모터 제어 신호를 전달받아 상기 제1 모터의 회전 속도에 따라 산출된 주파수를 상기 최고주파수 또는 최저주파수와 비교하여 상기 제2 모터의 회전 속도를 결정하는 주파수를 생성 출력하는 신호생성부; 상기 신호생성부에서 전달되는 주파수에 따라 모터 구동 펄스를 합성 출력하는 주파수 합성부; 및 상기 주파수 합성부에서 전달되는 모터 구동 펄스에 따라 상기 제2 모터를 구동시키는 모터 구동부를 포함한다.

상기한 모터의 속도 제어 장치는 상기 속도설정부를 통해 사용자가 입력한 설정 배율을 최고주파수() 또는 최저주파수()로 환산하는 곱셈기를 더 포함한다. 또한 상기 제어부는 속도 변경시 상기 모터 구동 펄스의 시작 시점에 가속 구간이 설정되고, 종료 시점에 감속 구간이 설정되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 주파수 합성부는 DPLL(Digital Phase Locked Loop) 기술을 이용하는 DDS(Direct Digital Synthesizer)일 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 고안의 실시예에 대하여 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 고안은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 고안을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

먼저, 본 고안의 실시예에 따른 모터의 속도 제어 장치에 대하여 도 1을 참고로 하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 고안의 실시예에 따른 모터의 속도 제어 장치의 구성을 도시한 것이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 고안의 실시예에 따른 모터의 속도 제어 장치는, 제1 모터(m1)의 속도 변화에 대응하여 사용자가 설정한 속도비만큼 실시간으로 제2 모터(m2)의 속도가 변동되도록 속도설정부(10), 엔코더(20), 체배기(25), 제어부(30), 신호생성부(40), 주파수 합성부(50), 모터구동부(60)를 포함한다. 이때, 제1 모터는 주축이 되고 제2 모터는 종축이 되며, 제2 모터는 적어도 1개 이상 모터를 포함한다. 속도설정부(10)는 곱셈기(15)를 포함하고 있어 사용자가 제2 모터가 제1 모터의 속도 변화에 대응하여 회전되도록 설정배율(K%)을 입력하면, 곱셈기(15)는 설정배율을 최고주파수() 또는 최저주파수()로 환산하여 신호생성부(40)로 전달한다. 엔코더(20)는 제1 모터(m1)에 설치되어 있어 제1 모터의 속도를 감지하고, 체배기(25)는 엔코더(20)에서 감지된 제1 모터의 속도를 감지한 엔코딩 신호를 입력받아 n 체배하여 제어부(30)로 전달한다. 제어부(30)는 체배기(25)에서 전달받은 n 체배된 신호를 기본 클록으로 하여 속도설정부(10)에서 설정된 속도비로 제2 모터가 회전되도록 모터 제어 신호를 신호생성부(40)로 전달한다. 이때, 모터 제어 신호는 제1 모터의 회전 속도에 따라 제2 모터의 회전 속도를 사용자에 의해 설정된 속도비 만큼 증가시키는 증가(ON) 신호, 또는 제2 모터의 회전 속도를 설정된 속도비 만큼 감속시키는 감속(OFF) 신호를 포함한다. 신호생성부(40)는 제어부(30)의 모터 제어 신호에 따라 증가 신호일 경우에 증가 신호에 의해 현재 제1 모터의 회전 속도에 대한 펄스(주파수)가 최고주파수(또는 최저주파수)에 도달하면 최고주파수를 주파수 합성부(50)로 그대로 전달한다. 신호생성부(40)는 제1 모터의 회전 속도에 대한 펄스가 최주파수(또는 최저주파수)에 도달하지 않은 경우에 증가 신호에 따라 증가주파수(또는 감속주파수)를 생성하여 주파수 합성부(50)로 전달한다. 주파수 합성부(50)는 신호생성부(40)에서 증가 주파수(또는 감속주파수)를 전달받아 모터 구동 펄스를 합성하여 모터구동부(60)에 전달한다. 모터구동부(60)는 주파수 합성부(50)에서 모터 구동 펄스를 전달받아 제2 모터를 회전시킨다. 이때, 주파수 합성부는 DPLL(Digital Phase Locked Loop) 기술을 이용하는 직접디지털합성기(DDS, Direct Digital Synthesizer)가 예시된다.

다음, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 고안의 실시예에 따른 모터의 속도 제어 장치의 동작에 대하여 자세하게 설명한다. 도 2는 본 고안의 실시예에 따른 모터의 속도 제어의 작동순서도를 도시한 것이고, 도 3은 도 1의 일부 구성요소인 체배기의 동작 파형을 도시한 것이며, 도 4는 본 고안의 실시예에 따른 모터의 속도 제어 장치의 모터 구동 펄스 파형을 도시한 것이다. 본 고안의 실시예에 따른 모터의 속도 제어 장치는 양말을 제작하는 기계장치인 환편기를 예를 들어 설명하면, 제1사가 공급되는 속도에 연동하여 제2사를 공급시킬 경우에 제1사의 공급 속도를 결정하는 제1 모터의 회전속도를 측정하여 제2사의 공급 속도를 결정하는 제2 모터의 회전 속도를 제어하게 된다. 이를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이 본 고안의 실시예에 따른 모터의 속도 제어의 작동순서는 엔코더(20)에서 제1 모터의 회전 속도를 엔코딩하여 체배기(25)에 전달하면, 체배기(25)에서는 도 3에 도시된 바와 같이 엔코더(20)의 엔코딩 신호를 4체배하여 제어부(30)로 전달한다. 한편, 사용자는 속도설정부(10)를 통해 제2 모터를 제1 모터의 설정된 속도비로 회전되도록 설정 배율(K%)을 입력한다. 그러면, 곱셈기(15)에서는 사용자가 입력한 설정 배율을 최고주파수 또는 최저주파수로 환산하여 신호 생성부(40)로 전달한다. 제어부(30)는 체배기(25)에서 4체배된 신호, 즉 제1 모터의 회전 속도를 감지한 신호를 기본 클록으로 하여 제1 모터의 속도 변화에 따라 제2 모터의 회전 속도에 대한 증가 또는 감속을 판단할 수 있는 모터 제어 신호를 신호 생성부(40)로 전달한다. 그러면, 신호 생성부(40)는 제어부(30)에서 모터 제어 신호를 전달받아 현재 제1 모터의 증가/감속 신호가 속도설정부(10)에서 설정된 속도비인 최고주파수 또는 최저 주파수에 도달하였는지를 판단한다. 신호 생성부(40)는 제1 모터의 증가/감속 신호가 기설정된 최고주파수 또는 최저주파수에 도달하였으면, 최고주파수 또는 최저주파수를 그대로 주파수 합성부(50)에 전달하고, 제1 모터의 증가/감속 신호가 기설정된 최고주파수 또는 최저주파수에 도달하지 않았으면 증가주파수 또는 감속주파수를 생성하여 주파수 합성부(50)에 전달한다. 주파수 합성부(50)는 신호 생성부(40)에서 전달되는 주파수에 따라 모터 구동 펄스를 합성하여 모터 구동부(60)에 전달하고, 모터 구동부(60)는 모터 구동 펄스에 의해 제2 모터가 기설정된 속도비로 회전되도록 한다. 이때, 제어부(30)는 주파수 합성부(50)에서 출력되는 모터 구동 펄스가 도 4에 도시된 바와 같이 시작 시점에 가속 구간, 종료 시점에 감속 구간을 설정하도록 하여 모터의 속도 변동시 부드럽게 속도 변화가 진행되도록 한다. 또한, 주파수 합성부(50)는 주파수 합성에 사용하는 기준 클록을 제1 모터에 회전 속도를 감지하여 4체배한 신호를 사용하고 있어, 제1 모터의 속도 변화는 그대로 제2 모터의 속도변동으로 나타나게 된다. 이렇게 하면, 본 고안의 실시예에 따른 모터의 속도연동 제어 장치은 기설정된 단수 없이 무단 변속이 가능하고, 속도 변동시 덜커덩하는 현상이 방지되어 부드럽게 속도를 변화시킬 수 있고, 기어 장치를 설치하지 않더라도 주축에 비례하여 종축의 속도를 변화시키는 기능이 그대로 유지될 수 있다.

본 고안의 실시예에 따른 모터의 속도연동 제어 장치은 양말 제조용 환편기 등의 섬유 기계, 정밀 기계와 같은 자동화 기계에 적용되어 다양한 공급속도를 구현할 수 있다. 이상에서 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 고안은 이에 한정되는 것은 아니며, 그 외의 다양한 변경이나 변형이 가능하다.

이와 같이, 본 고안에 의한 모터의 속도연동 제어 장치은 주축 속도의 변화에 대하여 사용자가 미리 설정한 속도비에 따라 종축의 속도를 실시간 변속시킴으로써 특별한 기어 장치 없이 무단 변속이 가능하고, 속도 변동시 덜커덩하는 현상이 방지되어 부드럽게 속도를 변화시킬 수 있으며, 기어 장치를 설치하지 않더라도 주축에 비례하여 종축의 속도를 변화시키는 기능이 그대로 유지될 수 있어 장치의 소형화에 기여할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 제1 모터의 회전 속도에 따라 제2 모터의 속도를 변화시키기 위한 모터의 속도 제어 장치에 있어서,

   상기 제1 모터의 회전 속도에 연동하여 제2 모터를 일정한 속도비로 회전시키기 위해 사용자에 의해 설정 배율이 입력되고 상기 설정배율에 따라 최고주파수 또는 최저주파수가 환산되는 속도설정부;

   상기 제1 모터의 회전 속도를 감지하여 n체배한 신호를 입력받아 기본 클록으로 하고, 상기 속도설정부에서 설정한 속도비에 따라 상기 제2 모터의 회전 속도를 증가/감속시키기 위한 모터 제어 신호를 생성 출력하는 제어부;

   상기 제어부에서 모터 제어 신호를 전달받아 상기 제1 모터의 회전 속도에 따라 산출된 주파수를 상기 최고주파수 또는 최저주파수와 비교하여 상기 제2 모터의 회전 속도를 결정하는 주파수를 생성 출력하는 신호생성부;

   상기 신호생성부에서 전달되는 주파수에 따라 모터 구동 펄스를 합성 출력하는 주파수 합성부; 및

   상기 주파수 합성부에서 전달되는 모터 구동 펄스에 따라 상기 제2 모터를 구동시키는 모터 구동부

   를 포함하는 모터의 속도연동 제어 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 속도설정부를 통해 사용자가 입력한 설정 배율을 최고주파수() 또는 최저주파수()로 환산하는 곱셈기를 더 포함하는 모터의 속도연동 제어 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 속도 변경시 상기 모터 구동 펄스의 시작 시점에 가속 구간이 설정되고, 종료 시점에 감속 구간이 설정되도록 하는 모터의 속도연동 제어 장치.