KR20050070914A - 고장검출기능을 갖는 직렬모터 구동장치 - Google Patents

고장검출기능을 갖는 직렬모터 구동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고장검출기능을 갖는 직렬모터 구동장치에 관한 것으로서, 로봇제어기와 상기 로봇제어기의 제어에 의해 동작하는 모터로 구성된 고장검출기능을 갖는 직렬모터 구동장치에 있어서, 상기 각각의 모터로부터 상태를 일정주기 간격으로 감지하여 감지된 신호에 따라 소정 모터의 고장 정보를 수신하는 모터구동부와, 상기 고장 정보를 모터구동부로부터 수신하여 소정 모터가 전술한 바와 같은 고장중 어떤 형태의 고장임을 인지하고 있는 모션제어기와, 일정주기 간격으로 또는 모터 구동 명령을 전송한 경우에 상기 모션제어기로부터 고장 정보를 수신하고 특정 모터를 구동 명령을 전송하거나, 해당 모터가 고장 상태인 경우 명령 전송을 중시키고, 해당 모터가 고장이여서 동작하지 않음을 과전류 상태, 과전압 상태, 고온 상태 및 단선 상태 등의 상태 중의 어떤 상태로 인한 고장인지의 여부를 운용자에게 알려주는 CPU로 구성되며, 다축을 갖는 장치에 각 축별로 모터 구동 장치가 각각 구성되어 있는 각각의 모터에 이상이 발생한 경우 이를 모터측에서 전송한 고장신호를 수신하여 운용자가 적절한 조치를 취할 수 있는 효과가 있다.

Description

고장검출기능을 갖는 직렬모터 구동장치{APPARATUS FOR DIRECT CURRENT MOTOR HAVING DETECTING ERROR FUNCTION}
본 발명은 고장검출기능을 갖는 직렬모터 구동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다축을 갖는 장치에 각 축별로 모터 구동 장치가 각각 구성되어 있는 경우 각각의 모터에 이상이 발생한 경우 이를 탐지하여 적절한 조치를 취할 수 있는 고장검출기능을 갖는 직렬모터 구동장치에 관한 것이다.
직렬모터 구동장치는 로봇제어기(100)와 상기 로봇제어기(100)가 제어하는 다수의 모터(140i, ..., 140n)로 구성되며, 상기 로봇제어기(100)는 다축의 직렬모터 구동을 위해서는 각각의 모터 별로 이를 구동하고 제어할 수 있는 직렬모터드라이버(132i, ..., 132n)와 직렬모터 서보드라이버(134i, ..., 134n)가 각각의 모터(140i, ..., 140n)별로 구성되어 있다. 그리고, 이와 같이 직렬모터드라이버(132i, ..., 132n)와 서보드라이버(134i, ..., 134n)를 포함하는 드라이버부(130i, ..., 130n)를 제어하는 모션제어기(120)가 구성되어 있으며, 상기 모션제어기(120)를 제어하는 CPU(110)가 상기 모션제어기(120)에 연결되어 구성된다.
즉, 운용자가 로봇제어기(100) 내에 구성된 CPU(110)를 통해 특정의 모터(140i, ..., 140n)를 구동하고 싶다면, 소정의 단말기를 통해 CPU(110)로 특정 모터(140i, ..., 140n)를 구동하라는 명령을 전송하면, CPU(110)는 이를 전송 받아 모션제어기(120)로 특정의 모터(140i, ..., 140n)를 구동하라는 명령을 전송한다. 모션제어기(120)는 특정의 모터(140i, ..., 140n)에서 드라이브부(130i, ..., 130n)를 통해 전송된 상태를 감지하고 있다가 특정 모터(140i, ..., 140n)의 상태가 정상인 경우 특정 모터(140i, ..., 140n)를 구동한다.
이 때, 특정 모터(140i, ..., 140n)가 동작하지 않게되면, 특정 모터(140i, ..., 140n)의 상태가 비정상 상태임을 알게된다. 그러나, CPU(110)는 해당 모터(140i, ..., 140n)가 고장이여서 동작하지 않음을 알게되지만 특정 모터(140i, ..., 140n)가 응답하지 않음을 알고 있을 뿐 고장상태인지를 알지못한다.
또한, 모터(140i, ..., 140n)와 각 축별로 드라이버부(130i, ..., 130n)가 구성되어 있기 때문에 배선이 복잡하게 되며, 이동로봇을 동작시키는 모터에 연결된 이와 같은 배선으로 인해 이동 로봇에 연결된 모터(140i, ..., 140n)의 배선이 이동로봇의 이동에 의해 엉켜서 이동로봇의 이동을 방해하는 요소로 작용하는 경우가 발생한다.
또한, 이와 같이 CPU(110) 측에서 각각의 모터(140i, ..., 140n)를 구동하고 구동되지 않는 모터의 경우, 모터의 상태를 감지할 수는 있지만, 모터(140i, ..., 140n) 스스로 모터(140i, ..., 140n)의 상태를 CPU(110)로 전송하여 고장난 모터(140i, ..., 140n)의 경우 소정의 단말기를 통해 운용자가 고장을 감지할 수는 없으며, 고장난 모터(140i, ..., 140n)를 감지하지 못하므로 고장난 모터(140i, ..., 140n)에 동작 명령을 전송하여 CPU(110) 및 모션제어기(120) 등에 필요없는 부하가 발생하는 등의 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래의 기술을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 다축을 갖는 장치에 각 축별로 모터 구동 장치가 각각 구성되어 있는 각각의 모터에 이상이 발생한 경우 이를 모터측에서 전송한 고장신호를 수신하여 적절한 조치를 취할 수 있는 고장검출기능을 갖는 직렬모터 구동장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명은 로봇제어기와 상기 로봇제어기의 제어에 의해 동작하는 모터로 구성된 고장검출기능을 갖는 직렬모터 구동장치에 있어서, 상기 각각의 모터로부터 상태를 일정주기 간격으로 감지하여 감지된 신호에 따라 소정 모터의 고장 정보를 수신하는 모터구동부와, 상기 고장 정보를 모터구동부로부터 수신하여 소정 모터가 전술한 바와 같은 고장중 어떤 형태의 고장임을 인지하고 있는 모션제어기와, 일정주기 간격으로 또는 모터 구동 명령을 전송한 경우에 상기 모션제어기로부터 고장 정보를 수신하고 특정 모터를 구동 명령을 전송하거나, 해당 모터가 고장 상태인 경우 명령 전송을 중시키고, 해당 모터가 고장이여서 동작하지 않음을 과전류 상태, 과전압 상태, 고온 상태 및 단선 상태 등의 상태 중의 어떤 상태로 인한 고장인지의 여부를 운용자에게 알려주는 CPU로 구성된다.
도 2는 본 발명에 따른 고장검출기능을 갖는 직렬모터 구동장치의 일실시예를 간략하게 나타낸 블록 구성도이다. 도 2를 참조하여 보면, 로봇제어기(200)와 상기 로봇제어기(200)의 제어에 의해 동작하는 모터(242, 244, ..., 246)로 구성된다, 로봇제어기(200)는 대략적으로 CPU(210), 모션제어기(220) 및 모터구동부(230)를 포함하여 구성된다.
예컨대, 운용자가 CPU(210)를 통해 특정의 모터(242, 244, ..., 246)를 구동하고자 한다면, 소정의 단말기를 통해 CPU(210)로 특정 모터(242, 244, ..., 246)를 구동하라는 명령을 전송하면, CPU(210)는 이를 전송 받아 모션제어기(220)로 소정의 모터(242, 244, ..., 246)를 구동하라는 명령을 전송한다. 모션제어기(220)는 특정 모터(242, 244, ..., 246)에서 모터구동부(230)를 통해 전송된 상태를 감지하고 있다가 특정 모터(242, 244, ..., 246)의 상태가 정상인 경우 특정 모터(242, 244, ..., 246)를 구동한다.
이 때, 상기 모션제어기(220)와 모터구동부(230) 사이에 통신은 직렬 주변장치 인터페이스(Serial Peripheral Interface ; SPI) 프로토콜을 사용하여 통신한다. 즉, 모션제어기(220)와 모터구동부(230) 사이를 직렬 주변장치 인터페이스 방식을 이용하여 연결함으로써 모터구동부(230)와 모션제어기(220) 간의 연결을 간소화하였다. 직렬 주변장치 인터페이스는 4개의 신호선(222)을 이용하여 양방향 직렬통신하며, CPU(210)와 주변장치, 예컨대 모터(242, 244, ..., 246)를 연결하는 프로토콜이다. 4개의 신호선(222)은 클럭, 선택, 각 방향 마다의 데이터이다. 특히 신호선(222) 중 클럭과 각 방향 데이터 신호 3개의 신호선은 공유신호로 상호 양방향으로 사용이 가능하며, 모터구동부(230)와 모션제어기(220) 간의 배선을 간소화시킬 수 있다.
또한, 모터구동부(230)는 각각의 모터(242, 244, ..., 246)로부터 상태를 일정주기 간격으로 감지하여 감지된 신호에 따라 소정 모터(242, 244, ..., 246)의 상태가 비정상 상태, 즉 과전류 상태, 과전압 상태, 고온 상태 및 단선 상태 등의 상태 중의 하나인 상태, 즉 고장 상태인 경우에는 모션제어기(220)는 CPU(210)로 소정 모터(242, 244, ..., 246)가 전술한 바와 같은 고장중 어떤 형태의 고장임을 알려준다.
CPU(210)는 해당 모터(242, 244, ..., 246)가 고장이여서 동작하지 않음을 알게되고 과전류 상태, 과전압 상태, 고온 상태 및 단선 상태 등의 상태 중의 어떤 상태로 인한 고장인지의 여부를 소정의 단말기를 통해 운용자에게 알려준다.
모션제어기(220)와 모터구동부(230)의 신호선(222)은 하나의 선으로 표시되어 있지만, 다수의 선이 결합된 형태이다. 즉, 각 모터의 고장상태에 따라 각 모터(242, 244, ..., 246)당 최소 4개의 배선을 갖게 되며, 각 배선들은 모터의 고장 상태에 따라 따로 배선된 것이다. 예컨대, 모터(242, 244, ..., 246)가 4개로 구성된 경우면 신호선(222)은 최소 16개의 선을 갖게 된다.
소정의 모터(242, 244, ..., 246)의 정보는 온도에 따라 정상 상태, 뜨거운 상태, 조금 뜨거운 상태 및 아주 뜨거운 상태로 나뉜다. 이 때 아주 뜨거운 상태에서 소정의 모터(242, 244, ..., 246)는 작동 정지하게 된다. 따라서, 소정의 모터(242, 244, ..., 246)가 조금 뜨거운 상태인 경우에는 모터구동부(230)가 소정의 모터(242, 244, ..., 246)가 고장이 임박한 상태임을 모션제어기(220)로 전송한다. 이를 받은 모션제어기(20)는 CPU(210)로 소정의 모터(242, 244, ..., 246)가 위험한 상태임을 알리고, CPU(210)는 이를 소정의 단말기를 통해 운용자에게 알려 운용자가 적합한 조처를 취할 수 있도록 한다.
이와 마찬가지로, 모터(242, 244, ..., 246)가 과전류, 과전압 또는 단선 등으로 고장이 발생한 경우에도 모터구동부(230)가 소정의 모터(242, 244, ..., 246)가 고장 상태임을 모션제어기(220)로 전송한다. 이를 받은 모션제어기(220)는 CPU(210)로 소정의 모터(242, 244, ..., 246)가 고장 상태임을 알리고, CPU(210)는 이를 소정의 단말기를 통해 운용자에게 알려 운용자가 과전류, 과전압 또는 단선에 따른 적합한 조처를 취할 수 있도록 한다.
또한, 고장이 발생한 모터(242, 244, ..., 246) 또는 과열로 고장이 임박한 상태의 모터(242, 244, ..., 246)에 대한 정보를 모션제어기(220)가 가지고 있는 상태에서 CPU(210)로부터 모터구동 명령을 수신하면, 모션제어기(220)는 CPU(210)로 소정의 모터(242, 244, ..., 246)가 위험한 상태임을 알리고, CPU(210)는 해당 모터(242, 244, ..., 246)가 구동이 불가능하거나, 또는 위험한 상태임을 소정의 단말기를 통해 운용자에게 알려 운용자가 적합한 조처를 취할 수 있도록 한다.
이와 같은 모터구동부(230)는 다축의 직렬 모터 구동을 위해 과전류, 과전압, 전술한 바와 같은 4단계 온도검출, 모터 출력단락 등의 고장 검출 기능 및 소프트웨어 설정 기능을 가진 모터 구동 소자들을 하나의 보드 안에 집적을 시켜 구성함으로써, 배선의 혼잡성을 없앴다.
또한, 기존의 가변저항에 의해 설정하던 모터 출력 전류 설정 방법을 직렬 주변장치 인터페이스를 이용하여 소정의 단말기를 통해 운용자가 디지털 통신을 이용하여 CPU()를 통해 명령하고 이를 모션제어기()에 내장된 소프트웨어를 통해 모터() 출력을 설정할 수 있도록 하였다.
본 발명은 다축을 갖는 장치에 각 축별로 모터 구동 장치가 각각 구성되어 있는 각각의 모터에 이상이 발생한 경우 이를 모터측에서 전송한 고장신호를 수신하여 운용자가 적절한 조치를 취할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 모션제어기와 모터구동부 사이를 직렬 주변장치 인터페이스 방식을 이용하여 연결함으로써 모터구동부와 모션제어기 간의 연결을 4개의 신호선, 즉, 클럭, 선택, 각 방향 마다의 데이터선으로 구성하고, 특히 신호선 중 클럭과 각 방향 데이터 신호 3개의 신호선은 공유신호로 상호 양방향으로 사용이 가능하도록 하여 모터구동부와 모션제어기 간의 배선을 간소화시킨 효과가 있다 .
또한, 모터 출력 전류 설정 방법을 직렬 주변장치 인터페이스를 이용하여 소정의 단말기를 통해 운용자가 디지털 통신을 이용하여 CPU를 통해 명령하고 이를 모션제어기에 내장된 소프트웨어를 통해 모터 출력을 설정할 수 있도록한 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 직렬모터 구동장치의 일실시예를 나타낸 블록 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 고장검출기능을 갖는 직렬모터 구동장치의 일실시예를 간략하게 나타낸 블록 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
200 : 로봇제어기 210 : CPU
220 : 모션제어기 230 : 모터구동부
242, 234, 236 : 모터

Claims (4)

  1. 본 발명은 로봇제어기(200)와 상기 로봇제어기(200)의 제어에 의해 동작하는 모터(242, 244, ..., 246)로 구성된 고장검출기능을 갖는 직렬모터 구동장치에 있어서,
    상기 각각의 모터(242, 244, ..., 246)로부터 상태를 일정주기 간격으로 감지하여 감지된 신호에 따라 상기 모터(242, 244, ..., 246)의 고장 정보를 수신하는 모터구동부(230)와;
    상기 고장 정보를 모터구동부(230)로부터 수신하여 상기 모터(242, 244, ..., 246)가 전술한 바와 같은 고장중 어떤 형태의 고장임을 인지하고 있는 모션제어기(220)와;
    일정주기 간격으로 또는 모터 구동 명령을 전송한 경우에 상기 모션제어기(220)로부터 고장 정보를 수신하고 상기 모터(242, 244, ..., 246)를 구동 명령을 전송하거나, 상기 모터(242, 244, ..., 246)가 고장 상태인 경우 명령 전송을 중시키고, 상기 모터(242, 244, ..., 246)가 고장이여서 동작하지 않음을 과전류 상태, 과전압 상태, 고온 상태 및 단선 상태 등의 상태 중의 어떤 상태로 인한 고장인지의 여부를 운용자에게 알려주는 CPU(210)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고장검출기능을 갖는 직렬모터 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모션제어기(220)와 상기 모터구동부(230) 사이에 통신은 클럭, 선택 및 양 방향의 데이터선의 신호선(222)을 사용하며, 이 중 클럭과 각 방향 데이터 신호의 신호선은 공유신호로 상호 양방향으로 사용이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 고장검출기능을 갖는 직렬모터 구동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모터(242, 244, ..., 246)의 상기 고온 상태는 정상 상태, 뜨거운 상태, 조금 뜨거운 상태 및 아주 뜨거운 상태 등의 상태로 나뉘며, 상기 아주 뜨거운 상태에서 상기 모터(242, 244, ..., 246)는 작동 정지하게 되고, 상기 모터(242, 244, ..., 246)가 조금 뜨거운 상태인 경우에는 모터구동부(230)가 상기 모터(242, 244, ..., 246)가 고장이 임박한 상태임을 모션제어기(220)를 통해 CPU(210)에 알리는 것을 특징으로 하는 고장검출기능을 갖는 직렬모터 구동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모터(242, 244, ..., 246)에 과전류, 과전압 또는 단선 등으로 고장이 발생한 경우에 모터구동부(230)가 소정의 모터(242, 244, ..., 246)에 고장이 발생하였음을 모션제어기(220)로 전송하고, 모션제어기(220)는 CPU(210)로 소정의 모터(242, 244, ..., 246)에 고장이 발생하였음을 알리며, CPU(210)는 이를 소정의 단말기를 통해 운용자가에게 알리는 것을 특징으로 하는 고장검출기능을 갖는 직렬모터 구동장치.
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