KR20120056324A

KR20120056324A - 산업용 액추에이터 시스템 및 그것의 제어방법

Info

Publication number: KR20120056324A
Application number: KR1020100117793A
Authority: KR
Inventors: 정일; 김명수; 홍성옥
Original assignee: (주)도프
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2012-06-04
Also published as: KR101211132B1

Abstract

본 발명은 액추에이터 시스템 및 그것의 제어방법에 관한 것으로서, 정보처리능력을 갖는 지능형 서보를 구비 및 이를 활용하여 자체적으로 독립 구동이 가능하며, 동작제어에 따른 효율화를 구현 및 사용 편의성을 증대시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라 다양한 운전 방식 및 형태로 로봇의 동작을 제어할 수 있으며, 현장에서의 간단한 조작만으로 위치데이터를 저장하여 모션 데이터를 만들고 이를 저장 및 재현할 수 있고, 별도의 운전/제어 프로그램 없이도 자동 운전을 수행할 수 있으며, PLC나 릴레이 접점 등의 시퀀스 제어를 수행할 수 있는 등 호환성을 갖춘 지능형 서보유닛을 포함하는 액추에이터 시스템 및 그것의 제어방법에 관한 것이다.

Description

액추에이터 시스템 및 그것의 제어방법{ACTUATOR SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING THIS SYSTEM}

본 발명은 공장자동화용 또는 로봇용 등 산업분야에 폭넓게 사용할 수 있는 액추에이터 시스템 및 그것의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전원만 있으면 언제든 독립적으로 운전이 가능하도록 하고, 현장에서의 간단한 조작만으로 위치데이터를 저장하여 모션(motion) 데이터를 만들고 재현할 수 있도록 하며, 다양한 운전 방식 및 형태로 액추에이터를 제어할 수 있도록 하며, 액추에이터의 제어 효율성은 물론 정확성과 사용 편의성을 증대시킬 수 있도록 한 액추에이터 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 모터 또는 실린더 등의 제어를 위한 종래의 액추에이터(Actuator)는 다수의 부품 및 유닛들을 조합하여야만 운전이 가능하고 경우에 따라 필요 이상의 사양으로 구성되므로 제작비용 및 설비운용에 큰 영향을 미치게 된다.

종래 공장자동화 등에 많이 활용되고 있는 액추에이터를 개략적으로 살펴보면, 도 1a에서 보여주는 바와 같이 범용의 모터를 사용한 구성의 경우 기어박스, 모터, 센서, 드라이버, 모션제어유닛을 조합하여 사용하고 있으며, 도 1b에서 보여주는 바와 같이 실린더를 사용한 구성의 경우 쇼크업소버, 실린더와 센서, 솔레노이드밸브, 레귤레이터와 필터, 컴프레서, 컨트롤유닛을 조합하여 사용하고 있다.

또한, 로봇용 액추에이터도 모터 또는 실린더를 구비한 조합형태를 취하고 있다.

이렇듯, 종래 공장자동화용 또는 로봇용으로 활용되고 있는 액추에이터는 단순한 하드웨어적 집약특성이 강한 구성으로 하나의 운전방식만을 적의 선택하여 사용하고 있고 프로그램 등의 호환을 전혀 실행할 수 없는 문제점들을 보유하고 있으며, 현재의 시스템 구조상으로는 현장에서 사용자가 직접 액추에이터의 동작을 수정하는 등 즉각적인 작업 및 대처를 전혀 수행하지 못하고 있을 뿐더러 다양한 운전을 전혀 실시하지 못하고 있는 실정에 있다.

덧붙여, 종래 액추에이터에 있어 모터방식의 경우 기어드모터를 많이 채택하여 사용하고 있으나 정확도가 떨어지는 문제점이 있고, 실린더방식의 경우 원포인트 동작 수행으로 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점 등을 감안하여 안출된 것으로서, 전원만 있으면 언제든 독립적으로 운전이 가능하도록 하고, 현장에서의 간단한 조작만으로 위치데이터를 저장하여 모션(motion) 데이터를 만들고 재현할 수 있도록 하며, 다양한 운전 방식 및 형태로 액추에이터를 제어할 수 있도록 하며, 액추에이터의 제어 효율성은 물론 정확성과 사용 편의성을 증대시킬 수 있도록 한 액추에이터 시스템 및 그것의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 시스템 자체가 새로운 지능집약형 구조설계를 갖게 함으로써 별도의 운전/제어 프로그램이나 교육 없이도 자동 운전을 수행할 수 있도록 하며, 특히 PLC(Programmable Logic Controller)의 접목을 통해 시퀀스(sequence) 제어를 수행할 수 있게 하는 등 공장자동화(FA)용 또는 로봇용으로 아주 유용하게 활용할 수 있도록 한 액추에이터 시스템 및 그것의 제어방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 지능형 서보유닛과, 상기 지능형 서보유닛과 외부장치와의 인터페이스를 위한 입출력 포트를 갖는 인터페이스부로 이루어지되;

상기 지능형 서보유닛은 모터 및 이 모터에 결합된 감속기, 상기 감속기의 최종 출력축에 설치하여 동작실행의 실질적인 위치 및 속도를 감지하기 위한 센서, 상기 센서의 입력신호에 따라 모터를 구동시켜 감속기 출력축의 위치 및 속도를 제어하고 후술하는 조작부를 통한 사용자 입력에 따른 제어 설정과 함께 모션 데이터를 저장 및 재현하기 위한 컨트롤러, 상기 컨트롤러로부터 모터 제어신호를 받아 모터를 구동시키고 모터에 인가되는 전압과 전류 및 온도를 감지하여 컨트롤러에 피드백신호를 제공하기 위한 모터드라이버, 상기 센서와 함께 컨트롤러측으로 입력신호를 제공하고 동작 모드 또는 파라미터의 선택 및 사용자 설정을 통한 다양한 운전의 사용자 조작을 가능하게 하는 다수의 조작버튼이 구비되는 조작부, 상기 조작부의 조작버튼 사용에 따른 동작 모드 또는 파라미터를 표시하여주고 사용자 설정 및 확인을 가능하게 하는 표시부를 포함하는 액추에이터 시스템을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 컨트롤러측으로 입력신호를 제공하고 동작모드의 선택 및 사용자 설정을 통한 다양한 운전의 사용자 조작을 위한 다수의 조작버튼을 갖는 조작부가 설치되며, 모터와 감속기 및 감속기의 최종 출력축에 설치되는 센서를 갖는 지능형 서보유닛을 포함하는 액추에이터 시스템이 구비되며;

상기 지능형 서보유닛에 전원이 켜지면, 동작 모드 또는 파라미터의 변경 및 설정을 위한 조작부의 조작버튼이 눌려져 있는지를 체크하고 지능형 서보유닛을 초기화하는 제1단계; 상기 지능형 서보유닛의 초기화 이후에는 사용자에 의해 설정된 동작모드 또는 마지막에 저장된 동작모드에 따른 모드 상태를 체크하여 분기 처리하는 제2단계; 상기 분기 처리에 따라 지능형 서보유닛을 프로그램운전 또는 자동운전하기 위한 오퍼레이션 모드, 지능형 서보유닛측에 모션 데이터를 전송하기 위한 셋업 모드, 조작부의 조작버튼 조작을 통해 지능형 서보유닛을 수동운전하기 위한 매뉴얼 모드를 실행하는 제3단계; 를 포함하는 액추에이터 시스템의 제어방법을 특징으로 한다.

본 발명은 모터 제어를 위한 구성을 일체화 및 지능형 시스템으로 구성을 간단하게 할 수 있고, 조작버튼을 이용하여 원하는 만큼의 회전 및 위치를 제어할 수 있고 사용자가 직접 조작한 여러 위치를 데이터로 저장 및 이를 통해 모션 데이터를 만들고 재현할 수 있는 등 서보유닛 자체를 독립적으로 운전할 수 있으며, 캡쳐 모드를 통해 감속기의 출력축을 직접 이동 및 위치 인식시켜 데이터로 저장하는 등 모션 캡쳐가 가능하며, 사용자에 의한 개별 조작 및 모션 캡쳐를 통해 데이터를 저장 및 저장위치 순서대로 운전 및 별도의 동작프로그램 없이도 액추에이터를 자동 운전할 수 있으며, 사용자가 현장상황에 맞게 수동운전/자동운전/프로그램운전을 선택하여 실행할 수 있는 등 다양한 형태로 운전할 수 있다.

본 발명은 PLC 또는 릴레이 접점 등 시퀀스 제어를 수행할 수 있는 등 상황에 따른 모션 구동을 다양하게 실행할 수 있을 뿐만 아니라 현장에서 사용자가 직접 액추에이터의 동작을 수정하는 등 즉각적인 작업 및 대처가 가능하고, 사용자가 현재 수행되고 있는 서보유닛의 제어상태 및 파라미터 동작 등을 용이하게 확인할 수 있다.

본 발명은 감속기의 최종 출력축에 센서를 두어 장치의 실질적인 위치(회전각 또는 포지션)와 속도 등을 감지하여 제어하므로 동작 제어의 정확성을 높일 수 있으며, 액추에이터의 사용에 따른 편의성을 증대시킬 수 있으면서 효율화를 구현할 수 있다.

본 발명은 시스템 자체가 전혀 새롭게 구성된 지능형 구조설계를 갖는 것이며, 공장자동화(FA)용이나 로봇용 등 액추에이터가 사용될 수 있는 산업 전분야에 걸쳐 아주 유용하게 활용할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래 액추에이터의 구성 예시를 보인 예시도.
도 2는 본 발명에 의한 액추에이터 시스템을 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 액추에이터 시스템의 제어방법을 설명하기 위해 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명에 의한 액추에이터 시스템의 제어방법을 나타낸 요부 순서도.

본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.

본 발명의 실시예에 의한 액추에이터 시스템은 도 2에서와 같이, 자체 정보처리능력을 갖도록 구비된 지능형 서보유닛(100)과, 상기 지능형 서보유닛(100)과 외부장치와의 인터페이스(interface)를 위한 인터페이스부(200)로 이루어진다.

상기 지능형 서보유닛(100)은 모터(110) 및 이 모터에 결합된 감속기(120)와, 상기 감속기(120)의 최종 출력축에 설치하여 동작실행의 실질적인 위치(회전각 및 포지션) 및 속도 등을 감지하기 위한 센서(130)와, 상기 센서(130)의 입력신호에 따라 모터(110)를 구동시켜 감속기(120) 출력축의 위치 및 속도를 제어하고 후술하는 조작부(160)를 통한 사용자 입력에 따른 제어 설정과 함께 모션 데이터를 저장 및 재현하기 위한 컨트롤러(140)와, 상기 컨트롤러(140)로부터 모터 제어신호를 받아 모터(110)를 구동시키며 모터(110)측에 인가되는 전압과 전류 및 온도를 감지하여 컨트롤러(140)에 피드백신호를 제공하기 위한 모터드라이버(150)와, 상기 센서(130)와 함께 컨트롤러(140)측으로 입력신호를 제공하며 동작 모드 또는 파라미터의 선택 및 사용자 설정 등을 통한 수동운전 및 자동운전의 사용자 조작을 위한 다수의 조작버튼(161)이 구비되는 조작부(160)와, 상기 조작부(160)의 조작버튼(161) 사용에 따른 동작모드 등을 표시하여주며 사용자 설정 및 확인을 가능하게 하는 표시부(170)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 센서(130)는 전위차계(potentiometer) 또는 인코더(encoder)로 구성된다.

상기 컨트롤러(140)는 MCU(Micro Control Unit) 또는 DSP(Digital Signal Processor)를 기반으로 프로그램에 의한 디지털 제어를 수행하도록 구성되고, 이 컨트롤러(140)에는 각종 동작 파라미터(parameter)와 조작부(160)의 조작버튼(161)을 통한 사용자 설정 및 모션 데이터를 저장하기 위한 EEPROM 등의 메모리부(141)가 구비된다.

상기 컨트롤러(140)에서는 메모리부(141)에 저장된 모션 데이터 또는 후술하는 외부부가장치(300)로부터 입출력 컨트롤 데이터를 읽어 프로그램운전(motion control)을 실행하도록 구성되는데, 후술하는 외부부가장치(300)의 활용을 위해 코드분석기(142)를 구비함으로써 제어 코드를 실행할 수 있도록 하여 조작부(160)의 조작버튼(161)만으로는 제어할 수 없는 다양하고 복잡한 형태의 운전까지 구현할 수 있도록 구성함이 바람직하다.

상기 모터드라이버(150)는 JFET 또는 MOSFET 등 전계효과트랜지스터(FET)로 구성된다.

상기 조작부(160)는 모드(메뉴), 증가, 감소, 설정(운전)의 4개 항목의 조작버튼이 기본적으로 구성되게 하며, 용도 및 기능에 따라 추가 구성될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

상기 인터페이스부(200)는 입출력(I/O) 포트(210)를 통해 컨트롤러(140)와 외부장치와의 접속을 가능하게 하는 것으로서, 외부장치와의 더욱 다양한 인터페이스는 물론 자체 PLC 제어 또한 구현 가능하도록 인터페이스 확장팩(220)이 별도 장착되어 구비될 수 있다.

상기 인터페이스 확장팩(220)은 로직(logic) 입출력의 제어 및 확장을 위한 확장포트(221)와, 사양에 따른 다양한 통신방식(LAN, CAN, USB, RS-485 등)의 변환을 위한 인터페이스 컨버터(222)가 구비될 수 있다.

덧붙여, 본 발명에서는 지능형 서보유닛(100)의 동작 파라미터는 물론 운전 및 위치 데이터 등의 각종 모션 데이터를 설정 및 조회가 가능하게 하며, 인터페이스부(200)를 통하여 지능형 서보유닛(100)측과 접속 사용할 수 있는 PC프로그램장치 또는 핸드로더 등의 외부부가장치(300)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 외부부가장치(300)의 PC프로그램장치는 모션 데이터 및 입출력(I/O) 제어 코드를 생성하는 것으로서, 코드분석기(142)와 매칭하여 프로그램운전의 실행이 가능하도록 구비되는 것이다.

여기서, 외부부가장치(300)는 본 발명의 동작제어 시스템을 구성하는 하나의 구성요소이면서 외부에서 접속하여 사용할 수 있는 외부장치의 하나로 이해할 수 있다.

한편, 상술한 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예를 갖는 액추에이터 시스템에 대한 작용 및 그것의 제어방법을 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

지능형 서보유닛(100)에 전원이 켜지면, 동작 모드 또는 파라미터의 변경 및 설정을 위한 조작부(160)의 조작버튼(161)이 눌려져 있는지를 체크하는 등 지능형 서보유닛(100)을 초기화한다(S100).

상기 S100단계를 통한 지능형 서보유닛(100)의 초기화 이후에는 사용자에 의해 새롭게 설정된 동작모드 또는 마지막에 저장된 동작모드에 따른 모드 상태를 체크하여 분기 처리한다(S200).

상기 S200단계를 통한 분기 처리에 따라 지능형 서보유닛(100)을 프로그램운전 또는 자동운전하기 위한 오퍼레이션 모드(operation mode), 지능형 서보유닛(100)측에 모션 데이터(motion data)를 전송하기 위한 셋업 모드(setup mode), 조작부(160)의 조작버튼(161) 조작을 통해 지능형 서보유닛(100)을 수동운전하기 위한 매뉴얼 모드(manual mode) 등의 동작모드를 실행한다(S300).

더욱 구체적으로, 상기 S100단계는 지능형 서보유닛(100)의 전원을 켰을 때, 컨트롤러(140)에서 조작부(160)의 조작버튼(161)이 현재 눌려져 있는지를 먼저 체크한다(S101).

상기 S101단계에서 조작버튼(161)이 눌려져 있으면, 표시부(170)를 통해 사용자가 동작모드 및 동작 파라미터 설정 등의 작업을 수행할 수 있도록 메뉴를 표시하고 메뉴모드로 전환한다(S102).

만약, 상기 S101단계에서 조작버튼(161)이 눌려져 있지 않으면, 컨트롤러(140)에서는 마지막에 저장되었거나 실행되었던 동작모드의 코드를 메모리부(141)에서 읽어 들인다(S102-1).

상기 S102단계에서 사용자에 의해 모드 메뉴 또는 파라미터 메뉴 중 어느 것이 선택되었는지를 체크한다(S103).

상기 S103단계에서 모드 메뉴가 선택되었으면, 사용자가 오퍼레이션 모드(operation mode), 셋업 모드(setup mode), 매뉴얼 모드(manual mode) 중에서 어느 하나의 동작모드를 선택하게 한다(S104).

이때, 상기 S103단계에서 모드 메뉴가 아닌 파라미터 메뉴가 선택되었으면, 동작 파라미터를 표시하고 사용자가 설정할 수 있도록 한(S104-1) 후에, 파라미터 메뉴가 종료되었는지를 체크하게 한다(S104-2).

여기서, 상기 S104-2단계에서 파라미터 메뉴의 종료신호가 있으면 상기 S102단계로 피드백시키고, 파라미터 메뉴의 종료신호가 없으면 상기 S104-1단계로 피드백시켜 파라미터의 사용자 설정이 이루어지게 한다.

상기 S104단계를 통해 동작모드를 선택한 이후에 동작모드의 실행명령이 내려졌는지를 체크한다(S105).

이때, 동작모드의 실행명령이 없으면, 상기 동작모드의 선택단계(S104)로 피드백(feedback)시킨다.

상기 S105단계에서 사용자에 의해 선택된 동작모드의 실행명령이 있으면, 컨트롤러(140)는 사용자에 의해 설정된 동작모드를 메모리부(141)에 저장한다(S106).

즉, 본 발명에서는 지능형 서보유닛(100)측에 조작버튼(161)을 자체 구비함으로써 사용자가 동작 모드 또는 파라미터를 지능형 서보유닛(100) 자체에서 간단하게 설정 및 변경할 수 있도록 한 것이며, 조작버튼(161)을 누른 상태에서 전원을 키면 동작 모드 또는 파라미터를 변경할 수 있도록 구성한 것이다.

상기 S200단계는 상술한 S106단계 또는 S102-1단계 이후에 수행되는 단계로서, 동작제어의 정확한 실행을 위해 컨트롤러(140)에서 사용자 설정상태에 따라 동작모드를 다시 한번 체크한 후 모드별 분기 처리하는 확인단계이다.

상기 S300단계는 S200단계에서의 분기 처리에 따라 오퍼레이션 모드, 셋업 모드, 매뉴얼 모드를 선택 실행하는 단계이다.

먼저, S200단계에서의 분기 처리에 따라 오퍼레이션 모드를 실행하는 경우에는, 컨트롤러(140)가 지능형 서보유닛(100)의 자체 발생신호 또는 인터페이스부(200)를 통하여 인터페이스되는 외부장치로부터 시리얼(serial) 신호, 펄스폭변조(PWM) 신호, 로직 입출력신호 등과 같은 동작제어신호를 입력받는다(S310).

이때, 상기 시리얼 인터페이스를 통해서는 인터페이스부(200)를 통해 PC프로그램장치 또는 핸드로더의 외부부가장치(300)를 포함하는 외부장치로부터 시리얼 프로토콜을 이용한 데이터 전송이 가능하게 된다.

상기 펄스폭변조 제어를 통해서는 펄스폭에 따른 지능형 서보유닛(100)의 위치 제어가 가능하다.

상기 로직 입출력 신호를 통해서는 인터페이스부(200)를 통해 PLC장치의 접점 포트와 지능형 서보유닛(100)을 연결함으로써 PLC 운전과 정지는 물론 컨트롤러(140)의 메모리부(141)에 저장된 위치 데이터의 스텝 운전이 가능하고, 조작버튼(161)을 이용한 운전이 가능하며, 외부의 별도 장착 센서나 스위치 등과 연결하여 조건에 따른 운전이 가능하다.

상기 S310단계 이후, 동작제어신호가 입력되었는지를 체크하여 신호가 입력되었으면 다음단계로 진행하고, 그렇지 않으면 상기 S310단계로 피드백시킨다(S311).

상기 S311단계에서 동작제어신호의 입력이 확인되면, 컨트롤러(140)에서의 제어명령을 통해 모터(110)를 구동시켜 스텝 모션을 실행한다(S312).

이때, 프로그램운전을 실행하는 경우는 모션 데이터 및 입출력 제어 코드를 생성하는 PC프로그램장치의 외부부가장치(300)로부터 데이터를 입력받고, 컨트롤러(140)의 코드분석기(142)를 통해 제어 코드를 실행함으로써 지능형 서보유닛(100)을 프로그램운전할 수 있게 되며, 이를 통해 다양하고 복잡한 형태의 운전까지 프로그램운전으로 동작을 제어할 수 있게 된다.

또한, 자동운전을 실행하는 경우는 후술하는 지능형 서보유닛(100)을 사용자가 직접 조작하는 수동운전 및 캡쳐 모드에서의 위치입력에 의한 데이터 및 이에 의해 만들어지는 모션 데이터를 메모리부(141)에 저장하고 이를 메모리부(141)에서 읽어 들여 재현함으로써 자동운전으로 동작을 제어할 수 있게 된다.

상기 S312단계에서 실행되는 지능형 서보유닛(100)의 동작제어 상태를 신호 출력 및 표시부(170)를 통해 표시한다(S313).

이러한 오퍼레이션 모드의 실행 동안에는 S310단계 내지 S313단계를 컨트롤러(140)에서의 제어를 통해 반복적으로 수행하게 된다.

또한, S200단계에서의 분기 처리에 따라 셋업 모드를 실행하는 경우에는, 인터페이스부(200)를 통하여 운영되는 시리얼 프로토콜을 통해 데이터를 입력받는다(S320).

상기 S320단계 이후, 입력받은 데이터에서 동작을 지시하는 명령(command)이 있는지를 체크하여 명령이 있으면 다음단계로 진행하고, 그렇지 않으면 상기 S320단계로 피드백시킨다(S321).

상기 S321단계에서 동작지시 명령이 확인되면, 지능형 서보유닛(100)측에 설정된 동작 파라미터 설정상태에 응답할 수 있는 모션 데이터를 외부장치로부터 다운로드한다(S322).

나아가, S200단계에서의 분기 처리에 따라 매뉴얼 모드를 실행하는 경우에는, 사용자가 직접 조작부(160)의 조작버튼(161)을 이용하여 지능형 서보유닛(100)을 원하는 회전 또는 위치로 운전하기 위한 조그(jog) 모드인지 아니면 지능형 서보유닛(100)의 출력축을 직접 이송하여 위치를 캡쳐(capture)하여 동작 제어하는 캡쳐 모드인지 운전모드를 체크한다(S330).

이때, 상기 S330단계에서 조그 모드로 확인되면 조작버튼(161)에 의한 조그 입력(위치 데이터 입력)이 있었는지를 확인하고(S331), 캡쳐 모드로 확인되면 어떠한 형태로 캡쳐할 것인지 입력방식을 확인한다(S331-1).

여기서, 캡쳐 모드에 따른 입력방식을 구분하는 것이 바람직한 이유는 정상동작 상태에서는 모터(110)가 구동되고 있는 상태로 감속기(120)의 출력축을 직접 이동시킬 수가 없게 되므로 출력축 이동방식의 차이에 따른 동작제어가 이루어질 수 있게 하기 위함이다.

상기 S331단계에서 조그 입력이 있으면, 컨트롤러(140)에서 모터(110)를 구동하여 감속기(120) 출력축의 제어위치를 설정위치까지 이동 및 변경한다(S333).

이때, 조작부(160)의 조작버튼(161)을 이용함으로써 조그 입력을 수행할 수 있고, 조작버튼(161)을 이용한 위치데이터 입력과 설정으로 원하는 위치까지 이동시킬 수 있으며, 조그 입력시 모터(110)의 구동을 통한 감속기(120)의 출력축을 원하는 만큼 회전 또는 위치 변경하여 사용자가 직접 수동 운전할 수 있다.

상기 S331단계에서 조그 입력이 없으면, 사용자 설정상태의 수행여부를 체크한다(S335).

상기 S335단계에서 설정 수행이 확인되면, 위치 데이터를 메모리부(141)에 저장 및 작동시간(속도)을 설정함으로써 지능형 서보유닛(100)의 동작제어를 위한 모션 데이터를 만든다(S337).

이때, 설정 수행이 없을 경우 S330단계로 피드백시킨다.

또한, 상기 S335단계에서 설정 수행이 종료되면, 모션 데이터를 등록하고 제어신호를 설정한다(S339).

한편, 상기 S333-1단계에서 아이들(idle) 입력방식이 확인되면, 모터(110)의 전원을 끄고 감속기(120) 출력축을 직접 이동시켜 위치를 검출한 후 상술한 S335단계로 넘어가게 한다(S332-1).

이때에는 모터(110)의 전원을 차단한 상태이므로 감속기(120)의 출력축에 설치한 센서(130)로부터 입력되는 감지신호만을 읽어 들이고, 이를 통해 위치 데이터를 검출하게 된다.

상기 S333-1단계에서 위치제어유지 입력방식이 확인되면, 위치제어가 유지되어 있는 상태에서 감속기(120) 출력축의 토크 및 변위를 체크한다(S332-2).

상기 S332-2단계에서 감속기(120) 출력축의 토크 및 변위가 발생되면, 컨트롤러(140)에서 모터(110)를 구동하여 감속기(120) 출력축의 제어위치를 설정위치까지 이동 및 변경한다(S333-1).

이때에는 위치제어가 유지되어 있는 상태에서 감속기(120)의 출력축에 대한 토크 및 변위의 변화를 감속기(120)의 최종 출력축에 설치한 센서(130)를 통해 실질적인 위치 및 속도로 감지하게 되며, 이렇게 감지된 정확한 위치제어 값에 따라 모터(110)를 구동시켜 이동방향으로 위치제어 값을 조금씩 변경하면서 이동 제어하게 된다.

이와 같은 방식은 위치제어 값에 따라 모터(110)를 구동시켜 동작되게 하므로 기구적 구성은 물론 지능형 서보유닛(100)의 전기적인 요소에 손상이 없게 된다.

상기 S332-2단계에서 감속기(120) 출력축의 토크 및 변위가 없으면, 상술한 S331단계에서와 같이 조그 입력여부를 체크하여 조그 입력이 있으면 상기 S333-1단계로 넘어가고 그렇지 않으면 상기 S335단계로 넘어가게 한다(S333-2).

이때, 상기 S335단계로 넘어간 이후에는 설정 체크여부에 따라 이미 상술하게 설명한 S337단계 또는 S339단계를 수행하게 된다.

덧붙여, 상기 S300단계에서 지능형 서보유닛(100)을 프로그램운전 또는 자동운전하기 위한 오퍼레이션 모드는 조작버튼(161)의 사용여부에 의한 사용자 설정상태에 따라 컨트롤러(140)에서의 제어를 통해 오퍼레이션 모드를 자체적으로 실행하거나 또는 상술한 셋업 모드의 실행을 통해 외부장치(외부부가장치 포함)로부터 모션 데이터를 전송받은 후 오퍼레이션 모드를 실행할 수 있다.

이와 같은 본 발명은, 지능형 서보유닛(100) 자체의 독립 구동이 가능할뿐더러 모션 캡쳐 기능으로 위치를 인식 및 데이터로 저장할 수 있고, 사용자의 설정에 따라 순차 제어되게 모션 데이터를 만들어 저장함과 아울러 재현할 수 있어 별도의 운전프로그램 없이도 동작을 구현할 수 있으며, 수동운전과 자동운전 또는 프로그램운전 등 다양한 운전을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 프로그램 제어 또는 PLC 제어 등 다양한 방식으로 사용할 수 있다.

한편, 본 발명에 있어 수동운전은 외부부가장치(300)의 연결상태 또는 이의 연결과 상관없이 지능형 서보유닛(100)측에 구비한 조작부(160)의 조작버튼(161)을 이용하여 운전하거나 또는 감속기(120)의 출력축을 직접 조작하는 방식의 사용자 조작에 의한 운전을 의미하고, 자동운전은 상기한 수동운전 및 캡쳐 모드에서의 위치입력에 따라 메모리부(141)에 저장된 모션 데이터를 자동 재현함으로써 이루어지는 운전을 의미하며, 프로그램운전은 외부부가장치(300)를 이용하여 기 작성 및 코드화된 프로그램에 의해 동작 제어하는 운전을 의미한다.

100: 지능형 서보유닛 110: 모터
120: 감속기 130: 센서
140: 컨트롤러 141: 메모리부
142: 코드분석기 150: 모터드라이버
160: 조작부 161: 조작버튼
170: 표시부 200: 인터페이스부
210: 입출력 포트 220: 인터페이스 확장팩
221: 확장포트 222: 인터페이스 컨버터
300: 외부부가장치

Claims

자체 정보처리능력을 갖는 지능형 서보유닛과, 상기 지능형 서보유닛과 외부장치와의 인터페이스를 위한 입출력 포트를 갖는 인터페이스부로 이루어지되;
상기 지능형 서보유닛은 모터 및 이 모터에 결합된 감속기,
상기 감속기의 최종 출력축에 설치하여 동작실행의 실질적인 위치 및 속도를 감지하기 위한 센서,
상기 센서의 입력신호에 따라 모터를 구동시켜 감속기 출력축의 위치 및 속도를 제어하고, 후술하는 조작부를 통한 사용자 입력에 따른 제어 설정과 함께 모션 데이터를 저장 및 재현하기 위한 컨트롤러,
상기 컨트롤러로부터 모터 제어신호를 받아 모터를 구동시키고, 모터에 인가되는 전압과 전류 및 온도를 감지하여 컨트롤러에 피드백신호를 제공하기 위한 모터드라이버,
상기 센서와 함께 컨트롤러측으로 입력신호를 제공하고, 동작 모드 또는 파라미터의 선택 및 사용자 설정을 통한 다양한 운전의 사용자 조작을 가능하게 하는 다수의 조작버튼이 구비되는 조작부,
상기 조작부의 조작버튼 사용에 따른 동작 모드 또는 파라미터를 표시하여주고, 사용자 설정 및 확인을 가능하게 하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액추에이터 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 인터페이스부는 지능형 서보유닛과 외부장치와의 더욱 다양한 인터페이스가 가능하도록 인터페이스 확장팩을 포함하여 구성하되;
상기 인터페이스 확장팩은 로직 입출력의 제어 및 확장을 위한 확장포트와, 다양한 통신방식의 변환을 위한 인터페이스 컨버터가 구비되는 것을 특징으로 하는 액추에이터 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 지능형 서보유닛의 동작 파라미터는 물론 운전 및 위치 데이터의 각종 모션 데이터를 설정 및 조회가 가능하게 하며, 인터페이스부를 통하여 지능형 서보유닛측과 접속 사용할 수 있는 PC프로그램장치 또는 핸드로더의 외부부가장치를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액추에이터 시스템.
제 3항에 있어서,
상기 PC프로그램장치는 모션 데이터 및 입출력 제어 코드를 생성하는 것으로서, 상기 컨트롤러에는 PC프로그램장치에서 생성되는 제어 코드의 실행을 위한 코드분석기가 구비되는 것을 특징으로 하는 액추에이터 시스템.
컨트롤러측으로 입력신호를 제공하고 동작모드의 선택 및 사용자 설정을 통한 다양한 운전의 사용자 조작을 위한 다수의 조작버튼을 갖는 조작부가 설치되며, 모터와 감속기 및 감속기의 최종 출력축에 설치되는 센서를 갖는 지능형 서보유닛을 포함하는 액추에이터 시스템이 구비되며;
상기 지능형 서보유닛에 전원이 켜지면, 동작 모드 또는 파라미터의 변경 및 설정을 위한 조작부의 조작버튼이 눌려져 있는지를 체크하고 지능형 서보유닛을 초기화하는 제1단계;
상기 지능형 서보유닛의 초기화 이후에는 사용자에 의해 설정된 동작모드 또는 마지막에 저장된 동작모드에 따른 모드 상태를 체크하여 분기 처리하는 제2단계;
상기 분기 처리에 따라 지능형 서보유닛을 프로그램운전 또는 자동운전하기 위한 오퍼레이션 모드, 지능형 서보유닛측에 모션 데이터를 전송하기 위한 셋업 모드, 조작부의 조작버튼 조작을 통해 지능형 서보유닛을 수동운전하기 위한 매뉴얼 모드를 실행하는 제3단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 액추에이터 시스템의 제어 방법.
제 5항에 있어서, 상기 제1단계는,
지능형 서보유닛의 전원을 켰을 때, 조작부의 조작버튼이 현재 눌려져 있는 상태인지를 체크하는 제1과정;
상기 제1과정에서 조작버튼이 눌려져 있으면 사용자가 동작 모드 또는 파라미터를 설정할 수 있도록 메뉴를 표시하고 메뉴모드로 전환하며, 조작버튼이 눌려져 있지 않으면 마지막에 저장되었거나 실행되었던 동작모드의 코드를 읽어 들이는 제2과정;
상기 제2과정에서 사용자에 의해 모드 메뉴 또는 파라미터 메뉴 중 어느 것이 선택되었는지를 체크하는 제3과정;
상기 제3과정에서 모드 메뉴가 선택되었으면 사용자가 오퍼레이션 모드나 셋업 모드 또는 매뉴얼 모드 중에서 어느 하나의 동작모드를 선택하게 하고, 파라미터 메뉴가 선택되었으면 동작 파라미터를 표시하고 사용자가 설정할 수 있도록 한 후에 파라미터 메뉴가 종료되었는지를 체크하는 제4과정;
상기 제4과정에서 어느 하나의 동작모드가 선택되면 그 동작모드의 실행명령이 내려졌는지를 체크하는 제5과정;
상기 제5과정에서 사용자에 의해 선택된 동작모드의 실행명령이 있으면 사용자에 의해 설정된 동작모드를 저장하는 제6과정; 을 수행하는 것을 특징으로 하는 액추에이터 시스템의 제어방법.
제 5항에 있어서, 상기 제3단계의 오퍼레이션 모드는,
지능형 서보유닛의 자체 발생신호 또는 인터페이스되는 외부장치로부터 동작제어신호를 입력받는 제1과정;
상기 제1과정 이후에, 동작제어신호가 입력되었는지를 체크하여 신호가 입력되었으면 다음단계로 진행하고, 그렇지 않으면 상기 제1과정으로 피드백시키는 제2과정;
상기 제2과정에서 동작제어신호의 입력이 확인되면, 제어명령을 내려 모터를 구동시킴에 의해 지능형 서보유닛의 스텝 모션을 실행하는 제3과정;
상기 제3과정에서 스텝 운전되는 지능형 서보유닛의 동작제어 상태를 신호 출력 및 표시하는 제4과정; 을 수행하는 것을 특징으로 하는 액추에이터 시스템의 제어방법.
제 5항에 있어서, 상기 제3단계의 셋업 모드는,
시리얼 프로토콜을 통해 데이터를 입력받는 제1과정;
상기 제1과정 후에, 입력받은 데이터에서 동작을 지시하는 명령이 있는지를 체크하여 명령이 있으면 다음단계로 진행하고, 그렇지 않으면 상기 제1과정으로 피드백시키는 제2과정;
상기 제2과정에서 동작지시 명령이 확인되면, 지능형 서보유닛측에 설정된 동작 파라미터 설정상태에 응답할 수 있는 모션 데이터를 지능형 서보유닛과 인터페이스되는 외부장치로부터 다운로드하는 제3과정; 을 수행하는 것을 특징으로 하는 액추에이터 시스템의 제어방법.
제 5항에 있어서, 상기 제3단계의 매뉴얼 모드는,
사용자가 직접 조작부의 조작버튼을 이용하여 지능형 서보유닛을 원하는 회전 또는 위치로 운전하기 위한 조그 모드인지, 아니면 지능형 서보유닛의 출력축을 이동시킴에 의해 위치를 캡쳐하여 동작 제어하는 캡쳐 모드인지의 운전모드를 체크하는 제1과정;
상기 제1과정에서 조그 모드로 확인되면 조작버튼에 의한 조그 입력(위치 데이터 입력)이 있었는지를 확인하고, 캡쳐 모드로 확인되면 어떠한 형태로 캡쳐할 것인지 입력방식을 확인하는 제2과정;
상기 제2과정에서 조그 모드에 의한 조그 입력신호가 있으면 모터를 구동시켜 감속기 출력축의 제어위치를 설정위치까지 이동 및 변경하고, 조그 입력신호가 없으면 사용자 설정상태의 수행여부를 체크하는 제3과정;
상기 제3과정에서 설정 신호가 확인되면 위치 데이터를 메모리에 저장 및 작동시간을 설정하고 지능형 서보유닛의 동작제어를 위한 모션 데이터를 만들며, 설정 신호가 없을 경우 제1과정으로 피드백시키고, 설정 신호가 종료되면 만들어진 모션 데이터를 등록하고 제어신호를 설정하는 제4과정;
상기 제3과정에서 캡쳐모드에 의한 아이들 입력방식이 확인되면 모터의 전원을 끈 상태로 감속기의 출력축을 직접 이동시켜 센서의 입력신호만으로 위치를 검출한 후 제3과정의 사용자 설정 체크과정으로 넘어가게 하며, 상기 제3과정에서 캡쳐모드에 의한 위치제어유지 입력방식이 확인되면 감속기 출력축의 토크 및 변위를 체크하는 제5과정;
상기 제5과정에서 감속기 출력축의 토크 및 변위 체크에 의한 신호가 발생되거나 또는 신호발생이 없으면, 그에 따라 상기 제3과정과 제4과정을 수행하게 하는 제6과정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 액추에이터 시스템의 제어방법.
제 5항에 있어서,
상기 제3단계에서 지능형 서보유닛을 프로그램운전 또는 자동운전하기 위한 오퍼레이션 모드는 사용자 설정상태에 따라 컨트롤러에서의 제어에 의해 오퍼레이션 모드를 자체 실행하거나 또는 셋업 모드를 통해 외부장치로부터 모션 데이터를 전송받은 후 오퍼레이션 모드를 실행하는 것을 특징으로 하는 액추에이터 시스템의 제어방법.