KR20130092374A - 액추에이터 컨트롤 시스템 및 액추에이터 시스템 - Google Patents
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Abstract
액추에이터 컨트롤 시스템(1)은, 제어측 컨트롤러(2)와, 동력선(9)을 통해 이것에 접속하는 1 또는 2 이상의 구동측 컨트롤러(3)로 구성하고, 제어측 컨트롤러(2)는, 액추에이터(30)에 공급되는 전원 전압과, 액추에이터(30)의 구동을 제어하기 위해 생성된 제어 신호를 복합한 시리얼 신호를 생성하며, 이것을 동력선(9)을 통해 구동측 컨트롤러(3)로 이송하고, 구동측 컨트롤러(3)는, 전원 전압 및 제어 신호를 분리하여 취출한다. 이러한 구성에 의해 구동측 컨트롤러(3)는, 이것에 접속된 액추에이터(30)에 대해 구동 전압과 구동 제어 신호를 공급한다. 이에 의해, 설치 배선량이 대폭으로 경감된 액추에이터 컨트롤 시스템을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 액추에이터 컨트롤 시스템 및 액추에이터 시스템에 관한 것으로, 특히, 모터 컨트롤러의 액추에이터 컨트롤러를 이용하여 복수의 모터 등 액추에이터를 제어하기 위한 액추에이터 컨트롤 시스템 및 액추에이터 시스템에 있어서, 설치 배선량을 대폭으로 경감하고, 그에 의해 오배선의 방지, 배선 중량의 경감, 배선 공정수의 삭감, 비용 저감을 가능하게 하는, 액추에이터 컨트롤 시스템 및 액추에이터 시스템에 관한 것이다.
종래, 복수의 모터가 제어 기능으로부터의 제어를 받기 위해 구성된 모터 시스템에 있어서 각 모터의 구동을 제어하는 경우, 제어 기능인 퍼스널 컴퓨터나 시퀀서 등의 부근에 설치된 각 모터용의 모터 컨트롤러의 각각에 대해, 전원, 신호 케이블, 모터로의 동력선, 인코더 신호선 등, 다량의 배선이 필요하였다.
도 4는, 종래의 모터 시스템의 예를 도시한 구성도이다. 도면에 있어서 종래의 모터 시스템은, 모터(300A, 300B, 300C, …)를 각각 제어하기 위한 모터 컨트롤러(230A, 230B, 230C, …)가, 각각, 퍼스널 컴퓨터 등의 시리얼 신호 발생 장치(200)에 접속되고, 각 모터 컨트롤러(230A) 등은 직류 전원(400)에 병렬 접속되며, 각 모터 컨트롤러(230A) 등과 모터(300A) 등의 사이는 케이블(900A, 900B, 900C, …)에 의해 접속되고, 또 적절히, 인코더(330A) 등이 모터(300A) 등에 병설되며, 케이블(930A) 등에 의해 모터 컨트롤러(230A) 등과 모터(300a) 등에 접속되는 구성이었다. 모터 컨트롤러(230A) 등은 모두 시리얼 신호 발생 장치(200)의 근방에 설치되고, 각각에 대해 전원, 신호 케이블, 모터로의 동력선, 인코더 신호선의 배선을, 각 제어 대상의 모터(300A) 등으로까지의 긴 거리에 걸쳐 설치할 필요가 있었다.
이러한 모터 시스템의 구성에 관한 선행 기술 중, 예를 들면 일본국 특허공개 2000-262014(특허 문헌 1)에 개시되어 있는 제안은, 배선 절약화를 위해 LAN을 이용한 앰프 일체형 모터의 제어 방법에 따른 것이며, 컨트롤러와 각 앰프 일체형 모터의 사이는 시리얼 통신에 의해 접속된다. 또, 일본국 특허공개 평11-299291(특허 문헌 2)에 개시되어 있는 제안도 또한, 각 유닛간의 통신을 시리얼로서 배선 절약화한다는 것이다.
그러나 이들 2건의 선행 기술은 모두, 컨트롤러와 모터 등의 사이를 시리얼 통신에 의해 접속하는 것이며, 배선 절약화가 고도로 이루어져 있다고는 할 수 없고, 그 효과는 충분하다고는 할 수 없다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상기 종래 기술의 문제점을 제거하여, 설치 배선량을 대폭으로 경감할 수 있으며, 그에 의해 오배선의 방지, 배선 중량의 경감, 배선 공정수의 삭감, 비용 저감을 가능하게 하는, 액추에이터 컨트롤 시스템 및 액추에이터 시스템을 제공하는 것이다.
또, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 지령(제어)과 전원 전압(전력)을 양호하게 복합시키고 이것을 액추에이터측에서 분리하여 자신에 대한 지령으로서 해석하여 양호하게 동작시킬 수 있으며, 또한 액추에이터에서 발생하는 트러블이나 자신의 회전 각도 등의 정보를 지령측으로 전달하는 것도 가능한, 액추에이터 컨트롤 시스템 및 액추에이터 시스템을 제공하는 것이다.
본원 발명자는 상기 과제에 대해 검토한 결과, 모터 등 액추에이터 구동용의 동력선에 의해 전송되는 전압에 처리를 실시하여, 액추에이터 제어 기능을 갖게 함으로써 상기 과제의 해결이 가능한 것을 알아내어, 본 발명에 이르렀다. 즉, 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본원에서 특허청구되는 발명, 혹은 적어도 개시되는 발명은, 이하와 같다.
(1) 제어측 컨트롤러와, 1 또는 2 이상의 구동측 컨트롤러와, 양 컨트롤러를 접속하기 위한 동력선으로 이루어지는 액추에이터 컨트롤 시스템으로서,
상기 제어측 컨트롤러는,
액추에이터 제어용의 지령 신호 즉 제어 신호를 생성하는 제어측 연산 회로와,
상기 제어측 연산 회로로부터의 제어 신호와 별도 공급되는 전원 전압(전력)에 의해 상기 제어 신호 및 상기 전원 전압이 복합된 시리얼 신호를 생성하기 위한 극성 반전 회로를 구비하여 이루어지고,
상기 동력선은,
이것을 통해 상기 시리얼 신호가 상기 구동측 컨트롤러에 전송되는 것이며,
상기 구동측 컨트롤러는,
전송되는 상기 시리얼 신호로부터 상기 전원 전압을 분리하여 취출하기 위한 정류 회로와,
상기 전원 전압과는 별도로 상기 시리얼 신호로부터 분리되는 상기 제어 신호에 연산 처리를 실시하는 구동측 연산 회로를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액추에이터 컨트롤 시스템.
(2) 상기 시리얼 신호로부터의 상기 제어 신호의 분리는, 상기 동력선에 있어서의 상기 정류 회로의 전류측(前流側)에서의 분기에 의거하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 액추에이터 컨트롤 시스템.
(3) 상기 분기에 의해 분기된 상기 시리얼 신호는,
저항으로 분압되어 전압 및 전류가 낮춰진 2개의 신호로서 취출되고, 비교 회로를 통해 디지털 신호로 복호됨으로써 상기 제어 신호로서 분리되는 것을 특징으로 하는 (2)에 기재된 액추에이터 컨트롤 시스템.
(4) 상기 구동측 연산 회로용의 전원을 생성하는 제어 전원 생성 회로가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 액추에이터 컨트롤 시스템.
(5) 상기 구동측 컨트롤러에는, 받은 상기 액추에이터의 구동 상태나 위치에 관련된 신호를, 상기 동력선을 통해 상기 제어측 컨트롤러에 전송 가능한 부하 신호로 하기 위한 부하 신호 발생용 저항이 설치되고, 상기 제어측 컨트롤러에는, 상기 부하 신호를 검출하기 위한 부하 신호 검출 회로가 상기 제어측 연산 회로에 접속하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 액추에이터 컨트롤 시스템.
(6) 상기 구동측 컨트롤러에 있어서는, 상기 제어측 컨트롤러로부터 데이터 송신 요구 지령을 받은 후, 상기 제어측 컨트롤러로부터의 시리얼 신호에 있어서의 전원 전압의 극성 변화에 동기하여 상기 부하 신호 발생용 저항에 전류가 단속적으로 흐르게 되고, 이에 의해 상기 제어측 컨트롤러에 흐르는 전류를 변화시키며, 상기 제어측 컨트롤러는 이 전류 변화를 검출하여 비트가 0인지 1인지를 판단함으로써, 상기 액추에이터가 출력한 신호를 복원하는 것을 특징으로 하는 (4) 또는 (5)에 기재된 액추에이터 컨트롤 시스템.
(7) 전원이 투입되었을 때의 부호를 검출하여 접속된 극성을 판정함으로써 전송되는 상기 시리얼 신호에 관련된 제어 신호의 1과 0을 반전시키는 연산 회로(로직)를, 상기 구동측 컨트롤러에 구비하고 있으며, 이에 의해 오배선의 해소가 가능한 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 액추에이터 컨트롤 시스템.
(8) 개개의 액추에이터에 있어서의 고유의 설정과, 상기 고유의 설정과 적합한 상기 시리얼 신호 중의 ID 신호가 일치한 경우에만 지령(제어)을 실행하는 연산 회로(로직)를, 상기 구동측 컨트롤러에 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 액추에이터 컨트롤 시스템.
(9) 상기 구동측 컨트롤러는 상기 제어측 컨트롤러 1대에 대해 2 이상이 접속되고, 상기 동력선은 1쌍 2개이며, 상기 액추에이터는 모터인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 액추에이터 컨트롤 시스템.
(10) 상기 제어측 연산 회로는, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 시퀀서, 연산 회로 또는 그 밖의 시리얼 신호 발생 장치인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 액추에이터 시스템.
(11) (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 액추에이터 컨트롤 시스템과, 상기 액추에이터 컨트롤 시스템을 구성하는 상기 구동측 컨트롤러에 접속된 액추에이터를 구비하여 이루어지는, 액추에이터 시스템.
(12) (9)에 기재된 액추에이터 컨트롤 시스템과, 상기 액추에이터 컨트롤 시스템을 구성하는 상기 구동측 컨트롤러에 접속된 모터를 구비하여 이루어지는, 모터 시스템.
본 발명의 액추에이터 컨트롤 시스템 및 액추에이터 시스템은 상술한 바와 같이 구성되며, 모터로의 급전과 제어 신호 전송을 각각 다른 라인에 의해 행할 필요가 없어지므로, 이것에 의하면, 설치 배선량을 종래와 비교하여 대폭으로 경감할 수 있다. 그리고 그에 의해 배선 중량이 경감되어, 배선 작업을 많이 용이화할 수 있다. 또, 긴 거리의 설치가 필요한 배선은 동력선만으로 되어, 배선 구성이 간소화되므로, 오배선을 유효하게 방지할 수 있다. 그리고 이들 효과에 의해 배선 공정수를 삭감할 수 있어, 비용을 저감할 수 있다.
특히, 최저 2개의 배선만에 의해 다수의 모터의 제어, 다축 제어가 가능하게도 되므로, 액추에이터 시스템 자체의 경량화도 실현할 수 있으며, 또, 비용을 많이 삭감할 수 있다.
또, 제어측 컨트롤러는 시리얼 신호 발생 장치에 근접하여 혹은 일체로, 구동측 컨트롤러(이하, 「액추에이터측 컨트롤러」라고도 한다)는 모터에 근접하여 혹은 일체로, 각각 설치됨으로써, 보수 관리의 요소가 되는 각 제어 요소에 대해, 그들과 직접 접속되는 장치에 가깝거나 혹은 동일한 장소에서 보수·점검 작업을 행할 수 있으므로, 보수 관리상도 작업성, 효율이 좋다.
또 본 발명 액추에이터 컨트롤 시스템 및 액추에이터 시스템에 의하면, 지령(제어)과 전원 전압(전력)이 양호하게 복합되고, 이것이 액추에이터측에서 분리되어, 액추에이터에 대한 양호한 지령으로서 실현된다. 또한, 액추에이터에서 발생하는 트러블이나 액추에이터 자신의 회전 각도 등의 정보의 지령측으로의 전달도 양호하게 실현할 수 있다.
도 1은, 본 발명 액추에이터 컨트롤 시스템의 기본 구성을 도시한 설명도이다.
도 2a는, 본 발명 액추에이터 컨트롤 시스템의 구성예를 도시한 블록도이다.
도 2b는, 도 2a 중의 제어측 컨트롤러의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2c는, 도 2a 중의 구동측 컨트롤러의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3a는, 도 2a의 액추에이터 컨트롤 시스템에 있어서의 액추에이터 정보 전달 기능을 도시한, 제어측 컨트롤러의 블록도이다.
도 3b는, 도 2a의 액추에이터 컨트롤 시스템에 있어서의 액추에이터 정보 전달 기능을 도시한, 구동측 컨트롤러의 블록도이다.
도 4는, 종래의 모터 시스템의 예를 도시한 구성도이다.
도 2a는, 본 발명 액추에이터 컨트롤 시스템의 구성예를 도시한 블록도이다.
도 2b는, 도 2a 중의 제어측 컨트롤러의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2c는, 도 2a 중의 구동측 컨트롤러의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3a는, 도 2a의 액추에이터 컨트롤 시스템에 있어서의 액추에이터 정보 전달 기능을 도시한, 제어측 컨트롤러의 블록도이다.
도 3b는, 도 2a의 액추에이터 컨트롤 시스템에 있어서의 액추에이터 정보 전달 기능을 도시한, 구동측 컨트롤러의 블록도이다.
도 4는, 종래의 모터 시스템의 예를 도시한 구성도이다.
이하, 본 발명을 도면에 의해 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 발명 액추에이터 컨트롤 시스템의 기본 구성을 도시한 설명도이다. 도시하는 바와 같이 본 액추에이터 컨트롤 시스템(1)은, 제어측 컨트롤러(2)와, 1 또는 2 이상의 구동측 컨트롤러(3)와, 양 컨트롤러(2, 3)를 접속하기 위한 동력선(9)으로 이루어지며, 제어측 컨트롤러(2)는, 액추에이터(30) 제어용의 지령 신호 즉 제어 신호를 생성하는 제어측 연산 회로(21)와, 제어측 연산 회로(21)로부터의 제어 신호와 전력 공급 수단(P)으로부터 별도 공급되는 전원 전압(전력)에 의해 제어 신호 및 전원 전압이 복합된 시리얼 신호를 생성하기 위한 극성 반전 회로(25)를 구비하여 이루어지고, 동력선(9)은, 이것을 통해 시리얼 신호가 구동측 컨트롤러(3)에 전송되는 것이며, 구동측 컨트롤러(3)는, 전송되는 시리얼 신호로부터 전원 전압을 분리하여 취출하기 위한 정류 회로(36)와, 전원 전압과는 별도로 시리얼 신호로부터 분리되는 제어 신호에 연산 처리를 실시하는 구동측 연산 회로(31)를 구비하여 이루어지는 것을 주된 구성으로 한다. 또한, 액추에이터(30) 제어용의 지령 신호 즉 제어 신호를 생성하는 제어측 연산 회로(21)로서는 예를 들면, 컴퓨터 등의 시리얼 신호 발생 장치를 이용할 수 있다.
이러한 구성에 의해 본 액추에이터 컨트롤 시스템(1)에서는, 제어측 컨트롤러(2)에 있어서, 액추에이터(30) 제어용의 지령 신호 즉 제어 신호가 제어측 연산 회로(21)에 의해 생성되고, 또 전력 공급 수단(P)에 의해 전원 전압(전력)이 별도 공급되며, 이들 제어 신호 및 전원 전압이 극성 반전 회로(25)에 의해 복합되어 시리얼 신호가 생성되고, 생성된 시리얼 신호는 동력선(9)에 의해 1 또는 2 이상 설치된 구동측 컨트롤러(3)에 전송되며, 시리얼 신호의 전송을 받은 구동측 컨트롤러(3)에 있어서는, 정류 회로(36)에 의해 시리얼 신호로부터 전원 전압이 분리되어 취출되고, 또 구동측 연산 회로(31)에 의해 시리얼 신호로부터 제어 신호가 전원 전압과는 별도로 분리되어 연산 처리가 실시된다. 이와 같이 하여, 본 액추에이터 컨트롤 시스템(1)의 구동측 컨트롤러(3)에 접속된 액추에이터(30)에 대해, 구동 전압과 구동 제어 신호가 공급된다.
접속되는 상기 구동측 컨트롤러(3)는 하나만이어도, 또 2 이상이어도 되며, 도면에서는 2개가 접속되어 있지만, 물론 3개 이상도 접속할 수 있으며, 복수의 액추에이터(30) 제어에 대해 유효하게 이용할 수 있다.
본 발명의 액추에이터 컨트롤 시스템(1)이 도 4에 나타낸 바와 같은 종래의 모터 컨트롤러(230A) 등과 비교하여 구성상 크게 다른 점의 하나는, 액추에이터 제어를 위한 컨트롤러의 기능이 동력선을 통해 분산되어 있는 것이다. 즉, 제어측 연산 회로(21)로부터의 제어 신호 및 전력 공급 수단(P)으로부터의 전원 전압(전력)이 복합된 시리얼 신호를 생성하고, 이것을 동력선(9)을 통해 송출하는 제어측 컨트롤러(2)와, 액추에이터(30, 30, …)(이하, 간단히 「30」이라고 한다)측에 설치되어 있으며, 액추에이터(30)의 구동 및 제어를 위한 각 신호를 액추에이터에 공급하는 구동측 컨트롤러(3)이다.
또, 시리얼 신호의 생성과 송신을 담당하는 것으로서 하나의 제어측 컨트롤러(2)만을 설치하면 되고, 여기에서부터 모든 구동측 컨트롤러(3)에 대해, 전원 전압 및 제어 신호의 복합된 시리얼 신호가, 병렬적으로 동력선(9)을 통해 이루어지는 구성이다.
요컨대, 컴퓨터 등의 시리얼 신호 발생 장치 등의 제어측 연산 회로(21)로부터 이격된 위치에 분산되어 액추에이터(30)가 설치되고, 이것에 대한 전력 공급과 구동 제어를 행하는 경우, 그 직접적인 기능을 담당하는 구동측 컨트롤러(3)는 액추에이터(30)의 근방에 설치할 수 있다. 혹은 또, 구동측 컨트롤러(3)는, 액추에이터(30)에 내장 혹은 외부에 부착할 수 있다. 이러한 구성이 가능함으로써, 모터 컨트롤러로부터 액추에이터로의 배선을 상당히 경감할 수 있다.
또한, 시리얼 신호 발생 장치 등의 제어측 연산 회로(21)는, 도시하는 바와 같이 제어측 컨트롤러(2)의 일부로서 이것을 구성하는 형태여도 되고, 또는 제어측 컨트롤러(2)와는 독립된 것으로서 그 근방에 설치, 혹은 외부에 부착하는 구성으로 해도 된다. 어느 쪽이든, 여기에서도 배선을 상당히 경감할 수 있다.
도 2a는, 본 발명 액추에이터 컨트롤 시스템의 구성예를 도시한 블록도이다. 또, 도 2b는, 도 2a 중의 제어측 컨트롤러의 구성을 도시한 블록도, 도 2c는, 도 2a 중의 구동측 컨트롤러의 구성을 도시한 블록도이다. 이들에 도시하는 바와 같이 본 발명의 액추에이터 컨트롤 시스템(11)은, 제어측 컨트롤러(12)와, 1 또는 2 이상의 구동측 컨트롤러(13)와, 양 컨트롤러(12, 13)를 접속하기 위한 동력선(19)으로 이루어지며, 제어측 컨트롤러(12)는, 액추에이터(130) 제어용의 지령 신호 즉 제어 신호를 생성하는 제어측 연산 회로(121)와, 제어측 연산 회로(121)로부터의 제어 신호와 전력 공급 수단(1P)으로부터 별도 공급되는 전원 전압(전력)에 의해 제어 신호 및 전원 전압이 복합된 시리얼 신호를 생성하기 위한 극성 반전 회로(125)를 구비하여 이루어지고, 동력선(19)은, 이것을 통해 시리얼 신호가 구동측 컨트롤러(13)에 전송되는 것이며, 구동측 컨트롤러(13)는, 전송되는 시리얼 신호로부터 전원 전압을 분리하여 취출하기 위한 정류 회로(136)와, 전원 전압과는 별도로 시리얼 신호로부터 분리되는 제어 신호에 연산 처리를 실시하는 구동측 연산 회로(131)를 구비하여 이루어지는 것을 주된 구성으로 한다.
또한, 액추에이터(130) 제어용의 지령 신호 즉 제어 신호를 생성하는 제어측 연산 회로(121)로서는 예를 들면, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 시퀀서, 연산 회로 등의 시리얼 신호 발생 장치를 이용할 수 있다. 이 경우, 시리얼 신호 발생 장치(121)와 제어측 컨트롤러(12)의 외관상의 위치 관계가, 한쪽이 다른 쪽에 내장되어 있는 형태, 혹은 외부에 부착되어 있는 형태, 혹은 상호 독립되어 근접하고 있는 형태 등, 어떠한 것이어도 된다.
이러한 구성에 의해 본 액추에이터 컨트롤 시스템(11)에서는, 제어측 컨트롤러(12)에 있어서, 액추에이터(130) 제어용의 지령 신호 즉 제어 신호가 제어측 연산 회로(121)에 의해 생성되고, 또 전력 공급 수단(1P)에 의해 전원 전압(전력)이 별도 공급되며, 이들 제어 신호 및 전원 전압이, 극성 반전 회로(125)에 의해 복합되어 시리얼 신호가 생성되고, 생성된 시리얼 신호는 동력선(19)에 의해 1 또는 2 이상 설치된 구동측 컨트롤러(13)에 전송되며, 시리얼 신호의 전송을 받은 구동측 컨트롤러(13)에 있어서는, 정류 회로(136)에 의해 시리얼 신호로부터 전원 전압이 분리되어 취출되고, 또 구동측 연산 회로(131)에 의해 시리얼 신호로부터 제어 신호가 전원 전압과는 별도로 분리되어 연산 처리가 실시된다. 이와 같이 하여, 본 액추에이터 컨트롤 시스템(11)의 구동측 컨트롤러(13)에 접속된 액추에이터(130)에 대해, 구동 전압과 구동 제어 신호가 공급된다.
도 2c에 나타낸 바와 같이, 구동측 컨트롤러(13)에 있어서의 시리얼 신호로부터의 제어 신호의 분리는, 전원 전압을 취출하기 위한 정류 회로(136)의 전류측에서, 동력선(19)으로부터 분기한 회로에 있어서 이루어진다. 즉, 분기된 시리얼 신호는, 저항(18R)으로 분압되어 전압 및 전류가 낮춰진 2개의 신호로서 취출되고, 비교 회로(17)를 통과하여 디지털 신호로 복호됨으로써, 상기 제어 신호로서의 분리가 실현된다.
도시하는 바와 같이 구동측 컨트롤러(13)에는, 구동측 연산 회로(131)용의 전원을 생성하는 제어 전원 생성 회로(133)가 설치된다. 정류 회로(136)에 의해 분리된 전원 전압이 분기되어, 제어 전원 생성 회로(133)가 설치된다.
또한, 본 발명 액추에이터 컨트롤 시스템(11)은, 그 구동측 컨트롤러(13)에, 시리얼 신호에 관련된 제어 신호의 「1」과「0」을 반전시키는 연산 회로(로직)를 구비한 구성으로 할 수 있다. 요컨대 이 연산 회로(로직)에 있어서는, 본 액추에이터 컨트롤 시스템(11)에 전원이 투입되었을 때의 부호가 검출되고, 접속된 극성이 판정됨으로써, 제어측 컨트롤러(12)로부터 전송되는 시리얼 신호에 관련된 제어 신호의 「1」과 「0」을 반전시킬 수 있다. 이에 의해, 비록 오배선의 경우여도 그것을 해소할 수 있다.
예를 들면 액추에이터(130)가 모터인 경우, 구동측 컨트롤러(13)의 구동측 연산 회로(131)에 의해 시동 시의 신호 상태를 감시함으로써, 제어 신호의 극성을 검출할 수 있으므로, 모터를 접속할 때에는, 극성을 고려하지 않고 이것을 행할 수 있다.
이러한 연산 회로(로직)의 구체적인 구성으로서는, 소프트웨어 로직, 즉 컴퓨터 프로그램을 이용할 수 있다. 또, 이것이 구비된 시퀸서, 그 외 적절한 형태를 취할 수 있다.
또, 본 발명 액추에이터 컨트롤 시스템(11)은, 개개의 액추에이터(130)에 있어서의 고유의 설정과, 이러한 고유의 설정에 적합한 시리얼 신호 중의 ID 신호가 일치한 경우에만, 제어측 컨트롤러(12)로부터의 지령(제어)을 실행한다는 연산 회로(로직)를, 구동측 컨트롤러(13)에 구비한 구성으로 할 수 있다.
시리얼 신호에는, 모터 등 액추에이터(130)의 ID·회전 방향·회전 속도·회전량 등, 액추에이터(130)가 회전 그 외 구동하기 위해 필요한 신호가 들어가 있다. 예를 들면 모터의 경우에는, 각각 DIP 스위치에 의한 설정 혹은 자신이 기억한 ID 번호가 있다. ID에 의거한 제어 실행 판단의 연산 회로(로직)를 구비하는 구성에 의해, 본 액추에이터 컨트롤 시스템(11)에 있어서는, 시리얼 신호(제어 신호) 중의 지령의 ID가 액추에이터(130)측의 ID 등과 일치한 경우만, 당해 연산 회로(로직)에 의해 지령 실행이 판단되어, 지령이 실행된다. 즉 이에 의해, 본 발명 시스템이 목적으로 하는 바의 지령(제어)과 전력(전원 전압)을 복합시키고, 그들을 구동측 컨트롤러(13)에서 분리하여, 각 액추에이터(130)를 구동시키는 지령으로서의 해석이 실현되어, 최종적으로 액추에이터(130)를 동작시키는 것이 가능해진다. 또한, 도 2a에 나타낸 예에서는, 로터리 스위치 등의 ID 설정 수단(132)을 구동측 연산 회로(131)에 설치하고 있다.
이러한 연산 회로(로직)의 구체적인 구성으로서는, 소프트웨어 로직, 즉 컴퓨터 프로그램을 이용할 수 있다. 또, 이것이 구비된 시퀸서, 그 외 적절한 형태를 취할 수 있다.
그런데 도 2a, 2b, 2c에서 나타낸 본 발명 액추에이터 컨트롤 시스템(11)의 구성예에서는, 도면 중에 전류치 등의 구체적 수치나 그래프의 예를 기재하고 있지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다. 이하, 구체적 수치예 등을 이용하여, 본 발명을 재차 설명한다.
본 시스템(11)에 공급되는 전원은, 직류의 24V로 가정한다. 이것은, 제어측 컨트롤러(12) 내에서 그 극성을 반전 가능한 극성 반전 회로(125), 예를 들면 H 브리지에 접속된다. 극성 반전 회로(125)에 있어서는, 그 상위에 설치되는 마이크로프로세서 등의 제어측 연산 회로(121)에 의해 생성되어 공급된 시리얼 신호(도면의 예에서는, 0~+5V)의 전류의 극성이, 제어측 연산 회로(121)로부터의 지령(제어)에 의해 반전된다. 요컨대 극성 반전 회로(125)를 이용함으로써, 입력된 시리얼 신호에 의거하여, 전원 전압의 양음의 주기적인 반전이 이루어져, 필요한 제어 신호를 생성할 수 있다. 즉, 본 액추에이터 컨트롤 시스템(11)의 제어측 컨트롤러(12)로부터는, 전력적으로 증폭된 시리얼 신호가 발생하게 된다(±24V의 신호가 된다).
구동측 컨트롤러(13)는, 그 시리얼 신호를 수신할 때에 극성이 반전되어도 전류가 자신의 회로 중에 올바른 방향으로 흐르도록 정류하는 다이오드 브리지 등의 정류 회로(136)를 구비하고 있다. 그리고 그곳으로부터 취출되는 전류를 액추에이터(130) 동작용의 전력으로서 이용한다. 도면의 예에서는, +24V로 정류된 전원 전압(전력)으로 되어 있다.
한편, 액추에이터(130) 동작용의 제어 신호는 다음과 같이 취출된다. 정류 회로(136)의 전류측에서 동력선(19)으로부터 시리얼 신호가 분기되고, 시리얼 신호를 저항(58R)으로 분압하여 전압과 전류가 낮춰진 신호를 2개 취출한다. 도면의 예에서는, 0~+5V의 신호가 2개 취출되어 있다. 또한, 이들 신호를, 비교 회로(17)를 통과시킴으로써 디지털 신호 즉 제어 신호로 복호하고, 이것을 액추에이터(130)의 동작 제어에 이용한다.
도면의 예에서는, 2개의 신호는 0∼+5V의 제어 신호(수신 신호)로 복호되어, 구동측 연산 회로(131)에 이송되고 있다. 제어 전원 생성 회로(133)가 구동측 연산 회로(131)용의 전원을 공급한다. 도면의 예에서는, DC 5V가 공급되어 있다. 그리고 구동측 연산 회로(131)로부터, 액추에이터 구동 회로(139)를 통해, 액추에이터(130)로 구동 전원 및 제어 신호가 전달된다.
또한, 오배선을 해소하기 위한 연산 회로(로직), 및 각 액추에이터(130) 고유의 ID 등과 시리얼 신호(제어 신호) 중에 포함되는 대응하는 ID의 일치에 의거한 지령 실행 판단의 연산 회로(로직)에 대해서는, 상술한 바와 같다.
도 3a는, 도 2a의 액추에이터 컨트롤 시스템에 있어서의 액추에이터 정보 전달 기능을 도시한, 제어측 컨트롤러의 블록도이다. 또, 도 3b는 동일하게, 구동측 컨트롤러의 블록도이다. 이들에 도시하는 바와 같이 구동측 컨트롤러(13)에는, 받은 액추에이터(130)의 구동 상태나 위치에 관련된 신호를, 동력선(19)을 통해 제어측 컨트롤러(12)에 전송 가능한 부하 신호로 하기 위한 부하 신호 발생용 저항(137)이 설치되고, 한편 제어측 컨트롤러(12)에는, 당해 부하 신호를 검출하기 위한 부하 신호 검출 회로(128)가 제어측 연산 회로(121)에 접속하여 설치되어 있는 구성으로 할 수 있다.
이들 도면에 있어서 각 컨트롤러(12, 13)는 상술한 바와 같이 구성되므로, 모터 등 액추에이터(130)의 구동 상태나 위치에 관련된 신호는, 예를 들면 부설된 인코더 등의 검출기나 리미트 스위치를 통해 구동측 컨트롤러(13)에 이송되어, 구동측 연산 회로(131)에 들어간다. 그리고 이것에 의거하여, 부하 신호 발생용 저항(137)에서 부하 신호가 발생하고, 부하 신호는, 동력선(19)을 통해 제어측 컨트롤러(12)에 전송된다. 그리고 제어측 컨트롤러(12) 중에 설치된 부하 신호 검출 회로(128)에 의해, 제어측 컨트롤러(12)에서 당해 부하 신호가 검출된다. 부하 신호는 전류 신호로서 전송할 수 있다.
여기에서, 부하 신호 발생용 저항(137)으로서는, 모터 등 액추에이터(13)의 부하나, 전용 부하 저항을 이용할 수 있으며, 그 소비 전류에 의해, 모터 등 액추에이터(13)의 상태, 위치 신호를 제어측 컨트롤러(12)에 대해 전송할 수 있다. 또, 부하 신호 검출 회로(128)로서는, 구체적으로는 전류 센서를 이용할 수 있다.
구동측 컨트롤러(13)에 있어서는, 제어측 컨트롤러(12)로부터 데이터 송신 요구 지령을 받은 후, 제어측 컨트롤러(12)로부터의 시리얼 신호에 있어서의 전원 전압의 극성 변화에 동기하여 부하 신호 발생용 저항(137)에 전류가 단속적으로 흐르게 된다. 이에 의해 제어측 컨트롤러(12)에 흐르는 전류를 변화시키고, 제어측 컨트롤러(12)는 이 전류 변화를 검출하여 비트가 「0」인지 「1」인지를 판단한다. 이에 의해, 액추에이터(130)가 출력한 신호(구동 상태나 위치에 관련된 신호)가 복원된다.
그런데 도 3a, 3b에서 나타낸 본 발명 액추에이터 컨트롤 시스템(11)의 블록도에서는, 도면 중에 전류치 등의 구체적 수치나 그래프의 예를 기재하고 있지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다. 이하, 구체적 수치예 등을 이용하여 본 발명을 재차 설명한다.
우선, 제어측 컨트롤러(12)에는, 동력선(19)에 흐르는 전류를 감시 가능한 회로인 부하 신호 검출 회로(128)가 구비되어 있다. 액추에이터측 컨트롤러(13)가 제어측 컨트롤러(12)로부터 데이터 송신 요구 지령을 받으면, 액추에이터측 컨트롤러(13)는, 제어측 컨트롤러(12)가 정기적으로 전원의 극성을 변화시켜 오는 것에 동기하여, 구비된 부하 신호 발생용 저항(137)에 전류를 단속적으로 흐르게 한다. 도면의 예에서는, 제어측 컨트롤러(12)에 의한 동기용 신호는, 원래 +5V였던 것이 직류 24V의 급전과 극성 반전 회로(125)에 의해 ±24V로 되어, 액추에이터측 컨트롤러(13)에 이송된다. 액추에이터측 컨트롤러(13)에서는, 부하 신호 발생용 저항(137)에는 DC 24V가 단속적으로 흐르게 된다.
이에 의해, 제어측 컨트롤러(12)에 흐르는 전류에 변화가 생긴다. 제어측 컨트롤러(12)의 부하 신호 검출 회로(128)는 이 전류 변화를 검출하여, 비트가 「0」인지 「1」인지를 판단함으로써, 액추에이터측 컨트롤러(13)가 출력한 신호를 복원할 수 있다. 도면의 예에서는, 액추에이터측 컨트롤러(13)에서 생성한 +5V의 「10110101」의 신호가, 제어측 컨트롤러(12)에 있어서, 「10110101」의 신호로서 검출, 수신되고 있다. 이와 같이 하여, 액추에이터(130)는 정보를 제어측 컨트롤러(12)에 전달하는 것이 가능해진다. 즉, 액추에이터(130)에서 일어날 수 있는 트러블이나 자신의 회전 각도 등의 정보를 지령측에 전달할 수 있다.
도 2a 등에 있어서 본 발명의 액추에이터 컨트롤 시스템(11)은 특히, 구동측 컨트롤러(13)는 제어측 컨트롤러(12) 1대에 대해 2 이상이 접속되고, 동력선(19)은 1쌍 2개이며, 액추에이터(130)가 모터인 구성, 즉 모터 컨트롤 시스템으로서 이용하는 것으로 할 수 있다. 본 발명에서는 제어측 컨트롤러(12)는 1대이면 충분하다. 이 1대의 제어측 컨트롤러(12)에 액추에이터 시스템을 구성하는 모터의 대수분의 구동측 컨트롤러(13)를 설치하고, 모터 컨트롤 시스템으로 하는 구성이다.
액추에이터 컨트롤 시스템(11)을 형성하기 위한 동력선(19)은, 최저 1쌍 2개만을 설치하면 된다. 2개의 동력선(19)이 시스템의 기간(基幹)이 되고, 여기에서부터 분기하여, 필요한 모터 등 액추에이터(130) 및 그것에 관련된 구동측 컨트롤러(13)를 접속할 수 있다. 따라서, 다수의, 혹은 다양한 형식의 모터 등 액추에이터(130)를 필요한 만큼 접속하여, 효과적으로 다축 제어할 수 있다.
도 2a에 나타낸 바와 같이, 상술한 어느 하나의 액추에이터 컨트롤 시스템(1)과, 액추에이터 컨트롤 시스템(1)을 구성하는 구동측 컨트롤러(13, 13B, 13C, …)에 접속된 액추에이터(130, 130, 130B, 130C, …)로, 본 발명의 액추에이터 시스템(110)이 구성된다. 또한, 도면에 있어서, 구동측 컨트롤러(13)만은 그 내부 구성을 나타내지만, 그 외는 생략한다.
도면에 있어서, 액추에이터(130)로서 모터를 이용하면, 본 시스템은 모터 시스템이 된다. 이 경우, 각각의 모터에 인코더 등을 일체로 부설하거나, 또한 리미트 스위치 등을 부설하는 것은, 적절히 가능하다. 접속되는 모터도, 서보 모터, 스테핑 모터, DC 모터, 그 외 형식을 특별히 한정하지 않으며, 또한 본 시스템 내부에서 그들의 형식을 혼재시켜 접속하여, 구동할 수도 있다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명의 액추에이터 컨트롤 시스템 및 액추에이터 시스템은 상술한 바와 같이 구성되며, 모터 등 액추에이터로의 급전과 제어 신호 전송을 각각 다른 라인에 의해 행할 필요가 없어지므로, 설치 배선량의 대폭 경감, 배선 중량의 경감, 배선 작업의 용이화를 실현할 수 있다. 또, 배선 구성의 간소화, 오배선의 방지에도 효과가 크다. 또한, 배선 공정수 삭감에 의해 비용을 저감할 수 있다.
특히, 최저 2개의 배선만에 의해 다수의 모터 등 액추에이터의 다축 제어가 가능하게도 되므로, 액추에이터 시스템 자체의 경량화도 실현할 수 있어, 비용 삭감 효과도 크다. 또, 제어측 컨트롤러는 시리얼 신호 발생 장치에 근접하여 혹은 일체로, 구동측 컨트롤러는 모터 등 액추에이터에 근접하여 혹은 일체로, 각각 설치됨으로써, 보수 관리상도 작업성, 효율이 우수하다.
따라서, 자동차 제조, FA, 완구 제조, 각종 연구 개발 기기·장치 제조, 교육 관련 기기·장치 등을 비롯하여, 액추에이터 시스템에 의한 다수 모터 등 액추에이터의 제어, 다축 제어가 유효한 각종 관련 산업 분야에서 획기적인 기술을 제공하게 되어, 산업상 이용 가치가 높은 발명이다.
1, 11: 액추에이터 컨트롤 시스템
2, 12: 제어측 컨트롤러
21, 121: 제어측 연산 회로
25, 125: 극성 반전 회로
128: 부하 신호 검출 회로
3, 13, 13B, 13C: 구동측 컨트롤러(액추에이터측 컨트롤러)
31, 131: 구동측 연산 회로
36, 136: 정류 회로
18R: 저항
17: 비교 회로
132, 132B, 132C: ID 설정 수단(로터리 스위치 등)
139: 액추에이터 구동 회로
133: 제어 전원 생성 회로
137: 부하 신호 발생용 저항
30, 130, 130B, 130C: 액추에이터
140, 140B, 140C: 센서
9, 19: 동력선
10, 110: 액추에이터 시스템
P, 1P: 전력 공급 수단
99: 동력선
200: 시리얼 신호 발생 장치
230A, 230B, 230C: 모터 컨트롤러
300A, 300B, 300C: 모터
330A, 330B, 330C: 인코더
400: 직류 전원
900A, 900B, 900C, 930A, 930B, 930C: 배선
2, 12: 제어측 컨트롤러
21, 121: 제어측 연산 회로
25, 125: 극성 반전 회로
128: 부하 신호 검출 회로
3, 13, 13B, 13C: 구동측 컨트롤러(액추에이터측 컨트롤러)
31, 131: 구동측 연산 회로
36, 136: 정류 회로
18R: 저항
17: 비교 회로
132, 132B, 132C: ID 설정 수단(로터리 스위치 등)
139: 액추에이터 구동 회로
133: 제어 전원 생성 회로
137: 부하 신호 발생용 저항
30, 130, 130B, 130C: 액추에이터
140, 140B, 140C: 센서
9, 19: 동력선
10, 110: 액추에이터 시스템
P, 1P: 전력 공급 수단
99: 동력선
200: 시리얼 신호 발생 장치
230A, 230B, 230C: 모터 컨트롤러
300A, 300B, 300C: 모터
330A, 330B, 330C: 인코더
400: 직류 전원
900A, 900B, 900C, 930A, 930B, 930C: 배선
Claims (12)
- 제어측 컨트롤러와, 1 또는 2 이상의 구동측 컨트롤러와, 양 컨트롤러를 접속하기 위한 동력선으로 이루어지는 액추에이터 컨트롤 시스템으로서,
상기 제어측 컨트롤러는,
액추에이터 제어용의 지령 신호 즉 제어 신호를 생성하는 제어측 연산 회로와,
상기 제어측 연산 회로로부터의 제어 신호와 별도 공급되는 전원 전압(전력)에 의해 상기 제어 신호 및 상기 전원 전압이 복합된 시리얼 신호를 생성하기 위한 극성 반전 회로를 구비하여 이루어지고,
상기 동력선은,
이것을 통해 상기 시리얼 신호가 상기 구동측 컨트롤러에 전송되는 것이며,
상기 구동측 컨트롤러는,
전송되는 상기 시리얼 신호로부터 상기 전원 전압을 분리하여 취출하기 위한 정류 회로와,
상기 전원 전압과는 별도로 상기 시리얼 신호로부터 분리되는 상기 제어 신호에 연산 처리를 실시하는 구동측 연산 회로를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액추에이터 컨트롤 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 시리얼 신호로부터의 상기 제어 신호의 분리는, 상기 동력선에 있어서의 상기 정류 회로의 전류측(前流側)에서의 분기에 의거하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액추에이터 컨트롤 시스템. - 청구항 2에 있어서,
상기 분기에 의해 분기된 상기 시리얼 신호는,
저항으로 분압되어 전압 및 전류가 낮춰진 2개의 신호로서 취출되고, 비교 회로를 통해 디지털 신호로 복호됨으로써 상기 제어 신호로서 분리되는 것을 특징으로 하는 액추에이터 컨트롤 시스템. - 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동측 연산 회로용의 전원을 생성하는 제어 전원 생성 회로가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액추에이터 컨트롤 시스템. - 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동측 컨트롤러에는, 받은 상기 액추에이터의 구동 상태나 위치에 관련된 신호를, 상기 동력선을 통해 상기 제어측 컨트롤러에 전송 가능한 부하 신호로 하기 위한 부하 신호 발생용 저항이 설치되고, 상기 제어측 컨트롤러에는, 상기 부하 신호를 검출하기 위한 부하 신호 검출 회로가 상기 제어측 연산 회로에 접속하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액추에이터 컨트롤 시스템. - 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
상기 구동측 컨트롤러에 있어서는, 상기 제어측 컨트롤러로부터 데이터 송신 요구 지령을 받은 후, 상기 제어측 컨트롤러로부터의 시리얼 신호에 있어서의 전원 전압의 극성 변화에 동기하여 상기 부하 신호 발생용 저항에 전류가 단속적으로 흐르게 되고, 이에 의해 상기 제어측 컨트롤러에 흐르는 전류를 변화시키며, 상기 제어측 컨트롤러는 이 전류 변화를 검출하여 비트가 0인지 1인지를 판단함으로써, 상기 액추에이터가 출력한 신호를 복원하는 것을 특징으로 하는 액추에이터 컨트롤 시스템. - 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
전원이 투입되었을 때의 부호를 검출하여 접속된 극성을 판정함으로써 전송되는 상기 시리얼 신호에 관련된 제어 신호의 1과 0을 반전시키는 연산 회로(로직)를, 상기 구동측 컨트롤러에 구비하고 있으며, 이에 의해 오배선의 해소가 가능한 것을 특징으로 하는 액추에이터 컨트롤 시스템. - 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
개개의 액추에이터에 있어서의 고유의 설정과, 상기 고유의 설정과 적합한 상기 시리얼 신호 중의 ID 신호가 일치한 경우에만 지령(제어)을 실행하는 연산 회로(로직)를, 상기 구동측 컨트롤러에 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 액추에이터 컨트롤 시스템. - 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동측 컨트롤러는 상기 제어측 컨트롤러 1대에 대해 2 이상이 접속되고, 상기 동력선은 1쌍 2개이며, 상기 액추에이터는 모터인 것을 특징으로 하는 액추에이터 컨트롤 시스템. - 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어측 연산 회로는, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 시퀀서, 연산 회로 또는 그 밖의 시리얼 신호 발생 장치인 것을 특징으로 하는 액추에이터 시스템. - 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 액추에이터 컨트롤 시스템과, 상기 액추에이터 컨트롤 시스템을 구성하는 상기 구동측 컨트롤러에 접속된 액추에이터를 구비하여 이루어지는, 액추에이터 시스템.
- 청구항 9에 기재된 액추에이터 컨트롤 시스템과, 상기 액추에이터 컨트롤 시스템을 구성하는 상기 구동측 컨트롤러에 접속된 모터를 구비하여 이루어지는, 모터 시스템.
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