KR20160068434A - 다축 포지셔너 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다축 포지셔너 제어 시스템에 관한 것으로서, 산업용 로봇이나 공작기계와 같은 메인장비(100)로부터 입력되는 동작 제어 데이터를 입력받는 제1인터페이스(10)와; 외부장비(200)로부터 입력되는 동작 제어 데이터를 입력받은 제2인터페이스(20)와; 상기 제1인터페이스(10)와 제2인터페이스(20)에서 입력되는 동작 제어 데이터를 처리하여 다축 포지셔너(300)의 동작 제어 데이터를 산출하는 메인처리장치(30)와; 상기 메인처리장치(30)에서 동작 제어 데이터를 전송받아 다축 포지셔너(300)로 전송하는 동작제어보드(40)와; 동작 제어 데이터를 입력하거나, 메인처리장치(30)에 의한 연산제어 결과를 시각적으로 표시하는 디스플레이부(50)를 포함하여 구성함으로써 메인장비의 동작 상태와 관계없이 다축 포지셔너의 제어를 위한 동작 제어 데이터의 입력이 용이하게 함으로써 메인장비의 효율적인 사용이 가능케 하여 그에 따른 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

다축 포지셔너 제어 시스템 {Multi-axis positioner control system}

본 발명은 다축 포지셔너 제어 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 산업용 로봇이나 공작기계와 같은 메인장비와 함께 보조장비로 사용되는 다축 포지셔너의 다축 동시 제어가 용이하게 하고, 메인장비의 동작 상태와 관계없이 다축 포지셔너의 제어를 위한 동작 제어 데이터의 입력이 용이하게 한 다축 포지셔너 제어 시스템에 관한 것이다.

산업이 고도로 발달함에 따라서 생산성 및 품질 향상을 위하여 자동화기기를 포함한 여러 가지 기능을 가진 산업용 로봇이나 공작기계 등이 제품의 생산 현장에 많이 투입되고 있으며, 생산 현장에서는 산업용 로봇이나 공작기계를 이용한 제품의 생산성을 향상시키기 위한 방법으로 다축 포지셔너와 같은 보조장비와 결합하여 사용하고 있는 실정이다.

즉, 산업용 로봇이나 공작기계와 같이 작업물을 가공하는 메인장비는 통상 관절부에 의한 굴곡능력, 회전축에 의한 방향 전환 능력 등을 고루 갖추고 있기 때문에 일정한 위치에 고정된 작업물에 대하여 거의 전부분에 걸쳐 작업 능력을 과시할 수 있다. 따라서 과거에는 작업물을 지그에 고정한 상태에서 산업용 로봇이나 공작기계의 움직임만으로 작업물에 대한 가공을 수행하였으나, 3차원적 가공 능력을 가진 산업용 로봇이나 공작기계라 하더라도 그 움직임을 수행하는 시간에는 한계가 있기 때문에 작업물 가공에 따른 생산성 향상이나, 더욱 정밀한 가공성을 확보하기 위해서는 메인장비와는 별도로 작업물에 움직임을 부여하는 것이 필연적이었다.

그리하여 개발된 것이 산업용 로봇이나 공작기계와 같은 메인장비의 보조장비로서 사용되는 '포지셔너'이다.

일반적으로 산업용 로봇이나 공작기계와 같은 메인장비와 함께 보조장비로 사용되는 '포지셔너(Positioner)'란, 메인장비가 작업해야 할 작업물을 연속적으로 탈, 장착하는 지그(Jig) 역할을 수행할 뿐만 아니라, 메인장비가 작업할 수 있는 행정 반경 내에서 작업물을 메인장비가 작업하기 가장 좋은 위치와 자세로 이동 설정하여 메인장비의 작업 효율을 높이는데 사용하는 보조장비를 말한다. 이러한 포지셔너는 통상 메인장비의 작업 공간 내에 적어도 한 대 이상을 설치하여 사용하는 것이 일반적이다.

이와 같이 산업용 로봇이나 공작기계와 같은 메인장비와 포지셔너를 같이 사용하게 되면, 작업물의 가공을 위한 메인장비의 동작에 맞추어 메인장비가 작업물을 가공하기 위한 최적의 위치로 작업물의 위치를 조정해줌으로써 작업물의 가공에 따른 작업의 신속성을 향상시키고, 작업물 가공에 따른 정밀성과 신뢰성을 향상시키며, 작업물 가공에 소요되는 시간을 단축함으로써 생산성과 향상과 함께 사용 에너지 절감에 따른 제조원가 절감 효과를 얻을 수 있게 된다.

한편, 종래의 일반적인 포지셔너는 작업물을 고정하는 고정수단과, 상기 고정된 작업물의 위치를 조정하기 위하여 작업물을 X축 방향으로 이송하는 X축모터와, Y축 방향으로 이송하는 Y축모터 중 적어도 한 가지 이상을 구비하는 것이 일반적인데, 통상 일 방향으로만 작업물의 위치를 제어하는 포지셔너를 '1축 포지셔너'라 하고, 적어도 두 방향 이상으로 작업물의 위치를 제어하는 포지셔너를 '다축 포지셔너'라 한다.

이러한 다축 포지셔너는 산업용 로봇이나 공작기계와 같은 메인장비와 함께 사용하는 보조장비이기 때문에 메인장비와의 정보 교환이 필수적이다. 즉, 작업물의 가공을 위한 동작 제어 데이터가 입력되는 산업용 로봇이나 공작기계는 미리 입력된 동작 제어 데이터에 따라서 동작을 수행하게 되는데, 그러한 메인장비의 동작 수행에 맞추어 다축 포지셔너가 작업물의 위치를 조정하기 위해서는 메인장비의 동작 수행에 따른 데이터를 실시간으로 전달받아 포지셔너의 동작 수행이 이루어져야 한다.

따라서 일반적으로 산업용 로봇이나 공작기계와 같은 메인장비와 함께 사용하는 보조장비인 다축 포지셔너에는 공작기계와의 정보 교환 및 그에 따른 동작 제어를 위한 다축 포지셔너 제어 시스템을 구비하는 것이 일반적이다.

등록특허공보 제10-1143747호 실용신안공보 실1985-0001073호 특허공보 특1989-0001676호

상술한 바와 같이 산업용 로봇이나 공작기계와 같은 메인장비와 함께 사용하는 보조장비인 다축 포지셔너에 구비된 종래의 다축 포지셔너 제어 시스템은 주로 다축 포지셔너와 일체로 구성되어 메인장비와의 연결을 통해 메인장비와 정보 교환만 이루어지게 된다.

따라서 종래의 다축 포지셔너 제어 시스템은 다축 포지셔너의 동작 제어를 위한 데이터의 개별 입력이 불가능하고, 다축 포지셔너와 연결된 메인장비를 통해서 다축 포지셔너에 동작 제어를 위한 데이터가 입력되기 때문에 미리 설정된 작업수행 프로그램에 따라 메인장비와 함께 작업중인 다축 포지셔너에 동작 제어를 위한 데이터를 추가적으로 입력하기 위해서는 반드시 메인장비의 작동을 일시 정지한 후, 메인장비를 통해서 다축 포지셔너의 제어시스템에 동작 제어를 위한 데이터를 추가 입력해야 하기 때문에 메인장비의 작동 효율성이 떨어지는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 하나의 메인장비에 복수의 다축 포지셔너를 함께 연결 설치하기도 하지만, 실제로 메인장비와 함께 가동중인 다축 포지셔너 이외에, 메인장비와 함께 작업하지 않는 유휴 다축 포지셔너에 동작 제어를 위한 데이터를 추가적으로 입력하기 위해서는 반드시 유휴 다축 포지셔너와 연결 설치된 메인장비를 통해서 유휴 다축 포지셔너의 동작 제어를 위한 데이터를 입력해야 하기 때문에 메인장비의 동작 정지는 불가피함으로써 그에 따른 작업 지연에 따른 생산성 저하와 더불어, 다축 포지셔너의 동작 제어를 위한 데이터 입력에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 메인장비를 통해서 상기 유휴 다축 포지셔너가 동작하지 않도록 제어한 상태에서 상기 유휴 다축 포지셔너 축의 브레이크(Break)를 해제한 후, 전기적인 제어방식이 아닌 사람의 외력으로 조작하여 상기 유휴 다축 포지셔너를 원하는 위치로 이동시키는 방식을 사용하는 경우에는 상기 메인장비와 함께 작업하지 않는 유휴 다축 포지셔너의 각 축을 정확히 위치 제어할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명의 다축 포지셔너 제어 시스템은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로서, 메인장비(100)로부터 입력되는 동작 제어 데이터를 입력받는 제1인터페이스(10)와;

외부장비(200)로부터 입력되는 동작 제어 데이터를 입력받은 제2인터페이스(20)와;

상기 제1인터페이스(10)와 제2인터페이스(20)에서 입력되는 동작 제어 데이터를 처리하여 입력된 데이터들로부터 다축 포지셔너(300)의 X축모터와 Y축모터를 제어하기 위한 연산을 수행하여 X축모터와 Y축모터의 동작 제어 데이터를 산출하는 메인처리장치(30)와;

상기 메인처리장치(30)에서 산출된 X축모터와 Y축모터의 동작 제어 데이터를 전송받아 다축 포지셔너(300)로 전송하는 동작제어보드(40)와;

상기 다축 포지셔너(300)에 필요한 전원을 공급하는 전원부 및 X축모터와 Y축모터의 제어를 위한 동작 제어 데이터를 입력하거나, 메인처리장치(30)에 의한 연산제어 결과를 작업자가 확인할 수 있도록 시각적으로 표시하는 디스플레이부(50)를 포함하여 구성함으로써 메인장비와 함께 보조장비로 사용되는 다축 포지셔너의 다축 동시 제어가 용이하게 하고, 메인장비의 동작 상태와 관계없이 다축 포지셔너의 제어를 위한 동작 제어 데이터의 입력이 용이하게 함으로써 메인장비의 효율적인 사용이 가능케 하여 그에 따른 생산성을 향상시킬 수 있게 한 목적을 달성할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 다축 포지셔너 제어 시스템은 메인장비를 통하지 않고, 메인장비와 독립적으로 동작 제어를 위한 데이터의 입력이 가능케 함으로써 다축 포지셔너에 데이터를 업로딩 하는 동안 메인장비를 정지시킬 필요가 없기 때문에 메인장비의 효율적인 사용이 가능케 되고, 그로 인해 작업물의 가공에 따른 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 하나의 메인장비에 다수의 다축 포지셔너를 연결 설치하는 경우에는 메인장비와 함께 작동중인 다축 포지셔너 이외의 유휴 다축 포지셔너에 대한 독립적인 동작 제어가 가능함으로써 메인장비의 작동 중에서 작업자가 유휴 다축 포지셔너에서 작업물을 탈, 장착할 수 있게 되므로 작업 효율성과 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 다축 포지셔너의 제어에 따른 데이터 입력이나 메인처리장치에 의한 연산제어 결과 등을 작업자가 확인할 수 있도록 시각적으로 표시하는 디스플레이부를 제공함으로써 다축 포지셔너의 제어 및 유지 보수가 용이한 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 다축 포지셔너 제어 시스템의 실시 예에 구성을 나타낸 블럭도.
도 2는 일반적인 메인장비와 다축 포지셔너의 동작 제어를 위한 전체 시스템 구성을 나타낸 구성도.

이하, 본 발명의 다축 포지셔너 제어 시스템의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 다축 포지셔너 제어 시스템은 산업용 로봇이나 공작기계와 같은 메인장비(100)로부터 입력되는 동작 제어 데이터를 입력받는 제1인터페이스(10)와; 외부장비(200)로부터 입력되는 동작 제어 데이터를 입력받은 제2인터페이스(20)와; 상기 제1인터페이스(10)와 제2인터페이스(20)에서 입력되는 동작 제어 데이터를 처리하여 다축 포지셔너(300)의 동작 제어 데이터를 산출하는 메인처리장치(30)와; 상기 메인처리장치(30)에서 동작 제어 데이터를 전송받아 다축 포지셔너(300)로 전송하는 동작제어보드(40)와; 동작 제어 데이터를 입력하거나, 메인처리장치(30)에 의한 연산제어 결과를 시각적으로 표시하는 디스플레이부(50)를 포함한다.

상기 메인장비(100)는 통상적으로 산업현장에서 작업물을 가공하는데 사용하는 산업용 로봇이나 공작기계로서 사람의 팔과 같이 수평/수직 및 회전동작을 원활히 하기 위해 다수의 축으로 이루어져 있으며, 다수의 축 서보모터(Servo Motor), 축 감속기 및 축 암(Arm) 등을 포함하여 구성한다.

상기 제1인터페이스(10)는 메인장비(100)를 통해서 입력되는 동작 제어 데이터를 메인처리장치(30)의 메모리부로 전달하며, 상기 메인장비(100)와 USB통신 방식으로 데이터를 교환함으로써 데이터의 빠른 데이터 전송 및 처리가 가능케 된다. 또한, 전원 공급에 있어서, 외부 전원과 시스템 내부 전원을 분리하여 전원 공급에 따른 상호 NOISE로 인한 간섭을 억제한다.

상기 제2인터페이스(20)는 메인장비(100)가 아닌 별도의 제어 PC 또는 제어프로그램에 입력 가능한 데이터를 담은 USB를 직접 연결하여 데이터 교환이 가능하도록 함으로써, 제2인터페이스(20)를 통해 입력되는 동작 제어 데이터를 메인처리장치(30)의 메모리부로 전달하여 저장할 수 있도록 구성한다.

상기 다축 포지셔너(300)는 통상적으로 메인장비(100)가 작업할 수 있는 행정 반경 내에서 적어도 하나 이상이 배치되어, 그 상부에 메인장비(100)에 의한 가공이 이루어지는 작업물을 탈, 장착 가능케 고정한다. 또한, 메인장비(100)가 작업을 수행하는 과정에서 메인장비(100)가 작업물을 가공하기 용이하도록 상부에 고정된 작업물을 X축 방향 또는 Y축 방향으로 이동하기 위한 X축모터와 Y축모터 및 축 감속기 와, X축 및 Y축의 위치를 검출하여 동작제어보드(40)에 제공하는 위치감지센서 등을 구비한다.

상기 메인처리장치(30)는 본 발명의 다축 포지셔너 제어 시스템 전체를 제어하기 위한 작업수행 프로그램 및 다축 포지셔너(300)의 제어를 위한 조작 파라미터(예컨대, 축별 속도, 가속도 및 목표위치 등) 값이 저장되는 메모리부와, 상기 조작 파라미터 값을 수동으로 입력하기 위한 키보드부를 구비한다.

상기 동작제어보드(40)는 상기 다축 포지셔너(300)의 X축과 Y축을 동시, 또는 개별적으로 제어할 수 있도록 제어프로그램을 저장하여 메인처리장치(30)로부터 전송되는 다축 포지셔너(300)의 동작 제어 데이터를 제어프로그램으로 처리하여 다축 포지셔너(300)로 전송하고, 상기 다축 포지셔너(300)에 설치된 위치감지센서로부터 전송되는 X축과 Y축의 위치 검출 정보를 상기 메인처리장치(30)에 전송한다.

상기 디스플레이부(50)는 LCD표시창을 이용하는 것이 바람직하며, 상기 메인처리장치(30)와 Parallel 통신 방식으로 데이터를 전송받아 고속, 고응답의 출력이 가능케 한다. 또한, 상기 디스플레이부(50)는 GUI(Graphic User Interface)의 일 형태로 터치스크린을 구성하여 다축 포지셔너(300)와 원거리에 설치되어 상기 다축 포지셔너(300)에서의 제어 결과를 표시하거나 다축 포지셔너(300)의 제어를 위한 조작 파라미터(예컨대, 축별 속도, 가속도 및 목표위치 등) 값을 입력할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 기술이 적용된 다축 포지셔너 제어 시스템에 따른 다축 포지셔너(300)의 동작 제어 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 메인처리장치(30)는 미리 설치된 제어프로그램에 입력하기 위한 동작 제어 데이터를 받아드리기 위하여 메인장비(100)와 접속하는 제1인터페이스(10)와, 별도의 제어PC 또는 USB메모리가 접속하는 제2인터페이스(20)의 접속 상태를 확인한 후, 순차적으로 동작 제어 데이터를 입력받게 된다.

상기 제1인터페이스(10) 또는 제2인터페이스(20)를 통해 입력된 동작 제어 데이터는 메인처리장치(30)의 메모리부에 저장된 후, 메인처리장치(30)에 미리 설치된 제어프로그램에 의해 처리되어 다축 포지셔너(300)의 X축모터와 Y축모터의 동작 제어를 위한 데이터 값을 산출한 후, 그 데이터 값을 동작제어보드(40)로 전송하게 된다.

이때, 상기 동작제어보드(40)는 상기 다축 포지셔너(300)에 설치된 위치감지센서로부터 전송되는 X축과 Y축의 위치 검출 정보를 상기 메인처리장치(30)에 전송함으로써 메인처리장치(30)는 다축 포지셔너(300)에 설치된 X축과 Y축의 위치를 통해 다축 포지셔너(300)의 동작 상태를 감지한다.

상기와 같이 동작제어보드(40)에 다축 포지셔너(300)의 동작 제어를 위한 데이터값이 전송되면, 동작제어보드(40)는 내부에 설치된 제어프로그램을 이용해 동작 제어 데이터를 다축 포지셔너(300)로 전송함으로써 다축 포지셔너(300)에 설치된 X축모터와 Y축모터가 작동하여 상부에 탈, 장착 가능케 고정된 작업물을 메인장비(100)가 작업하기 용이한 최적의 위치로 이동시키게 된다.

이때, 상기 동작제어보드(40)에서 다축 포지셔너(300)로 전송되는 동작 제어 데이터 는 디스플레이부(50)에 표시됨으로써, 작업자가 다축 포지셔너(300)의 동작 제어 상태를 쉽게 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 디스플레이부(50)를 원격지에 설치한 경우에는 메인장비(100) 또는 다축 포지셔너(300)와 원거리에서도 다축 포지셔너(300)의 동작 감시가 가능하다.

한편, 하나의 메인장비(100)에 복수의 다축 포지셔너(300)가 연결되어 있는 경우에, 메인장비(100)가 하나의 다축 포지셔너(300)와 같이 동작하여 작업물을 가공하는 동안에, 함께 작업이 이루어지지 않고 있는 유휴 다축 포지셔너(300)의 제2인터페이스(20)에 유휴 다축 포지셔너(300)의 동작 제어를 위한 데이터값 입력을 위한 별도의 제어PC나, 동작 제어를 위한 데이터값 입력된 USB메모리를 접속하게 되면, 메인장비(100)가 동작중이 동안에도 유휴 포지셔너에 동작 제어 정보를 변경할 수 있을 뿐만 아니라, 메인장비(100)의 동작 정지 없이도 유휴 다축 포지셔너(300)의 독립적인 동작 제어가 가능함으로써 탈, 장착 가능케 설치된 작업물을 탈착하거나, 새로운 작업물을 장착하는 작업이 가능케 되어 메인장비(100)의 작업 효율을 극대화할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시나 응용이 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시나 응용 예는 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

10: 제1인터페이스 20: 제2인터페이스
30: 메인처리장치 40: 동작제어보드
50: 디스플레이부 100: 메인장비
200: 외부장비 300: 다축 포지셔너

Claims (1)

1. 메인장비(100)로부터 입력되는 동작 제어 데이터를 입력받는 제1인터페이스(10)와;
   외부장비(200)로부터 입력되는 동작 제어 데이터를 입력받은 제2인터페이스(20)와;
   상기 제1인터페이스(10)와 제2인터페이스(20)에서 입력되는 동작 제어 데이터를 처리하여 입력된 데이터들로부터 다축 포지셔너(300)의 X축모터와 Y축모터를 제어하기 위한 연산을 수행하여 X축모터와 Y축모터의 동작 제어 데이터를 산출하는 메인처리장치(30)와;
   상기 메인처리장치(30)에서 산출된 X축모터와 Y축모터의 동작 제어 데이터를 전송받아 다축 포지셔너(300)로 전송하는 동작제어보드(40)와;
   상기 다축 포지셔너(300)에 필요한 전원을 공급하는 전원부 및 X축모터와 Y축모터의 제어를 위한 동작 제어 데이터를 입력하거나, 메인처리장치(30)에 의한 연산제어 결과를 작업자가 확인할 수 있도록 시각적으로 표시하는 디스플레이부(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 포지셔너 제어 시스템.

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