KR20160097401A - 교육용 회전 이송장치의 정밀위치 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정밀 위치 제어를 통한 잔류진동을 제거하는 교육용 교구를 제공하는 교육용 회전 이송장치의 정밀위치 제어장치에 관한 것으로, 외팔보를 회전시켜 운동성분을 발생시키는 회전체; 상기 외팔보에 입력성형신호를 적용하여 진동을 제어하는 진동 제어부; 상기 외팔보에 부착되어 목표 위치에서 발생하는 고유진동수에 따른 잔류진동을 측정하는 스트레인 게이지 모듈; 및 상기 스트레인 게이지 모듈을 통해 잔류진동 및 잔류진동을 제거하기 위한 진폭에 반대되는 위상의 임펄스를 입력에 따른 잔류진동 변화를 그래프로 나타내는 디스플레이부;를 제공한다.

Description

교육용 회전 이송장치의 정밀위치 제어장치{PRECISION POSITION CONTROL DEVICE OF ROTATION TRANSFER DEVICE FOR TRAINING}

본 발명은 교육용 회전 이송장치의 정밀위치 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정밀 위치 제어를 통한 잔류진동을 제거하는 교육용 교구를 제공하는 교육용 회전 이송장치의 정밀위치 제어장치에 관한 것이다.

최근 산업제품이 지능화되고 비전기능 강화에 따라 전자 제품, 정밀 설비장비, 자동차등에 반도체 칩 및 디스플레이 부품이 필수적으로 필요하게 되었고, 이에 따라 반도체, 디스플레이의 수요가 크게 증가하고 있다. 또한 전 세계적으로 반도체와 디스플레이 분야에서 최상위권의 제조국인 한국은 정밀한 반도체 및 디스플레이 생산기술이 매우 필요한 실정이다.

그러나, 관련 고 정밀 제조장비들을 여전히 수입하고 있는 상황이고 관련하여 현장 기술 인력이 부족한 상태이다.

특히, 반도체 및 디스플레이 제조장비 개발 분야 중에서도 고속, 고 정밀성 로봇을 개발할 수 있는 엔지니어가 부족한 현재 반도체 및 디스플레이 생산라인과 같은 산업현장에서 물체를 고속으로 이송시켜 목표지점에서 불필요한 잔류진동이 발생하여 오작동을 발생시키고 정밀도가 악화되거나 생산시간이 지연되기도 한다.

기구적으로 강성을 높이거나 감쇠를 늘리는 방법으로도 진동을 줄일 수 있지만 시스템, 질량관점에서 효율적이지 못하다는 문제가 있다.

따라서, 제어를 통해 시스템의 안정성을 확보하는 것이 시간, 비용면에서 더 효율적이라 할 수 있어, 이러한 기술을 개발하는 엔지니어의 양성이 중요시 되고 있는 실정이다.

관련 선행기술로는 한국공개특허 제2011-0122977호(공개일:2011.11.14., 잔류 진동을 생성하기 위한 운동 장치 및 이를 제어하기 위한 시스템) 가 있다.

본 발명은 잔류진동을 제거하는 모습을 육안으로 확인하여 교육용으로 활용하기 위한 교육용 회전 이송장치의 정밀위치 제어장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 잔류진동의 발생원인과 이에 따른 매개변수(parameter)를 직관적으로 관찰할 수 있는 교육용 회전 이송장치의 정밀위치 제어장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 교육용 회전 이송장치의 정밀위치 제어장치는, 입력성형기법을 이용한 교육용 회전 이송장치의 정밀위치 제어장치에 있어서, 외팔보를 회전시켜 운동성분을 발생시키는 회전체; 상기 외팔보에 입력성형신호를 적용하여 진동을 제어하는 진동 제어부; 상기 외팔보에 부착되어 목표 위치에서 발생하는 고유진동수에 따른 잔류진동을 측정하는 스트레인 게이지 모듈; 및 상기 스트레인 게이지 모듈을 통해 잔류진동 및 잔류진동을 제거하기 위한 진폭에 반대되는 위상의 임펄스를 입력에 따른 잔류진동 변화를 그래프로 나타내는 디스플레이부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 회전체는 모터부 및 상기 모터부를 제어하기 위한 모터드라이버로 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스트레인 게이지 모듈 통해 잔류진동을 DAQ모듈(Data Acquisition)을 통해 수치적 결과로 나타내는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 잔류진동의 주파수는 저주파수(Low frequency)인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 잔류진동을 조절하기 위해 상기 암의 길이를 가변시키는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 이론 수업에서 배우는 지식들을 직접 활용할 수 있고, 잔류진동을 상쇄시키는 모습을 직접 육안으로 확인하여 학습자들에게 빠른 이해와 학습 동기를 부여하는 효과가 있다.

즉, 잔류진동의 발생원인과 이에 따른 매개변수(parameter)를 직관적으로 관찰할 수 있도록 교육용 장비로 개발되어 엔지니어 재직자 교육 및 대학진동관련 수업에 효율적으로 활용될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 교육용 회전 이송장치의 정밀위치 제어장치를 나타낸 간략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 교육용 회전 이송장치의 정밀위치 제어장치의 외팔보 결합모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 교육용 회전 이송장치의 정밀위치 제어장치의 구동순서를 나타낸 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1 및 2는 본 발명의 실시예에 따른 교육용 회전 이송장치의 정밀위치 제어장치를 나타낸 도면으로 정밀위치 제어장치는 회전체(110), 진동 제어부(120), 스트레인 게이지 모듈(130), DAQ모듈(140), 및 디스플레이부(150)를 포함한다.

또한, 본 발명은 입력성형기법을 사용해 센서에 의해 별도의 피드백(feedback)을 받지 않기 위해 오픈 루프 시스템(Open loop system)으로 제어한다.

회전체(110)는 외팔보(111)를 수용하여 고정시키는 고정부(112), 외팔보(111)을 회전시켜 운동성분을 발생시키는 구성으로, 회전체(110)는 동력을 제공하는 모터부(113), 모터부(113)를 제어하기 위한 모터 드라이버(114), 모터부(113)와 고정부(112)를 연결하여 고정부(112)를 회전시키는 회전축(115)을 포함한다.

회전체(110)는 모터 드라이버(114)에 기입력된 입력 정보에 의해 회전 반경을 결정할 수 있다.

고정부(112)는 고정나사(112a)를 구비하여 외팔보(111)의 위치를 조절하여 고정시킬 수 있다. 즉, 외팔보(111)를 고정부 사이에 끼워 고정나사(112a)를 이용하여 외팔보(111)를 고정시킨다.

고정부(112)를 통해 외팔보(111)의 길이를 가변시켜 잔류진동을 조절할 수 있다.

진동 제어부(120)는 외팔보(111)가 발생하는 잔류진동의 진폭에 반대되는 위상의 임펄스를 입력하여 이로 인해 임펄스 함수가 서로 중첩되어 소멸하고 잔류진동을 소멸시킨다.

이때, 진동 제어부(120)는 첫 회 회전체에서 발생되는 잔류진동을 바로 제거 하는 것이 아니라 첫 회 발생되는 잔류진동을 하기의 스트레인 게이지 모듈(130)을 통해 측정하고 이에 대한 값을 전달 받아 다음 회부터 잔류진동을 제어한다.

즉, 두 번째 회부터 입력성형신호를 외팔보(111)에 적용하여 잔류진동을 제어하게 된다.

스트레인 게이지 모듈(130)은 외팔보(111)의 목표 위치에서 발생하는 고유진동수에 따른 잔류진동을 측정한다.

DAQ모듈(140)은 스트레인 게이지 모듈(130)을 통해 측정된 잔류진동을 디지털신호로 변환시켜 수치적 결과로 나타낸다.

디스플레이부(150)는 스트레인 게이지 모듈(130)을 통해 잔류진동 및 잔류진동을 제거하기 위한 진폭에 반대되는 위상의 임펄스 입력에 따른 잔류진동변화를 그래프로 나타낸다.

여기서, 잔류진동의 주파수는 시각적으로 보이는 진동제어를 위해 저주파수(low frequency)인 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 교육용 회전 이송장치의 정밀위치 제어장치를 랩뷰라는 프로그램을 이용하여 외팔보(111)의 진동을 제어하고 이를 디스플레이하는 방법은 도 3과 다음과 같다.

본 발명의 실시예에서는 랩뷰 프로그램을 이용하였으나 이에 한정하지 아니한다.

먼저, 랩뷰 프로그램을 이용하여 회전체(110)의 모터 드라이버(114), 진동 제어부(120), 및 디스플레이부(150)를 제어할 수 있다.

먼저, 랩뷰 프로그램을 통해 회전체(110)를 구동시켜 외팔보(11)를 좌우로 회전 시켜 발생되는 잔류진동을 발생시킨다.

이어, 스트레인 게인지 모듈(130)을 통해 외팔보(111)에 발생하는 잔류진동을 측정한다. 이때, 스트레인 게이지 모듈(130)을 통해 측정된 잔류진동을 DAQ모듈(140)을 통해 디지털 신호로 전환하여 디스플레이부(150)를 통해 디스플레이할 수 있다.

랩뷰 프로그램을 통해 스트레인 게이지 모듈(130)을 통해 측정된 잔류진동의 진폭에 반대되는 위상의 임펄스인 입력성형신호를 적용한다.

이후 ,다시 외팔보(111)의 좌우로 회전 시켜 발생되는 잔류진동에 진동 제어부(120)를 통해 입력성형신호를 적용하여 외팔보(111)의 잔류진동을 소멸시켜 제어한다.

이때, 외팔보(111)의 잔류진동이 제어되는 형상을 디스플레이하여 외부로 표시할 수 있다.

따라서, 본 발명은 진동관련 이론 수업에서 배우는 지식들을 직접 활용할 수 있고, 잔류진동을 상쇄시키는 모습을 직접 육안으로 확인하여 학습자들에게 빠른 이해와 학습 동기를 부여하는 효과가 있다.

상기와 같은 교육용 회전 이송장치의 정밀위치 제어장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

110 : 회전체 111 : 외팔보
112 : 고정부 112a : 고정나사
113 : 모터부 114 : 모터 드라이버
115 : 회전축 120 : 진동 제어부
130 : 스트레인 게이지 모듈 140 : DAQ 모듈
150 : 디스플레이부

Claims (5)

1. 입력성형기법을 이용한 교육용 회전 이송장치의 정밀위치 제어장치에 있어서,
   외팔보를 회전시켜 운동성분을 발생시키는 회전체;
   상기 외팔보에 입력성형신호를 적용하여 진동을 제어하는 진동 제어부;
   상기 외팔보에 부착되어 목표 위치에서 발생하는 고유진동수에 따른 잔류진동을 측정하는 스트레인 게이지 모듈; 및
   상기 스트레인 게이지 모듈을 통해 잔류진동 및 잔류진동을 제거하기 위한 진폭에 반대되는 위상의 임펄스를 입력에 따른 잔류진동 변화를 그래프로 나타내는 디스플레이부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교육용 회전 이송장치의 정밀위치 제어장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 회전체는 모터부 및 상기 모터부를 제어하기 위한 모터드라이버로 구성하는 것을 특징으로 하는 교육용 회전 이송장치의 정밀위치 제어장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 스트레인 게이지 모듈 통해 잔류진동을 DAQ모듈(Data Acquisition)을 통해 수치적 결과로 나타내는 것을 특징으로 하는 교육용 회전 이송장치의 정밀위치 제어장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 잔류진동의 주파수는 저주파수(Low frequency)인 것을 특징으로 하는 교육용 회전 이송장치의 정밀위치 제어장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 잔류진동을 조절하기 위해 상기 외팔보의 길이를 가변시키는 것을 특징으로 하는 교육용 회전 이송장치의 정밀위치 제어장치.
   
   
   
   
   
   
   

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