KR20210000371A - 리니어 컨베이어 시스템 제어장치 - Google Patents

리니어 컨베이어 시스템 제어장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210000371A
KR20210000371A KR1020190075342A KR20190075342A KR20210000371A KR 20210000371 A KR20210000371 A KR 20210000371A KR 1020190075342 A KR1020190075342 A KR 1020190075342A KR 20190075342 A KR20190075342 A KR 20190075342A KR 20210000371 A KR20210000371 A KR 20210000371A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stage
linear
galvanometer
control signal
error
Prior art date
Application number
KR1020190075342A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102280285B1 (ko
Inventor
조규중
Original Assignee
이노6 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이노6 주식회사 filed Critical 이노6 주식회사
Priority to KR1020190075342A priority Critical patent/KR102280285B1/ko
Publication of KR20210000371A publication Critical patent/KR20210000371A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102280285B1 publication Critical patent/KR102280285B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/41815—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the cooperation between machine tools, manipulators and conveyor or other workpiece supply system, workcell
    • G05B19/4182—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the cooperation between machine tools, manipulators and conveyor or other workpiece supply system, workcell manipulators and conveyor only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G43/00—Control devices, e.g. for safety, warning or fault-correcting
    • B65G43/08—Control devices operated by article or material being fed, conveyed or discharged
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G49/00—Conveying systems characterised by their application for specified purposes not otherwise provided for
    • B65G49/05—Conveying systems characterised by their application for specified purposes not otherwise provided for for fragile or damageable materials or articles
    • B65G49/06—Conveying systems characterised by their application for specified purposes not otherwise provided for for fragile or damageable materials or articles for fragile sheets, e.g. glass
    • B65G49/061—Lifting, gripping, or carrying means, for one or more sheets forming independent means of transport, e.g. suction cups, transport frames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G54/00—Non-mechanical conveyors not otherwise provided for
    • B65G54/02—Non-mechanical conveyors not otherwise provided for electrostatic, electric, or magnetic
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67259—Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67276—Production flow monitoring, e.g. for increasing throughput
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67703—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations
    • H01L21/67736—Loading to or unloading from a conveyor
    • H01L51/56—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/26—Pc applications
    • G05B2219/2621—Conveyor, transfert line
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치는 리니어 스테이지와 갈바노미터를 제어하는 리니어 컨베이어 시스템 제어장치로서, 상기 리니어 스테이지와 상기 갈바노미터를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어신호생성부, 상기 리니어 스테이지를 제어하는 스테이지 제어기 및 상기 갈바노미터를 제어하는 갈바노미터 제어기를 포함하며, 상기 스테이지 제어기는 리니어 스테이지의 제어오차를 상기 갈바노미터 제어기로 전달하여 스테이지의 오차를 갈바노미터에서 보상한다.

Description

리니어 컨베이어 시스템 제어장치{Linear conveyor system control unit}
본 발명은 리니어 컨베이어 시스템 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스테이지의 리니어 모터와 갈바노미터가 탑재된 리니어 컨베이어 시스템 제어장치에 관한 것이다.
최근 모바일 디스플레이 시장에서 플랙서블 OLED는 폴더블(Foldable) 폰의 등장과 더불어 수요가 급속도로 증가하고 있다. 폴더블, 롤러블(rollable)까지 스마트폰 및 대형 TV 등 디스플레이 제품 폼팩터 혁신을 거듭하면서 다양한 종류의 레이저 장비를 필요로 하고 있으며, 특히 정밀한 제어가 필수적인 레이저 커팅장비가 필요하다.
OLED 모듈의 생산을 위해서 물류 시스템의 Moving Magnet개념의 리니어 컨베이어 시스템의 도입 및 도입이 검토되고 있다. 이러한 물류 시스템을 도입하게 됨으로서, 기존 컨베이어 대비 속도, 정밀도, 유연성이 확연히 높아지고 특히 고진공, 고온에서도 사용이 가능하며, 케이블로부터 자유로워 마모, 손상에 따른 유지 보수 리스크가 거의 없다.
그러나 일반적인 시스템은 장비 내에서 각 단위 공정을 거치기 위해 수회에 걸친 Pick & Place동작이 필요하며, 이러한 과정에서 발생하는 과도한 접촉은 제품의 외관 및 성능불량으로 이어질 가능성이 크다. 또한 이송속도의 한계로 인하여 장비의 생산성이 저하되는 문제가 있다.
이러한 문제로 인해 멀티 캐리어 컨베이어 이송 시스템이 개발되고 있고, 레이저 공정장비의 물류 시스템을 구성하면 Pick & Place 과정을 대폭 줄일 수 있어 장비를 단순화할 수 있고, Tact Time이 감소하여 생산성의 향상을 기대할 수 있다.
그러나 이러한 일련의 리니어 컨베이어 시스템에서 MOF(Marking On the Fly) 공정의 수행이 불가능하고, 제품이 레이저 공정 위치에 정지한 후에 프로세스를 진행하고, 진행이 완료되면 이동하는 방식으로 공정을 수행할 수 밖에 없어 생산성의 향상에 한계가 있고, 일정 크기 이상의 제품 생산시에는 어긋남 오차가 발생하여 제품 품질이 저하되는 문제에 노출된다. 또한, 현재 제품을 레이저를 이용하여 커팅을 하는 경우 커팅의 정밀도는 ±50μm수준이 요구되고, 제품이 정지된 상태에서 레이저 및 광학계가 가공할 수 있는 영역은 약 150mm×150mm으로 이보다 큰 사이즈 제품을 레이저 및 광학계로 가공할 경우는 제품을 이동시키고, 정지시키고 가공해야 하는 과정을 거쳐야 하는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제10-2017-0067088호(2017.06.15) 대한민국 등록특허 제10-1686053호(2016.12.07)
본 발명의 목적은 레이저 MOF(Marking On the Fly) 공정의 수행이 가능한, 리니어 컨베이어 시스템 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치는 리니어 스테이지와 갈바노미터를 제어하는 리니어 컨베이어 시스템 제어장치로서, 상기 리니어 스테이지와 상기 갈바노미터를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어신호생성부, 상기 리니어 스테이지를 제어하는 스테이지 제어기 및 상기 갈바노미터를 제어하는 갈바노미터 제어기를 포함하며, 상기 스테이지 제어기는 리니어 스테이지의 제어오차를 상기 갈바노미터 제어기로 전달하여 스테이지의 오차를 갈바노미터에서 보상한다.
여기서, 상기 스테이지 제어기는 상기 리니어 스테이지상의 캐리어 위치에 따른 엔코더 값을 생성하는 리니어 엔코더, 엔코더 값과 상기 리니어 스테이지를 제어하는 스테이지 제어신호 값 사이의 오차를 검출하는 오차검출부 및 상기 오차를 반영하여 리니어 스테이지를 제어하는 PID제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 오차검출부는 검출된 상기 오차를 상기 갈바노미터 제어기로 전송할 수 있다.
여기서, 상기 갈바노미터 제어기는 상기 오차가 반영된 갈바노미터 제어신호를 생성하여 갈바노미터를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어방법은 리니어 컨베이어 시스템 제어장치에 의해서 구현되는 리니어 컨베이어 시스템 제어방법으로서, 제어신호를 수신하는 단계, 상기 제어신호에서 스테이지 제어신호를 생성하는 단계, 상기 스테이지 제어신호를 스테이지의 엔코더값과 비교하여 오차를 검출하는 단계 및 검출된 상기 오차를 분기된 상기 제어신호에 반영하여 갈바노미터 제어신호를 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치는 정밀한 제어와 빠른 응답이 가능하다.
또한, 컨베이어 시스템에서 발생할 수 있는 오차를 상쇄시켜 모서리 부분의 오차를 줄일 수 있다.
또한, 기존 컨베이어 시스템의 스테이지 제어와 갈바노미터 제어를 활용한 제어장치 구성이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치가 구현되는 리니어 컨베이어 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 리니어 컨베이어 장치를 제어하는 시스템도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치의 기능블럭도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치의 제어회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스테이지 제어기의 상세 기능블럭도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치의 추종에러의 보정을 시뮬레이션 한 결과그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어방법의 순서도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 그러나 특허출원의 범위가 이러한 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치가 구현되는 리니어 컨베이어 장치의 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 장치(1)는 베이스(10) 상부에 형성되는 리니어 스테이지(20)와 리니어 스테이지(20)상에 멀티 캐리어(30), 캐리어(30) 상에 탑재되는 부재를 가공하는 레이저(40)로 구성될 수 있다.
상기 리니어 컨베이어 장치(1)는 기존 리니어 컨베이어 방식에서 구현이 어려운 MOF(Marking On the Fly)공정이 가능하고, 멀티 캐리어(30)를 탑재하고 있어, 부재의 빠른 가공이 가능하다.
상기 리니어 컨베이어 장치(1)는 스틸 또는 석정반 기반의 베이스(10) 상에 레이저(40)가 통합된 베이스 구조물일 수 있으며, 물류/공정시간 최적화를 위한 복합 순환구조 기반의 리니어 컨베이어 구조를 가질 수 있다.
도 2는 도 1의 리니어 컨베이어 장치를 제어하는 시스템도이다.
도 2에 도시되어 있는 제어시스템은 호스트 PC와 이더넷통신으로 연결되어 있는 Power PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)과 Power PMAC과 연결되어 있는 이송컨트롤 블록(Transport control block), 레이저 프로세스 컨트롤 블록(Laser process control block)으로 구성된다.
호스트 PC에서 송신된 제어명령은 Power PMAC에서 실행되는 모션 프로그램에 의해서 다축 서보(servo)를 제어하는 제어신호로 변환된다. 생성된 제어신호는 스테이지를 제어하는 이송 컨트롤 블록(Transport control block)과 갈바노미터를 제어하는 레이저 프로세스 컨트롤 블록으로 전달되어 스테이지의 구동과 갈바노미터의 동작을 제어한다.
특히 이송 컨트롤 블록(Transport control block)은 Power PMAC에서 이더넷 기반의 필드버스 시스템인 EtherCat 프로토콜을 통해서 리니어 스테이지에 형성되어 있는 복수개의 코일과 센서들을 제어한다. 특히 각 코일과 코일 전후에 위치하고 있는 센서들은 개별적으로 연결되어 있는 드라이버에 의해서 동작하며, 코일에 인가되는 전류에 의해서 코일상에 위치하는 캐리어를 이송시킨다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치가 구현되는 리니어 컨베이어 장치에 대해서 살펴보았다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치를 도 3 내지 도 3 내지 도 5를 통해서 상세히 살펴본다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치의 기능블럭도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치의 제어회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스테이지 제어기의 상세 기능블럭도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치는 리니어 스테이지(400)와 갈바노미터(500)를 제어하는 리니어 컨베이어 시스템 제어장치로서, 상기 리니어 스테이지(400)와 상기 갈바노미터(500)를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어신호생성부(100), 상기 리니어 스테이지(400)를 제어하는 스테이지 제어기(200) 및 상기 갈바노미터(500)를 제어하는 갈바노미터 제어기(300)를 포함하며, 상기 스테이지 제어기(200)는 리니어 스테이지(400)의 제어오차를 상기 갈바노미터 제어기(300)로 전달하여 리니어 스테이지(400)에서 발생하는 오차를 갈바노미터(500)에서 보상한다.
리니어 스테이지(400)는 앞서 살펴본 도 1, 도 2와 같이 복수개의 코일과 센서(홀센서)가 선형으로 나열되어 있어, 드라이버를 통해서 제공되는 제어신호에 의해서 코일에 전류가 인가되어 상부에 위치하고 있는 캐리어(30)를 이송시킨다.
갈바노미터(500)는 대표적인 SLA(Stereolithography)장비로서 빛을 반사시키는 정교한 기계장치(거울 및 VCM(Voice Coil Motor) 등) 및 제어신호에 의해서 동작한다. 일명 스캐너(scanner)로 불리기도 하며, 반사용 거울을 달고 조사되는 빛(레이저 광 등)을 미세하고 빠르게 움직여 멀리 떨어져 있는 리니어 스테이지 상에 놓여 있는 부재를 자르거나 식각하는 등의 작업을 수행하는 장치이다.
제어신호생성부(100)는 리니어 스테이지(400)와 갈바노미터(500)를 제어하는 제어신호를 생성한다. 앞서 도 2에 도시된 Power PMAC이 제어신호생성부(100)의 일례로 볼 수 있다. 특히 제어신호생성부(100)는 리니어 스테이지(400)와 갈바노미터(500)를 동시에 제어하는 신호를 생성한다. 리니어 스테이지(400)는 긴 스트로크의 구동이 가능하고, 상대적으로 빠른 응답이 필요한 모션에는 부적합한 특성을 갖는다. 이와 달리 갈바노미터를 제어하는 VCM(Voice Coil Motor)은 이동자가 상대적으로 가벼워 빠른 응답이 필요한 모션에 적합하나, 스트로크가 길어질수록 응답이 느려지고 비선형 특성이 나타난다.
리니어 스테이지(400)와 갈바노미터(500)의 제어특성상 리니어 스테이지(400)를 제어하는 제어신호는 50Hz의 컷오프 주파수 기준으로 낮은 대역의 신호일 수 있으며, 갈바노미터(500)를 제어하는 신호는 컷오프 주파수보다 높은 대역의 신호일 수 있으나, 반드시 컷오프 주파수 기준이 50Hz로 제한되는 것은 아니며, 다양한 주파수 대역을 기준으로 설정할 수 있음은 자명하다.
제어신호생성부(100)에서 생성된 신호는 분기되어 스테이지 제어기(200)와 갈바노미터 제어기(300)로 각각 전달된다. 스테이지 제어기(200)로 전달되는 신호는 도 4에 도시된 바와 같이 Low-Pass Filter를 통과한다. 필터를 통과하는 제어신호는 리니어 스테이지(400)를 제어하는 낮은 대역 신호이고, 높은 대역 신호는 차단된다.
필터를 통과한 제어신호는 도 4에 도시된 바와 같이 Optional Downsampler를 통과하고, 스테이지 제어기(200)로 전달되는 신호의 제어횟수는 줄어들게 된다.
스테이지 제어기(200)는 리니어 스테이지(400)를 제어한다.
도 5에 도시된 바와 같이 스테이지 제어기(200)는 상기 리니어 스테이지 상의 캐리어 위치에 따른 엔코더 값을 생성하는 리니어 엔코더(210), 엔코더 값과 상기 리니어 스테이지를 제어하는 스테이지 제어신호 값 사이의 오차를 검출하는 오차검출부(220) 및 상기 오차를 반영하여 리니어 스테이지를 제어하는 PID제어부(230)를 포함한다.
리니어 엔코더(210)는 리니어 스테이지(400) 상에 놓여 있는 캐리어의 위치에 따른 엔코더 값을 생성한다. 즉, 스테이지 제어기(200)를 통해서 리니어 스테이지(400) 상의 캐리어가 제어되는 것과는 별개로 제어신호에 의해서 이송된 캐리어의 실제위치를 엔코더 값으로 생성한다.
오차 검출부(220)는 상기 리니어 엔코더(210)에서 생성된 엔코더 값과 실제 스테이지 제어신호값 사이의 오차, 즉 추종오차를 생성한다. 추종오차(Following error)는 기구의 가감속 및 예상치 못한 기계구조에 의해서 생성되는 주로 낮은 주파수(저주파)의 오차일 수 있다.
오차 검출부(220)는 또한, 검출된 상기 오차를 상기 갈바노미터 제어기(300)로 전송한다.
PID제어부(230)는 스테이지 제어신호 값과 엔코더 값 사이의 오차에 근거하여 출력이 기준이 되는 전압을 유지하도록 피드백 제어를 수행한다.
갈바노미터 제어기(300)는 상기 오차가 반영된 갈바노미터 제어신호를 생성하여 갈바노미터(500)를 제어한다. 도 4를 통해 살펴보면, 제어신호(Net Trajectory, T(z))가 분기되어 Low Pass Filter를 통과하면 리니어 스테이지를 제어하는 저주파 성분만이 남게 되고, 갈바노미터(500) 쪽으로 진행하는 제어신호는 (+/-)연산이 수행되는 연산부를 만나게 되어, 갈바노미터 제어기(300)는 리니어 스테이지(400)를 제어하는 저주파 성분이 제거된 갈바노미터 제어신호를 생성하게 된다.
다만, 본 발명의 실시예에 따른 오차 검출부(220)는 (+/-)연산이 수행되는 연산부(A)에 전달되는 저주파 성분에 오차(추종오차)를 전송하고, 갈바노미터 제어기(300)는 추종오차 성분이 반영된 저주파 성분을 전체 제어신호에서 필터링한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치는 리니어 스테이지에서 발생하는 추종오차(Following error)를 갈바노미터(500)에서 제어하도록 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치의 추종에러의 보정을 시뮬레이션 한 결과그래프이다.
도 6에 도시되어 있는 붉은 색의 라인은 리니어 스테이지(400)의 추종에러(following error)이며, 분홍색의 라인은 갈바노미터(500)에 의한 레이저 가공 위치를 나타낸다.
리니어 스테이지(400)의 추종에러는 리니어 스테이지 제어기(200)에서 산출되며, 리니어 엔코더(210)에서 측정한 엔코더값과 제어신호값을 비교하여 실제 물리계에서 발생하고 있는 에러값을 수치화한 값이고, 반응이 빠르고, 고속의 동작이 가능한 갈바노미터의 거동특성에 리니어 스테이지에서 발생하는 추종에러를 반영함으로서, 도 6에 도시된 바와 같이 시스템 전체에서 발생할 수 있는 추종에러(following error)를 보정할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어장치에 대해서 살펴보았다. 이하, 본 발명의 또 다른 양태에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어방법에 대해서 도 7을 통해서 상세히 설명한다. 위 실시예와 중복되는 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어방법의 순서도이다.
도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 리니어 컨베이어 시스템 제어방법은 리니어 컨베이어 시스템 제어장치에 의해서 구현되는 리니어 컨베이어 시스템 제어방법으로서, 제어신호를 수신하는 단계(S100), 상기 제어신호에서 스테이지 제어신호를 생성하는 단계(S200), 상기 스테이지 제어신호를 스테이지의 엔코더값과 비교하여 오차를 검출하는 단계(S300) 및 검출된 상기 오차를 분기된 상기 제어신호에 반영하여 갈바노미터 제어신호를 생성하는 단계(S400)를 포함한다.
제어신호를 수신하는 단계(S100)는 호스트 컴퓨터에서 Power PMAC으로 전달되는 제어명령을 Power PMAC은 리니어 스테이지의 코일과 센서, 갈바노미터를 제어할 수 있는 제어신호로 변환하여 리니어 컨베이어 시스템 제어장치로 전송한다. 제어신호는 고주파 성분과 저주파 성분을 포함하고 있다.
제어신호에서 스테이지 제어신호를 생성하는 단계(S200)는 제어신호 내에 포함되어 있는 저주파 성분을 추출하기 위해서 Low-Pass Filter를 통과시켜, 저주파 성분의 제어신호인 스테이지 제어신호를 생성한다.
나아가, 갈바노미터 제어기로 전달되기 위한 제어신호는 Low-Pass Filter를 통과하기 전에 분주되어 있는 별도회선을 통해서 갈바노미터 제어기로 전달된다.
스테이지 제어신호를 스테이지의 엔코더 값과 비교하여 오차를 검출하는 단계(S300)는 리니어 스테이지가 스테이지 제어신호에 의해서 동작하게 되고, 엔코더가 리니어 스테이지 상에 캐리어의 위치를 측정하여 엔코더값을 생성하며, 스테이지 제어신호와 엔코더값을 비교함으로서 물리계에서 발생한 추종오차(Following error)를 계산하는 단계이다.
검출된 오차를 분기된 제어신호에 반영하여 갈바노미터 제어신호를 생성하는 단계(S400)는 이전단계에서 연산된 오차에 따른 제어신호를 갈바노미터 제어신호에 반영하여 실제 리니어 스테이지에서 발생하는 추종오차를 갈바노미터에서 제어할 수 있도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성 요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성 요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 제어신호 생성부
200 스테이지 제어기
300 갈바노미터 제어기
400 리니어 스테이지
500 갈바노미터

Claims (5)

  1. 리니어 스테이지와 갈바노미터를 제어하는 리니어 컨베이어 시스템 제어장치로서,
    상기 리니어 스테이지와 상기 갈바노미터를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어신호생성부;
    상기 리니어 스테이지를 제어하는 스테이지 제어기; 및
    상기 갈바노미터를 제어하는 갈바노미터 제어기를 포함하며,
    상기 스테이지 제어기는 리니어 스테이지의 제어오차를 상기 갈바노미터 제어기로 전달하여 리니어 스테이지에서 발생하는 오차를 갈바노미터에서 보상하는 것을 특징으로 하는 리니어 컨베이어 시스템 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지 제어기는
    상기 리니어 스테이지상의 캐리어 위치에 따른 엔코더 값을 생성하는 리니어 엔코더;
    엔코더 값과 상기 리니어 스테이지를 제어하는 스테이지 제어신호 값 사이의 오차를 검출하는 오차검출부; 및
    상기 오차를 반영하여 리니어 스테이지를 제어하는 PID제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 컨베이어 시스템 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 오차검출부는 검출된 상기 오차를 상기 갈바노미터 제어기로 전송하는 것을 특징으로 하는 리니어 컨베이어 시스템 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 갈바노미터 제어기는 상기 오차가 반영된 갈바노미터 제어신호를 생성하여 갈바노미터를 제어하는 것을 특징으로 하는 리니어 컨베이어 시스템 제어장치.
  5. 리니어 컨베이어 시스템 제어장치에 의해서 구현되는 리니어 컨베이어 시스템 제어방법으로서,
    (a) 제어신호를 수신하는 단계;
    (b) 상기 제어신호에서 스테이지 제어신호를 생성하는 단계;
    (c) 상기 스테이지 제어신호를 스테이지의 엔코더값과 비교하여 오차를 검출하는 단계; 및
    (d) 검출된 상기 오차를 분기된 상기 제어신호에 반영하여 갈바노미터 제어신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 컨베이어 시스템 제어방법.
KR1020190075342A 2019-06-25 2019-06-25 리니어 컨베이어 시스템 제어장치 KR102280285B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190075342A KR102280285B1 (ko) 2019-06-25 2019-06-25 리니어 컨베이어 시스템 제어장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190075342A KR102280285B1 (ko) 2019-06-25 2019-06-25 리니어 컨베이어 시스템 제어장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210000371A true KR20210000371A (ko) 2021-01-05
KR102280285B1 KR102280285B1 (ko) 2021-07-21

Family

ID=74140946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190075342A KR102280285B1 (ko) 2019-06-25 2019-06-25 리니어 컨베이어 시스템 제어장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102280285B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0176444B1 (ko) * 1996-05-20 1999-04-01 이대원 Xy-스테이지용 위치 제어 장치
KR101686053B1 (ko) 2015-12-07 2016-12-13 비앤에스(주) 레일 전환 모듈
KR20170053345A (ko) * 2015-11-06 2017-05-16 한국기계연구원 3차원 레이저 조사 장치 및 3차원 레이저 조사 방법
KR20170067088A (ko) 2015-12-07 2017-06-15 비앤에스(주) 이송 시스템 및 그 이송 경로 전환 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0176444B1 (ko) * 1996-05-20 1999-04-01 이대원 Xy-스테이지용 위치 제어 장치
KR20170053345A (ko) * 2015-11-06 2017-05-16 한국기계연구원 3차원 레이저 조사 장치 및 3차원 레이저 조사 방법
KR101686053B1 (ko) 2015-12-07 2016-12-13 비앤에스(주) 레일 전환 모듈
KR20170067088A (ko) 2015-12-07 2017-06-15 비앤에스(주) 이송 시스템 및 그 이송 경로 전환 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102280285B1 (ko) 2021-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101668913B1 (ko) 제어 시스템 및 제어 방법
US20180164788A1 (en) Production system, controller, and control method
US11929655B2 (en) Transport system and processing system
US20180339364A1 (en) System and method for machining of relatively large work pieces
US8947036B2 (en) Parallel drive system
CN105388849B (zh) I/o控制系统
US20220023985A1 (en) Transport system, transport method, and article manufacturing method
CN106953579A (zh) 一种音圈电机位置运动控制方法
WO2022229164A3 (de) Verfahren und system zur herstellung mikrostrukturierter komponenten
US9694986B2 (en) Transport device and transport method for transporting a fragile object
KR20210000371A (ko) 리니어 컨베이어 시스템 제어장치
US20200324418A1 (en) Multiplex device, robot, and method for switching connection of multiplex device
JP2009049251A (ja) ウエハ搬送装置
WO2018020632A1 (ja) 作業装置および作業装置の時刻計測方法
US8378252B2 (en) Method and apparatus for hybrid resolution feedback of a motion stage
TWI592775B (zh) 機器設備端效器於生產作業系統的軌跡規劃與控制方法
EP3088842B1 (en) Laser alignment system
JP2018126838A (ja) 伝送装置及び作業用ロボット
CN106887990A (zh) 一种音圈电机位置运动控制装置
CN109240216A (zh) 并联伺服系统的动态过程控制方法及信息数据处理终端
JP2003163154A5 (ko)
JP2020140646A (ja) 制御装置および位置合わせ装置
KR101862053B1 (ko) 스테이지 장치, 리소그래피 장치, 물품의 제조방법, 및 결정방법
RU2791181C1 (ru) Устройство для электронно-лучевой литографии
JP2019000972A (ja) 生産システム、生産機器および生産システムの制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant