KR910000099B1 - 직접 구동 모우터 시스템 - Google Patents

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KR910000099B1 KR1019880002113A KR880002113A KR910000099B1 KR 910000099 B1 KR910000099 B1 KR 910000099B1 KR 1019880002113 A KR1019880002113 A KR 1019880002113A KR 880002113 A KR880002113 A KR 880002113A KR 910000099 B1 KR910000099 B1 KR 910000099B1
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야요이 츠치야
유타카 코이즈미
히토시 모리모토
히데오 반자이
야스히코 무라마츠
쇼오토로오 신도오
토시히로 가네하라
노리히코 하타노
스스무 오오타
미츠히로 니카이도
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요꼬가와 덴끼 가부시끼가이샤
요꼬가와 쇼오죠오
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Abstract

내용 없음.

Description

직접 구동 모우터 시스템
제1도는 본 발명에 의한 직접 구동 모우터 시스템의 구성을 도시하는 개략도.
제2도는 본 발명에 의한 직접 구동 모우터 시스템의 특정 구성의 1예를 나타내는 도면.
제3도는 모우터부의 특정구성의 1예를 나타내는 도면.
제4도는 구동회로의 전류 검출회로의 특정구성의 1예를 나타내는 도면.
제5도 내지 제7도는 제4도에 나타낸 회로의 작용을 나타내는 도면.
제8도 내지 제10도는 회전 검출부의 구조의 1예를 나타내는 도면.
제11도는 위치제어부 내에 저장되는 이득표의 1예를 나타내는 도면.
제12도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 시스템의 주요부의 구성을 나타내는 도면.
제13도 및 제14도는 제12도에 나타낸 제어부의 등가회로 다이어그램도.
제15도는 정지부의 특성을 나타내는 도면.
제16도는 제8도 내지 제10도에 나타낸 회전 검출부내에서 사용되는 슬릿의 구성의 다른예를 나타내는 도면.
제17도 및 제18도는 제16도에 나타낸 슬릿의 구성을 나타내는 도면.
제19도는 본 발명에 의한 시스템내에서 사용되는 회전 검출부의 구성의 다른예를 나타내는 도면.
제20도는 제19도에 나타낸 회로의 작용을 나타내는 도면.
제21도는 사인파 형상 슬릿을 구비한 엔코오더로부터의 출력 신호를 파형을 나타내는 도면.
제22도는 본 발명에 의한 시스템내에서 사용되는 회전 검출부의 구성의 다른예를 나타내는 도면.
제23도는 제22도에 나타낸 장치의 회로 다이어그램도.
제24도는 제22도에 나타낸 장치를 사용하는 카운터 회로의 구성의 1예를 나타내는 도면.
제25도는 본 발명에 의한 시스템내에서 사용되는 회전 검출부의 구조의 다른 예를 나타내는 도면.
제26도 내지 제28도는 제25도에 나타낸 회전검출부 내에서 사용되는 검출회로의 예들을 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 모우터부 101 : 내부고정자
101a,101b : 자기물질 102 : 고정자석
103a1내지 105a1,103a2내지 105a2,103b1내지 105b1, 103b2내지 105b2: 돌출자극
106a 내지 106c,107a 내지 107c : 여자코일
108 : 회전자 108a,108b : 회전자 부재
109a,109b : 간격 200 : 구동회로
201,202 : 전류 검출회로 203,204 : 감산기
205 : 전기 증폭회로 206 : PWM회로
207 : 여자회로 300 : 회전 검출부
300 : 엔코오더 3002: 엔코오더 인터페이스(1/F)
301 : 고리형 코드판 302,303 : 광통과 슬릿(광통과 구조)
304,305 : 광원 306,307 : 렌즈
308,309 : 상센서(포토 다이오우드 군)
3081내지 3088,3091내지 3098: 포토다이오우드
311,312 : OP앰프 313,314 : 로우패스필터
315,316 : 비교기 317,318 : 주기카운터
319 : 위상차 카운터 330 : 광통과 슬릿
331,332 : 광통과 슬릿 400 : 속도 제어부
401 : 모드 절환스위치 402 : F/V변환기
403 : 감산기 405 : 전압제어리미터
404,406,407 : 멀티플라잉디지탈-아날로그 변환기(멀티플라이어)
500 : 위치제어부 501 : 카운터
502 : 스위치 502' : 시험 신호 발생수단
503 : 감산기 504 : 위치검출수단
505 : 위치제어수단 506 : 이득표
507 : 정류제어수단 508 : D/A변환기
509 : 표본 유지회로 600 : 조정부
601 : 특성주파수 설정 스위치(서어보조정스위치)
602 : 관성 설정스위치(서어보 조정 스위치)
606 : 모니터 출력단자 607 : 펄스수납단자
608 : 업-다운 펄스 발생기 609 : 원점 신호단자
700 : 정지부 710 : 전기에너지 발생정지회로
720 : 전기에너지 발생정지제어회로
721,725 : AND게이트(정지 스위치 수단)
722,726 : 릴레이(정지 스위치 수단) 723 : 전압발생수단
724 : 비교기(비교수단) 810 : 고정자
811 내지 813 : 자기물질 814,815 : 비자기물질
816 : 톱니
8111내지 8133,8121내지 8123,8131내지 8133: 돌출자극
8171내지 8173,8181내지 8183,8191내지 8193: 코일
820 : 회전자 821 : 톱니
822 : 3상 오실레이터 823 : 연산수단(연산부)
8221내지 8223: 오실레이터(신호원)
830 : 위치 및 속도 검출장치 831 : 파형 형성수단
832 : 주기 카운터 833 : 마이크로 프로세서
901,902 : 고리형 고정자부재
9031내지 9034,9041내지 9044: 돌출자극 905 : 톱니
906 : 비자기 물질 부재 907 : 고정자
9081,9082: 코일 9091,9092: 코일
910 : 회전자 911 : 톱니
912 : 신호원(전원) 913 : 연산부
a1,a2: 접점 BS : 데이타 버스
C1,C2: 콘덴서 D1,D2: 병렬다이오우트회로(비선형회로)
D11,D12,D21,D22 : 다이오우드(비선형 소자)
d1,d2: 입력단자 d3,d4: 출력단자
F : 로우페스필터 G1,G2: 포토다이오우드
g1내지 g3: w접점 R1,R2,R11: 저항
h1,h2: 접점 J : 모우터의 부하관성
fm : 특성주파수 L1,L2: 코일
n1내지 n3: 코일 K1,K2: 접점
OS : 펄스 발생기 S1,S2: 스위치
SW10, 내지 SW11: 스위치
SW10,SW11: 정지스위치 수단(접속 스위치 수단)
SR1,SR2: 쉬프트 레지스터 TR : 변압기
X1: 입력회로 X2: 출력회로
S : 원점 검출용 슬릿
본 발명은, 멀티 조인트형(Multi-joint type) 등의 로보트의 조인트를 구동하는데에 사용하기 위한 직접 구동모우터 시스템에 관한 것이다. D.C.모우터와 감속기를 구비한 구동시스템은, 느린 속도와 큰 토오크가 요구되는 멀티조인트형등의 로보트의 조인트를 구동하기 위한 목적으로 사용되는 주된 형식이다.
그러나, 이상적인 시스템은, D.C. 모우터의 브러쉬 및 감소기의 수명과, 윤활유의 유지에 대한 필요성의 관점에서 볼때, 유도기형의 모우터를 이용한 직접구동 시스템을 채택하는 것이다.
이러한 모우터를 구동하는 회로에 있어서는, 모우터의 코일을 통하여 흐르는 여자전류가, 전류검출회로의 수단에 의하여 검출되는 것이 알려져 있다.
그후에, 이와 같이하여 검출된 전류와 소정의 지시된 전류수준과의 차가 전기증폭회로에 인가되고, 이 회로에서는, 펄스폭 변조신호(PWM신호)의 수단에 의하여 미분신호가 0로 되도록, 여자전류가 모우터 코일을 통하여 지나간다.
상기한 형식의 구동회로에 있어서는, 전류검출회로가, 높은 정밀도와, 높은 절연능력 및 단순한 구조를 가지는 것이 바람직하다.
이러한 모우터의 회전을 검출하기 위한 수단의 1형식으로서는, 광학 회전 엔코오더나, 자기 리졸버(Magnetic Resolver)가 사용되는 것이 알려져 있다.
모우터의 회전을 검출하기 위한 수단은, 높은 분해도로써, 모우터의 자극의 위치와, 회전속도 및 회전위치를 검출할 수 있는 것이 바람직하다. 모우터의 회전을 제어하기 위한 회로로서는, 모우터의 회전 속도와 회전된 위치가, 회전검출 수단으로부터의 검출신호에 따라서 궤환적인 방식으로 제어되는 장치가 알려져 있다.
상술한 형식의 제어회로는, 모우터의 사용을 위한 조건, 예를 들면, 모우터의 특성주파수나 부하관성과 관련하여 서어보 시스템을 조정할 수 있는 것이 바람직하다.
모우터를 정지하기 위한 장치로서는, 모우터가 정지하였을 때 단락회로를 만들기 위하여 모우터의 코일이 구동회로에서 분리되고, 이에 의하여 모우터는, 코일의 저항에 의하여 주울(Joule)의 효과에 따른 운동에너지를 소비함으로써 정지되는 형식의 것이 알려져 있다.
상술한 형식의 정지장치에 있어서는, 모우터가 고속으로 회전할때에, 여자전류와 여자전압 사이의 위상차(이하, "위상 ø"라 약칭함)가, 코일의 인덕턴스 때문에 커지게 된다.
따라서, 운동에너지는 효과적으로 소비될 수 없다. 로보트의 조인트를 구동하기 위하여 사용되는 모우터는 다양한 회전 속도 범위에서 정지된다.
따라서 상술한 방식의 정지장치는 이러한 목적으로 사용되기에는 적합하지 않다. 회전 검출 수단으로서의 광학엔코오더에는, 직사각형 슬릿(Slit)을 사용하는 것이 알려져 있다.
그러나, 이러한 직사각형 슬릿은 통과광을 직사각형의 형태로 공간 확산시키기 때문에, 통과광을 검출하는 수단은, 직사각형적으로 확산된 광을 받아들이게 된다.
따라서, 검출신호는 원칙적으로 높은 고조파를 포함한다. 만약, 상술한 형식의 검출신호가 모우터를 제어하는데 사용된다면, 위치 및 속도 신호에 리플(Ripple)이 포함된다. 그 결과, 모우터가 원활하게 회전할 수 없다는 문제가 발생한다.
상술한 바와 같이, 직접구동 모우터는, 많은 요건을 만족시킬 것을 요구한다.
그러나, 상기한 모든 요구조건을 동시에 만족시킬 수 있는 시스템은 아직까지 실현되지 못하였다.
본 발명의 목적은, 상기한 요구조건을 동시에 만족시킬 수 있는 직접구동 모우터 시스템을 실현하는 데에 있다.
본 발명에 의한 직접구동 모우터 시스템은, 모우터부와, 회전검출부와, 위치제어부와, 속도제어부와, 구동회로 및 조정부로 구성된다. 모우터부는, 유도기형 모우터로 구성되며, 회전 검출부는 광학엔코오더나 자기 리졸버를 이용한다.
위치제어부는, 소프트웨어와 함께 3차 서어보 시스템의 수단에 의하여 궤환적 방식으로 모우터의 회전위치를 제어한다.
구동회로는 모우터코일의 전류에 대한 궤환제어루프를 포함하며, 이 전류에 대한 검출회로는 소형신호 아이솔레이터(Isolator)를 포함한다.
조정부는, 위치제어부와 속도제어부의 서어보 시스템들을 조정하도록 설치된다.
상기와 같이 특성의 도움으로, 본 발명에 의한 시스템은, 직접 구동모우터에 있어서 갖추어질 것이 요구되는 다양한 조건들을 동시에 만족시킬 수 있다.
[실시예]
제1도는, 본 발명의 실시예 1에 의한 직접구동모우터의 구성을 나타내는 개략도이다. 제1도에 있어서, 부호(100)는 모우터부를 나타내며, 부호(200)는 이 모우터부(100)를 회전시키기 위한 구동회도를 나타낸다.
부호(300)는 모우터부(100)의 회전을 검출하기 위한 회전 검출부를 나타낸다. 회전 검출부(300)는, 예를들면, 엔코오더(3001)와 엔코오더 인터페이스(이하 "엔코오더 I/F"라 약칭함(3002)로 구성된다. 부호(400)는 모우터부(100)의 회전속도를 궤환제어하기 위한 속도제어부를 나타낸다.
부호(500)는 모우터부(100)의 회전위치를 궤환제어하기 위한 위치제어부를 나타낸다. 부호(600)는 속도제어부(400) 및 위치제어부(500)의 서어보 시스템들을 조정하기 위한 조정부를 나타낸다.
제2도에서는 상술한 부재들의 특정구성이 나타내어져 있다. 제1도에서 나타낸 것과 동일한 부재에는 동일한 부호를 부여하였다.
제2도에 있어서, 모우터부(100)는. 고정자가 모우터의 내부에 배치된 반면에, 회전자는 모우터의 외부에 배치되는 3상 유도기형 모우터로 구성된다.
제3도에는 모우터부(100)의 특정구성이 나타내어져 있다. 제3a도는 모우터부(100)의 정면도이며, 제3b도는 단면도이다. 모우터 회전자의 반경을 크게하기 위하여, 고정자가 내부에 설치된 반면, 회전자는 외부에 설치된다.
더우기, 고정자석은 고정자쪽에 설치된다. 부호(101)는, 2개의 자기물질(101a) 및(101b)과, 고정 자석(영구자석 또는 전자석)(102)과, 후술하는 여자코일로 구성되는 내부 고정자를 나타낸다.
각각의 자기물질(101a)와(101b)은 6개의 돌출자극(103a1) 내지(105a1),(103a2) 내지 (105a2),(103b1) 내지 (105b1) 및 (103b2) 내지(105b2)들을 구비한다.
이들 돌출자극의 각 앞끝단에는, 피치가 P인 톱니가 형성된다. 인접하는 돌출자극들의 톱니, 예를 들면 (103a1)과 (104a2) 상의 톱니들은, 서로 1/3피치(P/3)씩 변위한다.
한편, 2개의 자기물질(101a) 및(101b)의 각각의 마주보는 돌출자극, 예를 들면 돌출자극(103a1)과 돌출자극(103b1)은, 동일한 위상에 위치된다.
부호(106a) 내지 (106c)와, 부호(107a) 내지 (107c)는 여자코일을 나타내며, 이들중 2개, 즉, 여자코일(106a) 및 (107a), (106b) 및(107b), (106c) 및 (107c)들은 직렬로 접속된다.
부호(108)는 그의 안쪽에 피치가 P인 톱니를 구비한 자기물질로 만들어지는 회전자를 나타낸다. 회전자(108)는, 부재(108a) 및(108b)로 구성되며, 톱니는 1/2피치씩 변위한다. 상술한 바와 같이 구성된 모우터는, 위상이 120°씩 변위하는 전류(사인파, 펄스파 등)들이 여자코일(106a) 및(107a), (106b) 및 (107b), (106c) 및 (107c)을 통하여 흐를때 회전하게 된다.
이 모우터의 회전 방향은, 전류들의 위상앞섬이나 위상지연을 바꿈으로써 전환된다. 고정자석(102)에 의하여 발생하는 자속과, 여자코일(106a)에 의하여 발생하는 자속은, 간격(109a) 및 (109b)에서 서로 더해지거나 감해진다.
그 결과, 펄스모우터는 높은 회전속도로 회전한다. 고정자석(102)에 의하여 발생하는 자속이 이 펄스 모우터를 회전시키는데 요구되는 자속의 반을 충족시키므로, 전기소비가 낮아질 수 있으며, 이에 의하여 효율이 증가된다.
고정자석으로서 채용된 영구자석은 고정자측에 설치되는데, 이는 자석표면에서의 자속밀도가 최대 1T(Tesla) 정도로 적기 때문이며, 따라서 영구자석에 대한 소정의 크기가 요구된다. 그러나, 만약 자석이 회전자측에 설치되면, 방사방향에서의 두께가 커진다. 돌출자극의 갯수는 6의 배수이외는 3의 배수에서 선택될 수 있다.
상술한 모우터는, 동일한 외부직경 및 동일한 축직경을 가진 모우터에 대하여 현저하게 큰 토오크를 발생시킬 수 있다.
제2도로 돌아가서, 구동회로(200)에 대하여 설명한다. 구동회로(200) 내에서 부호(201) 및 (202)는, 모우터부의 코일(L1) 및 (L2)을 통하여 흐르는 여자전류를 검출하기 위한 전류 검출회로들을 나타낸다.
부호(203) 및 (204)는, 속도제어부(400)에서 공급되는 전류 지시치와, 전류검출회로(201) 및 (202)로부터 검출된 전류사이의 차를 구하기 위한 감산기(Subtractor)를 나타낸다.
부호(205)는, PWM회로(206)에 의하여 발생되는 PWM신호를 공급함으로써 여자회로(207)의 트랜지스터를 턴온시키거나 턴오프시키는 전기증폭회로를 나타내며, PWM 신호는 감산기(203) 및 (204)로부터의 신호에 응답하여 발생된다.
그 결과, 감산기(203) 및 (204) 사이의 미분전류가 0로 되도록, 3상 사인파 전류가 모우터를 통하여 흐르게 된다.
제4도에는, 전류검출회로(201) 및 (202)의 특성구성이 나타내어져 있다. 제4도에 있어서, 부호(X1)는 입력회로, (X2)는 출력회로, (TR)은 변압기를 나타낸다. 변압기(TR)는, 입력회로(X1)가 접속되는 1차 코일(n1)과, 출력회로(X2)가 접속되는 2차코일(n2)과, 1차 코일(n1) 및 2차코일(n2) 사이에 배치되는 3차코일(n3)로 구성된다.
입력회로(X1)내의 부호(d1) 및 (d2)는, 제2도에서 나타낸 여자전류가 통과하는 l선과 접속된 입력단자를 나타낸다.
부호(r)는 입력단자(d1)과 (d2)사이에 접속된 저항을 나타낸다. 모우터코일(L1) 및 (L2)로부터의 여자전류(I)는 이 저항(r)을 통하여 흐른다. 저항(r1)과 콘덴서(C1)에 의하여 형성되는 직렬회로는 저항(r)과 병렬로 접속된다. 저항(r)의 저항치는, 예를 들면 대략 5mΩ으로서, 저항(R1)의 저항치에 비해 충분히 작아야 한다.
또한, 병렬 다이오우드 회로(D1)와 1차코일(n1)에 의하여 형성되는 직렬회로가 콘덴서(C1)와 병렬로 접속된다. 병렬 다이오우드 회로(D1)는, 서로 반대의 극성을 형성하도록 병렬로 접속된 다이오우드(D11) 및 (D12)로 구성된다. 출력회로(X2) 내의 부호(d3) 및 (d4)는 출력단자를 나타낸다.
로우패스필터(F)와, 저항(R2) 및 콘덴서(C2)로 형성되는 직렬회로는, 출력단자(d3)와 (d4) 사이의 장소에 접속된다. 병렬다이오우드 회로(D2)와 코일(n2)에 의하여 형성되는 직렬회로는, 평균치 수단을 구성하는 콘덴서(C2)의 양끝단에 접속된다.
병렬 다이오우드 회로(D2)는, 병렬 다이오우드 회로(D1)을 구성하는 방식과 유사한 방식으로 구성된다.
병렬다이오우드 회로(D1) 및 (D2)에 인가되고 흐르는 전압(e1)과 통과전류(i1)사이의 관계는, 제5도에 나타낸 바와 같이, 비선형적이다.
부호(OS)는, 저항(R3)과 콘덴서(C3)를 개재하여 코일(n3)에 접속되는 펄스 발생기를 나타낸다.
상기와 같이하여 구성된 회로에 있어서는, 변압기(TR)의 1차코일(n1)과 2차 코일(n2)의 코일수의 비가 1 대 1이고, 대칭적인 정.부 임펄스 신호가 3차 코일(n3)에 공급되었을때에, 그의 등가회로가 제6도와 같이 나타난다.
제6도에 나타낸 등가회로에 있어서, 입력 전압(Ei)은 rI[저항(r)의 저항치도 r로 나타냄]가 된다. 스위치(S1)과 (S2)는 다이오우드(D11),(D12),(D21) 및 (D22)를 절환하는 역할을 한다.
펄스 발생기(OS)로부터의 정의 임펄스가 스위치(S1)과 (S2)에 인가되면, 이들은 접점(g3)쪽 [다이오우드(D12) 및 (D21)가 도통됨]으로 접속된다.
한편, 부의 임펄스가 스위치(S1)과 (S2)에 인가될때는, 접점(g3)쪽 [다이오우드(D12) 및 (D22)가 도통됨]으로 접속된다.
또한, 어떠한 임펄스도 인가되지 않을때는, 스위치(S1) 및 (S2)는 접점(g2)쪽(양쪽 다이오우드들이 도통되지 않음)에 접속된다. 각각의 다이오우드(D11) 내지 (D22)는 순방향 전압(Δ)과 운동저항(순방향 저항)(r)에 의한 직렬 연결도 표현된다. 펄스 발생기(OS)로부터 정의 임펄스(i0)가 인가되는 상태에서, 스위치(S1) 및 (S2)는, 이들이 접점(g1)에 접속되는 상태와 동등한 [다이오우드(D11)과 (D21)가 도통되는] 상태로 되며, 따라서 임펄스(i0)는 다이오우드(D11)측과 다이오우드(D21)측을 통하여 양쪽에 동등하게 io/2의 진폭만큼 통하도록 흐르게 된다.
이 상태에서, 출력단자(d3) 및 (d4) 차이의 출력 전압(Eo1)은 다음의(1)식으로 표현될 수 있다.
Figure kpo00001
또한, 부의 임펄스(io)(진폭은 정의 임펄스의 경우와 동일한 것으로 가정한다)가 인가되는 상태에서는, 출력단자(d3) 및 (d4) 사이의 출력전압(Eo2)이 다음의(2)식으로 표현될 수 있다.
Figure kpo00002
제7도에서 나타낸 바와 같이 펄스발생기(OS)로부터의 정,부의 임펄스를(T)의 주기로 인가하고, 임펄스의 충전이나 방전에 의한 전위의 변화를 작게하기 위하여 콘덴서(C1) 및 (C2)의 용량을 충분히 크게함으로써, 출력전압(Eo)은 (Eo1)과 (Eo2)의 평균값으로 되며, 이에 의하여 (1)식 및 (2)식으로부터, (3)식에 의하여 표현될 수 있다.
Figure kpo00003
상기 (3)식에 있어서, 만약,
Figure kpo00004
으로 된다면, (3)식의 2항과 3항은 0로 되며, 출력전압(Eo)과 입력전압(Ei)은 같게된다.
따라서, 입력회로에 인가되는 전압(Ei)은, 전기적으로 절연된 방식으로 출력회로축으로부터 얻어질 수 있다. (4)식에 나타낸 조건들은, 병렬다이오우드 회로를 구성하는 장치(D11) 및 (D12)와, 장치(D21) 및 (D22)에 대한 동일한 표준부품을 사용하거나, 소정온도를 유지시킴으로써 용이하게 달성될 수 있다.
제7도는, 제6도에 나타낸 회로가 작동되었을때 발생되는 파형을 나타내는 도면으로서, 제7a도는 정,부극성의 임펄스를 나타내며, 제7b도는 병렬 다이오우드 회로의 (D1)쪽과 (D2)쪽으로 분기되는 전류를 나타내고, 제7c도는 출력전압(Eo)의 리플에 상당하는 진폭을 과장되게 나타낸 것이다.
제2도로 되돌아가서, 회전검출부(300)의 구성을 설명한다. 먼저, 엔코오더 I/F(3002)의 구성을 설명한다. 제8도는, 이 엔코오더 I/F(3002)의 구성의 1예를 나타내는 도면이다. 도면중, 부호(301)는, 그의 원주방향에 2단으로 배열되어 형성된 광통과 슬릿을 구비한 고리형 코드판을 나타내며, 각각의 슬릿들은 소정의 피치간격으로 배치되어 있다. 바깥쪽 슬릿구조는 m1개의 광통과 슬릿(302)들로 구성되며, 안쪽 슬릿구조는 m2개의 광통과 슬릿(303)들로 구성된다. 이들 광통과 구조(302) 및 (303)들은, 모우터의 회전자(108)와 고정자(101)에 마련된 톱니의 변위를 검출할 목적으로 마련된 것이다.
슬릿(5)들은, 슬릿구조(302) 보다 바깥쪽의 위치에서, 원점을 검출할 목적으로 마련된 것이며, 이에 의하여 코드판(301)의 회전위치가 검출될 수 있다.
이 코드판(301)은 모우터의 출력측과 함께 회전하도록 설치된다. 부호(304) 및 (305)는 광원을 나타내며, 부호(306) 및 (307)은 이들 광원(304) 및 (305)로부터의 광선을 평행관으로 변환시키기 위한 렌즈들을 나타낸다.
렌즈(306)를 통과한 광은 슬릿(302)와 슬릿(S)에 닿게되며, 렌즈(307)를 통과한 광은 슬릿(303)에 닿게된다. 부호(308)는 광통과 슬릿(302)을 통과한 광[슬릿상(像)]을 받아들이는 상센서로서, 예를 들면, 무리지어 있는 구조로 설치되는 8개의 포토다이오우드(3081) 내지 (3088)들로 구성된다. 부호(G1) 및 (G2)는 광통과 슬릿(S)을 통과한 광선을 검출하는 포토다이오우드들을 나타낸다. 부호(309)는 관통과 슬릿(303)을 통과한 광(슬릿상)을 받아들이는 상센서를 나타내며, 예를 들면, 무리지어서 설치되는 8개의 포토다이오우드(3091) 내지 (3098)들로 구성된다. 이들 포토다이오우드들은, 제9도에 나타낸 바와 같이, 2개의 광통과 슬릿에 의하여 형성되는 1개의 피치(P')내에 배열설치된다. 부호(310)는, 모우터의 회전자(108) 및 고정자(101) 사이의 위치 관계가, 포토다이오우드(3081) 내지 (3088)로부터의 검출신호와, 포토다이오우드(3091) 내지 (3098)로부터의 검출신호들에 의하여 계산되는 신호처리 회로를 나타낸다.
제10도는 이러한 제어장치의 특정구성의 1예를 나타낸다. 도면중, 부호(SW1) 내지 (SW8)는, 소정 시간대에 해당 포토다이오우드(3081) 내지 (3088)와, 포토다이오우드(3091), 내지 (3098)로부터의 신호들을 연속적으로 얻기위한 스위치들을 나타낸다.
부호(311)과 (312)는, 해당스위치(SW1) 내지 (SW8)를 거쳐 인가되는 신호들을 증폭하기 위한 OP앰프들을 나타낸다. 이들 OP앰프(311) 및 (312)로부터의 출력들은, 스텝형의 파형을 형성한다.
각 파형의 높이는 광을 검출한 포토다이오우드의 수효에 따라서 결정된다. 다시 제2도로 돌아가서, 엔코오더 I/F(3002)의 구성을 설명한다. 엔코오더 I/F(3002)의 로우페스필터(313) 및 (314)는, OP앰프(311) 및 (312)로부터의 출력에서 저주파 성분을 추출한다.
비교기(315) 및 (316)는, 로우패스필터(313) 및 (314)로부터의 출력파형을 형성한다. 주기 카운터(317) 및 (318)는, 비교기(315) 및 (316)의 출력 주기를 계수한다. 부호(319)는 비교기(315)와 (316)의 출력 파형간의 위상차를 계수하는 위상차 카운터를 나타낸다.
다음에, 속도제어부(400)의 구성을 설명한다. 속도제어부(400)의 부호(401)은, 속도제어모드와 위치제어모드를 절환하는 스위치를 나타낸다. 스위치(401)는, 속도제어가 수행될때는 접점(h1)으로 절환되고, 위치제어가 수행될때는 접점(h2)으로 절환된다.
부호(402)는 엔코오더 I/F(3002)의 출력신호를 속도신호로 변환하는 F/V변환기를 나타낸다. 부호(403)는, 스위치(401)로부터의 신호(속도에 있어서의 지시치로 기능함)와, F/V변환기(402)로부터의 신호사이의 감산을 위한 감산기를 나타낸다.
부호(404)는, 이득이 디지탈 신호에 의하여 변환되어서, 아날로그 신호가 증폭되는 멀티플라잉 디지털-아날로그 변환기(MDA)를 나타낸다. 이득을 설정하는 신호는 위치제어부(500) 또는 조정부(600)로부터 인가된다.
부호(405)는 멀티플라잉 디지탈-아날로그 변환기(404)의 출력을 소정의 상한치 또는 하한치로 제한하는 전압제어리미터(VCL)를 나타낸다. 부호(406) 및 (407)은 전압제어리미터(405)의 신호를 받아들이는 멀티플라잉 디지탈-아날로그 변환기를 나타내며, 이들은, 위치제어부(500)로부터의 정류제어신호에 따라서 감산기(203) 및 (204)에, 전류지시치로서 전류신호 I sin θe 나 I sin(θe+120°)를 인가한다[여기에서, 부호(I)는 전류를 나타낸다].
다음에 위치제어부(500)의 구성을 설명한다. 위치제어부(500)에 있어서 부호(501)는, 위치지시 펄스신호와 회전방향신호에 의하여 위치지시신호를 발생하는 카운터를 나타낸다. 부호(502)는 상용모드에서 접점(K1)에 접속되는 스위치로서, 시험모드에서는, 시험신호 발생수단(502')에 의하여 시험신호가 공급되는 접점(K2)에 접속된다.
부호(503)는, 스위치(502)로부터의 신호(위치지시신호로서 기능함)와, 위치검출수단(504)으로부터의 신호사이의 차를 구하기 위한 감산기를 나타낸다. 부호(505)는, 조정부(600)로부터의 신호에 의하여 이득표(506)에서 읽어진 정수(Parameter)에 의거한 멀티플라잉 디지탈-아날로그 변환기(404)의 이득을 조정하기 위한 위치제어수단을 나타낸다. 이 위치제어수단(505)은, 소프트 웨어의 수단에 의하여 I-PD(적분,비례,미분)를 수행하는 3차 서어보시스템을 형성한다.
이득표(506)는, 제11도에 나타낸 바와 같이, 모우터의 부하관성(J)과, 위치제어시스템의 특성주파수(fn)와, 상기 부하 관성(J) 및 특성주파수(fn)에 대한 최적 제어 정수치(X11),(X12),(X13)들이 대응되는 방식으로 나타내어진 표로 구성된다.
이득표(506)는 속도제어표와 위치 제어표로 구성되며, 각각의 속도 제어표와 위치제어표는 P-작용(비례)표와 I-작용(적분)표로 구성된다. 부호(507)는, 엔코오더 I/F(3001)로부터의 신호에 의하여 멀티플라이어(406) 및 (407)에 신호를 인가함으로써 모우터의 정류를 제어하기 위한 정류제어수단을 나타낸다. 부호(508)는, 위치제어 수단(505)의 출력을, 디지탈 적이며 아날로그적인 방식으로 변환하기 위한 D/A변환기를 나타낸다. 부호(509)는, D/A변환기(508)의 출력을 표본유지(Sample-hold)하고, 이를 조정부(600)로 인가하기 위한 표본 유지회로를 나타낸다.
속도제어가 수행될때, 스위치(401)는 접점(h1)으로 절환되고 속도지시치로서의 아날로그 속도입력과, F/V변환기(402)로부터의 속도신호와의 차가 감산기(403)에 의하여 얻어진다. 멀티플라잉 디지털-아날로그 변환기(404)의 이득은, 이하에서 설명되는 스위치(601) 및 (602)를 이용하여 이득표(506)에서 읽어진 제어 정수치의 수단에 의하여 설정된다.
위치제어가 수행될때, 스위치(401)는 접점(h2)에 접속되고, 스위치(502)는 접점(K2)에 접속된다. 카운터(501)로부터의 위치지시신호와, 위치검출수단(504)으로부터의 출력신호의 차는 감산기(503)에 의하여 구해진다. 위치제어 수단(505)에 있어서, 스위치(601) 및 (602)에 의하여 이득표(506)로부터 제어정수가 읽어진다.
이와 같이하여 읽어진 제어정수는, 위치제어 알고리즘 방식으로 멀티플라잉 디지탈-아날로그 변환기(404)의 이득을 조정하는데 이용한 된다. 조정부(600)의 구성을 설명한다.
조정부(600)에 있어서, 부호(601) 및 (602)는 서어보 조정 스위치들을 나타낸다.
서어보 조정 스위치(601)는, 특성 주파수(fn)를 소정범위내에서 다수의 단계로 설정하는 특성 주파수 설정 스위치로서 구성된다. 특성 주파수는, 예를 들면, 이 스위치(601)의 수단에 의하여 5 내지 20Hz의 범위내에서 16단계로 설정된다. 부호(602)는, 관성(J)을 소정 범위내에서 다수개의 단계로 설정하는 관성 설정스위치이다. 이들 스위치(601) 및 (602)에 의하여(fn)과(J)가 설정되었을 때, (fn)과 (J)의 설정치에 대한 최적 제어정수가 이득표(506)에서 읽어진다. 위치제어가 스위치(601) 및 (602)에 의하여 수행될때, 위치제어수단(505)은, 위치 제어표에서 읽어진 제어정수치에 의거한 멀티플라잉 디지탈-아날로그 변환기(404)의 이득을 조정한다.
속도 제어가 수행될때, 이득은, 속도제어표에서 읽어진 제어정수를 멀티플라잉 디지탈-아날로그 변환기(404)에 인가함으로써 조정된다.
부호(603)는, 스위치(502)를 턴온하거나 턴오프하기 위한 스위치를 나타낸다. 부호(604)는 스위치(401)를 턴온하거나 턴오프하기 위한 스위치를 나타낸다. 부호(605)는 속도제어나 위치제어를 적분모드나 비례모드로 변경시키기 위한 스위치이다. 이득표(506)의 적분 작용표와 비례작용표는 스위치(605)의 수단에 의하여 절환된다. 로보트팔이 직접 구동모우터의 수단에 의하여 작동할때, 적분 작용모드제어는 로보트팔의 위치설정의 목적으로 수행되고, 비례작용모드제어(복종 제어)는 물건을 잡기 위한 목적으로 수행된다. 부호(606)는, 표본 유지회로(509)를 거쳐 위치제어부(500)의 출력을 구하기 위한 모니터 출력단자를 나타낸다.
이와 같이하여 구해진 출력은 모니터될 목적으로 예를 들면 오실로스코프와 같은 표시장치로 인가된다.
부호(607)는, 업-다운펄스 발생기(608)를 거쳐 증가펄스 신호를 얻기 위한 펄스수납 단자를 나타낸다.
부호(609)는 포토다이오우드(G1) 및 (G2)의 출력을 얻기 위한 원점 신호단자를 나타낸다.
펄스수납 단자(607)에서 얻어진 출력과 원점 신호단자(609)에서 얻어진 출력은 제어기(도시하지 않음)로 인가된다. 모우터의 회전위치는 제어기내의 펄스수납단자(607)의 출력에 의하여 계수되며, 원점은 원점신호단자(609)의 출력에 의하여 검출된다.
부호(BS)는, 회전검출부(300)와, 속도제어부(400)와, 위치 제어부(500) 및 조정부(600) 사이에서 신호를 이송하는 데이타 버스를 나타낸다.
만약, 모우터의 관성(J)이 기울어지면, 스위치(502)는 접점(k2)에 접속되며, 이에 의하여 알고 있는 시험신호가 위치 제어수단(505)에 인가되며, 위치제어부(500)에서 출력된 신호는 모우터의 출력단자의 수단에 의하여 모니터 된다. 그리고, 설정된 관성치는 모니터된 파형의 찌그러짐을 없애기 위하여 관성설정스위치에 의하여 조정된다. (fn) 및 (J)는 스위치에 대신하여 외부제어기에 의하여 설정될 수도 있다.
상기 실시예에 있어서는, 특성주파수(fn) 및 관성(J)의 양자가 서어보 조정스위치에 의하여 설정되었을때. 제어정수가 이득표(506)에서 읽어지게 되는 구성이 개시되었으나, (fn) 이나 (J)의 어느 한쪽의 설정되었을때 제어정수가 읽어지는 구성이 채택될 수도 있다.
상술한 시스템에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 1) 모우터부(100)에 있어서, 토오크가 고정자의 여자 코일 및 고정자석의 자기장에서 발생되기 때문에, 토오크와 모우터 중량사이의 비("토오크/중량"이라 약칭함)가 증가될 수 있다. 더우기, 필요한 표면 자속밀도를 얻기 위하여 소정크기로 증가 될 필요가 있는 고정자석이 고정자측에 배치되므로, 회전자의 중량이 감소될 수 있다. 그 결과 토오크/중량이 부가적으로 증가될 수 있다.
2) 구동회로(200)에 있어서, 소형신호 분리기를 포함한 전류 검출회로가, 모우터에 대한 전류 검출수단(궤환 신호 검출수단)으로서 사용되기 때문에, 여자 전류가 높은 정확도와 고도로 절연된 방식으로 검출될 수 있어서, 모우터는 적은 속도 리플로서 회전할 수 있다.
3) 회전 검출부(300)에 있어서, 위치를 검출하는 슬릿들이 2단으로 배열되어 있으며, 2단의 슬릿들의 갯수의 차가 모우터 상의 톱니의 수효와 같도록 배열되기 때문에, 모우터의 고정자와 회전자의 톱니사이의 위상차가, 슬릿들을 통한 통과광의 파형이 형성된 신호들 사이의 위상차를 이용하여 직접 얻어질 수 있다. 그결과, 모우터의 회전 위치와 회전속도가 높은 분해도에서 검출될 수 있다.
더우기, 엔코오더는, 위치 검출 슬릿에 부가하여 원점 검출 슬릿을 포함한다. 엔코오더 I/F(3002)로부터의 신호들은 속도제어부(400)와 위치 검출부(500)로 인가된다. 그 결과, 회전 검출부(300)는, 속도검출, 위치 검출, 원점검출, 및 자극 검출 기능을 전부 가지게 된다.
4) 서어보 저정부(600)에 있어서, 서어보 조정 스위치의 수단에 의하여(fn) 및 (J)가 설정되었을때, 최적 정수치가 이득표에서 읽어진다. 모우터의 회전은 이와 같이 하여 구해진 정수치의 수단에 의하여 제어된다. 그 결과, 사용자는 회로의 이득을 조정하는 것과 같은 각각의 제어치를 설정할 필요가 없고, 이에 의하여 서어보 시스템은 용이하게 조정될 수 있다.
더욱이, (fn) 및 (J) 만을 설정함으로써, 3차 제어되어지는 멀티플라잉 디지탈-아날로그 변환기(404)의 이득설정이 4차적 방식에서와 같이 용이하게 수행될 수 있다.
5) 서어보 조정부(600)에 있어서, 만약 모우터의 부하-관성이 기울어진다면, 모니터 출력단자(606)를 통하여 위치제어부로부터 적절한 출력을 얻기 위하여 알고 있는 시험신호가 위치 제어수단(505)에 인가되고, 출력이 모니터된다. 그 결과, 설정된 관성치가, 모니터된 파형의 왜곡을 방지하기 위하여, 스위치(602)의 수단에 의하여 조성된다. 그 결과, 모우터의 부하-관성이 기울어주더라도, 서어보 시스템은 용이하게 조정될 수 있다.
제12도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 시스템의 주요부의 구조를 도시하는 도면으로서, 도면중, 정지부(700)는 모우터부(100)와 구동회로(200)의 사이에 위치된다.
정지부(700)는, 전기에너지의 발생을 정지시킴으로써 모우터부(100)을 정지시키는 역할을 한다.
모우터가 고속으로 회전할때, 즉, 모우터의 속도가 소정의 기준치를 초과하였을때는, 제13도에 나타낸 바와 같이, 모우터의 코일(L)이 저항(R11) 및 콘덴서(C)로 구성되는 병렬회로에 접속된다.
한편, 모우터가 저속으로 회전할때, 즉, 모우터의 회전속도가, 소정의 기준치보다 낮을때는, 제14도에 나타낸 바와 같이, 모우터의 코일을 단락된다.
부호(R10)는 코일(L)의 코일저항을 나타낸다. 코일(L)은 제2도에 나타낸 코일(L1) 및 코일(L2)에 해당한다.
회로를 제13도에 나타낸 바와 같이 연결함으로써, 콘덴서(C)와 코일(L)사이에는 직렬 공진이 발생하고, 이에 의하여 위상 ø(여자전류와 여자 전압사이의 위상차)이 커지는 것이 방지된다. 그 결과, 모우터의 운동에너지의 소비가 증가된다. 더우기 공진치(Q)를 감소시키기 위하여, 저항기(R11)이 콘덴서(C)에 병렬로 접속된다. 그 결과, 운동에너지는 더욱 소비된다. 제12도와 관련하여, 정지부의 특정구조를 설명한다. 도면중, 부호(710)는 전기에너지 발생정지회로이며, 부호(720)는 전기에너지 발생 정지회로(710)를 제어하기 위하여, 전기에너지의 발생정지를 제어하는 회로를 나타낸다.
전기에너지 발생정지회로(710)에 있어서, 모우터가 회전할때는 회전/정지 스위치(SW10)(연결스위치 수단)가 접점(a1)에 접속되며, 모우터가 정지했을때는 접점(a2)에 접속된다.
저항(R11) 및 콘덴서(C)로 구성되는 병렬 회로(공진회로)의 수단에 의하여 정지를 수행할 목적으로, 정지방식 선택 스위치(SW11)(연결 스위치 수단)가 접점(b1)에 접속된다.
한편, 정지방식 선택 스위치(SW11)가 접점(b2)에 접속될때는, 정지가 모우터 코일(L)을 단락시킴으로써 수행된다.
전기에너지 정지제어회로(720)에 있어서, 부호(721)는 입력 단자중의 하나에 제어신호(BR)가 인가되고, 다른 하나의 입력단자에는 고수준 신호가 인가되는 AND 게이트를 나타낸다. 부호(722)는 AND 게이트(721)의 출력에 의하여 스위치(SW10)를 절환하는 릴레이를 나타낸다.
부호(723)는 모우터로부터의 속도신호(V)에 응하여 전압을 발생하기 위한 전압 발생수단을 나타낸다. 부호(724)는, 전압 발생수단(723)의 출력전압과 기준전압(VR)을 비교하고, 비교된 결과에 상당하는 2진 신호를 발생하는 비교기를 나타낸다. 부호(725)는, 비교기(724)의 출력과 제어신호(BR)의 AND 연산을 구하기 위한 AND 게이트이다.
부호(726)는, AND게이트(725)의 출력에 의하여 스위치(SW11)를 절환하는 릴레이를 나타낸다.
특허청구범위에 기재된 비교수단은 비교기(724)에 해당하며, 정지스위치 수단은, AND게이트(721) 및 (725)와, 릴레이(722) 및 (726)와, 스위치(SW11)로 구성되는 부분에 해당된다.
상술한 구조의 정지부의 작용을 설명한다.
이러한 정지부가 설치된 모우터가 회전할때, 정지신호(BR)는 저수준으로 설정된다. 그 결과, AND 게이트(721)의 출력은 저수준으로 되며, 이에 의하여 릴레이(722)는 스위치(SW10)가 접점(a1)에 접속되도록 한다. 그 결과, 여자전류가 구동회로(200)에서 모우터부(100)로 인가된다.
모우터가 정지되면, 정지신호(BR)가 고수준으로 설정된다. 그 결과 AND 게이트(721)이 출력이 고수준이 되며, 이에 의하여 릴레이(722)는 스위치(SW10)가 접점(a2)에 접속되도록 한다.
이 경우에, 모우터의 회전속도(V)가 소정기준치를 초과한때는, 릴레이(726)는, 비교기(724)의 출력에 의하여, 스위치(SW11)가 접점(b1)가 접속되도록 한다.
그 결과, 공진회로[저항(R11)과 콘덴서(c)에 의하여 구성되는 병렬회로]는 모우터 코일(L)에 접속된다.
이 공진회로 내에서 모우터의 운동 에너지가 소비된다. 위상 ø(여자전류와 여자전압의 위상차)를 ø"라 가장하면, 다음식과 같이 표현된다.
Figure kpo00005
여기서, ω=Nr·
Figure kpo00006
ω : 코일의 유도전압의 각 주파수
Nr : 상수
Figure kpo00007
: 모우터의 회전속도
상기식에 나타낸 부호는 저항, 인덕턴스, 정적용량을 각각 나타낸다.
ø"는, 제15a도에 나타낸 바와 같이, 에이징(Aging)을 겪게된다. 모우터의 회전속도(
Figure kpo00008
)는, 신호(
Figure kpo00009
)로서 전기 에너지 정지 제어회로(720)에 인가된다.
모우터의 회전속도(
Figure kpo00010
)가 소정의 기준치에 미달할때는, 릴레이(726)은, 비교기(724)의 출력에 의하여 스위치(SW11)가 접점(b2)에 접속되도록 한다.
그 결과, 모우터 코일이 단락되며, 제13도에서 나타낸 회로와 유사한 방식으로, 모우터의 운동 에너지가 소비된다.
이 상태에서, 위상 ø를 ø'로 가정하면, ø'는 다음과 같이 표현된다.
Figure kpo00011
위상 ø는 제15a도에 나타낸 바와 같이 에이징을 겪게된다.
모우터의 회전속도(
Figure kpo00012
), 코일의 여자전류(I), 및 전력요소(cos ø)에 의하여 겪게되는 에이징들이 제15b도에 나타내어져 있다.
상술한 정지부에 있어서, 모우터의 회전속도가 낮은때는, 위상 ø가 제(6)식에서 표현된 것과 같이되고, 회전속도가 높을때에는, 위상 ø가 제(5)식에서 표현된 것과 같이 된다.
이들 회로에서 소비되는 에너지 P는,
Figure kpo00013
따라서, P는 cosø=1일때 최대치가 된다.
제15도에서 나타낸 cosø의 곡선과 제(7)식으로부터 분명히 알 수 있는 바와 같이, 모우터의 회전속도가 높을때는, cosø"는 codø'보다 빨리 1에 접근한다.
따라서, 콘덴서와 저항 사이의 직렬공진을 이용한 전기 에너지 발생정지 방법은, 모우터의 운동 에너지를 더욱 빨리 소모시킬 수 있다.
모우터의 회전속도가 낮을때는, 제14도에 나타낸 회로는 더큰 효과를 나타낸다. 따라서, 회전속도가 특정수준보다 낮을때, 기계적 브레이크에 동등한 정지 특성이, 제13도에 나타낸 회로를 제14도에 나타낸 회로로 절환시킴으로써 간단한 구조에 의하여 얻어질 수 있다.
정지부의 구조에 있어서, 모우터의 회전속도와 관련하여, RC 공진회로를 모우터 코일에 접속시키는 방식과, 모우터 코일을 단락시키는 방식을 선택하는 방법에 의하여 모우터가 정지되므로, 모우터는 넓은 범위의 회전 속도에 걸쳐 효과적으로 정지될 수 있다.
제16도는 본 발명에 의한 시스템의 회전 검출부의 구성의 다른 예를 나타낸다. 이 회전 검출부는 사인파 형상으로된 슬릿들을 가지는 엔코오더를 사용한다. 도면중, 부호(330)는, 소정의 피치간격을 두고 코드판(301)의 원주방향에 배치된 사인파 형상의 다수개의 광통과 슬릿들을 나타낸다.
포토다이오우드(3081) 내지 (3088)들은, 제17도에 나타낸 바와 같이, 광통과 슬릿(330)들과 동일하게 피치(P1)를 두고 배치된다. 비록 광통과 슬릿(330)들은 원주방향으로 배치되지만, 제17도에서는 설명의 편의상 확대된 형식으로 나타내었다.
광통과 슬릿(330)의 형상에 대하여 설명한다.
제18도는 광통과 슬릿(330)의 형상들을 나타내며, 도면중, 부호(0)는 코드판(301)의 회전중심, 부호(X) 및 (Y)는 각각 0을 원점으로 하는 직각 좌표축을 나타낸다.
도면내의 부호들은 이하의 내용을 나타낸다 :
N : 1회전당 슬릿의 수
R : 슬릿구성 안쪽원의 반지름
2K : 슬릿구성 안쪽원과 바깥쪽원의 반지름 사이의 차
A : 슬릿의 안쪽 원주상의 점
B : 단편(AO)의 연장선과 사인 파형 부분 사이의 교차점
θ : 단편(AO)와 X좌표축에 의하여 결정되는 각
t : A점의 X축 좌표
(x,y) : B점의 좌표
(x',y') : A점의 좌표
Figure kpo00014
라 하면,
Figure kpo00015
Figure kpo00016
따라서, x와 y는 다음과 같이 표현될 수 있다 :
Figure kpo00017
여기에서,
Figure kpo00018
A점과 B점의 집합들에 의하여 둘러싸이는 구역이 광통과 슬릿이 된다.
이상의 내용은 π/2"fθ"f2π인 구역에서도 마찬가지이다. 제19도는 본 발명에 의한 시스템의 회전 검출부의 또다른 예를 나타낸다.
이 회전 검출부는, 위치검출 광통과 슬릿구성이 2단식으로 배치되고, 슬릿들이 사인과 형상인 엔코오더를 포함한다.
바깥쪽 슬릿구성은 m1개의 광통과 슬릿(331)들로 구성되고, 안쪽 슬릿구성은 m2개의 광통과 슬릿(332)들로 구성되며, m1-m2개는 모우터부(100)의 톱니의 수효와 동일하게 되도록 배치된다.
이와 같이 2단식으로 배치된 광통과 슬릿구성(331) 및 (332)들은 모우터 고정자와 회전자의 톱니의 분리를 검출할 목적으로 마련된 것이다.
쉬프트 레지스터(SR1) 및 (SR2)들은, 특정시기에 포토 다이오우드(3081) 내지 (3088)과, 포토 다이오우드(3091) 내지 (3098)의 출력을 얻기 위하여 순서대로 스위치(SW1) 내지 (SW8)들은 턴온하거나 턴오프한다.
상기와 같이하여 구성된 회로의 작용을 설명한다. 스위치(SW1) 내지 (SW8)의 스캐닝(Scanning) 주파수는 8fs로 설정한다[fs는 로우패스필터(313) 및 (314)의 출력 파형의 주파수를 나타낸다]
바깥쪽 광통과 슬릿(331)을 통과한 광선은 포토다이오우드 군(群)(308)에 의하여 검출되며, 안쪽 광통과 슬릿(332)을 통과한 광선은 포토다이오우드 군(309)에 의하여 검출된다.
주파수 8fs로 포토다이오우드 군으로부터의 검출신호를 스캐닝 함으로써, 로우패스필터(313) 및 (314)를 통과한 신호 f1(t) 및 f2(t)는 다음과 같이 된다.
Figure kpo00019
Figure kpo00020
여기에서, A1, A2: 상수
θ : 코드판의 회전각
ω=2π fs이며, 2신호사이의 위상차는
Figure kpo00021
위상차(ø)와, 코드판의 회전각(θ)과의 관계를 설명한다.
이하에서 설명되는 경우는, 바깥쪽 슬릿의 갯수(M1)가 8개이고, 안쪽 슬릿의 갯수(M2)가 6개라고 가정한다.
더우기, 모우터의 톱니의 갯수(M)는, 8-6=2이므로 2개로 설정된다.
포토다이오우드군(308) 및 (309)로부터의 검출신호들과, 모우터의 회전각 사이의 관계는 제20a도 및 (b)에 나타낸 바와 같이 표현될 수 있다.
도면들로부터 분명히 알수있는 바와 같이, 검출신호들(전기적각도) 사이의 변위는, 코드판(301)의 실제 회전각(θ)(기계적각도)의 증가에 비례하여 ø1,ø2,‥‥와 같이 증가된다.
코드판이 θ로 회전하고 있을때 2개의 검출신호들 사이의 변위(θ)는 제(10)식으로부터 다음과 같이 표현될 수 있다.
ø=(8-6)θ
한편, 모우터의 회전자도, 코드판(301)이 θ로 회전함에 따라 θ로 회전한다. 모우터의 톱니의 수효가 2개이기 때문에, 모우터의 회전자의 톱니와 고정자의 톱니는 각 2θ로 변위한다.
즉, 코드판에 의하여 검출되는 위상차는, 모우터의 회전자의 톱니와 고정자의 톱니사이의 전기적 각도의 변위에 상당한다. 이러한 관계에 의거하여, 모우터의 회전자의 톱니와 고정자의 톱니사이의 위치관계가 검출되고, 이에 의하여 모우터의 정류가 제어된다.
상기한 엔코오더에 있어서는, 각각의 슬릿이 사인파 형상으로 되어 있으므로, 각 포토다이오우드에 도달하는 광은 사인파형을 형성한다.
각각의 포토다이오우드는 광으로 방사되는 구역에 해당하는 출력을 발생하기 때문에, 엔코오더로부터의 검출신호는, 제21도에서 나타낸 바와 같이, 포토다이오우드(3081) 내지 (3088)의 배열과 관련하여 기준파형에 근접하는 사인파형으로 형성된다. 그 결과, 어떠한 고주파 성분도 포함되지 않고 높은 정확도를 나타내는 변위 변환기의 검출신호를 얻을 수가 있다.
상기 엔코오더가 모우터의 회전속도를 제어하는데 적용될때에는, 모우터가 원활하게 회전할 수 있도록 하는데에 도움이 된다.
제22도는 본 발명에 의한 시스템의 회전 검출부의 또 다른 예를 나타낸다.
이 회전 검출부는 자기 리졸버를 포함하여 구성된다.
제22도에 있어서, 제22a도는 상기 장치의 정면도이며, 제22b도는 제22a도의 Z-Z선에 따른 단면도이다.
도면중, 부호(810)는, 비자기 물질(814) 및(815)이 각각 3개의 자기물질의 사이, 즉,(811)과 (812)의 사이 및 (812)와 (813)의 사이에 배치되어 있는 고정자를 나타낸다.
각각의 자기물질(811),(812) 및 (813)은, 3개씩의 돌출자극(8111) 내지 (81l3),(8121) 내지 (8123) 및 (8131) 내지 (8133)들을 가진다.
이들 돌출자극의 윗끝단의 각각에는 톱니(816)들이 형성된다.
자기물질상의 돌출자극들의 톱니들은 같은 위상으로 배치되며, 자기물질(811),(812) 및 (813)들상의 톱니들은 서로{(1/3)+ma}Pa씩 변위한다(Pa는 톱니피치를 나타내며, m,는 정수를 나타낸다).
각 코일(8171) 내지 (8173),(8131) 내지 (8183) 및 (8191) 내지 (8193)은 각 자기물질(811),(812) 및 (813) 주위에 감겨 있다.
부호(820)는, 자기물질로 만들어져 있으며, 고정자(810)보다 바깥쪽에 배치되는 회전자를 나타낸다. 톱니(821)는 그것과 동일한 피치를 가지는 톱니(816)와 마주보고 회전자(820)상에 형성된다.
부호(822)는, 코일(8171) 내지 (8173),(8181) 내지 (8183) 및 (8193)에 사인파 전압 Vo sin ωt, Vo sin(ωt+120°) 및 Vo sin(ωt-120°)을 각각 인가하기 위한 3상 오실레이터를 나타낸다.
부호(823)는, 코일(8171) 내지 (8173),(8181) 내지 (8183) 및 (8191) 내지 (8193)을 통하여 흐르는 전류들을 이용하여 회전자(810)의 회전각 및 회전속도를 계산하는 연산수단을 나타낸다. 각각의 코일을 통하여 흐르는 각각의 전류는, 각 코일에 직렬로 저항을 연결하고, 해당 저항의 양단 전압을 측정함으로써 검출된다.
3상 코일이 사용되는 경우에 있어서, 돌출자극들의 갯수는 9개에 한하지는 않으며, 선택적으로는, 3na개에 한하여 가능하다(na는 1개의 고정자당 돌출자극의 갯수를 나타낸다).
제23도는 상기한 장치의 회로 다이어그램도이다.
도면중, 부호(8221),(8222) 및 (8223)들은 코일(8171) 내지(8173),(8181) 내지 (8183) 및 (8191) 내지 (8193)들에 각각 사인파 전압 Vo sin ωt, Vo sin(ωt+120°) 및 Vo sin(ωt-120°)들을 인가하는 오실레이터들을 나타낸다.
특허청구범위에 기재된 신호원은 오실레이터(8221) 내지 (8223)들에 해당한다.
상기한 장치의 작용에 대하여 설명한다.
코일(8171) 내지 (8173),(8181) 내지 (8183) 및 (8191) 내지 (8193)들의 인덕턴스(L17),(L18) 및 (L19)들은, 코일들의 각 자기저항(R17),(R18) 및 (R19)의 수단에 의하여 결정되며, 따라서, 다음과 같이 표현된다 :
Figure kpo00022
여기에서 :
Ro, ro : 자기저항,
n : 권선수
각각의 코일이 3상 오실레이터(822)에 의하여 여자되었을때, 해당코일(8171) 내지 (8173),(8181) 내지 (8183) 및 (8191) 내지 (8193)을 통하여 흐르는 전류(I17),(I18) 및 (I19)는 다음과 같이 표현될 수 있다 :
Figure kpo00023
여기에서, a, b : 상수
또한, 전류(I17),(I18) 및 (I13)의 합은 다음과 같이 계산되고 표현된다 :
Figure kpo00024
제(13)식은, 회전각 θ로 위상이 변환되는 리졸버의 출력신호의 식과 같기 때문에, R/D 변환기는 필요없게 된다.
더우기, 상기 광학 엔코오더와, 신호의 인터페이스가 동일하게 되어, 공통제어회로가 적용된다.
제(13)식으로부터 회전각(θ)이 얻어진다.
또한, θ=Vot(Vo는 회전자의 회전각속도를 나타낸다) 이기 때문에, 회전자의 회전속도는 θ의 주파수를 이용하여 계산된다.
제24도는 본 발명에 의한 위치 및 속도 검출장치를 이용한 카운터회로의 구성의 1예를 나타낸다.
도면중, 부호(830)는 본 발명에 의한 위치 및 속도 검출장치를 나타내며, 부호(831)는 상기 위치 및 속도검출장치(830)의 출력 파형을 형성하는 파형형성수단을 나타낸다.
부호(832)는 형성된 신호의 주기를 계수하는 카운터이다.
부호(833)는 주기카운터(832)에서 계수된 숫자를 데이타로서 이용하여 회전각(θ)을 구하는 마이크로 프로세서를 나타낸다.
회전자가 정지하고 있을때, 위치 및 속도 검출장치(830)의 출력신호 주파수가 3KHz이고, 주기 카운터(832)에 의하여 계수된 주파수가 3MHz라고 한다면, 마이크로 프로세서(833)는 다음식으로부터 회전각(θ)을 계산한다 :
θ=∑(Data-1000)
Data : 주기카운터(832)에 의하여 계수된 값
돌출자극 주위에 감겨진 코일이 3상코일에 한정되는 것은 아니며, Ka상코일로 대체 될수 있다(Ka는 정수를 나타낸다).
이 경우, 돌출자극의 갯수는 Kana로 된다. 비록, 상기 실시예에 있어서는, 고정자의 인접돌출자극들의 톱니의 위상들이 서로 Pa/3씩 변위되는 구성이 채택되었으나, 회전자는 3층으로 형성될수도 있으며, 조정된 층들에서의 톱니의 위상들은 Pa/3씩 변위될 수 있다.
또한, 상기 실시예에 있어서는, 코일을 구동하기 위하여 전압을 이용하고, 이에 의하여 회전각이 코일을 통과하는 전류로부터 얻어지게 되는 구성으로 되어 있으나, 회전각이 코일에 인가되는 전압으로부터 검출되도록, 전류에 의하여 코일이 구동될 수도 있다.
상술한 회전검출부를 이용함으로써, 고정자의 편심에 기인하는 오류가 제거될 수 있는데, 이는, 회전각이, 회전자의 원주방향으로 배치된 다수개의 코일에 의하여 검출되는 신호의 합으로부터 계산되기 때문이다.
더우기, 회전검출부의 내부에는 어떠한 전기회로도 설치되어 있지 않기 때문에, 양호한 열저항이 얻어질 수 있다.
또한, 회전검출부의 구성이 모우터의 구성과 동일하므로, 모우터의 조립 및 조정이 용이하게 이루어진다.
제25도는 회전검출부의 구성의 다른예를 나타내며, 마찬가지로, 자기 리졸버가 채용된다.
제25도에 있어서, 제25a도는 정면도이며, (b)는 (a)의 Z1-Z1선에 따른 단면도이다.
도면중, 부호(901) 및 (902)는 자기물질로 만들어지는 고리형 고정자부재를 나타낸다.
각각의 고정자부재(901) 및 (902)는, 90°의 회전각 간격으로 돌출자극(903,) 내지 (9034)와 (9041) 내지 (9044)을 가진다.
각 돌출자극의 앞끝단에는 피치(Pb)가 형성된 톱니(905)가 마련된다.
하나의 고정자부재상의 인접하는 톱니들은 서로(1/2)Pb씩 변위한다.
예를 들면, 돌출자극(9031)의 위상과, 돌출자극(9032)의 톱니의 위상은(1/2)Pb씩 변위한다.
고정자(907)는 고정자부재(901) 및 (902)와, 이들사이에 배치되는 비자기물질부재(906)로 구성된다.
상기 부재들은, 인접한 돌출자극들의 톱니의 위상들이(1/4)Pb씩 변위하도록 배치된다.
예를 들면, 돌출자극(9031)의 톱니의 위상과 돌출자극(9041)의 톱니의 위상은(1/4)Pb씩 서로 변위된다.
부호(9081)는 돌출자극(9031) 및 (9033) 주위에 감겨진 코일을 나타낸다.
부호(9082)는 돌출자극(9032) 및 (9034)에 감겨진 코일을 나타낸다.
상기한 코일(9081) 및 (9082)은 단상코일을 형성한다.
유사한 방식으로, 고정자부재(902)에는 코일(9091) 및 (9092)이 감겨있다.
부호(910)는 고정자부재(901) 및(902)의 외부에 배치되는 회전자이다.
회전자(910)는 톱니(905)와 마주보는 톱니(911)를 구비하며, 양자의 피치는 동일하다.
부호(912)는 이상 코일(908) 및 (909)에 교류 전압신호 및 교류 전류신호를 공급하는 신호원을 나타낸다.
코일(908) 및 (909)에 공급되는 교류 전류신호들은 서로 90°씩 변위된다.
부호(913)는 연산부를 나타내며, 이 연산부(913)는 코일(908) 및 (909)의 양단사이의 전압이나 전류를 검출하고, 가산 및 감산하며, 이에 의하여 회전자(910)의 회전위치는, 가산되거나 감산된 신호의 위상으로부터 계산되고, 회전속도는 주파수로부터 계산된다.
코일 양단의 전류나 전압을 검출하는 검출회로로서는, 예를 들면, 제26도 내지 제28도에 나타낸 구성 채택된다. 제26도에 나타낸 회로는, 코일 양단의 전압이 검출되는 것을 특징으로 한다.
또한 제27도에 나타낸 회로는 코일양단에서 전류가 검출된다는 것을 특징으로 한다. 제28도에 나타낸 회로는, 검출을 수행할 목적으로 변압기가 채택되는 것을 특징으로 한다.
상술한 회전검출부의 작용에 대하여 설명한다.
전원(912)은, 코일(9081) 및 (9082)에 교류전압 V1cos(ωt+ΔA)를 인가하며, 코일(9091) 및 (9092)에는 교류 전압 V1cos(ωt+ΔB+90°)을 인가한다(V1은 최대치 전압이며, ΔA와 ΔB는 전기각의 에러를 나타낸다).
회전각(910)가 각도 θ로 회전할때, 각 코일(9081),(9082),(9091) 및 (9092)의 양단 전압(Vs1),(Vs2),(Vc1) 및 (Vc2)는 다음과 같이 표현된다 :
Figure kpo00025
Figure kpo00026
Figure kpo00027
Figure kpo00028
여기에서 :
mb: 상수
δA,δB: 기계각의 에러
연산부(913)는 양단에서의 전압을 검출하고, 제(14)식-제(15)식+제(16)식-제(17)식과 같이 계산하며, 이에 의하여, 계산된 값 Vb는 다음과 같이 얻어진다.
Figure kpo00029
제(18)식에 있어서의 전기각을 조정하고, ΔB-δB-ΔA+δA=0의 관계를 설정함으로써, 제(18)식의 우변의 2항은 0으로 되며, 이에 의하여 위상의 정밀도가 개선될 수 있다.
고정자부재의 갯수와, 1개의 고정자에 마련되는 돌출자극의 갯수는 상기 실시예에 한하지는 않는다.
1개의 고정자부재와, 1개의 고정자부재당 nb개의 돌출자극(nb는 2의 배수를 나타낸다)이 마련된 경우에, 각 수치는 다음과 같이 표현될 수 있다.
1 고정자 내의 인접하는 돌출자극 상의 톱니의 위상의 변위 : Pb/2
고정자부재들이 겹쳐져 있을때, 인접하는 돌출자극상의 톱니의 위상의 변위 :
{(1/2kb) +mb}(Kb=2일때)
{(1/kb)+mb}(Kb가 2 이외의 정수일때)
여기에서,
mb : 정수
Kb : 코일의 위상수
코일을 구동하기 위한 교류 전압 또는 교류 전류의 위상사이의 위상차 :
360°/2Kb(Kb=2일때)
360°/Kb(Kb가 2 이외의 정수일때)
실시예에 있어서는, 고정자의 인접하는 돌출자극상의 톱니의 위상이 변위되는 구성이 기술되어 있으나, 회전자는 Kb개의 충으로 구성되는 방식으로 형성될 수도 있으며, 인접하는 충들의 톱니의 위상들은, 상기 실시예에서의 인접하는 돌출자극들과 유사한 방식으로 서로 변위될 수 있다.
상술한 회전검출부에 의하면, 톱니가 Pb/2씩 변위되는 돌출자극 주위에 감겨진 코일의 양단에서의 전압이나 전류의 차가 검출되기 때문에, 일정한 정도의 고주파가 없어질 수 있으며, 이에 의하여 모우터의 회전이 높은 정확도로 검출될 수 있다.
또한, 제(18)식을 구하기 위한 계산에 있어서, 반송파가 미분적인 방식으로 제거되기 때문에, 온도 특성이 개선될 수 있다.
또한, 코어 및 회로의 수가, 제22도에 나타낸 3상 회전검출부에 의한여 2/3로 감소될 수 있다.
더우기, 모우터의 톱니수와 리졸버의 톱니수를 동일하게 함으로써, 리졸버 신호의 위상을 이용하여 정류제어를 할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 시스템은 여러가지 장점을 구비하게 되며, 멀티조인트형의 로보트의 조인트를 구동하는데 적용될 때에 효과적이다.

Claims (16)

  1. 유도기형의 모우터부(100)와 ; 상기 모우터부(100)의 회전자의 회전을 검출하기 위한 회전검출부(300)와 ; 회전 위치상의 지시신호와, 상기 회전검출부(300)로부터의 검출신호 사이의 차를 구하고, 소프트웨어와 함께 3차 서어보 시스템을 이용하여, 상기의 구해진 차에 의거한 제어신호를 출력하는 위치제어부(500)와 ; 상기 위치제어부(500)로 부터의 출력신호와, 상기 회전검출부(300)로부터의 검출신호사이의 차를 구하고, 이 차에 의거한 제어신호를 출력하는 속도제어부(400)와 ; 상기 모우터부(100)의 코일을 흐르는 여자 전류를 검출하고, 상기 여자 전류의 검출신호와, 상기 속도제어부(400)로부터의 출력신호사이의 차를 구하며, 이 차에 의거하여 상기 여자 전류를 제어하는 구도회로(200)와 ; 상기 속도제어부(400) 및 상기 위치제어부(500)의 서어보 시스템들을 조정하는 조정부(600)로 구성되는 것을 특징으로 하는 직접 구동 모우터 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모우터부(100)는, 상기 모우터부(100)의 외부에 설치되는 회전자(108)와, 상기 모우터부(l00)의 내부에 설치되는 고정자(l01)로 구성되는 것을 특징으로 하는 직접 구동 모우터 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 모우터부(100)는, 유도기형의 3상 모우터인 것을 특징으로 하는 직접 구동 모우터 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 회전검출부(300)는, 회전시에, 위치 검출신호와 속도 검출신호를 출력하고, 상기 위치 검출신호는 상기 위치제어부(500)에 입력되고, 상기 속도 검출신호는 상기 속도제어부(400)에 입력되는 것을 특징으로 하는 직접 구동 모우터 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 회전검출부(300)는, 광학 회전 엔코오더(3001)와, 상기 모우터부(100)의 상기 회전자(108)에 고정되는 코드판(301)과, 상기 코드판(301)의 원주방향에 소정의 피치 간격으로 설치되며, 원점을 검출하는 슬릿(5)과, 상기 코드판(301)의 원주방향에 소정의 피치간격으로 2단식으로 설치되며, 회전 위치를 검출하는 슬릿들(302),(303),(331) 및 (332)로 구성되며, 2단중 바깥쪽 슬릿들(302),(331)의 갯수와, 안쪽 슬릿들(303),(332)의 갯수의 차가, 상기 모우터부(100)에 마련된 톱니의 갯수와 동일한 것을 특징으로 하는 직접 구동 모우터 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 회전위치를 검출하는 슬릿들(302),(303)은, 사인파형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 직접 구동 모우터 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 회전검출부(300)는 Kana개의 돌출자극(Ka는 고정자의 층수를 나타내며, na는 층당 돌출자극의 갯수를 나타냄)을 가지고, 각 돌출자극의 윗끝단에는 소정의 피치간격으로 톱니(816)가 형성되며, 상기 톱니(816)의 위상들은, 상기 돌출자극의 배열 순서에 따라서{(1/Ka)+ma}Pa(ma는 정수를 나타내며, Pa는 상기 톱니의 피치를 나타낸다)씩 변위되는 고정자(816)와 ; 상기 고정자(810)의 상기 톱니(816)와 마주보는 톱니(821)를 가지며, 상기 톱니(821)는 실질적으로 상기 고정자(810)의 상기 톱니(816)와 동일한 피치간격으로 형성되는 회전자(820)와 ; 상기 돌출자극의 주위에 감겨져 있으며, Ka상 코일의 1위상은, 동일 위상의 톱니를 가지는 돌출자극 주위에 감겨진 1 코일에 의하여 형성되는 Ka상 코일과 ; 코일에, 각 위상에 있어서(360/Ka)씩 위상이 변위되는 Ka상 교류 전압 및 Ka상 교류 전류를 공급하는 신호원(8221) 내지 (8223)과 ; 상기 코일에, 각 위상에 있어서 공급되는 상기 전류 또는 전압을 검출하고 가산하며, 가산된 신호의 위상으로부터는 회전위치를 구하고, 주파수로부터는 상기 회전자(820)의 회전속도를 구하는 연산부(823)로 구성되는 것을 특징으로 하는 직접 구동 모우터 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 회전검출부(300)는 : 그의 앞끝단에 소정의 피치간격으로된 톱니(905)를 가지는 nb개(nb는 2의 배수)의 돌출자극을 각각 가지며, 인접하는 돌출자극상의 상기 톱니(905)의 위상들이 Pb(Pb는 상기 톱니의 피치를 나타냄)씩 변위되고, 인접하는 돌출자극사이에서 자기저항의 변화의 합성위상이 Pb/2씩 변위되도록, 인접하는 돌출자극 주위로 코일이 감겨 있는 고정자부재(901),(902)와 ; 겹쳐져 있는 Kb개의 고정자부재에 의하여 구성되며, 인접하는 돌출자극의 상기 톱니(905)의 위상들이, 상호간에 {(1/2kb)+mb}Pb(Kb=2일때) {(1/kb)+mb}Pb(Kb가 2 이외의 정수일때)씩(mb)는 정수를 나타냄)변위하게 되는 고정자(907)와 ; 상기 고정자(907)의 상기 톱니(905)와 마주보는 톱니(911)를 가지며, 상기 톱니(911)는, 상기 고정자(907)의 상기 톱니(905)와 동일한 피치간격으로 배치되는 회전자(910)와 ; 위상이 Pb/2씩 변위되는 2세트의 코일로 구성되며, 상기 코일의 1세트는, 1 고정자부재(901) 또는(902)의동일위상 톱니 주위의 코일에 의하여 형성되는 Kb상 코일과 ; 각 위상코일에, 360°/2 Kb(Kb=2일때) 360°/Kb(Kb는 2 이외의 정수일때)씩 위상이 변위하는 교류 전압 또는 교류 전류를 공급하는 신호원(912)과, 각 위상 코일의 양단에서, 전류 또는 전압을 검출하고, 감산하고, 가산하며, 상기 가산 및 감산신호의 위상으로부터 상기 회전자(910)의 회전위치를 계산하고, 주파수로부터는 회전속도를 계산하는 연산부(913)로 구성되는 것을 특징으로 하는 직접 구동 모우터 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 위치제어부(500)는, 상기 모우터부(100)의 특성주파수와, 상기 모우터부(100)와 부하 관성치와, 상기 특성주파수 및 부하관성에 대하여 최적정수치가 상호 대응되어 있는 이득표(506)를 가지는 것을 특징으로 하는 직접 구동 모우터 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 조정부(600)는, 특성주파수와 부하관성이, 소정 범위내에서 다수개의 단계로 설정되어 있는 특성주파수 설정스위치(601)로 구성되며, 상기 모우터부(100)의 회전 및 부하관성 설정스위치(602)를 제어하기 위하여, 설정된 상기 특성주파수 또는 상기 부하관성의 적어도 하나에 의거하여, 상기 이득표(506)로부터 최적 제어정수치를 읽어내는 것을 특징으로 하는 직접 구동 모우터 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 위치제어부(500)는, 상기 모우터부(100)에 적용되는 부하관성치와, 상기 부하관성치에 해당되는 최적 제어정수치가 대응되는 방식으로 배치되는 이득표(506)와, 위치 지시신호로서 알고 있는 시험신호를 발생하는 시험신호 발생수단(502')으로 구성되는 것을 특징으로 하는 직접 구동 모우터 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 조정부(600)는, 관성치를 소정범위내에서 다수개의 소정단계로 설정하며, 또한 상기 모우터부(100)의 회전을 제어하기 위하여, 상기 이득표(506)로부터, 설정치에 대한 최적 제어정수치를 읽어내는 관성 설정스위치(602)와, 상기 시험신호가 인가되었을때, 상기 위치제어부(500)의 제어신호 출력을 구하기 위한 모니터 출력단자(606)로 구성되는 것을 특징으로 하는 직접 구동 모우터 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 속도제어부(400)는, 상기 위치제어부(500)로부터의 제어신호와, 상기 회전검출부(300)로부터의 검출신호와의 차가 입력되고, 상기 조정부(600)로부터의 상기 신호의 수단에 의하여 이득이 설정되는 멀티플라잉 디지탈-아날로그 변환기(404)로 구성되는 것을 특징으로 하는 직접 구동 모우터 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 상기 구동회로(200)는, 상기 모우터 코일(L)의 여자 전류를 검출하기 위하여 : 1차 코일(n1)과 2차 코일(n2) 및, 상기 1차 코일(n1)과 2차 코일(n2)의 사이에 배치되는 3차 코일(n3)을 가지는 변압기(TR)와, 상기 3차 코일(n3)에 접속되는 신호발생기(OS)와, 비선형 소자(D11),(D12),(D21), 및 (D22)들이 극성이 역전된 방식으로 병렬 연결되며, 상기 비선형 소자(D11),(D12),(D21) 및 (D22)들은, 단자 (d1),(d2),(d3) 및 (d4)와, 평균치 수단(C1),(C2)과, 저항(r)을 통하여 흐르는 전압이 소정치를 초과하였을때, 전류가 흐르도록 비선형적 전압-전류특성을 가지게 되는 제1비선형 회로(D1) 및 제2비선형 회로(D2)로 구성되는 회로(201),(202)를 가지며 ; 그의 입력회로(X1)는, 상기 1차 코일(n1)과, 상기 제1비선형 회로(D1)와, 상기 저항(r)으로 구성되는 회로 루프에 의하여 형성되며 ; 그의 출력회로(X2)는, 상기 2차 코일(n2)과, 상기 제2비선형 회로(D2)와, 상기 평균치 수단(C2)으로 구성되는 회로 루프에 의하여 형성되며 ; 상기 1차 코일(n1)에 마련된 상기 저항(r)을 직렬로 상기 모우터의 상기 코일(L)에 접속함으로써, 상기 저항(r)의 양단 전압(Ei)에 동등한 전압(Eo)이, 상기 제2회로(D2)의 상기 평균치 수단(C2)의 양단에 발생하게 되는 것을 특징으로 하는 직접 구동 모우터 시스템.
  15. 유도기형의 모우터부(100)와 ; 상기 모우터부(100)의 회전자의 회전을 검출하기 위한 회전검출부(300)와 ; 회전 위치상의 지시 신호와, 상기 회전검출부(300)로부터의 검출신호사이의 차를 구하고, 소프트웨어와 함께 3차 서어보 시스템을 이용하여, 상기 구해진 차에 의거한 제어신호를 출력하는 위치제어부(500)와 ; 상기 위치제어부(500)로부터의 출력신호와, 상기 회전검출부(300)로부터의 검출신호사이의 차를 구하고, 이 차에 의하여 제어신호를 출력하는 속도제어부(400)와 ; 상기 모우터부(100)의 코일(L)을 흐르는 여자 전류를 검출하고, 상기 여자 전류의 검출신호와, 상기 속도제어부(400)로부터의 출력신호사이의 차를 구하며, 이 차에 의거하여 상기 여자 전류를 제어하는 구동회로(200)와 ; 상기 속도제어부(400) 및 상기 위치제어부(500)의 서어보 시스템들을 조정하는 조정부(600)와 ; 상기 모우터의 회전속도를 기준치와 비교하여, 상기 비교의 결과에 해당하는 신호를 출력하기 위한 비교수단(724)과, 상기 비교수단(724)의 출력과 관련하여, 상기 모우터의 회전속도가 상기 기준치보다 낮으면, 상기 모우터의 상기 코일을 단락시키고, 상기 모우터의 회전속도가 상기 기준치보다 낮을때, 상기 모우터를 정지시키기 위하여, 상기 모우터의 상기 코일을, 저항(R11)과 콘덴서(C)로 구성되는 병렬회로에 접속시키는 접속 스위치수단(SW10),(SW11)으로 구성되는 정지부(700)와로 구성되는 것을 특징으로 하는 직접 구동 모우터 시스템.
  16. 그의 외부에 회전자(108)가 설치되고, 그의 내부에는 고정자(101)가 설치되는 유도기형의 모우터부(100)와 ; 상기 모우터부(100)의 상기 회전자(108)의 회전을 검출하고, 위치 검출신호 및 속도 검출신호를 출력하는 회전검출부(300)와 ; 상기 모우터부(100)의 특성주파수와, 관성치 및, 상기 특성 주파수와 상기 관성치에 해당되는 최적 제어정수치들이 대응되는 형식으로 배치되는 이득표(506)와, 위치 지시신호로서, 알고 있는 시험신호를 발생하고, 회전위치상의 상기 지시신호와 상기 위치 검출신호의 차를 구하며, 구해진 상기 차에 의거하여 소프트웨어와 함께 3차 서어보 시스템을 이용함으로써 제어신호를 출력하기 위한 시험 신호 발생수단(502')로 구성되는 위치제어부(500)와 ; 상기 위치제어부(500)의 출력신호와, 상기 위치 검출신호사이의 차가 입력되고, 조정부(600)로부터의 신호에 의하여 이득이 설정되는 멀티플라잉 디지탈-아날로그 변환기(404)를 이용하여 제어신호를 출력하는 속도제어부(400)와 ; 상기 모우터부(100)의 상기 코일(L)을 흐르는 여자 전류의 검출신호와 상기 속도제어부(400)의 출력신호사이의 차를 얻기 위하여 소형신호 아이솔레이터가 사용되는 전류검출회로(201),(202)의 수단에 의하여 상기 여자 전류를 검출하고, 상기 차에 의거하여 상기 여자 전류가 제어되는 구동회로(200)와 ; 상기 모우터부(100)의 회전과, 부하 관성 설정 스위치(602)를 제어할수 있도록, 설정된 특성주파수 및 부하관성의 최소한 하나에 의거하여 상기 이득표(506)로부터 최적제어 정수를 읽어내기 위하여, 특성주파수와 부하관성이 소정범위내에서 다수개의 단계로 설정되어 있는 특성주파수 설정스위치(601)와, 시험신호가 인가되었을때에, 상기 위치제어부(500)의 제어신호출력이 구해지고, 이에 의하여 상기 위치제어부(500) 및 상기 속도제어부(400)의 서어보 시스템들이 조정되는 모니터 출력단자(606)로 구성되는 조정부(600)로 구성되는 것을 특징으로 하는 직접 구동 모우터 시스템.
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