KR910006500B1 - 서어보모터 제어장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
서어보모터 제어장치
[도면의 간단한 설명]
제1a도 및 제1b도는 본 발명의 일반적인 구성을 도시하는 블록도 및 플로우챠트도.
제2도는 속도-토오크 특성을 도시하는 도.
제3도는 완전폐쇄 루우프형 서어보모터 제어장치의 회로도.
제4도 및 제5도는 서어보 제어장치의 블록도이다.
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 산업용 로봇나 NC공작긱예의 가동부의 위치결정을 제어하는 서어보모터의 제어장치에 관한 것이다.
[배경기술]
완전폐쇄 루우프형(fully-closed loop-type) 제어회로는 CNC서어보 제어회로의 실시예로서 제3도에 도시되어 있다. 도면에서, 정보처리회로(X)는 CPU와 메모리를 포함하고, 서어보메카니즘(Y)을 위하여 지령신호를 형성하고 있다. 이 서어보메카니즘(Y)은 피드 백되어진 위치신호와 지령신호를 비교하기 위한 비교회로와, 이 비교회로(a)와 피드 백된 속도신호에 의해 얻어진 편차신호가 입력되는 서어보구동회로(b)와, 서어보모우터(c)와, 이 서어보모터(c)의 속도를 검출하기 위한 속도검출기(d)와, 테이블등과 같은 기계부하(f)상에 위치한 위치검출용 직선스케일(e) 등으로 이루어져 있다.
완전폐쇄 루우프형 서어보장치의 특징은 서어보모터(c)의 기계부하(f)에 위치검출기를 취부하는 것에 의하여, 위치결정 서어보루우프중에 기계본체를 일체화시킨 구성을 이루고 있는 점을 특징으로 하고 있다.
제4도는 이 종류의 서어보장치의 블록도이며, 도면에서 K는 위치이득, K1, K2는 이득, TL은 외란, Kγ는 토오크정수, Jm은 회전자관성 및 JL은 부하관성을 나타내고 있다.
제4도에 도시된 서어보장치의 위치지령과 토오크지령과의 사이의 관계는 제5도에 도시되어 있는 것처럼, Z변환(펄스전달 함수변환)이 행하여 진 전달요소에 의해 적분항(Z-1)을 표시하는 것으로써 표현할 수가 있다. 제5도에서, MC(i)는 NC장치에 의해 형성된 이동지령을 나타내고, VEL(i)는 서어보모터속도신호를 나타내고, POS(i)는 샘플링주기(T)에 있는 기계의 가동량을 나타내고 있다.
상기 완전폐쇄 루우프형 장치를 사용하는 것 이외에, 위치신호를 기계부하의 전방의 서어보모터출력이나, 서어보모터출력축에 결합된 보울나사축으로부터 나온 위치신호를 추출하는 반폐쇄 루우프형(semi-closed loop-type) 서어보 제어장치에 의해서 위치결정제어를 또한 수행할 수가 있다. 이런 방식에서는, 비교적 값이 싼 리졸버(resolver)나 펄스인코우더 등이 위치 검출요소로서 사용되고, 동적인 정밀도를 실현할 수가 있다. 그러나, 이송나사피치편차(Feed screw pitch error)와 같은 기계적인 편차는 제어정밀도에 직접적인 영향을 주기 때문에, 위치에 있어서의 정적인 정밀도는 전자와 비교하여 양호하지 않다. 서어보 제어장치를 이용한다고 하는 것은 위치 검출자로서 어느 것을 사용하고, 기계부하의 정밀도를 어느 정도까지 제어하느냐에 따라서 사용자가 임의로 선택한다고 하지만, NC장치는 일반적으로 양 방식에 공통하여 이용하는 경우가 많다.
테이블 또는 아암의 이동방향을 변화시키는 지령에 따라서 서어보모터의 회전방향이 변할 때, 기계적인 부하의 각 축이 백래쉬(backlash)나 마찰등의 제어편차의 요소를 포함하고 있기 때문에, 위치지령에 대한 응답지연은 제2도에 도시된 서어보모터 속도-토오크 특성에 따라서 발생한다. 환언하면, 회전방향이 반전시에 소정축의 서어보모터의 회전은 정지상태에 있고, 동작상한이 반전하는 전후에 있어서, 토오크는 속도에 더 이상 비례하지 않는다.
반폐쇄 루우프형 서어보 제어장치에 있어서, NC장치측으로부터 나온 백래쉬지령은 위치지령과 같이 서어보메카니즘에 입력되고, 그럼으로써 서어보모터의 위치신호를 보정하여, 회전방향이 반전할 때, 응답지연을 개선시킨다. 그러나 제3도에 따라 설명할 때, 완전폐쇄 루우프서어보 장치는 기계부하가 우치서어보루우프에 포함되고, 백래쉬성분이 직선스케일(3)로부터 얻어진 위치신호에 포함되도록 배열된다. 결과적으로 서어보제어장치 위치신호는 NC장치측으로부터 출력된 백래쉬보정에 의해서 보정될 수 없다. 따라서 백래쉬 보정지령은 반폐쇄 루우프서어보 제어장치와 완전폐쇄 루우프서어보 제어장치에 모두 동일한 NC장치에 의해서 공통으로 사용될 수 없다.
따라서, NC장치의 이용효율이 떨어지고, 가동방향 반전시의 응답지연은 완전페쇄 루우프서어보 제어장치에 있는 기계에 대해서 개량될 수 없는 문제가 있었다.
[발명의 개시]
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 고안되었고, 마찰저항을 고려한 토오크지령을 형성하는 것에 의하여, 반폐쇄 루우프서어보 제어장치와 완전폐쇄 루우프서어보 제어장치에 모두 적용하는데 적합한 서어보모터 제어장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명에 따라서, 위치지령과 기계부하에서 백래쉬하기 위한 백래쉬 보정지령에 의한 기계부하의 이동을 제어하기 위한 서어보모터 제어장치를 제공하며, 이 장치는 기계부하의 위치를 검출하기 위한 위치신호 검출수단과, 백래쉬 보정지령에 의거하여 서어보모터의 기계부하의 동작상한이 반전하는 타이밍을 판별하기 위한 판별수단과, 기계부하의 마찰저항에 상응하는 오프셋데이터와, 위치신호로부터 형성된 토오크지령과, 상한이 반전할때의 위치지령에 의해서 보정하기 위한 보정수단과, 보정된 토오크지령에 의해 서어보모터를 구동하고 제어하기 위한 제어수단을 포함하고 있다.
따라서, 완전폐쇄 루우프형 서어보장치에 대해서, 본 발명의 서어보모터 제어장치는 정상의 위치지령과 동시에 서어보모터의 동작상한을 나타내는 백래쉬 보정지령과 데이타를 입력하고, 상한의 반전시에 기계의 마찰토오크에 대응하고, 오프셋데이타로서 서어보모터에 대응하는 토오크지령을 출력한다. 결과적으로, 상한의 반전시에 위치지령에 대한 응답지연은 개선될 수 있다. 더우기 동일 NC장치로부터 나온 백래쉬 보정지령은 반폐쇄형과 완전폐쇄 루우프형에 모두 서어보 제어장치로서 제어하는데 이용될 수 있다.
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 이하 상세히 설명할 것이다.
제1a도는 본 발명의 일반적인 구성을 도시하는 블록도이다. 도면에서 NC장치는 위치지령 (MC(i))과 백래쉬 보정지령(BL(i))을 서어보 제어장치에 출력한다. 위치지령(MC(i))은 편차신호(E1)를 형성하기 위하여 위치지령MC(i)과 위치신호POS(i)를 비교하는 비교기(B1)에 입력된다. 편차신호(E1)는 위치이득(K)에 의해 승산되어 그 적(product)은 속도지령(E2)으로서 비교기(B2)에 입력된다. 비교기(B2)는 편차신호(E3)를 형성하기 위하여 속도지령(E2)을 서어보모터속도신호 (VEL(i))와 비교한다. 이 편차신호(E3)는 비교기(B3), 적분항(Z-1) 및 이득(K1)을 경유하여 비교기(B4)에 출력되고, 이득(K2)을 경유하여 비교기(B4)에 피이드 백된 속도신호(VEL(i))에 의해 동작된다. 비교기(B4)는 서어보모터용 토오크지령을 출력한다. 백래쉬 보정지령(BL)으로부터 형성된 백래쉬보정플래그(BLF(i))는 보정회로(A)에 입력된다. 서어보모터의 속도-토오크 특성이 제2도에 도시되어 있으면, 보정회로(A)는 백래쉬 보정지령에 대한 상한데이타로서 입력된 보정플래그(BLF(i))를 수신하고, 가동부의 각 축방향에서 검출되는 동작상한의 반전이 있다. 이 때에 기억되어 있는 마찰토오크에 대응하여 토오크보정지령(FR(i))은 출력된다. 보다 구체적으로는 기계의 마찰토오크에 대응하는 토오크지령은 회전방향의 반전시 동작지역 데이타에 따라서, 제1b도의 동작플로우에 도시된 것처럼, 오프셋데이타로서 적용된다.
즉, 오프셋데이타(FR(i))는 형성되고 비교기(B4)에 입력된다. 오프셋데이타(FR(i))는 제1b도를 참조하여 다음과 같다.
(1) FR(i) = -Fa 제3상한의 경우[BLF(i)〉0] (여기서 Fa는 기계의 프리셋마찰토오크를 나타낸다.)
(2) FR(i) = Fa 제1상한의 경우[BLF(i)〈0]
반폐쇄 루우프형 서어보 제어장치에서, 백래쉬 보정지령(BLF(i))은 위치신호를 보정하기 위하여 비교기(B1또는 B2)에 직접 입력된다. 완전폐쇄 루우프형 서어보 제어장치에서, 기계부하 그 자체는 상기 언급된 것처럼, 위치결정 서어보루우프에 배치된다. 결과적으로 백래쉬 성분은 위치신호에 함유되어 있어서, 위치신호 그 자체는 보정될 수 없다. 따라서, 오프셋데이타, 속도-토오크 특성의 상한데이타에 근거한 백래쉬 보정지령(BLF(i))에 의해 결정된 그 극성은 제1a도에 도시된 것처럼, 서어보루우프에서 토오크지령이 형성된 위치에서 개방루우프에 의해 입력된다. 이에 대한 이유는 보통 서어보장치에 지령된 이동지령이 회전방향의 반전시에 거의 0이기 때문에 토오크지령의 극성을 이동지령의 극성과 판별할 수 없다라는 것이다. 그래서 속도-토오크 특성을 보정하기 위한 백래쉬 보정지령에 대한 상한데이타로부터 회전방향의 반전시에 토오크지령을 형성하는 것에 의하여 응답지연의 개선을 도모할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않고, 특허청구의 범위로부터 벗어나지 않고 여러 가지로 수정할 수가 있다.
[산업이용가능성]
본 발명의 서어보모터의 제어장치는 위치지령에 응답하여 서어보모터의 위치가 아니라, 기계위치의 피이드 백을 수행하는데 적합한 서어보장치에 적용될 수 있다.

Claims (5)

  1. 위치지령과, 기계부하에서 백래쉬의 보정지령에 의하여 기계부하를 이동제어하는 서어보모터 제어장치에 있어서 이 장치가 : 상기 기계부하의 위치를 검출하기 위한 위치신호 검출수단; 상기 백래쉬 보정지령에 근거하여 서어보모터의 기계부하의 동작상한이 반전하는 타이밍을 판별하는 판별수단; 기계부하의 마찰 저항에 대한 오프셋데이타에 의하여, 상한이 반전할 때, 상기 위치신호와 위치지령으로부터 형성된 토오크지령을 보정하는 보정수단; 보정된 토오크지령에 의하여 서어보모터를 구동 제어하는 제어수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 서어보모터 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 위치신호 검출수단이 광학적인 직선스케일인 것을 특징으로 하는 서어보모터 제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보정수단이 기계부하의 각 축에 고유의 마찰저항치에 대응하는 오프셋데이타를 재기입 가능하게 기억하고 있는 것을 특징으로 하는 서어보모터 제어장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어수단이 반폐쇄 루우프서어보 제어장치 또는 완전폐쇄 루우프서어보 제어장치 중의 하나이고, 보정된 토오크지령이 상기 백래쉬 보정지령에 의해, 또는 상기 보정수단으로부터 나온 오프셋데이타에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 서어보모터 제어장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기계부하가 복수개의 서어보장치를 갖는 공작기계나 산업용 로보트인 것을 특징으로 하는 서어보모터 제어장치.
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