KR930010165B1 - 모터구동제어장치 및 그 운전방법 - Google Patents

모터구동제어장치 및 그 운전방법 Download PDF

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가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼
미다 사쓰시게
히다찌 게이요 엔지니어링 가부시기가이샤
야마오까 마사요시
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Abstract

내용 없음.

Description

모터구동제어장치 및 그 운전방법
제 1 도는 본 발명에 의한 모터구동제어장치의 제 1 실시예를 도시한 블록구성도.
제 2 도는 제어처리의 상세를 도시한 플로챠트.
제 3 도는 본 발명의 제 2 실시예를 도시한 블록구성도.
제 4 도는 본 발명의 제 3 실시예를 도시한 블록구성도.
제 5 도는 본 발명의 제 4 실시예를 도시한 블록구성도.
제 6 도는 본 발명의 제 5 실시예를 도시한 구성도.
제 7 도는 본 발명의 제 5 실시예에 대한 접속관계를 도시한 외관도.
본 발명은 외부의 콤퓨터 등으로부터 공급되는 제어지령에 의해 모터를 구동하고, 그 회전위치와 회전속도의 최소한 한쪽을 제어하는 장치에 관한 것이며, 특히 로보트나 각종 NC 공작기계에 사용되는 서보모터의 구동제어에 적합한 모터구동제어장치 및 그 운전방법에 관한 것이다.
일반적으로, 로보트나 각종 공작기계에 사용되고 있는 서보모터의 구동에는 서보증폭기를 사용하여 모터에 구동용의 전력을 공급하고, 그 결과를 엔코더에 의해 피드백함으로써, 외부로부터 입력되는 제어지령에 정확히 대응한 모터의 제어가 얻어지도록 되어 있으며, 그 예를 일본국 특개소 62(1987)-193585호 공보 등에서 볼 수 있다.
그런데, 이와 같은 모터의 구동제어장치에서는 어떤 방법으로든 외부로부터 어떤 제어지령을 입력하지 않으면 제어장치는 동작하지 않으며, 그 모터를 구동시킬 수 없다.
따라서, 그 장치 단독으로 그 기능이 정상으로 유지되고 있는지의 여부를 아는 것은 그대로는 곤란하다.
상기 종래 기술에서는 피드백제어펄스에 의한 시험적인 동작은 가능하지만, 실제로 외부로부터의 입력에 대하여 정상의 기능이 유지되고 있는지 여부의 체크를 가능하게 하는 점에 대하여는 특히 배려되어 있지 않으며, 장치가 로보트나 공작기계 등에 장착되기 전의 단독의 상태에 있을 때의 완전한 기능유지체크의 점에 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 모터나 그 구동제어장치가 로보트나 각종의 공작기계 등의 시스템에 장착되기 이전에, 완전한 상태에 있다는 것을 용이하게 체크할 수 있도록 한 모터구동제어장치 및 그 운전방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 시운전시에 모터를 구동하는 소정 패턴의 시운전제어지령을 발생하는 시운전지령발생수단과, 상기 외부제어지령과 상기 시운전제어지령의 한쪽을 선택하여 상기 모터의 제어지령으로 하는 제어지령선택수단과, 상기 시운전지령발생수단으로부터의 시운전제어지령에 따른 상기 모터의 운전동작을 해석하는 운전해석수단을 구비함으로써, 자체 진단기능이 부여된 것이다.
본 발명에 있어서는, 제어지령선택수단을 조작하여 시운전지령발생수단으로부터의 제어지령을 선택함으로써, 모터구동제어장치에는 단독으로 모터의 구동제어동작에 필요한 시운전제어지령이 부여되므로, 외부로부터 제어지령을 입력했을 때와 동일한 동작이 얻어지며, 용이하게 기능체크를 행할 수 있다.
다음에, 본 발명에 의한 모터구동제어장치에 대하여 도시한 실시예에 따라서 상세히 설명한다.
제 1 도는 본 발명은 로보트, NC 공작기계 등에 사용하고 있는 서보모터구동제어장치에 적용한 경우의 일실시예이며, 도면에 있어서, (1)은 모터구동제어장치의 상위에 있는 구동지령장치로서, 제어용의 콤퓨터, 프로그래머블콘트롤러, 각종의 데이터설정장치, 펄스열(列) 발생장치 등으로 이루어진 것이다.
(2)는 서보콘트롤러, (3)은 서보콘트롤러(2)를 구성하는 마이콤(원칩, 마이크로콤퓨터), (4)는 전류검출기, (5)는 서보모터, (6)은 엔코더, 그리고 (7)은 제어지령선택수단인 전환스위치이다.
마이콤(3)에는 자동위치제어증폭기(3b), 자동속도제어증포기(3c), 그리고 자동전류제어증폭부(3d) 등의 서보콘트롤러에 필요한 기능이 소프트적으로 부가되어 있으며, 또한 시운전지령발생수단인 지령신호발생부(3a), 상태감시부(3g)가 그것도 소프트적으로 부가되어 있다. 또한, 도시하지 않았으나, ROM, RAM 등의 기억수단을 가지고 있는 것은 물론이다.
전류검출기(4)는 자동전류제어증폭기(3d)로 부터 서보모터(5)에 공급되는 전류치를 검출하고, 그것을 전류귀환신호 IF로서 공급시키는 작용을 한다.
엔코더(6)는 서보모터(5)의 회전위치, 회전속도 등을 검출하고, 그것을 위치귀환신호 PF 및 회전속도귀환신호 NF로서 공급시키는 작용을 한다.
제어지령선택수단인 전환부(3f)는 마이콤(3)의 입력포트전환기능등에 의해 소프트적으로 구성된 스위치이며, 마이콤(3)의 위치지령 P*으로서 외부의 구동지령장치(1)로부터 공급되는 신호와, 내부에 있는 지령신호발생부(3a)로부터 공급되는 신호의 어느 한쪽을 선택하는 작용을 하는 것이며, 리모트조작장치(8)(상세는 후술)로부터의 오퍼레이터에 의한 입력조작에 의해 임의로 전환되는 것이다.
또한, 제 3 도에 도시한 실시예와 같이, 오퍼레이터가 직접 조작하는 스냅스위치 등으로 이루어지는 전환스위치(7)를 설치하여, 하드적으로 위치지령 P*패턴을 전환하도록 해도 된다. (10)은 파워증폭부이다.
다음에 이 실시예의 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 이 모터구동제어장치가 로보트, NC 공작기계 등에 장착되고, 그 전환스위치(7)의 전환위치가 외부의 구동지령장치(1)에 설정된 후의 동작은 종래 기술과 같으며, 이 때는 구동지령장치(1)로부터 공급되는 위치지령 P*에 의해 동작하고, 먼저 자동위치제어증폭부(3b)에서 속도지령 N*이 작성되고, 그것이 자동속도제어증폭부(3c)에 공급되어서 전류지령 I*으로 되고, 자동전류제어증폭부(3d)에 공급된다. 그리고, 이 때에 서보모터(5)에 공급된 전류나, 그에 의해 이 서보모터(5)에 의해 주어진 회전위치, 회전속도 등이 각각의 귀환신호 IF, PF, NF 로서 피드백되므로, 구동지령장치(1)로부터 공급된 위치지령 P*에 대응한 정확한 서보모터(5)의 제어가 보증되게 된다.
다음에, 이 모터구동제어장치가 로보트나 공작기계 등에 장착되기 전에, 완전한 기능유지가 되어 있는가를 확인하는 체크의 필요성이 발생했을 때, 또는 이 모터구동제어장치의 성능에 대해 그것의 실증(實證)이 필요하게 되었을 때 등에는 전환부(3f)가 내부의 지령신호발생부(3a)로부터의 신호를 입력하는 위치로 전환조작된다.
그렇게 하면, 이번에는 이 지령신호발생부(3a)로부터 발생되고 있는 위치지령 P*이 자동위치제어증폭부(3b)에 입력되고, 이로써 서보모터(5)를 이 모터구동제어장치 단독으로 그 기능확인에 필요한 또는 그 성능확인에 필요한 임의의 동작양태로 운전시킬 수 있으며, 기능체크나 성능체크를 로보트나 NC 공작기계에 장착하기 전에, 임의로 용이하게 실시할 수 있고, 고장이나 신뢰성의 저하 등을 미연에 방지할 수 있다.
상기한 바와 같이, 지령신호발생부(3a)는 마이콤(3)의 소프트처리에 의해 서보모터(5)를 포함하는, 이 모터구동제어장치 전체의 기능확인이나 성능확인에 도움이 되는 소정 패턴의 시운전용 위치지령 P*(또는 속도지령 N*이라도 됨)을 발생하도록 구성되어 있으며, 그러므로 마이콤(3)에는 이 패턴의 발생에 필요한 프로그램이 미리 격납되어 있으며, 자동적으로 소정 패턴의 위치지령 P*을 출력하도록 되어 있다. 또한, 이 패턴은 사용자 등에 의해 임의로 작성되고, 격납할 수 있도록 해도 되며, 이 때에는 리모트조작장치로부터의 프로그램입력기능이나 프로그램의 격납에 필요한 메모리기능을 준비해둔다.
이 동작에 필요한 마이콤(3)에 의한 처리의 일실시예에 대하여 제 2 도에 따라서 설명한다.
처리가 개시되면, 먼저 스텝 1로서 시운전이 지령되어 있는가 여부를 판정한다. 이것은 전환스위치(7)의 전환포지션을 조사하면 된다.
그리고, 전환스위치(7)가 외부의 구동지령장치(1)를 선택하는 위치에 전환되어 있으면 통상의 운전의 실행으로 이행한다.
이후는 소정 패턴에서의 운전을 지령신호발생부(3a)로부터의 위치지령 P*에 의해 실행시키고, 패턴대로의 동작이 얻어졌다는 것이 확인되면 시운전은 완료로 한다. 또한, 이 시운전중에는 항상 트립(이상차단)의 발생을 감시하고, 트립처리는 우선적으로 실행되도록 되어 있다.
또한, 시운전 완료 후에는 서보모터(5)에 공급되는 전류를 오프해도 되고, 또는 지령된 위치에 정지시킨 다음, 전류의 공급상태를 고정하고, 이른바 서보록상태에서의 동작확인을 할 수 있도록 해도 된다.
또한, 서보모터(5)를 접속하지 않고, 서보콘트롤러(2)만 단독으로 시운전할 수 있도록 해도 되며, 이 때에는 모터의 구동회로에서 출력단선(斷線)이 검출되면 된다고 판정한다. 또한, 이 단선판정을 무시하고, 모터구동회로의 트랜지스터 등의 스위칭소자의 이상판정을 행하도록 해도 된다.
또한, 시운전의 패턴으로서는 모터를 가감속운전시키는 것으로 해도 된다. 그리고, 가속시, 감속시마다 최대전류(전류제어계에서의 리미트치)상태로 되도록 하여 안전확인을 할 수 있도록 한다. 물론, 이때 장치의 성능의 확인에 도움이 되는 운전패턴이 되도록 해도 되는 것은 물론이다. 이들 운전상태가 정상인가의 여부는 제 1 도의 (3g)로 나타낸 상태감시부에서 행한다.
또한, 이상의 설명에서는 본 발명을 서보모터의 구동제어장치에 적용한 경우의 실시예에 대하여 설명했으나, 본 발명은 유도전동기 구동용의 인버터에 적용해도 된다. 즉, 이 경우에는 제 1 도에 있어서, 서보콘트롤러(2)의 내용이 인버터로 된 것에 상당하는 것이다.
이 구체예에 대하여 제 4 도에 도시한다. 도면에 있어서, (3e)는 출력전압, 주파수를 제어하는 인버터제어부이다. (9)는 교류전동기, (11)은 인버터장치이다. 기타 동일부호는 동일한 것을 나타낸다.
통상, 인버터는 외부로부터의 제어신호에 의해 동작하고, 소정의 패턴에 의한 유도전동기의 운전을 실행하는 것이며, 이것에 다시 본 발명에 의해 내부에 지령신호발생부(3a)가 배설되고, 이로써 외부의 구동지령장치(1)로부터의 위치지령 P*이나 속도지령 N*이 없어도, 그 자체 단독으로 운전이 가능하게 되고, 기능체크나 성능체크를 용이하게 행할 수 있고, 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.
제 5 도는 제 1 도의 (3c), (3d)를 벡터제어부(3h)로 치환한 것이다. 벡터제어에 대하여는 일반적으로 알려져 있으므로, 여기에서의 설명은 생략한다.
다음에, 제 6 도와 제 7 도에 따라서 다른 실시예에 대하여 설명한다.
이 실시예에 있어서, 제 6 도는 내부블록구성을 도시하며, 제 7 도는 외관을 도시한 것으로서, 이들 도면에 있어서, (8)은 리모트조작장치이며, 1행, 복수비트의 표시기(8a)를 구비하고, 마이콤(3)에 외부의 구동지령장치(1)로부터 입력되는 위치지령 P*, 속도지령 N*등의 데이터를 그대로 입력하며, 데이터의 "행", "열"에 의미 부여를 행하여 표시하는 작용을 한다.
한편, 이에 따라서 이 실시예에서는 마이콤(3)에도 소정의 통신기능이 부여되어 있으며, 이로써 외부로부터 입력되고, 마이콤(3)내에 입력된 데이터를 다시 리모트조작장치(8)에 전송할 수 있도록 구성되어 있다.
따라서, 이 실시예에 의하면 외부로부터 입력되어 있는 데이터를 각 비트마다 눈으로 확인할 수 있으며, 외부데이터와의 인터페이스의 체크가 가능하게 되어서, 더욱 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.
그리고, 이 때 이 실시예에 의하면 표시기(8a)로서 모터 구동제어장치에 구비되어 있는 리모트조작장치(8)를 이용하고, 이 리모트조작장치(8)의 표시기(8a)를 이용하여 데이터를 표시하고, 감시하도록 구성되어 있으므로, 코스트상승의 염려가 적어도 된다.
또한, 이상의 설명에서도 서보모터의 구동제어장치에 적용한 경우의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 유도전동기구동용의 인버터에 적용해도 된다.
즉, 서보콘트롤러(2) 대신에 인버터로 구성되고, 이 인버터에 구동지령장치(1)로부터 입력되는 데이터가 리모트조작장치(8)의 표시기(8a)에 표시되게 되므로, 외부기기와의 인터페이스도 포함하여 기능체크가 가능하게 되어서, 신뢰성의 향상을 충분히 얻을 수 있다.
또한, 이들 제 6 도, 제 7 도의 실시예에 있어서, 리모트조작장치(8)의 표시기(8a)는 통상 이 리모트조작장치(8)에 의한 프로그램의 작성조작 등에 있어서 사용되는 것이므로, 반드시 데이터의 표시에도 가장 적합하다고는 할 수 없는 경우도 있다. 따라서, 이와 같은 경우에는 데이터표시용에는 전용의 표시기를 설치하도록 해도 된다.
본 발명에 의하면, 모터구동제어장치를 그것이 사용되는 시스템에 장착하기 전에도, 단독으로 임의로 소정의 운전패턴을 기초로 시운전을 행할 수 있으므로, 기능체크나 성능체크를 용이하게 실시할 수 있으며, 신뢰성의 향상, 사용편의성의 향상을 충분히 도모할 수 있다.

Claims (20)

  1. 외부장치로부터 입력되는 외부제어지령에 따라 모터를 구동하는 모터구동제어장치에 있어서, 시운전시에 상기 모터를 구동하는 소정 패턴의 시운전제어지령을 발생하는 시운전지령발생수단과, 상기 외부제어지령과 상기 시운전제어지령의 한쪽을 선택하여 상기 모터의 제어지령으로 하는 제어지령선택수단과, 상기 시운전지령발생수단으로부터의 시운전제어지령에 따른 상기 모터의 운전동작을 해석하는 운전해석수단을 구비함으로써, 자체 진단기능이 부여된 것을 특징으로 하는 모터구동제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 시운전지령발생수단은 모터구동제어장치 본체 내부에 있는 것을 특징으로 하는 모터구동제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 시운전지령발생수단은 리모트 조작장치 내부에 있는 것을 특징으로 하는 모터구동제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 시운전지령발생수단은 미리 설정하는 소정 패턴의 상기 시운전제어지령을 임의로 설정, 재기록가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 모터구동제어장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 미리 설정하는 소정 패턴의 상기 시운전제어지령을 임의로 설정, 재기록하는 데이터입력수단은 리모트 조작장치인 것을 특징으로 하는 모터구동제어장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 미리 설정하는 소정 패턴의 상기 시운전제어지령을 임의로 설정, 재기록하는 데이터입력수단은 모터구동제어장치의 표면조작패널인 것을 특징으로 하는 모터구동제어장치.
  7. 외부장치로부터 입력되는 외부제어지령에 따라 모터를 구동하고, 상기 모터의 회전위치와 회전속도의 최소한 한쪽을 피드백제어하는 모터구동제어장치에 있어서, 시운전시에 상기 모터를 구동하는 소정 패턴의 시운전제어지령을 발생하는 시운전지령발생수단과, 상기 외부제어지령과 상기 시운전제어지령의 한쪽을 선택하여 상기 모터의 제어지령으로 하는 제어지령선택수단과, 상기 시운전지령발생수단으로부터의 시운전제어지령에 따른 상기 모터의 운전동작을 해석하는 운전해석수단을 구비함으로써, 자체 진단기능이 부여된 것을 특징으로 하는 모터구동제어장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 시운전지령발생수단은 모터구동제어장치 본체 내부에 있는 것을 특징으로 하는 모터구동제어장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 시운전지령발생수단은 리모트 조작장치 내부에 있는 것을 특징으로 하는 모터구동제어장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 시운전지령발생수단은 미리 설정하는 소정 패턴의 상기 시운전제어지령을 임의로 설정, 재기록가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 모터구동제어장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 미리 설정하는 소정 패턴의 상기 시운전제어지령을 임의로 설정, 재기록하는 데이터입력수단은 리모트조작장치인 것을 특징으로 하는 모터구동제어장치.
  12. 제 10 항에 있어서 미리 설정하는 소정 패턴의 상기 시운전제어지령을 임의로 설정, 재기록하는 데이터 입력수단은 모터구동제어장치의 표면조작패널인 것을 특징으로 하는 모터구동제어장치.
  13. 시운전시에 모터를 구동하는 소정 패턴의 제어지령을 발생하는 시운전지령발생수단을 구비한 모터구동제어장의 운전방법에 있어서, 모터구동제어장치가 외부제어지령운전모드로 실행될 것인가 시운전모드로 실행될 것인가를 판정하는 스텝과, 상기 모터구동제어장치가 실행된다고 판단되었을때, 시운전지령발생수단으로부터의 시운전제어지령에 따라 상기 모터구동제어장치를 시운전동작시키는 스텝과, 이 실행된 시운전동작이 제어지력대로인가를 확인하는 스텝을 가지는 것을 특징으로 하는 모터구동제어장치의 운전방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 또한 외부제어장치로부터의 제어지령데이터를 모니터하여 표시하는 모니터표시수단을 구비한 것을 특징으로 하는 모터구동제어장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 모니터표시수단은 리모트조작장치인 것을 특징으로 하는 모니터구동제어장치.
  16. 외부장치로부터 입력되는 외부제어지령에 따라 모터를 구동하는 모터구동제어장치에 있어서, 상기 모터구동제어장치는 마이크로콘트롤러부와, 파워증폭부와, 전환지령부를 구비하여, 상기 마이크로콘트롤러부는 시운전시에 상기 모터를 구동하는 소정 패턴의 시운전제어지령을 발생하는 시운전지령발생수단과, 상기 전환지령부로부터의 지령에 의거하여, 상기 시운전지령발생수단으로부터의 시운전제어신호와 상기 외부장치로부터 입력되는 외부제어지령의 한쪽을 선택하여 제어지령으로 하는 제어지령선택수단과, 자동위치제어부와, 자동속도제어부와, 자동전류제어부와, 상기 시운전지령발생수단으로부터의 시운전제어지령에 따른 상기 모터의 운전동작을 해석하는 운전해석수단을 구비한 것을 특징으로 하는 모터구동제어장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 마이크로콘트롤러부는 윈칩, 마이크로콘트롤러인 것을 특징으로 하는 모터구동제어장치.
  18. 외부장치로부터 입력되는 외부제어지력에 따라 모터를 구동하는 모터구동제어장치에 있어서, 상기 모터구동제어장치는 마이크로콘트롤러부와, 파워증폭부와, 전환지령부를 구비하며, 상기 마이크로콘트롤러부는 시운전시에 상기 모터를 구동하는 소정 패턴의 시운전제어지령을 발생하는 시운전지령발생수단과, 자동위치제어부와, 자동속도제어부와, 자동전류제어부와, 상기 시운전지령발생수단으로부터의 시운전제어지령에 따른 상기 모터의 운전동작을 해석하는 운전해석수단을 구비한 것을 특징으로 하는 모터구동제어장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 마이크로콘트롤러부는, 윈칩, 마이크로콘트롤러인 것을 특징으로 하는 모터구동제어장치.
  20. 외부장치로부터 입력되는 외부제어지령에 따라 모터를 구동하는 모터구동제어장치에 있어서, 상기 모터구동제어장치는 마이크로콘트롤러부와, 파워증폭부와, 전환지령부를 구비하며, 상기 마이크로콘트롤러부는 시운전시에 상기 모터를 구동하는 소정 패턴의 시운전제어지령을 발생하는 시운전지령발생수단과, 상기 전환지령부로부터의 지령에 의거하여, 상기 시운전지령발생수단으로부터의 시운전제어신호와 상기 외부장치로부터 입력되는 외부제어지령의 한쪽을 선택하여 제어지령으로 하는 제어지령선택수단과, 자동위치제어부와, 벡터제어연산부와, 상기 시운전지령발생수단으로부터의 시운전제어지령에 따른 상기 모터의 운전동작을 해석하는 운전해석수단을 구비한 것을 특징으로 하는 모터구동제어장치.
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