KR940003766Y1 - Arrangement for speed regulation of ac servo motor - Google Patents

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KR940003766Y1 KR2019910007067U KR910007067U KR940003766Y1 KR 940003766 Y1 KR940003766 Y1 KR 940003766Y1 KR 2019910007067 U KR2019910007067 U KR 2019910007067U KR 910007067 U KR910007067 U KR 910007067U KR 940003766 Y1 KR940003766 Y1 KR 940003766Y1
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Abstract

내용 없음.No content.

Description

AC 서보모터의 속도 제어 회로Speed Control Circuit of AC Servo Motor

제1도는 종래의 속도 제어 회로도.1 is a conventional speed control circuit diagram.

제2도는 종래의 속도별 전압 레벨 파형도.2 is a conventional voltage level waveform diagram for speed.

제3도는 이 고안에 따른 속도 제어 회로도.3 is a speed control circuit diagram according to the present invention.

제4도는 이 고안에 따른 속도별 전압 레벨 파형도이다.4 is a waveform diagram of the voltage level for each speed according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 중앙 처리장치 2 : D/A변환기1: central processing unit 2: D / A converter

3 : 제1감산기 4 : 보상회로3: first subtractor 4: compensation circuit

5 : 드라이브회로 6 : 인버터5: drive circuit 6: inverter

7 : 서보모터 8 : 속도센서7: Servo motor 8: Speed sensor

9 : 제1궤환회로 10 : 제2궤환회로9: first feedback circuit 10: second feedback circuit

11 : 전자스위치 12 : 제2감산기11: electronic switch 12: second subtractor

13 : 제3궤환회로13: 3rd feedback circuit

이 고안은 AC 서보모터의 속도 제어 회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서보모터의 저속 회전시 중앙처리장치에서 전자스위치를 구동시켜 D/A변환기의 출력은 보상회로를 경유하지 않고, 감산기를 사용하여 D/A변환기의 출력값과 서보모터에 공급되는 전류값의 차만큼 서보모터에 공급함으로써 저속회전에서 노이즈 영향을 줄여 정밀제어가 되도록 하는 AC서보모터의 속도 제어 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a speed control circuit of an AC servo motor, and more particularly, an electronic switch is driven by a central processing unit during a low speed rotation of the servo motor so that the output of the D / A converter does not go through the compensation circuit and uses a subtractor. Therefore, the present invention relates to a speed control circuit of an AC servomotor which supplies precision to the servomotor by the difference between the output value of the D / A converter and the current value supplied to the servomotor, thereby reducing the influence of noise in low speed rotation.

일반적으로 로보트, 공작기계, 사무기기 등에 사용되어 기계적인 위치나 방향, 각도등을 조정하는 서보기구를 동작시키기 위해 서보모터를 사용하게 되나, 이러한 서보모터는 저속회전시 전압레벨이 낮게 됨에 따라 노이즈는 상대적으로 높아지게 되어 노이즈 영향으로 인해 서보모터의 정밀 제어가 되지 않게 된다.In general, the servo motor is used to operate the servo mechanism to adjust the mechanical position, direction, angle, etc. used in robots, machine tools, office equipment, etc. Becomes relatively high, and the noise influence prevents precise control of the servomotor.

따라서 종래의 AC서보모터의 속도 제어 회로는 제1도에 도시된 바와 같이 중앙처리장치(1)의 출력 데이타값을 아날로그 신호로 변환하는 D/A변환기(2)와, 상기 D/A변환기(2) 출력과 서보모터(7)에 공급되는 전류와 비교하여 두전류의 차이값을 발생하는 제1감산기(3)와, 상기 제1감산기(3)의 출력에 의해 오차를 수정하는 보상회로(4)와, 상기 보상회로(4)의 신호로서 서보모터(7)에 전원을 공급하는 드라이브회로(5) 및 인버터(6)와, 서보모터(7)에 공급되는 전류를 제1감산기(3)에 궤환시키는 제1궤환회로(9)와, 또한 서보모터(9)의 회전속도를 감지하는 속도센서(8)의 출력신호를 중앙처리장치(1)로 전송하는 제2궤환회로(10)로 되어 있다.Therefore, the speed control circuit of the conventional AC servomotor includes a D / A converter 2 for converting an output data value of the central processing unit 1 into an analog signal as shown in FIG. 1, and the D / A converter ( 2) a first subtractor 3 generating a difference value between the two currents in comparison with the current supplied to the output and the servomotor 7, and a compensation circuit for correcting the error by the output of the first subtractor 3 ( 4), a drive circuit 5 and an inverter 6 for supplying power to the servo motor 7 as a signal of the compensation circuit 4, and a current subtracted from the current supplied to the servo motor 7; ) And a second feedback circuit (10) for transmitting the output signal of the speed sensor (8) for detecting the rotational speed of the servomotor (9) to the central processing unit (1). It is.

상기와 같이 구성된 종래의 AC서보모터 제어회로는, 중앙처리장치(1)로 부터 속도 지령에 따른 데이타를 D/A변환기(2)로 전송하면 상기 중앙처리장치(1)의 출력인 디지탈신호를 아날로그 값으로 전환하여 제1감산기(3)에 인가되나, 중앙처리장치(1)로 부터 최초 속도 지령이 내려질 경우에는 제1궤환회로(9)로 부터 제1감산기(3) 신호가 전달되지 않음으로 D/A변환기(2)의 출력이 그대로 보상회로(4)에 전송된다.The conventional AC servo motor control circuit configured as described above transmits the digital signal, which is the output of the central processing unit 1, when data corresponding to the speed command is transmitted from the central processing unit 1 to the D / A converter 2. It is converted to an analog value and applied to the first subtractor 3, but when the initial speed command is issued from the central processing unit 1, the first subtractor 3 signal is not transmitted from the first feedback circuit 9. In this case, the output of the D / A converter 2 is transmitted to the compensation circuit 4 as it is.

따라서, 상기 보상회로(4)에서는 오차를 수정하여 보상 후 드라이브회로(5)를 통해 노이즈제거 및 증폭하여 스위칭기능을 갖는 인버터(6)를 동작시켜 서보모터(7)에 전류를 공급하므로서 회전을 시작하게 된다.Therefore, in the compensation circuit 4, the error is corrected and the noise is removed and amplified through the drive circuit 5 to compensate for the operation of the inverter 6 having a switching function to supply a current to the servomotor 7 to rotate. To get started.

이때, 서보모터(7)각상의 센싱된 전류는 제1궤환회로(9)를 거쳐 제1감산기(3)로 인가되어 D/A변환기(2)의 출력신호와 비교하여 두 신호의 차이값을 만들어 보상회로(4)에 전송되므로써 서보모터(7)에 일정한 전류를 공급하게 된다.At this time, the sensed current of each servo motor 7 is applied to the first subtractor 3 via the first feedback circuit 9 and compared with the output signal of the D / A converter 2 to compare the difference between the two signals. It is made and transmitted to the compensation circuit (4) to supply a constant current to the servo motor (7).

한편, 서보모터(7)의 회전속도를 속도센서(8)에서 감지하여 회전속도에 해당하는 데이타를 출력하며, 상기 신호는 제2궤환회로(10)를 통해 중앙처리장치(1)에 전송하게 된다.Meanwhile, the speed of the servo motor 7 is sensed by the speed sensor 8 to output data corresponding to the speed of rotation, and the signal is transmitted to the central processing unit 1 through the second feedback circuit 10. do.

그러므로 중앙처리장치(1)는 최초 속도 지령 데이타와 속도센서(8)의 데이타를 프로그램에 의해 비교 처리한 후 차이가 발생할 경우 D/A변환기(2)로 전송되는 속도 지령 데이타를 조절하여 서보모터(7)는 항시 지정된 속도로 일정하게 구동된다.Therefore, the central processing unit 1 compares the initial speed command data with the data of the speed sensor 8 by a program and adjusts the speed command data transmitted to the D / A converter 2 when a difference occurs. (7) is constantly driven at a specified speed at all times.

이러한 종래의 AC서보모터 제어회로는, 서보모터에 인가되는 전압이 고정되며, 여러 가지 조건에 의해 보상회로의 출력은 제한을 받을 수 밖에 없다. 가령 예를 들어 서보모터의 인가전압이 100V가 최대라면 보상회로의 출력은 하드웨어적으로 한정되게 설계(예 : 10V, 15V 등)되며, 이럴 경우 D/A변환기의 출력전압 변동범위가 수 볼트까지 가능하더라도 이론적으로는 1V를 넘을 수 없는 한계성에 도달하기 때문이다. 즉 보상회로의 이득이 Kc이고 출력전류가 I1이라고 할 경우 D/A변환기의 출력전류(Io)는 I1/Kc으로 제한을 받게 되는 것이다.In the conventional AC servomotor control circuit, the voltage applied to the servomotor is fixed, and the output of the compensation circuit is limited by various conditions. For example, if the voltage applied to the servo motor is maximum 100V, the output of the compensation circuit is designed to be limited in hardware (eg 10V, 15V, etc.). In this case, the output voltage fluctuation range of the D / A converter is up to several volts. This is because, although possible, the limit is theoretically not exceeded by 1V. In other words, if the gain of the compensation circuit is Kc and the output current is I1, the output current Io of the D / A converter is limited to I1 / Kc.

그러나, D/A변환기는 하드웨어적으로는 분해능이 결정되어 있어 D/A변환기의 출력(Io)제한량이 결정되면 분해능에 해당되는 Io의 디지탈 출력가지수가 적어짐에 따라 서보모터를 제어할 수 있는 전류량의 단계적인 제어도 줄어들어 서보모터의 정밀제어가 이루어지지 않게 되며, 또한 제2도에 도시된 바와 같이 서보모터의 저속 제어시 일정 부하에서 Io값이 고속보다 상대적으로 낮아지게 되어 저속에서 Io의 변화는 서보모터 회전에 영향을 주며, 전압레벨이 낮음으로 인해 노이즈 영향을 상대적으로 크게 받음으로써 서보모터는 토르크(TORQUE)가 불균일하고, 회전속도가 일정하지 못하여 저속에서 정밀제어가 이루어지지 않았던 것이다.However, since the resolution of the D / A converter is determined in hardware, and the output (Io) limit of the D / A converter is determined, the amount of current that can control the servomotor as the digital output index of Io corresponding to the resolution decreases. As the control of the servo motor is reduced, precision control of the servo motor is not performed. Also, as shown in FIG. 2, the Io value is relatively lower than the high speed at a certain load during the low speed control of the servo motor, and thus the change of Io at low speed is shown. This affects the rotation of the servo motor, and due to the relatively high noise effect due to the low voltage level, the servo motor has uneven torque and the rotation speed is not constant, so precise control was not performed at low speed.

이 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이 고안의 목적은 저속 제어시 보상회로의 기능을 삭제하고, 중앙처리장치에서 전자 제어 스위치의 접점을 변화시켜 감산기에 의해 중앙처리장치 출력신호의 서보모터에 공급되는 전류의 차에 해당하는 전류로 서보모터를 구동함으로써, 저속에서 D/A변환기의 출력한계를 높이고, 중앙처리장치로 부터 디지탈 출력 신호의 가지수를 증가시키게 되어 정밀제어가 가능함은 물론 D/A변환기의 출력을 높임에 따라 노이즈 영향을 줄여 토르크와 회전속도를 균일하게 유지할 수 있는 AC서보모터의 속도 제어회로를 제공하는데 있다.The object of the present invention is to solve the above problems, and the object of the present invention is to eliminate the function of the compensation circuit during low speed control, and to change the contact point of the electronic control switch in the central processing unit so that the servo motor of the central processing unit output signal by the subtractor. By driving the servo motor with a current corresponding to the difference of the current supplied to the controller, the output limit of the D / A converter can be increased at low speeds, and the number of digital output signals from the central processing unit can be increased to allow precise control. It is to provide the speed control circuit of AC servo motor which can maintain the torque and rotation speed uniformly by reducing the effect of noise by increasing the output of D / A converter.

이러한 목적을 달성하기 위한 이 고안은, 중앙처리장치의 출력데이타 값을 아날로그 신호로 변환하는 D/A변환기와, 상기 D/A변환기 출력과 서보모터에 공급되는 전류와 비교하여 두 전류의 차이값을 발생하는 제1감산기와, 상기 제1감산기의 출력에 의해 오차를 수정하는 보상회로와, 상기 보상회로의 신호로서 서보모터에 공급되는 전류를 제1감산기로 궤환시키는 제1궤환회로와, 또한 서보모터의 회전속도를 감지하는 속도센서의 출력신호를 중앙처리장치로 전송하는 제2궤환회로로 된 AC서보모터의 속도 제어 회로에 있어서, 서보모터에 공급되는 전류를 제2감산기로 전송하는 제3궤환회로와, D/A변환기 출력과 제3궤환회로 회로 출력 전류의 차를 발생하는 제2감산기와, 중앙처리장치의 제어신호에 따라 제2감산기의 출력신호를 드라이브 회로에 공급하는 전자스위치를 구비하여서 된 AC서보모터의 속도 제어 회로에 특징이 있다.In order to achieve this object, the present invention provides a D / A converter for converting an output data value of a central processing unit into an analog signal, and a difference value between two currents in comparison with the current supplied to the output of the D / A converter and the servomotor. A first subtractor for generating a signal, a compensation circuit for correcting an error by the output of the first subtractor, a first feedback circuit for returning a current supplied to the servo motor as a signal of the compensation circuit to the first subtractor, and A speed control circuit of an AC servomotor comprising a second feedback circuit that transmits an output signal of a speed sensor that senses a rotational speed of a servomotor to a central processing unit, the second control circuit transmitting current supplied to the servomotor to a second subtractor. Supplying the output signal of the second subtractor to the drive circuit according to the control signal of the central processing unit and the second subtractor for generating a difference between the three feedback circuit, the output of the D / A converter and the output current of the third feedback circuit. It is characterized by a speed control circuit of the AC servo motor hayeoseo having an electronic switch.

이와 같은 이 고안에 따른 AC서보모터의 속도 제어회로의 일실시예에 대하여 첨부도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.One embodiment of the speed control circuit of the AC servo motor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제3도는 이 고안에 따른 AC서보모터 제어 회로도로서 더욱 구체적으로 설명하면 D/A변환기(2)의 출력신호는 제2감산기(12)의 정입력단(+)에 전송되고, 인버터(6)의 신호 즉, 서보모터(7)로 공급되는 전류는 제3궤환회로(13)를 통하여 제2감산기(12)의 부입력단(-)에 각각 인가되며, 드라이브회로(5)에 연결되어 있는 전자스위치(11)의 a접점에는 보상회로(4) 출력단을, 그리고 b접점에는 제2감산기(12)의 출력단이 각각 접속되어 있다.3 is an AC servo motor control circuit diagram according to the present invention. More specifically, the output signal of the D / A converter 2 is transmitted to the positive input terminal (+) of the second subtractor 12, and The signal, that is, the current supplied to the servomotor 7 is applied to the negative input terminal (-) of the second subtractor 12 through the third feedback circuit 13, and is connected to the drive circuit 5. The output terminal of the compensation circuit 4 is connected to the contact a of (11), and the output terminal of the second subtractor 12 is connected to the contact b.

이와 같이 이루어진 이 고안에 따라 AC서보모터의 속도제어회로는, 서보모터(7)를 구동하기 위한 속도지령이 외부로 부터 중앙처리장치(1)에 하달되면, 상기 중앙처리장치(1)에서는 속도 지령에 해당하는 데이타를 출력하여 D/A변환기(2)로 전송하게 되어 디지탈신호인 데이타를 아날로그 신호로 전환하여 출력시키게 된다. 이때 속도지령이 일정 회전수(no) 이상일 경우 중앙처리장치(1) 출력단(CTL)의 출력신호는 “로우”레벨이 되어 전자스위치(11)는 동작하지 않아 a접점을 유지하게 된다.According to the present invention, the speed control circuit of the AC servo motor is configured such that when the speed command for driving the servo motor 7 is received from the outside by the central processing unit 1, the speed of the central processing unit 1 is increased. The data corresponding to the command is output and transmitted to the D / A converter 2 to convert the digital signal data into an analog signal for output. At this time, if the speed command is more than a predetermined number of revolutions (no), the output signal of the central processing unit (1) output terminal (CTL) is a "low" level, the electronic switch 11 does not operate to maintain a contact.

따라서 제1감산기(3)는 D/A변환기(2)의 출력신호와 서보모터(7)에 공급되는 전류량을 이득만큼 곱한 제1궤환회로(9)의 출력신호를 상호 비교하여 두 신호의 차이만큼 보상회로(4)에 전송되며, 상기 보상회로(4)에서는 오차를 수정하여 드라이브회로(5)를 통해 노이즈 제거 및 증폭시 스위칭 기능을 갖는 인버터(6)를 동작시켜 서보모터(7)에 전류를 공급함으로써 회전을 시작하게 된다.Therefore, the first subtractor 3 compares the output signal of the D / A converter 2 and the output signal of the first feedback circuit 9 by multiplying the amount of current supplied to the servomotor 7 by a gain, and the difference between the two signals. Is transmitted to the compensating circuit 4, and the compensating circuit 4 corrects the error to operate the inverter 6 having a switching function at the time of removing and amplifying the noise through the drive circuit 5 to the servomotor 7. The rotation starts by supplying current.

한편, 외부로 부터의 서보모터(7) 회전속도지령이 일정회전수(no) 이하일 경우 중앙처리장치(1)의 출력단(CLT)에서 “하이”신호가 출력됨으로써 전자스위치(11)를 구동하여 b접점으로 연결시키게 됨과 동시에 저속회전에 해당하는 데이타를 D/A변환기(2)로 전송하여 아날로그 신호로 변환 후 제2감산기(12)의 정입력단(+)에 인가된다.On the other hand, when the rotational speed command of the servomotor 7 from the outside is less than a predetermined number of revolutions (no), the "high" signal is output from the output terminal CLT of the central processing unit 1 to drive the electronic switch 11. At the same time, the data corresponding to the low-speed rotation is transmitted to the D / A converter 2, converted into an analog signal, and then applied to the positive input terminal (+) of the second subtractor 12.

이때 인버터(6)의 출력전후 즉, 서보모터(7) 공급되는 전류를 제3궤환회로(13)에서 센싱하여 시스템 변동에 따른 궤환이득이 수정되는 것을 보상한 다음 제2감산기(12)의 부입력단(-)에 전송됨으로써 D/A변환기(2)와 제3궤환회로(13)의 두 신호를 비교하여 차이값(Error)을 전자스위치(11)를 통해 드라이브 회로(5)에 공급되어 노이즈 제거 및 증폭한 다음 스위칭 기능의 인버터(6)가 동작하여 서보모터(7)에 전류공급이 이루어져 외부지령에 따른 저속회전을 수행하게 된다.At this time, before and after the output of the inverter 6, that is, the current supplied from the servo motor 7 is sensed by the third feedback circuit 13 to compensate for the correction of the feedback gain according to the system variation, and then the second subtractor 12 is negative. By being transmitted to the input terminal (-), the two signals of the D / A converter 2 and the third feedback circuit 13 are compared, and a difference value (Error) is supplied to the drive circuit 5 through the electronic switch 11, thereby making noise. After the removal and amplification, the inverter 6 of the switching function is operated to supply current to the servo motor 7 to perform low speed rotation according to an external command.

따라서, 제4도와 같이 일정속도(no) 이하의 저속에서는 보상회로(4)의 기능을 삭제하므로서 D/A변환기(2) 출력전류(Io)와 드라이브 회로(5)에 공급되는 전류(I1)는 같게 되는 것이다.Therefore, as shown in FIG. 4, at the low speed below the constant speed no, the function of the compensation circuit 4 is deleted, and the current I1 supplied to the output current Io of the D / A converter 2 and the drive circuit 5 is eliminated. Will be the same.

이상에서와 같이 이 고안에 따른 AC서보모터의 속도 제어회로에 의하면, 서보모터에 공급되는 전류를 제2감산기로 전송하는 제3궤환회로와, D/A변환기 출력과 제3궤환회로 출력 전류의 차를 발생하는 제2감산기와, 중앙처리장치의 제어신호에 따라 제2감산기의 출력신호를 드라이브 회로에 공급하는 전자스위치를 구비하여서 된 것이므로, 서보모터의 저속 제어시 D/A변환기의 분해능이 낮더라도 중앙처리장치의 출력 데이타 가지수를 증가시키므로서 D/A변환기의 출력전류(Io) 한계를 높여 노이즈 영향을 현저히 감소시킬 뿐만 아니라, 저속에서 제3궤환회로의 궤환전류와 D/A변환기의 출력전류를 감산기에 비교시 오프셋 전압에 의한 영향을 줄일 수 있는 효과가 있는 것이다.As described above, according to the speed control circuit of the AC servo motor according to the present invention, the third feedback circuit for transmitting the current supplied to the servo motor to the second subtractor, and the output current of the D / A converter output and the third feedback circuit, respectively. And a second subtractor for generating a difference and an electronic switch for supplying the output signal of the second subtracter to the drive circuit according to the control signal of the central processing unit. Therefore, the resolution of the D / A converter is reduced at low speed control of the servomotor. Even if it is low, the output current (Io) limit of the D / A converter is increased by increasing the number of output data of the central processing unit, which significantly reduces the noise effect, and the feedback current of the third feedback circuit and the D / A converter at low speed. Compared to the subtractor output current, the effect of offset voltage can be reduced.

Claims (1)

중앙처리장치의 출력 데이타 값을 아날로그 신호로 변환하는 D/A변환기와, 상기 D/A변환기 출력과 서보모터에 공급되는 전류와 비교하여 두 전류의 차이값을 발생하는 제1감산기와, 상기 제1감산기의 출력에 의해 오차를 수정하는 보상회로와, 상기 보상회로의 신호로서 서보모터에 전원을 공급하는 드라이브 회로 및 인버터와, 서보모터에 전원을 공급하는 드라이브 회로 및 인버터와, 서보모터에 전송되는 전류를 제1감산기에 궤환시키는 제1궤환회로와, 또한 속도센서로서 서보모터의 회전속도를 감지하는 제2궤환회로로 된 AC서보모터의 속도 제어 회로에 있어서, 상기 서보모터(7)에 공급되는 전류를 제2감산기(12)로 전송하는 제3궤환회로(13)와, 상기 D/A변환기(2) 출력과 제3궤환회로(13)의 출력전류 차를 발생하는 제2감산기(12)와, 상기 중앙처리장치(1)의 제어신호에 따라 제2감산기(2)의 출력신호를 드라이브회로(5)에 공급하는 전자스위치(11)회로로 된 서보모터의 속도 제어회로.A D / A converter for converting an output data value of the central processing unit into an analog signal, a first subtractor for generating a difference value between two currents by comparing the current supplied to the D / A converter output and the servo motor, A compensation circuit for correcting errors by the output of one subtractor, a drive circuit and an inverter for supplying power to the servomotor as a signal of the compensation circuit, a drive circuit and an inverter for supplying power to the servomotor, and a servomotor A speed control circuit of an AC servomotor comprising a first feedback circuit for feeding back a current to a first subtracter and a second feedback circuit for sensing a rotational speed of the servomotor as a speed sensor, wherein the servomotor 7 A third subtractor 13 for transmitting the supplied current to the second subtractor 12, and a second subtractor for generating a difference in output current between the output of the D / A converter 2 and the third feedback circuit 13; 12) and the central processing unit (1) In response to the control signal the second subtractor 2 output signals to the drive circuit 5, an electronic switch 11, the speed control circuit of a servo-motor circuit to be supplied to the.
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