KR970005078Y1

KR970005078Y1 - 교류서보 모터의 초기 상변환 장치

Info

Publication number: KR970005078Y1
Application number: KR2019940006619U
Authority: KR
Inventors: 임윤택
Original assignee: 엘지산전 주식회사; 김희수
Priority date: 1994-03-30
Filing date: 1994-03-30
Publication date: 1997-05-22
Also published as: KR950028836U

Abstract

내용없음.

Description

교류서보 모터의 초기 상변환 장치

제1도는 종래 교류 서보모터의 초기 상변환 장치 블록도

제2도는 본 고안 교류 서보모터의 초기 상변환 장치 블록도

제3도는 본 고안에 있어서 카운터 제어부의 상세 회로도

제4도는 본 고안에 있어서 카운터 제어부의 입/출력 파형도

제5도는 본 고안에 있어서 카운터 제어부의 각부 진리표

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 펄스 발생기 200 : 위상각 변환부

201 : 4체배회로부 202 : 에지검출부

203 : 카운터 제어부 204 : 업/다운 카운터

300 : 상 변환부 400 : 전류 제어부

203-1 : 초기/보정값 출력부

203-2 : 프리셋트 신호부

M1 : 교류 서보모터 SUB1 : 감산기

본 고안은 서보모터에 관한 것으로, 특히 교류 서보모터에 있어서 초기 모터구동후 1회전 동안의 위상각 측정오차를 줄일 수 있게 한 교류 서보모터의 초기 상변환 장치에 관한 것이다.

일반적으로 산업현장에서 널리 사용되고 있는 NC공작기계, 로봇, 기타 전용기 등에는 고정밀도 등의 이유로 교류서보 모터가 주로 사용되었는데, 이러한 종래 교류 서보모터의 초기 상변환 장치는 제1도에 도시한 바와 같이 초기 전원인가시 교류 서보모터(M1)축의 회전방향에 따라 90°의 위상차를 갖는 A, B신호와 그 모터(M1)의 특정위치에서 발생하는 Z신호와 그 모터(M1)의 현재 극위치에 해당하는 U.V.W 상 신호를 발생하는 펄스발생기(10)와, 상기 펄스 발생기(10)로부터의 A, B신호에 의해 카운트 동작을 하고 Z신호에 의해 클리어 되는 업/다운 카운터(21)와 Z신호가 인가되기 전에는 U.V.W상 신호값을 읽어 교류 서보모터(M1)의 현재 위상각의 근사값을 파악하여 출력하는 마이크로 프로세서로 이루어져 전원인가시 교류 서보모터(M1)의 위상각 값을 파악하여 출력하는 위상각 변환부(20)와, 상기 위상각 변환부(20)에서 출력된 위상각 값을 입력받아 기설정된 싸인값과 그 싸인값보다 120° 뒤진 싸인값을 출력하는 제1롬(31) 및 제2롬(32)과 상기 제1롬(31) 및 제2롬(32)과 상기 제1롬(31) 및 제2롬(32)으로부터의 출력값과 토오크 지령렬값을 각기 곱해서 출력하는 제1승산 D/A변환기(33) 및 제2승산 D/A변환기(34)로 이루어져 U.V.W상 전류 지령을 출력하는 상전류 변환부(30)와 U상 전류 제어기(41)와 V상 전류 제어기(42)와 W상 전류제어기(43)로 이루어져 상기 상전류 변환부(30)로부터의 각상(U.V.W)전류지령에 따라 각상(U.V.W)전류를 제어하여 교류 서보모터(M1)의 회전을 제어하는 전류 제어부(40)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래 회로의 작용에 관하여 설명하면 다음과 같다.

초기 전원이 인가되어 교류 서보모터(M1)가 구동되면 펄스 발생기(10)로부터 소보모터(M1)축의 회전방향에 따라 90°위상차를 갖는 A, B신호가 출력되어 업/다운 카운터(21)에 인가되고 1회전이되면 특정위치에서 Z신호가 출력되는데 이 Z신호에 의해 업/다운 카운터(21)에는 정확한 위상각 값이 셋팅된다.

마이크로 프로세서(22)는 Z신호가 인가되면 그때의 위상각 값을 읽어 들이는데 상기 Z신호가 인가되기 전까지는 펄스 발생기(10)의 U.V.W상 펄스신호를 읽어 위상각의 근사값을 파악한다.

상기 마이크로 프로세서(22)에서 파악된 위상각 값은 어드레스 형태로 제1롬(31) 및 제2롬(32)에 공급되어지고, 그 제1롬(31) 및 제2롬(32)은 각 위상각 값을 입력받아 기 저장되어 있는 싸인값과 그 싸인값보다 120°뒤진 싸인값을 제1승산 디지털/아날로그 변환기(33)(이하, D/A변환기라 함) 및 제2승산 D/A변환기에 출력하게 된다.

상기 제1롬(31)으로부터 싸인값을 입력받은 제1승산 D/A변환기(33)는 이를 토오크 지령과 곱해서 U상 전류 제어기(41)에 출력하고, 상기 제2롬(33)으로부터 싸인값을 입력받은 제2승산 D/A변환기(34)는 이를 토오크 지령과 곱해서 V상 전류 제어기(42)에 출력한다.

그리고 상기 제1승산 D/A변환기(33)와 제2승산 D/A변환기(34)의 전류 지령값을 감산기(SUB1)를 통해 W상 전류제어기(43)에 출력한다.

상기 각상(U.V.W)전류지령값을 입력받은 각 전류 제어기는 입력된 지령값에 따라 각상 전류를 제어하여 교류 서보모터(M1)를 제어한다.

이상에서 설명한 바와 같이 종래에는 정확한 위상각 값이 셋팅되는 Z신호가 입력되기 전까지는 U.V.W상 신호에 의존하여 실제 위상각의 근사값을 파악하기 때문에 위상각의 오차가 매우 커서 정밀도가 떨어지는 문제점이 있었다.

본 고안의 목적은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 U.V.W상 신호의 에지를 이용함으로써 위상각 오차를 줄일 수 있게 하여 정밀도를 향상시킬 수 있는 교류 서보모터의 초기 상변환장치를 제공하는데 있다.

제2도는 본 고안 교류 서보모터의 초기 상변환 장치의 블록도로서, 이에 도시한 바와같이 초기 전원인가시 펄스 발생기(100)에서 발생하는 90°의 위상차를 갖는 A, B신호와 그 모터(M1)의 현재 극 위치에 해당하는 정보인 U.V.W상 신호를 발생하는 펄스 발생기(100)와, 상기 펄스 발생기(100)로부터의 A, B신호를 교류 서보모터(M1)의 정밀도를 높이기 위해 분할하여 출력하는 4체배회로부(201)와 상기 펄스 발생기(100)로부터 U.V.W상 신호를 입력받아 그 각 신호가 상승에지에서 하강에지로 변할때 또는 극 각 신호가 하강에지에서 상승에지로 변할 때마다 에지펄스신호(edge)를 출력하고 전기각이 360°변할때는 클리어신호(ZRO)를 함께 출력하는 에지검출부(202)와 상기 에지 검출부(202)로부터의 각 신호를 입력받아 U.V.W상의 초기값과 보정값을 프리셋트시키기 위한 제어신호(LD) 및 클리어 신호(ZRO)를 출력하는 카운터 제어부(203)와 상기 카운터 제어부(203)로부터의 제어신호(LD)에 따라 위상각의 초기값 및 보정값을 프리셋트하고 상기 4체배회로부(201)의 출력신호에 따라 카운트 동작을 하여 카운트값을 출력하는 업/다운 카운터(204)로 이루어져 U.V.W신호의 에지를 이용하여 위상각 값을 출력하는 위상각 변환부(300)와 상기 위상각 변환부(200)의 출력에 따라 각상 전류지령을 출력하는 상전류 변환부(300)와, 상기 상전류 변환부(300)와, 상기 상전류 변환부(300)의 전류지령에 따라 각상 전류를 제어하여 교류 서보모터(M1)를 제어하는 전류 제어부(400)로 구성한다.

상기 카운터 제어부는 앤드케이트(AND2-AND3)와 오아게이트(OR2, OR2)와 배타적 오아게이트(XOR1) 및 플립플롭(DEF4, DEF5)으로 이루어져 상기 에지 검출부의 에지펄스신호(edge)에 따라 위상각의 초기값과 보정값을 프리셋트하기 위한 제어신호(edge60)를 출력하는 초기/보정값 신호부(203-1)와 플립플롭(DEF1-DEF3)와 인버터(NOT1, NOT2)와 노아게이트(NOR1, NOR2) 및 앤드게이트(AND1)로 이루어져 상기 초기/보정값신호부의 출력신호(edge60)와 클리어 신호(ZRO)에 따라 위상각 값을 프리셋트하기 위한 제어신호(LD)를 출력하는 프리셋트 신호부(203-2)로 구성한다.

이와 같이 구성한 본 고안의 작용 및 효과에 관하여 첨부한 제3도 내지 제5도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

초기 전원을 인가하여 교류 서보모터(M1)가 회전하면 펄스 발생기(100)는 그 모터(M1)축의 회전방향에 따라 90°의 위상차를 갖는 A, B신호를 4체배회로부(201)에 출력함과 아울러 U.V.W상 펄스신호를 에지 검출부(202)에 출력한다.

교류 서보모터(M1)의 정밀도를 높이기 위해 사용된 상기 4체배회로부(201)는 상기 펄스 발생기(100)로부터의 A, B신호를 4분할하여 업/다운 카운터(204)에 출력함으로써 그 업/다운 카운터(204)로 하여금 카운트 동작을 하도록 한다.

제3도의 (가), (나), (다)에 도시한 바와 같은 초기 U.V.W상 펄스 신호를 입력받은 에지 검출부

(202)는 그 U.V.W상 펄스신호의 에지를 검출하는데 그 신호가 상승에서 하강으로 변하는 순간

또는 하강에서 상승으로 변하는 순간에 제3도의 (마)에 도시한 바와 같은 에지펄스신호(edge)를 발생한다.

상기 전기각이 360°변하는 순간에는 제3도의 (라)에 도시한 바와같이 에지펄스신호(edge)와 함께 클리어(ZRO)신호도 발생하는데 업/다운 카운터(204)를 클리어시키는데 이용된다.

상기 에지 검출부(202)로부터 U.V.W상 펄스신호, 에지펄스신호(edge) 및 클리어(ZRO)펄스신호를 입력받아 그에 따른 신호를 출력하는 카운터 제어부(203)의 작용에 관하여 제4도를 참조하여 설명하면, 먼저 전원을 인가하기 전에는 플립플롭(DEF4)과 플립플롭(DEF5)의 출력은 '로우'상태이다.

이러한 상태에서 초기 전원을 인가하면 펄스 발생기(100)로부터 U.V.W상 펄스신호가 출력되는데 이때 전원 인가전에는 모두 '로우'상태이던 U.V.W상 신호는 전원이 인가되면 적어도 하나는 '하이'상태가 된다.

상기 U.V.W상 신호의 에지를 검출하여 에지 검출부(202)에서 첫번째 에지펄스신호(edge)를 출력하면 그 신호는 배타적 오아게이트(XOR1), 앤드게이트(AND4), 오아게이트(OR3)를 통해 '하이'신호가 되어 플립플롭(DEF5)에 인가되며 이로인해 그 플립플롭(DEF5)은 '하이'신호를 출력한다.

상기 플립플롭(DEF5)을 통한 '하이'신호는 다시 앤드게이트(AND3)와 오아게이트(OR2)를 통해 '하이'신호가 되어 플립플롭(DEF1, DEF2), 인버터(NOT1, NOT2), 노아게이트(NOR1, NOR2), 앤드게이트(AND1)를 통해 '로우'신호가 되어 업/다운 카운터(204)에 인가된다.

그 '로우'신호를 인가받은 업/다운 카운터(204)는 그때의 U.V.W상 펄스신호의 초기 위상값을 프리셋트하여 4체배회로부(201)의 신호에 따라 카운트 동작을 한다.

상기와 같은 업/다운 카운터(204)가 카운트 동작을 할시, 에지 검출부(202)에서 두번째 에지펄스신호를 출력하면(이때의 위상각 값은 정확한 즉, 보정된 위상각 값이다) 그 신호는 앤드게이트(AND2)와 오아게이트(OR1)를 통해 '하이'신호가 되어 플립플롭(DEF4)에 인가되어 이로인해 그 플립플롭(DEF4)은 하이신호를 출력한다.

이때, 플립플롭(DEF5)의 출력은 '로우'상태가 된다.

상기 플립플롭(DEF4)을 통한 '하이'신호는 다시 앤드게이트(AND3)와 오아게이트(OR2)를 통해 '하이'신호가 되어 플립플롭(DEF1, DEF2), 인버터(NOT1, NOT2), 노아게이트(NOR1, NOR2), 앤드게이트(AND1)를 통해 '로우'신호가 되어 업/다운 카운터(204)에 인가된다.

상기 '로우'신호를 인가받은 업/다운 카운터(204)는 U.V.W상 펄스신호에 따라 보정된 위상각 값을 프리셋트하여 카운트 동작을 한다.

이후, 세번째 에지펄스신호가 출력되면 플립플롭(DEF4)과 플립플롭(DEF5)은 '하이'신호를 출력하게 되어 앤드게이트(AND1)의 출력신호는 전기각 360°에서 발생되는 클리어(ZRO)펄스신호에 의해서만 영향을 받아 업/다운 카운터(204)를 프리셋트시키게 된다.

에지펄스신호(edge)에 따른 플립플롭(DEF4, DEF5)의 출력상태는 제5도에 도시한 바와 같다.

이와 같이 위상각 값을 입력받은 업/다운 카운터(204)는 이를 상전류변환부(300)에 출력하고 그 상전류 변환부(300)는 그에 따른 각상 전류 지령값을 출력한다.

상기 각상 전류 지령값을 입력받은 전류 제어부(400)는 각상 전류를 제어함으로써 교류 서보모터(M1)를 제어한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 고안은 모터의 상 신호인 U.V.W신호의 에지를 이용하여 위상각을 검출하기 때문에 전기각 60°내에서 정확한 위상각 값을 셋팅할 수 있어 정밀도가 높은 효과가 있다.

Claims

초기 전원인가시 90°의 위상차를 갖는 A, B신호와 그 모터의 현재 극 위치에 해당하는 정보인 U.V.W상 신호를 발생하는 펄스발생기와 상기 펄스 발생기로부터의 A, B신호를 교류 서보모터의 정밀도를 높이기 위해 분할하여 출력하는 4체배회로부와 상기 펄스발생기로부터 U.V.W상 신호를 입력받아 그 각 신호가 상승에지에서 하강에지로 변할때 또는 극 각 신호가 하강에지에서 상승에지로 변할 때마다 에지펄스신호(edge)를 출력하고 전기각이 360°변할때는 클리어신호(ZRO)를 출력하는 에지검출부와 상기 에지 검출부로부터 각 신호를 입력받아 U.V.W상의 초기값과 보정값을 프리셋트하기 위한 제어신호(LD)와 클리어신호(ZRO)를 출력하는 카운터 제어부와 상기 카운터 제어부로부터 각 신호를 입력받아 그 값을 프리셋트하고 상기 4체배회로부의 출력신호에 따라 카운트 동작을 하여 카운트값을 출력하는 업/다운 카운터로 이루어져 U.V.W신호의 에지를 이용하여 위상각 값을 출력하는 위상각 변환부와 상기 위상각 변환부의 출력에 따라 전류지령을 출력하는 상전류 변환부와 상기 상전류 변환부의 전류지령에 따라 전류를 제어하여 교류 서보모터를 제어하는 전류 제어부로 구성한 것을 특징으로 하는 교류 서보모터의 초기 상변환 장치.
제1항에 있어서 상기 카운터 제어부는 상기 에지 검출부의 에지신호에 따라 위상각의 초기값과 보정값을 프리셋트 하기 위한 제어신호(edge60)를 출력하는 초기/보정값 신호부와 초기/보정값 신호부의 출력신호(edge60)와 클리어 신호(ZRO)에 따라 위상각값을 프리셋트 하기 위한 제어신호(LD)를 출력하는 위상각값 신호부로 구성한 것을 특징으로 하는 교류서보 모터의 초기 상변환 장치.