KR20000067448A

KR20000067448A - A situation control apparatus for motor

Info

Publication number: KR20000067448A
Application number: KR1019990015257A
Authority: KR
Inventors: 조영준; 이강원; 강희석; 강상수
Original assignee: 이종구; 한국생산기술연구원
Priority date: 1999-04-28
Filing date: 1999-04-28
Publication date: 2000-11-15

Abstract

본 발명은 모터 위치제어 장치에 관한 것으로, 모터(1)의 회전축(2)에 연동되게 설치된 동력전달장치(3)가 시스템(4)에 소정의 운동관계로 결합되고, 회전축(2)에 회전 각 변위를 계측하는 환형 포텐션미터(101)가 직접 결합되며, 환형 포텐션미터(101)의 계측 정보를 기초로 하여 모터(1)를 궤환 제어하도록 제어기(6)가 설치되어, 그 구조가 간단하면서도 저 비용으로 정밀한 위치제어가 실현되는 이점이 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor position control device, wherein a power transmission device (3) interlocked with a rotation shaft (2) of a motor (1) is coupled to a system (4) in a predetermined motion relationship, and rotates on a rotation shaft (2). An annular potentiometer 101 for measuring the angular displacement is directly coupled, and a controller 6 is provided to feedback-control the motor 1 based on the measurement information of the annular potentiometer 101. There is an advantage that precise position control is realized at a simple and low cost.

Description

Motor position control device {A situation control apparatus for motor}

본 발명은 모터 위치제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터의 회전축에 회전 각 변위를 계측하는 환형 포텐션미터를 직접 결합하여 구조가 간단하면서도 저 비용으로 정밀한 위치제어가 실현되도록 한 모터 위치제어에 관한 것이다.The present invention relates to a motor position control device, and more particularly, to a motor position control device, in which an annular potentiometer for measuring rotational angular displacement is directly coupled to a rotating shaft of a motor to realize precise position control at a low cost. It is about.

주지와 같이, 모터는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하여 기계적 일을 수행하는 전기기계로서, 피동축을 통해 적절한 회전수의 회전력을 기계장치에 전달하여 적절한 일을 수행한다.As is well known, a motor is an electric machine that converts electrical energy into mechanical energy to perform mechanical work, and transmits a rotational force of an appropriate rotational speed to a mechanical device through a driven shaft to perform proper work.

이러한 모터는 각종 산업분야에서 널리 이용되며, 컴퓨터의 등장과 수치제어 기술의 발달로 위치 및 토오크를 제어할 수 있는 제어용 서보모터는 매우 큰 비중을 차지하고 있다.Such motors are widely used in various industrial fields, and control servomotors capable of controlling position and torque are very large due to the advent of computers and the development of numerical control technology.

특히, 자동화장비, 공작기계, 반도체생산장비 등에 응용되는 모터는 정밀제어가 요구되므로 위치제어의 정밀도가 매우 중요한 사안으로 대두된다.In particular, since motors applied to automation equipment, machine tools, semiconductor production equipment, etc. require precise control, the accuracy of position control is very important.

이러한 모터의 각 변위 제어 정밀도는 분해능으로 나타내며, 각변위의 분해능은 위치센서의 분해능에 의존하게 된다.The accuracy of each displacement control of such a motor is represented by the resolution, and the resolution of each displacement depends on the resolution of the position sensor.

도 1은 종래 기술에 따라 로터리 인코더를 위치센서로 적용한 위치제어 장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a position control apparatus using a rotary encoder as a position sensor according to the related art.

이에 나타낸 바와 같이 종래의 위치제어 장치는, 모터(1)의 회전축(2)에 연동되게 설치된 동력전달장치(3)가 시스템(4)에 소정의 운동관계로 결합되고, 로터리 인코더(5)는 동력전달장치(3)에 의해 모터(1)의 회전력을 간접적으로 전달받도록 위치되며, 제어기(6)는 로터리 인코더(5)를 통해 검출된 모터(1)의 회전 정보를 기초로 하여 모터(1)를 궤환 제어하도록 설치된다.As shown in the related art, in the conventional position control device, the power transmission device 3 interlocked with the rotation shaft 2 of the motor 1 is coupled to the system 4 in a predetermined motion relationship, and the rotary encoder 5 is Positioned so as to receive the rotational force of the motor 1 indirectly by the power transmission device 3, the controller 6 is based on the rotation information of the motor 1 detected through the rotary encoder 5 motor (1) ) Is installed to control the feedback.

이와 같이 모터(1)와 로터리 인코더(5)가 간접 결합된 상태에서 로터리 인코더(5)는 모터(1)의 회전력을 기어나 밸트 등의 동력전달장치(3)를 통해 전달받아 회전수 등의 회전 정보를 검출하게 된다.As described above, in the state in which the motor 1 and the rotary encoder 5 are indirectly coupled, the rotary encoder 5 receives the rotational force of the motor 1 through a power transmission device 3 such as a gear or a belt. Rotation information is detected.

그러므로, 동력전달장치(3)로 적용되는 밸트의 회전비 또는 기어의 백래쉬에 따라 실질적인 모터(1)의 회전량 감지가 영향을 받게 되며, 이는 로터리 인코더(5)의 분해능에 직접적인 영향을 끼치게 된다.Therefore, the actual rotation amount detection of the motor 1 is affected by the rotational ratio of the belt applied to the power transmission device 3 or the backlash of the gear, which directly affects the resolution of the rotary encoder 5.

한편, 이러한 로터리 인코더(5)는 기계제어 분야에 널리 사용되고 있으며, 디지털 신호로의 픽업과 동시에 디지털 회로에의 인터페이스가 쉬워 각도나 회전수의 계측, 위치 및 속도의 제어에 널리 사용된다.On the other hand, the rotary encoder 5 is widely used in the field of mechanical control, and it is easy to pick up digital signals and to interface with digital circuits at the same time, and is widely used for measuring angles and rotation speeds, and controlling positions and speeds.

검출 방식은 광학식과 자기식, 브러시식이 있으나, 분해능력이 높은 고정밀도의 광학식이 많이 사용되며, 샤프트의 1회전당 펄스수로써 분해능을 나타낸다.Detection methods include optical, magnetic and brush type, but high resolution optical type with high resolution is widely used, and the resolution is represented by the number of pulses per revolution of the shaft.

따라서, 상기와 같은 로터리 인코더(5)를 사용하는 위치제어 장치에서는 로터리 인코더(5)의 1회전당 펄스수에 의한 분해능을 가지므로, 모터(1)를 초정밀 제어하기 위해서는 초정밀, 고 분해능을 갖는 인코더가 요구된다.Therefore, in the position control apparatus using the rotary encoder 5 as described above, since the rotary encoder 5 has the resolution by the number of pulses per revolution, the ultra-precision and the high resolution are required to control the motor 1 with high precision. An encoder is required.

그러나, 초정밀, 고 분해능의 인코더는 매우 고가이므로 종래 기술에 따른 모터 위치제어 장치에 의하면, 모터(1)를 초정밀 제어하기 위해서 고가의 비용이 요구되며, 모터(1)의 회전량을 동력전달장치(3)를 통해 간접적으로 전달받으므로 로터리 인코더(5)를 사용하기 위한 구조 장치가 복잡해지는 문제점이 있었다.However, since an ultra-precision, high-resolution encoder is very expensive, the motor position control apparatus according to the prior art requires an expensive cost in order to control the motor 1 with high precision, and the amount of rotation of the motor 1 is transmitted to the power transmission device. Since receiving indirectly through (3) there has been a problem that the structure for using the rotary encoder (5) is complicated.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 제안한 것으로서, 모터의 회전축에 회전 각 변위를 계측하는 환형 포텐션미터를 직접 결합하여 구조가 간단하면서도 저 비용으로 정밀한 위치제어가 실현되도록 한 모터 위치제어 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, by combining an annular potentiometer measuring the rotational angular displacement directly to the rotational axis of the motor to achieve a precise position control at a low cost and precise control of the motor The purpose is to provide a position control device.

도 1은 종래 기술에 따른 모터 위치제어 장치의 개략적인 구성도.1 is a schematic configuration diagram of a motor position control apparatus according to the prior art.

도 2는 본 발명에 따른 모터 위치제어 장치의 개략적인 구성도.2 is a schematic configuration diagram of a motor position control apparatus according to the present invention.

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

1 : 모터 2 : 회전축1: motor 2: rotating shaft

3 : 동력전달장치 4 : 시스템3: power train 4: system

5 : 로터리 인코더 6 : 제어기5: rotary encoder 6: controller

101 : 환형 포텐션미터101: annular potentiometer

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터 위치제어 장치는, 모터의 회전축에 회전 각 변위를 계측하는 환형 포텐션미터를 직접 결합하고, 상기 환형 포텐션미터의 계측 정보를 기초로 하여 제어기가 상기 모터를 궤환 제어하도록 설치된 것을 특징으로 한다.Motor position control apparatus according to the present invention for achieving this object is directly coupled to the rotation axis of the annular potentiometer for measuring the rotational angular displacement, the controller based on the measurement information of the annular potentiometer Characterized in that the feedback is installed to control the motor.

본 발명의 실시예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.There may be a plurality of embodiments of the present invention. Hereinafter, the most preferred embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.This preferred embodiment allows for a better understanding of the objects, features and advantages of the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 모터 위치제어 장치의 개략적인 구성도이다.2 is a schematic configuration diagram of a motor position control apparatus according to the present invention.

이에 나타낸 바와 같이 본 발명의 위치제어 장치는, 모터(1)의 회전축(2)에 연동되게 설치된 동력전달장치(3)가 시스템(4)에 소정의 운동관계로 결합되고, 회전축(2)에 회전 각 변위를 계측하는 환형 포텐션미터(101)가 직접 결합되며, 환형 포텐션미터(101)의 계측 정보를 기초로 하여 모터(1)를 궤환 제어하도록 제어기(6)가 설치된다.As shown in the figure, the position control device of the present invention includes a power transmission device 3 interlocked with the rotation shaft 2 of the motor 1 coupled to the system 4 in a predetermined motion relationship, and connected to the rotation shaft 2. An annular potentiometer 101 for measuring rotational angular displacement is directly coupled, and a controller 6 is provided to feedback control the motor 1 based on the measurement information of the annular potentiometer 101.

상기와 같이 구성된 본 발명의 위치제어 장치에 의하면, 모터(1)의 회전축(2)이 회전될 때에 그 회전력은 환형 포텐션미터(101)에 직접적으로 전달되고, 전기회로의 조정, 제어, 정밀 가변소자로서 사용되는 외에 각도나 직선 변위 등의 기계적 신호를 전기적 신호로 변환하는 환형 포텐션미터(101)는 모터(1)의 회전 각 변위, 즉 회전량을 계측하여 제어기(6)로 실시간 출력한다.According to the position control apparatus of the present invention configured as described above, when the rotating shaft 2 of the motor 1 is rotated, its rotational force is transmitted directly to the annular potentiometer 101, and the adjustment, control, precision of the electric circuit In addition to being used as a variable element, the annular potentiometer 101 which converts a mechanical signal such as an angle or a linear displacement into an electrical signal is output in real time to the controller 6 by measuring the rotational angular displacement of the motor 1, that is, the amount of rotation. do.

이와 같이 모터(1)의 회전축(2)에 환형 포텐션미터(101)가 직접 설치되므로 모터(1)의 회전량이 정확하게 감지되며, 그 사이에 벨트나 기어와 같은 동력전달장치를 사용할 때에 발생되는 기어의 백래쉬, 원동축과 종동축 사이의 슬립현상, 전달시간 지연 등이 없어지므로 모터(1)의 회전 정보가 정확하게 감지된다.As such, since the annular potentiometer 101 is directly installed on the rotation shaft 2 of the motor 1, the rotational amount of the motor 1 is accurately detected, and when a power transmission device such as a belt or a gear is used therebetween, Since the backlash of the gear, slip between the driving shaft and the driven shaft, transmission time delay, etc. are eliminated, rotation information of the motor 1 is accurately detected.

이때, 모터(1)의 중심축과 환형 포텐션미터(101)의 반경 거리를 R 이라 할 때, 원주거리는 원주율×2×R 이며, 1회전은 360도이고, 환형 포텐션미터(101)가 1×10⁶미터의 위치변화를 감지할 수 있는 분해능을 갖는다면, 환형 포텐션미터(101)가 감지할 수 있는 분해각도 theta = (1×10⁶×360)/(원주율×2×R)이 된다.At this time, when the radial distance between the central axis of the motor 1 and the annular potentiometer 101 is R, the circumferential distance is circumference × 2 × R, one rotation is 360 degrees, and the annular potentiometer 101 is If the resolution is capable of detecting a change in position of 1 × 10 ⁶ meters, the resolution angle detectable by the annular potentiometer 101 is theta = (1 × 10 ⁶ × 360) / (circumference rate × 2 × R) Becomes

따라서, 1×10⁶의 분해능을 가지는 환형 포텐션미터(101)는 (1×10⁶×360)/(원주율×2×R)의 각변위를 감지할 수 있으며, 환형 포텐션미터(101)의 분해능에 따라 모터(1)의 각변위 제어 정밀도가 결정되고, 환형 포텐션미터(101)의 측정값은 제어기(6)로 궤환되어 모터(1)의 각변위를 제어하게 된다.Thus, 1 × 10 annular potentiometer 101 having a resolution of ⁶ ^{(1 × 10 6 × 360)} / and to detect the angular displacement of (pi × 2 × R), an annular potentiometer 101 Accuracy of the angular displacement control of the motor 1 is determined according to the resolution of, and the measured value of the annular potentiometer 101 is fed back to the controller 6 to control the angular displacement of the motor 1.

상술한 바와 같이 본 발명은, 모터의 회전축에 회전 각 변위를 계측하는 환형 포텐션미터를 직접 결합하여 구조가 간단하면서도 저 비용으로 정밀한 위치제어가 실현된다. 이에 따라 반도체 장비, 정밀부품조립, 공작기계 등 높은 정밀도를 요구하는 산업기계 및 장치 등의 위치제어에 널리 응용될 수 있는 것이다.As described above, the present invention realizes precise position control at low cost with simple structure by directly coupling an annular potentiometer for measuring rotational angular displacement to the rotational axis of the motor. Accordingly, it can be widely applied to position control of industrial machines and devices that require high precision, such as semiconductor equipment, precision parts assembly, and machine tools.

Claims

And an annular potentiometer for measuring rotational angular displacement directly to the rotational axis of the motor, the controller being arranged to feed back the motor based on the measurement information of the annular potentiometer.