KR101461627B1

KR101461627B1 - 감속기 출력축의 절대위치 검출방법

Info

Publication number: KR101461627B1
Application number: KR20130119338A
Authority: KR
Inventors: 임재식; 이영진
Original assignee: 주식회사 오토파워
Priority date: 2013-10-07
Filing date: 2013-10-07
Publication date: 2014-11-20
Anticipated expiration: 2033-10-07

Abstract

본 발명은 감속기 출력축의 절대위치 검출방법에 관한 것으로서, 저가의 엔코더를 이용하여 엑추에이터의 작은 회전각으로 감속기 출력축의 절대위치를 용이하게 검출할 수 있도록 하기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 모터와, 상기 모터의 구동축에 연결되며 정수의 감속비를 갖는 감속기와, 상기 모터의 구동축과 상기 감속기의 입력축 사이에 연결되며 A상(또는 B상), Z상 출력을 갖는 증분형의 제1엔코더와, 상기 감속기의 출력축에 연결되며 A상(또는 B상), Z상 출력을 갖는 증분형의 제2엔코더와, 상기 모터와 상기 제1엔코더 및 제2엔코더와 전기적으로 연결되는 모터드라이브를 포함하는 엑추에이터에서 감속기 출력축의 절대위치를 검출하기 위한 방법으로서, 상기 제2엔코더의 펄스발생위치와 대응하는 상기 제1엔코더의 회전각 계수치를 서로 매칭시켜 대응관계를 구하고 이에 따른 데이터를 메모리에 저장하는 테이블 준비단계; 및 상기 모터를 회전하여 상기 테이블 준비단계에 저장된 대응관계로부터 상기 제2엔코더의 펄스발생위치에 대응하는 제1엔코더의 계수치를 찾아 감속기 출력축의 절대위치를 검출하는 절대위치 검출단계;를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다.

Description

감속기 출력축의 절대위치 검출방법{DETECTING METHOD FOR ABSOLUTE POSITION OF REDUCTION GEAR OUTPUT SHAFT}

본 발명은 감속기 출력축의 절대위치 검출방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로봇의 관절에 적용되어 동작을 원활하게 유도할 뿐만 아니라 구조적으로 단순하면서도 고감속 고정밀 특성을 구현할 수 있는 감속기 출력축의 절대위치 검출방법에 관한 것이다.

산업용 로봇에서부터 휴머노이드 로봇에 이르기까지 다양한 분야에서 사용되는 로봇에는 관절의 유연한 운동을 위하여 감속기능을 갖는 엑추에이터를 사용하고 있다.

특히, 최근 급격히 발전하고 있는 로봇공학 기술은 기존에 산업용으로만 활용되던 로봇공학 메커니즘들이 타 사업 분야까지 접목되어 기술의 융복합이 진행되고 있는데, 이를테면 가정용 청소로봇, 프로그래밍 교육용 로봇, 완구용 로봇, 엔터테이먼트용 로봇 등의 개발과 생산을 들 수 있다.

이러한 로봇 기술에서 구동과 관계된 엑추에이터는 매우 중요한 핵심 부품으로서 구동 모터, 감속기, 엔코더를 필수적으로 갖추고 있다.

여기서, 엑추에이터를 구성하는 주된 구성으로 감속기를 들 수 있고, 이러한 감속기로는 여러 종류를 들 수 있는데, 대표적인 예로 기어식 감속기, 전동볼식 감속기, 싸이클로이드 감속기 등을 들 수 있다.

엔코더는 모터 회전자의 위치를 모터 드라이브에 제공하여 서보 구동을 가능하게 하는 수단이며, 로봇 관절의 절대위치를 제공하는 엔코더를 부가하거나 절대위치를 취득할 수 있는 수단을 사용하면 관절, 즉 감속기 출력축의 절대위치 제어가 가능해진다.

감속기 출력축의 절대위치를 취득하기 위한 종래기술로는 절대치 엔코더를 사용하는 방법이 있으나, 상기한 절대치 엔코더는 고가의 부품으로 비용 상승을 초래하는 문제점이 있다.

다른 종래기술로는 감속기의 출력축에 절대위치를 나타내는 슬릿이 있는 디스크와 포토센서가 결합된 장치를 부착하는 방법이 있으나, 이러한 방법은 절대위치를 파악하기 위해 엑추에이터의 큰 회전각이 필요한 만큼 안전상의 문제가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

또 다른 종래기술로는 감속기의 출력축에 증분형 엔코더를 사용하는 방법이 있으나, 인덱스(기준위치)가 하나인 통상적인 증분형 엔코더를 사용하면 절대위치를 파악하기 위해 감속기 출력축의 큰 회전각이 필요한 만큼 안전상의 문제가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

KR

10-0660661

B1

JP

1997-210671

A

US

4736187

A

앞선 배경기술에서 도출된 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 저가의 엔코더를 이용하여 엑추에이터의 작은 회전각으로 감속기 출력축의 절대위치를 용이하게 검출할 수 있도록 하는 감속기 출력축의 절대위치 검출방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적은, 본 발명의 실시예에 따라, 모터와, 상기 모터의 구동축에 연결되며 정수의 감속비를 갖는 감속기와, 상기 모터의 구동축과 상기 감속기의 입력축 사이에 연결되며 A상(또는 B상), Z상 출력을 갖는 증분형의 제1엔코더와, 상기 감속기의 출력축에 연결되며 A상(또는 B상), Z상 출력을 갖는 증분형의 제2엔코더와, 상기 모터와 상기 제1엔코더 및 제2엔코더와 전기적으로 연결되는 모터드라이브를 포함하는 엑추에이터에서 감속기 출력축의 절대위치를 검출하기 위한 방법으로서, 상기 제2엔코더의 펄스발생위치와 대응하는 상기 제1엔코더의 회전각 계수치를 서로 매칭시켜 대응관계를 구하고 이에 따른 데이터를 메모리에 저장하는 테이블 준비단계; 및 상기 모터를 회전하여 상기 테이블 준비단계에 저장된 대응관계로부터 상기 제2엔코더의 펄스발생위치에 대응하는 제1엔코더의 계수치를 찾아 감속기 출력축의 절대위치를 검출하는 절대위치 검출단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 감속기 출력축의 절대위치 검출방법에 의해 달성된다.

여기서, 상기 제2엔코더는 일정 회전각마다 펄스가 발생하되 회전당 펄스수가 상기 감속기의 감속비와 서로소(relative prime)일 수 있으며, 다르게는 상기 제2엔코더의 펄스가 발생하는 회전각 간격이 불규칙할 수도 있다.

한편, 상기 테이블 준비단계는, 상기 모터드라이브에 전원을 인가하여 상기 제1엔코더에 Z상 펄스가 발생할 때까지 모터를 구동하는 제1단계와, 상기 모터를 정방향 또는 역방향으로 구동하여 상기 제2엔코더의 Z상 펄스를 찾아 상기 감속기 출력축의 절대위치를 검출하는 제2단계와, 상기 모터를 계속하여 같은 방향으로 구동하여 상기 감속기 출력축이 일회전하는 동안 상기 제2엔코더의 A상 출력에 상승에지가 발생하면 상기 제1엔코더의 계수치를 검출하고, 상기 A상 출력의 상승에지 순서에 따라 상기 제1엔코더 및 제2엔코더의 계수치를 데이터 테이블 형태로 메모리에 저장하는 제3단계를 포함한다.

그리고, 상기 절대위치 검출단계는, 상기 모터를 1회 이내로 회전하여 상기 제1엔코더의 Z상 펄스를 찾는 제1단계와, 상기 제2엔코더에 펄스가 발생할 때 상기 제1엔코더의 계수치를 찾는 제2단계와, 상기 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 상기 제1엔코더의 계수치에 대응하는 제2엔코더의 절대위치를 검출하는 제3단계를 포함한다.

상기한 실시예에 따른 본 발명의 감속기 출력축의 절대위치 검출방법을 이용하면, 저가의 증분형 엔코더를 사용함으로써 엑추에이터의 제작비용을 절감할 수 있으며, 엑추에이터의 작은 회전각으로도 감속기 출력축의 절대위치를 용이하게 검출할 수 있으므로 기구부 간의 충돌 및 운전자와의 충돌과 같은 안전사고를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 엑추에이터의 구성을 설명하기 위한 블록도이고,
도2는 본 발명의 실시예에 따른 감속기 출력축의 절대위치 검출방법을 설명하기 위한 제1엔코더와 제2엔코더 및 감속기를 도시하는 개념도이고,
도3은 본 발명의 실시예에 따른 증분형 제2엔코더의 디스크를 도시하는 개략도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 해당 기술분야의 통상적인 지식을 가진자로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 감속기 출력축의 절대위치 검출방법은, 도1에 도시된 바와 같은 엑추에이터에 의해 달성될 수 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 엑추에이터의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

상기한 엑추에이터는 모터(1)와, 상기 모터(1)의 구동축에 연결되며 정수의 감속비를 갖는 감속기(2)와, 상기 모터(1)의 구동축과 상기 감속기(2)의 입력축 사이에 연결되며 A상(또는 B상), Z상 출력을 갖는 증분형의 제1엔코더(3)와, 상기 감속기(2)의 출력축에 연결되며 A상(또는 B상), Z상 출력을 갖는 증분형의 제2엔코더(4)와, 상기 모터(1)와 상기 제1엔코더(3) 및 제2엔코더(4)와 전기적으로 연결되는 모터드라이브(5)를 포함한다.

여기서, 상기 모터드라이브(5)는 모터(1) 출력의 토크 지령 또는 감속기(2) 출력축의 위치지령을 발생하는 로봇제어기와 같은 상위제어기(6)에 연결된다. 그리고, 상기 제1엔코더(3)와 제2엔코더(4)는 디스크와 광학모듈로 구성된다. 한편, 통상적인 엔코더에는 A,B,Z상을 모두 구비하나 본 발명에서는 인덱스(기준위치,Z상)와 일정 회전각마다 펄스가 발생되는 신호(A상 또는 B상 중 하나)를 갖추고 있으면 실시예의 구현이 가능하다.

이하의 설명을 간략 명료하게 하기 위해, 제2엔코더(4)의 '펄스'를 A상(또는 B상) 신호의 상승(또는 하강)에지를 뜻하는 것으로 정한다. 증분형 엔코더의 특성상 회전방향에 따라 특정 펄스가 발생되는 위치에 A상(또는 B상) 신호는 상승에지와 하강에지 상태로 구분된다. 예를 들어, 정방향 회전일 때 A상의 상승에지가 발생한 위치에서 역방향 회전일 때는 A상의 하강에지가 발생한다.

본 발명에 따르면 상기 제2엔코더(4)의 펄스발생위치와 그 위치에서의 제1엔코더(3)의 계수치 관계가 일대일 대응이 되는 것을 전제조건으로 한다. 이를 위해 상기 제2엔코더(4)는 일정 회전각마다 펄스가 발생하되 회전당 펄스수가 상기 감속기의 감속비와 서로소(relative prime)일 수 있으며, 다르게는 상기 제2엔코더(4)의 펄스가 발생하는 회전각 간격이 불규칙할 수도 있다.

먼저, 일정 회전각마다 펄스가 발생하되 회전당 펄스수가 상기 감속기(2)의 감속비와 서로소가 되는 제2엔코더(4)의 펄스발생위치와 그 위치에서의 제1엔코더(3) 계수치의 관계가 일대일 대응이 되는 것을 도2를 참조하여 설명한다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 감속기(2) 출력축의 절대위치 검출방법을 설명하기 위한 제1엔코더(3)와 제2엔코더(4) 및 감속기(2)를 도시하는 개념도이다.

제1엔코더(3)의 회전당 펄스발생수를 Ni, 감속기(2) 입력축과 출력축의 회전비율을 Nr:1, 제2엔코더(4)의 회전당 펄스발생수를 No라 하고, 다음을 가정한다.

(a) 제1엔코더와 제2엔코더는 각각 디스크의 일정 회전각마다 펄스가 발생한다.

(b) Nr은 정수

(c) No와 Nr은 서로소

(d) No＜Ni

제2엔코더(4)에 k개의 펄스 발생시 감속기(2) 출력축은 k/No 회전하고 이때 모터(1) 구동축은 k×Nr/No 회전하므로 제1엔코더(3)는 k×Ni×Nr/No개의 펄스를 발생한다. k×Ni×Nr/No는 다음의 수학식1과 같이 표현할 수 있다.

여기서, Qk는 정수이고, Rk는 0≤Rk＜Ni 범위를 갖는데 Rk의 정수부는 제2엔코더(4)의 Z상 펄스 발생시에 리셋된다고 가정한 제1엔코더(3)의 계수치이다.

다음으로 k1,k2는 0보다 같거나 크고 No보다 작은 서로 다른 정수라 하면, 제2엔코더(4)의 펄스가 k1,k2개 발생 시 제1엔코더(3)의 펄스발생수는 수학식1에 의해 다음의 수학식2와 수학식3으로 각각 표현된다.

여기서, Rk1=Rk2라고 가정하면 수학식2에서 수학식3을 빼고 양변을 Ni로 나누어 다음의 수학식4를 얻는다.

여기서, 수학식4의 우변은 가정에 의해 정수이다. 그런데 k1-k2의 절대치가 No보다 작고 Nr과 No가 서로소이기 때문에 좌변은 정수가 될 수 없어서 모순이 발생한다. 따라서 서로 다른 k1,k2에 대해서 서로 다른 Rk1,Rk2가 대응한다.

제1,2엔코더(3,4)의 계수치는 항상 정수이므로 수학식1의 Rk는 항상 그 정수부만 이용된다. 따라서 서로 다른 k1,k2에 대해서 Rk1,Rk2의 정수부가 서로 다른지 확인해야 한다. 이를 위해 상기한 가정 (a)에 의해 서로 다른 k1,k2 중 어느 하나를 0으로 두고 생각해도 무방하다. 이에 따라 수학식1에서 Rk의 정수부를 0이 되게 하는 정수 k (0＜k＜No)가 있는지 확인하는 것으로 충분하며, k×Nr을 다음의 수학식5와 같이 표현할 수 있다.

여기서, qk는 정수이고, 0＜rk＜No이다.

그런데, Nr과 No는 서로소이므로 rk는 0이 아니게 되므로 rk는 수학식1과 수학식5로부터 다음의 수학식6과 같이 표현될 수 있다.

여기서, Rk가 음이 아닌 정수인 점을 고려할 때 수학식6의 마지막 식이 최소가 되는 경우는 qk=Qk이고, rk=1일 때이다. 이때 Rk = Ni/No인데 상기한 가정 (d)에 의해서 값이 1보다 크다.

상술한 증명을 바탕으로 제2엔코더(4)의 회전당 펄스수가 31(=No), 감속비 100:1(Nr=100), 제1엔코더(3)의 회전당 펄스수가 2000(=Ni)인 경우를 예를 들면, 31과 100은 서로소이고 Ni＞No이므로 위에서 설명한 가정을 만족한다. 따라서 아래의 표1에서와 같이 제2엔코더(4)의 펄스계수, 출력축 회전, 모터(1) 구동축 회전, 제1엔코더(3)의 펄스 누적계수치, 제1엔코더(3)의 펄스 계수치를 각각 데이터 테이블 형태로 나타낼 수 있으며, 제2엔코더(4)의 펄스발생위치와 제1엔코더(3)의 펄스 계수치 간의 일대일 대응이 확인된다.

다음으로, 펄스가 발생하는 회전각 간격이 불규칙한 제2엔코더(4)의 펄스발생위치와 그 위치에서의 제1엔코더(3) 계수치의 관계가 일대일 대응이 되는 것을 설명한다.

앞서 설명한 경우와 마찬가지로 가정 (b)와 (d)가 성립하고, 제1엔코더(3)의 펄스 발생 회전각이 일정하다고 하면, 감속비 Nr과 제2엔코더의 회전당 펄스수가 1보다 큰 최대공약수 G를 갖는다. 즉, No와 Nr은 다음과 같이 표현될 수 있다.

No = G×No1, Nr = G×Nr1 (여기서 No1＞1)

그러면 수학식4는 다음과 같이 표현될 수 있다.

(k1-k2)×Nr1/No1 = Qk1-Qk2

여기서, k1-k2(0≤k1,k2＜No)를 위 식의 좌변이 정수가 되지 않도록 선택한다. 즉, No1이 k1-k2를 나누어 떨어뜨리지 못하도록 만드는 k1.k2의 집합에 대해서는 앞선 경우와 마찬가지로 제2엔코더(4)의 펄스발생위치와 그 위치에서의 제1엔코더(3) 계수치의 관계가 일대일 대응이 가능해지며, 그러한 k의 집합은 다음의 수학식7와 같은 방식으로 특정될 수 있다.

따라서, 수학식7의 집합 S에 해당하는 제2엔코더(4)의 펄스발생위치에서만 실제로 펄스가 발생되도록 제2엔코더(4)의 디스크를 만들면 된다. 여기서, 회전당 펄스수 No를 가지며 펄스 간 회전각이 균일한 디스크가 있다고 가정할 때 그 디스크에서 수학식7에 표시된 집합에 속하지 않은 위치에서는 펄스가 발생하지 않도록 광학식 엔코더 디스크의 해당 위치에 마킹을 지우거나 처음부터 만들지 않으면 된다.

예를 들면, Nr=10이고 No=30일 때, G=10, No1=3이 되는데 3과 서로소인 P=5를 택하면 집합 S={0,5,10,20,25}에 속하는 제2엔코더(4)의 펄스발생위치와 그 위치에서의 모터(1) 구동축에 연결된 제1엔코더(3) 계수치의 관계가 일대일 대응이 가능해진다. 도3은 이에 해당하는 제2엔코더(4)의 디스크를 도시하고 있으며, 검은색으로 마킹된 위치에서만 엔코더 펄스가 발생한다.

상술한 엑추에이터의 구성을 전제조건으로 하여 감속기(3) 출력축의 절대위치를 검출하는 방법은, 상기 제2엔코더(4)의 펄스발생위치와 대응하는 상기 제1엔코더(3)의 회전각 계수치를 서로 매칭시켜 대응관계를 구하고 이에 따른 데이터를 메모리에 저장하는 테이블 준비단계와, 상기 모터(1)를 회전하여 상기 테이블 준비단계에 저장된 대응관계로부터 상기 제2엔코더(4)의 펄스발생위치에 대응하는 제1엔코더(3)의 계수치를 찾아 감속기(2) 출력축의 절대위치를 검출하는 절대위치 검출단계로 크게 구분될 수 있다.

먼저, 상기 테이블 준비단계는, 상기 모터드라이브(5)에 전원을 인가하여 상기 제1엔코더(3)에 Z상 펄스가 발생할 때까지 모터(1)를 구동하는 제1단계와, 상기 모터(1)를 정방향(또는 역방향)으로 구동하여 상기 제2엔코더(4)의 Z상 펄스를 찾아 상기 감속기(2) 출력축의 절대위치를 검출하는 제2단계와, 상기 모터(1)를 계속하여 같은 방향으로 구동하여 상기 감속기(2) 출력축이 일회전하는 동안 상기 제2엔코더(4)의 A상 출력에 상승에지가 발생하면 상기 제1엔코더(3)의 계수치를 검출하고, 상기 A상 출력의 상승에지 순서에 따라 상기 제1엔코더(3) 및 제2엔코더(4)의 계수치를 데이터 테이블 형태로 메모리에 저장하는 제3단계를 포함한다.

여기서, 상기 제2엔코더(4)의 A상 출력의 상승에지 대신에, 또는 이와 함께 상기 제2엔코더(4)의 A상 출력의 하강에지, B상 출력의 상승에지, B상 출력의 하강에지 발생시에도 각각 제1엔코더(3)의 계수치를 검출하여 해당 이벤트 순서에 따라 상기 제2엔코더(4)의 계수치와 함께 메모리에 저장하여 이용할 수 있다. 본 실시예에서는 편의상 감속기 출력축이 정방향으로 회전하는 동안 제2엔코더(4)의 A상 출력의 상승에지 기준으로 테이블이 작성되는 경우에 대해서만 기술하기로 한다.

다음으로, 상기 절대위치 검출단계는, 상기 모터(1)를 1회 이내로 회전하여 상기 제1엔코더(3)의 Z펄스를 찾는 제1단계와, 상기 제2엔코더(4)에 펄스(정방향 회전일 때는 A상의 상승에지, 역방향 회전일 때는 A상의 하강에지)가 발생할 때 상기 제1엔코더(3)의 계수치를 찾는 제2단계와, 상기 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 상기 제1엔코더(3)의 계수치에 대응하는 제2엔코더(4)의 절대위치를 검출하는 제3단계를 포함한다.

한편, 모터드라이브(5)에 전원 투입 직후 제2엔코더(4)의 절대위치를 찾는 과정이 끝난 후에 상기 메모리에 저장된 정보를 엑추에이터를 진단하는 데 이용할 수 있다. 이를 위해 상기 제2엔코더(4)의 펄스가 발생할 때마다 제1엔코더(3)의 계수치를 검출하여 이에 해당하는 제2엔코더(4)의 절대위치를 메모리에서 찾는다. 여기서, 상기 메모리에서 제2엔코더(4)의 펄스 발생시에 검출한 제1엔코더(3)의 계수치가 데이터 테이블에 없는 것이라면 시스템 오류가 발생한 것으로 판단할 수 있으며, 이는 두 가지의 경우로 나누어 고려할 수 있다. 첫째는, 제1엔코더(3)-모터(1)구동축-감속기(2)-제2엔코더(4) 간의 기구적인 변형 문제가 있는 경우이다. 이러한 경우에는 주기적으로 오류가 발생하거나 제2엔코더(4)의 펄스발생위치와 제1엔코더(3) 계수치 간의 대응관계가 달라져 메모리에 기록된 정보를 더 이상 사용할 수 없을 수 있다. 둘째는, 제1엔코더(3)의 Z상 펄스에 오류가 발생한 경우이다. 이러한 경우에 Z상 펄스의 오류가 분명하면 제2엔코더(4)의 펄스 발생시에 제1엔코더(3)의 계수치를 메모리에 기록된 계수치로 대신하여 오류를 복구하는 방법으로 사용할 수 있다.

지금까지 설명한 본 발명의 실시예에 의하면 다음과 같은 효과가 있다. 첫째, 고가의 비용이 소모되는 절대치 엔코더를 대신하여 저가의 증분형 엔코더를 사용함으로써 엑추에이터의 제작 비용을 절감할 수 있다. 둘째, 엑추에이터에 전원 인가 후 초기 구동시에 제2엔코더의 Z상 펄스(기준위치)를 찾을 필요가 없기 때문에 작은 회전으로 쉽게 감속기 출력축의 절대위치를 찾을 수 있으며, 이에 따라 Z상 펄스를 찾기 위해 엑추에이터가 큰 회전을 할 때 발생하는 기구부 간의 충돌 및 운전자와의 충돌과 같은 문제를 최소화할 수 있으므로 안전에 대한 신뢰성이 향상된다. 셋째, 제2엔코더의 Z상 펄스가 발생하면 감속기 출력축의 절대위치를 상기 제2엔코더만으로도 검출할 수 있는바, 제2엔코더의 A상(또는 B상) 펄스의 부호변화 위치에 대응하는 제1엔코더의 계수치 대응관계를 통한 감속기 출력축의 절대위치 검출치와 함께 이중으로 검출할 수 있기 때문에 검출치의 신뢰성을 높임으로써 안정성은 물론 엑추에이터의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 넷째, 제2엔코더의 펄스 발생시마다 모터 구동축의 제1엔코더 위치가 데이터 테이블에 정해진 순서대로 나타나는가를 감시하여 감속기의 손상을 비롯한 기구적 결함을 진단할 수 있어 엑추에이터의 성능 이상 발생시 기구적인 원인을 규명하는데에 도움을 줄 수 있다. 다섯째, 제2엔코더의 펄스 발생시마다 모터 구동축의 제1엔코더 위치가 데이터 테이블에 정해진 순서대로 나타나는가를 감시하여 상기 제1엔코더의 Z상 펄스 오류를 진단하여 엑추에이터의 구동 성능을 유지하는데에 용이하다.

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 상술한 실시예들은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경이 가능할 것이다. 이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위 내라면 하기에서 기술되는 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.

1: 모터 2: 감속기
3: 제1엔코더 4: 제2엔코더
5: 모터드라이브 6: 상위제어기

Claims

모터와, 상기 모터의 구동축에 연결되며 정수의 감속비를 갖는 감속기와, 상기 모터의 구동축과 상기 감속기의 입력축 사이에 연결되며 A상(또는 B상), Z상 출력을 갖는 증분형의 제1엔코더와, 상기 감속기의 출력축에 연결되며 A상(또는 B상), Z상 출력을 갖는 증분형의 제2엔코더와, 상기 모터와 상기 제1엔코더 및 제2엔코더와 전기적으로 연결되는 모터드라이브를 포함하는 엑추에이터에서 감속기 출력축의 절대위치를 검출하기 위한 방법으로서,
상기 제2엔코더의 펄스발생위치와 대응하는 상기 제1엔코더의 회전각 계수치를 서로 매칭시켜 대응관계를 구하고 이에 따른 데이터를 메모리에 저장하는 테이블 준비단계;
상기 모터를 회전하여 상기 테이블 준비단계에 저장된 대응관계로부터 상기 제2엔코더의 펄스발생위치에 대응하는 제1엔코더의 계수치를 찾아 감속기 출력축의 절대위치를 검출하는 절대위치 검출단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 감속기 출력축의 절대위치 검출방법.
제1항에 있어서,
상기 제2엔코더는 일정 회전각마다 펄스가 발생하되 회전당 펄스수가 상기 감속기의 감속비와 서로소(relative prime)가 되는 것을 특징으로 하는 감속기 출력축의 절대위치 검출방법.
제1항에 있어서,
상기 제2엔코더는 펄스가 발생하는 회전각 간격이 불규칙한 것을 특징으로 감속기 출력축의 절대위치 검출방법.
제1항에 있어서,
상기 테이블 준비단계는,
상기 모터드라이브에 전원을 인가하여 상기 제1엔코더에 Z상 펄스가 발생할 때까지 모터를 구동하는 제1단계와,
상기 모터를 정방향 또는 역방향으로 구동하여 상기 제2엔코더의 Z상 펄스를 찾아 상기 감속기 출력축의 절대위치를 검출하는 제2단계와,
상기 모터를 계속하여 같은 방향으로 구동하여 상기 감속기 출력축이 일회전하는 동안 상기 제2엔코더의 A상 출력에 상승에지가 발생하면 상기 제1엔코더의 계수치를 검출하고, 상기 A상 출력의 상승에지 순서에 따라 상기 제1엔코더 및 제2엔코더의 계수치를 데이터 테이블 형태로 메모리에 저장하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 감속기 출력축의 절대위치 검출방법.
제1항에 있어서,
상기 절대위치 검출단계는,
상기 모터를 1회 이내로 회전하여 상기 제1엔코더의 Z상 펄스를 찾는 제1단계와,
상기 제2엔코더에 펄스가 발생할 때 상기 제1엔코더의 계수치를 찾는 제2단계와,
상기 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 상기 제1엔코더의 계수치에 대응하는 제2엔코더의 절대위치를 검출하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 감속기 출력축의 절대위치 검출방법.