KR102653300B1 - Position controller and method for actuator - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액추에이터 위치제어장치 및 방법에 관한 것으로, 볼 스크류의 단부에 기어가 배치되는 실린더, 회전축에 기어가 배치되는 모터 및, 상기 실린더의 기어와 상기 모터의 기어를 연결하는 감속기를 포함하는 액추에이터에 있어서, 상기 모터에 연결되는 속도센서 및, 상기 속도센서로부터 전달되는 신호를 처리하여 상기 실린더 로드의 위치를 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명에 따르면, 속도센서의 정보만을 이용하여 부하의 위치를 정밀하게 제어할 수 있다.The present invention relates to an actuator position control device and method, and includes an actuator including a cylinder in which a gear is disposed at the end of a ball screw, a motor in which a gear is disposed on a rotating shaft, and a reducer connecting the gear of the cylinder and the gear of the motor. It may include a speed sensor connected to the motor and a control unit that processes the signal transmitted from the speed sensor to control the position of the cylinder rod, and according to the present invention, only information from the speed sensor is used. This allows you to precisely control the position of the load.

Description

액추에이터 위치제어장치 및 방법{POSITION CONTROLLER AND METHOD FOR ACTUATOR}Actuator position control device and method {POSITION CONTROLLER AND METHOD FOR ACTUATOR}

본 발명은 액추에이터 위치제어장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 속도센서만을 이용하여 부하의 위치를 정밀하게 측정하고 제어할 수 있고, 전반적인 액추에이터의 크기, 무게 및 제작비용을 감소시켜 제품적용성과 제품경쟁력을 높인 액추에이터 위치제어장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an actuator position control device and method. More specifically, the position of the load can be precisely measured and controlled using only a speed sensor, and the overall size, weight, and manufacturing cost of the actuator are reduced to improve product applicability. This relates to an actuator position control device and method that increases product competitiveness.

액추에이터(Actuator)란 통상 전기적인 에너지를 물리적인 운동(예컨대 회전운동 또는 직선운동)으로 바뀌주는 장치를 통칭하는 용어이다. 기계분야에서 액추에이터는 가장 많이 사용되는 부품 중 하나이다.Actuator is a general term for a device that converts electrical energy into physical movement (for example, rotational or linear movement). In the mechanical field, actuators are one of the most used parts.

도 1에는 종래 액추에이터(1)의 일 형태가 도시되어 있다. Figure 1 shows one form of a conventional actuator 1.

도 1을 참고하면, 종래 액추에이터(1)의 일 형태는 실린더(2) 내주면을 따라 스크류(2b)가 형성되어 있는 볼 스크류 축(2a), 볼 스크류 축(2a) 단부에 장착된 기어(4a), 회전축(3a) 단부에 기어(4b)가 장착된 모터(3), 모터(3) 내부에 장착된 속도센서(6), 실린더의 기어(4a)와 모터 기어(4b)에 맞물리며 회전속도 및 회전수를 감소시키는 감속기(5), 실린더의 기어(4a) 또는 감속기(5)와 기어방식으로 연결되어 있고, 실린더의 끝단(Rod-end;2c)의 위치 변화를 측정하는 위치센서(7) 또는 근접센서를 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 1, one type of conventional actuator 1 includes a ball screw shaft 2a on which a screw 2b is formed along the inner peripheral surface of the cylinder 2, and a gear 4a mounted on the end of the ball screw shaft 2a. ), a motor (3) equipped with a gear (4b) at the end of the rotating shaft (3a), a speed sensor (6) mounted inside the motor (3), and engaged with the gear (4a) of the cylinder and the motor gear (4b) to determine the rotational speed. and a reducer (5) that reduces the rotation speed, a gear (4a) of the cylinder or a position sensor (7) connected to the reducer (5) in a gear manner, and measures the change in position of the end (Rod-end; 2c) of the cylinder. ) or may be configured to include a proximity sensor.

제어부(8)는 수신된 정보를 연산하여 모터(3)에 구동 전력을 인가한다. 모터(3)가 구동하면 감속기(5)를 통해 회전력이 볼 스크류 축(2a)으로 전달된다. 볼 스크류 축(2a)은 스크류(2b) 방식으로 회전하며 실린더(2)에 토크를 전달하므로, 회전력 인가에 따라 실린더(2)가 전진 또는 후진 운동을 하게 된다. 이를 통해 실린더의 끝단(Rod-end;2c)에 연결된 부하에 힘이 인가되고, 액추에이터(1) 설치 목적에 따른 일을 하게 된다. The control unit 8 calculates the received information and applies driving power to the motor 3. When the motor (3) drives, the rotational force is transmitted to the ball screw shaft (2a) through the reducer (5). The ball screw shaft 2a rotates in the manner of a screw 2b and transmits torque to the cylinder 2, so that the cylinder 2 moves forward or backward depending on the application of rotational force. Through this, force is applied to the load connected to the end (Rod-end; 2c) of the cylinder, and work is performed according to the purpose of installing the actuator (1).

도 3을 참고하면, 속도센서(6)와 위치센서(7)에서 송출되는 정보를 통해 제어부(8)가 모터(3) 및 실린더(2)를 제어하는 제어도가 도시되어 있다. Referring to FIG. 3, a control diagram is shown in which the control unit 8 controls the motor 3 and the cylinder 2 through information transmitted from the speed sensor 6 and the position sensor 7.

모터(3)에 장착된 속도센서(6)가 모터의 회전속도를 측정하고, 이 정보를 실시간으로 제어부(8)로 송출하여 제어부(8)는 모터의 속도를 제어한다. The speed sensor 6 mounted on the motor 3 measures the rotational speed of the motor and transmits this information in real time to the control unit 8, so that the control unit 8 controls the speed of the motor.

또한 위치센서(7)와 볼 스크류 축(2a) 끝단이 감속기(5a)로 연결되어, 감속기(5a)를 통해 위치센서(가) 실린더(2) 길이값을 위치센서 회전각도값으로 환산하여 측정한다. 이때 위치센서가 회전각도값을 실시간으로 제어부(8)로 송출하며 실린더 로드의 위치(즉, 부하의 위치)를 파악하고 제어부(8)는 실린더의 위치를 제어한다.In addition, the position sensor (7) and the end of the ball screw shaft (2a) are connected to the reducer (5a), and the length value of the position sensor (a) cylinder (2) is converted to the position sensor rotation angle value and measured through the reducer (5a). do. At this time, the position sensor transmits the rotation angle value in real time to the control unit 8, determines the position of the cylinder rod (i.e., the position of the load), and the control unit 8 controls the position of the cylinder.

도 4를 참고하면, 종래 액추에이터에 대한 PID(Proportional Integral Derivation) 제어가 도시되어 있다. Referring to Figure 4, Proportional Integral Derivation (PID) control for a conventional actuator is shown.

제어부(8)는 운용자의 위치명령과 부하의 위치 정보를 비교하여 위치오차를 산출하고, 이를 속도지령으로 변환한다. 속도지령과 모터 센서의 회전 속도 정보와 다시 비교하여 속도오차를 산출하고 전류지령으로 변환한다.The control unit 8 compares the operator's position command and the load's position information to calculate the position error and converts it into a speed command. The speed command is compared again with the rotation speed information of the motor sensor to calculate the speed error and convert it into a current command.

제어부 내부에서 전류오차와 전압지령을 산출해내어 제어부(8)는 모터(3)를 구동하고 모터(3)의 회전력은 감속기(5)를 통해 실린더(2)의 직선운동으로 전환되어 인가된다. By calculating the current error and voltage command inside the control unit, the control unit 8 drives the motor 3, and the rotational force of the motor 3 is converted into linear motion of the cylinder 2 through the reducer 5 and applied.

이때 속도센서(6)는 모터(3)의 회전속도를 측정하고, 위치센서는 감속기(5a)를 통해 실린더 로드의 위치(즉, 부하의 위치)를 측정하게 된다. At this time, the speed sensor 6 measures the rotational speed of the motor 3, and the position sensor measures the position of the cylinder rod (i.e., the position of the load) through the reducer 5a.

이와 같이, 종래 액추에이터(1)는 속도센서와 위치센서를 모두 장착하므로, 전반적으로 액추에이터(1)의 크기/무게/비용이 증가하게 된다. In this way, since the conventional actuator 1 is equipped with both a speed sensor and a position sensor, the overall size/weight/cost of the actuator 1 increases.

도 2를 참고하면, 종래 액추에이터(1)는 실린더(2) 및 모터(3)에 속도센서(6) 및 위치센서(7)를 모두 포함하고 있어 D 간격만큼의 큰 크기를 차지하고 있다. 그리고 위치센서(7)의 장착으로 인해 무게가 증가하고 제조단가 또한 증가하게 된다. 이러한 크기/무게 증가는 경량화/소형화가 요구되는 경우 제품 적용성을 떨어뜨리고, 제작비용 증가는 제품 경쟁력을 떨어뜨리는 문제가 있다. Referring to FIG. 2, the conventional actuator 1 includes both a speed sensor 6 and a position sensor 7 in the cylinder 2 and the motor 3, so it occupies a size as large as the D spacing. Also, due to the installation of the position sensor (7), the weight increases and the manufacturing cost also increases. This increase in size/weight reduces product applicability when lightweighting/miniaturization is required, and the increase in manufacturing cost reduces product competitiveness.

국내특허 공개번호 : 10-2016-0089907Domestic patent publication number: 10-2016-0089907

본 발명은 상기와 같이 관련 기술분야의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 보다 상세한 본 발명의 목적은 속도센서만을 이용하여 부하의 위치를 정밀하게 측정하고 제어할 수 있고, 전반적인 액추에이터의 크기, 무게 및 제작비용을 감소시켜 제품적용성과 제품경쟁력을 높인 액추에이터 위치제어장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.The present invention was created to solve the problems in the related technical field as described above. The more detailed purpose of the present invention is to precisely measure and control the position of the load using only a speed sensor, and to determine the overall size and weight of the actuator. The purpose is to provide an actuator position control device and method that reduces production costs and increases product applicability and product competitiveness.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 액추에이터 위치제어장치에 관한 것으로, 볼 스크류의 단부에 기어가 배치되는 실린더, 회전축에 기어가 배치되는 모터 및, 상기 실린더의 기어와 상기 모터의 기어를 연결하는 감속기를 포함하는 액추에이터에 있어서, 상기 모터에 연결되는 속도센서; 및 상기 속도센서로부터 전달되는 신호를 처리하여 상기 실린더에 의해 동작하는 부하의 위치를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다. The present invention for achieving the above objectives relates to an actuator position control device, which includes a cylinder in which a gear is disposed at the end of a ball screw, a motor in which a gear is disposed on a rotating shaft, and a gear of the cylinder and a gear of the motor are connected. An actuator including a reducer, a speed sensor connected to the motor; and a control unit that processes a signal transmitted from the speed sensor to control the position of the load operated by the cylinder.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제어부는, 상기 속도센서와 연결되고, 상기 속도센서로부터 전달되는 신호를 처리하여 상기 모터의 회전속도, 회전수 또는 회전각을 산출하는 신호처리모듈;을 포함할 수 있다. In addition, in an embodiment of the present invention, the control unit may include a signal processing module that is connected to the speed sensor and processes a signal transmitted from the speed sensor to calculate the rotation speed, number of rotations, or angle of rotation of the motor. You can.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제어부는, 상기 신호처리모듈과 연결되고, 상기 신호처리모듈에서 산출한 상기 모터의 회전수 또는 회전각 정보로부터 부하의 상대위치값을 산출하는 신호저장모듈;을 더 포함할 수 있다. In addition, in an embodiment of the present invention, the control unit includes a signal storage module that is connected to the signal processing module and calculates the relative position value of the load from the rotation speed or rotation angle information of the motor calculated by the signal processing module. More may be included.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 신호저장모듈에서 산출하는 부하의 상대위치값은 액추에이터의 전원 off 상태에서 부하 또는 실린더 로드의 위치변화값일 수 있다. Additionally, in an embodiment of the present invention, the relative position value of the load calculated by the signal storage module may be the position change value of the load or cylinder rod when the actuator is turned off.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 신호저장모듈에서 기 저장된 부하의 영점기준 절대위치값과 산출된 부하의 상대위치값을 비교하고, 상기 부하의 절대위치값을 보정하고 저장할 수 있다. Additionally, in an embodiment of the present invention, the signal storage module may compare the zero-based absolute position value of the load previously stored with the calculated relative position value of the load, and correct and store the absolute position value of the load.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제어부는, 상기 신호저장모듈과 연결되고, 상기 신호저장모듈에 저장된 부하의 보정된 절대위치값을 통해 부하의 위치 조정을 위해 상기 모터의 회전수 또는 회전각을 산출하는 위치제어모듈;을 더 포함할 수 있다. In addition, in an embodiment of the present invention, the control unit is connected to the signal storage module and adjusts the rotation speed or rotation angle of the motor to adjust the position of the load through the corrected absolute position value of the load stored in the signal storage module. It may further include a position control module that calculates.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제어부는, 상기 위치제어모듈과 연결되고, 상기 위치제어모듈에서 산출된 상기 모터의 회전수 또는 회전각을 통해 상기 모터를 구동하는 구동모듈;을 더 포함할 수 있다. In addition, in an embodiment of the present invention, the control unit may further include a driving module that is connected to the position control module and drives the motor through the rotation speed or rotation angle of the motor calculated by the position control module. there is.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제어부는, 상기 신호처리모듈, 상기 신호저장모듈, 상기 위치제어모듈 또는 상기 속도센서의 전원 공급을 관리하는 전원감시모듈;을 더 포함할 수 있다. Additionally, in an embodiment of the present invention, the control unit may further include a power monitoring module that manages power supply to the signal processing module, the signal storage module, the position control module, or the speed sensor.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제어부는, 전원 on 상태에서 상기 전원감시모듈에 의해 충전되고, 전원 OFF 상태에서 상기 신호처리모듈, 상기 신호저장모듈 또는 상기 속도센서에 전원을 공급하는 보조전원모듈;을 더 포함할 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, the control unit is charged by the power monitoring module in a power-on state, and an auxiliary power module that supplies power to the signal processing module, the signal storage module, or the speed sensor in a power-off state. It may further include ;.

본 발명은 액추에이터 위치제어방법에 관한 것으로, 전원상태를 감시하고, 전원 on/off 상태를 판단하는 전원상태 감시 및 판단단계; 실린더에 의해 동작하는 부하의 위치값에 대한 영점 조정을 수행하는지 여부를 결정하는 영점조정명령단계; 부하의 위치값을 통해 부하의 위치제어가 필요한지 여부를 결정하는 위치제어명령단계; 및 액추에이터 제어를 완료하는 완료단계;를 포함할 수 있다. The present invention relates to an actuator position control method, comprising: a power status monitoring and determination step of monitoring the power status and determining the power on/off status; A zero point adjustment command step of determining whether to perform zero point adjustment for the position value of the load operated by the cylinder; A position control command step of determining whether position control of the load is necessary through the position value of the load; and a completion step of completing actuator control.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 전원상태 감시 및 판단단계에서, 전원 on 상태이면, 외부에서 인가되는 전력을 이용하여 보조전원모듈을 충전하고, 신호처리모듈, 신호저장모듈, 속도센서 또는 위치제어모듈을 구동하는 정상 운용 모드 수행단계;를 수행할 수 있다. In addition, in an embodiment of the present invention, in the power status monitoring and determination step, if the power is on, the auxiliary power module is charged using externally applied power, and the signal processing module, signal storage module, speed sensor, or position control A normal operating mode operation step for driving the module can be performed.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 전원상태 감시 및 판단단계에서, 전원 OFF 상태이면, 보조전원모듈이 신호처리모듈, 신호저장모듈 또는 위치센서에 전력을 공급하는 보조전원모드 수행단계;를 수행할 수 있다. In addition, in an embodiment of the present invention, in the power status monitoring and determination step, if the power is OFF, an auxiliary power mode execution step in which the auxiliary power module supplies power to the signal processing module, signal storage module, or position sensor is performed. You can.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 영점조정명령단계에서, 영점조정이 필요하면, 현재 모터의 회전수 또는 회전각 대비 현재 부하의 위치값을 부하의 절대위치값으로 지정하는 영점정렬단계;를 수행할 수 있다. In addition, in an embodiment of the present invention, in the zero point adjustment command step, if zero point adjustment is necessary, a zero point alignment step of designating the current position value of the load relative to the current motor rotation speed or rotation angle as the absolute position value of the load is performed. can do.

또한, 본 발명의 실시예에서는 모터의 속도센서로부터 전달되는 신호를 처리하여 구동된 모터의 회전수 또는 회전각을 연산하는 신호처리단계;를 더 포함할 수 있다. In addition, an embodiment of the present invention may further include a signal processing step of calculating the rotation speed or rotation angle of the driven motor by processing a signal transmitted from the speed sensor of the motor.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 신호처리단계에서 연산한 모터의 회전수 또는 회전각 정보를 이용하여 부하의 상대위치값을 산출하고 저장하는 신호저장단계;를 더 포함할 수 있다. In addition, the embodiment of the present invention may further include a signal storage step of calculating and storing the relative position value of the load using the rotation speed or rotation angle information of the motor calculated in the signal processing step.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 신호저장단계에서 산출하는 부하의 상대위치값은 액추에이터의 전원 off 상태에서 부하 또는 실린더 로드의 위치변화값일 수 있다. Additionally, in an embodiment of the present invention, the relative position value of the load calculated in the signal storage step may be the position change value of the load or cylinder rod when the actuator is turned off.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 신호저장단계는 상기 영점정렬단계에서 산출한 부하의 절대위치값 정보와 상기 신호처리단계에서 산출한 부하의 상대위치값 정보를 비교 연산하여 부하의 절대위치값에 변위가 발생하면, 상기 변위를 보정하고 저장할 수 있다. In addition, in an embodiment of the present invention, the signal storage step compares and calculates the absolute position value information of the load calculated in the zero point alignment step and the relative position value information of the load calculated in the signal processing step to determine the absolute position value of the load. When displacement occurs, the displacement can be corrected and stored.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 위치제어명령단계에서, 부하의 위치제어가 필요한 경우, 상기 신호저장단계에서 수행한 부하의 절대위치 보정값을 기준으로 위치 에러를 산출하고 모터의 회전수 또는 회전각을 제어하는 보정단계;를 수행할 수 있다. In addition, in an embodiment of the present invention, when position control of the load is necessary in the position control command step, the position error is calculated based on the absolute position correction value of the load performed in the signal storage step and the number of revolutions or revolutions of the motor is calculated. A correction step for controlling the angle can be performed.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 신호저장단계 이후에, 전원 on/off 상태를 확인하는 전원상태 확인단계;를 수행할 수 있다. Additionally, in an embodiment of the present invention, after the signal storage step, a power status checking step of checking the power on/off state may be performed.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 전원상태 확인단계에서, 전원상태가 ON 상태로 확인되면, 상기 위치제어명령단계를 수행하고, 전원상태가 OFF 상태로 확인되면, 상기 보정단계를 수행할 수 있다. Additionally, in an embodiment of the present invention, in the power state confirmation step, if the power state is confirmed to be ON, the position control command step can be performed, and if the power state is confirmed to be OFF, the correction step can be performed. .

본 발명에 따르면, 속도센서만을 이용하여 부하의 위치를 정밀하게 측정할 수 있다. 그에 따라 부하의 절대위치값과 액추에이터 전원 off 상태의 상대위치값을 산출하고 비교연산을 이용하여 모터 구동과 부하를 움직이는 실린더 로드 위치간의 오차를 보정할 수 있다.According to the present invention, the position of a load can be precisely measured using only a speed sensor. Accordingly, the absolute position value of the load and the relative position value in the actuator power-off state can be calculated and comparison operations can be used to correct the error between the motor drive and the position of the cylinder rod that moves the load.

또한, 종래기술에 비해 위치센서 또는 근접센서를 제거하므로, 액추에이터의 크기 및 무게가 감소하고 제작단가를 절감할 수 있다. 이는 협소한 공간에 설치되는 경우, 항공부품과 같은 경량화/소형화가 요구되는 경우에 대한 제품 적용성을 높일 수 있다. 궁극적으로는 제품 경쟁력을 높일 수 있다. Additionally, since the position sensor or proximity sensor is eliminated compared to the prior art, the size and weight of the actuator can be reduced and the manufacturing cost can be reduced. This can increase product applicability to cases where lightweight/miniaturization is required, such as when installed in a narrow space or for aircraft parts. Ultimately, it can increase product competitiveness.

도 1은 종래 액추에이터 구조를 나타낸 도면.
도 2는 종래 액추에이터의 크기를 나타낸 도면.
도 3은 종래 액추에이터에서 속도센서 및 위치센서를 이용하여 모터 및 실린더 구동 제어를 나타낸 제어도.
도 4는 종래 액추에이터에서 속도센서 및 위치센서에 의한 PID 제어를 나타낸 제어도.
도 5는 본 발명인 액추에이터 위치제어장치의 구조를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명인 액추에이터 위치제어장치의 크기를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명인 액추에이터 위치제어장치에서 속도센서를 이용하여 모터 및 실린더 구동 제어를 나타낸 제어도.
도 8은 본 발명인 액추에이터 위치제어장치에서 절대위치 보상 및 유지를 포함한 속도센서에 의한 PID 제어를 나타낸 제어도.
도 9는 본 발명인 액추에이터 위치제어장치의 제어부를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명인 액추에이터 위치제어방법을 나타낸 제어순서도.1 is a diagram showing a conventional actuator structure.
Figure 2 is a diagram showing the size of a conventional actuator.
Figure 3 is a control diagram showing motor and cylinder drive control using a speed sensor and a position sensor in a conventional actuator.
Figure 4 is a control diagram showing PID control by a speed sensor and a position sensor in a conventional actuator.
Figure 5 is a diagram showing the structure of the actuator position control device of the present invention.
Figure 6 is a diagram showing the size of the actuator position control device of the present invention.
Figure 7 is a control diagram showing motor and cylinder drive control using a speed sensor in the actuator position control device of the present invention.
Figure 8 is a control diagram showing PID control by a speed sensor including absolute position compensation and maintenance in the actuator position control device of the present invention.
Figure 9 is a diagram showing the control unit of the actuator position control device of the present invention.
Figure 10 is a control flowchart showing the actuator position control method of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 액추에이터 위치제어장치 및 방법의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the actuator position control device and method according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 5를 참고하면, 본 발명이 적용되는 액추에이터(10)의 일 형태는 실린더(20), 모터(30) 및 감속기(50)를 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 5, one type of actuator 10 to which the present invention is applied may be configured to include a cylinder 20, a motor 30, and a reducer 50.

상기 실린더(20)는 실린더의 끝단(rod-end;23)에서 부하와 연결될 수 있으며, 상기 실린더의 볼스크류 축(21)에는 스크류(22)가 형성되어 있어, 회전에 의해 실린더(20)가 전진 또는 후진 직선운동을 할 수 있다. The cylinder 20 can be connected to a load at a rod-end 23 of the cylinder, and a screw 22 is formed on the ball screw shaft 21 of the cylinder, so that the cylinder 20 rotates. You can move forward or backward in a straight line.

상기 실린더(20)의 직선운동에 의한 힘이 부하에 전달될 수 있으며, 상기 실린더 끝단(Rod-end;22)의 위치값이 부하의 위치값일 수 있다. 그리고 상기 볼스크류 축(21)의 단부에는 기어(41)가 장착될 수 있다. The force generated by the linear movement of the cylinder 20 may be transmitted to the load, and the position value of the cylinder end (Rod-end) 22 may be the position value of the load. And a gear 41 may be mounted on the end of the ball screw shaft 21.

상기 모터(30)의 회전축(31)에는 기어(42)가 장착될 수 있으며, 상기 감속기(50)는 상기 실린더(20)의 기어(41)와 상기 모터(30)의 기어(42)를 연결하고, 모터(30)의 회전수 및 회전속도를 감속하여 상기 실린더(20)로 전달할 수 있다.A gear 42 may be mounted on the rotation shaft 31 of the motor 30, and the reducer 50 connects the gear 41 of the cylinder 20 and the gear 42 of the motor 30. And, the rotation speed and rotation speed of the motor 30 can be reduced and transmitted to the cylinder 20.

본 발명인 액추에이터 위치제어장치의 실시예는 상술한 액추에이터(10)와 연계되는 속도센서(60) 및 제어부(100)를 포함하여 구성될 수 있다. An embodiment of the actuator position control device of the present invention may be configured to include a speed sensor 60 and a control unit 100 linked to the actuator 10 described above.

상기 속도센서(60)는 상기 모터(30)에 장착되고, 모터(30)의 회전속도, 회전각, 회전수 등을 측정할 수 있다. The speed sensor 60 is mounted on the motor 30 and can measure the rotation speed, rotation angle, number of rotations, etc. of the motor 30.

상기 제어부(100)는 상기 속도센서(60)로부터 전달되는 신호를 처리하여 상기 실린더(20)에 의해 동작하는 부하의 위치를 제어할 수 있다. 즉 상기 실린더(20)를 제어하여 부하의 위치를 제어하게 된다. The control unit 100 can control the position of the load operated by the cylinder 20 by processing the signal transmitted from the speed sensor 60. That is, the position of the load is controlled by controlling the cylinder 20.

도 9를 참고하면, 상기 제어부(100)는 전원감시모듈(200), 보조전원모듈(300), 신호처리모듈(400), 신호저장모듈(500), 위치제어모듈(600) 및 구동모듈(700)을 포함하여 구성될 수 있다. Referring to Figure 9, the control unit 100 includes a power monitoring module 200, an auxiliary power module 300, a signal processing module 400, a signal storage module 500, a position control module 600, and a driving module ( 700).

상기 전원감시모듈(200)은 제어전원 입력명령에 의해 상기 보조전원모듈(300), 상기 신호처리모듈(400), 상기 신호저장모듈(500), 상기 위치제어모듈(600) 및 상기 속도센서(60)에 공급되는 전원을 관리하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 전원감시모듈(200)이 주로 전력을 공급하는 주전원일 수 있다. 그리고 상기 전원감시모듈(200)은 상기 보조전원모듈(300)에 전력을 공급하여 상기 보조전원모듈(300)이 충전된 상태를 유지하도록 할 수 있다. The power monitoring module 200 operates the auxiliary power module 300, the signal processing module 400, the signal storage module 500, the position control module 600, and the speed sensor ( 60) can perform the function of managing the power supplied to the device. The power monitoring module 200 may be the main power source that mainly supplies power. And the power monitoring module 200 can supply power to the auxiliary power module 300 to maintain the auxiliary power module 300 in a charged state.

상기 보조전원모듈(300)은 상기 전원감시모듈(200)의 전원 off 상태시에도 신호처리모듈(400), 신호저장모듈(500) 및 속도센서(60)가 작동하도록, 상기 신호처리모듈(400), 신호저장모듈(500) 및 속도센서(60)에 전력을 공급하는 기능을 수행할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 상기 보조전원모듈(300)은 2차 전지 형태일 수 있으며, 상기 전원감시모듈(200)이 전원 on 상태일 때 전력을 공급받아 충전될 수 있다. 이후 상기 보조전원모듈(300)은 상기 전원감시모듈(200)의 전원 off 상태시, 보조전력을 각 모듈에 공급하여 각 모듈의 기능이 수행될 수 있도록 할 수 있다. The auxiliary power module 300 is configured to operate the signal processing module 400, the signal storage module 500, and the speed sensor 60 even when the power monitoring module 200 is turned off. ), can perform the function of supplying power to the signal storage module 500 and the speed sensor 60. In an embodiment of the present invention, the auxiliary power module 300 may be in the form of a secondary battery, and may be charged by receiving power when the power monitoring module 200 is turned on. Thereafter, when the power monitoring module 200 is in a power-off state, the auxiliary power module 300 can supply auxiliary power to each module so that the function of each module can be performed.

상기 신호처리모듈(400)은 상기 속도센서(60)와 연결되고, 상기 속도센서(60)로부터 전달되는 신호를 처리하여 상기 모터(30)의 회전속도, 회전수 또는 회전각을 산출하는 기능을 수행할 수 있다. The signal processing module 400 is connected to the speed sensor 60 and processes the signal transmitted from the speed sensor 60 to calculate the rotation speed, number of rotations, or angle of rotation of the motor 30. It can be done.

상기 신호저장모듈(500)은 상기 신호처리부와 연결되고, 상기 신호처리부에서 산출한 상기 모터(30)의 회전속도, 회전수 또는 회전각 정보로부터 상기 실린더의 끝단(23) 또는 부하의 상대위치값을 산출하는 기능을 수행할 수 있다. 즉 상기 속도센서(60)를 통해, 상기 모터(30)의 회전수 또는 회전각 정보를 통해 획득하여 스크류(22) 회전 방식으로 직선 운동을 하는 상기 실린더의 끝단(Rod-end;23) 또는 부하의 상대위치값을 도출할 수 있다. The signal storage module 500 is connected to the signal processing unit, and determines the relative position value of the end 23 of the cylinder or the load from the rotation speed, number of rotations, or rotation angle information of the motor 30 calculated by the signal processing unit. It can perform the function of calculating . That is, the end (Rod-end; 23) of the cylinder or the load that moves linearly by rotating the screw 22 is obtained through the speed sensor 60 through the rotation speed or rotation angle information of the motor 30. The relative position value of can be derived.

(본 발명의 실시예에서 실린더의 끝단(23)의 위치값과 부하의 위치값은 동일한 의미일 수 있으며, 이하에서 부하의 위치값은 실린더의 끝단(23)의 위치값으로 통용될 수 있다.) (In an embodiment of the present invention, the position value of the end 23 of the cylinder and the position value of the load may have the same meaning, and hereinafter, the position value of the load may be commonly used as the position value of the end 23 of the cylinder. )

여기서 부하의 절대위치값은 영점설정명령 인가를 통해 산출할 수 있다. 즉 상기 제어부(100)는 현재 모터(30)의 회전값과 부하의 현재 위치값을 영점으로 설정할 수 있다. 그리고 이러한 영점 정보를 상기 신호저장모듈(500)에 저장해 놓을 수 있다. Here, the absolute position value of the load can be calculated by applying the zero point setting command. That is, the control unit 100 can set the current rotation value of the motor 30 and the current position value of the load to zero. And this zero point information can be stored in the signal storage module 500.

이에 따라 본 발명의 실시예에서 상기 신호저장모듈(500)은 저장된 부하의 영점기준 절대위치값과 산출된 부하의 상대위치값을 비교하고, 오차 발생시 부하의 절대위치값을 보정하고 저장하는 기능을 수행할 수 있다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, the signal storage module 500 has a function of comparing the stored absolute position value of the load based on the zero point and the calculated relative position value of the load, and correcting and storing the absolute position value of the load when an error occurs. It can be done.

상기 위치제어모듈(600)은 상기 신호저장모듈(500)과 연결되고, 상기 신호저장모듈(500)에 저장된 부하의 보정된 절대위치값을 통해 부하의 위치 조정을 위해 상기 모터(30)의 회전수 또는 회전각을 산출하는 기능을 수행할 수 있다. The position control module 600 is connected to the signal storage module 500 and rotates the motor 30 to adjust the position of the load through the corrected absolute position value of the load stored in the signal storage module 500. It can perform the function of calculating number or rotation angle.

상기 구동모듈(700)은 상기 위치제어모듈(600)과 연결되고, 구동전원 입력명령에 의해 작동되며, 상기 위치제어모듈(600)로부터 송출된 제어 출력 지령을 통해 상기 모터(30)를 구동할 수 있다. The drive module 700 is connected to the position control module 600, is operated by a drive power input command, and drives the motor 30 through a control output command sent from the position control module 600. You can.

상기 모터(30)가 구동됨에 따라 회전수 및 회전각은 상기 감속기(50)를 통해 감속되어 상기 볼스크류 축(21)으로 전달되고, 상기 실린더(20)의 직선 운동에 따라 부하에 힘이 전달되게 된다. As the motor 30 is driven, the rotation speed and rotation angle are reduced through the reducer 50 and transmitted to the ball screw shaft 21, and force is transmitted to the load according to the linear movement of the cylinder 20. It will happen.

이때 상기 모터(30)의 회전 정보는 상기 속도센서(60)에서 실시간으로 측정하고 상기 신호처리모듈(400)로 송출하게 된다. At this time, the rotation information of the motor 30 is measured in real time by the speed sensor 60 and transmitted to the signal processing module 400.

도 7에는 상기 제어부(100)의 모터(30) 및 실린더(20) 구동 제어가 도시되어 있다. 도 7을 참고하면, 상기 제어부(100)는 구동전력을 인가하여 상기 모터(30)를 구동하게 된다. 상기 모터(30)의 구동에 따라 모터(30) 토크가 상기 감속기(50)로 전달되게 된다. 상기 감속기는 회전수 또는 회전각을 감소시켜 상기 실린더(20)로 전달하고 상기 실린더 내부의 볼스크류 축(21)이 스크류(22) 회전방식으로 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 실린더(20)를 구동하게 된다. 이에 상기 실린더(20)에 연결된 부하가 힘을 전달받고 일을 하게 된다. 이때 실린더(20)의 이동거리값은 부하의 이동거리값일 수 있다. FIG. 7 shows driving control of the motor 30 and cylinder 20 of the control unit 100. Referring to FIG. 7, the control unit 100 applies driving power to drive the motor 30. As the motor 30 is driven, the torque of the motor 30 is transmitted to the reducer 50. The reducer reduces the number of rotations or rotation angles and transmits them to the cylinder 20, and the ball screw shaft 21 inside the cylinder converts the rotational motion into linear motion by rotating the screw 22, thereby generating the cylinder 20. It runs. Accordingly, the load connected to the cylinder 20 receives force and performs work. At this time, the moving distance value of the cylinder 20 may be the moving distance value of the load.

다음, 상기 모터(30)에 장착된 상기 속도센서(60)가 실시간으로 모터(30)의 회전 관련 정보를 측정하고 상기 제어부(100)로 송출하게 된다. 본 발명의 실시예에서 상기 제어부(100)는 상술한 신호처리모듈(400)에서 확인된 부하의 위치정보와, 영점설정명령인가를 통해 신호저장모듈(500)에 저장된 부하의 절대위치정보를 통해, 부하의 절대 위치 정보를 지속적으로 보상할 수 있으므로, 상기 속도센서(60)에서 송출되는 회전 관련 정보로 액추에이터(10) 실린더(20)의 위치 정보를 획득할 수 있게 된다. Next, the speed sensor 60 mounted on the motor 30 measures rotation-related information of the motor 30 in real time and transmits it to the control unit 100. In an embodiment of the present invention, the control unit 100 uses the position information of the load confirmed in the signal processing module 400 described above and the absolute position information of the load stored in the signal storage module 500 through application of a zero point setting command. , Since the absolute position information of the load can be continuously compensated, it is possible to obtain the position information of the cylinder 20 of the actuator 10 using the rotation-related information transmitted from the speed sensor 60.

상기 속도센서(60)에서 상기 제어부(100)로 송출된 정보는 상술한 부하의 영점기준 절대위치값과 상대위치값간의 비교연산 및 보정 제어에 활용되고 부하, 정확하게는 실린더의 끝단(23)의 정밀한 위치정보를 산출할 수 있게 한다.The information sent from the speed sensor 60 to the control unit 100 is used for comparison calculation and correction control between the zero-based absolute position value and relative position value of the load, and is used for the load, more precisely, the end 23 of the cylinder. Allows precise location information to be calculated.

도 8에는 속도센서(60)에 의한 PID(Proportional Integral Derivation) 제어를 도시하고 있다. Figure 8 shows PID (Proportional Integral Derivation) control by the speed sensor 60.

도 8를 참고하면, 상기 속도센서(60)로부터 송출된 회전 정보를 기반으로 모터(30)의 회전수 또는 회전각이 인지되고, 이를 기반으로 한 부하의 영점기준 절대위치값과 상대위치값간의 오차가 보상된다. 이를 통해 회전수 또는 회전각이에 의해 보상된 위치값이 저장된다. 이는 상술한 상기 제어부(100)를 구성하는 신호처리모듈(400)과 신호저장모듈(500)이 수행하게 된다. 이때 전원 off 상태에서도 상기 기능을 수행하기 위해 보조전원모듈(300)로부터 전력을 공급받는다. Referring to FIG. 8, the rotation speed or rotation angle of the motor 30 is recognized based on the rotation information transmitted from the speed sensor 60, and the difference between the zero-based absolute position value and the relative position value of the load based on this is recognized. Errors are compensated. Through this, the position value compensated by the number of rotations or rotation angle is stored. This is performed by the signal processing module 400 and signal storage module 500 that constitute the control unit 100 described above. At this time, even in the power-off state, power is supplied from the auxiliary power module 300 to perform the above function.

상기 제어부(100)의 위치제어모듈(600)은 보상된 실린더의 끝단(23)의 위치 정보를 통해 위치 명령과 비교하여 위치 오차를 산출하여 PID 제어를 수행한다. 그리고 상기 속도센서(60)에는 실시간으로 모터(30)의 회전속도, 회전수 또는 회전각 정보를 상기 제어부(100)로 송출하고 상기 제어부(100)는 이러한 정보를 기반으로 속도제어를 수행한다. 이후에 전류제어 및 전압제어를 통해 상기 모터(30)를 구동한다. 이때 상기 구동모듈(700)이 상기 모터(30)를 구동한다.The position control module 600 of the control unit 100 performs PID control by calculating a position error by comparing the compensated position information of the end 23 of the cylinder with the position command. In addition, the speed sensor 60 transmits information on the rotation speed, rotation speed, or rotation angle of the motor 30 in real time to the control unit 100, and the control unit 100 performs speed control based on this information. Afterwards, the motor 30 is driven through current control and voltage control. At this time, the driving module 700 drives the motor 30.

상기 모터(30)의 회전력은 상기 감속기를 통해 상기 실린더(20)로 전달되고, 상기 실린더내 볼스크류 축(21)이 스크류(22) 회전방식으로 실린더(20)를 직선 운동을 하며 부하에 힘을 전달하게 된다. The rotational force of the motor 30 is transmitted to the cylinder 20 through the reducer, and the ball screw shaft 21 in the cylinder moves the cylinder 20 in a straight line by rotating the screw 22 and applies force to the load. will be delivered.

본 발명인 액추에이터(10) 위치제어장치는 상술한 구성을 이용하여 위치센서 또는 근접센서 없이도 속도센서(60)의 회전 정보만으로 실린더의 끝단(23)의 위치제어를 정밀하게 수행할 수 있게 된다. By using the above-described configuration, the actuator 10 position control device of the present invention can precisely control the position of the end 23 of the cylinder using only the rotation information of the speed sensor 60 without a position sensor or proximity sensor.

이하에서는 본 발명인 액추에이터(10) 위치제어방법에 대해 설명하도록 한다. Below, the position control method of the actuator 10 according to the present invention will be described.

도 10을 참고하면, 본 발명인 액추에이터(10) 위치제어방법은 전원상태 감시 및 판단단계(S1,S2), 영점조정명령단계(S3), 정상 운용 모두 수행단계(S4), 보조전원모드 수행단계(S5), 영점정렬단계(S6), 신호처리단계(S7), 신호저장단계(S8), 위치제어명령단계(S9), 보정단계(S10) 및 완료단계(S11)를 포함하여 구성될 수 있다. Referring to Figure 10, the present inventor's actuator 10 position control method includes power status monitoring and determination steps (S1, S2), zero point adjustment command step (S3), normal operation all performance step (S4), and auxiliary power mode performance step. (S5), zero point alignment step (S6), signal processing step (S7), signal storage step (S8), position control command step (S9), correction step (S10), and completion step (S11). there is.

상기 전원상태 감시 및 판단단계(S1,S2)는, 액추에이터(10) 위치제어장치에 전원 상태를 감시하고, 현재 전원상태가 전원을 공급하고 있는 on 상태인지 아니면 전원을 공급하지 않고 있는 off 상태인지를 판단하는 단계일 수 있다. The power status monitoring and determination steps (S1, S2) monitor the power status of the actuator 10 position control device and determine whether the current power status is on, supplying power, or off, not supplying power. This may be a judgment step.

상기 영점조정명령단계(S3) 및 영점정렬단계(S6)는, 부하의 현재위치를 영점 조정을 수행하여 기준 위치 상태로 절대위치를 결정하는 단계일 수 있다. The zero point adjustment command step (S3) and the zero point alignment step (S6) may be a step of performing zero adjustment on the current position of the load and determining the absolute position as the reference position.

상기 전원상태 감시 및 판단단계(S1,S2)에서 전원 on 상태로 판단되면, 상기 영점조정명령단계(S3)를 수행한다. If it is determined that the power is on in the power status monitoring and determination steps (S1, S2), the zero point adjustment command step (S3) is performed.

상기 영점조정명령단계(S3)에서 영점조정명령이 인가되지 않으면(NO), 다음 단계로 위치제어명령단계(S9)를 수행한다. If the zero point adjustment command is not approved (NO) in the zero point adjustment command step (S3), the position control command step (S9) is performed as the next step.

반대로 영점조정명령이 인가되면(YES), 다음 단계로 영점정렬단계(S6)를 수행한다. Conversely, if the zero point adjustment command is applied (YES), the zero point alignment step (S6) is performed as the next step.

상기 영점정렬단계(S6)는, 현재 부하의 절대위치값 및 현재 모터(30)의 회전수 또는 회전각 정보를 영점으로 정렬하는 단계일 수 있다. 현재 부하의 절대위치값은 액추에이터(10)의 실린더(20)가 움직인 이동거리값일 수 있으며, 현재 실린더의 끝단(23)의 위치값일 수 있으며, 모터(30)의 회전수 또는 회전각 정보는 현재 부하의 절대위치값까지 직선 운동을 하기 위해 모터(30)가 얼마만큼 회전하였는지를 나타내는 값일 수 있다. The zero point alignment step (S6) may be a step of aligning the absolute position value of the current load and the current rotation speed or rotation angle information of the motor 30 to zero. The absolute position value of the current load may be the moving distance value of the cylinder 20 of the actuator 10, and may be the position value of the current end 23 of the cylinder, and the rotation speed or rotation angle information of the motor 30 may be This may be a value indicating how much the motor 30 rotates to perform linear motion up to the absolute position value of the current load.

예를 들어, 모터(30) 1회전 당 부하가 1mm를 이동한다고 가정하고 부하의 0mm지점에서 0점조정을 수행한 경우, 현재 모터(30)의 회전수가 3회전 시, 현재 부하가 3mm 위치에 이동함을 알 수 있다. 즉, 모터 회전수(3회전)를 통해 부하의 현재 위치(3mm)를 판단할 수 있게 된다. For example, assuming that the load moves 1 mm per rotation of the motor 30 and performing zero-point adjustment at the 0 mm point of the load, when the current rotation speed of the motor 30 rotates 3, the current load moves at the 3 mm position. You can see that it is moving. In other words, it is possible to determine the current position (3 mm) of the load through the number of motor rotations (3 revolutions).

다른 예로는 현재 모터(30)의 회전수 및 회전각값이 3 및 180° (또는 회전수 3.5로 지정할 수 있음) 값을 가지는 경우, 현재 부하의 위치값은 3.5mm 으로 판단할 수 있게 된다. As another example, if the current rotation speed and rotation angle value of the motor 30 have values of 3 and 180° (or the rotation speed can be specified as 3.5), the current position value of the load can be determined to be 3.5 mm.

그리고, 상기 전원상태 감시 및 판단단계(S1,S2)에서 전원 ON 상태로 판단되면, 상기 정상 운용 모드 수행단계(S4)를 수행한다.And, if it is determined that the power is ON in the power status monitoring and determination steps (S1 and S2), the normal operation mode performance step (S4) is performed.

상기 정상 운용 모드 수행단계(S4)는, 외부에서 인가되는 전력을 이용하여 보조전원모듈(300)을 충전하고 동시에 액추에이터(10) 위치제어장치를 구성하는 신호처리모듈(400), 신호저장모듈(500), 속도센서(60) 또는 위치제어모듈(600)을 구동하는 단계일 수 있다. In the normal operation mode performance step (S4), the auxiliary power module 300 is charged using power applied from the outside, and at the same time, the signal processing module 400 and the signal storage module ( 500), it may be a step of driving the speed sensor 60 or the position control module 600.

즉, 전원 on 상태에서는 전원 off 상태를 대비하여 보조전원모듈(300)을 충전해 놓는다. That is, in the power-on state, the auxiliary power module 300 is charged in preparation for the power-off state.

한편, 상기 전원상태 감시 및 판단단계(S1,S2)에서 전원 off 상태로 판단되면, 상기 보조전원모드 수행단계(S5)를 수행한다.Meanwhile, if it is determined that the power is off in the power status monitoring and determination steps (S1 and S2), the auxiliary power mode execution step (S5) is performed.

상기 보조전원모드 수행단계(S5)는, 보조전원모듈(300)이 신호처리모듈(400), 신호저장모듈(500) 및 위치센서에 전력을 공급하는 단계일 수 있다. The auxiliary power mode execution step (S5) may be a step in which the auxiliary power module 300 supplies power to the signal processing module 400, the signal storage module 500, and the position sensor.

전원 on 상태에서 상기 보조전원모듈(300)은 충전되고, 이를 전원 off 상태에서 각 모듈에 전력을 공급하여 전원 off 상태에서도 액추에이터(10)의 위치제어를 가능하게 한다. In the power-on state, the auxiliary power module 300 is charged, and in the power-off state, it supplies power to each module, enabling position control of the actuator 10 even in the power-off state.

다음, 상기 신호처리단계(S7)는, 모터(30)의 속도센서(60)로부터 전달되는 신호를 처리하여 모터(30)의 회전속도, 회전수 및 회전각을 부하의 상대위치값 산출을 위한 정보를 연산하는 단계일 수 있다. Next, the signal processing step (S7) processes the signal transmitted from the speed sensor 60 of the motor 30 to calculate the rotation speed, number of rotations, and rotation angle of the motor 30 to calculate the relative position value of the load. This may be a step in calculating information.

이 단계는 모터(30)의 회전수 또는 회전각에 따라 부하 또는 실린더(20)가 얼마만큼 이동하였는지를 판단하여 모터(30)의 회전수, 회전각 대비 부하 또는 실린더 끝단(23)의 상대 이동 거리값에 대한 기초 정보를 연산하는 단계일 수 있다. This step determines how much the load or cylinder 20 has moved according to the rotation speed or rotation angle of the motor 30, and the relative moving distance of the load or cylinder end 23 compared to the rotation speed and rotation angle of the motor 30. This may be a step of calculating basic information about the value.

다음, 상기 신호저장단계(S8)는, 상기 영점정렬단계(S6)에서 산출한 부하의 절대위치값 정보와 상기 신호처리단계(S7)에서 산출한 부하의 상대위치값 정보를 비교 연산하여 부하의 절대위치값에 변위가 있으면, 상기 변위값을 보정하고 저장하는 단계일 수 있다. Next, the signal storage step (S8) compares and calculates the absolute position value information of the load calculated in the zero point alignment step (S6) and the relative position value information of the load calculated in the signal processing step (S7). If there is a displacement in the absolute position value, this may be a step of correcting and storing the displacement value.

즉, 상기 영점정렬단계(S6)에서 영점을 설정할 때, 속도센서(60)에서 측정한 정지된 현재의 모터(30) 회전수, 회전각을 기준으로 하여 부하의 현재 위치값을 영점으로 정렬하였다. 이는 최초의 부하의 영점기준 절대위치값이 된다. That is, when setting the zero point in the zero point alignment step (S6), the current position value of the load was aligned to zero based on the current rotation speed and rotation angle of the stopped motor 30 measured by the speed sensor 60. . This becomes the absolute position value based on the zero point of the first load.

이때 상기 신호처리단계(S7)에서는 속도센서(60)에서 구동된 후 모터(30)의 회전수 또는 회전각 정보를 연산하였다. 이는 모터(30)의 회전수, 회전각 대비 움직인 부하의 상대위치값에 대한 정보가 된다.At this time, in the signal processing step (S7), the speed sensor 60 is driven and then the rotation speed or rotation angle information of the motor 30 is calculated. This provides information about the relative position value of the moved load compared to the rotation speed and rotation angle of the motor 30.

상기 신호저장단계(S8)에서는 상기 신호처리단계(S7)에서 산출된 상대위치값를 이용하여 절대위치 값을 보상한다.In the signal storage step (S8), the absolute position value is compensated using the relative position value calculated in the signal processing step (S7).

만약 최초 모터(30)의 회전수, 회전각 대비 부하의 위치변화값과 차후 측정된 모터(30)의 회전수, 회전각 대비 부하의 위치변화값이 일치한다면 변위가 없는 것이므로, 보정이 필요없고, 이 값을 저장한다.If the initial change in position of the load compared to the rotation speed and rotation angle of the motor 30 and the change in position of the load compared to the rotation speed and rotation angle of the motor 30 measured later match, there is no displacement, so correction is not necessary. , save this value.

반대로, 최초 모터(30)의 회전수, 회전각 대비 부하의 위치변화값과 차후 측정된 모터(30)의 회전수, 회전각 대비 부하의 위치변화값이 불일치한다면 변위가 있는 것이므로, 영점기준 절대위치값을 차후 측정된 상대위치값을 통해 보정하고, 이 값을 저장한다.Conversely, if there is a discrepancy between the position change value of the load compared to the initial rotation speed and rotation angle of the motor 30 and the later measured rotation speed and rotation angle of the motor 30, there is a displacement, so the zero point reference is absolute. The position value is later corrected using the measured relative position value and this value is saved.

본 발명의 실시예에서 부하의 상대위치값은 액추에이터(10)의 전원 off 상태에서 부하 또는 실린더의 끝단(23)의 위치변화값을 의미할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the relative position value of the load may mean the position change value of the end 23 of the load or cylinder when the actuator 10 is turned off.

이는 액추에이터(10)의 전원 off 상태에서 외부의 진동, 충격 등에 의해 부하 또는 실린더의 끝단(23)의 위치변화가 발생하고, 이것이 감속기(50)를 통해 모터(30)의 미세한 회전수 및 회전각에 영향을 주는 경우일 수 있다. This means that when the actuator 10 is turned off, a change in the position of the end 23 of the load or cylinder occurs due to external vibration, impact, etc., and this changes the minute rotation speed and rotation angle of the motor 30 through the reducer 50. It may be the case that it affects .

즉, 액추에이터(10) 전원 off 상태에서 외부 진동, 충격 등에 의해 부하에 비구동 위치변화가 발생한 경우, 그 위치변화값을 상대위치값으로 지정하고, 위치변화에 따라 모터(30)로 전달된 회전수 또는 회전각 변화값을 산출해 놓는 것이다.That is, when a non-driving position change occurs in the load due to external vibration, impact, etc. while the actuator 10 is turned off, the position change value is designated as a relative position value, and the rotation transmitted to the motor 30 according to the position change It calculates the number or rotation angle change value.

예를 들어, 모터(30) 1회전 당 부하가 1mm를 이동한다고 가정하면, For example, assuming that the load moves 1 mm per rotation of the motor 30,

영점정렬단계(S6)에서 측정된 부하의 절대위치값이 3.5mm 이고, 모터(30)의 회전수 및 회전각이 각각 3, 180° 인 경우, 이후 액추에이터(10) 전원 off 상태에서 산출된 부하의 상대위치값이 0.5mm 이고, 그에 따른 모터(30)의 회전수 및 회전각이 각각 0.5, 0 인 경우, 부하의 절대위치값은 4mm 로 보정되고, 모터(30)의 회전수 및 회전각은 각각 4, 0° 으로 보정되어 저장될 수 있다. If the absolute position value of the load measured in the zero point alignment step (S6) is 3.5 mm, and the rotation speed and rotation angle of the motor 30 are 3 and 180°, respectively, the load calculated with the actuator 10 powered off. If the relative position value of is 0.5 mm and the corresponding rotation speed and rotation angle of the motor 30 are 0.5 and 0, respectively, the absolute position value of the load is corrected to 4 mm, and the rotation speed and rotation angle of the motor 30 can be corrected and stored as 4 and 0°, respectively.

즉 액추에이터(10) 전원 off 상태에서 변경된 부하의 상대위치값 및 모터(30)의 회전 관련 변화값을 반영하여 보정하는 것이다.That is, correction is made by reflecting the changed relative position value of the load and the rotation-related change value of the motor 30 when the actuator 10 is turned off.

이는 차후 액추에이터(10)를 재구동할 때, 보정된 값이 반영됨에 따라 부하의 위치 오차를 제거하고 정밀한 부하 위치 제어를 가능하게 된다. This allows the corrected value to be reflected when re-driving the actuator 10 in the future, eliminating load position errors and enabling precise load position control.

한편, 상기 신호저장단계(S8) 이후에 전원상태 확인단계(S12)를 수행할 수 있다. 만약 전원상태가 ON 상태로 확인되면 상기 위치제어명령단계(S9)를 수행하고, 전원상태가 OFF 상태로 확인되면 제어순서도 반복수행에 의해 상기 보정단계(S10)를 수행한다.Meanwhile, the power status confirmation step (S12) can be performed after the signal storage step (S8). If the power state is confirmed to be ON, the position control command step (S9) is performed, and if the power state is confirmed to be OFF, the correction step (S10) is performed by repeating the control sequence.

다음으로, 상기 전원상태 확인단계(S12)에서 전원상태가 ON 상태인 경우 상기 위치제어명령단계(S9)는, 부하의 위치값을 통해 부하의 위치제어가 필요한지 여부를 결정하는 단계일 수 있다. Next, if the power state is ON in the power state confirmation step (S12), the position control command step (S9) may be a step of determining whether position control of the load is necessary through the position value of the load.

즉, 위치제어명령단계(S9)에서 위치제어명령이 인가(Yes)되면, 상기 신호저장단계(S8)에서 보상된 절대위치값과 위치명령에 의해 요구되는 값이 차이가 클 경우 위치제어명령을 수행한다.That is, if the position control command is applied (Yes) in the position control command step (S9), and the difference between the absolute position value compensated in the signal storage step (S8) and the value required by the position command is large, the position control command is issued. Perform.

반대로, 상기 신호저장단계(S8)에서 보상된 절대위치값과 위치명령에 의해 요구되는 값이 일치할 경우 또는 위치제어명령단계(S9)에서 위치제어명령이 인가되지 않으면 (No) 위치제어명령을 수행하지 않고 완료단계(S11)를 수행한다.Conversely, if the absolute position value compensated in the signal storage step (S8) matches the value required by the position command, or if the position control command is not applied in the position control command step (S9), the position control command (No) is issued. Perform the completion step (S11) without performing it.

상기 보정단계(S10)는, 상기 위치제어명령에 의해 수행되고, 작업자가 원하는 부하의 위치값으로 부하를 이동하기 위해 모터(30)를 제어하는 단계일 수 있다. 이때 모터(30)의 회전속도를 제어하면서 부하의 위치를 정밀하게 조정한다. The correction step (S10) is performed by the position control command and may be a step in which the operator controls the motor 30 to move the load to the desired load position value. At this time, the rotation speed of the motor 30 is controlled and the position of the load is precisely adjusted.

예를 들어, 현재 보정된 부하의 절대위치값이 3.5mm 인 경우, 작업자가 7mm로 부하의 위치값을 조정하고 싶으면, 모터(30)를 구동하여 부하를 3.5mm 만큼 이동시킨다. 이때 도 8의 PID 제어에 의해 모터(30)의 회전속도는 부하의 목표위치에서 멀 때는 회전속도를 높이고, 부하의 목표위치에 가까워질수록 회전속도를 상대적으로 느리게 하며 목표위치에 부하를 수렴할 수 있다. For example, if the currently corrected absolute position value of the load is 3.5 mm and the operator wants to adjust the position value of the load to 7 mm, the motor 30 is driven to move the load by 3.5 mm. At this time, by the PID control of FIG. 8, the rotation speed of the motor 30 is increased when it is far from the target position of the load, and the rotation speed is relatively slow as it approaches the target position of the load, allowing the load to converge to the target position. You can.

상기 보정단계(S10)를 마치면, 액추에이터(10) 제어를 완료하는 완료단계(S11)를 수행하며 액추에이터(10)에 대한 위치제어를 마무리하게 된다. After completing the correction step (S10), the completion step (S11) to complete the control of the actuator 10 is performed and the position control of the actuator 10 is completed.

이상의 사항은 액추에이터 위치제어장치 및 방법의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.The above merely shows specific embodiments of the actuator position control device and method.

따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.Therefore, we wish to make it clear that those skilled in the art can easily understand that the present invention can be substituted and modified in various forms without departing from the spirit of the present invention as set forth in the claims below. do.

10:액추에이터 20:실린더
30:모터 50:감속기
60:속도센서
100:제어부
200:전원감시모듈 300:보조전원모듈
400:신호처리모듈 500:신호저장모듈
600:위치제어모듈 700:구동모듈10: Actuator 20: Cylinder
30: Motor 50: Reducer
60:Speed sensor
100:Control unit
200: Power monitoring module 300: Auxiliary power module
400: Signal processing module 500: Signal storage module
600: Position control module 700: Drive module

Claims (20)

볼 스크류의 단부에 기어가 배치되는 실린더, 회전축에 기어가 배치되는 모터 및, 상기 실린더의 기어와 상기 모터의 기어를 연결하는 감속기를 포함하는 액추에이터에 있어서,
상기 모터에 연결되는 속도센서; 및
상기 속도센서로부터 전달되는 신호를 처리하여 상기 실린더에 의해 동작하는 부하의 위치를 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 속도센서와 연결되고, 상기 속도센서로부터 전달되는 신호를 처리하여 상기 모터의 회전속도, 회전수 또는 회전각을 산출하는 신호처리모듈;
상기 신호처리모듈과 연결되고, 상기 신호처리모듈에서 산출한 상기 모터의 회전수 또는 회전각 정보로부터 부하의 상대위치값을 산출하며, 기 저장된 부하의 영점기준 절대위치값과 산출된 부하의 상대위치값을 비교하고, 상기 부하의 절대위치값을 보정하고 저장하는 신호저장모듈;
상기 신호저장모듈과 연결되고, 상기 신호저장모듈에 저장된 부하의 보정된 절대위치값을 통해 부하의 위치 조정을 위해 상기 모터의 회전수 또는 회전각을 산출하는 위치제어모듈;
상기 신호처리모듈, 상기 신호저장모듈, 상기 위치제어모듈 또는 상기 속도센서의 전원 공급을 관리하는 전원감시모듈; 및
전원 ON 상태에서 상기 전원감시모듈에 의해 충전되고, 전원 OFF 상태에서 상기 신호처리모듈, 상기 신호저장모듈 또는 상기 속도센서에 전원을 공급하는 보조전원모듈;을 포함하는 액추에이터 위치제어장치.
In an actuator including a cylinder in which a gear is disposed at the end of a ball screw, a motor in which a gear is disposed on a rotating shaft, and a reducer connecting the gear of the cylinder and the gear of the motor,
A speed sensor connected to the motor; and
It includes a control unit that processes the signal transmitted from the speed sensor to control the position of the load operated by the cylinder,
The control unit,
A signal processing module connected to the speed sensor and processing a signal transmitted from the speed sensor to calculate the rotation speed, number of rotations, or angle of rotation of the motor;
It is connected to the signal processing module, calculates the relative position value of the load from the rotation speed or rotation angle information of the motor calculated by the signal processing module, and calculates the relative position of the load based on the previously stored zero-based absolute position value of the load. a signal storage module that compares values, corrects and stores the absolute position value of the load;
A position control module connected to the signal storage module and calculating the number of revolutions or rotation angle of the motor to adjust the position of the load through the corrected absolute position value of the load stored in the signal storage module;
A power monitoring module that manages power supply to the signal processing module, the signal storage module, the position control module, or the speed sensor; and
An auxiliary power module that is charged by the power monitoring module in a power-on state and supplies power to the signal processing module, the signal storage module, or the speed sensor in a power-off state.
 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 신호저장모듈에서 산출하는 부하의 상대위치값은 액추에이터의 전원 off 상태에서 부하 또는 실린더 로드의 위치변화값인 것을 특징으로 하는 액추에이터 위치제어장치.
According to paragraph 1,
An actuator position control device, characterized in that the relative position value of the load calculated by the signal storage module is the position change value of the load or cylinder rod when the actuator is turned off.
 삭제delete 삭제delete 제4항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 위치제어모듈과 연결되고, 상기 위치제어모듈에서 산출된 상기 모터의 회전수 또는 회전각을 통해 상기 모터를 구동하는 구동모듈;을 더 포함하는 액추에이터 위치제어장치.
According to paragraph 4,
The control unit,
An actuator position control device further comprising: a drive module connected to the position control module and driving the motor through the number of revolutions or rotation angle of the motor calculated by the position control module.
 삭제delete 삭제delete 액추에이터 위치제어방법에 있어서,
전원상태를 감시하고, 전원 on/off 상태를 판단하는 전원상태 감시 및 판단단계;
실린더에 의해 동작하는 부하의 위치값에 대한 영점 조정을 수행하는지 여부를 결정하는 영점조정명령단계;
부하의 위치값을 통해 부하의 위치제어가 필요한지 여부를 결정하는 위치제어명령단계; 및
액추에이터 제어를 완료하는 완료단계;를 포함하고,
상기 전원상태 감시 및 판단단계에서, 전원 on 상태이면, 외부에서 인가되는 전력을 이용하여 보조전원모듈을 충전하고, 신호처리모듈, 신호저장모듈, 속도센서 또는 위치제어모듈을 구동하는 정상운용모드 수행단계;를 수행하고,
상기 전원상태 감시 및 판단단계에서, 전원 off 상태이면, 보조전원모듈이 신호처리모듈, 신호저장모듈 또는 위치센서에 전력을 공급하는 보조전원모드 수행단계;를 수행하며,
상기 영점조정명령단계에서, 영점조정이 필요하면, 현재 모터의 회전수 또는 회전각 대비 현재 부하의 위치값을 부하의 절대위치값으로 지정하는 영점정렬단계;를 수행하고,
상기 정상운용모드 수행단계 또는 상기 보조전원모드 수행단계 이후에,
모터의 속도센서로부터 전달되는 신호를 처리하여 구동된 모터의 회전수 또는 회전각을 연산하는 신호처리단계;
상기 신호처리단계에서 연산한 모터의 회전수 또는 회전각 정보를 이용하여 부하의 상대위치값을 산출하고 저장하는 신호저장단계;를 수행하고,
상기 신호저장단계는 상기 영점정렬단계에서 산출한 부하의 절대위치값 정보와 상기 신호처리단계에서 산출한 부하의 상대위치값 정보를 비교 연산하여 부하의 절대위치값에 변위가 발생하면, 상기 변위를 보정하고 저장하며,
상기 위치제어명령단계에서, 부하의 위치제어가 필요한 경우, 상기 신호저장단계에서 수행한 부하의 절대위치 보정값을 기준으로 위치 에러를 산출하고 모터의 회전수 또는 회전각을 제어하는 보정단계;를 수행하는 것을 특징으로 하는 액추에이터 위치제어방법.
In the actuator position control method,
A power status monitoring and determination step that monitors the power status and determines the power on/off status;
A zero point adjustment command step of determining whether to perform zero point adjustment for the position value of the load operated by the cylinder;
A position control command step of determining whether position control of the load is necessary through the position value of the load; and
It includes a completion step of completing actuator control,
In the power status monitoring and determination step, if the power is on, the normal operation mode is performed to charge the auxiliary power module using externally applied power and drive the signal processing module, signal storage module, speed sensor, or position control module. perform the steps;
In the power status monitoring and determination step, if the power is off, performing an auxiliary power mode execution step in which the auxiliary power module supplies power to the signal processing module, signal storage module, or position sensor,
In the zero point adjustment command step, if zero point adjustment is necessary, a zero point alignment step of designating the current position value of the load relative to the current motor rotation speed or rotation angle as the absolute position value of the load, is performed,
After performing the normal operation mode or performing the auxiliary power mode,
A signal processing step of calculating the number of revolutions or rotation angle of the driven motor by processing the signal transmitted from the speed sensor of the motor;
Performing a signal storage step of calculating and storing the relative position value of the load using the rotation speed or rotation angle information of the motor calculated in the signal processing step,
The signal storage step compares and calculates the absolute position value information of the load calculated in the zero point alignment step and the relative position value information of the load calculated in the signal processing step, and when a displacement occurs in the absolute position value of the load, the displacement is calculated. Correct and save,
In the position control command step, when position control of the load is necessary, a correction step of calculating a position error based on the absolute position correction value of the load performed in the signal storage step and controlling the rotation speed or rotation angle of the motor; An actuator position control method characterized by performing.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제10항에 있어서,
상기 신호저장단계에서 산출하는 부하의 상대위치값은 액추에이터의 전원 off 상태에서 부하 또는 실린더 로드의 위치변화값인 것을 특징으로 하는 액추에이터 위치제어방법.
According to clause 10,
An actuator position control method, characterized in that the relative position value of the load calculated in the signal storage step is the position change value of the load or cylinder rod when the actuator is turned off.
 삭제delete 삭제delete 제10항에 있어서,
상기 신호저장단계 이후에, 전원 on/off 상태를 확인하는 전원상태 확인단계;를 수행하는 것을 특징으로 하는 액추에이터 위치제어방법.
According to clause 10,
An actuator position control method characterized in that, after the signal storage step, a power status confirmation step of checking the power on/off state is performed.
 제19항에 있어서,
상기 전원상태 확인단계에서,
전원상태가 ON 상태로 확인되면, 상기 위치제어명령단계를 수행하고,
전원상태가 OFF 상태로 확인되면, 상기 보정단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 액추에이터 위치제어방법.
According to clause 19,
In the power status confirmation step,
If the power status is confirmed to be ON, the position control command step is performed,
An actuator position control method characterized in that the correction step is performed when the power state is confirmed to be OFF.
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