KR20130037027A - Motion driver of multiple link structure - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A motion driver with a multistage link structure is provided to obtain a structure where program recycling is guaranteed in order to be suitable for a multi-axis driving system. CONSTITUTION: A motion driver with a multistage link structure comprises a motion base(402) and a motion plate(401). The motion base is interconnected with a frame which is divided into multiple frames. The motion plate is connected to multiple independent axis driving parts.

Description

다단 링크 구조의 모션 구동기{MOTION DRIVER OF MULTIPLE LINK STRUCTURE}MOTION DRIVER OF MULTIPLE LINK STRUCTURE}

본 발명의 실시예들은 모션 장치의 링크 구동 방식을 다단형 링크방식으로 확장시켜 6자유도에 의한 움직임을 현저히 가속화하게 하고 실제 구동제어에 있어서 다단형 링크구조를 제어하기 위한 방법으로 중앙신호처리기로부터 단일케이블에 의해 각 축에 설치되는 모터 제어기에 이동위치 정보값을 고속디지털통신 방식으로 전송 및 수신처리하고 수신된 시리얼신호를 병렬신호로 변환하는 기능을 내장하여 변환된 위치구동펄스를 직접 입력하는 방식의 모터 제어기를 적용하는 다단 링크 구조의 모션 구동기에 관한 것이다.Embodiments of the present invention extend the link driving method of a motion device to a multi-stage link method to significantly accelerate the motion caused by six degrees of freedom and to control a multi-stage link structure in actual driving control. A method of directly inputting the converted position drive pulses by incorporating the function of transmitting and receiving the movement position information value by high speed digital communication method and converting the received serial signal into parallel signal in the motor controller installed in each axis by cable. A motion driver of a multi-stage link structure applying a motor controller of the present invention.

종래 모션 구동기는 유공압 장치를 활용하여 구성하는 방식에서 시작되어 직선추진용 볼스크류와 모터를 활용하는 형태로 발전되고 소개되었다. 최근 볼스크류와 전동기 결합방식을 대체하여 링크방식의 모션 구동기가 등장하고 있으나 순간 가속도와 동작거리의 제한 등으로 광범위한 활용이 어려운 상태이고 특히 실제 구동을 위해 각 축의 모션을 구현하는 모터 제어기와의 신호처리 방식이 아날로그 전압에 의한 속도제어방식과 증분형 엔코더 출력신호 방식을 적용하여 각 축에 아날로그 전압이나 구동펄스 신호를 각각 접속 전달해야 하는 형태가 일반적이다.Conventional motion driver has been developed and introduced in the form of using a ball screw and a motor for linear propulsion starting from the configuration using a hydraulic device. Recently, link type motion driver has been introduced to replace ball screw and motor, but it is difficult to be widely used due to instantaneous acceleration and limitation of operation distance. Especially, signal with motor controller that implements motion of each axis for actual driving. In general, the processing method adopts a speed control method using an analog voltage and an incremental encoder output signal method to connect and transfer an analog voltage or a driving pulse signal to each axis.

종래 모션 구동기에 대한 첫 번째 예로 도 1은 볼스크류 추진방식의 3차원 체감용 시뮬레이터를 도시한다. 이와 같은 방식의 시뮬레이터는 단일 몸체로 구성된 하부플레이트(116)와, 감속장치(113)와 구동모터(114)로 구성되는 구동부, 직선추진으로 변환하는 작동부(118) 및 모션을 나타내는 상부 플레이트(119)로 구성된다. 작동부(118)는 막대형의 볼스크류 작동축(112), 감속장치(113), 구동모터(114) 세트를 구비하고 볼스크류 작동축(112)은 그 한 쪽이 감속장치(113)에 결합되고 다른 한 쪽은 상부플레이트지지대(111)와 결합된다. 하부플레이트에 고정된 각 축의 구동모터(114)에 모션제어기(120)로부터 모터 회전량이 전달되면 감속장치(113)를 거쳐 그 출력이 직선 추진변환을 담당하는 볼스크류 작동축(112)에 전달되어 각 축의 직선이동을 나타낸다. 이때 직선 이동 거리는 모션제어기(120)의 출력 신호에 따라 모터 제어기를 거쳐 작동모터에 전달되고 이 제어량에 따라 각 축이 동작하면 상부 플레이트(119)에 전달되는 합성된 힘의 움직임이 상하, 전후 및 좌우 방향으로 나타나게 되고 이를 통해 3차원 공간에서의 움직임을 모사하게 된다. 이와 같은 볼스크류 추진 방식이 가장 전형적인 시뮬레이터의 구성을 나타낸다.As a first example of the conventional motion driver, Figure 1 shows a three-dimensional immersion simulator of the ball screw propulsion method. This type of simulator has a lower plate 116 composed of a single body, a drive composed of a reduction gear 113 and a drive motor 114, an actuating portion 118 for converting to linear propulsion, and an upper plate representing motion ( 119). Actuator 118 is provided with a rod-shaped ball screw operating shaft 112, a reduction gear 113, a drive motor 114 set, the ball screw operating shaft 112 is one side of the reduction gear 113 The other side is coupled to the upper plate support 111. When the motor rotational amount is transmitted from the motion controller 120 to the drive motor 114 of each axis fixed to the lower plate, the output is transmitted to the ball screw operating shaft 112 that is responsible for the linear propulsion conversion through the reduction device 113. The linear movement of each axis is shown. At this time, the linear movement distance is transmitted to the operating motor through the motor controller according to the output signal of the motion controller 120, and the movement of the combined force transmitted to the upper plate 119 is moved up and down, before and after It appears in the left and right direction and thus simulates the movement in three-dimensional space. This ball screw propulsion represents the most typical simulator configuration.

다른 구성 예로 볼스크류 방식에 의한 직선 추진 작동 축을 단순한 링크형 구조로 대체한 방식은 도 2에 도시한다. 링크형 구조는 모션 베이스(220) 및 모션플랫폼(215)과 복수의 작동봉(290), 모터장치(216), 캠 구동부(213) 및 제어기(210)로 구성된다. 링크형 구조에서 모션베이스(220)는 설치공간의 바닥면에 설치되는 구성으로 원형의 링 형상으로 형성되어 허용 공간의 규모에 따라 큰 직경을 갖도록 구성된다. 모션 플랫폼(215)은 지지대 기능의 작동봉 고정부재(214)와 작동봉(290)을 통해 캠구동부(213)에 연결되고 캠구동부(213)는 다식 모터장치(216)로 연결되는 전체적으로는 6각형 틀 형태로 전체 6축이 배치 구성된다. 도 2에 도시된 전체 구성도에서와 같이 축 방향으로 각각 설치된 모터장치(216)가 임의 각도를 좌 또는 우방향으로 회전하여 감속기(240) 출력 축에 연결된 캠구동부(213)를 거쳐 접속봉(260, 280)과 접속 암(270)을 통해 모션 플랫폼(215)과 연결되는 구조를 갖는다. 움직임을 직접 제어하는 모션 제어장치는 별도로 설치되어 구동지령이 모션제어기를 통해 각 축의 모터 제어기에 전달되면 해당 축의 모터 출력이 감속기를 통해 전달되어 각 축의 회전 각도가 캠구동기(213)와 접속봉(290)을 통해 직선이동 거리의 변화로 나타나게 되어 그 합성분 힘이 모션 플랫폼(215)에 전달되어 모션 구동출력을 모사하게 된다.As another configuration example, a method of replacing a linear propulsion axis by a ball screw method with a simple link type structure is illustrated in FIG. 2. The link structure includes a motion base 220 and a motion platform 215, a plurality of operating rods 290, a motor device 216, a cam drive unit 213, and a controller 210. In the link-type structure, the motion base 220 is installed on the bottom surface of the installation space and is formed in a circular ring shape to have a large diameter according to the size of the allowable space. The motion platform 215 is connected to the cam driving unit 213 through the actuating rod fixing member 214 and the actuating rod 290 of the support function, and the cam driving unit 213 is connected to the multi-purpose motor unit 216. All six axes are arranged in a rectangular frame shape. As shown in FIG. 2, the motor device 216 installed in the axial direction rotates an arbitrary angle in a left or right direction and connects the connecting rod via a cam driving unit 213 connected to the output shaft of the reducer 240. It has a structure connected to the motion platform 215 through the 260, 280 and the connection arm 270. Motion control device for controlling the movement is installed separately. When the driving command is transmitted to the motor controller of each axis through the motion controller, the motor output of the corresponding axis is transmitted through the reducer, and the rotation angle of each axis is connected to the cam driver 213 and the connecting rod ( 290 is represented as a change in the linear travel distance so that the combined force is transmitted to the motion platform 215 to simulate the motion drive output.

도 1에 도시된 볼스크류 추진방식의 3차원 체감용 시뮬레이터에서는 볼스크류 자체가 갖는 고속시의 소음과 감속기로 접속된 구조에 의해 제한되는 순간 가속력을 손실 없이 나타내는 데 부적합하고 볼스크류 추진기 자체가 중 하중을 갖기 때문에 운반과 설치가 어렵고 그 구성에 있어서 가격 구조가 고가이다. 따라서 일반 환경요건을 갖는 옥내 설치 및 구동에 장애가 있고 특히 병렬 설치하는 경우 소음에 관한 문제는 무시할 수 없는 수준이다. 또한 제어장치의 구성방식에 있어서 모션 제어기와 각 축 구동용으로 복수로 설치되는 모터 제어기 사의의 신호처리 방식이 아날로그 전압 신호에 기준한 속도 지령 및 피드백 방식을 적용하여 응답속도에 따른 현실감은 좋은 반면에 초기 설치 후 오프셋 설정이나 각 축 응답성 조정을 위한 튜닝 등에 많은 불편함이 수반되고 장기 구동 시 아날로그 신호의 드리프트에 의한 신호 보정을 요구하게 되어 일반적인 옥내 환경 수준에서 신호 간섭 등의 원인에 의한 오동작 우려 등 사용상의 상당한 정도의 주의가 요구되어 특별히 구성된 환경에서 사용하는 경우가 일반적인 제약이 있다.In the three-dimensional immersion simulator of the ball screw propulsion method shown in FIG. 1, the ball screw propeller itself is unsuitable for showing the momentary acceleration force, which is limited by the noise of the high speed of the ball screw itself and the structure connected to the speed reducer without loss. Because of the load, it is difficult to transport and install, and the structure of the price is expensive. Therefore, indoor installation and operation with general environmental requirements are hindered, and especially in parallel installation, the noise problem cannot be ignored. In addition, in the configuration of the control device, the signal processing method of the motion controller and the motor controller installed for driving each axis is applied with the speed command and feedback method based on the analog voltage signal, so that the realism according to the response speed is good. After the initial installation, many inconveniences such as offset setting or tuning for each axis responsiveness are required.In case of long-term operation, it requires signal correction by drift of analog signal, which causes malfunction due to signal interference in general indoor environment level. There is a general restriction on the use in a specially constructed environment where a great deal of care is required.

도 2에 도시된 볼스크류 추진방식에 의한 직선 추진 작동 축을 링크형 구조로 대체한 방식에 있어서는 그 구성이 도 1에 나타낸 방식과 비교할 때 단순한 형태를 갖고 모션을 구현하는데 있어서도 일반적인 서보모터를 활용하여 구동출력을 용이하게 제어할 수 있고 고가의 볼스크류 구조를 탈피하여 저가의 부품으로 구성할 수 있으며 볼스크류 추진방식이 갖는 직선 이송거리를 모터의 회전각으로 치환해서 제어하는 특징을 갖는 등의 일반 사용환경에서도 원활이 동작할 수 있는 장점이 있다. 그러나 링크형 방식에 있어서는 단일 몸체로 구성된 모션 베이스에 의해 구동 장치의 제작 및 운반 설치에 있어서 확장성에 제약이 있고 감속기 출력과 직결되는 캠구동기의 구동각도에 제한이 있어 상하 이송거리를 확장하여 고속으로 대응하는데 제약이 있어 순간 가속도를 크게 하기가 어렵다. 또한, 모션 제어기로부터 각 축 구동용 모터 제어기의 신호 전송방식이 종래의 아날로그 신호처리방식에 기반한 속도제어방식 및 펄스제어방식에 의한 위치제어기능을 활용하는 방식으로 각 축에 모든 신호 배선을 처리해야 하는 어려움이 있고 고장 등의 이상 신호 발생시 신속한 대처가 어려운 구성상의 문제를 갖는다.In the method of replacing the linear propulsion axis of operation by the ball screw propulsion method shown in FIG. 2 with the link type structure, the configuration is simple compared to the method shown in FIG. 1 and a general servo motor is used to implement the motion. It can easily control the drive output and can be composed of inexpensive parts by avoiding expensive ball screw structure, and has the characteristics of controlling by replacing the linear feeding distance of the ball screw propulsion method with the rotation angle of the motor. There is an advantage that can operate smoothly in the use environment. However, in the link type, the motion base composed of a single body restricts the expandability in the manufacture and transport installation of the driving device, and the driving angle of the cam driver directly connected to the speed reducer output. It is difficult to increase the instantaneous acceleration due to the limitation in the response. In addition, the signal transmission method of the motor controller for driving each axis from the motion controller utilizes the speed control method based on the conventional analog signal processing method and the position control function by the pulse control method. There is a problem in configuration and difficult to deal quickly when an abnormal signal such as a failure occurs.

본 발명의 일실시예는 단일 구성형 모션 베이스 대신 분할형 구조를 적용함으로써 제작 및 운반에 있어서 확장성을 갖추도록 하였고, 볼스크류 추진방식과 같은 수준의 현실감 구현을 위하여 기존의 2단 링크구동방식을 다단 구조로 확장할 수 있도록 하였으며, 이를 구현하기 위하여 아날로그 신호에 의한 속도 및 위치제어방식을 활용한 모션제어기 및 모터 제어기 사이의 신호처리 방식을 고속 디지털 통신체계를 적용하여, 다축 구동체계에 적합하도록 프로그램의 재활용이 보장되는 구조를 갖는 다단 링크 구조의 모션 구동기를 제공한다.One embodiment of the present invention by applying a split structure instead of a single configuration motion base to ensure the expandability in manufacturing and transport, and to implement the same level of realism as the ball screw propulsion method, the existing two-stage link driving method Multi-stage structure, and to implement this, it is suitable for multi-axis driving system by applying high speed digital communication system to signal processing method between motion controller and motor controller using speed and position control method by analog signal. To provide a multi-stage link structure motion driver having a structure that ensures that the program is recycled.

상기의 일실시예를 이루기 위한, 다단 링크 구조의 모션 구동기는, 복수 개로 분할된 프레임이 상호 연결된 모션 베이스; 상기 모션 베이스의 일측에 설치되되, 막대 관절이 다단 링크 구조를 가지는 복수의 독립축 구동부; 상기 복수의 독립축 구동부와 연결되는 모션 플레이트; 및 상기 복수의 독립축 구동부를 각각 제어하는 제어부를 포함한다.In order to achieve the above embodiment, a multi-stage link structure motion driver includes: a motion base having a plurality of divided frames interconnected; A plurality of independent shaft drives installed on one side of the motion base, the rod joints having a multi-stage link structure; A motion plate connected to the plurality of independent shaft drives; And a control unit for controlling the plurality of independent axis driving units, respectively.

본 발명의 일실시예에 따르면, 분리형 모션베이스는 단일형 모션베이스가 갖는 제작 및 운반 설치시의 확장성 제한을 해결하여 표준화된 제작에 의한 반복 생산과 운반 등의 공간 이용 효율을 높일 수 있도록 한다.According to one embodiment of the present invention, the detachable motion base solves the scalability limitations of the manufacturing and transport installation of the single motion base to increase the space utilization efficiency such as repeat production and transport by standardized manufacturing.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 1단 링크 방식이 갖는 상 하강 운전시의 이동 거리 제약을 다단형으로 구성함으로써 획기적으로 확장하여 볼스크류 구동방식이 갖는 직선이동 특성과 이동 거리를 확보할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by configuring the movement distance constraints of the up-and-down operation of the single-stage link system in a multistage, it can be significantly expanded to secure the linear movement characteristics and the movement distance of the ball screw drive system. Can be.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 다단형 구조를 효과적으로 제어하는 방법으로 고속의 디지털 통신에 의한 위치 및 속도제어를 구현하여 모션 제어기와 모터 제어기 및 입출력 신호처리를 간결하게 처리할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by implementing a position and speed control by high-speed digital communication in a method of effectively controlling the multi-stage structure, the motion controller, the motor controller, and the input / output signal processing can be simplified.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 아날로그 신호에 의한 초기 운전 및 장기 사용운전에 따른 오프셋 및 노이즈 차폐가 되지 않는 일반 옥내 환경에서 병렬 설치시의 신호 드리프트 등의 문제를 해결하여 운전 및 정비 중의 이상 현상 발생시 신속한 문제해결이 용이하도록 하여 설비 전체의 제조경비를 획기적으로 절감할 수 있도록 함으로써 현실감 있는 모션 구동기 구성을 용이하게 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the problem of the signal drift in parallel installation in a general indoor environment that does not provide the offset and noise shielding due to the initial operation and long-term operation by the analog signal during the operation and maintenance In the event of anomalous phenomenon, it is easy to solve the problem quickly so that the manufacturing cost of the whole facility can be drastically reduced, thereby making it possible to construct a realistic motion driver.

도 1은 종래 볼스크류 추진 방식의 3차원 체감용 시뮬레이터의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 종래 링크 구조형 3차원 체감용 시뮬레이터의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다단 링크 구조의 모션 구동기를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다단 링크 구조의 모션 구동기를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 독립축 구동부의 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 독립축 구동부의 수축시 구성을 도시한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 모션 제어기의 접속 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 모터 제어기의 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 통신변환기의 구성을 도시한 도면이다.1 is a view showing the configuration of a three-dimensional haptic simulator of the conventional ball screw propulsion method.
2 is a view showing the configuration of a conventional link structure type three-dimensional immersion simulator.
3 is a diagram illustrating a motion driver having a multi-stage link structure according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view illustrating a motion driver having a multi-stage link structure according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a configuration of an independent shaft driver according to an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 6 is a side view showing the configuration when contracting the independent shaft drive unit according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a connection configuration of a motion controller according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a configuration of a motor controller according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating a configuration of a communication converter according to an embodiment of the present invention.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to or limited by the embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다단 링크 구조의 모션 구동기를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다단 링크 구조의 모션 구동기를 도시한 사시도이다.3 is a view showing a motion driver of a multi-stage link structure according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a perspective view showing a motion driver of a multi-stage link structure according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 모션 구동기의 구성은 상단을 구성하는 모션 플레이트(401)와 하단을 구성하는 모션 베이스(402)가 있고 이 양단을 구조적으로 지지하고 구동하는 독립축 구동부가 배치된다. 하부의 모션 베이스(402)는 분할 구조를 갖추도록 모션베이스 체결 브라켓(407)으로 분할부를 접속할 수 있도록 하고 각 모션 베이스(402)는 조립 후 경사면 또는 평지 이동이 용이하도록 캐스터(413)가 탈 부착 구조로 구성된다. 모션 플레이트(401)와 모션 베이스(402)를 구동 및 지지하는 독립축 구동부의 한 축의 구성이 도 5에 도시된다.Referring to FIG. 4, the motion driver includes a motion plate 401 constituting an upper end and a motion base 402 constituting a lower end, and an independent shaft driver configured to structurally support and drive both ends thereof. The motion base 402 at the bottom allows the connection to be connected to the motion base fastening bracket 407 to have a split structure, and each motion base 402 is detached from the caster 413 to facilitate the inclined surface or the flat movement after assembly. It consists of an attachment structure. The configuration of one axis of the independent axis driver for driving and supporting the motion plate 401 and the motion base 402 is shown in FIG.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 독립축 구동부의 구성을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 독립축 구동부의 수축시 구성을 도시한 측면도이다.5 is a view showing the configuration of the independent shaft drive unit according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is a side view showing the configuration when the independent shaft drive unit in accordance with an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 모션 베이스면 측의 제1단 구동모터(502)가 제1단 감속기(501)와 결합되고 이 세트가 1단 구동기 고정 브라켓(503)에 고정된다. 제1단 감속기(501) 출력 축은 제1 연결플레이트(504)와 접속되고 이 캠의 끝 부분은 2단 구동부에 고정된다. 2단 구동부의 제2단 감속기(506) 출력은 제2 연결플레이트(505)와 연결되고 그 반대쪽 부위는 2단 캠과 연결샤프트(508)를 통해 접속환구(510)와 접속된다. 연결봉(509)과 접속환구(510)는 모션 플레이트(401)의 고정 브라켓(408)에 연결된다. 이와 같은 축이 모션 베이스(402)에 6조가 배치 고정된다. 이때 동일 선상의 모션 베이스(402)에 놓이는 독립축 구동부 조합은 분할구조의 모션 베이스(402)에 좌우 대칭형태로 각 2조씩 배치 고정되는 형태를 갖고 2단 링크방식으로 구성되는 경우 구동 모터는 12축을 갖게 된다.Referring to FIG. 5, the first stage drive motor 502 on the motion base surface side is coupled to the first stage reducer 501 and the set is fixed to the first stage driver fixing bracket 503. The output shaft of the first stage reducer 501 is connected to the first connecting plate 504 and the end of the cam is fixed to the second stage driving unit. The output of the second stage reducer 506 of the two stage drive unit is connected to the second connection plate 505 and the opposite side thereof is connected to the connection port 510 through the second stage cam and the connection shaft 508. The connecting rod 509 and the connecting hole 510 are connected to the fixing bracket 408 of the motion plate 401. Six pairs of axes are fixed to the motion base 402. In this case, the combination of the independent shaft driving parts placed on the same motion base 402 on the same line has a form in which two pairs of fixed shafts are arranged and fixed to the motion base 402 of the divided structure in a two-stage link method. You have an axis.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 모션 제어기의 접속 구성을 도시한 도면이다.7 is a diagram illustrating a connection configuration of a motion controller according to an embodiment of the present invention.

각 축에 독립축 구동부의 구동용 모터는 도 7에 도시된 각 축용 모터 제어기(710)로 접속된다. 각 축용 모터 제어기(710)는 모터 구동용 전원공급 케이블(720)과 모터 위치 신호 처리용 엔코더 케이블(730)을 통해 각 축으로 연결된다. 부가적인 신호처리용 입, 출력 센서들은 정형화된 입출력 신호전달기(740)를 통해 디지털 네트워크 케이블(750)을 통해 접속된다. 중앙신호처리기(760)에 내장된 네트워크 신호처리기(770)를 통해 접속된 모든 신호는 중앙신호처리기(760)에서 연산되도록 구성한다.The motor for driving the independent shaft drive unit on each axis is connected to the motor controller 710 for each axis shown in FIG. Each axis motor controller 710 is connected to each axis through a motor drive power supply cable 720 and an encoder cable 730 for motor position signal processing. Additional signal processing input and output sensors are connected via digital network cable 750 via standardized input and output signal transmitter 740. All signals connected through the network signal processor 770 embedded in the central signal processor 760 are configured to be calculated by the central signal processor 760.

각 축용 모터 제어기의 구성은 도 8에 도시된다. 모터신호제어기(810)는 전력변환기(820)와 입출력 신호처리기(830) 및 통신변환기(840)로 구성되고 전력변환기(820)의 출력은 모터(851)와 접속되고 모터 축과 연결된 엔코더(852)는 입출력신호처리기(830)를 통해 모터신호제어기(810)로 접속된다.The configuration of the motor controller for each axis is shown in FIG. The motor signal controller 810 includes a power converter 820, an input / output signal processor 830, and a communication converter 840, and an output of the power converter 820 is connected to a motor 851 and an encoder 852 connected to a motor shaft. ) Is connected to the motor signal controller 810 through the input / output signal processor 830.

통신변환기의 내부 구성은 도 9에 도시된다. 랜신호 입력단자(910)를 통해 접속된 신호는 통신신호변환기(920)를 거쳐 병렬신호버스(930)을 거쳐 그 출력 신호가 모터신호제어기(940)에 병렬 접속된다.The internal configuration of the communication converter is shown in FIG. The signal connected through the LAN signal input terminal 910 is connected in parallel to the motor signal controller 940 via a communication signal converter 920 and a parallel signal bus 930.

본 발명의 일실시예에서의 모션 구동기는 도 4에 도시된 바와 같은 구조의 모션 구동기에 있어서 분할 구성된 모션 베이스(402)를 모션 베이스 체결 브라켓(407)을 통해 결합한 후 모션 플레이트(401)를 복수의 독립축 구동부를 통해 결합한다. 6개의 축으로 각각 조립되는 독립축 구동부의 한 축에 대한 구성은 도 5에 도시된다. 모션 베이스(402)에 고정된 1단 구동기 고정 브라켓(503)에 모터와 감속기가 연결되고 이 감속기의 출력이 제1 연결플레이트(504)에 연결된다. 1단용 모터의 제어는 도 7의 모션 제어기 구성과 같이 중앙신호처리기(760)와 네트워크 신호처리기(770)를 통해 출력된 디지털 신호가 디지털신호전송용 랜케이블(750)을 통해 축용 모터 제어기(710)에 수신되면 모터를 구동하는 신호가 모터구동용 전원케이블(720)을 통해 전달되고 지령량 만큼의 위치값을 갖는 회전량을 출력한다. 이때 모터의 회전량을 엔코더 신호케이블(730)을 통해 축용 모터 제어기로 읽어 들여 지령량과 비교하여 필요한 만큼 이송하게 된다.The motion driver according to the exemplary embodiment of the present invention combines the motion base 402 divided through the motion base fastening bracket 407 in the motion driver having the structure as shown in FIG. Coupling through the independent shaft drive of the. The configuration of one axis of the independent axis drive unit, each assembled into six axes, is shown in FIG. The motor and the reducer are connected to the first stage driver fixing bracket 503 fixed to the motion base 402, and the output of the reducer is connected to the first connection plate 504. As for the control of the single-stage motor, the digital signal outputted through the central signal processor 760 and the network signal processor 770 as shown in the motion controller configuration of FIG. 7 is transmitted through the LAN cable 750 for digital signal transmission. ) Is received, the signal for driving the motor is transmitted through the motor drive power cable 720, and outputs a rotation amount having a position value as much as the command amount. At this time, the amount of rotation of the motor is read into the motor controller for the shaft through the encoder signal cable 730 and compared with the command amount and transferred as necessary.

특히 디지털신호전송용 랜케이블(750)을 통한 전송 신호는 고속의 시리얼 통신 체계를 갖는 구조로 모터의 위치제어량을 전송하게 된다. 이때 통신에 의한 위치제어량을 수신하는 모터 제어기의 구조는 도 8에 도시된 바와 같고 수신신호는 디지털신호전송용 랜케이블(860)을 거쳐 통신변환기(840)에 전달되면 도 8과 같이 수신된 시리얼신호를 병렬 펄스형태로 변환한 출력을 통신신호병렬신호버스(870)에 실어준다. 이 신호가 모터신호제어기(810)에 전달되면 위치 이송량 만큼의 출력을 전력변환기(820)를 거쳐 축제어용모터블록(850)의 모터(851)에 출력하여 회전하게 된다. 그리고 모터가 회전하면 그 회전량을 모터축에 접속된 엔코더(852)를 통해 모터신호제어기(810)에 궤환시킴으로써 원하는 회전량 만큼을 제어하게 된다.In particular, the transmission signal through the LAN signal 750 for digital signal transmission transmits the position control amount of the motor in a structure having a high speed serial communication system. At this time, the structure of the motor controller for receiving the position control amount by the communication is as shown in Figure 8 and the received signal is transmitted to the communication converter 840 via the LAN signal 860 for digital signal transmission serial received as shown in Figure 8 The output obtained by converting the signal into a parallel pulse form is loaded on the communication signal parallel signal bus 870. When the signal is transmitted to the motor signal controller 810, the output of the position transfer amount is output to the motor 851 of the motor block 850 for the festival gear 820 via the power converter 820 to rotate. When the motor rotates, the amount of rotation is fed back to the motor signal controller 810 through the encoder 852 connected to the motor shaft, thereby controlling the desired amount of rotation.

2단용 모터유닛(507)과 제2단 감속기(506)는 제1 연결플레이트(504)에 직접 고정되어 제1 연결플레이트(504)가 회전하면 2단 구동장치도 동일한 회전각을 갖고 이송된다. 이송과 병행하여 2단 구동장치에 대한 제어신호가 1단과 같은 방식으로 전송되면 제2단 감속기(506)의 출력을 통해 회전력이 2단용 구동캠에 전달되고 전달된 회전력은 연결샤프트(508)를 거쳐 연결봉(509)와 접속환구(510)를 통해 모션 플레이트(401)에 전달되어 직선추력으로 나타난다. 이와 같은 한 축의 연결 및 동작방식이 모션 베이스에 설치된 6개의 축에 동일한 방식으로 신호처리와 동력 전달 구조를 갖고 동작하게 된다. 이 경우에 있어서 2단 구동용 장치를 수직방향으로 정렬을 한 후 회전위치제어를 멈춘 상태에서 1단 구동만 실시하는 경우는 회전량과 구동 속도에 제한이 있어 직선추진방식의 볼스크류 추진기와 비교할 때 현장감이 떨어진다. 그러나 상하강 구동 및 경사구동시 2단 링크가 동시에 동작하게 되면 동일한 시간에 직선이송거리를 배가할 수 있고 수평 및 경사 구동시 그 속도와 이송량을 배가시킬 수 있으므로 기동시의 순간 가속도와 제동시의 순간 감가속도를 현저히 크게 함으로써 보다 현실감 있는 구동계의 모사가 가능하다. 도 5는 수직으로 완전히 펼친 상태의 축 지지구조를 도시하고, 도 6은 완전히 접힌 상태의 축 지지구조를 도시한다. 동일한 시간 이내에 전체 변위량을 크게 하는 것은 순간 가속도를 높여 보다 현실감 있게 구동하는 특성을 의미한다. 각 축에 전달되는 회전량을 위치량으로 환산하고 이를 고속디지털통신에 의해 단일 케이블로 전송하여 그 수신된 신호를 모터 제어기 내부에서 병렬신호로 변환하여 출력하는 특징을 갖는 제어장치를 통해 모터 제어 축 수의 증가와 무관한 안정적인 신호 처리와 배선의 단순화를 도모할 수 있는 특징을 갖는다.The two-stage motor unit 507 and the second-stage reducer 506 are directly fixed to the first connection plate 504, and when the first connection plate 504 rotates, the two-stage drive unit is also conveyed with the same rotation angle. In parallel with the transfer, when the control signal for the second stage driving device is transmitted in the same manner as the first stage, the rotational force is transmitted to the second stage drive cam through the output of the second stage reducer 506, and the rotational force transmitted is connected to the connecting shaft 508. It is transmitted to the motion plate 401 through the connecting rod 509 and the connecting opening 510 through the linear thrust. This one axis connection and operation method is operated with the signal processing and power transmission structure in the same way to the six axes installed in the motion base. In this case, if the first stage drive is performed only after the two stage drive device is aligned in the vertical direction and the rotation position control is stopped, the rotational amount and the driving speed are limited. When the sense of reality falls. However, if the two-stage link is operated at the same time during the up and down driving and the slope driving, the linear travel distance can be doubled at the same time and the speed and feed amount can be doubled during the horizontal and inclined driving. By significantly increasing the instantaneous deceleration, more realistic driving system simulation can be achieved. FIG. 5 shows the shaft support structure in the fully vertically extended state, and FIG. 6 shows the shaft support structure in the fully folded state. Increasing the total amount of displacement within the same time means increasing the instantaneous acceleration to drive more realistically. Motor control shaft through a control device that converts the amount of rotation transmitted to each axis into position and transmits it to a single cable by high-speed digital communication and converts the received signal into a parallel signal inside the motor controller. It is characterized by stable signal processing and simplified wiring regardless of the increase in number.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 구성들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.In the present invention as described above has been described by the specific embodiments, such as specific components and limited embodiments and drawings, but this is provided to help a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments. For those skilled in the art, various modifications and variations are possible from these descriptions. It is therefore to be understood that within the scope of the appended claims, the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. .

401 : 모션 플레이트
402 : 모션 베이스
403 : 모터 고정용 캠
404 : 2단 연결봉
405 : 연결봉
406 : 감속기 고정 브라켓
407 : 모션베이스 체결 브라켓
408 : 모션플레이트 접속 브라켓
409 : 1단 구동모터
410 : 1단 감속기
411 : 2단 구동모터
412 : 로드엔드
413 : 캐스터401: Motion Plate
402: motion base
403: Motor Fixing Cam
404: two-stage connecting rod
405: connecting rod
406: reducer fixing bracket
407: Motion Base Fastening Bracket
408: Motion Plate Connection Bracket
409: 1 stage drive motor
410: first gear reducer
411: two-stage drive motor
412: Road End
413 Caster

Claims (8)

복수 개로 분할된 프레임이 상호 연결된 모션 베이스;
상기 모션 베이스의 일측에 설치되되, 막대 관절이 다단 링크 구조를 가지는 복수의 독립축 구동부;
상기 복수의 독립축 구동부와 연결되는 모션 플레이트; 및
상기 복수의 독립축 구동부를 각각 제어하는 제어부
를 포함하는 다단 링크 구조의 모션 구동기.A motion base having a plurality of divided frames interconnected;
A plurality of independent shaft drives installed on one side of the motion base, the rod joints having a multi-stage link structure;
A motion plate connected to the plurality of independent shaft drives; And
Control unit for controlling the plurality of independent axis drive unit, respectively
Motion driver of the multi-stage link structure comprising a. 제1항에 있어서,
상기 독립축 구동부는,
상기 모션 플레이트에 힌지 연결되는 연결봉;
제1 액추에이터를 상기 모션 베이스에 연결하는 고정부재;
상기 제1 액추에이터의 구동축에 연결되어 회전운동하되, 제2 액추에이터와 결합 고정되는 제1 연결플레이트; 및
상기 제2 액추에이터의 구동축에 연결되어 회전운동하고, 상기 연결봉에 연결되는 제2 연결플레이트
를 포함하는 다단 링크 구조의 모션 구동기.The method of claim 1,
The independent shaft drive unit,
A connecting rod hinged to the motion plate;
A fixing member connecting a first actuator to the motion base;
A first connection plate connected to the drive shaft of the first actuator to rotate in rotation, the first connection plate being fixedly coupled to the second actuator; And
A second connecting plate connected to the drive shaft of the second actuator to rotate and connected to the connecting rod
Motion driver of the multi-stage link structure comprising a. 제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 액추에이터는,
구동모터; 및
상기 구동모터에 의해 발생되는 토크를 증가시키는 감속기
를 포함하는 다단 링크 구조의 모션 구동기.The method of claim 2,
The first and second actuators,
Drive motor; And
Reducer that increases the torque generated by the drive motor
Motion driver of the multi-stage link structure comprising a. 제1항에 있어서,
상기 모션 베이스는,
복수 개의 베이스부재; 및
상기 복수 개의 베이스부재를 연결하는 연결 브라켓
을 포함하는 다단 링크 구조의 모션 구동기.The method of claim 1,
The motion base is,
A plurality of base members; And
Connection bracket for connecting the plurality of base members
Motion driver of the multi-stage link structure comprising a. 제1항에 있어서,
복수의 캐스터(caster)를 더 포함하고,
상기 복수의 캐스터는,
상기 모션 베이스의 하부에 탈부착 가능한 구조로 결합되는 다단 링크 구조의 모션 구동기.The method of claim 1,
Further comprising a plurality of casters,
The plurality of casters,
The motion driver of the multi-stage link structure coupled to the lower portion of the motion base. 제1항에 있어서,
상기 제어부는
상기 복수의 독립축 구동부의 구동력을 제어하는 복수의 모터 제어기; 및
상기 복수의 모터 제어기를 제어하는 시리얼 신호를 송신하고, 상기 복수의모터 제어기의 구동결과 신호를 수신하여 모니터링하는 모션 제어기
를 포함하고,
상기 복수의 모터 제어기와 상기 모션 제어기는 디지털 네트워크 케이블로 연결되는 다단 링크 구조의 모션 구동기.The method of claim 1,
The control unit
A plurality of motor controllers for controlling driving forces of the plurality of independent shaft drives; And
A motion controller that transmits a serial signal for controlling the plurality of motor controllers, and receives and monitors a drive result signal of the plurality of motor controllers
Including,
And the plurality of motor controllers and the motion controller are connected by a digital network cable. 제6항에 있어서,
상기 모터 제어기는,
상기 시리얼 신호를 병렬 펄스 형태로 변환하여 병렬신호로 출력하는 통신신호변환기;
상기 병렬신호를 위치 이송량에 해당하는 전력으로 출력하여 상기 구동력을 발생하는 액추에이터에 제공하는 전력변환기;
상기 액추에이터의 제어된 결과값을 인코팅하는 엔코더; 및
상기 병렬신호 및 상기 결과값을 비교하여 차이를 보정하는 신호를 출력하는 입출력 신호처리기
를 포함하는 다단 링크 구조의 모션 구동기.The method according to claim 6,
The motor controller,
A communication signal converter converting the serial signal into a parallel pulse form and outputting the serial signal as a parallel signal;
A power converter for outputting the parallel signal with power corresponding to a position feed amount and providing the driving force to an actuator generating the driving force;
An encoder that encodes a controlled result of the actuator; And
An input / output signal processor for outputting a signal for correcting a difference by comparing the parallel signal and the result value
Motion driver of the multi-stage link structure comprising a. 제6항에 있어서,
상기 모션 제어기는,
상기 디지털 네트워크 케이블에 연결되어 상기 시리얼 신호 및 상기 구동결과 신호를 송수신하는 네트워크신호처리기; 및
상기 모션 플레이트의 구동 제어를 위한 상기 시리얼 신호를 출력하고 상기 네트워크신호처리기에서 수신된 상기 구동결과 신호를 처리하는 중앙신호처리기
를 포함하는 다단 링크 구조의 모션 구동기.The method according to claim 6,
The motion controller,
A network signal processor connected to the digital network cable to transmit and receive the serial signal and the driving result signal; And
Central signal processor for outputting the serial signal for driving control of the motion plate and processing the drive result signal received from the network signal processor
Motion driver of the multi-stage link structure comprising a.
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