KR20160028658A

KR20160028658A - 실험모듈을 교체할 수 있는 교육용 위치제어 실험장치

Info

Publication number: KR20160028658A
Application number: KR1020140117407A
Authority: KR
Inventors: 김현식; 유영진
Original assignee: 동명대학교산학협력단; (주)엔시스
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2016-03-14

Abstract

본 발명은 각종 실험모듈을 이용하여 해당작업의 소재를 인식 및 식별함과 동시에 이를 이송시킬 수 있는 위치제어 시스템을 교육적으로 활용이 가능하고, 아울러 각각의 실험모듈을 손쉽게 탈부착 가능하도록 하여 다양한 실험이 가능토록 한 교육용 위치제어 실험장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 위치제어 실험을 위한 구성회로들을 블럭화하여 위치제어에 필요한 다수의 독립된 스위치들이 형성된 제어기; 상기 제어기로부터 제공되는 제어신호를 수신하여 서보 구동기를 구동시키는 서보 앰프 모듈; 상기 서보 앰프 모듈에 의해 구동되되, X축방향으로 설치된 X축 이송프레임부와, 상기 X축 이송프레임부의 일측에 설치되어 X축방향으로 이동가능하게 설치된 Y축 이송프레임부를 포함하는 서보 구동기; 상기 서보 구동기의 Y축 이송프레임부의 일측에 부착되어 해당작업 소재의 위치를 인식하는 실험모듈과 결합되는 브라켓;을 포함하는 실험모듈을 교체할 수 있는 교육용 위치제어 실험장치를 제공한다.

Description

실험모듈을 교체할 수 있는 교육용 위치제어 실험장치{Educational training equipment for position control capable of replacement to equipment module}

본 발명은 실험모듈을 교체할 수 있는 교육용 위치제어 실험장치에 관한 것이다. 보다 상세하게 설명하면, 각종 실험모듈을 이용하여 해당작업의 소재를 인식 및 식별함과 동시에 이를 이송시킬 수 있는 위치제어 시스템을 교육적으로 활용이 가능하고, 아울러 각각의 실험모듈을 손쉽게 탈부착 가능하도록 하여 다양한 실험이 가능토록 한 교육용 위치제어 실험장치에 관한 것이다.

자동화 시스템과 관련된 산업현장에서는 주로 위치제어 시스템이 사용되고 있다. 특히 산업현장에 적용하기 전에 실험, 실습을 통하여 다양한 기술을 습득하기 위해 실험용 내지 교육용으로 제작된 위치제어 시스템이 제작되고 있다.

그 중에서도 산업현장에서는 주로 위치제어 시스템과 관련하여 실험용 내지 교육용으로 직교 1축(X축) 서보시스템과 2축(X축과 Y축) 서보시스템이 사용되고 있으며, 상기 직교 1축 서보시스템의 경우 축이 하나이기 때문에 비교적 사용하기가 용이하고 직선이송 등의 간단한 작업을 이행하는 관계로 추가적인 구성요소를 필요로 하지 않는다.

다만, 상기 직교 1축 서보시스템의 경우 직선이송(X축 이송) 등의 간단한 작업만 수행할 수 있기 때문에 다른 축으로의 이송 등을 하기 위해서는 별도의 시스템이 요구되는데, 그 중에서 도 1에서 보는 바와 같이 직교 2축 서보시스템이 흔히 사용된다. 상기 직교 2축 서보시스템의 경우 Z축(작업 이행축)에 해당되는 부분에 다양한 구성요소(실험모듈)를 이용하여 해당작업 소재를 인식, 식별 및 흡착을 이용한 이송 또는 핑거를 이용한 이송 등 다양한 작업이 이루어지고 있다.

그러나 도 1에서 보는 바와 같이 종래의 직교 2축 서보시스템은 여러가지의 Z축(작업 이행축)의 구성요소(실험모듈)가 존재는 하나, 현재 이러한 구성요소(실험모듈)은 서보시스템에 한 가지 형태로만 고정되어 사용되고 있다. 특히 고정되어 있는 구성요소(실험모듈)를 다른 작업 또는 실험, 실습에 용이한 구성요소로 교환시 각 구성요소에 적합한 취부용 브라켓을 새로이 제작해야 하는 불편함이 있으며, 아울러 각 구성요소(실험모듈, 도면 1에 표시) 및 기타 센서들의 배선(도면 1에 표시)을 전체적으로 교체하거나 결선작업이 병행되어야 하기 때문에 상당히 불편한 점이 존재한다. 그리고 배선교체를 위해 시스템을 분해해야 하는 상황이 발생할 수도 있어 시스템 사용자나 실험 및 실습을 행하는 학습자들이 교체하기에는 많은 어려움이 존재하는 것이 사실이다.

한국등록실용신안공보 제20-0305684호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 각종 실험모듈을 이용하여 해당작업의 소재를 인식 및 식별함과 동시에 이를 이송시킬 수 있는 위치제어 시스템을 교육적으로 활용이 가능하고, 아울러 각각의 실험모듈을 손쉽게 탈부착 가능하도록 하여 다양한 실험이 가능토록 한 교육용 위치제어 실험장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의하면, 위치제어 실험을 위한 구성회로들을 블럭화하여 위치제어에 필요한 다수의 독립된 스위치들이 형성된 제어기; 상기 제어기로부터 제공되는 제어신호를 수신하여 서보 구동기를 구동시키는 서보 앰프 모듈; 상기 서보 앰프 모듈에 의해 구동되되, X축방향으로 설치된 X축 이송프레임부와, 상기 X축 이송프레임부의 일측에 Y축방향으로 설치되어 X축방향으로 이동가능하게 설치된 Y축 이송프레임부를 포함하는 서보 구동기; 및 일측은 상기 서보 구동기의 Y축 이송프레임부의 일측에 부착되며, 타측은 해당작업 소재의 위치를 인식하는 실험모듈과 결합되는 브라켓;을 포함하되, 상기 브라켓은 상기 Y축 이송프레임부에 의해 Y축방향으로 이동되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 브라켓은 각종 실험모듈이 탈부착되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 브라켓은 Y축 이송프레임부의 일측과 결합되어 고정시키는 체결부와, 실험모듈의 일측과 결합되어 고정되는 고정홈과, 서보 구동기와 전기적으로 연결됨과 동시에 실험모듈과 전기적으로 연결되어 서보 구동기와 실험모듈 사이의 전기적인 신호를 전달할 수 있도록 하는 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 각종 실험모듈을 이용하여 해당작업의 소재를 인식 및 식별함과 동시에 이를 이송시킬 수 있는 위치제어 시스템을 교육적으로 활용이 가능하고, 아울러 각각의 실험모듈을 손쉽게 탈부착 가능하도록 하여 다양한 실험이 가능토록 하여 위치제어 시스템을 실험 내지 실습을 하는 학습자에게 유용한 효과가 있다.

또한 본 발명은 실험 내지 실습을 하는 학습자가 실험모듈을 직접 교체하면서 별도로 배선을 교체하거나 결선작업을 수행할 필요가 없어 학습자들에게 교육용으로의 가치를 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 직교 2축 서보시스템의 구성을 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 교육용 위치제어 실험장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 'A'부분을 확대하여 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 교육용 위치제어 실험장치의 일부를 나타낸 사진이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 교육용 위치제어 실험장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 'A'부분을 확대하여 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 교육용 위치제어 실험장치의 일부를 나타낸 사진이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 교육용 위치제어 실험장치(10)는 제어기(100), 서보 앰프 모듈(200), 서보 구동기(300), 브라켓(400) 및 실험모듈(500)을 포함한다.

상기 제어기(100)는 위치제어 실험을 위한 구성회로들을 블럭화하여 위치제어에 필요한 다수의 독립된 스위치들이 형성되어 있다. 상기 제어기(100)는 브라켓(400)에 연결되어 있는 실험모듈(500)이 해당작업 소재(600)를 인식 및 식별하여 해당작업(흡착 작업, 핑거 작업 등)을 시행하도록 명령을 내리거나 제어하는 역할을 한다.

상기 서보 앰프 모듈(200)는 제어기(100)로부터 제공되는 제어신호를 수신하여 서보 구동기(300)를 구동시키는 역할을 한다.

상기 서보 구동기(300)는 서보 앰프 모듈(200)에 의해 구동되되, X축방향으로 설치된 X축 이송프레임부(310)와, X축 이송프레임부(310)의 일측에 Y축방향으로 설치되어 X축방향으로 이동가능하게 설치된 Y축 이송프레임부(320)를 포함한다. 상기 Y축 이송프레임부(320)는 X축 이송프레임부(310)를 따라 X축방향으로 이동하게 되며, 따로 도면번호는 표시하지 않았지만 후술할 브라켓(400)이 Y축방향으로 이동되도록 하는 이송수단이 부착되어 있다.

상기 브라켓(400)의 일측은 서보 구동기(300)의 Y축 이송프레임부(320)의 일측에 부착되며, 브라켓(400)의 타측은 해당작업 소재(600)의 위치를 인식하는 실험모듈(500)과 결합된다. 즉, 브라켓(400)은 Y축 이송프레임부(320)의 이송수단(도면번호 미표시)에 의해 Y축방향으로 이동함과 동시에 브라켓(400)과 결합된 실험모듈(500)이 해당 작업소재(600)의 위치를 인식하도록 도움을 준다.

특히 상기 브라켓(400)은 각종 실험모듈(500)이 탈부착되도록 구성될 수 있으며, 상기 브라켓(400)에 의해 각종 실험모듈(500, 흡착센서 또는 핑거센서 등을 탑재한 모듈)이 용이하게 교체가 되도록 할 수 있는 것이다.

도 3에 나타나 있듯이, 상기 브라켓(400)은 Y축 이송프레임부(320)의 일측과 결합되어 고정시키는 체결부(410)와, 실험모듈(500)의 일측과 결합되어 고정되는 고정홈(420)과, 서보 구동기(300)와 전기적으로 연결됨과 동시에 실험모듈(500)과 전기적으로 연결되어 서보 구동기(300)와 실험모듈(400) 사이의 전기적인 신호를 전달할 수 있도록 하는 변환부(430)를 포함한다.

따라서 상기 변환부(430)에 의해 서보 구동기(300)와 실험모듈(400) 사이는 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 변환부(430)는 변환젠더 또는 변환용 배선 등의 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이다.

이와 같이 상기 브라켓(400)은 단순히 Y축 이송프레임부(320)와 실험모듈(500)을 결합하기 위한 용도(기구적인 면)만 있는 것이 아니라 Y축 이송프레임부(320)를 포함한 서보 구동기(300)와 실험모듈(500)을 전기적으로 연결하기 위한 용도(전기적인 면) 즉, 기구적인 면과 전기적인 면을 이중으로 만족시킬 수 있는 역할을 하는 것이다.

상기 실험모듈(500)은 해당작업 소재(600)의 위치를 인식 및 식별, 이송하는 역할을 한다. 상기 실험모듈(500)은 여러가지 모듈이 사용될 수 있다. 예를 들어, 흡착을 이용한 이송, 핑거를 이용한 이송 등 여러가지 이송 형태를 띤 실험모듈일 수 있다.

따라서 상기 실험모듈(500)은 도 3에서 보듯이, 브라켓(400)의 일측과 결합되어 고정되는 고정부(510)와, 해당작업 소재(600)로 실험모듈의 일부가 이동하는 이동부(520)로 구성될 수 있다. 특히 상기 고정부(510)는 브라켓(400)의 일측과 결합되어 체결되는 체결부(511)와, 브라켓(400) 및 서보 구동기(300)로 전기적으로 연결되는 전달부(512)를 포함한다.

상기 이동부(520)의 Z축방향(작업이행축, 해당작업 소재 방향)으로의 이동에 의해 해당작업 소재(600)를 흡착하거나 핑거에 의해 잡는 기능을 행하는 것이다. 상기 실험모듈(500)은 브라켓(400)에 탈부착될 수 있으며, 이러한 모습(각종 실험모듈이 탈부착된 상태)이 도 4의 사진에 잘 나타나 있다.

따라서 종래에는 실험모듈이 서보 구동기에 일체로 형성되어 있어 각 실험모듈을 교체할 경우에는 기구적 교체가 용이하지 않을 뿐만 아니라 서보 구동기, 서보 앰프 모듈, 제어기 등에 연결되어 있는 각 배선들을 일일이 교체해야 하는 번거로움이 있었지만, 본 발명에서는 서보 구동기(300)의 일측에 형성되어 있는 브라켓(400)에 의해 각각의 실험모듈(500)이 자유롭게 탈부착될 수 있어 교체가 용이함과 동시에 브라켓(400)의 변환부(430)에 의해 실험모듈(500)과 서보 구동기(300) 등이 전기적으로 연결되기 때문에 서보 구동기(300), 서보 앰프 모듈(200), 제어기(100) 등에 연결되어 있는 배선들은 교체할 필요가 없다는 장점이 있게 된다. 그리하여 실험 내지 실습을 하는 학습자가 실험모듈을 직접 교체하면서 별도로 배선을 교체하거나 결선작업을 수행할 필요가 없어 학습자들에게 교육용으로의 가치를 극대화시킬 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 교육용 위치제어 실험장치
100: 제어기
200: 서보 앰프 모듈
300: 서보 구동기
310: X축 이송프레임부
320: Y축 이송프레임부
400: 브라켓
410: 체결부
420: 고정홈
430: 변환부
500: 실험모듈
510: 고정부
511: 체결부
512: 전달부
520: 이동부
600: 해당작업 소재

Claims

위치제어 실험을 위한 구성회로들을 블럭화하여 위치제어에 필요한 다수의 독립된 스위치들이 형성된 제어기;
상기 제어기로부터 제공되는 제어신호를 수신하여 서보 구동기를 구동시키는 서보 앰프 모듈;
상기 서보 앰프 모듈에 의해 구동되되, X축방향으로 설치된 X축 이송프레임부와, 상기 X축 이송프레임부의 일측에 Y축방향으로 설치되어 X축방향으로 이동가능하게 설치된 Y축 이송프레임부를 포함하는 서보 구동기; 및
일측은 상기 서보 구동기의 Y축 이송프레임부의 일측에 부착되며, 타측은 해당작업 소재의 위치를 인식하는 실험모듈과 결합되는 브라켓;을 포함하되,
상기 브라켓은 상기 Y축 이송프레임부에 의해 Y축방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 실험모듈을 교체할 수 있는 교육용 위치제어 실험장치.
제 1항에 있어서,
상기 브라켓은 각종 실험모듈이 탈부착되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 실험모듈을 교체할 수 있는 교육용 위치제어 실험장치.
제 2항에 있어서,
상기 브라켓은 Y축 이송프레임부의 일측과 결합되어 고정시키는 체결부와, 실험모듈의 일측과 결합되어 고정되는 고정홈과, 서보 구동기와 전기적으로 연결됨과 동시에 실험모듈과 전기적으로 연결되어 서보 구동기와 실험모듈 사이의 전기적인 신호를 전달할 수 있도록 하는 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실험모듈을 교체할 수 있는 교육용 위치제어 실험장치.