KR920010876B1 - Actuator control method - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 본원 발명의 일실시예에 의한 차동식 액츄에이터의 회전속도 제어방식을 설명하기 위한 블록접속도.1 is a block diagram illustrating a rotation speed control method of a differential actuator according to an embodiment of the present invention.
제2도는 차동식 액츄에이터의 단면도.2 is a cross-sectional view of a differential actuator.
제3도는 차동식 액츄에이터의 로크-회전속도 특성도.3 is a lock-speed characteristic diagram of a differential actuator.
제4도는 본원 발명의 회전속도 제어방식을 이용한 공작기계 주축의 정면도.Figure 4 is a front view of the machine tool spindle using the rotational speed control method of the present invention.
제5도는 로보트 관절부의 정면도.5 is a front view of the robot joint.
제6도는 테이블제어장치의 정면도.6 is a front view of the table control apparatus.
제7도는 종래의 유도기의 인버터 제어회로.7 is an inverter control circuit of a conventional inductor.
제8도는 인버터의 전압/주파수특성도.8 is a voltage / frequency characteristic diagram of an inverter.
제9도는 종래의 토크-회전수특성도.9 is a conventional torque-speed characteristic diagram.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1,2 : 유도기 3 : 차동기구1,2: induction machine 3: differential mechanism
4 : 차동식 액츄에이터 8,9 : 인버터4:
본 발명은 2개의 유도기(誘導機)와 차동기구(差動機構)로 이루어진 차동식 액츄에이터(actuator)의 회전수를 임의로 제어하는 차동식 액츄에이터의 회전속도 제어방식에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotational speed control method of a differential actuator that arbitrarily controls the rotational speed of a differential actuator composed of two inductors and a differential mechanism.
제7도는 종래의 액츄에이터로서 사용되는 단일 유도기의 인버터 제어회로도이며, 도면에 있어서, (51)은 교류전원의 입력단자, (52)는 교류를 직류로 변환하는 교류-직류교환기, (53)은 변환된 직류를 평활화하는 평활회로, (54)는 직류를 임의의 주파수의 교류전력으로 변환하는 직류-교류변환기(이하 인버터라 함), (55)는 유도기이다.7 is an inverter control circuit diagram of a single inductor used as a conventional actuator. In the drawing, reference numeral 51 denotes an input terminal of an AC power source, 52 denotes an AC-DC exchanger that converts AC into direct current, and A smoothing circuit for smoothing the converted direct current (54) is a DC-AC converter (hereinafter referred to as an inverter) for converting direct current into an AC power of an arbitrary frequency, and 55 is an inductor.
다음에, 동작에 대하여 설명한다.Next, the operation will be described.
먼저, 교류-직류변환기(52)는 예를 들면 3상의 교류전원을 직류로 변환하고, 이것을 평활회로(53)로 평활화한 다음, 일정한 시켄스로 온·오프하는 인버터(54)에 의해 희망하는 임의의 주파수의 교류전압으로 변환하고, 이것을 유도기(55)에 입력한다. 그러므로, 유도기(55)는 인버터(54)가 출력하는 제8도에 도시한 바와 같은 전압/주파수출력을 받아 회전속도가 제어된다.First, the AC-
그리고, 상기와 같은 인버터(54)를 사용해서, 전압/주파수특성(V/f 특성)을 변화시킴으로써, 즉 인버터(54)의 출력주파수(f)에 출력전압(V)을 비례시키면 대략 정(定)토크특성이 얻어지고, 또한 주파수(f)가 변화해도 전압(V)을 일정하게 제어하면 대략 정출력특성이 얻어진다.By using the
종래의 유도기의 인버터(54)에 의한 제어방법은 상기와 같으므로, 이 유도기를 토크에 관계없이 소정의 회전수로 제어하기 위해서는, 부하토크의 대소에 따라 각 유도기에 대한 각 인버터(54)의 설정주파수를 적당하게 고저변화시키는 것이 필요하며, 영(零)속도 부근에서는 제9도에 도시한 바와 같이 충분한 토크를 얻지 못하는 외에, 인버터(54)의 발생주파수에 하한(下限)이 있으므로, 회전수제어가 불가능한 것 등의 문제점이 있었다.Since the control method by the
본원 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 2개의 유도기와 차동기구를 조합한 차동식 액츄에이터를 인버터 제어하고, 출력축의 영속도로부터 통상의 회전수영역에 걸쳐서, 부하토크에 관계없이 일정한 회전속도를 출력축에 얻을 수 있는 차동식 액츄에이터의 회전속도 제어방식을 얻는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and the inverter controls a differential actuator combining two inductors and a differential mechanism, and rotates regardless of the load torque from the zero speed of the output shaft to a normal speed range. It is an object of the present invention to obtain a rotational speed control method of a differential actuator that can obtain a speed on an output shaft.
본원 발명에 관한 차동식 액츄에이터의 회전속도 제어방식은, 2개의 유도기와 차동기구로 이루어지는 차동식 액츄에이터의 상기 각 유도기에 이들에 대응하여 설치된 각 하나의 인버터로부터 설정주파수의 전원을 공급하고, 이들의 설정주파수의 차에 따른 일정한 회전속도를 상기 출력축에 얻도록 한 것이다.In the rotational speed control method of the differential actuator according to the present invention, each inductor of the differential actuator consisting of two inductors and a differential mechanism supplies power of a set frequency from each of the inverters installed correspondingly thereto, The constant rotational speed according to the difference is obtained to the output shaft.
본원 발명에 있어서의 차동식 액츄에이터의 인버터제어는, 2개의 인버터의 설정주파수의 차를 선정함으로써, 부하토크의 여부에 관계없이, 이 설정주파수차를 증감함에 따라서 출력축을 영속도로부터 통상 운전속도의 넓은 영역에 걸쳐서 일정하게 제어하도록 작용한다.Inverter control of the differential actuator according to the present invention selects the difference between the set frequencies of the two inverters, thereby increasing or decreasing the output shaft from zero speed to the normal operating speed by increasing or decreasing the set frequency difference regardless of load torque. It acts as a constant control over the area.
다음에, 본원 발명의 일실시예에 대하여 도면에 따라서 설명한다. 제1도에 있어서, (1),(2)는 동일 출력특성 및 동일 구조의 유도기(誘導機)이며, 이들은 후술하는 차동기구(差動機構)(3)와 함께 차동식 액츄에이터(4)를 구성한다. 유도기(1),(2)는 동일한 3상 교류전원(5)으로부터 독자의 배전선로(6),(7)를 통해 전력의 공급을 받는 것으로, 여기서는 제8도에 도시한 전압/주파수특성을 가진 각 하나의 인버터(8),(9)로부터 전력을 받아서 구동된다. (10)은 차동식 액츄에이터(4)의 출력축이며 이들은 디지탈토크검출기(11)가 장착되고, 검출된 토크값을 토크미러(12)로 표시할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 이 디지탈토크검출기(11)나 기타의 회로전류, 전압, 전력의 측정기 등에 의한 각 검출, 측정데이타는 제어반(制御盤)등의 표시장치로 수시로 감시하도록 할 수 있다. 그리고, (13),(14)는 배전선로(6),(7)에 넣은 다상(多相)전력계이다.Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In Fig. 1, (1) and (2) are inductors having the same output characteristics and the same structure, and these constitute a
제2도는 상기 차동식 액츄에이터(4)의 상세를 도시한 구조도이다. 이 도면에 있어서, (1),(2)는 유도기이며, 이들 차동기구(3)로 연결되어서 동일 케이스(21)내에 수용되어 있다. (22),(23)은 유도기(1),(2)의 중공(中空)의 회전축이며, 이들의 베어링(24),(25)에 의해 각각 회전할 수 있도록 지지되어 있다. (26),(27)은 각 중공회전축(22),(23)끝에 장착된 제1,제2의 차동기어, (28),(29)는 이들 양 차동기어(28),(29)에 함께 맞물려진 제3의 차동기어, (30)은 이 제3의 차동기어(28),(29)에 걸쳐 설치된 차동축, (31)은 이 차동축(30)을 회전할 수 있도록 지지하는 차동베어링, (32),(33)은 차동축(30)에 직교하도록 돌출 설치된 출력축이며, 이들이 중공회전축(22),(23)내를 관통하고, 케이스(21)의 개구끝에 설치한 베어링(34),(35)에 의해 회전할 수 있도록 지지되어 있다.2 is a structural diagram showing details of the
다음에, 이 차동식 액츄에이터(4)의 동작을 설명하고, 이어서 제1도에 도시한 회로에 따라서 본원 발명의 방법에 대하여 설명한다.Next, the operation of the
먼저, 회전축(22),(23)이 차동기구(3)에 대해 화살표 P,Q 방향으로 회전하고 있을 경우에는, 회전축(22)의 회전속도 θ1가 회전축(23)의 회전속도 θ2보다 크면(θ1〉θ2), 이들의 회전속도차에 따라서 제3의 차동기어(28),(29)가 차동축(30)을 중심으로 자전(自傳)하면서 제1의 차동기어(26)와 제2의 차동기어(27)상을 공전(公轉)한다. 그러므로, 차동축(30)을 통해 출력축(32),(33)은 R방향으로 회전하고 그 회전속도는First, when the
로 된다. 그리고, 회전축(22)이 회전축(23)의 회전속도보다 낮으면, 즉 θ1〈θ2로 하면, 이번에는 제3의 차동기어(28),(29)가 제2의 차동기어(27)의 회전을 받도록 해서 제1의 차동기어(26),(27)상을 상기와는 역방향으로 공전하고, 출력(32),(33)은 상기와는 역방향으로 회전한다. 다음에, 회전축(22),(23)의 회전속도가 모두 같다고 하면 (θ1=θ2), θ0=0으로 되고, 출력축(32),(33)의 회전속도차가 영, 즉 정지한다.It becomes When the
이와 같이, 2개의 회전축(22),(23)을 통상의 회전속도범위에서 사용해도, 출력축(32),(33)에는 영속도로부터 소정의 저속회전이 원활하고 용이하게 얻어진다. 즉, 저속회전영역에서의 변속이 용이해진다.In this way, even when the two
다음에, 2개의 회전축(22),(23)의 한쪽의, 예를 들면 회전축(23)의 회전방향을 역(화살표 S방향)으로 하면, 이때의 출력축(32),(33)의 회전속도는 제1,제2의 차동기어(26),(27)의 회전속도가 서로 가해져서,Next, if the rotation direction of one of the two
로 되고, 증속된 것으로 된다. 그리고, 회전속도 θ1,θ2를 모두 같게 한 경우에는 (θ1=θ0), 제3의 차동기어(28),(29)는 제1,제2의 차동기어(26),(27)상에 있어서 자전하지 않고, 제1,제2의 차동기어(26),(27)와 일체로 회전하고, 이때 얻어지는 출력축(32),(33)의 회전속도는 회전축(22),(23)와 등속이며, 또한 출력은 유도기(11),(12)의 출력을 가한 것으로 된다.It becomes and becomes accelerated. When the rotational speeds θ 1 and θ 2 are the same (θ 1 = θ 0 ), the third
이로써, 이 차동식 액츄에이터(4)의 출력축의 변속영역은 영속도를 포함한 넓은 영역, 즉,Thus, the shift region of the output shaft of the
로 된다.It becomes
한편, 유도기(11),(12)의 각 출력토크를 T1,T2로 하고, 출력축(32),(33)의 출력토크를 T0로 하면, 이들사이에는 항상On the other hand, when the output torques of the
의 관계가 성립되고, 출력토크 T1,T2가 평형되어 있을 경우에는, T0=2T로 되어 충분한 토크가 출력축(32),(33)에 얻어진다.When the relationship is established and the output torques T 1 and T 2 are balanced, T 0 = 2T, and sufficient torque is obtained on the
다음에, 출력축(32),(33)의 회전속도를 희망하는 값의 일정치로 제어하는 경우에 대하여 설명한다. 먼저, 주파수 설정손잡이 등을 조작해서, 각 인버터(8),(9)가 출력하는 주파수를 변화시키고, 이것에 의해 각 인버터(8),(9)의 설정주파수를 제8도의 주파수-전압특성에 있어서의 5Hz부터 50Hz의 주파수영역내의 주파수로 설정하고, 다시 그 설정주파수의 차를 증감한다. 이렇게 함으로써, 제3도에 도시한 바와 같이 부하토크의 대소에 관계없이 출력축(32),(33)의 회전속도를 일정하게 할 수 있다. 예를 들면, 출력축(32),(33)의 회전속도를 26rpm으로 하고 싶은 경우에는 부하토크의 값에 따라서 2개의 인버터(8),(9)의 설정주파수를 각각 35Hz와, 33Hz, 36Hz와 32Hz, 37Hz와 31Hz…와 같이 한쪽을 높게, 다른쪽을 낮게 해가면, 그 각 주파수차 2Hz, 4Hz, 5Hz…에 따른 회전속도가 출력축(32),(33)에 얻어진다. 이것은 출력축(32),(33)을 어느 회전수로 유지할 경우에, 유도기의 주기속도 부근에서 각 인버터(8),(9)의 설정주파수를 변화시키면 된다는 것을 의미하며, 예를 들면 영속도에의 회전속도제어도 용이하게 된다. 또한, 제3도는 프로니브레이크(prony-brake)의 죄임에 의해서 출력회전속도가 일정해지도록 2개의 인버터(8),(9)의 설정주파수를 동시에 변환시킨 경우를 도시한다.Next, the case where the rotational speeds of the
제4도는 본원 발명의 회전속도 제어방식을 공작기계의 주축(41)에 응용한 예를 도시한다. 이것에 의하면, 차동식 액츄에이터(4)의 출력축(42)에 주축(41)을 나사결합함으로써, 이 주축(41)을 워크(43)에 대해 토크의 크기에 관계없이 정속(定速)으로 근접시켜 소기의 공작을 실행할 수 있다.4 shows an example in which the rotation speed control method of the present invention is applied to the
제5a,b도는 마찬가지로 이 회전속도 제어방식을 로보트(44) 본체의 관절부(45)로서 사용한 예를 도시한 것이다. 이것에 의하면, 차동식 액츄에이터(4)의 출력축(42)에 연계된 암(46)을 영속도를 포함한 임의의 속도로 운전할 수 있다.5A and 5B also show an example in which the rotation speed control method is used as the
제6도는 테이블(47)상을 이동하는 워크(43)를 재치한 재치대(48)를 출력축(42)의 회전에 의해 수평이동시키는 것을 도시한다. 이것에 의하면, 재치대(48)를 영속도로부터 통상의 속도까지의 범위에서 임의로 설정할 수 있고, 공작기계의 연계작동을 용이하게 한다.6 shows the horizontal movement of the mounting table 48 on which the
이상과 같이 본원 발명에 따르면, 차동기구와 함께 차동식 액츄에이터를 구성하는 2개의 유도기를 인버터에 의해 독자적인 주파수로 회전속도를 제어하고, 이로써 출력축을 이들의 회전속도의 차에 따른 일정속도에서 영속도로부터 통상의 회전수 영역으로 구동할 수 있도록 하였으므로, 부하토크에 관계없이 자유로 설정한 회전속도를 공작기계 등의 워크에 미치게 할 수 있는 것이 얻어지는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the two inductors constituting the differential actuator together with the differential mechanism control the rotational speed at an independent frequency by an inverter, thereby outputting the output shaft from zero speed at a constant speed according to the difference of their rotational speeds. Since it is possible to drive in the normal rotational speed range, there is an effect that it is possible to extend the rotational speed set freely to work such as machine tools regardless of the load torque.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
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- 1985-10-11 JP JP60227232A patent/JPS6289496A/en active Pending
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1986
- 1986-06-19 KR KR1019860004870A patent/KR920010876B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
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