KR100232951B1 - 2축 리니어 모터용 위치센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2축 리니어 모터용 위치센서에 관한 것으로서, 포서에 설치되는 X축 위치센서 및 Y축 위치센서를 통하여 격자모양의 플래튼 상에서 정확한 위치로 제어되며 운동하는 2축 리니어 모터에 있어서: 다수의 투과부 및 격자부가 규칙적으로 배치되는 회절판을 상기 플래튼과 상기 포서의 X축 위치센서 및 Y축 위치센서 사이에 설치하여 투과부를 통한 반사광의 회절작용으로 분해능이 향상되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 로브트 등 자동화 장치에 사용되는 리니어 모터가 보다 세분화된 위치정보를 지니도록 하여 로보트의 고정밀 제어를 가능하게 하는 효과가 있다.

Description

2축 리니어 모터용 위치센서
본 발명은 2축 리니어 모터용 위치센서에 관한 것으로서, 상세하게는 로브트 등 자동화 장치에 사용되는 리니어 모터가 보다 세분화된 위치정보를 지니도록 하여 로보트의 고정밀 제어를 가능하게 하는 2축 리니어 모터용 위치센서에 관한 것이다.
도 1은 종래의 2축 리니어 모터에 대한 주요부를 나타내는 구성도가 도시된다.
2축 리니어 모터(dual axis linear motor)는 상면에 볼록부(11a) 및 오목부(11b)가 격자모양으로 형성되는 플래튼(11)과, 플래튼(11)의 상면에서 두 방향으로 이동하기 위한 마그네틱 필드를 형성하는 다수의 코일이 내장되는 포서(12)와, 포서(12)의 전후방에 설치되어 현재위치 및 이동방향을 검출하는 X축 및 Y축 위치센서(23)(24) 등으로 구성된다.
플래튼(11)과 포서(12)에 공압을 넣으면 일정한 에어갭(G)이 유지되고 포서(12)는 전원의 인가 방향에 따라 X축 및 Y축 방향으로 자유로이 이동한다. 포서(12)가 플래튼(11) 상의 X축 방향으로 이동하는 정보를 검출하는 X축 위치센서(23)는 발광 다이오드(15) 및 수광 다이오드(16)의 쌍으로 구성된다. Y축 위치센서(24)의 구성도 동일하나 배치 방향에만 차이가 있다. 수광 다이오드(16)는 볼록부(11a)와 오목부(11b)를 지나면서 반사되는 광량의 차이에 따라 소정의 신호를 발생한다. 이 신호가 제어부에서 TTL 신호로 변환되고 카운트되면 포서(12)의 위치에 대한 데이터가 생성되므로 위치 제어가 가능해진다.
그러나 이러한 신호는 하나의 볼록부(11a) 및 오목부(11b)를 포함하는 길이 이상, 즉 플래튼(11)의 피치 이상의 분해능을 얻기 어려워 포서(12)의 정밀한 위치 측정 및 제어에 제한 요인으로 작용하는 단점이 있다.
이에 따라 본 발명은 로브트 등 자동화 장치에 사용되는 리니어 모터가 보다 세분화된 위치정보를 지니도록 하여 로보트의 고정밀 제어를 가능하게 하는 2축 리니어 모터용 위치센서를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1은 종래의 2축 리니어 모터에 대한 주요부를 나타내는 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 2축 리니어 모터의 위치 측정부를 부분 절개하여 나타내는 사시도,
도 3은 도 2의 발광 및 수광부를 통하여 회절 신호가 입력되는 상태를 나타내는 예시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11, 21: 플래튼(platen) 11a, 21a: 볼록부
11b, 21b: 오목부 12, 22: 포서(forcer)
13, 23: X축 위치센서 14, 24: Y축 위치센서
15, 25: 발광 다이오드 16, 26: 수광 다이오드
27: 회절판 27a: 투과부
27b: 격자부 G: 에어갭
P: 피치
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 포서에 설치되는 X축 위치센서 및 Y축 위치센서를 통하여 격자모양의 플래튼 상에서 정확한 위치로 제어되며 운동하는 2축 리니어 모터에 있어서: 다수의 투과부 및 격자부가 규칙적으로 배치되는 회절판을 상기 플래튼과 상기 포서의 X축 위치센서 및 Y축 위치센서 사이에 설치하여 투과부를 통한 반사광의 회절작용으로 분해능이 향상되도록 하는 것을 특징으로 하는 2축 리니어 모터용 위치센서를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명은 포서(22)에 설치되는 X축 위치센서(23) 및 Y축 위치센서(24)를 통하여 격자모양의 플래튼(21) 상에서 정확한 위치로 제어되며 운동하는 2축 리니어 모터에 관련된다. 플래튼(21), 포서(22) 등은 종래와 동일한 구성을 지닌다.
이때 본 발명에 따르면 다수의 투과부(27a) 및 격자부(27b)가 규칙적으로 배치되는 회절판(27)을 상기 플래튼(21)과 상기 포서(22)의 X축 위치센서(23) 및 Y축 위치센서(24) 사이에 설치한다. 즉, X축 위치센서(23) 및 Y축 위치센서(24)는 동일한 평면에 위치하고 그보다 낮은 평면에 회절판(27)을 수평으로 고정한다. X축 위치센서(23) 및 Y축 위치센서(24)는 레이저 다이오드를 사용하는 것이 바람직한데, 모두 종래와 같이 발광 다이오드(15)와 수광 다이오드(16)의 쌍으로 된 것을 각각 2조씩 사용한다. 2조의 X축 위치센서(23) 사이의 간격 및 2조의 Y축 위치센서(24) 사이의 간격은 각각 플래튼(21)의 1/2 피치로 한다. 이는 포서(22)의 이동 방향신호를 판정하기 위한 배치이다.
상기 회절판(27)은 투명한 소재에 수십 ㎛의 폭으로 도금한 격자부(27b)로 인하여 투과부(27a)가 형성되도록 한다. 일 예로서 광이 투과하는 투과부(27a)는 20∼30㎛ 정도로 하고 광이 투과하지 않는 격자부(27b)는 10㎛ 정도로 한다. 이러한 투과부(27a)는 X축 위치센서(23) 및 Y축 위치센서(24)에서 반사광의 회절작용을 유발하므로 분해능이 향상된다.
이때, 상기 투과부(27a)는 광의 회절을 위한 슬릿으로서 X축 방향과 Y축 방향의 피치에 적절한 비율로 차등을 둔다. 격자부(27b)의 피치는 원하는 분해능에 따라 달라진다. 분해능이 y/x이면 (x-y)/x의 피치를 가져야 한다. 예를 들어 1/50의 분해능이 필요하면 피치가 49/50으로 되도록 격자부(27b)를 형성한다.
도 3은 도 2의 발광 및 수광부를 통하여 회절 신호가 입력되는 상태를 나타내는 예시도가 도시되는 바, 포서(22)와 플래튼(21)이 공압 베어링에 의해 부상하고 있으면 발광 다이오드(25)에서 송출된 광이 반사되어 회절판(27)을 통과한 후 수광 다이오드(26)에 도달한다. 이때 하부의 플래튼(21)과 회절판(27)의 상대적인 위치에 따라 수광되는 광량이 정현파로 나타난다. 이 정현파의 주기가 분해능이 된다. 정현파가 슈미트리거 회로나 분주기 회로를 거치도록 하면 TTL 신호로 위치신호를 얻을 수 있다. 전술한 바와 같이 X축 위치센서(23) 및 Y축 위치센서(24)는 플래튼(21)의 1/2 피치(P) 간격으로 동일한 구성을 함으로써 90°의 위상차를 갖는 신호를 얻을 수 있다. 이를 이용하여 종래의 방향신호 분리회로를 통과시키면 포서(22)의 이동 방향을 알 수 있다.
이와 같이 종래에는 플래튼(21)의 피치(P) 이상의 분해능을 갖지 못하나 본 발명에서는 이보다 세분화되는 회절신호를 이용하여 분해능을 높일 수 있다.
이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명의 2축 리니어 모터용 위치센서는 로브트 등 자동화 장치에 사용되는 리니어 모터가 보다 세분화된 위치정보를 지니도록 하여 로보트의 고정밀 제어를 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 볼록부 및 오목부를 갖는 플래튼의 상측에 X축 위치센서 및 Y축 위치센서가 장착된 포서를 구비하는 2축 리니어 모터의 위치 제어장치에 있어서,
    상기 플래튼(21)과 포서(22)의 사이에는 일정 피치의 투과부(27a)를 갖는 회철판(27)이 위치되고, 상기 X축 또는 Y축 위치센서(23)(24)의 발광 다이오드(25)에서 발사된 광이 투과부(27a)를 통하여 플레튼(21)의 볼록부(21a) 및 오목부(21b)에서 반사된 후 다시 투과부(27a)를 통하여 수광 다이오드(26)에 도달하는 광량을 측정하여 2축 리니어 모터의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 2축 리니어 모터의 위치 제어장치.
KR1019970041426A 1997-08-27 1997-08-27 2축 리니어 모터용 위치센서 KR100232951B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS63100303A (ja) * 1986-06-11 1988-05-02 Toshiba Corp 位置合せ方法

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