KR100247347B1 - 리니어모터위치제어장치 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야:리니오모터의 위치제어장치에 관한 것이다.

나. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제:저렴한 홀 소자 변환기를 사용하여 리니어모터의 위치를 정확히 검출하여 리니어모터를 제어할 수 있는 장치를 제공함에 있다.

다. 발명의 해결방법의 요지:이동코일이 권선된 보빈에 장착된 광학 렌즈를 리니어하게 이동시켜 포커스 위치제어를 수행하는 영상촬상기기의 리니어모터 위치제어장치에 있어서, 상기 보빈에 장착되며 주변 자계의 세기 변화에 따른 홀 전압을 출력하는 홀 소자와, 상기 보빈과 세트 고정단에 끝단이 각각 고정되어 상기 보빈을 기준위치로 복원시키는 스프링과, 입력되는 홀 전압값과 상기 리니어모터의 위치데이터를 대응시켜 놓은 위치데이터 테이블을 구비하며 상기 홀전압값에 따라 상기 리니어모터를 목표 위치로 이동시키는 제어부로 구성함을 특징으로 한다.

라. 발명의 중요한 용도:리니어모터 위치제어에 사용할 수 있다.

Description

리니어모터 위치제어장치{LINEAR MOTOR LOCATION CONTROL APPARATUS}

본 발명은영상촬상기기의리니어(linear)모터 위치제어장치에 관한 것으로, 이동코일에 인가되는 전류에 의해 발생된 자계의 세기를 홀 소자로 검출하여 리니어모터의 위치를 제어하는 장치에 관한 것이다.

리니어모터는 공장자동화와 정보기기의 급속한 진보에 따라 소형장치의 영역으로 확대되어 FA,OA기기를 비롯한 정밀기기산업, 자동운송장치 및 자기부상열차 등의 구동원으로서 각광을 받고 있으며 그 수요 또한 날로 증가되고 있다. 그리고 오늘날에는 광 디스크 재생장치의 광 픽업 포커스 모터, 비디오 카메라의 포커스 모터와 같은 초정밀기기에 사용되고 있다.

도 1은 비디오 카메라에서 사용되고 있는 리니어모터의 구조도를 도시한 것이다. 상기 리니어 모터는 도 1에 도시한 바와 같이 크게 세개의 기구적 파트(part)로 구성된다. 즉, 리니어모터는 전면부에 포커스 렌즈(70)가 장착되어 있고 이동코일(10)이 감겨져 있는 보빈(60)과, 일정한 갭(GAP)을 가지고 그 내부면에 영구자석(30)이 위치하는 요오크(20)와, 기준축(40)을 중심축으로 하여 상기 요오크(20)와 보빈(60)이 내장되는 케이스(25)로 구성된다.

이하 상술한 구성을 갖는 리니어모터의 동작과 그에 따른 위치검출과정을 도 2와 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선 도 2는 도 1중 A방향에서 바라 본 리니어모터의 단면도를 도시한 것이며, 도 3은 도 1중 B방향에서 바라 본 리니어모터의 평면도를 도시한 것이다. 도 2와 도 3을 참조하면, 자석(30)의 N극으로부터 유출되는 자속은 이동코일(10)이 감겨져 있는 보빈(60)을 통과하여 보빈(60) 내측에 위치하는 요오크(20)로 향하고 이후 S극으로 유입된다. 만약 직류전류가 이동코일(10)에 인가되면 플레밍의 왼손법칙에 의해 이동코일(10)에는 전류량에 비례하는 힘(F)이 발생하게 됨으로서 이동코일(10)이 권선된 보빈(60)은 도 1의 기준축(40)을 따라 이동하게 된다. 따라서 보빈(60)의 전면부에 장착된 포커스 렌즈(70) 또한 기준축(40)을 따라 이동하게 된다.

한편 비디오 카메라에 있어서 오토 포커스 제어를 정상적으로 수행하기 위해서는 리니어모터의 현재 위치를 정확히 검출하여야 한다. 상기 리니어모터의 위치란 결국 포커스 렌즈(70)의 위치 혹은 이동코일(10)의 위치와 동일의미로 사용될 수 있다. 따라서 하기 설명에서는 포커스 렌즈(70)의 위치 혹은 이동코일(10)의 위치를 리니어모터의 위치로 표기하는 것으로 한다. 이하 비디오 카메라에서 상기 리니어모터의 위치를 검출하는 과정을 설명하면, 우선 상기 리니어모터의 위치는 도 1에 도시한 MR(Magneto Resistor)블럭(50)에 의해 검출된다. MR블럭(50)은 MR센서와 자석으로 이루어지며, 상기 자석은 기준축(40)과 수평상태에 놓여 있다. 만약 이동코일(10)에 소정 레벨의 전류가 인가된다면 이동코일(10)의 주변에는 제1자기장이 형성된다. 이러한 제1자기장은 기준축(40)과 수평상태에 놓여 있는 자석에 의해 형성되는 자기장(이를 제2자기장이라고 가정)에 영향을 미친다. 즉, 제1자기장은 상기 자석에 의해 형성된 제2자기장과의 상호간섭에 의해 이동코일(10)이 위치하는 주변의 자속의 세기를 변화시킨다. 따라서 자속의 세기 변화로 MR센서의 저항치가 변화됨에 따라 리니어 모터 제어부는 현재의 리니어모터 위치를 검출할 수 있게 된다. 그러나 리니어 모터의 위치를 검출하기 위해 사용되는 MR블럭은 고가(高價)의 MR센서와 영구자석을 필요로 하기 때문에 생산원가의 상승을 초래하게 된다.

따라서 본 발명의 목적은영상촬상기기에있어서 저렴한 홀 소자 변환기를 사용하여 리니어모터의 위치를 정확히 검출하여 리니어모터를 제어할 수 있는 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 리니어모터에 의해 구동되는 렌즈들을 구비하는 비디오 카메라의 생산원가를 절감시킬 수 있는 리니어모터 위치제어장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 이동코일이 권선된 보빈에 장착된 광학 렌즈를 리니어하게 이동시켜 포커스 위치제어를 수행하는영상촬상기기의 리니어모터 위치제어장치에 있어서,

상기 보빈에 장착되며 주변 자계의 세기 변화에 따른 홀 전압을 출력하는 홀 소자와,

상기 보빈과세트 고정단에 끝단이 각각 고정되어 상기 보빈을 기준위치로 복원시키는 스프링과,

입력되는 홀 전압값과 상기 리니어모터의 위치데이터를 대응시켜 놓은 위치데이터 테이블을 구비하며 상기 홀전압값에 따라 상기 리니어모터를 목표 위치로 이동시키는 제어부로 구성함을 특징으로 한다.

도 1은 리니어(Linear)모터 구조도.

도 2는 도 1중 A방향에서 바라 본 리니어모터의 단면도.

도 3은 도 1중 B방향에서 바라 본 리니어모터의 평면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어모터 위치제어장치의 기구적 설치구조를 설명하기 위한 리니어모터 일부 평면도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어모터 위치제어장치의 블럭구성도.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 동작을 상세히 설명하기로 한다. 하기 설명 및 도면에서 동일한 구성요소들은 가능한한 동일한 참조부호를 사용하였으며, 스프링(k) 및 홀 센서(S1)의 장착위치와 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어모터 위치제어장치의 기구적 설치구조를 설명하기 위한 리니어모터 일부 평면도를 도시한 것이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어모터 위치제어장치의 블럭구성도를 도시한 것이다. 우선 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어모터 위치제어장치는 이동코일(10)에 인가되는 전류에 의해 발생된 자계의 세기를 감지하여 그에 대응되는 홀 전압으로 출력하는 홀 센서(S1)와, 상기 이동코일(10)이 권선되어 있는 보빈(60)과 고정단에 끝단이 각각 고정되어 상기 보빈(60)을 기준위치로 복원시키는 스프링(k)과, 입력되는 상기 홀 전압에 따라 상기 이동코일(10)에 인가되는 전류레벨 및 방향을 가변시키는 마이컴(90)으로 구성된다. 즉, 상기 홀 센서(S1)는 도 4에 도시된 바와 같이 보빈(60)의 일측면에 장착되어 보빈(60)과 연동하여 기준축(40)을 따라 이동한다. 한편 스프링(k)은 상기 보빈(60)이 C방향으로 이동하는 경우 자체 복원력에 의해서 상기 보빈(60)을 기준위치로 복원시키는 역할을 한다. 상기 기준위치라함은 상기 이동코일(10)에 전류가 인가되지 않을 경우 상기 스프링(k)의 복원력에 의해 리니어모터가 위치하는 지점을 말한다. 만약 상기 보빈(60)이 C방향으로 이동중인 상태에서 인가 전류를 차단하면 상기 스프링(k)의 복원력에 의해 상기 보빈(60)은 기준위치로 복구될 것이다. 따라서 보빈(60)의 현재 위치를 유지하기 위해서 혹은 보빈(60)을 목표위치로 이동시키기 위해서는 상기 스프링(k)의 복원력을 상쇄시킬 수 있는 전류량을 이동코일(10)에 인가하여야 한다.

이하 도 4 및 도 5를 참조하여 리니어모터의 위치검출 및 제어과정을 설명하면, 우선 리니어모터를 이동시키고자 이동코일(10)에 소정 레벨의 전류가 인가된다면 인가되는 전류량에 따라 자계의 세기 역시 변화된다. 이러한 자계의 세기 변화는 보빈(60)과 연동하여 이동하는 홀 센서(S1)에 의해 전압변화로 검출된다. 이후 홀 센서(S1)에서 출력되는 전압값은 도 5의 증폭부(80)에서 증폭된후 마이컴(90)으로 입력된다. 이때 마이컴(90)은 A/D컨버터를 내장함으로서 증폭부(80)로부터 출력되는 아나로그형태의 전압값을 디지탈형태로 변환입력받는다. 이때 마이컴(90)은 입력전압값과 리니어모터의 위치데이타를 대응시켜 놓은 위치데이타 테이블을 참조함으로서 리니어모터의 현재위치를 알 수 있고, 또한 목표위치로 리니어모터를 이동시키기 위해 필요한 전류 인가량을 알 수 있다. 따라서 마이컴(90)은 홀 센서(S1)를 통해 검출되는 전압량에 대응하여 모터구동부(100)를 제어함으로서 결과적으로 리니어모터의 위치를 제어할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 홀 변환소자를 이용하여 리니어모터의 위치제어를 정상적으로 수행함으로서,영상촬상기기의리니어모터 위치제어에 필요한 생산원가의 저렴화를 기할 수 있는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 이동코일이 권선된 보빈에 장착된 광학 렌즈를 리니어하게 이동시켜 포커스 위치제어를 수행하는영상촬상기기의 리니어모터 위치제어장치에 있어서,

   상기 보빈에 장착되며 주변 자계의 세기 변화에 따른 홀 전압을 출력하는 홀 소자와,

   상기 보빈과세트 고정단에 끝단이 각각 고정되어 상기 보빈을 기준위치로 복원시키는 스프링과,

   입력되는 홀 전압값과 상기 리니어모터의 위치데이터를 대응시켜 놓은 위치데이터 테이블을 구비하며 상기 홀전압값에 따라 상기 리니어모터를 목표 위치로 이동시키는 제어부로 구성함을 특징으로 하는 리니어모터 위치제어장치.
2. 이동코일이 권선된 보빈에 장착된 포커스 렌즈를 리니어하게 이동시켜 오토 포커스 제어를 수행하는 비디오 카메라의 리니어 모터 위치제어장치에 있어서,

   상기 이동코일에 인가되는 전류에 의해 발생된 자계의 세기를 감지하여 홀 전압으로 출력하는 홀 소자와,

   상기 보빈과세트고정단일부에 끝단이 각각 고정되어 상기 보빈을 기준위치로 복원시키는 스프링과,

   입력되는 홀 전압값과 상기 리니어모터의 위치데이터를 대응시켜 놓은 위치데이터 테이블을 구비하며 상기 홀전압값에 따라 상기 리니어모터를 목표 위치로 이동시키는 제어부로 구성함을 특징으로 하는 리니어모터 위치제어장치.

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