KR100363060B1 - 리니어펄스모터의 치형 불일치 보정장치 및 방법 - Google Patents

리니어펄스모터의 치형 불일치 보정장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100363060B1
KR100363060B1 KR1020000022678A KR20000022678A KR100363060B1 KR 100363060 B1 KR100363060 B1 KR 100363060B1 KR 1020000022678 A KR1020000022678 A KR 1020000022678A KR 20000022678 A KR20000022678 A KR 20000022678A KR 100363060 B1 KR100363060 B1 KR 100363060B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tooth
drive unit
unit
driving
rotating motor
Prior art date
Application number
KR1020000022678A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20000053857A (ko
Inventor
박철우
Original Assignee
디씨티 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 디씨티 주식회사 filed Critical 디씨티 주식회사
Priority to KR1020000022678A priority Critical patent/KR100363060B1/ko
Publication of KR20000053857A publication Critical patent/KR20000053857A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100363060B1 publication Critical patent/KR100363060B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Abstract

본 발명은 xy평면상에서 움직이는 리니어펄스모터(Liner Pulse Motor)에 관한 것으로 특히 리니어펄스모터의 구성 단위요소인 치형평판과 구동부유니트의 치형이 일치하지 않아 작동이 불안정해질 때 상호 치형을 일치시켜 리니어펄스모터의 구동을 정상구동으로 전환시켜 주기 위한 것이다.
본 발명의 보정장치는, 치형평판 위에서 움직이고 케이싱 처리되어 단위화된 구동부유니트(12)와, 구동부유니트 중심에 구멍을 뚫어 그 구멍에 설치되어 구동부유니트의 회전 중심축을 형성하기 위한 피봇(13)과, 피봇을 상하로 움직여 치형평판과 구동부간 위치를 조절하는 액츄에이터 기구부(14)와, 피봇 중심과 일치된 회전축을 가지며 그 축을 회전점으로 구동부유니트의 회전방향 위치를 조절하는 로테이팅모터(15)와, 로테이팅모터의 구동력을 구동부유니트에 전달하기 위해 로테이팅모터축에 결속되어 로테이팅모터 구동력을 구동부유니트 연동시키는 프레임(16)과, 구동부유니트 및 로테이팅모터의 구동 및 회전을 제어하기 위한 제어부와,치형평판(11) 위에 놓인 구동부유니트의 현재 위치를 검출하여 치형일치 여부를 판단하기 위한 치형일치 판단수단을 포함하는 것을 특징으로 하며, 보정방법은, 치형평판상에 놓인 구동부유니트의 치형 불일치를 판단하는 단계; 치형 불일치에 따라 액츄에이터가 가동되어 피봇을 작동시켜 구동부유니트 사이 간격 변화를 일으키는 단계; 상기 단계 종료 또는 진행 단계에서 구동부유니트를 최적 위치로 세팅하는 위치 보정을 실행하는 단계; 구동부유니트의 원점을 찾아 위치 보정을 종료하고, 위치 보정 검출결과가 기대조건에 못미치면 전기 과정을 재 수행하여 치형 일치를 판단하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 리니어팔스모터의 초기세팅의 자동화 및 운전 자동화가 가능하다.

Description

리니어펄스모터의 치형 불일치 보정장치 및 방법{Method and Apparatus for tooth form modification moving in harmony of Planar Linear Pulse Motor System}
본 발명은 xy평면상에서 움직이는 리니어펄스모터(Liner Pulse Motor)에 관한 것으로 특히 리니어펄스모터의 구성 단위요소인 치형평판과 구동부유니트의 치형이 일치하지 않아 작동이 불안정해질 때 상호 치형을 일치시켜 리니어펄스모터의 구동을 정상구동으로 전환시켜 주기 위한 것이다.
리니어펄스모터(1a)는, 치형평판(1) 위에서 구동부유니트(2)를 운동 시키는 구동방식의 모터로서, 도 1 및 도 2와 같이 치형평판(1)은, 자화될 수 있는 소재를 사용하여 메트릭스 형태의 규칙적인 배열을 가지는 스테이터(Stator)인 치형(3)이 가공되어 있으며, 이 치형(3)은 등간격의 피치'P'를 가지는 메트릭스 형태의 산(M)과 골(L)로 이루어지며, 골(L)의 공간은 비자성계 에폭시 물질(E)로 충진되어 있다.
구동부유니트(2)는, 치형평판(1)의 치형(3)을 따라 움직이는데, 치형평판(1)의 치형(3)위에서 코일(4)(4a)을 통한 전류와 자속(magnetic flux)간의 상호 작용에 의하여 구동력을 얻기 위하여 코일(4)(4a)이 감겨져 있는 대칭형 전자석(5)(5a)을 양방향에 두고 그 사이에 영구자석(6)을 위치시켜 각 전자석(5)(5a)을 연결했으며, 전자석(5)(5a)은 치형평판(1)의 치형(3) 방향으로 향하는 폴(7)을 좌우 대칭상으로 형성하여 그 끝은 폴면(8)으로 처리하여 구성되었다.
2축 리니어펄스모터(1a)의 경우 이같은 2개의 한축 구동부유니트(2)를 도 1과 같이 직교형태로 결합하여 확장한 것과 동일하다. 리니어펄스모터(1a)의 실제 형상과의 차이는 있지만 구동부유니트(2)와 치형평판(1)간의 접선 단면을 나타낸 도 2와 같은 관계로 그 동작원리를 나타낼 수 있다.
구동부유니트(2)는 앞에서 설명된 대로 도 2와 같이 영구자석(6)에 의해 연결되어 있는 두 개의 말굽형 전자석(5)(5a)으로 구성된다. 전자석(5)(5a)의 상세 치형은 도 3에 표현되었는데, 전자석 폴면(8)들의 피치는 치형평판(1)에 있는 산(M)과 골(L)의 표면 차이에 의해 주어지는 치형평판(1)의 피치 'P'와 동일하다. 일반적으로 전자석 폴면(8)의 피치나 치형의 피치 'P1'은 0.5mm 또는 1mm 정도이다. 그러나 폴면(8)간의 거리는 치형평판(1)의 치형(3)간 거리의 1.5배이고, 두 개의 전자석 사이의 거리는 1.25배이다. 이렇게 거리나 간격이 정해진 이유는 주어진 시간에 단하나의 폴면(8)이 정확하게 치형평판(1)의 치형(3)과 일치되도록 하기 위한 것이다.
전자석(5)(5a)을 구성하는 낱장의 코어들은 트랜스포머에서 사용되고 있는 적층형 규소강판(laminated silicon steel)으로 만들어지며, 이같이 코어를 적층하여 전자석(5)(5a)을 만드는 이유는 와전류 효과를 감쇄시키는데 있어서 단일 구조물에 비해 그 효과가 더 크기 때문이다. 코어의 적층 방향은 자속에 대하여 수직 방향이다.
구동원리를 도 4의 2상 모터의 예를들어 설명한다. 여기서 전자석(5)(5a)은 각각 코어A＋/A－상으로 또는 B＋/B－상으로 표기되며, 전자석(5)(5a)에 감기는 해당 코일(4)(4a)들은 A 또는 B로 표기되며, 회살표는 지속의 방향을 나타낸다.
(a)와 같이 2상 바이폴러(bipola)방식의 리니어펄스모터는 영구자석(6)의 양방향에서 A와 B의 두 개의 상을 가지며, 다시 각각 ＋와 － 두 개의 분극을 가진다. 이로부터 모두 4개의 상을 가지게 되며 각각의 상들은 서로 ¼피치 위상차를 가지게 된다.
이때 (b)와 같이 전자석에 감겨있는 코일 A에 ＋전류가 흐르는 경우, 영구자석에 의해 발생되는 자속과 코일에 의해 발생되는 자속의 방향이 일치하는 A＋상에서는 자속의 양이 최대가 되며, 서로 방향이 다른 A－상에서 자속은 최소가 된다. 이때 모터는 자속의 양이 최대인 A＋상에서 인력이 발생하며 코어 A는 A＋상과 치형평판을 일치시키는 방향으로 움직이게 된다. 이에 대하여 B＋상과 B－상에는 자석에 의한 균등한 자속이 흐르고 있기 때문에 코어 B에서는 수평방향으로의 힘이 서로 상쇄되어 나타나지 않는다.
다음, (c)와 같이 코일 A에 대한 전류공급을 멈추고 코일 B에 마찬가지로 ＋전류를 흘려주면 이번에는 B＋상에서 자속의 양이 최대가 된다. 따라서 코어 B에서는 B＋상이 치형의 이빨과 일치되는 방향으로의 인력이 생기게 된다. 한편 코어 A에서는 전단계에서 코어B와 마찬가지로 A＋상과 A－상에 같은 양의 자속이 흐르기 때문에 수평방향 힘은 나타나지 않는다.
그 다음, (d)와 같이 코일A에 역방향 전류를 공급하면, 맨 처음 단계와 반대로 A－상에 최대의 자속이 흐르게 된다. 이는 코어 A에서 A－상을 치형의 이빨에 일치시키는 방향으로의 수평력을 발생시키며 모터는 녹색화살표 방향으로 이동하게 된다.
마찬가지로, (e)와 같이 코일B에도 역방향의 전류를 인가하게 되면 이번엔 B－상에 최대의 자속이 흐르게 되며 B－상이 치형의 이빨에 일치하는 방향으로 이동하게 된다. 이때 코어A에서는 수평방향 힘이 작용하지 않는다.
마지막으로, (f)와 같이 다시 코일A에 ＋전류를 흘려주게 되면 처음과 같이 A＋상이 치형에 일치하는 방향으로 모터가 움직이며, 이로서 한 피치의 이동이 끝나게 된다. 이렇게 코일에 입력되는 신호가 2종류이기 때문에 2상 구동방식으로 불려지며, 전류의 방향이 정방향과 역방향, 두가지 이기 때문에 바이폴러(bipolar)방식이라고 불려진다. 자속은 구동모터와 평판사이에 수직력을 야기 시키지만, 에어베어링에 의하여 구동유니트가 부상하여 거의 마찰이 없어 평판상을 이동하게 된다. 구동부유니트와 치형평판사이에 에어갭은 보통 0.00127㎝에서 0.00254㎝정도이다.
이같이 도 4(a)~(f)에 표현된 코어와 코일에 의해 나타나는 자속의 원리를 이용하여 두축을 가지는 도 1과 같은 리니어펄스모터(1a)를 구성한다. 도 1에서 구동부유니트(2)는 x,y두축을 이루면서 서로에 대하여 직교하게 놓여져 있다. 그러나 이러한 구동부유니트(2)는 동적인 문제를 갖게 된다. 즉 양쪽 x,y축이 치형평판(1)에 대하여 1자유도를 갖고 있고, 서로 이웃하여 설치되어 있다. 따라서 단지 한축의 힘의 방향만이 구동부유니트(2)의 질량중심을 지날 수 있다. 다른 축이 이동을 하게 되면 질량중심에 대하여 회전을 하게 된다. 이러한 현상은 구동부유니트(2)의 작동이 치형평판(1)상의 치형(3) 일치에 의존하게 때문에 이 구동부유니트(2)는 작동하지 않게 된다. 도 5와 같이 두축 리니어펄스모터는 실제로 각각의 축에 대하여 2셋트의 구동부를 사용한다. 이와 같은 방법으로 구동부를 구성함으로서 두 개의 구동부가 평행하게 작동한다면 구동모터의 질량중심에 대한 모우멘트는 발생하지 않는다.
치형 평판위에서 구동부가 움직일 때, 한축형 구동부가 모터의 질량중심에 대하여 x방향으로 짝수개, y방향으로 짝수개 설치되어 구동모터의 질량중심에 대한 모우멘트는 발생시키지 않도록 설계되어 있다.
그러나 작동중에 외란에 의하여 모터의 치형과 치형평판의 치형이 일치하지 않게되면 모터는 작동하지 않게 되어 사용자가 인위적으로 치형을 일치시켜야만 한다. 따라서 자동화장비에 응용하거나 적용하는데 있어서 동작의 신뢰성 확보가 어려웠다.
따라서 본 발명의 목적은,치형평판과 구동부의 자기작용으로 운동하는 리니어펄스모터에서 구동부 치형과 치형 평판간 치형 불일치에 의한 다양한 동작 에러를 자체 시스템으로 보상시켜 정상 구동으로 전환시켜 주기 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 리니어펄스모터의 교착이 있을 때 인위적으로 실행하는 초기 세팅에 대한 문제를 해결하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 리니어펄스모터의 치명적인 동적 결함 요인으로 작용하는 치형 불일치를 스스로 정위치로 복귀시켜 리세팅을 거치지 않고 다음 구동으로 무인 연속 구동이 가능한 리니어펄스모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 리니어펄스모터의 구동부와 치형평판간의 치형 일치 여부를 판단하여 구동부의 위치를 수정하여 정상구동으로 전환 시켜 주기 위한 리니어펄스모터의 치형 불일치 보정방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 리니어펄스모터의 치형 불일치 보정장치는, 메트릭스상의 규칙적 치형이 가공된 치형평판과, 치형평판위에서 에어베어링에 의하여 부상하고 자기작용으로 일정한 방향성 운동을 내기위해 상기 치형평판의 치형 피치에 대응되는 임의의 피치의 폴과 폴면을 가지며 코어가 적층되어 코일이 감긴 전자석 및 이 전자석 사이에 놓여 자속과 자계를 형성하는 영구자석으로 구성되어 치형평판 위에서 평면 축운동을 하는 구동부로 이루어지는 리니어펄스모터에 있어서,
치형평판 위에서 움직이는 단위화된 구동부유니트와,
상기 구동부유니트 중심에 구멍을 뚫어 그 구멍에 설치되어 구동부유니트의 회전 중심축을 형성하기 위한 피봇과,
상기 피봇을 상하로 움직여 치형평판과 구동부간 위치를 조절하는 액츄에이터 기구부와,
상기 피봇 중심과 일치된 회전축을 가지며 그 축을 회전점으로 구동부유니트의 회전방향 위치를 조절하는 로테이팅모터와,
모터의 구동력을 구동부유니트에 전달하기 위해 모터축에 결속되어 모터 구동력을 구동부유니트 연동시키는 프레임과,
상기 구동부유니트 및 로테이팅모터의 구동 및 회전을 제어하기 위한 제어부와,
상기 치형평판위에 놓인 구동부유니트의 현재 위치를 검출하여 치형일치 여부를 판단하기 위한 치형일치 판단수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징은,
치형평판상에 놓인 구동부유니트의 현재 치형 상호 불일치를 판단하는 단계와;
구동부유니트에 전원이 공급되고 상기 1단계에서 판단된 치형 불일치에 따라 액츄에이터가 가동되어 피봇을 작동시켜 치형과 구동부유니트간 사이 간격 변화를 일으키는 단계와;
상기 단계 종료 또는 진행 단계에서 로테이팅모터에 전원을 공급하여 이 로테이팅모터를 ±90°이상으로 돌려주고 로테이팅모터의 해당 회전량 만큼 구동부유니트를 로테이팅 시켜 구동부유니트를 최적 위치로 세팅하는 위치 보정을 실행하는 단계와;
구동부유니트의 위치 선정이 종료되면 액츄에이터를 재가동시켜 피봇을 복귀시킨 뒤 구동부유니트에 전원을 공급하여 구동부유니트를 한쪽방향(＋x or ＋y)으로 이동 시키고 이 과정에서 구동부유니트의 정렬상태를 검출하여 구동부유니트의 원점을 찾아 위치 보정을 종료하고, 위치 보정 검출결과가 기대조건에 못미치면 구동부유니트 전원을 끊고 다시 피봇과 로테이팅모터를 가동시켜 구동부유니트를 한쪽방향으로 이동시켜 전기 과정을 재 수행하여 치형 일치 여부를 판단하는 단계로 이루어지는 리니어펄스 모터의 위치 보정방법을 특징으로 한다.
선택적으로, 상기 치형일치 판단방법은, 로테이팅모터의 전류를 검출하여 그 최대값에 도달했을 때를 치형일치로 판단하는 방법을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 리니어펄스모터의 도식도
도 2는 리니어펄스모터의 치형평판과 전자석의 상호 위치 관계 도식도
도 3은 리니어펄스모터의 전자석 폴면의 확대도
도 4의 (a)~(f)는 리니어펄스모터의 구동원리를 나타낸 도면
도 5는 리니러펄스모터의 구동부유니트 배치도
도 6은 본 발명이 적용되는 리니어펄스모터의 도식도
도 7은 본 발명에 따른 리니어펄스모터의 구동부유니트를 제어하기 위한 제어부의 구성예를 보인 도면
도 8은 본 발명에 따른 리니어펄스모터 구동부유니트에 적용된 치형 불일치 보정장치의 도식도
도 9는 본 발명에 따른 구동부유니트를 나타낸것으로 (a)는 치형불일치 보정장치의 평면도, (b)는 구동부유니트에 적용된 치형불일치 보정장치의 단면도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 치형 불일치 보정장치를 응용한 한 형태의 제어 흐름도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10:리니어펄스모터 11:치형평판
12:구동부유니트 13:피봇
14:액츄에이터기구부 15:로테이팅모터
16:프레임 17:탄성소재
18:벨로우즈 19:위성치차
20:발광센서 21:수광센서
22:검출센서 23:로테이팅모터드라이브
24:구동부유니트드라이브 25:중앙처리장치
이렇게 치형평판상에서 움직이는 구동부유니트에 치형 불일치를 판단하여 이를 보정하는 보정장치를 적용하는 경우 치형평판상에서 구동부유니트의 교착현상을 막을 수 있고, 동적 안정성저하를 낮출 수 있으며, 스스로 최적 위치로 복귀하여 리세팅에 따르는 기계적 조작이나 운전 관리가 따로 필요없는 무인운전이 가능하다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참고로 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명이 적용되는 리니어펄스모터의 도식도이다. 도 7은 리니어펄스모터의 구동부유니트를 제어하기 위한 제어부의 구성예이며, 도 8은 리니어펄스모터 구동부에 적용된 치형 불일치 보정장치의 도식도 이다. 도 9는 구동부유니트에 적용된 치형 불일치 보정장치의 구체화된 예이며, 도 10은 치형 불일치 보정장치를 응용한 한 형태의 제어 흐름을 나타낸다.
리니어펄스모터는, 보통 도 1내지 5와 같이 메트릭스상의 규칙적 치형(3)이 가공된 치형평판과, 치형평판위에서 에어베어링에 의하여 부상하고 자기작용으로 일정한 방향성 운동을 내기위해 치형평판의 치형(3)에 주어진 길이 즉 피치'P' 에 대응되는 임의의 길이를 가지는 폴(7)과 그 끝으로 폴면(8)을 가지며 코어가 적층되어 코일(4)(4a)이 감긴 전자석(5)(5a) 및 이 전자석(5)(5a) 사이에 놓여 자속과 자계를 형성하는 영구자석(6)으로 구성되어 치형평판 위에서 평면 축운동을 하는 구동부유니트로 이루어 진다.
본 발명의 실시예에 의한 장치는, 도 6내지 도 9와 같이 치형평판(11) 위에서 움직이고 케이싱(12a)처리되어 단위화된 구동부유니트(12)와, 구동부유니트(12) 중심에 구멍을 뚫어 그 구멍에 설치되어 구동부유니트(12)의 회전 중심축을 형성하기 위한 피봇(13)과, 피봇(13)을 상하로 움직여 치형평판(10)과 구동부유니트(12)간 위치를 조절하는 액츄에이터 기구부(14)와, 피봇(13)의 중심과 일치된 회전축(15a)을 가지며 그 축을 회전점으로 구동부유니트(12)의 회전방향 위치를 조절하는 로테이팅모터(15)와, 로테이팅모터(15)의 구동력을 구동부유니트(12)에 전달하기 위해 로테이팅모터(15)축에 결속되어 로테이팅모터(15) 구동력을 구동부유니트(12)로 연동시키는 프레임(16)과, 구동부유니트(12) 및 로테이팅모터(15)의 구동 및 회전을 제어하기 위한 도 7과 같이 구동부유니트에 연결된 제어부와, 치형평판(10) 위에 놓인 구동부유니트(12)의 현재 위치를 검출하여 치형일치 여부를 판단하기 위한 치형일치 판단수단을 포함하는 형태이다.
피봇(13)은 도 8 및 도 9와 같이 T자형 피봇을 적용하였으며, 피봇(13)의 바닥면은 탄성소재(17)를 부착하고 있으며, 탄성소재(17)의 형태는 원주방향이 높고 중앙이 낮은 비선형 단면을 가지는 것을 선택적으로 적용 하였다.
로테이팅모터(15)의 토크를 증대 시키기 위하여 로테이팅모터(15)의 회전축(15a) 주변부에는 위성치차(19)를 설치하였고, 피봇(13)축과 구동부유니트(12)의 프레임(16) 사이에는 벨로우즈(18)를 장착하였다.
그리고 로테이팅모터(15)의 전류값을 검출하여 중앙처리장치(25)로 보내는 전류센서(22)로 이루어지는 치형 불일치 판단수단, 구동부유니트(12)의 진행방향을 검출하기 위해 빔을 치형평판(10) 위로 주사하는 발광센서(20)를 치형평판(10)의 모서리 근처에 설치하고, 발광센서(10)와 대응되는 상대측 모서리에 수광센서(21)를 각각 대향형 구조로 설치하여 구동부유니트(12)에 대한 빔의 경로를 검출하는 치형 불일치를 판단수단이 적용되었다.
제어부는 연산을 수행하는 중앙처리장치(25), 로테이팅모터(15)의 구동을 제어하는 로테이팅모터 드라이브(23)와, 구동부유니트(12)를 제어하는 구동부유니트 드라이브(24) 그리고 치형 불일치 판단수단에 속하는 검출센서(22)를 각각 중앙처리장치(25)로부터 제어되는 시스템으로 구성되었다.
본 발명의 작용효과를 도 7내지 9를 통해 설명하면 다음과 같다.
구동부유니트(12)는 치형평판(11)위에 올려져 중앙처리장치(25)에 의해 제어된다. 여기서 로테이팅모터(15)는 검출센서(22) 및 로테이팅모터 드라이브(23)에 의해, 구동부유니트(12)는 구동부유티트 드라이브(23)에 의해 제어되며, 치형평판(11)을 따라 서로 대향방향으로 설치된 발광센서(20) 및 수광센서(21)는 빔(26) 경로를 각각 (＋x,＋x),(－x,－x),(＋y,＋y),(－y,－y)방향으로 갖으면서 규동부유니트(12)의 정렬 상태를 검출하여 중앙처리장치(25)로 보낸다.
결과적으로 발광/수광센서들은 구동부유니트(12)의 치형 불일치를 검출해 내기 위한 것이며, 검출센서(22)는 로테이팅모터(15)에 흐르는 전류치를 검출하여 치형 일치를 판단하는데 운용된다. 본 발명에서 로테이팅모터(15)는 구동부유니트(12)를 ±90°씩 회전 시키는 것으로 설정된다. 따라서 로테이팅모터(15)의 미세한 회전 부하를 통한 간접적인 치형 일치여부 판단이 가능하다. 즉 평판치형(11)상에서 구동부유니트(12)가 사행진 임의의 기울기를 갖거나 아니면 기울기가 없는 치형 일치상태에 있는 조건에서 치형일치 상태에서 로테이팅모터(15)의 전류치는 최대값을 나타내며, 기울기 정도에 따라 약화된다. 따라서 로테이팅모터(15)의 ±90°회전조건에서 전류치의 최대는 4가지 경우로 나타난다.
구동부유니트(12)의 초기 치형 불일치를 검출하는 것은 비교적 간단하다. 리니어펄스모터(10)는 선형으로 운동하기 때문에 치형이 일치하지 않으면 반드시 치형평판(11) 위에서 교착에 가까운 현상을 갖게된다. 따라서 이를 치형 불일치 판단한다.
치형 불일치가 검출되면 곧이어 액츄에이터 기구부(14)가 가동된다. 엑츄에이터 기구부(14)는 프레임(16)을 밀어 피봇(13)을 축방향으로 이동시킨다. 액츄에이터 기구부(14)의 로드가 방출되면 피봇(13)은 치형평판(11)을 가압하는데 그 끝을 통해 서로 닿아 밀거나 아니면 에어베어링에 의해 일정한 공간으로 부상된 간격을 더 벌려주는 작용을 하게된다. 이 작용에 의해 치형 불일치 현상의 하나인 치형평판(11)과 구동부유니트(12)의 기울어짐 등에 의한 록(lock)이 해제된다.
치형평판(11)을 미는 피봇(13)은 푸싱과 이종소재의 부착에 보다 유리한 T 형을 적용한다. 그 끝은 치형평판(11)의 푸싱 댐퍼링이 가능한 탄성소재(17)를 원주방향이 높고 중앙이 낮은 구조로 하여 회전할 때 원더링 현상을 방지하고, 치형평판(11)의 손상을 방지한다. 피봇(13)의 축과 로테이팅모터(15)의 프레임(16) 사이에 벨로우즈(18)를 적용하여 로테이팅모터(15)와 치형평판(11) 사이에 유지되는 에어베어링 기능이 파기되지 않도록 하여 에어누설에 대비한다.
설계적으로는 구동부유니트(12)의 중량 및 구동부유니트(12)의 전체 케이싱(12a) 외곽 높이를 크게 높이지 않으면서 회전기구(로테이팅모터)를 설치하기 위하여 고감속이 가능하도록 위성치차(19)를 적용하여 로테이팅모터(15)의 구동력을 전달하도록 함으로서 보다 큰 토크를 낼 수 있다.
다음 로테이팅모터(15)의 구동력으로 구동부유니트(12)를 회전 시킨다. 그 범위는 ±90°영역이며 4가지 회전 지점을 갖게 되며, 이같은 회전 과정에서 치형평판(11)과 구동부유니트(12) 치형의 상호 치형을 일치시킨다. 치형 일치는 거의 피봇(13)에 의한 1차구동력과 로테이팅모터(15)의 ±90°방향 1회전에 의한 2차구동력으로 종료된다. 그러나 구동부유니트(12)의 최적 위치는 검출센서(22)와 같은 판단수단에 의해 보다 정교하게 찾을 수 있다. 구동부유니트(12)의 위치 보정이 끝나면 치형평판(11) 방향으로 나와 있던 액츄에이터 기구부(14)를 다시 복귀 시킨다.
이렇게 교착이나 록이 해제된 구동부유니트(12)의 주행이나 운동성향을 검출한다. 즉 치형평판(11)상에 놓인 구동부유니트(15)를 그 제어수단인 중앙처리장치(25) 및 구동부유니트 드라이브(24)를 통해 구동시키면서 치형평판(11)의 외곽방향에서 발광센서(20)와 수광센서(21)에 의한 x,y방향으로의 광학적 검출이 실시된다. 이 과정에서 구동부유니트(15)의 운동 상태가 검출되며, 만약 불량 운동으로 검출될 경우 다시 전 과정에 해당하는 피봇(13)의 1차 구동력과 로테이팅모터(15)에 의한 2차 구동력을 구동부유니트(12)에 전달하여 새로운 위치 교정을 실시하고, 다시 광학적 검출을 거치는 반복과정을 수행하며, 그 결과 정위치로 검출되면 정상 구동으로 전환되고 액츄에이터 기구부(14)나 로테이팅모터(15)측으로 인가되는 제어명령이나 전류는 차단된다.
이같은 리니어펄스모터의 치형 불일치 보정장치로부터 새로운 치형 불일치 보정방법이 얻어지며 몇단계의 과정으로 치형 불일치 보정이 수행된다.(도 10)
그 예는 치형평판(11)상에 놓인 구동부유니트(12)의 현재 치형 상호 불일치를 판단하는 단계(S1), 구동부유니트(12)에 전원이 공급되고(S2), 판단된 치형 불일치에 따라 액츄에이터 기구부(14)가 가동되어 피봇(13)을 작동시켜 치형평판(11)과 구동부유니트(12)간 사이 간격 변화를 일으키는 피봇작동 단계(S3), 피봇작동 종료 또는 진행 단계에서 로테이팅모터(15)에 전원을 공급하여(S4), 이 로테이팅모터(15)를 ±90°이상으로 돌려주고(S5), 로테이팅모터(15)의 해당 회전량 만큼 구동부유니트(12)를 로테이팅 시키며, 검출센서(22)에 의해 로테이팅모터(15)의 전류를 감지하고(S6), 로테이팅모터(15)를 최대 전류발생 각도로 회전시켜(S7), 구동부유니트(12)를 최적 위치로 세팅하여 위치 보정을 실행하고, 구동부유니트(12)의 위치 선정이 종료되면 액츄에이터 기구부(14)를 재 가동시켜 피봇(13)을 복귀시킨 뒤(S8), 구동부유니트(12)에 전원을 공급하여(S9), 구동부유니트(12)를 한쪽방향(＋x or ＋y)으로 이동 시키고 (S10), 이 과정에서 구동부유니트(12)의 정렬상태를 검출하여(S11), 구동부유니트(12)의 원점을 찾아 위치 보정을 종료하고(S12), 검출센서에 의한 위치 보정 검출결과가 기대조건에 못미치면(S13), 구동부유니트(12) 전원을 끊고(S14), 다시 피봇(13)을 가동 시키고(S15), 차례로 로테이팅모터(15)를 가동시켜(S16), 위치 보정이 끝나면 피봇(13)을 복귀시킨다(S17). 그리고 구동부유니트(12)를 한쪽방향으로 이동시켜 전기 과정을 재 수행하여 치형 일치 여부를 판단하는 반복적으로 실행 시킨다. 이러한 단계는 제어시스템 운용 순서에 따라 변동도 된다. 제어흐름의 한 특징은 도 10과 같은 형태로 표현된다.
여기서 치형 일치로 판단하는 방법의 한 형태는, 로테이팅모터(15)의 전류를 검출하여 그 최대값에 도달했을 때를 치형일치로 판단하는 것이며, 또 다르게는 구동부유니트(12)가 치형평판(11)의 x 또는 y방향으로 움직여 치형평판(11)의 외곽에 이르렀을 경우 발광센서(20) 및 수광센서(21)에 의하여 구동부유니트(12)의 진행방향을 검출하여 치형일치 여부를 판단하는 것이며, 여기서 두 가지 판단방법을 하나의 시스템으로도 운용할 수 있고 독립적으로 운용할 수도 있으며, 하드웨어는 리미트스위치나 다양한 광학적 센서등에 의한 검출정보로부터 얻을 수 있다. 따라서 본발명에서 제시된 광센서는 치형평판위로 빔을 주사하여 검출정보를 광학적으로 얻고 있기 때문에 반드시 효과적인 검출형태로 볼 수 없으나 중요한 것은 치형평판(11) 위에 있는 구동부유니트(12)의 위치정렬 상태를 신뢰성 있게 검출해낼 수 있는 방법으로 제시된 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 리니어펄스모터에서 구동부유니트의 결함 발생 뒤 초기 세팅의 인위적 조작에 따르는 부담을 줄여줄 수 있는 효과가 있다.
또한 리니어펄스모터의 구동부유니트 치형 불일치를 자동으로 수정함으로서 구동부유니트를 초기 위치로 스스로 복귀시켜 구동의 연속성을 유지하여 무인운전을 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 메트릭스상의 규칙적 치형이 가공된 치형평판과, 치형평판위에서 에어베어링에 의하여 부상하고 자기작용으로 일정한 방향성 운동을 내기위해 상기 치형평판의 치형 피치에 대응되는 임의의 피치의 폴과 폴면을 가지며 코어가 적층되어 코일이 감긴 전자석 및 이 전자석 사이에 놓여 자속과 자계를 형성하는 영구자석으로 구성되어 치형평판 위에서 평면 축운동을 하는 구동부로 이루어지는 리니어펄스모터에 있어서,
    치형평판 위에서 움직이고 케이싱 처리되어 단위화된 구동부유니트와,
    상기 구동부유니트 중심에 구멍을 뚫어 그 구멍에 설치되어 구동부유니트의 회전 중심축을 형성하기 위한 피봇과,
    상기 피봇을 상하로 움직여 치형평판과 구동부간 위치를 조절하는 액츄에이터 기구부와,
    상기 피봇 중심과 일치된 회전축을 가지며 그 축을 회전점으로 구동부유니트의 회전방향 위치를 조절하는 로테이팅모터와,
    상기 로테이팅모터의 구동력을 구동부유니트에 전달하기 위해 로테이팅모터축에 결속되어 로테이팅모터 구동력을 구동부유니트 연동시키는 프레임과,
    상기 구동부유니트 및 로테이팅모터의 구동 및 회전을 제어하기 위한 제어부와,
    상기 치형평판위에 놓인 구동부유니트의 현재 위치를 검출하여 치형일치 여부를 판단하기 위한 치형일치 판단수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어펄스모터의 치형 불일치 보정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피봇은 T자형 피봇을 적용한 것을 특징으로 하는 리니어펄스모터의 치형 불일치 보정장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 피봇의 바닥면에 탄성소재를 부착한 것을 특징으로 하는 리니어펄스모터의 치형 불일치 보정장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성소재는 원주방향이 높고 중앙이 낮은 비선형 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 리니어펄스모터의 치형 불일치 보정장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 로테이팅모터의 토크를 증대 시키기 위하여 로테이팅모터축 주변부에 위성치차를 설치한 것을 특징으로 하는 리니어펄스모터의 치형 불일치 보정장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 피봇축과 구동부유니트의 프레임 사이에는 벨로우즈를 장착한 것을 특징으로 하는 리니어펄스모터의 치형 불일치 보정장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 치형 불일치 판단수단은, 로테이팅모터의 전류값을 검출하여 중앙처리장치로 보내는 전류센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어펄스모터의 치형 불일치 보정장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 치형 불일치 판단수단은, 구동부유니트의 진행방향을 검출하기 위해 광을 치형평판 위로 주사하는 발광센서를 모서리 근처에 설치하고, 발광센서와 대응되는 상대측 모서리에 수광센서를 각각 대향형 구조로 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어펄스모터의 치형 불일치 보정장치.
  9. 치형평판상에 놓인 구동부유니트의 현재 치형 상호 불일치를 판단하는 단계와;
    구동부유니트에 전원이 공급되고 상기 1단계에서 판단된 치형 불일치에 따라 액츄에이터가 가동되어 피봇을 작동시켜 치형과 구동부유니트간 사이 간격 변화를 일으키는 단계와;
    상기 단계 종료 또는 진행 단계에서 로테이팅모터에 전원을 공급하여 이 모터를 ±90°이상으로 돌려주고 로테이팅모터의 해당 회전량 만큼 구동부유니트를 로테이팅 시켜 구동부유니트를 최적 위치로 세팅하는 위치 보정을 실행하는 단계와;
    구동부유니트의 위치 선정이 종료되면 액츄에이터를 재가동시켜 피봇을 복귀시킨 뒤 구동부유니트에 전원을 공급하여 구동부유니트를 한쪽방향(＋x or ＋y)으로 이동 시키고 이 과정에서 구동부유니트의 정렬상태를 검출하여 구동부유니트의 원점을 찾아 위치 보정을 종료하고, 위치 보정 검출결과가 기대조건에 못미치면 구동부유니트 전원을 끊고 다시 피봇과 로테이팅모터를 가동시켜 구동부유니트를 한쪽방향으로 이동시켜 전기 과정을 재 수행하여 치형 일치 여부를 판단하는 단계로 이루어지는 리니어펄스모터의 위치 보정방법을 특징으로 하는 리니어펄스모터의 치형 불일치 보정방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 치형일치 판단단계는, 로테이팅모터의 전류를 검출하여 그 최대값에 도달했을 때를 치형일치로 판단하는 것을 특징으로 하는 리니어펄스모터의 치형 불일치 보정방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 치형일치 판단단계는, 구동부유니트가 치형평판의 x 또는 y방향으로 움직여 치형평판의 외곽에 이르렀을 경우 발광센서 및 수광센서에 의하여 구동부유니트의 진행방향을 검출하여 치형일치 여부를 최종적으로 판단하는 것을 특징으로 하는 리니어펄스모터의 치형 불일치 보정방법.
KR1020000022678A 2000-04-28 2000-04-28 리니어펄스모터의 치형 불일치 보정장치 및 방법 KR100363060B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000022678A KR100363060B1 (ko) 2000-04-28 2000-04-28 리니어펄스모터의 치형 불일치 보정장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000022678A KR100363060B1 (ko) 2000-04-28 2000-04-28 리니어펄스모터의 치형 불일치 보정장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000053857A KR20000053857A (ko) 2000-09-05
KR100363060B1 true KR100363060B1 (ko) 2002-12-02

Family

ID=19667414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000022678A KR100363060B1 (ko) 2000-04-28 2000-04-28 리니어펄스모터의 치형 불일치 보정장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100363060B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2759820B1 (fr) * 1997-02-20 1999-04-02 Gec Alsthom Moteurs Sa Procede de reduction de bruit d'une machine electrique tournante, dispositif d'accrochage de stator de machine electrique tournante pour mettre en oeuvre le procede, machine electrique tournante pourvue d'un tel dispositif

Also Published As

Publication number Publication date
KR20000053857A (ko) 2000-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4683391A (en) Magnetically floating actuator having angular positioning function
CA1213636A (en) Limited angle torque motor with magnetic centering and stops
US7868503B1 (en) Embedded magnet motor and manufacturing method of the same
EP0130358B1 (en) Electro-magnetic alignment device
US6933644B2 (en) Magnetic levitation motor
JP5109587B2 (ja) 球面モータの製造方法および球面モータ
US9553535B2 (en) Motor driving apparatus
CN1278964A (zh) 直线电磁电机
WO2009125527A1 (ja) ブラシレスモータ位置検出装置
EP0514176B1 (en) Rotary pulse motor
KR101691518B1 (ko) 감소된 복잡성을 갖는 블러시가 없는 자가 베어링 ｄｃ 모터
KR20120018588A (ko) 선형 전동기
KR960000832B1 (ko) 리니어 액추에이터
US7176590B2 (en) Spiral linear motor
JP2005061578A (ja) 磁気軸受
KR20060121355A (ko) 베어링리스 스텝모터
CN109450218B (zh) 一种基于磁阻最小原理的球形电机
KR100363060B1 (ko) 리니어펄스모터의 치형 불일치 보정장치 및 방법
WO2018211913A1 (ja) 真空ポンプ、及び該真空ポンプに用いられる磁気軸受装置、並びに円環状電磁石
US6362549B1 (en) Magnetic bearing device
JP2001069746A (ja) 非接触型テーブル
US7719152B2 (en) Magnetic levitation actuator
JP2566791Y2 (ja) 回転型パルスモータ
KR20050067005A (ko) 영구자석형 전동기의 착자 방법 및 장치
WO2024069915A1 (ja) アクチュエータ及びそれを備えるワーク搬送ロボット

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee