KR100440761B1 - 베어링의외측에고정된외부레이스및내측에서회전운동하는내부레이스사이에서상대회전운동및상대변위를측정하기위한측정장치 - Google Patents

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미카 마리오
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Abstract

베어링의 면(10,11)사이의 관련 회전 운동 그리고/또는 변위를 측정하는 장치는 비회전 감지기(12)에 접속되고, 회전면(11)에 의해 활성화되는 펄스 발생기(13)로 이루어진다. 펄스 발생기는 코우딩 바퀴로 이루어지고 그리고 감지기는 광부호기로 이루어진다. 코우딩바퀴(13)는 복수의 비반사구역 또는 홈이 제공되는 반사물질의 원판으로 이루어진다.

Description

베어링의 외측에 고정된 외부레이스 및 내측에서 회전운동하는 내부 레이스사이에서 상대회전운동 및 상대변위를 측정하기 위한 측정장치.
본 발명은 상대 회전운동하는 부재들사이의 상대 각운동 또는 상대회전속도를 측정하기 위한 장치에 관련된다. 특히 접촉구름베어링의 레이스(race)들사이의 상대각운동 또는 회전운동을 감지하기 위한 광학장치에 관련된다.
현재 베어링을 구성하는 두 개의 레이스들 중 한 개의 레이스에 대한 다른 한 개의 레이스에 관한 운동 또는 위치를 나타내는 신호정보를 제공하는 측정장치가 공지의 접촉구름베어링에 구성된다. 상기 측정장치는 운동하는 펄스발생기 및 고정된 센서로 구성된다. 당해분야에서 임펄스링(impulse ring)으로서 알려진 펄스발생기수단이 회전운동을 위해 회전운동하는 베어링의 레이스에 고정된다. 상기 펄스발생기가 치형부를 가지거나 자화된 링으로 구성되고, 상기 링은 제어되어야 하는 부재에 장착된다. 일 펄스링의 치형부분 또는 자화부분을 향하거나 근접하게 배열되거나 정해진 거리만큼 떨어진 위치에 배열되도록 일반적으로 홀(hall)효과센서로서 이용되는 센서가 고정부분에 설치된다.
상기 장치들이 만족스런 성능을 제공하더라도, 상기 장치들은 회전당펄스속도에 관한 한계를 가진다. 그 결과 상기 형태의 측정장치에 의해 구해지는 정보의 형태 또는 갯수에 관한 한계를 가진다.
공지된 형태의 측정장치가 가지는 또 다른 단점에 의하면, 필연적으로 장치들의 구성부품들위에 부착되는 오염물이 시간경과에 따라 장치들의 정확한 작동을 손상시킨다. 또한 상기 장치들은 고온상태에서 작동하는 것이 부적합하고 일부 적용예에서 이용될 수 없다.
또한 베어링이 차량의 휠허브에 적용되는 실시예에서, 종래기술의 측정장치에 의해 발생되는 높은 자기장은 차량의 제동장치로부터 금속입자들을 끌어 당겨서 상기 금속입자들이 베어링위에 누적된다.
또 다른 단점에 의하면, 자기임펄스링 및 홀효과센서들은 비용이 많이 든다.
본 발명의 목적은 상기 종래기술의 문제점들 및 한계를 극복할 수 있는 장치를 제공하는 것이다. 특히 본 발명의 목적은 다수의 서로 다른 적용예들에서 이용될 수 있고 제조비용이 적은 다용도의 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 의하면, 회전운동하는 레이스와 고정되어 구동되는 센서수단에 연결된 펄스발생수단으로 구성되며, 상기 펄스발생수단이 코딩 휠로 구성되고, 상기 센서수단이 광학엔코더로 구성되며, 베어링의 레이스들사이에서 상대회전운동 또는 상대변위를 측정하기 위한 측정장치를 제공하여 상기 목적이 달성된다.
본 발명의 이해를 위하여, 하기 선호되는 실시예들이 예로서 설명되고, 첨부된 도면들을 참고한다.
도 1A는 본 발명의 장치에 관한 제 1 실시예를 도시한 축방향부분단면도.
도 1B는 도 1A의 화살표(A)를 따라 본 정면도.
도 2는 도 1에 도시된 장치의 평면도.
도 3은 본 발명의 장치에 관한 제 2 실시예를 도시한 축방향부분단면도.
*부호설명*
10 : 외부레이스 11 : 내부레이스
12 : 광학엔코더 13 : 코딩휠
15 : 장착링부재 17 : 인서트
19 : 밀봉부재 20 : 밀봉장치
도 1A 및 도 1B를 참고할 때, 접촉구름베어링의 외측에 고정된 외부 레이스(race)(10) 및 내측에서 회전운동하는 내부레이스(11)가 도시된다. 본 발명에 의하면, 상기 외부레이스(10)에 측정센서가 장착되고, 내부레이스(11)와 고정되어 회전하는 코딩휠(coding wheel)(13)을 향하는 광학엔코더(encoder)(12)에 의해 상기 측정센서가 구성된다. 상기 코딩휠(13)에 광선을 전달하고 상기 코딩휠(13)에 의해 반사된 광선을 수용하는 광전지장치에 의해 상기 광학엔코더(12)가 구성된다. 광선을 반사하는 재료로 제조된 원판에 의해 상기 코딩휠(13)이 구성되며, 상기 원판내에 복수개의 구멍들(window) 또는 비반사영역들이 형성된다. 상기 코딩휠(13)이 회전운동할 때, 상기 비반사영역들이 반사광선을 연속적으로 차단하여, 코딩휠의 위치에 관한 위치정보를 발생시킨다. 광학엔코더(12)에 의해 상기 위치정보가 해당 디지털데이타로 처리되고, 케이블(cable)(14)을 통해 (도면에 도시되지 않고) 떨어져 위치한 데이터처리유니트로 전달된다.
도 1A 및 도 1B의 실시예에 의하면, 상기 광학엔코더(12)가 장착링부재(15)내에 장착되고, 금속재질의 인서트(insert)(17)의 변부(16)를 구부려서 상기 장착링부재(15)가 지지된다. 고정된 외부레이스(10)의 요홈(18)내에 상기 인서트(17)가 고정된다. 베어링의 마주보는 측부에서 밀봉부재들을 장착하기 위한 요홈(18)이 종래기술의 베어링레이스들내에 제공된다.
도 2의 실시예를 참고할 때, 광학엔코더(12)의 몸체가 다리형상으로 제공된 두 개의 분기부분(12a, 12b)들을 가지고, (도면에 도시되지 않은) 광선방출기 및 상기 광선방출기로부터 발생한 광선을 직접 수신하기 위한 수신기가 상기 분기부분들내에 위치한다. 도 1A 및 도 1B의 실시예에 관한 설명과 유사하게 광선방출기로부터 수신기를 향하는 광선신호를 연속적으로 차단하기 위하여, 구멍을 가진 코딩휠(13)이 상기 광선방출기 및 수신기사이에 배열된다.
도 2의 실시예에 있어서, 래비린스(labyrinth)구조의 밀봉장치(20)가 내부레이스(11)에 장착된다. 기름 또는 다른 오염요소들이 상기 광학측정장치에 도달하는 것을 방지하기 위해 상기 밀봉장치(20)가 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 도 3을 참고할 때, 회전운동하는 내부레이스(11)와 회전하도록 치형부를 가진 크라운(crown)(21)이 고정된다. 크라운(21)의 평면과 수직인 평면에서 회전운동하는 기어(22)가 상기 크라운(21)과 연결된다.상기 기어(22)가 가요성의 축(23)을 회전구동되고, 상기 실시예들의 설명과 유사하게, 떨어져 위치한 코딩휠과 광학엔코더가 연결되고, 상기 코딩휠이 (도면에 도시되지 않은) 상기 축(23)의 단부에 의해 회전된다. 예를 들어, 광학측정장치를 손상시킬 수 있는 고온상태에서 작동하는 베어링들을 위해 도 3의 실시예가 적합하다. 예를 들어, 고온 상태인 기어박스의 모터오일과 접촉하는 베어링을 위해 도 3의 장치가 적용될 수 있다.
접촉구름베어링에 대해 광학센서측정장치를 적용하면, 회전각운동에서 구해지는 펄스(pulse)속도를 1회전당 2048개의 펄스까지 증가시킬 수 있다. 또한 본 발명의 구성에 의하면, 위치, 속도 및 공간에 관한 주요변수들이 시간의 함수로서 구해질 수 있다.
또한 본 발명의 센서는 오염물에 의해 거의 영향을 받지 않고, 따라서 지금까지 오염물 또는 고온에 따른 역효과에 의해 불가능했던 다수의 적용예들에 대해 상기 센서가 이용될 수 있다. 이 경우 도 3의 실시예에 의해 상기 문제가 해결된다.
또한 본 발명의 장치에 의하면, 상업적으로 이용할 수 있고 신뢰성있는 광학센서가 제공되어 비용이 상당히 절감된다.
본 발명의 실시예들이 설명될 때, 상기 설명은 단지 이해를 위해 제공되고, 본 발명이 상기 실시예들에 국한되지 않는다. 상기 실시예들을 참고하여 다양한 수정예들이 당업자들에 의해 이해된다.

Claims (2)

  1. 베어링의 내측에서 회전운동하는 내부레이스(11)에 의해 작동되고 구멍들을 가진 코딩휠(13)로 구성되는 펄스발생수단,
    상기 코딩휠(13)의 마주보는 측부들위에 배열되고 다리형상으로 구성된 두 개의 분기부분(l2a, l2b)들을 가진 광학엔코더(12)로 구성되는 비회전식 센서수단,
    상기 두 개의 분기부분(l2a, l2b)들 중 한 개의 분기부분내에 배열되고 상기 코딩횔(13)위에 광선을 방출하는 방출기수단,
    상기 코딩휠(13)의 구멍들을 통과하는 광선을 수용하고 상기 방출기 수단으로부터 발생한 광선을 직접 수신하며 다른 한 개의 분기부분내에 배열된 광전지수단으로 구성되고, 베어링의 외측에 고정된 외부레이스(10) 및 내측에서 회전운동하는 내부레이스(11)사이에서 상대회전운동 및 상대변위를 측정하기 위한 측정장치에 있어서,
    오염물 및 다른 오염요소들이 상기 광학엔코더(12)에 도달하는 것을 방지하기 위하여, 상기 내부레이스(11)에 장착되고 회전축을 향해 상기 광학엔코더(12)에 배열되며 반경방향의 돌출요소들을 가진 래비린스 밀봉장치(20)가 구성되고, 회전축을 향해 상기 밀봉장치(20)와 마주보는 위치에 배열된 밀봉부재(19)가 구성되며, 베어링의 외측에 고정된 외부레이스 및 내측에서 회전운동하는 내부레이스사이에서 상대회전운동 및 상대변위를 측정하기 위한 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 코딩휠(13) 및 광학엔코더(12)가 베어링으로부터 떨어진 위치에 배열되고, 가요성 회전구동수단에 의해 베어링의 내부레이스(11)에 상기 코딩휠(13)이 연결되며, 베어링의 외측에 고정된 외부레이스 및 내측에서 회전운동하는 내부레이스사이에서 상대회전운동 및 상대변위를 측정하기 위한 측정장치.
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