KR100778063B1 - Linear guide comprising the encoder and linear motor comprising the linear guide - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가이드 레일(121)과, 상기 가이드 레일(121)에 의하여 안내되는 가이드 블록(123)으로 이루어지며, 상기 가이드 레일(121)은 스케일(128)을 구비하고, 상기 가이드 블록(123)은 헤드(127)를 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 가이드(120) 및 상기 리니어 가이드(120)로 이루어지는 리니어 모터(100)에 관한 것으로; 리니어 가이드(120)를 이루는 가이드 레일(121)에 스케일(128)을 설치하고, 가이드 블록(123)에 헤드(127)를 설치함으로써 별도의 스케일과 헤드로 이루어지는 엔코더를 구비하지 않고 간단하게 리니어 모터를 형성할 수 있으며, 엔코더가 리니어 가이드(120)와 일체로 형성되므로 리니어 모터(100)의 구조가 간단해지며, 헤드(127)가 리니어 가이드(120)의 내부에 형성되므로 외부 환경 변화에 따라 엔코더의 정밀도가 저하되는 문제가 발생하지 않으며, 리니어 가이드(120)의 가이드 블록(123)에 조정 가능하도록 헤드(127)가 설치되므로 리니어 모터(100) 등 필요한 곳에 리니어 가이드(120)를 설치하는 경우나, 설치 후 사용 중 엔코더의 감도가 저하되는 경우에 스케일(128)과 헤드(127)의 설치 위치를 정확하게 조정할 수 있어 센싱의 정밀도를 용이하게 지속적으로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention comprises a guide rail 121 and a guide block 123 guided by the guide rail 121, the guide rail 121 is provided with a scale 128, the guide block 123 Is a linear guide (120) characterized in that it comprises a head (127) and a linear motor (100) comprising the linear guide (120); By installing the scale 128 on the guide rail 121 constituting the linear guide 120 and the head 127 on the guide block 123, the linear motor is not provided without a separate scale and encoder. Since the encoder is formed integrally with the linear guide 120, the structure of the linear motor 100 is simplified, the head 127 is formed inside the linear guide 120, so as to change the external environment Since the accuracy of the encoder does not decrease, the head 127 is installed in the guide block 123 of the linear guide 120 so that the linear guide 120 may be installed where necessary, such as the linear motor 100. If the encoder's sensitivity decreases during installation or after installation, the mounting position of the scale 128 and the head 127 can be accurately adjusted to easily maintain the accuracy of sensing. There are effects that can kill.
리니어 가이드, 리니어 모터, 엔코더, 스케일, 헤드 Linear guides, linear motors, encoders, scales, heads
Description
도 1은 종래 기술에 의한 리니어 모터를 도시한 평면도이다.1 is a plan view showing a linear motor according to the prior art.
도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면도이다.2 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르는 리니어 모터를 도시한 평면도이다.3 is a plan view illustrating a linear motor according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4는 도 3 리니어 모터의 A-A선에 따르는 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along line A-A of the linear motor of FIG. 3.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르는 엔코더를 구비하는 리니어 가이드를 도시한 개략적인 사시도이다.5 is a schematic perspective view showing a linear guide having an encoder according to a preferred embodiment of the present invention.
도 6은 도 5에 도시한 엔코더를 구비하는 리니어 가이드의 일부 분해 사시도이다.FIG. 6 is a partially exploded perspective view of the linear guide including the encoder shown in FIG. 5.
도 7은 도 5에 도시한 엔코더를 구비하는 리니어 가이드의 일부 분해 저면 사시도이다.FIG. 7 is a partially exploded bottom perspective view of the linear guide including the encoder illustrated in FIG. 5.
도 8은 도 5의 A-A선에 따르는 가이드 블록의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of the guide block taken along the line A-A of FIG.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 리니어 모터 110 : 베이스 플레이트100: linear motor 110: base plate
120 : 리니어 가이드 121 : 가이드 레일120: linear guide 121: guide rail
123 : 가이드 블록 125 : 위치조정나사123: guide block 125: positioning screw
127 : 헤드 129 : 신호선127: head 129: signal line
141 : 슬라이더 143 : 가동자141: slider 143: mover
145 : 고정자145: stator
본 발명은 엔코더를 구비하는 리니어 가이드 및 리니어 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 설치구조가 간단하고, 외부 영향을 적게 받으며, 엔코더의 감도를 최적으로 유지할 수 있도록 헤드를 용이하게 조절할 수 있는 엔코더를 구비하는 리니어 가이드 및 리니어 모터에 관한 것이다.The present invention relates to a linear guide and a linear motor having an encoder, and more particularly, to provide an encoder that can be easily adjusted so that the installation structure is simple, the external influence is reduced, and the sensitivity of the encoder can be optimally maintained. It relates to a linear guide and a linear motor to be provided.
엔코더는 스케일과 헤드로 이루어지며, 스케일 내부에는 직선형 유리 혹은 스틸(Steel)을 내장하고 있으며, 내부에 내장된 유리나 스틸에 보통 10㎛ 혹은 20㎛ 간격으로 눈금이 새겨져 있다. 이런 눈금이 새겨진 부분을 헤드가 지나가면서 ㎜당 50 내지 2,500펄스 혹은 그 이상의 펄스를 읽어들여 이를 직선 거리로 환산하여 슬라이더의 이동 거리를 알려주는 장치이다. 즉 엔코더는 현재 슬라이더의 위 치를 감지하여 아날로그 신호인 위치감지신호를 발생시키며, 엔코더로부터 발생하는 위치신호는 A/D변환부에서 수신하여 디지털신호인 위치감지신호를 출력하며, A/D변환부로부터 출력되는 위치감지신호를 제어기에서 수신하여 위치, 속도 등을 산출하게 되는 것이다.The encoder consists of a scale and a head, and the inside of the scale contains straight glass or steel, and the scale is usually engraved on the inside of the glass or steel at intervals of 10 μm or 20 μm. It is a device that tells the moving distance of the slider by reading 50 to 2,500 pulses or more pulses per mm and converting them into straight distances as the head passes through the portion where the scale is engraved. That is, the encoder detects the current position of the slider and generates a position detection signal, which is an analog signal, and the position signal generated from the encoder is received by the A / D converter to output the position detection signal, which is a digital signal, and the A / D converter. The position detection signal output from the controller is received to calculate the position, speed, and the like.
상기 헤드가 최적의 흔들림 없는 직선 상태로 스케일을 따라다니도록 하기 위하여 각 제조사마다 다양한 방법을 채택하고 있으며, 이동 중 발생하는 진동을 흡수하여 흔들림이 있는 경우에도 스케일과 헤드 사이의 간격을 최적의 상태로 유지시킬 수 있도록 하고 있다.Various methods are adopted by each manufacturer to ensure that the head follows the scale in a straight line without optimum shaking, and the gap between the scale and the head is optimized even when there is shaking by absorbing vibration generated during movement. To be maintained.
엔코더는 사용되는 기계의 기종, 설치면적, 이동거리, 사용온도 등 사용환경과 속도, 요구되는 정밀도, 분해능 등 여러 가지 인자들을 고려하여 선택한다. 리니어 모터에 있어서 현재까지 사용되는 엔코더는 주로 개방형 엔코터(헤드와 스케일 분리형)를 사용하며, 정밀 제어를 위하여 발열 상태나 분진 발생 등 주변 환경과 가속도, 속도 등 사용 조건을 집중적으로 고려하여 적합한 엔코더를 선택하여야 한다.The encoder is selected in consideration of various factors such as the environment, speed, required precision, and resolution, such as the machine type used, the installation area, the moving distance, and the operating temperature. The encoders used up to now in linear motors mainly use open encoders (separate head and scale) .For precise control, suitable encoders are designed considering intensive conditions such as heat generation, dust generation, environment, acceleration, and speed. Must be selected.
도 1은 종래 기술에 의한 리니어 모터(1)를 도시한 개략적인 평면도이며, 도 2는 도 1의 A-A선에 따르는 단면도이다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 종래 기술에 의한 리니어 모터(1)는 베이스 플레이트(10)와; 상기 베이스 플레이트(10)에 고정 설치되는 고정자(45)와; 하나 이상의 리니어 가이드(20)와; 상기 리니어 가이드(20)에 의하여 안내되면서 가동자(43)를 구비하여 전후진 운동을 하는 슬라이더(41)와; 상기 슬라이더(41)의 속도, 변위 등을 제어하기 위하여 베이스 플레이 트(10)에 고정 설치되는 스케일(53)과 상기 스케일(53)과 소정의 간격을 유지하면서 스케일(53)을 따라 슬라이더(41)와 함께 이동하는 헤드(51)로 이루어지는 엔코더(50)를 포함하여 구성된다.1 is a schematic plan view of a
상기 리니어 가이드(20)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 베이스 플레이트(10)에 고정 설치되는 가이드 레일(21)과, 상기 가이드 레일(21)에 의하여 안내되는 가이드 블록(23)으로 이루어진다. 그리고 상기 슬라이더(41)는 볼트(도시하지 않음) 등에 의하여 가이드 블록(23)과 일체로 형성된다.1 and 2, the
상기에서 엔코더(50)의 스케일(53)을 고정 설치하기 위하여 도 2에 도시한 바와 같이 베이스 플레이트(10)에 돌출부를 구비하며, 상기 헤드(51)에는 도시하지 않은 신호선이 연결되며, 상기 신호선은 도시하지 않은 제어수단에 연결되어, 헤드(51)에서 발생하는 신호를 제어수단으로 전달한다.In order to fix the
상기와 같은 리니어 모터(1)는 가동자(43)의 구성에 따라 가동 코일형과 가동 영구자석형으로 분류된다. 가동코일형은 고정자가 영구자석으로 구성되고 가동자는 코일로 구성되며, 가동 영구자석형은 고정자가 코일로 구성되며 가동자는 영구자석으로 구성된다.The
상기에 기재된 리니어 모터(1)는 엔코더(50)가 분리형으로 설치되어 있으며, 가동자(43)와 고정자(45)가 직접 노출되는 구조이며, 또한 슬라이더(41)와 베이스 플레이트(10)를 크게 제작하지 않는 한 가동자(43)와 고정자(45)에 가깝게 설치될 수밖에 없는 구조이다. The
따라서 상기에 기재된 리니어 모터(1)는 엔코더(50)가 분리형으로 별도로 설 치되므로 전체적인 구조가 복잡하고, 엔코더(50)를 설치하기 위하여 별도의 구조물이 필요하며, 엔코더(50)가 가동자(43)와 고정자(45)에 노출되어 있으므로 발열에 의한 에러 발생 염려가 있으며, 진동에 대한 특별한 대책이 요구되는 문제점이 있었다.Therefore, the
본 발명은 상기와 같은 종래의 리니어 모터가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 구조가 간단하고, 외부로 노출되지 않는 엔코더 헤드를 구비하며 따라서 주변 기기의 발열에 대하여도 에러 발생 염려가 없으며, 진동에 대한 내진 특성이 향상된 엔코더를 구비하는 리니어 가이드 및 리니어 모터를 제공하는데 목적이 있는 것이다.The present invention has been proposed to solve the problems of the conventional linear motor as described above, and has a simple structure and an encoder head that is not exposed to the outside. It is an object of the present invention to provide a linear guide and a linear motor having an encoder with improved seismic resistance against vibration.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 리니어 모터는 베이스플레이트와; 상기 베이스플레이트에 설치되는 가이드 레일과, 상기 가이드 레일에 의하여 안내되어 전후진 운동을 하는 가이드 블록으로 이루어지는 하나 이상의 리니어 가이드와; 상기 가이드 블록에 고정 설치되어 상기 가이드 블록과 함께 전후진 운동을 하는 슬라이더와; 상기 슬라이더에 고정 형성되는 가동자와; 상기 베이스플레이트에 고정 설치되는 고정자로 이루어지며, 상기 가이드 레일에는 스케일이 고정 설치되며, 상기 가이드 블록에는 헤드가 고정 설치되는 것을 특징으로 한다.Linear motor according to the present invention for achieving the above object is a base plate; At least one linear guide formed of a guide rail installed on the base plate and a guide block guided by the guide rail and moving forward and backward; A slider fixed to the guide block and moving forward and backward with the guide block; A movable member fixed to the slider; It is made of a stator fixed to the base plate, the scale is fixed to the guide rail, characterized in that the head is fixed to the guide block.
상기에 있어서 스케일은 가이드 레일에 형성된 요홈에 고정 설치되며, 상기 헤드는 가이드 블록의 저면에 형성된 안착홈에 하나 이상의 장방형 관통홀을 통하여 위치조정나사에 의하여 설치되는 것을 특징으로 하며,In the above, the scale is fixed to the groove formed in the guide rail, the head is characterized in that the mounting groove formed in the bottom of the guide block through the one or more rectangular through-holes by positioning screws,
상기 관통홀의 상부로 위치조정나사가 이동 가능하도록 장방형 개구부가 형성되는 것을 특징으로 한다.A rectangular opening is formed to move the positioning screw to an upper portion of the through hole.
그리고 본 발명에 따르는 엔코더를 구비하는 리니어 가이드는 가이드 레일과, 상기 가이드 레일에 의하여 안내되는 가이드 블록으로 이루어지며, 상기 가이드 레일은 스케일을 구비하며, 상기 가이드 블록은 헤드를 구비하는 것을 특징으로 한다.The linear guide having the encoder according to the present invention comprises a guide rail and a guide block guided by the guide rail, the guide rail has a scale, and the guide block has a head. .
상기에 있어서 헤드는 가이드 블록에 저면에 형성된 안착홈에 장방형 관통홀을 통하여 위치조정나사에 의하여 고정 설치되며, In the above, the head is fixed to the mounting groove formed on the bottom of the guide block by a positioning screw through a rectangular through hole,
상기 가이드 블록에 형성된 관통홀의 상면으로 위치조정나사가 이동 가능하도록 안착하는 장방형 개구부가 형성되는 것을 특징으로 한다.It characterized in that the rectangular opening for mounting the positioning screw to be moved to the upper surface of the through hole formed in the guide block.
이하, 본 발명에 따른 리니어 모터 및 엔코더를 구비하는 리니어 가이드의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment of a linear guide having a linear motor and an encoder according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르는 리니어 모터(100)를 도시한 개략적인 평면도이며, 도 4는 도 3에 도시한 리니어 모터(100)의 A-A선에 따르는 단면도이며, 도 5는 도 3 리니어 모터(100)에 구비되는 리니어 가이드(120)를 도시한 사시도이다.3 is a schematic plan view of a
도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르는 리니어 모터(100)는 베이스플레이트(110)와; 상기 베이스플레이트(110)에 설치되는 가이드 레일(121)과, 상기 가이드 레일(121)에 의하여 안내되어 전후진 운동을 하는 가이드 블록(123)으로 이루어지는 하나 이상의 리니어 가이드(120)와; 상기 가이드 블록(123)에 고정 설치되어 상기 가이드 블록(123)과 함께 전후진 운동을 하는 슬라이더(141)와; 상기 슬라이더(141)에 고정 형성되는 가동자(143)와; 상기 베이스플레이트(110)에 고정 설치되는 고정자(145)로 이루어진다. 그리고 상기 리니어 가이드(120) 중 어느 한 리니어 가이드(120)를 이루는 가이드 레일(121)에 스케일(128)이 고정 설치되며, 가이드 블록(123)에 헤드(127)가 고정 설치되어 스케일(128)을 따라 이동하며 위치신호 등을 발생시키고, 신호선(129)을 통하여 도시하지 않은 제어 수단으로 위치신호를 전달하게 된다.3 to 5, the
상기와 같이 리니어 가이드(120)를 이루는 가이드 레일(121)과 가이드 블록(123)에 각각 스케일(128)과 헤드(127)를 구비함으로써, 위치 등을 감지하기 위하여 별도의 엔코더를 구비하지 않아도 되며, 또한 엔코더를 설치하기 위한 별도의 구조물도 필요하지 않게 되어, 리니어 모터(100)의 전체적인 구조가 간단하게 되며, 헤드(127)가 외부로 노출되지 않는 구조이므로 발열이나 진동 등 외부의 영향에 의해서 정밀도가 저하되는 문제점이 해소된다.As described above, the
도 6은 도 5에 도시한 리니어 가이드(120)의 개략적인 일부 분해 사시도이며, 도 7은 도 6에 도시한 리니어 가이드(120)의 리니어 헤드(123)의 저면 일부 분 해 사시도이며, 도 8은 도 5의 A-A선에 따르는 가이드 블록의 단면도이다.6 is a partially exploded perspective view schematically illustrating the
도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르는 리니어 가이드(120)는 가이드 레일(121)과, 상기 가이드 레일(121)에 의하여 안내되는 가이드 블록(123)으로 이루어지며, 상기 가이드 레일(121)에는 스케일(128)이 고정 설치되며, 상기 가이드 블록(123)에는 헤드(127)가 조정 가능하게 설치된다.5 to 7, the
상기 가이드 레일(121)에 스케일(128)을 고정 설치함에 있어서, 도 4 및 도 6에 도시한 바와 같이 상기 가이드 레일(121)에 길이 방향으로 요홈(121a)을 형성하고, 상기 스케일(128)은 상기 요홈(121a)에 안착 고정되도록 하는 것이 바람직하다.In fixing the
그리고 헤드(127)를 가이드 블록(123)에 조정 가능하도록 설치함에 있어서, 도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이 가이드 레일(121)에 마주 보는 가이드 블록(123)의 저면에 헤드(127)가 안착할 수 있는 안착홈(124)을 형성하고, 가이드 레일(121)과 반대편인 가이드 블록(123) 표면에 장방형 개구부(123a)를 형성하며, 상기 개구부(123a)에 상기 안착홈(124)과 관통하는 장방형 관통홀(123b)을 형성한다. When the
상기와 같이 가이드 블록(123)에 안착홈(124)과, 장방형 개구부(123a)와, 장방형 관통홀(123b)을 형성한 후, 나사 구멍(127a)이 형성된 헤드(127)를 안착홈(124)에 안착시키고 관통홀(123b)을 통하여 위치조정나사(125)로 상기 나사 구멍(127a)에 나사 결합하여 헤드(127)를 가이드 블록(123)에 조정 가능하도록 설치한다. As described above, the
상기 장방형 개구부(123a)와 장방형 관통홀(123b)의 형성 방향을 같게 형성 하고, 개구부(123a)의 폭을 위치조정나사(125)의 머리 부분 폭보다 약간 크게 형성하고, 관통홀(123b)의 폭을 위치조정나사(125)의 나사부 폭보다 약간 크게 형성하여 위치조정나사(125)가 개구부(123a)를 따라 이동 가능한 상태가 되도록 한다. The
두 개 이상의 위치조정나사(125)로 헤드(127)를 견고하게 가이드 블록(123)에 고정할 수 있도록 하기 위하여, 상기 장방형 개구부(123a)와 장방형 관통홀(123b)은 하나 이상 형성하는 것이 바람직하다.In order to secure the
도 5 내지 도 7에서 미설명 부호 123c는 헤드(127)의 신호선(129)을 도시하지 않은 제어 수단으로 간섭없이 연결하도록 하기 위하여 가이드 블록(123)에 형성한 오목홈을 도시한 것이다.In FIG. 5 to FIG. 7,
도 5 내지 도 8을 참조하여, 헤드(127)의 위치 조정 과정을 간단하게 설명한다.5 to 8, the position adjusting process of the
가이드 블록(123) 저면에 형성된 안착홈(124)에 헤드(127)를 위치시키고 장방형 개구부(123a)와 관통홀(123b)을 통하여 위치조정나사(125)로 헤드(127)에 형성된 나사 구멍(127a)에 나사 결합하여, 가이드 블록(123) 저면 안착홈(124)에 헤드(127)를 고정 안착시킨다. 이때, 신호선(129)은 오목홈(123c)을 통하여 외부로 인출되도록 한다.The
그리고 상기와 같이 저면에 헤드(127)가 안착 된 가이드 블록(123)을 스케일(128)을 구비하는 가이드 레일(121)에 왕복운동 가능하게 설치하고, 인출된 신호선(129)을 도시하지 않은 제어 수단에 연결한다.Then, as described above, the
상기와 같이 가이드 레일(121)에 가이드 블록(123)을 설치한 후, 가이드 레 일(121)을 따라 가이드 블록(123)을 왕복 운동시키면서, 제어 수단을 통하여 감지된 위치 정보를 확인한다. 위치 정보가 제대로 센싱되지 않는 경우 위치조정나사(125)와 헤드(127)의 나사 결합을 약간 풀고, 위치조정나사(125)를 장방형 개구부(123a)와 관통홀(123b)을 따라 움직임으로써 도 8의 좌우 방향으로 헤드(127) 위치를 조정한다.After installing the
헤드(127)의 위치를 조정하고, 위치조정나사(125)와 헤드(127)의 나사 결합을 체결한 후, 다시 제어 수단을 통하여 감지된 위치 정보 등을 확인한다. 이와 같은 과정을 반복함으로써 최적의 정밀도를 확보할 수 있으므로 가이드 레일(121)과 가이드 블록(123)의 정밀도에 영향을 받지 않고 필요할 때는 언제나 용이하게 헤드(127)의 위치를 용이하게 조절할 수 있게 된다. After adjusting the position of the
상기에서 롤러(122)에 의하여 가이드 레일(121)을 따라 안내되어 전후진 운동을 하는 리니어 가이드(120)에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 종래의 다양한 종류나 형태의 리니어 가이드에 본 발명이 적용될 수 있음은 당연한 것이다.Although the
마찬가지로 상기에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 보호범위는 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 변형할 수 있는 범위는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 해석하여야 할 것이다.Likewise, while the preferred embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings, the scope of protection of the present invention is not limited thereto, and the scope of the present invention may be easily modified by those skilled in the art. It should be interpreted as falling within the protection scope of the present invention.
상기와 같은 리니어 가이드(120)에 의하면, 리니어 가이드(120)를 이루는 가이드 레일(121)에 스케일(128)을 설치하고, 가이드 블록(123)에 헤드(127)를 설치함으로써 별도의 스케일과 헤드로 이루어지는 엔코더를 구비하지 않고 간단하게 리니어 모터를 형성할 수 있으며, 엔코더가 리니어 가이드(120)와 일체로 형성되므로 리니어 모터(100)의 구조가 간단해지며, 엔코더가 리니어 가이드(120)의 내부에 형성되므로 리니어 모터(100)의 작동에 의하여 발생하는 발열로부터 차폐되므로 외부 환경 변화에 따라 정밀도가 저하되지 않으며, 리니어 가이드(120)의 가이드 블록(123)에 조정 가능하도록 헤드(127)가 설치되므로 리니어 모터(100) 등 필요한 곳에 리니어 가이드(120)를 설치하는 경우나, 설치 후 사용 중 엔코더의 감도가 저하되는 경우에 스케일(128)과 헤드(127)의 설치 위치를 정확하게 조정할 수 있어 센싱의 정밀도를 현저하게 향상시킬 수 있으며, 향상된 감도를 지속적으로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.According to the
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