KR100963516B1 - 리니어모터의 냉각 제어장치 - Google Patents

리니어모터의 냉각 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공작기계의 이송축을 이송하는 리니어모터의 발열방지 및 과전류로 인한 장비정지에 따른 손상을 방지하기 위한 리니어모터의 냉각 제어장치에 관한 것으로, 상기 리니어모터의 과전류를 감지하여 감지신호를 발생하는 전류감지센서와, 리니어모터의 내부온도를 감지하여 제 1온도신호를 발생하는 제 1온도센서와, 상기 냉각기의 내부온도를 감지하여 제 2온도신호를 발생하는 제 2온도센서와, 상기 각 센서의 신호를 기준값과 비교하여 리니어모터 및 냉각기를 제어하는 제어신호를 출력하는 제어기와, 상기 각 온도센서에서 수신되는 온도신호를 실시간으로 모니터링하는 디스플레이로 구성된다.
Figure R1020030044094
리니어모터, 센서, 냉각기, 냉각유로, A/D변환기

Description

리니어모터의 냉각 제어장치{A Cooling Control System of A Linear Motor}
도 1은 본 발명에 따른 리니어모터의 냉각 제어장치의 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 리니어모터의 냉각 제어장치의 작동단계를 나타내는 순서도이다.
< 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 >
10: 리니어모터, 11: 제 1온도센서,
12: 전류감지센서, 20: 냉각기,
21: 제 2온도센서, 30: 제어기,
31: 제 1메모리, 32: 제 2메모리,
40: 디스플레이 장치,
본 발명은 공작기계의 이송축을 이송하는 리니어모터의 발열방지 및 과전원으로 인한 장비정지에 따른 손상을 방지하기 위한 것으로, 보다 상세하게는 1차적으로 리니어모터에서 발생되는 열을 감지하여 냉각기를 가동함으로써, 발열을 막을 수 있으며, 2차적으로(냉각기의 가동으로도 발열이 계속될 시) 리니어모터의 감속 여부를 제어하여 발열을 막을 수 있는 리니어모터의 냉각 제어장치에 관한 것이다.
근래에 들어 리니어모터는 고정밀도 및 고속을 요하는 장비들의 직선운동 시스템으로 사용되고 있어 그 응용분야가 점차 확대되고있는 실정이다.
그러나 과도한 동작조건 및 절삭조건 또는 장시간 고속운전의 경우, 리니어모터는 코일에 저항손실이 발생하고, 이로 인한 발열에 의해 코일의 절연막이 파괴되거나, 모터 구성재료 접합부분의 균열 및 손상을 가져올 수 있고, 전체 시스템으로 열전달에 따라 기구물이 열변형을 유발하여 장비의 정밀도를 악화시키는 문제점을 가지고 있다. 따라서 리니어모터를 사용한 시스템에 있어서 리니어모터의 냉각은 시스템에 있어 중요한 요소가 된다.
여기서 리니어모터의 냉각을 위한 방법은 크게 2가지로 구분할 수 있는데, 이는 냉각유체한 수냉식과, 냉각팬을 이용한 공냉식이다. 그러나 이러한 방식들은 고속부하가 많이 걸리는 시스템에서는 리니어모터 자체의 발열량이 문제가 되어 냉각에 한계가 있게 된다.
따라서 본 발명은 이러한 리니어모터 자체의 발열량에 따른 냉각 한계를 극복하고자, 1차적으로는 냉각유체를 이용하여 리니어모터의 발열을 냉각하고, 2차적으로는 리니어모터의 출력제한으로 인한 감속으로 리니어모터의 발열을 억제할 수 있는 장치를 제시하고자 한다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은, 리니어모터 차체의 발열량에 따른 냉각 한계를 극복할 수 있는 리니어모터의 냉각 제어장치를 제공하는 것이다.
그리고 본 발명의 제 2목적은, 1차적으로는 냉각유체를 이용하여 리니어모터의 발열을 냉각하고, 2차적으로는 리니어모터의 출력제한으로 인한 감속으로 리니어모터의 발열을 억제할 수 있는 리니어모터의 냉각 제어장치를 제공하는 것이다.
이러한 본 발명의 목적들은, 상기 리니어모터(10)의 과부화로 인한 과전류를 감지하여 감지신호를 발생하는 전류감지센서(12);
상기 리니어모터(10) 및 냉각기(20)의 내부온도를 감지하여 각각의 온도신호를 발생하는 제 1온도센서(11) 및 제 2온도센서(21);
상기 제 1온도센서(11)의 온도신호를 수신받아 설정된 기준온도범위와 비교하여 상기 냉각기(20)를 제어하는 제 1제어신호와, 상기 전류감지센서(12)의 감지신호를 수신받아 설정된 기준전력치와 비교하여 상기 리니어모터(10)를 제어하는 제 2제어신호를 출력하는 제어기(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어모터의 냉각 제어장치에 의해서 달성된다.
그리고 상기 제어기(30)는 상기 제 1온도센서(11)의 기준온도범위가 저장된 제 1메모리(31)와, 상기 리니어모터(10)의 이송속도별 기준전력이 저장된 제 2메모리(32)를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
아울러 상기 각 온도센서(11, 21)에서 수신되는 온도신호를 실시간으로 모니터링하여 냉각기(20) 및 리니어모터(10)의 내부온도를 시각할 수 있도록 구비되는 디스플레이장치(40)를 더 포함하는 것이 특징이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들 과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하에서는 본 발명에 따른 리니어모터의 냉각 제어장치에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 리니어모터의 냉각 제어장치의 블럭도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제어장치는 공작기계의 이송축을 이송하는 리니어모터(10)의 발열방지 및 과전류로 인한 장비정지에 따른 손상을 방지하기 위한 장치이다.
이 때 리니어모터(10)는 발열로 인한 내부온도를 일정한 온도로 유지시킬 수 있는 냉각유로가 설치되고, 상기 냉각유로는 선택적으로 냉각유체가 순환될 수 있도록 냉각기(20)와 연결된다.
상기 제어장치는 크게 3부분으로 이루어지는데, 이는 센싱부, 제어부 및 출력부로 이루어진다.
여기서 상기 센싱부는 상기 리니어모터(10)의 과전류를 감지하여 감지신호를 발생하는 전류감지센서(12)와, 리니어모터(10)의 내부온도를 감지하여 제 1온도신호를 발생하는 제 1온도센서(11)와, 상기 냉각기(20)의 내부온도를 감지하여 제 2온도신호를 발생하는 제 2온도센서(21)이다.
그리고 상기 제어부는 상기 각 센서(11, 12, 21)의 신호를 기준값과 비교하여 리니어모터(10) 및 냉각기(20)를 제어하는 제어신호를 출력하는 제어기(30)이 다.
아울러 상기 출력부는 상기 각 온도센서(11, 21)에서 수신되는 온도신호를 실시간으로 모니터링하는 디스플레이 장치(40)이다.
이 때 상기 각 센서(11, 12, 21)에 송출되는 온도신호와 감지신호는 A/D변환기를 통해 제어기(30)로 송출되게 구성되고, 이에 기초하에 발생된 제어기(30)의 제어신호는 D/A변환기를 통해 리니어모터(10) 및 냉각기(20)로 재송출되게 구성된다.
여기서 상기 전류감지센서(12)는 상기 리니어모터(10)의 외부에 장착되어 감지되는 과전류를 감지신호를 변환하여 제어기(30)로 송출될 수 있도록 제어기(30)와 전기적으로 연결된다.
더불어 제 1온도센서(11)는 상기 리니어모터(10)의 내부에 장착되어 감지되는 내부온도를 온도신호로 변환하여 송출될 수 있도록 상기 제어기(30)와 전기적으로 연결된다.
그리고 상기 제 2온도센서(21)는 상기 냉각기(20)의 내부에 장착되어 감지되는 측정온도를 외부에서 모니터링 될 수 있도록 디스플레이 장치(40)와 전기적으로 연결된다. 이 때 상기 디스플레이 장치(40)는 냉각기(20)의 내부 온도와 더불어 상기 리니어모터(10)의 내부온도도 모니터링 될 수 있도록 제 1온도센서(11)와도 전기적으로 연결된다.
그리고 제어기(30)는 상기 제 1온도센서(11)의 기준온도범위가 저장된 제 1메모리(31)와, 전류감지센서(12)에서 감지되는 감지신호를 수신받아 리니어모터(10)의 전력량을 조절할 수 있도록 이송속도별 기준전력치가 저장된 제 2메모리(32)로 구성된다.
따라서 제어기(30)는 제 1온도센서(11)의 온도신호를 수신받아 제 1메모리(31)에 저장된 기준온도범위와 비교하여 선택적으로 상기 냉각기(20)의 냉각유체 송출여부를 결정할 수 있으며, 리니어모터(10)의 과부하에 따른 감지신호를 상기 전류감지센서(12)로부터 수신받아 제 2메모리(32)에 저장된 기준전력치와 비교하여 선택적으로 리니어모터(10)의 출력을 제어할 수 있도록 이루어진다.
이하에서는 본 발명에 따른 리니어모터의 냉각 제어장치에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 리니어모터의 냉각 제어장치의 작동단계를 나타내는 순서도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 공작기계의 이송축에 설치된 리니어모터(10)의 동작으로 상기 이송축은 직선 왕복운동하게 된다.(S100)
이 때 리니어모터(10)의 내부에 장착되어진 제 1온도센서(11)는 내부온도를 측정한다.(S200)
이 때 과도한 동작조건 및 절삭조건 또는 장시간 고속운전의 경우, 상기 리니어모터(10)에는 부하가 걸리게 된다. 이 과정에서 상기 리니어모터(10)는 자체적으로 발생되는 발열로 내부온도가 기준온도 이상으로 급격히 상승하게 하게 된다.(S300)
그러면 상기 냉각기(20)는 저장된 냉각유체을 분출시켜 상기 리니어모터(10) 의 내부에 설치되는 냉각유로로 냉각유체가 흘러들어가 리니어모터(10)의 내부를 냉각시키게 된다.(S310)
이러한 과정은 제어기(30)로 수신되는 제 1온도센서(11)의 온도신호를 기준온도범위와 비교하여 기준온도범위 이상일 때 냉각기(20)를 제어하는 제 1제어신호에 의해 가능하다.(S320)
만일 상기의 과정을 통하여도, 리니어모터(10)의 내부온도가 낮아지지 않을 경우, 상기 제어기(30)는 상기 전류감지센서(12)로 감지되는 감지신호를 수신받아 제 2메모리(32)에 저장된 기준전력치와 비교하여 제 2제어신호를 출력하게 된다.(S330) 이 때 상기 제 2제어신호는 인버터를 통해 상기 리니어모터(10)의 전력을 조절하여 상기 리니어모터(10)의 가동속도를 감속시킨다.(S340)
이렇게 가감속 성능을 기준온도범위에 맞추어 줄여나가면(S350), 이에 비추어 상기 리니어모터(10)의 출력제한이 이루어지게 되므로 리니어모터(10)의 내부온도가 안정화된다.(S400)
한편 디스플레이장치(40)를 통해 모니터링되는 리니어모터(10)의 내부온도와, 냉각기(20)의 내부온도가 상기의 모든 과정을 통하여도 낮아지지 않을 경우에는 냉각기(20)의 고장임을 판단하여 모든 작동을 정지한다.
이상에서와 같이 상기 공작기계의 리니어모터(10)의 냉각 제어장치에 있어서, 냉각유체의 유량 및 온도를 제어하는 시스템을 구성하여 제어기(30)에 연결하여 사용할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 리니어모터의 냉각 제어장치에 따르면, 1차적으로는 냉각유체를 이용하여 리니어모터의 발열을 냉각하고, 2차적으로는 리니어모터의 출력제한으로 인한 감속으로 리니어모터의 발열을 억제할 수 있어 냉각효율을 향상시킬 수 있으며, 발열에 의한 리니어모터의 성능저하 및 열변형을 방지할 수 있는 이점이 있다.
그리고 리니어모터의 냉각여부에 따른 다른 고장부위를 쉽게 찾을 수 있는 효과가 있다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 특허청청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

Claims (3)

  1. 공작기계의 이송축을 구동하는 리니어모터(10)와, 상기 리니어모터(10)의 발열을 제어하는 냉각기(20)에 있어서,
    상기 리니어모터(10)의 과부화로 인하 과전류를 감지하여 감지신호를 발생하는 전류감지센서(12);
    상기 리니어모터(10) 및 냉각기(20)의 내부온도를 감지하여 각각의 온도신호를 발생하는 제 1온도센서(11) 및 제 2온도센서(21);
    상기 제 1온도센서(11)의 온도신호를 수신받아 설정된 기준온도범위와 비교하여 상기 냉각기(20)를 제어하는 제 1제어신호와, 상기 전류감지센서(12)의 감지신호를 수신받아 설정된 기준전력치와 비교하여 상기 리니어모터(10)를 제어하는 제 2제어신호를 출력하는 제어기(30)를 포함하되, 상기 제어기(30)는 상기 제 1온도센서(11)의 기준온도범위가 저장된 제 1메모리(31)와, 상기 리니어모터(10)의 이송속도별 기준전력이 저장된 제 2메모리(32)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어모터의 냉각 제어장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 온도센서(11, 21)에서 수신되는 온도신호를 실시간으로 모니터링하여 냉각기(20) 및 리니어모터(10)의 내부온도를 시각할 수 있도록 구비되는 디스플레이장치(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어모터의 냉각제어장치.
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