KR101105045B1

KR101105045B1 - 공작기계용 선형 엔코더 시스템

Info

Publication number: KR101105045B1
Application number: KR1020090068794A
Authority: KR
Inventors: 박정훈; 송태진
Original assignee: 현대위아 주식회사
Priority date: 2009-07-28
Filing date: 2009-07-28
Publication date: 2012-01-16
Also published as: KR20110011242A

Abstract

이 발명은, 비교적 큰 크기의 취부위치가 없는 구조물에 선형 엔코더 스케일과 선형 엔코더 검출부를 부착해야하는 경우에 사용할 수 있으며, 선형 엔코더 스케일과 선형 엔코더 검출부 사이의 측정 간격을 일정하게 유지할 수 있는, 공작기계용 선형 엔코더 시스템에 관한 것으로서,

볼 스플라인너트 하우징에 조립되는 선형 엔코더 스케일 고정 브라켓과, 상기한 선형 엔코더 스케일 고정 브라켓에 조립되는 선형 엔코더 스케일과, 상기한 선형 엔코더 스케일에 대하여 상대적으로 직선운동을 할 수 있도록 구성되는 선형 엔코더 검출부 구조물과, 선형 엔코더 검출부 구조물에 조립되는 선형 엔코더 검출부를 포함하여 이루어진다.

볼 스플라인 너트, 선형 엔코더 스케일 고정 브라켓

Description

공작기계용 선형 엔코더 시스템{linear encoder system for machine tool}

이 발명은 공작기계에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 비교적 큰 크기의 취부위치가 없는 구조물에 선형 엔코더 스케일과 선형 엔코더 검출부를 부착해야하는 경우에 사용할 수 있으며, 선형 엔코더 스케일과 선형 엔코더 검출부 사이의 측정 간격을 일정하게 유지할 수 있는, 공작기계용 선형 엔코더 시스템에 관한 것이다.

일반적인 공작기계의 선형 이송 시스템은, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 하부 구조물(2)의 상부에 리니어모션 가이드(4)가 설치되어 있고, 상기한 리니어모션 가이드(4)를 통하여 하부 구조물(2)과 상대 운동이 가능하도록 상부 구조물(1)이 설치되어 있고, 상기한 하부 구조물(2)의 상부에 서보모터(3)가 설치되어 있고, 상부 구조물(1)에 선형 엔코더 스케일(5)이 부착되어 있고, 상기한 하부 구조물(2)의 선형 엔코더 스케일(5)과 대응되는 위치에는 선형 엔코더 검출부(6)가 장착되어 있는 구성으로 이루어진다.

또한, 일반적인 공작기계의 선형 이송 시스템의 다른 구성은, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 하부 구조물(2)의 상부에 리니어모션 가이드(4)가 설치되어 있 고, 상기한 리니어모션 가이드(4)를 통하여 하부 구조물(2)과 상대 운동이 가능하도록 상부 구조물(1)이 설치되어 있고, 상기한 하부 구조물(2)의 상부에 서보모터(3)가 설치되어 있고, 상기한 하부 구조물(2)에 선형 엔코더 스케일(5)이 부착되어 있고, 상기한 상부 구조물(1)의 선형 엔코더 스케일(5)과 대응되는 위치에 선형 엔코더 검출부(6)가 장착되어 있는 구성으로 이루어진다.

상기한 구성에 의한 일반적인 공작기계의 선형 이송 시스템은 동작은 다음과 같다.

컨트롤러(도시되지 않음)의 지령에 따라 서보모터(3)는 볼스크류를 구동시키고, 볼스크류에 연결된 상부 구조물(1)은 볼스크류의 회전에 따라 리니어모션 가이드(4)를 이동함으로써 하부 구조물(2)에 대해 상대적으로 선형 이동한다.

이와 같은 상부 구조물(1)의 선형 이동시 정밀한 위치 제어를 위해서, 선형 엔코더 스케일(5)과 선형 엔코더 검출부(6)로 구성된 선형 엔코더 시스템이 설치되어 있다.

컨트롤러(도시되지 않음)는 이와 같이 선형 이송 시스템에 부착된 별도의 선형 엔코더 시스템에서 나온 신호를 참고하여 서보모터(3)를 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.

그러나 종래의 선형 엔코더 시스템은 상부 구조물(1)과 하부 구조물(2)과 같이 상대적으로 정밀하게 움직이는 큰 부품들에 부착하는 것은 용이하나, 도 3과 같이 볼 스플라인(7)과 볼 스플라인 너트 하우징(8)이 상대적으로 선형이송을 하는구조에는 적용하기가 어렵다.

도 3에 도시되어 있는 바와 같이 선형 엔코더 스케일(5)을 내부 또는 외부에 부착하기가 어려운 구조물에 선형 엔코더 스케일(5)을 부착하기 위해서는, 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있는 바와 같이 외팔보 형태의 선형 엔코더 스케일 고정 브라켓(9)을 이용하여 선형 엔코더 스케일(5)을 볼 스플라인 너트 하우징(8)에 부착하게 된다.

이와 같이 선형 엔코더 스케일 고정 브라켓(9)을 이용하여 선형 엔코더 스케일(5)을 부착하게 되면, 선형 엔코더 스케일(5)이 선형 엔코더 검출부(도시되지 않음)가 장착되어 있는 볼 스플라인(7)에 대하여 상대적으로 선형 이동하게 된다.

그러나, 이와 같이 선형 엔코더 스케일 고정 브라켓(9)을 이용하게 되면, 외팔보 형태의 길고 가는 구조물의 구조적인 특성때문에 진동 발생이나 처짐 등에 의해 선형 엔코더 스케일(5)과 선형 엔코더 검출부(도시되지 않음) 사이의 측정 간격유지가 제대로 이루어지지 않게 되어 선형 이동중 원활한 신호 검출이 불가능하게 되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 비교적 큰 크기의 취부위치가 없는 구조물에 선형 엔코더 스케일과 선형 엔코더 검출부를 부착해야하는 경우에 사용할 수 있으며, 선형 엔코더 스케일과 선형 엔코더 검출부 사이의 측정 간격을 일정하게 유지할 수 있는, 공작기계용 선형 엔코더 시스템을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 볼 스플라인너트 하우징에 조립되는 선형 엔코더 스케일 고정 브라켓과, 상기한 선형 엔코더 스케일 고정 브라켓에 조립되는 선형 엔코더 스케일과, 상기한 선형 엔코더 스케일에 대하여 상대적으로 직선운동을 할 수 있도록 구성되는 선형 엔코더 검출부 구조물과, 선형 엔코더 검출부 구조물에 조립되는 선형 엔코더 검출부를 포함하여 이루어진다.

이 발명의 구성은, 상기한 선형 엔코더 검출부 구조물은, 몸체와, 상기한 몸체에 힌지(Hinge) 핀으로 연결되어 있어 상대적으로 미세한 회전운동이 가능한 간격 조정대와, 상기한 몸체와 간격 조정대에 각각 1개씩 부착되어 있는 한쌍의 롤러 캠팔로워와, 상기한 간격 조정대의 하부에 설치되어 있는 스페이서와, 상기한 스페이서를 탄성력으로 지지하기 위한 접시스프링과, 상기한 간격 조정대의 관통탭 구멍에 설치되어 있으며 상기한 스페이서를 이용하여 간격 조정대의 간격을 조정하기 위한 멈춤 나사를 포함하여 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 몸체에는 볼 스플라인의 상면에 고정시키기 위한 고정 볼트가 형성되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 한쌍의 롤러 캠팔로워의 사이에는 선형엔코더 스케일 고정 브라켓의 가이드면이 위치하면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 몸체에 선형 엔코더 검출부가 부착되면 바람직하다.

이 발명은, 비교적 큰 크기의 취부위치가 없는 구조물에 선형 엔코더 스케일과 선형 엔코더 검출부를 부착해야하는 경우에 사용할 수 있으며, 선형 엔코더 스케일과 선형 엔코더 검출부 사이의 측정 간격을 일정하게 유지할 수 있는, 효과를 갖는다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

도 5a 및 도 5b는 이 발명의 일실시예에 따른 공작기계용 선형 엔코더 시스템의 설치 구성도이고, 도 6a 및 도 6b는 이 발명의 일실시예에 따른 공작기계용 선형 엔코더 시스템의 구성도이고, 도 7은 이 발명의 일실시예에 따른 공작기계용 선형 엔코더 시스템의 요부 구성도이다.

도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 공작기계용 선형 엔코더 시스템의 구성은, 볼 스플라인너트 하우징(8)에 조립되는 선형 엔코더 스케일 고정 브라켓(10)과, 선형 엔코더 스케일 고정 브라켓(10)에 조립되는 선형 엔코더 스케일(5)과, 선형 엔코더 스케일(5)에 대하여 상대적으로 직선운동을 할 수 있도록 구성되는 선형 엔코더 검출부 구조물(11)과, 선형 엔코더 검출부 구조물(11)에 조립되는 선형 엔코더 검출부(6)를 포함하여 이루어진다.

상기한 선형 엔코더 검출부 구조물(11)은, 몸체(112)와, 상기한 몸체(112)에 힌지(Hinge) 핀(118)으로 연결되어 있어 상대적으로 미세한 회전운동이 가능한 간격 조정대(113)와, 상기한 몸체(112)와 간격 조정대(113)에 각각 1개씩 부착되어 있는 한쌍의 롤러 캠팔로워(114a, 114b)와, 상기한 간격 조정대(113)의 하부에 설치되어 있는 스페이서(116)와, 상기한 스페이서(116)를 탄성력으로 지지하기 위한 접시스프링(117)과, 상기한 간격 조정대(113)의 관통탭 구멍에 설치되어 있으며 상기한 스페이서(116)를 이용하여 간격 조정대(113)의 간격을 조정하기 위한 멈춤 나사(119)와, 상기한 몸체(112)를 볼 스플라인(7)의 상면에 고정시키기 위한 고정 볼트(115)를 포함하여 이루어진다.

상기한 롤러 캠팔로워(114a, 114b)의 사이에는 선형엔코더 스케일 고정 브라켓(10)의 가이드면이 위치한다.

상기한 몸체(112)에는 선형 엔코더 검출부(6)가 부착된다.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 공작기계용 선형 엔코더 시스템의 작용은 다음과 같다.

볼 스플라인(7)의 상면에 고정 볼트(115)를 이용하여 선형 엔코더 검출부 구조물(11)이 설치된 후에, 볼 스플라인(7)과 볼스플라인너트 하우징(8)이 상대적으로 직선운동을 하게 되면 선형엔코더스케일고정 브라켓(10)과 선형엔코더 검출부 구조물(11)도 함께 상대적으로 직선운동을 하게 된다.

선형 엔코더 스케일(5)은 선형 엔코더 스케일 고정 브라켓(10)에 조립되고 선형 엔코더 검출부(6)는 선형엔코더검출부 구조물(11)에 부착되어 있어서, 선형 엔코더 스케일 고정 브라켓(10)과 선형엔코더 검출부 구조물(11)이 상대적으로 일정한 간격을 유지하며 직선운동을 하게 되면 선형 엔코더 스케일(5)과 선형 엔코더 검출부(6)과 작동을 하게 된다.

이와 같이 선형 엔코더 스케일 고정 브라켓(10)과 선형엔코더 검출부 구조물(11)이 상대적으로 일정한 간격을 유지하며 직선운동을 하는 경우에, 선형 엔코더 검출부 구조물(11)의 2개의 롤러 캠팔로워(114)가 선형 엔코더 스케일 고정 브라켓(10)의 가이드면을 타고 움직이게 된다. 이와 같이 2개의 롤러 캠팔로워(114)가 선형 엔코더 스케일 고정 브라켓(10)의 가이드면을 타고 움직이면서, 직선운동의 시작 위치, 중간 위치, 끝 위치에서 롤러 캠팔로워(114)가 선형 엔코더 스케일(5)과 선형 엔코더 검출부(6) 사이의 간격을 일정하게 유지시켜주므로 엔코더의 신호를 원활히 읽어들일 수 있다.

선형엔코더스케일고정 브라켓(10)의 가이드면의 평행도에 문제가 있는 지점의 경우에, 롤러 캠팔로워(114)는 간격 조정대(113)가 몸체(112)에 대해 미세하게 회전할 수 있기 때문에 롤러 캠팔로워(114)가 선형엔코더 스케일 고정브라켓(10)의 가이드면과 끼이는 것을 방지할 수 있다. 접시스프링(117)은 두개의 롤러 캠팔로워(114)가 어느정도 선형엔코더 스케일고정 브라켓(10)의 가이드면에 끼일 수 있도록 작용한다. 그리고, 멈춤 나사(119)를 조이거나 푸는 방법으로 이러한 끼임 정도를 조절할 수가 있다.

도 1은 종래의 공작기계용 선형 엔코더 시스템의 설치 구성도이다.

도 2는 종래의 공작기계용 선형 엔코더 시스템의 다른 설치 구성도이다.

도 3은 종래의 공작기계용 선형 이송 시스템의 구성도이다.

도 4a 및 도 4b는 도 3의 공작기계용 선형 엔코더 시스템에 대한 선형 엔코더 시스템의 설치구성도이다.

도 5a 및 도 5b는 이 발명의 일실시예에 따른 공작기계용 선형 엔코더 시스템의 설치 구성도이다.

도 6a 및 도 6b는 이 발명의 일실시예에 따른 공작기계용 선형 엔코더 시스템의 구성도이다.

도 7은 이 발명의 일실시예에 따른 공작기계용 선형 엔코더 시스템의 요부 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

5 : 선형 엔코더 스케일 6 : 선형 엔코더 검출부

8 : 볼 스플라인너트 하우징 10 : 선형 엔코더 스케일 고정 브라켓

11 : 선형 엔코더 검출부 구조물

Claims

삭제
볼 스플라인너트 하우징에 조립되는 선형 엔코더 스케일 고정 브라켓과,

상기한 선형 엔코더 스케일 고정 브라켓에 조립되는 선형 엔코더 스케일과,

상기한 선형 엔코더 스케일에 대하여 상대적으로 직선운동을 할 수 있도록 구성되는 선형 엔코더 검출부 구조물과,

선형 엔코더 검출부 구조물에 조립되는 선형 엔코더 검출부를 포함하여 이루어지며,

상기한 선형 엔코더 검출부 구조물은,

몸체와,

상기한 몸체에 힌지(Hinge) 핀으로 연결되어 있어 상대적으로 미세한 회전운동이 가능한 간격 조정대와,

상기한 몸체와 간격 조정대에 각각 1개씩 부착되어 있는 한쌍의 롤러 캠팔로워와,

상기한 간격 조정대의 하부에 설치되어 있는 스페이서와,

상기한 스페이서를 탄성력으로 지지하기 위한 접시스프링과,

상기한 간격 조정대의 관통탭 구멍에 설치되어 있으며 상기한 스페이서를 이용하여 간격 조정대의 간격을 조정하기 위한 멈춤 나사와,

상기한 몸체를 볼 스플라인의 상면에 고정시키기 위한 고정 볼트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계용 선형 엔코더 시스템.
제 2항에 있어서,

이 발명의 구성은, 상기한 몸체에는 볼 스플라인의 상면에 고정시키기 위한 고정 볼트가 형성되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 선형 엔코더 시스템.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,

상기한 한쌍의 롤러 캠팔로워의 사이에는 선형엔코더 스케일 고정 브라켓의 가이드면이 위치하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 선형 엔코더 시스템.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,

상기한 몸체에 선형 엔코더 검출부가 부착되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 선형 엔코더 시스템.