KR101582529B1 - 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더 - Google Patents

카운터 타입의 앱솔루트 엔코더 Download PDF

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KR101582529B1
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조병택
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Abstract

본 발명은 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더에 관한 것이다.
본 발명의 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더는 동력을 전달받아 회전되는 동력기어; 상기 동력기어와 하면이 맞물리게 카운터샤프트에 설치되어 회전되되, 상면과 하면에 서로 다른 수의 기어이를 갖는 제1카운터기어; 상기 제1카운터기어의 상면과 맞물리게 체인지샤프트에 설치되어 회전되되, 서로 다른 길이를 갖는 기어이가 등간격으로 형성되는 제1체인지기어; 상기 제1체인지기어와 하면이 맞물리게 카운터샤프트에 설치되어 회전되되, 상면과 하면에 서로 다른 수의 기어이를 갖는 제2카운터기어; 상기 제2카운터기어의 상면과 맞물리게 체인지샤프트에 설치되어 회전되되, 서로 다른 길이를 갖는 기어이가 등간격으로 형성되는 제2체인지기어; 상기 제2체인지기어와 하면이 맞물리게 카운터샤프트에 설치되어 회전되되, 상면과 하면에 서로 다른 수의 기어이를 갖는 제3카운터기어; 상기 제3카운터기어의 상면과 맞물리게 체인지샤프트에 설치되어 회전되되, 서로 다른 길이를 갖는 기어이가 등간격으로 형성되는 제3체인지기어; 상기 제3체인지기어와 하면이 맞물리게 카운터샤프트에 설치되어 회전되되, 상면과 하면에 서로 다른 수의 기어이를 갖는 제4카운터기어; 및 상기 제1카운터기어와 전기적으로 센싱가능하게 설치되어 0 ~ 360도의 각도 위치를 측정하도록 한 위치감지센서를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 감속비에 따라 체인지기어와 카운터기어를 순차적으로 카운터 하여 각도위치와 회전수를 각각의 카운터기어에 분배하여 측정함으로 인해 오차없는 절대값이 측정됨은 물론, 측정범위가 큰 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더를 제공한다.

Description

카운터 타입의 앱솔루트 엔코더{THE ABSOLUTE ENCODER OF COUNTER TYPE}
본 발명은 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 감속비에 따라 체인지기어와 카운터기어를 순차적으로 카운터 하여 각도위치와 회전수를 각각의 카운터기어에 분배하여 측정함으로 인해 오차없는 절대값이 측정됨은 물론, 측정범위가 큰 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더에 관한 것이다.
일반적으로 엔코더(ENCODER)는 각도위치나 회전수를 절대위치로 검출할 수 있는 것이다.
이러한, 엔코더는 유체 밸브를 동작시키기 위해 필요로 하는 기계적으로 구동된 액추에이터들의 위치를 탐지하는 것으로 포함하여, 많은 응용예에서 사용된다.
한편, 인코더들은 전력 공급이 사라질 수 있고, 심지어 인코더가 전력 공급이 끊어졌을 지라도 전력 공급이 회복되었을 때 절대값으로 위치를 여전히 정상적으로 표시할 수 있게 된다.
통상적으로 인코더는 여러개의 기어가 각각의 회전에 걸쳐, 감지센서를 통해 감지정보를 얻으면 연산을 통해 절대 위치를 측정하게 되어 보다 정밀한 측정값을 얻기 위해 많은 연구가 있어왔다.
예컨대, 한국 등록특허공보 제10-0451107호에는 주축과; 표면에 그 조합에 의해 측정 스케일을 구성하는 다수 트랙의 코드 시퀀스를 갖는 제 1 디스크의 축인 제 1 디스크축을 상기 주축의 회전수에 의존하며 상기 주축의 회전수 보다 큰 제 1 회전수로 회전시키는 제 1 기어 어셈블리와; 표면에 그 조합에 의해 측정 스케일을 구성하는 다수 트랙의 코드 시퀀스를 갖는 제 2 디스크의 축인 제 2 디스크축을 상기 주축의 회전수에 의존하며 상기 주축의 회전수 보다 작은 제 2 회전수로 회전시키도록 감속기 기어 어셈블리를 포함하는 제 2 기어 어셈블리;로 이루어지고, 상기 주축의 특정 회전수에 대한, 상기 제 1 회전수 및 상기 제 2 회전수와, 상기 디스크들의 표면 위에 형성된 코드시퀀스들이 발생시키는 매 디스크 회전 당 펄스수에 의해, 주축으로 전동된 회전량을 측정하는 것을 특징으로 하는 절대 엔코더가 공개되어 있다.
그러나, 상기의 기술은 서로 다른 기어들의 회전수를 취합하여 연산처리 함으로 인해, 측정범위에 한계가 있으며, 기어나 센서 중 일부가 파손되면 측정값이 오차가 심한 문제가 있다.
한국 등록특허공보 제10-0451107호, '절대 엔코더'
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 감속비에 따라 체인지기어와 카운터기어를 순차적으로 카운터 하여 각도위치와 회전수를 각각의 카운터기어에 분배하여 측정함으로 인해 오차없는 절대값이 측정됨은 물론, 측정범위가 큰 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더를 제공하는 데 있다.
또, 각각의 기어나 센서 중 일부가 파손된다 하더라도 정상적인 카운터기어의 감속비를 연산하여 오차없는 절대값이 측정되는 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더도 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더는 동력을 전달받아 회전되는 동력기어; 상기 동력기어와 하면이 맞물리게 카운터샤프트에 설치되어 회전되되, 상면과 하면에 서로 다른 수의 기어이를 갖는 제1카운터기어; 상기 제1카운터기어의 상면과 맞물리게 체인지샤프트에 설치되어 회전되되, 서로 다른 길이를 갖는 기어이가 등간격으로 형성되는 제1체인지기어; 상기 제1체인지기어와 하면이 맞물리게 카운터샤프트에 설치되어 회전되되, 상면과 하면에 서로 다른 수의 기어이를 갖는 제2카운터기어; 상기 제2카운터기어의 상면과 맞물리게 체인지샤프트에 설치되어 회전되되, 서로 다른 길이를 갖는 기어이가 등간격으로 형성되는 제2체인지기어; 상기 제2체인지기어와 하면이 맞물리게 카운터샤프트에 설치되어 회전되되, 상면과 하면에 서로 다른 수의 기어이를 갖는 제3카운터기어; 상기 제3카운터기어의 상면과 맞물리게 체인지샤프트에 설치되어 회전되되, 서로 다른 길이를 갖는 기어이가 등간격으로 형성되는 제3체인지기어; 상기 제3체인지기어와 하면이 맞물리게 카운터샤프트에 설치되어 회전되되, 상면과 하면에 서로 다른 수의 기어이를 갖는 제4카운터기어; 및 상기 제1카운터기어와 전기적으로 센싱가능하게 설치되어 0 ~ 360도의 각도 위치를 측정하도록 한 위치감지센서를 포함하여 구성된다.
상기 제1카운터기어:제1체인지기어와, 제2카운터기어:제2체인지기어와, 제3카운터기어:제3체인지기어의 기어이의 수에 따른 감속비는 1:4이며, 제1체인지기어:제2카운터기어와, 제2체인지기어:제3카운터기어와, 제3체인지기어:제4카운터기어의 기어이의 수에 따른 감속비는 1:2.5로서, 제1카운터기어가 1회전하면 제2카운터기어는 1/10회전, 제3카운터기어는 1/100회전, 제4카운터기어는 1/1000회전 하는 것이 바람직하다.
또, 상기 제2카운터기어에는 제2감지센서가 전기적으로 센싱 가능하게 기어를 통해 맞물리게 설치되어 0 ~ 25까지 회전수가 측정되는 것이 바람직하다.
또, 상기 제3카운터기어에는 제3감지센서가 전기적으로 센싱 가능하게 기어를 통해 맞물리게 설치되어 26 ~ 250까지 회전수가 측정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제4카운터기어에는 제4감지센서가 전기적으로 센싱 가능하게 기어를 통해 맞물리게 설치되어 251 ~ 2500까지 회전수가 측정되는 것이 바람직하다.
상기 해결수단에 의한 본 발명은 감속비에 따라 체인지기어와 카운터기어를 순차적으로 카운터 하여 각도위치와 회전수를 각각의 카운터기어에 분배하여 측정함으로 인해 오차없는 절대값이 측정됨은 물론, 측정범위가 큰 효과가 있다.
또, 각각의 기어나 센서 중 일부가 파손된다 하더라도 정상적인 카운터기어의 감속비를 연산하여 오차없는 절대값이 측정되는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더의 전체도.
도 2는 본 발명의 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더의 분해도.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더의 분해상세도.
도 7은 본 발명의 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더의 카운터기어 및 체인지기어 개략도.
도 8은 본 발명의 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더의 카운터기어 및 체인지기어 작동상태도.
본 발명의 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더는 각도위치와 회전수를 각각 분배하여 측정함으로 인해 오차없는 절대값이 측정됨은 물론, 측정범위를 크게 설정 가능하도록 체인지기어와 카운터기어를 감속비에 따라 순차적으로 카운터 가능하게 기구학적으로 구성하였으며,
기구학적으로 기어나 센서 중 일부가 파손된다 하더라도 정상적으로 측정되는 카운터 측정값을 연산하여 오차없는 절대값이 측정 가능하게 구성하였다.
본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더의 전체도, 도 2는 본 발명의 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더의 분해도, 도 3 내지 도 6은 본 발명의 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더의 분해상세도, 도 7은 본 발명의 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더의 카운터기어 및 체인지기어 개략도, 도 8은 본 발명의 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더의 카운터기어 및 체인지기어 작동상태도를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 8에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더는 동력기어(1), 제1카운터기어(21), 제1체인지기어(31), 제2카운터기어(23), 제2체인지기어(33), 제3카운터기어(25), 제3체인지기어(35), 제4카운터기어(27), 위치감지센서(21a)를 포함하여 구성된다.
상기 동력기어(1)는 외부로부터 동력을 전달받아 회전되는 것으로서, 8개의 기어이를 갖는다.
상기 제1카운터기어(21)는 케이스(40)의 내부에 회전가능하게 축설되는 카운터샤프트(20)에 설치되되, 동력기어(1)와 하면이 맞물리게 설치된다.
이러한, 제1카운터기어(21)는 상면과 하면에 서로 다른 수의 기어이를 갖는 구조로서, 상/하면의 기어이는 2/20 를 갖는다.
한편, 상기 케이스(40)는 통상의 박스형태의 구조가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 제1체인지기어(31)는 케이스(40)의 내부에 회전가능하게 축설되는 체인지샤프트(30)에 설치되되, 제1카운터기어(21)의 상면과 맞물리게 설치된다.
이러한, 제1체인지기어(31)는 서로 다른 길이를 갖는 기어이가 등간격으로 형성되는 구조로서, 기어이는 8개를 갖는다.
한편, 상기 제1체인지기어(31)는 8개의 기어이 중 4개의 길이가 짧아, 상기 제1카운터기어(21)가 1회전 하는 경우, 제1체인지기어(31)를 순차적으로 번갈아 1/4회전 가능하게 형성된다.
즉, 상기 제1카운터기어(21)와 제1체인지기어(31)의 기어이에 따른 감속비는 1:4이다.
상기 제2카운터기어(23)는 제1체인지기어(31)와 하면이 맞물리게 카운터샤프트(20)에 설치되어 회전되되, 상면과 하면에 서로 다른 수의 기어이를 갖는 구조로서, 상/하면의 기어이는 2/20 를 갖는다.
이러한, 제2카운터기어(23)는 제1카운터기어(21)가 1회전 하는 경우, 1/10 회전 가능하게 형성된다.
즉, 상기 제1체인지기어(31)와 제2카운터기어(23)의 기어이에 따른 감속비는 1:2.5이다.
상기 제2체인지기어(33)는 제2카운터기어(23)의 상면과 맞물리게 체인지샤프트(30)에 설치되어 회전되되, 서로 다른 길이를 갖는 기어이가 등간격으로 형성되는 구조로서, 기어이는 8개를 갖는다.
한편, 상기 제2체인지기어(33)는 8개의 기어이 중 4개의 길이가 짧아, 상기 제2카운터기어(23)가 1회전 하는 경우, 제2체인지기어(33)를 순차적으로 번갈아 1/4회전 가능하게 형성된다.
즉, 상기 제2카운터기어(23)와 제1체인지기어(33)의 기어이에 따른 감속비는 1:4이다.
상기 제3카운터기어(25)는 제2체인지기어(33)와 하면이 맞물리게 카운터샤프트(20)에 설치되어 회전되되, 상면과 하면에 서로 다른 수의 기어이를 갖는 구조로서, 상/하면의 기어이는 2/20 를 갖는다.
이러한, 제3카운터기어(25)는 제1카운터기어(21)가 1회전 하는 경우, 1/100 회전 가능하게 형성된다.
즉, 상기 제2체인지기어(33)와 제3카운터기어(25)의 기어이에 따른 감속비는 1:2.5이다.
상기 제3체인지기어(35)는 제4카운터기어(27)의 상면과 맞물리게 체인지샤프트(30)에 설치되어 회전되되, 서로 다른 길이를 갖는 기어이가 등간격으로 형성되는 구조로서, 기어이는 8개를 갖는다.
한편, 상기 제3체인지기어(35)는 8개의 기어이 중 4개의 길이가 짧아, 상기 제3카운터기어(25)가 1회전 하는 경우, 제3체인지기어(35)를 순차적으로 번갈아 1/4회전 가능하게 형성된다.
즉, 상기 제3카운터기어(25)와 제3체인지기어(35)의 기어이에 따른 감속비는 1:4이다.
상기 제4카운터기어(27)는 제3체인지기어(35)와 하면이 맞물리게 카운터샤프트(20)에 설치되어 회전되되, 상면과 하면에 서로 다른 수의 기어이를 갖는 구조로서, 상/하면의 기어이는 2/20 를 갖는다.
이러한, 제4카운터기어(27)는 제1카운터기어(21)가 1회전 하는 경우, 1/1000 회전 가능하게 형성된다.
즉, 상기 제3체인지기어(35)와 제4카운터기어(27)의 기어이에 따른 감속비는 1:2.5이다.
상기 위치감지센서(21a)는 제1카운터기어(21)와 전기적으로 마그네틱 센싱가능하게 설치되어 0 ~ 360도의 각도 위치를 측정 가능하게 설치된다.
한편, 상기 위치감지센서(21a)는 광학, 자성 또는 RF와 같은 통상의 각도 감지기술이 사용되는 것이 바람직하다.
또, 상기 제2카운터기어(23)에는 제2감지센서(23a)가 전기적으로 마그네틱 센싱 가능하게 기어를 통해 맞물리게 설치되어 0 ~ 25까지 회전수가 측정되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제2감지센서(23a)는 광학, 자성 또는 RF와 같은 통상의 각도 감지기술이 사용되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제2감지센서(23a)와 연결되게 설치되는 제2감지기어(23b)는 통상의 기어구조로서, 20개의 기어이를 갖는다.
또, 상기 제3카운터기어(25)에는 제3감지센서(25a)가 전기적으로 마그네틱 센싱 가능하게 기어를 통해 맞물리게 설치되어 26 ~ 250까지 회전수가 측정되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제3감지센서(25a)는 광학, 자성 또는 RF와 같은 통상의 각도 감지기술이 사용되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제3감지센서(25a)와 연결되게 설치되는 제3감지기어(25b)는 통상의 기어구조로서, 20개의 기어이를 갖는다.
또한, 상기 제4카운터기어(27)에는 제4감지센서(27a)가 전기적으로 마그네틱 센싱 가능하게 기어를 통해 맞물리게 설치되어 251 ~ 2500까지 회전수가 측정되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제4감지센서(27a)는 광학, 자성 또는 RF와 같은 통상의 각도 감지기술이 사용되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제4감지센서(27a)와 연결되게 설치되는 제4감지기어(27b)는 통상의 기어구조로서, 20개의 기어이를 갖는다.
상기와 같은 본 발명은 당업자에 따라 얼마든지 감속비를 달리하거나, 더 많은 카운터기어 및 체인지기어를 기구학적으로 추가하여 더 많은 회전수를 감지 가능하게 실시할 수 있음이 자명하며, 본 발명의 감속비는 실시예일 뿐으로서, 얼마든지 변경 실시될 수 있다.
이와 같은, 본 발명은 감속비에 따라 체인지기어와 카운터기어를 순차적으로 카운터 하여 각도위치와 회전수를 각각의 카운터기어에 분배하여 측정함으로 인해 오차없는 절대값이 측정됨은 물론, 측정범위가 크며 각각의 기어나 센서 중 일부가 파손된다 하더라도 정상적인 카운터기어의 감속비를 연산하여 오차없는 절대값이 측정되는 효과가 있다.
본 발명에 의해, 감속비에 따라 체인지기어와 카운터기어를 순차적으로 카운터 하여 각도위치와 회전수를 각각의 카운터기어에 분배하여 측정함으로 인해 오차없는 절대값이 측정됨은 물론, 측정범위가 큰 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더를 제공한다.
또, 각각의 기어나 센서 중 일부가 파손된다 하더라도 정상적인 카운터기어의 감속비를 연산하여 오차없는 절대값이 측정되는 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더도 제공한다.
1:동력기어
20:카운터샤프트
21:제1카운터기어
21a:위치감지센서
23:제2카운터기어
23a:제2감지센서
23b:제2감지기어
25:제3카운터기어
25a:제3감지센서
25b:제3감지기어
27:제4카운터기어
27a:제4감지센서
27b:제4감지기어
30:체인지샤프트
31:제1체인지기어
33:제2체인지기어
35:제3체인지기어
40:케이스

Claims (5)

  1. 동력을 전달받아 회전되는 동력기어(1);
    상기 동력기어(1)와 하면이 맞물리게 카운터샤프트(20)에 설치되어 회전되되, 상면과 하면에 서로 다른 수의 기어이를 갖는 제1카운터기어(21);
    상기 제1카운터기어(21)의 상면과 맞물리게 체인지샤프트(30)에 설치되어 회전되되, 서로 다른 길이를 갖는 기어이가 등간격으로 형성되는 제1체인지기어(31);
    상기 제1체인지기어(31)와 하면이 맞물리게 카운터샤프트(20)에 설치되어 회전되되, 상면과 하면에 서로 다른 수의 기어이를 갖는 제2카운터기어(23);
    상기 제2카운터기어(23)의 상면과 맞물리게 체인지샤프트(30)에 설치되어 회전되되, 서로 다른 길이를 갖는 기어이가 등간격으로 형성되는 제2체인지기어(33);
    상기 제2체인지기어(33)와 하면이 맞물리게 카운터샤프트(20)에 설치되어 회전되되, 상면과 하면에 서로 다른 수의 기어이를 갖는 제3카운터기어(25);
    상기 제3카운터기어(25)의 상면과 맞물리게 체인지샤프트(30)에 설치되어 회전되되, 서로 다른 길이를 갖는 기어이가 등간격으로 형성되는 제3체인지기어(35);
    상기 제3체인지기어(35)와 하면이 맞물리게 카운터샤프트(20)에 설치되어 회전되되, 상면과 하면에 서로 다른 수의 기어이를 갖는 제4카운터기어(27); 및
    상기 제1카운터기어(21)와 전기적으로 센싱가능하게 설치되어 0 ~ 360도의 각도 위치를 측정하도록 한 위치감지센서(21a)를 포함하여 구성된, 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제1카운터기어(21):제1체인지기어(31)와, 제2카운터기어(23):제2체인지기어(33)와, 제3카운터기어(25):제3체인지기어(35)의 기어이의 수에 따른 감속비는 1:4이며, 제1체인지기어(31):제2카운터기어(23)와, 제2체인지기어(33):제3카운터기어(25)와, 제3체인지기어(35):제4카운터기어(27)의 기어이의 수에 따른 감속비는 1:2.5로서, 제1카운터기어(21)가 1회전하면 제2카운터기어(23)는 1/10회전, 제3카운터기어(25)는 1/100회전, 제4카운터기어(27)는 1/1000회전 하는 것을 특징으로 하는 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제2카운터기어(23)에는 제2감지센서(23a)가 전기적으로 센싱 가능하게 기어를 통해 맞물리게 설치되어 0 ~ 25까지 회전수를 측정하도록 한 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 제3카운터기어(25)에는 제3감지센서(25a)가 전기적으로 센싱 가능하게 기어를 통해 맞물리게 설치되어 26 ~ 250까지 회전수를 측정하도록 한 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 제4카운터기어(27)에는 제4감지센서(27a)가 전기적으로 센싱 가능하게 기어를 통해 맞물리게 설치되어 251 ~ 2500까지 회전수를 측정하도록 한 카운터 타입의 앱솔루트 엔코더.
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