KR101644147B1 - 엔코더가 구비된 모터 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔코더가 구비된 모터 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터와, 상기 모터를 감싸는 모터 하우징에 있어서, 상기 모터에 연결되는 엔코더를 더 구비함에 따라 모터의 회전속도, 회전량, 회전방향 등을 손쉽게 파악할 수 있으며, 이러한 모터의 동작을 제어하고 엔코더에서 송출하는 신호를 수신하는 단자유닛을 상기 모터 하우징에 포함되는 커버 일측에 구비하여 사용자가 보다 손쉽게 접속단자를 연결할 수 있도록 하는 엔코더가 구비된 모터 어셈블리에 관한 것이다.

Description

엔코더가 구비된 모터 어셈블리{MOTOR ASSEMBLY WITH ENCODER}

본 발명은 엔코더가 구비된 모터 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터와, 상기 모터를 감싸는 모터 하우징에 있어서, 상기 모터에 연결되는 엔코더를 더 구비함에 따라 모터의 회전속도, 회전량, 회전방향 등을 손쉽게 파악할 수 있으며, 이러한 모터의 동작을 제어하고 엔코더에서 송출하는 신호를 수신하는 단자유닛을 상기 모터 하우징에 포함되는 커버 일측에 구비하여 사용자가 보다 손쉽게 접속단자를 연결할 수 있도록 하는 엔코더가 구비된 모터 어셈블리에 관한 것이다.

모터를 동작함에 있어, 모터의 회전 상태를 보다 손쉽게 파악하기 위하여 엔코더를 모터에 부착하는 기술들이 다양하게 제시되고 있다.

이러한 종래기술로는 등록실용신안 제20-0324476호 『모터용 엔코더』가 있는데,

상기 종래기술은 회전축을 갖는 회전자와 고정자를 구비하는 모터에서 상기 회전자와 일체로 회전을 하는 회전 격자판 및 이 회전 격자판상에 등간격으로 형성된 복수의 센싱홀을 통해 센싱하는 센싱수단을 포함하는 엔코더에 있어서, 상기 센싱수단은 발광부와 수광부로 구성되는 제1, 2포토 인터렙터로 구성되며, 이들 제1, 2포토 인터랩터는 모터의 초기 구동시 둘 중 어느 하나는 센싱홀을 통해 센싱을 하는 위치에 구비되고, 나머지 하나는 복수의 센싱홀들 중 인접한 두 개의 센싱홀 사이의 1/2지점을 기준으로 어느 한쪽으로 치우친 위치에 구비되는 모터용 엔코더를 제시하고 있다.

또한 종래기술로 공개특허 제10-2011-0091082호 『엔코더 센서, 엔코더 센서를 구비한 모터 및 이 모터를 탑재한 광 디스크 구동장치』가 있는데,

상기 종래기술은 디스크의 엔코딩 마크의 가독 범위의 거리에 배치되는 발광부 및 수광부, 상기 발광부 및 수고아부를 수용하는 수용부 및 상기 수용부에서 디스크의 반대 방향으로 연장되어 모터의 인쇄 회로 기판과 전기적으로 접속하는 리드 프레임을 포함하는 엔코더 센서와,

인쇄 회로 기판을 구비하는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트에 고정되며, 샤프트를 지지하는 베어링 어셈블리, 상기 샤프트에 압입되어 고정되며, 라이트 스크라이브를 위한 엔코딩 마크와 형성되는 디스크가 재치되는 척킹장치가 탑재되는 로터 케이스 및 상기 로터 케이스의 외측의 상기 인쇄 회로 기판 상에 설치되며, 상기 엔코딩 마크와의 가독범위의 거리에 배치되는 발광부와 수광부를 수용하는 수용부와, 상기 수용부에서 상기 디스크의 반대 방향으로 연장되어 상기 인쇄회로 기판과 전기적으로 접속하는 리드 프레임을 구비하는 엔코더 센서를 포함하는 모터를 제시하고 있다.

나아가 종래기술로 등록특허 제10-0255645호 『엔코더 일체형 모터』가 있는데,

상기 종래기술은 하우징과, 상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되며, 그 회전축을 중심으로 회전되는 회전자와, 회전자를 감싸도록 하우징에 설치되는 고정자와, 회전자의 회전수를 측정하는 엔코더를 구비하며, 엔코더는 회전자의 외주를 감싸도록 설치되며 교대로 배치된 반사부와 비반사부를 갖는 띠형의 패턴부와, 하우징에 설치되며 패턴부에 광을 조사하고 회전자의 회전에 따라 반사부에서 반사된 광을 검출하는 센서부를 포함하는 엔코더 일체형 모터를 제시하고 있다.

그러나 상기 종래기술들은 엔코더를 구비한 모터 또는 엔코더에 관한 것으로서, 모터의 회전량 등을 손쉽게 파악할 수 있으나, 모터 및 엔코더에 연결되는 단자를 접속시킴에 있어, 별도의 접속구가 구비되지 않아 손쉽게 작업이 불가능하다는 문제점을 갖고 있으며, 접속신호 사이에서 전원부의 강한 전계장에 의한 간섭 등에 의하여 노이즈가 유입되어 엔코더에서 송출되는 정보에 오차가 발생할 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로서, 엔코더가 구비된 모터 어셈블리에 있어서,

모터와, 상기 모터를 감싸도록 구비되는 모터 하우징에 있어서, 상기 모터 하우징에 구비되는 커버 내측에 위치하여 상기 모터와 연결되는 엔코더를 구비함에 따라 모터의 회전속도, 회전량, 회전방향 등을 손쉽게 파악할 수 있으며, 냉각팬을 구비하여 모터에서 발생되는 열을 방출시켜 과열을 방지하는 엔코더가 구비된 모터 어셈블리를 제공함을 목적으로 한다.

또한 상기 엔코더를 인크리멘탈 엔코더록 구성함에 따라 단가를 낮출 수 있는 엔코더가 구비된 모터 어셈블리를 제공함을 목적으로 한다.

나아가 상기 커버에는 단자케이싱과 PCB로 이루어지는 단자유닛을 더 구비하여 모터 및 엔코더의 구동을 위한 단자를 보다 손쉽게 체결할 수 있는 엔코더가 구비된 모터 어셈블리를 제공함을 또 하나의 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 엔코더가 구비된 모터 어셈블리는

모터;

상기 모터가 내장되는 본체와, 상기 본체 일측에 구비되는 커버 및 상기 커버 일측에 구비되되 복수개의 통공이 형성된 통기부재를 포함하는 모터 하우징;

상기 커버 내측에 구비되어 상기 모터와 연결되는 엔코더;

상기 모터 하우징에 구비되어 상기 모터에서 발생되는 열을 상기 통기부재를 통해 방출시키는 냉각팬;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 엔코더가 구비된 모터 어셈블리는 모터와 상기 모터를 감싸는 모터 하우징을 구성하되, 상기 모터 하우징 내에 모터의 회전량, 회전속도, 회전방향 등을 측정하여 송출할 수 있는 엔코더를 구비하여 정확한 모터의 회전 정보를 파악함에 따라 보다 효과적으로 정밀하게 제어할 수 있는 효과를 갖는다.

또한 냉각팬을 통하여 모터의 과열을 방지함으로서 내구성을 향상시키는 효과를 갖고, 상기 엔코더를 인크리멘탈 엔코더로 구성하여 단가를 낮출 수 있는 효과를 갖는다.

나아가 상기 모터 하우징에 단자유닛을 구비하여 모터의 동작을 제어하거나 상기 엔코더에서 수집된 정보를 송출받기 위한 단자를 보다 손쉽게 모터에 연결할 수 있어 사용 및 설치의 편의성을 향상시키는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 엔코더가 구비된 모터 어셈블리의 투영도
도 2는 본 발명에 따른 엔코더가 구비된 모터 어셈블리의 엔코더의 사진도
도 3은 본 발명에 따른 엔코더가 구비된 모터 어셈블리의 블록도
도 4는 본 발명에 따른 엔코더가 구비된 모터 어셈블리의 회로도

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 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.

먼저 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 엔코더(20)가 구비된 모터 어셈블리(A)는 모터(M)와 상기 모터(M)를 덮는 모터 하우징(10), 상기 모터 하우징(10)에 구비되어 상기 모터(M)와 연결되는 엔코더(20), 모터(M)에서 발생되는 열기를 방출시키는 냉각팬(30)을 포함하여 이루어져 있다.

각각의 구성에 대하여 보다 상세하게 설명하면 도 1a 내지 도 1c 에 도시된 바와 같이, 상기 모터(M)는 다양한 크기로 구성될 수 있으며, 모터(M)를 구성하는 외부케이싱과, 상기 외부케이싱에 구비되는 회전축을 포함하여 이루어져 있다.

또한 상기 모터(M)에는 모터 하우징(10)이 구비되어 있는데, 상기 모터 하우징(10)은 상기 모터(M)의 외면, 즉 외부케이싱을 감싸는 본체(11)와, 상기 본체(11) 일측에 구비되는 커버(13) 및 상기 커버(13) 일측에 구비되는 통기부재(15)를 포함하여 이루어진다.

먼저 상기 모터 하우징(10)의 본체(11)는 상기 모터(M)의 외면을 감싸는 것으로, 모터(M)의 크기에 맞게 구성되어 있으며, 외부에는 모터(M)에서 발생되는 열을 방출하기 위한 방열돌기가 복수개로 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 모터 하우징(10)의 커버(13)는 상기 본체(11)의 일측, 구체적으로 상기 본체(11)의 후단에 위치하는 것으로서, (이 때 후단이라함은 상기 모터(M)의 회전축의 반대방향을 말한다.) 내부에 후술하는 엔코더(20) 및 냉각팬(30), 그리고 모터(M) 및 엔코더(20)와 전기적으로 연결되는 다수의 전원선이 배치되기 위하여 구성된다.

이러한 커버(13)의 형상 또한 도면에 도시된 바와 같이, 모터(M)의 형상에 따라 가변될 수 있는 것으로서, 이에 권리범위를 제한 해석해서는 안된다.

일반적으로 모터(M)의 회전축은 모터(M) 후단에 돌출되어 구비되어 있으며, 여기에 엔코더(20)가 연결되어 모터(M)의 정보를 파악할 수 있도록 이루어진다.

먼저 엔코더(20)는 축의 회전방향과 속도를 검출하는데 사용되는 것으로서, 앱솔루트 엔코더(20)와 인크리멘탈 엔코더(20)가 주로 사용되고 있다.

앱솔루트 엔코더(20)는 전원 상태와 무관하게 항상 절대 위치값을 유지할 수 있고, 이러한 특성은 회전원판에 광학적으로 이진부호화된 위치코드를 스캐닝함으로써 가능하며, 전원이 공급되지 않는 상태에서 위치 이동이 발생하여도 전원 투입 후 곧바로 현재의 위치정보를 확인할 수 있는 것으로,

출력은 디지털 절대값을 출력하며, 1회전에 대한 회전각의 위치출력이 가능하고, 일반적으로 8~12비트로 출력하며, 정전 후 축이 회전하여도 축의 위치를 알 수 있으나, 복잡한 구조이기 때문에 고가의 제품이라는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 이러한 엔코더(20)를 도 2에 도시된 바와 같이, 인크리맨텔 엔코더(20)로 구성함에 따라 단가를 낮출 수 있는 장점을 갖는다.

인크리멘탈 엔코더(20)란 회전원판의 원주상에 일정 간격으로 배열된 슬롯의 수를 광학적으로 카운트하며, 회전각을 산출하는 것으로서, 절대위치를 측정할 수 없으며, 기점으로부터 상대적인 위치만을 측정할 수 있다. 또한 전원 중단 및 복구 후 초기위치를 다시 검출하여 기준위치를 잡는 특징이 있으며, 간단한 구조로 가격이 저렴하다는 특징이 있다.

구체적으로 인크리멘탈 엔코더(20)는 출력선이 시그널A, 시그널B, 시그널0 이 있으며, 상기 시그널A와 시그널B는 90도 위상차를 갖고 출력하여 회전량 및 회전속도, 회전수를 파악하고, 시그널0 는 엔코더(20) 1회전시 한번 신호로 출력되는 것으로 일반적으로 원점을 잡을 때 사용한다.

아울러 상기 커버(13) 내측에는 냉각팬(30)이 구비되어 있어, 모터(M) 및 엔코더(20)에서 방출되는 열을 커버(13) 일측, 즉 커버(13) 후단에 구비되는 통기부재(15)를 통해 배출될 수 있도록 이루어진다.

이 때 상기 통기부재(15)에는 복수개의 통공(151)이 형성되어 열기가 원활하게 배출될 수 있도록 이루어지는 것이 바람직하다.

다시 본 발명에 따른 엔코더(20)가 구비된 모터(M)에서 상기 모터 하우징(10), 특히 상기 커버(13)에는 모터(M) 및 엔코더(20)로 동작 신호를 전달하고, 엔코더(20)에서 출력되는 신호를 수신할 수 있는 단자유닛(40)이 구비되어 있다.

보다 구체적으로는 상기 커버(13)의 일측에는 단자케이싱(41)이 구비되고, 상기 단자케이싱(41)에는 PCB(43)가 내장되어 있다.

이러한 PCB(43)는 상기 모터(M)와 엔코더(20)에 연결되어 신호를 송수신할 수 있도록 이루어져 있으며, 단자케이싱(41)이 커버(13)에 구비됨에 따라 사용자는 보다 손쉽게 모터(M)를 원하는 장치에 연결할 수 있는 효과를 갖는다.

나아가 상기 통기부재(15), 모터 하우징(10), 단자유닛(40)의 단자케이싱(41)은 다이캐스팅 방식을 이용하여 제작됨에 따라 내열성이 우수하여 장기간 반복사용을 해도 안정적으로 사용이 가능하도록 내구성이 높은 특징을 갖는다.

아울러, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 엔코더(20)를 제어하기 위한 제어부(C)에 있어서, 제어부(C)로부터 전송된 제어신호에 의해 각 구성의 동작을 제어한다. 이러한 제어신호에는 고주파에 의한 영향, 전원부의 강한 전계장에 의한 간섭, 외부 환경에 의한 영향 등에 의해 노이즈가 유입될 가능성이 있다.

제어신호에 유입된 노이즈는 제어신호의 전압 레벨을 급증 또는 급감시켜 각 구성의 불안정한 동작을 야기하고, 나아가 오작동 및 고장의 원인이 될 수 있다.

본 발명은 이를 해결하기 위해, 제어신호의 전압레벨이 각 구성의 동작에 맞도록 조정하고, 제어신호에 유입된 노이즈를 검출 및 제거하여 제어부(C)를 통한 안정된 동작 제어가 가능하도록 신호생성수단(5)을 추가로 도입하였다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 신호생성수단(5)에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.

(설명의 편의를 위해 이하에서 소자 단위의 명명은 구분하지 않았다. 따라서 각 소자가 포함되는 해당 회로를 통해 유추하거나 또는 도면참조부호를 통해 구분지어 해석하는 것이 바람직하다.)

도면에 도시된 바와 같이, 신호생성수단(5)은 제어신호의 전압 레벨을 기 설정된 레벨로 조정하는 레벨조정부(51), 제어신호에 유입된 노이즈를 검출하는 노이즈검출부(52), 노이즈를 제거하는 필터링부(54) 및, 노이즈 검출 시 필터링부(54)를 구동시키는 필터구동부(53)를 포함하여 이루어진다.

도면을 참고하여 각 부 별로 살펴보면, 먼저 제어신호의 전압 레벨을 기 설정된 레벨로 조정하는 레벨조정부(51)는 동작전원을 공급하는 스위칭회로(511), 제어신호를 입력받는 입력단회로(512), 제어신호의 레벨 조정 동작을 안정화시키는 접지단회로(513), 제어신호를 기 설정된 레벨로 조정하고 출력하는 출력단회로(514)를 포함하여 이루어진다.

보다 구체적으로, 스위칭회로(511)는 입력된 제어신호의 전압 레벨에 따라 출력단회로(514)를 구성하는 npn트랜지스터(Q101)의 동작 여부를 결정한다. 구체적인 스위칭회로(511)의 구성의 도시 및 설명은 생략하나 당업자라면 얼마든지 이해하고 추론하여 실시할 수 있을 것이다.

다음으로, 입력단회로(512)는 제어신호가 입력되는 입력단에 연결된 캐패시터(C101) 및 일단은 캐패시터(C101)에 연결되고 타단은 트랜지스터(Q101)의 베이스에 연결되면서 상호 병렬을 이루는 두 저항(R101)(R102)을 포함하여 이루어진다.

다음으로, 접지단회로(513)는 트랜지스터(Q101)의 이미터와 그라운드 사이에 배치되고 직렬 연결된 캐패시터(C102) 및 저항(R105)과 이에 병렬 연결된 저항(R106)으로 이루어진다.

다음으로, 출력단회로(514)는 npn트랜지스터(Q101)와 트랜지스터(Q101)의 컬렉터 단에 연결된 두 병렬 저항(R103)(R104) 및 캐패시터(C103)를 포함하여 이루어진다. 특히 두 병렬 저항(R103)(R104)은 입력단회로(512)의 저항(R101)과 연결된다.

상기 구성으로 이루어진 레벨조정부(51)는 제어신호의 전압 레벨이 기 설정된 전압 레벨보다 낮을 경우 스위칭회로(511)를 통해 트랜지스터(Q101)에 전원을 공급하여 트랜지스터(Q101)를 구동시키고, 이를 통해 제어신호의 전압 레벨을 기 설정된 전압 레벨만큼 상승시킨다.

또한 레벨조정부(51)는 제어신호의 전압 레벨이 기 설정된 전압 레벨보다 높은 경우 스위칭회로(511)를 통해 트랜지스터(Q101)에 인가되는 전원을 차단하여 트랜지스터(Q101)의 동작을 멈추게 하고, 이를 통해 제어신호의 전압 레벨을 기 설정된 전압 레벨만큼 하강시킨다.

이 때 입력단회로(512), 접지단회로(513) 및 출력단회로(514)의 저항(R101 내지 R106)과 캐패시터(C101 내지 C103)는 트랜지스터(Q101)의 이득을 결정하여 설정 전압 레벨을 세팅하는데, 특히 입력단회로(512)의 캐패시터(C101)는 입력되는 제어신호의 직류 성분을 제거하고, 출력단회로(514)의 캐패시터(C103)는 조정된 레벨을 갖는 제어신호의 직류 성분을 제거할 수 있다.

다음 도면에 도시된 바와 같이, 제어신호에 유입된 노이즈를 검출하는 노이즈검출부(52)는 레벨조정부(51)의 출력단에 연결되어 제어신호를 1차 증폭하는 제1증폭회로(521), 제1증폭회로(521)에 연결되어 증폭된 제어신호를 2차 증폭하는 제2증폭회로(522), 제2증폭회로(522)에 연결되어 제어신호에 포함된 노이즈를 검출하는 검출회로(523) 및, 검출회로(523)의 출력단에 구비되어 전류 및 노이즈의 역류를 방지하는 역류방지회로(524)를 포함하여 이루어진다.

보다 구체적으로, 제1증폭회로(521)는 앰프(A101)와, 일단은 앰프(A101)의 (+)단에 연결되고 타단은 레벨조정부(51)의 출력단에 연결된 저항(R107), 일단은 앰프(A101)의 (+)단에 연결되고 타단은 그라운드에 연결되며 상호 병렬 배치된 저항(R108) 및 캐패시터(C104), 앰프(A101)의 (-)단과 그라운드 사이에 배치된 저항(R110), 그리고 앰프(A101)의 (-)단과 출력단 사이에 개재되고 상호 병렬 배치된 저항(R109) 및 캐패시터(C105)를 포함하여 이루어진다.

제2증폭회로(522)는 앰프(A102)와, 앰프(A102)의 (-)단에 연결된 캐패시터(C106), 이 캐패시터(C106)에 연결되고 일단이 레벨조정부(51)의 출력단에 연결된 저항(R111), 상기 캐패시터(C106)에 연결되고 일단이 그라운드와 연결되며 상호 병렬 배치된 저항(R112) 및 캐패시터(C107), 그리고 앰프(A102)의 (-)단과 출력단 사이에 개재되고 상호 병렬 배치된 저항(R113) 및 캐패시터(C108)를 포함하여 이루어진다.

또한 앰프(A102)의 (+)단은 제1증폭회로(521)의 출력단에 연결된 것을 특징으로 한다.

이러한 제1증폭회로(521) 및 제2증폭회로(522)는 제어신호를 증폭시켜 노이즈의 검출이 보다 확실하게 이루어질 수 있도록 한다.

다음으로, 검출회로(523)는 제1비교기(A103) 및 제2비교기(A104)를 포함하여 이루어지는데, 제1비교기(A103)의 (+)단에는 일단이 레벨조정부(51)의 출력단에 연결된 저항(R115)과, 일단이 그라운드에 연결되며 병렬 배치된 저항(R117) 및 캐패시터(C110)가 연결되고, 제1비교기(A103)의 (-)단에는 제2증폭회로(522)의 앰프(A102)와 제2비교기(A104)의 (+)단이 연결된다.

또한 제2비교기(A104)의 (+)단은 제1비교기(A103)의 (-)단과 연결되고, 제2비교기(A104)의 (-)단에는 일단이 레벨조정부(51)의 출력단에 연결된 저항(R114)과, 일단이 그라운드에 연결되며 병렬 배치된 저항(R116) 및 캐패시터(C109)가 연결된다.

따라서 제1비교기(A103)는 하이패스필터로, 제2비교기(A104)는 로우패스필터로 동작하여 설정된 레벨 기준 범위에 해당하는 노이즈 신호를 검출하여 출력한다.

특히 이러한 노이즈 신호의 레벨 기준 범위 설정은 제1비교기(A103)의 (+)단에 연결된 저항(R115)(R117) 및 캐패시터(C110), 제2비교기(A104)의 (-)단에 연결된 저항(R114)(R116) 및 캐패시터(C109)의 값을 조절함으로써 얻을 수 있고, 이를 위해 두 저항(R116)(R117)을 가변저항으로 구성하는 것도 가능하다.

다음으로, 역류방지회로(524)는 검출회로(523)의 제1비교기(A103) 및 제2비교기(A104)의 출력단에 각각 연결된 역방향 다이오드들(D101)(D102)로 이루어진다.

이러한 역류방지회로(524)는 검출회로(523)를 통과하는 전류가 역류하여 재진입하지 않도록 하고, 후술하는 필터구동부(53)로부터 노이즈가 유입되지 않도록 하는 역할을 수행한다.

다음 도면에 도시된 바와 같이, 노이즈 검출 시 필터링부(54)를 구동시키는 필터구동부(53)는 노이즈검출부(52)의 출력단에 연결된 딜레이회로(531), 딜레이회로(531) 출력단에 연결되고 구동신호를 생성하는 구동회로(532), 안정된 동작점을 제공하는 바이어스로회로, 구동회로(532) 및 바이어스회로(533)에 연결되어 구동신호에 의해 구동하는 릴레이회로(534)를 포함하여 이루어진다.

보다 구체적으로, 딜레이회로(531)는 검출회로(523)의 출력단에 연결되고, 상호 병렬을 이루는 저항(R118)과 역방향 다이오드(D103)로 이루어진다.

이러한 딜레이회로(531)는 릴레이회로(534)가 빠르게 온/오프를 반복하여 부품의 수명이 단축되는 것을 방지하기 위한 것으로, 한 번 릴레이회로(534)가 동작하고 난 후에는 일정시간동안 릴레이회로(534)를 오프시키지 않으며 노이즈 검출 시 마다 다시 시간을 리셋시켜, 딜레이 설정을 통한 안정적 구동을 제공한다.

다음으로, 구동회로(532)는 제1앰프(A105), 제2앰프(A106) 및 트랜지스터(Q102), 그리고 다수의 저항(R119 내지 R126) 및 캐패시터(C111 내지 C113)로 이루어지는데, 여기에서 트랜지스터(Q102)의 컬렉터는 릴레이회로(534)에, 에미터는 그라운드에, 베이스는 제2앰프(A106)의 출력단에 연결된다.

또한 제1앰프(A105)의 (+)단에는 일단이 노이즈검출부(52)의 출력단과 연결된 저항(R119)과, 일단이 그라운드에 연결되며 병렬 배치된 저항(R120) 및 캐패시터(C111)가 병렬로 연결된다.

아울러 제1앰프(A105)의 (-)단에는 딜레이회로(531)의 출력단이 연결된다.

또한 제2앰프(A106)의 (+)단에는 바이어스회로(533)와 제1앰프(A105)의 출력단이 연결되고, 특히 제1앰프(A105)의 출력단과 제2앰프(A106)의 (+)사이에는 역방향 다이오드(D104)가 개재된 것을 특징으로 한다.

아울러 제2앰프(A106)의 (-)단에는 저항(R122)과, 일단이 딜레이회로(531)의 출력단에 연결된 저항(R123)과, 일단이 각각 그라운드와 연결된 저항(R124) 및 캐패시터(C112)가 병렬로 연결된다.

다음으로, 바이어스회로(533)는 일단은 릴레이회로(534)에 타단은 구동회로(532)의 제1앰프(A105)의 출력단 및 제2앰프(A106)의 (+)에 연결되고, 상호 병렬을 이루는 두 저항(R125)(R126) 및 캐패시터(C113)로 이루어진다.

릴레이회로(534)는 일반적으로 널리 알려진 구성으로, 간략하게 생략하여 표현하여도 통상의 기술자가 이해하는데 무리가 없을 것이다.

상기 구성으로 이루어진 필터구동부(53)의 동작을 구체적으로 설명하면, 바이어스회로(533)는 구동회로(532)의 제1앰프(A105) 및 제2앰프(A106)에 인가되는 전압의 동작점을 설정한다. 이에 따라 바이어스회로(533)에 의해 결정된 전압이 제1앰프(A105)와 제2앰프(A106)에 인가된다.

또한 제2앰프(A106)의 (-)단에 연결된 저항(R122)(R123)(R124)에 전압이 인가되면 제2앰프(A106)는 구동 대기 상태로 전환된다.

이 때 노이즈검출부(52)로부터 딜레이회로(531)와 제1앰프(A105) 그리고 역방향 다이오드(D104)를 통해 작동신호(노이즈검출부(52)가 노이즈를 검출한 후 출력하는 신호)가 주어지면 구동 대기 상태인 제2앰프(A106)가 구동하여 트랜지스터(Q102)를 작동시키고, 트랜지스터(Q102)는 릴레이회로(534)를 구동시킨다.

이 후 릴레이회로(534)는 필터링부(54)를 구동하여 제어신호의 노이즈를 제거하게 된다.

다음 도면에 도시된 바와 같이, 릴레이회로(534)에 의해 구동되고 노이즈를 제거하는 필터링부(54)는 릴레이회로(534)로부터 구동신호를 입력받고, 제어신호를 입력받는 신호입력회로(541), 신호입력회로(541)와 연결되어 제어신호에 포함된 노이즈를 제거하는 메인필터회로(542) 및, 메인필터회로(542)의 출력단에 연결되어 제어신호에 포함된 잔존 노이즈를 제거하는 서브필터회로(543)를 포함하여 이루어진다.

보다 구체적으로, 신호입력회로(541)는 필터구동부(53)의 릴레이회로(534)에 연결되어 필터링회로(542)(543)의 구동을 위한 구동신호를 입력받는다. 또한 제어신호를 입력받는다. 아울러 제어신호에 노이즈가 검출되지 않는 경우, 필터링회로(542)(543)를 거치지 않고 바로 제어신호를 출력할 수 있도록 출력단을 구비하고 있다.

이러한 신호입력회로(541)는 일 예로, 멀티플랙서와 같은 선택기로 이루어져, 구동신호를 기준으로 하여 메인필터회로(542)의 입력단이나 제어신호를 출력하는 출력단, 즉 두 경로를 선택하여 입력된 제어신호를 전송하도록 구비되는 것이 바람직하다. 이러한 신호입력회로(541)와 관련한 도면의 도시 및 구체적인 설명은 생략하나, 통상의 기술자라면 얼마든지 이해하고 추론하여 실시할 수 있을 것이다.

다음으로, 메인필터회로(542)는 신호입력회로(541)의 출력단에 연결된 순방향 다이오드(D105), 이에 직렬 연결되고 상호 병렬을 이루는 저항(R127) 및 캐패시터(C114), 이에 직렬로 연결된 캐패시터(C115) 및 순방향 다이오드(D106)를 포함하여 이루어진다.

동작 과정을 설명하면, 순방향 다이오드(D105)는 전류의 일 방향 흐름을 차단하여, 메인필터회로(542)로부터 신호입력회로(541)로 전류가 역류하는 것을 차단하고, 상호 병렬 연결된 저항(R127) 및 캐패시터(C114)는 제어신호에 포함된 노이즈를 제거한다. 이에 연결된 캐패시터(C115) 및 다이오드(D106)는 노이즈 제거 효율을 보다 높여준다.

다음으로, 메인필터회로(542)의 출력단에 연결되어 잔존 노이즈를 제거하는 서브필터회로(543)는 앰프(A107)와 제1 및 제2트랜지스터(Q103)(Q104), 그리고 바이어싱된 저항(R128 내지 R135) 및 캐패시터(C116, C117)를 포함하여 이루어진다.

이러한 서브필터회로(543)를 살펴보면, 앰프(A107)의 (+)단에는 3개의 저항(R128)(R129)(R130)이 연결되어 있는데, 하나(R128)는 메인필터회로(542)의 출력단에 직렬로 연결되고, 나머지 둘(R129)(R130)은 이에 병렬로 연결되며, 앰프(A107)의 (+)단은 두개의 저항(R129)(R130) 사이에 연결된다.

앰프(A107)의 (-)단에는 캐패시터(C116)와 이에 상호 병렬을 이루며 연결된 두개의 저항(R131)(R132) 및 기준 전압 입력단(Sref)이 연결되어 있는데, 두개의 저항(R131)(R132) 중 하나(R131)는 기준 전압 입력단에 직렬로 연결되고, 다른 하나(R132)는 그라운드에 연결되고, 캐패시터(C116)는 두개의 저항(R131)(R132) 사이에 병렬로 연결된다.

또한 앰프(A107)의 출력단에는 제1 및 제2트랜지스터(Q103)(Q104)가 연결되는데, 제1트랜지스터(Q103)와 앰프(A107) 사이에는 저항(R133)이 구비되어 앰프(A107)의 출력 전압을 일정 강하하여 제1 및 제2트랜지스터(Q103)(Q104)의 구동을 위한 동작점을 생성한다.

제1트랜지스터(Q103)는 npn트랜지스터로, 베이스는 상기한 앰프(A107)의 출력단과 연결되고, 에미터는 그라운드와 연결되고, 컬렉터는 제2트랜지스터(Q104)의 베이스와 연결된다.

제2트랜지스터(Q104)는 pnp트랜지스터로, 베이스는 상기한 바와 같이 제1트랜지스터(Q103)의 컬렉터와 연결되고, 컬렉터는 그라운드와 연결되고, 에미터는 제어신호 출력단에 연결된다.

특히 제2트랜지스터(Q104)와 제어신호의 출력단 사이에는 직렬 배치된 두 저항(R134)(R135)과 둘 사이에 병렬 연결된 캐패시터(C117)가 구비된다.

이러한 서브필터회로(543)의 동작을 설명하면, 먼저 앰프(A107)의 (-)단에 구비된 두 저항(R131)(R132) 및 캐패시터(C116)는 기준 전압 입력단(Sref)으로부터 입력된 신호를 통해 기준 전압을 생성한다. 이러한 기준 전압은 노이즈의 제거를 위한 기준이 되고, 기준 전압보다 높거나 낮은 전압 레벨은 모두 노이즈로 간주되어 제거된다.

다음으로 앰프의 (+)단에 구비된 세 개의 저항(R128)(R129)(R130)은 메인필터회로(542)를 통과한 제어신호의 전압 레벨을 기준 전압과 비교 가능하도록 강하시키는데, 메인필터회로(542)의 출력 전압 레벨에 따라 생략 가능하다.

앰프(A107)는 비교기로 동작하여, 기준 전압 레벨과 제어신호의 레벨을 비교하여 잔존 노이즈의 여부를 확인한다.

또한 서브필터회로(543)의 제1트랜지스터(Q103)와 제2트랜지스터(Q104)는 제어신호가 잔존 노이즈를 포함하여 기준 전압보다 순간적으로 높거나 낮을 때(일반적인 경우 노이즈에 의해 전압이 상승된다.) 온 되어 노이즈만큼 상승한 전압을 캐패시터(C117)에 충전시키고 이에 하강한 제어신호의 전압 레벨은 기준 전압 레벨만큼이 된다.

이 후 제어신호의 전압 레벨이 기준 전압 레벨에 해당하면 제1트랜지스터(Q103) 및 제2트랜지스터(Q104)는 턴 오프되고, 이 후 캐패시터(C117)에 저장된 전압은 병렬 연결된 저항(R135)을 통해 방전되어 원상 복구 된다.

이러한 필터링부(54)의 구성은 메인필터회로(542)를 통해 노이즈를 1차적으로 제거하고, 남은 잔존 노이즈와 순간 유입되는 노이즈를 서브필터회로(543)를 통해 2차적으로 제거하여 노이즈가 전혀 포함되지 않은 클린한 제어신호를 출력함으로써, 각 구성의 오작동 및 불량을 방지하는 효과를 제공한다.

물론 필터링부(54)만을 구비하는 것도 가능하나, 상기한 레벨조정부(51)는 안정된 신호의 전압 레벨을 설정하여 주기 때문에 제어신호를 일정 레벨로 유지할 수 있도록 하고, 노이즈검출부(52)를 통해 제어신호를 증폭하여 보다 민감하게 노이즈를 검출해내고, 필터구동부(53)를 통해 필터링부(54)의 구동이 노이즈 검출에 따른 선택적으로 운용될 수 있도록 하여 필터링부(54)의 수명, 특히 필터링부(54)에 구비된 캐패시터(C114 내지 C117)의 수명을 연장시킨다.

아울러 필터링부(54)가 항시 구동하지 않고, 노이즈 검출 여부에 따라 선택적 구동된다는 점은 전력 소모 감소에 있어서도 현저한 효과를 제공할 수 있다.

또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조 및 구성을 갖는 엔코더가 구비된 모터 어셈블리를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

A : 모터 어셈블리 M : 모터
10 : 모터 하우징 11 : 본체
13 : 커버 15 : 통기부재
151 : 통공 20 : 엔코더
30 : 냉각팬 40 : 단자유닛
41 : 단자케이싱 43 : PCB
C : 제어부 5 : 신호생성수단

Claims (4)

1. 모터(M);
   상기 모터(M)가 내장되는 본체(11)와, 상기 본체(11)의 일측에 구비되는 커버(13) 및 상기 커버(13)의 일측에 구비되되 복수개의 통공(151)이 형성된 통기부재(15)를 포함하는 모터 하우징(10);
   상기 커버(13)의 내측에 구비되어 상기 모터(M)와 연결되는 엔코더(20);
   상기 모터 하우징(10)에 구비되어 상기 모터(M)에서 발생되는 열을 상기 통기부재(15)를 통해 방출시키는 냉각팬(30);
   를 포함하여 이루어지되,
   
   상기 모터 하우징(10)에는
   상기 엔코더(20)를 제어하는 제어부가 더 구비되되,
   
   상기 엔코더와 제어부 사이에는
   상기 제어부의 제어신호의 전압 레벨을 기 설정된 레벨로 조정하는 레벨조정부, 제어신호에 유입된 노이즈를 검출하는 노이즈검출부, 검출된 노이즈를 제거하는 필터링부 및, 노이즈 검출 시 상기 필터링부를 구동시키는 필터구동부를 포함하는 신호생성수단을 더 포함하고,
   
   상기 레벨조정부는 동작전원을 공급하는 스위칭회로, 제어신호를 입력받는 입력단회로, 제어신호의 레벨 조정 동작을 안정화시키는 접지단회로 및, 제어신호를 기 설정된 레벨로 조정하고 출력하는 트랜지스터(Q101)를 구비한 출력단회로를 포함하되,
   상기 입력단회로는 제어신호가 입력되는 입력단에 연결된 캐패시터(C101) 및 일단은 상기 캐패시터(C101)에 연결되고 타단은 상기 트랜지스터(Q101)의 베이스에 연결되면서 상호 병렬을 이루는 두 저항(R101)(R102)으로 이루어지고,
   상기 접지단회로는 상기 트랜지스터(Q101)의 이미터와 그라운드 사이에 배치되고 직렬 연결된 캐패시터(C102) 및 저항(R105)과 이에 병렬 연결된 저항(R106)으로 이루어지고,
   상기 출력단회로는 상기 트랜지스터(Q101)의 컬렉터 단에 연결된 두 병렬 저항(R103)(R104) 및 캐패시터(C103)를 더 포함하여 이루어지되, 상기 두 병렬 저항(R103)(R104)은 입력단회로의 저항(R101)과 연결되고,
   
   상기 노이즈검출부는 상기 레벨조정부의 출력단에 연결되어 제어신호를 1차 증폭하는 제1증폭회로, 제1증폭회로에 연결되어 증폭된 제어신호를 2차 증폭하는 제2증폭회로, 제2증폭회로에 연결되어 제어신호에 포함된 노이즈를 검출하는 검출회로 및, 검출회로의 출력단에 구비되어 전류 및 노이즈의 역류를 방지하는 역류방지회로를 포함하되,
   상기 제1증폭회로는 앰프(A101), 일단은 상기 앰프(A101)의 (+)단에 연결되고 타단은 상기 레벨조정부의 출력단에 연결된 저항(R107), 일단은 상기 앰프(A101)의 (+)단에 연결되고 타단은 그라운드에 연결되며 상호 병렬 배치된 저항(R108) 및 캐패시터(C104), 상기 앰프(A101)의 (-)단과 그라운드 사이에 배치된 저항(R110) 및, 상기 앰프(A101)의 (-)단과 출력단 사이에 개재되고 상호 병렬 배치된 저항(R109) 및 캐패시터(C105)로 이루어지고,
   상기 제2증폭회로는 앰프(A102), 상기 앰프(A102)의 (-)단에 연결된 캐패시터(C106), 이 캐패시터(C106)에 연결되고 일단이 상기 레벨조정부의 출력단에 연결된 저항(R111), 상기 캐패시터(C106)에 연결되고 일단이 그라운드와 연결되며 상호 병렬 배치된 저항(R112) 및 캐패시터(C107) 및, 상기 앰프(A102)의 (-)단과 출력단 사이에 개재되고 상호 병렬 배치된 저항(R113) 및 캐패시터(C108)로 이루어지되, 상기 앰프(A102)의 (+)단은 상기 제1증폭회로의 출력단에 연결되고,
   상기 검출회로는 (+)단에는 일단이 상기 레벨조정부의 출력단에 연결된 저항(R115) 및, 일단이 그라운드에 연결되며 병렬 배치된 저항(R117) 및 캐패시터(C110)가 연결되고, (-)단에는 상기 제2증폭회로의 앰프(A102)가 연결된 제1비교기(A103)와,
   (+)단은 상기 제1비교기(A103)의 (-)단과 연결되고, (-)단에는 일단이 상기 레벨조정부의 출력단에 연결된 저항(R114) 및, 일단이 그라운드에 연결되며 병렬 배치된 저항(R116) 및 캐패시터(C109)가 연결된 제2비교기(A104)로 이루어지고,
   상기 역류방지회로는 상기 검출회로의 제1비교기(A103) 및 제2비교기(A104)의 출력단에 각각 연결된 역방향 다이오드들(D101)(D102)로 이루어지고,
   
   상기 필터구동부는 상기 노이즈검출부의 출력단에 연결된 딜레이회로, 딜레이회로의 출력단에 연결되고 구동신호를 생성하는 구동회로, 안정된 동작점을 제공하는 바이어스로회로 및, 바이어스회로에 연결되어 구동신호에 의해 구동하는 릴레이회로를 포함하되,
   상기 딜레이회로는 검출회로의 출력단에 연결되고, 상호 병렬을 이루는 저항(R118)과 역방향 다이오드(D103)로 이루어지고,
   상기 구동회로는 제1앰프(A105), 제2앰프(A106), 트랜지스터(Q102), 다수의 저항(R119 내지 R126) 및, 캐패시터(C111 내지 C113)로 이루어지되,
   상기 트랜지스터(Q102)의 컬렉터는 릴레이회로에, 에미터는 그라운드에, 베이스는 제2앰프(A106)의 출력단에 연결되고,
   상기 제1앰프(A105)의 (+)단에는 일단이 상기 노이즈검출부의 출력단과 연결된 저항(R119)과, 일단이 그라운드에 연결되며 병렬 배치된 저항(R120) 및 캐패시터(C111)가 병렬로 연결되고, 상기 제1앰프(A105)의 (-)단에는 상기 딜레이회로의 출력단이 연결되고,
   상기 제2앰프(A106)의 (+)단에는 상기 바이어스회로와 상기 제1앰프(A105)의 출력단이 연결되고, 상기 제1앰프(A105)의 출력단과 제2앰프(A106)의 (+)사이에는 역방향 다이오드(D104)가 개재되고, 상기 제2앰프(A106)의 (-)단에는 저항(R122)과, 일단이 상기 딜레이회로의 출력단에 연결된 저항(R123)과, 일단이 각각 그라운드와 연결된 저항(R124) 및 캐패시터(C112)가 병렬로 연결되고,
   상기 바이어스회로는 일단은 상기 릴레이회로에 타단은 상기 구동회로의 제1앰프(A105)의 출력단 및 상기 제2앰프(A106)의 (+)단에 연결되고, 상호 병렬을 이루는 두 저항(R125)(R126) 및 캐패시터(C113)로 이루어지고,
   
   상기 필터링부는 상기 릴레이회로로부터 구동신호를 입력받고 제어신호를 입력받는 신호입력회로, 신호입력회로와 연결되어 제어신호에 포함된 노이즈를 제거하는 메인필터회로 및, 메인필터회로의 출력단에 연결되어 제어신호에 포함된 잔존 노이즈를 제거하는 서브필터회로를 포함하여 이루어지되,
   상기 신호입력회로는 상기 메인필터회로 및 서브필터회로를 거치지 않고 바로 제어신호를 출력할 수 있도록 출력단을 구비하고,
   상기 메인필터회로는 상기 신호입력회로의 출력단에 연결된 순방향 다이오드(D105), 이에 직렬 연결되고 상호 병렬을 이루는 저항(R127) 및 캐패시터(C114), 이에 직렬로 연결된 캐패시터(C115) 및 순방향 다이오드(D106)를 포함하여 이루어지고,
   상기 서브필터회로는 앰프(A107)와 제1 및 제2트랜지스터(Q103)(Q104), 바이어싱된 저항(R128 내지 R135) 및 캐패시터(C116, C117)를 포함하여 이루어지되,
   상기 앰프(A107)의 (+)단에는 상기 메인필터회로의 출력단에 직렬로 연결된 저항(R128), 이에 병렬로 연결된 두 저항(R129)(R130)이 연결되고, 상기 앰프(A107)의 (+)단은 두개의 저항(R129)(R130) 사이에 연결되고,
   상기 앰프(A107)의 (-)단에는 캐패시터(C116), 이에 상호 병렬을 이루며 연결되며 기준 전압 입력단(Sref)에 연결된 저항(R131), 그라운드에 연결된 저항(R132)이 연결되되, 상기 캐패시터(C116)는 두개의 저항(R131)(R132) 사이에 병렬로 연결되고,
   상기 제1트랜지스터는 npn트랜지스터로, 베이스는 상기 앰프(A107)의 출력단과 연결되고, 에미터는 그라운드와 연결되고, 컬렉터는 상기 제2트랜지스터(Q104)의 베이스와 연결되고,
   상기 제2트랜지스터(Q104)는 pnp트랜지스터로, 베이스는 상기 제1트랜지스터(Q103)의 컬렉터와 연결되고, 컬렉터는 그라운드와 연결되고, 에미터는 제어신호 출력단에 연결되고, 상기 제2트랜지스터(Q104)와 제어신호의 출력단 사이에는 직렬 배치된 두 저항(R134)(R135)과 둘 사이에 병렬 연결된 캐패시터(C117)가 구비된 것을 특징으로 하는 엔코더가 구비된 모터 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 엔코더(20)는 인크리멘탈 엔코더인 것을 특징으로 하는 엔코더가 구비된 모터 어셈블리.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 커버(13)에는
   단자케이싱(41)과, 상기 단자케이싱(41)의 내부에 구비되는 PCB(43)를 포함하는 단자유닛(40)이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 엔코더가 구비된 모터 어셈블리.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 모터 하우징(10)의 본체(11)에는 복수개의 방열돌기가 구비되는 것을 특징으로 하는 엔코더가 구비된 모터 어셈블리.

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