KR101734898B1 - 제로터 모터 링크식 회전량 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제로터 모터의 회전량을 측정하기 위한 장치로서, 로터에 직접 기구부인 링크, 링크 볼 및 회전 측정기를 구성하여 직접적으로 측정이 가능하도록 하는 장치에 관한 것이다. 회전 측정을 위한 추가적인 기구의 도움 없이도 회전수 측정이 정확하게 가능할 뿐만 아니라, 복잡한 곡선 형태를 그리며 회전을 하는 제로터 모터에서도 정확한 회전량 측정이 가능한 장치이다.

Description

제로터 모터 링크식 회전량 측정 장치{Measuring Device of Rotation Angle with a Link in Gerotor Motor}

본 발명은 유압모터인 제로터 모터의 회전량을 측정하기 위한 장치로서, 추가적인 기구부 없이, 제로터 모터의 회전량을 정확하게 측정 가능한 장치에 관한 것이다. 기존의 제로터 모터의 내부 기어인 로터(rotor)에 직접 링크를 연결 구비하여, 제로터 모터가 작동함에 따라 로터(rotor)의 회전량을 링크, 링크 볼 및 회전 측정기를 이용하여 직접 측정가능하게 하는 장치이다.

유압모터는 고 토크의 회전 특성 및 심한 부하변동에도 잘 적응하므로 건설, 산업 및 특수차량 등에서 회전 구동장치로써 널리 사용되고 있다. 이러한 유압모터의 종류에는 제로터 모터가 있다. 제로터 모터는 고정되어 있는 외부 기어 링과 상기 외부 기어 링의 내부에 공,자전하는 내부로터로 구성되어 있다. 일반적으로 제로터 모터는 내접 물림운동을 하며, 외부 기어 링의 고정상태에서 내부의 로터가 공전과 자전이 복합한 운동의 형태를 취한다. 내부의 로터가 복잡한 곡선 형태를 그리며 회전을 하기 때문에, 종래에는 제로터 모터의 내부에 구비된 로터의 회전량을 직접적으로 측정할 수가 없었다. 정밀 제어에 필요한 모터의 정확한 회전량을 측정하기 위하여, 추가적인 기구부를 제로터 모터에 별도로 장착하거나 체결된 기구부에 회전량 측정 장치를 따로 연결하여, 간접적으로 회전수를 측정하였다. 추가적인 기구부를 별도로 구성하거나, 간접적으로 회전수를 측정하다보니, 회전량이 정확하지 않아 오차가 발생하여 정밀 제어에 어려움이 있었다.

대한민국등록특허 1989-0702200 (게로터펌프)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 제로터 모터를 이용한 정밀 제어를 위해 필요한 회전수를 직접 측정하는 링크, 링크 볼 및 회전 측정기를 직접 로터에 구비함으로써, 정밀 제어에 필요한 정확한 로터의 회전량 및 회전수를 측정이 가능하도록 한다.

제로터 모터의 로터에 링크, 링크 볼 및 회전 측정기를 구비한다. 로터가 외부 기어 링 내부에서 회전을 하는 동안, 링크는 로터의 운동을 회전 측정기로 전달해 주는 역할을 한다. 또한, 링크 볼은 상기 링크의 회전 운동을 구속하여 일측에 연결된 로터와 타측에 연결된 회전 측정기의 움직임을 만들어 낸다. 상기 로터의 움직임으로 인해 상기 링크가 링크 볼을 중심으로 원추를 그리며 회전하며, 상기 로터가 회전하는 만큼 링크가 운동하게 되어, 회전 측정기가 로터의 회전수를 측정 할 수 있다.

본 발명은, 제로터 모터(1000)의 회전량을 측정하기 위해, 링크(600)와 링크 볼(700)을 이용하여 회전량을 측정하기 위한 것이다. 내주면에 복수의 로브가 형성되어 있는 외부 기어 링(400)과, 상기 외부 기어 링(400)의 내측 공간에서 편심 회전하는 로터(500)를 구비하는 제로터 모터(1000)의 회전을 측정하는 장치에 있어서, 상기 로터(500)에 연결되어, 상기 로터(500)가 회전함에 따라 원추를 그리며 회전하는 링크(600), 상기 링크(600)에 구비되어, 상기 링크(600)의 운동을 구속하는 링크 볼(700) 및 상기 링크(600)와 연결되어, 상기 링크(600)의 회전량을 측정하는 회전 측정기(800)를 포함하며, 상기 링크는 상기 로터(500)가 회전함에 따라, 상기 링크볼을 중심으로 원추를 그리며 회전하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 링크(600)는 상기 링크 볼(700)을 관통하고 삽입되어 있으며, 상기 링크(600)는 로터(500)의 회전을 회전 측정기(800)에 전달한다. 상기 회전 측정기(800)는 회전축이 고정되어 있으며, 상기 회전 측정기(800)는 링크(600)를 통하여 직접 로터(500)에 연결되어, 상기 로터(500)의 회전을 따라 상기 링크(600)도 함께 회전하여, 로터의 회전수를 직접측정방식으로 측정한다.

제로터 모터의 로터 회전을 직접 측정하는 기구를 제로터 모터의 로터에 연결 구비함으로써, 로터의 회전량을 직접 측정하여 간접적인 측정을 할 때보다 보다 정확한 회전량을 측정 가능하게 한다. 또한, 로터에 직접 회전 측정이 가능한 기구를 구성함으로써 추가적인 기구부의 도움 없이도 회전수 측정이 가능할 뿐만 아니라, 복잡한 곡선 형태를 그리며 회전을 함에도 정확한 측정이 가능하게 한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전체사시도.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제로터 모터를 위에서 내려다 본 단면도.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전측정 기구부의 동작을 나타낸 확대도.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전측정 기구부의 다른 동작을 나타낸 확대도.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분해도.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 배양물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전체사시도이며, 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제로터 모터를 위에서 내려다 본 단면도이며, 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전측정 기구부의 동작을 나타낸 확대도이며, 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전측정 기구부의 다른 동작을 나타낸 확대도이며, 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분해도이다.

본 발명은 유압 모터인 제로터 모터(1000)의 회전수를 측정하기 위해, 직접적으로 기구부(2000)를 구비하여 회전수를 측정하는 장치로서, 크게 제로터 모터(1000)와 기구부(2000)로 구성되어 있다.

먼저, 도1을 참조하여 상기 제로터 모터 링크식 회전량 측정 장치의 구성에 대해서 설명하면 다음과 같다.

제로터 모터(1000)는 주로 소형 유압 모터에 사용되는 모터로서, 고정된 외부 기어 링(400)에 공전 및 자전하는 로터(500)를 내부에 적용한다. 일반적으로, 제로터 모터(1000)는 내접 물림운동을 하며, 외부 기어 링(400)이 고정상태에서 내부의 로터(500)가 공전과 자전이 복합된 운동 형태를 취한다.

도2를 참조하여 더욱 상세히 설명하면, 외부 기어 링(400)은 일반적으로 설계 및 가공의 편의를 위하여 원호곡선을 치형으로 사용한다. 또한, 내부의 로터(500)의 형상은 외부 기어 링(400)의 치형에 의해 형성된다. 제로터 모터(1000)는 외부 기어 링(400)의 잇수가 내부의 로터(500)의 잇수보다 1개 더 많은 치형으로 구성되어 있어, 구조가 비교적 간단하다.

제로터 모터(1000)는 기술 발달로 인해 가공의 정밀도가 높아짐에 따라 형상이 복잡하더라도 가공이 용이하고, 조립이 쉬우며, 두 치형 사이에 상대 운동이 적으므로 장기간 사용하여도 효율의 변화가 적을 뿐만 아니라 기계적 성능이 우수하여 널리 사용되고 있다. 특히 다른 모터에 비하여 소음이 적은 장점도 있어 널리 사용되고 있으며 최근 급격하게 사용이 확대되어 가고 있다.

도1을 참조하면, 제로터 모터(1000)는 기하학적 형상이 복잡하여, 일반적인 모터의 회전수를 측정하는 방법으로는 측정에 어려움이 있다. 일반적인 모터는 회전수 측정을 위하여 오실로스코프 등을 사용한다. 모터의 회전수를 측정하기 위해, 추가적인 기구를 모터에 연결하거나 회전량 측정장치 또는 회전량 감지기 등을 연결하여 측정을 한다. 하지만, 제로터 모터(1000)는 다른 모터와는 달리 외부 기어 링(400)과 내부의 로터(500)의 잇수가 상이하여 회전이 일정하지 않고 공전과 자전이 복합된 형태로 회전을 하기 때문에, 기존의 측정방법으로는 측정이 제대로 되지 않는 등 한계가 있었다.

또한, 제로터 모터(1000)는 일반 유압 모터와는 달리, 샤프트(100)와 반대쪽 방향에 축을 직접 형성할 수가 없어, 로터(500)의 회전량을 직접적으로 측정할 수가 없었다. 따라서 제로터 모터(1000)의 회전량을 알기 위해서는, 로터(500)의 회전량을 측정하기 위해 샤프트(100)에 추가적인 다른 기구를 장착하거나, 체결된 기구에 회전량 측정 장치를 연결하여 간접적으로 측정을 하여야 하는데, 이는 오차가 발생하기 때문에 정밀 제어에 적절하지 않았다.

상기 제로터 모터(1000)는 샤프트(100), 드라이브(200), 모터 하우징(300), 외부 기어 링(400) 및 로터(500)로 구성되어 있다.

상기 샤프트(100)는 모터의 출력을 외부로 전달한다. 상기 제로터 모터(1000)가 작동을 할 시, 상기 제로터 모터(1000)의 출력을 외부로 전달하여 제로터 모터(1000)의 출력을 필요로 하는 다른 기기에 전달을 하도록 해준다. 상기 샤프트(100)는 제로터 모터(1000)의 회전에 따른 출력을 전달며, 원통 형상으로 형성되어 있다.

상기 드라이브(200)는 일측엔 샤프트(100)와 연결되어 있고, 타측은 로터(500)와 연결되어, 샤프트(100)와 로터(500)를 연결해주는 역할을 한다. 상기 드라이브(200)는 상기 모터 하우징(300)의 내부에 구비되어 있으며 원통형상을 하고 있다. 상기 드라이브(200)의 회전축은 상기 로터(500)가 회전함에 따라 원뿔 형상을 그리며 회전하는 장치이다.

상기 모터 하우징(300)은 샤프트(100), 드라이브(200), 외부 기어 링(400), 로터(500) 등을 내부에 포함하는 원통형상의 장치이다. 상기 모터 하우징(300)의 내부에는 유로가 형성되어 있으며, 상기 유로를 따라 작동유가 흐르게 되고, 상기 작동유가 모터를 회전시키게 된다.

상기 외부 기어 링(400)은 로터(500)의 회전을 구속하기 위한 장치로서, 로터(500)의 톱니보다 하나 더 구비되어 있다. 즉, 구조적으로 상기 외부 기어 링(400)의 잇수는 내부의 로터(500)의 잇수보다 1개 더 많은 치형으로 구성되어 있는 내접 기어이다.

상기 로터(500)는 외부 기어 링(400) 내측에서 작동유가 지나가며 회전하는 장치로서, 상기 외부 기어 링(400)의 잇수보다 하나 적게 형성되어, 회전이 일정하지 않고 공전과 자전이 복합된 형태로 상기 외부 기어 링(400)의 내부를 회전하게 된다.

도3 및 도4를 참고하면, 상기 기구부(2000)는 링크(600), 링크 볼(700) 및 회전 측정기(800)로 구성되어 있다.

상기 링크(600)는 로터(500)에 직접 연결되어 구비된다. 상기 링크(600)의 일측에는 로터(500)가 연결되고, 타측에는 회전 측정기(800)와 연결되어, 상기 로터(500)와 상기 회전 측정기(800)를 연결함과 동시에 회전을 전달하는 역할을 한다. 상기 내부 로터(500)가 회전함에 따라 상기 링크(600)도 함께 운동하여 상기 회전 측정기(800)에 회전을 전달하는 것이다.

상기 링크(600)에는 링크 볼(700)이 구비되어 있다. 상기 링크 볼(700)은 상기 링크(600)의 회전 운동을 구속시켜 준다. 즉, 상기 회전 측정기(800)는 상기 로터(500)가 움직임에 따라 움직이는 링크(600)의 움직임을 똑같이 따라 가지 않고, 링크 볼(700)에 의하여 고정되어 링크(600)의 회전량만을 측정하게 된다. 즉, 상기 로터(500)가 회전함에 따라, 도3에서 도4의 형태로 상기 링크(600)가 회전하고, 도4에서 도3의 형태로 상기 링크(600)가 회전한다.

또한, 상기 링크(600)는 로터(500)에 직접 연결되어 구비되어, 간접적으로 측정할 때 보다 정확한 로터(500)의 회전량을 획득이 가능하다. 상기 로터(500)에 간접적으로 회전 측정기(800)가 연결될 경우, 상기 회전 측정기(800)에 상기 로터(500)의 회전을 전달할 수 있는 부재가 더 필요하고, 상기 부재도 로터(500)의 자전과 공전을 복합하는 회전 운동을 측정하기 위해 고정되어 있는 부재가 더 필요하다. 하지만, 상기 링크(600)와 상기 링크 볼(700)을 상기 로터(500)에 고정하여 구비함으로서, 상기 로터(500)의 공전과 자전을 복합하는 운동을 정확하게 측정이 가능하다.

상기 회전 측정기(800)는 회전축이 고정되어, 상기 링크(600)가 움직임에 따라 같이 움직이지 않고 고정되어 회전을 측정한다. 상기 회전 측정기(800)는 RVDT, 레졸버, 엔코더 등의 회전을 측정할 수 있는 기기이면 무엇이든 가능하다.

즉, 제로터 모터(1000)의 회전수을 측정하여 정밀 제어를 하기 위하여, 상기 로터(500)에 상기 링크(600)를 직접 연결 구비함으로서, 상기 로터(500)가 회전함에 따라, 상기 링크(600)도 로터(500)의 회전을 따라 운동하게 되고, 그 운동을 타측에 구비된 회전 측정기(800)에 전달하게 되는 것이다. 상기 로터(500)의 회전량을 직접 측정하기 때문에, 간접적인 측정을 할 때보다 보다 정확한 회전량을 측정하게 한다. 또한, 상기 로터(500)에 직접 기구를 구성함으로써 추가적인 기구의 도움 없이도 회전수 측정이 가능할 뿐만 아니라, 복잡한 곡선 형태를 그리며 회전을 함에도 정확한 측정이 가능하게 한다.

다음, 상기 제로터 모터 링크식 회전량 측정 장치의 작동 방식에 대해 설명하면 다음과 같다.

상기 모터 하우징(300)에는 샤프트(100), 드라이브(200), 외부 기어 링(400) 및 로터(500)가 구비되어 있다. 상기 외부 기어 링(400)과, 상기 외부 기어 링(400) 보다 잇수가 하나 적은 상기 로터(500)가 회전함에 따라, 상기 모터 하우징(300) 내부에 구비된 드라이브(200)가 함께 회전 하게 된다. 상기 드라이브(200)가 회전함에 따라, 상기 드라이브(200)에 연결 구비된 상기 샤프트(100)도 함께 회전하게 되고, 상기 샤프트(100)는 외부의 다른 장치로 상기 제로터 모터(1000)의 회전을 전달하게 된다.

상기 외부 기어 링(400)과 상기 로터(500)가 회전함에 따라, 상기 로터(500)에 연결 구비된 링크(600)가 함께 회전하며, 상기 로터(500)가 연결된 일측이 아닌 타측에 구비된 회전 측정기(800)에서 링크(600)의 회전량을 측정하게 된다. 상기 로터(500)가 회전함에 따라 상기 링크(600) 전체가 움직이는 것을 방지하기 위하여 상기 링크(600)에는 상기 링크 볼(700)이 구비되어, 상기 링크(600)의 회전을 구속하게 된다. 즉, 상기 링크(600)는 원뿔을 그리면서 회전하게 되는데, 상기 회전 측정기(800)가 구비된 측은 원뿔의 뿔 부분을 그리게 되고, 상기 로터(500)와 연결된 측은 원뿔의 밑면 부분을 그리게 되는 것이다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1000 : 제로터 모터
2000 : 기구부
100 : 샤프트
200 : 드라이브
300 : 모터 하우징
400 : 외부 기어 링
500 : 로터
600 : 링크
700 : 링크 볼
800 : 회전 측정기

Claims (5)

1. 내주면에 복수의 로브가 형성되어 있는 외부 기어 링(400)과, 상기 외부 기어 링(400)의 내측 공간에서 편심 회전하는 로터(500)를 구비하는 제로터 모터(1000)의 회전을 측정하는 장치에 있어서,
   상기 로터(500)에 연결되어, 상기 로터(500)가 회전함에 따라 원추를 그리며 회전하는 링크(600);
   상기 링크(600)에 구비되어, 상기 링크(600)의 운동을 구속하는 링크 볼(700); 및
   상기 링크(600)와 연결되어, 상기 링크(600)의 회전량을 측정하는 회전 측정기(800);를 포함하며,
   상기 링크는 상기 로터(500)가 회전함에 따라, 상기 링크볼을 중심으로 원추를 그리며 회전하는 것을 특징으로 하는 제로터 모터 링크식 회전량 측정 장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 링크(600)는
   상기 링크 볼(700)을 관통하고 삽입되어 있는 제로터 모터 링크식 회전량 측정 장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 링크(600)는
   로터(500)의 회전을 회전 측정기(800)에 전달하는 제로터 모터 링크식 회전량 측정 장치.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 회전 측정기(800)는
   회전축이 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 제로터 모터 링크식 회전량 측정 장치.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 회전 측정기(800)는
   링크(600)를 통하여 직접 로터(500)에 연결되어, 상기 로터(500)의 회전을 따라 상기 링크(600)도 함께 회전하여, 로터의 회전수를 직접측정방식으로 측정하는 것을 특징으로 하는 제로터 모터 링크식 회전량 측정 장치.

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