KR102076186B1 - 공작기계용 기어 투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서 - Google Patents

공작기계용 기어 투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공작기계용 기어 투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서에 관한 것으로서, 내부가 중공체로 이루어지고 내부 구성요소를 외력으로부터 보호하는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 수용 구성되어 자기감지소자 및 회로소자를 구비한 피시비(PCB)와, 상기 하우징의 내부에 수용 구성되어 자기장을 발생하는 마그네트(Magnet)와, 상기 하우징의 내부에 수용되고 마그네트(Magnet)의 하측에 부착 구성되어 마그네트(Magnet)에서 발생하는 자기장 세기를 약화시켜 마그네트(Magnet)로부터 자기감지소자에 적합한 자기장 세기로 공급되게 하는 플레이트(Plate)와, 상기 하우징의 내부 하측에 구성되어 기어 투스의 회전수 및 위치를 감지하는 자기감지소자와, 상기 하우징 내부에 구성된 구성요소를 진동과 충격 및 방수, 방전으로부터 보호하고 높은 내구성을 갖도록 완충부재로써 몰딩액을 충진하여 구성되는 완충부와, 상기 하우징의 하측면에 구성하여 기어 투스(Gear Tooth)의 회전수 및 위치를 감지하는 자기감지소자의 성능을 최적화하는 자기감지소자용 관통공을 포함하는 공작기계용 기어 투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서이다.
위와 같은 본 발명은 하우징 내의 빈 공간에 충진부를 모두 충진되게 구성함으로써 진동 및 충격이 가해질 경우 하우징 내의 구성요소들의 성능 저하를 방지하고 수명을 연장하여 반영구적으로 사용할 수 있으며 방수 및 방전 기능이 뛰어나고 습기에 강함은 물론 뛰어난 내구성을 갖게 되어 유지보수가 필요 없으며 또한 온도 변화에 따른 측정치의 일관성을 보장하여 센서로서의 품질을 보장하고 외부의 간섭을 차단하여 뛰어난 성능을 유지한다.
그리고 하우징의 하측 바닥면에 자기감지소자용 관통공을 관통되게 형성하여 구성함으로써 기어 투스(Gear Tooth)의 회전 등을 감지하는 자기감지소자의 성능을 최적화할 수 있고, 하우징의 전면부에 납땜작업용 관통공을 형성함으로써 피시비(PCB)와 케이블의 납땜 연결 작업을 용이하게 하고 작업성을 좋게 하며 불량률을 개선할 수 있는 등의 효과가 있다.

Description

공작기계용 기어 투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서{Sensors that detect the speed and position of the gear-tooth for numerical control machine tools}
본 발명은 공작기계용 기어투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기어의 회전속도 및 위치를 측정하는 센서로 기어에 자기감지소자를 근접하여 기어의 형상변화를 읽어 회전속도 및 위치를 측정하는 센서로 높은 분해능을 가지며, 진동과 충격에 강하고, 방수 및 방전, 기밀보호가 뛰어나고, 유지보수가 필요없어 반영구적이고 특히 제조공정(케이블 연결 시)을 혁신 하여 작업성이 향상 되어 불량률을 개선한 공작기계용 기어투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서에 관한 것이다.
일반적으로 기어 투스 센서는 공작기계의 기어 투스(Gear Tooth), 엔진의 크랭크 축 또는 캠, 차축에 근접 설치되는 감지 영역내에서 그 회전상태를 감지하고, 감지된 값을 전자제어 장치에 출력하도록 고안된 센서의 일종으로 자기장의 자속밀도 및 자장의 강도 그리고 형상에 따라 자기 감지소자의 자성체의 검출거리, 검출각도, 감도 등의 변화를 이용하여 검출특성을 감지한다.
종래의 기어 투스 센서는 일반적으로 하우징에 자기감지소자 및 회로소자를 구비한 피시비(PCB)를 수용 구성하고 상기 피시비(PCB)에는 테이터 송출 및 전원을 공급하는 케이블이 연결되며 상기 피시비(PCB)의 일측에는 자기장을 발생하는 마그네트(영구자석)가 구성되어 있다.
그리고 기어 투스의 회전 등을 감지하는 자기감지소자가 구성된다.
그런데 이러한 종래의 기어 투스 센서는 단일의 일체화된 피시비(PCB)의 구성으로 인해 수평으로의 부피가 커지게 되어 기어 투스 센서의 설치공간이 넓어지게 되고 이 경우 이웃하는 다른 설비와의 작업환경을 많이 차지하는 문제가 있다.
그리고 피시비(PCB)에 테이터 송출 및 전원을 공급하는 케이블을 연결하기 위해서는 납땜으로 연결해야 하는데 이 경우 하우징의 상부에서 인두와 납을 이용하여 작업해야 하기 때문에 작업성이 매우 나쁘고 불량률이 높으며 생산성이 떨어지는 것이다.
또한 기존 기어 투스 센서는 진동 및 충격에 약하여 하우징 내에 수용하여 설치 구성된 구성 요소들의 성능이 떨어지고 수명이 짧아진다.
그리고 방수 및 방전 기능이 떨어져 습기에 취약하여 이 또한 성능이 떨어지고 수명이 짧아지며 수리를 자주해야 하는 문제가 있다.
그리고 또한 기어 투스의 회전 등을 감지하는 자기감지소자가 차단된 하우징 내에 구성되어 있기 때문에 센싱 기능을 제대로 발휘하지 못하여 정밀한 측정에 한계가 있는 것이었다.
1. 한국등록특허공보 등록번호 제10-0347822(2002. 08. 07. 공고). 2. 한국등록특허공보 등록번호 제10-0380525(2003. 04. 16. 공고).
따라서, 본 발명은 상기에서의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로 본 발명의 목적은 기어의 회전속도 및 위치를 측정하는 센서로 기어에 자기감지소자를 근접하여 기어의 형상변화를 읽어 회전속도 및 위치를 측정하는 센서로 높은 분해능을 가지며, 진동과 충격에 강하고, 방수 및 방전, 기밀보호가 뛰어나고, 유지보수가 필요없어 반영구적이고 특히 제조공정(케이블 연결 시)을 혁신 하여 작업성이 향상 되어 불량률을 개선한 공작기계용 기어투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 실시예는, 내부 구성요소를 외력으로부터 보호하는 하우징과,
상기 하우징의 내부에 수용 구성되어 자기감지소자 및 회로소자를 구비한 피시비(PCB)를 수용 구성하되,
상기 피시비(PCB)는 상하부에 상부 피시비(PCB)와 하부 피시비(PCB)로 구성하며,
상기 상부 피시비(PCB)와 하부 피시비(PCB) 간에는 유연한 회로기판으로써 에프피시(FPC, Flexible Printed Circuits)로 연결 구성하며,
상기 상부 피시비(PCB)와 하부 피시비(PCB) 사이에는 자기장을 발생하는 마그네트(Magnet)를 구성하고,
상기 마그네트(Magnet)의 하측에 부착 구성되어 마그네트(Magnet)에서 발생하는 자기장 세기를 변화시키는 플레이트(Plate)를 구성하며,
상기 하부 피시비(PCB)의 하측으로 기어 투스의 회전 등을 감지하는 자기감지소자를 구성하며,
상기 하우징 내부에는 구성된 구성요소들을 진동과 충격 및 방수, 방전으로부터 보호하고 높은 내구성을 갖도록 완충부재로써 몰딩액을 충진하여 구성되는 완충부를 구성하며,
상기 하우징의 전방에는 상부 피시비(PCB)와 케이블을 연결하기 위한 납땜작업을 향상시키는 납땜작업용 관통공을 형성하여 구성하고,
상기 하우징의 하측은 자기감지소자의 성능을 향상시킬 수 있는 자기감지소자용 관통공을 형성하여 구성된 것이다.
본 발명에 따른 공작기계용 기어 투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서는,
첫째, 하우징 내의 빈 공간에 충진부를 모두 충진되게 구성함으로써 진동 및 충격이 가해질 경우 하우징 내의 구성요소들의 성능 저하를 방지하고 수명을 연장하여 반영구적으로 사용할 수 있으며 방수 및 방전 기능이 뛰어나고 습기에 강함은 물론 뛰어난 내구성을 갖게 되어 유지보수가 필요 없다.
또한 온도 변화에 따른 측정치의 일관성을 보장하여 센서로서의 품질을 보장하고 외부의 간섭을 차단하여 뛰어난 성능을 유지한다.
둘째, 하우징의 하측 바닥면에 자기감지소자용 관통공을 관통되게 형성하여 구성함으로써 기어 투스(Gear Tooth)의 회전 등을 감지하는 자기감지소자의 성능을 최적화할 수 있다.
셋째, 하우징의 전면부에 납땜작업용 관통공을 형성함으로써 피시비(PCB)와 케이블의 납땜 연결 작업을 용이하게 하고 작업성을 좋게 하며 불량률을 개선할 수 있다.
넷째, 피시비(PCB)를 상부 피시비(PCB)와 하부 피시비(PCB)로 분할 구성하고 이들을 에프피시(FPC, Flexible Printed Circuits)로써 연결구성 함에 따라 컴팩트(Compact)한 사이즈로 할 수 있다.
즉, 횡방향으로의 부피를 줄이게 되어 기어 투스 센서의 설치공간이 좁아지게 되고 이 경우 이웃하는 다른 설비와의 작업환경공간을 적게 차지하게 되는 등의 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 "공작기계용 기어 투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서"의 좌측에서 본 전체 구성도를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 "공작기계용 기어 투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서"의 우측에서 본 전체 구성도를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 "공작기계용 기어 투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서"의 저면에서 본 저면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 "공작기계용 기어 투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서"의 구성을 단면으로 도시하여 사용상태를 설명하기 위한 사용상태도이다.
도 5는 본 발명에 따른 "공작기계용 기어 투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서"의 실물사진으로서 하우징 내에 몰딩액을 충진하기 전의 상태를 평면과 정면으로 나타낸 사시 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 "공작기계용 기어 투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서"의 실물사진으로서 하우징 내에 몰딩액을 충진하기 전의 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 "공작기계용 기어 투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서"의 실물사진으로서 하우징 내에 몰딩액을 충진한 상태의 저면에서 본 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 "공작기계용 기어 투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서"의 실물사진으로서 하우징 내에 몰딩액을 충진한 상태의 평면에서 본 사시도이다.
이하, 바람직한 실시예로서 도시하여 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 설명함에 있어서 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능이나 형태 등을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 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.
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.
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.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 내지 도 8를 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 좌측에서 본 전체 구성도를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 우측면에서 본 전체 구성도를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명의 저면에서 본 저면도이다.
도 4는 본 발명의 구성을 단면으로 도시하여 사용상태를 설명하기 위한 사용상태도이다.
도 5는 본 발명의 실물사진으로서 하우징 내에 몰딩액을 충진하기 전의 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 전면에서 본 도면이다.
도 7은 본 발명의 실물사진으로서 하우징 내에 몰딩액을 충진한 상태의 저면에서 본 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실물사진으로서 하우징 내에 몰딩액을 충진한 상태의 평면에서 본 사시도이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 실시예는, 도 1 내지 도 8에서와 같이 내부 구성요소를 외력으로부터 보호하는 하우징(1)을 구성한다.
상기 하우징(1)은 내부가 중공체로 이루어지고 내부에 수용 설치되는 구성 요소들을 손상으로부터 보호하고 그 소재는 알루미늄으로 함이 바람직하다.
상기 하우징(1)의 내부에 수용 구성되어 자기감지소자 및 회로소자를 구비한 피시비(PCB)(P)를 수용 구성하되, 상기 피시비(PCB)(P)는 상하부에 설치 구성되는 상부 피시비(PCB)(2)와 하부 피시비(PCB)(3)로 구성한다(도 4참조).
상기 상부 피시비(PCB)(2)와 하부 피시비(PCB)(3) 간에는 유연한 회로기판으로써 에프피시(FPC, Flexible Printed Circuits)(4)로 연결 구성한다(도 1 및 도 4참조).
상기 상부 피시비(PCB)(2)와 하부 피시비(PCB)(3) 사이에는 자기장을 발생하는 마그네트(Magnet)(5)를 구성하고, 상기 마그네트(Magnet)(5)의 하측에 부착되어 상기 마그네트(Magnet)(5)의 자기장 세기를 변화시키는 플레이트(Plate)(6)를 구성한다(도 4참조).
상기 하부 피시비(PCB)(P)의 하측으로 기어 투스(T)의 회전 등을 감지하는 자기감지소자(7)를 구성한다(도 4참조).
상기 하우징(1) 내부에는 구성된 구성요소들을 진동과 충격 및 방수, 방전으로부터 보호하고 높은 내구성을 갖도록 완충부재로써 몰딩액을 충진하여 구성되는 완충부(8)를 구성한다(도 4참조).
상기 완충부(8)를 구성하는 몰딩액은 에폭시 몰딩액이 바람직하고 하우징(1) 내의 빈 공간에 모두 충진되도록 한다.
상기 하우징(1)의 전방에는 상부 피시비(PCB)(2)와 케이블(9)을 연결하기 위한 납땜작업을 향상시키는 납땜작업용 관통공(10)을 형성하여 구성한다(도 1, 도 5 및 도 6참조).
즉, 상기 상부 피시비(PCB)(2)와 케이블(9)의 연결을 위해 납땜용 납철사와 인두로써 납땜작업을 할 경우 상기 납땜작업용 관통공(10)을 통해 납땜용 납철사를 관통되게 하고 하우징의 상부를 통해 인두를 삽입하여 납땜작업을 하게 됨으로써 작업을 용이하게 하고 작업성을 좋게 하며 불량률을 개선할 수 있다.
그리고 상기 케이블(9)은 피시비(PCB)(P)와 연결되어 피시비(PCB)(P)에 전원을 공급하고 자기감지소자(7)로부터 얻은 데이터를 관리통제시스템으로 전송하는 기능을 수행한다.
상기 하우징(1)의 하측 바닥면에는 기어 투스(Gear Tooth)(T)의 회전 등을 감지하는 자기감지소자(7)의 성능을 향상시키는 자기감지소자용 관통공(11)을 관통되게 형성하여 구성한다(도 3 및 도 7참조).
이상과 같이 구성된 본 발명은 도 5 및 도 6에서와 같이 하우징(1) 내부에 수용하여 설치 구성하는 상부 피시비(PCB)(2)와 하부 피시비(PCB)(3), 마그네트(Magnet)(5), 플레이트(Plate)(6) 및 자기감지소자(7) 등의 구성요소들이 구성되고 납땜작업용 관통공(10)과 하우징(1)의 오픈된 상부를 통해 상부 피시비(PCB)(2)와 케이블(9)의 납땜으로 연결이 완료되면 도 4, 도 7 및 도 8에서와 같이 완충부재로써 에폭시 몰딩액을 사용하여 하우징(1) 내의 빈 공간에 모두 충진시켜 충진부(8)가 형성되게 한다.
위와 같이 하우징(1) 내의 빈 공간에 모두 충진부(8)가 형성하게 되면 하우징(1)에 진동 및 충격이 가해질 경우 상기 충진부(1)에 의해 충격을 흡수함으로써 하우징(1) 내에 수용 구성된 상부 피시비(PCB)(2)와 하부 피시비(PCB)(3), 마그네트(Magnet)(5), 플레이트(Plate)(6) 및 자기감지소자(7) 등의 구성요소들의 성능 저하를 방지하고 수명을 연장하여 반영구적으로 사용할 수 있다.
또한 방수 및 방전 기능이 뛰어나고 습기에 강함은 물론 뛰어난 내구성을 갖게되어 성능 저하를 방지하고 반영구적으로 사용하며 유지보수가 필요 없다.
그리고 또한 온도 변화에 따른 측정치의 일관성을 보장하여 센서로서의 품질을 보장하고 외부의 간섭을 차단하여 뛰어난 성능을 유지한다.
상기 하우징(1)의 하측 바닥면에 자기감지소자용 관통공(11)을 관통되게 형성하여 구성함으로써 기어 투스(Gear Tooth)(T)의 회전 등을 감지하는 자기감지소자(7)의 성능을 향상시킬 수 있다.
즉, 도 4에서와 같이 본 발명의 센서를 기어 투스(Gear Tooth)(T)의 일측에 설치하였을 경우 기어가 회전할 때 기어의 회전수 등을 자기감지소자(7)에 의해 감지하게 된다.
이 경우 기어 투스(Gear Tooth)(T)의 회전으로 자기감지소자(7)에 자기장의 변화를 주어 정현파를 출력함으로써 기어(Gear)의 회전속도 및 위치 등을 감지하게 되는데 이때 하우징(1)의 하측 바닥면에 자기감지소자용 관통공(11)을 관통되게 형성함에 따라 자기감지소자(7)는 아무런 방해 없이 성능을 발휘하여 정밀하고 정확한 측정을 할 수 있는 것이다.
상기 피시비(PCB)를 상부 피시비(PCB)(2)와 하부 피시비(PCB)(3)로 분할 구성하고 이들을 에프피시(FPC, Flexible Printed Circuits)(4)로써 연결구성 함에 따라 컴팩트(Compact)한 사이즈로 할 수 있다.
즉, 횡방향으로의 부피를 줄이게 되어 기어 투스 센서의 설치공간이 좁아지게 되고 이 경우 이웃하는 다른 설비와의 작업환경공간을 적게 차지하게 된다.
따라서, 위와 같은 본 발명은 기어 투스(Gear Tooth)를 회전시켜 자기감지소자에 의해 기어 투스의 회전속도 및 위치를 측정하는 기어 투스 센서로써 센서의 성능을 향상시키고, 진동과 충격에 강하며, 방수 및 방전 효과가 뛰어나고, 기밀보호가 뛰어나며 유지보수가 필요 없고 반영구적이며, 제조 시 납땜이 용이하여 불량률을 개선함으로써 작업성을 극대화한 것이다.
1: 하우징 2: 상부 피시비(PCB)
3: 하부 피시비(PCB) 4: 에프피시
5: 마그네트(Magnet) 6: 플레이트(Plate)
7: 자기감지소자 8: 충진부
9: 케이블 10: 납땜작업용 관통공
11: 자기감지소자용 관통공 P: 피시비(PCB)
T: 기어 투스(Gear Tooth)

Claims (4)

  1. 내부가 중공체로 이루어지고 내부 구성요소를 외력으로부터 보호하는 하우징과,
    상기 하우징의 내부에 수용 구성되어 자기감지소자 및 회로소자를 구비한 피시비(PCB)와,
    상기 하우징의 내부에 수용 구성되어 자기장을 발생하는 마그네트(Magnet)와,
    상기 하우징의 내부에 수용되고 마그네트(Magnet)의 하측에 부착 구성되어 마그네트(Magnet)에서 발생하는 자기장 세기를 변화시키는 플레이트(Plate)와,
    상기 하우징의 내부 하측에 구성되어 기어 투스의 회전수 및 위치를 감지하는 자기감지소자와,
    상기 하우징 내부에 구성된 구성요소를 진동과 충격 및 방수, 방전으로부터 보호하고 높은 내구성을 갖도록 완충부재로써 몰딩액을 충진하여 구성되는 완충부와,
    상기 하우징의 하측면에 구성하여 기어 투스(Gear Tooth)의 회전수 및 위치를 감지하는 자기감지소자의 성능을 향상시켜주는 자기감지소자용 관통공을 포함하는 공작기계용 기어 투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서.
  2. 제1항에 있어서, 하우징의 전방에 상부 피시비(PCB)와 케이블을 연결하기 위한 납땜작업을 향상시키는 납땜작업용 관통공을 형성하여 구성함을 포함하는 공작기계용 기어 투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서.
  3. 제1항에 있어서, 피시비(PCB)는 상하부에 상부 피시비(PCB)와 하부 피시비(PCB)로 구성하며,
    상기 상부 피시비(PCB)와 하부 피시비(PCB) 간에는 유연한 회로기판으로써 에프피시(FPC, Flexible Printed Circuits)로 연결 구성함을 포함하는 공작기계용 기어 투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서.
  4. 제1항에 있어서, 하우징은 알루미늄으로 하고, 몰딩액은 에폭시 몰딩액으로 함을 특징으로 하는 공작기계용 기어 투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서.
KR1020190045147A 2019-04-17 2019-04-17 공작기계용 기어 투스의 속도 및 위치를 감지하는 센서 KR102076186B1 (ko)

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KR20180035701A (ko) * 2016-09-29 2018-04-06 다이도 토쿠슈코 카부시키가이샤 박막 자기 센서

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