KR200148659Y1

KR200148659Y1 - Apparatus for detecting moving distance of a lenearly moving object

Info

Publication number: KR200148659Y1
Application number: KR2019940000754U
Authority: KR
Inventors: 장석주
Original assignee: 이종수; 엘지산전주식회사
Priority date: 1994-01-17
Filing date: 1994-01-17
Publication date: 1999-06-15
Also published as: KR950023771U

Abstract

본 고안은 선형이동물체의 이동량 검출장치에 관한 것으로, 종래 회전식 엔코더는 회전각을 측정하여 간접적으로 이동위치를 검출할 때, 기계부의 오차가 발생되면 최종위치는 간접측정된 위치로부터 그 오차만큼 벗어나게 되어 정밀측정이 어렵고, 선형이동식 전동기와 결합하여 사용되는데 어려움이 있었고, 또한, 상기 리니어 스케일의 경우에도 정밀도를 높이기 위해서는 이빨주기(f)를 좁혀야 하는 어려움이 있으며, 선형 이동범위가 길어질 경우에 그 길이만큼의 정밀가공된 고정측 요소가 필요하게 되고, 온도변화에 의한 고정측 길이변화가 발생되는 등의 문제점이 있었는 바, 거칠게 가공된 고정측과 정밀가공된 가동측을 사용하는 본 고안을 제공하여 이동범위가 길어져도 고정측 요소만 추가하면 되므로 어려움이 없고, 고정측의 길이가 온도에 따라 변화하더라도 원리적으로 오차가 발생되지 않는 효과가 있어, 선형이동물체의 이동랑 측정에 있어서 정밀측정과, 넓은 이동범위 측정의 어려움을 해소하도록 한 것이다.The present invention relates to an apparatus for detecting a moving amount of a linear alien animal. When a conventional rotary encoder detects a moving position indirectly by measuring a rotation angle, if an error occurs in the mechanical part, the final position is shifted from the indirect measured position by the error. It is difficult to measure precisely, and it is difficult to be used in combination with a linear motor. In addition, even in the case of the linear scale, it is difficult to narrow the tooth period (f) in order to increase the precision, and the linear movement range becomes long. Since there is a problem that the fixed side element is precisely processed to the length and the fixed side length change occurs due to temperature change, the present invention uses the rough side fixed side and the movable side with precision machining. If only the fixed side element needs to be added, even if the moving range is long, there is no difficulty. Even if variation in accordance with a will to solve the precision measurement and the difficulty of moving a wide range of measurement in the measurement of yidongrang there is effect that is not an error occurs in principle, a linear moving object.

Description

Moving amount detection device of linear alien body

제1도는 종래 선형이동량 검출장치인 리니어 스케일의 구성도.1 is a configuration diagram of a linear scale which is a conventional linear movement amount detecting device.

제2도는 리니어 스케일의 동작원리 설명도.2 is an explanatory diagram of the operation principle of the linear scale.

제3도는 본 고안에 의한 선형이동물체의 이동량 검출장치의 구성도.3 is a block diagram of an apparatus for detecting a movement amount of a linear diopter according to the present invention.

제4도는 본 고안 장치의 동작을 설명한 것으로,4 illustrates the operation of the device of the present invention,

(a)는 이동 전의 상태도.(a) is a state diagram before moving.

(b)는 이동 후의 상태도.(b) is a state diagram after movement.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11 : 고정측 12 : 가동측11: fixed side 12: movable side

13 : 신호처리장치13 signal processing device

본 고안은 공작기계의 테이블, 공구, 엘리베이터의 이송과 같은 선형이동물체의 이동량 검출장치에 관한 것으로, 특히 선형이동물체의 이동량 측정에 있어서 정밀측정과, 넓은 이동범위 측정의 어려움을 해소하도록 한 선형이동물체의 이동량 검출장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for detecting a moving amount of a linear aliphatic object such as a table, a tool, and an elevator for machine tools. The present invention relates to an apparatus for detecting a moving amount of a moving object.

일반적으로 공작기계의 테이블 이송이나 공구이송, 엘리베이터의 이송 등과 같이, 선형이동을 위한 구동수단으로는 회전식 전동기와, 볼스크류나 로프가 회전운동에서 선형운동으로 변환하기 위한 기계부와 결합된 형태가 주로 사용되고 있는데, 최근 산업기술의 발전에 따라 선형이동식 전동기가 개발되어 부분적으로 실용화되면서 선형이동을 위한 새로운 수단으로 그 효용성이 날로 증대되고 있다.In general, as a driving means for linear movement, such as a table feed of a machine tool, a tool transfer, an elevator transfer, etc., a rotary electric motor and a ball screw or a rope are combined with a machine part for converting a rotary motion into a linear motion. It is mainly used. Recently, as the development of industrial technology, a linear motor is developed and partially used, and its utility as a new means for linear movement is increasing day by day.

그런데, 상기 선형이동식 전동기는 제어적측면에서 위치의 검출이 필수적이지만, 종전의 회전식 전동기에서 사용되어온 회전식 엔코더방식이 사용이 불가능하여 선형이동량을 검출하기 위한 새로운 검출장치가 절실하게 요구되고 있었다.By the way, the linear motor is required to detect the position from the control side, but the rotary encoder method used in the conventional rotary motor is impossible to use, so a new detection device for detecting the linear movement is urgently required.

종래의 위치검출기로는 회전식 엔코더를 회전식 전동기에 부착하여 회전링을 측정한 후, 측정된 회전량으로부터 회전당 선형이동량을 감안하여 선형이동량을 구하는 간접 검출방법이 주로 사용되어 왔는데, 이러한 간접 검출법은 기계 개통의 백래쉬 또는, 볼스크류의 불균일성 등과 같은 원인으로 인해 회전링과 선형이동량이 정확하게 비례하지 않아 간접적으로 측정된 선형이동량과 실제의 선형이동량 간에 오차가 존재하게 되어 이와같은 오차를 없애기 위한 방법으로 선헝이동량을 직접 검출하는 장치인 리니어 스케일이 기계에 부착되어 사용되고 있다.In the conventional position detector, a rotary encoder is attached to a rotary motor to measure a rotation ring, and then an indirect detection method for calculating a linear movement amount in consideration of the linear movement amount per rotation from the measured rotation amount has been mainly used. Due to the backlash of the opening of the machine or the unevenness of the ballscrew, the rotational ring and the linear movement amount are not exactly proportional, so there is an error between the linear movement amount measured indirectly and the actual linear movement amount. Linear scales, which are devices that directly detect the amount of line hung, are attached to machines.

상기 회전식 엔코더는 회전식 전동기의 회전축에 일정한 각도 간격으로 구멍이 뚫어진 원판을 부착하고, 원판의 양쪽으로 외함에 고정된 발광소자와 광검출기를 설치하여, 전동기가 회전되면서 원판의 구멍이 발광소자와 광검출기를 지나갈 때마다 검출기의 출력이 나오도록 구성되어 있으며, 외부에 별도의 장치를 마젼하여 상기 검출기의 출력 횟수를 측정하도록 하고 있다.The rotary encoder is attached to the rotary shaft of the rotary motor in a predetermined angular interval, the disc is punctured, and installed on both sides of the disc to the light emitting element and the photo detector fixed to the enclosure, the hole of the disc is rotated as the motor rotates The output of the detector is configured to come out each time the detector passes, and a separate device is externally measured to measure the output frequency of the detector.

상기 리니어 스케일은 제1도 및 제2도에 도시한 바와 같이, 고정측(1)과 가동측(2)으로 구성되어 상기 고정측(1)은 단부에 일정간격으로 요철부(3)가 형성되어 있고, 'ㄷ'자 형상의 가동측(2)에는 일정한 전류가 흐르는 권선(4)이 권회되어 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the linear scale is composed of a fixed side 1 and a movable side 2 so that the fixed side 1 has an uneven portion 3 at regular intervals at its ends. The winding 4 through which a constant current flows is wound on the movable side 2 having a 'c' shape.

상기 고정측(1)과 가동측(2)은 모두 투자율이 높은 재질로 형성되며, 상기 가동측에는 자속검출기(5)가 설치되어 있다.Both the fixed side 1 and the movable side 2 are made of a material having a high permeability, and a magnetic flux detector 5 is provided on the movable side.

미설명 부호 6은 선형이동물체를 나타낸 것이다.Reference numeral 6 denotes a linear diopter.

이와 같이 구성되는 리니어 스케일은 제2도에서처럼, 선형 이동물체에 부착된 가동측(2)이 고정측(1)의 이빨과 마주보는 위치에 있을 때, 최대의 자속이 발생되어 자속검출기의 출력이 최대로 되는 것이며, 이 상태에서 이빨주기(f)의 반만큼 가동측(2)이 움직이게 되면, 자속은 최소로 되어 자속검출기의 출력도 최소로 된다. 이러한 상황이 매 이빨위치를 통과할 때마다 반복되므로 이 반복횟수를 측정하여 위치 이동량을 측정하는 것이다.The linear scale configured as described above has the maximum magnetic flux generated when the movable side 2 attached to the linear moving object faces the teeth of the fixed side 1 as shown in FIG. In this state, when the movable side 2 moves by half of the tooth period f in this state, the magnetic flux becomes minimum and the output of the magnetic flux detector is also minimized. Since this situation is repeated every time the tooth position passes, the amount of position movement is measured by measuring the number of repetitions.

그러나, 상기한 회전식 엔코더는 회전각을 측정하여 간접적으로 이동위치를 검출할 때, 기계부의 오차가 발생되면 최종위치는 간접측정된 위치로부터 그 오차만큼 벗어나게 되어 정밀측정이 어렵고, 선형이동식 전동기와 결합하여 사용되는데 어려움이 있었다.However, when the rotary encoder detects the movement position indirectly by measuring the rotation angle, if an error occurs in the mechanical part, the final position is deviated by the error from the indirectly measured position, so that it is difficult to precisely measure and combine with the linear mobile electric motor. It was difficult to use.

또한, 상기 리니어 스케일의 경우에도 정밀도를 높이기 위해서는 이빨주기(f)를 좁혀야 하는 어려움이 있으며, 선형 이동범위가 길어질 경우에 그 길이만큼의 정밀가공된 고정측 요소가 필요하게 되고, 온도변화에 의한 고정측 길이변화가 발생되는 등의 문제점이 있었다.In addition, even in the case of the linear scale, there is a difficulty in narrowing the tooth period f in order to increase the accuracy, and when the linear moving range becomes long, a fixed side element that is precisely processed to its length is required, There was a problem such as a change in the fixed side length caused by.

이러한 문제점을 감안하여 안출한 본 고안의 목적은 선형이동물체의 이동량 측정에 있어서 정밀측정과, 넓은 이동범위 측정의 어려움을 해소하려는데 있다.The purpose of the present invention devised in view of such a problem is to solve the difficulty of measuring precision and wide moving range in the measurement of the amount of movement of a linear animal.

상기한 바와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 전 이동구간 중 검출되는 구간이면 어느 곳에서든지 검출되는 신호가 구간 내의 다른 곳과 상이한 영역을 갖는 고정측과; 상기 고정측과 분리되어 있으며, 이동방향으로 일정구간의 고정측 상태를 검출할 수 있는 구간상태 측정용 검출기가 구비되는 가동측과; 상기 가동측의 검출기에서부터 얻어지는 신호를 반복적으로 표본화하여 이동량을 계산하고, 계산된 이동량으로부터 위치를 검출하는 신호처리장치로 구성한 것을 특징으로 하는 선형이동물체의 이동량 검출장치가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention as described above, the fixed side having a region that is different from the other place in the section if the detected signal anywhere in the section of the whole moving section; A movable side separated from the fixed side and provided with a section state measuring detector capable of detecting a fixed side state of a certain section in a moving direction; There is provided a movement amount detecting device for a linear animal body, characterized in that it comprises a signal processing device that repeatedly samples the signals obtained from the detector on the movable side, calculates the movement amount, and detects a position from the calculated movement amount.

이하, 상기한 바와 같은 본 고안을 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention as described above will be described in more detail based on one embodiment shown in the accompanying drawings.

제3도는 본 고안에 의한 선형이동물체의 이동량 검출장치의 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이, 전 이동구간 중 어느 곳에서든지 검출되는 구간 중에 검출되는 신호가 구간 내의 다른 곳과 상이한 영역을 갖는 고정측(11)과; 상기 고정측(11)과 분리되어 있으며, 이동방향으로 일정구간의 고정측(11) 상태를 검출할 수 있는 구간상태 측정용 검출기가 구비되는 가동측(12)과; 상기 가동측(12)의 검출기에서부터 얻어지는 신호를 반복적으로 표본화하여 이동량을 계산하고, 계산된 이동량으로 부터 위치를 검출하는 신호처리장치(13)로 구성한 것이다.3 is a block diagram of an apparatus for detecting a movement amount of a linear alien animal according to the present invention. As shown in this figure, a signal detected in a section detected in any one of the entire moving sections has a fixed area having a different area from other parts in the section. Side 11; A movable side 12 separated from the fixed side 11 and provided with a section state measuring detector capable of detecting a state of the fixed side 11 in a predetermined section in a moving direction; The signal obtained from the detector on the movable side 12 is repeatedly sampled to calculate the movement amount, and the signal processing device 13 detects the position from the calculated movement amount.

상기 고정측(11)은 반사면(14)과 부반사면(15)이 임의의 광학적 검출범위(16) 길이구간 내에 동시에 존재하도록 구성되어 있다.The fixed side 11 is configured such that the reflective surface 14 and the sub-reflective surface 15 are simultaneously present within an arbitrary optical detection range 16 length section.

상기 가동측(12)은 렌즈 또는 기타 광학적기구(17)를 사용하여 CCD소자 또는 광학적 검출기 배열(15)의 선형화상검출면(19)에 광학적 검출범위(16)의 고정측(11) 상이 맺히도록 구성되어 있어, CCD소자 또는 광학적 검출기 배열(18)은 선형화상검출면(19)에 광량검출소자들이 도면상에 상하방향(가동측 이동방향)으로 늘어서 있는 배열로 그 출력 선형화상신호는 각 광량 검출소자에서 검출된 광량신호의 집합이다.The movable side 12 is formed on the fixed side 11 of the optical detection range 16 on the linear image detection surface 19 of the CCD element or the optical detector array 15 using a lens or other optical mechanism 17. The CCD element or the optical detector array 18 is an array in which the light amount detection elements are arranged in the up-down direction (movable side moving direction) on the drawing on the linear image detecting surface 19, and the output linear image signal is A set of light quantity signals detected by the light quantity detecting element.

또한, 상기 신호처리장치(13)는 선형화상신호를 반복적으로 받아들여 선형화상신호(20)가 이동하는 것을 인식하여 그 이동거리를 위치신호(21)로 출력한다.In addition, the signal processing apparatus 13 repeatedly receives the linear image signal, recognizes that the linear image signal 20 moves, and outputs the movement distance as the position signal 21.

이와 같이 구성되는 본 고안 장치의 작용 및 효과를 설명한다.The operation and effects of the device of the present invention configured as described above will be described.

제4도는 제3도의 CCD소자 또는 기타 광학적 검출기 배열(18)이 10개의 광량검출소자로 이루어져 있다고 가정하고, 반사면의 화상이 맺히는 소자에서는 출력 '1', 부반사면의 화상이 맺히는 소자에서는 출력이 '0'이 발생한다고 가정하여 본 고안에 동작을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 assumes that the CCD element or other optical detector array 18 of FIG. 3 is composed of 10 light quantity detecting elements, and outputs '1' in a device in which an image of a reflecting surface is formed, and outputs in an element of an image of a sub-reflection surface. It is a diagram for explaining the operation of the present invention on the assumption that '0' occurs.

제4도의 (a)는 신호처리장치(13)가 이동 전에 읽게 되는 선형화상신호(20)의 상태를 나타낸 것으로, 이 때의 선형화상신호(20)는 0111110000이 된다.(A) of FIG. 4 shows the state of the linear image signal 20 which the signal processing apparatus 13 reads before the movement, and the linear image signal 20 at this time becomes 0111110000.

제4도의 (b)는 이동 후의 신호처리장치(13)가 읽게 되는 선형화상신호로(20)서 1111000000가 된다.(B) of FIG. 4 is 1111000000 as the linear image signal 20 read by the signal processing apparatus 13 after the movement.

상기한 바처럼, 신호처리장치(13)가 (a)상태와 (b)상태를 읽는 시간사이에 움직일 수 있는 이동량이 작게 제한되어서 (a)와 (b)의 정보가 완전히 다른 고정측(11) 영역의 정보가 아니고, 약간 이동된 상태의 것이라면, (a)와 (b)의 신호로부터 이동측이 (b)시점에 (a)시점보다 검출단위(CCD소자 또는 기타 광학적 검출기 배열의 각 소자 간격에 해당되는 고정측변의 길이)로 2단위 만큼 아래로 이동한 상태라는 것을 알 수 있다.As described above, the amount of movement that the signal processing apparatus 13 can move between the times of reading the (a) state and the (b) state is limited so that the information of (a) and (b) is completely different from the fixed side 11. ) If it is not the information of the area but is slightly shifted, the moving side from the signals of (a) and (b) is larger than (a) at the time of (b) at the detection unit (CCD element or each element of other optical detector array). The length of the fixed side corresponding to the gap) can be seen to move down by 2 units.

이처럼, 상기 신호처리장치(13)는 매번 읽어들인 화상신호로부터 알아낸 가동측의 이동량을 누적하여 위치신호(21)를 출력하게 된다.In this way, the signal processing device 13 outputs the position signal 21 by accumulating the movement amount of the movable side found from the image signal read out each time.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 선형이동물체의 이동량 검출장치는 종래의 리니어 스케일이 고정측과 가동측이 모두 정밀가공된 기계부품인데 반하여, 거칠게 가공된 고정측과 정밀가공된 가동측을 사용하게 되어 이동범위가 길어져도 고정측 요소만 추가하면 되므로 어려움이 없고, 고정측의 길이가 온도에 따라 변화하더라도 원리적으로 오차가 발생되지 않는 효과가 있어, 선형이동물체의 이동량 측정에 있어서 정밀측정과, 넓은 이동범위 측정의 어려움을 해소하도록 한 것이다.As described above, the movement amount detecting apparatus of the linear diopter according to the present invention is a mechanical component in which both the fixed side and the movable side are precision machined on the linear scale, whereas the fixed side and the precision machined machined side are roughly machined. Even if the moving range is long, only the fixed side element needs to be added, so there is no difficulty, and even if the length of the fixed side changes with temperature, no error occurs in principle. This solves the difficulties of measurement and measurement of wide moving range.

Claims

A fixed side (11) having an area different from the other parts in the section if the detected section is a transition section; A movable side 12 separated from the fixed side 11 and provided with a section state measuring detector capable of detecting a state of the fixed side 11 in a predetermined section in a moving direction; And a signal processing device (13) for repetitively sampling a signal obtained from the detector on the movable side (12) to calculate a movement amount and detecting a position from the calculated movement amount.

The method of claim 1, wherein the fixed side 11 is characterized in that the reflection surface 14 and the non-reflective surface 15 is configured to exist at the same time within an arbitrary optical detection range (16) length section, the amount of movement of the linear animal body Device.

The optical detection range (16) of claim 1, wherein the movable side (12) is fixed to the linear image detection surface (19) of the CCD element or the optical detector array (18) using a lens or other optical device (17). The apparatus for detecting the amount of movement of a linear alien animal, characterized in that the side (11) is configured to bear.