KR200267328Y1 - 전자 서보형 클러치 및 브레이크 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 동력을 전달하게 하는 과정이나 회전력을 정지시키고자 하는 과정을 기계적인 접촉방식이 아니라 서보개념에서 비접촉방식의 전자석의 자기력을 이용하여 선택적으로 작동시킬 수 있도록 한 전자 서보형 클러치 및 브레이크 장치에 관한 것이다.

이에 따른 본 고안은, 동력원으로써 회전동력을 발생시키는 구동모터(10)와; 케이싱(20) 내부의 일측부에 상기 구동모터(10)의 회전에 의해 연동되도록 그 출력축(12)과 축결합되고, 전원인가에 의한 전자기력에 의해 흡인력이 발생되며, 그 중심에 코어홀(21)을 갖는 클러치 구동 전기자 코일축(22)과; 상기 케이싱(20) 내부의 타측부에 클러치 구동 전기자 코일축(22)과 근접되게 고정 설치되고, 전원인가에 의한 전자기력이 발생되며, 상기 클러치 구동 전기자 코일축(22)의 코어홀(21)과 동일 중심의 코어홀(25)을 갖는 브레이크 구동 고정자 코일(26)과; 상기 클러치 구동 전기자 코일축(22)의 코어홀(21)과 브레이크 구동 고정자 코일(26)의 코어홀(25)상에 회전자재되게 근접 설치되는 코어 영구자석(28)과; 상기 케이싱(20)의 타측부에 구성되어 코어 영구자석(28)의 회전수 및 정지여부를 감지하는 엔코더(30)와; 상기 구동모터(10)와, 클러치 구동 전기자 코일축(22), 브레이크 구동 고정자 코일(26)을 엔코더(30)의 감지신호에 의해 전원을 개폐하는 콘트롤러(40); 및 상기 코어 영구자석(28)과의 축결합관계를 통해 부하 출력부(60)측으로 회전력을 부여하거나 그 회전력을 정지시키기 위해 상기 콘트롤러(40)에 명령을 가하는 입력부(50);를 포함하여 이루어진 것이다.

Description

전자 서보형 클러치 및 브레이크 장치{Electric-servo type clutch and break system}

본 고안은 전자 서보형 클러치 및 브레이크 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동력을 전달하게 하는 과정이나 회전력을 정지시키고자 하는 과정을 기계적인 접촉방식이 아니라 서보개념에서 비접촉방식의 전자석의 자기력을 이용하여 선택적으로 작동시킬 수 있도록 한 전자 서보형 클러치 및 브레이크 장치에 관한 것이다.

동력을 전달하거나 차단시키는 클러치나 그 동력에 따른 회전을 정지시키도록 하는 브레이크 등은 기술분야에 따라 구조적인 부분이 다를지 모르지만 일반적으로 패드에 의한 접촉 마찰방식이 주로 이용되어 오고 있다.

그러나 이와 같은 종래의 클러치 및 브레이크 장치는 구동력의 전달과정이나 제동력의 발생과정에서 접촉 마찰에 따른 마모가 필연적으로 일어나기 때문에 마모재의 교환이 필수적이었고, 또한 마모에 따른 분진이 작업장의 환경을 오염시켜 작업효율을 저하시키는 문제점이 있었다.

따라서 본 고안은 상기의 제반문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서 그 목적은 동력을 전달하게 하는 과정이나 회전력을 정지시키고자 하는 과정을 기계적인 접촉방식이 아니라 서보개념에서 비접촉방식의 전자석의 자기력을 이용하여 선택적으로 작동시킬 수 있도록 한 전자 서보형 클러치 및 브레이크 장치를 제공함에 있다.

도 1 은 본 고안에 따른 전자 서보형 클러치 및 브레이크 장치를 도시한 개략적인 구성도.

도 2 는 본 고안의 구성에서 클러치시의 작동흐름을 나타낸 블록 다이어그램.

도 3 은 본 고안의 구성에서 브레이크시의 작동흐름을 나타낸 블록 다이어그램.

도 4 는 클러치 전압, 브레이크 전압, 엔코더 감지속도를 시간대비로 나타낸 그래프.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

10: 구동모터, 12: 출력축,

20: 케이싱, 21: 코어홀,

22: 클러치 구동 전기자 코일축,

24: 전원공급단, 25: 코어홀,

26: 브레이크 구동 전기자 코일,

27: 전원공급단, 28: 코어 영구자석,

30: 엔코더, 40: 콘트롤러,

50: 입력부, 60: 부하 출력부,

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 동력원으로써 회전동력을 발생시키는 구동모터와;

케이싱 내부의 일측부에 상기 구동모터의 회전에 의해 연동되도록 그 출력축과 축결합되고, 전원인가에 의한 전자기력에 의해 흡인력이 발생되며, 그 중심에 코어홀을 갖는 클러치 구동 전기자 코일축과;

상기 케이싱 내부의 타측부에 클러치 구동 전기자 코일축과 근접되게 고정 설치되고, 전원인가에 의한 전자기력이 발생되며, 상기 클러치 구동 전기자 코일축의 코어홀과 동일 중심의 코어홀을 갖는 브레이크 구동 고정자 코일과;

상기 클러치 구동 전기자 코일축의 코어홀과 브레이크 구동 고정자 코일의 코어홀 상에 회전자재되게 근접 설치되는 코어 영구자석과;

상기 케이싱의 타측부에 구성되어 코어 영구자석의 회전수 및 정지여부를 감지하는 엔코더와;

상기 구동모터와, 클러치 구동 전기자 코일축, 브레이크 구동 고정자 코일을 엔코더의 감지신호에 의해 전원을 개폐하는 콘트롤러; 및

부하측으로 회전력을 부여하거나 그 회전력을 정지시키기 위해 상기 콘트롤러에 명령을 가하는 입력부; 를 포함하여 이루어진 특징을 갖는다.

이하 본 고안의 실시예를 첨부한 도면에 의거 보다 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 고안에 따른 전자 서보형 클러치 및 브레이크 장치를 도시한 개략적인 구성도이고, 도 2 는 본 고안의 구성에서 클러치시의 작동흐름을 나타낸 블록 다이어그램이며, 도 3 은 본 고안의 구성에서 브레이크시의 작동흐름을 나타낸 블록 다이어그램이고, 도 4 는 클러치 전압, 브레이크 전압, 엔코더 감지속도를 시간대비로 나타낸 그래프이다.

도면에 의거하여 구성의 실시예를 상세히 설명하기에 앞서 본 고안의 전자 서보형 클러치 및 브레이크 장치는 직선방향의 동력을 전달하거나 정지시키는 타입이 아니라 회전력에 대한 동력전달 및 제동을 위한 장치인 것으로서 특히 산업용 기계에 적합한 장치이다.

본 고안의 구성은, 동력원으로써 회전동력을 발생시키는 구동모터(10)가 기본적으로 구비된다. 상기 구동모터(10)는 일반 DC모터일 수 있고, 감속출력과 정역회전이 가능한 기어드모터일 수 있다.

또한 상기 구동모터(10)의 근접측에는 내부에 두 개의 구획공간을 갖는 케이싱(20)이 구비되는데, 그 케이싱(20) 내부의 일측 공간에는 상기 구동모터(10)의 회전에 의해 연동되도록 그 출력축(12)과 플랜지이음에 의해 축결합되고, 전원인가에 의한 전자기력에 의해 흡인력이 발생될 수 있도록 코일이 감기어져 있으며, 그 중심에 코어홀(21)을 갖는 클러치 구동 전기자 코일축(22)이 회전자재되게 구비 설치된다.

또한 상기 케이싱(20) 내부의 타측부에는 클러치 구동 전기자 코일축(22)과 근접되게 고정 설치되고, 전원인가에 의한 전자기력이 발생되도록 코일이 감기어져 있으며, 상기 클러치 구동 전기자 코일축(22)의 코어홀(21)과 동일 중심과 동일 내경의 코어홀(25)을 갖는 브레이크 구동 고정자 코일(26)이 구성된다.

한편 케이싱(20)의 양측에는 클러치 구동 전기자 코일축(22)과 브레이크 구동 고정자 코일(26)에 전원을 인가하기 위해 전원공급단(24)(27)이 각각 설치되는데, 클러치 구동 전기자 코일축(22)의 전원공급은 그 코일축(22)이 회전체이기 때문에 도면에는 도시하지 않았지만 회전체에 접촉하는 브러쉬에 의해 전원이 공급되도록 하였다.

한편 상기 클러치 구동 전기자 코일축(22)의 코어홀(21)과 브레이크 구동 고정자 코일(26)의 코어홀(25)의 자기범위에 모두 포함될 수 있고, 각 코일에 간섭되지 않고 회전자재되게 근접 설치되는 코어 영구자석(28)이 축형태로 구성된다.

또한 코어 영구자석(28)의 끝단에 해당하는 상기 케이싱(20)의 타측부에는 상기 코어 영구자석(28)의 회전수 및 정지여부를 감지하는 엔코더(30)가 구비 설치된다.

또한 상기 구동모터(10)와, 클러치 구동 전기자 코일축(22), 브레이크 구동 고정자 코일(26)을 엔코더(30)의 감지신호에 의해 일정한 패턴으로 전원의 개폐를 제어하는 마이컴을 포함하는 콘트롤러(40)가 구성된다.

마지막으로 코어 영구자석(28)과의 축결합관계를 통해 부하 출력부(60)측으로 회전력을 부여하거나 그 회전력을 정지시키기 위해 상기 콘트롤러(40)에 개폐명령을 가하는 입력부(50)가 구성되어져 있다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

도 2 및 도 4 에 도시된 바와 같이 입력부(50)를 통해 클러치 명령을 할 경우 그 명령신호는 콘트롤러(40)에 전달되면서 브레이크측의 전원공급단(27)의 전원을 차단하는 한편 구동모터(10)에 전원을 인가시켜 기동케 하면서 출력축(12)과 축결합된 클러치 구동 전기자 코일축(22)을 연동하게 하고, 이와 동시에 전원공급단(24)의 브러쉬를 통해 상기 클러치 구동 전기자 코일축(22)에 전원을 공급하여 자화시킨다.

자화된 클러치 전기자 코일축(22)은 강력한 자기흡인력이 발생되면서 그 코어홀(21) 상의 자기범위에 포함된 코어 영구자석(28)을 잡아당기면서 그 코일축(22)과 연동하게 된다. 상기 코어 영구자석(28)의 회전은 케이싱(20) 끝단부에 위치된 엔코더(30)에서 감지하여 콘트롤러(40)로 보냄으로서 적정 회전수에 이르기까지 증가된 전압이 발생되도록 한다.

상기 코어 영구자석(28)의 회전은 이와 축결합된 부하 출력부(60)로 하여금 회전출력이 발생되도록 한다.

이와 반대로, 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이 코어 영구자석(28)이 회전하고 있는 상태에서 입력부(50)를 통해 브레이크 명령을 할 경우 그 명령신호는 콘트롤러(40)에 전달되면서 클러치 측의 전원공급단(24)의 전원을 차단시켜 클러치 구동 전기자 코일축(22)의 자기력을 상실하게 함과 동시에 브레이크 측의 전원공급단(24)에 전원을 인가시켜 케이싱(20) 내부상의 브레이크 구동 고정자 코일(26)을 자화시킨다.

자화된 상기 브레이크 구동 고정자 코일(26)은 또한 강력한 자기흡인력이 발생되면서 자기범위인 코어홀(25)상에 개재되고 무부하로 회전중인 코어 영구자석(28)을 잡아당기면서 회전을 제동하게 된다.

상기 코어 영구자석(28)의 제동은 케이싱(20) 끝단부에 위치된 엔코더(30)에서 감지하여 콘트롤러(40)로 보냄으로서 완전한 정지상태에 이르기까지 증가된 전압이 발생되도록 한다.

상기 코어 영구자석(28)의 정지는 이와 축결합된 부하 출력부(60)로 하여금 제동출력이 발생되도록 한다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상과 같은 본 고안은 클러치 및 브레이크를 위한 작동구조가 기계적인 마찰방식이 아니라 서보개념에 따른 전자기력의 선택적인 구동에 의한 비마찰방식이기 때문에 클러치 및 브레이크를 위한 소모품 즉 패드가 필요 없고, 이에 따라 그 패드를 교환할 필요가 없으며, 상기 패드의 마모과정에서 발생되는 분진이 작업장을 오염시키는 문제점을 미연에 방지할 수 있으며, 무엇보다 중요한 효과는 재설치교환없이 반영구적으로 사용할 수 있는 점이다.

또한 본 발명은 비마찰방식이기 때문에 마찰마모에 의한 클러치 및 브레이크의 위치제어 오차를 별도로 보정할 필요가 없고 엔코더에 의한 서보제어방식으로 위치제어의 정밀성이 보장된다.

Claims (1)

1. 동력원으로써 회전동력을 발생시키는 구동모터(10)와;

   케이싱(20) 내부의 일측부에 상기 구동모터(10)의 회전에 의해 연동되도록 그 출력축(12)과 축결합되고, 전원인가에 의한 전자기력에 의해 흡인력이 발생되며, 그 중심에 코어홀(21)을 갖는 클러치 구동 전기자 코일축(22)과;

   상기 케이싱(20) 내부의 타측부에 클러치 구동 전기자 코일축(22)과 근접되게 고정 설치되고, 전원인가에 의한 전자기력이 발생되며, 상기 클러치 구동 전기자 코일축(22)의 코어홀(21)과 동일 중심의 코어홀(25)을 갖는 브레이크 구동 고정자 코일(26)과;

   상기 클러치 구동 전기자 코일축(22)의 코어홀(21)과 브레이크 구동 고정자 코일(26)의 코어홀(25)상에 회전자재되게 근접 설치되는 코어 영구자석(28)과;

   상기 케이싱(20)의 타측부에 구성되어 코어 영구자석(28)의 회전수 및 정지여부를 감지하는 엔코더(30)와;

   상기 구동모터(10)와, 클러치 구동 전기자 코일축(22), 브레이크 구동 고정자 코일(26)을 엔코더(30)의 감지신호에 의해 전원을 개폐하는 콘트롤러(40); 및

   상기 코어 영구자석(28)과의 축결합관계를 통해 부하 출력부(60)측으로 회전력을 부여하거나 그 회전력을 정지시키기 위해 상기 콘트롤러(40)에 명령을 가하는 입력부(50);를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 전자 서보형 클러치 및 브레이크 장치.