KR20040030378A - 인코더 조립체 - Google Patents
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Abstract
타이밍디스크가 부착되어 있는 모터축을 가진 모터, 광신호를 발생하기 위한 신호원 및 광신호를 조성하기 위한 빔마스크로 구성되어 있는 인코더조립체를 명시하고 있다. 이것은 회절구조와 간섭구조를 가진 피트앤랜드(pit and land)형 빔구조마스크를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
Description
본 발명은 타이밍디스크(timing disc)에 부착된 모터(motor)를 가진 모터, 광신호의 신호원 및 광 신호를 조성하기 위한 빔 마스크(beam mask)로 구성되는 인코더조립체에 관한 것이다.
상기 유형의 인코더조립체는 모든 종류의 이동과정의 측정을 하기 위하여 사용되며 기계부품의 제어지령과 위치분석을 위한 측정신호를 적용할 수 있다. 이로 인하여 이동과정의 속도가 빠른 경우에는 고도의 측정정밀도를 설정한다. 이밖에도 이를 위하여 광신호가 절대적으로 평행하며 회전방향의 변경 시에는 하등의 측정오차가 발생하지 않도록 배려되어야 한다.
인코더는 다량을 대량생산방식에 의하여 제조된다. 당해 비용은 제조 및 여기에 재차 부품의 조정을 위한 비용에 의하여 결정된다.
본 발명의 과제는 제조비용의 저감과 동시에 측정정밀도를 증가시키도록 상기 종류의 인코더조립체를 더욱 개발하는 데 있다.
도1: 피트앤랜드-구조의 빔 마스크를 가진 마스크홀더
도2: 빔 전환 및 빔 조성을 위한 프리즘 체의 기본구조
도3: 인코더시스템의 투시도
도4: 통합면 및 연결 면을 가진 프리즘 체
본 과제는 발명에 따른 다음 조치로 해결된다:
1. 빔마스크의 코드바(code bar)는 회절(回折) 및 간섭(干涉)구조를 가진 피 트앤랜드(pit and land)를 구비한다.
2. 특히 회절구조는 2차원 1미크론 미만의 미세 스크린구조로 구성된다.
3. 제조비용절감을 위하여 빔마스크는 홀더(holding device)와 일체형으 로 된다.
4. 위치정도를 증가시키기 위하여 마스크홀더는 모터축의 공간 및 마이크로간섭구조와 매크로 구조를 가진 마스크영역을 가진다.
5. 폴리탄산에스테르(합성수지의 일종)를 사용하여 빔 마스크의 내마모성을 개선시킬 수 있으며 코드바사이의 영역은 투명으로 되어 있으며 피트앤랜드구조는 두께차이가 D로 다음 함수를 충족한다:
D = L/2(n -1)
여기에서 n = 1,5 및 L = 광신호의 파장
6. 빔 경로에 빔 방향전환 및 빔 형성을 위한 프리즘(prism)이 설치될 때 신호원과 신호검출기는 타이밍디스크측에 배열이 가능하다.
7. 특히 프리즘 체는 일반적으로 지붕형 기본구조를 가지고 있으며 지붕면에 대하여 입출 빔이 반사되도록 함으로서 광신호의 양호한 평행 도를 이룰 수 있다.
8. 가급적이면 간단한 구조의 신호원을 사용하기 위하여 프리즘 체의 저면의 입사광선영역에 콘덴서(condenser lens)를 설치할 필요가 있다. 빔 진입영역에서 하등의 조정문제가 발생하지 않도록 프리즘 체에 회절구조와 간섭구조의 형성이 가능하다.
9. 집적도의 증가와 제조비용의 절감을 위하여 프리즘체내에 마스크홀더를 가진 마스크와 신호원이 일체형으로 되어 있다. 이를 위하여 빔 진입영역에는 에너지원용의 기판과 프리즘사이에 형상고정의 연결평면이 형성되어 있다.
10. 기판은 적어도 하나의 접속 면을 가지며 그 위에서 간단한 패치프러그(patch plug)에 의하여 신호원과 빔 검출기의 배열이 가능하다.
11. 선정된 실시형태에 있어서 마스크홀더는 빔 원, 프리즘 체 및 빔 검출기에 대한 공유 통합평면에 의하여 구성된다.
실시예
다음에 다수의 예에 의하여 본 발명을 설명 한다:
그 내용은 다음과 같다:
도1: 피트앤랜드-구조의 빔 마스크를 가진 마스크홀더
도2: 빔 전환 및 빔 조성을 위한 프리즘 체의 기본구조
도3: 인코더시스템의 투시도
도4: 통합면 및 연결 면을 가진 프리즘 체
공지되어 있는 바와 같이 인코더조립체의 타이밍디스크의 인코딩은 일련의 밴드나 또는 바로 구성되어 있다. 일반적으로 송출기로부터 송출한 신호가 센서요소내의 변형된 광학적인 구조 및 /또는 특성에 의하여 수정되도록 높은 투과도의 밴드는 그의 낮은 투과도의 밴드 또는 반사와 교대로 변한다. 신호처리과정에서 신호정보로부터 위치결정과 길이결정을 위한 정보를 얻는다.
본 발명의 선택된 실시형태에 있어서 광회절 2차원- 서브 미크론(1미크론 미만)-스크린구조에서 재료측정이 이루어진다. 3차원에 있어서는 투과 또는 반사파의 위상이 결정된다. 다수의 부분파의 간섭에 의하여 그의 위상에서 변화된 광파의 강도가 증가 또는 감소된다. 이 결과 발생한 신호는 신호처리장치내에서 위치결정과 거리결정을 위한 조정신호로서 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 타이밍디스크의 제작은 예컨대 흡수-패턴에 의한 종래의 사진술로 되고 마스크는 투과 간섭-회정배열방법으로 이루어진다. 이러한 종합적인 방법에 의하여 센서-마스크-적용에 있어서 기능요소의 다양한 통합을 실시할 수가 있다.
이와 같이 도1에서는 마스크홀더표면상에는 마이크로 구조와 마크로 구조의 마스크영역이 배열되어 있다. 마스크홀더(1)는 마스크 영역(2)과 조정영역(3)으로 분활되어 있다. 이것은 예컨대 인코더의 모터축구멍(3)으로 구성되어 있다(도시되어 있지 않음). 성형(4, 5)은 마스크홀더를 위한 추가 위치결정가능성을 형성한다.
도2에는 프리즘체내의 빔 진입이 도시되어 있다. 빔의 진입 측의 영역에는 컨덴서렌즈(6)를 설치하여 평행 도나 또는 빔 집속의 개선을 위하여 사용할 수가있다. 프리즘 체는 지붕형 기본구조를 가지고 있음으로 지붕내면(7,8)에서 입출 빔이 반사됨으로 빔 마스크(9)영역에서 진입방향에 대하여 평행으로 프리즘 체를 떠난다.
빔 마스크의 구조형태에 있어서 피트앤랜드구조 및 그의 두께차이 D에 의하여 청구제5항에 기재된 공식에 따라서 그의 크기 D를 계산한다. 센서요소의 재료는 예컨대 굴절률이 n = 1,5인 폴리탄산에스테르로도 구성할 수 있음으로 종래의 재료에 비하여 내마모성이 현저히 개선된다. 비교조사에 의하면 본 발명에 따른 재료로 된 마스크의 수명이 종래의 장치에 비하여 5배정도 길은 것으로 나타나 있다.
도3에 도시되어 있는 본 발명에 따른 인코더조립체의 전체구조는 다음의 요소로 구성되어 있다:
- 모터축(11)을 가진 모터(10)
- 허브(hub)를 가진 타이밍디스크(12)
- 신호검출기(15)를 가진 기판(14)
- 신호원(17) 및 빔 마스크(18)를 가진 프리즘 체(16)
설명에서 다음 사항을 알 수 있다:
본 발명에 따른 인코더조립체의 모든 부품은 완전히 집적되어 있음으로서 이들 상대적인 위치는 간단한 패치프러그 연결로 이루어질 수 있다. 이로 인하여 제조비용이 저감되고 제작정밀도를 10배정도로 증가시킬 수 있다.
도4에 의하여 마스크, 프리즘, 신호원 및 신호조성을 다시 한번 명료하게 설명할 수 있다. 프리즘 체(18)는 마스크(20)와 일체형으로 된 마스크홀더(19)를 구비하고 있다.
프리즘 체(18)저면의 일부에 걸쳐 뻗어 있는 일정한 길이의 성형부(21)는 신호원을 위한 홈(recess)이 형성되어 있다. 기타의 홈은 빔경로에 예컨대 컨덴서렌즈(23)를 위하여 둘 수 있다.
프리즘 체(18)를 기판위에 위치하기 위하여 특히 고정핀(24, 25)을 사용한다. 이에 의하여 간단한 패치프러그로 타이밍디스크와 타이밍스케일과 같이 신호검출기 또는 센서요소의 신속하고 정확한 위치에 이를 수 있다.
상기된 바와 같이 실시함으로써 제조비용의 저감과 동시에 측정정밀도를 증가시킬 수 있다.
Claims (11)
- 인코더조립체는 타이밍디스크가 고정되어 있는 모터축을 가진 모터, 광신호를 발생하기 위한 신호원 및 광신호를 조성하기 위한 빔마스크로 구성되어 있으며빔마스크는 회절구조와 간섭구조를 가진 피트앤랜드로 된 코드 바로 되어 있는 것을 특징으로 하는 인코더조립체.
- 제1항에 있어서,회절구조는 2차원-서브마이크로메터-스크린구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 인코더조립체
- 제1 또는 2항에 있어서,빔마스크에는 마스크홀더가 일체형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 인코더조립체
- 제3항에 있어서,마스크홀더는 모터축을 위한 공간과 마이크로-간섭구조와 매크로구조를 가진 마스크영역을 가지는 것을 특징으로 하는 인코더조립체.
- 제1항 내지 4항에 있어서,빔마스크는 폴리탄산에스테르로 구성되어 있으며 코드바사이의 영역에는 투명으로 되어 있으며 피트앤랜드(pit and land)구조는 두께차이 D를 가지며 다음 함수를 충족하는 것을 특징으로 하는 인코더조립체:D = L/2(n-1)여기에서 n=1,5 및 L=광신호의 파장
- 제1항 내지 5항에 있어서,빔경로에는 빔방향전환 및 빔조성을 위한 프리즘체가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 인코더조립체.
- 제6항에 있어서,프리즘 체는 일반적으로 지붕형 기본구조를 가지며 입출 빔은 지붕내면에 반사되는 것을 특징으로 하는 인코더조립체.
- 제7항에 있어서 프리즘 체의 저면의 진입광빔의 영역에는 컨덴서렌즈와 진출광빔영역에는 회절구조와 간섭구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 인코더조립체.
- 제6항 내지 8항에 있어서,프리즘 체에는 마스크홀더와 신호원이 일체형으로 되어 있으며 빔진입영역에는 기판과 프리즘사이에 성형고정에 의한 연결평면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 인코더조립체.
- 제9항에 있어서,기판은 접속평면을 구비하며 접속 면에는 프리즘체가 신호원과 빔검출기와 함께 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 인코더조립체.
- 제10항에 있어서,정밀-사출부품으로서의 마스크홀더는 빔 원, 프리즘 체 및 빔검출기에 대한 공유 통합 면에 의하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 인코더조립체.
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