KR20040058208A

KR20040058208A - 다회전식 인코더

Info

Publication number: KR20040058208A
Application number: KR10-2004-7005763A
Authority: KR
Inventors: 가바시마다케후미; 마츠자키가즈나리; 우에무라고지; 나가세다카시
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2004-07-03
Also published as: CN1267707C; KR100913631B1; CN1571916A; EP1437575A4; US7042211B2; WO2003036237A1; EP1437575A1; JP4258376B2; DE60214410D1; EP1437575B1; US20040246148A1; CA2463735A1; JPWO2003036237A1; DE60214410T2

Abstract

소형이며, 베어링 이외에 기계적 접촉부가 없고, 고 신뢰성이고 오랜 수명을 가지며, 배터리의 교환이 불필요한 다회전식 인코더를 제공한다.

본 발명의 다회전식 인코더는, 회전 기계(10)의 회전축(11)에 부착되고, 1 회전이내의 절대값 회전 각도를 검출하는 제1 인코더(20)와, 자기 커플링에 의한 감속 기구(30)를 이용하여 상기 회전축(11)의 다회전량을 카운트하는 제2 인코더를 포함하며, 상기 제2 인코더(40)는 상기 회전축에 직접 연결되어 다극 자화된 제1 자기 기어(31)와, 상기 제1 자기 기어(31)에 대향하여 비접촉으로 배치되고, 상기 제1 자기 기어(31)의 자극보다 많은 다수의 자극으로 다극 자화된 적어도 하나의 제2 자기 기어(32)로 구성되며, 상기 제2 인코더에 의하여 상기 제2 자기 기어의 회전 각도를 검출함으로써 다회전량을 카운트하도록 구성된다.

Description

다회전식 인코더{MULTIROTATION TYPE ENCODER}

도 12에 도시된 바와 같은 종래 기술의 다회전식 인코더가 있다. 도 12는 종래 기술의 다회전식 인코더를 도시하는 사시도이다. 도면에서, 숫자 10은 회전 기계를 나타내고, 숫자 20은 제1 인코더를 나타내고, 숫자 40은 제2 인코더를 나타낸다. 이 제1 인코더(20)의 회전축(12)에는 구동 기어(34a)가 부착되고, 상기 기어(34a)는 종동(從動) 기어(34b)에 결합되어 있다. 상기 기어(34b)는 회전축(13)을 통하여 제2 인코더(40)에 결합되어 있다.

이와 같이 구성된 다회전식 인코더에 따르면, 회전 기계(10)가 회전될 때, 제2 인코더(40)에는 기어(34a)와 기어(34b)의 이(teeth) 수의 비에 의해 결정되는 감속비에 따라 감속된 회전수가 전달된다. 즉, 회전 기계(10)의 회전 각도는 제1 인코더(20)를 이용하여 검출되며, 그 다회전량은 제2 인코더(40)를 이용하여 검출된다.

그러나, 종래 기술에는 기계적인 다회전 전달 기구가 제공되므로, 감속비를증가시키기 위해서는, 구동 기어의 직경에 대하여 종동 기어의 직경을 현저하게 증가시킬 필요가 있어, 장치의 대형화를 초래한다는 문제점을 유발하고, 작은 감속비를 가지는 기어 세트가 다단(multistage)으로 구성되어도, 기구가 복잡하고, 장치의 대형화를 초래한다는 문제점을 유발한다. 또한, 기어를 서로 맞물리게 할 때, 백래시(backlash)나 맞물림면의 마모에 의하여 회전 검출기에 오차가 생긴다는 문제점 또는 신뢰성이 저하된다고 하는 문제점이 있었다. 또한, 각 단의 기어의 이 수를 카운트함으로써 회전 각도가 검출되므로, 카운트 수를 기억하기 위한 전자 부품과 배터리가 필요하여, 주기적으로 배터리를 교환하기 위한 비용과 시간이 필요하다는 문제점이 있다. 또, 1 회전에서 2 회전에 도달하는 경계를 정확하게 판정하기 위하여, 1 회전이내의 절대값 인코더를 별도로 회전축 상에 제공할 필요가 있다.

본 발명은, 로봇이나 공작기(machine tool) 등을 위하여 사용되는 서보모터의 다회전량의 양을 절대값 각도로 검출하는 배터리리스(batteryless) 다회전식 인코더에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예를 도시하는 다회전식 인코더의 사시도이다.

도 2는 도 1에서의 자기 기어의 자화 방향을 도시하는 개략도이다.

도 3은 제1 실시예에 따른 다회전식 인코더의 측정 결과를 도시하는 파형도이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예를 도시하는 자기 기어의 사시도이다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예를 도시하는 다회전식 인코더의 사시도이다.

도 6은 본 발명의 제4 실시예를 도시하는 다회전식 인코더의 사시도이다.

도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 제2 자기 기어의 구성을 도시하는 개략도이다.

도 8은 본 발명의 제5 실시예를 도시하는 다회전식 인코더의 사시도이다.

도 9는 본 발명의 제6 실시예를 도시하는 다회전식 인코더의 사시도이다.

도 10은 본 발명의 제7 실시예를 도시하는 다회전식 인코더의 자기 기어부의 평면도이다.

도 11은 본 발명의 제8 실시예를 도시하는 다회전식 인코더의 자기 기어부의 단면도이다.

도 12는 종래 기술의 다회전식 인코더를 도시하는 사시도이다.

따라서, 종래 기술의 상술된 단점에 비추어, 본 발명의 목적은, 다회전 전달부가 높은 감속비에 있는 경우에도, 베어링 이외에 기계적 접촉부가 없고, 고 신뢰성과 오랜 수명을 가지며, 배터리의 교환이 불필요한 다회전식 인코더를 제공하는 것이다.

상술된 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 다음의 구성으로 구성된다.

(1) 회전 기계의 회전축에 부착되어 1 회전이내의 절대값 회전 각도를 검출하는 제1 인코더와, 자기 커플링에 의한 감속 기구를 이용하여 회전축의 다회전량을 카운트하는 제2 인코더를 구비한 다회전식 인코더에서, 상기 제2 인코더는, 상기 회전축에 직접 연결되어 다극(multiple poles) 자화된 제1 자기 기어와, 상기 제1 자기 기어에 대향하여 비접촉으로 배치되어 상기 제1 자기 기어의 다수의 자극 보다 많은 다수의 자극에 의하여 다극 자화된 적어도 하나의 제2 자기 기어와, 상기 제2 자기 기어의 회전 각도를 검출하는 제1 자계 검출 수단을 구비한다.

본 구성에 의하면, 회전 기계를 회전시킴으로써, 제1 자기 기어의 자극 피치가 제2 자기 기어의 자극 피치와 상이하여도, 제1 자기 기어의 회전이 자기 커플링을 통하여 제2 자기 기어의 극 수에 따라 감속되어, 정확하게 제2 자기 기어의 회전으로서 전달된다. 따라서, 제2 자기 기어의 극 수를 증가시킴으로써 감속비가 증가될 수 있고, 따라서 제2 자기 기어의 직경을 증가시킬 필요가 없으며, 감속비를 증가시킨 때에도 장치의 대형화를 방지할 수 있다. 또한, 기계적 접촉부가 존재하지 않아서 회전이 비접촉으로 전달될 수 있으므로, 고 신뢰성과 오랜 수명을 가지며, 배터리가 불필요한 다회전식 인코더가 실현될 수 있다.

(2) 제2 자기 기어는 제1 자기 기어에 방사 방향으로 사이에 공극을 개재하여 배치된다.

본 구성에 의하면, 제2 자기 기어의 절대값 각도가 검출되고, 따라서 고 정밀도로 구성되며, 또한 각도 정보의 기억을 유지하는 배터리가 불필요하다.

(3) 제2 자기 기어는 제1 자기 기어를 오버랩하도록 제1 자기 기어의 축 방향으로 배열된다.

본 구성에 의하면, 자기 기어가 축 방향으로 오버랩하도록 배열되므로, 축 방향의 소형화가 달성될 수 있다.

(4) 제2 인코더는, 상기 제2 자기 기어를 지지하는 제2 회전축에 설치되며, 다극 자화된 제3 자기 기어와, 상기 제3 자기 기어와의 사이에 공극을 개재하여 제3 자기 기어의 하나에 대하여 적어도 2개 배열된 제2 자계 검출 수단을 구비한다.

본 구성에 의하면, 제3 자기 기어와 제2 자계 검출 수단이 제공되므로, 소형의 제2 인코더가 구성될 수 있고, 제2 자기 기어의 각도가 고 정밀도로 검출될 수 있다.

(5) 상기 제2 인코더는, 제2 자기 기어의 내주에 제공된 링 형상의 자기 요크와, 상기 자기 요크의 내주에 제공되며 2극 자화된 원통형 자석과, 상기 원통형 자석의 내부에 적어도 2개 배치된 제3 자계 검출 수단을 구비한다.

본 구성에 의하면, 축 방향의 소형화가 달성될 수 있고, 감속 기구와 각도 검출 기구부의 자기 회로들이 자기 요크를 이용함으로써 서로 분리될 수 있으므로, 서로 자기 간섭이 존재하지 않고, 원활한 감속이 실행될 수 있으며, 회전 각도의 검출 정밀도도 향상된다.

(6) 제1 인코더는, 상기 제1 자기 기어와, 상기 제1 자기 기어와의 사이에 공극을 개재하여 상기 제1 자기 기어에 적어도 2개 배치된 제4 자계 검출 수단을 구비한다.

본 구성에 의하면, 제1 자기 기어는 감속 기구로서의 기능과 자계를 발생하는 자기식 인코더의 구성 요소로서의 기능을 겸하기 때문에, 소형화가 달성될 수 있다.

(7) 제1 자기 기어는, 원통 형상으로 형성되며, 그 중심 축에 수직인 방향으로 균일하게 1 방향의 자계를 발생하도록 자화된다.

본 구성에 의하면, 제1 자기 기어의 내부에 제4 자계 검출 수단을 제공함으로써 자기식 인코더가 구성되므로, 또한 소형화가 달성될 수 있다.

(8) 제2 자기 기어의 외주부에 그 사이에 공극을 개재하여 자성체를 구비하는 자기 댐퍼가 배열된다.

본 구성에 의하면, 외부의 회전 진동이 흡수될 수 있으므로, 외부 진동에 대하여 고 신뢰성의 다회전식 인코더가 제공될 수 있다.

(9) 자기 댐퍼는, 상기 제1 자기 기어의 중심과 상기 제2 자기 기어의 중심을 연결하는 연장선 상에 배치된다.

본 구성에 의하면, 자기 댐퍼가 제1 자기 기어와 제2 자기 기어 사이에서 발생되는 자기 흡인력과 반대 방향으로 동작되는 위치에 자기 댐퍼가 배치됨으로써, 제1 자기 기어와 제2 자기 기어 사이에서 발생되는 자기 흡인력으로부터의 베어링의 크기를 감소시킬 수 있어, 소형화가 달성될 수 있고, 장 수명화가 달성될 수 있다.

(10) 자기 댐퍼는, 상기 회전축 및 상기 자기 기어의 축을 지지하는 실질적으로 원통형 형상의 프레임의 내주부에 일체화된 구조로써 배치된다.

본 구성에 의하면, 각 자기 기어가 자기 실드되므로, 외부 자계에 강한 다회전식 인코더가 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예의 설명이 다음과 같이 도면을 참조하여 설명된다.

(제1 실시예)

도 1은 본 발명의 제1 실시예를 도시한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예를도시하는 다회전식 인코더의 사시도이다. 도면에서, 숫자 20은 절대값 각도를 검출하는 제1 인코더를 나타내고, 숫자 30은 제1 자기 기어(31) 및 제2 자기 기어(32)를 구비하는 감속 기구를 나타내고, 숫자 40은 제2 인코더를 나타내고, 숫자 41은 제1 자계 검출 수단을 나타낸다. 도 2는 감속 기구(30)의 자기 기어의 개략도를 도시한다. 도 2a는 도 1의 제1 자기 기어(31)를 도시하고, 도 2b는 제2 자기 기어(32)를 도시한다. 도면 중 화살표는 자화 방향을 나타낸다. 한편, 제2 자기 기어(32)는 원주 방향으로 다수 부분에서 자화되어 있다.

제1 자기 기어(31)는 5mm의 직경을 가지고, 회전축에 수직인 방향으로 2극 자화되어 있다. 제2 자기 기어(32)의 직경은 5mm로 설정되고, 극수를 16극으로 설정하며, 상기 자기 기어들 간의 클리어런스는 0.3mm로 설정한다. 또한, 제2 자기 기어(32)는 제1 자기 기어(31)의 주위에 방사 방향으로 사이에 공극을 개재하여 배치된다. 따라서, 상이한 극성을 가지는 제1 자기 기어(31)와 제2 자기 기어(32)의 부분들이 서로 마주보고 있을 때, 그 사이에 흡인력이 작동되어, 전달력을 구성함으로써 제1 자기 기어(31)의 회전이 제2 자기 기어(32)에 전달된다.

제2 인코더(40)는, 제2 자기 기어(32)와 제1 자계 검출 수단(41)을 구비하여, 제2 자기 기어(32)의 회전 각도를 검출함으로써 회전축(11)의 다회전량의 양을 검출한다.

다음, 본 구성을 가지는 인코더의 동작에 관해서 설명한다. 제1 자기 기어(31)가 회전될 때, 제1 자기 기어(31)의 회전은 감속되어 제2 자기 기어(32)에 전달된다. 이 때의 감속비는, 제1 자기 기어(31)와 제2 자기 기어(32)의 자극수의비에 의해 규정된다. 여기서, 제2 자기 기어(32a, 32b, 32c)의 제1 자기 기어(31)에 대한 자극수의 비를 각각 L, M, N으로 한다. 제2 인코더(40a, 40b, 40c)를 이용함으로써, 제2 자기 기어(32a)의 1/L 원주 단위의 회전 각도, 제2 자기 기어(32b)의 1/M 원주 단위의 회전 각도, 및 제2 자기 기어(32c)의 1/N 원주 단위의 회전 각도를 검출하면, 각각의 검출기로부터 기어들(32a, 32b, 32c)로부터의 세 종류의 신호들을 얻을 수 있다. 그러므로, L, M, N의 최소 공배수가 다수의 조합을 구성하여, 최소 공배수 상당의 다회전량을 카운트할 수 있다. 예컨대, L, M, N이 L=21, M=22, N=23로서 설정되면, 10626회의 다회전량을 검출할 수 있다.

또, 본 실시예에 따르면, 다수개의 제2 자기 기어(32)가 3개로 설정되었지만, 개수가 1개 이상이면 다회전량을 검출할 수 있다.

이러한 상기 구성에서, 실제로, 제1 자기 기어(31)와 제2 자기 기어(32a)를 미도시된 베어링에 의하여 회전가능하게 지지하여, 외부로부터 제1 자기 기어(31)를 회전시켜, 제2 자기 기어(32)가 감속하는 지의 여부를 측정하였다. 제1 자기 기어를 6000rpm에서 회전시켜, 제1 자기 기어(31)와 제2 자기 기어(32)의 회전의 양상을 비교하였다.

도 3은 측정 결과를 도시한다. 도 3은 일정 시간동안 제1 자기 기어(31)와 제2 자기 기어(32)의 회전수를 비교한 파형을 도시한다. 감속비 1:8의 조건하에, 제1 자기 기어(31)가 8 회전하고 있는 데 반하여, 제2 자기 기어(32)는 1 회전하고 있는 것을 확인하였다. 즉, 제1 자기 기어(31)의 자극 피치가 7.85mm이고, 제2 자기 기어(32)의 자극 피치가 0.98mm로, 둘 모두 약 8배로 상이하여도, 정확하게 감속되어 전달된다는 것을 알았다.

(제2 실시예)

도 4는 본 발명의 제2 실시예를 도시한다. 도 4는 본 발명의 제2 실시예를 도시하는 자기 기어를 구비하는 자기 커플링부의 사시도이다.

제1 자기 기어(31)에 대하여 축 방향으로 공극을 개재하여 서로 오버랩하도록 제2 자기 기어(32)를 배치하고 있다. 제1 자기 기어(31)는 회전축의 길이 방향으로 자화되어 있고, 극수는 2극이다. 또한, 제2 자기 기어(32)는 회전축의 길이 방향으로 자화되고, 원주 방향으로 다극 자화되어 있다. 따라서, 상이한 극성을 가지는 제1 자기 기어(31)와 제2 자기 기어(32)의 부분이 대향할 때, 그 사이에 흡인력이 동작되어, 전달력이 구성됨으로써, 제1 자기 기어(31)의 회전이 제2 자기 기어(32)에 전달된다. 작용 및 효과는 제1 실시예와 유사하나, 제1 및 제2 자기 기어가 서로 오버랩하고 있으므로, 직경 방향에 관하여 소형화가 달성될 수 있다.

(제3 실시예)

도 5는 본 발명의 제3 실시예를 도시한다. 도 5는, 본 발명의 제3 실시예를 도시하는 다회전식 인코더의 사시도이다. 도면에서, 33, 33a, 33b, 33c는 제3 자기 기어를 나타내고, 42, 42a, 42b, 42c는 제2 자계 검출 수단을 나타내고, 50, 50a, 50b, 50c는 제2 자기 기어(32)와 제3 자기 기어(33)를 연결하는 제2 회전축을 나타낸다. 모든 자기 기어는, 제2 회전축(50)을 통하여 미도시된 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 제3 자기 기어(33)는 회전축(50)에 직교하며 1 방향으로 자화되어 있다. 또한, 제3 자기 기어(33)의 주위에 2개 이상의 제2 자계검출 수단(42)이 배치되어 있다.

다음, 제2 자기 기어(32)의 회전 각도의 검출 방법에 관해서 설명한다. 제2 자기 기어(32)와 동시에 제3 자기 기어(33)가 회전하면, 제3 자기 기어(33)의 주위에 배치된 제2 자계 검출 수단(42)으로부터 1 회전당 1 주기의 사인파를 얻을 수 있다. 2개의 제2 자계 검출 수단(42)으로부터 사인파와 코사인파의 형상을 가지는 출력을 전압값으로서 얻을 수 있다. 어떤 시점에서의 각각의 출력 전압을 Va, Vb로 하면, 제2 자기 기어(32)의 회전 각도(θ)는 다음 식에 의해 계산될 수 있다.

θ= arctan(Va/Vb)

작용 및 효과는 제1 실시예와 유사하다. 또한, 본 실시예는, 자기식 인코더를 이용함으로써, 절대값을 유지하기 위해서 광학식 인코더 등에서 필요했던 백업용의 배터리 등이 불필요하여, 다수의 부품과 유지를 감소시키는 효과를 달성한다.

(제4 실시예)

도 6은 본 발명의 제4 실시예를 도시하고, 도 7은 제2 자기 기어(32)의 상세를 도시한다. 도면에서, 숫자 35는 자기 요크를 나타내고, 숫자 36은 원통형 자석을 나타내고, 숫자 43은 제3 자계 검출 수단을 나타낸다.

본 실시예는 제3 실시예와 실질적으로 동일하나, 제3 실시예와 상이한 점은, 제2 인코더(40)가 제2 자기 기어(32)의 내주에 제공된 자기 요크(35)와, 그 내부에 배치된 원통형 자석(36)과, 그 내부에 배치된 제3 자계 검출 수단(43)으로 구성된다는 점이다. 감속 기구부는 제3 실시예와 유사하게, 2극 자화된 제1 자기 기어(31)와 제2 자기 기어(32)에 의해 구성되어 있다. 또한, 제2 자기 기어의 회전 각도 검출 기구부는, 자기 요크(35)와, 그 내측에 제공되어 회전축에 수직인 방향으로 2극 자화된 원통형 자석(36)과, 내측의 공간부에 배치된 제2 자계 검출 수단(42)으로 구성된다. 자기 요크(35)는, 제2 자기 기어(32)의 다극 자화 자석으로 구성된 자기 감속 기구의 자기 회로와, 원통형 자석(36)의 자기 회로를 분리하여, 2개의 자기 회로 사이에서의 자기 간섭의 발생을 방지한다.

본 실시예의 작용 및 효과는 제3 실시예와 유사하나, 감속 기능과 회전 각도 검출 기능을 동시에 가지는 박형(薄形) 감속 기구를 구성할 수 있고, 축 방향의 소형화가 가능해져, 초소형의 다회전식 인코더가 실현될 수 있다. 또한, 자기 간섭이 없으므로, 자기 기어의 원활한 감속이 수행될 수 있고, 또한 회전 각도 검출 정밀도가 향상될 수 있다.

(제5 실시예)

도 8은 본 발명의 제5 실시예를 도시한다. 도면에서, 44, 44a, 44b는 제4 자계 검출 수단을 나타낸다. 본 실시예는 제1 실시예와 실질적으로 동일하나, 제1 실시예와 상이한 점은, 제1 인코더(20)가 제1 자기 기어(31) 및 상기 제1 자기 기어(31)의 주위에 사이에 공극을 개재하여 제4 자계 검출 수단(44a, 44b)을 배치하여 구성된다는 점이다. 제4 자계 검출 수단(44)으로부터 사인파와 코사인파를 검출할 수 있으므로, 제3 실시예와 유사하게, 역 탄젠트(inverse tangent)를 계산함으로써 제1 자기 기어의 회전 각도를 알 수 있다. 본 실시예의 작용 및 효과는 제1 실시예와 유사하나, 또한 축 방향에 관하여 소형화를 달성할 수 있다.

(제6 실시예)

도 9는 본 발명의 제6 실시예를 도시한다. 본 실시예는 제5 실시예와 실질적으로 동일하다. 제5 실시예와 상이한 점은, 제1 자기 기어(31)가 원통형 형상에 형성되며, 그 중심 축에 수직인 방향으로 균일한 1 방향의 자계를 발생시키고, 제4 자계 검출 수단(44, 44c, 44d)이 제1 자기 기어(31)의 공극 내에 그 사이의 소정의 위상차로 배치된다는 점이다. 제4 자계 검출 수단(44)으로부터 사인파와 코사인파가 검출될 수 있으므로, 제3 실시예와 유사하게 역 탄젠트를 계산함으로써 제1 자기 기어의 회전 각도를 알 수 있다. 그 작용 및 효과는 제5 실시예와 유사하다.

(제7 실시예)

도 10은 본 발명의 제7 실시예인 자기 기어부를 도시한다. 도면에서, 숫자 60은 자기 댐퍼를 나타내고, 숫자 70은 프레임을 나타낸다.

본 실시예에 따르면, 제2 자기 기어(32)의 외주부에 사이에 공극을 개재하여 자성체로 구성된 자기 댐퍼(60)를 배열하며, 자기 댐퍼는 제1 자기 기어(31)의 중심과 제2 자기 기어(32)의 중심을 연결하는 연장선 상에 배열된다.

제2 자기 기어(32)가 회전하면, 자성체로 구성된 자기 댐퍼(60)에 와전류가 발생되어, 진동 에너지가 자성체 내의 열 에너지로 변환된다. 즉, 점성(viscous) 제동이 인가됨으로써, 제2 자기 기어(32)가 회전하지 않도록 작동한다. 따라서, 제2 자기 기어(32)와 자기 댐퍼(60) 간의 자기 흡인력이, 제1 자기 기어(31)와 제2 자기 기어(32) 사이의 자기 흡인력과 반대 방향으로 되어, 결과적으로 제1 자기 기어(31)와 제2 자기 기어의 베어링(미도시)에 인가되는 방사 하중이 감소된다.

자기 댐퍼(60)를 제공함으로써, 외부에서 회전축(11)을 통해서 제2 자기 기어(32)에 인가되는 회전 진동이 흡수되어, 진동이 전달되지 않는다. 즉, 외부 진동에 대하여 고 신뢰성의 다회전식 인코더를 얻을 수 있다.

또한, 제1 자기 기어(31)와 제2 자기 기어(32)가 미소한 클리어런스(0.1 mm 이하)로 대향하고 있고, 제1 자기 기어(31)와 제2 자기 기어(32) 간의 자기 흡인력으로 각 자기 기어를 유지하는 베어링에 방사 하중이 인가되어도, 자기 댐퍼(60)가 제공되므로, 방사 하중분에 상당하는 양만큼 베어링을 확대할 필요는 없어서, 방사 하중이 완화된다. 따라서, 본 구성으로, 소형의 인코더가 보장될 수 있으며, 베어링의 장 수명화를 달성할 수 있다.

(제8 실시예)

도 11은 본 발명의 제8 실시예인 자기 기어부를 도시한다. 도 11은 제7 실시예의 도 10의 A-O-B 단면과 같은 위치의 단면도를 도시한다. 도면에서, 숫자 80은 댐퍼 겸용 프레임을 나타내고, 숫자 90은 베어링을 나타낸다.

본 실시예에 따르면, 제7 실시예의 프레임(70)과 자기 댐퍼(60)를 일체화함으로써 댐퍼 겸용 프레임(80)이 구성된다.

자기 댐퍼 겸용 프레임(80)을 제공함으로서, 사용되는 부품수가 감소될 수 있으며, 또한 자기 실드가 달성될 수 있으므로, 외부 자기의 영향도 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 회전축에 직접 연결되어 다극 자화된 제1 자기 기어와, 상기 제1 자기 기어에 대향하도록 비접촉으로 배치되고, 제1 자기 기어보다 많은수의 다극 자화된 적어도 하나의 제2 자기 기어로 구성되어, 제2 자기 기어의 회전 각도를 검출하여 다회전량을 카운트하고, 따라서 다회전 전달부가 고 감속비로 구성된 경우에서도 소형이며, 베어링 이외의 기계적 접촉부가 없고, 고 신뢰성과 오랜 수명을 가지며, 배터리 교환이 불필요한 다회전식 인코더를 제공하는 효과를 달성한다.

또한, 자기 댐퍼를 배치함으로써 외부 진동에 대하여 신뢰성있는 다회전식 인코더를 제공할 수 있어, 소형화 및 장 수명화를 달성할 수 있다.

Claims

회전 기계의 회전축에 부착되고, 1 회전이내의 절대 회전 각도를 검출하는 제1 인코더; 및

자기 커플링에 의한 감속 기구를 이용하여 상기 회전축의 다회전량을 카운트하는 제2 인코더를 구비하며,

상기 제2 인코더는,

상기 회전축에 직접 연결되어 다극 자화된 제1 자기 기어;

상기 제1 자기 기어에 대향하여 비접촉으로 배치되고, 상기 제1 자기 기어의 다수의 자극보다 많은 수의 자극을 가지는 적어도 하나의 제2 자기 기어; 및

상기 제2 자기 기어의 회전 각도를 검출하는 제1 자계 검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 다회전식 인코더.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 자기 기어는 상기 제1 자기 기어에 방사 방향으로 사이에 공극을 개재하여 배치되는 것을 특징으로 하는 다회전식 인코더.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 자기 기어는 상기 제1 자기 기어를 오버랩하도록 상기 제1 자기 기어의 축 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 다회전식 인코더.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 인코더는,

상기 제2 자기 기어를 지지하는 제2 회전축에 제공되며, 다극 자화된 제3 자기 기어; 및

상기 제3 자기 기어와의 사이에 공극을 개재하여 상기 제3 자기 기어의 하나에 대하여 적어도 2개 배열된 제2 자계 검출 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다회전식 인코더.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 인코더는,

상기 제2 자기 기어의 내주에 제공된 링 형상의 자기 요크;

상기 자기 요크의 내주에 제공되며 2극 자화된 원통형 자석; 및

상기 원통형 자석의 내부에 적어도 2개 배치된 제3 자계 검출 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다회전식 인코더.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 인코더는,

상기 제1 자기 기어; 및

상기 제1 자기 기어와의 사이에 공극을 개재하여 적어도 2개 배치된 제4 자계 검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 다회전식 인코더.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 자기 기어는 원통형 형상으로 형성되며, 그 중심 축에 수직인 방향으로 균일하게 1 방향의 자계를발생시키도록 자화되는 것을 특징으로 하는 다회전식 인코더.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 자성체를 구비하는 자기 댐퍼가 상기 제2 자기 기어와의 사이에 공극을 개재하여 상기 제2 자기 기어의 외주부에 배열되는 것을 특징으로 하는 다회전식 인코더.
제 8 항에 있어서, 상기 자기 댐퍼는 상기 제1 자기 기어의 중심과 상기 제2 자기 기어의 중심을 연결하는 연장선 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 다회전식 인코더.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 자기 댐퍼는, 상기 회전축 및 상기 자기 기어의 축을 지지하는 실질적으로 원통형 형상의 프레임의 내주부에 일체화된 구조로써 배치되는 것을 특징으로 하는 다회전식 인코더.