KR20050008537A - 인코더 시스템 및 인코더 시스템 조립 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조립체를 형성하는 하기의 엘리먼트, 즉, 접점 엘리먼트(4)를 경유하여 전원에 연결될 수 있는 전기 모터(3)의 플랜지 단부에서 모터 샤프트상으로 활주될 수 있는 타이밍 디스크(3); 타이밍 디스크(1)의 에지 영역(8)을 둘러싸면서, 위치 신호의 수신을 허용하도록 3차원 방향으로 조절될 수 있는 U-형 센서-에미터 유닛(7)을 위한 연결부(6)를 가지는 도전체 판(5); 및 조립체를 형성하는 엘리먼트들 사이에 전기 도전성 연결부를 형성하기 위한, 전기 모터(3)의 플랜지 단부에 기계적, 열적, 및/또는 접착에 의해 고착될 수 있는 연결 도전체를 가지는 플러그-인 커넥터(9)로 구성된 인코더 시스템에 관한 것이다. 타이밍 디스크(1)에 대면하는 전기 모터(3)의 플랜지 단부에 센터링 칼라(10)가 제공되고, 이는 평면도에서 실질적으로 원형이며, 원형 센터링 칼라(10)의 적어도 하나의 측면은 평탄화 영역(11)을 포함한다. 평탄화 영역(11)은 센터링 칼라(10)의 대향 에지와 함께 센터링 칼라(10)의 직경에 비해 감소된 삽입 폭(W)을 형성한다. 도전체 판(5)은 리세스(12)를 포함하고, 리세스내에는 원형 센터링 칼라가 형상-결합식으로, 고정가능한 방식으로 유지되며, 도전체 판(5)에는 -리세스(12)로부터 시발하여- 측방향 개구(13)가 제공되고, 측방향 개구의 내측 폭(L)은 센터링 칼라(10) 또는 감소된 삽입 폭(W)에 대응한다.

Description

인코더 시스템 및 인코더 시스템 조립 방법{Encoder system and method of assembling an encoder system}

본 발명은 전기 모터(3)의 플랜지 단부에서 기계적으로, 열적으로 및/또는 접착에 의해 고정될 수 있는, 조립체를 형성하는 다수의 엘리먼트, 즉,

접점 엘리먼트(4)를 경유하여 전원에 연결될 수 있는 전기 모터의 플랜지 단부에서 모터 샤프트상으로 활주될 수 있는 타이밍 디스크(1);

타이밍 디스크(1)의 에지 영역(8)을 둘러싸면서, 위치 신호의 수신을 허용하도록 3차원 방향으로 조절될 수 있는 U-형 센서-에미터 유닛(7)을 위한 연결부(6)를 가지는 도전체 판(5); 및

조립체를 형성하는 엘리먼트들 사이에 전기 도전성 연결부를 형성하기 위한연결 도전체를 가지는 플러그-인 커넥터(9)로 구성된 인코더 시스템에 관련한다.

또한, 본 발명은 이에 따라 설계된 인코더 시스템을 조립하는 방법에 관련한다.

서두에 언급된 유형의 인코더 시스템은 대부분의 다양한 환경 조건하에서 정확도에 관한 일련의 요구조건을 충족하여야만 한다. 이들이 대량 생산 공정에서 제조된 부품이기 때문에, 이들은 이에 따라 설계되고, 가능한 가장 작은 수의, 단순한, 그리고, 이중안전구조의(fail-safe) 부품으로 구성될 필요가 있다. 조절은 모든 환경 조건하에서, 심지어, 복잡한 설치 조건이하에서도 아주 정확하게 이루어져야 한다.

좁고 엄격한 설치 조건 때문에, U-형 센서-에미터 유닛을 가지는 인코더 시스템을 대부분 사용하는 것이 요즘의 일반적 추세이다. 이들은 센서-에미터 유닛의 그 마감된 커넥터가 도전체 판내로 삽입되어 전력 공급을 위한 접점 커넥터에 연결되는 상태로, 나머지 엘리먼트와 함께, 쉽게 조합되어 조립체를 형성할 수 있다.

자동화된 조립 절차에서, 주어진 상황하에서, 공급 운동이 다수의 축에 따라 수행되어야만하며, 필요한 높은 정확도 때문에, 특수한 요구조건이 조립 디바이스, 공급 운동 및 기계 엘리먼트를 위한 안내 설비에 의해 충족되어야만 한다는 문제점이 있다. 이는 인코더 시스템을 고가화하며, 종래 기술 제조 방법으로는 미흡하게 되는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 모터 샤프트상에 타이밍 디스크를 센터링하고, 센서-에미터 유닛을 배치하는 프로세스가 하나의 작업으로 이루어질 수 있으면서, 툴 및 조립 디바이스가 단순한 방식으로, 따라서, 높은 정밀도로 제어될 수 있는 인코더 시스템 및 인코더 시스템 조립 방법을 개발하는 것이다.

본 발명에 따라서, 이 목적은 청구범위에 나열된 특징에 의해 달성된다. 새로운 인코더 시스템의 본 발명의 디자인의 결과로서, 타이밍 디스크 및 도전체 판의 용이한 센터링이 단지 2 공급 운동에 의해 달성될 수 있다는 것이 판명되었다. 상기 2 운동은 서로 독립적으로 수행될 수 있으며, 그래서, 소정의 중간 위치가 취해질 필요가 없다. 조립은 한번의 작업에서 크게 예비-조립된 엘리먼트로 이루어질 수 있으며, 따라서, 하나의 생산 유닛상에서 시간당 1000 부품의 대량 생산 공정을 달성하게 되는 것이다.

이하, 몇몇 실시예를 참조로 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 1은 조립 이전의 모든 엘리먼트의 분해도.

도 2는 조립된 상태의 본 발명의 인코더 시스템의 사시도.

도 3은 도전체 판 및 센터링 칼라(centering collar)의 영역의 확대 단면을 도시하는 도면.

도 1은 한편으로는, 모터 샤프트(2)상에 장착될 수 있으면서 센터링 목적을 위해 타이밍 디스크 허브(14)를 포함하는 타이밍 디스크(1)로 구성되고, 다른 한편으로는 센서-에미터 유닛(7) 및 플러그-인 커넥터(9)를 구비한 도전체 판(5)으로 구성되는 본 발명의 인코더 시스템을 도시하고 있다.

모터 샤프트(2)는 전기 모터(3)의 일부를 형성한다. 모터(3)의 상향 지향 단부에서, 플랜지 평면 내에는 모터 샤프트(2)를 위한 관통 개구가 제공되며, 평탄화 영역(11)을 가지는 센터링 칼라(10)가 배열된다. 센터링 칼라(10)의 형상은 센서-에미터 유닛(7) 및 타이밍 디스크(1)에 관한 모터(3)의 플랜지 평면내의 센터링을허용하도록 이루어진다. 대응적으로 설계된 리세스(12)내로의 삽입을 위해, 도전체 판(5)은 센터링 개구(13)를 포함한다.

도전체 판(5)은 센서-에미터 유닛(7) 및 플러그-인 커넥터(9)를 위한 전력 공급을 위해 필요한 모든 연결부(6)를 지지한다. 단순히 서로 플러그결합됨으로써, 상기 엘리먼트는 조립체를 형성하도록 쉽게 예비-결합될 수 있고, 최종 조립을 위한 준비상태로 저장소에 유지된다.

새로운 인코더 시스템의 마감-조립된 상태가 도 2에 도시되어 있다. 이 최종 상태를 달성하기 위해, 타이밍 디스크 허브(14)에 의해 타이밍 디스크(10)가 모터 샤프트(2)상으로 활주되고, 필요한 위치로 축방향으로 전진된다.

상기 조립 절차는 단순하며, 종래 기술 툴 및 디바이스로 이미 수행되고 있으며, 대량 생산 숫자를 달성한다.

도전체 판(5)은 실질적인 원형 센터링 칼라(10)의 원형 표면을 통해 연장하면서 전기 모터(3)의 단부면과 평행하게 또는 합동으로 연장하는, 플랜지 평면이라 지칭되는 평면내에 축방향으로 수직으로 조립된다. 각 조립 운동은 도 21에 화살표 A 및 B로 표시되어 있다.

도전체 판(5)이 화살표 B 방향으로의 공급 운동을 완료한 이후에, 이는 90°만큼 플랜지 평면(15)내에서 회전되며, 그 결과, 도전체 판이 센터링 칼라(10)상에 고정되고, 동시에 배치된다. 고정은 서로 다른 방식, 예로서, 형상-결합 및/또는 억지-쇄정 방식으로, 접착, 열적 연결, 기계적 연결 또는 상기 연결 방법의 조합에 의해 이루어질 수 있다.

플랜지 평면내에서의 조립 방법을 명료히하기 위해, 도 3을 참조한다. 이는 측방향 개구(13)를 경유하여 센터링 칼라(10)상으로 활주될 수 있는 도전체 판(5)의 리세스(12)의 영역내의 인코더 시스템의 부분을 도시한다. 이를 위해, 센터링 칼라(10)의 평탄화 영역(11)과 대향 에지 사이의 활주식 진입 폭(W)은 도전체 판(5)의 측방향 개구(13) 보다 좁다. 두 부품이 함께 이동되고, 그후, 센터링 칼라(10) 및 도전체 판(5)이 서로에 대해 약 90°만큼 회전되는 경우, 형상-결합 연결이 달성되며, 이는 동시에 인코더 시스템의 엘리먼트들을 고정 및 배치하기 위해 사용될 수 있다.

본 경우에서, 리세스(12)는 오메가-형상이다. 그러나, 예로서, 심장-형상 또는 심지어 삼각형 형상 같은 리세스(12)와 센터링 칼라(10) 사이의 다른 조합도 고려할 수 있다.

또한, 고정은 다양한 방법에 의해, 예로서, 연성 및 경성 재료의 조합에 의해 향상될 수 있으며, 이 경우, 상기 부품이 나머지 내로 삽입되고, 서로에 대해 회전된 이후, 서로에 대해 부품을 클램핑 또는 서로의 내로 부품을 압착함으로써 억지-쇄정(force-locking) 연결이 달성된다.

형상 결합 연결의 다른 예는 센터링 칼라(10)가 적어도 특정 부분에서 그 연속적 측면 에지에 리세스(12)의 에지가 결합되는 오목부를 포함하는 것으로 구성된다. 형상-결합 연결을 추가 보강하기 위해, 도전체 판은 유리-섬유-보강 플라스틱 같은 경질 재료로 제조되는 것이 적합하며, 상기 재료의 벽 두께는 센터링 칼라(10) 또는 센터링 칼라내로 절삭된 홈의 벽 두께 보다 다소 얇아야 한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 리세스(12)는 절삭 에지의 형태로 경계설정되며, 그래서, 도전체 판(5)이 활주 진입 및 회전시, 센터링 칼라(10)의 오목부를 형성한다. 이 단순한 방식으로, 도전체 판과 모터 사이의 견고하고 영구적인 고정을 달성할 수 있다.

도 1과 유사하게, 도 4는 모터(3), 센터링 칼라(10) 및 감소된 활주 진입 폭(W)을 초래하는 평탄화 영역(11)의 장착 이전의 상황을 도시한다.

도전체 판(5)이 평탄화 영역(11)상으로 화살표 방향으로 활주될 때, 먼저, 리세스(12)의 측방향 개구(13)가 연속적 홈(16)과 접촉한다.

도 5는 모터(3)의 플랜지 평면내로 완전히 활주된 이후의 도전체 판(5)을 도시한다. 개구(13)의 내부 폭 "L"이 센터링 칼라(10)의 활주 진입 폭 "W" 보다 큰 것을 볼 수 있다.

센터링 칼라(10)가 거의 완전히 리세스(12)를 메웠을 때, 약 90°만큼의 회전이 이루어진다(화살표로 표시된 회전 참조).

도 6에서, 센터링 칼라(10)의 홈(16)은 도전체 판(5)의 에지, 예로서, 절삭 에지(17)에 형상 결합 연결된다.

본 발명의 목적은 모터 샤프트상에 타이밍 디스크를 센터링하고, 센서-에미터 유닛을 배치하는 프로세스가 하나의 작업으로 이루어질 수 있으면서, 툴 및 조립 디바이스가 단순한 방식으로, 따라서, 높은 정밀도로 제어될 수 있는 인코더 시스템 및 인코더 시스템 조립 방법을 개발하는 것인데, 본 발명의 디자인의 결과로서, 새로운 인코더 시스템은 타이밍 디스크 및 도전체 판의 용이한 센터링이 단지 2 공급 운동에 의해 달성될 수 있다는 것이 판명되었다. 상기 2 운동은 서로 독립적으로 수행될 수 있으며, 그래서, 소정의 중간 위치가 취해질 필요가 없다. 조립은 한번의 작업으로 예비-조립된 엘리먼트로 이루어질 수 있으며, 따라서, 하나의 생산 유닛상에서 시간당 1000 부품의 대량 생산 공정을 달성한다.

Claims (10)

1. 조립체를 형성하는 하기의 엘리먼트,

   접점 엘리먼트(4)를 경유하여 전원에 연결될 수 있는 전기 모터(3)의 플랜지 단부에서 모터 샤프트상으로 활주 가능한 타이밍 디스크(3);

   상기 타이밍 디스크(1)의 에지 영역(8)을 둘러싸면서, 위치 신호의 수신을 허용하도록 3차원 방향으로 조절될 수 있는 U-형 센서-에미터 유닛(7)을 위한 연결부(6)를 가지는 도전체 판(5); 및

   조립체를 형성하는 엘리먼트들 사이에 전기 도전성 연결부를 형성하기 위한, 상기 전기 모터(3)의 플랜지 단부에 기계적, 열적, 및/또는 접착에 의해 고착될 수 있는 연결 도전체를 가지는 플러그-인 커넥터(9)로 구성된 인코더 시스템에 있어서,

   상기 타이밍 디스크(1)에 대면하는 상기 전기 모터(3)의 플랜지 단부에 센터링 칼라(10; centering collar)가 제공되고, 상기 센터링 칼라는 평면도에서 실질적으로 원형이며, 상기 원형 센터링 칼라(10)의 적어도 하나의 측면은 평탄화 영역(11)을 포함하고,

   상기 평탄화 영역(11)은 상기 센터링 칼라(10)의 대향 에지와 함께 상기 원형 센터링 칼라(10)의 직경에 비해 감소된 삽입 폭(W)을 형성하며,

   상기 도전체 판(5)은 리세스(12)를 포함하고, 상기 리세스내에는 상기 원형 센터링 칼라가 형상-결합식으로, 고정가능한 방식으로 유지되며, 상기 도전체판(5)에는 -상기 리세스(12)로부터 시발하여- 측방향 개구(13)가 제공되고, 상기 측방향 개구의 내측 폭(L)은 상기 센터링 칼라(10) 또는 상기 감소된 삽입 폭(W)에 대응하는 것을 특징으로 하는 인코더 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 센터링 칼라(10)는 상기 모터 샤프트의 축방향으로 측정된 측방향 높이(H)를 포함하며,

   상기 측방향 높이는 상기 도전체 판(5)의 두께(S) 보다 큰 것을 특징으로 하는 인코더 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 도전체 판(5) 및 상기 센터링 칼라(10)를 위해 서로 다른 경도값의 재료가 사용되는 것을 특징으로 하는 인코더 시스템.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전체 판(5)을 위한 재료로서 유리-섬유-보강 플라스틱이 사용되고,

   상기 센터링 칼라(10)를 위한 재료로서 PVC, 폴리우레탄 또는 PE가 사용되는 것을 특징으로 하는 인코더 시스템.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센터링 칼라(10)의 상기 측방향 높이(H)를 형성하는 에지내로 적어도 부분적으로 연속적인 홈(16)이 형성되는 것을 특징으로 하는 인코더 시스템.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈(16)은 상기 도전체 판(5)에 제공된 절삭 에지(17)를 경유하여 형성되는 것을 특징으로 하는 인코더 시스템.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전체 판(5)과 상기 센터링 칼라(10) 사이의 상기 연결부는 클램핑 기술, 접착된 표면이나 마찰 표면, 또는 용접에 의해 보강되는 것을 특징으로 하는 인코더 시스템.
8. 조립체를 형성하는 하기의 엘리먼트, 즉,

   접점 엘리먼트(4)를 경유하여 전원에 연결될 수 있는 전기 모터(3)의 플랜지 단부에서 모터 샤프트상으로 활주될 수 있는 타이밍 디스크(3);

   상기 타이밍 디스크(1)의 에지 영역(8)을 둘러싸면서, 위치 신호의 수신을 허용하도록 3차원 방향으로 조절될 수 있는 U-형 센서-에미터 유닛(7)을 위한 연결부(6)를 가지는 도전체 판(5); 및

   조립체를 형성하는 엘리먼트들 사이에 전기 도전성 연결부를 형성하기 위한, 상기 전기 모터(3)의 플랜지 단부에 기계적, 열적, 및/또는 접착에 의해 고착될 수 있는 연결 도전체를 가지는 플러그-인 커넥터(9)로 구성된 인코더 시스템을 조립하는 방법에 있어서,

   가장 먼저, 적어도 하나의 평탄화 영역(11)을 가지는 센터링 칼라(10)를 포함하는 상기 전기 모터(3)의 모터 샤프트(2)상으로 상기 타이밍 디스크(1)가 활주되고,

   그후, 조립체를 형성하는 엘리먼트와 예비-조립된, 상기 에지를 향해 개방된 개구(12)를 포함하는 상기 도전체 판(5)이 상기 센터링 칼라(10)의 상기 좁은 측면을 경유하여, 상기 전기 모터(3)의 상기 플랜지 평면내로 측방향으로, 조절 위치로 이동되고, 회전에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 인코더 시스템 조립 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 회전 이동은 90°의 각도에 걸쳐 연속적인 것을 특징으로 하는 인코더 시스템 조립 방법.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 커넥터 판 및 상기 센터링 칼라(10)가 서로의 내부로 삽입되기 이전에, 상기 리세스(12)내에 접착제가 도입되고,

    상기 접착제는 삽입 및 회전 프로세스 이후 경화되는 것을 특징으로 하는 인코더 시스템 조립 방법.