KR920008052B1 - 개선된 비 접촉 검출형 로터리 엔코우더 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

개선된 비 접촉 검출형 로터리 엔코우더

제1도는 본 발명에 의한 제1실시예의 로터리 엔코우더를 쉽게 이해할 수 있도록 일부 제거한 투시도.

제2도는 제1도에 도시한 로터리 엔코우더의 측면도.

제3도는 제1도에 도시한 로터리 엔코우더를 쉽게 이해할 수 있도록 일부 제거한 주요 부분의 투시도.

제4도는 제3도에 도시한 주요 부분의 수정을 일부 제거한 투시도.

제5도는 본 발명에 따른 로터리 엔코우더의 제2실시예의 부분 단면도.

제6도는 제5도에 도시한 회전 엔코우더를 수정한 부분 단면도.

제7도는 본 발명에 따른 로터리 엔코우더의 제3실시예를 일부 제거한 평면도.

제8도는 제7도에 도시한 로터리 엔코우더상에 검출헤드를 배치한 도.

제9도는 제7도에 도시한 로터리 엔코우더를 수정하여 일부 제거한 평면도.

제10도는 제9도에 도시한 로터리 엔코우더상에 검출헤드를 배치한 도.

제11도는 제10도에 도시한 검출 헤드로부터 출력된 검출출력을 도시한 그래프.

제12도는 제9도에 도시한 로터리 엔코우더에 사용된 브리지 회로의 회로도.

본 발명은 개선된 비 접촉 검출형 엔코우더에 관한 것으로, 특히 기록매체 주변둘레에 자화된 기록패턴을 가지며 로터리 샤프트 중심에 설치되어져 있는 원반형 기록매체와 기록매체상에 기록된 패턴과 간격을 두고 마주보게 배열된 검출헤드를 포함하는 로터리 엔코우더의 출력특성의 개선에 관한 것이다.

일반적으로 상기 서술된 형의 종래로 로터리 엔코우더는 로터리 샤프트의 중심이 홀로우(hollow)에서 동축상으로 지지되는 구조를 가지며, 원통 하우징(cylindrical housing) 및 검출헤드는 로터리 샤프트에 설치되어져 있는 원반형 기록매체의 주변둘레에 자화되어 기록된 패턴과 간격을 두고 마주보게 배열되어 단단히 배치되어져 있다. 기록매체가 회전함에 따라서 검출헤드에 인가된 자계가 기록매체상에 기록된 패턴에 따라 변화하고, 그러한 자계 변화에 응하여 검출헤드가 기록매체상에 기록된 패턴을 나타내는 일련의 출력신호를 발생한다. 출력신호의 발생은 기록매체와 검출헤드 사이의 틈이 일정하게 유지되는 한, 트러블을 일으키지 아니하고 수행된다.

그러나 실제로 틈이 종종 기록매체상에 나타난 주기적인 휨, 기록매체의 잘못설치, 생산시 부정확으로 인한 본래의 뒤틀림으로 변동한다. 틈의 그러한 변동은 출력특성을 불안정하게 하고, SN 비가 저하되며 검출이 정확하게 이루어지지 아니한다.

기록매체와 기록매체상에 기록된 패턴과 간격을 두고 마주보게 배치된 검출헤드 사이의 틈의 변동으로 인한 나쁜 영향을 제거하는 것이 본 발명의 목적이다.

본 발명의 기본 개념에 따라 로터리 엔코우더에 로터리 샤프트의 중심에 설치된 기록매체와 검출헤드 사이의 틈의 변동으로 인한 영향을 제거하기 위한 기구를 제공한다.

본 발명의 바람직한 제1실시예에 따르면, 검출헤드는 검출소자를 포함하고, 제거기구는 기록매체상에 기록된 패턴과 간격을 두고 마주보게 배열된 검출소자를 유지하기 위한 기구, 기록매체의 이동에 대해 유지기구를 지지하기 위한 기구, 기록매체로 이동하기 위하여 유지기구를 자극하기 위한 기구 및 유지기구를 경유하여 기록매체에 공기를 방출하기 위한 기구등을 포함한다.

본 발명의 바람직한 제2실시예에 의하면, 검출헤드는 검출소자를 포함하고, 제거기구는 기록매체에 대하여 자유 축선 이동에 대향하여 제동되어 있고, 엔코우더의 하우징에 고정하여 연결되어 있으며, 로터리 샤프트에 헛되이 설치된 기판(base plate)을 포함하며, 검출소자는 이 기판에 설치되어져 있다.

본 발명의 바람직한 제3실시예에 의하면, 검출헤드는 틈의 최대, 최소 위치에서 서로 간격을 두고 있는 한쌍의 검출소자를 포함하며, 제거기구는 검출소자를 포함하고 있는 전기회로를 포함한다.

하기 서술에서, 여러 실시예에서 실제로 유사한 소자에 대해서는 같은 참조번호와 기호를 병기하였다.

본 발명에 따른 로터리 엔코우더의 제1실시예는 상기 서술된 바와 같이 검출헤드는 검출소자를 포함하고, 제거기구는 기록매체상의 기록된 패턴과 간격을 두고 마주보게 배열된 검출소자를 유지하기 위한 기구, 기록매체의 이동에 대한 유지기구를 지지하기 위한 기구, 기록매체로 이동하기 위하여 유지기구를 자극하기 위한 기구 및 유지기구를 경유하여 기록매체의 공기를 방출하기 위한 기구등을 포함한다.

특히, 제1도 및 제2도에서 원반형 기록매체 3, 즉 자기 기록매체가 홀로우 원통 하우징 1내에 공지 방식으로서 중심 로터리 샤프트 2에 설치되어져 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 기록된 패턴이 기록매체 3의 주변 둘레에 자화되어져 있다. 하우징 1에 배치된 L-자형 브래킷(bracket) 10은 저면 하단에 유연한 지지판 11을 지탱한다. 케이스(casing) 12는 지지판 11의 고정되어 있지 않은 끝에 연결되어 있고, 기록매체 3사에 기록된 패턴을 향하여 아래쪽으로 열려져 있다. 다공질의 매체 13은 시스템 안으로 도입된 공기의 유통을 위하여 케이스 12에 채워져 있으며, 다공질의 매체 13의 가공 비율은 40 내지 60%이 범위안에 있는 것이 바람직하다. 검출소자 4, 즉 본 발명에서의 경우 자기 저항소자를 완벽하게 조정하기 위하여 오목부 13a는 제3도에 나타난 바와 같이 다공질의 매체 13의 바닥면에 형성되어져 있다. 공기 유통로 11a는 다공질의 매체 13에서 하류로 열려 있는 지지판 11을 통하여 형성되어져 있다. 공기 유통로 10a는 지지판 11에서의 공기 유통로 11a와 연결되어 브래킷 10을 통하여 형성되어져 있다. 공기 유통로 10a는 도시되지 않은 압축된 기체 공급원과 연결하기 위한 각각의 튜브 15와 연결되어져 있다. 기록매체 3을 향하여 케이스 12를 일정하게 끌어 당기기 위하여 장력 스프링 16은 지지판 11과 브래킷 10사이에 내재되어져 있다.

압축된 공기가 유통로 10a 및 11a를 경유하여 케이스 12안으로 도입될 때, 압축된 공기는 다공질의 매체 13을 경유하여 화살표로 지시한 바와 같이 아래쪽으로 방출되어 기록매체 3과 충돌을 한다. 이 충돌은 기록매체 3으로부터 떨어진 다공질의 매체 13에 의해 유지된 검출소자 4가 화살표 A의 방향으로 움직이도록 하는 추진력을 발생한다.

다른 한편, 장력 스프링 16은 화살표 A의 반대 방향인 화살표 B의 방향, 즉 기록매체 3을 향하여 검출소자 4를 끌어당긴다. 스프링에 의한 끌어 당기는 힘이 공기에 의한 추진력과 평형을 이룰 때, 케이스 12, 즉 검출소자 4는 움직이지 않게 유지되어져서 결과적으로 기록매체 3과 검출소자 4사이의 틈 G가 항상 일정하게 유지된다.

실제 출원에서, 틈은 항상 2.0±0.5㎛의 범위로 유지되어졌고 자기 저항 검출소자 4는 완벽한 충실도로 틈의 변동을 오프셋하기 위하여 이동됐다는 것이 실험을 통한 관찰에 의해 확실해졌다. 일정한 주기를 지닌 사인 곡선에 의하여 기록매체 3이 자화됐을 때, MR 검출소자에 의하여 심지어 5 내지 10㎛ 정도의 자화도를 정확하고 안정하게 검출해낼 수가 있다.

상기 서술된 로터리 엔코우더의 일부 수정한 것을 제4도에 나타내었다. 비자성 금속재료로 만들어진 지지블록 17은 지지판 11에 고정되어 있지 않은 끝에 연결되어져 있으며 오목부 17a는 검출소자 4를 완벽하게 조정하기 위하여 지지블록 17의 밑면에 형성되어져 있다. 지지판 11의 공기 유통로 11a 와 연통하여, 한쌍의 공기 유통로 17a는 밑면에서 열려져 있는 사이로 지지블록 17을 통하여 형성되어져 있다. 로터리 엔코우더 이외에 본 발명은 선형 엔코우더, 광학 엔코우더 및 정전 엔코우더에도 잘 적용된다. 장력 스프링 대용으로 배치를 약간 수정한 압축 스프링도 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 로터리 엔코우더의 제2실시예는 상기 언급한 바와 같이 검출헤드가 검출소자를 포함하고, 제거기구가 기록매체에 대하여 자유 축선 이동을 제동하는 동안 로터리 샤프트에 헛되어 설치되어있고, 하우징에 고정적으로 연결되어 있는 기판을 포함하고 있으며, 검출소자는 그 기판에 설치되어져 있는 제5도 및 제6도에 나타내었다. 특히 제5도에서 로터리 샤프트 2는 홀로우에 설치되어져 있고, 베어링을 경유하여 원통 하우징 1 및 기록매체 3, 즉 자기 기록매체는 동심적으로 로터리 샤프트 2를 지지하게 되어져 있다. 기록매체에 대한 로터리 샤프트 2의 자유 축선 이동이 차단되도록 원반형 기판 21은 로터리 샤프트 2에 동심적으로 설치되어져 있고, 로터리 샤프트에 공회하도록 설치되어져 있다. 오목부 23은 회전에 대향하여 기판 21을 제동함으로써 하우징 1에 지지된 스토퍼(stopper) 핀에 맞물려서 기판 21의 주변에 형성되어져 있다. 이 맞물림은 이탈에 의한 어떤 손상이 없이 로터리 샤프트 2에 대한 기판 21의 축선이동을 허용하기에 충분히 깊다. 기록매체 3상에 기록된 패턴에 해당되는 위치에 검출소자 4가 기판 21에 설치되어져 있다.

동작시, 기록매체 3은 로터리 샤프트 2와 함께 회전하지만, 기판 21은 핀-오목부 맞물림에 의하여 회전에 제동을 건다. 기록매체 3이 회전함에 따라서 검출소자 4는 기록매체 3상에 기록된 패턴을 나타내는 일련의 출력신호를 발생한다.

로터리 샤프트 2가 상하로 움직일 때, 기록매체 3과 기판 21 모두는 완벽한 충실도를 갖는 이동을 한다. 그리하여 기록매체 3과 기판 21간의 거리는 로터리 샤프트 2의 이동에도 불구하고 변하지 않고 일정하다. 결과적으로, 기록매체 3과 검출소자 4간의 틈의 실질적인 변동은 없다.

상기 서술된 로터리 엔코우더의 수정이 제6도에 도시되었는데, 판 스프링 25의 고정되어 있지 않은 끝이 회전에 대하여 동일한 것을 제동하기 위하여 기판 21의 주변을 압축하도록 하는 배치에서 판 스프링 25가 하우징 1에 지지되어져 있다. 또한 검출소자 4를 지지하는 기판 21의 진동 역시 이 스프링의 힘에 의하여 방지되어진다.

본 발명에 따른 제3실시예를 제7도 및 제8도에 도시하였으며, 검출헤드가 틈의 최대 최소 위치에서 서로 간격을 두고 떨어져 있는 한쌍의 검출소자를 포함하고, 제거기구가 검출소자를 포함하고 있는 전기회로를 포함한다. 기록매체와 검출헤드 사이의 틈의 변동은 기록매체의 축에 대하여 회전면에 틈의 최대 최소 위치를 가지며 대부분의 경우에 있어서, 두 위치는 회전축에 대하여 90° 위상을 갖는다. 제7도에 나타낸 배치에서, 한쌍의 검출소자 31 및 32는 최대 최소 위치에 놓여져 있다. 설명한 실시예에서의 경우 이들 검출소자 31 및 32는 자기 저항소자이다. 다시 말해서 검출소자 31 및 32는 기록매체 3의 회전축에 대하여 90°의 중심각 만큼 떨어져 있다. 제8도에 나타난 바와 같이 이들 검출소자 31 및 32 모두는 기록매체 3상에 기록된 패턴 5로부터 거리 ＂D＂만큼 떨어져 있다. 검출소자 31은 한쌍의 단자 ＂g＂ 및 ＂h＂를 갖는 반면, 검출소자 32 한쌍의 단자 ＂i＂ 및 ＂j＂를 갖는다. 단자 ＂h＂ 및 ＂i＂는 서로 연결되어 있고, 단자 ＂g＂는 접지되며, 전압 ＂v＂가 외부 단자 33에 의하여 단자 ＂j＂와 단자 ＂g＂사이에 인가되어진다. 검출소자 31에 대한 거리 ＂D＂가 감소함에 따라서 검출소자 32에 대한 거리 ＂D＂가 그만큼 증가된다. 검출소자 31에 대한 거리 ＂D＂가 증가함에 따라서 검출소자 32에 대한 거리 ＂D＂가 그만큼 감소된다. 따라서, 한 검출소자에 대한 간격의 감소는 다른 검출소자에 대한 간격의 증가를 가져온다. 검출소자로부터 출력된 검출출력의 변동은 그 검출소자에 대한 틈의 변동에 해당한다. 그리고 검출소자 쌍 31 및 32가 서로 직렬 연결되어 있기 때문에 그들의 검출출력이 합성 되어진다. 이러한 합성으로 검출소자 31 및 32에서 출력된 검출출력의 변동은 오프셋되고, 결과적으로 시스템으로 출력된 최종적인 검출출력은 기록매체와 검출헤드사이의 틈의 변동으로 인하여 생긴 영향을 받지 아니한다.

상기 서술된 로터리 엔코우더의 일부 수정한 것을 자기 저항 요소인 두쌍의 검출소자 31A, 31B와 32A, 32B가 사용되어진 제9도에 나타내었다. 검출소자 31A 및 31B는 최대틈의 위치에 놓여져 있는 반면, 검출소자 32A 및 32B는 최소틈의 위치에 놓여져 있다. 제10도에 나타난 바와 같이, 검출소자 31A 및 31B는 λ/4의 거리만큼 서로 떨어져 있는데, 여기서 λ는 기록매체 3상에 기록된 패턴 5로부터의 신호의 파장이다. 검출소자 32A 및 32B 역시 같은 방법으로 서로 떨어져 있다. 이렇게 검출소자 31A 및 32A는 제11도에 나타난 검출출력 A를 발생하며, 검출소자 31B 및 32B는 제11도에 나타난 검출출력 B를 발생한다. 검출출력 A 및 B는 서로 λ/4의 위상을 갖는다. 검출소자 31A의 단자 ＂P＂는 검출소자 32A의 단자 ＂S＂에 직렬로 연결되어져 있고, 검출소자 31B의 단자 ＂r＂은 검출소자 32B의 단자 ＂u＂에 직렬로 연결되어 있으며, 검출소자 31B의 단자 ＂q＂는 검출소자 32A의 단자 ＂t＂에 직렬로 연결되어져 있다. 브리지 회로를 형성하기 위하여 저항 소자 34 및 35가 검출소자 31A의 단자 ＂o＂와 검출소자 32B의 단자 ＂v＂사이에 직렬로 삽입되어져 있다. 전압 ＂v＂가 외부단자 33에 인가되어지고, 회로의 검출출력 ＂V_OUT＂가 출력단자 36a 및 36b에서 검출되어진다. 그러한 브리지 회로는 검출소자가 31A 및 32A가 제1가지를 이루고, 검출소자 31B 및 32B는 제2가지를 이루며, 저항 소자 34 및 35는 브리지 회로의 제3 및 제4가지를 이루고 있는 제12도에 도시하였다.

기록된 패턴에 의한 영 자계에서 검출소자 31A, 31B, 32A 및 32B의 저항이 ＂R＂이고, 틈의 최대 변동에 대한 저항의 변화는 △R_max이고, 기록된 패턴 5로부터 신호의 검출에서 저항의 변화 정도는 ± 4%이며, 저항기 소자 34 및 35의 저항이 2R인 브리지 회로를 가정해보자. 최소 틈이 검출소자 31A 및 31B의 측상에 나타날 때, 검출소자 31A의 저항은 1.04(R+△R_max)이고, 검출소자 31B의 저항은 0.96(R+△R_max), 검출소자 32A의 저항은 1.04(R-△R_max) 및 검출소자 32B의 저항이 0.96(R-△R_max)이다. 그다음, 검출소자 31A 및 32A사이의 전압 ＂V₁＂와 저항소자 34의 단자 사이의 전압 ＂V₂＂는 다음과 같이 주어진다.

출력단자 36에서 뽑아낸 검출출력 ＂V_out＂는 다음과 같이 주어진다.

이 방정식으로부터, 검출출력 ＂V_out＂는 틈의 변동에 영향을 받지 않고 단지 인가 전압 ＂V＂에 의존한다는 것이 명백해진다.

Claims (7)

1. 회전축; 상기 회전축에 설치되며 자기 패턴이 기록된 평면 기록매체(3); 검출소자(4)를 갖는 검출헤드; 및 상기의 검출헤드를 기록매체(3)로부터 소정의 위치에 유지시켜 기록매체상의 자기 패턴과 마주보도록 한 검출헤드 유지수단(13)으로 구성시키되; 상기의 유지수단은 고정브래킷(10); 중심단이 상기 브래킷에 장착되고, 원위자유단이 상기 검출헤드를 지지하기 위한 가요성 지지기판(11); 상기의 지지판과 검출헤드를 기록매체(3)로 향하도록 힘을 인가하는 수단(16); 및 상기의 가요성 지지판과 검출헤드를 경유하여 상기 기록매체에 공기를 분사키켜 상기의 힘 인가수단의 힘을 계수하고 상기의 검출헤드를 상기의 기록매체로부터 일정거리에 유지시키기 위한 수단(10a)(11a)을 포함하는 비접촉형 로터리 엔코우더.
2. 제1항에 있어서, 상기의 힘 인가수단(16)은 상기 지지기판(11)에 설치된 하나 이상의 스프링임을 특징으로 하는 비접촉형 로터리 엔코우더.
3. 원통형 하우징; 상기의 원통형 하우징에 동축식으로 장착된 회전축; 상기 회전축에 동축식으로 설치되며 상기의 원통형 하우징에 의해 전체적으로 덮힌 평면기록매체(3); 상기의 회전축에 동축 및 공전식으로 장착되어 축선운동을 하기 위한 기판(21); 상기의 기판을 하우징에 고정하기 위한 수단; 및 상기의 기판에 장착되고 상기 기록매체와 마주 보도록 된 검출헤드(4)로 구성시켜서 된 비접촉형 로우터리 엔코우더.
4. 제4항에 있어서, 상기 기판(21)이 핀-오목부(23) 맞물림에 의해 상기 축선회전에 대해 제동되는 비접촉 로터리 엔코우더.
5. 제4항에 있어서, 상기 기판(21)이 스프링힘에 의하여 상기 축선회전에 대해 제동되는 비접촉 로터리 엔코우더.
6. 회전축(2); 상기의 회전축(2)에 고정되되, 회전축선에 대해 수직으로 연장되고 자기 패턴이 상기의 회전축선과 동심원인 제1원을 따라 기록된 평면 기록면을 갖고, 상기의 기록면은 상기 기록면의 각부분이 회전축선에 수직으로 연장된 가상면으로부터 편심되도록 약간 구부러져 있으며, 상기 가상편으로부터의 최대 및 최소 편이 위치가 90°중심각만큼 서로 이격된 디스크형 기록매체(3); 제2원을 따라 상기의 가상면으로부터 소정위치에 위치되어 상기 기록면상의 자기 패턴과 마주보되, 상기의 제1 및 제2원이 중첩되도록 하고, 90°중심각만큼 서로 이격된 제1 및 제2검출소자(31,32); 및 상기의 제1 및 제2검출소자에 연결되고, 상기의 기록면과 상기의 검출소자(31,32)가 서로에 대해 회전할 경우 상기 기록매체(3)상의 자기 패턴을 표시하는 출력신호를 발생하기 위한 전기회로로 구성시켜서 된 비접촉형 로터리 엔코우더.
7. 제10항에 있어서, 상기 한쌍의 검출소자(31,32)가 상기 기록매체와 검출헤드 사이의 최대 및 최소의 위치에서 서로 떨어져 있는 비접촉 로터리 엔코우더.

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