KR940702307A - 무접촉 전력전송장치, 무접촉 신호전송장치 및 이들을 사용한 분리형 기계장치와 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

무접촉 전력전송장치, 무접촉 신호전송장치(이하, 각각 전력커플러, 신호커플러라고 함) 및 이들을 쓴 분리형 기계장치가 개시되 있다.

전력커플러는 1차측, 2차측이 각각 기계장치의 고정부와 회전부에 고정돼 있는 분리형 변압기로서, 회전부의 임의 회전에 대하여 출력이 변화하지 않도록 구성돼 있다.

신호커플러는, 전기신호를 회전부의 회전축심에 대해서, 회전대칭의 광신호로 변환하는 전기·광변화 장치를 갖는 송신측부분과, 광신호를 전기신호로 변환하는 광전변환장치를 갖는 수신측 부분에 의하여 구성돼 있다.

따라서 회전부는 회전하면서 고정부에서 전력의 공급을 받을 수가 있고, 또, 고정부와의 통신을 할 수가 있다. 또, 회전부는 고정부에 용이하게 붙일 수가 있고, 또는 분리이동이 가능하다.

Description

무접촉 전력전송장치, 무접촉 신호전송장치 및 이들을 사용한 분리형 기계장치와 그 제어방법

본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음

제2도는 전동기 주축선단에서의 낱붙이받침 위치결정의 모양을 나타내는 도면이다. 제3도는 전동기 주축의 축단에서의 워크 처킹의 모양을 나타내는 도면이다. 제4도는 동축 샤프트를 쓴 기계동력 전달기구를 나타내는 도면이다. 제5도는 본 발명의 제1실시예의 무접촉 전력 전송장치의 기본적 구성을 나타내는 도면이다.

Claims (46)

1. 기계장치의 고정부에서 회전부에 무접촉으로 전력을 제공하는, 무접촉 전력전송장치에 있어서, 고정부와 회전부를 각각 고정시키고, 회전부가 임의로 회전하여도 자로장(磁路長)이 변화하지 않는 자기회로를 자극 간극을 걸쳐서 구성하는 제1, 제2의 코어로 되는 분할형 코어와, 고정부에 설치돼 있는 고주파 교류전원에 접속되어, 전기 자기회로에 기자력을 주는 제1의 권선과, 전기 회전부에 고정돼 있는 수선장치에 접속되어 전기 자기 회로를 지나는 자속이 쇄교(鎖交)하는 제2의 권선과를 갖는 기계장치용 무접촉 전력전송장치.
2. 제1항에 있어서, 제1,제2의 코어중, 어느 한쪽의 코어는 U자형 단면형을 갖는 고주파 자성부재이며, 그평행으로 뻗는 2개의 다리부는,회전부의 회전축의 축심에 수직으로 향해지고, 다른쪽의 코어는 중심축이 전기 축심과 동축으로 되도록 배치된 원통형의 고주파 자성부재로 되고, 그 원통형 코어의 양단부는 U자형 코어의 각각의 다리부에 설치된 받이구멍에 수용되고, 그 2개의 코어는 전기 축심의 둘레에 상대적으로 접동운동 가능한 기계장치용 무접촉 전력전송장치.
3. 제2항에 있어서, 전기 U자형 코어와 전기원통형 코어의 감합면은 테이퍼형으로 형성되고 U자형 코어의 다리부에는 원통형 코어를 U자형 코어의 받이구멍에 착탈하기 위한, 각 다리부의 단부에서 받이구멍에 이르는 절결을 갖는 기계장치용 무접촉 전력전송장치.
4. 제3항에 있어서, 제1의 코어가 원통형 코어이며, 제2의 코어가 U자형 코어이고, 제2의 코어는 여자되었을때 제1의 코어에 밀착할 수가 있도록, 회전부에 헐겁게 고정되고, 제1의 권선은 제1의 코어상에 감기고, 제2의 권선은, 제1의 권선에서 반경방향으로 간격을 두고 제1의 권선을 덮어 감겨있는 기계장치용 무접촉 전력전송장치.
5. 제3항에 있어서, 제1의 코어가 U자형 코어이며, 제2의 코어가 원통형 코어이고, 제1, 제2의 권선은 각각 제1, 제2의 코어에 감겨있는 기계장치용 무접촉 전력전송장치.
6. 제1항에 있어서, 제1의 코어가 U자형 단면형을 갖는 고주파 자성부재이고, 제2의 코어는, 회전부의 회전축에 동축으로 결합돼 있는 평판상 원환부재(平板狀原環部栽)이며 제1의 코어의 평행으로 뻗는 2개의 다리부에 끼여서 배치되고 제1의 권선은 제1의 코어상에 감기고 제2의 권선은 제2의 코어의 외주부에 감겨 있는 기계 장치용 무접촉 전력전송장치.
7. 제6항에 있어서, 제2의 코어가 고주파 자성재료로 되는 기계장치용 무접촉 전력전송장치.
8. 제6항에 있어서, 제2의 코어는 비자성재료로 되고, 제2의 권선은 시트코일상으로 구성되며, 제1의 코어가 2개의 다리부의 간격은, 제2의 코어와 접촉하지 않는 정도로 충분히 좁게 되는 기계장치용 무접촉 전력전송장치.
9. 기계장치의 고정부와 회전부의 사이에서 무접촉으로 신호를 전송하는 무접촉 신호전송장치에서, 고정부와 회전부중의 전기신호를 송신하는 쪽을 송신측으로 하고, 그 신호를 수신하는 쪽을 수신측으로 할 때, 송신측에 고정되어, 송신해야할 전기신호를 회전부의 회전축의 축심에 대해서 회전대칭의 광신호로 변환하는 전기·광변환 수단과, 수신쪽에 고정돼, 전기 전기·광변환수단이 출사(出射)한 광신호를 수광하여 전기신호로 변환하는 광전변환수단과를 갖는 것을 특징으로 하는 무접촉 신호전송장치.
10. 제9항에 있어서, 전기, 광변환수단이, 송신해야할 전기신호에 응답하여 발광하는 전기·광변환 소자와, 입사단이 그 전기·광변환소자에 광학적으로 결합되어, 출사단은 분기하고, 그 분기출사단은 회전부의 회전축심에 수직한 평면상의 회전축심과 그 평면의 교점(交点)을 중심으로 하는 원주상에 동일 간격으로 분포돼 있는 제1의 광파이버 수단과를 갖는 무접촉 신호전송장치.
11. 제9항에 있어서, 전기, 광변환수단이, 송신해야할 전기신호에 응답하여 발광하는 면발광소자이며, 그 면발광소자는, 회전부의 회전축심에 수직한 평면상의, 회전축심과 그 평면과의 교점을 중심으로 하는 2개의 동심원에 끼워진 환상면을 형성하고 있는 무접촉 신호전송장치.
12. 제9항에 있어서, 전기, 광변환수단이, 회전체의 회전축심에 수직한 평면상의, 회전축심과 그 평면상의 교점을 중심으로 하는 원주상에 등간격으로 배치돼 있는 전기·광변환 소자의 직렬 접속을 갖고, 송신해야할 전기신호는, 전기 전기·광변환소자의 직렬접속의 양단에 인가(印加)되어, 각 전기·광변환소자는 입력전기 신호에 응답하여 발광하는 무접촉 신호전송장치.
13. 기계장치의 고정부와 회전부의 사이에서 무접촉으로 신호를 전송하는 무접촉 신호전송장치에서, 고정부와 회전부중의 전기신호를 송신하는 쪽을 송신측으로 하고, 그 신호를 수신하는 쪽을 수신측으로 할 때, 송신측에 고정되어, 송신해야할 전기신호를 광신호로 변환하는 전기·광변환소자와 수신측에 고정되어, 전기 전기·광변환소자에서 출사된 광신호를 전기신호로 변환하는 광전변환 수단을 갖고, 전기 광전 변환수단은, 회전부의 회전축심에 대해서 회전대칭으로 분포하는 입사면을 갖고, 전기 전기·광변환 소자는 전기 입사면의 근방에 위치하는 것을 특징으로 하는 무접촉 신호전송장치.
14. 제13항에 있어서, 전기 광전변환 수단은, 광전변환 소자와 제2의 광파이버 수단을 갖고, 제2의 광파이버 수단은 출사단(出射端)이 광전변환소자에 광학적으로 결합되어, 입사단은 분기하고, 그 분기입사단은 회전부의 회전축심에 수직한 평면상의 회전축심과 그 평면과의 교점을 중심으로 하는 원주상으로 동일간격으로 분포하고, 전기 전기·광변환소자는, 제2의 광파이버 수단의 분기입사단이 존재하는 평면과, 거의 동일 평면상에 또한, 분기입사단의 근방에 위치하는 무접촉 신호전송장치.
15. 제13항에 있어서, 광전변환수단이, 회전부의 회전축심에 수직한 평면상의 회전축심과 그 평면과의 교점을 중심으로 하는 2개의 동심원에 끼여진 환상면을 형성하는 면(面)광전소자인 무접촉 신호전송장치.
16. 제9항 또는 제13항에 있어서, 무접촉 신호전송장치의 회전부측 요소에 필요한 전력은, 청구항(1)에 기재한 무접촉 전력전송장치에 의하여 고정부에서 전송되는 무접촉 신호전송장치.
17. 제9항 또는 제13항에 있어서, 무접촉 신호전송장치의 복수개가 동축에 배치되는 무접촉 신호전송장치.
18. 기계장치의 고정부와 회전부의 사이에서 무접촉으로 신호를 전송한, 무접촉 신호전송장치에서, 고정부와 회전부에 각각 고정되어, 회전부가 임의로 회전하여도 자로장이 변화하지 않는 자기회로를 자극 간극을 두고 구성하는 제1, 제2의 코어로 되는 분할형 코어와, 전기 자기회로를 지나는 자석과 쇄교하는 제1의, 제2의 권선과를 갖고, 제1의 권선은 고정부에 설치돼 있는, 신호원과 신호처리장치의 어느 한쪽과 접속되고, 제2의 권선은 회전부에 설치돼 있는 신호원과 신호처리장치의 어느 다른쪽과 접속돼 있는 것을 특징으로 하는 기계장치용 무접촉 신호전송장치.
19. 제1항에 있어서, 무접촉 전력전송장치를 전력전송장치로 적고, 청구항(9), (13), (18)의 어느 한 항에 기재한 무접촉 신호전송장치를 신호전송장치로 적을 때, 적어도, 전력전송장치와 신호전송장치의 어느 것을 갖추어 있는 기계장치.
20. 제5항에 있어서, 공작기계의 전동기축 추가에 의하여, 추가돼야 할 전동기축을 탑재하는 파렛상에의 급전을 위한 무접촉 전력전송장치이며, 제1의 코어가 파렛을 얹는 회전 테이블의 회전축 근방에서 고정부에 고정되고, 제2의 코어는, 파렛의 회전축심에 동축으로, 파렛에 고정되는 무접촉 전력전송장치.
21. 제19항에 있어서, 기계장치는 고정부와 분리이동 및 회전이 가능한 회전부로 되고, 회전부는 자율 전동기부를 갖고, 그 자율전동기부는, 적어도, 전동기와, 그 전동기를 구동하는 전력을 무접촉으로 수전하는 전력 전송장치의 회전부에 고정된 요소와 전력전송장치에 의하여 전송된 전력을 입력하여, 전기 전동기를 구동하는 구동수단과, 그 전동기의 회전을 제어하는 콘트롤러에서 분리되어, 전기 구동수단을 구동하는 전류제어부와 전기 전료제어부로 입력해야 할 벡터지령을 무접촉으로 수신하는 제1의 신호전송장치의 회전부에 고정된 요소와, 그 전동기의 동작정보를 검출하는 검출수단과, 그 검출수단의 출력신호를 무접촉으로 전송하는 제2의 신호 전송장치의 회전부에 고정된 요소를 갖추고, 고정부는 적어도, 고주파 전원과 그 고주파 전원의 전력을 자율전동기부에 무접촉으로 전송하는 전력전송장치의 고정부에 고정된 요소와, 전기 자율전동기부의 검출수단의 출력을 무접촉으로 수신하는 제2의 신호전송장치의 고정부에 고정된 요소와, 전기 전류제어부가 분리된 콘트롤러 부분으로 되고, 수신된 검출수단의 출력과 상위장치에서 공급된 지령신호에서 토오크지령을 생성하는 고정부측 콘트롤러와, 고정부측 콘트롤러에서 출력된 토오크지령을 무접촉으로 자율전동기부에 전송하는 제1의 신호 전송장치의 고정부에 고정된 요소와를 갖는 기계장치.
22. 제21항에 있어서, 고정부측 콘트롤러에는, 검출수단의 검출내용이 나타내는 전동기의 위치 및 속도에서 전동기로의 토오크지령을 생성하는 위치증폭기 및 속도증폭기가 설치되고, 자율전동기부에는, 전기 토오크지령에 따라 전동기를 제어하는 전류증폭기가 설치돼 있는 기계장치.
23. 제21항에 있어서, 고정부측 콘트롤러에는, 검출수단의 검출내용을 나타내는 전동기의 위치 및 속도와 상위 장치에서의 지령신호에서 전동기에의 토오크지령을 생성하는 위치증폭기 및 속도증폭기가 설치되고, 전류제어부에는, 전기 토오크지령과 전기 검출수단의 검출내용을 나타내는 전동기의 위상에서 전류지령을 생성하는 전류지령 발생기와, 그 전류지령에 따라 전동기를 제어하는 전류증폭기가 설치돼 있는 기계장치.
24. 제19항에 있어서, 고정부측 콘트롤러에서 토오크지령을 받는, 다단으로 구성된 복수의 자율전동기부가 설치되고, 고정부에서 각단의 자율전동기부에의 전력공급과, 고정부측 콘트롤러와 각단의 정류제어부와의 사이의 데이터 신호 및 제어신호의 수수는 고정부와 초단(初段)의 자율전동기부와의 사이 및 각단의 자율전동기간에 설치된 전력전송장치, 신호전송장치로 행해지는 기계장치.
25. 제22항 내지 제25항의 어느 제1항에 있어서, 전력전송장치와 신호전송장치가 일체로 작제(作製)돼 있는 기계장치.
26. 제21항에 있어서, 자율전동기부가, 그 자율전동기부에 붙여진 가동부재를 구동하고 또는 그 자율전동기부 자신의 기구를 구동하는 기계장치.
27. 제19항에 또는 제21항에 있어서, 기계장치가 공작기계 또는 로보트장치 혹은 그들의 부속장치인 기계장치.
28. 제21항에 있어서, 자율전동기가 기계장치에서 분리하여 이동할 수가 있는 유닛으로서 구성돼 있는, 자율 전동기 유닛인 기계장치.
29. 제19항에 있어서, 기계장치는 회전장치이며, 전력전송장치 및 신호전송장치는, 회전축에 동축으로 설치돼 있는 기계장치.
30. 제29항에 있어서, 회전장치는, 그 회전축단에 전기부하가 설치되고, 전력전송장치의 제2의 권선에서 전기 회전축단에 이르는 배선 및 신호전송장치의 회전부에 고정된 요소에서 전기 회전축단에 이르는 배선은, 회전축의 외주부에 축방향으로 설치된 홈 또는 중공 회전축의 중공부 구멍내에 배치되어 있는 기계장치.
31. 제30항에 있어서, 회전장치가 전동기이며, 그의 회전축이 상방갖임에서 축받이에 의하여 지지되고, 동력 전달 장치의 제2코어가 축받이 사이에 회전축의 일 부분에 설치되며, 제1코어가 정전장치에 고정되고 갭을 지나 있는 상기 제2코어와 대항하여 설치되며, 제12항에 기재한 신호전송장치가 상기 회전축의 일부 회측의 정전장치의 대향하는위치에 설치되어 있는 기계장치.
32. 제30항에 있어서, 회전장치가 전동기이며, 그의 회전축이 상방갖임에서 축받이에 의하여 지지되고, 동력 전달 장치의 제2코어가 축받이 사이에 회전축의 일 부분에 설치되며, 제1코어가 정전장치에 고정되고 갭을 지나 있는 상기 제2코어와 대항하여 설치되며, 제12항에 기재한 신호전송장치가 변속 출력축의 상기 부분의 정전장치의 대향하는위치에 설치되어 있는 기계장치.
33. 고속회전을 하는 전동기 주축의 선단에서의 선단정보를 검출하여 고정부에 전송하는 주축선단 정보전송 장치로서, 전기 주축상에 붙여진, 전기 선단정보를 검출하는 센서수단과, 전기 주축상에 붙여진, 고주파 교류를 정류하여 전기 센서수단에 안정화된 전원을 공급하는 전원수단과, 전기 전원수단에 고정부에서 무접촉으로 고주파전력을 전송하는 청구항(1)에 기재한 무접촉 전력전송장치와, 전기 센서수단에 의하여 검출된 검출정보를 고정부에 무접촉으로 전송하는 청구항 제9, 13, 18의 어느 한 항에 기재한 무접촉 신호전송장치와, 를 갖는 주축선단 정보전송장치.
34. 제33항에 있어서, 센서수단이 출력하는 선단정보가 디지탈 신호일때는 그 신호의 펄스열에 변환하는 제1의 변환수단을 전기 주축상에 갖추고, 선단정보가 아날로그 신호일때는 그 신호를 디지탈 신호의 펄스열로 변환하는 제2의 변환수단을 전기 주축상에 갖추고, 전기 펄스열은 청구항 제9, 13, 18의 어느 한 항에 기재한 무접촉 신호전송장치에 의해 고정부로 전송되는 장치.
35. 제34항에 있어서, 제2의 변환수단이 펄스폭 변조 수단이며, 펄스폭 변조파는 고정부에서 아날로그 복조되고, 또는 펄스폭의 크록카운트 디지탈계측에 의하여 선단정보의 검출신호가 측정되는 장치.
36. 제33항에 있어서, 검출돼야 할 선단정보는, 낱붙이와 워크간의 간극측정, 보링지름 가변인피드 낱붙이의 낱끝 비출(飛出)량 리모트 측정에 필요한 정보인 장치.
37. 제33항에 있어서, 검출돼야 할 선단정보는, 일반 낱붙이 공구의 온라인 상태 감시에 필요한 정보, 특히 낱끝온도정보, 진동정보, 아쿠스틱 이미싼 정보인 장치.
38. 제33항에 있어서, 검출돼야 할 선단정보는, 시퀀스신호, 특히 ATC콜렉트 척부 리미트 스위치신호의 귀환에 필요한 정보인 장치.
39. 제33항에 있어서, 검출돼야 할 선단정보는, 주축선단 처킹장치에서 워크 파지력 온라인 모니터링과 이것을 쓴 처킹압의 폐(閉)루프 제어를 위해 필요한 정보인 장치.
40. 제33항에 있어서, 검출돼야 할 선단정보는, 일반 전동기의 회전축상의 물리량, 특히 축진동량 및 회전자 온도의 측정에 필요한 정보인 장치.
41. 제21항에 있어서, 기계장치에 적용하는 전동기의 급전제어 방법이며, 고정부측 콘트롤러는 검출수단에서의 검출내용과 소정의 상위 장치에서 공급되는 지령신호에서 토오크지령을 생성하는 자율전동기부에 주고, 전기 자율전동기부는, 전기 고정부측 콘트롤러에서의 토오크지령에 따라 전동기를 구동하는 것을 특징으로 하는 전동기의 무접촉 급전 제어방법.
42. 제41항에 있어서, 고정부측 콘트롤러는, 검출수단의 검출내용이 나타내는 전동기의 위치 및 속도와 상위 장치에서 공급되는 지령신호에서 토오크지령을 생성하여 자율전동기부에 주고, 자율전동기부는, 전기 고정부측 콘트롤러에서의 토오크지령을 전류지령으로 하여 전동기를 구동하는 것을 특징으로 하는 전동기의 무접촉 급전 제어방법.
43. 제41항에 있어서, 고정부측 콘트롤러는, 검출수단의 검출내용이 나타내는 전동기의 위치 및 속도와 상위 장치에서 입력되는 지령신호에서 토오크지령을 생성하여 자율전동기부에 주고, 자율전동기부는, 전기 고정부측 콘트롤러에서의 토오크지령과 전기 검출수단의 검출내용이 나타내는 전동기의 위상에서 전류지령을 생성하여 전동기를 구동하는 무접촉 급전제어방법.
44. 자기회로를 구성하는 고주파 자성코어의 일부를 기계적으로 열고, 이것과 자기 결합시키는 2차 권선에 그 자기회로가 쇄교하도록, 2차 권선을 삽입하고, 이 삽입을 확인한 후, 기계적으로 열려 있던 전기 코어를 닫고, 1차 권선을 고주파 여자함에 의해 2차 권선에 전압이 유도되고, 동 권선에 접속된 이동체상의 부하에 전력을 공급하고, 그리고 다시 1차 권선의 고주파 여자를 중지시키고 나서 기계적으로 전기 코어를 열어서 2차 권선을 끄집어 내는 것을 특징으로 하는 무접촉 급전방법.
45. 자기회로를 구성하는 고주파자성 코어의 일부를 기계적으로 여는 기구를 두고, 그 자기회로가 쇄교하도록 이동하는 2차 권선을 갖는 것을 특징으로 하는 무접촉 급전장치.
46. 제45항 기재의, 무접촉 급전장치의 2차권선을 갖추는 수전측 이동체가 자율동작 기능을 갖는 워크 파렛인 것을 특징으로 하는 무접촉 급전장치.

    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.