KR960013546B1 - 하중계를 내장한 마그네틱 베어링 시스템 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 본 발명에 따르는 하중계 내장 마그네틱 베이링 시스템의 개략적인 단면도.
제2도는 본 발명의 일 실시 예에 따라 설치되는 센서지지대를 나타낸 것으로,
(a)도는 요부단면도.
(b)도는 측면도.
제3도는 본 발명의 일 실시예에 따라 하중계를 반경방향 베어링의 고정자 코어에 부착한 상태를 나타낸 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명
2 : 반경방향 베이링 고정자 코어 4 : 하중계
6 : 베이스부 8 : 반경방향 베이링 회전자 코어
10 : 구동모터 12 : 회전축
14 : 볼트 16 : 너트
18 : 센서지지대 20 : 축방향 베어링
22,23 : 반경방향 베어링 회전자코어지지대
본 발명은 마그네틱 베어링 시스템에 있어서 시스템 내부에 하중계를 장착하여 시스템의 효율성을 보다 향상시키고자 하는 하중계 내장 마그네틱 베어링 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 마그네틱 베어링은 축의 이동 변위를 측정하여 비례(적분) 미분(P(I)D) 제어를 하거나 혹은 관측기(Observer)로 추정한 상태변수를 상태궤환 제어하므로서 시스템을 안정화시킨다. 이러한 마그네틱 베어링 시스템의 매개 변수 규명(Identification)과 진단(Diagonosis)을 위한 정보는 관측기에 의해 추정된 신호를 이용하므로 실제 시스템과 관측기의 모형화오차(Modelling error) 문제등이 발생시 정확한 매개 변수 규명 및 진단이 어려우며 심할 경우 제어가 불가능해지고 또한 센서와 액츄에이터(Actuator)간에 위치가 불일치(Noncolocation)할 경우에도 고속운전시 제어가 불가능해진다. 그리고 작동중 센서등에 이상이 발생시 마그네틱 베어링은 갑자기 제어 불능이 되어 커다란 손실을 초래할 수 있으며 또한 불균형력(Imbalance force), 외관(Disturbance) 등을 제어하기 위해서는 복잡한 제어알고리즘(Algorithm)을 도입해야 하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명자는 상기의 문제점들을 해소하기 위한 광범위한 연구결과 마그네틱 베어링 시스템 내부에 하중계를 장착하여 전자기력을 직접 측정하는 것에 의해 시스템을 보다 효율적으로 이용할 수 있음을 알게 되었다.
그러므로 본 발명은 마그네틱 베어링 시스템에 있어서 반경방향 베어링 고정자 코어와 센서지지대 사이에 1 또는 2 이상의 하중계를 직접 부착함을 특징으로 하는 하중계 내장 마그네틱 베어링 시스템에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의하여 바람직한 실시에의 방법으로 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명에 따르는 마그네틱 베어링 시스템의 개략적인 배치구조를 나타낸 것으로써, 회전축(12)이 구동되면 반경방향 베어링 고정자 코어(2)와 반경방향 베어링 회전자 코어(8)의 상대거리에 따라 힘이 발생하게 되고 이는 하중계(4)에 의하여 측정되어 진다. 여기서 반경방향 베어링 고정자 코어(2)는 베이스부(6)에서 떨어져 있기 때문에 반경방향 베어링 고정자 코어(2)에 작용하는 힘이 직접 하중계(4)에 전달된다.
도면중 미설명 부호 10은 구동모터, 18은 센서지지대, 20은 측방향 베어링이다.
제2도는 본 발명에 따라 설치되는 센서지지대의 구조를 나타낸 것으로, (b)도에는 하중계 끼움홈(18a)의 등간격으로 4개, 볼트3명(15)이 8개 형성되어 있는 센서지지대(18)가 도시된다. 이때 (a)도는 (b)도의 A-O-B 단면상태를 나타낸다. 제3도는 본 고안의 하중계를 반경방향 베어링 고정자 코어에 부착한 상태를 나타낸 단면도로써, 반경방향 베어링 고정자 코어(2) 양측에 반경방향 베어링 고정자 코어지지대(22)(23)를 구비하여 반경방향 베어링 고정자 코어(2)를 지지하고 변경방향 베어링 고정자 코어지지대(22)와 센서지지대(18)상의 일측면에는 각각 하중계 끼움홈(22a)(18a)을 서로 대칭되도록 구비하여 그 사이에 하중계(4)를 놓고 도시와 같은 결합상태로, 볼트(14)와 너트(16)로써 고정시키며, 상기와 같은 하중계(4)가 설치됨에 따라 반경방향 베어링 고정자 코어(2)와 센서지지대(18) 사이에는 상대운동이 없게 된다. 이상과 같은 상태로 회전축(12) 양단의 반경방향 베어링 고정자 코어(2)와 센서지지대(18) 사이에 총 8개의 하중계(4)가 16개의 볼트(14)와 너트(16)로 고정된다.(제1도 참조)
상술한 구성에 따른 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
제2도의 도시에서 반경방향 베어링 고정자 코어(2)에 작용하는 힘이 Y-방향과 Z-방향으로 작용될 때 센서지지대(18)의 직경은 반경방향 베어링 고정자 코어(2)의 직경보다 크기 때문에 반경방향 베어링 고정자 코어(2)는 베이스부(6)에 닿지 않으므로 상기의 힘은 센서지지대(18)에 전달된다.(제1도 참조)
이때, 반경방향 베어링 고정자 코어(2)에 작용하는 Y-방향의 힘과 Z-방향의 힘은 하중계(4)의 횡방향(전단방향)으로 하중이 측정되고, 제3도에 도시된 X-방향의 힘은 하중계(4)의 종방향(법선방향)으로 측정된다. 통상 하중계(4)는 육면체 또는 원통형의 3축 하중계로 반경방향 베어링 고정자 코어(2)에 작용하는 접선력과 법선력 및 축방향력을 측정할 수 있다. 물론, 측정할 힘의 방향의 수에 따라 3축 하중계 대신에 2축 혹은 단축 하중계를 사용할 수 있으며, 또한 필요에 따라 하중계의 부착수도 증감할 수 있다.
반경방향 베어링 고정자 코어지지대(22)(23) 사이의 반경방향 베어링 고정자 코어(2)는 적층으로 된 코어이므로 볼트(14)와 너트(16) 체결시 코어의 손상을 방지하고 또한 반경방향 베어링 고정자 코어지지대(22)는 하중계(4)를 지지한다. 여기서 측정된 하중신호를 처리하여 자기진단, 모니터링, 매개변수규명, 강건제어등을 필요에 따라 이용하게 된다.
따라서, 상기와 같은 작용을 하는 본 발명은 마그네틱 베어링 시스템 내부에 부착된 하중계로 전자기력을 직접 측정하고 비접촉 변위계의 신호와 비교하므로써 실시간 자기진단을 할 수 있고 관측기를 설계하여 여분의 정보를 이용하므로써 센서의 고장과 같은 비상시에도 스스로 정상작동을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 시스템의 매개변수등을 정확하게 규명할 수 있다. 또한, 하중계로 측정한 힘으로 외란 및 불균형력에 반대로 작용하게 하여 외란제어 및 자동밸런싱을 할 수 있으며, 측정된 전자기력은 액츄에이터에서의 힘이므로 센서와의 불일치 문제가 해결된다.
통상적으로 마그네틱 베어링은 정밀성과 고속성 그리고 전기적으로 축의 위치 제어 가능성등의 잇점으로 공작기계의 주축(Spindle)등으로 사용이 증가되고 있는데, 이 시스템을 공작기계의 주축으로 사용할 경우 반경방향 베어링에 작용하는 하중이 실시간에 측정가능하므로 과중한 하중에 의한 공구손상을 미연에 방지할 수 있고 공구마모의 진행과 함께 가공하중이 증가하므로 공구마모의 검출이 가능하여 공구를 적기에 교환하여 손해를 방지할 수 있다. 또한, 공구와 공작물의 접촉 검출 및 반경방향 베어링의 접선력과 법선력을 측정하여 절삭력을 제어하므로써 작업능률 및 가공정도를 향상시킬 수 있으며 가공상태를 감시할 수 있다.
그리고, 하중계의 신호와 변위센서의 신호를 이용하여 시스템의 자가진단도 가능하다. 이와같은 본 발명의 시스템을 공작기계의 주축으로 사용할 경우 가공의 무인화에 진일보한다고 할 수 있다.
따라서, 본 발명은 공작기계의 주축 뿐만 아니라 기존의 마그네틱 베어링이 사용가능한 부분을 대체하여 우수한 특성을 발휘할 수 있는 효과적인 발명이다.
Claims (4)
- 마그네틱 베어링 시스템에 있어서, 반경방향 베어링 고정자 코어(2)와 센서지지대(18) 사이에 1 또는 2 이상의 하중계(4)를 직접 부착한 것을 특징으로 하는 하중계 내장 마그네틱 베어링 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 반경방향 베어링 고정자 코어(2)가 베이스부(6)에 닿지 않고 센서지지대(18)가 베이스부(6)에 밀착되게 하여 반경방향 및 축방향 베어링에 작용하는 전자기력이 하중계(4)에 직접 전달되도록 한 것을 특징으로 하는 하중계 내장 마그네틱 베어링 시스템.
- 제2항에 있어서, 센서지지대(18)의 직경이 반경방향 베어링 고정자 코어(2)의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 하중계 내장 마그네틱 베어링 시스템.
- 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 의 하중계(4)가 단축, 2축 또는 3축 하중계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 하중계 내장 마그네틱 베어링 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019930013314A KR960013546B1 (ko) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | 하중계를 내장한 마그네틱 베어링 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019930013314A KR960013546B1 (ko) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | 하중계를 내장한 마그네틱 베어링 시스템 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR950004693A KR950004693A (ko) | 1995-02-18 |
| KR960013546B1 true KR960013546B1 (ko) | 1996-10-07 |
Family
ID=19359300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019930013314A KR960013546B1 (ko) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | 하중계를 내장한 마그네틱 베어링 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR960013546B1 (ko) |
-
1993
- 1993-07-15 KR KR1019930013314A patent/KR960013546B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR950004693A (ko) | 1995-02-18 |
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