KR20240139743A

KR20240139743A - Inductive encoder

Info

Publication number: KR20240139743A
Application number: KR1020230033815A
Authority: KR
Inventors: 박성현
Original assignee: 박성현
Priority date: 2023-03-15
Filing date: 2023-03-15
Publication date: 2024-09-24

Abstract

본 발명은 회전하는 도체에 의하여 형성되는 유도 기전력과 회전하는 슬릿을 광학적으로 감지하여 외부 환경의 영향이 낮고 정확한 회전 특성을 산정할 수 있는 유도형 엔코더를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 유도형 엔코더에 있어서, 내부에 공간이 형성되는 케이싱; 상기 케이싱에 베어링을 매개로 회전 가능하게 결합하는 회전축; 상기 회전축에 고정되어 상기 회전축과 같이 회전하는 회전판; 상기 회전판의 일면에 부착되는 금속판; 상기 회전판에 부착되는 슬릿패턴; 상기 회전판과 일정거리 이격된 위치의 케이싱 내부에 부착되는 베이스기판; 상기 베이스기판에 부착되는 코일모듈; 상기 베이스기판에 부착되어 상기 슬릿패턴에 따른 명암변화를 갖지하는 인식모듈; 및 상기 코일모듈과 상기 인식모듈의 신호로 상기 회전축의 회전 특성을 산정하는 처리모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.The purpose of the present invention is to provide an inductive encoder that can accurately calculate rotation characteristics with little influence from the external environment by optically detecting an induced electromotive force formed by a rotating conductor and a rotating slit.
In order to achieve the above object, the present invention is characterized by including an inductive encoder, comprising: a casing having a space formed inside; a rotary shaft rotatably coupled to the casing via a bearing; a rotary plate fixed to the rotary shaft and rotating together with the rotary shaft; a metal plate attached to one surface of the rotary plate; a slit pattern attached to the rotary plate; a base substrate attached to the inside of the casing at a position spaced apart from the rotary plate by a predetermined distance; a coil module attached to the base substrate; a recognition module attached to the base substrate and having a brightness change according to the slit pattern; and a processing module for calculating the rotational characteristics of the rotary shaft using signals from the coil module and the recognition module.

Description

Inductive encoder

본 발명은 유동형 엔코더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유도 특성을 이용하여 회전을 산정하는 유도형 엔코더에 관한 것이다.The present invention relates to a fluid encoder, and more particularly, to an inductive encoder that calculates rotation using inductive characteristics.

일반적으로 엔코더는 입력축에 주어진 기계적인 이동량 또는 회전량을 디지탈 신호로 변환하는 센서로서, 로봇 아암의 각도 조절, 수치 제어 공작 기계, 사무 자동화 기기, 디지털 카메라 등과 같은 장치의 제어용 기기에 필수적인 요소 중 하나이며, 또한, 제어계의 회전 위치나 속도가 디지털 신호로 나타나므로 디지털 회로에서의 인터페이스가 용이하여, 그 용도가 점차 확대되고 있다.In general, an encoder is a sensor that converts the mechanical movement or rotational amount given to an input shaft into a digital signal, and is one of the essential elements in control devices for devices such as angle adjustment of robot arms, numerical control machine tools, office automation equipment, and digital cameras. In addition, since the rotational position or speed of the control system is expressed as a digital signal, it is easy to interface with digital circuits, and its use is gradually expanding.

상기 엔코더는 구조적 형태에 따라서 크게 광학식과 자기식으로 구분할 수 있다. 광학식 엔코더는 공개특허 제2001-0071397호에 개시된 바와 같이, 하우징의 베어링에 지지된 회전축과, 회전축에 고정된 회전 디스크와, 하우징에 장착된 발광소자와, 발광소자로부터 회전 디스크를 투과 또는 반사된 광을 수광하는 서브기판을 통해 하우징에 장착된 수광소자와, 수광소자로 수광한 광으로부터 회전량 또는 회전위치를 검출하는 회로를 탑재하여 하우징에 장착된 메인기판을 포함하여 구성되며, 회전축에 결합된 회전 디스크의 회전 상태를 수광소자에서 발생하는 출력 신호를 기초로 회전축의 회전 각도를 감지한다.The above encoders can be broadly classified into optical and magnetic types depending on their structural form. As disclosed in Patent Publication No. 2001-0071397, the optical encoder comprises a rotating shaft supported on a bearing of a housing, a rotating disk fixed to the rotating shaft, a light-emitting element mounted on the housing, a sub-substrate that receives light transmitted or reflected from the light-emitting element through the rotating disk, a light-receiving element mounted on the housing, and a main substrate mounted on the housing having a circuit that detects the amount of rotation or rotational position from the light received by the light-receiving element, and detects the rotational angle of the rotating shaft based on an output signal generated from the light-receiving element regarding the rotational state of the rotating disk coupled to the rotating shaft.

그리고 자기식 엔코더는 공개특허 제2008-0077282호에 개시된 바와 같이, 회전체의 회전축에 대해서 수직 방향의 일방향으로 자화되고 회전체에 고정된 영구자석과, 영구자석에 공극을 개재하여 대향하고 고정체에 장착된 자계 검출 소자와, 자계 검출 소자로부터의 신호를 처리하는 신호 처리 회로로 이루어지며, 상기 자계 검출 소자에서 출력되는 신호를 이용하여 회전체의 회전 각도와 속도를 감지하는 것을 특징으로 한다.And the magnetic encoder, as disclosed in Patent Publication No. 2008-0077282, comprises a permanent magnet fixed to the rotating body and magnetized in one direction perpendicular to the rotational axis of the rotating body, a magnetic field detection element mounted on the fixed body and facing the permanent magnet with an air gap therebetween, and a signal processing circuit that processes a signal from the magnetic field detection element, and is characterized in that the rotational angle and speed of the rotating body are detected using a signal output from the magnetic field detection element.

일반적인 광학식 엔코더는 케이싱과 상기 케이싱에 베이링을 매개로 결합하는 회전축과 상기 회전축에 고정되어 회전하는 디스크와 디스크 방향으로 빛을 발산하는 발광소자와 디스크를 통과한 빛을 수신하는 수광소자와 수광소자의 신호에 의하여 회전에 대한 정보를 산출하는 처리모듈을 포함하여 구성되며, 상기 회전축이 별도의 회전구동부와 연결되어 회전하면서 회전구동부의 회전 방향과 속도를 출력하는 기능을 수행한다.A typical optical encoder comprises a casing, a rotating shaft connected to the casing via a bearing, a disk fixed to the rotating shaft and rotating, a light-emitting element emitting light in the direction of the disk, a light-receiving element receiving light passing through the disk, and a processing module generating information about the rotation based on a signal from the light-receiving element, and the rotating shaft is connected to a separate rotating driving unit and performs the function of outputting the rotational direction and speed of the rotating driving unit while rotating.

한편, 자기식 엔코더의 경우에는 외부의 자계나 전류에 의하여 생성되는 자계의 영향에 의하여 오차가 발생할 우려가 있는 단점이 있으며, 그리고 광학식 엔코더의 경우에는 디스크와 회전축을 구비하는 것이 일반적이며, 동작 중 외부의 충격 등이 발생하는 경우 회전축에 장착된 베어링이나 디스크 등이 일부 망실되어 비정상적인 형태로 동작되는 경우가 종종 발생하는 단점이 있다.Meanwhile, in the case of magnetic encoders, there is a disadvantage that errors may occur due to the influence of external magnetic fields or magnetic fields generated by currents, and in the case of optical encoders, it is common to have a disk and a rotating shaft, and if an external impact occurs during operation, there is a disadvantage that some of the bearings or disks mounted on the rotating shaft are lost, resulting in abnormal operation.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 회전하는 도체에 의하여 형성되는 유도 기전력과 회전하는 슬릿을 광학적으로 감지하여 외부 환경의 영향이 낮고 정확한 회전 특성을 산정할 수 있는 유도형 엔코더를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to overcome the above-mentioned shortcomings of the prior art, and aims to provide an inductive encoder that can optically detect an induced electromotive force formed by a rotating conductor and a rotating slit, thereby calculating accurate rotation characteristics with little influence from the external environment.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 유도형 엔코더에 있어서, 내부에 공간이 형성되는 케이싱; 상기 케이싱에 베어링을 매개로 회전 가능하게 결합하는 회전축; 상기 회전축에 고정되어 상기 회전축과 같이 회전하는 회전판; 상기 회전판의 일면에 부착되는 금속판; 상기 회전판에 부착되는 슬릿패턴; 상기 회전판과 일정거리 이격된 위치의 케이싱 내부에 부착되는 베이스기판; 상기 베이스기판에 부착되는 코일모듈; 상기 베이스기판에 부착되어 상기 슬릿패턴에 따른 명암변화를 갖지하는 인식모듈; 및 상기 코일모듈과 상기 인식모듈의 신호로 상기 회전축의 회전 특성을 산정하는 처리모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is characterized by including an inductive encoder, comprising: a casing having a space formed inside; a rotary shaft rotatably coupled to the casing via a bearing; a rotary plate fixed to the rotary shaft and rotating together with the rotary shaft; a metal plate attached to one surface of the rotary plate; a slit pattern attached to the rotary plate; a base substrate attached to the inside of the casing at a position spaced apart from the rotary plate by a predetermined distance; a coil module attached to the base substrate; a recognition module attached to the base substrate and having a brightness change according to the slit pattern; and a processing module for calculating the rotational characteristics of the rotary shaft using signals from the coil module and the recognition module.

바람직하게는, 상기 금속판은 반원 형태인 것을 특징으로 한다.Preferably, the metal plate is characterized by having a semicircular shape.

더욱 바람직하게는, 상기 코일모듈은 중앙에 배치되는 유도코일부와 상기 유도코일부를 감싸는 형태로 배치되는 인가코일부를 포함하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the coil module is characterized by including an induction coil portion arranged in the center and an activation coil portion arranged in a form that surrounds the induction coil portion.

더욱 바람직하게는, 상기 처리모듈은 상기 인가코일부에 교류 전원을 인가하고, 상기 전원에 의하여 상기 금속판에서 와류전류가 형성되고 상기 와류전류에 의하여 상기 유도코일부에서 유도되는 전원을 감지하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the processing module is characterized in that it applies AC power to the input coil section, forms an eddy current in the metal plate by the power, and detects power induced in the induction coil section by the eddy current.

더욱 바람직하게는, 상기 처리모듈은 상기 인식모듈에 의하여 형성되는 신호와 상기 유도코일부에 의하여 형성되는 신호를 대비하여 오차를 계산하고, 계산된 오차로 상기 유도코일부의 신호를 보정하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the processing module is characterized in that it calculates an error by comparing a signal formed by the recognition module and a signal formed by the induction coil unit, and corrects the signal of the induction coil unit with the calculated error.

바람직하게는, 상기 인식모듈은 상기 회전판의 회전에 의하여 슬릿패턴에 의한 명암 변화를 감지하고, 상기 처리모듈은 상기 인식모듈의 감지신호로 펄스 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the recognition module detects a change in brightness by a slit pattern due to rotation of the turntable, and the processing module generates a pulse signal as a detection signal of the recognition module.

더욱 바람직하게는, 상기 슬릿패턴은 상기 회전판 중 테두리부의 일부에 형성되고, 상기 인식모듈은 상기 슬릿패턴과 대응되는 지점에 설치되는 것을 특징으로 한다.More preferably, the slit pattern is formed on a part of the edge of the rotating plate, and the recognition module is installed at a point corresponding to the slit pattern.

바람직하게는, 상기 처리모듈은 상기 코일모듈의 신호가 인식되지 않는 경우 상기 인식모듈의 신호만으로 회전축의 회전 특성을 산정하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the processing module is characterized in that it calculates the rotational characteristics of the rotational axis only with the signal of the recognition module when the signal of the coil module is not recognized.

바람직하게는, 상기 처리모듈은 상기 인식모듈의 신호가 인식되지 않는 경우 상기 코일모듈의 신호만으로 회전축의 회전 특성을 산정하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the processing module is characterized in that it calculates the rotational characteristics of the rotational axis only with the signal of the coil module when the signal of the recognition module is not recognized.

바람직하게는, 상기 유도코일부와 상기 인가코일부는 전기적으로 서로 분리되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the induction coil portion and the applying coil portion are characterized in that they are electrically separated from each other.

본 발명에 따른 유도형 엔코더는 케이싱, 회전축, 상기 회전축에 결합하는 회전판, 상기 회전판과 일정 거리 이격된 위치의 상기 케이싱 내부 일면에 배치되는 기판, 상기 기판에 형성되는 코일모듈, 상기 기판에 형성되는 처리모듈, 상기 기판에 형성되는 인식모듈을 포함하여 구성되어, 회전축의 회전에 의하여 형성되는 신호와 상기 인식모듈에 의하여 형성되는 신호를 결합하여 정교한 회전축의 회전 특성을 산정할 수 있으며, 상기 회전판과 상기 코일모듈의 작용에 의하여 외부 자계의 영향이 낮아 열악한 외부 환경을 갖는 곳에서도 사용할 수 있는 효과가 있다.The inductive encoder according to the present invention comprises a casing, a rotating shaft, a rotary plate coupled to the rotating shaft, a substrate arranged on one surface inside the casing at a position spaced apart from the rotating plate by a predetermined distance, a coil module formed on the substrate, a processing module formed on the substrate, and a recognition module formed on the substrate, so that a signal formed by the rotation of the rotating shaft and a signal formed by the recognition module can be combined to calculate precise rotational characteristics of the rotating shaft, and since the influence of an external magnetic field is low due to the action of the rotating plate and the coil module, there is an effect that the encoder can be used even in places with a poor external environment.

도 1은 본 발명에 따른 유동형 엔코더의 단면 구성도이며,
도 2는 도 1에 도시된 회전판의 구성도이며,
도 3은 도 2에 도시된 슬릿패턴의 다른 실시예이며,
도 4는 도 1에 도시된 베이스기판의 구성도이며,
도 5는 도 1에 도시된 처리모듈의 연결구성도이며,
도 6은 도 1의 출력신호의 일예를 나타내는 도표이다.Figure 1 is a cross-sectional configuration diagram of a fluid encoder according to the present invention.
Figure 2 is a configuration diagram of the turntable shown in Figure 1.
Fig. 3 is another embodiment of the slit pattern illustrated in Fig. 2.
Figure 4 is a configuration diagram of the base substrate shown in Figure 1.
Figure 5 is a connection configuration diagram of the processing module illustrated in Figure 1.
Figure 6 is a diagram showing an example of the output signal of Figure 1.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. When adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that the same components are given the same numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. In addition, when describing embodiments of the present invention, if it is determined that a specific description of a related known configuration or function hinders understanding of the embodiments of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 “연결”, “결합” 또는 “접속”된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 “연결”, “결합” 또는 “접속”될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, when describing components of embodiments of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only intended to distinguish the components from other components, and the nature, order, or sequence of the components are not limited by the terms. When it is described that a component is “connected,” “coupled,” or “connected” to another component, it should be understood that the component may be directly connected or connected to the other component, but another component may also be “connected,” “coupled,” or “connected” between each component.

본 발명에 따른 유도형 엔코더(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전체 구조를 지지하는 케이싱(10), 상기 케이싱(10)에 베어링 등을 매개로 회전 가능하게 결합하는 회전축(20), 상기 회전축(20)에 결합하여 동일하게 회전하는 회전판(30), 상기 회전판(30)과 일정 거리 이격된 위치의 상기 케이싱(10) 내부 일면에 배치되는 베이스기판(50), 상기 베이스기판(50)의 일면에 형성되는 코일모듈(60), 상기 기판(50)의 일면에 형성되는 인식모듈(70) 및 상기 베이스기판(50)에 형성되어 상기 코일모듈(60)과 상기 인식모듈(70)과 신호를 송수신하는 처리모듈(90)을 포함하여 구성된다.The inductive encoder (100) according to the present invention, as illustrated in FIG. 1, comprises a casing (10) that supports the entire structure, a rotation shaft (20) that is rotatably coupled to the casing (10) via a bearing or the like, a rotation plate (30) that is coupled to the rotation shaft (20) and rotates in the same manner, a base substrate (50) that is arranged on one surface inside the casing (10) at a position spaced apart from the rotation plate (30) by a certain distance, a coil module (60) formed on one surface of the base substrate (50), a recognition module (70) formed on one surface of the substrate (50), and a processing module (90) that is formed on the base substrate (50) and transmits and receives signals between the coil module (60) and the recognition module (70).

먼저 상기 케이싱(10)은 전체 구조를 지지하고 보호하는 역할을 하는 것으로, 원통형으로 구성되는 것이 바람직하나, 내부에 부품들이 배치될 수 있는 공간을 형성시킬 수 있는 어떠한 형태로도 구현 가능하다.First, the casing (10) serves to support and protect the entire structure, and is preferably configured in a cylindrical shape, but can be implemented in any shape that can form a space in which parts can be placed inside.

또한 필요한 경우 일면이 개방된 프레임 형태로도 구현될 수 있으며, 더 나아가 상기 회전축(20)의 고정과 기판(50)이 장착될 수 있는 정도의 개방형 구조물 형태로도 구현될 수 있다.In addition, if necessary, it can be implemented in the form of a frame with one side open, and furthermore, it can be implemented in the form of an open structure to the extent that the rotation axis (20) can be fixed and the substrate (50) can be mounted.

상기 회전축(20)은 상기 케이싱(10)에 베어링을 매개로 회전 가능하게 결합한다. 물론 상기 베어링은 복수개 설치될 수 있다.The above-mentioned rotary shaft (20) is rotatably connected to the above-mentioned casing (10) via a bearing. Of course, a plurality of bearings may be installed.

상기 회전축(20)은 길이 방향으로 직선 형태이며, 케이싱(10) 바깥에 노출되는 부분에는 회전특성을 감지하기 위한 별도의 축과 편리한 결합을 위한 절단부 등이 형성될 수 있다.The above rotation axis (20) is a straight line in the longitudinal direction, and a separate axis for detecting rotation characteristics and a cut portion for convenient coupling can be formed on the portion exposed to the outside of the casing (10).

물론 상기 회전축(20)은 축 결합 요소인 커플링 등에 의하여 다른 축과 결합할 수 있다.Of course, the above-mentioned rotation axis (20) can be coupled with another axis by means of a coupling, etc., which is an axis coupling element.

상기 회전판(30)은 원판 형태로 구성되며, 상기 회전축(20)에 수직으로 결합하여 상기 회전축(20)의 회전에 따라 상기 회전판(30)이 회전하도록 구성된다.The above-mentioned rotary plate (30) is configured in a circular shape and is configured to be vertically coupled to the rotation axis (20) so that the rotary plate (30) rotates according to the rotation of the rotation axis (20).

이때 상기 회전판(30)은 중심 부분이 상기 회전축(20)의 수직으로 결합하여 회전시 전후 방향으로 요동 발생하지 않도록 구성한다.At this time, the rotating plate (30) is configured so that the central portion is vertically connected to the rotating shaft (20) so that it does not swing in the forward and backward direction when rotating.

또한 상기 회전판(30)은 도 2에 도시된 바와 같이, 원형베이스(31), 상기 원형베이스(30) 중심에 형성되어 상기 회전축(20)과 결합하는 결합홀(32)이 형성되며, 상기 원형베이스(31)의 일 반원 부분에 부착되는 금속판(33)과 표면에 형성된 슬릿패턴(34)을 포함하여 구성된다.In addition, as shown in Fig. 2, the rotating plate (30) is configured to include a circular base (31), a joining hole (32) formed in the center of the circular base (30) and coupled with the rotation axis (20), a metal plate (33) attached to a general semicircular portion of the circular base (31), and a slit pattern (34) formed on the surface.

상기 원형베이스(31)는 원형의 기판으로 구성되는 것이 바람직하나, 필요한 경우 다른 재질로 구현될 수 있다.The above circular base (31) is preferably composed of a circular substrate, but may be implemented with other materials if necessary.

상기 금속판(33)은 상기 원형베이스(31) 중 결합홀(32)을 제외한 반원으로 구성되어 상기 원형베이스(31)에 부착된다.The above metal plate (33) is configured as a semicircle excluding the joining hole (32) in the above circular base (31) and is attached to the above circular base (31).

상기 금속판(33)이 상기 원형베이스(31)에 부착되는 경우 상기 회전판(30)은 상기 금속판(33)에 의한 무게 불일치로 진동이 발생할 수 있으므로, 나머지 부분에 적절한 무게를 추가하여 회전 평형을 유지하도록 구성하는 것이 바람직하다.When the metal plate (33) is attached to the circular base (31), the rotating plate (30) may vibrate due to weight imbalance caused by the metal plate (33), so it is desirable to add appropriate weight to the remaining portion to maintain rotational balance.

또한 상기 금속판(33)은 구리 재질로 구성되는 것이 바람직하다.Additionally, it is preferable that the metal plate (33) is made of copper.

상기 회전판(30)은 상기 원형베이스(31)의 외면에 일정한 간격으로 배치되는 슬릿패턴(34)이 형성된다.The above-mentioned rotary plate (30) has a slit pattern (34) formed at regular intervals on the outer surface of the above-mentioned circular base (31).

상기 슬릿패턴(34)은 상기 금속판(33)이 부착된 후 외면에 부착되는 것이 바람직하며, 환형으로 대칭형태이면서 일정한 간격으로 배치된다.It is preferable that the above slit pattern (34) be attached to the outer surface after the metal plate (33) is attached, and is arranged in a circular, symmetrical shape at regular intervals.

필요한 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이, 중심부분이 제외된 외곽 테두리부에만 형성되도록 구성될 수도 있다.If necessary, it may be configured to be formed only on the outer edge portion excluding the central portion, as shown in Fig. 3.

상기 회전판(30)이 회전하는 경우 상기 슬릿패턴(34) 역시 회전한다.When the above-mentioned turntable (30) rotates, the above-mentioned slit pattern (34) also rotates.

한편, 상기 베이스기판(50)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(20)이 관통하는 구조의 경우 상기 회전축(20)의 간섭을 피하기 위한 관통홀(51)이 형성되어 있으나, 물론 회전축(20)이 관통되지 않는 구조의 경우에는 상기 관통홀(51)은 생략될 수 있다.Meanwhile, as shown in Fig. 4, the base substrate (50) has a through hole (51) formed therein to avoid interference with the rotational axis (20) in the case of a structure through which the rotational axis (20) passes. However, of course, in the case of a structure through which the rotational axis (20) does not pass, the through hole (51) may be omitted.

또한 상기 베이스기판(50)은 상기 회전판(30)과 마주보는 케이싱(10) 내부에 배치되므로, 적어도 상기 회전판(30)을 수용하는 크기 이상으로 형성하는 것이 바람직하다.In addition, since the base substrate (50) is placed inside the casing (10) facing the rotary plate (30), it is preferable to form it to be at least as large as possible to accommodate the rotary plate (30).

상기 베이스기판(50) 중 상기 회전판(30)과 대응되는 부분에는 코일모듈(60)이 형성된다.A coil module (60) is formed in a portion of the above base substrate (50) corresponding to the rotating plate (30).

상기 코일모듈(60)은 기전력이 공급되는 인가코일부(61)와 상기 인가코일부(61)에 의하여 상기 회전판(30)의 금속판(33)에 의하여 형성된 와전류에 의하여 신호가 유도되는 감지코일부(62)를 포함한다.The above coil module (60) includes an applied coil part (61) to which electromotive force is supplied and a detection coil part (62) in which a signal is induced by an eddy current formed by the metal plate (33) of the rotating plate (30) through the applied coil part (61).

상기 감지코일부(62)는 원호 방향으로 2개의 하모닉형태로 구성되고, 상기 인가코일부(61)는 상기 감지코일부(62)를 감싸는 형태로 구성된다.The above detection coil part (62) is configured in two harmonic forms in the direction of an arc, and the application coil part (61) is configured in a form that surrounds the detection coil part (62).

물론 상기 인가코일부(61)와 감지코일부(62)는 전기적으로 분리된다.Of course, the above-mentioned authorization coil part (61) and detection coil part (62) are electrically separated.

상기 감지코일부(62)의 코일 중 하나는 sin형태인 경우 나머지 하나는 cos 형태로 구성하며, 필요한 경우 역으로 구성한다.If one of the coils of the above detection coil part (62) is configured in a sine shape, the other is configured in a cos shape, and if necessary, is configured in reverse.

3개 이상의 코일을 형성하는 경우 90도 위상차를 갖는 하모닉 형태로 구성하여 개별 코일에서 인식되는 유도 기전력 성분들을 서로 구분할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.When forming three or more coils, it is desirable to configure them in a harmonic form with a 90 degree phase difference so that the induced electromotive force components recognized in each coil can be distinguished from each other.

상기 인식모듈(70)은 상단에 배치되어 회전하는 회전판(30)의 슬릿패턴(34)에 의한 명암 변화를 감지하는 기능을 하는 것으로, 발광부와 수광부를 포함하여 구성된다.The above recognition module (70) is positioned at the top and has the function of detecting changes in brightness and darkness due to the slit pattern (34) of the rotating plate (30), and is composed of a light emitting unit and a light receiving unit.

상기 발광부에서 빛이 방사되고, 방사된 빛은 상기 슬릿패턴(34)의 회전에 의하여 명암 변화가 발생하고 상기 수광부에서 인식되는 형태로 구현된다.Light is emitted from the above light-emitting portion, and the emitted light undergoes a change in brightness and darkness by the rotation of the slit pattern (34) and is implemented in a form recognized by the light-receiving portion.

따라서 상기 인식모듈(70)은 상기 회전판(30)이 회전하는 경우 펄스 신호를 지속적으로 생성한다.Therefore, the above recognition module (70) continuously generates a pulse signal when the turntable (30) rotates.

한편, 상기 처리모듈(90)은 상기 베이스기판(50)에 상기 코일모듈(60)이 안착된 면에 설치될 수 있으나, 필요한 경우 다른 면에 설치될 수 있으며, 더 나아가 별도의 기판에 설치될 수 있다.Meanwhile, the processing module (90) may be installed on the surface of the base substrate (50) on which the coil module (60) is mounted, but may be installed on another surface if necessary, and further may be installed on a separate substrate.

상기 처리모듈(90)은 상기 코일모듈(60)과 상기 인식모듈(70)에 신호를 제공하고 또한 수신하여 회전 특성을 산정하여 외부로 출력하는 기능을 수행한다.The above processing module (90) provides signals to the coil module (60) and the recognition module (70), and also receives signals to calculate rotation characteristics and output them to the outside.

먼저 상기 처리모듈(90)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 코일모듈(60) 중 상기 인가코일부(61)로 전원을 인가하는 기능을 수행한다.First, the processing module (90) performs the function of applying power to the application coil part (61) of the coil module (60), as shown in FIG. 5.

상기 인가코일부(61)로 공급되는 전원은 특정 주파수와 크기를 갖는 교류 성분이며, 상기 주파수와 크기는 엔코더(100)의 특성과 크기 등을 고려하여 와전류가 잘생성되는 값으로 사전에 설정한다.The power supplied to the above-mentioned input coil part (61) is an AC component having a specific frequency and size, and the frequency and size are set in advance to values at which eddy currents are well generated, taking into consideration the characteristics and size of the encoder (100).

따라서 상기 인가코일부(61)를 통하여 공급되는 전원에 의하여 상기 회전판(30) 중 금속판(33)에 와전류가 형성된다.Therefore, an eddy current is formed in the metal plate (33) of the rotating plate (30) by the power supplied through the above-mentioned input coil part (61).

또한 상기 처리모듈(90)은 상기 금속판(33)에 형성된 와전류에 의하여 유도되는 감지코일부(62) 신호를 처리하는 기능을 수행한다.In addition, the processing module (90) performs the function of processing the detection coil unit (62) signal induced by the eddy current formed in the metal plate (33).

즉, 상기 감지코일부(62)의 각각의 코일에 전기적으로 연결되어 유도되는 기전력을 감지하여 처리한다.That is, it detects and processes the electromotive force induced by being electrically connected to each coil of the above-mentioned detection coil part (62).

또한 상기 처리모듈(90)은 상기 인식모듈(70)을 통하여 감지되는 신호를 이용하여 회전에 따른 펄스 신호를 생성한다.Additionally, the processing module (90) generates a pulse signal according to rotation using the signal detected through the recognition module (70).

물론 필요한 경우 상기 인식모듈(70)의 발광부에 전원을 인가하는 기능도 수행할 수 있으나, 상기 발광부는 엔코더(100)에 전원이 인가되는 경우 지속적으로 동작해야 하므로, 전원 공급에 따라 동작하도록 구성될 수 있다.Of course, if necessary, the function of supplying power to the light emitting part of the recognition module (70) can also be performed, but since the light emitting part must operate continuously when power is supplied to the encoder (100), it can be configured to operate according to the power supply.

상기와 같은 처리모듈(90)은 2개의 감지코일부(62)를 가지면서 24개의 슬릿 무늬가 형성되는 엔코더(100)의 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이 2개의 하모닉 성분의 유도출력과 하나의 펄스 출력 신호를 얻을 수 있다.In the case of an encoder (100) having two detection coil sections (62) and having 24 slit patterns, the processing module (90) as described above can obtain an induction output of two harmonic components and one pulse output signal as shown in Fig. 6.

그리고, 상기 처리모듈(90)은 상기 2종류의 출력 신호를 이용하여 각도 보정을 수행할 수 있다.Additionally, the processing module (90) can perform angle correction using the two types of output signals.

예를 들어 정상 상태에서 36개 슬릿으로 원을 구분하는 경우 10도 단위로 회전판(30)의 각도를 확인할 수 있다.For example, when dividing a circle into 36 slits in a normal state, the angle of the turntable (30) can be checked in 10-degree increments.

이때 유도신호와 펄스신호를 대응시킬 수 있다. At this time, the induction signal and pulse signal can be corresponded.

유도신호 10도 위치와 펄스신호 10도에서 위치, 유도신호 20도 위치와 펄스신호 20도에서의 위치, ..., 유도신호 360도 위치와 펄스신호 360도에서 위치.Position at 10 degrees of induction signal and 10 degrees of pulse signal, position at 20 degrees of induction signal and 20 degrees of pulse signal, ..., position at 360 degrees of induction signal and 360 degrees of pulse signal.

상기와 같은 매칭을 사전에 저장한다.Save the above matching in advance.

실제 엔코더(100) 동작시에는 펄스신호와 유도신호를 비교하여 오차를 확인한다.When the actual encoder (100) is operated, the pulse signal and the induction signal are compared to check the error.

예를 들면, 펄스신호 10도에서 유도신호가 9도인 경우 오차가 -1이고 필스신호 20도에서 유도신호가 22도인 경우 오차는 +2이다.For example, if the induction signal is 9 degrees at the pulse signal of 10 degrees, the error is -1, and if the induction signal is 22 degrees at the field signal of 20 degrees, the error is +2.

이후 상기 오차를 기준으로 유도신호를 보정하면, 정확한 유도신호를 얻을 수 있으며, 이후에는 보정된 유도신호를 기초로 다양한 연산을 수행하는 경우 비교적 정확한 각도 관련 값을 얻을 수 있다.Afterwards, if the induction signal is corrected based on the above error, an accurate induction signal can be obtained, and if various operations are performed based on the corrected induction signal, relatively accurate angle-related values can be obtained.

또한 유도형 엔코더(100)는 유도 특성과 더불어 광학 특성에 의한 회전각도 산정을 수행하므로, 유도 특성 부분이 파손된 경우에는 광학 특성만으로 회전값을 출력하고 반대로 광학 특성 부분이 파손된 경우에는 유도 특성 부분만으로 회전값을 출력할 수 있으므로, 일부 장치가 파손되더라고 적어도 기본적인 신호를 출력할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the inductive encoder (100) calculates the rotation angle by optical characteristics as well as inductive characteristics, if the inductive characteristic part is damaged, the rotation value can be output only by the optical characteristics, and conversely, if the optical characteristic part is damaged, the rotation value can be output only by the inductive characteristic part, so even if some devices are damaged, there is an effect of being able to output at least a basic signal.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 유도형 엔코더를 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.The above description is merely an embodiment for implementing the inductive encoder according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it will be understood that the technical spirit of the present invention exists to the extent that anyone having ordinary skill in the art to which the present invention pertains can make various modifications and implement the present invention without departing from the gist of the present invention claimed in the following claims.

10: 케이싱 20: 회전축
30: 회전판 31: 원형베이스
32: 결합홀 33: 금속판
34: 슬릿패턴 50: 베이스기판
51: 관통홀 60: 코일모듈
61: 인가코일부 62: 감지코일부
70: 인식모듈 90: 처리모듈
100: 유도형 엔코더10: casing 20: rotation shaft
30: Turntable 31: Circular base
32: Joining hole 33: Metal plate
34: Slit pattern 50: Base substrate
51: Through hole 60: Coil module
61: Inductive coil part 62: Detection coil part
70: Recognition module 90: Processing module
100: Inductive Encoder

Claims

In inductive encoders,
A casing with a space formed inside;
A rotary shaft rotatably connected to the above casing via a bearing;
A rotary plate fixed to the above rotary axis and rotating together with the above rotary axis;
A metal plate attached to one side of the above turntable;
A slit pattern attached to the above turntable;
A base substrate attached to the inside of the casing at a certain distance from the above-mentioned turntable;
A coil module attached to the above base substrate;
A recognition module attached to the base substrate and having a change in brightness according to the slit pattern; and
An inductive encoder characterized by including a processing module that calculates the rotational characteristics of the rotational shaft using signals from the coil module and the recognition module.

An inductive encoder according to claim 1, characterized in that the metal plate has a semicircular shape.

An inductive encoder according to claim 2, characterized in that the coil module includes an induction coil portion arranged in the center and an application coil portion arranged in a form that surrounds the induction coil portion.

In claim 3, the processing module is an inductive encoder characterized in that it applies AC power to the induction coil section, forms an eddy current in the metal plate by the power, and detects power induced in the induction coil section by the eddy current.

In claim 4, an inductive encoder characterized in that the processing module compares a signal formed by the recognition module with a signal formed by the induction coil unit to calculate an error, and corrects the signal of the induction coil unit with the calculated error.

An inductive encoder according to claim 1, characterized in that the recognition module detects a change in brightness by a slit pattern due to rotation of the turntable, and the processing module generates a pulse signal as a detection signal of the recognition module.

An inductive encoder according to claim 6, characterized in that the slit pattern is formed on a part of the edge of the rotating plate, and the recognition module is installed at a point corresponding to the slit pattern.

An inductive encoder according to claim 1, characterized in that the processing module calculates the rotational characteristics of the rotational shaft using only the signal of the recognition module when the signal of the coil module is not recognized.

An inductive encoder according to claim 1, characterized in that the processing module calculates the rotational characteristics of the rotational shaft using only the signal of the coil module when the signal of the recognition module is not recognized.

An inductive encoder according to claim 3, characterized in that the induction coil portion and the activation coil portion are electrically separated from each other.