KR20170001159A - 직선 구동식 액츄에이터 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터; 상기 모터에 결합하며 마그넷을 포함하는 직선구동부; 상기 마그넷의 위치에 따른 자속변화량을 감지하고 감지된 상기 자속변화량을 측정전압데이터로 변환하는 센서부; 상기 마그넷의 위치에 따른 자속변화량과 대응하는 기준전압데이터가 저장된 데이터부;및 상기 마그넷의 해당 위치에서 상기 기준전압데이터와 상기 측정전압데이터를 비교하는 판단부를 포함하는 직선 구동식 액츄에이터를 제공하여, 모터의 위치를 보상제어함으로써, 스텝 모터에서도 피드백 제어를 수행하여 적용 제품의 성능을 확보할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

Description

직선 구동식 액츄에이터 및 그 제어방법{Linear actuator and Control method of the same}
본 발명은 직선 구동식 액츄에이터 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 모터의 회전력을 직선 운동으로 변환하는 직선 구동식 액츄에이터 및 그 제어방법에 관한 기술이다.
모터는, 회전 가능하게 형성되는 샤프트와, 샤프트에 결합되는 로터와, 하우징 내측에 고정되는 스테이터가 마련되는데, 로터의 둘레를 따라 간극을 두고 스테이터가 설치된다. 그리고 스테이터에는 회전 자계를 형성하는 코일이 권선되어 로터와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터의 회전을 유도한다.
이와 같이 모터에서 출력되는 동력은 회전력이다. 때문에 모터의 회전력을 기구물을 직선 이동시키는 동력으로 활용하고자 한다면 별도의 동력변환수단이 필요하다. 이러한 동력수단으로서, 리드스크류가 장착된 모터를 포함하는 액츄에이터를 예로 들 수 있다.
최근에는 운전자의 조향 방향에 연동하여, 운전자의 야간 시야를 최대로 확보할 수 있는 가변식 헤드램프가 제안되고 있는데, 리드스크류가 장착된 모터는 헤드램프의 스위블링(swiveling)과 레벨링(leveling)을 구현하는 액츄에이터로 사용될 있다.
이렇게 직선 구동을 구현하는 모터를 통상적으로 스텝 모터라 칭할 수 있으며, 스텝 모터의 리드스크류에는 기구물과 연결되는 너트(nut)가 장착될 수 있다.
그런 스텝 모터의 경우, 기구물의 연결관계에서 구속이 발생하거나 제어 펄스가 미 출력되는 경우, 목표하는 위치에 기구물이 위치하지 않게 되고, 단방향 펄스를 통해 제어가 되는 스텝 모터의 특성 상, 사용자는 이러한 불량을 확인하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 모터에 의해 직선 이동하는 기구물의 위치를 감지하여, 불량이 발견된 경우, 보상제어를 할 수 있는 직선 구동식 액츄에이터를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 삼는다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 모터와, 상기 모터에 결합하며 마그넷을 포함하는 직선구동부와, 상기 마그넷의 위치에 따른 자속변화량을 감지하고 감지된 상기 자속변화량을 측정전압데이터로 변환하는 센서부와, 상기 마그넷의 위치에 따른 자속변화량과 대응하는 기준전압데이터가 저장된 데이터부 및 상기 마그넷의 해당 위치에서 상기 기준전압데이터와 상기 측정전압데이터를 비교하는 판단부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 판단부에서 판단한 상기 기준전압데이터와 상기 측정전압데이터의 차이값이 기준값을 초과한 경우, 상기 차이값이 상기 기준값 이하가 되도록 상기 모터의 구동을 제어하는 위치보상부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 직선구동부는 상기 모터에 결합하는 리드스크류와 상기 리드스크류에 결합하는 너트부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 너트부의 직선 이동방향을 기준으로 상기 너트부와 상기 센서부의 위치를 정렬하도록 상기 모터를 제어하는 초기화구동부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 너트부는 상기 마그넷을 포함하고, 상기 마그넷은 상기 너트부의 이동 방향으로 배열된 제1 극과 제2 극이 포함될 수 있다.
바람직하게는, 상기 너트부의 전진 이동방향을 기준으로 상기 제1 극과 상기 제2 극 순으로 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 초기화구동부는 상기 너트부의 직선 이동방향을 기준으로 상기 제1 극과 상기 제2 극의 경계선이 상기 센서부의 중심에 위치하도록 상기 모터를 제어할 수 있다.
바람직하게는, 상기 초기화구동부는 상기 너트부의 전진 이동시, 상기 센서부에서 상기 제1극이 감지된 경우, 상기 너트부의 전지 이동을 정지시키고 후퇴 이동을 수행시키는 제1 동작을 수행하고, 상기 제1 동작 후, 상기 센서부에서 상기 제2 극이 감지된 경우, 상기 너트부의 이동을 정지시키고 전진 이동시키는 수행시키는 제2 동작을 수행할 수 있다.
바람직하게는, 상기 초기화구동부는 상기 제1 동작과 상기 제2 동작을 기준 횟수만큼 반복 수행하는 수행할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 발명은, 모터와, 상기 모터에 결합하며 마그넷을 포함하는 직선구동부와, 상기 마그넷을 감지하는 센서부를 포함하는 직선 구동식 액츄에이터의 제어방법으로서, a) 상기 마그넷의 위치에 따른 자속변화량을 감지하고 감지된 자속변화량을 측정전압데이터로 변환하는 단계와, b) 상기 마그넷의 위치에 따른 자속변화량과 대응하는 기준전압데이터와 상기 측정전압데이터를 비교하는 단계 및 c) 상기 기준전압데이터와 상기 측정전압데이터의 차이값이 기준값을 초과한 경우, 상기 차이값이 상기 기준값 이하가 되도록 상기 모터의 구동을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 직선구동부는 상기 모터에 결합하는 리드스크류와 상기 리드스크류에 결합하는 너트부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 a)단계 이전에 d) 상기 너트부의 직선 이동방향을 기준으로 상기 너트부와 상기 센서부의 위치를 정렬하도록 상기 모터를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 d) 단계에서, 상기 너트부는 상기 마그넷을 포함하고, 상기 마그넷은 상기 너트부의 이동 방향으로 배열된 제1 극과 제2 극이 포함되어 있고, 상기 너트부의 전진 이동방향을 기준으로 상기 제1 극과 상기 제2 극 순으로 배치될 때, 상기 너트부의 직선 이동방향을 기준으로 상기 제1 극과 상기 제2 극의 경계선이 상기 센서부의 중심에 위치하도록 상기 모터를 제어할 수 있다.
바람직하게는, 상기 d) 단계에서, 상기 너트부의 전진 이동시, 상기 센서부에서 상기 제1극이 감지된 경우, 상기 너트부의 전지 이동을 정지시키고 후퇴 이동을 수행시키는 제1 동작을 수행하고, 상기 제1 동작 후, 상기 센서부에서 상기 제2 극이 감지된 경우, 상기 너트부의 이동을 정지시키고 전진이동시키는 수행시키는 제2 동작을 수행할 수 있다.
바람직하게는, 상기 d) 단계에서, 상기 제1 동작과 상기 제2 동작을 기준 횟수만큼 반복 수행하는 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 모터의 너트부의 위치를 감지하고, 너트부의 기준 위치를 나타내는 기준전압데이터와 비교하여 오차가 발생하는 경우, 모터의 위치를 보상제어함으로써, 스텝 모터에서도 피드백 제어를 수행하여 적용 제품의 성능을 확보할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상대적으로 비용이 저렴한 홀센서를 이용하여 피드백 제어를 통한 보상 제어 구성을 구현함으로써, 적용 제품의 제조 비용을 현격히 줄일 수 있는 유리한 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 직선 구동식 액츄에이터를 도시한 도면,
도 2는 도 1에서 도시한 직선 구동식 액츄에이터를 도시한 블록도,
도 3은 너트부의 마그넷과 센서부를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 직선 구동식 액츄에이터의 제어방법을 도시한 도면,
도 5 및 도 6은 너트부의 원점 초기화 과정을 도시한 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 그리고 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 직선 구동식 액츄에이터를 도시한 도면이다. 도 1은 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.
도 2는 도 1에서 도시한 직선 구동식 액츄에이터를 도시한 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 직선 구동식 액츄에이터는, 모터(100)와, 직선구동부(200)와, 센서부(300)와, 데이터부(400)와, 판단부(500)와, 위치보상부(600)를 포함할 수 있다. 센서부(300)와, 데이터부(400)와, 판단부(500)는 모터(100)를 구동하는 제어모듈에 포함될 수 있다.
모터(100)와 직선구동부(200)는 회전운동을 직선운동으로 변환하여 적용 제품에 구동력을 전달하는 것으로, 스텝 모터(step motor)일 수 있다. 모터(100)는 스테이터(110)와, 로터(120)와, 샤프트(130)를 포함할 수 있다.
스테이터(110)는 스테이터 코어가 형성되고 스테이터 코어의 둘레를 따라 티스들이 형성되어 이루어질 수 있으며, 스테이터의 티스에는 회전 자계를 형성하는 코일이 권선될 수 있다. 스테이터 코어에 인슐레이터가 장착되어 스테이터 코어와 코일을 절연시킬 수 있다.
로터(120)는 스테이터(110)의 내측에 회전 가능하게 배치된다. 로터(120)는 스테이터에 감긴 코일과 전자기적 상호작용에 의해 회전한다. 로터(120)의 중앙부에는 샤프트(130)가 결합될 수 있다. 따라서, 로터(120)가 회전하는 경우 회전축(130)도 같이 회전한다. 로터(120)는 로터 코어의 내부에 마그넷이 포함되는 형태로 실시되거나, 로터 코어의 외주면에 마그넷이 부착되는 형태로 실시될 수 있다.
직선구동부(200)는 리드스크류(210)와 너트부(220)를 포함할 수 있다. 샤프트(130)와 리드스크류(210)는 그 형상 및 기능적 특성에 따라 구분되어 설명될 수 있을 뿐, 서로 상하로 연결된 하나의 수단일 수 있다. 너트부(220)는 리드스크류(210)에 나사 결합된다. 너트부(220)는 리드스크류(210)의 회전에 연동하여 리드스크류(210)를 따라 직선 이동할 수 있다.
또한, 너트부(220)는 기구물과 연결되는 부분이다. 여기서 기구물은 차량에 장착되는 헤드램프일 수 있다. 구체적으로 헤드램프의 리플렉터에 직접 연결되거나, 링크와 같은 연결부재를 통해 간접적으로 헤드램프의 프레임 또는 리플렉터에 연결될 수 있다. 너트부(220)가 직선 왕복이동함에 따라 헤드램프는 스위블링(swiveling)과 레벨링(leveling)되어 램프의 조사(照射)방향을 변경시킬 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 센서부(300)는 가이드(140)의 바닥면에 배치되어 너트부(220)에 포함된 마그넷(221)에 의한 자속변화량을 감지하는 역할을 한다. 센서부(300)는 홀(Hall)효과를 통해 자기장의 변화를 전압으로 변화시키는 홀센서일 수 있다.
도 3은 너트부의 마그넷과 센서부를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 너트부(220)의 하부에는 개방된 형태로 마그넷(221)이 부착될 수 있다. 그리고, 센서부(300)는 마그넷(221)의 아래에 대향하도록 가이드(140)의 바닥면에 배치될 수 있다. 너트부(220)의 이동 방향을 너트부(220) 의 폭방향과 센서부(300)의 폭방향으로 정의할 때, 센서부(300)의 폭방향 중심을 지나는 가상의 수직기준선(도 3의 CL)이 너트부(220)의 이동 기준이 되는 원점 위치가 될 수 있다. 때문에 너트부(220)의 최초 구동시에는 너트부(220)의 폭방향 중심이 수직기준선(도 3의 CL)에 정렬되도록 너트부(220)의 위치가 조절될 수 있다.
마그넷(221)은 너트부(220)의 폭방향을 중심으로 어느 한 측에는 N극의 제1 마그넷(221a)이 장착될 수 있고, 다른 한 측에는 S극의 제2 마그넷(221b)이 장착될 수 있다.
제1 마그넷(221a)과 제2 마그넷(221b)의 경계선(222)은 너트부(220)가 구동을 시작하는 원점에 위치한 경우, 수직기준선(도 3의 CL)에 정렬되도록 너트부(220)가 배치될 수 있다.
센서부(300)는 너트부(220)가 이동할 때, 자속변화량을 실시간으로 감지하여 감지된 자속변화량을 측정전압데이터로 변환하고 이를 판단부(500)에 전달한다.
데이터부(400)는 기준전압데이터들을 저장한다. 데이터부(400)에는 너트부(220)의 이동방향을 기준으로 너트부(220)의 위치에 따른 자속변화량에 대응한 전압이 불량이 없는 상태에서 사전에 테이블 형태로 저장된다. 구체적으로, 수직기준선(도 3의 CL)에서 너트부(220)가 이동함에 따라 센서부(300)에 감지되는 자속변화량이 변화하게 된다. 그리고 센서부(300)는 변화하는 자속변화량을 전압으로 변환하게 된다. 데이터부(400)에는 이러한 너트부(220)가 이동한 이후, 일정 시간 또는 일정한 모터의 회전각 마다 센서부(300)에서 변환된 전압을 저장하게 되는데, 이러한 접압들을 기준전압데이터라 한다. 이러한 기준전압데이터는 스텝 모터 또는 너트부(220)에 불량이 있는지 판단하는 기준이 된다.
판단부(500)는 너트부(220)의 소정의 위치 즉, 모터(100)의 특정 회전각에서 측정전압데이터와 기준전압데이터를 비교하여 불량 여부를 판단하는 역할을 한다,
모터(100)의 회전각에 대응하는 너트부(220)의 위치는 결정되어 있는데, 모터(100)의 제어모듈에서 펄스가 미출력 되거나 너트부(220)와 기구물의 기구적인 조건에서 불량이 발생할 경우, 측정전압데이터가 기준전압데이터과 상이하게 나타난다. 만약, 너트부(220)의 소정의 위치에서 측정전압데이터와 기준전압데이터의 오차가 특정 기준값을 넘는 경우, 너트부(220)가 정해진 본래 위치에 있지 않게 될 수 있다. 이렇게 불량이 발생하면, 기구물이 헤드램프인 경우, 목표하는 빛의 조사각이 구현되지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 여기서. 측정전압데이터와 기준전압데이터의 오차에 대한 기준값은 모터(100)의 출력, 리드스크류(210)의 길이, 기구물의 조건등을 고려하여 적절하게 결정될 수 있다.
판단부(500)는 측정전압데이터와 기준전압데이터의 오차가 특정 기준값을 넘는 경우, 해당 오차를 위치보상부(600)에 전달한다.
이러한 판단부(500)는 너트부(220) 구동 후, 일정 시간마다 측정전압데이터와 기준전압데이터를 비교할 수 있다.
위치보상부(600)는 판단부(500)에서 측정전압데이터와 기준전압데이터의 오차가 특정 기준값 내로 보상될 때까지 모터(100)를 피드백 제어를 한다. 위치보상부(600)는 측정전압데이터에 대응하는 너트부(220)의 위치와 기준전압데이터에 대응하는 너트부(220)의 위치의 차이에 해당하는 거리를 보상하는 펄스를 모터(100)에 인가할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 직선 구동식 액츄에이터의 제어방법을 도시한 도면이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 직선 구동식 액츄에이터의 제어방법은 다음과 같다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 먼저, 원점 초기화 과정을 수행한다.(S100)
원점 초기화 과정이란, 너트부(220)를 구동 시작 위치로 이동시키는 작업으로, 센서부(300)를 기준으로 가상의 수직기준선(도 3의 CL)에 제1 마그넷(221a)과 제2 마그넷(221b)의 경계선(222)이 위치하도록 너트부(220)의 위치를 조절하는 과정이다.
수직기준선(도 3의 CL)이 너트부(220)의 구동을 시작하는 기준위치에 해당한다.
도 5 및 도 6은 너트부의 원점 초기화 과정을 도시한 도면이다.
먼저, 초기화구동부(700)는 너트부(220)가 너트부(220)를 기준으로 모터(100) 측에 배치된 상태에서, 너트부(220)가 전진 이동하도록 모터(100)를 제어한다. 너트부(220)가 전진 이동하여 수직기준선(도 3의 CL)을 지나고, 센서부(300)가 제1 마그넷(221a)을 감지하게 되면, 초기화구동부(700)는 너트부(220)가 이동을 멈추고 후퇴 이동하도록 모터(100)를 제어한다. 이하 이를 제1 동작이라 한다.
제1 동작으로 너트부(220)가 후퇴 이동 중, 제2 극이 감지된 경우 초기화구동부(700)는 너트부(220)가 이동을 멈추고 전퇴 이동하도록 모터(100)를 제어한다.이하, 이를 제2 동작이라 한다.
초기화구동부(700)는 제1 동작과 제2 동작을 수회 반복하면서 원점 초기화 과정을 수행한다. 제1 동작 중 너트부(220)가 이동을 멈추었을 때, 너트부(220)의 이동방향을 기준으로 수직기준선(CL)과 경계선(222)사이의 거리를 d1이라 하고, 제2 동작 중 너트부(220)가 이동을 멈추었을 때, 너트부(220)의 이동방향을 기준으로 수직기준선(CL)과 경계선(222)사이의 거리를 d2라 할 때, 제1 동작과 제2 동작을 수회 반복할수록 d1과 d2는 그 크기가 작아질 수 있다.
제1 동작과 제2 동작을 반복하는 기준 횟수는 모터(100)와 직선구동부(200)와 센서부(300)의 특성에 따라 다양하게 변경 설정할 수 있다.
원점 초기화 과정 후 너트부(220)가 이동하면 센서부(300)는 마그넷(221)의 위치에 따른 자속변화량을 감지하고 감지한 자속변화량을 측정전압데이터로 변환한다.(S200)
다음으로, 판단부(500)는 너트부(220)의 소정의 위치 즉, 모터(100)의 특정 회전각에서 측정전압데이터와 데이터부(400)의 기준전압데이터를 비교하여 불량 여부를 판단한다.(S300) 이때, 너트부(220)의 소정 위치란, 기구물이 차량용 헤드램프 인 경우, 램프 제어모듈에서 명령한 램프의 각도를 구현할 수 있는 너트부(220) 위치에 해당할 수 있다.
다음으로, 위치보상부(600)는 너트부(220)의 소정의 위치에서 측정전압데이터와 기준전압데이터의 오차가 특정 기준값을 넘는 것으로 판단부(500)에서 판단된 경우, 측정전압데이터와 기준전압데이터의 오차가 특정 기준값 내로 보상될 때까지 모터(100)를 피드백 제어를 한다.(S400)
이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 직선 구동식 액츄에이터 및 그 제어방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.
전술된 본 발명의 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 모터
110; 스테이터
120: 로터
130: 샤프트
200: 직선구동부
210: 리드스크류
220: 너트부
221: 마그넷
221a: 제1 마그넷
221b: 제2 마그넷
300: 센서부
400: 데이터부
500: 판단부
600: 위치보상부

Claims (15)

  1. 모터;
    상기 모터에 결합하며 마그넷을 포함하는 직선구동부;
    상기 마그넷의 위치에 따른 자속변화량을 감지하고 감지된 상기 자속변화량을 측정전압데이터로 변환하는 센서부;
    상기 마그넷의 위치에 따른 자속변화량과 대응하는 기준전압데이터가 저장된 데이터부;및
    상기 마그넷의 해당 위치에서 상기 기준전압데이터와 상기 측정전압데이터를 비교하는 판단부
    를 포함하는 직선 구동식 액츄에이터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 판단부에서 판단한 상기 기준전압데이터와 상기 측정전압데이터의 차이값이 기준값을 초과한 경우, 상기 차이값이 상기 기준값 이하가 되도록 상기 모터의 구동을 제어하는 위치보상부를 포함하는 직선 구동식 액츄에이터.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 직선구동부는 상기 모터에 결합하는 리드스크류와 상기 리드스크류에 결합하는 너트부를 포함하는 직선 구동식 액츄에이터.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 너트부의 직선 이동방향을 기준으로 상기 너트부와 상기 센서부의 위치를 정렬하도록 상기 모터를 제어하는 초기화구동부를 더 포함하는 직선 구동식 액츄에이터.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 너트부는 상기 마그넷을 포함하고, 상기 마그넷은 상기 너트부의 이동 방향으로 배열된 제1 극과 제2 극이 포함되어 있는 직선 구동식 액츄에이터.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 너트부의 전진 이동방향을 기준으로 상기 제1 극과 상기 제2 극 순으로 배치되는 직선 구동식 액츄에이터.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 초기화구동부는 상기 너트부의 직선 이동방향을 기준으로 상기 제1 극과 상기 제2 극의 경계선이 상기 센서부의 중심에 위치하도록 상기 모터를 제어하는 직선 구동식 액츄에이터.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 초기화구동부는 상기 너트부의 전진 이동시, 상기 센서부에서 상기 제1극이 감지된 경우, 상기 너트부의 전지 이동을 정지시키고 후퇴 이동을 수행시키는 제1 동작을 수행하고,
    상기 제1 동작 후, 상기 센서부에서 상기 제2 극이 감지된 경우, 상기 너트부의 이동을 정지시키고 전진 이동시키는 수행시키는 제2 동작을 수행하는 직선 구동식 액츄에이터.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 초기화구동부는 상기 제1 동작과 상기 제2 동작을 기준 횟수만큼 반복 수행하는 수행하는 직선 구동식 액츄에이터.
  10. 모터와, 상기 모터에 결합하며 마그넷을 포함하는 직선구동부와, 상기 마그넷을 감지하는 센서부를 포함하는 직선 구동식 액츄에이터의 제어방법으로서,
    a) 상기 마그넷의 위치에 따른 자속변화량을 감지하고 감지된 자속변화량을 측정전압데이터로 변환하는 단계;
    b) 상기 마그넷의 위치에 따른 자속변화량과 대응하는 기준전압데이터와 상기 측정전압데이터를 비교하는 단계;및
    c) 상기 기준전압데이터와 상기 측정전압데이터의 차이값이 기준값을 초과한 경우, 상기 차이값이 상기 기준값 이하가 되도록 상기 모터의 구동을 제어하는 단계
    를 포함하는 직선 구동식 액츄에이터의 제어방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 직선구동부는 상기 모터에 결합하는 리드스크류와 상기 리드스크류에 결합하는 너트부를 포함하는 직선 구동식 액츄에이터의 제어방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 a)단계 이전에
    d) 상기 너트부의 직선 이동방향을 기준으로 상기 너트부와 상기 센서부의 위치를 정렬하도록 상기 모터를 제어하는 단계를 더 포함하는 직선 구동식 액츄에이터의 제어방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 d) 단계에서,
    상기 너트부는 상기 마그넷을 포함하고, 상기 마그넷은 상기 너트부의 이동 방향으로 배열된 제1 극과 제2 극이 포함되어 있고, 상기 너트부의 전진 이동방향을 기준으로 상기 제1 극과 상기 제2 극 순으로 배치될 때,
    상기 너트부의 직선 이동방향을 기준으로 상기 제1 극과 상기 제2 극의 경계선이 상기 센서부의 중심에 위치하도록 상기 모터를 제어하는 직선 구동식 액츄에이터의 제어방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 d) 단계에서,
    상기 너트부의 전진 이동시, 상기 센서부에서 상기 제1극이 감지된 경우, 상기 너트부의 전지 이동을 정지시키고 후퇴 이동을 수행시키는 제1 동작을 수행하고, 상기 제1 동작 후, 상기 센서부에서 상기 제2 극이 감지된 경우, 상기 너트부의 이동을 정지시키고 전진이동시키는 수행시키는 제2 동작을 수행하는 직선 구동식 액츄에이터의 제어방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 d) 단계에서,
    상기 제1 동작과 상기 제2 동작을 기준 횟수만큼 반복 수행하는 수행하는 직선 구동식 액츄에이터의 제어방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240154355A (ko) * 2023-04-18 2024-10-25 대원산업 주식회사 스위블 코어의 회전 각도 감지 시스템 및 방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7145014B2 (ja) * 2018-09-11 2022-09-30 日立Astemo株式会社 ステアリング装置
CN211343906U (zh) * 2019-11-08 2020-08-25 全球传动科技股份有限公司 直线传动系统
WO2021156836A1 (en) * 2020-02-06 2021-08-12 Padmini Vna Mechatronics Pvt. Ltd. Stepper motor based linear actuator with position feedback
CN112518733A (zh) * 2020-11-17 2021-03-19 深圳市优必选科技股份有限公司 直线伺服舵机及机器人
CN116317330B (zh) * 2023-05-26 2023-08-04 深圳市百川滚珠丝杆有限公司 直线运动模组

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980072948A (ko) * 1997-03-10 1998-11-05 김광호 모터제어장치 및 방법
JP2010057280A (ja) * 2008-08-28 2010-03-11 Thk Co Ltd リニアモータシステム、リニアモータアクチュエータ及び制御装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0454885A (ja) * 1990-06-19 1992-02-21 Mitsubishi Electric Corp サーボモータ用監視装置
KR100378727B1 (ko) * 1996-12-12 2003-06-19 신카타피라 미쓰비시 가부시키가이샤 건설기계의제어장치
DE10241214B4 (de) * 2002-09-06 2011-01-27 Automotive Lighting Reutlingen Gmbh Scheinwerferanordnung für Kraftfahrzeuge
JP4094389B2 (ja) * 2002-09-10 2008-06-04 株式会社小糸製作所 車両用前照灯装置
KR100532299B1 (ko) * 2003-01-30 2005-11-29 삼성전자주식회사 광선로로 접속되는 주 기지국과 원격 기지국간의 지연측정 및 보상장치
GB0416738D0 (en) * 2004-07-27 2004-09-01 Switched Reluctance Drives Ltd Rotor position detection in an electrical machine
JP4589093B2 (ja) * 2004-12-10 2010-12-01 日立オートモティブシステムズ株式会社 同期モータ駆動装置及び方法
DE102005021043A1 (de) 2005-05-06 2006-11-23 Hella Kgaa Hueck & Co. Technische Umsetzung zur Detektion der Nulllage eines Schwenkmoduls
KR101438814B1 (ko) * 2007-03-16 2014-09-17 엘지이노텍 주식회사 헤드램프 제어 장치 및 방법
US7804210B2 (en) * 2008-03-25 2010-09-28 Bose Corporation Position measurement using magnetic fields
JP4941790B2 (ja) * 2009-08-28 2012-05-30 村田機械株式会社 移動体システム
KR101904714B1 (ko) 2012-09-03 2018-10-05 현대모비스 주식회사 적응형 헤드램프의 초기화 방법
US8723512B1 (en) * 2012-11-26 2014-05-13 Allegro Microsystems, Llc Circuits and methods for generating a threshold signal used in a magnetic field sensor based on a peak signal associated with a prior cycle of a magnetic field signal

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980072948A (ko) * 1997-03-10 1998-11-05 김광호 모터제어장치 및 방법
JP2010057280A (ja) * 2008-08-28 2010-03-11 Thk Co Ltd リニアモータシステム、リニアモータアクチュエータ及び制御装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240154355A (ko) * 2023-04-18 2024-10-25 대원산업 주식회사 스위블 코어의 회전 각도 감지 시스템 및 방법

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