KR100551482B1 - 자기 선형 이송장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기 선형 이송장치에 관한 것으로서 특히, 원하는 물체를 선형으로 이송시키는 경우에 자력을 이용하여 비접촉식으로 물체를 이송시키기 위한 것으로서, 가이드 수단(10)에 의하여 일정 경로에서 이송되도록 하는 이송체(20)와; 상기 이송체(20)의 측면에 일정 간격으로 부착되는 다수의 영구자석(30)과; 상기 영구자석(30)이 부착된 이송체(20)의 측면을 따라 근접하여 설치되는 구동축(40)과; 상기 구동축(40) 위를 따라 형성되며, 상기 영구자석(30)의 자력이 작용할 정도의 두께를 이루어, 자성에 힘을 받는 재질로 된 상기 영구자석(30)과 동일 간격의 나선형으로 이루어지는 구동부(50)와; 상기 구동축(40)을 회전시켜 구동하는 구동수단(미도시)을 포함하여 구성되어, 물체를 선형으로 이송시킴에 있어서, 접촉에 의한 마찰과, 이 마찰에 의한 진동이나 소음이 발생하지 않고, 이송체가 비연속적으로 이루어진 구동부 구간 사이를 이송에 끊김이나 걸림이 없이 원활하게 이송시킬 수 있도록 하는 것이다.

영구자석, 이송체, 구동부.

Description

자기 선형 이송장치 {Apparatus for linear transfer using magnet}

도 1은 일반적인 회전형 모터와 선형모터를 나타내는 개략도,

도 2는 종래의 비접촉구동전달기구의 일례를 나타내는 개략도,

도 3은 본 발명의 자기 선형 이송장치의 일 실시예를 나타내는 개략 사시도,

도 4는 본 발명의 자기 선형 이송장치의 요부를 나타내는 평면도,

도 5는 본 발명의 자기 선형 이송장치의 다른 실시예를 나타내는 개략

사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 가이드 수단 20 : 이송체

30 : 영구자석 40 : 구동축

50 : 구동부

본 발명은 자기 선형 이송장치에 관한 것으로서 특히, 원하는 물체를 선형으로 이송시키는 경우에 자력을 이용하여 비접촉식으로 물체를 이송함으로써, 접촉에 의한 마찰과, 이 마찰에 의한 진동이나 소음이 발생하지 않고, 이송에 끊김이나 걸림이 없이 원활하게 이송시킬 수 있도록 하는 자기 선형 이송장치에 관한 것이다.

대체로, 반도체 제작장비나 공작기계 등의 자동화 기기에는 공작물을 선형으로 이송시키는 선형 이송장치가 사용되고 있다.

상기와 같은 선형 이송장치의 예로서는 벨트와 풀리를 이용한, 컨베이어 벨트가 이용되기도 하나, 공작물을 정밀하게 클램핑하여 이송시키기에는 적합하지 않다.

상기와 같이, 공작물을 클램핑하여 이송시키는 방법의 일례로는 랙과 피니언, 베벨기어나, 웜기어 등의 기어를 이용하는 방법이 있다.

그러나, 상기와 같은 기계적인 장치를 이용하는 선형 이송장치는 기어 등의 기계적 요소들이 서로 접촉하여 동작이 되므로 필연적으로 마찰이 발생하며, 이 마찰에 의한 소음이나 진동 등이 발생하는 문제점이 있다.

반도체 제작장비 등의 고도의 정밀성을 요하는 곳에서는 상기와 같은 기계적 요소의 소음이나 진동 등은 큰 문제점이 되는데, 각 쳄버(chamber)와 쳄버를 넘어갈 때는 쳄버들의 벽과 밸브 등에 의하여 요구되는 간격의 걸림턱이 발생하는 등 그 적용이 용이하지 않다.

한편, 종래의 모터를 선형 운동이 가능하도록 개선한 선형모터가 발명되었고, 상기와 같은 기계적인 이송장치의 문제점을 해결하기 위하여, 선형모터를 이용한 이송장치가 제안되어 사용되고 있다.

선형모터의 구동원리는 근본적으로 일반 회전형 모터와 같다. 그러나 도 1에서 도시하는 바와 같이, 회전형 모터(1)의 축(2)을 중심으로 절단하여 펼쳐 놓은 형태로, 길이방향으로 입구단과 출구단의 끝단이 있는 점이 다르다.

선형모터(3)는 1차측(4)에 의하여 시간적, 공간적으로 이동하는 자속이 발생하여 공극을 가로질러 2차측(5)에 도착하게 되면 변압기 기전력과 속도 기전력이 발생하여 도체판에 과전류를 발생하여 분포하게 되는데, 이 와전류와 공극 자속이 로렌츠의 힘 방정식으로 표현되는 상호작용에 의하여 1차측(4)과 2차측간(5)에 미는 힘인 추력을 발생하게 된다.

그러나, 상기와 같은 회전형 모터는 회전방향으로 무한연속운동을 하지만 선형모터는 구조적으로 길이가 유한하여 단부가 존재하므로 단부효과가 있게 된다. 또한 공극이 커서 공극의 자속분포, 추력 특성등에 있어서 영향을 크게 받아 하나의 모터로는 효율이 좋지 못한 단점이 있고, 무엇보다, 가격이 매우 비싼 단점이 있다.

한편, 최근에 특수한 형태의 자석을 교차시켜 비접촉으로 힘을 전달하는 비접촉구동전달기구가 제시된 바 있다. 이는 도 2에서 도시하는 바와 같이, 특수 자석(6)을 축(7)에 부착하여 자석(6)을 90도로 교차하여 힘을 전달하는 방식으로, 기존의 베벨기어를 이용한 기계요소를 대체할 수 있다.

그러나, 상기와 같은 비접촉구동전달기구는 자석의 제작이 용이하지 않고, 비용이 큰 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 결점을 해소하기 위한 것으로, 원하는 물체를 선형으로 이송시키는 경우에 자력을 이용하여 비접촉식으로 물체를 이송함으로써, 접촉에 의한 마찰과, 이 마찰에 의한 진동이나 소음이 발생하지 않고, 이송에 끊김이나 걸림이 없이 원활하게 이송시킬 수 있도록 하는 자기 선형 이송장치를 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은, 가이드 수단에 의하여 일정 경로에서 이송되도록 하는 이송체와; 상기 이송체의 측면에 일정 간격으로 부착되는 다수의 영구자석과; 상기 영구자석이 부착된 이송체의 측면을 따라 근접하여 설치되는 구동축과; 상기 구동축 위를 따라 형성되며, 상기 영구자석의 자력이 작용할 정도의 두께를 이루어, 자성체 또는 메탈이 상기 영구자석과 동일 간격의 나선형으로 이루어지는 구동부와; 상기 구동축을 회전시켜 구동하는 구동수단을 포함하여 구성함으로써 달성된다.

또한 본 발명의 다른 관점으로서, 본 발명은, 가이드 수단에 의하여 일정 경로에서 이송되도록 하는 이송체와; 상기 이송체의 측면에 회동 가능하게, 이송체의 이송 방향으로 설치되는 구동축과; 상기 구동축 위를 따라 자성에 힘을 받는 재질로 제작되며, 특정 간격의 나선형으로 이루어지는 구동부와; 상기 구동축을 회전시 켜 구동하는 구동수단과; 상기 이송체의 외측에, 상기 구동부와 근접하여 상기 구동축과 평행한 방향으로 상기 구동부의 나선과 동일 간격으로 설치되는 다수의 영구자석을 포함하여 구성함으로써 달성된다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 자기 선형 이송장치의 일 실시예를 나타내는 개략 사시도이고, 도 4는 본 발명의 자기 선형 이송장치의 요부를 나타내는 평면도로서, 본 발명은, 가이드 수단(10)에 의하여 일정 경로에서 이송되도록 하는 이송체(20)와; 상기 이송체(20)의 측면에 일정 간격으로 부착되는 다수의 영구자석(30)과; 상기 영구자석(30)이 부착된 이송체(20)의 측면을 따라 근접하여 설치되는 구동축(40)과; 상기 구동축(40) 위를 따라 형성되며, 상기 영구자석(30)의 자력이 작용할 정도의 두께를 이루어, 자성체 또는 메탈이 상기 영구자석(30)과 동일 간격의 나선형으로 이루어지는 구동부(50)와; 상기 구동축(40)을 회전시켜 구동하는 구동수단(미도시)을 포함하여 구성되는 것을 그 기술상의 특징으로 한다.

도시하는 바와 같이, 상기 영구자석(30)의 구동부(50)와의 대향면의 형상은, 상기 구동부(50)의 나선형 곡면과 접촉하지 않은 상태에서 커플링 될 수 있도록, 상기 나선형 곡면과 동일한 곡률의 내측 곡면을 형성되어, 영구자석(30)의 자기력선이 상기 구동부(50)와 최적의 상태로 커플링 되도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 커플링 상태에서는 영구자석(30)의 자기력선이 상기 구동부(50) 의 단면을 관통하여 폐곡선을 이루게 되어, 강한 자기력이 발생하게 되고, 따라서 상기 구동축(40)이 회전할 때, 상기 나선형 띠를 이루는 구동부(50)는 도 4의 화살표 방향으로 병진운동하게 되고, 이 구동부(50)의 병진운동에 따라 상기 영구자석(30)이 함께 이송되게 되어, 상기 이송체(20)에 선형운동이 발생하게 되는 것이다.

상기 구동축(40)은 상기 이송체(20)의 측면의 폭보다 길도록 하여, 상기 이송체(20)가 구동축(40)을 따라 선형운동 하도록 할 수도 있으나, 서로간의 길이는 적용되는 운동 요소에 따라 최적화 할 수 있다.

또한, 상기 영구자석(30)은 이웃하는 영구자석(30)이 서로 반대의 극성을 갖도록 배열되었을 때, 보다 강한 자력에 의한 커플링이 일어난다.

한편 도 5는 본 발명의 자기 선형 이송장치의 다른 실시예를 나타내는 개략 사시도로서, 상기의 일 실시예와는 반대로, 이송체(20)에 구동축(40)과 구동부(50)가 설치되고(경우에 따라, 구동수단도 포함), 영구자석(30)은 상기 이송체(20)의 일측에 일정 간격으로 구성되어, 상기 구동부(50)와 영구자석(30)이 근접하여 설치되도록 하는 구성을 나타낸다.

본 실시예는 상기 실시예와 작동 및 구동의 원리는 동일하나, 그 설치의 위치를 달리한 것에 차이가 있다.

이하, 상기 도 3 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 3 및 도 4에서 도시하는 일 실시예를 참고하여 설명한다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 자기 선형 이송장치는 영구자석(30)과 구동부(50)의 강한 자기적 커플링에 의하여, 구동축(40)의 회전에 의해 발생하는 구동부(50)의 병진운동에 따라 영구자석(30)이 부착된 이송체(20)가 선형운동 하도록 하는 것이다.

보통 선형 이송장치가 이용되는 곳에서는 선형 이송장치가 일정한 단위의 길이로 이송되도록 하는데, 예를 들면, 박막 제작장비와 같은 곳에서는 진공을 이루는 하나의 챔버(chamber)의 단위로 이송이 되도록 되어있다.

이러한 챔버에 본 발명을 적용하는 경우에는, 상기 구동부(50)가 형성되는 구동축(40)의 길이를 챔버의 길이에 해당하도록 하여 일측에 설치하고, 박막이 제작되는 기판을 부착한 이송체(20)를 상기 구동부(50)가 이송체(20)에 부착된 영구자석(30)에 근접하도록 설치하고, 그 경로로 상기 이송체(20)가 자유롭게 이송될 수 있도록 가이드 수단(10)을 설치한다.

그리하여, 상기와 같은 챔버를 연속하여 설치하고, 가이드 수단(10) 또한 연속하도록 설치함으로써, 상기 구동축(40)을 회전시킴으로 하나의 챔버에서 다른 챔버로 이송이 가능하며, 하나의 챔버 내에서 미세한 이송도 가능하다.

한편, 도 5에서 도시하는 바와 같이, 상기 구동축(40)을 이송체(20)에 부착하고, 영구자석(30)을 이송체(20) 측면으로부터 일정간격을 유지시키면서 이송체(20)의 외측 측면에 설치함으로써, 이송체(20)내의 구동축(40)의 회전운동을 이용하여 선형이동을 달성할 수도 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 영구자석(30)의 자력에 의하여 접촉하지 않은 상태로 이송이 이루어지므로, 하나의 챔버에서 다른 챔버로 넘어갈 때에도 진동이나 충격이 발생하지 않게 되며, 적은 비용으로도 비접촉식 구동 전달기구를 사용 가능한 것이다.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.

이상과 같은 본 발명은 물체를 선형으로 이송하는 경우에, 접촉에 의한 마찰과, 이 마찰에 의한 진동이나 소음이 발생하지 않고, 이송에 끊김이나 걸림이 없이 원활하게 이송시킬 수 있도록 하는 효과가 있는 발명인 것이다.

Claims (4)

1. 가이드 수단에 의하여 일정 경로에서 이송되도록 하는 이송체와;

   상기 이송체의 측면을 따라 근접하여 설치되는 구동축과;

   상기 구동축 위를 따라 형성되며, 자성에 힘을 받는 재질로 제작되고, 특정 간격을 이루어 나선형으로 이루어지는 구동부와;

   상기 이송체와 구동축 사이에서, 상기 이송체의 측면에 상기 구동부의 나선과 동일 간격으로 설치되고, 상기 구동부와의 대향면은 상기 나선형 곡면과 동일한 곡률의 내측 곡면을 형성하는 영구자석과;

   상기 구동축을 회전시켜 구동하는 구동수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 선형 이송장치.
2. 가이드 수단에 의하여 일정 경로에서 이송되도록 하는 이송체와;

   상기 이송체의 측면에 회동 가능하게, 이송체의 이송 방향으로 설치되는 구동축과;

   상기 구동축 위를 따라 자성에 힘을 받는 재질로 제작되며, 특정 간격의 나선형으로 이루어지는 구동부와;

   상기 구동축을 회전시켜 구동하는 구동수단과;

   상기 이송체의 외측에, 상기 구동부와 근접하여 상기 구동축과 평행한 방향으로 상기 구동부의 나선과 동일 간격으로 설치되고, 상기 구동부와의 대향면은 상기 나선형 곡면과 동일한 곡률의 내측 곡면을 형성하는 다수의 영구자석을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 선형 이송장치.
3. 삭제
4. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 영구자석은 이웃하는 영구자석이 서로 반대의 극성을 갖도록 배열되어 부착되는 것을 특징으로 하는 자기 선형 이송장치.

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