KR101068480B1 - 수중용 선형 이송장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중용 선형 이송장치에 관한 것으로서, 복수의 코일로 각각 이루어진 코일체 및 복수의 자석으로 이루어진 자성체 중 어느 하나가 플레이트 형태의 지지판 상에 소정의 길이로 구비된 고정자; 상기 코일체 및 상기 자성체 중 다른 하나로 이루어지고, 상기 코일체에 흐르는 전류와 상기 자성체의 자기장의 상호작용에 의한 힘으로 상기 고정자를 따라 왕복 이송되는 이송자; 상기 이송자의 외주부를 감싸 밀봉하는 수지 재질로 몰딩 형성되어 상기 이송자를 외부의 수분과 접촉되지 않게 보호하며, 상기 이송자와 일체로 형성되는 이송자 실링체; 상기 고정자의 외주부를 감싸 밀봉하여 상기 고정자를 외부의 수분과 접촉되지 않게 보호하며, 수지 재질로 형성되는 밀봉부재; 상기 고정자의 외주부에 대응되는 형상을 가지며, 상기 밀봉부재를 덮어 상기 지지판에 고정되는 밀봉케이스; 상기 지지판을 지지하기 위한 지지부재 및 상기 지지부재에 고정되는 가이드바를 포함하여, 상기 이송자의 왕복 이송을 안내하는 가이드부; 및 길이방향을 따라 내부에 중공부가 형성된 막대 형상을 가지며 상기 가이드부에 고정 설치되는 포머, 관통홀을 가진 링 형상으로 구비되고 상기 포머가 상기 관통홀 내부에 위치된 상태로 상기 이송자 실링체에 결합되어 상기 이송자의 이송에 따라 위치 이동되며 그 위치 이동이 감지되도록 자기장을 형성하는 유도부재, 및 상기 중공부 내에 설치되어 상기 유도부재의 위치 이동에 따른 자기장 변화를 전기적 신호로 변환하는 코일부재를 포함하여, 상기 고정자에 대한 상기 이송자의 위치를 감지하는 위치감지부;를 포함한다.

본 발명에 의하면, 이송자와 고정자가 이송자 실링체 및 밀봉부재와 밀봉케이스에 의해 각각 완전히 밀봉됨으로써 내부의 코일체 및 자성체가 물과 접촉됨에 따른 쇼트, 누전 및 부식을 방지할 수 있고, 이러한 이송자 실링체에 형성된 안내홈과 가이드바에 의해 이송자의 선형 이송이 안정적으로 안내되면서도 이송자 실링체와 가이드바의 접촉 면적을 최소화함으로써 수중에서 높은 안정성 및 높은 효율로 선형 이송 동력을 제공할 수 있다.

또한, 이송자에 고정되는 링 형상의 유도부재 및 가이드부에 고정된 막대 형상의 포머를 통해 유도부재 이송에 의한 자기장 변화에 따른 포머 내부의 코일부재의 기전력으로 이송자의 위치를 감지하므로, 수중에 이물질이 있거나 탁도가 높더라도 고정자에 대한 이송자의 위치를 정확하게 확인할 수 있다.

선형 이송장치, 수중용, 방수

Description

수중용 선형 이송장치 {Linear transferring apparatus for underwater use}

본 발명은 수중용 선형 이송장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수중에서도 높은 안정성 및 높은 효율로 선형 이송 동력을 제공할 수 있고, 수중에 이물질이 산재하거나 탁도가 높은 경우에도 고정자에 대한 이송자의 위치를 정확하게 확인할 수 있는 수중용 선형 이송장치에 관한 것이다.

일반적으로 목적한 물체를 선형 이송하기 위해서는 회전형 모터 및 모터의 회전 구동을 직선 구동으로 변환하기 위한 볼스크류 등과 같은 변환부가 구비된 구동장치를 이용한다.

그러나 이러한 구동장치는 회전형 모터가 제공하는 회전력을 선형 이송력으로 변환하기 위한 변환부가 필수적으로 구비되어야 하고, 이러한 변환부에서는 에너지 손실이 필연적으로 발생되며, 이러한 에너지 손실은 수중에서 사용되거나 고속 이송을 구현할 경우 더욱 커지게 된다. 또한, 이러한 변환부에서 소음 및 진동과 같은 2차적인 문제들이 발생하기도 한다.

따라서 최근에는 선형 이송 동력을 제공하는 액추에이터로서 회전형 모터를 축 방향으로 잘라 펼쳐놓은 형태인 선형 모터가 사용된다. 이 선형 모터는 이송자 와 고정자로 이루어져 선형 이송력을 직접 발생시키므로, 상술한 단점을 갖는 변환부가 구비될 필요가 없고, 이에 따라 전체 시스템의 소형화를 구현할 수 있으며, 안정된 고속 및 정속 이송이 가능할 뿐만 아니라, 구성요소들이 개방된 형태로 구비되므로 유지 보수하기도 용이하다.

이와 같은 선형 모터의 이송자 및 고정자는, 기본적으로 자기장을 형성하는 자석과 전류가 흐르는 코일로 이루어지는데, 이 자석의 일종인 전자석이나 코일의 경우 쇼트 및 누전 우려로 물과 접촉된 상태로는 사용될 수가 없다. 따라서 종래의 선형 모터는 수중에서는 사용될 수 없는 문제점이 있다.

그러나 최근 해저에 대한 탐사, 자원 개발 및 원자력 발전소의 측정 용도 등의 목적으로 수중에서 안정적인 선형 이송 동력을 제공할 수 있는 장치에 대한 요구가 크게 증가하고 있어, 수중에서 사용될 수 있는 선형 이송장치에 개발이 필요한 실정이다.

그리고 종래의 선형 모터는 고정자에 대한 이송자의 위치를 확인하기 위해, 선형 엔코더 등을 이용한 광학적 방식을 이용하는데, 이러한 방식은 수중에서 빛의 굴절이 발생함으로 인해 정확도가 저하되기도 하고, 수중에 이물질이 있거나 탁도가 높을 경우에는 정확도가 현저히 저하되는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 선형 엔코더가 고정자의 측부에 나란하게 그 길이 방향으로 구비되어야 하고 이러한 선형 엔코더의 고정을 위해 별도의 판상 부재가 구비되거나 고정자를 지지하는 지지판이 넓은 폭으로 구비되어야 하므로 많은 설치 공간이 필요한 단점이 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 전류가 통과하는 코일체 및 자성체가 물과 접촉되지 않도록 이를 감싸는 밀봉구조를 구비하고, 해당 밀봉구조가 이송자의 선형 이송을 안내하는 역할도 함께 수행하며, 고정자에 대한 이송자의 위치 확인에 있어서 수중의 이물질이나 탁도에 영향을 받지 않고 정확한 확인이 가능한 수중용 선형 이송장치를 제공하고자 한다.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 수중용 선형 이송장치는, 복수의 코일로 각각 이루어진 코일체 및 복수의 자석으로 이루어진 자성체 중 어느 하나가 플레이트 형태의 지지판 상에 소정의 길이로 구비된 고정자; 상기 코일체 및 상기 자성체 중 다른 하나로 이루어지고, 상기 코일체에 흐르는 전류와 상기 자성체의 자기장의 상호작용에 의한 힘으로 상기 고정자를 따라 왕복 이송되는 이송자; 상기 이송자의 외주부를 감싸 밀봉하는 수지 재질로 몰딩 형성되어 상기 이송자를 외부의 수분과 접촉되지 않게 보호하며, 상기 이송자와 일체로 형성되는 이송자 실링체; 상기 고정자의 외주부를 감싸 밀봉하여 상기 고정자를 외부의 수분과 접촉되지 않게 보호하며, 수지 재질로 형성되는 밀봉부재; 상기 고정자의 외주부에 대응되는 형상을 가지며, 상기 밀봉부재를 덮어 상기 지지판에 고정되는 밀봉케이스; 상기 지지판을 지지하기 위한 지지부재 및 상기 지지부재에 고정되는 가이드바를 포함하여, 상기 이송자의 왕복 이송을 안내하는 가이드부; 및 길이방향을 따라 내부에 중공부가 형성된 막대 형상을 가지며 상기 가이드부에 고정 설치되는 포머, 관통홀을 가진 링 형상으로 구비되고 상기 포머가 상기 관통홀 내부에 위치된 상태로 상기 이송자 실링체에 결합되어 상기 이송자의 이송에 따라 위치 이동되며 그 위치 이동이 감지되도록 자기장을 형성하는 유도부재, 및 상기 중공부 내에 설치되어 상기 유도부재의 위치 이동에 따른 자기장 변화를 전기적 신호로 변환하는 코일부재를 포함하여, 상기 고정자에 대한 상기 이송자의 위치를 감지하는 위치감지부;를 포함한다.

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상기 가이드부의 상기 가이드바는, 상기 고정자의 길이 방향으로 상기 이송자 실링체에 형성된 안내홈에 일부가 삽입되도록 상기 고정자의 길이 방향을 따라 상기 고정자 둘레에 배치되어 상기 지지부재에 고정되게 구비될 수 있다.

상기 안내홈은, 상기 이송자 실링체의 측부로 연장 형성된 지지부에 구비될 수 있다.

상기 가이드부는, 상기 이송자 실링체의 측면에 선 접촉되도록 상기 지지부재에 설치되는 보조가이드바;를 더 포함할 수 있다.

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이러한 본 발명의 수중용 선형 이송장치에 의하면, 이송자가 이송자 실링체에 의해 완전히 밀봉되고 고정자가 고정자 실링체 또는 밀봉부재와 밀봉케이스에 의해 완전히 밀봉되어 외부의 물과의 접촉이 차단됨으로써, 이송자 및 고정자 내부의 코일체 및 자성체가 물과 접촉됨에 따라 쇼트 및 누전이 발생하거나 부식되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 이송자 실링체에 형성된 안내홈과 가이드바에 의해 이송자의 안정적인 선형 이송을 확보하면서도 이송자 실링체와 가이드바의 접촉 면적을 최소화함으로써, 수중에서 높은 안정성 및 높은 효율로 선형 이송 동력을 제공할 수 있다.

이처럼 이송자 실링체는 이송자 내부의 코일체 또는 자성체에 대한 방수 기 능을 가지면서도 안내홈을 통해 이송자의 안정적인 선형 이송을 안내하는 가이드의 역할도 수행하므로, LM 가이드 장치를 별도로 구비할 필요가 없어 구성을 간소화할 수 있다.

이송자에 고정되는 링 형상의 유도부재 및 가이드부에 고정된 막대 형상의 포머를 통해 유도부재 이송에 의한 자기장 변화에 따른 포머 내부의 코일부재에 유도되는 기전력으로 이송자의 위치를 감지하므로, 이러한 전자기적 방식을 사용함으로 인해 수중에 이물질이 있거나 탁도가 높더라도 고정자에 대한 이송자의 위치를 정확하게 확인할 수 있다.

그리고 이러한 포머는 유도부재의 관통홀에 위치된 상태로 가이드부의 일측에 고정되므로, 별도의 많은 설치 공간이 필요한 선형 엔코더 등에 비해 콤팩트하게 구비될 수 있다. 이에 따라 수중용 선형 이송장치의 크기를 줄일 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 그 범위가 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명에 따른 수중용 선형 이송장치는, 수중에서 안정적으로 사용될 수 있고 동시에 높은 신뢰도로 작동될 수 있도록 기존의 선형 모터를 이용한 선형 이송장치를 개량한 장치이다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따 른 수중용 선형 이송장치의 구성 및 작용효과를 구체적으로 설명한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중용 선형 이송장치는, 지지판(100), 고정자(200), 이송자(300), 이송자 실링체(400), 밀봉케이스(500), 가이드부(600), 위치감지부(700) 및 회로부(미도시)를 포함한다.

상기 지지판(100)은 길이 방향으로 길게 구비된 플레이트 형태를 가지며, 고정자(200)가 배치되는 공간을 제공한다. 그리고 상기 지지판(100) 상에 고정자(200)가 위치되고 그 상측을 밀봉케이스(500)가 덮어 고정자(200)에 대한 밀봉구조를 형성하는데, 지지판(100)은 이 밀봉구조의 하측 부분을 이룬다.

이러한 지지판(100)은 고정자(200)가 길이 방향으로 평평하게 구비될 수 있도록 지지체의 역할을 수행하고, 내구성이 강하면서도 물과의 접촉에 의해 쉽게 부식되지 않는 자성체 재질로 이루어진다. 특히, 상기 지지판(100)은 물과의 접촉에 의해 쉽게 부식되지 않도록 그 표면에 방수 도금 또는 방수 코팅이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 지지판(100)은 저온 흑색 크롬 도금되거나 테프론 코팅된 스틸 재질로 이루어질 수 있다.

상기 고정자(200)는 이송자(300)와의 전자기적 상호작용에 의해 이송자(300)에 선형 이송력을 부여하는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 고정자(200)는 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 자기장을 형성하는 복수의 영구자석으로 이루어진 자성체(210)가 지지판(100)의 길이 방향을 따라 지지판(100) 상에 일렬로 배치 고정된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 자성체(210)는 영구자석으로 구 비되었으나, 이에 한정되지 않고 전자석 등으로 구비될 수도 있다.

상기 고정자(200)는 지지판(100) 상에 배치 고정된 상태로 수중에서 물과 접촉되지 않도록 밀봉케이스(500)에 의해 밀봉된다. 이러한 고정자(200)에 대한 밀봉 구조는 밀봉케이스(500)에 대한 설명에서 상세히 설명하기로 한다.

상기 이송자(300)는 다수개의 코일로 이루어진 코일체(320)를 포함하여, 코일체(320)에 흐르는 전류와 자성체(210)의 자기장의 상호작용에 의한 힘에 의해 고정자(200)를 따라 왕복 이송된다.

보다 구체적으로 설명하면, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 이송자(300)는 플레이트 형태의 부재에 하측으로 복수의 코어(311)가 형성되어 이루어지는 코어부재(310) 및 복수의 코어(311)를 각각 일방향으로 감싸 이루어진 코일체(320)를 포함한다.

따라서 상기 코일체(320)에 흐르는 전류의 방향은 이송자(300)의 폭 방향이 되고, 자성체(210)가 형성하는 자기장의 방향은 고정자(200)의 상하 방향이 되므로, 플레밍의 왼손법칙에 의한 힘이 전류 및 자기장 방향과 각각 직각을 이루는 방향인 고정자(200)의 길이 방향으로 작용한다. 상기 이송자(300)는 이러한 힘에 의해 고정자(200)를 따라 왕복 이송되는 것이다.

이와 같은 추진 방식은 선형 직류 모터의 추진 방식에 대응되는 것인데, 이송자(300)에 대한 추진 방식이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 고정자(200)와 이송자(300)의 구성을 다소 변형하여 선형 유도 모터, 선형 동기 모터 및 선형 펄스 모터의 추진 방식으로 구현될 수도 있다. 이러한 변형은 본 발명이 속하는 기 술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이므로, 더 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 고정자(200)가 복수의 자성체(210)로 이루어지고, 상기 이송자(300)가 코어부재(310) 및 복수의 코일체(320)로 이루어졌으나, 이에 한정되지 않고 고정자가 코일체, 이송자가 자성체로 이루어질 수도 있다. 또한, 상기 이송자(300)의 코어부재(310)는 코어(311)가 구비되지 않고, 일종의 플레이트 형태로 구현될 수도 있다.

상기 이송자 실링체(400)는 수지 재질로 이송자(300)의 외주부 전체를 몰딩하여 이송자(300)와 일체로 이루어짐으로써, 이송자(300)의 외주부를 감싸 밀봉한다. 따라서 이송자(300)의 내부는 이송자 실링체(400)에 의해 완전히 밀봉되어 수중에서 사용되더라도 물이 이송자(300)로 침투하지 못한다. 따라서 이송자(300)의 코일체(320)가 물과 접촉되어 쇼트 및 누전이 발생하는 것이 방지되어 수중에서도 안정적인 사용이 가능하다.

이처럼 이송자(300)의 외주부에 이송자 실링체(400)가 형성될 때, 이송자(300)의 코일체(320)에 전류를 공급하기 위한 케이블(C)은 내부의 전선을 감싸는외주부의 피복부가 이송자 실링체(400)에 용융되어 융합됨으로써, 이송자 실링체(400)와 케이블(C)의 접촉 부분이 밀봉된다. 즉, 케이블(C)이 코일체(320)에 연결된 상태에서 이송자 실링체(400)를 몰딩 형성하게 되면, 그 열로 인해 케이블(C) 외주부의 피복부가 용융되면서 이송자 실링체(400)와 일체를 이루도록 융합되는 것이다.

한편, 상기 이송자 실링체(400)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 소정의 길이만큼 이송자(300)의 양측부로 연장된 지지부(410)가 구비되고, 이 지지부(410)의 하면에는 이송자(300)의 길이방향을 따라 한 쌍의 안내홈(411)이 형성되는데, 이 안내홈(411)은 후술되는 가이드부(600)의 가이드바(620)의 일부가 삽입됨으로써 이송자(300)가 가이드바(620)를 따라 안내 이송되도록 한다.

여기서 상기 지지부(410)는 고정자(200)의 양측에 나란하게 구비된 가이드바(620)의 일부가 삽입되는 안내홈(411)이 형성되기 위한 공간을 제공하는 역할을 한다.

상기 밀봉케이스(500)는 도 3에 도시된 바와 같이, 고정자(200)의 상측 외주부에 대응되는 형상을 가지며, 고정자(200)의 외주부를 밀봉하도록 도포되는 수지 재질의 밀봉부재(510)를 덮어 고정자(200)의 상측을 밀폐시킨 상태로 지지판(100)에 고정된다. 즉, 상기 밀봉케이스(500)가 고정자(200)의 상측을 덮도록 구비된 상태에서, 밀봉부재(510)가 고정자(200)와 밀봉케이스(500)의 사이 공간에 충진된 형태를 이루게 된다.

따라서 상기 고정자(200)는 그 하부는 지지판(100)에 의해, 그 상부 및 측부는 밀봉부재(510)를 구비한 밀봉케이스(500)에 의해 완전히 밀봉된다.

이러한 밀봉케이스(500)는 물과의 접촉에 따른 부식이 방지되도록 스테인리스강으로 이루어지는 것이 바람직하나, 그 재질이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 플라스틱 재질로 이루어질 수도 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예와 달리 고정자에 코일체가 구비되는 경우, 고정자 내부의 코일체에 전류를 공급하기 위한 전선이 구비되는데, 이 전선은 지지판에 형성된 설치홀을 통해 지지판의 하면 측으로 인출되되, 전선과 연결되고 설치홀의 하단에 체결되는 방수케이블을 통해 전선이 물과 접촉되지 않도록 구현될 수 있다.

이러한 방수케이블은 물이 유입되지 않도록 결속부분에 홈부와 오링 등이 구비된 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자에게 자명한 것이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 밀봉케이스(500)는 나사(S)에 의해 지지판(100)에 고정되도록 구현되었으나, 밀봉케이스(500)를 지지판(100)에 고정하는 방식이 이에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 고정자(200)는 밀봉부재(510)를 구비한 밀봉케이스(500)에 의해 밀봉되도록 구현되었으나, 이에 한정되지 않고 이송자(300)의 외주부를 밀봉하는 이송자 실링체(400)와 유사하게, 고정자(200)의 외주부를 수지 재질로 몰딩하여 고정자(200) 및 지지판(100)과 일체를 이루는 고정자 실링체로 밀봉되도록 구현될 수 있다.

그리고 본 발명의 바람직한 실시예와 달리 고정자에 코일체가 구비되는 경우, 고정자 내부의 코일체에 전류를 공급하기 위한 전선이 구비되는데, 이 전선을 감싸는 피복부를 포함한 케이블은 그 피복부가 고정자 실링체에 융합됨으로써, 고정자 실링체와 케이블의 접촉 부분이 밀봉되게 구비될 수 있다.

이러한 고정자(200)에 대한 밀봉 구조의 다른 실시예인 고정자 실링체의 구 성은 상술한 이송자 실링체(400)의 구성과 유사하므로 더 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중용 선형 이송장치는, 고정자(200)가 영구 자석으로 구비되는 경우에도 그 외주부를 밀봉하여 물과의 접촉을 차단함으로써 부식이나 이물질 점착 등이 방지되도록 하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고 고정자(200)가 영구 자석으로 구비될 경우 고정자(200)에 대한 밀봉구조는 구비되지 않는 형태로 구현될 수도 있다.

상기 가이드부(600)는 고정자(200)의 길이 방향을 따라 평행하게 지지판(100)에 설치되어 고정자(200)의 길이 방향을 따라 왕복 이송되는 이송자(300)의 왕복 이송을 안내하는 역할을 한다.

이를 위해, 상기 가이드부(600)는 복수의 지지부재(610), 한 쌍의 가이드바(620) 및 한 쌍의 보조가이드바(630)를 포함하여 이루어진다. 상기 복수의 지지부재(610)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 소정의 두께를 가진 판형으로 각각 이루어지며, 서로 평행하게 배치되어 지지판(100), 한 쌍의 가이드바(620) 및 한 쌍의 보조가이드바(630)를 지지한다.

그리고 상기 지지부재(610)는 도 3에 도시된 바와 같이, 그 상부에 전ㆍ후방이 개방된 홈부(611)가 형성되어 정면에서 바라볼 때 '└┘' 형상으로 구비되어, 상기 홈부(611)의 바닥면으로 지지판(100)을 고정 지지한다.

상기 가이드바(620)는 원형의 단면을 갖는 막대 형상으로 구비되고, 홈부(611)의 바닥면 양측에 한 쌍이 각각 설치된다. 그리고 상기 보조가이드바(630) 는 가이드바(620)와 유사한 형상으로 구비되고, 홈부(611)의 양쪽 내측 상단에 한 쌍이 각각 설치된다.

상기 한 쌍의 가이드바(620)는 이송자 실링체(400)의 지지부(410) 하면에 형성된 한 쌍의 안내홈(411)에 그 상측 일부가 삽입된다. 그러므로 상기 한 쌍의 가이드바(620)는 안내홈(411)의 내주면과 면 접촉되고, 이송자(300)가 왕복 이송되더라도 상기 한 쌍의 가이드바(620)는 안내홈(411)에 삽입된 상태를 유지하므로, 안정된 이송 안내가 가능하다.

그리고 상기 한 쌍의 보조가이드바(630)는 이송자(300)의 외주부를 감싼 이송자 실링체(400)의 지지부(410) 양측면에 각각 접촉되게 구비된다. 이때, 상기 보조가이드바(630)는 원형의 단면을 가지므로, 홈부(611)의 양쪽 내측 상단에 설치된 한 쌍의 보조가이드바(630)는 지지부(410)의 양측면에 각각 선 접촉된다.

상기 한 쌍의 가이드바(620)는 그 상측 일부만 안내홈(411)의 내주면과 면 접촉되고, 한 쌍의 보조가이드바(630)는 이송자(300)의 왕복 이송을 보조적으로 안내하면서도 지지부(410)와는 선 접촉된다. 따라서 가이드바(620)와 보조가이드바(630)와 이송자 실링체(400)의 접촉이 최소화됨으로써 이송자(300)의 왕복 이송시에 가이드바(620) 및 보조가이드바(630)와 이송자 실링체(400) 간의 마찰 손실의 발생이 최소화된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 가이드바(620) 및 보조가이드바(630)는 원형의 단면을 갖는 막대 형상으로 각각 한 쌍이 구비되었으나, 그 단면 형상 및 구비 개수가 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 위치감지부(700)는 이송자(300)의 위치 제어를 정확히 하기 위해 고정자(200)에 대한 이송자(300)의 이송 위치를 감지한다. 이를 위해, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 위치감지부(700)는 포머(710), 유도부재(720), 코일부재(730) 및 컨버터(740)를 포함하여 이루어진다.

상기 포머(710)는 내부에 중공부(711)가 형성된 막대 형상을 가지며, 고정자(200)의 상측에 길이 방향을 따라 평행하게 배치되도록 양 끝단에 위치한 지지부재(610)에 고정된다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이 포머(710)를 지지부재(610)에 고정시키는 매개체의 역할을 하는 브래킷(BR)이 구비될 수도 있다.

상기 유도부재(720)는 관통홀(721)을 가진 링 형상으로 구비되고, 포머(710)가 관통홀(721) 내부에 위치된 상태로 이송자(300)를 감싼 이송자 실링체(400)에 결합된다. 따라서 상기 유도부재(720)는 이송자(300)의 이송에 따라 위치 이동되며, 자기장을 형성하는 자성물질로 이루어져 코일부재(730)를 통해 그 위치 이동이 감지되도록 자기장을 형성한다.

상기 유도부재(720)는 별도의 브래킷(BR)을 통해 이송자 실링체(400)에 결합되는데, 그 결합 방식이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 이송자 실링체(400)가 이송자(300)의 외주부를 감싸 몰딩 형성될 때, 유도부재(720)도 함께 설치되어 이송자(300), 이송자 실링체(400) 및 유도부재(720)가 일체로 형성될 수도 있다.

상기 코일부재(730)는 중공부(711) 내에 설치되어 유도부재(720)의 기계적 변위를 전기적 신호로 변환하는 역할을 한다. 보다 구체적으로 설명하면, 이 코일 부재(730)는 신호 발생전원을 공급하는 1차 코일, 및 1차 코일의 중심으로부터 대칭적으로 동일한 모양을 가지며 외부적으로 반대방향으로 1차 코일에 직렬 연결된 2차 코일로 이루어진다.

여기서 상기 유도부재(720)가 위치 이동되면 자기장이 변화되어 2차 코일에서 발생되는 유도 전압을 일으키게 하는 1차ㆍ2차 코일의 상호 인덕턴스를 변화하게 되므로, 2차 코일에 유도되는 기전력을 측정함으로써 포머(710)에 대한 유도부재(720)의 위치를 감지한다. 여기서 포머(710)는 고정자(200)와 나란하게 배치되고, 유도부재(720)는 이송자(300)를 감싼 이송자 실링체(400)에 고정되므로, 이러한 방식을 통해 고정자(200)에 대한 이송자(300)의 위치를 감지할 수 있는 것이다.

이와 같이 자기장의 변화에 따라 2차 코일에 기전력이 유도되는 현상을 이용하여 코일에 대한 자성체의 위치를 감지하는 기술은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것으로서, 더 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 컨버터(740)는 코일부재(730)의 2차 코일에 유도된 기전력을 수신하여 수신된 전기적 신호를 기설정된 연산 방정식을 통해 이송자(300)의 위치값을 의미하는 디지털 신호로 변환 출력한다. 이렇게 컨버터(740)를 통해 변환된 디지털 신호는 고정자(200)에 대한 이송자(300)의 위치 정보로 바로 활용될 수 있다.

상술한 바와 같은 코일부재(730)는, 밀폐된 포머(710) 내부의 중공부(711)에 위치되고, 상기 유도부재(720)는 영구 자석으로 구비되므로, 수중에서도 안정적으로 사용될 수 있으며, 종래의 광학식과 달리 자기장 변화를 감지하는 방식이므로 물속의 이물질이나 탁도와 관계없이 수중에서 사용될 수 있고, 수중에서 쉽게 발생되는 빛의 굴절에 의한 정확도 저하도 발생하지 않는 장점이 있다.

또한, 상기 위치감지부(700)에 있어서, 유도부재(720)가 링 형상으로 구비되어 포머(710)의 외측에서 위치 이동되도록 구성함으로써, 포머(710)가 고정자(200)의 상측에 나란한 상태로 간소하게 구비될 수 있으므로, 포머(710) 설치를 위한 별도의 판상 부재가 구비되거나 포머(710) 설치 공간 확보를 위해 지지판(100)의 폭이 넓게 구비될 필요가 없어, 장치의 부피를 작게 구현할 수 있는 장점도 있다.

상기 회로부는 코일체(320)에 공급되는 전류를 안전하게 제어하는 역할을 한다. 이 회로부는, 코일체(320) 내에서의 쇼트 및 누전 발생을 감지하여 전류의 공급을 차단하는 차단회로가 구비되어, 밀봉구조의 훼손 등에 따른 유사시에 전류 공급이 계속됨으로 인한 2차 손상 및 사고를 방지한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중용 선형 이송장치의 동작 및 사용 상태를 구체적으로 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 수중용 선형 이송장치를 그 선형 이송 동력이 전달될 수 있도록 수중에 설치된 상태에서, 이송자(300)가 목적한 방향, 속도 및 거리만큼 이송될 수 있도록 이송자(300) 내부의 코일체(320)에 방향, 크기 및 인가 시간 등을 제어하여 전류를 공급한다.

그러면 코일체(320)에 흐르는 전류 및 고정자(200)의 자성체(210)에 의해 형성되는 자기장이 상호 작용하여 플레밍의 왼손법칙에 의한 힘이 이송자(300)에 인가된다. 이에 따라 이송자(300)가 목적한 방향 및 거리만큼 이송된다.

이때, 이송자 실링체(400)의 지지부(410) 하면에 형성된 안내홈(411), 이 안내홈(411)에 상측 일부가 삽입된 가이드바(620) 및 지지부(410)의 측면에 선 접촉되는 보조가이드바(630)는 이송자(300)의 이송을 안정적으로 안내하게 되는데, 가이드바(620) 및 보조가이드바(630)는 이송자 실링체(400)와 접촉되면서도 그 접촉 면적이 최소화되도록 설계되어 마찰에 의한 이송력의 손실 발생을 최소화한다.

이처럼 이송자(300)가 이송되면, 별도의 제어부(미도시)가 위치감지부(700)를 통해 고정자(200)에 대한 이송자(300)의 위치를 감지함으로써, 이송자(300)가 목적한 방향, 속도 및 거리만큼 이동하였는지 여부를 확인한다.

구체적으로 설명하면, 이송자(300)가 이송되면 이송자(300)를 감싼 이송자 실링체(400)에 결합된 유도부재(720)가 이송자(300)와 함께 이송된다. 이처럼 자석으로 이루어진 유도부재(720)가 이송되면 그에 의한 자기장에 변화가 생기고, 이러한 자기장의 변화가 포머(710)의 중공부(711) 내부에 위치한 코일부재(730)의 2차 코일에 유도 기전력을 일으킨다.

다음, 컨버터(740)가 이 유도 기전력의 전기적 신호를 수신하여, 기설정된 연산 방정식을 통해 이송자(300)의 위치값을 의미하는 디지털 신호로 변환 출력한다. 이렇게 변환된 디지털 신호를 제어부가 전달받아 이송자(300)의 위치, 방향, 속도 정보로 활용한다. 상기 제어부는 이송자(300)의 위치, 속도 정보가 목적한 방향, 속도 및 거리에 대응되는지 확인하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 수중용 선형 이송장치에 의하면, 고정자(200)와 이송자(300)가 밀봉케이스(500) 및 이송자 실링체(400)에 의해 각각 완 전히 밀봉됨으로써 내부의 자성체(210) 및 코일체(320)의 물과의 접촉이 원천적으로 차단되고, 이에 따라 자성체(210) 및 코일체(320)가 물과 접촉됨에 따른 쇼트, 누전 및 부식이 방지된다.

또한, 이러한 이송자 실링체(400)의 지지부(410) 하면에 형성된 안내홈(411), 이 안내홈(411)에 일부가 삽입되게 설치되는 가이드바(620) 및 지지부(410)의 양측면에 선 접촉되는 보조가이드바(630)에 의해 이송자(300)의 선형 이송이 안정적으로 안내되면서도 이송자 실링체(400)와 가이드바(620), 보조가이드바(630)의 접촉 면적이 최소화되어, 수중에서 높은 안정성 및 높은 효율로 선형 이송 동력을 제공할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부되어 있는 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중용 선형 이송장치의 사시도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중용 선형 이송장치의 정면도,

도 3은 도 2에 도시한 A-A 단면도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중용 선형 이송장치의 평면도,

도 5는 도 4에 도시한 B-B 단면도이다.

＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＊

100 : 지지판 200 : 고정자

210 : 자성체 300 : 이송자

310 : 코어부재 311 : 코어

320 : 코일체 400 : 이송자 실링체

410 : 지지부 411 : 안내홈

500 : 밀봉케이스 510 : 밀봉부재

600 : 가이드부 610 : 지지부재

611 : 홈부 620 : 가이드바

630 : 보조가이드바 700 : 위치감지부

710 : 포머 711 : 중공부

720 : 유도부재 721 : 관통홀

730 : 코일부재 740 : 컨버터

BR : 브래킷 C : 케이블

S : 나사

Claims (11)

1. 복수의 코일로 각각 이루어진 코일체 및 복수의 자석으로 이루어진 자성체 중 어느 하나가 플레이트 형태의 지지판 상에 소정의 길이로 구비된 고정자;

   상기 코일체 및 상기 자성체 중 다른 하나로 이루어지고, 상기 코일체에 흐르는 전류와 상기 자성체의 자기장의 상호작용에 의한 힘으로 상기 고정자를 따라 왕복 이송되는 이송자;

   상기 이송자의 외주부를 감싸 밀봉하는 수지 재질로 몰딩 형성되어 상기 이송자를 외부의 수분과 접촉되지 않게 보호하며, 상기 이송자와 일체로 형성되는 이송자 실링체;

   상기 고정자의 외주부를 감싸 밀봉하여 상기 고정자를 외부의 수분과 접촉되지 않게 보호하며, 수지 재질로 형성되는 밀봉부재;

   상기 고정자의 외주부에 대응되는 형상을 가지며, 상기 밀봉부재를 덮어 상기 지지판에 고정되는 밀봉케이스;

   상기 지지판을 지지하기 위한 지지부재 및 상기 지지부재에 고정되는 가이드바를 포함하여, 상기 이송자의 왕복 이송을 안내하는 가이드부; 및

   길이방향을 따라 내부에 중공부가 형성된 막대 형상을 가지며 상기 가이드부에 고정 설치되는 포머, 관통홀을 가진 링 형상으로 구비되고 상기 포머가 상기 관통홀 내부에 위치된 상태로 상기 이송자 실링체에 결합되어 상기 이송자의 이송에 따라 위치 이동되며 그 위치 이동이 감지되도록 자기장을 형성하는 유도부재, 및 상기 중공부 내에 설치되어 상기 유도부재의 위치 이동에 따른 자기장 변화를 전기적 신호로 변환하는 코일부재를 포함하여, 상기 고정자에 대한 상기 이송자의 위치를 감지하는 위치감지부;

   를 포함하는 수중용 선형 이송장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 가이드부의 상기 가이드바는,

   상기 고정자의 길이 방향으로 상기 이송자 실링체에 형성된 안내홈에 일부가 삽입되도록 상기 고정자의 길이 방향을 따라 상기 고정자 둘레에 배치되어 상기 지지부재에 고정되는 것을 특징으로 하는 수중용 선형 이송장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 안내홈은,

   상기 이송자 실링체의 측부로 연장 형성된 지지부에 구비되는 것을 특징으로 하는 수중용 선형 이송장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 가이드부는,

   상기 이송자 실링체의 측면에 선 접촉되도록 상기 지지부재에 설치되는 보조가이드바;

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중용 선형 이송장치.
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