KR101341614B1 - 복수 개의 유닛들을 채용하는 실험 및 교육 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기력을 채용함으로써 구조체 구성 유닛과 같은 고정 대상물을 바닥재에 용이하고 단단히 고정시키는 것이다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 바닥부를 가진 구조체 구성 유닛이 소정의 위치상의 바닥재에 고정될 때, 자신의 내부에 분리가능한 구조체를 가진 고정구가 채용되며, 고정구는 분리가능한 구조체의 영구 자석의 자기력선들이 고정구를 침투하는 비부착 상태로 바닥부의 노치 상에 배치된다. 이러한 상태에서, 회전 케이싱은 락 상태가 되도록 90도 회전되며, 고정 케이싱은 영구 자석 내부의 자기력이 바닥재 내부로 침투하도록 바닥재에 단단히 부착된다. 따라서, 대상물인 바닥부는 고정 케이싱 및 바닥재의 가압부에 의해 단단히 사이에 끼워지며, 바닥부는 소정 위치상의 바닥재에 단단히 고정됨으로써, 바닥재 상에 고정 대상물을 고정시키는 것이 실현된다.

실험, 고정, 자석

Description

복수 개의 유닛들을 채용하는 실험 및 교육 장치{EXPERIMENT AND EDUCATION APPARATUS EMPLOYING A PLURALITY OF UNITS}

본 발명은 대상물(object)을 소정의 바닥재에 분리가능하게 고정시키는 고정구(fixture)을 채용하는 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구조체 부품들(mechanism components), 센서들 및 그와 같은 종류(이하에서, "유닛"으로써 참조되는 실시예들을 포함하여)의 다양한 타입들과 같이 장치 구성 요소들(device constituent elements)은 유닛 구성체(unit constituent body)를 구성하며, 유닛 구성체의 기능 또는 이와 유사한 것의 실험, 연구, 교육 및 이와 유사한 것을 수행하기 위해 적절하게 조합된 시스템에 관한 것이다.

한 예로 자동화된 장치(automated device)를 고려하면, 자동화된 장치는 객관적인 오퍼레이션을 대상물에 부과하는 출력 터미널부를 구성하는 구조체 섹션(mechanism section), 구조체 섹션을 구동시키기 위한 오퍼레이션(인터락) 변환 구조체(operation(interlock) converting mechanism), 및 오퍼레이션 변환 구조체를 구동시키기 위한 구동 구조체를 필요로 한다. 자동화된 장치는 구동원에 오퍼레이션 명령을 내리는 제어 시스템, 및 제어 시스템에 대한 대상물의 작동 상태(operational state) 및 위치와 같은 정보를 공급하는 센서도 필요로 한다.

자동화된 장치를 설계하기 위하여, 진보된 기술적 지식이 자연스럽게 요구된다. 비록 그러한 지식을 가지고 있더라도, 유닛들의 각각의 타입들은 실제 장치가 구성되기 전에 실제 작동 상태의 시험(examination)이 수행될 수 있도록 조립될 때, 비현실적인 상태에서 예상될 수 없는 문제점이 발견될 수 있으며, 적당한 설계가 만들어질 수 있으며, 그 점에서 설계 및 대안(alternation)은 유닛들의 조합을 변경함으로써 더 효과적인 구성을 위해 만들어질 수 있다. 추가적으로, 유닛들의 그러한 유연한 조합은 학생들 또는 상기 개시된 기술적 지식을 가진 사람들 외의 사람들의 설계 기술을 향상시키기 위한 교육 장치로써도 바람직하다.

현 발명가들은, 상기 개시된 상황(circumstances)을 고려하여, 일본 특허출원 공개번호 제06-8980호에 개시된 "자동화된 구조체 연구 교육 장치(Automated Mechanism Reseach Education Device)"를 제안하며, 이 장치는 연구 시설(facilities), 및 대중성을 얻기 위해 대학교들과 기술고등학교들과 같은 교육 시설의 다양한 타입으로 널리 활용하였다.

상기 특허 문서에 개시된 발명에서, 자동화된 장치를 구성하는 복수 개의 다양한 유닛들이 구비되며, 설계자들 및 학생들과 같은 장치 사용자(이하에서, 단순히 "사용자"로써 참조되는)는, 완전히 하나의 구조체를 구성하도록 선택된 유닛들을 조립하기 위해, 그들 자신의 설계에 적합한 유닛들을 적절하게 선택한다.

도 12는 상기 문서에서 제안된 장치의 예시적인 구조를 도시한다.

도시된 구조를 가지는 장치에서, Y 방향으로 배열된 레일들(10Y)에 수직하는 X 방향으로 배열된 다수의 레일들(10X)은 레일들(10Y)에 관하여 배열되며, 각각의 레일들(10X)은 각 유닛에 관하여 직접 부착 대상물이다. 즉, 각 유닛은 부착 위치를 Y 방향으로 결정하기 위해 소정의 레일(10X)을 선택하고, X 방향으로 위치를 정하기 위해 레일(10X)의 세로 방향으로 지정된 레일(10X)의 소정의 위치를 확인한다. 따라서, X 및 Y 방향으로의 위치는 각 유닛으로 결정되며, 각 유닛은 특정한 장치(구조체)를 완전히 구성하기 위해 결합된다.

도 9에 도시된 구조, 작동 상태 및 구조체과 같은 것은, 약간 과다하긴 하지만 본 발명의 유용성을 설명하기 위하여, 하기에 개시될 것이다.

도 12에서 구성된 시스템은 일종의 동시화 구동 시스템(synchronization drive system)이고, 동시화 구동 시스템 내에서 벨트 컨베이어(belt conveyor)의 타이밍은 모터 구동의 이송 스크류에 맞춰진다. 벨트 컨베이어 주 몸체(16a)는 유닛의 바닥부(16b)에 고정되며, 바닥부(16b)는 볼트(16c)에 의해 레일(10X)의 세로 방향으로 임의의 위치에 고정된다. 다른 유닛들을 고정시키는 모든 볼트들은 참조 부호 B에 의해 하기에서 제시된다. 개별 유닛들이 위에 부착될 레일(10X)은, 상기 개시된 바와 같이, 개별 유닛들에 의해 구성된 전체 구조체의 배열 상태에 따라 선택되며, 개별 유닛들은 볼트(B)를 채용함으로써 선택된 레일(10X)의 세로 방향을 따라 적당한 위치들에 고정된다. Y 방향에 대한 위치가 정교하게 조절되기 위하여, 바닥재의 볼트 관통부(bolt through portion)가 타원형 홀(oblong hole)인 것과 같은 구조가 만들어진다.

개별 레일들(10X) 상에 고정된 개별 유닛들이 개시될 것이다. 참조 번호 17은 속도 감소 구조체를 가지며, 하나의 액츄에이터 유닛(actuator unit)인 가역 모터 유닛(reversible motor unit)을 표시하며, 참조 번호 18은 오퍼레이션 변환을 위한 일종의 구조체 유닛인 직립의 변환 이송 스크류 유닛을 표시하며, 직립의 변환 이송 스크류 유닛은 커플링(29; coupling)을 통해 속도 감소 구조체를 가진 가역 모터 유닛(17)과 결합된다.

참조 번호 19는 일종의 출력 터미널 또는 오퍼레이션 변환 구조체 유닛으로써 분류되는 병진 테이블 타입 유닛(translatory table type unit)을 가르키며, 로드(20; rod)를 통해 직립의 변환 이송 스크류 유닛(18)과 결합된다. 참조 번호 21은 일종의 센서 유닛인 반사 광전자 센서 유닛(reflective photoelectric sensor unit)을 지시한다. 유닛(21)은, 병진 테이블의 위치 신호가 컴퓨터의 디스플레이 스크린(미도시) 상에 표시되도록 하기 위해, 유닛(21)에 의해 병진 테이블 타입 유닛 중 병진 테이블의 이동을 감지하도록, 병진 테이블 타입 유닛(19)에 인접하여 배열된다.

참조 번호 22는 일종의 액츄에이터인 오일/공기 변환 실린더 유닛(oil/air conversion cylinder unit)을 지시하며, 참조 번호 23은 오퍼레이션 변환 구조체인 단방향 클러치 유닛(one-way clutch unit)을 표시하며, 단방향 클러치 유닛은 로드(24)를 통해 오일/공기 변환 실린더 유닛(22)과 결합된다. 벨트 컨베이어 유닛(16)은 단방향 클러치 유닛(23)과 결합된다. 유닛들은 완전한 기계 시스템을 일체로, 즉, 벨트 컨베이어의 동시화 구동 시스템으로 구성하기 위해 다른 유닛들과 기계적으로 뚜렷하게(signally) 각각 결합된다. 구조 때문에, 시스템에서, 오일/공기 변환 실린더 유닛(22)의 오일/공기 변환 실린더가 광전자 센서 유닛(21)의 광전자 센서의 신호에 의해 구동될 때, 벨트 컨베이어 유닛(16)의 벨트 컨베이어는 매번 단방향 부품(part)만을 위해서 구동된다.

다음, 이들 유닛들은 개별 구성 유닛들이 소정의 오퍼레이션을 수행하도록 하기 위해 제어 판넬(11)의 소정의 제어 회로와 결합된다. 예를 들어, 사용자는 배열된 복수 개의 릴레이 터미널들(relay terminals)의 소정의 라인 부품(line part)을 연결시킴으로써 소정의 제어 시스템을 구성할 수 있도록 구성되거나, 유닛들이 소정의 제어 오더(order)에 기초한 구조체를 제어하기 위해 조립된 릴레이 회로와 연결되도록 구성된다.

속도 감소 구조체를 가진 가역 모터 유닛(17)은 상기 개시된 바와 같이 구성된 제어 시스템의 오퍼레이션 신호에 의해 작동되며, 구동력(driving force)은 직립의 변환 이송 스크류 유닛(18) 내에서 선형적인 이동에 어울린다. 이 경우, 속도 감소 구조체를 가진 가역 모터 유닛(17)이 타이머(25)에 연결되도록 함으로써, 모터 유닛(17)의 가역 모터는 동일한 유닛(18)의 이송 스크류가 전진하고 후퇴하도록 하기 위해 미리 설정된 시간(preset time)에 페이즈 반전(phase reversal)을 겪는다. 이송 스크류의 오퍼레이션은, 테이블이 전진하고 후퇴하도록 하기 위해 로드(20)를 통해 병진 테이블 타입 유닛(19)의 병진 테이블로 전송된다. 테이블의 오퍼레이션 상태는 반사 광전자 센서 유닛(21)에 의해 감지되며, 테이블의 위치 신호는 벨트 컨베이어 유닛을 구동시키는 타이밍 신호로써 채용되는 컴퓨터 또는 그와 같은 종류에 출력된다. 추가적으로, 회로의 온/오프를 제어하는 방법으로 제어를 변경하기 위해 릴레이 회로 내에 타이머(25)를 부가적으로 통합시키는 것이 가능하다.

오일/공기 변환 실린더 유닛(22)의 구동력은 단속적인 오퍼레이션을 공급하기 위해 로드(22)를 통해 단방향 클러치 유닛(23)으로 전송되며, 이러한 단속적인 오퍼레이션에 의해, 벨트 컨베이어 유닛(16)의 벨트 컨베이어는 단속적으로 작동된다.

예시적인 구조 및 이것의 오퍼레이션 상태가 상기에서 구체적으로 제시된 것과 같이, 현 발명가들에 의해 이미 제안되었던 시스템에서, 장치를 구성하기 위한 복수 개의 유닛들은 각각 소정의 위치들에 배열되고 고정되며, 이것은 소정의 대상물에 따라 시스템을 자유롭게 구성하는 것을 가능하게 한다.

상기 장치에서, 소정의 구조체가 적절하게 조립되고 작동될 때, 장치의 유용성은 다음의 필수 조건들이 만족되도록 함으로써 추가적으로 향상될 것이다.

(1) 각 유닛의 배열은 적절하게 수행된다.

만일 각 유닛의 배열이 적절하게 수행되지 않는다면, 예를 들어, 구동력의 전송으로 인해 구동 유닛에서 다른 유닛으로 손실이 발생될 수 있고, 또한 그것이 병진 구동(translatory drive)이라면, 구동 방향으로의 드리프트(drift)와 같이 일어날 수 있는 문제점이 발생된다. 추가적으로, 센서 유닛의 경우, 감지 위치가 적절하지 않고, 그 결과 신호의 타이밍이 부적절하게 된다면, 다른 유닛의 오퍼레이션 상태는 정확하게 측정될 수 없다.

(2) 각 구조체 구성 유닛의 배열은 단호하게 수행될 수 있다.

구동 유닛 및 소정의 오퍼레이션을 수행하기 위해 구동 유닛에서부터 구동력을 전달받는 유닛에서, 전체 유닛을 구동력에 대한 반발력(reaction force)에 의해 구동 방향에 반대 방향으로 이동시키는 스트레스(stress)가 발생된다. 즉, 각 유닛이 단단히 고정되지 않을 때, 각 유닛의 위치는 구동력에 대한 반발력에 따라 변할 수 있으며, 전체 구조체는 회전의 축이 오퍼레이션 결함을 초래하도록 중심을 벗나는 캠(cam)과 같은 구동체(drive body)의 반복되는 오퍼레이션 때문에, 진동 또는 그와 같은 종류에 의해 소위 덜걱덜걱 소리를 내는 상태가 됨으로써, 완전한 구조체의 오퍼레이션은 결국 불가능하게 된다.

(3) 각각의 유닛들의 배열 위치의 변화는 용이하게 될 수 있다.

예를 들어, 소정 유닛의 배치가 전방 또는 후방으로, 또는 상황에 따라 반대로 되는 경우, 유닛이 다른 유닛과 교환되는 경우, 또는 유닛의 배열 위치가 여러번 정교하게 조절되는 경우에서, 레일(10X)과 같은 부착 대상물로 유닛의 부착 및 부착 대상물에서부터 유닛의 분리가 용이한 것이 필수적이다. 여기서, 부착 및 분리가 용이하다는 것은, 부착 및 분리의 오퍼레이션이 간단하고, 오퍼레이션에 대해 특별한 공구가 필요하지 않고, 큰 힘이 필요하지 않다는 것을 의미한다. 요컨대, 유닛의 부착/분리 및 이동은, 오퍼레이션에서 특별한 기술 및 큰 힘을 필요로 하지 않고 짧은 시간 주기로 수행될 수 있음을 의미한다.

이러한 점은 상기 개시된 요구 (2)와 모순된다. 모순의 관계가 아마도 일반적으로 초래됨으로써, 유닛이 단단히 고정될 때 부착 및 분리의 시설이 나빠지며, 부착 및 분리의 시설이 향상될 때 견고한 고정은 희생(sacrificed)된다. 그러나, 두 특성들이 서로 양립한다면, 장치로써 유용성 면에서 큰 발전이 될 것이다.

상기 개시된 관점에서부터 상기 개시된 종래 기술을 고려하면, 거의 모든 소정의 구조체를 구성할 수 있는 것에 비추어 장치로써 거의 완벽하다. 그러나, 도 12에 도시된 바와 같이, 각 구조체는 볼트(B)에 의하여 소정의 레일(10X)에 고정되기 때문에, 조건 (2)에 관하여 각각의 유닛들의 견고한 고정은 볼트(B)를 단단히 비틀어 줌(screwing)으로써 용이하게 해결될 수 있다. 그러나, 스크류드라이버(screwdriver) 및 조절 스패너(adjustable spanner)와 같은 비틀어 주기 위한 공구는 볼트를 고정시키기 위해 필수적이며, 정교한 위치 조절이 수행될 때마다 볼트(B)를 풀고 비틀어 주는 오퍼레이션을 반복하는 것이 필수적이다. 이러한 이유로, 유닛의 배열의 조절이 용이하게 수행될 수 있는 (3)에 관하여, 이것의 달성은 어렵다. 추가적으로, Y 방향으로 정교한 조절을 수행하도록, 각 유닛의 볼트가 관통하는 홀이 정교한 조절을 위해 Y 방향으로 연장하는 타원형 홀인 방식은, 정교한 조절의 시설과도 거리가 멀다.

현 발명가들이 이미 제안한 종래 기술의 장점 및 효과에 손해를 입히지 않고 상기 종래 기술에 의해 달성되지 못한 기술적인 목적이 달성될 수 있는 연구 및 교육 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

본 발명에 따른 실험 및 교육 장치는, 전체가 하나의 유닛처럼 작동하는 장치인 유닛 구성체를 형성하기 위해, 복수개의 유닛들이 연결되거나, 맞물리거나, 상호 결합되어, 유닛 구성체의 실험 및 교육이 수행되되, 적어도 두 개의 유닛들이 자성을 가진 바닥재 상의 원하는 위치에 위치되도록 구성되며, 유닛 구성체를 구성하기 위해 바닥재 상에 고정될 유닛들 상호간의 위치 조절이 가능하도록 유닛들의 각각은 자기력을 가지는 고정구에 의해 상기 원하는 위치에서 바닥재에 분리 가능하게 고정되는 것을 특징으로 한다.
고정구는 가압부를 포함하며, 바닥재와 가압부 사이에 끼워진 유닛은, 바닥재를 향한 고정구의 부착력에 의해 고정된다.
가압부에는 탄성 물질로 이루어진 미끄럼 방지 부재가 형성된다.
가압부의 위치는, 유닛의 고정 부재의 가압되는 부분의 크기에 따라 가압 방향으로 이동 및 조정이 가능하다.
고정 부재는 적어도 두 개의 유닛들에 형성되고, 고정 부재의 가압되는 부분의 크기가 고정구의 가압부에 대응되는 부분에서 일정하다.
적어도 하나의 유닛의 고정 부재는 유닛의 바닥부가 되며, 유닛의 고유 기능을 수행하는 구성 부재가 바닥부 상에 구비된다.
홀(hole) 또는 노치(notch)로 형성된 부분이, 적어도 하나의 유닛의 고정 부재 상에 고정구를위치시키기 위해 형성되며, 고정구의 적어도 일부는 고정구를 위치시키기 위해 상기 부분 내에 위치되고 수용됨으로써, 고정구는 다른 유닛의 고정을 방해하지 않는다.
고정구 상에 형성되는 맞물림 수단과 맞물리는 맞물림 부재가 적어도 하나의 유닛의 고정 부재 상에 구비됨으로써, 유닛을 바닥재에 고정할 때 고정구의 위치 변화가 방지된다.
미끄럼 방지 부재는 고정구가 바닥재에 부착되어 고정되도록 하며, 유닛의 고정 부재가 미끄럼 방지 부재를 통해 가압되고 고정될 때, 유닛의 고정 부재로부터 받는 상기 미끄럼 방지 부재의 탄성 변형에 따른 반발력에 의한 바닥재에 대한 정착구의 부착력의 감소 및 유닛의 고정 부재에 대한 가압력의 감소가 고정 부재가 고정되는 것을 방해하지 않는다.
바닥재에 대한 고정구의 부착력의 감소 및 유닛의 고정 부재에 대한 가압력의 감소가 유닛의 고정 부재의 가압되는 부분의 크기의 변화에 관계없이 고정 부재가 고정되는 것을 방해하지 않도록, 미끄럼 방지 부재의 탄성 계수가 설정된다.
영구 자석의 위치에 의해 분리 가능하게 되는 구조체가 고정구 내에 구비되며, 상기 구조체에의해, 고정구가 바닥재에 부착되거나 바닥재로부터 분리되기 위하여, 영구 자석의 자기력선의 경로가 제어된다.
자성 전달 부재들이 블럭의 일 그룹을 형성하기 위해 각각 영구 자석의 양쪽 극에 부착되며, 자성 전달 부재들은 블럭을 움직여 영구 자석의 자기력선들의 경로를 제어하기 위하여, 상기 블럭의 일 그룹의 구조와 동일하지만 영구 자석 위치에 비자성물체가 위치된 구조를 가진 블럭의 다른 그룹 상에 접촉하고 미끄러질 수 있도록 구성된다.
고정구는 바닥재에 고정구를 부착되도록 하는 영구 자석 및 영구 자석의 부착력에 대항하여 바닥재로부터 고정구를 분리시키기 위한 분리 수단을 구비함으로써, 고정구가 분리 수단에 의해 바닥재로부터 분리되거나 바닥재에 부착된다.
고정구를 바닥재로부터 분리시키는 힘을 증가시키는 구조체가 분리 수단이다.
즉, 본 발명의 첫 번째 양상에 따라, 기계적 요소(mechanical element), 광학적 요소(optical element), 센서(sensor)와 같은 측정 요소(measurement element), 및 그와 같은 종류인 복수 개의 유닛들이, 그들 전체로써 특정한 기능(function)을 가진 기계장치(machinery)인 유닛 구성체(unit constituent body)를 형성하기 위해 조합되며, 또한 유닛 구성체의 기능에 관하여 실험(experiment) 및 교육(education)을 수행(implement)하기 위해 조합되는, 실험 및 교육 시스템이 제공된다. 각각의 유닛들은 자성을 가진 바닥재에 대해 임의의 위치들 상에 적절하게 배치되도록 구성되며, 각각의 유닛들은 자기력(magnetic force)을 채용(employ)하는 고정구들(fixtures)에 의해 임의의 위치들 상의 바닥재에 분리가능하게 고정됨으로써, 유닛들은 유닛 구성체를 구성하기 위한 위치로 상호 조절되도록 바닥재에 고정된다.

예를 들어, 철금속으로 제조된 자성 플랫 플레이트(magnetic flat plate)는 유닛들을 배열하기 위해 바닥재로써 채용되며, 소정의 기능들을 가진 유닛들은 그들 전체로써 특정한 목적을 가진 기계장치로써 유닛 구성체를 형성하기 위해 바닥재 상에 배열된다. 이러한 경우, 각각의 유닛들은 자기력에 의해 바닥재에 분리가능하게 부착된 고정구들을 채용함으로써 소정의 위치들 상의 바닥재에 고정된다. 따라서, 각각의 유닛들은 그에 의한 위치 조절이 소정의 기계장치인 유닛 구성체를 형성하는 것을 가능하게 할 정도의 방법으로 고정된다. 그 결과, 유닛 구성체의 기능에 관한 실험 및 연구가 수행되며, 전체 유닛 구성체의 기능 및 특성에서의 변경 또는 그와 같은 종류에 관한 연구는, 예를 들어 소정의 유닛을 다른 유닛으로 변경시킴으로써 수행된다.

[제1실시예]

본 발명의 실시예는 도면들을 참조하여 하기에서 상세히 개시될 것이다.

도 1 내지 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 유닛의 고정구의 구조를 도시한다.

도 1 및 2는 제1실시예에 따른 고정구 내에 수용되기 위한 고정구의 분리가능한 구조체의 구조를 원칙적으로 도시한 도면들이다.

분리가능한 구조체는 영구 자석을 채용하며, 뒤에 개시된 바와 같이, 구조체가 부착 대상물인 바닥재에 부착되고 바닥재로부터 분리되기 위하여, 영구 자석의 자기력선들의 침투 상태는 제어된다. 분리가능한 구조체는 도면에서 보이는 바와 같이 두 개의 블럭들(30 및 31; blocks)로 구성되며, 두 블럭들(30 및 31)은 그들의 중심축(axial center)에 대해 상대적으로 회전할 수 있도록 구성된다. 다음 설명에서, 블럭(30)이 회전되는 경우가 예시되고 설명된다. 도시된 구조에서, 블럭들(30 및 31)은 모두 원통형으로 형성된다.

먼저, 블럭(30)의 구조가 개시될 것이다. 참조 번호 32는 플레이트(plate) 형상으로 형성된 영구 자석이며, 전체 고정구가 바닥재에 단단히 부착되고 고정될 수 있는 범위의 강한 힘을 가진 자석으로써 구성된다. 영구 자석(32)에 대하여, 블럭 구성체들(33a, 33b) 사이에 영구 자석(32)을 끼우도록, 자성 침투 물질(magnetism permeable material)로 제조된 블럭 구성체들(33a, 33b)이 배열되고 고정되어, 그에 의해 그들 전체로써 원통형 제1블럭(30)을 완전히 구성한다. 각각의 극성들(poles)이 원통형 제1블럭(30)의 양 종단면들에 위치되기 위해, 영구 자석(32)은 블럭(30) 내부에 배열된다.

다음, 제2블럭(31)은 제1블럭(30)의 투자율(permeability)과 유사한 투자율을 가진 블럭 구성체(34a, 34b) 및 이들 블럭 구성체(34a, 34b)에 의해 사이에 끼워진 스페이서(35; spacer)로 구성된다. 제2블럭(31)은 외부 형태(outward form)가 제1블럭(30)의 구조와 실체상 동일한 구조를 가진 원통형이도록 구성된다. 그러나, 스페이서(35)는 영구 자석(32)과 다른 비자성 물질(non-magnetic material)이다. 따라서, 스페이서는 비자성 스페이서라고 불려 질 것이다.

상기 개시된 제1블럭(30)의 일측 종단면 및 제2블럭(31)의 일측 종단면은 제1블럭(30)이 중심축에 대해 회전할 수 있는 상태로 상호 밀접하게 접촉하여 배열된다. 따라서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 제1블럭의 각각의 블럭 구성체들(33a, 33b)의 종단면들 및 제2블럭의 각각의 블럭 구성체들(34a, 34b)의 종단면들이 완전히 상호 밀접하게 접촉한 상태로 있을 때, 이들 각각의 블럭 구성체들은 하나의 자성 침투 경로(magnetism permeable path)를 구성하는 하나의 몸체(body)가 된다. 그 결과, 영구 자석(32)의 자기력선들은 도 2에 도시된 바와 같이 고정 대상물인 바닥재(36)를 침투한다. 즉, 각각의 블럭들(30, 31)이 도 1a의 상태로 있을 때, 블럭들(30, 31)로 구성되는 분리가능한 구조체는 바닥재(36)에 단단히 부착된다.

한편, 도 1b에 도시된 바와 같이, 도 1a의 상태에서 제1블럭(30)이 90도 회전될 때, 블럭들(30, 31) 내에서 블럭 구성체들의 통합(integration)은 취소된다. 그 결과, 영구 자석(32)의 자기력선들은 제1블럭의 블럭 구성체들(33a, 33b) 및 제2블럭의 구성체들(34a, 34b) 내로만 침투하며, 부착면(adsortion surface)인 제2블럭(31)의 하부 종단에 도달하지 않는다. 그 결과, 바닥재(36)에 대한 부착력은 제2블럭의 종단면인 분리가능한 구조체의 부착면(도 1의 구조에서의 도시된 측면에서 제2블럭의 일측 종단면) 상에서 발생되지 않는다. 즉, 단지 제1블럭(30) 및 제2블럭이 중심축에 대해 90도 회전하도록 하여, 영구 자석(32)의 자기력선들의 침투는 제어될 수 있으며, 그 결과, 분리가능한 구조체를 통합시키는 고정구 몸체는 아주 용이하게 바닥재에 부착될 수 있고 바닥재로부터 분리될 수 있다. 말하자면, 제1블럭(30) 및 제2블럭(31)이 상대적으로 90도 회전될 때, 영구 자석(32)의 자기력선들이 제어되는 동안에, 바닥재(36)에 단단히 부착된 제2블럭(31)이 회전하도록 하는 것은 거의 실현되지 않는다. 이러한 이유로, 제1블럭(30)을 회전시킴으로써 제2블럭의 부착면 상에서 자기력선들을 제어하는 것이 실현된다.

도 3 및 4는 도 1 및 2에 도시된 부착 구조체를 통합시키기 위해 구성된 고정구를 도시한다.

참조 번호 40은 이러한 고정구를 표시하며, 참조 번호 37은 회전 케이싱을 표시하며, 참조 번호 38은 고정 케이싱을 표시한다. 회전 케이싱(37)은 고정 케이싱(38)에 대해 회전 가능하도록 구성된다. 플랜지(flange)와 같이 튀어나온 가압부(pressing portion)는 고정 케이싱(38)의 상부의 외주연 상에 형성된다. 가압부(38A)에서, 고무와 같은 가요성 물질로 제조된 미끄럼을 방지하기 위한 복수 개의 부재들(39)은, 본 명세서의 뒤에 개시될 고정 대상물을 향하여, 가압부(38A)의 하부면의 원주 방향으로 끼워진다.

회전 케이싱(37)의 내부에서, 도 1 및 2에 도시된 것과 유사한 플레이트와 같은 구조(configuration)를 가진 영구 자석(32) 및 블럭 구성체들(33a, 33b)은, 블럭 구성체들(33a, 33b)이 영구 자석(32)을 사이에 끼우도록 배열되고 고정된다. 즉, 도 1 및 2에 도시된 제1블럭(30)은 회전 케이싱(37)의 내부에 고정되며, 제1블럭(30)은 회전 케이싱(37)과 함께 회전하기 위해 구성된다.

블럭 구성체들(34a, 34b)에 의해 사이에 끼워진 비자성 스페이서(35)로 구성된 제2블럭(31)은 이 케이싱 내부에 형성되고, 배열되고, 고정된다. 비록 도 3에서, 핀들(42)이 회전 케이싱(37)을 회전시키기 위한 손잡이들(grips)로써 회전 케이싱(37)의 상부로부터 튀어나오더라도, 핀들(42)은 도 4에서 생략된다.

상기 구조에 관하여, 제1블럭(30)의 영구 자석(32) 및 제2블럭(31)의 비자성 스페이서(35)는, 도 4a에서 상호 수직이며, 도시된 바와 같이, 고정 케이싱(38) 내부에 제1블럭의 블럭 구성체들(33a, 33b) 및 제2블럭의 블럭 구성체들(34a, 34b)은 통합되지 않는다. 따라서, 영구 자석(32)의 자기력선들은 고정 블럭(31) 측의 하부 종단에 도달하지 않으며, 그 결과, 고정구는 자유롭게 이동 가능한 상태로 있기 위해 바닥재(36)에 부착되지 않는다.

도 3에서, 참조 번호 41은 구조체 구성 요소의 바닥부를 표시하며, 각각의 구조체들은 바닥부(41)에 단호하게 고정된다. 각 고정구(40)을 올려놓기 위한 노치(41a)는 각 유닛의 바닥부(41) 상에 형성된다. 본 구조체 구성 유닛의 바닥부(41)가 바닥재(36)의 소정의 위치상에 배열될 때, 고정구(40)의 고정 케이싱(38)은 노치에 위치된다. 이러한 상태에서, 고정 케이싱(38)의 외주연에서부터 튀어나온 가압부(38A) 상에 공급되는 미끄럼 방지 부재들(39)은 바닥부(41)의 표면을 인접한다.

바닥부(41)가 바닥재(36) 상의 정확한 위치에 배열될 때, 노치(41a) 상에 배열된 고정구(40)의 회전 케이싱(37)은 락(lock) 방향으로 90도 회전된다. 따라서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1블럭(30)의 블럭 구성체들(33a, 33b) 및 제2블럭(31)의 블럭 구성체들(34a, 34b)이 통합되고, 영구 자석(32)의 자기력이 바닥재(36)를 침투함으로써, 고정구(40)는 바닥재(36)에 단단히 부착된다. 이러한 경우, 고정구(40)의 미끄럼 방지 부재들(39)의 하부 종단부 및 바닥재(36) 사이의 간극(W1)이 바닥부(40)의 두께(W2)보다 작은 값으로 설정되기 때문에, 고정구(40)가 바닥재(36)에 단단히 부착됨으로써, 미끄럼 방지 부재들(39)은 도 4b에 도시된 바와 같이 바닥부(41)를 향하여 가압되어 이러한 차이를 상쇄시키기 위해 변형된다. 더욱 상세하게는, 고정구(40) 자신은 바닥재(36)에 단단하고 단호하게 고정되며, 바닥부(41)는 미끄럼 방지 부재들(39)을 통해 고정구(40)에 의해서 소정의 위치에 단단히 고정된다. 바닥부(41) 위치의 정교한 조절이 수행되는 경우에, 고정된 상태는 회전 케이싱(37)이 한 번 언락(unlock) 측으로 90도 회전하도록 함으로써 완전히 해제된다. 따라서, 이러한 상태에서, 바닥부(41)의 배열 위치는 정교하게 조절되며, 정교한 조절이 완료된 후, 회전 케이싱(37)은 바닥부를 단단히 고정시키기 위해 락 측으로 다시 회전된다.

도 3의 구조에서, 핀(43)은 고정구(40)로부터 튀어나오며, 핀(43)이 사이에 끼워지도록 위치되는, 핀 관통홀(41b; pin through hole)은 바닥부(41) 상에 형성된다. 고정구(40)가 배열될 때, 핀(43)은 고정구(40)의 오퍼레이션을 용이하게 하도록 핀 관통홀(41b)에 삽입된다.

고정 케이싱(38) 측이 고정구(40)에 의해 고정된 바닥부(41)와 함께 바닥재(36)에 단단하고 단호하게 고정되기 때문에, 상부의 회전 케이싱(37)은 언락 상태가 되도록 용이하게 회전될 수 있다. 그러나, 고정구(40)가 노치 상에 배열되고 회전 케이싱(37)이 언락 상태에서 락 상태로 회전되는 경우, 고정 케이싱(38)은 회전 케이싱(37)의 회전이 시작될 때 바닥재(36)에 부착되지 않고, 고정 케이싱(38)이 회전 케이싱(37)과 동시에 회전되는 것을 초래하거나, 전체 고정구(40)의 위치를 변화시킬 수 있다. 이러한 이유로, 고정 케이싱(38)이 손으로 단단히 고정되고, 이러한 상태에서 회전 케이싱(37)이 주의 깊게 회전되는 점에서 사용자에게 숙고가 필요하다. 이러한 경우, 핀(43)이 핀 관통홀(41b)과 맞물려질 때, 회전 케이싱(37)이 락 상태이든지 언락 상태이든지 관계없이 손으로 회전됨으로써, 고정구(40)는 용이하게 부착되고 분리될 수 있다.

[제2실시예]

도 5 및 6은 본 발명의 제2실시예에 따라 고정구(43)를 도시한다.

도 5는 고정구(43)에 수용되는 분리가능한 구조체의 구성 상태를 도시하되, 참조 번호 44a, 44b는 자성 침투 물질로 제조된 블럭 구성체들을 지시하며, 참조 번호 45a, 45b는 이들 블럭 구성체들(44a, 44b)에 의해 사이에 끼워진 비자성 스페이서들을 지시한다. 참조 번호 46은 영구 자석을 지시하고, 영구 자석은 도면에 수직하는 방향으로 중심축을 가진 원통 형상으로 형성된다. 각각의 극성들은 원통 형상의 정반대의 방향으로 형성되며, 영구 자석(46)은 이러한 블럭 내부에서 중심축에 대해 회전할 수 있다.

도 5의 상태에서, 영구 자석(46)의 극성들은 각각의 블럭 구성체들(44a, 44b)에 면하도록 위치되며, 그 결과, 영구 자석(46)의 자기력선들은 바닥재(36)를 통해 블럭 구성체들(44a, 44b)을 침투한다. 즉, 영구 자석(46)의 극성들이 도시된 바와 같이 수평으로 위치될 때, 분리가능한 구조체는 바닥재(36)에 단단히 부착되고 고정된다. 추가적으로, 각각의 극성들은 영구 자석(46)이 이러한 상태로부터 90도 회전하도록 함으로써 비자성 스페이서 측에 위치될 때, 자기력선들은 블럭 구성체들(44a, 44b)로부터 벗어나지 않음으로써, 분리가능한 구조체의 부착력이 손실된다.

도 6a 및 6b의 고정구(43)는 상기 개시된 구조에 기초하는 고정구를 도시한다. 참조 번호 47은 이러한 고정구(43)의 일부를 형성하는 영구 자석(46)이 회전하도록 하기 위한 레버(lever)를 표시한다. 레버(47)를 작동시킴으로써, 영구 자석(46)의 극성들은 도 5에 도시된 바와 같이 바닥재(36)에 고정구(43)를 부착시키고 바닥재(36)로부터 고정구(43)를 분리시키기 위해 90도로 변경된다.

참조 번호 43A는 사실상 직사각형으로 형성된 고정구 주 몸체(43)의 측벽부(side wall portion)로부터 튀어나온 가압부(pressing portions)를 지시한다. 이들 가압부(43A)는, 수직 방향으로의 위치 조절이 스크류(43Aa)에 의해 가능한 것과 같은 방식으로, 고정구 주 몸체(43)에 단단히 고정된다. 미끄럼 방지 부재들(39)은 고정구(40)와 유사하게 고정 대상물을 향하여 가압부(43Aa)로부터 튀어나온다.

여기서, 미끄럼 방지 부재들(39)의 기능들(특성들)은 다음과 같이, 도 7을 참조하여 상세히 개시될 것이다. 도 7은 고정구의 구조를 개략적으로 도시한다.

즉, 고정구(43)의 자기력에 의한 부착력(F1)이 15kg이라고 가정한다. 미끄럼 방지 부재들(39) 및 바닥재(36) 사이의 간극(W1)이 비부착시 9mm이며, 유닛의 바닥부(41)의 폭(W2)이 10mm인 경우, 반발력(F2; pressure reaction)이 7.5kg이고, 고정 대상물인 바닥부(41)에 대한 가압력(F3; pressing force)이 7.5kg인 이상적인 조건 하에서 설정되는 것이 정확하다.

더욱 상세하게는, 상기 경우에서, 미끄럼 방지 부재들(39)의 스프링 상수(spring constant) K는 7.5kg/Lmm이다. 이러한 상태에서, 만일 고정 대상물인 바닥부(41)의 두께(W2)에서 ±0.1mm의 편차가 있는 경우, 반발력 F2는 7.5kg ±0.75kg이며, 마찬가지로, 가압력 F3도 7.5kg ±0.75kg이 된다(도 7b 참조).

따라서, 어떤 경우, 고정 대상물인 바닥부(41) 또는 고정구(43) 둘 중 어느 하나가 6.75kg으로 떠오를 가능성이 있다. 하지만, 많은 경우, 보통의 교육 분야에서 유닛을 고정하기 위해 필요한 만큼 충분하다. 상기는 하나의 고정구의 부착력에 관한 설명이며, 유닛 구성체가 형성될 때, 하나 이상의 구성체가 각 유닛을 위해 채용됨으로써, 양호한 고정력은 용이하게 얻을 수 있다.

[제3실시예]

도 8은 제3실시예에 따른 고정구를 도시한다.

자석의 자기력선들은 상기 개시된 실시예들 중 어떤 것으로 고정구를 바닥재(36)에 부착시키거나 바닥재(36)로부터 분리시키기 위해 제어된다. 상기 실시예들 중 어떤 실시예 및 앞으로 본 명에서 뒤에 개시될 실시예에서, 고정구는 자석의 부착력에 반하여 물리력에 의해 바닥재(36)로부터 강제적으로 분리된다.

영구 자석(도면의 경우에서 편자 형상의 자석)(60)은 고정구(43) 내에 수용되며, 고정구(43)는 영구 자석(60)에 의해 바닥재(36)에 부착된다. 참조 번호 61은 레버(lever)를 표시하고, 레버는 그의 회전 중심축(L)에 대해 회전하도록 형성된다. 추가적으로, 레버(61)의 하부 종단(61a)에서부터 회전 중심축(L)까지의 거리는, 회전 중심축(L)에서부터 바닥재(36)까지의 거리보다 긴 값으로 설정된다. 그 결과, 고정구(43)가 영구 자석(60)의 자기력에 의해 바닥재(36)에 부착될 때, 레버(61)는 도 8a에 도시된 바와 같이 경사각(tilt angle)으로 위치된다.

이러한 상태에서, 레버(60)가 X 방향으로 회전될 때, 전체 고정구(43)는 회전 아암(arm)의 길이가 회전 중심축(L)에서부터 바닥재(36)까지의 거리보다 긴 거리로 설정되는 레버(61)의 하부 종단의 회전에 의해 영구 자석(60)의 부착력에 반하여 떠오름으로써, 바닥부(41)의 고정된 상태가 해제된다. 이러한 관계에서, 자기력에 의한 부착력이 거리의 두 제곱(the second power)에 반비례하기 때문에, 전체 고정구(43)의 부착력은 바닥재(36)로부터 단지 고정구(43)를 약간 분리시킴으로써 현저하게 감소한다. 예를 들어, 영구 자석(60)의 부착력(F1)이 앞선 예의 부착력과 동일한 15kg일 때, 전체 고정구(43)가 1 내지 2mm 정도로 바닥재(36)로부터 분리됨으로써, 고정구(43)는 바닥재(36)로부터 용이하게 제거될 수 있다.

[제4실시예]

본 실시예는 제3실시예의 변형된 예가 되는 것으로 말할 수 있는 실시예이다.

더욱 상세하게는, 제4실시예에서, 고정구(43)를 바닥재(36)로부터 떨어져 간격을 두기 위한 수단은, 레버(61)를 대신하여 가압부(43A) 상에 직접 형성된다. 또는, 고정구(36)가 단호하게 고정될 수 있거나(도 9a의 상태), 떨어져서 간격을 두어질 수 있기 위하여(도 9b의 상태), 가압부(43A)로부터 튀어나온 암나사부(62; female thread portion)(도시된 구조)를 비틀어 주는 스크류(숫나사(male thread))는 회전된다.

도 10a 및 10b는 복수 개의 구조체 구성 유닛들이 제2실시예의 고정구(43)를 채용함으로써 결합되는 상태를 도시한다.

도면들에서, 참조 번호 U1은 다른 유닛에 구동력을 공급하는 액츄에이터 유닛을 나타낸다. 구동력을 발생시키기 위한 기어 모터(M; geared motor)는 바닥부(41A) 상에 고정되며, 커플링 구조체(50; coupling mechanism)의 부분을 구성하는 커플링 부재(50A; coupling member)는 기어 모터(M) 상에 공급된다.

참조 번호 U2는 구조체 유닛을 나타내고, 구조체 유닛은 액츄에이터 유닛(U1)에서 공급된 구동력을 채용함으로써 소정의 오퍼레이션을 수행하도록 구성된다. 도시된 구조는 커플링 부재(50B), 커플링 부재(50B)와 결합되는 스크류 로드(48; screw rod), 및 스크류 로드(48)를 비틀어 주는 슬라이더(49; slider)를 포함한다.

다음, 이들 유닛들의 설정이 개시될 것이다. 첫 번째로, 액츄에이터 유닛(U1)은 바닥재(36)의 소정의 위치상에 배열된다. 배열 위치가 적절할 때, 가압부(43b)는 언락된(도 6a에서 레버(47)가 Y측으로 위치된 상태) 제1고정구(43)(이하에서 참조 번호 43-1로 나타낸)와 함께 액츄에이터 유닛(U1)의 바닥부(41A)의 종단 엣지부(end edge portion) 상에 위치됨으로써, 이러한 상태에서, 레버(47)는 X 방향으로 회전된다. 따라서, 고정구(43-1)는 액츄에이터 유닛(U1)의 바닥부(41A)를 바닥재(36)에 고정시키기 위해 바닥재(36)에 단단히 부착되고 고정된다. 이러한 경우, 단독의(single-handed) 고정구(43-1) 때문에, 액츄에이터 유닛(U1) 자신의 위치가 기어 모터(M)의 회전력에 대한 반발력에 의해 변화될 가능성이 있을 때, 다음 고정구(43-2)는 바닥부(41A)를 더욱 단단히 고정시키기 위해 바닥부(41A) 상의 다른 위치에 배열된다. 이러한 오퍼레이션 동안, 액츄에이터 유닛(U1)의 위치에 대한 정교한 조절이 일어난다면, 정교한 조절은 각 고정구의 레버 오퍼레이션에 의하여 고정구의 락 및 언락을 작동시킴으로써 아주 용이하게 수행될 수 있고, 이것은 상기 개시된 실시예들의 경우와 유사하다.

액츄에이터 유닛(U1)의 설정이 완료된 후, 구조체 유닛(U2)의 커플링 부재(50)가 액츄에이터 유닛(U1)의 커플링 부재(50A)와 정확히 결합되기 위하여, 구조체 유닛(U2)은 적합한 위치상에 배열된다. 이러한 상태에서, 구조체 유닛(U2)의 바닥부(41B)는 액츄에이터 유닛(U1)을 고정하는 경우와 유사한 오퍼레이션을 통해 고정구(43-3)에 의하여 바닥재(36) 상에 고정된다. 추가적으로, 액츄에이터 유닛(U2)과 유사하게도, 단단한 고정이 추가적으로 더 필요한 경우에, 고정은 요구가 일어날 때와 같이 다음 고정구(43-4) 또는 그와 같은 종류를 채용함으로써 수행된다.

액츄에이터 유닛(U1) 및 구조체 유닛(U2)의 결합 구성이 완료된 후, 컨넥팅 로드(51; connecting rod)는 구조체 유닛(U2)의 슬라이더(49)와 결합된다. 이러한 구조에서, 액츄에이터 유닛(U1)에서의 회전 구동력은 커플링 구조체(50)을 통해 구조체 유닛(U2)의 스크류 로드(48)로 전달된다. 스크류 로드(48)의 회전은 스크류 로드(48)를 비틀어 주는 슬라이더(49)가 스크류 로드(48)의 중심축으로 바꿔 지도록 한다. 이러한 변위(displacement)는, 예를 들어 커넥팅 로드(51)를 통한 선형 운동(linear motion)과 같이 다른 구조체 유닛으로 전달된다. 이러한 경우, 액츄에이터 유닛(U1)의 기어 모터(M)의 회전 토크(torque)에 대한 반발력(카운터 토크), 커넥팅 로드(15)를 통한 다른 유닛에 대해 선형 운동의 반발력, 및 이와 유사한 것은 각각의 유닛들(U1, U2)에 추가된다. 이들 유닛들은 반발력의 반대 방향으로 바꿔지기 위해 노력한다. 특히, 스크류 로드(48)의 피치(pitch)가 스크류 로드(48)의 회전 속도보다 작은 양으로 슬라이더(49)의 이동 양을 설정하도록 작게 만들어질 때, 강한 가압력 또는 당기는 힘이 커넥팅 로드(51)를 통해 구조체 유닛(U2) 내에 작용한다. 심지어 이러한 경우에서, 각각의 고정구들(43)은 상기 개시된 바와 같이 각각의 유닛들의 바닥부들(41)이 바닥재(36)에 단단히 고정되도록 하기 때문에, 정확히 구성된 구조체는 긴 시간동안 작동한다.

도 11은 다른 구조체 구성 유닛의 예를 도시한다.

도 11a에서 화살표(U3)에 의해 지시된 유닛은 일종의 구조체 유닛이며, 왕복 운동(reciprocating motion)을 수행하는 액츄에이터 유닛에서부터 X1-Y1 방향으로의 선형 운동은, 조인트(51a; joint)를 통해 래크(51b; rack)로 전달된다. 이러한 선형 운동은 회전 운동으로써 래크(51b)와 맞물리는 피니언(51c; pinion)으로 전달되며, 회전 운동으로써 피니언(51c)과 결합되는 출력 기어(51d)를 통해 다른 유닛으로 전달된다. 이러한 경우, X1-Y1 방향으로의 선형 운동의 반발력, 출력 기어(51d)의 회전 토크에 대한 카운터 토크, 또는 이와 유사한 것은 바닥부(41)를 바꿔놓기 위한 힘으로써 작용한다.

도 11b에서, 참조 번호 U4에 의해 지시된 유닛은 일종의 구조체 유닛이며, 이것은 입력 기어(52a)에 의해 다른 유닛에서부터 출력된 구동력을 전달받으며, 입력 기어(52a)의 회전력이 예를 들어, 베벨 기어(bevel gear)와 같은 구조체를 변화시키는 회전 축에 의해 턴 테이블(52b; turn table)로 전달되도록 한다. 이러한 경우, 대상물이 턴 테이블(52b)의 중심이 다른 위치(eccentric position) 상에 위치되면, 턴 테이블(52b)이 X2 또는 Y2 방향으로 회전할 때, 턴 테이블(52b)의 중심축을 진동시키기 위한 진동이 유닛(U4) 내에 발생되며, 진동은 유닛(U4)의 바닥부(41)를 바꿔놓기 위한 힘으로써 작용한다.

도 11c에서, 참조 번호 U5에 의해 지시된 유닛은 일종의 액츄에이터 유닛이되, 참조 번호 53a는 공기 실린더(air cylinder)를 표시하고, X4-Y4 방향으로 힌지(53b; hinge)에 대해 회전 가능하도록 구성된다. 로드(53c)는 자신 스스로 공기 실린더(53a) 내에서 X3-Y3 방향으로 연장 및 수축한다. 따라서, 공기 실린더(53a)가 작동될 때, X3-Y3 방향으로 실린더의 연장 및 수축 오퍼레이션에 대한 반발력은 X4-Y4 방향 사이에서 한쪽 방향으로 바닥부(41)를 바꿔놓기 위한 힘으로써 작용한다. 특히, 유닛(U5)의 경우, 공기 실린더(53a)의 오퍼레이션 방향은 X4-Y4 방향 사이에서 자유롭게 변화될 수 있으며, 따라서, 구조체 오퍼레이션 때의 반발력도 지정되지 않게 된다. 이러한 이유로, 유닛을 고정시키는 것은 명확한 방향으로 고정시키는 것이 아니며, 고정이 어떤 방향으로도 반발력을 극복하도록 충분히 견고한 것이 필요하다.

도 11에 도시된 유닛의 오퍼레이션 상태로부터도 명백할 것과 같이, 각각의 유닛들에서, 그들의 작동 특성들에 상응하는 유일한 반발력은 전체 유닛 내에 발생되며, 반발력은 바닥재 상의 특정한 위치로부터 유닛을 구성하는 바닥부를 바꿔놓기 위한 힘으로써 작용한다. 상기 설명에서부터 명백할 것과 같이, 본 발명에 따른 고정구는 유닛의 바닥부를 어떤 방향으로든 일정하지 않게 단단히 고정시킬 수 있다.

본 발명에 따른 시스템에서, 특정한 목적을 달성하기 위한 장치인 유닛 구성체를 구성하기 위한 각 유닛은, 자석을 채용하는 고정구에 의하여 바닥재에 용이하게 분리가능하게 고정될 수 있다. 이러한 구성과 함께, 각 유닛은 바닥재의 소정 위치상에 용이하고 단단히 고정될 수 있는 반면에, 유닛의 위치 조절이 가능하며, 유닛 구성체로서 장치의 구조에 대한 조절, 실험, 교육, 및 이와 유사한 것을 용이하게 수행할 수도 있다.

추가적으로, 강한 자기력을 가지고 고정구에 부착되는 자석의 자기력선들은 예를 들어, 레버 오퍼레이션, 또는 회전부의 회전 오퍼레이션, 또는 전자석(electromagnet)에서 전원의 온/오프 오퍼레이션에 의해 제어된다. 대안적으로, 자기력선들을 제어하는 대신에, 레버의 원리(principle), 스크류의 회전 오퍼레이션, 또는 이와 유사한 것이 바닥재로부터 떨어져 고정구에 강제적으로 공간을 두도록 사용된다. 이것은 특별한 공구를 사용하지 않고, 강한 힘을 요구하지도 않으면서, 고정구를 용이하게 바닥재에 부착시키고 바닥재로부터 분리시킬 수 있게 한다. 그 결과, 고정 대상물의 위치는 용이하고 정교하게 조절될 수도 있다.

추가적으로, 높은 마찰 저항(frictional resistance)을 가지며, 탄력 있게 변형될 수 있는 고무와 같은 탄성 물질이, 고정구의 가압부 상에 놓여지고 배열되도록 함으로써, 고정 대상물은 고정구 주 몸체가 자기력에 의해 부착되는 바닥재 및 고정구 부분을 가압하여 단단히 사이에 끼워진다. 따라서, 고정 대상물이 바닥재의 소정 위치상에 단단히 고정됨으로써, 각 유닛은 소위 백래시(backlash) 없이 긴 시간동안 구동력, 진동 또는 이와 유사한 것의 반발력에 대해 충분히 유지할 수 있다.

본 발명에 따른 고정구에 대해, 구조체 구성 유닛을 배열하고 고정하는 것은 자동화된 구조체 연구 교육 장치에서 좋은 예가 된다. 그러나, 이것은 바닥재(36)에 면하고 투자율을 가진 배치 표면(placement surface) 상의 소정 위치상에 단단히 배열되어야 하는 소정의 부재 또는 장치인 모든 장치들에서 활용될 수 있다.

도 1은 분리가능한 구조체의 사시도를 도시한 것이되, 도 1a는 대상물에 대해 부착 가능한 상태를 도시한 것이며, 도 1b는 대상물에 대해 분리가능한 상태를 도시한 도면이다.

도 2는 도 1에 도시된 분리가능한 구조체가 바닥재에 부착된 상태로 자기력선들의 침투 상태를 도시한 분리가능한 구조체의 단면도이다.

도 3은 제1실시예의 고정구를 바닥재에 고정시킨 상태를 도시한 고정구의 사시도이다.

도 4는 도 3에 도시된 고정구의 단면도이되, 도 4a는 도 3의 선 A-A를 따라 획득된 단면도이며, 도 4b는 도 3의 선 B-B를 따라 획득된 단면도이다.

도 5는 제2실시예를 도시한 분리가능한 구조체의 단면도이다.

도 6은 도 5에 도시된 분리가능한 구조체를 수용하는 고정구를 도시하되, 도 6a는 고정구의 측면도이며, 도 6b는 고정구의 정면도이다.

도 7a 및 도 7b는 유닛의 바닥부가 고정구에 의해 고정된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 8은 제3실시예를 도시한 고정구의 사시도를 도시하되, 도 8a는 고정구가 바닥재에 부착된 상태를 도시하며, 도 8b는 고정구가 레버를 사용하여 바닥재로부터 떨어져 위치된 상태를 도시한다.

도 9는 제4실시예를 도시한 고정구의 사시도를 도시하되, 도 9a는 고정구가 바닥재에 부착된 상태를 도시하며, 도 9b는 스크류를 사용하여 바닥재로부터 떨어져 위치된 상태를 도시한다.

도 10은 구조체 구성 유닛들이 도 6에 도시된 고정구를 채용하여 고정된 상태를 도시하되, 도 10a는 유닛이 고정된 스테이지의 유닛의 측면도를 도시하며, 도 10b는 각 유닛의 고정이 완료된 상태로 유닛의 측면도를 도시한다.

도 11a, 11b 및 11c는 대상물들을 고정시킨 예들을 도시한 각각의 유닛들의 사시도이다.

도 12는 현 발명가들이 이미 제안한 자동화된 구조체 연구 교육 장치의 예시적인 구조를 도시한 사시도이다.

Claims (14)

1. 전체가 하나의 유닛처럼 작동하는 장치인 유닛 구성체를 형성하기 위해, 복수개의 유닛들이 연결되거나, 맞물리거나, 상호 결합되어, 유닛 구성체의 실험 및 교육이 수행되되, 적어도 두 개의 유닛들이 자성을 가진 바닥재 상의 원하는 위치에 위치되도록 구성되며, 유닛 구성체를 구성하기 위해 바닥재 상에 고정될 유닛들 상호간의 위치 조절이 가능하도록 유닛들의 각각은 자기력을 가지는 고정구에 의해 상기 원하는 위치에서 바닥재에 분리 가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 실험 및 교육 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   고정구는 가압부를 포함하며,

   바닥재와 가압부 사이에 끼워진 유닛은, 바닥재를 향한 고정구의 부착력에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 실험 및 교육 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   가압부에는 탄성 물질로 이루어진 미끄럼 방지 부재가 형성된 것을 특징으로 하는 실험 및 교육 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   가압부의 위치는, 유닛의 고정 부재의 가압되는 부분의 크기에 따라 가압 방향으로 이동 및 조정이 가능한 것을 특징으로 하는 실험 및 교육 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   고정 부재는 적어도 두 개의 유닛들에 형성되고, 고정 부재의 가압되는 부분의 크기가 고정구의 가압부에 대응되는 부분에서 일정한 것을 특징으로 하는 실험 및 교육 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   적어도 하나의 유닛의 고정 부재는 유닛의 바닥부가 되며, 유닛의 고유 기능을 수행하는 구성 부재가 바닥부 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 실험 및 교육 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   홀(hole) 또는 노치(notch)로 형성된 부분이, 적어도 하나의 유닛의 고정 부재 상에 고정구를위치시키기 위해 형성되며, 고정구의 적어도 일부는 고정구를 위치시키기 위해 상기 부분 내에 위치되고 수용됨으로써, 고정구는 다른 유닛의 고정을 방해하지 않는 것을 특징으로 하는 실험 및 교육 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   고정구 상에 형성되는 맞물림 수단과 맞물리는 맞물림 부재가 적어도 하나의 유닛의 고정 부재 상에 구비됨으로써, 유닛을 바닥재에 고정할 때 고정구의 위치 변화가 방지되는 것을 특징으로 하는 실험 및 교육 장치.
9. 제 3 항에 있어서,

   미끄럼 방지 부재는 고정구가 바닥재에 부착되어 고정되도록 하며, 유닛의 고정 부재가 미끄럼 방지 부재를 통해 가압되고 고정될 때, 유닛의 고정 부재로부터 받는 상기 미끄럼 방지 부재의 탄성 변형에 따른 반발력에 의한 바닥재에 대한 정착구의 부착력의 감소 및 유닛의 고정 부재에 대한 가압력의 감소가 고정 부재가 고정되는 것을 방해하지 않는 것을 특징으로 하는 실험 및 교육 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    바닥재에 대한 고정구의 부착력의 감소 및 유닛의 고정 부재에 대한 가압력의 감소가 유닛의 고정 부재의 가압되는 부분의 크기의 변화에 관계없이 고정 부재가 고정되는 것을 방해하지 않도록, 미끄럼 방지 부재의 탄성 계수가 설정되는 것을 특징으로 하는 실험 및 교육 장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    영구 자석의 위치에 의해 분리 가능하게 되는 구조체가 고정구 내에 구비되며, 상기 구조체에의해, 고정구가 바닥재에 부착되거나 바닥재로부터 분리되기 위하여, 영구 자석의 자기력선의 경로가 제어되는 것을 특징으로 하는 실험 및 교육 장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    자성 전달 부재들이 블럭의 일 그룹을 형성하기 위해 각각 영구 자석의 양쪽 극에 부착되며, 자성 전달 부재들은 블럭을 움직여 영구 자석의 자기력선들의 경로를 제어하기 위하여, 상기 블럭의 일 그룹의 구조와 동일하지만 영구 자석 위치에 비자성물체가 위치된 구조를 가진 블럭의 다른 그룹 상에 접촉하고 미끄러질 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 실험 및 교육 장치.
13. 제 1 항에 있어서,

    고정구는 바닥재에 고정구를 부착되도록 하는 영구 자석 및 영구 자석의 부착력에 대항하여 바닥재로부터 고정구를 분리시키기 위한 분리 수단을 구비함으로써, 고정구가 분리 수단에 의해 바닥재로부터 분리되거나 바닥재에 부착되는 것을 특징으로 하는 실험 및 교육 장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    고정구를 바닥재로부터 분리시키는 힘을 증가시키는 구조체가 분리 수단인 것을 특징으로 하는 실험 및 교육 장치.

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