KR101389501B1 - 코깅 감소용 마그네틱 기어 및 이를 이용한 이송장치 - Google Patents

코깅 감소용 마그네틱 기어 및 이를 이용한 이송장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코깅 감소용 마그네틱 기어 및 이를 이용한 이송장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비접촉식 마그네틱 랙 피니언 기어(Magnetic Rack Pinion Gear)를 구성함에 있어, 마그네틱 랙과 마그네틱 피니언의 형상을 요철형으로 형성하고, 마그네틱 랙과 마그네틱 피니언 중 어느 하나의 자력이 다른 하나의 자성체에 유도되도록 함으로써, 고온 등의 악조건에서도 안정적으로 동작될 수 있도록 한 것이다.
특히, 본 발명은 마그네틱 랙과 마그네틱 피니언 간의 자력에 의한 동력전달방향에 대하여 경사방향으로 마그네트(Magnet)를 배치함으로써, 동력전달과정에서 발생하는 코깅(Cogging)을 최소화할 수 있다.
따라서, 비접촉식 기어 분야 및 고청정 환경 및 악조건(예를 들어, 고온)이 요구되는 설비분야에서 장치 및 시스템의 안정성과 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

Description

코깅 감소용 마그네틱 기어 및 이를 이용한 이송장치{Magnetic gear for cogging decrease and transfer equipment using the same}
본 발명은 코깅 감소용 마그네틱 기어 및 이를 이용한 이송장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비접촉식 마그네틱 랙 피니언 기어(Magnetic Rack Pinion Gear)를 구성함에 있어, 마그네틱 랙과 마그네틱 피니언의 형상을 요철형으로 형성하고, 마그네틱 랙과 마그네틱 피니언 중 어느 하나의 자력이 다른 하나의 자성체에 유도되도록 함으로써, 고온 등의 악조건에서도 안정적으로 동작될 수 있도록 한 것이다.
특히, 본 발명은 마그네틱 랙과 마그네틱 피니언 간의 자력에 의한 동력전달방향에 대하여 경사방향으로 마그네트(Magnet)를 배치함으로써, 동력전달과정에서 발생하는 코깅(Cogging)을 최소화할 수 있는 코깅 감소용 마그네틱 기어 및 이를 이용한 이송장치에 관한 것이다.
일반적으로 알려져 있는 기어를 이용하는 동력전달장치는 기어의 기계적 결합에 의해 동력을 전달하는 것으로, 평 기어, 헬리컬 기어, 베벨 기어, 웜기어, 랙피니언 기어 등이 있다.
그러나, 이러한 기계식 기어는 기어간의 맞물림에 의해 소음이 발생하고, 기어의 마모 및 미세금속가루가 발생할 뿐만 아니라, 내구성 및 열화에 대한 문제가 있었으며, 동작시 코깅(Cogging, 흔들림이나 충격)이 심하고 정기적으로 윤활유를 공급해야 하는 불편함이 있었다.
따라서, 고청정 환경이 요구되는 LCD 제조설비, 반도체 설비, 제약설비, 식품 제조설비 등에서는 기계식 기어를 사용하지 않고 비접촉식 기어를 사용하게 된다.
이러한 비접촉식 기어로는 자기력을 이용한 마그네트 기어가 있으며, 특히 이송장치 등에서는 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0099938호 "마그네트 기어"와 같은 피니언(Pinion)형태의 마그네틱 기어와 마그네틱 랙 기어를 이용하게 된다.
한편, 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0099938호 "마그네트 기어"를 살펴보면, 마그네트가 회동축에 나란한 직선형으로 배치되어 있어, 회동시 마그네틱 랙 기어와 마그네틱 피니언 기어 간의 인력과 척력이 급격하게 변화하면서 반복되기 때문에, 동력전달시 발생하는 코깅문제를 효율적으로 해결하지 못하는 문제점이 있었다.
한편, 영구자석 등의 마그네트는 작업환경 내의 온도가 상승할수록 자력이 약해지게 되고, 이 온도가 퀴리온도(Curie temperature) 이상으로 상승하면 자력이 소멸되는 상자성(常磁性) 상태가 된다.
따라서, 고온의 작업환경을 갖는 설비에서는 마그네트 기어의 이용이 제한될 수 밖에 없는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0099938호 "마그네트 기어"
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 고온의 작업환경을 갖는 설비에서도 안정적으로 동작할 수 있는 코깅 감소용 마그네틱 기어 및 이를 이용한 이송장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 동력전달과정에서 발생하는 코깅(Cogging)을 최소화할 수 있는 코깅 감소용 마그네틱 기어 및 이를 이용한 이송장치를 제공하는데 목적이 있다.
특히, 본 발명은 비접촉식 마그네틱 랙 피니언 기어(Magnetic Rack Pinion Gear)를 구성함에 있어, 동력전달방향에 대하여 경사방향으로 마그네트(Magnet)를 배치함으로써, 회동시 마그네틱 랙과 마그네틱 피니언 간의 인력과 척력이 부드럽게 변화할 수 있도록 한 코깅 감소용 마그네틱 기어 및 이를 이용한 이송장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 코깅 감소용 마그네틱 기어는, 평면형의 백요크(Back yoke)와, 상기 백요크의 상부에 구성되며 일정간격마다 자력이 유도되는 돌출부가 반복형성되는 요철자성체를 포함하는 마그네틱 랙(Rack); 및 회동축에 결합되는 원통형의 홀더(Holder)와, 상기 돌출부에 대응하도록 이격되어 상기 홀더의 외부에 다수 개의 마그네트가 구성되는 마그네틱 피니언(Pinion)을 포함한다.
또한, 상기 마그네틱 피니언은, 상기 홀더와 마그네트 사이에 원통형자성체가 더 구성될 수 있다.
또한, 상기 마그네트는, 일측을 N극으로 하는 정극성 마그네트; 및 일측을 S극으로 하는 역극성 마그네트가 번갈아 구성될 수 있다.
또한, 상기 마그네틱 랙의 길이방향과 상기 마그네틱 피니언의 중심축방향이 서로 직교하도록 구성되고, 상기 요철자성체는, 상기 돌출부가 상기 마그네틱 랙의 길이방향에 직교하는 방향으로 형성되는 직선형 요철자성체를 포함하며, 상기 마그네트는, 상기 마그네틱 피니언의 중심축방향에 나란하도록 구성되는 직선형 마그네트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 마그네틱 피니언의 마그네트와 상기 마그네틱 랙의 돌출부의 매칭각이 0° 내지 30°일 수 있다.
또한, 상기 요철자성체는, 상기 돌출부가 상기 마그네틱 랙의 이동방향에 대하여 경사지게 형성되는 사선형 요철자성체를 포함하고, 상기 마그네트는, 상기 마그네틱 피니언의 회동축에 대하여 나선으로 구성되는 나선형 마그네트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 마그네틱 랙의 길이방향과 상기 마그네틱 피니언의 중심축방향이 서로 직교하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 마그네틱 피니언의 마그네트와 상기 마그네틱 랙의 돌출부의 매칭각이 0° 내지 30°일 수 있다.
또한, 상기 마그네틱 랙의 길이방향과 상기 마그네틱 피니언의 중심축방향이 서로 나란하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 마그네틱 랙의 길이방향와 나란하도록 상기 회동축을 구성하고, 상기 회동축에는 상기 마그네틱 피니언이 일정간격마다 적어도 두 개가 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 코깅 감소용 마그네틱 기어를 이용한 이송장치는, 이송방향을 따라 구성되는 적어도 하나의 가이드부를 포함하는 이송체, 상기 이송체의 일측에 구성되는 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 코깅 감소용 마그네틱 기어를 포함하고, 상기 이송체의 하부에 구성되는 척력발생부 및 상기 이송체의 상부에 구성되는 인력발생부 중 적어도 하나를 더 포함한다.
또한, 상기 이송체가 내부에서 이동되는 챔버를 포함하고, 상기 마그네틱 기어의 마그네틱 랙은 상기 챔버 내부에서 이동하도록 구성되고, 상기 마그네틱 기어의 마그네틱 피니언은 상기 챔버 외부에서 회동하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 코깅 감소용 마그네틱 기어는, 회동축에 대하여 나선으로 구성되는 나선형 마그네트를 포함하며 상기 이송체의 하부에 구성되는 마그네틱 피니언; 및 상기 돌출부가 상기 마그네틱 랙의 이동방향에 대하여 경사지게 형성되는 사선형 요철자성체를 포함하고, 상기 마그네틱 피니언으로부터 일정거리 이격되어 상기 마그네틱 피니언의 양측방향에 구성되는 두 개의 마그네틱 랙을 포함할 수 있다.
상기와 같은 해결수단에 의해, 본 발명은 퀴리온도가 낮은 재질의 마그네틱 피니언을 고온의 챔버 외부에 구성하고, 퀴리온도가 높은 재질의 자성체를 포함하는 마그네틱 랙을 고온의 챔버 내부에 구성함으로써, 고온의 작업환경을 갖는 설비에서도 안정적으로 동작할 수 있는 효과가 있다.
또한, 마그네틱 피니언과 마그네틱 랙의 재질 및 위치를 서로 치환할 수 있으며, 다양한 형태의 챔버 및 이를 포함하는 설비에 적용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 본 발명은 회동시 마그네틱 랙과 마그네틱 피니언 간의 인력과 척력이 부드럽게 변화할 수 있도록 함으로써, 동력전달과정에서 발생하는 코깅(Cogging)을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
더불어, 본 발명의 코깅 감소용 마그네틱 기어를 이용하는 이송장치의 하부 및 상부에 각각 척력과 인력을 발생시키는 마그네트를 구비함으로써, 이송을 위한 가이드부에 가해지는 하중을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
결과적으로, 본 발명의 코깅 감소용 마그네틱 기어를 이용한 이송장치는, 소음 및 코깅이 거의 발생하지 않고, 장치의 안정성은 크게 향상될 수 있으며, 오작동이나 고장의 발생률은 감소될 수 있고, 장치 및 전체 시스템의 수명은 향상될 수 있는 효과가 있다.
또한, 다양한 설비 및 작업환경에서도 용이하게 적용하여 안정적으로 동작될 수 있는 장점이 있다.
따라서, 비접촉식 기어 분야 및 고청정 환경 및 악조건(예를 들어, 고온)이 요구되는 설비분야에서 장치 및 시스템의 안정성과 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 코깅 감소용 마그네틱 기어의 일 실시예를 설명하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 마그네틱 피니언을 설명하는 분해사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 코깅 감소용 마그네틱 기어의 다른 일 실시예를 설명하는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 코깅 감소용 마그네틱 기어의 또 다른 일 실시예를 설명하는 사시도이다.
도 5는 도 1의 마그네트 랙과 마그네트 피니언의 극성매칭각을 설명하는 도면이다.
도 6은 도 1의 원통형자성체에 의해 누설자속이 최소화됨을 설명하는 도면이다.
도7은 도 1의 코깅 감소용 마그네틱 기어가 동작되는 과정을 설명하는 도면이다.
도 8은 도 4의 코깅 감소용 마그네틱 기어에 대한 사용상태도이다.
도 9은 본 발명에 의한 코깅 감소용 마그네틱 기어를 고온의 챔버에 적용하는 방법을 설명하는 구성도이다.
도 10은 본 발명에 의한 코깅 감소용 마그네틱 기어를 이용한 이송장치의 일 실시예를 설명하는 구성도이다.
본 발명에 따른 코깅 감소용 마그네틱 기어 및 이를 이용한 이송장치에 대한 예는 다양하게 적용할 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 코깅 감소용 마그네틱 기어의 일 실시예를 설명하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 마그네틱 피니언을 설명하는 분해사시도이다.
도 1을 참조하면, 코깅 감소용 마그네틱 기어(A)는 마그네틱 랙(Rack)(100) 및 마그네틱 피니언(Pinion)(200)을 포함한다.
마그네틱 랙(100)은 마그네트 피니언(200)에 의해 자력이 유도되는 구간과 자력이 유도되지 않는 구간이 번갈아 반복되는 것으로, 평면형의 백요크(Back yoke)(110)와, 백요크(100)의 상부에 구성되며 일정간격마다 자력이 유도되는 돌출부(121)가 반복형성되는 요철자성체(120)를 포함한다. 여기서, 백요크(110)의 재질은 SUS(Stainless Use Steel)를 포함할 수 있다.
마그네틱 피니언(200)은 도 8에 나타난 회동축(300)에 결합되는 원통형의 홀더(Holder)(210)와, 홀더(210)에 끼워지는 원통형자성체(220) 및 원통형자성체(220)의 외부면을 따라 요철자성체(120)의 돌출부(121)에 대응하도록 이격되어 다수 개의 마그네트(230)를 포함한다. 여기서, 홀더(210)의 재질은 백요크(110)와 동일 내지 유사할 수 있다.
또한, 요철자성체(120)는 도 1에 나타난 바와 같이, 돌출부(121)가 마그네틱 랙(100)의 길이방향에 직교하도록 직선형 돌출부(121)로 형성되는 직선형 요철자성체(120)를 포함할 수 있다.
또한, 마그네틱 피니언(200)의 마그네트(230)는 도 1에 나타난 바와 같이, 마그네틱 피니언(200)의 중심축방향에 나란하도록 구성되는 직선형 마그네트(230)를 포함할 있다.
따라서, 마그네틱 랙(100)의 길이방향과 마그네틱 피니언(200)의 중심축방향이 서로 직교하도록 구성될 수 있으며, 마그네틱 피니언(200)이 회전함에 따라, 마그네틱 랙(100)이 직선으로 이동을 할 수 있다.
또한, 마그네틱 피니언(200)의 마그네트(230)는 도 2에 나타난 바와 같이, 일측을 N극으로 하는 정극성 마그네트(231)와, 일측을 S극으로 하는 역극성 마그네트(232)가 번갈아 구성될 수 있다.
도 2에서, 미설명 부호 '211'은 마그네틱 피니언(200)을 회동축에 고정시키기 위한 볼트가 결합되는 고정홀이다.
여기서, 마그네트 피니언(200)의 마그네트(230)에 의해 마그네트 랙(100)의 요철자성체(120)에 자력이 유도되는 것은 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
이상에서, 마그네틱 랙(100)은 요철자성체(120)를 포함하고, 마그네틱 피니언(200)은 마그네트(230)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 당업자의 요구에 따라 마그네틱 랙(100)의 요철자성체(120)를 대신하여 마그네트를 구성하고, 이에 대응하도록 마그네틱 피니언(200)에 요철자성체를 구성할 수 있음은 물론이며, 이러한 치환은 하기에서도 동일함은 당연하다. 다시 말해, 마그네틱 피니언(200)에서 자력을 발생시키고 마그네틱 랙(100)에 자력을 유도하는 방식과, 마그네틱 랙(100)에서 자력을 발생시키고 마그네틱 피니언(200)에 자력을 유도하는 방식이 모두 가능할 수 있다. 따라서, 이상의 두 가지 방식 모두가 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 판단하는 것은 당연하다.
도 3은 본 발명에 의한 코깅 감소용 마그네틱 기어의 다른 일 실시예를 설명하는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 마그네틱 랙(100')의 요철자성체(120')는, 돌출부(121')가 마그네틱 랙(100')의 이동방향에 대하여 경사지게 형성되는 사선형 요철자성체(120')로 형성될 수 있다.
또한, 마그네틱 피니언(200')의 마그네트(230')는, 마그네틱 피니언(200')의 회동축에 대하여 나선으로 구성되는 나선형 마그네트(230')로 형성될 수 있다. 여기서, 나선형 마그네트(230')는 일측을 N극으로 하는 정극성 나선형 마그네트(231')와, 일측을 S극으로 하는 역극성 나선형 마그네트(232')가 번갈아 구성될 수 있음은 물론이다.
또한, 코깅 감소용 마그네틱 기어(A)는 도 1에 나타난 바와 같이, 마그네틱 랙(100')의 길이방향과 마그네틱 피니언(200')의 중심축방향이 서로 직교하도록 구성될 수 있다.
도 1의 마그네틱 랙(100)과 마그네틱 피니언(200)은 최단거리가 선으로 형성되고, 도 3의 마그네틱 랙(100')과 마그네틱 피니언(200')은 최단거리가 점으로 형성될 수 있다.
따라서, 도 1의 코깅 감소용 마그네틱 기어(A)에 비하여 도 3의 코깅 감소용 마그네틱 기어(A)가 보다 부드러운 자력의 변화효과를 얻을 수 있고, 이로 인해 보다 향상된 코깅 감소 효과를 얻을 수 있다.
도 4는 본 발명에 의한 코깅 감소용 마그네틱 기어의 또 다른 일 실시예를 설명하는 사시도이다.
도 4를 참조하면, 코깅 감소용 마그네틱 기어(A)는 마그네틱 랙(100')의 길이방향과 마그네틱 피니언(200')의 중심축방향이 서로 나란하도록 구성될 수 있다.
이를 살펴보면, 먼저, 마그네틱 랙(100')과 마그네틱 피니언(200')의 최단거리를 나타내는 가상의 직선(L)을 가정하고 가상의 직선(L) 위의 한 점(P)을 설정하며, 설정된 점(P)은 자력의 변화에 대하여 동일한 자력에 따라 직선(L) 위를 이동하는 것으로 한다.
이후, 마그네틱 피니언(200')이 일측방향으로 회전(도 4에서 좌측상부를 바라보고 반시계방향)하면, 점(P)은 직선(L)을 따라 도 4의 우측하부방향으로 이동하게 되므로, 마그네틱 랙(100')이 도 4의 우측하부방향으로 이동하게 되는 것이다.
결과적으로, 도 1 및 도 3과 같이 마그네틱 랙(100')의 길이방향과 마그네틱 피니언(200')이 중심축방향이 직교되는 경우와 도 4와 같이 나란한 경우 모두에 대하여, 마그네틱 피니언(200)(200')이 회전하면 마그네틱 랙(100)(100')은 길이방향으로 이동할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4에서 설명된 마그네틱 랙(100') 및 마그네틱 피니언(200')의 자력방향 기울기는 다양하게 변형될 수 있으나, 코깅을 최소화하기 위하여 45°로 형성됨이 바람직하다.
도 5는 도 1의 마그네트 랙과 마그네트 피니언의 극성매칭각을 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 마그네틱 피니언(200)의 마그네트(230)가 마그네틱 랙(100)의 돌출부(121)에 접근하게 되면, 마그네트(230)의 극성에 반대되는 극성이 돌출부(121)에 유도될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 나타난 바와 같이 마그네틱 피니언(200)의 마그네트(230)가 N극인 경우, 해당 마그네트(230)에 인접된 돌출부(121)는 S극으로 유도될 수 있다.
이후, 마그네틱 피니언(200)이 회전함에 따라 마그네틱 랙(100)과의 극성 변화에 의해 발생되는 코깅을 최소화하기 위해서는, 자력에 의한 인력과 척력이 자연스럽게 변화되도록 해야 한다.
다시 말해, 도 5에 나타난 바와 같이, 마그네틱 랙(100)의 어느 하나의 극성에 대하여, 마그네틱 피니언(200)은 인력과 척력이 동시에 가해지도록 하고, 이러한 인력과 척력이 점차적으로 변화하도록 할 필요가 있다.
따라서, 마그네틱 피니언(200)의 마그네트(230)와 마그네틱 랙(100)의 돌출부(121)의 매칭각이 0° 내지 30°로 형성되도록, 마그네틱 랙(100)과 마그네틱 피니언(200)을 구성함이 바람직하다.
한편, 본 발명에서는 마그네틱 랙(100)의 판형자성체(120) 및 마그네틱 피니언(200)의 원통형자성체(220)는 누설되는 자속을 최소화하는 기능을 수행한다.
도 6은 도 1의 원통형자성체에 의해 누설자속이 최소화됨을 설명하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 마그네틱 피니언(200)의 원통형자성체(200)가 구성되지 않는 경우, 도 6의 (a)에 나타난 바와 같이, 마그네틱 랙(100)과 마그네틱 피니언(200)에서 누설자속(a)이 발생하며, 이러한 누설자속(a)은 마그네틱 피니언(200)의 회전운동을 마그네틱 랙(100)의 직선운동으로 변환하는 과정에서 에너지(동력)의 손실을 발생시킬 수 있다.
이러한 에너지의 손실을 최소화하기 위하여, 본 발명에서와 같이 마그네틱 피니언(200)에 원통형자성체(220)를 구성하게 되면, 도 6의 (b)에 나타난 바와 같이 누설되는 자속이 원통형자성체(220) 내부로 흐르면서, 마그네틱 랙(100)과 마그네틱 피니언(200) 간의 자력을 향상시키게 되고, 이에 따라 마그네틱 피니언(200)의 회전운동이 마그네틱 랙(100)의 직선운동으로 변환되는 변환효율이 향상될 수 있다.
도7은 도 1의 코깅 감소용 마그네틱 기어가 동작되는 과정을 설명하는 도면이다.
도 7을 참조하면, N극의 마그네트(230)가 마그네틱 랙(100)의 어느 하나의 돌출부(121)에 접근하게 되면, 마그네트(230)의 극성에 반대되는 극성인 S극이 돌출부(121)에 유도될 수 있다.
또한, S극으로 유도된 돌출부(121)에 인접한 돌출부(121)는 N극으로 유도될 수 있다.
이후, 마그네틱 피니언(200)이 회동하면, 마그네틱 랙(100)의 돌출부(121)가 마그네틱 피니언(200)의 마그네트(230)에 의해 순차적으로 유도되면서, 마그네틱 랙(100)이 이동할 수 있게 된다.
도 7에서, 마그네틱 랙(100)의 돌출부(121)에 표시된 굵은 글씨의 극성표시는 강한 자력이 유도됨을 표현한 것이고, 블록 글씨의 극성표시는 약한 자력이 유도됨을 표현한 것이다.
한편, 마그네틱 피니언(200')의 회전운동으로 마그네틱 랙(100')의 직선운동의 힘을 향상시키기 위하여, 다수개의 마그네틱 피니언(200)을 구성해야 하는바, 도 1 및 도 3의 마그네틱 랙(100)(100') 및 마그네틱 피니언(200)(200')의 결합구조에서는, 마그네틱 피니언(200)(200')이 증가하는 개수만큼 회동축과 모터의 개수도 증가되어야만 한다.
이는 결과적으로, 전체 장비 및 시스템의 비용증가와 동작제어에 어려움을 발생시킬 수 있다.
이를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 하기와 같은 방법으로 회동축과 모터의 개수를 증가시키지 않고, 마그네틱 피니언(200')의 개수만을 증가시켜 마그네틱 랙(100')의 직선운동의 힘을 향상시킬 수 있다.
도 8은 도 4의 코깅 감소용 마그네틱 기어에 대한 사용상태도이다.
도 8을 참조하면, 마그네틱 랙(100')의 길이방향와 나란하도록 회동축(300)을 구성하고, 도 4에 나타난 마그네틱 랙(100') 및 마그네틱 피니언(200')의 결합구조를 적용하여, 회동축(300)에는 적어도 두 개의 마그네틱 피니언(200')을 구성할 수 있다.
한편, 고온의 작업환경을 갖는 챔버(C) 내부를 이동하는 이송체를 안정적으로 이동시키기 위해서는, 코깅 감소용 마그네틱 기어(A)의 자력이 안정적으로 유지되어야만 한다.
도 9은 본 발명에 의한 코깅 감소용 마그네틱 기어를 고온의 챔버에 적용하는 방법을 설명하는 구성도이다.
도 9를 설명하기에 앞서, 마그네틱 피니언(200)(200')의 마그네트(230)(230')는 자발자화가 가능한 영구자석 등을 포함할 수 있으며, 마그네틱 랙(100)(100')의 요철자성체(120)(120')는 자계 안에서 자력이 유도되는 금속재 자성채를 포함할 수 있다.
이러한 마그네트(230)(230') 및 요철자성체(120)(120')는 재질에 따라 퀴리온도(Curie temperature)가 달라지기는 하나, 주로 마그네트(230)(230')의 퀴리온도는 낮을 수 있고 요철자성체(120)(120')의 퀴리온도는 높을 수 있다.
따라서, 퀴리온도가 높은 마그네틱 랙(100)은 챔버(C) 내부(고온)에 구성하여 이송체와 함께 이동되도록 구성하고, 퀴리온도가 낮은 마그네틱 피니언(200)은 챔버(C) 외부(저온)에서 회동하도록 구성함으로써, 고온의 작업환경에서도 안정적으로 자력을 유지할 수 있도록 할 수 있다.
도 10은 본 발명에 의한 코깅 감소용 마그네틱 기어를 이용한 이송장치의 일 실시예를 설명하는 구성도이다.
도 10을 참조하면, 코깅 감소용 마그네틱 기어를 이용한 이송장치(400)는 이송체(410), 척력발생부(420), 인력발생부(440)를 포함하며, 일측에 도 4의 마그네틱 랙(100') 및 마그네틱 피니언(200')이 구성된다.
이송체(410)는 양측면에 구성된 가이드부(411)를 따라 직선방향으로 이동하며, 상부에 운반대상체(500)가 놓여질 수 있다. 여기서, 운반대상체(500)는 본 발명의 이송장치가 적용되는 설비에 따라 달라지는 것으로, 반도체 제조설비의 경우에는 반도체 웨이퍼를 포함할 수 있다.
또한, 척력발생부(420)는 이송체(410)의 하부에 구성되어 이송체(410)를 자력에 의해 상부방향으로 밀어내는 힘을 발생시킬 수 있고, 인력발생부(440)는 이송체(410)의 상부에 구성되어 이송체(410)를 상부방향으로 잡아당기는 힘을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 척력발생부(420)는 동일 극성의 마그네트를 배치하여 척력을 발생할 시킬 수 있고, 인력발생부(440)는 다른 극성의 마그네트를 배치하여 인력을 발생시킬 수 있다.
바람직하게는, 이송체(410)의 상부에 구성되는 인력발생부(440)는, 인력발생부(440)의 자력이 운반대상체(500)에 영향을 미치지 못하도록 충분한 거리를 확보하기 위하여, 별도의 지지암(430)을 통해 이송체(410)의 상부에 구성될 수 있다.
또한, 도 10에 나타난 바와 같이 마그네틱 피니언(200')이 이송체(410)의 중심부에 구성될 경우, 코깅 감소용 마그네틱 기어(A)의 동작에 의한 이송체(410)의 좌우균형 유지를 위하여, 마그네틱 피니언(200')의 양측방향에 두 개의 마그네틱 랙(100')을 구성할 수 있다.
도 10에서, 도 9에 나타난 챔버(C)는 나타내지 않았으나, 마그네틱 랙(100')을 포함하는 이송장치(400)를 챔버 내부에 구성되도록 하고, 마그네틱 피니언(200')을 챔버 외부에 구성되도록 함으로써, 고온의 작업환경에서도 안정적인 이송이 수행될 수 있도록 할 수 있음은 당연하다.
이상에서 본 발명에 의한 코깅 감소용 마그네틱 기어 및 이를 이용한 이송장치에 대하여 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지는 것이므로, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
A : 코깅(Cogging) 감소용 마그네틱 기어
100, 100' : 마그네틱 랙(Rack) 110 : 백요크(Back yoke)
120 : 직선형 요철자성체 120' : 사선형 요철자성체
121 : 직선형 돌출부 121' : 사선형 돌출부
200, 200' : 마그네틱 피니언(Pinion)
210 : 홀더(Holder) 220 : 원통형자성체
230 : 직선형 마그네트 230' : 나선형 마그네트
300 : 회동축
400 : 이송장치 410 : 이송체
411 : 가이드부 420 : 청력발생부
440 : 인력발생부

Claims (13)

  1. 평면형의 백요크(Back yoke)와, 상기 백요크의 상부에 구성되며 일정간격마다 자력이 유도되는 돌출부가 반복형성되는 요철자성체를 포함하는 마그네틱 랙(Rack); 및
    회동축에 결합되는 원통형의 홀더(Holder)와, 상기 돌출부에 대응하도록 이격되어 상기 홀더의 외부에 다수 개의 마그네트가 구성되는 마그네틱 피니언(Pinion);을 포함하고,
    상기 마그네틱 피니언의 마그네트와 상기 마그네틱 랙의 돌출부 간의 매칭각이 0° 내지 30°인 것을 특징으로 하는 코깅 감소용 마그네틱 기어.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 마그네틱 피니언은,
    상기 홀더와 마그네트 사이에 원통형자성체가 더 구성되는 것을 특징으로 하는 코깅 감소용 마그네틱 기어.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 마그네트는,
    일측을 N극으로 하는 정극성 마그네트; 및
    일측을 S극으로 하는 역극성 마그네트가 번갈아 구성되는 것을 특징으로 하는 코깅 감소용 마그네틱 기어.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마그네틱 랙의 길이방향과 상기 마그네틱 피니언의 중심축방향이 서로 직교하도록 구성되고,
    상기 요철자성체는,
    상기 돌출부가 상기 마그네틱 랙의 길이방향에 직교하는 방향으로 형성되는 직선형 요철자성체를 포함하며,
    상기 마그네트는,
    상기 마그네틱 피니언의 중심축방향에 나란하도록 구성되는 직선형 마그네트를 포함하는 것을 특징으로 하는 코깅 감소용 마그네틱 기어.
  5. 삭제
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요철자성체는,
    상기 돌출부가 상기 마그네틱 랙의 이동방향에 대하여 경사지게 형성되는 사선형 요철자성체를 포함하고,
    상기 마그네트는,
    상기 마그네틱 피니언의 회동축에 대하여 나선으로 구성되는 나선형 마그네트를 포함하는 것을 특징으로 하는 코깅 감소용 마그네틱 기어.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 마그네틱 랙의 길이방향과 상기 마그네틱 피니언의 중심축방향이 서로 직교하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 코깅 감소용 마그네틱 기어.
  8. 삭제
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 마그네틱 랙의 길이방향과 상기 마그네틱 피니언의 중심축방향이 서로 나란하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 코깅 감소용 마그네틱 기어.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 마그네틱 랙의 길이방향와 나란하도록 상기 회동축을 구성하고,
    상기 회동축에는 상기 마그네틱 피니언이 일정간격마다 적어도 두 개가 구성되는 것을 특징으로 하는 코깅 감소용 마그네틱 기어.
  11. 이송방향을 따라 구성되는 적어도 하나의 가이드부를 포함하는 이송체,
    상기 이송체의 일측에 구성되는 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 코깅 감소용 마그네틱 기어를 포함하고,
    상기 이송체의 하부에 구성되는 척력발생부 및
    상기 이송체의 상부에 구성되는 인력발생부 중 적어도 하나를 더 포함하는 코깅 감소용 마그네틱 기어를 이용한 이송장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 이송체가 내부에서 이동되는 챔버를 포함하고,
    상기 마그네틱 기어의 마그네틱 랙은 상기 챔버 내부에서 이동하도록 구성되고,
    상기 마그네틱 기어의 마그네틱 피니언은 상기 챔버 외부에서 회동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 코깅 감소용 마그네틱 기어를 이용한 이송장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 코깅 감소용 마그네틱 기어는,
    회동축에 대하여 나선으로 구성되는 나선형 마그네트를 포함하며 상기 이송체의 하부에 구성되는 마그네틱 피니언; 및
    상기 돌출부가 상기 마그네틱 랙의 이동방향에 대하여 경사지게 형성되는 사선형 요철자성체를 포함하고, 상기 마그네틱 피니언으로부터 일정거리 이격되어 상기 마그네틱 피니언의 양측방향에 구성되는 두 개의 마그네틱 랙을 포함하는 것을 특징으로 하는 코깅 감소용 마그네틱 기어를 이용한 이송장치.
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