KR101532198B1 - 자기 홀딩 장치용 일체형 다중극 플레이트, 이의 제조 방법, 및 이를 이용한 자기 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기 클램핑 장치용 일체형 다중극 플레이트(11), 상기 플레이트의 제조 방법, 및 상기 플레이트를 가지는 자기 장치에 관한 것이며, 본 자기 장치는 상기 플레이트(11)에서 연장하여 플레이트(11)와 일체로 형성된 복수의 극편들(13)을 갖는다.

Description

자기 홀딩 장치용 일체형 다중극 플레이트, 이의 제조 방법, 및 이를 이용한 자기 장치{ONE-PIECE MULTIPOLE PLATE FOR A MAGNETIC HOLDING APPARATUS, PROCESS FOR MAKING SUCH PLATE AND MAGNETIC APPARATUS USING SUCH PLATE}

본 발명은 일체형 다중극 플레이트(one-piece multipole plate), 바람직하게 자기 클램핑 장치(magnetic clamping apparatus)를 포함하는 자기 홀딩 장치용 다중극 플레이트와, 상기 극 플레이트를 제조하는 방법에 관한 것이며, 이들은 특허청구범위의 제1항과 제12항의 전문(preambles)에 각각 정의되어 있다.

본 명세서에 사용된, 자기 클램핑 장치라는 용어는, 다음 장치를 가리키기 위한 것이다:

- 영구-자석식 장치, 즉, 클램핑을 위해 또는 그 상태를 활성(active) 상태에서 비활성(inactive) 상태로 그리고 그 반대로 변경하기 위해 사용될 때 전원 공급을 필요로 하지 않으며, 장치 내에 적절하게 배치된 영구 자석들로 구성된 장치;

- 영전기식 장치(electro-permanent apparatus), 즉, 클램핑을 위해 사용될 때 전원 공급을 필요로 하지 않고, 활성 상태로 되고 비활성 상태로 될 때 전원 공급을 필요로 하며, 가역 영구 자석들(reversible permanent magnets)로, 그리고 필요에 따라, 장치내에 적절하게 배치된 스태틱 영구 자석들(static permanent magnets)로 구성된 장치;

- 전자기 장치(electromagnetic apparatus), 즉, 클램핑을 위해 사용될 때 전원 공급을 필요로 하고, 자기 코어가 강자성 물질(ferromagnetic material)로 만들어진 장치.

종래 기술에서, 도 1a와 도 1b를 또한 참고하면, 예를 들어, 영전기식 이중-자석 형(electro-permanent dual-magnet type) 자기 클램핑 장치(1)를 제조하기 위한 방법은, 제1 단계에서 솔리드(solid) 강자성 물질로 프레임(frame)을 형성하며, 이 프레임에는 솔레노이드라고도 하는 "N" 개의 코일(3)이 배치된다.

상기 프레임(2)은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자들에게 잘 알려져 있는 방법으로 다양한 구성요소들과 함께 조립하여 만들 수도 있다.

솔레노이드(3)는 북극/남극이 형성되도록 적절하게 배치되고, 프레임(2) 외부에 위치한 전원(도시되지 않음)과 전기적으로 연결된다.

솔레노이드(3)는 AlNiCo 형 자석과 같은 가역 자석(reversible magnet)을 수용하기 위한 공간을 한정하는 형태의 구조를 가지며, 솔레노이드 위에 극편(pole piece)(5)이 놓인다.

극편(pole piece)(5)은 솔리드 강자성재를 기계 가공하여 얻는다.

본 명세서에 사용된 용어 "극편"은 자기 장치가 비활성 상태일 때 자기적으로 중성이고(magnetically neutral), 자기 장치가 활성 상태일 때 자기적으로 활성인(magnetically active) 표면을 일반적으로 가지는 강자성재로 형성된 소자(element)를 지칭하기 위한 것이다.

도 1b에 상세하게 나타낸 바와 같이, 극편(5)이 주어진 너비(width), 길이(length) 및 두께(thickness)의 6 면을 갖는 사각 평단면의 강자성 소자로 도시되어 있다.

구체적으로, 극편(5)의 6 면 중 4 면은 자기장이 일방향으로 배향되며, 제5 면은 자기장의 방향 그리고 그에 따라 남극/북극이 변화될 수 있고, 제6 면(5A)은 자기 장치가 비활성 상태일 때 중성이고, 자기 장치가 활성 상태일 때 나머지 5 면과 동일한 극성을 가질 수 있다.

자기 장치(1)는 서로 물리적으로 떨어져 있으며, 프레임(2)에 커플링되어 기계 가공될 피가공물이 배치되는 피가공물 홀딩면(workpiece holding surface)(2A)을 형성하는 복수의 극편(5)을 구비한다.

달리 말하면, 극편들(5)의 면(5A) 모두는 자기 장치의 자기 플레이트(magnetic plate)의 홀딩면(2A)을 형성하며, 이 홀딩면 상에 기계 가공될 피가공물들이 배치되어, 자기 장치가 활성화될 때 견고하게 클램핑된다.

상기한 종래의 방법은 극편들(5)을 예를 들어 나사(screw)(6)로 프레임(2)과 연합하여서, 솔레노이드(3)-가역자석(4) 어셈블리(assembly)를 하나의 팩(pack)으로 고정하는 단계를 포함한다.

이러한 목적으로, 각각의 극편(5)이 프레임(2)에 커플링되는 것을 허용하기 위해 홀들(holes)(7)이 프레임(2) 및 극편(5) 모두에 형성되며, 이러한 홀들은 각각의 극편(5)을 프레임(2)에 고정하기 위한 나사(6)와 맞물려 결합하도록 설계된다.

또한, 피가공물들을 기계가공하는데 특별히 요구될 때, 극 연장부들(pole extensions) (도시되지 않음)이 하나 이상의 극편(5)과 각각 연합될 수 있다.

예를 들어 극편(5)에 형성되어 있는 추가의 홀(8)에서 극 연장부를 나사 결합하는 것에 의해, 극 연장부는 자기 장치(1)의 극편(5)과 연합될 수 있으며, 이러한 홀(8)은 홀(7)과 동일한 길이 방향 축을 따라 연장한다.

또한, 상기한 종래의 방법은 페라이트(Ferrite) 또는 NdFeB와 같은 스태틱 자석(9)을 극편들(5) 사이의 틈(gap)에 적절하게 배치하여 피팅하는 단계를 포함한다.

마지막으로, 상기한 종래의 방법은 가역 자석(4)의 자속(flux)을 스태틱 자석(9)의 자속과 밸런스를 이루게 하는 "교정(calibration)" 단계와, 자기 장치(1)에 불순물 및/또는 액체가 실질적으로 침투하지 않도록 틈새를 레진(10)으로 충전하는 레진 케스팅 단계를 포함한다.

상기한 종래 자기 장치(1)의 제조 방법은 여러 가지 문제점을 안고 있으며, 그 중의 하나는 교정 단계와 관련이 있다.

상기 교정 단계는 많은 시간이 소요되며, 숙련된 전문기술자를 필요로 한다.

구체적으로, 종래의 자기 장치(1)는 다음과 같은 문제점들로 인해 교정 단계가 필요하다:

a) 각 극편의 스태틱 자석들로부터 얻을 수 있는 전체 자속 값(total flux value)이, 사전에 통계학적으로 계산된 경우일지라도, 사용되는 가역 자석의 자속값과 질과 양의 측면에서 다를 수 있고;

b) 자기 플레이트의 홀딩면을 형성하는 각 쌍의 극편들(5) 사이의 중심-대-중심 간격(center-to-center distances) 뿐만 아니라, 각 쌍의 극편들(5)의 면들 사이의 간격이 각종 재료 (스태틱 자석, 극편)의 치수 공차(dimensional tolerances)로 인해 변할 수 있으며;

c) 그 사이에 스태틱 자석(9)이 끼워지는 각 쌍의 극편들(5)의 면들이 극편과 프레임의 나사 결합으로 인해 수평이 아니다.

전술한 것에 더하여, 영전기식 이중-자석 형이든 아니든, 다음과 같은 많은 문제점들이 종래 자기 장치의 제조와 관련되어 있다:

- 극편들(5)의 상부에 형성되어 있는 홀들(8)의 정확한 정렬과 동일한 간격을 달성하는 것이 불가능하고;

- 극편들(5)이 클램핑 플레이트(clamping plate)에 홀딩된 피가공물의 기계 가공에 의해 야기되는 진동을 흡수하는 능력이 불량하고, 특히 극 연장부들이 사용될 때는 더욱 불량하며,

- 상기한 진동이 충전 레진(10)을 파손시킬 수 있고, 파손되면 냉각액이 솔레노이드 구역(3)에 침투하여 단락(short-circuit)을 일으킬 수 있다.

상기 종래 기술을 감안하여, 본 발명의 목적은, 종래 기술과 관련하여 상술한 문제점들을 제거하는 것이다.

본 발명에 의하면, 상기 목적은 특허청구범위 제1항에 정의되어 있는, 자기 홀딩 장치용 극 플레이트에 의해 달성된다.

상기 목적은 또한 특허청구범위 제12항에 정의되어 있는, 자기 홀딩 장치용 극 플레이트의 제조 방법에 의해 달성된다.

마지막으로, 상기 목적은 또한 특허청구범위 제20항에 정의되어 있는, 자기 홀딩 장치에 의해 달성된다.

본 발명에 의하면, 단 하나의 강자성체로 일체형(one-piece) 다중극 플레이트를 형성할 수 있어서, 상당한 시간을 절약할 수 있다.

본 발명은 단일 부품(single part), 즉 일체형 다중극 플레이트를 요건으로 하기 때문에, 이를 다루는 조립 공정에서도 시간을 절약할 수 있다.

또한 본 발명의 일체형 다중극 플레이트는 솔레노이드-가역자석 유닛에 "N" 개의 극편 장착이 용이하여, 여러 극편들 사이의 중심-대-중심 거리와 이들의 정렬에 대해 걱정할 필요가 없다.

또한, 본 발명에 의하면, 극 플레이트를 프레임의 중앙에 놓기만 하면 스태틱 자석을 극편의 변위 없이 삽입할 수 있어서, 종래 기술의 장치와 달리 극편의 위치 조정이 필요하지 않다.

본 발명의 일체형 다중극 플레이트는 다음과 같은 다른 장점들이 있다:

- 극 연장부들이 사용될 때, 이들의 간격이 100분의 1의 정밀도(centesimal accuracy)를 보장하여, 자기 장치를 사용하는 동안 기계가공의 정밀도를 향상시키며;

- 일체형 극 플레이트는 솔레노이드 구역과 작업표면(working surface)의 사이에 금속 격벽(metal diaphragm)이 형성되기 때문에, 솔레노이드 구역에 대한 액체 침투가 방지되고;

- 피가공물 기계가공으로 인해 극 플레이트에 가해지는 응력들(stresses)이 극 플레이트 전체에 분산되어, 향상된 내진을 보장한다.

마지막으로, 본 발명의 플레이트가 이중-자석 자기 장치에 사용되면, 다음과 같은 이유들 때문에, 두 종의 자석(스태틱 및 가역 자석)의 교정을 피할 수 있게 된다:

1) 극편들이 일정한 간격으로 배열되고, 극편 피치(pole piece pitch)가 10분의 1 밀리미터보다 작은 공차로 제공된다.

2) 본 발명의 플레이트는 과잉 자속으로도 부분적인 단락(partial short-circuiting)을 허용하여, 두 종의 자석(고정 및 가역 자석)의 자속들을 밸런스 잡을 필요가 없게 하며, 그에 따라 조립 공정 시간을 절약할 수 있다.

본 발명의 특징들과 장점들은 첨부된 도면들에 도시된 본 발명의 비한정적인 실시예에 대한 후술하는 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다. 도면들 중에서:
- 도 1a와 도 1b는 각각 종래 기술에 의한 자기 장치의 단면도와, 상기 자기 장치 중 소자 하나의 평면도이다.
도 2a는 본 발명의 일체형 다중극 플레이트의 제1 실시예의 평면도이고;
도 2b는 도 2a의 일체형 다중극 플레이트의 X-X 선 측방향 단면도이다.
도 2c는 본 발명의 일체형 다중극 플레이트의 제2 실시예의 평면도이고;
도 2d는 도 2c의 일체형 다중극 플레이트의 X'-X' 선 측방향 단면도이다.
도 3 은 도 2a 또는 도 2c의 플레이트가 프레임과 연합하여 본 발명의 자기 장치를 형성하는 것을 도시한 것이고;
도 4는 도 a 또는 도 2c의 플레이트가 프레임과 연합하여 본 발명의 다른 자기 장치를 형성하는 것을 도시한 것이다.
도 5a는 본 발명의 일체형 다중극 플레이트의 제3 실시예의 평면도이고;
도 5b는 도 5a의 일체형 다중극 플레이트의 X"-X" 선 측방향 단면도이다.
도 6은 도 5a의 플레이트가 프레임과 연합하여 본 발명의 자기 장치를 형성하는 것을 도시한 것이다.
도 7a는 본 발명의 일체형 다중극 플레이트의 제4 실시예의 평면도이고;
도 7b는 도 7a의 일체형 다중극 플레이트의 X'''-X''' 선 측방향 단면도이다.
도 7c는 본 발명의 일체형 다중극 플레이트의 제5 실시예의 평면도이고;
도 7d는 도 7a의 일체형 다중극 플레이트의 X""-X"" 선 측방향 단면도이다.

첨부 도면 도 2a 내지 도 7d를 참조하면, 전술한 부재들이 동일한 도면부호들로 표시되어 있고, 장치(12)의 자기 클램핑을 위한 플레이트는 전반적으로 도면부호 11로 표시된다.

플레이트(11)는 예를 들어 사각형 평단면(도 2a, 7a), 또는 원형 평단면(도 2c, 5a, 7c)을 가질 수 있는, 복수의 극편들(13)을 포함하여 구성된다. 그러나, 상기 극편들은 도시되지 않은 삼각형 평단면과 같은 다른 형태의 평단면을 가질 수도 있다.

복수의 극편들(13)이 플레이트(11)에서 연장하여, 상기 플레이트(11)과 일체로 형성되므로, 상기 극편들(13)은 상기 플레이트의 일부이다.

따라서, 플레이트(11)는 일체형 다중극 플레이트이다.

구체적으로, 복수의 극편들(13)은 플레이트(11)로부터 돌출하여, 기계가공될 피가공물(도시되지 않음)이 위에 놓일 수 있는 자기 장치(12)의 홀딩면(12A)을 한정한다.

따라서, 정해진 너비(L), 길이(l) 및 두께(S)를 가지는 평평한 강자성 판에 여러 기계가공 단계를 거쳐 오목부들 또는 홈들(15)을 형성하는 것에 의해 복수의 극편들(13)이 있는 플레이트(11)을 얻는다. 예를 들어 극편의 수는 6, 8 또는 특정 용도 요건에 따라서는 그보다 많은 수이다.

더욱 구체적으로, 홈들(15)이 각 극편(13)의 주변부를 규정하며, 각 극편(13)에 대하여 적어도 하나의 홀딩 구역 또는 면(13A)을 형성한다.

자기 장치(12)의 홀딩면(12A)은 홀딩면들(13A) 전체에 의해 규정된다.

플레이트(11)가 (스태틱 자석과 가역 자석을 구비한) 이중-자석 자기 장치와 연합되면, 홈들(15)은 스태틱 자석(9)과 레진(10)의 수용부(receptacle)를 형성할 수 있고(도 3 및 도 4), 플레이트(11)가 (가역 자석만을 가지는) 단일-자석 자기 장치와 연합되면, 레진(10)만을 위한 수용부를 형성할 수 있다(도 6).

홈들(15)에서 플레이트(11)의 남아있는 재료 부분은 극편들(13) 사이의 연결부(11A)를 한정하여, 극편(13) 쌍들 간의 연결을 허용한다.

구체적으로, 상기 연결부(11A)는 자기 장치가 활성 상태일 때, 극편들(13)의 스태틱 자석들(9) 사이에 수개의 부분 단락(partial short-circuit)을 만들어 내며, 그리고 극편들(13)의 강성(stiffness), 그에 따른 플레이트(11)의 강성을 증가시켜서 플레이트의 기계적 응력에 대한 저항성을 증가시킬 수 있다.

이 연결부(11A)의 전체 구역은 각 극편(13)의 홀딩면(13A)의 30% 보다 작아야, 바꿔 말하면, 극편(13)의 홀딩면(13A)에 의해 구획되는 구역의 30%를 초과하지 않아야 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

만약 연결부(11A)의 구역이 각각의 극편(13)의 홀딩면(13A)의 구역의 30% 이상이면, 자기 장치(12)는 클램핑 성능이 다소 떨어질 수 있다.

첨부된 도면들을 참고하면, 관통홀(through hole)(14)이 각각의 극편(13)에 대해 형성되어 있다.

이 관통홀(14)은 플레이트(11)의 두께(S)[그리고 그에 따라 극편들(13)의 두께], 그리고 자기 장치(12)의 베이스(base)의 역할을 하는 프레임(2) 일부의 두께(S")의 일부분을 통해 연장한다.

홀들(14)은 각 극편(13)의 중심(C)에 형성하는 것이 바람직하다.

홀들(14)의 위치와 상관없이, 일정한 피치(P)가 중심들(C)의 쌍들 사이에 달성될 수 있다.

만약 홀들(14)이 극편(13)의 중심(C)에 형성되면, 이러한 홀들(14)은 직교 데카르트 축(orthogonal Cartesian axes)(X-Y)을 가지는 기준좌표계(reference system)의 축에 평행한 미리 정해진 축을 따라 정렬되는 장점이 있다.

이해하여야 할 것은, 각 관통홀(14)에 파스너 디바이스(17)가 연합될 수 있다는 것입니다. 이러한 파스너 디바이스의 특징들은 이탈리아 특허 출원 제MI2007A001227호에 기술되어 있습니다. 파스너 디바이스(17)는 솔레노이드(3)-가역자석(4) 유닛을 프레임(2)의 베이스와 극편(13) 사이에서 하나의 팩(pack)으로 클램핑할 수 있는 것이다.

극 연장부(도시되지 않음)의 생크(shank)가 이러한 파스너 디바이스(17)와 연합될 수 있다.

극 연장부의 기술적 및 작동 특성과, 극 연장부 사용의 장점에 대한 설명은 예를 들어, 이탈리아 특허 제IT1222875호에서 그리고 이탈리아 특허 출원 제MI2007A001353호에서 찾아볼 수 있다.

본 발명 자기 장치(12)의 제조 방법은 도 1a의 종래 기술과 관련하여 설명한 것과 유사하지만, 차이점은 플레이트(11), 그리고 그에 따라 모든 극편들(13)이 단일의 단계에서 장치의 프레임(2)과 연합될 수 있다는 것이다.

이러한 특징은 극편 제조 공정에 소요되는 시간을 상당히 단축시킬 수 있고, 조립공정에서 자기 장치(12)에 설치될 극편들(5)의 수만큼 복수의 극편들을 각각 조립하지 않고 단 하나의 다중극 플레이트 만을 조립하면 되기 때문에 조립 공정에 소요되는 시간을 상당히 단축시킬 수 있어, 본 발명의 유리한 특징이다.

극 연장부가 사용될 때 그 구축은 연장부들의 쌍들 사이의 중심-대-중심 간격에 100분의 1의 정밀도를 보장하므로, 피가공물의 기계가공 정밀도를 향상시킬 수 있다.

구체적으로 본 발명의 제1 실시예를 예시한 도 2a와 도 2b를 특히 참고하면, 6개의 극편(13)이 플레이트(11)에서 돌출되어 있는 것으로 나타나 있다.

플레이트(11), 그리고 이에 따른 6개의 극편들(13)이, 예를 들어 밀링(milling) 또는 드릴링(drilling) 가공을 통한 재료 제거에 의해 하나의 평판에서 만들어질 수 있다.

구체적으로, 밀링 단계에서 오목부들 또는 홈들(15)을 규정한다.

도 2a에 상세하게 도시된 바와 같이, 홈들(15)은 플레이트(11)의 두께(S)의 적어도 하나의 깊이(H)에 걸쳐 연장하도록 형성되어 있다.

바꿔 말하면, 연결부(11A)의 두께(S')는 다음의 관계식으로 정의된다.

S' = S - H

위에서, S 는 플레이트(11)의 두께이고, 그리고 H 는 홈(15)의 깊이이다.

각 극편(13)의 홈(15)은 직교 데카르트 축(X-Y)을 가지는 기준좌표계의 축(X)에 평행한 선을 따라, 그리고 축(Y)에 평행한 선을 따라 연장하여서, 극편들(13)은 사각평면 형상을 가지며 평행한 열을 따라 배치된다. 드릴링 단계에서 관통홀(14)과, 플레이트(11)의 단면(S)을 통해 연장하는 추가적인 관통홀(16)을 형성시킨다.

이러한 관통홀들(16)은 플레이트(11)와 프레임(2)의 정렬을 용이하게 할 뿐만 아니라, 레진(10)의 통로(passage)를 제공한다.

도 2c와 도 2d를 참조하면, 8개의 극편들(13)이 플레이트(11)에서 돌출되어 있는 본 발명의 제2 실시예가 도시되어 있다.

여기서, 플레이트(11)와 8개의 극편들(13)은 예를 들어 코어러(corer)와 같은 밀링 기계(milling machine)를 사용하여, 재료 제거하는 것에 의해 하나의 평판으로부터 만들어질 수 있다.

구체적으로 상기한 밀링은 각 극편(13)의 중심(C)과 동심으로(concentrically) 실행된다.

따라서, 원형 평단면을 가지는 복수의 극편들(13)이 얻어진다.

다시 한번 더 설명하면, 도 2c와 도 2d에 나타나 있는 실시예에서 연결부(11A)의 두께(S')는 다음의 관계식으로 정의된다:
S' = S - H
여기서 S 는 플레이트(11)의 두께이고, 그리고 H 는 홈(15)의 깊이이다.

이제, 자기 장치(12)의 단면이 도시되어 있는 도 3과 도 4를 참조하면, 도 2a 또는 도 2d에 나타낸 플레이트(11)가 자기 장치(12)의 프레임(2)에 조립된 상태가 도시되어 있다.

도 3과 도 4로부터 알 수 있는 것은, 플레이트(11)는 조립 중에 플레이트의 위치에 따라 두 가지 타입의 자기 장치(12), 예를 들어 (스태틱 자석과 가역 자석을 가지는) 영전기식 이중-자석 타입에 사용될 수 있다는 것이다.

구체적으로, "전방(front)" 혹은 전통적인 위치(traditional position)로 알려져 있는 위치(도 4 참조)는 도 2a 또는 도 2c에 도시된 플레이트(11)가 극편들(13)이 노출되어 있는 홀딩면(12A)을 가지는 것으로 도시되어 있으며; "후방(back)" 혹은 금속 위치(metal position)로 알려져 있는 제2 위치(도 3 참조)는 도 2a 또는 도 2c에 도시된 플레이트(11)가 극편들이 보이지 않는 홀딩면(12A)을 가지는 것으로 도시되어 있다.

플레이트 (11)가 전방(front) 혹은 전통적인(traditional) 위치에 있는 장치(12)(도 4)는 자기 장치(12)의 홀딩면 (12A)에서 더 많은 물질의 제거를 가능하게 하며, 활성부(active part)가 비활성 조건(inactive condition)에서 자속에 의해 손상되지 않는다는 것이 장점이다.

이것은 특히 유리한 장점이 된다. 기계가공에 의해 야기되는 홀딩면의 열화(deterioration)로 인해, 요구되는 피가공물 기계가공 정밀도는 시간이 흐름에 따라 보장될 수 없다. 이러한 결점을 제거하기 위하여, 본 발명의 플레이트(11)의 사용 및 도 4에 나타나 있는 패턴에 따른 플레이트(11)의 배치는, 활성부에 대한 손상을 피하면서, 장치(12)의 홀딩면(12A)의 다중 그라인딩(grinding)을 허용한다.

한편, 플레이트(11)가 후방 위치에 있는 장치(12)(도 3)는, 도 4에 나타나 있는 장치와 비교하여, 훨씬 더 넓은 금속 표면으로 된, 특히 레진이 없는(resin-free) 홀딩면을 가지는 장점을 제공한다.

위의 특징 중 홀딩면에 레진이 없는 후자는 홀딩면(12A)의 온도 상승을 수반하는 기계가공 공정에서 레진의 파괴(failure), 변형 및/또는 박리(peeling off)가 일어나지 않음을 보장한다는 점에서 큰 장점이 있다.

또한, 일체형 플레이트(11)는 솔레노이드들(3)과 작업 면 사이에 금속 격벽(metal diaphragm)을 형성하기 때문에, 자기 장치(12)에 대해 선택되는 플레이트의 위치와 관계없이, 솔레노이드 구역(3)에 액체가 침투할 수 없다.

특히 (스태틱 자석과 가역 자석을 가지는) 이중-자석 장치의 경우에, 극편들(13)의 중심들(C) 사이의 거리가 일정하다는 특징은 교정을 필요로 하지 않는 장점이 있다. 왜냐하면, 플레이트(11)의 연결부(11A)에 의해 제공된 스태틱 자석들(9) 사이의 부분 단락(partial short-circuiting)이 스태틱 자석(9)의 자속과 가역 자석(4)의 자속을 완벽하게 균형 잡는 것을 불필요하게 만들기 때문이다.

또한 주목하여야 할 것은, 플레이트(11)가 원형 극편들을 가지는 자기 장치(12)는 남아있는 금속이 형성하는 격벽이 극편(13)의 전체 둘레에 걸쳐 배치되어 있기 때문에, 도 2a 및 도 2b의 실시예에 비해 훨씬 우수한 기계적 응력 분포를 가능하게 한다는 것이다.

이제, 도 5A 내지 도 6을 참조하면, 도 3과 도 4와 관련하여 설명한 것과 다른 본 발명의 제3 실시예가 도시된다. 이 실시예에서 플레이트(11)는 가역 자석만을 가지는 단일-자석 자기 장치를 위한 특수한 플레이트이다.

도 5b에 도시된 실시예에서, 연결부(11A)의 두께(S')는 다음의 관계식으로 정의된다.

S' = S - H - h

위에서, S 는 플레이트(11)의 두께이고, H 는 홀딩면(13A) 맞은 편의 표면(13B)에서 홀딩면(13A) 쪽으로 측정된 홈(15)의 깊이이며, 그리고 h 는 홀딩면(13A)에서 홀딩면(13A) 맞은 편의 표면(13B) 쪽으로 측정된 홈(15)의 깊이이다.

또한 주목할 것은, 홀딩면(13A)은 환형 오목부(annular recess)(19)를 가져서 자기 장치가 활성화될 때 자기 장치(12)의 홀딩면(13A) 상에 클램핑력(clamping force)을 집중시키기 위한 링(19A), 바람직하게는 비-자성 금속재로 만들어진 링을 수용한다는 것이다.

이제 도 7a - 도 7b 그리고 도 7c - 도 7d를 참조하면, 플레이트(11)의 극편들(13)이 기계적인 재료 제거 단계들에 의해, 예를 들어 재료의 드릴링(drilling)에 의해, 얻어진다.

구체적으로, 이러한 단계들은 플레이트(11)로부터 재료를 완전 제거하여 중공의 관통 홈들(through grooves)(18)을 형성시키는 단계를 포함한다.

바꿔 말하면, 관통 홈들(18)은 재료가 플레이트(11)의 두께(S)를 통해 모두 제거된, 즉 관통 홈들(18)의 깊이(H)가 플레이트(11)의 두께(S)와 동일한 개구들(apertures)이다.

이러한 홈들(18)은, 임의의 형상, 예를 들어 사각형 형상(도 7a와 도 7b), 원형 형상(도 7c와 도 7d) 또는 삼각형 형상(도시되지 않음) 등을 가질 수 있으며, 이러한 관통 홈의 형상들이 극편(13)의 프로파일을 한정된다.

바꿔 말하면, 플레이트(11)의 관통 홈(18)은 오목부의 프로파일을 한정하고, 각 오목부는 극편(13) 주변부의 프로파일을 한정한다.

특히, 홈들(18)은 테이퍼 형상의 교차 점(18A)에서 끝을 이루어(도 7a 참조) 극편들(13) 사이의 연결을 가능하게 하고, 스태틱 자석들(만일 있다면)의 부분 단락을 가능하게 할 뿐만 아니라, 자기 누설(magnetic leakage) 감소를 가능하게 한다.

그러므로, 자기 장치(12)가 활성화됨에 따라, 플레이트(11)의 주연부들(peripheral edges)을 따라 그리고 교차 점(18A)에서, 스태틱 자석들을 부분적으로 단락시키기 위한 극편들(13) 간의 연결을 허용한다.

도 7a - 도 7b에 도시된 실시예에서, 홈들(18)의 구역은 직교 데카르트 축들(X-Y)을 가지는 기준좌표계의 축들(X, Y)에 실질적으로 평행하게 연장한다.

반대로, 도 7c - 도 7d의 실시예에서, 홈들(18)의 구역은 각각의 극편(13)의 중심(C)과 동심으로 연장한다.

이 분야의 통상의 지식을 가진 자들은, 다음의 특허청구범위에 정의되어 있는, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서, 특정 요구에 부합하도록 위에 기술되어 있는 장치에 대해 많은 변경과 변형들이 이루어질 수 있음을 명백하게 알 것이다.

1 : 자기 클램핑 장치 2 : 프레임
2A : 홀딩면 3 : 솔레노이드
4 : 가역 자석 5 : 극편
5A : 극편의 면 6 : 나사
7, 8 : 홀 9 : 스태틱 자석
10 : 레진 11 : 다중극 플레이트
11A : 연결부 12 : 자기 홀딩 장치
12A : 홀딩면 13 : 극편
13A : 홀딩면 14 : 관통홀
15 : 홈 16 : 관통홀
17 : 파스너 디바이스 18 : 관통 홈
19 : 환형 오목부 19A : 링

Claims (23)

1. 제1두께(S")를 가지는 프레임(2); 각각의 홀딩면(13A)을 한정하는 강자성 극 부재를 가지는 복수의 극편(pole pieces)(13); 가역 자석(4) 둘레에 배치된 솔레노이드(3); 및 제2두께(S)를 가지는 플레이트(11)을 포함하여 구성되는, 철 함유 피가공물을 고정하기 위한 자기 홀딩 장치로서,
   상기 복수의 극편들(13)이 상기 플레이트(11)에서 연장하여, 상기 플레이트(11)와 일체로 형성되고,
   상기 프레임(2)은 상기 복수의 극편(13)을 측방향으로 하측부터 수용하는 구조로 되고,
   관통홀(14)이 상기 플레이트(11)의 제2두께(S)와, 자기 홀딩 장치(12)의 베이스로 작용하는 상기 프레임(2)의 상기 제1두께(S")의 일 부분을 관통하여 연장 형성된,
   자기 홀딩 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 플레이트(11)가 전방 위치(front position)에서 상기 프레임(2)과 연합되어, 상기 극편들(13)이 노출된 자기 홀딩 장치(12)의 홀딩면(12A)을 한정하는,
   자기 홀딩 장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 플레이트(11)가 금속 위치(metal position)에서 프레임(12)과 연합되어, 상기 극편들(13)이 보이지 않는 자기 홀딩 장치(12)의 홀딩면(12A)을 한정하는,
   자기 홀딩 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 플레이트(11)는 상기 복수의 극편들(13) 각각의 주변부를 한정하고, 그리고 상기 복수의 극편들(13)을 서로 연결하는 연결부(11A)를 형성하도록 구성된 복수의 홈들(15, 18)을 구비하고;
   상기 복수의 극편들(13)은 원형 평단면을 가지고;
   상기 홈들(15, 18)은 원주방향 홈이며, 그 중심(C)이 각 극편(13)의 중심에 있는;
   자기 홀딩 장치.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 플레이트(11)는 상기 복수의 극편들(13) 각각의 주변부를 한정하고, 그리고 상기 복수의 극편들(13)을 서로 연결하는 연결부(11A)를 형성하도록 구성된 복수의 홈들(15, 18)을 포함하여 구성되고,
   상기 복수의 홈들(15, 18) 중의 적어도 하나는 상기 복수의 홈들(15, 18) 중의 적어도 2분의 1에서 직교하는,
   자기 홀딩 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 관통홀(14)이 극 연장부(pole extension)의 생크(shank)를 수용하기 위한 나사산(threads)을 가지는,
   자기 홀딩 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 관통홀(14)이 상기 복수의 극편들(13) 각각의 중심에 형성된,
   자기 홀딩 장치.
   
8. 제1항 또는 제4항에 있어서,
   상기 복수의 극편들(13) 각각이 홀딩면(13A)을 한정하도록 구성된 적어도 하나의 면을 가지며,
   상기 연결부(11A)의 단면이 각 극편(13)의 상기 적어도 하나의 면의 면적의 30% 보다 적은,
   자기 홀딩 장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 연결부(11A)는 두께(S')를 가지며,
   상기 두께(S')는 상기 플레이트(11)의 두께(S)에서 상기 복수의 홈들(15, 18)의 제1 깊이(H)를 뺀 치수와 동일한 치수(S' = S - H)를 가지는,
   자기 홀딩 장치.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 연결부(11A)의 두께(S')가 상기 플레이트(11)의 두께(S)에서 상기 홀딩면(13A)의 대향면(13B)에서 상기 홀딩면(13A) 쪽으로 측정된 제1 깊이(H)와 상기 홀딩면(13A)에서 상기 대향면(13B) 쪽으로 측정된 제2 깊이(h)를 뺀 치수와 동일한 치수(S' = S - H - h)를 가지는,
    자기 홀딩 장치.
11. 제6항에 있어서,
    상기 관통홀(14)이 상기 복수의 극편들(13) 각각의 중심에 형성된,
    자기 홀딩 장치.
    
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