KR101993664B1 - 흡착력이 강화된 영전자 척 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡착력이 강화된 영전자 척에 대한 것으로, 일측에 전기커넥터가 구비된 로딩 스테이션과 상기 로딩 스테이션의 상부에 형성된 장착홈에 장착되고, 상기 전기커넥터를 통해 공급되는 전기에 의해 자력이 유도되도록 행과 열을 이루어 배열된 다수의 마그네틱 블록에 있어서, 상기 마그네틱 블록은, 통의 형상으로 내부에 설치공간이 마련된 되고 외부에 상기 전기커넥터와 전기적으로 연결된 자화용 코일이 구비된 보빈; 상기 보빈의 설치공간에 삽입되는 가동자석; 및 상기 보빈의 상부에 결합된 자기유도체와 상기 자기유도체의 주변에 일정한 간격으로 결합된 4개의 영구자석띠로 구성된 자력유도부;로 이루어지고, 상기 다수의 마그네틱 블록에 대응되는 다수의 확장블록;이 상부에 결합되며, 상기 확장블록의 일측 대각선상에 있는 인접한 확장블록들의 모서리가 자력연결부에 의해 서로 연결된 것을 특징으로 한다.

Description

흡착력이 강화된 영전자 척{An adsorptive power enhanced magnetic chuck}

본 발명은 흡착력이 강화된 영전자 척에 대한 것으로, 더 상세하게는 같은 극을 띠는 사선방향으로 인접한 영전자 척의 확장블록들을 서로 연결하여 자기장을 집중하여 공작물을 고정하는 흡착력을 강화시킨 영전자 척에 관한 것이다.

공작물을 고정하여 작업을 쉽게 하기 위한 공작공구로 바이스, 보통척, 에어척, 콜릿척 등이 있으며, 자석을 이용하여 공작물을 평판 테이블에 부착하여 공작물을 쉽게 가공하는 영전자 척이 있다. 영전자 척은 영구자석과 가동자석 및 자화용 코일 등을 이용하여 자기력에 의해 자성체인 가공대상물을 편리하게 고정하고, 버튼에 의해 손쉽게 고정 상태를 해제하는 것으로, 자성물질에만 적용된다는 단점이 있지만, 에어척과 같이 콤프레셔 같은 장비가 필요하지도 않고, 바이스나 콜릿척과 같이 볼트를 조이거나 풀지 않고도 순간적으로 쉽게 공작물을 고정 및 고정해제할 수 있어 공작물 고정장치로 인기가 높아지고 있다.

영전자 척은 자성을 이용해 머시닝센터, 터닝센터, 드릴링머신 등의 절삭가공장치에서 기계식 클램핑 장치 등을 대신하여 가공대상물을 고정하거나, 사출 장치 또는 프레스 장치에서 금형을 고정하는데 사용되고 있으며, 제철/제강 분야에서 가공대상물 혹은 작업대상물을 호이스트(hoist) 등을 이용하여 이동시키는데에도 사용될 수 있어 그 사용 용도가 점차 넓어지고 있다.

도 1 내지 도 3은 종래의 영전자 척의 일반적인 구성을 설명하기 위한 도면들이고, 도 1을 참조하면, 일반적으로 영전자 척은 로딩 스테이션 및 로딩 스테이션 상에 매트릭스 형태로 배열된 다수의 마그네틱 블록(혹은 마그네틱 폴)을 포함한다.

로딩 스테이션의 상부면에는 마그네틱 블록이 장착되는 다수의 장착홈이 형성되고, 로딩 스테이션의 일측면에는 마그네틱 블록에 자성을 유도하거나 유도된 자성을 해제하기 위한 전류를 보내기 위한 전기커넥터가 결합된다.

도 3을 참고하면, 마그네틱 블록(300)은 크게 자화용 코일(350)이 감긴 보빈(320)과 보빈(320)의 내부에 설치된 가동자석(370), 가동자석(370)의 상부에 강자성체인 철로 구성된 자기유도체(430)와 자기 유도체의 측면에 각각 결합된 자석띠(450) 형태의 영구자석으로 구성된다.

가동자석은 보자력이 약한 알니코(alnico)자석이 사용된다. 알니코 자석은 가장 광범위하게 사용되고 있는 영구자석의 하나이며, 많은 종류가 있으나, Alnico 5가 대표적인 것으로 Co 24%, Ni 14%, Al 8%, Cu 3%, 나머지 부분은 철로 구성된다. 알니코 자석은 스피커의 코어 등에 많이 사용되고 있는 자석으로 보자력이 낮아 코일을 이용해 역자기장을 걸어주면 자성을 쉽게 잃게 되는 성질이 있어 가동자석으로 사용되고 있다. 자석띠로 사용되는 영구자석은 보통 네오디뮴(neodymium) 자석을 사용하며, 네오디뮴과 철 및 붕소를 2:14:1의 비율로 분말 야금법으로 합금하여 만들며, 1982년에 미국의 제너럴 모터스(GM)와 일본의 스미토모 특수 금속에서 개발되었다. 네오디뮴 자석은 지구상에서 현재 사용되는 자석 가운데 가장 강한 자력(25~50MGOe)을 지니고 있으며, 가공성이 양호하고 사마륨-코발트 자석이나 알니코 자석에 비해 가격이 저렴하나, 녹이 잘 슬어 표면을 니켈로 도금하여 사용한다.

자화용 코일에 정방향 또는 역방향 전류가 흐를 때, 알니코 자석은 코일에 의해 유도된 자력선에 감응되어 자극이 형성되거나 자성이 없어지게 된다. 예를 들면, 도 2의 B와 같이 자석띠의 내측에 있으므로 자석띠의 내측과 같은 자극을 형성하고 있는 자기유도체는 코일의 자기유도에 의해 유도된 알리코 자석의 상부가 자기유도체와 같은 극성을 띠게 되면 서로 반발하여 자력선이 자기유도체의 상부에 형성되어 공작물을 고정할 수 있는 착자상태가 되고, 코일에 반대방향의 자기유도가 일어나면 알니코자석이 자성을 잃어 도 A와 같이 자기유도체의 자력선이 알니코자석을 통하여 자성체인 로딩 스테이션으로 내려와 인접한 알니코자석을 통하여 극성이 다른 인접한 자기유도체로 순환하게 되어 자기유도체의 상부에 자력선이 없어져 공작물을 쉽게 떼어낼 수 있는 탈자상태가 된다.

자화용 코일에 흘려주는 전류는 알니코 자석의 자성을 바꿔주기만 하면 되므로 통상 + 또는 - 방향의 직류 전류를 0.3초 내외의 짧은 순간 흘려주는 것으로 충분하다. 이러한 구성을 갖는 마그네틱 블록은 도 4에 도시된 바와 같이 볼트와 같은 체결수단에 의해 로딩 스테이션의 장착부에 고정된다.

한편, 영전자 척은 도 3에 도시된 바와 같이 마그네틱 블록의 상부에 장착되는 확장블록(혹은 확장 폴)을 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 영전자 척으로 공작물을 더욱 강하게 고정하기 위해 다양한 시도가 이루어지고 있다. 대한민국 특허등록 10-1030431호에서는 로딩 스테이션의 상부면에 형성된 장착홈에 매트릭스 형태로 배열된 마그네틱 블록의 상면에 복수의 슬라이딩 홈을 포함하는 마그네틱 스테이지와 마그네틱 블록의 상부에 배치되어 마그네틱 스테이지에 결합된 상태에서 슬라이딩 이동 가능하게 마련된 다수의 슬라이딩용 확장블록을 구비하고, 슬라이딩용 확장블록에 슬라이딩 돌기부와 가공대상물의 측면을 지지하기 위한 측벽부를 구성하며, 슬라이딩용 확장블록의 측벽부와 가공대상물의 측면 사이에 유격이 발생할 때, 가공대상물의 측면을 가압하기 위한 가압 수단이 마련되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 척이 개발되었다.

상기 기술은 마그네틱 척의 흡착력을 강화하기 위한 대안으로 영전자 척의 흡착력에만 의지하는 것이 아니라 블록의 상부에 홈을 파고 홈 위에 측벽(135)이 형성된 확장블록(150)을 이동가능하게 결합시켜 공작물을 측면에서도 조임볼트(175)를 이용해 고정하는 기술이나, 확장블록을 이동시키고, 조임볼트를 조이는 불편한 작업이 수반되어 간편하게 공작물을 단단하게 고정한다는 영전자 척의 이점이 없어 졌고, 영전자 척의 기본적인 흡착력 강화와는 거리가 먼 기술이라는 문제점이 있다.

대한민국 특허등록 10-1030431호

상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 본 발명은 자기력의 집중을 통해 영전자 척의 흡착력을 강화하고, 강화된 흡착력으로 부품을 가공시 움직임이 없어 정밀도가 높은 부품 가공이 가능하고, 확장블록의 탈락이나 위치이동이 없으며, 공작물 가공시 스크랩으로 인한 자력손실을 줄이고, 확장블록의 조립과 분리가 편리하며, 청소 및 관리가 용이한 전차척을 제공하고자 한다.

상기와 같은 과제를 수행하기 위한 본 발명은, 일측에 전기커넥터(230)가 구비된 로딩 스테이션(200)과 상기 로딩 스테이션의 상부에 형성된 장착홈에 장착되고, 상기 전기커넥터를 통해 공급되는 전기에 의해 자력이 유도되도록 행과 열을 이루어 배열된 다수의 마그네틱 블록(300)에 있어서,

상기 마그네틱 블록(300)은, 통의 형상으로 내부에 설치공간(340)이 마련된 되고 외부에 상기 전기커넥터(230)와 전기적으로 연결된 자화용 코일(350)이 구비된 보빈(320); 상기 보빈(320)의 설치공간(340)에 삽입되는 가동자석(370); 및 상기 보빈(320)의 상부에 결합된 자기유도체(430)와 상기 자기유도체의 주변에 일정한 간격으로 결합된 4개의 영구자석띠(450)로 구성된 자기유도부;로 이루어지고, 상기 다수의 마그네틱 블록(300)에 대응되는 다수의 확장블록(500);이 상부에 결합되며, 상기 확장블록(500)의 일측 대각선상에 있는 인접한 확장블록(500)들의 모서리가 자력연결부(600)에 의해 서로 연결된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 영전자 척은 사선방향으로 연결된 연결부를 통해 자력이 응집되어 영전자 척의 흡착력을 강화되고, 확장블록이 서로 연결되어 일체화 되어 탈락이나 위치이동이 없으며, 확장블록 사이의 공간에 비자성물질로 채워져 공작물 가공시 스크랩이 들어갈 곳이 없어 이로 인한 자력손실이 적고, 확장블록의 조립과 분리가 편리하며, 청소 및 관리가 용이하다는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 영전자 척의 사시도
도 2는 영전자 척의 착자와 탈자를 설명하는 설명도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 블록의 분해도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 블록의 결합도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 테두리 분리형 영전자 척의 사시도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비교예의 자력 측정도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시예의 자력 측정도
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 테두리 연결형 영전자 척의 사시도

본 발명은 흡착력이 강화된 영전자 척에 대한 것으로, 본 발명의 구성, 특이한 장점들 및 신규한 특징들을 첨부된 도면들을 이용해 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 일반적인 영전자 척의 사시도이고, 도 2는 영전자 척의 착자와 탈자를 설명하는 설명도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 블록의 분해도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 블록의 결합도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 테두리 분리형 영전자 척의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비교예의 자력 측정도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시예으 자력 측정도이며, 도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 테두리 연결형 영전자 척의 사시도이다.

본 발명의 영전자 척은 사각 형상의 두꺼운 금속으로 이루어져 몸체 역할을 하는 로딩 스테이션(200)에 구성요소들이 결합되어 구성되며, 상기 로딩 스테이션의 상부면에는 다수의 마그네틱 블록(300)이 행과 열을 이루어 장착되도록 하기 위한 오목한 장착홈(250)이 형성된다. 장착홈은 필요에 따라 여러 개가 형성될 수 있으며, 도 1에는 2개의 장착홈이 형성된 경우이다. 로딩 스테이션의 일측에는 내부에 설치되는 구성에 전류를 보내기 위한 전기커넥터(230)가 결합되고, 로딩 스테이션을 회전 가능하게 지지하는 별도의 지지 테이블이 하부에 더 결합될 수도 있다.

도 3을 참조하면, 마그네틱 블록(300)은 크게 자력유도부(310)와 자력발생부(400)로 구성되고, 자력유도부(310)는 자화용 코일(350)이 감긴 통 모양으로 상하부에 플랜지가 형성된 보빈(320)과 상기 보빈의 내부에 설치되며, 알니코 자석으로 만들어진 가동자석(370)으로 이루어지고, 상기 가동자석(370)의 상부에 놓여지는 자력발생부(400)는 강자성체인 철로 구성된 자기유도체(430)와 상기 자기 유도체의 4개의 측면에 영구자석으로 이루어진 자석띠(450)가 각각 결합된다. 마그네틱 블록(300)은 체결볼트에 의해 장착홈(250)의 바닥에 형성된 장착홀에 나사방식으로 장착되어야 하므로 가동자석(370)과 자기유도체(430)의 중심부에는 각각 체결구멍(미도시)이 형성된다.

특히, 자기유도체(430)에 형성된 체결구멍은 나사가 삽입될 수 있도록 나사산이 형성되어 도 4에 도시된 바와 같이 하부에 있는 로딩 스테이션(200)으로부터 볼트 등의 체결수단(700)이 관통되어 가동자석(370)을 통하여 자기유도체(430)에 형성된 체결구멍의 반 정도까지 나사결합되게 하고, 후술하는 확장블록(500)의 위로부터 별도의 체결수단을 이용해 자기유도체(430)의 체결구멍에 나사고정될 수 있도록 하면, 확장블록(500)을 교체할 때 마그네틱 볼록까지 분리해야 하는 불편을 생략할 수 있다. 이때 체결수단의 머리가 체결구멍 속으로 들어가야 하므로 볼트의 머리는 육각 렌치로 조일 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 매트릭스 형상으로 다수가 배열된 마그네틱 블록(300)의 상부에 각각 도 3에 도시된 바와 같은 확장블록(500)이 결합된다. 확장블록은 강자성체로 이루어지므로 그 아래의 마그네틱 블록(300)의 자기유도체(430)와 동일한 자성을 유지한다. 확장블록(500)은 가공대상물과 마그네틱 블록(300) 사이에 간격을 제공하여 작업과정에서 실수로 마그네틱 블록(300)에 손상이 가지 않도록 가공작업의 편의성을 도모하는 것으로, 특히 가공대상물에 대한 구멍, 포켓, 프로파일 등의 관통작업을 위해서는 꼭 필요한 구성이다.

도 1, 도 5 및 도 8와 같이 행과 열을 이루어 매트릭스 형상으로 배치된 확장블록(500)은 도 6, 7에 도시된 바와 같이 상하좌우에 배치되는 것들은 다른 극을 이루고, 대각선을 따라 사선으로 배치된 확장블록은 같은 극을 이루도록 배치된다. 예컨데, N극의 상하좌우에는 S극의 확장블록이 배치되고, N극 확장블록의 대각선상에 있는 확장블록들은 모두 N극으로 배열된다.

본 발명의 발명자는 같은 극성끼리 서로 연결하면 인접한 확장블록(500)의 자력선이 상호간 이동이 가능하므로, 대각선상에 있는 같은 극성의 확장블록들의 모서리를 서로 연결하면 그 확장블록으로부터 자력이 이동되어 시료가 있는 곳으로 자력이 집중되어 영전자 척의 흡착력이 강화된다는 것을 발견하였다.

또한, 시료가 놓인 곳에 인접한 확장블록의 시료 방향의 자력은 큰 영향을 미치지만 그 바깥쪽이나 확장블록 한 개를 건너 시료와 멀어진 확장블록은 큰 영향이 없다는 것을 발견하였다.

한편, 자기유도체(430)와 확장블록(500)은 실험에 사용된 것은 사각 형태의 것을 이용했으나 이를 육각, 팔각 또는 12각 중 어느 하나로 제작할 수 있다. 자기유도체와 확장블록을 팔각형으로 구성했을 때 모서리 부분이 잘려나간 형태가 되어 누설자속이 줄어드는 것이 발견되었으며, 자기유도체와 확장블록이 육각으로 이루어진 경우에는 자석띠를 두개의 측면에 한개씩 설치하여 3개만 설치될 수 있고, 팔각형으로 구성한 경우에도 두개의 측면에 자석띠를 한개씩 설치하여 총 4개씩 설치될 수 있으며, 12각인 경우에는 자석띠를 3개 내지 6개가 사용될 수 있다.

본 발명의 흡착력 상승효과를 비교하기 위해 (주)우성마그네트에서 제작된 모델명 WSPEM-406 한대의 영전자 척이 사용되었고, 상기 모델은 좌우 두 개의 장착홈에 확장블록이 4×6개가 각각 배열된 것으로, 좌측에 배열된 확장블록은 분리형으로 된 비교예로 사용되었고, 우측에 있는 확장블록은 일체형인 실시예로 제작하여 실험을 실시하였다. 확장블록(500)은 강자성체의 금속으로 가로와 세로가 50mm로 정사각형이고 높이는 20mm이며, 인접한 확장블록 사이의 간격은 10mm이다. 시료의 크기는 가로, 세로와 높이가 각각 110mm인 정육면체인 것을 사용하였고, 밑바닥의 가로와 세로 110mm는 도면 6와 도면 7에 도시된 바와 같이 확장블록 네 개와 확장블록 사이에 있는 간격까지 포함하는 면적이다.

비교예의 제품은 도 1에 도시된 바와 같이 확장블록(500)이 대각선으로 연결되지 않은 일반적인 영전자 척이 사용되었고, 실시예의 제품은 대각선 방향으로 같은 극성을 가진 확장블록이 자력연결부(600)에 의해 연결되고, 확장블록들의 일체화를 위해 외곽에 있는 확장블록들 사이의 공간 바깥쪽 부분이 연결된 것을 제작하여 실험에 사용되었다.

또한, 일체화된 확장블록을 사용하는 경우 확장블록 사이의 공간에 비자성물체로 미리 채워 넣기 쉬우며, 비자성물질로 공간을 메우면 확장블록 사이의 공간에 쇠부스러기와 같은 불순물이 끼워져 자력손상이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 청소가 용이해지는 효과가 있다.

이하 본 발명의 효과를 설명하기 위해 첫번째로는 비교예와 실시예의 무부하 상태의 자력의 분포에 대한 특징을 비교해보고, 두번째 비교예와 실시예의 부하시 특성을 비교해본 후, 비교예와 실시예의 시료를 측면에서 밀어낼 때 필요한 힘을 비교해 보고 마지막으로, 비교예와 실시예에 올려진 시료를 들어올릴 때 필요한 힘을 비교해 설명하기로 한다.

자력의 세기를 측정하기 위해 일본 가네텍 가우스 측정기 TM-701 제품을 사용해 비교예의 영전자 척과 실시예의 영전자 척의 확장블록의 각각의 네 모서리를 각각 측정하였으며, 가우스 측정은 오차를 최소화 하기 위해 5번씩 측정하여 그 평균값을 측정치로 사용하였다. 시료의 수직 흡착력 측정기(큐리오텍의 로드셀 SBLC-3T)와 수평 흡착력 측정기((주)해암이엔지의 로드셀 HTX25)를 이용해 측정하였다.

도 4와 도 5의 확장블록들의 네 모서리 쪽에 기재된 ①번은 시료를 확장블록 위에 올려놓지 않고 측정한 수치(이하 무부하 값이라고 함)이고, ②번은 시료를 확장블록의 오른쪽에서 두번째와 세번째 가운데에 올려놓고, 각 확장블록의 모서리를 가우스 측정기로 측정한 수치(이하 부하 값이라 함)이며, ③번은 시료를자 올려놓고 측정된 값(부하 값)에서 시료를 올려놓지 않고 측정한 값(무부하 값)을 뺀 나머지값을 무부하 값으로 나눈 것을 백분율(%)((부하 값 - 무부하 값)÷무부하값×100)로 나타낸 값이다.

< 비교예와 실시예의 자력 분포의 특성실험>

1. 자력연결부(600)가 없는 비교예의 무부하 값의 특징을 보면, 확장블록 어레이의 네 모서리의 가우스 측정치는 부하 값이나 무부하 값 공히 2000~2100대의 가장 낮은 값이 측정되었는데 그 이유는 모서리의 양옆에 반대 극성의 자력이 없고, 바깥쪽 모서리 방향에도 같은 극성의 확장블록이 없어 자력은 같은 극성이 있는 안쪽 모서리 쪽과 반대 극성이 있는 양옆으로 몰려 높은 자력값을 보였고, 특히 안쪽 모서리 쪽은 자력값이 4300대로 전체 평균 이상의 높은 가우스 값을 보였다.

2. 무부하시 비교예의 모서리의 옆에 있는 확장블록들의 바깥쪽은 3300~3800 대의 낮은 값이 측정되었는데, 바깥쪽에 반대 극성의 확장블록이 없어 자력이 안쪽으로 이동한 것으로 보이고, 모서리 옆에 있는 확장블록들의 안쪽은 4200~4300대의 값을 보였다.

3. 내부에 있는 사각형 확장블록들의 모서리쪽 4지점이 4100~4400대의 가우스 값을 보였다.

4. 비교예와 자력연결부가 있는 실시예의 무부하시를 비교해보니 전혀 다른 특성을 보였다. 비교예의 확장블록의 군집체인 어레이의 모서리의 측정치는 비교예의 평균은 2127이었고, 모서리 옆에 있는 확장블록의 외측의 측정치 평균은 3654였으나, 실시예의 경우 모서리의 평균은 1923이고, 모서리 옆에 있는 확장블록 외측의 평균값은 3654로, 모서리는 204 가우스 낮고, 모서리 옆에 있는 확장블록의 외측 자력은 705가 낮아 비교예에 비해 훨씬 낮은 가우스 값을 나타내고 있었다.

5. 실시예의 무부하시 어레이에서 외측에 있는 확장불럭의 자력연결부(600) 맞은편의 가우스 값은 평균 5155이고, 비교예의 동일한 위치의 가우스 값은 4264로 실시예의 자력이 평균 891가우스 만큼 매우 높았고, 실시예의 외측 확장블록을 연결하는 자력연결부(600)의 평균값은 3429이고, 비교예의 같은 위치의 평균값(안밖의 평균치)은 4279로 실시예의 외측 자력연결부가 평균 850가우스 낮았다. 실시예의 경우 자력연결부의 자력은 매우 낮고, 자력연결부 측면에 있는 확장블록 모서리의 자력은 오히려 매우 높은 특성을 보였다. 외곽의 안쪽에 있는 내부 확장블록의 가우스 값들도 이와 유사하게, 실시예에서 자력연결부는 비교예보다 850 가우스 정도 낮은 값을 보이고, 자력연결부의 양측에 마주보는 곳의 가우스 값은 비교예 보다 900가우스 정도 높은 값을 보여주고 있어, 실시예와 비교예의 영전자 척은 그 성격이 매우 다르다는 것을 알 수 있었다.

다음으로 비교예와 실시예의 부하시 특징을 살펴보기로 한다.

6. 비교예에 시료를 올려놓은 부하시에도 어레이의 외측 네 모서리는 거의 변동이 없고, 모서리를 제외한 주변 확장블록의 외측 가우스 값도 약간의 등락은 있으나 무부하시와 비슷한 평균값이 유지되었다. 따라서 시료에서 떨어진 곳에서는 자력의 변화가 적으므로 확장블록 군집체의 외곽을 서로 연결하면 확장블록의 탈부착이 용이하게 할 수 있고, 확장블록의 사이에 비자성체로 채우기 쉽게 되는 것으로 판단되었다.

7. 비교예의 부하시 시료의 옆에 있는 반대 극성을 가진 확장블록들의 자력 값은 일제히 내려 각각 평균 -11.2%가 내려갔으며, 같은 극성이 있는 시료의 모서리에 있는 확장블록의 시료 쪽 가우스 값은 오히려 평균 3.3%이 올랐다. 시료를 올려놓은 후 어레이의 외측 확장블록의 자력값은 큰 변동이 없는데 시료의 옆에 있는 확장블록의 자력이 -11.2% 내려갔다는 것은 시료가 얹어진 곳으로 자력이 그 차이만큼 이동되었다고 추정되었다. 시료로 가려진 부분의 확장블록은 가우스 값을 측정할 수 없었다.

8. 실시예의 무부하시, 시료가 올려지기 전 시료가 얹어질 곳의 옆에 있는 확장블록들 모서리의 가우스 값은 평균 5597이었으나, 시료를 올려놓은 후의 대응되는 곳의 가우스 값은 4438로, 평균 -1159가 내려가 -20.7% 만큼 내려갔으며, 실시예의 무부하시, 시료가 올려지기 전 시료가 얹어질 곳에 연결된 자력연결부의 평균 자력값은 3406이었으나 시료를 올려놓은 후 1259가 되어 평균 2147 만큼 하강하여 평균 -63%가 내려갔다. 또한 실시예의 무부하시 어레이의 외측 모서리는 평균 1920 가우스였고, 부하시는 평균 1886 가우스로 -1.8% 미미하게 감소하였고, 외측 모서리를 제외한 확장블록의 외측의 자력값도 무부하시와 부하시의 큰 차이가 없었다.

9. 비교예와 실시예 시료주변 확장블록의 자력 변화를 총괄해보면, 비교예의 시료주변 확장블록의 자력이 시료를 올려 놓았을 때 -11.2% 만큼 하강한데 비해 실시예의 시료주변 확장블록의 자력이 -20.7% 내려가 -9.5% 만큼 더 내려갔으며, 비교예의 시료주변 자력연결부에 대응되는 곳은 자력값이 3.3% 상승하였으나, 실시예의 시료주변 자력연결부의 자력값은 오히려 -66.3%가 내려가 자력연결부를 통해 자력선이 시료가 있는 곳으로 그만큼 이동되었다고 추정되었다.

<비교예와 실시예의 확장블록 상에서 시료 수평이동 실험>

시료의 수평이동 실험은 확장블록 위에 가로, 세로, 높이가 110mm인 시료(10.4kg)가 도면 도 6와 도 7에 도시된 바와 같이 올려진 상태에서 도면의 화살표 A 방향으로 1mm/sec의 속도로 0.5mm 이동할 때(움직이기 시작할 때) 필요한 kg중의 기준으로, (주)해암이엔지의 로드셀 HTX25를 이용하여 제작한 측정기를 이용하여 10회 측정하여 표 1과 같은 수평이동시 필요한 kg중의 평균값을 도출하였다.

실험 횟수	비교예	실시예
1	198	228
2	190	240
3	188	234
4	187	216
5	183	229
6	186	232
7	180	230
8	186	222
9	182	241
10	181	230
합계	1861	2302
평균	186	230
백분율(%)		+ 124

시료 수평이동 실험을 10회 실시한 결과 비교예에서는 시료를 1mm/sec의 속도로 0.5mm 측면이동을 위해서는 평균 186kg중의 힘이 필요하였고, 실시예의 경우에는 230kg중의 힘이 필요하여 측면 이동시 비교예에 비해 실시예가 흡착력이 평균 24% 상승하는 결과가 나왔다.

< 비교예와 실시예의 확장블록 상에서 시료 수직이동 실험>

시료의 수직이동 실험은 확장블록 위에 올려진 상기 시료를 도면 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 올려진 상태에서 수직 상방으로 1mm/sec의 속도로 이동할 때(움직이기 시작할 때) 기록된 최대 kg중을 기준으로, 수직 흡착력 측정기(큐리오텍의 로드셀 SBLC-3T)를 이용하여 제작한 측정기를 이용하여 5회 측정하여 표 2와 같은 시료 수직이동시 필요한 kg중의 평균값을 도출하였다.

실험 횟수	비교예	실시예
1	680	840
2	700	840
3	700	820
4	680	840
5	700	840
합계	3460	4180
평균	692	836
백분율(%)		+121

시료 수직이동 실험을 5회 실시한 결과 비교예에서는 시료를 1mm/sec의 속도로 수직이동할 때 최대하중의 평균이 692kg중이었고, 실시예의 경우에는 최대하중의 평균이 836kg이 되어, 수직 이동시 비교예에 비해 실시예가 흡착력이 평균 21% 상승하는 결과가 나왔다.

이상 살펴본 바와 같이 일반적인 영전자 척이라고 할 수 있는 비교예의 시료주변 확장블록의 자력이 시료를 올려놓았을 때 -11.2% 만큼 하강한데 비해, 실시예의 시료주변 확장블록의 자력이 -20.7% 내려가 -9.5% 만큼 더 내려갔으며, 비교예의 시료주변 자력연결부에 대응되는 곳은 자력값이 3.3% 상승하였으나, 실시예의 시료주변 자력연결부의 자력값은 반대로 -66.3%가 내려가 자력연결부를 통해 자력선이 시료가 있는 곳으로 그만큼 이동되었다고 추정되며, 대각선상에 있는 확장블록을 자력연결부로 연결한 결과, 비교예와 실시예의 시료 수평이동 실험에서 24%의 흡착력 향상과 시료 수직이동 실험에서는 21%가 향상되는 효과가 있다는 것이 확인되었다.

이상 본 발명의 일 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

100 : 영전자 척 200 : 로딩 스테이션
230 : 전기커넥터 250 : 장착홈
300 : 마그네틱 블록 310 : 자력유도부
320 : 보빈 340 : 설치공간
350 : 코일 370 : 가동자석
400 : 자력발생부 430 : 자기유도체
450 : 자석띠 500 : 확장블록
600 : 자력연결부 700 : 체결수단
800 : 테두리 연결부

Claims (4)

1. 일측에 전기커넥터(230)가 구비된 로딩 스테이션(200)과 상기 로딩 스테이션(200)의 상부에 형성된 장착홈에 장착되고, 상기 전기커넥터(230)를 통해 공급되는 전기에 의해 자력이 유도되도록 행과 열을 이루어 배열된 다수의 마그네틱 블록(300)에 있어서,
   상기 마그네틱 블록(300)은, 통의 형상으로 내부에 설치공간(340)이 마련된 되고 외부에 상기 전기커넥터(230)와 전기적으로 연결된 자화용 코일(350)이 구비된 보빈(320);
   상기 보빈(320)의 설치공간(340)에 삽입되는 가동자석(370); 및
   상기 보빈(320)의 상부에 결합된 자기유도체(430)와 상기 자기유도체(430)의 주변에 일정한 간격으로 결합된 4개의 영구자석띠(450)로 구성된 자력유도부(310);로 이루어지고,
   상기 다수의 마그네틱 블록(300)에 대응되는 다수의 확장블록(500);이 상부에 결합되며, 상기 확장블록(500)의 일측 대각선상에 있는 인접한 확장블록(500)들의 모서리가 자력연결부(600)에 의해 서로 연결된 것을 특징으로 하는 흡착력이 강화된 영전자 척.
2. 제1항에 있어서,
   상기 장착홈의 외곽측에 설치된 확장블록(500) 사이의 외측 공간에도 자력연결부(600)가 형성되어 각 장착홈에 설치된 확장블록(500)들이 하나로 연결된 것을 특징으로 하는 흡착력이 강화된 영전자 척.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 자기유도체(430)와 확장블록(500)이 육각, 팔각 또는 12각 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 흡착력이 강화된 영전자 척.

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