KR102669527B1 - 전자식 탈자기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 자기력을 발생시켜 탈자 대상물을 탈자시키는 전자석과, 교류 전압을 출력하는 인버터와, 인버터로부터 교류 전압을 입력 받아 교류 전압을 강압하여 전자석에 인가하는 변압기와, 인버터를 제어하여 교류 전압을 선형적으로 강압시키는 제어부를 포함하는 전자식 탈자기를 제공한다.

Description

전자식 탈자기{ELECTRONIC DEMAGNETIZER}

본 발명은 전자식 탈자기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기자기적인 작동에 의하여 자동으로 부품을 탈자시킬 수 있는 전자식 탈자기에 관한 것이다.

합금뿐 아니라 대부분의 금속이 원자의 규칙적인 배열로 이루어져 있다. 그리고, 각각의 원자는 자기장을 형성하고 있으며, 자기장 형성 원인으로는 크게 핵스핀과 전자스핀, 전자궤도운동에 의한 것이 있다.

일반적으로 자성에 가장 큰 영향을 미치는 것은 전자스핀이며 보통 전자의 스핀은 방향이 무질서하게 분포되는데, 어떠한 이유로 모든 스핀이 같은 방향으로 정렬된다면, 그 물체 전체가 자성을 띠게 된다. 그리고, 이와 같은 성질을 갖는 물체를 강자성체라고 한다. 강자성체를 자화시켜 만든 것이 우리가 일반적으로 보는 자석이라 한다.

이러한 강자성체의 자성을 제거하는 방법은 가열이 가장 확실한 방법이나, 환경에 따라 어려운 상황들이 매우 많아서 실천하기가 어려운 단점이 있다.

다른 한 방법은 충격을 가하는 것이다. 즉 기계적인 충격에 의해 결정 구조를 바꾸어주는 것도 가능하기는 하지만, 결정 구조를 변경하기 위해서는 엄청나게 강하게 때려야 하고 그렇게 되면 모양도 변하게 되고 결국 열도 발생하게 되어 가열하는 것이나 별반 차이가 없어지는 결과가 초래된다.

탈자기는 이와 같은 단점을 보완하면서 물질의 자성을 없애주는 기기를 지칭한다. 즉, 탈자기는 가공 중인 물체가 자성을 띠게 되었을 경우 자성을 띠게 된 물체에 잔류하고 있는 자기력을 제거해 주는 역할을 할 수 있다.

최근까지 탈자기는 작업자가 수동으로 부품에 남아있는 잔류 자기를 제거해 주는 형태로 주로 사용되어 왔다. 그리고, 그 종류로는 사용 용도에 따라 크게 표준형, 핸드형, 막대형, 터널형 등으로 나눌 수 있다.

본 발명은, 작업자의 개입 없이 전자식 탈자기의 전기자기적인 작동에 의해 탈자 대상물을 효과적으로 탈자시킬 수 있어, 작업자의 개입으로 인한 공정의 지연을 방지하고, 생산성을 향상시킬 수 있는 전자식 탈자기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 자기력을 발생시켜 탈자 대상물을 탈자시키는 전자석과, 교류 전압을 출력하는 인버터와, 인버터로부터 교류 전압을 입력 받아 교류 전압을 강압하여 전자석에 인가하는 변압기와, 인버터를 제어하여 교류 전압을 선형적으로 강압시키는 제어부를 포함하는 전자식 탈자기를 제공한다.

여기서, 인버터는 복수의 반도체 스위치를 포함할 수 있다.

또한, 제어부는 복수의 반도체 스위치의 온오프 듀티비를 제어하여 교류 전압을 서서히 강압시킬 수 있다.

또한, 제어부는 교류 전압을 제1 기준 전압까지 선형적으로 승압시킨 후 제1 기준 전압을 제2 기준 전압까지 서서히 강압시킬 수 있다.

또한, 제어부는 기준 시간 동안 제1 기준 전압을 제2 기준 전압까지 서서히 강압시킬 수 있다. 여기서, 기준 시간은 10초일 수 있다.

또한, 전자석은 탈자 코일을 포함할 수 있다.

또한, 인버터는 변압기 1차측 코일에 연결되고, 탈자 코일은 변압기 2차측 코일에 연결될 수 있다.

본 발명에 따르면, 작업자의 개입 없이 전자식 탈자기의 전기자기적인 작동에 의해 탈자 대상물을 효과적으로 탈자시킬 수 있어, 작업자의 개입으로 인한 공정의 지연을 방지하고, 탈자기의 과열에 따른 운전 시간의 제약 등으로 인한 생산성의 저하의 문제점을 해소할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 수동식 탈자기를 사용한 탈자 작업 공정을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 탈자기를 사용한 작업 공정을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자석 및 탈자의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 탈자기를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 탈자기의 여자 전압 및 전류의 파형을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 탈자기의 실험에 사용된 탈자 대상물의 방향을 정의한 도면이다.
도 7은 자화된 탈자 대상물의 잔류 자속 밀도를 도시한 표이다.
도 8은 종래의 수동식 탈자기에 의해 탈자된 탈자 대상물의 잔류 자속 밀도를 도시한 표이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 탈자기에 의해 탈자된 탈자 대상물의 잔류 자속 밀도를 도시한 표이다.

본 발명의 상기 목적과 수단 및 그에 따른 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 경우에 따라 복수형도 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", “구비하다”, “마련하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 언급된 구성요소 외의 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 명세서에서, “또는”, “적어도 하나” 등의 용어는 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다. 예를 들어, “또는 B”“및 B 중 적어도 하나”는 A 또는 B 중 하나만을 포함할 수 있고, A와 B를 모두 포함할 수도 있다.

본 명세서에서, “예를 들어” 등에 따르는 설명은 인용된 특성, 변수, 또는 값과 같이 제시한 정보들이 정확하게 일치하지 않을 수 있고, 허용 오차, 측정 오차, 측정 정확도의 한계와 통상적으로 알려진 기타 요인을 비롯한 변형과 같은 효과로 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 발명의 실시 형태를 한정하지 않아야 할 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어’ 있다거나 '접속되어' 있다고 기재된 경우, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성 요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 '상에' 있다거나 '접하여' 있다고 기재된 경우, 다른 구성요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 '바로 위에' 있다거나 '직접 접하여' 있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성요소가 존재하지 않은 것으로 이해될 수 있다. 구성요소간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, '～사이에'와 '직접 ～사이에' 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.

본 명세서에서, '제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 또한, 위 용어는 각 구성요소의 순서를 한정하기 위한 것으로 해석되어서는 안되며, 하나의 구성요소와 다른 구성요소를 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

도 1은 종래의 수동식 탈자기를 사용한 탈자 작업 공정을 도시한 도면이다.

일반적으로 자성을 지닌 전기 전자 부품은 자재끼리 서로 달라붙거나, 불안정한 상태라서 진동이나 이송 장치에 의해 자재 배열 정렬 또는 이동이 용이하지 못한 경우가 아주 많다.

이에 따라, 전기 전자 부품의 탈자 과정을 수행해야만 원활한 가동 및 작업이 이루어지므로 전기 전자 부품을 별도의 탈자기로 처리한 후 자동화 작업을 시작하는 것이 일반적이다.

이를 해결하기 위하여 종래에는 도 1에 도시한 바와 같이, 작업자가 수동식 탈자기(1)를 사용하여 수백 내지 수천 개 단위로 부품을 탈자시킨 후 탈자된 부품을 호퍼(2)에 넣어 작업을 수행해오고 있다.

구체적으로, 종래의 수동식 탈자기(1)는 전자석을 이용하지만 전자석에 인가되는 전류의 크기는 일정하며, 다만, 작업자가 탈자 대상물인 전기 전자 부품을 수동식 탈자기의 일 지점에서 타 지점까지 여러 차례 왕복 이동시켜 탈자 대상물을 탈자 시킨다.

이와 같은 종래의 수동식 탈자기는 작업자의 숙련된 노동력이 요구되고, 작업자의 개입으로 인한 공정의 지연과 탈자기의 과열에 따른 운전 시간의 제약 등으로 인하여 생산성의 저하를 가져오고 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 탈자기를 사용한 작업 공정을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자석 및 탈자의 개념을 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 탈자기(100)는 호퍼(10) 상부에 설치되어 전기자기적인 작동에 의해 탈자 대상물(예컨대, 전기 전자 부품)을 자동으로 탈자시킨 후 호퍼(10)에 투입시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 탈자기(100)는 작업자의 개입 없이 탈자 대상물을 탈자시킴으로써 자동화 생산 라인을 구축할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전자식 탈자기(100)는 전자석을 이용해 탈자 대상물을 탈자시킬 수 있다.

여기서, 전자석은, 탈자 코일을 포함하며, 탈자 코일에 전류가 흐르면 자기장이 중첩되어 일정한 극성을 띄게 되는 원리를 이용한 것이다.

이와 같이 일정한 극성을 띄게 되는 원리는 탈자 코일의 주변에 생성된 자기력선이 중첩되면서 탈자 코일의 중앙에 한 방향으로 작용하는 자속이 발생하기 때문이다.

도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 탈자 코일에 전류(i)가 흐르면 전자석의 공극에 탈자 코일에 흐르는 전류(i)에 비례하는 자속(Ф)이 발생한다.

탈자의 원리는, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 자기 이력 곡선(Hysteresis Loop)에서 확인할 수 있다. 즉, 탈자 코일에 흐르는 전류의 방향을 바꾸어 가면서 전류의 크기를 서서히 감소시키면, 이 전류의 크기에 따라 전자석(110) 공극에 형성된 자속 밀도도 서서히 감소된다.

이와 같이, 탈자 코일에 흐르는 전류의 방향을 바꾸어가면서 전류의 크기를 서서히 줄이면 전자석(110) 공극에 형성된 전류 자속 밀도가 아주 작은 값으로 감소되어 전자석(110) 공극에 놓여진 탈자 대상물을 탈자시킬 수 있게 된다.

여기서, 요구하는 정도의 탈자를 이루기 위해서는 아주 작은 자화 전류에 이르도록 전류를 서서히 감소시켜야 한다. 또한, 탈자는 전류의 방향이 바뀔 때 이루어지므로, 탈자 코일에 인가되는 전류는 교류인 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 탈자기를 구체적으로 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 탈자기의 여자 전압 및 전류의 파형을 도시한 그래프이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 탈자기(100)는 전자석(110), 인버터(120), 변압기(130) 및 제어부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 전자석(110)은, 전술한 바와 같이, 자기력을 발생시켜 탈자 대상물을 탈자시키는 구성으로서 탈자 코일(111)을 포함하여 구성될 수 있다.

인버터(120)는, 복수의 반도체 스위치를 포함하며, 교류 전압을 출력할 수 있다. 여기서, 인버터(120)가 출력하는 교류 전압은 복수의 반도체 스위치의 온오프 상태에 따라 결정된다.

한편, 인버터(120)는 복수의 반도체 스위치를 사용하여 동작하기 때문에 출력 전압을 낮추는데 한계가 있다. 예를 들어, 인버터(120)는 220V의 상용 전원을 입력 받아 최하 10V 내지 20V의 출력 전압으로 낮추어 출력할 수 있다. 그러나, 이러한 출력 전압으로는 탈자 대상물을 탈자시키기 어렵다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 탈자기는 변압기(130)를 구비한다.

변압기(130)는 인버터(120)에서 출력되는 교류 전압을 강압하여 전자석(110)의 탈자 코일(111)에 인가할 수 있다. 예를 들어, 변압기(130)는 인버터(120)에서 출력되는 교류 전압을 최하 0.5V 내지 1V로 강압하여 전자석(110)의 탈자 코일(111)로 인가할 수 있다.

인버터(120)는 변압기(130)의 1차측 코일에 연결되고, 전자석(110)의 탈자 코일(111)은 변압기(130)의 2차측 코일에 연결된다. 여기서, 변압기(130)는 교류 전압을 감압하기 위해 1차측 코일의 권선 수가 2차측 코일의 권선 수보다 더 많다.

제어부(140)는 인버터(120)를 제어하여 교류 전압을 선형적으로 서서히 강압시킬 수 있다.

구체적으로, 제어부(140)는 복수의 반도체 스위치의 온오프 듀티비를 제어하여 교류 전압을 서서히 강압시킬 수 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 제어부(140)는 교류 전압을 제1 기준 전압까지 선형적으로 서서히 승압시킨 후 제1 기준 전압을 제2 기준 전압까지 선형적으로 서서히 강압시킬 수 있다.

제어부(140)는 기준 시간 동안 제1 기준 전압을 제2 기준 전압까지 선형적으로 서서히 강압시킬 수 있다. 여기서, 기준 시간은 10초인 것이 바람직하다.

여기서, 제1 기준 전압, 제2 기준 전압 및 기준 시간은 탈자 대상물의 크기 및 재질에 따라 상이하게 미리 설정될 수 있으며, 설정된 값은 메모리에 저장될 수 있다.

제어부(140)는 전자식 탈자기(100)의 동작 시 메모리에 저장된 제1 기준 전압, 제2 기준 전압 및 기준 시간을 기초로 인버터(120)를 제어할 수 있다.

변압기(130)는 인버터(120)로부터 기준 시간 동안 제1 기준 전압부터 제2 기준 전압까지 순차적으로 입력 받아 이들 전압을 강압한 제3 기준 전압부터 제4 기준 전압까지 순차적으로 감소시켜 전자석(110)의 탈자 코일(111)에 인가할 수 있다.

여기서, 제3 기준 전압은 제1 기준 전압 보다 작고, 제4 기준 전압은 제2 기준 전압 보다 작다. 예를 들어, 제3 기준 전압은 20V이고, 제4 기준 전압은 0.5V 내지 1V일 수 있다.

이에 따라, 전자석(110)이 발생하는 자속은 선형적으로 서서히 감소되므로 탈자 대상물을 탈자시킬 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 탈자기의 실험에 사용된 탈자 대상물의 방향을 정의한 도면이고, 도 7은 자화된 탈자 대상물의 잔류 자속 밀도를 도시한 표이고, 도 8은 종래의 수동식 탈자기에 의해 탈자된 탈자 대상물의 잔류 자속 밀도를 도시한 표이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 탈자기에 의해 탈자된 탈자 대상물의 잔류 자속 밀도를 도시한 표이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 탈자 대상물의 방향을 Height(H), Width(W), Depth(D)로 정의하였고, 도 7에 도시한 바와 자화된 탈자 대상물의 각각의 방향에 대한 잔류 자속 밀도가 0.1 가우스(Gauss, G) 이상인 것을 확인할 수 있다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 0.1 가우스(Gauss, G)이하인 경우 탈자 대상물의 탈자에 성공한 것으로 가정하였다.

도 8에 도시한 바와 같이, 종래의 수동식 탈자기에 의해 탈자된 탈자 대상물의 각각의 방향에 대한 탈자 성공률은 77%인 반면, 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 탈자기에 의해 탈자된 탈자 대상물의 각각의 방향에 대한 탈자 성공률은 87%으로서 더 높은 성공률을 나타낸 것을 확인할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 탈자기(100)는, 작업자의 개입 없이 전자식 탈자기(100)의 전기자기적인 작동에 의해 탈자 대상물을 효과적으로 탈자시킬 수 있어, 작업자의 개입으로 인한 공정의 지연을 방지하고, 탈자기의 과열에 따른 운전 시간의 제약 등으로 인한 생산성의 저하의 문제점을 해소할 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 청구범위 및 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 전자식 탈자기
110: 전자석
120: 인버터
130: 변압기
140: 제어부

Claims (8)

1. 자기력을 발생시켜 탈자 대상물을 탈자시키는 전자석;
   교류 전압을 출력하는 인버터;
   상기 인버터로부터 상기 교류 전압을 입력 받아 상기 교류 전압을 강압하여 상기 전자석에 인가하는 변압기; 및
   상기 인버터를 제어하여 상기 교류 전압을 선형적으로 강압시키는 제어부
   를 포함하는 전자식 탈자기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 인버터는
   복수의 반도체 스위치를 포함하는
   전자식 탈자기.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 복수의 반도체 스위치의 온오프 듀티비를 제어하여 상기 교류 전압을 서서히 강압시키는
   전자식 탈자기.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 교류 전압을 제1 기준 전압까지 선형적으로 승압시킨 후 상기 제1 기준 전압을 제2 기준 전압까지 서서히 강압시키는
   전자식 탈자기.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제어부는
   기준 시간 동안 상기 제1 기준 전압을 상기 제2 기준 전압까지 서서히 강압시키는
   전자식 탈자기.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 기준 시간은 10초인
   전자식 탈자기.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 전자석은
   탈자 코일을 포함하는
   전자식 탈자기.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 인버터는
   상기 변압기 1차측 코일에 연결되고,
   상기 탈자 코일은
   상기 변압기 2차측 코일에 연결되는
   전자식 탈자기.