KR20010018511A - 전자석을 이용한 능동형 완충장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자석의 반발력의 원리를 적용하여 외부의 충격을 완화시켜주는 전자석을 이용한 완충장치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 동일 수직축상에 같은 극의 전자석이 상부와 하부에 마주보며 장착되어 전원입력시 완충동작을 하는 완충장치와, 상기 완충장치에 가해지는 하중의 크기에 따라 전자석에 입력되는 전류량을 제어하여 전자석 극성의 크기를 조절하므로써 전자석간의 간격을 일정하게 유지시키는 자력제어회로와, 상기 전자석간의 간격 변화를 감지하여 자력제어회로에 피드백 신호를 출력하는 간격감지부를 포함하여 구성된다. 따라서, 본 발명은 다양한 크기의 하중에 대해 능동적으로 완충동작을 할 수 있는 이점이 있다.

Description

전자석을 이용한 능동형 완충장치{active buffer device by use of electromagnet}

본 발명은 완충장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자석의 반발력의 원리를 전자석에 적용하여 외부의 충격을 완화시켜주는 전자석을 이용한 완충장치에 관한 것이다.

완충장치는 외부의 충격이나 하중으로 인한 기계장치의 충격을 완화하여 주는 장치이다. 종래의 완충장치는 스프링을 이용하여 구성되고, 수동형으로 하중에 대한 일정한 탄력으로 충격을 완화시킨다. 즉, 종래의 완충장치는 외부로부터 충격을 받거나 하중을 받으면 우선 스프링이 수축되고, 이후 스프링의 탄성에 의해 완충장치는 일정한 간격을 유지하게 된다.

즉, 상기 동작을 수행함으로써 종래의 완충장치는 외부에서 갑자기 충격이 가해지거나 하중이 가해질 때 상기 충격을 완화시키는 역할을 하였다.

종래의 완충장치는 상술한 바와 같이 하중이 가해짐에 따라 충격을 완화하기 위해 스프링의 수축과 팽창동작이 반복된다. 그러나 상기 스프링은 완충장치의 스프링이 가지고 있는 탄성보다 무거운 하중이 완충장치에 가해지면 일정간격 유지가 불가능하였다. 즉, 종래 완충장치는 하중의 크기에 따라 능동적으로 대응하지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 일반적으로 스프링은 수축과 팽창을 반복하면 탄성이 감소하게 된다. 따라서, 종래 완충장치는 스프링의 탄성 감소로 인해 제대로 동작되지 않는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 다양한 크기의 하중에 능동적으로 대응하여 적절한 완충동작을 수행할 수 있는 전자석을 이용한 능동형 완충장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자석을 이용한 능동형 완충장치의 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 전자석을 이용한 능동형 완충장치의 완성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10a : 상부 전자석 10b : 하부 전자석

15,50 : 완충장치 15a : 상부 케이스

15b : 하부 케이스 15c : 지지부

20a,20b,55 : 전선 30 : 간격감지센서

35 : 간격감지회로 40 : 자력제어회로

60 : 자력제어기

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자석을 이용한 능동형 완충장치는 동일 수직축상에 같은 극의 전자석이 상부와 하부에 마주보며 장착되어 전원입력시 완충동작을 하는 완충장치와, 상기 완충장치에 가해지는 하중의 크기에 따라 전자석에 입력되는 전류량을 제어하여 전자석 극성의 크기를 조절하므로써 전자석간의 간격을 일정하게 유지시키는 자력제어회로와, 상기 전자석간의 간격 변화를 감지하여 자력제어회로에 피드백 신호를 출력하는 간격감지부를 포함하여 구성된다.

일반적으로 자석은 N극과 S극으로 이루어져 있으며, 같은 극끼리는 반발력, 다른 극끼리는 인력이 작용한다. 본 발명은 자석의 이러한 성질 중 반발력을 이용한 것으로, 특히 전기가 통했을 때만 자기성질을 가지는 전자석을 이용하여 완충장치를 구성하였다.

즉, 본 발명인 전자석을 이용한 능동형 완충장치에 전원이 공급되면, 상기 전자석에 전류가 입력되어 극성을 띄게된다. 상기 두 전자석은 같은 극성을 가지므로, 반발력이 생겨 전자석 사이에는 일정한 간격이 유지된다. 따라서, 외부로부터 충격이나 하중이 가해질 때 상기 충격을 완화시키는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 본 발명은 전자석간의 간격을 스스로 감지하여 전자석에 입력되는 전류의 양을 조절함으로써 완충장치에 가해지는 하중의 크기에 따라 능동적으로 동작된다.

이하 첨부한 도면을 참조해서 본 발명에 따른 전자석을 이용한 능동형 완충장치에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자석을 이용한 능동형 완충장치의 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 완충장치(15)의 내부에 같은 극성을 가지는 전자석(15a,15b)이 동일축상에 장착되어 있다. 상부 전자석(10a)의 상측과 하부 전자석(10b)의 하측에 연결된 전선(20a,20b)은 자력제어회로(40)와 연결된다. 상기 상부 전자석(10a)의 하단부에는 간격감지센서(30)가 장착되며, 상기 전자석(10a,10b)은 완충장치(15) 내부에 장착된다. 상기 완충장치(15)의 상부 케이스(15a)에는 상부 전자석(10a)이 장착되고, 이때, 상부 케이스(15a)의 상단부는 장비나 물건이 놓여질 수 있도록 구성된다. 상기 하부 케이스(15b)에는 하부 전자석(10a)이 장착되며, 하부 케이스(15b)의 하단부에는 완충장치(15)를 고정시키는 지지부(15c)가 장착된다.

또한, 본 발명은 상기 간격감지센서(30)에서 감지된 신호를 입력하여 자력제어회로(40)에 간격변화량의 피드백 신호를 출력하는 간격감지회로(35)와, 상기 신호를 입력하여 전자석(10a,10b)의 입력전류를 제어하는 자력제어회로(40)를 포함하여 구성된다.

다음은 상기 구성으로 이루어진 전자석을 이용한 능동형 완충장치의 동작을 설명한다.

완충장치에 전원이 입력되면, 자력제어회로(40)는 전선(20a,20b)을 통해 전자석(10a,10b)에 전류를 입력하고, 이에 의해 두 전자석(10a,10b)은 극성을 띄게 된다. 이때, 상기 두 전자석(10a,10b)은 같은 극성을 띠게 되어 반발력이 작용하므로, 전자석(10a,10b)간은 일정간격이 유지된다. 그리고, 상기 전자석(10a,10b)간의 간격은 상부 전자석(10a)의 하측에 장착된 간격감지센서(30)에 의해 감지된다.

여기서, 상기 전자석(10a,10b)간의 간격은 자력제어회로(40)에 의해 공급되는 전류의 양에 비례한다. 즉, 상기 자력제어회로(40)가 전자석(10a,10b)에 많은 양의 전류를 입력하면 전자석(10a,10b)의 자력이 강해져 반발력이 세지므로, 두 전자석(10a,10b)간의 간격은 멀어진다. 반대로 상기 자력제어회로(40)가 전자석(10a,10b)에 적은 전류 양의 전류를 입력하면 전자석(10a,10b)의 극성이 약해져 반발력이 작으므로, 두 전자석(10a,10b)간의 간격은 가깝게 된다.

이와 같은 상황에서 먼저 완충장치(15)에 큰 하중이 가해지면, 상기 전자석(10a,10b)간의 간격은 좁아지게 된다. 그러면, 상기 간격감지회로(35)는 간격감지센서(30)를 통해 전자석(10a,10b)간의 간격을 인식하여 원래 상태와의 변화량에 상당하는 피드백 신호를 자력제어회로(40)에 출력하게 된다. 이렇게 하여 상기 신호를 입력한 자력제어회로(40)는 전자석(10a,10b)간의 간격이 원래 상태가 되도록 전자석(10a,10b)에 입력되는 전류량을 증가시킨다. 따라서, 상기 전자석(10a,10b)은 입력되는 전류량이 증가되어 두 전자석(10a,10b) 사이의 반발력이 강해지므로, 전자석(10a,10b)간의 간격은 원래 상태를 유지하게 된다.

다음으로 완충장치(15)에 작은 하중이 가해졌을 경우 본 발명의 동작을 살펴보기로 한다.

상기 완충장치(15)가 일정한 간격을 유지하고 있는 상태에서 완충장치(15)에 가해지는 하중이 작아지면, 상기 전자석(10a,10b)간의 간격을 멀어지게 된다. 그러면, 상기 간격감지회로(35)에서는 간격감지센서(30)를 통해 전자석(10a,10b)간의 간격을 감지하게 되고, 상기 간격 변화량에 상당하는 피드백 신호를 자력제어회로(40)에 출력하게 된다. 상기 신호를 입력한 자력제어회로(40)는 전자석(10a,10b)에 입력되는 전류량을 감소시킨다. 따라서, 상기 전자석(10a,10b) 사이의 반발력이 약화되므로, 전자석(10a,10b)간의 간격은 원래 상태를 유지하게 된다.

도 2는 본 발명인 전자석을 이용한 능동형 완충장치의 완성도이다.

즉, 본 발명은 같은 극성의 전자석(10a,10b)으로 구성되어 하중이나 외부로부터의 충격을 완화시키는 완충장치(50)와, 상기 완충장치(50)의 간격을 일정하게 유지시키는 자력제어기(60)와, 상기 완충장치와 자력제어기의 일측에 연결되어 전류와 신호를 전송하는 역할을 하는 전선(55)을 포함하여 구성되며, 상기 자력제어기(60)는 간격감지회로(35)와 자력제어회로(40)를 포함하여 구성된다.

다음으로 상기 구성을 가지는 본 발명의 동작을 설명한다.

본 발명인 전자석을 이용한 능동형 완충장치에 전원이 공급되면, 상기 자력제어기(60)는 전선(55)을 통해 완충장치(50)에 전류를 입력한다. 이에 의해 상기 완충장치(50)는 내부에 있는 전자석(10a,10b)이 반발력을 가지게 되어 전자석(10a,10b)간의 간격이 일정하게 유지되므로, 일정한 높이를 유지하게 된다.

상기 상태에서 완충장치(50)에 하중이 가해지면, 자력제어기(60)는 하중에 따른 신호를 완충장치(50)에 출력하고, 이에 의해 상기 완충장치(50)는 일정한 높이를 유지하게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명인 전자석을 이용한 능동형 완충장치는 상기 완충장치에 가해지는 하중의 크기가 다르더라도 자력제어회로, 간격감지부 등에 의해 전자석에 입력되는 전류의 양이 변화됨으로써 완충장치의 간격이 일정하게 유지된다. 즉, 본 발명은 자력의 세기를 조절함으로써 다양한 형태의 완충장치가 가능하다.

또한, 본 발명은 완충장치가 전자석을 포함하여 구성됨으로써 종래 스프링을 이용한 완충장치가 가지는 탄성 감소의 문제가 없으므로, 진동하는 장비의 균형 유지에도 적용된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 전자석을 이용하여 완충장치를 구성하고, 상기 전자석에 입력되는 전류를 제어하여 완충장치가 일정한 간격을 유지하도록 함으로써 다양한 크기의 하중에 대해 완충동작을 할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 완충장치의 간격 변화를 피드백하여 스스로 감지하므로 하중의 크기에 따라 능동적으로 완충동작이 수행되는 효과를 도모하게 된다.

Claims (2)

1. 동일 수직축상에 같은 극의 전자석이 상부와 하부에 마주보며 장착되어 전원입력시 완충동작을 하는 완충장치와;

   상기 완충장치에 가해지는 하중의 크기에 따라 전자석에 입력되는 전류량을 제어하여 전자석 극성의 크기를 조절하므로써 전자석간의 간격을 일정하게 유지시키는 자력제어회로와;

   상기 전자석간의 간격을 감지하고, 상기 간격 변화량에 따른 피드백신호를 자력제어회로에 출력하는 간격감지부를 포함하여 구비되는 전자석을 이용한 능동형 완충장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 간격감지부는 상부 전자석의 하단부에 장착되어 전자석간의 간격을 감지하는 간격감지센서와;

   상기 간격감지센서의 신호를 입력하여 간격 변화량에 해당하는 피드백 신호를 전력제어회로에 출력하는 간격감지회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 능동형 완충장치.