KR20010083887A - 물체 감시 시스템용 원거리장 자석 재감응 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 마커가 질문 영역에 존재할 때, 탈자화시 상기 마커가 시스템에 의해 검출되는 것을 가능하게 하는 최소한 1개의 탈자 가능한 제어 요소를 포함하는 이중 상태 도난 방지 마커를 갖는 자기적 기반의 전자식 물체 감시 시스템 탈자화 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 하우징 내에 포함되어 교번 극성의 연속장을 나타내는 자석 배열을 포함하고, 상기 자석 배열의 최소한 일부분은 상기 자석 배열의 그 부분을 따라 상기 하우징의 작업면 위로 일정 거리의 복수개의 경로를 따라 지수적으로 감소하는 강도를 나타낸다. 상기 자석 배열은 외부 자기장이 상기 자석 배열로부터 다양한 거리의 경로를 따라 통과하는 상기 마커의 탈자 가능한 요소를 탈자화시키는 데 충분하도록 구성되고 정렬된다.

Description

물체 감시 시스템용 원거리장 자석 재감응 장치{FAR FIELD MAGNET RESENSITIZER APPARATUS FOR USE WITH ARTICLE SURVEILLANCE SYSTEMS}

전술한 형식의 EAS 시스템은 미국 특허 출원 제4,689,590호, 제4,752,758호 및 1998년 2월 18일에 출원된 "물체 시스템용 자석식 소형 재감용 장치(Small Magnet Resesitizer Apparatus For Use With Article Systems)"라는 명칭 하의 미국 특허 출원 일련 번호 제09/026,251호에 기재되어 있다. 그러한 시스템에 있어서, 이중 상태 마커는 고투자율 및 저보자력의 자성 물질과 최소한 1개의 영구적으로 자화될 수 있는 제어 요소로 이루어질 수 있다. 상기 제어 요소를 탈자화(脫磁化)시킬 경우에는, 신호는 상기 마커가 상기 질문 영역에 있을 때 생성될 수 있고, 상기 제어 요소가 자화될 경우, 상기 마커의 다른 상태에 대응하는 다른 신호가 생성될 수 있다. 이와 같은 이중 상태 마커는 진폭이 점점 줄어드는 교번 자기장을인가함으로써 (고보자력의 제어 요소를 탈자화시킴으로써)감응을 일으킬 수 있다. 미국 특허 출원 일련 번호 제09/026251호에 기재된 바와 같이, 이러한 탈자화 작용은 인접한 자석이 반대 방향으로 분극된 일련의 영구 자석의 적절한 선택 및 배열을 통해 행해질 수 있다. 자석들을 상이한 강도로 되도록 선택하고 이들 자석을 (진행 방향에 대하여) 가장 높은 것에서부터 가장 낮은 것의 순으로 배열함으로써, 제어 요소가 있는 물체가 상기 자석 위를 통과할 때, 상기 자기장은 진폭이 감소하는 것으로 나타나게 된다.

전술한 참조 문헌들은 어떤 마커를 가진 물체가 놓여 있는 작업면에서 또는 근처에서 자기장을 생성하는 장치에 대해 기재하고 있다. 미국 특허 출원 일련 번호 제09/026,251호, 제4,689590호 및 제4,752,758호에 기재되어 있는 인접장(隣接場) 재감응 장치의 개발의 주된 이유들 중의 하나는 오디오 카세트 또는 비디오 카세트와 같은 자기적으로 민감한 매체의 덮개에 부착된 자기 마커를 상기 자기적으로 민감한 매체상의 신호를 방해하는 일이 없이 재감응시키는 안전한 방법을 제공하는 것이다. 이러한 고체 상태의 감쇄형 자기 배열은, 극성이 교대로 배열되어 있는 서로 인접 배치된 유사한 자석들이 이들을 거의 자극면(磁極面)의 폭에 해당하는 거리보다 훨씬 먼 거리에서 측정할 때, 이들 자석의 외부 자기장이 상쇄되는 경향이 있다고 하는 장점이 있다. 이 거리의 약 절반 내에서, 관찰된 자기장은 거의 전적으로 인접한 자극에 의한 결과이며, 다른 자석으로부터의 자기장은 거의 무시될 수 있다. 그러나, 상기 자기 배열로부터 측정된 거리에서는, 인접 자석의 측정된 자기장은 그 배열 내의 다른 자석들에 의해 영향을 받기 시작한다. 상기 자기배열 위로 약 2개 또는 3개의 자극면 거리에서는, 모든 외부 자기 벡터는 서로 상쇄되기 시작하고, 그 결과 생기는 외부 자기장은 매우 낮다. 그 결과, 상기 자석 배열 위에는 자기 매체에 나쁜 영향을 미칠 수 있는 잔류 외부 자기장이 거의 존재하지 않는다.

영구 자석의 인접장 배열은 미리 기록된 자기 테이프에 부착된 도난 방지 마커 내에 포함된 제어 요소를 그 테이프에 이미 기록된 신호에 영향을 주는 일이 없이 탈자화시키는 데에는 유용하지만, 상기 인접장 배열은 상기 마커를 자석 배열의 표면에 충분히 인접하여 배치할 수 없는 물체 위에서는 그 만큼 유용하지 않다. 전술한 바와 같이, 상기 인접장 배열로부터 상당한 거리에서는, 상기 외부 자기장은 매우 낮다. 그러므로, 상기 인접장 배열은 이 배열로부터 먼 거리에서는 상기 마커를 재감응하는 데에는 비효율적일 수 있다. 이것은, 예를 들어 책의 등뼈(spine)에서와 같이 상기 마커가 물체 내에 내장된 물체에서 발생할 수 있다. 더욱이, 책과 같은 물체 위에 있는 마커 배열로부터의 거리는 물체의 크기 및 형상에 따라 달라질 수 있다. 교번 자기장이 지수형(指數形) 포락선 내에서 감소할 때 최적의 링-다운(ring-down)이 발생하므로, 자기 마커는 이것이 상기 마커 배열로부터의 거리에 관계 없이 그 마커 배열을 지나 이동할 때 지수적으로 감쇄하는 자기장을 경험하도록 할 필요가 있다. 그러나, 상기 마커 배열 내의 주어진 자석 위의 거리에서는 그 배열 내의 다른 쪽 자석으로부터 상당한 기여가 있고, 이 기여는 상기 주어진 자석으로부터 다른 쪽 배열의 자석까지의 거리 및 상기 마커가 상기 주어진 마커 위에 있는 거리에 따라 변한다. 물체상의 마커의 위치, 따라서 일정의 감시 장치로부터의 마커의 거리가 알려져 있지 않은 물체 위에 있는 EAS 마커를 감응시키는 장치가 요망되고 있다는 것을 알 수 있다.

본 발명은 이러한 문제 및 기타의 문제에 대한 해결책을 제공하고, 종래 기술의 설계과는 다른 장점을 제공한다.

본 발명은 보호하고자 하는 물체에 부착된 이중 상태 마커(marker)가 질문 영역 내에서 생성된 교번 자기장(交番磁氣場)에 응답하여 검출 가능한 신호를 발생시키는 형식의 전자식 물체 감시(electronic article surveillance; EAS) 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게 말하자면, 본 발명은 그러한 마커의 상태를 변화시키기 위한 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 탈자화 장치의 한 가지 실시예의 사시도.

도 2는 덮개를 일부 벗긴 도 1의 확대 평면도.

도 3은 3-3선을 따른 도 2의 단면도.

도 4는 도 1 및 도 2와 같은 자석 배열의 표면 위로 0.32 cm(0.125 인치) 거리의 경로를 따른 자기장 강도 및 극성을 도시한 그래프.

도 5는 도 1 및 도 2와 같은 자석 배열의 표면 위로 0.57 cm(0.225 인치) 거리의 경로를 따른 자기장 강도 및 극성을 도시한 그래프.

도 6은 도 1 및 도 2와 같은 자석 배열의 표면 위로 0.83 cm(0.325 인치) 거리의 경로를 따른 자기장 강도 및 극성을 도시한 그래프.

도 7은 도 1 및 도 2와 같은 자석 배열의 표면 위로 1.08 cm(0.425 인치) 거리의 경로를 따른 자기장 강도 및 극성을 도시한 그래프.

도 8은 도 1 및 도 2와 같은 자석 배열의 표면 위로 1.59 cm(0.625 인치) 거리의 경로를 따른 자기장 강도 및 극성을 도시한 그래프.

도 9는 본 발명의 탈자화 장치를 위한 도 4 내지 도 8의 경로의 일부분을 따른 자기장 강도를 설명하는 준(準)로그 좌표.

도 10은 도 3의 자석 배열 실시예의 확대 단면 및 상기 배열 내의 각 자석에 의해 생성된 교번 자기장을 도시한 개략도.

본 발명의 장치는 지수형 포락선 내에서 각 자기장의 역전시마다 강도의 감소에 대해 최적의 교번 자기장을 생성하는 자석 배열을 제공하고, 상기 자석 배열로부터 다양한 거리의 경로를 따라 마커의 고보자력 제어 요소를 탈자화할 수 있다. 그 밖에, 본 발명의 상기 탈자화 장치는 전원 공급원을 필요로 하지 않으며, 악영향을 미칠 수 있는 교류장을 방출하지 않고, 상기 마커가 상기 장치에 관하여 이동하는 속도에 의존함이 없이 작동한다.

본 발명의 장치는 물체를 안전하게 하는 이중 상태 도난 방지 마커를 검출하는 전자식 물체 감시 장치(EAS)에 사용하기에 알맞다. 상기 장치는 마커가 부착되어 있기는 하지만 그 표면으로부터 마커의 거리를 예측할 수 없는 책이나 기타의 물체에 사용하는 데 알맞다. 이러한 시스템에 있어서 상기 마커는 저보자력, 고투자율의 강자성체 물질과, 이 강자성체 물질에 인접 배치되는 영구적으로 자화 가능한 고보자력의 물질이 포함된다. 이러한 요소는 탈자화시 상기 마커가 제1 상태, 예를 들면 상기 마커가 질문 영역에 있을 때 검출될 수 있는 감응 상태와 같은 상태에 있도록 한다. 이와 반대로, 상기 제어 요소가 자화될 때, 상기 마커는 제2 상태, 예를 들면 상기 마커가 상기 질문 영역에 있을 때 검출되지 않는 비감응 상태와 같은 상태에 있다.

본 발명의 장치는 물체가 이동할 수 있는 작업면이 있는 하우징과, 이 하우징과 결합된 자석들의 배열로 이루어진다. 상기 배열 내의 자석은, 상기 하우징의 작업면 위의 다양한 거리에서 복수개의 경로를 따라 지수형 포락선 내에서 각 자기장이 역전시마다 강도가 감소하는 교번 극성의 연속장을 나타내도록, 상기 배열 내의 다른 자석에 대하여 크기가 정해져 배치된다. 각 자석은 상기 하우징의 폭을 실질적으로 가로질러 연장되고 상기 연속된 자석은 상기 하우징의 길이를 따라 연장된다. 그러므로, 연속적으로 약한 자기장을 지나는 가장 강한 자기장에 인접한 위치로부터 상기 작업면에 대한 상기 물체의 이동은 상기 물체에 부착된 마커를 교번 극성이고 강도가 지수적으로 감소하는 자기장에 노출시켜서 상기 마커의 제어 요소를 실질적으로 탈자화시키게 된다. 이것은 상기 작업면 위로 일정한 범위의 거리 내에서 일어나므로, 물체 위에 있는 마커의 위치에 무관하게 상기 마커를 감응시키게 된다.

상기 활성 제거 장치의 여러 가지 목적, 특징 및 장점은 이하의 상세한 설명과 첨부 도면을 읽고 이해함으로써 알 수 있을 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 탈자화 장치는 카운터-톱(counter-top) 장치(10)의 형식일 수 있다. 이 분야의 숙련자들에게 인식되게 되는 바와 같이, 상기 장치는 역시 다른 형일 수도 있다. 상기 카운터-톱 장치(10)는 하우징(12) 및 이 하우징 내에 설치된 자석 배열(도 2 및 도 3 참조)을 포함한다. 상기 하우징(12)은 상기 자석 배열을 덮고 보호하는 비자성의 덮개판(18)을 포함한다. 그 밖에, 상기 덮개판(18)은 마커(22)가 부착되고 상기 장치의 사용 중에 이동될수 있는 물체(20)에 대한 작업면(19)을 제공한다. 이러한 덮개판(18)은 두께가 20 mils(0.50 mm) 범위인 비자성의 스테인레스 스틸로 된 스트립(strip)을 포함할 수 있다. 금속제 덮개판(18)을 사용하는 것이 역시 바람직한데, 그 이유는 그러한 표면은 폴리머 표면 또는 페인트 표면이 있는 덮개판에서 발생할 수 있는 긁힘 또는 깎임으로 인한 마모에 견디고, 따라서 여러 번의 사용 후에도 미관상 괜찮은 상태로 유지되기 때문이다. 상기 장치(10)는 수평 위치에 있는 상기 덮개판(18)에 의해 이루어진 작업면(19)과 함께 사용될 수 있으므로, 물체(20)가 상기 수평면을 가로질러 이동될 수 있으나, 상기 장치는 상기 작업면(19)이 수직이 되도록 배치될 수도 있다.

상기 하우징(19)은, 측벽(21) 및 이 측벽에 예를 들어 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 볼트 또는 스크류(35)에 의하여 부착된 단부(34)를 더 포함한다. 하나의 실시예에 있어서, 상기 측벽(21)은 크기가 0.95 cm ×3.81 cm(0.375 ×1.5 인치)이고, 길이가 63.98 cm(25.1875 인치)인 알루미늄 레일이다. 하우징(12)의 이들 부분도 역시 비자성 물질로 구성하는 것이 좋다. 또한, 상기 하우징(12) 위에는 적당한 범례, 제조자 증명, 지시 사항 등이 적힌 경사면(도시되지 않음)이 제공될 수 있다.

도 1의 장치를 사용함에 있어서, 물체(20)는 화살표(24)로 나타낸 방향으로 이동시켜야만 한다는 것을 알 수 있으며, 따라서 상기 물체의 한쪽 면에 부착된 마커(22)를 이동시킴으로써 상기 마커(22)는 덮개판(18) 바로 아래에 배치된 자석 배열 위를 통과하게 한다. 그러므로, 예를 들어 상기 물체(20)가 도 1에 도시된 바와같이 책일 경우, 상기 마커는 책의 등뼈 내에 부착될 수 있고, 상기 책은 덮개판(18) 위에 위치하도록 유지되며, 상기 화살표(24)의 방향으로 상기 작업면(19)을 따라 통과한다. 제어 요소(32)가 작업면(19) 위에 있는 자석 배열과 관련된 자기장에 접근할 때의 상기 자석 배열에 의해 생긴 자기장에 노출시 상기 제어 요소(32)의 탈자화가 일어난다.

마커(22)는 일반적으로 예컨대 미국 특허 제3,790,945호(Fearon)에 기재된 바와 같이 퍼말로이(permalloy), 특정 비정질 금속 등과 같은 고투자율, 저보자력의 자성 물질로 된 스트립으로 구성된다. 상기 마커(22)에는 미국 특허 제3,747,086호호(Peterson)에 기재된 바와 같은 고보자력의 자화 가능한 물질로 된 최소한 1개의 제어 요소(32)가 더 마련된다. 상기 제어 요소(32)는 미리 측정한 보자력이 일반적으로 50 내지 240 oesteds 범위인 비칼로이(vicalloy), 자성 스테인레스 스틸 등의 재료로 구성된다. 이러한 제어 요소(32)가 자화되면, 마커가 질문 영역에 존재할 때 그 마커(22)가 상기 시스템에 의해 검출되는 것이 방지된다. 전자식 물체 감시 시스템용 이중 상태 마커의 다른 예가 미국 특허 제5,432,499호(Montean), 제5,331,133호(Koning), 제5,083,112호(Piotrowsky)호, 제4,884,063호(Church), 제4,825,197호(Church), 제4,745,401호(Montean) 및 제4,710,154호(Montean)에 기재되어 있다.

도 1에 나타낸 장치의 자석 배열에 관한 상세한 것은 도 2 및 도 3에 도시되어 있다. 개시된 실시예에 있어서, 자석 배열은 30개의 불연속편(不連續片)으로 된 자석(100)을 포함하고 있다. 도시된 바와 같이, 홈들이 측벽(21) 내에 형성된다.제1 측벽에 형성된 홈은 다른 쪽 측벽(21)에 있는 대응하는 홈과 직접 마주보고 있다. 상기 자석 배열 내의 상기 자석(100)은 각각 이 자석(100)을 상기 측벽(21)의 한 쌍의 대응하는 홈 내로 미끌어져 들어가게 함으로써, 상기 하우징(12) 내에 배치된다. 상기 자석(100)은 적당한 에폭시 또는 별법으로서는 기계적인 조임쇠에 의하여 상기 홈 내의 적소(適所)에 고정되어야 한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 자석은 각각 상기 홈 내에서 상기 자석의 상면이 측벽(21)의 상부와 거의 같은 수준으로 될 때까지 상기 하우징(12) 내부로 연장된다. 상기 덮개판(18)을 상기 하우징(12) 위에 덮어 측벽(21)에 의해 받쳐지게 하면, 상기 자석(100)의 상면은 덮개판(18)과 접하거나 바로 아래에 위치하게 된다. 이와 같이 함으로써, 상기 마커(22)는 덮개판(18)의 상면에 의해 이루어지는 작업면으로부터 떨어져 있기 때문에, 자석 배열 내의 자석(100)의 상면은 덮개판(18) 위에 놓인 물체의 마커(22)에 대하여 거의 동일한 거리에 위치하게 된다.

상기 덮개층(18) 쪽으로 향하고 있는 자석(100)의 상면은 그 덮개층(18)으로부터 윗쪽으로 연장되는 자기장을 생성하는 자극이다. 이들 자석 각각은 덮개판(18) 위에 있는 범위 내에서 다수의 경로를 따라 교번 극성과 가늘고 긴 자석 배열의 한쪽 끝에서부터 다른쪽 끝까지 지수형 포락선 내에서 감소하는 적당한 강도의 자기장을 생성하기 위해 인접 자석에 대하여 크기를 맞추어 배치된다. 이 분야의 숙련자라면, 이러한 자기장은 각 자석(100)의 유효 강도를 변화시키기 위해 적당한 차폐물을 제공하는 단계 뿐만 아니라, 덮개판(18) 및 자석 배열 내의 다른 자석(100)에 대하여 상기 자석(100)의 위치를 조정하는 단계를 포함하는 방법에 의해, 상기 덮개판(18) 위의 다양한 거리에서 복수개의 경로를 따라 생성될 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에 있어서, 상기 자석(따라서, 상기 덮개판과 접하는 자석면에 의해 이루어지는 자극)은 각각 상기 하우징의 폭을 가로질러 연장되고, 상기 자석 배열 내의 30개의 일련의 자석은 상기 하우징의 길이를 따라 연장된다. 상기 자석(100)은 일반적으로 크기가 감소하는 것으로 도시되었지만, 이것은 강도 감소만을 나타내는 것이며 실제 물리적인 크기일 필요는 없다. 자석의 강도에 관한 중요한 인자는 상기 작업면 위에서 작업면에 평행한 다수의 경로를 따라 형성된 자기장이 상기 자석 배열의 길이 방향을 따라 지수형 포락선 내에서 감소하도록 각 자석의 강도가 바람직하게 결정된다는 것이다. 도 1의 카운터-톱 장치(10)에 있어서, 덮개판(18) 위의 경로를 따라 형성된 자기장은 화살표(24) 방향으로 지수형 포락선 내에서 감소한다.

상기 자석 배열 내의 자석(100)은 다음의 재료들의 조합을 비롯한 적당한 자성 물질로 만들 수 있으나, 이들 재료에만 한정되는 것은 아니다.

(1) 네브라스카주 노르포크 소재의 아놀드사(Arnold Company)에 의해 "Plastiform"이란 상표로 판매되는 타입 B-1060와 같은 사출 성형된 영구 자석 재료. 이것은 성형 후에 이어서 적절히 배열된다.

(2) 네브라스카주 노르포크 소재의 아놀드사에 의해 판매되는 "Plastiform" 상표, 타입 B-1013, "Plastiform" 상표, 타입 2002-B 또는 "Plastiform" 상표, 타입 1030-B와 같은 교번 극성이 있는 판상 자화 재료.

(3) 미네소타주 세인트 안소니 소재의 매그스타 테크놀로지사(MagStarTechnology)에 의해 "Magnaquench"라는 상표명으로 판매되는 Nd35 또는 Nd40 또는 기타 NdFeB 합금과 같은 기계 가공 가능한 금속 재료.

기타의 적당한 재료들도 이 분야의 숙련자들에게 역시 인식될 것이다.

도 4 내지 도 8은 상기 작업면 위에 있는 0.32 내지 1.59 cm(0.125 내지 0.625 인치) 범위의 경로를 따라 강도가 지수적으로 감소하는 아래의 표 1에 열거된 자석 배열의 실시예에 의해 형성된 교번 자기장을 설명한 것이다. 도 4는 자석 배열의 표면 위로 0.32 cm(0.125 인치) 떨어진 경로에 따른 교번 자기장을 보여주고 있다. 도 5는 상기 자석 배열의 표면 위로 0.57 cm(0.225 인치) 떨어진 경로에 따른 교번 자기장을 보여주고 있다. 도 6은 상기 자석 배열의 표면 위로 0.83 cm(0.325 인치) 떨어진 경로에 따른 교번 자기장을 보여주고 있다. 도 7은 상기 자석 배열의 표면 위로 1.08 cm(0.425 인치) 떨어진 경로에 따른 교번 자기장을 보여주고 있다. 도 8은 상기 자석 배열의 표면 위로 1.59 cm(0.625 인치) 떨어진 경로에 따른 교번 자기장을 보여주고 있다. 도 4 내지 도 8에서 거리의 범위는 예컨대 책 위에 있는 마커가 도 1에 도시된 장치의 덮개로부터 배치되기 쉬운 거리의 범위를 나타낸다. 도 4 내지 도 8에서 대응하는 피크와 골은 상기 경로에 따라 그 위치에서의 자기장 강도를 나타내고 있다.

마커를 탈자화시키려면, 상기 마커를 자기장 강도가 약 300 가우스로부터 70 가우스로 감소하는 경로를 따라 지나가게 하여야 한다. 300 가우스보다 큰 것은 일반적으로 해당하는 마커의 자기 키퍼(magnet keeper)를 완전히 자화시키고, 70 가우스보다 작은 것은 상기 자기 키퍼에 아무런 영향을 주지 않는다. 다시 도 4 내지도 8에 돌아가 보면, 전체 자석 배열을 따라 지나는 자기 마커는 그 자석 배열로부터의 거리에 관계 없이 이러한 정확하게 지수적으로 감쇄하는 자기장을 경험하게 된다는 것을 알 수 있다. 그러나, 상기 마커가 300 가우스에서 70 가우스의 감쇄 범위를 통과하는 상기 자기 배열 내에서의 위치는 그 자기 배열면으로부터의 마커의 거리에 따라 달라진다. 예를 들어, 도 9의 준로그 좌표에 도시된 바와 같이, 상기 자기 배열 위의 0.32 cm 경로에 따라, 마커는 설명된 실시예의 자석 배열 중 19번째 자석과 20번째 자석 사이에서 이 범위를 통과하는 반면, 상기 자석 배열 위의 1.59 cm(0.625 인치) 경로에 따라 마커는 상기 자석 배열 내의 2번째와 12번째 자석 사이를 통과할 때 이 범위를 통과한다. 그러므로, 물체 위에 있는 마커의 위치가 미지이기 때문에, 물체상의 마커를 탈자화시키고 있는 사용자는 상기 장치의 덮개판(18)의 전체 길이에 걸쳐 상기 물체를 통과시키는 것이 중요하다.

예를 들어, 본 발명에 사용되는 것과 같은 책 또는 이와 유사한 물체 내의 자기 마커의 거리 또는 방향을 예측할 방법이 없기 때문에, 자석 배열 위의 다양한 거리의 경로를 따라 지수적으로 감소하는 자기장을 제공하는 것이 필요하다. 도시된 바와 같이, 본 발명은 자기장 배열 위에서 0.32 cm 내지 1.59 cm(0.125 내지 0.625 인치)의 어떠한 거리에서도 자석 마커의 감응성을 제거하게 된다. 상기 배열 내에서의 자석의 크기, 강도 및 위치를 변경시킴으로써 그 범위를 증가 또는 감소시킬 수 있다는 것은 이 분야에서 숙련자들에 의해 인식될 수 있을 것이다. 이러한 변경은 본 발명의 범위 내에 있다.

상기 자석 배열의 표면 위의 경로를 따른 주어진 위치 P에서의 자기장 강도및 극성은 상기 위치 P로부터의 거리에 따라 적절하게 감소되는 각 자석의 강도 및 극성의 산술적인 합에 좌우된다. 그러므로, 어떤 주어진 자석의 자기장 기여는 그 자석에 인접한 자석, 그 다음의 가까운 자석 등의 자기장 기여에 영향을 받는다. 그러나, 상기 자석 배열의 각 말단에 위치한 자석들은 하나의 다른 자석에만 인접하므로, 이들은 이 말단 자석 위에 있는 영역의 경로를 따른 말단 자기장에 바람직스럽지 않게 크게 기여를 할 수 있다. 이러한 이유로, 상기 말단 자석을 주의 깊게 선택 및 조정함으로써 상기 경로를 따른 자기장 강도에 대한 기여가 전체 자석 배열의 지수형 포락선으로부터 크게 벗어나지 않도록 하여야 한다. 말단 자석의 선택 및 조정이 이들 말단 자석의 부분적인 차폐, 작업면 및 다른 자석에 대한 말단 자석의 간격 조절, 자석의 재질 또는 크기에 의한 자석 강도 조절, 상기 말단 자석의 적당한 트리밍, 또는 작업면에 대한 상기 말단 자석의 오프셋팅에 의해 적절한 영향을 받을 수 있다는 것은 이 분야의 숙련자가 인식하게 될 것이다.

제어 요소에 의해 나타나는 가장 강한 피크 또는 골은 상기 제어 요소 내의 모든 자구(磁區; magnetic domain)가 최초의 자기장에 평행한 방향으로 배향된다는 것을 보장함으로써 탈자화 과정을 일으키기에 충분히 강한 것이 바람직하다. 탈자화 과정을 일으키려면, 가장 강한 자극은 최소한 제어 요소의 미리 측정한 보자력값의 거의 1.5배인 것이 바람직하다는 것이 밝혀지게 되었다. 상기 가장 강한 자극에 이어서, 각 자기장의 역전은 피크 또는 골의 강도가 그 앞의 피크나 골로부터 거의 동일한 비율로 감소되는 피크 또는 골에서 끝나는 것이 바람직하다. 각각의 연속되는 자극과 관련된 자기장 강도가 평균적으로 2개의 인접한 자극 사이에서 5내지 20 퍼센트 변하는 경우에 탈자화가 일어나게 된다는 사실을 알아내게 되었다. 각각의 연속되는 자극과 관련된 자기장 강도는 임의의 인접한 2개의 자극 사이에서 약 15 퍼센트 변하는 것이 좋다. 또한, 제어 요소에 의해 나타나는 마지막 피크 또는 골은 상기 제어 요소가 불필요한 순자화(純磁化) 상태로 남아 있지 않도록 그 앞의 모든 자극보다 약한 것이 역시 좋다. 그러므로, 도 4 내지 도 8의 각각에 도시된 마지막 피크에 의해 설명되는 바와 같이, 상기 마지막 자극은 자기장이 상기 지수형 포락선과 함께 영[제로]으로 떨어지도록 선택되는 것이 좋다.

교번 자기장이 지수형 포락선 내에서 감소할 때, 2개의 인접한 임의의 자석 사이에서의 비율 감소는 일정한 채로 있다. 이러한 자기 회로에서의 자기장이 감소하는 속도는 다음과 같이 정의되는 Q 값이라고 설명할 수 있다.

여기서,

H0 = 주어진 자극에 관련된 작업 거리에서의 자기장이고,

Hn = 상기 주어진 자극으로부터 n 자극만큼 떨어져 배치된 자극과 관련된 작업 거리에서의 자기장이다.

따라서, 작업 거리를 따라 지수적으로 감소하는 자기장이 있는 자기 구역은, 일정한 Q 값에 의해 정의된다. 인접한 자극 사이에서 약 15 퍼센트 감소한 교번 자기장의 Q 값은 약 9.5로 된다.

일정한 Q 값에 의하여 자기장을 이루는 일련의 자극은 상기 자기장에 관하여 자기장 강도가 감소하는 방향으로 이동된 제어 요소가 점진적으로 탈자화가 일어나고, 각 자기장이 역전될 때마다 동일한 비율로 순탈자화를 일으키는 것을 보장해 준다. 지수적으로 감소하지 않는 자기장은 필연적으로 점진적 탈자화가 너무 빨리 또는 너무 느리게 발생하거나 또는 양자가 모두 발생하는 영역을 가지게 되어, 상기 제어 요소가 완전히 탈자화를 일으키지 않게 되거나, 또는 충분한 탈자화를 일으키는 데 필요한 것 이상의 대형 장치를 낳게 되는 결과로 된다.

도 9는 본 발명의 탈자화 장치에 대한 도 4 내지 도 8에 나타난 경로 부분들에 따른 거리에 대한 피크 대 피크의 자기장 강도의 감소를 설명하는 개략도이다. 도 9는 자석 배열의 표면 위로 0.32 cm 내지 1.59 cm(0.125 인치 내지 0.625 인치)의 여러 경로에 따른 교번 자기장이 본 발명의 장치 내에서 감소하는 포락선의 준로그 좌표를 나타내고 있다. 도 9의 각 선(90, 88, 86, 84 및 82)은 각각 도 4 내지 도 8의 경로들에 대응한다. 도시된 바와 같이, 본 발명에서 구현되는 것과 같은 지수적으로 감소하는 교번 자기장은 준로그 좌표 상에서 각 경로에 대해 직선으로 되므로, 상기 각 경로에 따른 일정한 Q 값과 일정한 비율의 감소를 나타낸다. 탈자화 장치가 일정 비율의 감소로부터 벗어나는 자기장을 포함하는 경우, 자기장이 너무 급속히 감소하는 영역이 있게 되므로, 상기 제어 요소의 잔류 자화의 위험이 있게 되고, 상기 자기장이 너무 느리게 감소하는 영역이 있게 되므로, 각 자기장의 역전시 상수 비율만큼 일정 감소하는 교번 자기장을 요하게 되는 것보다 긴 자기 구역을 요하게 된다.

본 발명의 한 가지 실시예로는, 각각 2개의 자속 집속기 사이에 삽입된 특정 길이의 영구적으로 자화된 물질로 이루어진 불연속 자석의 보정된 배열이 있다. 이 실시예에 있어서는, 각 불연속 자석의 자극은 그 각 자석에 대하여 N극으로부터 S극으로 그은 선이 상기 자석 배열의 길이 방향을 따라 놓이도록 자석에서 자석으로 교대로 바뀐다. 상기 자석 배열은 자석 재질을 선택하고 그 자석의 크기를 조절하여 보정함으로써, 자석을 자석 배열 내의 적소에 배치할 경우, 그 자석 배치가 지수적으로 감소하는 강도의 교번 자기장을 나타내도록 하는 것이 좋다. 도 10은 본 발명의 자석 배열 내의 불연속 자석(108)의 양호한 구성의 단면도를 개략적으로 나타내고 있다. 각 자석(108)은 일정한 길이의 영구적으로 자화된 재료로 된 영구 자석(106)으로부터 구성되고, 자극을 화살표(104)가 가르키는 바와 같은 길이 방향의 배열을 따라 정렬되도록 배치된다. 상기 전체 배열에 대하여 그 배열의 표면 위에 있는 다수의 경로에 따라 생성된 자기장이 각 자기장의 역전시 일정 비율로 변화되고 감소되도록 각 영구 자석(106)의 크기와 이것을 만드는 재료가 선택된다. 각 영구 자석(106)을 삽입시키는 자속 집속기(102)는 그 영구 자석에 의하여 생기는 집속선을 모으므로, 배열 표면 위의 경로의 자기장은 특정의 경로에 대해 평행하게 된다. 이들 자속 집속기(102)는 연강으로 만들어진다. 상기 자속 집속기(102)의 상세한 자기적 성질은 중요하지 않지만, 상기 자속 집속기(102)는 적어도 결합된 영구 자석에 의해 생성된 자속만큼 흡수하도록 설계되어야 하는 것이 좋다.

본 발명의 자석 배열의 불연속 자석(108)은, 도 10에서 설명된 바와 같이, 일련의 교번 자극을 생성하기 위해 2 가지의 방법 중 하나의 방법으로 배열하는 것이 좋다. 윗쪽의 일련의 자석(117)은 각 영구 자석(106)이 인접한 자석의 극성에 역평행한(평행하고 반대 방향인) 극성(104)을 갖는 배열의 단면을 나타내고 있다. 파형(119)으로 도시된 바와 같이, 이러한 배열은 각 영구 자석(106)의 중심 바로 위에서 연속적으로 최대양(最大陽)의 강도 및 최대음(最大陰)의 강도에 이르고, 2개의 인접한 자석 사이의 중점 위에서 영의 강도에 이르는 교번 자기장(116)을 형성한다. 이러한 배열에 있어서, 배열 내의 불연속 자석(108)의 수효는 자기장 최대치와 최소치의 총수와 동일하다. 상기 윗쪽의 일련의 자석(117)의 극성 배열은 표 1에 예시한 실시예의 자석 배열에 사용된 배열이다. 아랫쪽의 일련의 자석 배열(115)은 각 자석(106)이 평행하고 인접한 자석의 극성에 대하여 동일한 방향으로 되는 극성을 갖는 배열의 단면을 보여주고 있다. 이러한 배열은 각각의 개별 자석(106)에 대해 N극에서 S극으로 향하는 자속선을 형성하지만, 이 역시 자석들 사이에서 1개의 자석의 N극에서 인접한 자석의 S극으로 반대 방향으로 향하는 자속선을 형성하는 유도 자극(105)를 생성한다. 이러한 방식으로, 연속적으로 각 자석 바로 위에서 최대의 양의 강도에 이르고, 인접한 자석 사이의 중점 위에서 최대의 음의 강도에 이르는 교번 자기장(114)이 형성된다. 이러한 배열에서는, 상기 배열 내의 불연속 자석(108)의 갯수보다 2배 많은 최대치 및 최소치가 존재한다.

상기 2개의 배열(117 및 115)은 모두 교번 자기장을 형성하지만, 주기는 다르다. 도 10은 배열(117)에 의해 생긴 자기장에는 2개의 지점(110, 112) 사이에 2개의 자기장 역전이 있으나, 상기 배열(115)에 의해 생긴 자기장에는 4개의 자기장 역전이 있고 각 배열은 동일한 수의 자석(106)을 사용하고 있다는 것을 보여주고있다. 그러므로, 배열(117)에 의해 얻는 것과 동일한 횟수의 자기장 역전을 얻기 위한 자석 배열을 설계하기 위하여 배열(115)을 사용할 때에는 절반 수의 자석이 필요하다. 배열의 크기에 한계가 있을 때, 이것이 중요할 경우도 있다. 배열(115)과 같은 자석 배열을 사용하여 가늘고 긴 자기 구역을 만듦으로써, 훨씬 짧은 자기 구역을 얻게 되므로 훨씬 작은 크기의 하우징이 사용될 수 있다.

탈자화능의 신뢰성이 더 크고 자석 배열의 크기가 보다 작은 장점이 있다는 것 외에도, 본 발명의 탈자화 장치의 성능은 속도 의존성이 없다. 제어 요소(32)의 탈자화는 그 제어 요소(32)가 각 자기장의 역전시 운동 속도에 무관하게 일정 비율로 감소하는 교번 자기장을 받게 되므로, 상기 제어 요소(32)가 상기 자석 배열에 대하여 이동하는 속도에 의존하지 않는다. 그러므로, 상기 제어 요소(32)가 상기 자석 배열에 대하여 이동할 수 있는 속도에 대한 유일한 제한은 상기 제어 요소 물질의 재료의 응답 속도에 의해 결정된다는 것이다. 그러나, 본 발명의 탈자화 장치를 사용하는 중의 전형적인 이동 속도는 400 내지 700 Hz의 범위인데, 이것은 자기장에 대한 자구 응답 시간에 기인하는 속도 제한 이하이다.

전술한 바와 같이, 각 영구 자석(106)의 재질, 길이, 폭, 두께 및 방위, 자속 집속기(102)의 폭, 인접한 자석간의 거리와 배열 내의 자석의 총수에 관하여 예시한 상기 자석 배열의 바람직한 실시예 구성이 표 1에 나타나 있다. 표 1의 상기 자석의 방위 데이터는 각 자석의 N극에서 S극으로 방위를 지시하는 화살표에 의해 표현된다. 본 발명의 목적을 달성하는 기타 실시예들은 본 발명의 범위 내에 있다는 것을 인식할 수 있다.

자석#	자석 재질	자석방위	자석길이(cm)	자석폭(cm)	자석높이(cm)	자속집속기 폭(cm)	앞의 자석과의 거리(cm)
1	Nd 35		10.16	0.274	1.27	0.152	-
2	Nd 35		10.16	0.475	1.27	0.152	2.54
3	Nd 35		10.16	0.419	1.27	0.152	2.54
4	Nd 35		10.16	0.356	1.27	0.152	2.54
5	Nd 35		10.16	0.404	0.841	0.152	2.54
6	Nd 35		10.16	0.318	0.945	0.152	2.54
7	2002B Arnold Plastiform		10.16	0.582	1.27	0.152	2.54
8	2002B Arnold Plastiform		10.16	0.516	1.27	0.152	2.54
9	2002B Arnold Plastiform		10.16	0.434	1.27	0.152	2.54
10	2002B Arnold Plastiform		10.16	0.371	1.27	0.152	2.54
11	2002B Arnold Plastiform		10.16	0.328	1.27	0.152	2.54
12	2002B Arnold Plastiform		10.16	0.318	0.945	0.152	2.54
13	2002B Arnold Plastiform		10.16	0.318	0.737	0.152	2.54
14	2002B Arnold Plastiform		10.16	0.318	0.594	0.122	2.54
15	2002B Arnold Plastiform		10.16	0.318	0.465	0.122	2.54
16	2002B Arnold Plastiform		10.16	0.318	0.366	0.122	2.54
17	2002B Arnold Plastiform		10.16	0.318	0.559	0.122	2.54
18	B1030 Arnold Plastiform		10.16	0.318	0.790	0.122	2.54
19	B1030 Arnold Plastiform		10.16	0.318	0.673	0.122	2.54
20	B1030 Arnold Plastiform		10.16	0.335	0.467	0.122	2.54
21	B1030 Arnold Plastiform		10.16	0.229	0.570	0.122	2.54
22	B1030 Arnold Plastiform		10.16	0.229	0.401	0.122	2.54
23	B1030 Arnold Plastiform		10.16	0.229	0.310	0.122	1.27
24	B1030 Arnold Plastiform		10.16	0.229	0.259	0.122	1.27
25	B1030 Arnold Plastiform		10.16	0.152	0.318	0.122	1.27
26	B1030 Arnold Plastiform		10.16	0.152	2.489	0.122	1.27
27	B1030 Arnold Plastiform		10.16	0.152	1.905	0.122	1.27
28	B1030 Arnold Plastiform		10.16	0.076	0.455	0.122	1.27
29	B1030 Arnold Plastiform		10.16	0.076	0.310	0.122	1.27
30	B1030 Arnold Plastiform		10.16	0.076	0.239	0.122	1.27

Claims (10)

1. 최소한 1개의 제어 요소를 포함하는 이중 상태 전자식 물체 감시 마커가 부착된 물체에 대한 이동시에 상기 마커의 상태를 변화시키기 위하여 상기 제어 요소를 탈자화시키는 장치에 있어서,

   하우징과,

   상기 하우징에 결합되는 자석 배열을 포함하고,

   상기 자석 배열은 상기 자석의 표면을 따라 평면을 이루며, 상기 배열의 평면에 실질적으로 평행한 복수개의 경로에 따라 가장 강한 피크 후에 각 자기장의 역전시 실질적으로 일정 비율로 감소하는 교번 자기장을 생성하는 것을 특징으로 하는 탈자화 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 장치 위에 배치된 덮개판을 더 포함하고, 상기 덮개 판은 상기 평면에 평행한 작업면을 가지는 것인 탈자화 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 복수개의 각 경로에 따른 상기 실질적으로 일정 비율의 감소는 약 15%인 것인 탈자화 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 자석은 영구 자석 재료의 불연속편(不連續片)으로 되고, 이 불연속편은 각각 실질적으로 일정 비율로 감소하는 교번 자기장을 생성하기위하여 인접 자석과 관련하여 크기를 맞추어 배치한 것인 탈자화 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 영구 자석 재료의 불연속편은 이들 각 불연속편의 N극으로부터 S극으로 그은 선이 상기 작업면에 평행하게 놓이도록 정렬되는 것인 탈자화 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 경로는 각각 상기 자석 배열의 평면으로부터 1.6 cm 이하의 거리에 있는 것인 탈자화 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 영구 자석 재료의 불연속편 중 최소한 1개는 사출 성형된 자석 물질을 포함하는 것인 탈자화 장치.
8. 제5항에 있어서, 상기 영구 자석 재료의 불연속편 중 1개는 NdFeB 합금을 포함하는 것인 탈자화 장치.
9. 제5항에 있어서, 상기 자석 배열은 영구 자석 재료의 결합된 불연속편에 관하여 배치된 최소한 1개의 자속 집속기를 더 포함하여 상기 영구 자석 재료의 결합된 불연속편에 의해 생성된 자속선이 상기 작업면과 평행하도록 되는 것인 탈자화 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 자속 집속기 중 최소한 1개는 영구 자석 재료의 상기 결합된 불연속편에 부착되는 것인 탈자화 장치.