KR20090052550A - 자석의 자력 측정용 프로브유닛 및 이를 구비하는 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자석의 자력 측정용 프로브유닛 및 이를 구비하는 측정장치에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 영구자석의 자력 특히, 증착 유도용 자석의 자력을 측정하기 위해 프로브센서를 360°자유롭게 회전가능하도록 하여, 측정하고자 하는 증착 유도용 자석의 N극과 S극 사이에 형성되는 무수히 많은 방향성을 가지는 자력선과 프로브센서를 수직으로 접하도록 조작이 가능하여, 측정하고자 하는 증착 유도용 자석 상의 어떠한 위치 및 경로에 대해서도 자력의 측정값을 얻을 수 있도록 하는 자석의 자력 측정용 프로브유닛 및 이를 구비하는 측정장치에 관한 것이다.

본 발명은 지그에 안착된 측정대상 자석의 자력을 측정하는 프로브센서를 원하는 방향으로 위치시키기 위해, 업다운수단 뿐만 아니라 프로브센서를 360°회전시킬 수 있는 회전수단을 구비함으로써, 측정대상 자석의 무수히 많은 방향성을 가지는 자력선에 수직을 이루도록 프로브센서를 조절가능하여, 어떠한 경로에 대해서도 자력의 측정값을 얻을 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

Description

자석의 자력 측정용 프로브유닛 및 이를 구비하는 측정장치{.}

본 발명은 자석의 자력 측정용 프로브유닛 및 이를 구비하는 측정장치에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 영구자석의 자력 특히, 증착 유도용 자석의 자력을 측정하기 위해 프로브센서를 360°자유롭게 회전가능하도록 하여, 측정하고자 하는 증착 유도용 자석의 N극과 S극 사이에 형성되는 무수히 많은 방향성을 가지는 자력선과 프로브센서를 수직으로 접하도록 조작이 가능하여, 측정하고자 하는 증착 유도용 자석 상의 어떠한 위치 및 경로에 대해서도 자력의 측정값을 얻을 수 있도록 하는 자석의 자력 측정용 프로브유닛 및 이를 구비하는 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 자석 자기장의 세기를 측정하는 센서로는 자기장의 영역에 따라 여러가지로 분류된다. 또한 센서에 사용되는 소재에 따라서도 다양하게 분류된다.

자기장이란 자석이 지닌 자기력이 미치는 공간을 의미하며, 자기력은 물체 사이 거리의 제곱에 반비례하므로, 자석이 어느 정도 멀어지면 자기력을 거의 느낄 수 없다. 따라서 자석 사이의 힘이 느껴지는 거리 내의 공간을 자기장이라 한다.

자기장은 자력선(=자기력선)으로 표현할 수 있다. 자력선의 밀도는 자기장의 세기를 나타내며, 자력선의 간격이 촘촘할수록 자기장의 세기가 세다. 자석의 양쪽 자극에서 자력선의 밀도가 높고, 자극으로부터 점차 멀어지면 자력선의 밀도가 낮아지게 된다. 일정한 폐쇄된 면을 통과하는 자력선의 밀도는 가우스(Gauss)로 나타낸다.

통상 수십 nT 정도의 미세자장을 측정하기 위해서는 초전도 양자간섭 장치(SQUID, Superconducting Quantum Interference Device)나 서치코일 마그네토미터(search coil magnetomete) 등이 사용되고, 수 μT 정도의 자기장을 측정하기 위해서는 자기저항센서, 플럭스 게이트(fluxgate) 센서 등이 사용된다. 또한 수십 mT 정도의 자기장을 측정하기 위해서는 자기트렌지스터 센서, 자기다이오드 센서, 홀센서 등이 사용되며, 이 중에서 홀센서가 가장 널리 사용되고 있는 실정이다.

이러한 자기장 측정용 센서는 자석에 무수히 많이 존재하는 N극에서 S극으로 향하는 무수히 많은 방향성을 가지는 자력선 중 측정하고자 하는 경로의 자력선에 수직을 이루는 접선방향으로 접해서 측정값을 얻게 된다.

도 1은 통상의 측정대상 증착 유도용 자석에 형성되는 자력선의 경로를 간략하게 나타내는 도면이다.

종래에는 측정하고자 하는 경로의 자력선에 대응되도록 X,Y,Z축 방향으로 3개의 센서가 일체로 결합된 프로브센서가 지그에 안착된 자석의 상측에서 프로브센서의 위치를 조정하는 3축이송장치에 의해 원하는 위치의 자력선에 수직으로 접하도록 위치되어, 측정값을 얻도록 하였다.

그러나, 상기한 자력선 측정용 프로브센서는 3축이송장치에 의해 X,Y,Z축 방향으로만 유동이 가능하므로, 도 1에 도시된 바와 같이, 지그에 안착된 측정대상 자석(1) 예를 들어, 증착 유도용 자석 등의 N극에서 S극을 향하는 자력선의 경로 중에서 A-B선과 같이, 3축이송장치의 유동가능한 X,Y,Z축 방향과 평행을 이루는 경로의 자력선만 측정이 가능하며, C-D선과 같이 3축이송장치의 X,Y,Z축 방향과 평행하지 않는 다양한 각도의 자력선의 경로는 측정이 불가능한 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 프로브센서를 360°회전시킬 수 있는 회전수단을 포함하여, 측정하고자 하는 자석 표면상의 어떠한 경로에 대해서도 자력선의 수직인 측정값을 얻을 수 있는 프로브유닛을 제공하며, 또한, 이를 구비하는 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

측정하고자 하는 자석의 N극과 S극 사이에 형성되는 자력선을 프로브센서와 수직으로 접하도록 하여, 자석 주위의 특정위치에서 자력을 측정하기 위한 자석의 자력 측정용 프로브유닛에 있어서, 자력선에 수직으로 접하여 자석의 자력을 측정하게 되는 센서가 X,Y,Z축 방향으로 3개가 일체로 결합되는 프로브센서; 상기 프로브센서가 하단에 내장되는 원통형의 프로브홀더; 상기 프로브홀더의 상단에 연결되어 상기 프로브홀더를 수평으로 360°회동시키는 회전수단; 상기 회전수단의 측단에 연결되어 상기 회전수단을 상하로 유동시키는 업다운수단; 및 상호 연동되는 상기 프로브센서, 프로브홀더, 회전수단 및 업다운수단의 외부를 감싸는 하우징;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 회전수단은, 전원을 공급받아 입력펄스당 일정각도로 회전되는 스텝모터와 상기 스텝모터와 상기 프로브홀더의 상단을 연결하여 회전운동을 전달하는 기어부를 포함하여, 상기 프로브홀더에 내장되는 상기 프로브센서가 원하는 각도로 위치되도록 수평으로 360°회전시키는 것을 일 특징으로 한다.

상기 업다운수단은, 전원을 공급받아 회전하는 업다운모터와 렉과 피니언으로 구성되어 상기 업다운모터의 회전운동을 상하 직선운동으로 변환하는 연결스크류부와 상기 회전수단의 측단과 상기 연결스크류부의 하단에 연결되는 연결부를 일정높이로 상하 유동시키는 LM가이드를 포함하여, 상기 연결부에 연결되는 회전수단이 상하로 유동시키는 것을 일 특징으로 한다.

측정하고자 하는 자석의 N극과 S극 사이에 형성되는 자력선을 프로브센서와 수직으로 접하도록 하여, 자석 주위의 특정위치에서 자력을 측정하기 위한 자석의 자력 측정용 프로브유닛을 구비하는 측정장치에 있어서, 상기 프로브유닛은, 자력선에 수직으로 접하여 자석의 자력을 측정하게 되는 센서가 X,Y,Z축 방향으로 3개가 일체로 결합되는 프로브센서; 상기 프로브센서가 하단에 내장되는 원통형의 프로브홀더; 상기 프로브홀더의 상단에 연결되어 상기 프로브홀더를 수평으로 360°회동시키는 회전수단; 상기 회전수단의 측단에 연결되어 상기 회전수단을 상하로 유동시키는 업다운수단; 및 상호 연동되는 상기 프로브센서, 프로브홀더, 회전수단 및 업다운수단의 외부를 감싸는 하우징;을 포함하여 이루어지고, 수평을 이루는 프레임 상부에 고정되는 판형태로 상부에 측정대상물이 올려지는 정반; 상기 정반의 상측에 위치되며, 상기 측정대상물을 안착고정시키는 안착지그; 및 상기 프로브유닛을 상하방향으로 이동시키기 위한 Z축이송부와, 상기 정반의 상측에 횡방향으로 위치하며, 상기 Z축이송부가 축방향으로 이동가능하게 겹합되는 X축이송부와, 상기 X축이송부를 상기 정반 상에서 종방향으로 이동시키기 위해 상기 X축이송부의 양측 하단에 종방향으로 형성, 결합되는 Y축이송부로 구성되는 3축이송부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명은 지그에 안착된 측정대상 자석의 자력을 측정하는 프로브센서를 원하는 방향으로 위치시키기 위해, 업다운수단 뿐만 아니라 프로브센서를 360°회전시킬 수 있는 회전수단을 구비함으로써, 측정대상 자석의 무수히 많은 방향성을 가지는 자력선에 수직을 이루도록 프로브센서를 조절가능하여, 어떠한 경로에 대해서도 자력의 측정값을 얻을 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

이하 첨부된 도면에 도시된 본 발명 구성의 실시예들을 참조하여, 본 발명의 구성을 상세하게 살펴보도록 한다.

도 2는 본 발명에 의한 자석의 자력 측정용 프로브유닛을 구비하는 측정장치의 구조를 간략하게 나타내는 사시도이다. 도 2에 도시된 바를 참조하면, 본 발명의 자석의 자력 측정용 프로브유닛(10)을 구비하는 측정장치는 프로브유닛(10), 정반(20), 안착지그(30) 및 3축이송부(40)를 포함하여 이루어진다.

정반(20)이 소정넓이로 평평하게 형성되고, 그 상측 중앙부에 측정대상 자석(1) 예를 들어, 증착 유도용 자석 등이 고정되는 안착지그(30)가 설치된다. 상기 정반(20)의 상측에는 상기 측정대상 자석(1)의 자력을 측정하기 위한 프로브유닛(10)과 그 프로브유닛(10)을 X,Y,Z축 방향으로 위치를 조절하기 위한 3축이송부(40)가 구비된다.

정반(20)은 소정의 면적과 두께를 가지는 판 형태로, 본 발명의 자석의 자력 측정용 프로브유닛을 구비하는 측정장치를 지지하도록, 설치바닥과 수평을 이루는 프레임(21)의 상부에 결합되며, 그 상측에는 측정대상물, 측정대상 자석(1)이 위치되게 된다.

안착지그(30)는 상기 정반(20)의 상측에 위치되어, 상기 측정대상 자석(1)을 수평으로 안착고정시키는 역할을 한다.

3축이송부(40)는 Z축이송부(41), Y축이송부(42) 및 X축이송부(43)로 구성된다.

Z축이송부(41)는 상기 정반(20)에 수직방향으로 형성되고, 상기 프로브유닛(10)의 측부가 연결되어, 상기 프로브유닛(10)이 상기 안착지그(30)에 안착된 측정대상 자석(1)의 상방에서 높이를 조절하도록 상하방향으로 유동되도록 한다.

Y축이송부(42)는 상기 정반(20)에 수평을 이루며, 그 상측에 종방향으로 길게 형성되고, 상기 Z축이송부(41)가 축방향으로 유동되게 연결되어, 상기 프로브유닛(10)이 상기 측정대상 자석(1)의 상방에서 종방향으로 위치를 조절하도록 한다.

X축이송부(43)는 상기 정반(20)에 수평을 이루며, 그 상측에 횡방향으로 길게 한 쌍이 평행으로 구비된다. 상기 Y축이송부(42)는 X축이송부(43)에 수직을 이루면서, 양단 하부가 각각 상기 X축이송부(43)에 연결되어, 상기 프로브유닛(10)이 상기 측정대상 자석(1)의 상방에서 횡방향으로 위치를 조절하도록 한다.

프로브유닛(10)은 상기 3축이송부(40)에 의해 상기 안착지그(30)에 안착된 측정대상 자석(1)의 자력선 중 측정하고자 하는 경로에 대응되도록 X,Y,Z축 방향을 따라 위치조절이 가능하다.

상기 측정대상 자석(1)의 자력선에 수직으로 접하여 측정값을 얻게되는 상기 프로브유닛(10)의 구성 및 내부구조에 대해서는 도 3, 4를 참조하여, 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 자석의 자력 측정용 프로브유닛의 구조를 간략하게 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 자석의 자력 측정용 프로브유닛의 내부구조를 간략하게 나타내는 투시도이다. 도 3, 4에 도시된 바를 참조하면, 본 발명의 자석의 자력 측정용 프로브유닛(10)은 프로브센서(100), 프로브홀더(200), 회전수단(300), 업다운수단(400) 및 하우징(500)을 포함하여 이루어진다.

프로브센서(100)는 측정대상 자석(1)의 자력선에 수직으로 접하여 자력을 측정하게 되는 센서 3개가 각각 X,Y,Z축 방향을 이루도록 일체로 결합되어 형성되게 되는데, 통상적으로 자기저항센서, 플럭스 게이트 센서, 자기트렌지스터 센서, 자기다이오드 센서, 홀센서 등이 사용될 수 있다.

상기 프로브센서(100)는 원통형태로 길게 형성되는 프로브홀더(200)의 하단부에 내장되고, 상기 프로브홀더(200)의 상부에는 회전수단(300)이 연결되어, 상기 프로브홀더(200)를 수평으로 360°회동시키게 된다.

상기 회전수단(300)은 스텝모터(310)와 기어부(320)로 이루어진다.

전원을 공급받아 스텝모터(310)는 입력펄스당 일정각도로 회전되고, 상기 스텝모터(310)의 회전에 따라, 그에 상응하게 상기 프로브홀더(200)가 연동되도록 기어부(320)가 회전력을 전달하는 역할을 하게 되어, 상기 프로브홀더(200)에 내장되는 상기 프로브센서(100)가 원하는 각도로 위치되도록 수평으로 360°회전가능하게 된다.

업다운수단(400)은 업다운모터(410), 연결스크류부(420) 및 LM가이드(430)로 이루어진다.

전원을 공급받아 업다운모터(410)에서 회전력을 발생시키고, 랙과 피너언으로 구성되는 연결스크류부(420)에서 상기 업다운모터(410)에서 발생된 회전력을 상하 직선운동으로 변화시키게 된다.

상기 업다운수단(400)의 연결스크류부(420)에는 상기 회전수단(300)의 측부가 연결되어, LM가이드(430)를 따라 일정높이로 상하 연동되게 된다.

하우징(500)에 의해 상기 프로브센서(100), 프로브홀더(200), 회전수단(300), 업다운수단(400)이 감싸진다. 상기 하우징(500)의 저면에는 상기 프로브홀더(200)에 상응하는 위치에 관통공(501)이 형성되어, 상기 업다운수단(400)의 하강함에 따라, 상기 프로브홀더(200)의 하부가 하방으로 노출되도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명의 자력 측정용 프로브유닛(10)은 3축이송부(40)에 의해 서 측정대상 자석(1)의 상측에서 측정하고자 하는 경로의 자력선에 대응되도록 X,Y,Z축 방향을 따라 원하는 위치로 유동이 가능하며, 상기 프로브유닛(10)에는 프로브센서(100)를 360°회전시키는 회전수단(300)이 구비되어, 프로브센서(100)의 각도를 자유자재로 조절하여, 안착지그(30)에 안착된 측정대상 자석(1)의 N극에서 S극을 향하는 자력선의 경로 중에서 3축이송장치의 X,Y,Z축 방향과 평행하지 않는 다양한 각도의 자력선의 경로도 측정할 수 있는 탁월한 기능을 갖는다.

이와 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 통상의 측정대상 증착 유도용 자석에 형성되는 자력선의 경로를 간략하게 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명에 의한 자석의 자력 측정용 프로브유닛을 구비하는 측정장치의 구조를 간략하게 나타내는 사시도이다.

도 3은 본 발명에 의한 자석의 자력 측정용 프로브유닛의 구조를 간략하게 나타내는 사시도이다.

도 4는 본 발명에 의한 자석의 자력 측정용 프로브유닛의 내부구조를 간략하게 나타내는 투시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1: 측정대상 자석 10: 프로브유닛

20: 정반 30: 안착지그

40: 3축이송부 41: Z축이송부

42: X축이송부 43: Y축이송부

100: 프로브센서 200: 프로브홀더

300: 회전수단 310: 스텝모터

320: 기어부 400: 업다운수단

410: 업다운모터 420: 연결스크류부

430: LM가이드

Claims (4)

1. 측정하고자 하는 자석의 N극과 S극 사이에 형성되는 자력선을 프로브센서와 수직으로 접하도록 하여, 자석 주위의 특정위치에서 자력을 측정하기 위한 자석의 자력 측정용 프로브유닛에 있어서,

   자력선에 수직으로 접하여 자석의 자력을 측정하게 되는 센서가 X,Y,Z축 방향으로 3개가 일체로 결합되는 프로브센서;

   상기 프로브센서가 하단에 내장되는 원통형의 프로브홀더;

   상기 프로브홀더의 상단에 연결되어 상기 프로브홀더를 수평으로 360°회동시키는 회전수단;

   상기 회전수단의 측단에 연결되어 상기 회전수단을 상하로 유동시키는 업다운수단; 및

   상호 연동되는 상기 프로브센서, 프로브홀더, 회전수단 및 업다운수단의 외부를 감싸는 하우징;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자석의 자력 측정용 프로브유닛.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 회전수단은,

   전원을 공급받아 입력펄스당 일정각도로 회전되는 스텝모터와

   상기 스텝모터와 상기 프로브홀더의 상단을 연결하여 회전운동을 전달하는 기어부를 포함하여,

   상기 프로브홀더에 내장되는 상기 프로브센서가 원하는 각도로 위치되도록 수평으로 360°회전시키는 것을 특징으로 하는 자석의 자력 측정용 프로브유닛.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 업다운수단은,

   전원을 공급받아 회전하는 업다운모터와

   렉과 피니언으로 구성되어 상기 업다운모터의 회전운동을 상하 직선운동으로 변환하는 연결스크류부와

   상기 회전수단의 측단과 상기 연결스크류부의 하단에 연결되는 연결부를 일정높이로 상하 유동시키는 LM가이드를 포함하여,

   상기 연결부에 연결되는 회전수단이 상하로 유동시키는 것을 특징으로 하는 자석의 자력 측정용 프로브유닛.
4. 측정하고자 하는 자석의 N극과 S극 사이에 형성되는 자력선을 프로브센서와 수직으로 접하도록 하여, 자석 주위의 특정위치에서 자력을 측정하기 위한 자석의 자력 측정용 프로브유닛을 구비하는 측정장치에 있어서,

   상기 프로브유닛은,

   자력선에 수직으로 접하여 자석의 자력을 측정하게 되는 센서가 X,Y,Z축 방향으로 3개가 일체로 결합되는 프로브센서;

   상기 프로브센서가 하단에 내장되는 원통형의 프로브홀더;

   상기 프로브홀더의 상단에 연결되어 상기 프로브홀더를 수평으로 360°회동시키는 회전수단;

   상기 회전수단의 측단에 연결되어 상기 회전수단을 상하로 유동시키는 업다운수단; 및

   상호 연동되는 상기 프로브센서, 프로브홀더, 회전수단 및 업다운수단의 외부를 감싸는 하우징;을 포함하여 이루어지고,

   수평을 이루는 프레임 상부에 고정되는 판형태로 상부에 측정대상물이 올려지는 정반;

   상기 정반의 상측에 위치되며, 상기 측정대상물을 안착고정시키는 안착지그; 및

   상기 프로브유닛을 상하방향으로 이동시키기 위한 Z축이송부와, 상기 정반의 상측에 종방향으로 위치하며, 상기 Z축이송부가 축방향으로 이동가능하게 겹합되는 Y축이송부와, 상기 Y축이송부를 상기 정반 상에서 횡방향으로 이동시키기 위해 상기 Y축이송부의 양측 하단에 한 쌍이 횡방향으로 형성, 결합되는 X축이송부로 구성되는 3축이송부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자석의 자력 측정용 프로브유닛을 구비하는 측정장치.

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