KR20110002487A - 자체-고정 자기 장치 및 이 자기 장치를 제어하기 위한 제어 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 그 두께(thickness)(S) 내에 홀딩된(held) 복수의 폴 피스들(30A)을 구비한 하나의 지지 구조체(support structure)(11, 11A), 상기 지지 구조체(11, 11A)의 마주보는 면들 중 큰 면들에 형성된 제1 및 제2 사이드들(sides)(12, 13)을 포함하여 구성되고, 상기 복수의 폴 피스들(30A)의 폴 피스들이 적어도 하나의 제1 폴 피스 콜렉터(pole piece collector)(50)를 포함하여 구성되며, 각 제1 폴 피스 콜렉터(50)의 하나의 측면부(lateral portion)(50A)가 상기 제1 사이드(12)의 일부분을 구성하고, 상기 폴 피스들(30A)이 상기 제1 사이드(12)에 적어도 하나의 제1 자속(F1)을 발생시켜서, 제1 철 함유 부재들(P1)을 자기적으로 클램핑하는, 철 함유 부재들(ferrous elements)(P1)의 자기 클램핑(magnetic clamping)을 위한 자기 장치(10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F)에 관한 것이다. 이 자기 장치(10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F)는, 상기 자기 장치의 적어도 하나의 작동 상태(operating state)에서, 상기 제2 사이드(13)로부터 나오고 미리 정해진 필드 깊이(field depth)(T)로 인접한 폴 피스(30A)로 재투입되는(reclosing), 상기 적어도 하나의 제1 자속(F1)이 제2 철 함유 부재들(P2)을 자기적으로 클램핑하기 위해 상기 제2 사이드(13)에 제2 자기 클램핑 면을 구획하는 것을 특징으로 한다.

Description

자체-고정 자기 장치 및 이 자기 장치를 제어하기 위한 제어 유닛{SELF-ANCHORING MAGNETIC APPARATUS AND CONTROL UNIT FOR CONTROLLING SAID MAGNETIC APPARATUS}

본 발명은, 자체-고정 자기 장치(self-anchoring magnetic apparatus) 및 그것을 위한 제어 유닛(control unit), 구체적으로는, 특허청구범위의 제1항의 전문(preamble)에 정의되어 있는, 자기 장치가 활성 상태(active state)일 때 철 함유 부재들(ferrous elements)을 자기적으로 클램핑하고(magnetically clamp), 자기 장치가 비활성 상태(inactive state)일 때 상기 철 함유 부재들을 놓아 줄(release) 수 있는, 자체-고정 자기 장치에 관한 것이다.

본 명세서에 사용된, "자기 장치"라는 용어는 다음을 가리키기 위한 것이다:

- 영구-자석 장치, 즉, 클램핑(clamping)을 위해 또는 그 상태를 활성에서 비활성으로 그리고 그 반대로 변경하기 위해 사용될 때 전원 공급(power supply)을 필요로 하지 않으며, 그리고 장치내에 적절하게 배치된 영구 자석들로 구성된 장치;

- 영전기식 장치(electro-permanent apparatus), 즉, 클램핑을 위해 사용될 때 전원 공급을 필요로 하지 않고, 그것이 활성화되고 비활성화될 때 전원 공급을 필요로 하며, 가역 영구 자석들(reversible permanent magnets)로 그리고, 필요하면, 장치내에 적절하게 배치된 고정 영구 자석들(static permanent magnets)로 구성된 장치;

- 전자기 장치(electromagnetic apparatus), 즉, 클램핑을 위해 사용될 때 전원 공급을 필요로 하고, 그 자기 코어(magnetic core)가 강자성 물질(ferromagnetic material)로 만들어진 장치.

종래 기술에서, 도 1a와 도 1b를 또한 살펴보면, 예를 들어, 영전기식 이중-자석 형(electro-permanent dual-magnet type)의, 자기 클램핑 장치(1)는, 그 내표면(inner surface)(2C)에 배치된 "N"개의 폴 피스들(pole pieces)(3A)을 구비한 저부(bottom)(2B)를 가지는 강자성 물질(ferromagnetic material)의 하나의 블록(block)으로 만들어진 하우징(housing)(2)을 포함하여 구성된다.

그와 달리, 하우징(2)은, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자들에게 잘 알려져 있는 방법들을 사용하여 다양한 구성요소들을 함께 조립함으로써 만들 수 있다.

영전기식 장치의 경우에, 각 폴 피스(3A) [도 1b 참고]는 적어도 다음을 포함하여 구성된다:

- 하나의 폴 피스 콜렉터(pole piece collector)(5),

- 하나의 가역 영구 자기 코어(4) 및

- 자화 상태(magnetization state)를 변경시키기 위한 것으로서 가역 영구 자기 코어(4) 주위에 뻗어 있는, 하나의 전기 코일(electric coil)(3) [솔레노이드(solenoid)로도 알려져 있음].

구체적으로, 전기 코일들(3)은, 위에 폴 피스 콜렉터(5)가 놓여 있는, AlNiCo 형의 자석과 같은 가역 영구 자석(4)을 수용하기 위한 공간을 구획하는(define) 그러한 구조(configuration)를 가짐을 알 수 있다.

더욱이, 폴 피스들(3A)은, 철 함유 부재(ferrous element)(P)를 클램핑하기 위해 추가적인 영구 자기장을 발생시킬 수 있는, 예를 들어, 페라이트(ferrite) 또는 NdFeB 로 만들어지고, 역시 적절하게 배향된, 하나 또는 그보다 많은 고정 자석들(9)을 또한 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 잘 알려진 기술들에 의해, 폴 피스들(3A)을, 예를 들어, 적절한 구멍(hole)(7)에 수용되는 하나의 나사(screw)(6)에 의해, 하우징(2)과 결합시켜서, 솔레노이드(3)-가역 자석(4) 어셈블리를 하나의 팩(pack)에 클램핑할 수 있다.

더욱이, 극 연장부들(pole extensions)(14)이 철 함유 부재들(P)을 가공하기 위해 특별히 필요할 때, 이들을 하나 또는 그보다 많은 폴 피스들(3A)과 각각 결합시킬 수 있다.

레진 주입(resin casting) 단계(10)가 또한 제공되는데, 이것에 의해 자기 장치(1)가 불순물들 및/또는 액체 침투물들(liquid infiltrations)에 대해 실질적으로(substantially) 불침투성으로 만들어질 수 있고 갭들(gaps)이 메워질(filled) 수 있다.

도 1a와 도 1b를 더 살펴보면, 각 폴 피스(3A))의 폴 피스 콜렉터(5)가 사각형 평면 형상(square plan shape)을 가지는 대체적으로(substantially) 평행 6면체인 강자성체(ferromagnetic piece)로 구성됨을 알 수 있다.

본 명세서에 사용된 "폴 피스 콜렉터(5)"라는 용어는, 그 표면(surface)이 자기 장치(1)가 비활성화될(inactivated) 때 자기적으로 중성이고(magnetically neutral), 자기 장치(1)가 활성화될(activated) 때 자기적으로 활성인(magnetically active), 하나의 사이드(side)(5A)를 가지는 부재(element)를 가리키기 위한 것이다.

바꾸어 말하면, 폴 피스 콜렉터(5)는, 그 6 면들 중 4 면들의 자기장이 한 방향으로 배향되고, 제5 면은, 자기장의 방향이 다른 4 면들의 자기장과 동일하거나 그와 반대인 극성으로 변경될 수 있으며, 그리고 사이드(5A)와 일치하는 제6 면은:

- 제5 면에 발생된 자기장이 다른 4 면들의 자기장과 반대인 극성을 가질 때 자기적으로 중성이거나[자기 장치는 비활성임],

- 제5 면에 발생된 자기장이 다른 4 면들의 자기장과 동일한 극성을 가질 때 자기적으로 활성이다[자기 장치가 활성화됨].

간단히 말해서, 폴 피스 콜렉터(5)는 가역 영구 자기 코어(4)에 의해 발생된 자속(magnetic flux)을 사이드(5A)의 표면으로 전달하여 자기 클램핑 면(magnetic clamping surface)(2A)을 만들도록 설계된 부재이다.

"N" 폴 피스 콜렉터들(5)의 사이드들(5A)의 표면들은, 전체적으로, 가공될(to be machined) 철 함유 부재들(P)을 단단히 클램핑하기 위한 자기 클램핑 면(2A)을 구성하게 되어 있다.

또한, 본 명세서에 자기 장치에 관하여 사용된 "활성화(activate)/비활성화(inactivate)"라는 용어는 전기 코일(3)에 적절한 전자기장(electromagnetic field)을 발생시킬 수 있는 전기 제어(electric control)의 작용에 의해 가역 영구 자석(4)의 자화 상태를 변경시킬 가능성을 가리키기 위한 것이다.

나아가, 자기 장치(1)가 비강자성 물질(non ferromagnetic material)로 만들어진 면 위에 놓일 때, 하우징(2)은 가역 영구 자석(4)에 의해 발생된 모든 자속이 저부(2B)의 두께(thickness)(H) 내에 포함되는 그러한 저부(2B)를 가진다.

따라서, 일단 자기 장치(1)가 활성화되면, 자기 클램핑력(magnetic clamping force)은 저부(2B)의 외면(outer surface)(2D), 즉, 자기 장치(1)의 지지 면(bearing surface)에 존재하지 않는다.

그러므로, 면(2D)은 자기적으로 중성이다.

위의 두께(H)는 자속을 단락시키도록(short-circuited) 그리고 저부로부터의 자속의 누설(leakage)을 방지하도록 설계된다.

이 목적을 위해, 이 두께(H)는 본 발명의 자기 장치(1)의 필수적인 기계적 저항성(mechanical resistance)에 기여하면서 면(2D)으로부터 자속 누설들을 방지하도록 적절한 치수로 만들어진다.

그러한 기계 장치는 공작 기계들(machine tools) 또는 강자성 피가공물 클램핑 기계들(ferromagnetic workpiece clamping machines)과 같은, 철 함유 부재 가공 장치들(ferrous element machining devices)과 결합되는 것이 일반적이다.

구체적으로, 자기 장치(1)의 하우징(2)의 저부(2B)의 외면(2D)은 이들 가공 장치들에 기계적으로 결합된다.

그러므로, 일단 자기 장치(1)가 활성화되면, 클램핑 면(2A)은 가공될 철 함유 부재(P)를 자기적으로 붙들어둘 수 있고, 하우징(2)의 저부(2B)의 외면(2D)은 가공 장치에 기계적으로 결합된다.

자기 장치와 가공 장치는, 착탈식으로 또는 영구적으로(in removable or permanent manner) 결합될 수 있음을 알아야 한다.

예를 들면, 자기 장치의 저부(2B)가 공작 기계의 프레임(frame)[또는 베드]에 착탈가능하게 결합되는 것일 때, 철 함유 부재를 가공하는 동안에 그러한 자기 장치를 기계적으로 홀딩할(mechanically hold) 수 있는, 바이스(vises), 볼트(bolts) 및/또는 나사(screws)와 같은, 결합 수단(coupling means)이 사용된다.

실제로, 철 함유 부재(P)의 가공(machining) 전에, 먼저 자기 장치(1)의 저부(2B)를 이들 결합 수단들의 하나 또는 그보다 많은 것들을 결합함으로써 가공 장치에 기계적으로 결합시켜야 하며, 그에 따라 면(2D)이 공작 기계 베드쪽으로 적절히 이동되게 한다.

그 다음에, 철 함유 부재(P)를 클램핑 면(2A)에 놓고, 철 함유 부재(P)를 그러한 클램핑 면에 기계적으로 클램핑하기 위해 자기 장치를 활성화시켜야 한다.

그럼에도 불구하고, 하우징(2)의 저부(2B)와 가공 장치의 사이의 연결은, 부품들(parts)이 결합 수단이 존재하는 지점들에서만 결합되는, 기계적 점 연결(mechanical point connection)이다.

이것은 철 함유 부재(P)를 가공하는 동안에 만족스럽지 못한 진동 흡수(vibration absorption) 뿐 아니라 바람직하지 않은 기계적 응력들(mechanical stresses)을 가져올 수 있어서, 철 함유 부재가 가공되는 정밀도에 영향을 줄 수 있다.

이 자기 장치는 그것이 현재 기계적으로 연결된 가공 장치가 아닌 다른 장치와 함께 사용되어야 할 때마다, 모든 기계적 커플링들(mechanical couplings)을 제거해야 하는데; 이것은 작동 정지(shutdowns)로 인한 작업 시간(labor time)과 생산성의 손실이라는 측면에서 고 비용(high costs)을 필요로 한다는 것이 또한 명백하다.

상술한 것은 철 함유 부재들을 클램핑하기 위한 자기 장치의 제조업자들 그리고 그 사용자들 쌍방을 위해, 철 함유 피가공물들(ferrous workpieces)의 기계 가공(mechanical machining)에 의해 야기되는 진동들을 제거하는 자기 장치가 강력히 필요하다는 것을 명백히 보여준다.

발명의 요약

더욱이, 자기 장치의 유용성을 향상시키고, 다양한 가공 장치들의 보다 신속한 교체가 가능하고, 그리고 상술된 결합 수단들을 필요로 하지 않거나 더 적은 수의 결합 수단들을 필요로 하는 공작 기계 베드들과의 결합을 보장할, 필요성이 또한 있다. 따라서, 본 발명은, 상기와 같은 종래 기술의 결점들을 제거하면서 상기와 같은 필요성을 충족시키는 그러한 구조적 특성들과 기능적 특성들을 가지는, 철 함유 피가공물들을 클램핑하기 위한 자기 장치를 제공하는 과제(issue)에 입각한 것이다.

이러한 과제는 특허청구범위 제1항에 정의되어 있는, 자기 장치가 활성 상태일 때 철 함유 부재들을 자기적으로 클램핑하고, 자기 장치가 비활성 상태일 때 상기 철 함유 부재들을 놓아 주는 자기 장치에 의해 달성된다.

또한, 이 과제는 특허청구범위 제18항에 정의되어 있는, 철 함유 부재들을 자기적으로 클램핑하기 위해 자기 장치의 작동 상태들(operating conditions)을 제어하는 제어 유닛에 의해 달성된다.

본 발명의 장치는, 공작 기계의 베드와 통합되기(integrated) 때문에, 가공되는 철 함유 피가공물로 공작 기계에 의해 전달되는 진동들의 상당한 감쇠(significant damping)를 가져온다.

또한, 본 발명에 의해, 자기 장치의 저부를, 기계적 커플링들을 사용하지 않고서 그리고 클램핑 면에 자기적으로 클램핑된 철 함유 피가공물(P)에 기계 가공 공정들(mechanical machining processes)을 수행하면서, 공작 기계의 베드에 자체-클램핑시킬 수 있다.

첨부된 도면들을 참고로 하여 한정적이 아닌 예시적인 방식으로 주어져 있는, 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 본 발명의 자기 장치의 그 외의 특징들과 장점들이 명백하게 될 것이며, 도면들 중에서:
- 도 1a는, 종래 기술의 자기 장치의 사시도이고;
- 도 1b는, 도 1a의 자기 장치의 II-II 선 부분 단면도이며;
- 도 2a는, 가공될 피가공물과 결합된 본 발명에 의한 자기 장치와 제어 유닛의 사시도이고;
- 도 2b는, 도 2a의 자기 장치의 부분 단면 분해조립 상세도이며;
- 도 3은, 본 발명의 제1 실시예의 단면도이고;
- 도 4a, 4b 및 4c는, 도 3에 도시되어 있는 자기 장치의 몇몇 작동 단계들을 보여주며;
- 도 5는, 본 발명의 제2 실시예의 단면도이고;
- 도 6a, 6b 및 6c는, 도 5에 도시되어 있는 자기 장치의 몇몇 작동 단계들을 보여주며;
- 도 7a는, 본 발명의 자기 장치의 제3 실시예의 단면도이고;
- 도 7b는, 본 발명의 자기 장치의 제4 실시예의 단면도이며;
- 도 8a 내지 도 8b는, 각각 본 발명의 자기 장치의 제5 실시예와 그것의 여러 작동 단계들의 단면도이고;
- 도 8c 내지 도 8d는, 각각 본 발명의 자기 장치의 제6 실시예와 그것의 여러 작동 단계들의 단면도이며;
- 도 9는, 본 발명의 자기 장치의 가능한 사용 상태도이다.

발명의 상세한 설명

이하 본 발명을 영전기식 이중-자석 형(electro-permanent dual-magnet type)의 자기 장치에 대하여 설명하기로 하나, 이와 유사한 결과들이 영구 자석 장치, 전자기 장치 또는 수동 작동 장치(manually operable apparatus) 등을 사용하여도 달성될 것이다.

이제 첨부된 도 2a와 도 2b에 대해 설명하면, 도면부호 10a는 일반적으로 본 발명의 자기 클램핑 장치를 나타낸다.

철 함유 부재들(P1)을 자기적으로 클램핑하기 위한 자기 장치(10A)는, 그 두께(thickness)(S) 내에 복수 "N"개의 폴 피스들(30A)을 가지는, 지지 구조체(support structure)(11)를 포함하여 구성된다.

구체적으로, 지지 구조체(11)는 마주보는 면들 중 큰 면들에 형성된 각각의 제1 및 제2 사이드들(12, 13)로 구성된다.

바람직하게는, 제1 및 제2 사이드들(12, 13)이 서로 평행하게 뻗어 있으며(extend), 그것에 의해 각각의 면들을 구획한다.

아래에 설명되어 있는 바와 같이, 예를 들어, 사이드(12)에 의해 제공되는 것과 같은, 면(surface)은, 가공될 철 함유 부재들(P1)이 자기적으로 클램핑되는 면이도록 설계되는 반면, 예를 들어, 사이드(13)에 의해 구획되는 것과 같은, 다른 면은, 공작 기계의 베드와 같은, 철 함유 물질(P2)에 자기적으로 클램핑되는 면이도록 설계된다.

바람직하게는, 본 자기 장치의 작동 상태들을 제어하기 위해 제어 유닛(100)이 자기 장치(10A)에 대한 조작가능한 연결(operable connection)을 위해 구비된다.

구체적으로, 제어 유닛(100)은, 전기 코일들(30)을 제어하기 위해 전기 배선(electric connection)(101)을 통해 자기 장치(10A)와 전기적으로 결합되어, 특정 작동 상태들에 따라 자기 코어들(40)의 자화 상태를 변경한다.

제어 유닛(100)은, 아래에 더 상세하게 설명되어 있는 바와 같이, 조작자(operator)가 눌러서 작동 상태들에 따라 자기 장치(10A)의 작동을 제어하도록 설계된, 복수의 버튼들(buttons)(102)을 가진다.

구체적으로, 폴 피스들(30A)은, 적어도 하나의 제1 폴 피스 콜렉터(50)를 포함하여 구성되고, 그 측면부(lateral portion)(50A)가 상기 제1 사이드(12)의 일부분을 구성한다.

구체적으로, 제1 폴 피스 콜렉터(50)는 지지 구조체(11)와 단일체(one piece)를 이루어 모놀리식 자기 장치(monolithic magnetic apparatus)(10A)를 만드는 장점이 있다.

따라서, 도 2b에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 폴 피스 콜렉터(50)는, 그것이 제1 폴 피스 콜렉터(50)를 만들도록 의도된 재료 제거(material removal)와 같은 가공 방법들에 의해 얻어지기 때문에, 지지 구조체(11)의 주요 부분(part)이다.

이를 위해, 지지 구조체(11)는 지지 구조체(11)의 두께(S) 내에 오목부들(recesses)을 가진다.

그러한 오목부들은, 아래에 더 상세히 설명되어 있는 바와 같이, 폴 피스(30A)를 구성하는 부재들을 수용하면서 제1 폴 피스 콜렉터(50)를 구획하도록 만들어진다.

오목부들은, 지지 구조체(11)의 두께(S) 내에 제2 사이드(13)의 외면(outer surface)으로부터 뻗어 있는 제1 오목부들(R1)을 포함하는 것이 바람직하다.

제1 콜렉터(50)의 저부(50B)를 구획하는 것에 더하여, 이 오목부들(R1)은 폴 피스(30A)를 구성하는 부재들의 적어도 몇몇을 수용하도록 설계된다.

실제로, 이들 오목부들(R1)은, 제2 사이드(13)의 외면으로부터 깊이(depth)(S') 쪽으로 뻗어 있는 지지 구조체(11)의 두께(S) 내에 형성되며, 폴 피스(30A)를 구성하는 부재들의 주요 부분을 수용하면서 제1 폴 피스 콜렉터(50)의 저부(50B)를 형성하도록 적절한 형상으로 만들어진다.

더욱이, 오목부들은, 지지 구조체(11)의 두께(S) 내에 제1 사이드의 외면으로부터 뻗어 있는 제2 오목부들(R2)을 포함한다.

이들 오목부들(R2)은, 제1 폴 피스 콜렉터(50)의 측면(lateral surface)(50C)을 구획하며, 또한 폴 피스(30A)를 구성하는 추가적인 선택적 부재들을 수용하도록 설계된다.

제1 콜렉터(50)의 측면(50C)이 대체로 제1 및/또는 제2 사이드들(12 및/또는 13)을 가로질러 뻗어 있다.

구체적으로, 측면(50C)은 사이드(12)의 주요 부분을 구성하지 않는다.

바꾸어 말하면, 오목부들(R2)은, 지지 구조체(11)의 두께(S) 내에 제1 사이드(12)의 외면으로부터 깊이(S") 쪽으로 형성되는데, 제1 폴 피스 콜렉터(50)의 측면(50C)을 형성하면서 폴 피스(30A)를 구성하는 선택적 부재들을 수용하도록 적절한 형상으로 만들어진다.

폴 피스(30A)의 분해 조립도이면서 자기 장치(10A)의 부분 단면도인, 도 2b에 구체적으로 나타나 있는 바와 같이, 폴 피스들(30A)은, 적어도 하나의 제1 자기 코어(40) 및 제1 자기 코어(40)의 자화 상태를 변경시키기 위해 그 주위에 뻗어 있는 하나의 전기 코일(30)을 포함한다.

예를 들면, 제1 가역 영구 자기 코어(40)는 AlNiCo 형의 가역 영구 자석으로 만들어진다.

폴 피스들(30A)은 제2 폴 피스 콜렉터(60)를 가지며, 그 측면부(60A)가 상기 제2 사이드(13)의 일부분을 구성하는 것이 바람직하다.

제2 폴 피스 콜렉터(60)는, 그러한 자기 코어(40)와 전기 코일(30)을 제1 폴 피스 콜렉터(50)의 저부(50B)에 하나의 팩(pack)에 클램핑하기 위해 제1 자기 코어(40)를 향해 놓인다.

도 2b를 더 살펴보면, 폴 피스들(30A)이 제2 자기 코어들(90)을 더 포함할 수 있음을 알 수 있다.

이들 제2 자기 코어들(90)은, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자들에게 잘 알려져 있고 상세하게 설명되지 않을 기술들을 사용하여, 제1 폴 피스 콜렉터(50)의 면들(faces)에 인접하게 적절히 배향되고 위치된다.

제2 자기 코어들(90)은, 예를 들어, 페라이트 또는 NdFeB로 만들어진, 영구 자기화 비가역 자기 코어들(permanently magnetized non-reversible magnetic cores)로 만들어지는 것이 바람직하다.

더욱이, 도 3a에 대해서도 설명하면, 이들 자기 코어들(90)을 커버할(cover) 목적으로, 갭들(10)을 불순물들 및/또는 액체 침투물들이 침투하지 못하도록, 예를 들어, 레진으로, 메우는 단계가 제공된다.

자기 장치(10A)의 바람직한 실시예에서, 이들 부재들은 원형 평면 형상(circular plan shape)의 부재들로 구현되는 것이 바람직하다.

구체적으로, 다음이 제공된다:

- 제1 자기 코어(40)는 두께(H)와 직경(D)을 가지는 원통형 몸체로 구현되고,

- 전기 코일(30)은 두께(H1)와 직경(D1)을 가지는 환형 부재(annular element)로 구현되며(여기서, D1 이 D 보다 큼),

- 제2 폴 피스 콜렉터(60)는 미리 정해진 두께(H2) 및 자기 코어(40)의 직경과 같은 직경(D)을 가지는 원통형 몸체로 구현되고,

- 제2 자기 코어(90)는 직경(D1)과 두께(H2)를 가지는 환형 부재의 복수 부분들(a plurality of portions)로 구현된다.

제2 폴 피스 콜렉터(60)의 두께(H1)는, 상기 제2 사이드(13)의 면이 자기적으로 활성이도록, 즉, 자기 장치(10A)를 그것의 제2 사이드(13)에 의해 클램핑하기에 충분한 자기력에 도달하도록, 자기 코어들(40)에 의해 발생된 자속 또는 자속의 대부분을 방출(emission) 하도록 구성된다.

그와 달리, "N" 폴 피스들(30A)을 구성하는 부재들은 사각형(quadrangular), 직사각형(rectangular) 또는 여하한 다른 평면 형상을 가질 수 있다.

"N" 폴 피스들(30A)은 지지 구조체(11) 내에 자유롭게, 즉, 미리 정해진 기하학적 패턴(geometric pattern)을 따르지 않고, 배치될 수 있음을 알아야 한다.

그럼에도 불구하고, 하나의 바람직한 실시예에 의하면, "N" 폴 피스들(30A)이 미리 정해진 패턴에 따라 지지 구조체(11) 내에 배치되는데; 예를 들면, "N" 폴 피스들(30A)은 매트릭스 패턴(matrix pattern)에 따라 배치될 수 있다(도 2a 참조).

"N" 폴 피스들(30A)의 중심(center)(C)은 매트릭스를 구성하는 행(lines) 및/또는 열(columns)을 따라 놓이는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 장치(10A)의 일상적인 사용 모드들에 따라, 구멍들(15)이 폴 피스 콜렉터(50)의 중심(C)에 형성될 수 있다.

이탈리아 특허 출원 MI2007A001227호에 개시되어 있는 패스너 장치(fastener device)(16)가 각 구멍(15)과 결합될 수 있음을 알아야 한다.

극 연장부의 생크(shank)(도시되지 않음)가 그러한 패스너 장치(16)와 결합될 수 있다.

극 연장부를 사용하는 이점들과 함께 극 연장부의 기술적 특성들과 작동 특성들에 관한 설명은, 예를 들어, 이탈리아 특허 IT1222875호 및 특허 출원 MI2007A001353호에서 찾을 수 있다.

구체적으로, 만약 구멍들(15)이 폴 피스(30A)의 중심(C)에 형성되고, 폴 피스들(30A)이 매트릭스 패턴으로 배치되면, 그러한 구멍들(15)은 직교 데카르트 축들(orthogonal Cartesian axes)(X-Y)을 가지는 레퍼런스 시스템(reference system)의 축들에 대해 평행하는 미리 정해진 축들을 따라 정렬된다.

이제 자기 장치(10A)의 정적 특성들(static characteristics)을 설명하였으므로, 마찬가지로 도 3 및 도 4a 내지 도 4c와 관련하여, 작동 특성들을 아래에 설명하기로 한다.

구체적으로, 도 4c를 살펴보면, 자기 장치(10A)가 작동 상태이고 따라서 자기적으로 활성일 때, 폴 피스들(30A)이 그러한 제1 사이드(12)에 적어도 하나의 제1 자속(F1)을 발생시킴을 먼저 알아야 한다.

그러한 자속(F1)은 제1 철 함유 부재들(P1)의 자기 클램핑을 보장할 수 있다.

바람직하게는, 제1 자속(F1)이 제2 철 함유 부재들(P2)을 자기적으로 클램핑하기 위해, 제2 사이드(13)에 추가적인 자기 클램핑 면을 구획한다(도 4c 참조).

바꾸어 말하면, 자기 장치(10A)가 작동 상태일 때, 폴 피스들(30A)이 제2 철 함유 부재들(P2)의 자기 클램핑을 보장하기에 적합한 자속과 적어도 동일한 자속(F1)을 발생시킨다.

폴 피스(30A)로부터 방출된 자속(F1)이 그에 인접한 폴 피스로부터 방출된 자속과 반대인 방향을 가져서 그것과 연결되고(link), 소위 양방향 회로(bidirectional circuit)를 만들어낸다.

양방향 자기 회로의 작동과 이점들이 미국 특허 제4,356,467호에 설명되어 있다.

따라서, 적어도 하나의 제1 자속(F1)이 제2 사이드(13)로부터 미리 정해진 필드 깊이(field depth)(T)까지 방출된다.

본 명세서에 사용된 "필드 깊이(T)"라는 용어는, 그 범위내에서 모든 자속(F1)이 두 개의 상이한 인접 폴 피스들(30A) 사이에서 단락될(shorted) 수 있는, 제2 사이드(13)의 외면으로부터의 최소 거리(minimum distance)를 가리키기 위한 것임을 알아야 한다.

구체적으로, 자기 장치(10A)에 의해 사이드(13)의 표면에서 발생되어 상기 제2 사이드(13)로부터 방출된 자기장은, 제2 폴 피스 콜렉터(60)의 최대 선형 치수(maximum linear dimension)와 기껏해야 동일한 필드 깊이(T)를 가질 수 있다.

제2 폴 피스 콜렉터(60)의 "최대 선형 치수"라는 용어는 다음을 가리키기 위한 것임을 알아야 한다:

- 만약 제2 폴 피스 콜렉터(60)가 원통형(cylinder)이면, 최대 선형 치수가 높이 및/또는 직경 중에 선택되는 최대 값이고;

- 만약 제2 폴 피스 콜렉터(60)가 정6면체(cube)이면, 최대 선형 치수는 사이드의 값이며;

- 만약 제2 폴 피스 콜렉터(60)가 평행 6면체(parallelepiped)이면, 최대 선형 치수는 사이드, 높이 및/또는 너비(width) 중의 최대 값이다.

따라서, 철 함유 부재(P2)를 자기 장치(10A)에 견고하게 고정시키기에 충분한 자기력을 발생시키는 그러한 필드 깊이를 가지는, 자속이 사이드(13)의 표면으로부터 발생될 수 있다.

"철 함유 부재(P2)를 자기 장치(10A)에 견고하게 고정시키기에 충분한 자기력"이라는 용어는, 그러한 자기 장치(10A)가 제1 사이드(12)의 표면에 가할 수 있는 최대 힘 보다 적어도 15% 더 높은 힘 값을 가리키기 위한 것이다.

예를 들어, 도 9에 도시되어 있는, 자기 장치(10A)의 보통의 작동 상태들에서, 제2 사이드(13) 표면의 클램핑 상태(clamping condition)가 제1 사이드(12) 표면의 클램핑 상태 보다 더 좋다.

실제로, 제2 사이드(13)의 표면은, 그러한 제2 사이드(13)가 공작 기계 베드(machine tool bed)와 완전히 접촉하기 때문에, 완전히 커버되는 반면에, 제1 사이드(12)는, 일반적으로 그러한 제1 사이드(12)의 표면 보다 더 작고 그리고 일반적으로 큰 공극(higher gap)을 가지는, 가공될 철 함유 피가공물들(P1)과 결합된다.

그러므로, 공작 기계 베드와 자기 장치(10A)의 제2 사이드(13) 사이의 갭은 매우 작은 반면, 제1 사이드(12)와 가공될 철 함유 피가공물들(P1) 사이에는 어느 정도 상당한 갭(more or less important gap)이 존재할 것이다.

따라서, 이러한 조건들 하에서는, 제2 사이드(13)의 표면에서 나타나는 자기력 값이 제1 사이드(12)의 표면에서 나타나는 자기력 값과 유사하다.

도 3에 대해 더 설명하면, 자기 코어들(90)이 또한 오목부들(R2)에 실제로 수용되면, 오목부들(R2)이 그러한 제1 클램핑 사이드(12)에 제2 자속(F2)을 발생시켜서, 상기 제1 철 함유 부재들(P1)이 상기 제1 자속(F1)과 상기 제2 자속(F2)에 의해 자기적으로 클램핑될 수 있다.

따라서, 도 3 그리고 도 4a 내지 도 4c에 도시되어 있는 자기 장치(10A)는 다음과 같은 세가지 상이한 작동 상태들을 가질 수 있다:

- 활성화 상태;

- 비활성화 상태;

- 장착(mounting)/제거(removal) 상태.

도 3 그리고 도 4a 내지 도 4c에 도시되어 있는 자기 장치(10A)는 제1 자기 코어(40)에 의해 발생된 자기장을 적절히 변경시킬 수 있는 제어 유닛(100)을 필요로 한다.

구체적으로, 그러한 제어 유닛(100)은, 상기 세가지 상이한 작동 상태들 동안에 전력 제어(power control)를 수행하는 전기 제어 유닛이다.

구체적으로, 제어 유닛(100)은 다음과 같이 세가지 상이한 작동 상태들 각각에 대한 특수 제어를 수행한다:

- 활성화 상태에서, 분극화 사이클(polarization cycle)이 제1 자기 코어(40)에서 하나의 방향으로 수행되고,

- 비활성화 상태에서, 분극화 사이클이 제1 자기 코어(40)에서 반대 방향으로 수행되며,

- 장착/제거 상태에서, 소자 사이클(demagnetization cycle)이 제1 자기 코어(40)에서 수행된다.

바꾸어 말하면, 제어 유닛(100)은:

- 면(12)의 활성화를 위해 제1 자기 코어(40)의 자기장(field)이 제2 자기 코어(90)에 의해 발생된 자기장과 동일한 방향을 가지게 할 수 있고, 또는

- 면(12)의 비활성화를 위해 제1 자기 코어(40)의 자기장이 제2 자기 코어(90)에 의해 발생된 자기장과 반대인 방향을 가지게 할 수 있고, 또는

- 자기 장치(10A)의 장착 및/또는 제거를 가능하게 하기 위해 제1 자기 코어(40)를 소자할(demagnetize) 수 있다.

이를 위해, 제어 유닛(100)은, 활성화된 작동 상태에서 전류의 포지티브 반파장(positive half-wave)의 통과, 비활성화된 작동 상태에서 전류의 네거티브 반파장(negative half-wave)의 통과 및 장착/제거 상태에서 전류의 포지티브 및 네거티브 반파장들의 복합 통과(combined passage)를 가능하게 하기 위해 역평행 배치된(in antiparallel arrangement) 적어도 둘의 전자관들(electronic tubes) [다이오드(diodes), SCR, 등]을 포함하여 구성되는 전기 회로(electric circuit)로 구현된다.

따라서, 자기 장치(10A)의 작동 단계들을 보여주는, 역시 도 4a 내지 도 4c에 대해 설명하면, 상술한 제어 유닛(100)에 의해 제2 사이드(13)의 표면을 비활성화시키기 위해 특별한 절차가 수행되어야 한다.

구체적으로, 이제 도 4c에 대해 설명하면, 자기 장치(10A)의 제1 사이드(12)와 제2 사이드(13)는 활성이며, 이 상태에서, 영구 자석(40)의 자기장은 영구 자석(90)에 의해 발생된 자기장과 동일한 방향을 가진다.

이 작동 상태는, 자기 장치(10A)로 하여금 강자성 부재(P2)에 견고하게 고착되게(locked) 하거나 자체-클램핑되게 한다.

그러므로, 이 작동 상태는, 자기 장치(10A)가, 도 9에 대하여 설명된 바와 같이, 공작 기계 베드일 수 있는, 부재(P2)에 견고하게 고착되거나 자체-클램핑된 동안에, 강자성 부재(P1)의 안전한 가공을 가능하게 한다.

따라서, 자기 장치(10A)가 활성화된 작동 상태일 때:

- 제1 사이드(12)는 제1 철 함유 부재들(P1)을 제1 자속(F1) 및/또는 제2 자속(F2)에 의해 자기적으로 클램핑하기 위한 제1 클램핑 면을 형성하고,

- 반면에, 제2 사이드(13)는 제2 철 함유 부재들(P2)을 제1 자속(F1)에 의해 자기적으로 클램핑하기 위한 제2 클램핑 면을 형성함을 알 수 있을 것이다.

바꾸어 말하면, 일단 자기 장치(10A)가 활성화된 작동 상태이면, 자속선들(flux lines)(F1 및/또는 F2)이, 제1 폴 피스 콜렉터(50)의 면(50A)에 제1 자기극들(magnetic poles)을 제공하고, 마찬가지로 제2 폴 피스 콜렉터(60)의 면(60A)에 제2 자기극들을 제공한다.

이를 위해서, 가역 영구 자석들(40)에 의해 발생된 자기장의 자속선들(F1)은 제1 철 함유 부재들(P1)과 제2 철 함유 부재들(P2)을 둘 다 투과한다(penetrate).

이것은 영구 자석(40)에 의해 발생된 자속의 양이 제2 사이드(13)의 지지면(support surface)(11) 내에 적절한 섹션(section)의 강자성 단락 경로(ferromagnetic short-circuiting path)를 찾지 못하고, 제2 철 함유 부재들(P2)을 견고하게 클램핑하기에 충분한, 미리 정해진 필드 깊이(T)까지 나오기 때문이다.

실제로, 본 발명의 자기 장치(10A)는 강자성 저부를 가지지 않으며, 다시 말하면, 지지 구조체(11)는 영구 자석(40)에 의해 발생된 모든 자속을 전달하도록 구성된 강자성 단락 섹션(ferromagnetic short-circuiting section)을 가지지 않는다.

따라서, 자기 장치(10A)가 작동 상태일 때, 상기 제2 사이드(13)가 그러한 철 함유 부재(P2) 위에 놓이면, 제1 자기 코어(40)의 자기장에 의해 발생된 자속선들이 철 함유 부재(P2)에 의해 단락된다.

그래서, 자기 장치(10A)의 제2 사이드(13)는 제2 철 함유 부재(P2)에 자기적으로 자체-클램핑되거나 자체-고착된다.

그러므로, 예를 들면, 사이드(12)의 클램핑 면이 가공될 철 함유 부재들(P1)의 자기 클램핑을 위해 사용되는 반면에, 제2 사이드(13)는 공작 기계 베드에 자기적으로 클램핑될 수 있다.

바꾸어 말하면, 제1 사이드(12)는, 예를 들면, 가공될 철 함유 부재들의 자기 클램핑을 위해 일반적으로 설계되는 자기 클램핑 면을 구성하는 반면에, 제2 사이드(13)는 공작 기계 베드 또는 여하한 강자성 부재에 자기적으로 고정될 수 있는 자기 장치(10A)의 저부를 구성한다.

따라서, 자기 장치(10A)는 철 함유 부재(P1)를 자기적으로 클램핑할 수 있으며, 그러한 자기 장치(10A)는, 기계적 고정구들(mechanical restraints)을 거의 필요로 하지 않고서, 자기적으로 클램핑될 수 있거나 철 함유 부재(P2)를 자기적으로 클램핑할 수 있는 장점이 있다.

이제 도 4a에 대해 설명하면, 자기 장치(10A)의 비활성화된 작동 상태, 즉, 자기 장치(10A)가 강자성 부재(P2)에 견고하게 고착되거나 자체-클램핑되어 있더라도 강자성 부재(P1)가 더 가까이 또는 멀리 안전하게 움직일 수 있는 상태가 도시되어 있다.

이 구조에서, 영구 자석(40)의 자기장이 제2 자기 코어(90)에 의해 발생된 자기장의 것과 반대인 방향을 가질 때, 자기 장치(10A)의 제1 사이드(12)는 비활성이고, 자기 장치(10A)의 제2 사이드(13)는 활성이다.

도 4a 내지 도 4c에 도시되어 있는 작동 상태들과 관련하여 그리고 제1 사이드(12)의 상태(자기적으로 활성 또는 비활성)와 관계없이, 제2 사이드(13)의 표면이 항상 활성 상태임을 상술한 것으로부터 특히 알 수 있을 것이다.

상기 작동 상태들에서는, 자기 장치(10A)의 설치가 안전하게 수행될 수 없는데, 이것은 자기 장치(10A)가 강자성 부재(P2)로부터 안전하게 분리될 수 없어서 강자성 부재(P2)에 안전하게 장착 및/또는 제거될 수 없다는 것을 의미한다.

이러한 장착 및/또는 제거 단계의 안전성을 보장하기 위해서는, 제1 사이드(12)를 완전히 커버하는 강자성 플레이트 커버(ferromagnetic plate cover)가 필요하고, 제1 자기 코어(40)의 소자를 위한 특수 절차가 수행되어야 한다.

구체적으로, 도 4b에 대해서도 설명하면, 자기 장치(10A)가 강자성 부재(P2)와 안전하게 결합되도록 하기 위해, 강자성 플레이트 커버가 면(12) 위에 놓여야 하고 영구 자석(40)이 소자되어야 한다.

도 4b를 볼 때, 철 함유 피가공물(P1)과 일치하는 강자성 물질의 이 플레이트 커버는, 면(12)과 접촉하게 놓이고, 면(12)으로부터 방출되는 모든 자속을 둘러싸여지도록 하는(allows to be enclosed) 이점이 있으며; 이 플레이트 커버와 가공될 철 함유 피가공물(P1)은 또한 분리 상태일 수 있다.

반대로, 도 4b의 작동 상태에서, 제어 유닛(100)은, 먼저 사이드(12)를 활성화시키기 위한 사이클을 그리고 그 다음에 영구 자석(40)을 소자하기 위한 사이클을 수행하여야 한다.

이 특정 작동 상태에서, 강자성 플레이트 커버는 오직 영구 자석들(90)에 의해 발생된 자속(F2)에 의해서만 자기 장치(10A)에 고정된다.

이제 상술한 부재들이 동일한 도면부호들로 표시되어 있는 도 5 그리고 도 6a 내지 도 6c에 대해 설명하면, 아래에 기술되어 있는 특정 구조 특성들에 대해서만 도 3 내지 도 4c와 관련하여 설명된 자기 장치와 다른, 자기 장치(10B)가 도시되어 있다.

구체적으로, 오목부들(R1)은 제2 폴 피스 콜렉터(60), 전기 코일(30) 및 제1 자기 코어(40)를 수용할 뿐 아니라, 만약 있다면, 제2 자기 코어들(90)도 수용한다는 것을 알 수 있다.

반대로, 자기 장치(10B)의 지지 구조체(11)의 오목부들(R2)은 충전 물질(filling material)(10) 만을 수용하기 위해 사용된다.

자기 장치(10B)의 제2 사이드(13)와 제1 사이드(12)의 활성화 및 비활성화 상태들은 자기 장치(10A)에 대하여 상술되어 있는 바로 대체될 수 있는 이점이 있다.

바꾸어 말하면, 제1 및 제2 사이드들(12, 13)을 활성화 그리고/또는 비활성화시키기 위해 제어 유닛(100)에 의해 수행될 활성화 및 비활성화 사이클들은 정확히 상술한 바와 같다.

다시 말하면, 자기 장치(10A)와 관련하여, 제2 사이드(13)는 가공될 철 함유 부재(P1)를 자기적으로 붙들어두기 위해 사용되고, 제1 사이드(12)는 제2 철 함유 부재(P2)에 대한 자체-클램핑(self-clamping)을 위해 사용된다.

또한 도 6a 내지 도 6c와 관련하여, 자기 장치(10B)는 아래에 설명된 모드들(modes)에서 작동한다.

구체적으로, 도 6b에 도시되어 있는, 활성화 단계는 도 4c에 대한 설명과 관련하여 자기 장치(10A)에 대해 상술된 바와 똑같다.

이제 도 6c를 보면, 강자성 부재(P1)가 더 가까이 또는 멀리 안전하게 움직일 수 있는, 비활성화 상태가 도시되어 있다.

이를 위해, 자기 장치(10B)의 제1 사이드(12)는 비활성이고, 제2 사이드(13)는 활성이다.

이 작동 상태는 자기 장치(10B)가 강자성 부재(P2)에 견고하게 고착되거나 자체-클램핑되는 것을 보장하기 위해 필요하다는 것을 알아야 한다.

이제 도 6c에 대해 설명하면, 강자성 부재(P2)가 더 가까이 또는 멀리 안전하게 움직일 수 있는, 장착 및/또는 제거 상태가 도시되어 있다.

이를 위해, 자기 장치(10B)의 제1 사이드(12)는 활성이고, 제2 사이드(13)는 비활성이다.

이 작동 상태는 자기 장치(10B)를 강자성 부재(P2)로부터 제거시키기 위해 필요하다는 것을 알아야 한다.

이제 상술한 부재들이 동일한 도면부호들로 표시되어 있는 본 발명의 자기 장치의 제3 실시예를 보여주는 도 7a에 대해 설명하면, 자기 장치(10C)가 미리 정해진 두께(K)의 저부(13B)를 구비한 지지 구조체(11A)를 가지는 것을 알 수 있다.

구체적으로, 제1 폴 피스 콜렉터(50)의 면(50A)은 제1 사이드(12)의 클램핑 면의 주요 부분을 구성하는 반면에, 제2 폴 피스 콜렉터(60)의 면(60A)은 제2 사이드(13)의 표면의 주요 부분을 구성함을 알아야 한다.

구체적으로, 제2 폴 피스 콜렉터(60)는 오목부들(R3)에 의해 구획된다.

따라서, 제2 폴 피스 콜렉터(60)는 오목부들(R3)은 물론 미리 정해진 두께(H')의 저부(13B)를 갖도록 구성되고, 상기 자기 장치(10C)의 상기 제2 폴 피스 콜렉터(60)는 제1 자속(F1)에 의해 투과되어 상기 제2 자기 클램핑 면을 구획한다는 것을 도 7a로부터 알 수 있다.

이를 위해, 영구 자석(40)에 의해 발생된 자속(F1)이 하우징(2)의 제2 사이드(13)를 구성하는 제2 폴 피스 콜렉터(60)의 면(60A)으로부터 나온다.

제2 사이드(13)의 두께(H')는 도 1b에 도시되어 있는 종래의 자기 장치의 하우징(2)의 저부의 두께(H)와 유사하다.

그와 달리, 자기 장치의 제4 실시예(10D)를 보여주는, 도 7b에 있어서, 제2 사이드(13)의 두께(K)는 각 자기 장치의 두께들(H 및/또는 H') 보다 의도적으로 작게 만들어졌다.

이러한 구성에 의해, 자기 장치(10D)는, 제2 폴 피스 콜렉터들(60)을 구성하지 않는 저부(bottom part)(13B)의 포화(saturation) 후에 방출되어 철 함유 섹션(ferrous section)(K)을 투과한 자속의 양에 비례하는 힘에 의해 자체-클램핑된다.

바꾸어 말하면, 자기 장치(10C 및 10D)에 의해 저부(13B)의 표면에서 발생된 자기장은 그러한 제2 사이드(13)로부터 나와서 제2 폴 피스 콜렉터(60)의 최대 선형 치수와 기껏해야 동일한 필드 깊이(T)까지 간다.

도 7b를 다시 보면, 만약 제2 폴 피스 콜렉터(60)가 오목부들(R3)에 의해 구획되지 않으면, 제2 폴 피스 콜렉터(60)의 최대 선형 치수 값은 저부(13) 상의 영구 자석(40) 표면의 돌출부(the projection of the surface of the permanent magnet 40 on the bottom 13)의 최대 치수로 간주되어야 함을 알아야 한다.

철 섹션(iron section)(K)의 언더사이징(undersizing) [또는 도 1a와 도 1b에 도시되어 있는 종래의 자기 장치에 있어서 철 섹션의 부재(lack)] 그리고/또는 오목부들(R3)의 크기를 적절히 계산함으로써, 제2 사이드(13)의 클램핑력(clamping force)을 정할 수 있음이 명백하다.

따라서, 자기 장치(10C 또는 10D)가 가공될 철 함유 부재(P1)를 사이드(12)에 클램핑하기 위해 사용될 수 있는 반면에, 저부(13B)의 표면(13)은 베드 또는 여하한 철 함유 부재(P2)에 자체-클램핑될 수 있다.

자기 장치(10C 또는 10D)의 사용은, 자기 장치(10A)와 관련하여 상술한 것과 동일한 작용을 할 수 있는, 제어 유닛(100) [도 7a와 도 7b에 도시되지 않음]을 항상 필요로 한다.

바꾸어 말하면, 제어 유닛(100)은, 제1 자기 코어(40)의 자기장에 대해 적절히 동작하고, 그것이 면(12)의 활성화를 위해 제2 자기 코어(90)에 의해 발생된 자기장과 동일한 방향을 또는 면(12)의 비활성화를 위해 반대 방향을 가지도록 하며, 제1 자기 코어(40)를 소자하여 자기 장치(10C)를 장착 및 제거시킬 수 있어야 한다.

이제 상술한 부재들이 동일한 도면부호들로 표시되어 있는, 본 발명의 자기 장치의 제5 실시예와 제6 실시예(10E, 10F)를 보여주는, 도 8a 내지 도 8d에 대해 설명하면, 지지 구조체(11)가, 예를 들어, 영구 자기화 비가역 형(permanently magnetized nonreversible type)의, 제2 자기 코어들(90)에 더하여, 마찬가지로 비가역 영구 자기화 형(non-reversible permanently magnetized type)의, 추가적인 자기 코어들(90A)을 포함하여 구성되도록 설계된 자기 장치(10D)를 볼 수 있다.

구체적으로, 영구 자기화 비가역 자기 코어들(90)이 제2 오목부들(R2)에 수용되는 반면, 추가적인 비가역 영구 자기화 자기 코어들(90A)은 제1 오목부들(R1)에 수용된다.

영구 자기화 비가역 자기 코어들(90 및 90A)의 상호 배향(mutual orientation)에 따라, 두 개의 상이한 자기 장치 중의 어느 하나(10E 또는 10F)를 얻을 수 있는데; 다시 말하면:

- 만약 영구 자기화 비가역 자기 코어들(90 및 90A)이 동일한 방향들로 배향되면(oriented), 사이드(12)가 활성일 때 사이드(13)가 비활성이고, 사이드(12)가 비활성일 때 사이드(13)가 활성인데, 이것이 자기 장치(10E)를 만들고;

- 만약 영구 자기화 비가역 자기 코어들(90 및 90A)이 반대 방향들로 배향되면, 양 사이드들(12 및 13)이 동시에 활성 또는 비활성인데, 이것이 자기 장치(10F)를 만든다.

다음을 또한 알게 될 것이다:

- "동일한 방향으로 장착된"이라는 용어는, 영구 자기화 비가역 자기 코어들(90)이 하나의 극성을 가지는 폴 피스 콜렉터(50)에 놓여 있고, 비가역 영구 자기화 자기 코어들(90A)이 동일한 극성을 가지는 폴 피스 콜렉터(60)에 놓여 있는 상황을 가리키기 위한 것이며;

- "반대 방향들로 장착된"이라는 용어는, 영구 자기화 비가역 자기 코어들(90)이 하나의 극성을 가지는 폴 피스 콜렉터(50)에 놓여 있고, 비가역 영구 자기화 자기 코어들(90A)이 반대 극성을 가지는 제2 폴 피스 콜렉터(60)에 놓여 있는 상황을 가리키기 위한 것이다.

이제 도 9에 대해 설명하면, 자기 장치(10A, 10B, 10C, 10D, 10E 또는 10F)의 가능한 작동 형태가 도시되어 있다.

이 도 9에서, 자기 장치(10A, 10B, 10C, 10D, 10E 또는 10F)의 제2 사이드(13)는 공작 기계(18)의 베드(17)에 자기적으로 홀딩되는(magnetically held) 반면, 자기 장치(10A)의 제1 사이드(12)는 가공 중인 철 함유 부재(P1)(도시되지 않음)를 자기적으로 붙들고 있음을 알아야 한다.

자기 장치(10A, 10B, 10C, 10D 또는 10F)의 이 작동 상태에서, 철 함유 부재(P1)가 가공되고 있을 때, 자기 장치(10A, 10B, 10C, 10D 또는 10F)의 공작 기계(18)의 베드(17)에 대한 견고한 고착 또는 자체-클램핑은, 여하한 바람직하지 않은 기계적 응력들 [특히, 굽힘 응력들(bending stresses)]을 방지하여, 철 함유 부재(P1)가 가공되는 정밀도를 향상시킨다.

도 9에 구체적으로 도시되어 있는 자기 장치(10A, 10B, 10C, 10D 또는 10F)는, 특수 가공 방법들에 의해 필요할 때 기계적 패스너 수단(mechanical fastener means)이 또한 자기 장치(10A, 10B, 10C, 10D 또는 10F)와 베드(17)의 사이에 삽입될 수 있기는 하나, 오직 자기력에 의해서만 공작 기계(18)의 베드(17)에 홀딩된다는 것을 또한 알아야 한다.

상기 상세한 설명에 명백히 나타나 있는 바와 같이, 본 발명의 자기 장치는 상술한 필요성을 충족시키며, 본 명세서의 도입부에 기술되어 있는 종래 기술의 단점들을 또한 제거한다.

이 분야의 통상의 지식을 가진 자들은, 다음의 특허청구범위에 정의되어 있는, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서, 위에 기술되어 있는 것에 대해 많은 변경들과 변형들이 이루어질 수 있음을 명백하게 알 수 있을 것이다.

Claims (20)

1. 철 함유 부재들(ferrous elements)(P1)의 자기 클램핑(magnetic clamping)을 위한 자기 장치(10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F)로서,
   - 그 두께(thickness)(S) 내에 홀딩된(held) 복수의 폴 피스들(30A)을 구비한 하나의 지지 구조체(support structure)(11, 11A),
   - 상기 지지 구조체(11, 11A)의 마주보는 면들 중 큰 면들에 형성된 제1 및 제2 사이드들(sides)(12, 13)을 포함하여 구성되고,
   - 상기 복수의 폴 피스들(30A)의 폴 피스들이 적어도 하나의 제1 폴 피스 콜렉터(pole piece collector)(50)를 포함하여 구성되며,
   - 각 제1 폴 피스 콜렉터(50)의 하나의 측면부(lateral portion)(50A)가 상기 제1 사이드(12)의 일부분을 구성하고,
   본 자기 장치의 적어도 하나의 작동 상태(operating state)에서, 상기 제2 사이드(13)로부터 나오고 미리 정해진 필드 깊이(field depth)(T)로 인접한 폴 피스(30A)로 재투입되는(reclosing), 상기 적어도 하나의 제1 자속(magnetic flux)(F1)이 제2 철 함유 부재들(P2)을 자기적으로 클램핑하기 위해 상기 제2 사이드(13)에 제2 자기 클램핑 면(magnetic clamping surface)을 구획하는(define) 것을 특징으로 하는, 철 함유 부재들의 자기 클램핑을 위한 자기 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 철 함유 부재(P2)를 상기 제2 사이드(13)의 상기 제2 클램핑 면에 견고하게 고정시키는데 필요한 자기력이, 본 자기 장치(10A, 10B, 10C, 10D)가 상기 제1 사이드(12)의 클램핑 면에 가할 수 있는 최대 힘 보다 적어도 15% 더 높은 힘 값(force value)인, 철 함유 부재들의 자기 클램핑을 위한 자기 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폴 피스들(30A)이 제2 폴 피스 콜렉터(60)를 포함하여 구성되고, 상기 제2 폴 피스 콜렉터(60)의 측면부(60A)가 상기 제2 사이드(13)의 일부분을 구성하는, 철 함유 부재들의 자기 클램핑을 위한 자기 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 제2 사이드(13)로부터 나오는 상기 적어도 하나의 제1 자속(F1)의 상기 미리 정해진 필드 깊이(T)가, 상기 제2 폴 피스 콜렉터(60)의 최대 선형 치수(maximum linear dimension)와 동일하거나 그보다 더 크고, 그러한 필드 깊이가 상기 제2 철 함유 부재들(P2)을 견고하게 클램핑하도록 만들어진, 철 함유 부재들의 자기 클램핑을 위한 자기 장치.
5. 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서, 상기 폴 피스들(30A)이 제1 자기 코어(40) 주위의 자화 반전(magnetization reversal)을 위한 전기 코일(30)을 포함하는, 철 함유 부재들의 자기 클램핑을 위한 자기 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 지지 구조체(11, 11A)가, 상기 제2 폴 피스 콜렉터(60)를 수용하기 위한 제1 오목부들(recesses)(R1), 상기 제1 자기 코어(40), 그리고 상기 제1 자기 코어(40)의 자화 상태를 변경시키기 위한 상기 전기 코일(30)을 포함하여 구성되는, 철 함유 부재들의 자기 클램핑을 위한 자기 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 폴 피스들(30A)이 상기 제1 사이드(12)의 상기 제1 클램핑 면에 제2 자속(F2)을 발생시키기 위한 제2 자기 코어들(90)을 포함하여 구성되어, 상기 제1 및 제2 자속들에 의해 상기 제1 철 함유 부재들(P1)을 자기적으로 클램핑하는, 철 함유 부재들의 자기 클램핑을 위한 자기 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 제1 자기 코어들(90)을 수용하기 위한 제2 오목부들(R2)을 포함하여 구성되는, 철 함유 부재들의 자기 클램핑을 위한 자기 장치.
9. 제5항과 제7항에 있어서, 상기 지지 구조체(11, 11A)가, 상기 제2 폴 피스 콜렉터(60)를 수용하기 위한 제1 오목부들(R1), 상기 제1 자기 코어(40), 상기 제1 자기 코어(40)의 자화를 반전시키기 위한 상기 전기 코일(30)을 포함하여 구성되는, 철 함유 부재들의 자기 클램핑을 위한 자기 장치.
10. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 사이드(13)가 미리 정해진 두께(K)의 저부(13B)를 갖도록 구성되고, 본 자기 장치의 상기 저부(13B)가 상기 제1 자속(F1)에 의해 투과되어 상기 제2 사이드(13)의 상기 제2 자기 클램핑 면을 구획하는, 철 함유 부재들의 자기 클램핑을 위한 자기 장치.
11. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 사이드(13)가 미리 정해진 두께(H')의 저부(13B)를 갖도록 구성되고, 상기 제2 사이드가 상기 제2 폴 피스 콜렉터(60)의 선형 치수(linear dimension)를 정의하기에 적합한 제3 오목부들(R3)을 포함하여 구성되는, 철 함유 부재들의 자기 클램핑을 위한 자기 장치.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 지지 구조체(11A)가, 상기 제1 폴 피스 콜렉터(50)를 수용하기 위한 제1 오목부들(R), 상기 제1 자기 코어(40), 및 자화 반전을 위한 상기 전기 코일(30)을 포함하여 구성되는, 철 함유 부재들의 자기 클램핑을 위한 자기 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 폴 피스들(30A)이 상기 제1 사이드(12)의 상기 제1 클램핑 면에 제2 자속(F2)을 발생시키기 위한 제2 자기 코어들(90)을 포함하여 구성되어, 상기 제1 및 제2 자속들(F1, F2)에 의해 상기 제1 철 함유 부재들(P1)을 자기적으로 클램핑하는, 철 함유 부재들의 자기 클램핑을 위한 자기 장치.
14. 제5항에 있어서, 상기 폴 피스들(30A)이 상기 제1 사이드(12)의 상기 제2 클램핑 면에 제2 자속(F2)을 발생시키기 위해 상기 제2 폴 피스 콜렉터(60)에 인접하게 위치된 제3 자기 코어들(90A)을 포함하여 구성되어, 상기 제1 및 제2 자속들에 의해 상기 제1 철 함유 부재들(P2)을 자기적으로 클램핑하는, 철 함유 부재들의 자기 클램핑을 위한 자기 장치.
15. 제5항, 제7항 및 제14항에 있어서, 상기 제1 자기 코어(40)가 영구 자기화 가역 자기 코어이고, 상기 제2 및 제3 자기 코어들(90, 90A)이 영구 자기화 비가역 자기 코어들(permanently magnetized non-reversible magnetic cores)인, 철 함유 부재들의 자기 클램핑을 위한 자기 장치.
16. 전술한 청구항들의 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 폴 피스들(30A)이 삼각형, 사각형, 타원형 또는 원형 평면 형상을 가지는, 철 함유 부재들의 자기 클램핑을 위한 자기 장치.
17. 전술한 청구항들의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 사이드(12)가 복수의 구멍들(15)을 가지는, 철 함유 부재들의 자기 클램핑을 위한 자기 장치.
18. 제1항 내지 제13항의 어느 한 항의 자기 장치(10A, 10B, 10C, 10D)의 작동 상태들을 제어하기 위한 제어 유닛(control unit)(100)으로서,
    본 자기 장치(10A, 10B, 10C, 10D)가 활성화/비활성화 상태일 때, 그리고 본 자기 장치(10A, 10B, 10C, 10D)가 장착(mounting)/제거(removal) 상태일 때, 상기 자기 장치(10A, 10B, 10C, 10D)의 작동에 필요한 작동 상태에 따라, 전류의 포지티브 반파장(positive half-wave) 및/또는 네거티브 반파장(negative half-wave)의 통과 그리고/또는 전류의 포지티브 및 네거티브 반파장들의 복합 통과(combined passage)를 가능하게 하기 위해 역평행 배치로(in antiparallel arrangement) 작동가능하게 연결된(operably connected) 전자관들(electron tubes)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 제어 유닛.
19. 철 함유 부재들(P1)을 자기적으로 클램핑하기 위한 자기 장치(10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F)와 철 함유 피가공물들(ferrous workpieces)을 가공하기 위한 장치(18)의 조합체(combination)으로서,
    상기 자기 장치(10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F)가 제1항에서 특허청구된 것이고, 상기 자기 장치(10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F)의 상기 제2 사이드(13)의 상기 제2 자기 클램핑 면이 철 함유 피가공물들을 가공하기 위해 상기 장치(18)에 자기적으로 고정되는 것을 특징으로 하는, 자기 장치와 철 함유 피가공물 가공 장치의 조합체.
20. 제19항에 있어서, 피가공물들을 가공하기 위한 상기 장치가, 공작 기계(machine tool)의 베드(bed)(17)인, 자기 장치와 철 함유 피가공물 가공 장치의 조합체.

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