KR20120031627A - 자석을 이용한 비접촉식 구동장치 - Google Patents

자석을 이용한 비접촉식 구동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자석을 이용한 비접촉식 구동장치, 특히 매니퓰레이터를 이용하여 정밀 공정을 하는 시스템에서 자연상태의 대기영역과 진공영역으로 차단하는 기존의 자성유체를 배제하고, 매니퓰레이터가 내측에 실장되는 진공챔버의 내부를 외부 대기영역에 대해 밀봉시킬 수 있는 것으로, 본 발명은 상단부에 매니퓰레이터가 연결되어 이 매니퓰레이터를 구동시키며 중심축에 대해 회전하는 샤프트(10); 샤프트(10)의 외주면 둘레를 감싸게 배치되며 샤프트(10)를 중심축으로 하여 회전하는 슬리브(20); 샤프트(10)와 슬리브(20)가 내측에 실장되며 샤프트(10)의 상부가 돌출되도록 상단부가 개구되고 하단부가 밀폐된 형태의 원바디형 하우징(30); 하우징(30), 샤프트(10), 매니퓰레이터 각각이 내측에 실장된 상태에서 내부의 진공상태가 유지되도록 하단면의 개구된 테두리 부분이 하우징(30)의 측벽 둘레방향을 따라 밀봉 결합되는 진공챔버(40); 진공챔버(40)의 하부로 돌출되는 하우징(30)의 측벽에 회전가능하게 배치되어 샤프트(10)를 자력에 의해 비접촉식으로 회전시키는 제1자석부(50); 진공챔버(40)의 하부로 돌출되는 하우징(30)의 측벽에 회전가능하게 배치되어 슬리브(20)를 자력에 의해 비접촉식으로 회전시키는 제2자석부(60);를 포함하여 구성된다.

Description

자석을 이용한 비접촉식 구동장치 {NON-TOUCH TYPE DRIVE APPARATUS USING MAGNET}
본 발명은 자석을 이용한 비접촉식 구동장치에 관한 것으로, 상세하게 매니퓰레이터를 이용하여 정밀 공정을 하는 시스템에서 자연상태의 대기영역과 진공영역으로 차단하는 기존의 자성유체를 배제하고, 외부의 구동수단과 연동되는 샤프트의 하단부를 하부가 밀폐된 원바디형 하우징에 완전하게 실장함으로써 매니퓰레이터가 내측에 실장되는 진공챔버의 내부를 외부 대기영역에 대해 밀봉시킬 수 있는 자석을 이용한 비접촉식 구동장치에 관한 것이다.
일반적으로 매니퓰레이터를 이용하여 정밀 공정을 하는 시스템에서는 자연상태의 대기영역과 진공영역으로 구분된다. 이와 같은 시스템의 진공영역에서 공정을 수행하는 매니퓰레이터에 일단부가 연결되어 동작하는 샤프트는 일정부분이 진공영역에 배치되고 나머지 일정부분은 샤프트를 구동시키는 또 다른 연결수단과 함께 자연의 대기상태에 노출되게 된다.
이와 같은 구조적인 특징으로 인해 대기영역과 진공영역의 경계에 배치되는 샤프트의 이음부를 밀봉하는 기술은 매우 중요한 기술 중의 하나이다.
[도 1]은 종래 자성유체 밀봉부재 및 이를 포함하는 진공밀봉장치의 기술 구성도이다. [도 1]의 구성과 작동상태를 간략하게 설명하면, 상단부에 매니퓰레이터가 연결되어 이 매니퓰레이터를 구동시키며 중심축에 대해 회전하는 샤프트(1), 샤프트(1)의 외주면을 감싸게 배치되며 샤프트(1)를 중심축으로 하여 회전하는 슬리브(2); 샤프트(1)와 슬리브(2)가 내측에 실장되며 샤프트(1)의 상부가 돌출되도록 상단부가 개구되고 하단부가 밀폐된 형태의 하우징(3); 하우징(3), 샤프트(1), 매니퓰레이터 각각이 내측에 실장된 상태에서 내부의 진공상태가 유지되도록 하단면의 개구된 테두리 부분이 하우징(3)의 측벽 둘레방향을 따라 밀봉 결합되는 챔버(4);를 포함하여 구성된다.
샤프트(1)의 하단 돌출부에는 이 샤프트(1)를 구동시키기 위한 또 다른 연결수단(미도시)이 체결된다.
하우징(3)과 챔버(4)는 플랜지 결합되어 챔버의 내부가 진공상태를 유지하도록 한다. 플랜지 결합 부위에는 체결을 위한 볼트(T)와 기밀유지를 위한 오링(R)이 구비되며, 샤프트(1)의 외주벽과 슬리브(2)의 내주벽 사이에는 각각이 회전하는 경우 마찰의 완충을 위한 부싱(H)이 구비된다.
[도 1]의 도면부호 B1, B2는 샤프트(1)의 외주벽과 슬리브(2)의 내주벽이 맞물려 회전가능하도록 배치된 베어링을 나타내고, B3,B4는 슬리브(2)의 외부벽과 하우징(3)의 내주벽이 맞물려 회전가능하도록 배치된 베이링을 나타낸다.
또한, [도 1]의 도면부호 7은 샤프트(1)의 하부 외주면에 결합되어 샤프트(1)를 회전시키기 위한 제1구동풀리(7)를 나타내고, 도면부호 8은 슬리브(2)의 하부 외주면에 결합되어 슬리브(2)를 회전시키기 위한 제2구동풀리(8)를 나타낸다.
상기와 같이 [도 1]에 구성된 종래의 구동장치는 하우징(3)의 하방을 관통하여 동작하는 샤프트(1)의 외주면과 슬리브(2)의 내주벽 사이에 자성유체(F)를 채워 차폐함으로써 챔버(4)의 내부를 진공상태로 밀봉하게 된다.
물론 하우징(3)의 하방을 관통하여 동작하는 슬리브(2)의 외주면과 하우징(3)의 내주벽 사이에도 자성유체(미도시)를 채워 차폐함으로써 챔버(4)의 내부를 진공상태로 밀봉하게 된다.
상기의 [도 1]을 통해 설명한 바와 같이, 매니퓰레이터를 이용하여 정밀 공정을 하는 종래 시스템의 구동장치에서는 챔버(4)의 내,외부를 차폐하여 챔버(4)의 내부를 완전하게 진공상태로 유지하기 위해 일정한 위치에 자성유체(F)를 구비하게 된다.
한편, 자성유체(F)는 액체 속에 자성 분말을 콜로이드(Colloid) 모양으로 안정, 분산시킨 다음 침전이나 응집이 생기지 않도록 계면활성제(Surfactant)를 첨가한 유체이다. 자성분말은 0.01~0.02μm의 초미립자 분말로 브라운 운동을 하며, 자기장, 중력, 원심력이 가해져도 유체 속의 자성입자의 농도는 일정하게 유지된다. 자성 유체 밀봉은 정지되어 있는 자석과 회전축 사이에 자력형성을 유도하여 자성유체 주입시 자성유체가 극편(Pole Piece)과 샤프트 사이에 오링(O-ring)과 같은 막을 형성하여 밀봉하게 된다.
이처럼 구동장치에 필수불가결하게 자성유체(F)를 구비함으로써 제조단가가 상승하는 단점이 있으며, 자성유체(F)가 위치하는 부분의 접촉부가 마찰로 인해 마모되고 그로 인한 분진이 자성유체(F)에 침습되어 주기적으로 자성유체(F)를 교체하여야 하는 문제점도 있다.
또한, 자성유체(F)는 대기영역과 진공영역의 경계선상에 배치됨으로써 샤프트(1) 또는 슬리브(2)의 회전수(RPM) 및 상하방 스트로크 횟수에 따라 자성유체(F)의 차폐기능이 저하되거나 일시적으로 자성유체(F)의 차폐막이 뚫려 챔버(4) 내에서 매니퓰레이터를 통해 공정되는 피공정물에 치명적인 손상을 입히는 문제점도 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위해 매니퓰레이터를 이용하여 정밀 공정을 하는 시스템에서 자연상태의 대기영역과 진공영역으로 차단하는 기존의 자성유체를 배제하고, 매니퓰레이터가 내측에 실장되는 진공챔버의 내부를 외부 대기영역에 대해 밀봉시킬 수 있는 자석을 이용한 비접촉식 구동장치의 구현이 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 매니퓰레이터를 이용하여 정밀 공정을 하는 시스템에서 자연상태의 대기영역과 진공영역으로 차단하는 기존의 자성유체를 배제하고, 매니퓰레이터가 내측에 실장되는 진공챔버의 내부를 외부 대기영역에 대해 밀봉시킬 수 있는 자석을 이용한 비접촉식 구동장치를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 자석을 이용한 비접촉식 구동장치는, 상단부에 매니퓰레이터가 연결되어 이 매니퓰레이터를 구동시키며 중심축에 대해 회전하는 샤프트; 샤프트의 외주면 둘레를 감싸게 배치되며 샤프트를 중심축으로 하여 회전하는 슬리브; 샤프트와 슬리브가 내측에 실장되며 샤프트의 상부가 돌출되도록 상단부가 개구되고 하단부가 밀폐된 형태의 원바디형 하우징; 하우징, 샤프트, 매니퓰레이터 각각이 내측에 실장된 상태에서 내부의 진공상태가 유지되도록 하단면의 개구된 테두리 부분이 하우징의 측벽 둘레방향을 따라 밀봉 결합되는 진공챔버; 진공챔버의 하부로 돌출되는 하우징의 측벽에 회전가능하게 배치되어 샤프트를 자력에 의해 비접촉식으로 회전시키는 제1자석부; 진공챔버의 하부로 돌출되는 하우징의 측벽에 회전가능하게 배치되어 슬리브를 자력에 의해 비접촉식으로 회전시키는 제2자석부;를 포함하여 구성된다.
제1자석부에 대응되는 위치의 샤프트 외주면에는 제1자석부의 자력에 의해 비접촉식으로 움직이는 제1자성체가 일체로 결합되며, 제2자석부에 대응되는 위치의 슬리브의 외주면에는 제2자석부의 자력에 의해 비접촉식으로 움직이는 제2자성체가 일체로 결합된다.
제1자석부의 외주벽에 일체로 결합되어 제1자석부를 회전시키는 제1구동풀리; 및 제1구동풀리에 독립되는 구조로 제2자석부의 외주벽에 일체로 결합되어 제2자석부를 회전시키는 제2구동풀리;를 더 포함하여 구성된다.
제1자성체 및 제2자성체는 자석(magnet)으로 구성되어 제1자성체와 제1자석부가 상호 당기는 인력을 유지하도록 배치되고 제2자성체와 제2자석부가 상호 당기는 인력을 유지하도록 배치된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 자석을 이용한 비접촉식 구동장치는, 상단부에 매니퓰레이터가 연결되어 이 매니퓰레이터를 구동시키며 중심축을 따라 스트로크하고 중심축에 대해 회전하는 샤프트; 샤프트의 외주면 둘레를 감싸게 배치되며 샤프트를 중심축으로 하여 회전하는 슬리브; 샤프트와 슬리브가 내측에 실장되며 샤프트의 상부가 돌출되도록 상단부가 개구되고 하단부가 밀폐된 형태의 원바디형 하우징; 하우징, 샤프트, 매니퓰레이터 각각이 내측에 실장된 상태에서 내부의 진공상태가 유지되도록 하단면의 개구된 테두리 부분이 하우징의 측벽 둘레방향을 따라 밀봉 결합되는 진공챔버; 진공챔버의 하부로 돌출되는 하우징의 하단면에 배치되어 샤프트를 자력에 의해 비접촉식으로 회전시키고 상하방으로 스트로크시키는 제1자석부; 진공챔버의 하부로 돌출되는 하우징의 측벽에 회전가능하게 배치되어 슬리브를 자력에 의해 비접촉식으로 회전시키는 제2자석부;를 포함하여 구성된다.
제1자석부에 대응되는 위치의 샤프트 하단면에는 제1자석부의 자력에 의해 비접촉식으로 움직이는 제1자성체가 일체로 결합되며, 제2자석부에 대응되는 위치의 슬리브의 외주면에는 제2자석부의 자력에 의해 비접촉식으로 움직이는 제2자성체가 일체로 결합된다.
제1자성체 및 제2자성체는 자석(magnet)으로 구성되어 제1자성체와 제1자석부가 상호 당기는 인력을 유지하도록 배치되고 제2자성체와 제2자석부가 상호 당기는 인력을 유지하도록 배치된다.
샤프트의 하단부에는 제1자성체가 하면에 부착되는 원반형의 회전플레이트가 일체로 형성된다. 회전플레이트에 대응되는 하우징의 하방에 배치되며, 상면에 제1자석부가 일체로 부착된 상태에서 상하방으로 일정거리 스트로크되고 중심축에 대해 회전되는 원통형의 지지체가 구비된다.
지지체의 외주벽에는 이 지지체를 회전시키는 제1구동풀리가 일체로 결합되고, 지지체의 내측에는 이 지지체를 상하방으로 스트로크시키는 실린더부가 구비된다.
제2자석부의 외주벽에는 이 제2자석부를 회전시키는 제2구동풀리가 일체로 결합된다.
본 발명에 따른 자석을 이용한 비접촉식 구동장치는,
첫째, 매니퓰레이터를 이용하여 정밀 공정을 하는 시스템에서 자연상태의 대기영역과 진공영역으로 차단하는 기존의 자성유체를 배제하고, 외부의 구동수단과 연동되는 샤프트의 하단부를 하부가 밀폐된 원바디형 하우징에 실장함으로써 매니퓰레이터가 내측에 실장되는 진공챔버의 내부를 외부 대기영역에 대해 완전하게 밀봉시킬 수 있게 된다.
둘째, 매니퓰레이터를 이용하여 정밀 공정을 하는 시스템에서 자연상태의 대기영역과 진공영역으로 차단하는 기존의 자성유체를 배제함으로써 제조단가를 절감할 수 있고, 주기적으로 자성유체를 교체하는 기존의 유지비용을 대폭 삭감시킬 수 있는 장점이 있다.
셋째, 샤프트 및 슬리브를 자력에 의해 동작시키는 제1구동풀리 및 제2구동풀리를 비접촉식으로 배치함으로써 상호 마찰로 인한 마모와 마모로 인한 분진을 원천적으로 배제하여 내구성을 현저하게 상승시킬 수 있게 된다.
[도 1]은 자성유체 밀봉부재 및 이를 포함하는 진공밀봉장치의 기술구성을 도시한 단면도,
[도 2]는 본 발명에 따른 자석을 이용한 비접촉식 구동장치를 도시한 단면도,
[도 3]은 본 발명에 따른 자석을 이용한 비접촉식 구동장치의 요부를 발췌하여 도시한 단면도,
[도 4]는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자석을 이용한 비접촉식 구동장치를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
[도 2]는 본 발명에 따른 자석을 이용한 비접촉식 구동장치를 도시한 단면도이고, [도 3]은 본 발명에 따른 자석을 이용한 비접촉식 구동장치의 요부를 발췌하여 도시한 단면도를 나타낸다.
[도 2] 및 [도 3]을 참조하면, 본 발명에 따른 자석을 이용한 비접촉식 구동장치는, 상단부에 매니퓰레이터(manipulator)가 연결되어 이 매니퓰레이터를 구동시키며 중심축에 대해 회전하는 샤프트(10); 샤프트(10)의 외주면 둘레를 감싸게 배치되며 샤프트(10)를 중심축으로 하여 회전하는 슬리브(20); 샤프트(10)와 슬리브(20)가 내측에 실장되며 샤프트(10)의 상부가 돌출되도록 상단부가 개구되고 하단부가 밀폐된 형태의 원바디형 하우징(30); 하우징(30), 샤프트(10), 매니퓰레이터 각각이 내측에 실장된 상태에서 내부의 진공상태가 유지되도록 하단면의 개구된 테두리 부분이 하우징(30)의 측벽 둘레방향을 따라 밀봉 결합되는 진공챔버(40); 진공챔버(40)의 하부로 돌출되는 하우징(30)의 측벽에 회전가능하게 배치되어 샤프트(10)를 자력에 의해 비접촉식으로 회전시키는 제1자석부(50); 진공챔버(40)의 하부로 돌출되는 하우징(30)의 측벽에 회전가능하게 배치되어 슬리브(20)를 자력에 의해 비접촉식으로 회전시키는 제2자석부(60);를 포함하여 구성된다.
[도 2]에서 보는 바와 같이, 원바디형 하우징(30)과 진공챔버(40)는 플랜지 결합되어 챔버의 내부가 진공상태를 유지하도록 한다. 하우징(30)의 외주벽 둘레를 따라 돌출된 플랜지부와 진공챔버(40)의 개구된 테두리 부분은 볼트(T)에 의해 상호 플랜지 결합된다. 하우징(30)의 외주벽 둘레를 따라 돌출된 플랜지부와 진공챔버(40)의 개구된 테두리 부분이 상호 맞대어지는 부분에 기밀유지를 위한 오링(R)이 더 구비된다.
또한, 샤프트(10)의 외주벽과 슬리브(20)의 내주벽 사이에는 각각이 회전하는 경우 마찰의 완충을 위한 부싱(H)이 구비된다.
[도 2]의 도면부호 B1, B2는 샤프트(10)의 외주벽과 슬리브(20)의 내주벽이 맞물려 회전가능하도록 배치된 베이링을 나타내고, B3,B4는 슬리브(20)의 외주벽과 하우징(30)의 내주벽이 맞물려 회전가능하도록 배치된 베이링을 나타낸다.
[도 2]의 도면부호 B5는 제2구동풀리(80)의 내주벽이 하우징(30) 하부의 외주벽에 맞물려 회전가능하도록 배치된 베어링을 나타내고, 도면부호 B7은 제1구동풀리(70)가 하우징(30) 하부의 외주벽에 맞물려 회전가능하도록 배치된 베어링을 나타내며, 도면부호 B6은 제1구동풀리(70)의 내주벽과 제2구동풀리(80)의 내주벽이 하우징(30) 하부의 외주벽에 동시에 맞물려 회전가능하도록 배치된 베어링을 나타낸다. 제1구동풀리(70) 및 제2구동풀리(80)의 동작과정은 후술한다.
[도 2] 및 [도 3]에서 보는 바와 같이, 제1자석부(50)에 대응되는 위치의 샤프트(10) 외주면에는 제1자석부(50)의 자력에 의해 비접촉식으로 움직이는 제1자성체(55)가 일체로 결합되며, 제2자석부(60)에 대응되는 위치의 슬리브(20)의 외주면에는 제2자석부(60)의 자력에 의해 비접촉식으로 움직이는 제2자성체(65)가 일체로 결합된다.
제1자석부(50)는 바람직하게 원통형으로 형성되며, 제1자석부(50)가 회전하는 경우 샤프트(10)의 외주면에 일체로 부착된 제1자성체(55)도 연동하여 회전됨으로써 제1자성체(55)에 일체로 결합된 샤프트(10)가 회전된다. 이로 인해 샤프트(10)의 상단부에 결합된 매니퓰레이터가 구동하게 된다.
매니퓰레이터(manipulator)는 로봇아암 등 작업의 대상체를 구동시키며, 샤프트 등의 구동수단에 의해 움직이는 피동수단을 나타낸다.
또한, 제2자석부(60)는 바람직하게 원통형으로 형성되며, 제2자석부(60)가 회전하는 경우 슬리브(20)의 외주면에 일체로 부착된 제2자성체(65)도 연동하여 회전됨으로써 제2자성체(65)에 일체로 결합된 슬리브(20)가 회전된다. 이로 인해 슬리브(20)의 상단부에 맞물리는 매니퓰레이터가 구동하게 된다.
[도 2]에서 보는 바와 같이, 제1자석부(50)의 외주벽에 일체로 결합되어 제1자석부(50)를 회전시키는 제1구동풀리(70); 및 제1구동풀리(70)에 독립되는 구조로 제2자석부(60)의 외주벽에 일체로 결합되어 제2자석부(60)를 회전시키는 제2구동풀리(80);를 더 포함하여 구성된다.
바람직하게 제1구동풀리(70)와 제2구동풀리(80)는 각각 독립적으로 외부의 모터와 벨트로 연결되어 모터의 구동으로 회전된다.
제1자성체(55) 및 제2자성체(65)는 자석(magnet)으로 구성되어 제1자성체(55)와 제1자석부(50)가 상호 당기는 인력을 유지하도록 배치되고 제2자성체(65)와 제2자석부(60)가 상호 당기는 인력을 유지하도록 배치된다.
각각의 자석부(50,60)와 대응되는 각각의 자성체(55,65)가 상호 인력을 나타내는 경우 각각의 자석부(50,60)가 회전하는 경우 그 회전력이 대응되는 각각의 자성체(55,65)에 전달되어 효율적으로 전달되어 회전된다.
[도 4]는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자석을 이용한 비접촉식 구동장치를 도시한 단면도를 나타낸다.
[도 4]를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자석을 이용한 비접촉식 구동장치는, 상단부에 매니퓰레이터가 연결되어 이 매니퓰레이터를 구동시키며 중심축을 따라 스트로크하고 중심축에 대해 회전하는 샤프트(10'); 샤프트(10')의 외주면 둘레를 감싸게 배치되며 샤프트(10')를 중심축으로 하여 회전하는 슬리브(20'); 샤프트(10')와 슬리브(20')가 내측에 실장되며 샤프트(10')의 상부가 돌출되도록 상단부가 개구되고 하단부가 밀폐된 형태의 원바디형 하우징(30'); 하우징(30'), 샤프트(10'), 매니퓰레이터 각각이 내측에 실장된 상태에서 내부의 진공상태가 유지되도록 하단면의 개구된 테두리 부분이 하우징(30')의 측벽 둘레방향을 따라 밀봉 결합되는 진공챔버(40'); 진공챔버(40')의 하부로 돌출되는 하우징(30')의 하단면에 배치되어 샤프트(10')를 자력에 의해 비접촉식으로 회전시키고 상하방으로 스트로크시키는 제1자석부(50'); 진공챔버(40')의 하부로 돌출되는 하우징(30')의 측벽에 회전가능하게 배치되어 슬리브(20')를 자력에 의해 비접촉식으로 회전시키는 제2자석부(60');를 포함하여 구성된다.
[도 4]에서 보는 바와 같이, 원바디형 하우징(30')과 진공챔버(40')는 플랜지 결합되어 챔버의 내부가 진공상태를 유지하도록 한다. 하우징(30')의 외주벽 둘레를 따라 돌출된 플랜지부와 진공챔버(40')의 개구된 테두리 부분은 볼트(T)에 의해 상호 플랜지 결합된다. 하우징(30')의 외주벽 둘레를 따라 돌출된 플랜지부와 진공챔버(40')의 개구된 테두리 부분이 상호 맞대어지는 부분에 기밀유지를 위한 오링(R)이 더 구비된다.
또한, 샤프트(10')의 외주벽과 슬리브(20')의 내주벽 사이에는 각각이 회전하는 경우 마찰의 완충을 위한 부싱(H)이 구비된다.
[도 4]의 도면부호 B1, B2는 샤프트(10')의 외주벽과 슬리브(20')의 내주벽이 맞물려 회전가능하도록 배치된 베이링을 나타내고, B3,B4는 슬리브(20')의 외주벽과 하우징(30')의 내주벽이 맞물려 회전가능하도록 배치된 베이링을 나타낸다.
[도 4]에서 보는 바와 같이, 제1자석부(50')에 대응되는 위치의 샤프트(10') 하단면에는 제1자석부(50')의 자력에 의해 비접촉식으로 움직이는 제1자성체(55')가 일체로 결합되며, 제2자석부(60')에 대응되는 위치의 슬리브(20')의 외주면에는 제2자석부(60')의 자력에 의해 비접촉식으로 움직이는 제2자성체(65')가 일체로 결합된다.
제1자석부(50')는 바람직하게 원통형으로 형성되며, 제1자석부(50')가 회전하는 경우 샤프트(10')의 외주면에 일체로 부착된 제1자성체(55')도 연동하여 회전됨으로써 제1자성체(55')에 일체로 결합된 샤프트(10')가 회전된다. 이로 인해 샤프트(10')의 상단부에 결합된 매니퓰레이터가 구동하게 된다.
또한, 제2자석부(60')는 바람직하게 원통형으로 형성되며, 제2자석부(60')가 회전하는 경우 슬리브(20')의 외주면에 일체로 부착된 제2자성체(65')도 연동하여 회전됨으로써 제2자성체(65')에 일체로 결합된 슬리브(20')가 회전된다. 이로 인해 슬리브(20')의 상단부에 맞물리는 매니퓰레이터가 구동하게 된다.
제1자성체(55') 및 제2자성체(65')는 자석(magnet)으로 구성되어 제1자성체(55')와 제1자석부(50')가 상호 당기는 인력을 유지하도록 배치되고 제2자성체(65')와 제2자석부(60')가 상호 당기는 인력을 유지하도록 배치된다.
각각의 자석부(50',60')와 대응되는 각각의 자성체(55',65')가 상호 인력을 나타내는 경우 각각의 자석부(50',60')가 회전하는 경우 그 회전력이 각각의 자성체(55',65')에 전달되어 효율적으로 전달되어 회전된다.
[도 4]에서 보는 바와 같이, 샤프트(10')의 하단부에는 제1자성체(55')가 하면에 부착되는 원반형의 회전플레이트(11')가 일체로 형성된다.
제1자석부(50')는 바람직하게 중공의 원반형으로 구성되며, 이와 같은 제1자석부(50')와 대응되도록 제1자성체(55')도 중공의 원반형으로 구성되며, 중공의 원반형인 제1자성체(55')를 밀착결합하기 위해 회전플레이트(11')는 원반형으로 형성되어 샤프트(10')의 하단부에 일체로 배치된다.
[도 4]에서 보는 바와 같이, 회전플레이트(11')에 대응되는 하우징(30')의 하방에 배치되며, 상면에 제1자석부(50')가 일체로 부착된 상태에서 상하방으로 일정거리 스트로크되고 중심축에 대해 회전되는 원통형의 지지체(90')가 구비된다.
지지체(90')는 상면이 막힌 원통형으로 구성되며, 길이방향의 중심축에 대해 회전이 가능하고 길이방향인 상하방향으로 일정거리 스트로크 가능하게 배치된다.
[도 4]에서 보는 바와 같이, 지지체(90')의 외주벽에는 이 지지체(90')를 회전시키는 제1구동풀리(70')가 일체로 결합되고, 제2자석부(60')의 외주벽에는 이 제2자석부(60')를 회전시키는 제2구동풀리(80')가 일체로 결합된다.
제1구동풀리(70')와 제2구동풀리(80') 각각이 독립적으로 회전됨에 따라 대응되는 각각의 지지체(90')의 상면에 체결된 제1자석부(50')와 제2자석부(60')가 회전하게 된다. 바람직하게 제1구동풀리(70')와 제2구동풀리(80')는 각각 독립적으로 외부의 모터와 벨트로 연결되어 모터의 구동으로 회전된다.
[도 4]에서 보는 바와 같이, 지지체(90')의 내측에는 이 지지체(90')를 상하방으로 스트로크시키는 실린더부(91')가 구비되며, 지지체(90')의 하우징(30') 하단부와 일정거리 이격되게 배치된다.
제1자석부(50')와 대응되는 제1자성체(55')가 상호 미는 척력의 자력을 갖도록 배치함으로써 실린더부(91')가 상방으로 스트로크되는 경우 제1자석부(50')와 척력을 갖는 제1자성체(55')가 상방으로 밀리면서 샤프트(10')가 상방으로 스트로크된다.
또한, 제1자석부(50')와 대응되는 제1자성체(55')가 상호 당기는 인력의 자력을 갖도록 배치함으로써 실린더부(91')가 하방으로 스트로크되는 경우 제1자석부(50')와 인력을 갖는 제1자성체(55')가 하방으로 밀리면서 샤프트(10')가 하방으로 스트로크된다.
이와 같이 제1자석부(50')와 제1자성체(55') 사이의 자력을 인력과 척력이 작용하도록 반복함으로써 샤프트(10')는 상하방으로 반복하여 스트로크 된다.
1 : 샤프트 2 : 슬리브 3 : 하우징
4 : 챔버 7 : 제1구동풀리 8 : 제2구동풀리
10,10' : 샤프트 11' : 회전플레이트 20,20' : 슬리브
30,30' : 하우징 40,40' : 진공챔버 50,50' : 제1자석부
55,55' : 제1자성체 60,60' : 제2자석부 65,65' : 제2자성체
70,70' : 제1구동풀리 80,80' : 제2구동풀리 90' : 지지체
91' : 실린더부 H : 부싱 R : 오링
B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8 : 베어링 T : 볼트 F : 자성유체

Claims (12)

  1. 상단부에 매니퓰레이터가 연결되어 이 매니퓰레이터를 구동시키며 중심축에 대해 회전하는 샤프트(10);
    상기 샤프트(10)의 외주면 둘레를 감싸게 배치되며 샤프트(10)를 중심축으로 하여 회전하는 슬리브(20);
    상기 샤프트(10)와 상기 슬리브(20)가 내측에 실장되며 샤프트(10)의 상부가 돌출되도록 상단부가 개구되고 하단부가 밀폐된 형태의 원바디형 하우징(30);
    상기 하우징(30), 상기 샤프트(10), 상기 매니퓰레이터 각각이 내측에 실장된 상태에서 내부의 진공상태가 유지되도록 하단면의 개구된 테두리 부분이 상기 하우징(30)의 측벽 둘레방향을 따라 밀봉 결합되는 진공챔버(40);
    상기 진공챔버(40)의 하부로 돌출되는 상기 하우징(30)의 측벽에 회전가능하게 배치되어 상기 샤프트(10)를 자력에 의해 비접촉식으로 회전시키는 제1자석부(50);
    상기 진공챔버(40)의 하부로 돌출되는 상기 하우징(30)의 측벽에 회전가능하게 배치되어 상기 슬리브(20)를 자력에 의해 비접촉식으로 회전시키는 제2자석부(60);
    를 포함하여 구성된 자석을 이용한 비접촉식 구동장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1자석부(50)에 대응되는 위치의 상기 샤프트(10) 외주면에는 상기 제1자석부(50)의 자력에 의해 비접촉식으로 움직이는 제1자성체(55)가 일체로 결합되며, 상기 제2자석부(60)에 대응되는 위치의 상기 슬리브(20)의 외주면에는 상기 제2자석부(60)의 자력에 의해 비접촉식으로 움직이는 제2자성체(65)가 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 비접촉식 구동장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1자석부(50)의 외주벽에 일체로 결합되어 제1자석부(50)를 회전시키는 제1구동풀리(70); 및 상기 제1구동풀리(70)에 독립되는 구조로 상기 제2자석부(60)의 외주벽에 일체로 결합되어 제2자석부(60)를 회전시키는 제2구동풀리(80);를 더 포함하여 구성된 자석을 이용한 비접촉식 구동장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1자성체(55) 및 상기 제2자성체(65)는 자석(magnet)으로 구성되어 상기 제1자성체(55)와 상기 제1자석부(50)가 상호 당기는 인력을 유지하도록 배치되고 상기 제2자성체(65)와 상기 제2자석부(60)가 상호 당기는 인력을 유지하도록 배치된 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 비접촉식 구동장치.
  5. 상단부에 매니퓰레이터가 연결되어 이 매니퓰레이터를 구동시키며 중심축을 따라 스트로크하고 중심축에 대해 회전하는 샤프트(10');
    상기 샤프트(10')의 외주면 둘레를 감싸게 배치되며 샤프트(10')를 중심축으로 하여 회전하는 슬리브(20');
    상기 샤프트(10')와 상기 슬리브(20')가 내측에 실장되며 샤프트(10')의 상부가 돌출되도록 상단부가 개구되고 하단부가 밀폐된 형태의 원바디형 하우징(30');
    상기 하우징(30'), 상기 샤프트(10'), 상기 매니퓰레이터 각각이 내측에 실장된 상태에서 내부의 진공상태가 유지되도록 하단면의 개구된 테두리 부분이 상기 하우징(30')의 측벽 둘레방향을 따라 밀봉 결합되는 진공챔버(40');
    상기 진공챔버(40')의 하부로 돌출되는 상기 하우징(30')의 하단면에 배치되어 상기 샤프트(10')를 자력에 의해 비접촉식으로 회전시키고 상하방으로 스트로크시키는 제1자석부(50');
    상기 진공챔버(40')의 하부로 돌출되는 상기 하우징(30')의 측벽에 회전가능하게 배치되어 상기 슬리브(20')를 자력에 의해 비접촉식으로 회전시키는 제2자석부(60');
    를 포함하여 구성된 자석을 이용한 비접촉식 구동장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1자석부(50')에 대응되는 위치의 상기 샤프트(10') 하단면에는 상기 제1자석부(50')의 자력에 의해 비접촉식으로 움직이는 제1자성체(55')가 일체로 결합되며, 상기 제2자석부(60')에 대응되는 위치의 상기 슬리브(20')의 외주면에는 상기 제2자석부(60')의 자력에 의해 비접촉식으로 움직이는 제2자성체(65')가 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 비접촉식 구동장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1자성체(55') 및 상기 제2자성체(65')는 자석(magnet)으로 구성되어 상기 제1자성체(55')와 상기 제1자석부(50')가 상호 당기는 인력을 유지하도록 배치되고 상기 제2자성체(65')와 상기 제2자석부(60')가 상호 당기는 인력을 유지하도록 배치된 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 비접촉식 구동장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 샤프트(10')의 하단부에는 상기 제1자성체(55')가 하면에 부착되는 원반형의 회전플레이트(11')가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 비접촉식 구동장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 회전플레이트(11')에 대응되는 상기 하우징(30')의 하방에 배치되며, 상면에 상기 제1자석부(50')가 일체로 부착된 상태에서 상하방으로 일정거리 스트로크되고 중심축에 대해 회전되는 원통형의 지지체(90')가 구비된 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 비접촉식 구동장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 지지체(90')의 외주벽에는 이 지지체(90')를 회전시키는 제1구동풀리(70')가 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 비접촉식 구동장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 지지체(90')의 내측에는 이 지지체(90')를 상하방으로 스트로크시키는 실린더부(91')가 구비된 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 비접촉식 구동장치.
  12. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2자석부(60')의 외주벽에는 이 제2자석부(60')를 회전시키는 제2구동풀리(80')가 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 비접촉식 구동장치.
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