KR20130069616A - 가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 부착 장치, 부착 배열, 및 방법 - Google Patents

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익스투르 오와이
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Abstract

본 발명은, 가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 부착 장치(10), 장치, 및 방법에 관한 것이다. 상기 부착 장치는, 상기 부착 장치(10)의 제 1 단부에서, 상기 부착 장치(10)를 작업대 또는 다른 부착 장치 또는 가공될 물체에 부착하기 위한 제 1 유지 수단, 즉, 제 1 자석(8)과; 상기 부착 장치(10)의 제 2 단부에서, 상기 부착 장치(10)를 작업대 또는 다른 부착 장치 또는 가공될 물체에 부착하기 위한 제 2 유지 수단, 즉, 제 2 자석(1)과; 자석과 같은 상기 제 1 및 제 2 유지 수단에 의해 생성된 유지력을 제어하기 위한 제어 수단을 포함한다.

Description

가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 부착 장치, 부착 배열, 및 방법{ATTACHING DEVICE, ATTACHING ARRANGEMENT AND METHOD FOR ATTACHING AN OBJECT TO BE WORKED TO A WORKING BASE}
본 발명의 목적은 아래 추가 제공된 독립항의 전제부에 기재된 가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 부착 장치(attaching device), 배열(arrangement), 및 방법이다. 구체적으로, 본 발명은, 가공 동안 그 작업대에, 예를 들어, 용접, 밀링, 절단, 페인팅, 또는 샌드블래스팅될 작업편을 지지하기 위한 새로운 방법에 관한 것이다.
가공될 작업편은, 예를 들어, 밀링, 용접, 드릴링 또는 베벨링 동안 제 위치에서 일반적으로 몇몇 방식을 통해 부착되어야 한다. 정밀한 결과를 이루기 위해 이러한 부착은 통상적으로 정밀한 방식으로 이루어져야 한다. 공지된 방법은 더디고 힘이 많이 들며, 본 발명에 제시된 배열과 같은 자동 부착을 가능하지 않게 한다.
본 발명의 목적은 다른 것 중에서 상술한 종래 기술의 문제점을 감소시키거나 제거하기 위한 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 가공될 서로 다른 모양의 작업편을 이들의 작업대에 부착하는 신속하고 정확하며 용이한 방법을 제공하는 해결책을 제공하는 것이다.
다른 것 중에서 상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 부착 장치, 배열, 및 방법과, 다른 목적은 첨부된 독립항의 특징부에 제시된 것을 특징으로 한다.
본 내용에서 언급된 실시예 및 작용 효과가 적용되면 항상 구체적으로 언급되지 않더라도 본 발명에 따른 부착 장치, 배열, 방법, 및 이와 다른 목적 모두에 적용된다.
가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 본 발명에 따른 전형적인 부착 장치는,
- 상기 부착 장치의 제 1 단부에서, 상기 부착 장치를 작업대 또는 다른 부착 장치 또는 가공될 물체에 부착하기 위한 제 1 유지력을 생성하도록 배열된 제 1 유지 수단, 즉, 제 1 자석;
- 상기 부착 장치의 제 2 단부에서, 상기 부착 장치를 작업대 또는 다른 부착 장치 또는 가공될 물체에 부착하기 위한 제 2 유지력을 생성하도록 배열된 제 2 유지 수단, 즉, 제 2 자석;
- 자석과 같은 상기 제 1 및 제 2 유지 수단에 의해 생성된 유지력을 제어하기 위한 제어 수단을 포함한다.
하나의 부착 장치에서 자석과 같은 둘 이상의 제어 가능한 유지 수단으로 이루어질 수 있다.
그러므로 상기 부착 장치는 둘 이상의 제어 가능한 자석을 구비할 수 있다. 하지만, 상기 부착 장치는 단지 하나의 제어 가능한 자석과 하나 이상의 다른 유지 수단(holding means)을 구비할 수 있다. 상기 다른 유지 수단은, 예를 들어, 클램프(clamp), 흡입 컵(suction cup) 또는 집게(tong)와 같이 어떤 기계적 유지 수단으로 이루어질 수 있다. 전형적으로 상기 부착 장치는 유지력(holding force)이 제어될 수 있는 적어도 두 개의 이러한 유지 수단을 구비한다. 다른 유지 수단은 이와 같이 공지되어 있어 이의 작동은 본 내용에서 부가 설명되지 않는다.
가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 본 발명에 따른 일반적인 배열(arrangement)은, 본 발명에 따른 하나 이상의 부착 장치를 이용한다. 상기 배열은 프로그램 가능한 컴퓨터와 같은 제어 유닛 및 자석과 같은 부착 장치의 제 1 및 제 2 유지 수단에 제어 신호를 생성하기 위한 그 사용자 인터페이스를 포함한다. 상기 제어 유닛은 부착 장치로부터 별개로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 배열은 부착 장치의 제어 수단에 제어 신호를 전송하기 위한 데이터 전송 장치를 포함한다. 상기 데이터 전송 장치는 무선으로 이루어질 수 있으며, 전파, 광, 소리 등과 같은 몇몇 공지된 데이터 전송 방법을 이용할 수 있다.
상기 배열의 몇몇 실시예는, 예를 들어, 작업대 또는 다른 부착 장치에 부착되는 요구 위치에 상기 부착 장치를 위치시키기 위한 수단을 포함하는 로봇 또는 상응하는 NC-프로그램 가능 장치를 포함한다.
기계가공된 금속 플레이트 또는 다른 자성 물질은, 예를 들어, 작업대로서 기능을 할 수 있다. 또한, 시스템은 그의 자체 작업대로서 그 자체로 기능을 할 수 있고, 즉, 시스템은 그 자체로부터 작업대를 조립할 수 있다. 또한, 지그(jig)는 특정 작업대 없이 완전하게 조립될 수 있다.
가공될 물체를 부착 장치에 의해 작업대에 부착하기 위한 본 발명에 따른 하나의 방법은,
- 제 1 유지 수단 즉, 제 1 자석에 의해 생성된 제 1 유지력의 도움으로, 테이블과 같은 작업대에 대해 또는 다른 부착 장치에 대해 또는 가공될 물체에 대해 제 1 단부에 의해 부착 장치를 부착하고;
- 제 2 자석 또는 다른 유지 수단과 같은 제 2 유지 수단에 의해 생성된 제 2 유지력의 도움으로, 테이블과 같은 상기 작업대에 대해 또는 다른 부착 장치에 대해 또는 가공될 물체에 대해 제 2 단부에 의해 부착 장치를 부착하는 것을 포함한다.
상기 방법은 본 발명에 따른 하나 이상의 부착 장치 및/또는 본 발명에 따른 배열(arrangement)을 이용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 다양한 종류의 물질 및 작업 방법과 관련하여 이용하는데 적절하다. 본 발명은, 예를 들어, 베벨링(bevelling), 화염 절단(flame cutting), 레이저 절단, 워터 절단(water cutting), 플라즈마 절단, 파이프 절단, 용접, 밀링(milling), 기계가공, 프레싱, 페인팅, 샌드블래스팅(sandblasting), 버링(burring), 드릴링을 위해 그리고 부품을 임시로 서로 부착하기 위해 이용될 수 있다.
상기 부착 장치는 요구시 다른 부착 장치, 가공될 물체, 및 작업대에 견고하게 고정될 수 있어야 한다. 한편, 필요시 상기 부착 장치는 다른 부착 장치, 가공될 물체, 및 작업대로부터 분리될 수 있어야 한다. 본 발명에 따른 부착 장치에서, 다른 부착 장치, 가공될 물체, 및 작업대에 대한 고정(grabbing)은 자석으로 생성된 자계, 부압 등에 의해 실행된다. 상기 부착 장치는 유지력, 즉, 자석과 같은 제 1 및 제 2 유지 수단에 의해 생성된 자계 등의 유지 방식에 의해 고정 및 분리할 수 있도록 제어될 수 있는 제어 수단을 구비한다.
상기 유지력에 의해 생성된 자계는 전자석 또는 자성 재료 또는 이 모두에 의해 제공될 수 있다. 상기 자석은 유지력을 발생시키는 자계를 생성하고, 전류가 전자석 코일을 통해 공급될 때, 전류가 코일로 공급되는 방향에 따라 유지력은 자성 재료에 의해 생성된 자기 플럭스를 상쇄하거나 강화한다.
전류의 양을 제어함으로써 유지력은 원하는 대로 선택될 수 있다. 전류를 턴 오프(turn off) 함으로써, 유지력은 중단되지 않지만 자석은 유지 상태를 유지한다. 자성 재료를 이용할 때, 자성 고정체의 유지력의 약화는 부착 장치 내부의 자성 회로를 변경시키거나 자성 재료에 가까운 전자석에 대해 자성 재료에 의해 생성된 자계를 약화시킴으로써 기계적으로 실현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 유지력은 제어 가능하고 이에 따라 작업편을 부착하는 것과 관련하여, 부착 장치의 자석의 유지력은 단계적으로 또는 그 정도에서 증가되어 부착될 물체는 부착 장치에 대해 세게 밀쳐지지 않는다. 본 발명의 일 실시예에서, 유지력은 제어 가능하고, 이에 따라 작업편의 분리와 관련하여, 부착 장치의 자석의 유지력은 단계적으로 또는 그 정도에서 감소된다. 본 발명의 일 실시예에서, 유지력은 자석이 분리된 것을 감지하게 되면 증가될 수 있다.
자석의 유지력의 제어는, 예를 들어, 부착 장치에서 스위치 또는 레버에 의해 수동으로 실행될 수 있다. 또한, 자석에 대한 전류의 접속은 자동으로 발생하도록 배열, 즉, 컴퓨터 프로그램에 의해 제어될 수 있다. 원격으로 이용되는 하나 이상의 자석을 배열할 수 있다. 원격 구동은 무선으로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 원격 구동은 유선으로 이루어질 수 있다.
그러므로, 가공될 작업편은 제어될 수 있는 유지력을 갖는 자석에 의해 또는 이와 다른 상응하는 방법으로 그의 작업대에 대해 간단하고 신속하게 분리될 수 있음을 알 수 있다. 자석은 확실하고 간단한 장치이다.
본 발명에 따라 가공될 작업편을 그 작업대에 부착하는 것은 간단히 자동화될 수 있다. 작업대에서 요구되는 위치에 부착 장치를 위치시키도록 로봇을 프로그램할 수 있다. 특히 로봇의 프로그램과 설계 및 자동화는 본 설명의 대상이 아니며, 이에 따라 본 내용에서 추가 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에서, 제어 수단은 자석과 같은 제 1 및 제 2 유지 수단이 개별 제어 가능하도록 배열된다. 본 발명의 일 실시예에서, 자석과 같은 제 2 유지 수단은 부착 장치에서 레버 또는 스위치로부터 수동으로 제어되거나 원격 제어된다. 본 발명의 일 실시예에서, 자석과 같은 유지 수단 중 하나는 수동으로 제어되고 다른 하나는 자동 제어된다. 그러므로, 동일 부착 장치는 다른 사용 목적 및 상황에 대해 적절하다.
본 발명의 일 실시예에서, 자기 플럭스를 절연하는 유리섬유 또는 다른 재료로부터 제작된 플레이트와 같이, 자기 플럭스로부터 절연된 절연체는 제 1 및 제 2 자석 사이에 배열된다. 다른 적절한 재료는, 예를 들어, 알루미늄, 플라스틱, 내산 강철(acid resistant steel), 유리가 될 수 있다. 그러므로, 하나의 자석의 동작은 다른 자석의 동작을 방해하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에서, 자석은 방수되도록 절연 처리된다. 일 실시예에서, 자석은 적절한 경화 재료, 예를 들어, 폴리에스테르 수지로 주조(casting) 된다. 작업은 종종 전기 장치에 단락을 발생시킬 수 있는 액체를 이용하기 때문에 방수성이 중요하다.
본 발명의 일 실시예에서, 본 발명에 따른 부착 장치는 물에서 사용된다. 본 발명의 일 실시예에서, 전체 부착 장치는 방수되도록 절연 처리된다. 방수가 되는 본 발명에 따른 부착 장치, 특히 방수가 되고 원격 사용될 수 있는 부착 장치는 물에서 작업하는데 특히 더 적합하다.
본 발명의 일 실시예에서, 부착 장치의 제어 수단은 그 기능을 제어하기 위해 자석과 같은 제 1 및/또는 제 2 유지 수단에 대해 전기 전원으로부터 제어되는 방식으로 전류를 유도하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 제어 수단은 배터리와 같은 전기 전원, 및 상기 전원으로부터 제 1 및/또는 제 2 자석으로 전류를 조정하기 위한 수단을 포함한다. 그러므로, 즉, 부착 장치는 배터리와 같은 그 자체의 전기 전원을 구비한다.
본 발명에 따른 배열은 부착 장치가 부착 작업을 실행하지 않을 때 부착 장치가 연결되는 충전 장치를 구비할 수 있다. 그러므로, 상기 부착 장치는, 예를 들어, 커넥터와 케이블 또는 무선 충전을 가능하게 하는 수단인 필요 수단을 구비하여, 전기 전원이 충전 장치에 연결될 수 있고 충전될 수 있다. 무선 부착 장치를 이용할 때, 전기 배선은 회피될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 충전 장치는 부착 장치에 대해 안착 장치(parking device)로 기능을 하도록 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 부착 장치는 제어 수단으로부터 제어 신호를 수신하기 위한 무선 수신기를 포함한다. 그러므로, 본 발명에 따른 배열은 무선 송신기를 포함한다. 무선 부착 장치를 이용할 때, 전기 배선은 회피될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 부착 장치는 부착 장치의 동작 데이터, 온도, 자석 등의 감지, 예를 들어, 부착 장치로부터 부착 장치 외부의 제어 유닛으로의 데이터와 같은 정보를 전송하기 위한 무선 송신기를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 부착 장치는 그의 일단에서 후크(hook), 스파이크(spike), 볼트 또는 못(peg)과 같은 기계적 부착 수단을 포함한다. 그러므로, 상기 제 1 또는 제 2 자석은 손으로 이동될 수 있다. 이러한 부착 장치는 어떠한 재료 또한, 비-자성 재료로부터 제작된 작업대 또는 가공될 물체에 부착되도록 배열될 수 있다.
또한, 기계적 부착 수단은 이동 제한기(movement limiter) 또는 제한 스위치(limit switch)로 기능을 한다. 배열을 제어하는 자동화는 가공될 작업편의 원하는 위치에 상기 제한기 또는 제한 스위치를 정확하게 위치시키도록 배열될 수 있다. 상기 기계적 제한기 또는 제한 스위치는, 예를 들어, 가공될 작업편의 에지에서 정확한 위치에 위치될 수 있다. 이러한 제한기 또는 제한 스위치가 제 위치에 있으면, 가공될 작업편은 이들에 따라 올바르게 배열하는데 용이하다.
본 발명의 일 실시예에서, 부착 장치는 자석과 같은 제 1 및 제 2 유지 수단이 부착되는 다른 단부에 프레임(frame)을 포함한다. 상기 프레임은, 예를 들어, 튜브형 또는 큐빅(cubic)으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 부착 장치의 프레임은 스테인리스강으로부터 그리고 다른 실시예에서는 유리 섬유로부터 제작된다.
본 발명의 일 실시예에서, 부착 장치의 프레임은 필요에 따라 그 길이를 선택하기 위한 수단을 포함한다. 상기 프레임은, 예를 들어, 신축되게(telescopic) 이루어질 수 있다. 상기 프레임은 필요에 따라 부착 장치의 길이를 고정하기 위해 클램프와 같은 잠금장치를 구비할 수 있다. 또한, 상기 길이의 고정은 영구 자석에 의해 실행될 수 있다. 그러므로, 동일한 부착 장치는 다른 사용 목적과 상황에 대해 적합하다.
본 발명의 일 실시예에서, 부착 장치의 프레임은 프레임을 요구 위치로 구부리기 위한 수단을 포함한다. 상기 프레임은, 예를 들어, 두 개의 부분으로 이루어질 수 있고, 이는 힌지 또는 예를 들어, 볼 조인트와 같은 조인트로 서로 결합된다. 상기 프레임은 필요에 따라 위치를 고정하기 위해 클램프와 같은 고정 장치를 구비할 수 있다. 또한, 상기 위치의 고정은 영구 자석으로 실행될 수 있다. 그러므로, 동일한 부착 장치는 다른 사용 목적이나 상황에 대해 적합하다.
본 발명의 일 실시예에서, 부착 장치의 프레임은, 예를 들어, 프레임의 각 코너에 하나씩 여러 개의 유압 실린더를 포함한다. 상기 실린더로의 유압 유체의 통로를 제어하기 위해 자석 밸브 등이 사용될 수 있다. 유체가 흐를 수 있으면, 유압 실린더의 길이가 변할 수 있다. 유압 실린더 모두의 길이가 동일 양으로 변하면, 프레임의 길이는 변하지만, 그들의 유지 장치인 부착 장치의 단부는 서로 바뀌지 않는다. 한편, 유압 실린더의 길이가 다르게 변하면, 부착 장치가 구부러진다. 즉, 그 유지 수단인 부착 장치의 단부는 서로 바뀌게 된다. 자기 밸브 또는 상응하는 것을 폐쇄하여, 밸브가 제 위치에 고정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 및/또는 제 2 자석은 자성 재료를 포함하는 자석 재료부와 전자석을 포함하는 전자석부를 포함하여, 제어 수단은 전자석에 의해 생성된 자계를 제어하도록 배열된다. 상기 전자석에 의해 생성된 자계의 강도를 제어함으로써, 제 1 및/또는 제 2 유지력이 제어될 수 있다. 자성 재료를 사용하는 것은 부착 장치가 그 통상적인 동작 동안 유지력에 대한 공급원으로서 외부 전원을 계속해서 필요로 하지 않을 수 있게 한다. 배터리와 같이 상대적으로 작은 전원은 제어 목적으로 작용하는 전자석에 대한 전원으로서 상당히 충분하다. 이는 각각 별개의 부착 장치의 고정부로 배열될 수 있다. 이러한 부착 장치는 완전히 무선으로 기능을 할 수 있어서, 통상적인 동작 동안 그의 외부에 전기 배선을 필요로 하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에서, 자성 재료는 영구 자성 재료이다. 그러므로, 필요시, 자성 재료에 의해 생성된 유지력의 영향은 전자석의 자계로 감소되거나 강화될 수 있다. 상기 영구 자석 및 전자석의 자계는 각각 다른 것의 영향을 상쇄하도록 설정되거나 서로 강화시키도록 설정되는 것과 같이 공지된 방식으로 이루어질 수 있다. 즉, 영구 자성재료의 자계는 필요시 전자석의 자계 및/또는 기계적으로 약화되거나 강화된 본 발명에 따른 유지력을 제공하도록 이용될 수 있다. 그러므로, 부착 장치의 분리 또는 부착은 전자석의 도움으로 제 1 또는 제 2 영구 자석에 의해 생성된 자기 플럭스를 약화시키거나 강화시킴으로써 발생한다. 자석의 적절한 치수 및 요구되는 전류, 그리고 재료는 각 상황에 대해 별개로 선택될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 경우에서 하나는, 이것이 그 목적이 아니면, 영구 자석이 소자(demagnetise) 되는 것을 주의해야 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 자성 재료는 소자 가능하고(demagnetisable) 재자화 가능한 자성 재료이고, 이에 따라 상기 자성 재료는 필요시 전자석의 자계로 소자되고 재자화되는 것과 같이 공지된 방식으로 될 수 있다. 즉, 유지력은 전자석의 도움으로 자성 재료를 자화시킴으로써 제공된다. 상기 유지력은 전자석의 도움으로 자성 재료를 소자시킴으로써 감소되거나 심지어 제거될 수 있다. 자석의 적절한 치수와 요구되는 전류 그리고 재료는 각 상황에 대해 별도 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 자석은 서로 자석 부분을 이동시켜 부분적이고 기계적으로 스위치 오프와 온이 된다. 상기 부착 장치는, 예를 들어, 영구 자석부를 포함하는 중심(centre)을 구비할 수 있으며, 이는 자석의 레스트(rest)에 대해 이동 가능하게 배열된다. 상기 중심은 영구 자석의 파워의 도움으로 자석의 다른 부분에 대해 부착되게 유지되고, 자석의 내부에 있는 자기 플럭스의 폐쇄 회로의 일부를 유지시킨다. 전형적으로, 예를 들어, 가공될 물체 또는 작업대와 같이 자석에 부착되는 작업편은 자석 외부에 있는 자기 플럭스의 폐쇄 회로의 일부를 형성한다. 전자석 코일은 전형적으로 중심 둘레에 적절하게 배열된다. 전류가 임의의 방향으로 코일로 유도되면, 코일에 의해 생성된 자계는 영구 자석의 자계를 약화시킨다. 자계의 특정 강도에서, 상기 중심은 자석의 다른 부분으로부터 분리되고, 이에 따라, 자기 플럭스의 폐쇄 회로가 끊기고, 자기력은 약화되며, 자석은 스위치 오프, 즉, 자석의 유지는 오프이다.
이동 중심(moving centre)을 포함하는 자석의 유지(hold)는 그 유지가 분리될 때와 반대 방향으로 코일로 전류가 안내되도록 스위치 온이 된다. 그러므로, 유지체는 코일 방향으로 조정되고, 이는 전자석의 자계를 강화한다. 이제 코일의 자계는 그를 향해 중심을 잡아당기기 시작한다. 마지막으로, 상기 힘이 충분히 증가하면, 자석 내부의 자기 플럭스의 폐쇄 회로가 다시 폐쇄된다. 고정하기 위해 자석이 사용된 작업편은 자석 외부의 회로를 폐쇄한다. 자기 플럭스의 회로가 폐쇄되었을 때 전기 전류가 여전히 증가하면, 유지력은 심지어 몇 배로 증가할 수 있다. 이동 중심과 연관된 영구 자석부는, 예를 들어, 네오디뮴 자성 재료일 수 있다. 네오디뮴 자성 재료는 본 설명에서는 흔히 그 한 가지 성분에 따라 네오디뮴으로 짧게 불릴 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 이동 중심과 자석의 다른 부분 사이에 하나 이상의 스프링이 배열된다. 스프링의 스프링백(springback) 요소는 자석의 레스트로부터 멀어지게 중심을 밀어내도록 배열된다. 즉, 자기 플럭스의 폐쇄 회로를 끊도록 배열된다. 다음으로, 이 스프링백 요소는 영구 자기력으로 저항된다. 코일에 의해 발생한 자계가 영구 자계를 약화시키도록 이용되면, 전기 자계의 특정 강도에서, 상기 스프링은 자석의 다른 일부로부터 멀어지게 중심으로 밀어내는 강도를 갖는다. 그러므로, 폐쇄 회로는 끊기고, 자기력은 약화되며, 자석은 스위치 오프된다. 즉, 자석의 유지는 오프이다. 이러한 자석을 스위칭 온하면, 중심과 이에 부착된 영구 자석부는 자계가 스프링의 스프링백 요소보다 강할 때 움직이기 시작한다. 상기 스프링에 의해 코일과 영구 자석 사이의 관계는 조절될 수 있다. 스프링의 스프링백 요소는 자석의 스위칭 오프의 일 부분을 다루어서, 상기 코일은 스프링 없이 필요한 것보다 더 작게 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 부착 장치의 제 1 및/또는 제 2 자석은 아래의 구성을 포함한다.
- 고정될 작업편에 자기 플럭스를 조정하도록 배열된 셸(shell)과 중심. 상기 중심은 자기 플럭스의 회로를 개폐하기 위해 유지 위치와 개방 위치 사이에서 자석의 레스트에 대해 이동 가능하게 되도록 배열된다.
- 자석의 레스트와 관련하여 즉, 유지 위치에서 자계를 형성하여 중심을 유지하기 위한 영구 자석.
- 필요시, 자석의 레스트의 연결로부터 중심을 분리하기 위해, 즉, 개방 위치로 이동시키기 위해, 적어도 부분적으로 영구 자석에 의해 제공된 자기 플럭스를 스위칭 오프하기 위해 중심 둘레에 배열된 전자석 코일.
본 발명에 따른 일 실시예에서 상기 부착 장치는 다음 구성을 포함한다.
- 코일에 의해 생성된 자계의 도움으로 자기 플럭스가 충분히 약해지면 자석의 다른 일부로부터 분리하기 위해 자석의 중심을 돕는 하나 이상의 스프링. 그러므로, 하나 이상의 스프링은 이동 중심과 자석의 다른 부분 사이에 배열된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 자석, 즉, 전형적으로 그 이동 중심은 코일로 유도된 전류 펄스(pulse)에 의해 유지 위치와 개방 위치 사이에서 제어된다. 상기 펄스 기간은, 예를 들어, 약 0.5초 또는 0.1~1초일 수 있다.
상기 유지 위치에서, 전기 전류 펄스는, 스프링이 자석의 레스트(rest)로부터 멀어지게 중심의 부분을 이동시켜, 자기 플럭스의 폐쇄된 회로를 개방시키는 정도로, 자기 플럭스를 스위치 오프(switch off)한다. 그러므로, 상기 자석은 개방 위치로 움직인다. 상기 개방 위치는 반대 펄스에 의해 유지 위치로 변하고, 이는 자기 플럭스를 증가시켜, 중심이 자석의 레스트와 접촉하도록 이동하고, 이에 따라 자기 플럭스의 회로가 다시 폐쇄된다.
상기 자석 일부의 이동은, 예를 들어, PWM (Pulse Width Modulation) 신호를 코일에 제공하여 프로세서의 도움으로 제어 방식으로 제어될 수 있다. 전류의 레벨을 변경하여 제어가 또한 일어날 수 있다. 상기 PWM 신호는, 신호의 유효 시간(active time)이 신호의 휴지 시간(inactive time)과 관련하여 선택될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 10초의 전체 기간을 갖는 펄스는 신호가 온일 때 0.5초 부분, 신호가 오프일 때 0.1초 부분으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 자석의 중심은 일 단부가 수축된 모양을 갖고, 이러한 모양은 보다 큰 영구 자석과 코일을 사용할 수 있도록 한다. 동시에 자석의 유지는 향상된다.
본 발명의 일 실시예에서, 고정될 작업편과 접촉되도록 의도된 셸의 에지는 자석의 유지를 향상시키기 위해 보다 얇게 되도록 베벨링(bevelling)된다.
부착 장치의 자석의 자성 재료부는, AlNiCo, 네오디뮴 자석(즉, NdFeB, NIB 또는 Neo 자석)과 같은 소위 희토류 자석 또는 세라믹 자성 재료와 같은 서로 다른 자성 재료로부터 실현될 수 있다. 예를 들어, 소자 가능하고 재자화 가능한 자성 재료로 AlNiCo 자성 재료가 적합하다. AlNiCo는 금속 합금이며, 이는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 및 코발트(Co)로 제조된다. 상기 합금에는 또한 철, 구리, 및 티타늄이 있을 수 있다. 전형적인 합금 비율은, 8~12% Al, 15~26% Ni, 5~24% Co, 최대 6% Cu, 및 1% Ti이며, 나머지는 철이다. 예를 들어, NdFeB 및/또는 세라믹 자성 재료는 영구 자성 재료로 사용될 수 있다. 네오디뮴 자석은 네오디뮴, 철, 및 붕소(boron)의 합금인 희토류 자석이다. 세라믹 자석은 분말 야금법으로 제작된 자석이고, 이는 다량의 금속 산화물을 구비한다. 예를 들어, 세라믹 페라이트(ceramic ferrite)는 강자성 세라믹 재료(ferromagnetic ceramic material)이고, 산화철, 붕소, 및 바륨 또는 스트론튬 또는 몰리브덴을 갖는다. 적절한 자성 재료의 몇 가지 예는, AlNiCo 5, NdFeB40 MGOe, 및 세라믹 8이다.
사용된 자성 재료와 필요에 따라, 자성 클램프의 외부 치수는 변경된다. 상기 자성 재료부는, 예를 들어, 원통형으로 형성될 수 있다. 상기 원통형 자성 재료부의 직경은, 예를 들어, 200mm 미만, 100mm 미만, 50mm, 25~200mm, 25 또는 50~100mm 미만으로 될 수 있다. 상기 자성 재료부의 높이는, 예를 들어, 100mm 미만, 또는 50mm 미만, 또는 10mm 또는 25~100mm 또는 1~25mm 또는 0.5~3mm 미만으로 될 수 있다. 유지를 향상시키기 위해, 상기 자성 재료의 직경은, 예를 들어, 중심보다 10~30% 크게 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 일 실시예에서, 부착 장치의 제어 수단은 제어 데이터를 전송하기 위해 무선 수신기 및/또는 송신기를 포함한다.
본 발명에 따른 일 실시예에서, 부착 장치는 통상적인 사용에서 완전 무선으로 기능을 한다. 즉, 부착 장치에 의해 요구되는 전기는 무선으로 충전되고, 상기 데이터는 부착 장치로 전송되며, 그로부터 무선으로 실행된다.
본 발명에 따른 일 실시예에서, 부착 장치의 제어 수단은 전자석과 같이 부착 장치의 유지 수단에 대한 제어 장치를 포함한다.
본 내용은 가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 부착 장치와 배열을 주로 설명하지만, 본 발명의 다른 양상은 이와 같이 본 발명에 따른 제어 가능한 효과를 갖는 자석과 다른 많은 실시예에서 사용된 자석임이 분명하다. 본 내용에서 언급된 모든 실시예 및 대안 실시예는 적용 가능하면 본 발명의 제 2 양상에 따른 자석과 관련하여 적합하다. 본 발명에 따른 부착 장치는 본 발명에 따른 제어 가능한 효과를 갖는 자석의 일 실시예로 보일 수 있다. 유리한 실시예에서, 자석은 자석의 부분을 서로 이동시켜 부분적이고 기계적으로 스위치 오프된다. 자석은, 예를 들어, 자석의 레스트에 관하여 이동 가능하도록 배열된 영구 자석부를 포함한 중심을 가질 수 있고, 이는 코일 내부에 적어도 부분적으로 배열될 수 있다. 하나 이상의 스프링은 상술한 방식으로 중심과 자석의 레스트 사이에 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 자석은 소위 쌍안정 자석(bistable magnet)으로 사용된다. 쌍안정 자석을 개폐하는데 적은 양의 에너지로 충분하다. 쌍안정 자석은 에너지를 사용하지 않고 스위치 온과 스위치 오프가 유지될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 배열은 공정에 사용된 에너지의 양을 감소시키도록 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 자석은 전기적으로 제어 가능한 충격 흡수 장치로서 기능하고, 이는 에너지를 생성하도록 동시에 이용될 수 있다. 코일의 자계는 코일 내부에서 이동하는 중심의 이동을 감속시키도록 이용될 수 있다. 예를 들어, 네오디뮴을 포함하는 중심이 코일 내부에서 이동되면, 전류는 코일에서 생성된다. 그러므로 이는 전기 에너지를 생성하는 발전기이다.
본 발명에 따른 자석은 금속 표면을 따라 이동하는 용도에 사용될 수 있다. 이러한 용도의 예는, 예를 들어, 선박의 바닥을 세척하기 위한 수단, 용접 로봇 그리고 페인팅 로봇과 같은 다양한 다른 로봇이다. 이러한 용도에서, 장치는 금속 표면을 따라 이동되어, 이들은 강하고 견고한 유지 자석을 필요로 한다. 이러한 자석은 적은 양의 에너지로 효과적으로 제어 가능하다.
본 발명에 따른 자석은 적어도 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 자기 밸브(magnetic valve)와 자기 잠금장치(magnetic lock)를 제어하는데 또한 사용될 수 있다. 종래 기술에 따른 자기 밸브와 자기 잠금장치는 이들을 스위치 온 또는 오프로 유지하기 위해 에너지를 필요로 하는 반면, 본 발명에 다른 실시예는 상태를 변화하기 위해서만 에너지를 필요로 한다.
본 발명에 따른 자석은, 중심이 이동되도록 배열되기 때문에, 이동을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 이동하는 중심은 작은 펄스로 움직일 수 있어서, 스프링은 해제되고, 이동이 발생하며 이는 새로운 펄스를 대기하도록 그의 가장 먼 위치에서 항상 유지된다.
본 발명은 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 보다 상세히 설명된다.
본 발명은, 가공될 서로 다른 모양의 작업편을 이들의 작업대에 부착하는 신속하고 정확하며 용이한 방법을 제공하는 해결책을 제공하는 효과를 갖는다.
도 1은, 본 발명에 따른 부착 장치를 도시한 도면.
도 2는, 도 1의 부착 장치(5)를 분해하여 도시한 도면.
도 3은, 본 발명에 따른 제 2 부착 장치를 도시한 도면.
도 4는, 도 3의 부착 장치를 분해하여 도시한 도면.
도 5는, 본 발명에 따른 자석을 개방하여 도시한 도면.
도 6a는, 본 발명에 따른 제 3 부착 장치의 상세부의 부분 단면을 도시한 도면.
도 6b는, 본 발명의 제 4 부착 장치의 상세부의 부분 단면을 도시한 도면.
도 7a, 7b 및 7c는, 본 발명에 따른 부착 장치에서 자기 플럭스의 시뮬레이션을 도시한 도면.
도 8은, 본 발명에 따른 배열(arrangement)을 나타낸 도면.
도 9는, 두 개의 레버 플라이어(lever plier)가 부착된 본 발명에 따른 부착 장치를 도시한 도면.
도 10은, 본 발명에 따른 부착 장치에 대한 충전 마운트(charging mount)를 도시한 도면.
도 11은, 작업장(working place)을 나타낸 도면.
명료성을 위해, 다른 실시예에서 적어도 일부 대응하는 구성요소에 대해서 동일한 참조 번호가 사용된다.
도 1과 도 2에 도시된 주로 원통형으로 형성된 부착 장치(11)의 중간에는, 유리 섬유 또는 RF 신호를 통과시키는 일부 다른 재료와 같은 적절한 재료로 제조된 셸(shell)(3)이 있다. 상기 부착 장치의 제어 신호가 RF 신호와 다른 것, 예를 들어 광(light)이면, 상기 셸의 재료는 목적에 적합한 일부 다른 재료일 수 있다. 상기 부착 장치의 다른 부분이 셸에 지지되거나, 그 내부에 배열되거나, 스크류(screw)로 함께 결합된다. 상기 장치(10)의 하부 에지에는, 작업대에 장치(10)를 부착하도록 의도된 제 1 자석(8)이 있다. 상기 장치(10)의 상부 에지에는 그 구조가 제 1 자석(8)에 대응하는 제 2 자석(1)이 있고, 상기 제 2 자석은 장치(10)를 가공될 물체에 부착하도록 의도된다. 자석의 구조는 도 2, 도 4, 도 5에 더욱 상세히 도시되어 있다.
전기 자석부(11), 즉, 전자석은, 영구자석 재료로 제조된 자석 재료부(9) 내부에 배열되었다. 전자석(11)의 코일은 점선(12)으로 매우 개략적으로 도면에 도시된다. 배터리(6)와 두 개의 회로판(2, 7)은 제 1 자석과 제 2 자석 사이에서 셸(3) 내부에 배열되었다. 상기 셸(3)은 개방될 수 있는 서비스 해치(service hatch)(5)를 갖고, 상기 해치는 셸을 통해, 예를 들어, 배터리(6)의 충전을 가능하도록 안내한다. 또한, LED 라이트는 셸을 통해 배열되고, 이는, 예를 들어, 배터리(6)의 충전 상태를 표시하거나 배터리가 충전중인지 표시하기 위해 사용될 수 있다. LED는, 예를 들어, 제 1 및 제 2 자석이 스위치 온(on) 또는 오프(off)로 되는지 나타내기 위해 사용될 수 있다.
하부, 즉, 제 1 회로판(7)에는, 예를 들어, 전자석(11), 온도계, 및 배터리(6) 충전 장치에 대한 제어 전자장치가 있다. 상부 제 2 회로판(2)에는, 부착 장치(10)와 그 외부의 제어 유닛 사이에서 부착 장치(10)의 제어 정보 및 작동 정보를 전송하기 위한 무선 송신기/수신기가 있다.
도 3과 도 4는 부착 장치(10)를 도시하고, 그 형상은 주로 육면체 또는 직사각형 프리즘이다. 상부 자석(1)은 부착 스크류(attaching screw)(13)로 상기 장치의 레스트에 부착된다. 하부 자석(8)은 부착 스크류(14)로 상기 장치의 레스트에 부착된다. 상부 자석(1)과 하부 자석(8) 사이에는 셸(3)이 있다. 셸(3) 내부에 구조를 지지하는 연결 파이프(15)가 배열되어 있고, 이를 통해 상부 자석(1)이 하부 자석(8)에 연결된다. 다른 것 중에서 회로판(2)은 소위 프레임부에서 연결 파이프 사이에 위치한다. 선택 스위치(16)와 같이 상기 장치에 의해 요구되는 전기 부품이 회로판(2)에 부착되고, 상기 스위치에 의해 부착 장치(10)의 작동이 수동 제어될 수 있다. 선택 스위치(16)로부터 자석(1, 8)은, 예를 들어, 스위치 온과 오프될 수 있다. 이들은 또한 부착 장치(10)를 스위치 오프하거나 스위치 오프된 부착 장치(10)를 작동시키기 위한 명령을 제공하는데 사용될 수 있다. 상기 선택 스위치(16)는 하나 이상의 LED 표시기를 가질 수 있고, 이로부터 "개방" 또는 "폐쇄" 또는 "시스템 고장"과 같은 자석 상태에 관한 서로 다른 정보가 보일 수 있다. 또한, 배터리(7)는 회로판(2) 및 충전 장치로부터 배터리에 대해 충전 전류를 제공하기 위한 전기 충전 커넥터(17)에 부착되었다. 상기 충전 커넥터(17)는, 예를 들어, 스트립과 같을 수 있다. 상기 선택 스위치(16)를 이용하기 위해 셸(3)에 개구(18)가 형성되었다. 셸에는 충전 커넥터(17)를 위한 개구(미도시)가 있다.
다른 것 가운데 RF 송신기와 수신기, 자석의 상태를 모니터링하는 센서, 및 프로세서와 같이 통신에 필요한 부품과, 다른 것 가운데 상기 데이터 통신, 동작의 중단, 및 경보(alarm)를 관리하는 소프트웨어가 또한 회로판(2)에 부착된다. 상기 통신은, 예를 들어, 부착 장치(10)를 제어하는 장치와의 직접적인 양방향 통신, 즉, 소위 인터페이스(Interface)이거나, 다른 부착 장치 및/또는 인터페이스에 메시지를 전송하는 것일 수 있다. 작동의 중단은, 예를 들어, 자석(1 또는 8)의 상태, 온도 또는 배터리의 충전 레벨의 약화 또는 이와 다른 이상에 의해 발생할 수 있다. 작동의 중단은, 예를 들어, 부착 장치를 제어하는 프로그램의 제한 값으로 설정될 수 있고, 이를 넘는 것은 중단을 일으킨다.
도 5는 본 발명에 따른 자석(8)을 분해하여 도시한다. 예를 들어, 도 3과 도 4에 도시된 하부 자석(8)은 도 5에 도시된 구조를 가질 수 있다. 도 3과 도 4에서 상부 자석(1)은 대응하는 구조를 가질 수 있다. 자석의 중심(30)은, 함께 부착된 백 플레이트(back plate)(23), 네오디뮴 자석(neodymium magnet)(24) 및, 슬라이드(slide)(25)를 포함한다. 푸싱 플레이트(pushing plate)의 부착 스크류(attaching screw)(26)는 푸싱 플레이트(27)를 백 플레이트(23)에 부착한다. 스토퍼 스크류(stopper screw)(31)는 자석(8)의 부분을 함께 유지한다. 상기 중심은 자석(8)의 레스트에 대해 이동 가능하도록 배열된다. 상기 중심이 하부 위치에 있으면, 전자석의 코일(29) 내부에 부분적으로 놓인다. 푸싱 스프링(32)은 스토퍼 스크류(31) 둘레에 배열되어, 상기 푸싱 스프링은 중심(30)을 위로, 즉, 중심의 코일(29)과 하부 플레이트(bottom plate)(22)로부터 멀어지도록 민다. 이에 따라, 푸싱 스프링(32)은 코일(29)이 자석(8)을 스위치 오프하고 자석(8)을 스위치 오프 상태로 유지하도록 한다. 예를 들어, 코일(29)이 자석(8)을 완전히 스위치 오프하지 않지만 푸싱 스프링(32)이 중심(30)을 멀리 밀수 있으면, 자석은 이들 사이의 협동에 의해 스위치 오프된다. 푸싱 플레이트(27)는 슬라이드(slide)(25)를 중심 위치로 두고, 스프링(32)의 미는 힘(pushing force)을 슬라이드에 가한다.
도 5에서 자석(8)이 고정하는 작업편은 자석(8)의 하부 표면에 위치한다. 황동 플레이트(brass plate)(20, 21)는 자석의 셸(19) 내부 바닥에 배열되었고, 이들 사이에 중심의 하부 링(22)이 배열되었다. 중심의 하부 링(22)은 가장 바깥쪽 황동 플레이트(20)로 셸(19)에 부착되어, 자석(8)은 밖에서 보일 수 있는 이동부(moving part)를 갖지 않는다. 더 작은 황동 플레이트(21)가 중심의 하부 링(22)에 부착되어, 자석의 하부 표면은 평평하다. 그 하부 위치에서, 중심(30)은 중심의 하부 링(22)에 접하고, 이에 따라 자기 플럭스는 고정될 작업편으로 통과할 수 있다. 중심(30)이 위로 올라가면, 고정될 작업편에 대한 자기 플럭스의 통과가 방지된다. 하부 자석의 셸(19)은 자기 플럭스를 유도하는 부분으로 기능을 한다. 상응하여, 도 3과 도 4에 도시된 상부 자석의 셸(47)은 상부 자석(1)에서 자기 플럭스를 유도하는 부품으로 기능을 한다. 상기 황동 플레이트(20, 21)는 자기 플럭스가 셸(19)로부터 중심(30)으로 누출될 수 없도록 자기 플럭스를 절연한다. 상기 셸(19)의 하부 에지에는 베벨링(bevelling)(28)이 존재하고, 이는 고정될 작업편과 접하도록 의도된다. 상기 베벨링(28)은 더 큰 유지력을 달성하고 자석의 표면 접착력을 증가시키기 위해 자기 플럭스를 조정한다. 그러므로, 상기 베벨링(28) 때문에, 자석은 얇은 플레이트로도 잘 유지한다.
슬라이드(25)는 하부 쪽으로 좁아진다. 그러므로, 중심(30)은 수축되고, 즉, 테이퍼(taper)된다. 더 큰 코일(29)은 수축된 중심(30) 둘레에 배열될 수 있다. 더 큰 코일(29)은 더욱 큰 영향의 사용을 가능하게 하여, 네오디뮴 자석(24)과 같이 더 큰 영구자석이 다시 사용될 수 있다. 그러므로, 수축된 중심에 의해 더 큰 유지력이 수축이 없을 때보다 이루어진다.
도 6a는 본 발명에 따른 제 3 부착 장치의 상세부의 부분 단면을 나타낸다. 도 6b는 본 발명에 따른 제 4 부착 장치의 상세부의 부분 단면을 나타낸다. 자석이 고정하도록 의도된 작업편(33)은 도 6a와 도 6b에서 볼 수 있도록 작성된다. 중심의 백 플레이트(23), 셸(19), 네오디뮴 자석(24), 슬라이드(25), 전자석 코일(29), 및 하부 링(22)이 도면에 도시된다. 함께 부착된 백 플레이트(23), 네오디뮴 자석(24), 슬라이드(25)는 이동 중심(30)을 형성한다. 도 6a와 도 6b의 차이는, 중심(30)의 표면과 자석의 레스트, 즉, 도면에서 셸(19)이 접촉점(34)에서, 즉, 중심의 이동 방향으로 도 6b에서 수직이다. 도 6a에서, 접촉점(34)에서 대응하는 표면은 중심(30)의 이동에 대해 기울어져 있다. 도 6b에서의 해결책에 의해, 자기 플럭스의 회로의 개폐는 일부 상황에서 더욱 효율적이다.
도 7a, 도 7b, 및 도 7c는 본 발명에 따른 부착 장치의 자석(8)에서 자기 플럭스의 시뮬레이션을 도시한다. 도 7a는, 중심(30)이 하부 위치에 있을 때, 즉, 자석이 유지 위치에 있을 때 시뮬레이션 모델을 나타낸다. 도 7b에서, 상황은 도 7a와 동일하지만, 자기 플럭스의 시뮬레이션 흐름(통로)은 라인으로 도면에 도시된다. 도 7b에서, 중심(30)은 자석의 레스트, 즉, 셸(19)로부터 멀어지도록 올라간다. 그러므로, 자석은 개방 위치에 있다. 도면으로부터 자기 플럭스의 흐름(통로)이 개방 위치에서 어떻게 단절되는지 알 수 있다.
도 8은 가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 본 발명에 따른 배열을 도시한다. 상기 배열은, 제어 유닛, 즉, 인터페이스(35)와, 본 발명에 따른 세 개의 동일한 부착 장치(10, 10', 10")를 포함한다. 제어 유닛(35)은 제어 시스템(미도시)으로부터 부착 장치로 메시지를 전송한다. 상기 제어 유닛은 소위 I/O 입구(inlet)를 갖고, 예를 들어, 5V, 12V 또는 24V 전압으로 제어될 수 있다. 제어 시스템은 로봇(도 12 참조), 용접 장치, 절단 장치 또는 이와 다른 상응하는 프로그램 가능한 장치일 수 있다. 제어 유닛(35)의 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램에서, 특정 I/O 명령이 도달할 때 수행되어야 하는 것이 미리 정의되었다. I/O는, 예를 들어, 8, 16, 32 또는 64비트일 수 있다.
로봇은, 예를 들어, 제어 유닛에 명령 [32]를 제공한다. 이는, 예를 들어, "부착 장치의 상부 자석을 개방하라"는 것을 의미할 수 있다. 제어 유닛은 그 입구 포트에서 명령 [32]을 판독한다. 부착 장치(10)의 상부 자석의 MAC 어드레스가 54321인 정보는, 소프트웨어로 미리 프로그램되었다. 그러므로, 제어 유닛은 명령 [32]를 어드레스 54321에 전송한다. 부착 장치(10)에서 프로세서의 소프트웨어는 명령 [32] 도달시, 상부 자석이 개방되어야 하는 것을 안다. 시스템에서 부착 장치는 동일할 수 있다. 단지 이들의 MAC 어드레스만 개별적이다. 부착 장치의 MAC 어드레스는 제어 유닛으로 프로그램 가능하여, 부착 장치가 시스템으로 프로그램되는 한, 임의의 이용 가능한 부착 장치(10, 10', 10")가 그 명령을 수용할 수 있다. 그러므로, 부착 장치 중 하나가 사용될 수 없어도, 로봇의 프로그램은 변경될 필요가 없다. 시스템에는 동시에 여러 개, 심지어 수백 개의 큐브가 존재할 수 있다.
가공될 작업편(33)의 고정을 보조하는 여러 도구는 본 발명에 따른 부착 장치(10)에 연결될 수 있다. 도 9는 두 개의 레버 플라이어(lever plier)(39)가 부착된 부착 장치(10)를 도시한다.
도 10은 부착 장치에 대해 여섯 개의 위치(place)(41)를 갖는 본 발명에 따른 부착 장치용 충전 마운트(charging mount)(40)를 도시한다. 부착 장치(11)는 필요하지 않을 때는 충전 마운트에 저장된다. 상기 마운트는 충전 장치(미도시)를 갖고, 상기 충전 장치는 도 3과 도 4에 도시된 충전 커넥터(17)에 맞는 커넥터와 같이, 부착 장치(10)에 적합한 충전 수단을 갖는다. 그러므로, 마운트에서 부착 장치(10)의 배터리는 충전될 수 있다. 부착 장치를 위한 위치의 에지(42)는 마운트에 설치되면 큐브를 또한 유리하게 위치시킨다.
도 11은, 본 발명에 따른 배열이 사용된 로봇(43)의 작업장을 나타낸다. 작업장은 18개의 부착 장치(10)와 이에 대한 충전 마운트(40)를 갖고, 충전 마운트는 도구 마운트(tool mount)(44)에 위치한다. 금속 작업 표면(45)은 비어있다. 로봇은, 충전 마운트(40)로부터 부착 장치를 취하여 이를 작업 표면(45)에 배치하는 자성 도구(magnetic tool)(46)를 갖는다. 부착 장치(10)로부터 원하는 지그(jig)를 조립하면, 가공될 작업편을 지그에 놓고, 도구를 변경하며, 작업을 시작한다.
본 발명의 실시예의 동작은, 예를 들어, 다음과 같이 설명될 수 있다. 원하는 크기의 전류는 부착 장치(10)의 회로판(2)에서 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어를 기초로 코일(29)로 안내된다. 전류가 특정 방향으로 코일로 안내되면, 코일에 의해 생성된 자계는 영구 자석(24)의 자계를 약화시킨다. 자계의 특정 강도에서, 이동 중심(30)은 자석의 레스트로부터 멀어지도록 이동한다. 예를 들어, 스프링(32)이 중심(30)을 프레임으로부터 멀어지게 개방 위치로 밀어내는 강도를 가지면 분리가 일어난다. 그러므로, 자기 플럭스는 통과할 수 없고, 자력은 약화되며, 자석은 스위치 오프, 즉, 자석의 유지(hold)가 오프된다. 하부 자석(8)의 유지가 오프되면, 작업 표면(45)의 금속 또는 다른 부착 장치에 놓일 수 있다. 그 후, 전류는, 유지가 분리되었을 때와 반대 방향으로 코일(29) 안으로 안내된다. 그래서, 전류는 코일의 방향으로 안내되고, 이는 영구 자석(24)의 자계를 강화한다. 이제, 코일의 자계는 영구 자석부(24)를 코일의 자께 쪽으로 당기기 시작한다. 결국, 예를 들어, 자계가 스프링(32)의 스프링백 인자(springback factor)보다 더 강하면, 중심(30), 즉, 슬라이드와 이에 부착된 영구 자석부(24)는 유지 위치를 향해 움직이기 시작한다. 마지막으로, 힘이 충분히 증가하면, 자기 플럭스의 회로는 다시 닫힌다. 그래서, 자석은 더 큰 유지력(holding force)을 받는다. 상기 영구 자석부(24)는, 예를 들어, 네오디뮴 자석일 수 있다.
로봇이 배열을 제어하는 본 발명의 실시예의 동작은 다음과 같이 설명될 수 있다. 제어 유닛(35)은 로봇(43)으로부터 "부착 장치(10)의 상부 자석(1)을 개방하라"는 명령을 수신한다. 제어 유닛(35)은 부착 장치(10)에 메시지를 전송한다. 부착 장치(10)는 메시지를 수신하고 명령에 따라 그 상부 자석(1)을 개방한다. 상부 자석이 개방되면, 부착 장치(10)는 제어 유닛(35)에 메시지를 다시 전송하고, 이를 관찰하여, 로봇(43)에 의해 판독되도록 제어 유닛의 I/O 포트에 전달한다: "부착 장치(10)의 상부 자석(1)이 개방된다". 따라서, 로봇은 메시지가 수신되고 명령이 실현되었음을 확인할 수 있다.
로봇이 배열을 제어하는 본 발명의 다른 실시예의 동작은 다음과 같이 설명될 수 있다. 제어 유닛(35)은 로봇(43)으로부터 "부착 장치(10")의 상부 자석(1)을 개방하라."는 명령을 수신한다. 제어 유닛(35)은 부착 장치(10)에 메시지를 전송한다. 부착 장치(10)가 특정 시간 프레임에 메시지에 응답하지 않으면, 제어 유닛(35)은 다시 시도한다. 부착 장치(10)가 여전히 대답하지 않으면, 제어 유닛(35)은 전달 명령을 제공한다. 제어 유닛(35)은 그 메모리에 시스템이 사용시 갖는 부착 장치에 관한 정보를 갖고 가장 인접한 다른 부착 장치가 메시지를 전달할 것을 요청한다. 이제, 부착 장치(10')는 메시지를 전달하라는 요청을 수신하고 부착 장치(10)에 메시지를 전달한다. 부착 장치(10)는 그 상부 자석을 개방하고, 부착 장치(10')에 "부착 장치(10)의 상부 자석(1)이 개방되어 있다"고 응답한다. 부착 장치(10')는 메시지를 제어 유닛(35)에 전달하고, 이것을 로봇(43)에게 전달된다. 그러므로, 메시지는 수신되었고, 명령이 인정되었다. 시스템은 이와 같이 자체 기능하고, 따라서 사용자는 메시지가 수신되었음을 별도 관찰할 필요가 없다. 시스템의 임의 부착 장치는 시스템에서 임의의 다른 부착 장치에 대한 송신기로 기능한다. 또한, 부착 장치의 프로세서에서 대응 프로그램을 제어 유닛(35)으로 프로그램할 수 있어서, 부착 장치 자체는 별도의 제어 유닛(35) 없이, 다른 것의 제어기로 작용할 수 있다.
자석이 유지 위치에 있어야만 할 때 중심이 움직이는지 프로세서에 정보를 제공하는 센서는, 이동 중심, 예를 들어, 백 플레이트에 위치할 수 있다. 상기 유지 위치에서, 자석의 레스트에 대해 이동하는 중심은 자석이 분리되었음을 의미할 것이다. 그러므로, 프로세서는 적절한 방향으로 코일에 더 많은 전류를 제공하여 자석의 유지력을 증가시킬 수 있고, 이는 자기 플럭스를 강화한다. 필요한 만큼 강도의 증가 및 유지를 능동적으로 모니터링하는 것은 시스템이 확실하도록 하기 위해 중요하다. 유지에 대한 실시간 정보는, 예를 들어, 용접시, 절단시, 및 상응하는 상황에서 필요하다. 그러므로, 예를 들어, 레이저 용접에 사용되는 다른 패스너(fastener)의 상태의 실시간 모니터링이 가능하게 된다.
본 발명에 의해, 로봇과 같은 작업 기계(work machine)는 본 발명에 따른 부착 장치 및 가능한 추가 작업편으로부터 물체 취급을 위해 단독으로 필요한 모양의 리프팅 장치를 조립할 수 있다.
도면은 본 발명에 따른 일부 바람직한 실시예만을 도시한다. 본 발명의 주요 개념에 관한 이차 중요성의 사실, 본 발명에 의해 요구될 수 있는 전기 케이블, 데이터 통신 장치 또는 지지 구조와 같이 당업자에게 알려지거나 분명한 사실은 도면에 별도로 도시되지 않는다. 본 발명은 상술한 예에 제한되지 않고, 본 발명은 아래 제공되는 청구항의 범위 내에서 변할 수 있음이 당업자에게 분명하다. 종속항은 본 발명의 일부 가능한 실시예를 제공하고, 본 발명의 보호 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다.

Claims (23)

  1. 가공될 물체를 작업대(working base)에 부착하기 위한 부착 장치(attaching device)에 있어서,
    상기 부착 장치는,
    - 상기 부착 장치의 제 1 단부에서, 제 1 유지 수단, 즉, 제 1 자석으로서, 상기 제 1 자석은 상기 부착 장치를 상기 작업대 또는 다른 부착 장치 또는 가공될 물체에 부착하기 위한 제 1 유지력을 생성하도록 배열된, 제 1 유지 수단, 즉, 제 1 자석과,
    - 상기 부착 장치의 제 2 단부에서, 제 2 유지 수단, 즉, 제 2 자석으로서, 상기 제 2 자석은 상기 부착 장치를 상기 작업대 또는 다른 부착 장치 또는 가공될 물체에 부착하기 위한 제 2 유지력을 생성하도록 배열된, 제 2 유지 수단, 즉, 제 2 자석과,
    - 자석과 같은 상기 제 1 및 제 2 유지 수단에 의해 생성된 유지력을 제어하기 위한 제어 수단을
    포함하는 것을 특징으로 하는, 가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 부착 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및/또는 제 2 자석은 자성 재료를 포함하는 자성 재료부와 전자석을 포함하는 전자석부를 포함하여, 상기 제어 수단은 상기 전자석에 의해 생성된 자계를 제어하도록 배열된 것을 특징으로 하는, 가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 부착 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 자성 재료는,
    - 영구 자성 재료 또는
    - 소자성 및 재자화성 자성 재료(demagnetisable and re-magnetisable magnetic material)인 것을 특징으로 하는, 가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 부착 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 수단은 배터리와 같은 전기 전원과, 기능을 제어하기 위해 상기 전기 전원으로부터 상기 제 1 및/또는 제 2 자석으로 제어 방식으로 전류를 유도하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 부착 장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 제 1 및 제 2 자석이 따로 제어 가능하도록 배열된 것을 특징으로 하는, 가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 부착 장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부착 수단은, 상기 제어 수단의 제어 신호를 수신하기 위한 무선 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 부착 장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부착 수단은 프레임(frame)을 포함하고, 그 서로 다른 단부에 상기 제 1 및 제 2 자석이 부착되고, 상기 프레임의 길이는 원하는 대로 선택될 수 있는 것을 특징으로 하는, 가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 부착 장치.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부착 수단은, 프레임을 포함하고, 그 서로 다른 단부에 상기 제 1 및 제 2 자석이 부착되고, 상기 프레임은 원하는 위치로 구부러지도록 배열된 것을 특징으로 하는, 가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 부착 장치.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및/또는 제 2 자석은,
    - 고정될 작업편(piece)에 자기 플럭스(magnetic flux)를 안내하기 위해 배열된 셸(shell)과 중심(centre)으로서, 상기 중심은 상기 자기 플럭스의 회로를 개폐하기 위해 상기 자석의 레스트(rest)에 대해 이동 가능하도록 배열된, 상기 셸 및 중심과,
    - 자계를 형성하여 상기 자석의 레스트에 관하여 상기 중심을 유지하기 위한 영구 자석과,
    - 필요시 상기 영구 자석에 의해 제공된 자기 플럭스를 부분적으로 턴오프(turn off) 하기 위해 상기 중심 둘레에 적어도 부분적으로 배열된 전자석 코일을
    포함하는 것을 특징으로 하는, 가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 부착 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 부착 장치는,
    - 상기 영구 자석에 의해 생성된 자기 플럭스가 상기 전자석, 즉, 상기 코일에 의해 생성된 자계로 인하여 충분히 약해지면 상기 중심과 상기 자석의 다른 부분을 서로 기계적으로 분리하도록 배열된 하나 이상의 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 부착 장치.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 상기 중심의 형태는 상기 코일 내부에 있도록 의도된 부분에서 수축된 것을 특징으로 하는, 가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 부착 장치.
  12. 제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 고정될 상기 작업편과 접촉하도록 의도된 상기 셸의 에지는 더 얇게 되도록 베벨(bevel)되는 것을 특징으로 하는, 가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 부착 장치.
  13. 가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 배열(arrangement)에 있어서,
    상기 배열은,
    - 선행하는 청구항 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 기재된 적어도 하나의 부착 장치와,
    - 상기 부착 장치의 제 1 및 제 2 자석에 대한 제어 신호를 생성하기 위한 제어 유닛과,
    - 상기 부착 장치의 제어 수단에 상기 제어 신호를 전송하기 위한 데이터 전송 장치를
    포함하는 것을 특징으로 하는, 가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 배열.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 배열은 로봇 또는 상응하는 NC-프로그램 가능 장치를 포함하고, 이는 상기 부착 장치를 상기 작업대 상의 원하는 위치에 놓기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공될 물체를 작업대에 부착하기 위한 배열.
  15. 가공될 물체를 부착 장치에 의해 작업대에 부착하기 위한 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    - 제 1 유지 수단, 즉, 제 1 자석에 의해 생성된 제 1 유지력의 도움으로, 상기 작업대 또는 다른 부착 장치 또는 가공될 물체에 부착 장치를 그 제 1 단부에 의해 부착하는 단계와,
    - 제 2 자석과 같은 제 2 유지 수단에 의해 생성된 제 2 유지력의 도움으로, 상기 작업대 또는 다른 부착 장치 또는 가공될 물체에 부착 장치를 그 제 2 단부에 의해 부착하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는, 가공될 물체를 부착 장치에 의해 작업대에 부착하기 위한 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 방법은, 제 1항 내지 제 12항에 기재된 하나 이상의 부착 장치 및/또는 제 13항 또는 제 14항에 기재된 배열을 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공될 물체를 부착 장치에 의해 작업대에 부착하기 위한 방법.
  17. 제 15항 또는 제 16항에 있어서, 상기 제 1 및/또는 제 2 자석은 자성 재료를 포함하는 자성 재료부와 전자석을 포함하는 전자석부를 포함하여, 상기 방법은,
    - 상기 전자석에 의해 생성된 자계를 제어하여 상기 제 1 및/또는 제 2 유지력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공될 물체를 부착 장치에 의해 작업대에 부착하기 위한 방법.
  18. 제 15항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자성 재료는 영구 자석 재료이고, 상기 방법은,
    - 상기 자성 재료에 의해 생성된 유지력의 영향을, 필요시, 상기 전자석의 자계로 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가공될 물체를 부착 장치에 의해 작업대에 부착하기 위한 방법.
  19. 제 15항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자성 재료는 소자성 및 재자화성 자성 재료이고, 상기 방법은,
    - 상기 전자석의 자계로 필요에 따라 상기 자성 재료를 소자기화 및 재자기화하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는, 가공될 물체를 부착 장치에 의해 작업대에 부착하기 위한 방법.
  20. 제 15항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및/또는 제 2 자석은 고정될 작업편에 자기 플럭스를 안내하도록 배열된 셸과 중심을 포함하고, 상기 방법은,
    - 상기 자기 플럭스의 회로를 개폐하기 위해, 즉, 유지 위치와 개방 위치 사이에서 자석의 상태를 변경시키기 위해, 상기 자석의 레스트(rest)에 대해 상기 중심을 이동시키는 단계와,
    - 상기 자기 플럭스의 회로가 폐쇄되면, 즉, 상기 자석이 상기 유지 위치에 있으면, 상기 영구 자석의 자계로 상기 자석의 레스트에 관하여 상기 중심을 유지시키는 단계와,
    - 상기 자석의 상태를 개방 위치로 변경하기 위해, 상기 중심 둘레에 배열된 상기 전자석 코일로 상기 자계를 생성하여, 필요시, 적어도 부분적으로 상기 영구 자석에 의해 제공된 상기 자기 플럭스를 턴 오프(turn off)하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는, 가공될 물체를 부착 장치에 의해 작업대에 부착하기 위한 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    - 상기 영구 자석에 의해 생성된 자기 플럭스가 상기 전자석, 즉, 코일에 의해 생성된 자계로 인해 충분히 약해지면, 상기 중심과 상기 자석의 다른 부분을 기계적으로 서로 분리하도록 작용하는 힘을 하나 이상의 스프링으로 생성하는 단계를 특징으로 하는, 가공될 물체를 부착 장치에 의해 작업대에 부착하기 위한 방법.
  22. 제 20항 또는 제 21항에 있어서,
    - 상기 자석의 레스트에 관하여 상기 중심의 이동을 센서로 모니터하고, 상기 자석이 유지 위치에 있을 때 이동이 감지되면, 더 많은 전류를 상기 전자석 코일에 제공하여 상기 자석의 유지력이 증가하는 단계를 특징으로 하는, 가공될 물체를 부착 장치에 의해 작업대에 부착하기 위한 방법.
  23. 물에서 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 기재된 부착 장치를 사용하는 방법.
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