KR20200016846A

KR20200016846A - 센서 배치 및 디가우스 성능 중에서 적어도 하나를 가지는 자기 커플링 디바이스

Info

Publication number: KR20200016846A
Application number: KR1020197034982A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 에이치. 모턴; 토마스 알. 휘트; 폴 제이. 칼프; 마이클 씨. 블랜차드
Original assignee: 마그스위치 테크놀러지 월드 와이드 피티와이 리미티드
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2020-02-17
Also published as: US20230364747A1; EP3615267A1; CA3061331A1; JP2023052189A; US11097401B2; KR102550385B1; EP3810380A4; US11511396B2; EP3615267A4; EP3810380A1; US11839954B2; US20230090943A1; US11850708B2; CN111093891B; US20180311795A1; WO2018200948A1; WO2019209553A1; CN111093891A; MX2019012824A; US20210031335A1

Abstract

자계 센서들을 가지는 자기 결합 장치들이 개시된다. 자기 결합 장치는 자기 결합 장치의 폴 연장 슈들 주위에 감싸진 디가우싱 코일들을 포함할 수 있다.

Description

센서 배치 및 디가우스 성능 중 적어도 하나를 가지는 자기 커플링 디바이스

관련 출원들

본 출원은 2017년 4월 27일자로 출원된, MAGNETIC COUPLING TOOL WITH SENSOR ARRANGEMENT로 명칭된, 미국 임시 특허 출원 번호 제62/490,705호 및 2017년 4월 27일자로 출원된 MAGNETIC COUPLING TOOL WITH DEGAUSS CAPABILITY로 명칭된 미국 임시 특허 출원 번호 제62/490,706호의 이익을 주장한다.

기술분야

본 개시는 자기 결합 장치와 강자성 작업물(workpiece) 사이의 자기 회로의 품질을 나타내는 하나 이상의 파라미터들뿐만 아니라 자기 결합 장치와 강자성 작업물 사이의 상대적 위치를 결정하기 위한 적어도 하나의 센서를 갖는 자기 결합 장치들에 관한 것이다. 추가로, 자기 결합 장치들은 디가우스 능력(degauss capability)을 포함할 수 있다.

강자성 타겟을 장치의 작업면에 끌어당기거나 고정시키기 위해 자기장을 사용하는 수많은 장치가 있다. 작업물 척, 영구 자석 리프팅 장치, 자기 래치, 자기 툴 스탠드 등과 같은 자기 클램핑 장치가 그 예이다.

일반적으로 말하면, 이러한 장치의 대부분은 하나 이상의 자속 소스를 포함한다. 이러한 소스들은 전자석, 전자-영구 자석, 교환 가능한 영구 자석 유닛 또는 장치, 및 이들의 조합을 포함한다. 자석(들)에 의해 제공된 자속을 타겟이 자기적으로 고정될 장치의 하나 이상의 작업면(들)에 채널링하기 위해, 높은 투자율의 폴 슈(pole shoes) 또는 가이드(guides)가 자기 작동 회로(magnetic working circuit)를 생성하는데 종종 사용된다.

많은 어플리케이션들에서, 그리고 실제 엔지니어링 관점에서, 이러한 장치들의 사용자들은 타겟의 작업면에 가해지거나, 그렇지 않으면 이상적인 자석 작동 회로의 장치 내부 파트의 모든 다른 양상들이 자석의 가우스 레이팅을 포함하는 실제 (풀(pull)) 힘을 결정하는데 관심이 있다. 가우스 레이팅은 차례로 타겟의 크기, 지오메트리 및 강자성 성분이 완전히 자기적으로 포화될 수 있게 하는 확립된 공식을 사용하여, 이러한 마그넷(들)이 타겟에 가할 수 있는 최대 이론적 인장력(pull force)의 결정을 허용한다. 즉, 마그넷, 폴 슈 및 타겟으로 구성된 회로 외부에 없거나 무시할 수 있는 표유 자계 라인들만 특히 인장력에 반대로 영향을 미치는 폴 슈와 타겟 사이의 '에어 갭'이 종종 존재하는 작업면에 존재한다고 가정되다. 일부 자석 제조자들은 또한 실험실 테스트에 기초하여, 자석들에 대한 최대 인장력 레이팅 값들을 제공한다.

타겟 상의 마그네틱 디바이스에 의해 가해진 실제 인장력은 마그넷의 가우스 레이팅으로부터 결정 가능한 것 또는 실험에 의해 결정된 레이팅된 최대 인장력과 다를 것이라는 것은 잘 알려져 있다. 실제 또는 유효 인장력(pull force)은 계면 폴 슈(interface pole shoe) - 타겟에서의 불균일한 접촉(즉, 계면에서의 에어 갭의 존재), 계면에서의 자계 라인들에 수직하지 않는 계면 폴 슈 - 타겟, 타겟을 지나 외부로연장되는 자계 라인들로 이어지는 '얇은' 치수들을 갖는 타겟(스트레이 및 누출 플럭스 누출), 타겟 표면 지오메트리 및 코팅 등을 포함하여, 많은 요소들에 의해 감소된다.

로봇 암 및 다른 포지셔닝 장치들을 사용하여 타겟를 벗어난 동작 위치들과 타겟 동작 위치 사이에서 장치를 이동시키는 자기 장치들의 맥락에서, 인장력을 넘어서는 추가 요소들, 예를 들어, 플레이트 또는 얇은 시트 메탈 스탬핑과 같이 단순한 기하학적 형상을 갖는 엔진 캠 샤프트(cam shaft)와 같은보다 복잡한 멀티 커브 형태들로 타겟의 특정 영역들 또는 구역들에 대한 작업면(working face)을 가진 장치의 정확한 포지셔닝에 대한 필요성이 고려되어야 한다.

이러한 변수들 중 많은 변수가 이러한 자기 장치의 사용을 예측하기 어렵거나 불가능하기 때문에, 타겟이 장치의 작업면에 안전하게 부착되어 있는지 여부와 인장력이 안전 또는 정격 임계치들 내에 있는지 여부와 관련하여 자기 작동 회로의 외부 부분에 상응하는 정성적 및 정량적 파라미터들에 대한 사용 및 실시간 정보를 얻기 위해 다양한 동작 방법들 및 측정 시스템들이 이러한 자기 장치들에 제안되고 통합된다.

마그네틱 그리퍼(Magnetic grippers)는 산업 자동화에서 스틸 작업물을 다루기 위한 일반적인 도구이다. 그들은 큰 고정력을 달성하고 로봇 시스템에 통합하기 위해 비교적 간단하지만 아래에 언급된 특정 문제들에 대해서는 다음과 같다. 산업에서 사용되는 많은 자기 그리퍼는 공압 액추에이터들(pneumatic actuators)로 구동된다. 이는 대부분의 자기 그리퍼가 완전 자동화 프로세스의 제어 전자 장치들과 인터페이싱하는 것을 방지한다. 자석 그리퍼들과 제어 전자 장치들 사이에 인터페이스가 없으면 로봇(및 작업자)은 툴 상태 또는 작업물 처리 성능에 대해 자석 그리퍼로부터 피드백을 얻는 쉬운 방법이 없다.

산업계에서 이 문제를 해결하는 일반적인 방법 중 하나는 상기 툴이 완전히 턴온될 때와 완전히 턴 오프될 때, 또는 타겟 일부가 자석 그리퍼들의 작업면과 접촉할 때와 같은 다양한 툴 상태를 검출하는 것이다. 센서들을 추가하는 이 방법은 효과가 있지만, 많은 추가 및 기능 전용 센서들을 추가하는 것은 비용이 많이 든다. 또한, 툴 외부에 추가된 센서들은 로봇의 움직임, 동작 및 주변 환경으로 인한 손상에 취약하다. 추가 센서들은 또한 배선 복잡성을 추가하여, 로봇 암의 통합을 더욱 비싸고 어렵게 만든다.

자기 결합 장치와 작업물 사이의 레이아웃 및 인터페이스에 관계없이, 이러한 장치에 의해 취급되는 동안 자계에 노출된 강자성 작업물들은, 특히 강한 자계가 장치에 고정된 작업물을 유지하기 위해 충분한 인장력을 생성하는 데 사용되는 경우 취급 동작으로부터 잔류 자성을 보유하는 것으로 잘 알려져 있다. 이와 관련하여, 예를 들어 작업물이 자석 취급으로 가공되거나 잔류 자석이 후속 작업물의 사용을 방해할 수 있는 경우, 많은 경우에 이러한 작업물이 완전히 또는 가능한 범위까지 잔류 자력이 없는 것이 바람직하다.

예를 들어, 작업물이 충분히 작거나 부품 위로 소자 코일(demagnetization coil)을 포함하는 툴을 이동시키면서 작업물로부터 남아있는 자성을 궁극적으로 제거하는 감소되는 세기의 교번 자계를 발생시키는 경우 AC 전원이 공급되는 디가우싱 챔버(Degaussing Chamber)(또는 코일)의 필드를 통과시켜서 감소되는 세기의 교번 자계에 작업물을 노출시킴으로써 작업물을 탈자화시킬 수 있다는 것도 잘 알려져 있다.

이러한 방법론의 한 가지 문제점은 작업물 처리/가공 루틴 및/또는 동작을 수행하기 위한 별도의 (추가 툴/장치에서 별도의 전용 추가 처리 단계가 필요하다는 것이다.

상기 배경에 대하여, 특히 그리퍼 및 작업물 이송 장비와 같은 로봇 암 단부(robotic end of arm; EOA) 자기 결합 툴로 센서들을 통합하는 추가 과제들에 대하여, 다음과 같은 장치 (또는 툴)를 제공하는 것이 바람직하다. 로봇 공학에서의 자기 기술의 우수한 동작 및 사용을 가능하게 하기 위해, 자기 결합 툴에서의 피드백 층정의 통합을 허용하는 장치(또는 툴)을 제공하는 것이 바람직하다. 예시적인 피드백 측정치들은, 예컨대, 작업물의 타겟 존에서 미리 결정된 임계치들 내에서의 툴의 정확한 포지셔닝, EOAMT에 대한 타겟 작업물의 근접 검출 및 다른 요인들과 같은, 타깃(즉, 작업물)이 툴의 작업면에서 적절하게 자기적으로 유지되는지 여부의 표시, EAMAMT(End-of-arm Magnetic Tool)와 작업물 사이의 결합 품질의 표시를 포함할 수 있다. 또한, 개선된 디가우싱 기능을 갖는 자기 결합 툴을 제공하는 것이 바람직하다.

본 개시의 실시예들은 강자성 작업물을 리프팅하고, 운반하고, 및/또는 유지하기 위한 자기 결합기(magnetic coupler)관한 것이다.

본 개시의 예시적인 실시예에서, 강자성 작업출에 자기적으로 결합하기 위한 자기 결합 툴이 제공된다. 자기 결합 툴은 하우징 및 복수의 영구 자석을 포함하는 하우징에 의해 지지되는 스위칭 가능한 자속 소스를 포함한다. 복수의 영구 자석들은 제1 영구 자석 및 제1 영구 자석에 대해 이동 가능한 제2 영구 자석을 포함한다. 자기 결합 툴은 하우징에 의해 지지되고 스위칭 가능한 자속 소스에 자기적으로 결합되는 복수의 작업물 체결 표면들을 더 포함한다. 복수의 작업물 체결 표면들은 강자성 작업물에 접촉하도록 적응된다. 복수의 작업물 체결 표면들 중 제1 작업물 체결 표면은 자기 결합 툴의 북극(north pole )에 대응되고, 복수의 작업물 체결 표면들 중 제2 작업물 체결 표면은 자기 결합 툴의 남극(south pole)에 대응된다. 자기 결합 툴은 하우징에 의해 지지되는 복수의 자계 센서들을 더 포함한다. 복수의 자계 센서들 중 제1 자계 센서는 복수의 작업물 체결 표면들 중 제1 작업물 체결 표면과 관련된 제1 자속을 모니터링하기 위해 배치되고, 복수의 자계 센서들 중 제2 자계 센서는 복수의 작업물 체결 표며들 중 제2 작업물 체결 표면과 관련된 제2 자속을 모니터링하기 위해 배치된다. 자기 결합 툴은 복수의 자계 센서들에 동작 가능하게 결합된 로직 제어 회로를 더 포함한다. 로직 제어 회로는 복수의 자계 센서들 중 적어도 하나로부터의 출력에 기초하여 자기 결합 툴의 적어도 하나의 동작 상태를 결정하도록 구성된다.

그 예에서, 로직 제어 회로는 스위칭 가능한 자속 소스가 오프 상태에 있는지를 결정하도록 구성된다. 그 변형에서, 로직 제어 회로는 스위칭 가능한 자속 소스가 복수의 자계 센서들 중 적어도 하나의 출력과 로직 제어 회로에 의해 액세스 가능한 메모리에 저장된 제1 임계치와의 비교에 의해 오프 상태에 있는지를 결정하는, 자기 결합 툴.

그의 또 다른 예에서, 로직 제어 회로는 복수의 작업물 체결 표면들 중 적어도 하나가 강자성 작업물)에 근접하는지를 결정하도록 구성된다. 그 변형에서, 로직 제어 회로는 복수의 작업물 체결 표면들 중 적어도 하나가 복수의 자계 센서들 중 적어도 하나의 출력과 상기 로직 제어 회로에 의해 액세스 가능한 메모리에 저장된 제2 임계치와의 비교에 의해 강자성 작업물 근처에 있는지를 결정한다.

그의 추가 예에서, 로직 제어 회로는 강자성 작업물로부터 제1 작업물 체결 표면의 간격을 결정하도록 구성된다. 그 변형에서, 강자성 작업물로부터 제1 작업물 체결 표면의 간격은 제1 자계 센서의 출력과 로직 제어 회로에 의해 액세스 가능한 메모리에 저장된 적어도 하나의 임계치와의 비교에 의해 결정된다.

그의 또 다른 예에서, 로직 제어 회로는 강자성 작업물에 대한 제1 작업물 체결 표면 및 제2 작업물 체결 표면의 방향을 결정하도록 구성된다. 그의 변형에서, 강자성 작업물에 대한 제1 작업물 체결 표면 및 제2 작업물 체결 표면의 방향은 제1 자계 센서의 출력 및 제2 자계 센서의 출력의 비교에 의해 결정된다. 그의 추가 변형에서, 제1 작업물 체결 표면과 강자성 작업물 사이의 제1 간격 및 제2 작업물 체결 표면과 강자성 작업물 사이의 제2 간격은 제1 자계 센서의 출력 및 제2 자계 센서의 출력이 제1 기준을 충족할 때 일반적으로 동일하도록 로직 제어 회로에 의해 결정된다. 그의 추가 변형에서, 제1 기준은 제1 자계 센서의 출력이 제2 자계 센서의 출력의 임계량 내에 있는 것이라는 것이다.

또 다른 예에서, 로직 제어 회로는 강자성 작업물에 대한 제1 작업물 체결 표면 및 제2 작업물 체결 표면의 배치가 강자성 작업물의 타겟 존 내에 있는지를 결정하도록 구성된다. 그긔 변형에서, 강자성 작업물에 대한 제1 작업물 체결 표면 및 제2 작업물 체결 표면의 배치는 제1 자계 센서의 출력이 제1 기준을 충족시키고, 제2 자계 센서의 출력이 제2 기준을 둘 다 충족시킬 때 강자성 작업물의 타겟 존 내에 있도록 결정된다. 그의 추가 변형에서, 제1 기준은 제1 자계 센서의 출력이 자속 값들의 제1범위 내에 있는 것이라는 것이고, 제2 기준은 제2 자계 센서의 출력이 자속 값들의 제2 범위 내에 있는 것이라는 것이다. 또한 그의 추가 변형에서, 자속 값들의 제1 범위는 강자성 작업물에 대해 타겟 존의 제1 제한 위치에 배치된 제1 작업물 체결 표면에 대응되는 제1 제한 값 및 강자성 작업물에 대해 타겟 존의 제2 제한 위치에 배치된 제1 작업물 체결 표면에 대응되는 제2 제한 값을 포함한다. 그의 추가 변형에서, 자속 값들의 제2 범위는 강자성 작업물에 대해 타겟 존의 제1 제한 위치에 배치된 제2 작업물 체결 표면에 대응되는 제1 제한 값 및 강자성 작업물에 대해 타겟 존의 제2 제한 위치에 배치된 제2 작업물 체결 표면에 대응되는 제2 제한 값을 포함한다. 또 다른 변형예서, 로직 제어 회로는 제2 기준이 충족되고 제1 기준이 충족되지 않을 때 타겟 존의 외부에 배치되는 제1 작업물 접촉 표면을 포함하는 자기 결합 툴의 제1 단부를 결정한다. 추가 변형에서, 로직 제어 회로는 제1 기준이 충족되고 제2 기준이 충족되지 않을 때 타겟 존의 위부에 배치되는 제2 작업물 접촉 표면을 포함하는 자기 결합 툴의 제2 단부를 결정한다.

또 다른 예에서, 로직 제어 회로는 복수의 자계 센서들의 출력에 기초하여 두 개의 회전 축 방향으로 강자성 작업물에 대한 제1 작업물 체결 표면 및 상기 제2 작업물 체결 표면의 방향을 결정하도록 구성된다. 그의 변형에서, 복수의 자계 센서들은 제3 자계 센서 및 제4 자계 센서를 포함한다. 제1 자계 센서는 자기 결합 툴의 좌측 절반에 배치된다. 제2 자계 센서는 자기 결합 툴의 우측 절반에 배치된다. 제3 자계 센서는 자기 결합 툴의 전방 절반에 배치되고, 전방 절반은 좌측 절반의 제1 부분 및 우측 절반의 제1 부분을 포함한다. 제4 자계 센서는 자기 결합 툴의 후방 절반에 배치되고, 후방 절반은 좌측 절반의 제2 부분 및 우측 절반의 제2 부분을 포함한다. 로직 제어 회로는 제1 자계 센서, 제2 자계 센서, 제3 자계 센서 및 제4 자계 센서의 각각의 출력에 기초하여 두 개의 회전 축에서 강자성 작업물에 대한 제1 작업물 체결 표면 및 제2 작업물 체결 표면을 결정한다. 또 다른 그의 변형에서, 로직 제어 회로는 복수의 자계 센서들의 출력에 기초하여 두 개의 회전 축들에서 강자성 작업물에 대한 제1 작업물 체결 표면 및 제2 작업물 체결 표면의 방향을 결정하고, 제1 자계 센서 및 제2 자계 센서는 각각 3차원 자계 센서이다. 또 다른 그의 변형에서, 로직 제어 회로는 강자성 작업물에 대해 자기 결합 툴의 간경을 결정하도록 추가로 구성된다. 추가 변형에서, 로직 제어 회로는 강자성 작업물에 대한 자기 결합 툴의 방향에 관계없이 강자성 작업물에 대한 자기 결합 툴의 간격을 결정하도록 구성된다.

다른 추가 예에서, 로직 제어 회로는 폴 연장 슈들에서 작업물 체결 표면들 중 하나 이상이 작업물에 인접해 있는지 여부, 및 작업물 체결 표면들 중 하나 이상에서 작업물의 인접(abutment)이 충분하고 미리 설정된 포지셔닝 임계치 내에 있는지 여부를 결정하도록 구성된다.

또 다른 예에서, 자기 결합 툴은 제1 영구 자석에 대해 제2 영구 자석을 이동시키도록 제2 영구 자석에 동작 가능하게 결합된 액추에이터를 더 포함한다. 그의 변형에서, 액추에이터는 스테퍼 모터(stepper motor)이다. 그의 또 다른 변형에서, 로직 제어 회로는 제1 영구 자석에 대해 제2 영구 자석의 방향을 제어하기 위해 액추에이터에 동작 가능하게 결합된다.

그의 또 따른 예에 있어서, 제2 영구 자석은 제1 영구 자석에 대해 제2 영구 자석의 위치를 변경하기 위해 제2 영구 자석과 교차하는 축을 중심으로 상기 제1 영구 자석에 대해 회전 가능하다.

그의 또 따른 예에 있어서, 제2 영구 자석은 제1 영구 자석에 대해 제2 영구 자석의 위치를 변경하기 위해 제2 영구 자석과 교차하지 않는 관계에서 축을 중심으로 제1 영구 자석에 대해 회전 가능하다. 그의 변형에서, 자기 결합 툴은 하우징에 의해 지지되는 제1 플래터(platter) 및 하우징에 의해 지지된는 제2 플래터를 더 포함할 수 있다. 제2 플래터는 제1 영구 자석에 대해 제2 영구 자석의 위치를 변경시키기 위해 제1 플레터에 대해 이동 가능할 수 있다. 제1 플래터는 제1 영구 자석을 포함하는 제1 복수의 이격된 영구 자석들을 포함하며, 각각의 제1 복수의 이격된 영구 자석들은 북극 면(north pole side) 및 남극 면(south pole side), 및 제1 복수의 영구 자석들의 인접 영구 자석들 사이에 삽입된 제1 복수의 폴 부분들을 포함하며, 제1 복수의 영구 자석들은 제1 복수의 폴 부분들 중 각 폴 부분이 복수의 제1 영구 자석들 중 두 개의 영구 자석들 중 북극 면에 인접한 북극 일부 및 제1 복수의 영구 자석들 중 두 개의 자석들 중 남극 면에 인접한 남극 부분 중 하나이도록 배열된다. 제2 플래터는 제2 영구 자석을 포함하는 제2 복수의 이격된 영구 자석들을 포함하며, 각각의 제2 복수의 이격된 영구 자석들은 북극 면 및 남극 면, 및 제2 복수의 영구 자석들의 인입 영구 자석들 사이에 삽입된 제2 복수의 폴 부분들을 가지며, 제2 복수의 영구 자석들은 제1 복수의 폴 부분들이 제2 복수의 영구 자석들 중 두 개의 영구 자석들의 북극 면에 인접한 북극 부분 및 제2 복수의 영구 자석들 중 두 개의 영구 자석들 중 남극 면에 인접한 남극 부분 중 하나이도록 배열되며, 제1 자기 센서는 제2 플래터의 북극 부분들 중 하나와 연관되고, 제2 자기 센서는 제2 플래터의 남극 부분들 중 하나와 연관된다.

그의 또 다른 예에서, 자기 결합 툴은 하우징에 의해 지지된 복수의 폴 연장 슈들을 더 포함한다. 복수의 폴 연장 슈들은 제1 작업물 체결 표면을 포함하는 제1 폴 연장 슈 및 제2 작업물 체결을 포함하는 제2 폴 연장 슈를 포함하며, 하우징은 제1 폴 연장 슈와 제2 폴 연장 슈 사이에 배치된 하부면을 포함하며, 제1 폴 연장 슈와 제2 폴 연장 슈는 하우징의 하부면 아래로 연장된다. 그의 변형에서, 제1 폴 연장 슈 및 제2 폴 연장 슈는 하우징으로부터 착탈 가능하다.

그의 추가 예에서, 제1 자계 센서 및 제2 자계 센서는 제2 영구 자석의 인벨로프(envelop) 외부에 배치된다.

그의 또 따른 예에서, 제1 자계 센서는 자기 결합 툴의 제1 절반에 배치되고 제2 자계 센서는 자기 결합 툴의 제2 절반에 배치된다. 그의 변형에서, 제1 폴 연장 슈는 제1 폴 연장 슈의 작업물 체결 표면 반대편의 플럭스 검출 회로 표면과 관련되고, 상기 제1 센서는 상기 제1 폴 연장 슈와 관련된 상기 플럭스 검출 회로 위로 배치된다. 또 다른 그의 변형에서, 하우징은 제1 리세스, 제1 리세스에 수용된 제1 폴 연장 슈 및 제1 리세스 위에 직접 배치된 제1 자계 센선를 포함한다. 그의 또 다른 변형에서, 제2 폴 연장 슈는 제2 폴 연장 슈의 작업물 체결 표면 반대편의 플럭스 검출 회로 표면과 관련되고, 상기 제2 센서는 제2 폴 연장 슈와 관련된 플럭스 검출 회로 위로 배치된다. 그의 추가 변형에서, 하우징은 제2 리세스, 제2 리세스에 수용되는 제2 폴 연장 슈 및 제2 리세스에 직접 배치되는 제2 자계 센서을 포함한다.

그의 추가 실시예에서, 제1 자계 센서 및 제2 자게 센서는 하우징 내에 배치된다.

그의 추가 예에서, 자기 결합 툴은 하우징에 의해 지지된 적어도 하나의 온도 센서를 더 포함하며, 로직 제어 회로는 적어도 하나의 온도 센서에 동작 가능하게 결합되고 온도 센서의 출력에 기초한 로직 제어 회로는 복수의 자계 센서들 중 적어도 하나로부터 수신된 출력을 조정한다.

그의 추가 실시예에서, 제1 자계 센서 및 제2 자게 센서는 각각 벡터 자기계(vector magnetometer)다.

그의 또 다른 예에서, 자기 결합 툴은 하우징에 의해 지지된 통신 모듈을 더 포함하며, 로직 제어 회로는 외부 제어 전자 장치들과 인터페이싱하기 위해 통신 모듈에 동작 가능하게 결합된다.

그의 또 다른 예에서, 자기 결합 툴은 복수의 디가우싱 전기적 와인딩들을 더 포함한다. 복수의 디가우싱 전기적 와인딩들 중 제1 디가우싱 전기적 와인딩은 복수의 폴 연장 슈들 중 제1 폴 연장 슈 주위에 배치된다. 복수의 디가우싱 전기적 와인딩들 중 제2 디가우싱 전기적 와인딩은 복수의 폴 연장 슈들 중 제2 폴 연장 슈 주위에 배치된다. 로직 제어 회로는 제1 디가우싱 전기적 와인딩 및 제2 디가우싱 전기적 와인딩에 동작 가능하게 결합된다. 로직 제어 회로는 복수의 디가우싱 전기적 와인딩들로 디가우싱 사이클(degaussing cycle)을 수행하도록 구성된다. 디가우싱 사이클은 일정 시간 기간 동아 제1 디가우싱 전기적 와인딩 및 제2 디가우싱 전기적 와인딩으로 진동 및 교류 자계를 생성하는 것을 포함한다. 그의 변형에서, 각각의 제1 및 제2 디가우싱 와인딩들에 의해 커버된 제1 부분을 포함하고, 각 제1 부분들의 단면적은 각 제1 및 제2 디가우싱 전기적 와인딩들이 각 제1 및 제2 작업물 체결 표면들에 통전될 때 생성된 실질적인 자석으로서, 바람직하게는 모든 자속을 보내기에 충분하다. 그의 또 다른 변형에서, 제1 작업물 체결 표면 및 제2 작업물 체결 표면은 둘 다 디가우싱 사이클 동안 강자성 작업물과 접촉되고 스위칭 가능한 자속 소스가 오프 상태에 있다.

그의 또 다른 실시예에서, 자기 결합 장치는 자기 결합 장치의 동작 상태의 표시를 제공하는 출력 장치를 더 포함한다.

그의 추가 예에서, 자기 결합 장치는 각각이 자기 결합 장치의 복수의 별개의 동작 상태들 중 각 하나에 대응되는 복수의 별개의 표시들을 제공하는 출력 장치를 더 포함한다. 그의 변형에서, 복수의 별개의 표시들은 하우징의 외부로부터 지각될 수 있는 시각 표시이다. 그의 또 다른 변형에서, 출력 장치는 복수의 별개의 표시들을 제공하도록 제어되는 복수의 조명들을 포함한다.

본 개시의 또 다른 예시적인 실시예에서, 강자성 작업물을 리프팅하기 위한 로봇 시스템이 제공된다. 로봇 시스템은 베이스 및 복수의 이동 가능한 암 세그먼트들 및 위에 언급된 실시예들, 예들 및 변형들 중 어느 하나에 따른 자기 결합 장치를 포함하며, 자기 결합 장치는 베이스의 반대편에 있는 제1 단부에서 로봇 암에 동작 가능하게 결합될 수 있다.

본 개시의 추가 예시적이 실시예에서, 자기 결합 툴의 적어도 하나의 동작 상태를 결정하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 다음의 단계들을 포함한다: 하우징에 의해 지지된 스위칭 가능한 자속 소스의 남극과 연관된 제1 자속을 검출하는 단계로서, 상기 스위칭 가능한 자계 소스는 제1 영구 자석 및 상기 제1 영구 자석에 대해 이동 가능한 제2 영구 자석을 포함하는 복수의 영구 자석들을 포함하고, 상기 제1 자속은 상기 자기 결합 툴의 상기 북극의 작업물 체결 표면으로부터 그리고 상기 스위칭 가능한 자속 소스의 제1 면까지 떨어진 위치에서 검출되는, 상기 제1 자속을 검출하는 단계; 상기 스위칭 가능한 자속 소스의 남극과 관련된 제2 자속을 검출하는 단계로서, 상기 제2 자속은 상기 자기 결합 툴의 상기 북극의 작업물 체결 표면으로부터 그리고 상기 스위칭 가능한 자속 소스의 제2면까지 떨어진 위치에서 검출되며, 상기 제2 면은 상기 제1 면과 반대되는, 상기 제2 자속을 검출하는 단계; 및 상기 자기 결합 툴이 상기 검출된 제1 자속 및 상기 검출된 제2 자속 중 적어도 하나에 기초하여 제1 동작 상태에 있는지를 결정하는 단계를 포함한다.

그의 예에서, 자기 결합 툴의 제1 동작 상태를 결정하는 단계는, 상기 검출된 제1 자속이 제1 기준을 충족하는지를 결정하는 단계; 상기 검출된 제2 자속이 제2 기준을 충족하는지를 결정하는 단계; 및 상기 자기 결합 툴은 상기 검출된 제1 자속이 상기 제1 기준을 충족하고 상기 검출된 제2 자속이 상기 제2 기준을 충족하는 경우 상기 제1 동작 상태에 있음을 결정하는 단계를 포함한다. 그의 변형에서, 제1 기준은 제1 자계 센서의 출력이 자속 값들의 제1범위 내에 있는 것이라는 것이고, 제2 기준은 제2 자계 센서의 출력이 자속 값들의 제2 범위 내에 있는 것이라는 것이다. 또한 그의 추가 변형에서, 자속 값들의 제1 범위는 강자성 작업물에 대해 타겟 존의 제1 제한 위치에 배치된 제1 작업물 체결 표면에 대응되는 제1 제한 값 및 강자성 작업물에 대해 타겟 존의 제2 제한 위치에 배치된 제1 작업물 체결 표면에 대응되는 제2 제한 값을 포함한다. 그의 추가 변형에서, 자속 값들의 제2 범위는 강자성 작업물에 대해 타겟 존의 제1 제한 위치에 배치된 제2 작업물 체결 표면에 대응되는 제1 제한 값 및 강자성 작업물에 대해 타겟 존의 제2 제한 위치에 배치된 제2 작업물 체결 표면에 대응되는 제2 제한 값을 포함한다. 또 다른 변형에서, 상기 방법은 제2 기준이 충족되고 제1 기준이 충족되지 않을 때기 제1 작업물 접촉 표면을 포함하는 상기 자기 결합 툴의 상기 제1 면이 상기 강자성 작업물 상의 타겟 존의 외부에 배치되는 것을 결정하는 단계를 더 포함한다. 그의 또 다른 변형에서, 상기 방법은 제1 기준이 충족되고 제2 기준이 충족되지 않을 때 제2 작업물 접촉 표면을 포함하는 자기 결합 툴의 제2 면이 강자성 작업물 상의 타겟 존의 외부에 배치되는 것을 결정하는 단계를 더 포함한다.

그의 또 다른 예에서, 제1 동작 상태는 자기 결합 툴이 오프 상태 있는 것이다. 그의 변형에서, 자기 결합 툴이 제1 동작 상태에 있는지를 결정하는 단계는 복수의 자계 센서들 중 적어도 하나의 출력과 제1 임계치를 비교하는 단계를 포함한다.

또 다른 예에서, 제1 동작 상태는 복수의 작업물 체결 표면들 중 적어도 하나가 강자성 작업물 근처에 있는 것이다. 그의 변형에서, 자기 결합 툴이 제1 동작 상태에 있는지를 결정하는 단계는 복수의 자계 센서들 중 적어도 하나의 출력과 로직 제어 회로에 의해 액세스 가능한 메모리에 저장된 제2 임계치를 비교하는 단계를 포함한다.

그의 또 다른 예에서, 상기 방법은 강자성 작업물로부터 제1 작업물 체결 표면의 간격을 결정하는 단계를 더 포함한다.

그이 또 다른 추가 예에서, 상기 방법은 강자성 작업물에 대한 제1 작업물 체결 표면 및 제2 작업물 체결 표면의 방향을 결정하는 단계를 더 포함한다. 그의 변형에서, 강자성 작업물에 대한 제1 작업물 체결 표면 및 제2 작업물 체결 표면의 방향을 결정하는 단계는 제1 자계 센서의 출력과 제2 자계 센서의 출력을 비교하는 단계를 포함한다. 그의 또 다른 변형에서, 자기 결합 툴의 제1 작업물 체결 표면 및 제2 작업물 체결 표면은 제1 자계 센서의 출력 및 제2 자계 센서의 출력이 제1 기준을 충족할 때 강자성 작업물에 일반적으로 평행한다. 그의 추가 변형에서, 제1 기준은 제1 자계 센서의 출력이 제2 자계 센서의 출력의 임계량 내에 있는 것이라는 것이다.

본 개시의 예시적인 실시예에서, 강자성 작업물에 자기적으로 결합하기 위한 자기 결합 툴이 제공된다. 자기 결합 툴은, 하우징; 복수의 영구 자석들을 포함하는 하우징에 의해 지지된 스위칭 가능한 자속 소스로서, 상기 복수의 영구 자석들은 제1 영구 자석 및 상기 제1 영구 자석에 대해 이동 가능한 제2 영구 자석을 포함하는, 상기 스위칭 가능한 자속 소스; 각각 작업물 인터페이스를 갖는 복수의 폴 연장 슈들로서; 상기 복수의 폴 연장 슈들은 상기 스위칭 가능한 자속 소스로부터 자속을 수신하도록 상기 하우징에 결합되며, 상기 수신된 자속은 상기 복수의 폴 슈들의 상기 각 작업물 인터페이스들을 통해 상기 강자성 작업물에 이용 가능한, 상기 복수의 폴 연장 슈들; 복수의 디가우싱 전기적 와인딩들로서, 상기 복수의 디가우싱 전기적 와인딩들 중 제1 디가우싱 전기적 와인딩은 상기 복수의 폴 연장 슈들 중 제1 폴 연장 슈 주위에 배치되며, 상기 복수의 디가우싱 전기적 와인딩들 중 제2 디가우싱 전기적 와인딩은 상기 복수의 폴 연장 슈들 중 제2 폴 연장 슈 주위에 배치되는, 상기 복수의 디가우싱 전기적 와인딩들; 및 상기 스위칭 가능한 자속 소스, 상기 제1 디가우싱 전기적 와인딩 및 상기 제2 디가우싱 전기적 와인딩에 동작 가능하게 결합된 로직 제어 회로로서, 상기 로직 제어 회로는 (i) 상기 제1 영구 자석에 대해 제1 방향으로 상기 제2 영구 자석을 위치시키고, (ii) 상기 복수의 디가우싱 전기적 와인딩들로 디가우싱 사이클을 수행하도록 구성되며, 상기 디가우싱 사이클은 일정 시간 기간 동안 상기 제1 전기적 와인딩 및 상기 제2 전기적 와인딩으로 진동 및 교번 자계를 생성하는, 상기 로직 제어 회로를 포함한다.

그의 예에서, 각각의 제1 및 제2 디가우싱 와인딩들에 의해 커버된 제1 부분을 포함하고, 각 제1 부분들의 단면적은 각 제1 및 제2 디가우싱 전기적 와인딩들이 각 제1 및 제2 작업물 체결 표면들에 통전될 때 생성된 실질적인 자석으로서, 바람직하게는 모든 자속을 보내기에 충분한다.

그의 또 다른 예에서, 제1 작업물 체결 표면 및 제2 작업물 체결 표면은 둘 다 디가우싱 사이클 동안 강자성 작업물과 접촉되고 스위칭 가능한 자속 소스가 오프 상태에 있다.

본 개시의 추가 예시적인 실시예에서, 툴의 작업면에 강자성 작업물을 자기적으로 고정하기 위해 고안된 암 단부 자기 결합 툴(end of arm magnetic coupling tool; EOAMT)이 제공된다. 암 단부 자기 결합 툴은, 온-오프 스위칭 가능한 자속 소스 상기 자속 소스가 수신되는 하우징 컴포넌트; 상기 작업물 체결 표면에 반대편 단부에서 각 작업물 체결 표면 및 플럭스 검출 표면을 각각 갖는 적어도 두 개의 자극 연장 슈들로서, 상기 폴 연장 슈들은 상기 자속 소스로부터 자속을 수용하고 작업물 체결 표면에서 이용 가능하도록 상기 하우징 컴포넌트의 통합 부분에 장착되거나 적어보 부분적으로 형성되는, 상기 적어도 두 개의 자극 연장 슈들; 상기 폴 연장 슈들과 개수가 동일하고 미리 설정된 거리에 각각 위치되지만 상기 폴 연장 슈들 중 관련된 하나의 상기 플러스 검출 표면에 근접한 복수의 제1 자계 검출 센서들; 및 자계 검출 센서들 중 하나 이상으로부터 출력 신호를 수신하고 툴의 다음 동작 상태들인, 자속 소스가 스위치 온 또는 오프되는지 여부, 폴 연장 슈들에서 작업물 체결 표면들 중 하나 이상에 공간적으로 근접한 강자성 작업물이 있는지 여부, 폴 연장 슈들에서 작업물 체결 표면들 중 하나 이상이 작업물에 접해 있는지 여부, 및 작업물 체결 표면들 중 하나 이상에서 작업물의 접촉이 충분하고 미리 결정된 미리 결정된 포지셔닝 임계치들 내에 있는지 여부 중 적어도 하나를 출력 신호(들)로부터 결정하도록 동작하는 로직 제어 회로를 포함한다.

그 예에서, 제1 자계 센서들 및 로직 제어 회로는 통합된 자계 검출 및 작업물 - 툴 인터페이스 검출 능력과 함께 콤팩트한 풋프린트 EOAMT를 제공하기 위해 바람직하게는 멀티 피스(multi-piece) 구성이고 제1 하우징 컴포넌트에 고정되는 추가 (제2) 하우징 컴포넌트 내에 수용된다.

그의 또 다른 예에서, 자속 소스, 제1 하우징 컴포넌트 및 폴 연장 슈들이 온-오프 스위칭 가능한, 다이폴 영구 자석 유닛으로 구성된다. 그 변형에서, 상기 제1 하우징 컴포넌트는 중심 원통형 보어를 갖는 강자성 스틸 하우징 컴포넌트로서, 상기 원통형 보는 두 개의 원통형 직경 분극화된 희토류 영구 자석이 적층되어 상기 자석들 중 하나는 상기 원통형 보어 내에서 회전하지 않도록 고정되는 반면 다른 자석은 회전 가능한 자석과 인터페이싱된 (공압식, 수압식 또는 전기식) 액추에이터에 의해 외부 토크 적용 시 자유롭게 회전하도록 한다. 그 또 다른 변형에서, 하우징 컴포넌트는, 폴 슈들의 자유 축 단자 단부들에서 제공된 작업물 체결 표면들을 향하는 계속적인 실질적으로 공기-갭이 없는 플러스 전달 경로를 형성하기 위해 직육면체 폴 슈들이 장착되는, 상부의 리세스되지 않는 부분과 하부 리세스된 부분을 포함하며, 작업물 체결 표면들 반대편의 상기 플러스 검출 표면들은 리세스되지 않은 하우징 부분의 상부 단자면에 제공되며, 하우징은 실질적으로 직사각형 풋프린트를 갖는다.

그 추가 예에서, 제1 하우징 컴포넌트 외에, 작업물 체결 표면들 반대편의 제1 하우징 컴포넌트의 단부에 고정된 제2 하우징 컴포넌트가 제공된다. 그 변형에서, 제2 하우징 컴포넌트는 실질적으로 비-강자성이며, 바람직하게는 제1 하우징 컴포넌트에서 플럭스 검출 표면들 반대편에 위치된 단자 개구부들로 연장되고, 2 개의 제1 자계 검출 센서들 중 각각 하나를 수용하는 적어도 2 개의 통로들을 포함한다. 그의 또 다른 변형에서, 제2 하우징 컴포넌트는 자속 소스 "온" 및 "오프"를 스위칭하기 위해 제1 하우징 컴포넌트에서 수신된 회전 가능한 자석과 인터페이싱하는 액추에이터를 수용한다.

또 다른 추가 변형에서, 로직 제어 회로는 제1 자계 (및 임의의 추가) 검출 센서들 중 하나 이상으로부터 출력 신호들을 수신하고, 툴의 동작 상태들 중 하나 이상을 출력 신호(들)로부터 결정하도록 동작하며, 센서 신호 샘플링 및 선택적으로 컨디셔닝 기능을 갖는 아날로그 대 디지털 변환기들(ADC들)과 함께 중앙 제어 보드, 바람직하게는 사전 프로그래밍되거나 프로그램 가능한 마이크로 프로세서를 포함하는 인쇄 회로 기판을 포함한다. 그 변형에서, 중앙 제어 보드의 로직 제어 회로는 프로세서의 GPIO(범용 입/출력)를 산업용 24V 로직과 인터페이싱하기 위한 추가 트랜지스터들을 포함한다. 그의 또 다른 변형에서, 중앙 제어 보드는 산업용 전원으로부터 24V를 취하여 상기 마이크로 프로세서 및 다른 회로 컴포넌트들에 의해 사용하기 위해 이를 5V 및/또는 3.3V로 조정할 뿐만 아니라, 자계 센서들에 대한 작동 전압을 제공하기 위한 전원 컨디셔닝을 더 포함한다. 그의 또 다른 변형에서, 중앙 제어 보드는 제어 보드가 외부 제어 전자 장치들과 인터페이싱 할 수 있게 하는 통신 모듈을 수용하기 위한 일련의 블랭크 헤더들을 포함한다.

또 다른 예에서, 제1 자계 센서들은 벡터 자기계들, 특히 솔리드 스테이트 선형 홀 효과 센서들 또는 자기 저항 센서들로서, 매우 작은 폼 팩터를 가지며 솔리드 스테이트 IC들에 구현된다.

또 다른 예에서, 암 단부 자기 결합 툴은 바람직하게는 상기 자속 소스가 온 또는 오프일 때, 상기 자속 소스가 온 이고 상기 제1 자계 센서들에 의해 타겟의 근접이 검출될 때, 상기 툴의 작업물 체결 표면들이 타겟 상의 의도된 특정 영역들 외부의 상기 작업물과 접촉할 때 및 상기 작업물과 툴 체결이 임계 제한들 내에 있을 때를 포함하여, 안전한 자기 결합 상태를 나타내는, 상기 툴 상태의 미리 정의된 하나가 존재하거나 부재할 때를 나타내기 위해 상기 마이크로 프로세서에 의해 구동되는 하나 이상의 LED들의 형태의 시각 상태 표시들을 더 포함한다.

그 추가 예시적인 실시예에서, 툴의 작업면에 강자성 작업물을 자기적으로 고정하기 위해 고안된 암 단부 자기 결합 툴이 제공된다. 암 단부 자기 결합 툴은, 온-오프 스위칭 가능한 다이폴 자속 소스; 상기 자속 소스가 수신되는 제1 하우징 컴포넌트; 각각 작업물 체결 표면을 갖는 자극 연장 슈들(magnetic pole extension shoes)의 쌍으로서, 상기 폴 연장 슈들은 상기 자속 소스로부터 자속을 수신하고 상기 작업물 체결 표면들에서 이용 가능하게 하기 위해 상기 제1 하우징 컴포넌트에 장착되는, 상기 자극 연장 슈들의 쌍; 상기 폴 연장 슈들의 개수와 같으며, 미리 설정된 거리만큼 떨어져 있지만, 바람직하게는 상기 폴 연장 슈들 중 관련된 하나의 상기 작업물 체결 표면 반대편의 단부에서 플럭스 검출 표면에 근접하여 위치된, 적어도 하나의, 바람직하게는 복수의 제1 자계 검출 센서들; 상기 두 개의 자극 연장 슈들 중 관련된 하나의 섹션 주위에 각각 하나씩 감긴, 디가우싱 전기적 와인딩들의 쌍; 및 (i) 상기 적어도 하나의 자계 센서로부터 출력 신호를 수신하고 상기 자속 소스가 오프로 스위칭되는 것을 나타내는 상기 툴의 동작 상태를 상기 출력 신호(들)로부터 결정하고, (ii) 상기 자속 소스의 오프 상태의 검출 이후 상기 디가우싱 전기적 와인딩들에 대한 전원 공급 장치를 스위칭 온 시키고, (iii) 상기 디가우싱 전기적 와인딩들이 미리 설정된 시간에 걸쳐 진동 및 교번 자계를 생성하는 디가우싱 사이클을 수행하도록 동작하는 로직 제어 회로를 포함한다.

그의 예에서, 제1 자계 센서들 및 로직 제어 회로는 통합된 작업물 결합, 자계 검출, 작업물 - - 툴 인터페이스 검출 능력과 함께 콤팩트한 풋프린트 EOAMT를 제공하기 위해 바람직하게는 멀티 피스(multi-piece) 구성이고 상기 제1 하우징 컴포넌트에 고정되는 제2 하우징 컴포넌트 내에 수용된다.

그의 또 다른 예에서, 자속 소스, 제1 하우징 컴포넌트 및 폴 연장 슈들이 온-오프 스위칭 가능한, 다이폴 영구 자석 유닛으로 구성된다.

또 다른 예에서, 제1 하우징 컴포넌트는 중심 원통형 보어를 갖는 강자성 스틸 하우징 컴포넌트로서, 원통형 보어는 두 개의 원통형 직경 분극화된 희도류 영구 자석이 적층되어 상기 자석들 중 하나는 원통형 보어 내에서 회전하지 않도록 고정되는 반면 다른 자석은 회전 가능한 자석과 인터페이싱된 액추에이터에 의해 외부 토크 적용 시 자유롭게 회전하도록 한다.

그의 또 다른 예에서, 폴 연장 슈들은, 제1 하우징 컴포넌트에 착탈 가능한 방식으로 고정되는 제1 폴 연장 부재 및 제1 부재에 연장하여 회전 가능하게 고정된 제2 폴 연장 부재를 포함하고 작업물 체결 표면을 정의하는, 적어도 두 개의 컴포넌트들을 포함한다. 그 변형에서, 디가우싱 전기적 와인딩들은 제2 폴 연장 부재의 섹션을 둘러싼다. 그의 다른 변형에서, 제2 폴 슈 부재는 작업물의 윤곽 또는 기하학적 파라미터들에 적응된 작업물 체결 표면을 갖는다.

또 다른 예에서, 폴 연장 슈들은, 디가우싱 와인딩들에 의해 커버된 섹션에서, 디가우싱 와인딩들이 통전될 때 발생되는 실질적인 자속, 바람직하게는 모든 자속을 작업물 체결 표면으로 보내기에 충분한 단면적을 갖는다.

또 다른 예에서, 폴 연장 슈들은, 디가우싱 와인딩들에 의해 커버된 섹션에서, 디가우싱 와인딩들이 통전될 때 발생되는 자속의 상당 부분의 자속을 상기 작업물 체결 표면으로 보내고 작업물 체결 표면 주위에 자속 누출을 생성하기에 충분한 단면적을 갖는다.

또 다른 예에서, 제1 하우징 컴포넌트는 상기 하우징 넘포넌트의 반대 편에 상부의 리세스되지 않은 부분 및 하부의 리세스된 부분을 포함하며, 폴 슈 연장 부재들은 상부의 리세스되지 않은 하우징 부분과 함께 폴 연장 슈들의 자유 축 단자 단부들에서 제공된 작업물 체결 표면들을 향하는 계속적인 실질적으로 공기-갭이 없는 플러스 전달 경로를 형성하기 위해 리세스된 하부 하우징 부분들에 장착된 직육면체이거나 직육면체를 포함하며, 작업물 체결 표면들 반대편의 플럭스 검출 표면들은 리세스되지 않는 하우징 부분의 상부 단자면에서 제공된다. 그 변형에서, 제1 하우징 컴포넌트는 로직 제어 회로로부터 전기적 디가우싱 와인딩들로 연결 리드들을 가이딩하기 위한 관통 홀들을 포함한다.

그의 추가 예에서, 제2 하우징 컴포넌트는 실질적으로 비-강자성이고 바람직하게는 제1 하우징 컴포넌트의 관통 홀들로부터 로직 제어 회로로 연장되는 적어도 두 개의 통로들을 포함한다.

그의 추가 예에서, 로직 제어 회로는 툴이 작업물에 자기적으로 고정된 후 작업물에서 작업물 체결 표면들과 함께 여전히 유지되고 자속 소스가 작업물로부터의 분리를 위해 턴 오프될 때 디가우싱 사이클을 수행하도록 고안된다. 그 변형에서, 로직 제어 회로는 중앙 제어 보드를 포함하며, 바람직하게는 디가우싱 와인딩들이 진동 및 교번 자기 디가우싱 필드를 생성할 수 있게 하는 AC 신호를 생성하기 위한 사전 프로그래밍되거나 프로그램 가능한 마이크로 프로세서 및 회로를 포함한다. 그 또 다른 변형에서, 중앙 제어 보드의 로직 제어 회로는 프로세서의 GPIO(범용 입/출력)를 산업용 24V 로직과 인터페이싱하기 위한 추가 트랜지스터들을 포함한다. 그의 또 다른 변형에서, 중앙 제어 보드는 산업용 전원으로부터 24V를 취하고, 디가우싱 사이클을 수행하기 위해 이를 전자식 디가우싱 와인딩들에 의해 필요한 동작 값으로 조정하기 위한 전원 컨디셔닝을 더 포함한다.

또 다른 추가 예에서, 암 단부 자기 결합 툴은 바람직하게는 자속 소스가 온 또는 오프일 때 및 디가우싱 사이클이 수행될 때를 포함하여, 툴 상태의 미리 정의된 하나가 존재하거나 부재할 때를 나타내기 위해 마이크로 프로세서에 의해 구동되는 하나 이상의 LED들의 형태의 시각 상태 표시들을 더 포함한다.

또 다른 추가 실시예에서, 디가우싱 전기적 와인딩 및 교환 가능한 폴 연장 슈 부재들은 제1 하우징 컴포넌트에 부착 가능한 모듈식 유닛들을 형성하고, 폴 연장 슈 부재들은 EOAMT와 작업물을 자기적으로 결합하는데 사용될 때 상기 EOAMT의 자계 전달 회로의 일부를 형성하며, 폴 연장 슈 부재들은 작업물을 디가우싱 시 디가우싱 와인딩들을 포함하는 전자석의 일부를 형성한다.

다른 측면들 및 선택적 및/또는 바람직한 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 아래에 제공된 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 예시적인 암 단부(end-of-arm) 자기 결합 툴의 사시도를 예시한다;
도 2는 도 1의 암 단부 자기 결합 툴의 측면 입면도를 예시한다;
도 3은 도 1의 암 단부 자기 결합 툴의 분해 사시도를 예시한다;
도 4는 도 1의 암 단부 자기 결합 툴의 예시적인 스위칭 가능한 영구 자석 유닛, 자속 소스 및 교체 가능한 폴 확장 슈의 분해 사시도를 예시한다;
도 5는 자속 소스, 자속 소스의 하우징 및 폴 슈와 상호작용하기 위한 복수의 예시적인 자계 센서들, 및 예시적인 출력 장치를 통해 툴 상태 데이터 및 인디케이션을 전달하기 위한 예시적인 온-보드 로직 제어 회로를 수용하는 도 1의 암 단부 자기 결합 툴의 제2 하우징 컴포넌트의 분해 사시도를 예시한다;
도 6은 예시적인 결합 센서 인쇄 회로 기판 어셈블리 및 예시적인 입/출력 커넥터를 갖는 예시적인 제어 로직 인쇄 회로 기판을 포함하는 도 5의 로직 제어 회로의 일부들의 사시도를 예시한다;
도 7은 도 6의 측면 입면도를 예시한다;
도 8은 디가우스 능력(degauss capability)을 포함하는 도 1의 암 단부 자기 결합 툴의 실시예의 사시도를 예시한다;
도 9는 도 8의 배열의 측면 입면도를 예시한다;
도 10은, 온/오프 스위칭 가능한 영구 자석 유닛 및 자속 소스에 대한 폴 확장 슈를 이송하는 두 개의 디가우싱 모듈들인, 도 8의 암 단부 자기 결합 툴의 자속 소스의 분해도를 예시한다;
도 11은 도 8에 도시된 디가우싱 모듈들 중 하나의 분해도를 예시한다;
도 12는 도 11의 디가우싱 모듈들에 의한 디가우싱 주기에서의 예시적인 디가우스 파형을 예시한다;
도 13은 도 1의 암 단부 자기 결합 툴의 로직 제어 회로의 대표도를 예시한다;
도 14는 도 1의 암 단부 자기 결합 툴의 예시적인 센서 레이아웃의 상면도를 예시한다;
도 15는 도 1의 암 단부 자기 결합 장치의 단순화된 전면 입면도 및 암 단부 자기 결합 장치 근처에 작업물이 없는 도면을 예시한다;
도 16은 도 1의 암 단부 자기 결합 장치의 단순화된 전면 입면도 및 제1 분리에 의해 암 단부 자기 결합 장치로부터 분리된 작업물을 예시한다;
도 17은 도 1의 암 단부 자기 결합 장치의 단순화된 전면 입면도 및 제2 분리에 의해 암 단부 자기 결합 장치로부터 분리된 작업물을 예시한다;
도 18은 작업물에 대해 좌우로 기울어진 도 1의 암 단부 자기 결합 장치의 단순화된 전면 입면도를 예시한다;
도 19는 작업물에 대해 앞뒤로 기울어진 도 1의 암 단부 자기 결합 장치의 단순화된 전면 입면도를 예시한다;
도 20은 작업물의 우측 엣지 부분에 접촉하는 도 1의 암 단부 자기 결합 장치의 단순화된 전면 입면도를 예시한다;
도 21은 작업물의 중앙 부분에 접촉하는 도 1의 암 단부 자기 결합 장치의 단순화된 전면 입면도를 예시한다;
도 22는 제1 제한 위치에 있는 작업물에 접촉하는 도 1의 암 단부 자기 결합 장치의 단순화된 전면 입면도를 예시한다;
도 23은 제2 제한 위치에 있는 작업물에 접촉하는 도 1의 암 단부 자기 결합 장치의 단순화된 전면 입면도를 예시한다;
도 24는 동작 동안 암 단부 자기 결합 툴에 의해 수행된 캘리브레이션 서브루틴을 포함하는, 제어 로직의 예시적인 처리 순서를 예시한다;
도 25는 암 결합기 단부로서 부착된 도 1의 예시적인 자기 결합 장치를 포함하는 로봇 시스템을 예시한다;
도 26은 복수의 영구 자석들 및 폴 부분들을 갖는 예시적인 받침대(platter)의 분해 사시도를 예시한다;
도 27은 도 26의 플래터의 상부 조립도를 예시한다;
도 28은 도 26의 플래터의 두 겨우들에 대한 사시도를 예시한다;
도 29는 온 상태로 배향된 도 28의 두 플래터들을 예시한다;
도 30은 오프 상태로 배향된 도 28의 두 플래터들을 예시한다;
도 31은, 각각이 선형 어레이로 배열된 복수의 영구 자석들 및 폴 부분들을 각각 포함하고, 자기 결합 장치는 온 상태에 있는, 상부 어셈블리 및 하부 어셈블리를 갖는 예시적인 자기 결합 장치의 개략도를 예시한다;
도 32는 부분적으로 온 상태에 있는 도 31의 자기 결합 장치를 예시한다;
도 33은 오프 상태에 있는 도 31의 자기 결합 장치를 예시한다;
도 34는 자기 결합 장치의 동작 상태들을 결정하기 위한 센서들 및 로직 제어 회로를 포함하는 예시적인 선형 어레이 자기 결합 장치의 사시도를 예시한다;
도 35는 도 34의 선형 어레이 자기 결합 장치의 저면도를 예시한다;
도 36은 자기 결합 장치의 동작 상태들을 결정하기 위한 센서들 및 로직 제어 회로를 포함하는 예시적인 원형 어레이 자기 결합 장치의 사시도를 예시한다; 그리고
도 37은 도 36의 원형 어레이 자기 결합 장치의 저면도를 예시한다.

이 명세서의 상술한 섹션에서뿐만 아니라 도면들에서, '상부(upper)', '하부(lower)', '축방향(axial)'과 같은 용어들 및 다른 참조의 용어들은 본원에 설명된 기술의 이해를 용이하게 하기 위해 사용되며, 문맥이 달리 명시되지 않는 한 절대적이고 제한되는 참조 지표들로 간주해서는 안된다. 용어 "결합한다(couples)", "결합된(coupled)", "결합기(couple)"와 그의 변형들은, 둘 이상의 컴포넌트들이 직접 물리적으로 접촉되는 배열들 및 둘 이상의 컴포넌트들이 서로 직접 접촉되지 않지만(예컨대, 컴포넌트들이 적어도 제3 컴포넌트를 통해 "결합"됨), 아직 여전히 서로 협력하거나 상호 작용하는 배열들인, 두 배열들 모두를 포함하는데 사용된다.

도 1을 참조하면, 예시적인 자기 결합 툴(magnetic coupling tool)(10)이 도시된다. 자기 결합 툴(10)은 강자성 작업물(ferromagnetic workpiece)(17)(도 21 참조)을 자기적으로 결합하도록 구성된다. 자기 결합 툴(10)은 로봇 시스템(700)(도 25 참조)과 같은 로봇 시스템용 암 단부(end of arm; "EOAMT") 유닛으로 사용하기 위해 본원에 설명되나, 강자성 물질들을 위한 다른 리프팅 및 운송 시스템들에 사용될 수도 있다. 예시적인 리프팅 및 운송 시스템들은 로봇 시스템들, 기계적 갠트리들, 크레인 호이스트들 및 강자성 물질들을 리프팅 및/또는 운송하는 추가 시스템들을 포함한다. 추가로, 자기 결합 툴(10)은 또한 용접, 검사 및 다른 동작들과 같은 동작을 위해 적어도 한 부분을 고정하기 위한 고정식 고정물(stationary fixture)의 일부로 사용될 수 있다. 모니터링 센서들(98)에 의한 로직 제어 회로(23)는 고정식 고정물 상에 유지되는 부분이 정확한 위치에 있는지 검증하는 것이 가능하다.

도 1-3을 참조하면, 자기 결합 툴(10)은 하우징(11) 및 하우징(11)에 의해 지지되는 스위칭 가능한 자속 소스(switchable magnetic flux source)(15)(도 3 참조)를 포함한다. 스위칭 가능한 자속 소스(15)는 복수의 영구 자석들, 예를 들어 영구 자석들(30, 32)(도 3 참조)을 포함한다. 복수의 영구 자석들은 제1 영구 자석(30) 및 제1 영구 자석(30)에 대해 이동 가능한 제2 영구 자석(32)을 포함한다. 제1 영구 자석(30)은 하우징(11)에 대해 고정되어 유지된다. 자기 결합 툴(10)은 하우징(11)에 의해 지지되는 복수의 작업물 체결 표면들(44)을 더 포함한다. 복수의 작업물 체결 표면들(44)은 스위칭 가능한 자속 소스(15)에 자기적으로 결합된다. 복수의 작업물 체결 표면들(44)은 강자성 작업물(17)(도 21 참조)에 접촉하도록 적응된다. 복수의 작업물 체결 표면들 중 제1 작업물 체결 표면(44)은 자기 결합 툴(10)의 북극에 대응되고, 복수의 작업물 체결 표면들 중 제2 작업물 체결 표면은 자기 결합 툴(10)의 남극에 대응된다.

자기 결합 툴(10)은 하우징(11)에 의해 지지된 복수의 자계 센서들(98)(도 3 참조)을 더 포함한다. 복수의 자계 센서들 중 제1 자계 센서(98)는 복수의 작업물 체결 표면들 중 제1 작업물 체결 표면(44)과 관련된 제1 자속을 모니터링하기 위해 배치되고, 복수의 자계 센서들 중 제2 자계 센서(98)는 복수의 작업물 체결 표며들 중 제2 작업물 체결 표면(44)과 관련된 제2 자속을 모니터링하기 위해 배치된다. 자기 결합 장치(10)는 복수의 자계 센서들(98)에 동작 가능하게 결합된 로직 제어 회로(23)을 더 포함한다. 로직 제어 회로(23)는 복수의 자계 센서들(98) 중 적어도 하나로부터의 출력에 기초하여 자기 결합 툴(10)의 적어도 하나의 동작 상태를 결정하도록 구성된다.

도 1-11의 예시된 실시예에서, 자기 결합 장치(10)는 강자성 작업물(17)을 툴(10)의 작업면(44)에 자기적으로 고정하기 위해 고안된 암 단부 자기 결합 툴(본원에서는 "EOAMT")이다. 암 단부 자기 결합 툴(10)은 온-오프 스위칭 가능한 자속 소스(15); 자속 소스(15)가 수용되는 하우징(11)의 제1 하우징 컴포넌트(22); 및 각 작업물 체결 표면(44) 및 작업물 체결 표면(44)의 반대쪽 단부에 있는 플럭스 검출 표면(46)을 각각 갖는 적어도 2 개의 자극 연장 슈들(magnetic pole extension shoes)(38)을 포함한다. 폴 연장 슈(38)는 자속 소스(15)로부터 자속을 수용하고 작업물 체결 표면들(44)에서 이러한 수용된 자속을 이용할 수 있게 하기 위해 제 1 하우징 컴포넌트(22)의 통합적 부분에 장착되거나 적어도 부분적으로 형성한다. 실시예들에서, 작업물 체결 표면들(44)은 하우징(22)의 일부이다. 툴(10)은 많은 자계 검출 센서들(98)을 포함한다. 실시예들에서, 자계 검출 센서들의 수는 폴 연장 슈들(38) 및/또는 작업물 체결 표면들(44)의 수와 동일하다. 각각의 자계 검출 센서들(98)은 미리 결정된 거리만큼 떨어져 있지만, 폴 연장 슈들(38) 중 관련된 하나의 플럭스 검출 표면에 근처에 근접한다. 일 예에서, 자계 검출 센서들(98)은 각 폴 연장 슈들(38) 내에 배치된다. 예시된 실시예에서, 자계 검출 센서들(98)은 각 폴 연장 슈들(38) 위에 배치된다. 툴(10)은 자계 검출 센서들(98) 중 하나 이상으로부터 출력 신호를 수신하고 툴의 다음 동작 상태들 중 적어도 하나를 상기 출력 신호(들)로부터 결정하도록 동작하는 로직 제어 회로(23)를 더 포함한다: 자속 소스(15)가 스위치 온 또는 오프되는지 여부, 폴 연장 슈들(38)에서 작업물 체결 표면들(44) 중 하나 이상에 공간적으로 근접한 강자성 작업물(17)이 있는지 여부, 폴 연장 슈들(38)에서 작업물 체결 표면들(44) 중 하나 이상이 작업물(17)에 접해 있는지 여부, 및 작업물 체결 표면들(44) 중 하나 이상에서 작업물(17)의 접촉이 충분하고 미리 결정된 미리 결정된 포지셔닝 임계치들 내에 있는지 여부.

실시예들에서, 제 1 자계 센서들(98) 및 로직 제어 회로(23)는, 자계 검출 및 작업물-툴 인터페이스 검출 능력들이 통합된 콤팩트한 암 단부 자기 결합 툴(10)을 제공할 정도로, 그 자체가 다중-피스(multi-piece) 구성일 수 있고, 제1 하우징 컴포넌트(22)에 결합/고정되는 추가의 (제2) 하우징 컴포넌트(18) 내에 수용/수신된다.

암 단부 자기 결합 툴(10)의 실시예들에서, 자속 소스(15), 제1 하우징 컴포넌트(22) 및 폴 연장 슈들(38)은 (출원인이 속하는) 매스쉬의치 그룹(Magswitch Group)에 의해 개발된 것과 같은 주변 온-오프 스위칭 가능한 다이폴 영구 자석 유닛에 기초한다. 특히, 수정된 매그스위치 'AR'시리즈 스위칭 가능 자속 소스들이 사용될 수 있다.

실시예들에서, 제1 하우징 컴포넌트(22)는 중심 원통형 보어(central cylindrical bore)(24)를 갖는 직사각형 프리즘 강자성 스틸 하우징(rectangular prism ferromagnetic steel housing) 컴포넌트이묘, 2 개의 원통형의 직경 분극 희토류 영구 자석들(cylindrical, diametrically polarized rare-earth permanent magnets)(30, 32)이 적층된다(후자는 온-오프 스위칭 가능한 자속 소스를 제공함). 자석들 중 하나(30)는 원통형 보어(24) 내에서 회전에 대해 고정되는 반면, 다른 자석(32)은 회전 가능한 자석(32)과 인터페이싱된 적절한 액추에이터(54)(공압, 유압 또는 전기)를 사용하여 외부 토크(torque) 적용시 자유롭게 회전하기 위한 것이다. 스틸 하우징(steel housing)(22)은, 그 전체 내용이 본원에 명백히 참조로서 통합된 미국 특허 번호 제6,707,360호에 설명된 바와 같이, 장치의 통합 폴 연장 피스들(integral pole extension pieces)을 제공하는, 실질적으로 직사각형의 풋 프린트(foot print)를 가지며, 이 때 얇은 벽면 웹(web)들만이 대향되는 두꺼운 벽면 하우징 절반을 연결하도록 중앙 보어(24)가 하우징(11)의 중앙에 위치되고 치수화된다. 하부 자석(30)은 얇은 벽면 웹들 사이에서 연장되는(브릿징되는) N-S 극 분리 평면으로 하우징 컴포넌트(22)에 고정되어, 자석의 N 극 및 S 극이 하우징 컴포넌트(22)(도 4 참조)의 각각의 인접한 두꺼운 벽면 부분으로 연장되도록 한다.

2 개의 자석들(30, 32)의 N 극 및 S 극을 정렬하기 위해 회전 가능한 자석(32)이 고정 자석(30)에 대해 회전될 때, 스틸 하우징(22)은 자기적으로 분극화된다. 즉, 하우징 자체는 자석 (30, 32)으로부터 플럭스를 폴 연장 슈들(38)의 하부 표면들에서 하우징의 하나의 축 방향 단부에 제공된 2 개의 자기적으로 분리된 작업물 체결 표면들(44)을 향해 리다이렉팅(redirect)시키기 위해 폴 연장 슈들의 일부 또는 둘 다를 제공한다. 이는 결국 스틸 하우징(22)의 2 개의 대향 면들 사이에 자기 회로가 형성되게 할 수 있다. 이는 다이폴 플럭스 소스를 "온(on)", 즉 온 상태로 전환시킨다. 회전 가능한 자석(32)이 고정 자석 (30)에 대해 회전되지만, 2 개의 자석들의 N 극 및 S 극이 완전히 정렬되지 않을 때, 스틸 하우징(22)은 자기적으로 분극화된다. 즉, 하우징(22) 자체는 자석들(30, 32)로부터의 플럭스를 폴 연장 슈들(38)의 하부 표면들에서 하우징(22)의 하나의 축 방향 단부에 제공된 2 개의 자기적으로 분리된 작업물 체결 표면들(44)을 향해 리다이렉팅시키기 위해 폴 연장 슈들의 일부 또는 둘 다를 제공한다 . 이는 결국 스틸 하우징(22)의 2 개의 대향 면들 사이에 자기 회로가 형성되게 할 수 있다. 작업물 체결 표면들(44)에서 이용 가능한 자속은 온 상태에 비해 감소되고, 온 상태의 작업물 체결 표면들(44)에서 이용 가능한 자속에 접근하면 2 개의 자석들(30, 32)의 N 극 및 S 극이 더 정렬된다. 이는 다이폴 플럭스 소스(15)를 "부분적으로 온", 즉 부분적으로 온 상태로 전환시킨다. N 극 및 S 극의 정렬을 방지하기 위해 상부 자석(32)이 고정된 하부 자석(30)에 대해 회전될 때, 자기 회로는 하우징(22) 내에서 폐쇄되어, 유닛을 "오프", 즉 오프 상태로 튜닝하고, 유닛(10)의 온 상태 또는 부분 온 상태일 경우와 달리, 작업물 체결 표면들(44)과 접촉될 때 효과적으로 사용할 수 없는 자속은 타겟 작업물(17)에 의해 "탭핑(tapped)"될 수 있다.

실시예들에서, 폴 연장 슈들(38)에 대한 자계 검출 센서들(98)의 배치는 스위칭 가능한 자기 소스(15)를 위한 센싱 시스템을 제공한다. 스위칭 가능한 다이폴 영구 자석 유닛(15)이 어떠한 스위칭 상태(온 상태, 부분 온 상태, 오프 상태)에 있는지 관계없이, 폴 연장 슈들(38)의 하부 면에서 작업물 체결 표면들(44) 부근 외부에 존재하는 일부 자계가 항상 존재하여, "누출 플럭스(leakage flux)" 경로들을 제공한다. 이 누출은 스위칭 가능한 영구 자석 유닛(15)의 오프 상태에서 매우 작을 수 있으며, 제한될 수 있다. 그러나, 누출 플럭스의 양은 유닛(10) 자체의 내부 자기 회로, 유닛(10)의 온 상태/부분 온 상태/오프 상태, 및 유닛(10)과 특정 타겟 작업물(17) 사이에 형성된 자기 회로에 크게 의존한다.

유닛(10)이 2개의 자석들(30, 32)이 정렬 방지되고 스틸 하우징(22) 내부에 폐쇄 자기 회로를 형성하는 오프 상태에 있을 때, 유닛(10)은 누출 자속이 매우 적지만 민감한 자계 센서들(98)로 검출 가능하다. 유닛(10)이 2 개의 자석들(30, 32)이 정렬되고 작업물 체결 표면들(44)에서 또는 근처에서 완전히 단락되는 타겟 작업물(17)이 없는 온 상태에 있을 때, 훨씬 더 높은 레벨의 누출 플럭스가 존재한다. 유닛(10)이 부분 온 상태에 있을 때, 누출 플럭스 레벨은 온 상태에서보다 적고 오프 상태에서보다 더 크다.

또한, 온 상태 또는 부분 온 상태에서, 누출 플럭스의 양은 또한 유닛(10)의 폴 슈들(38)과 작업물 표면들(44)에서의 작업물(17) 사이에 형성된 작동 자기 회로의 품질 및 크기, 작업물(17) 자체의 형상 및 재료에 의해 결정된다. 이 자기 회로의 품질은 주로 작업물 재료의 두께 및 상대 투자율, 및 작업물 체결 표면들(44)을 통한 자석과 작업물(17) 사이의 접촉 품질에 의해 결정된다. 자기 회로의 품질이 높을수록 작업물(17)과 인터페이싱하는 폴 슈들(38)의 면에서 검출되는 누출 플럭스가 적다. 자기 회로의 품질은 작업물(17)이 두꺼울수록 작업물의 상대 투자율이 높아지고, 폴 슈들(38)과 작업물(17) 사이의 접촉 면적이 더 커진다.

이러한 '누출'효과는 자계 센서들(98)이 매그스위치(Magswitch) 스위칭 가능한 영구 자석 유닛들 또는 다른 적절한 스위칭 가능한 자석 유닛들을 통합하는 유닛(10)의 다양한 동작 상태들을 모니터링하고 유도할 수 있게 한다. 매그스위치 "AR" 시리즈 장치들은 일반적으로 분리 가능한(detachable) 폴 슈들(38)과 함께 사용하도록 설계된다. 폴 슈 크기 및 지오메트리는 적용 분야에 적합하도록 선택될 수 있고, 반대 축 방향 단부에서 2 개의 상이한 윤곽을 갖는 작업물 체결 표면들을 제공하는 이중 목적의 폴 슈들(38)이 사용될 수 있다.

실시예들에서, 하부 고정 자석(30)이 위치되는 제1 하우징 컴포넌트(22)의 하부 일부(단면에서 사변형(quadrilateral )임)는 2 개의 강자성 폴 슈들(38)를 위한 각 형상-부합(shape-conforming) 리셉터클(receptacle)들 또는 리세스(recess)들(29)을 제공하기 위해 대향되는 외부 측면(즉, 두꺼운 벽면 부분들)에서 리세스 또는 기계 가공된다. 실시예들에서, 두 개의 폴 슈들(38)의 외부 형상은 하우징에 장착될 때 하우징(11)의 4 개의 연속적이고 무단(step-free) 외부면들을 제공하도록 선택되며, 즉 형상이 직사각형 프리즘형 또는 직육면체이다.

제1 하우징 컴포넌트(22) 및 입방체 폴 슈들(38)이 교환 가능하게 부착된 제1 하우징 컴포넌트의 하부 일부의 리세스되지 않은 부분은 플럭스-누출이 없는 한 폴 슈들(38)의 축 방향 단자 단부들에서 제공된 작업물 체결 표면들(38)을 향하는 가능한 플럭스 전달 경로를 계속 형성한다. 이 경우에도, 작업물 체결 표면들(44)에 대향되는 플럭스 검출 표면들(46)은, 리셉터클들에 폴 슈들(38)의 갭이 없는 장착을 고려하여, 제1 하우징 컴포넌트(22)의 상부 단자면에 제공될 것이다. 폴 슈들(38)은 하우징 컴포넌트(22)의 하부 면(37)(도 3 참조) 아래에 작업물 체결 표면들(44)을 위치시키도록 연장될 수 있다.

실시예들에서, EOAMT(10)는, 제1 하우징 컴포넌트(22) 외에, 폴 연장 슈들(38)의 작업물 체결 표면들(44)에 대향되는 제1 하우징 컴포넌트의 단부에 고정된 제2 하우징 컴포넌트(18)를 포함할 것이다. 제2 하우징 컴포넌트(18)는 실질적으로 비-강자성이며, 바람직하게는 제1 하우징 컴포넌트(22)에서 플럭스 검출 표면들(46)에 반대편에 위치된 단자 개구부들로 연장되고, 2 개의 상기 제1 자계 검출 센서들(98) 중 각 하나를 수용하는 적어도 2 개의 통로들(70)(도 5 참조)을 포함한다. 이러한 배열은 외부 손상으로부터 센서들(98)을 보호하면서, 자계를 왜곡시킬 수 있는 다른 강자성 컴포넌트들의 최소 간섭으로 제1 하우징 컴포넌트(22)에서 플럭스 검출 표면들(46)로부터의 자속 누출이 샘플링되도록 균등하게 보장한다.

견고성(sturdiness)을 고려하고, 제2 하우징 컴포넌트(18)가 제1 하우징 컴포넌트(22)에서 플럭스 검출 표면들(46)을 통과하는 자계 라인들의 형상(예를 들어, 번들링)에 실질적으로 악영향을 미치지 않는 자기 특성들을 가질 필요가 있다는 점에 주의하기 위해, 알루미늄 합금이 바람직한 재료 선택이며, 비철(non-ferrous) 스테인레스 스틸도 사용될 수 있다. 마찬가지로, 필요한 낮은 상대 투자율 값들을 갖는 적절한 내 충격성(impact resistant) 폴리머 재료(원하는 경우 강화된)가 또한 사용될 수 있다. 이러한 맥락에서, 낮은 상대 투자율은 폴 슈들(38) 및 제 1 하우징 컴포넌트(22)의 제조에 사용된 재료의 사태 투자율보다 4 내지 6 배 더 낮은 것이다. 실시예들에서, 제1 하우징 컴포넌트(22) 및 폴 슈들(38)은 동일한 재료로 만들어진다.

바람직하게는 직사각형 프리즘형 제2 하우징 컴포넌트(18)는 또한, 환경적 영향으로부터 보호되는 방식으로 제1 센서들(98)을 수용하는 것 외에, 유리하게는 자속 소스(15)를 온 상태, 오프 상태 및 하나 이상의 부분 온 상태들 사이에서 스위칭하고, 먼지 및 물의 침투에 대해 자석들(30, 32)이 수용되는 보어(24)를 밀봉하도록 제1 하우징 컴포넌트(22)에 수용된 회전 가능한 자석(32)과 인터페이싱하는 액추에이터 (54)를 수용하는 역할을 할 수 있다.

실시예들에서, 로직 제어 회로(23)는 제1 자계 (및 임의의 추가) 검출 센서들(98) 중 하나 이상으로부터 출력 신호들을 수신하고, 툴(10)의 동작 상태들 중 하나 이상을 상기 출력 신호(들)로부터 결정하도록 동작한다. 실시예들에서, 논리 제어 회로(23)는, 바람직하게는 필요한 경우 센서 신호 샘플링 및 컨디셔닝을 위한 아날로그-디지털 변환기(ADC)와 함께 사전 프로그래밍되거나 프로그래밍 가능한 마이크로 프로세서를 포함하는 인쇄 회로 기판을 사용하는 중앙 제어 보드, 및 산업용 24V 로직에 인터페이싱되는 프로세서의 GPIO(범용 입/출력)을 포함한다. 보드는 또한 유리하게는 산업용 전원 공급 장치로부터 24V를 취해 이를 산업용 로봇 공학 마이크로 프로세서 및 회로 컴포넌트들에 의해 일반적으로 사용되는 바와 같이 5V 또는 3.3V로 조절할 뿐만 아니라, 자계 센서들에 대한 작동 전압을 전압을 제공하기 위해 전력 컨디셔닝을 호스팅(host) 할 것이다.

또한, 중앙 제어 보드에는 제어 보드가 로봇 컨트롤러(770)(도 25 참조)와 같은 외부 제어 전자 장치와 인터페이싱 할 수 있게 하는 통신 모듈을 수용하도록 의도된 일련의 블랭크 헤더들이 제공될 수 있다. 이 인터페이스는 개별 I/O 연결처럼 간단하거나, 24V 로직 라인들을 통해 단일 비트 온-오프 신호들을 전송하거나, 또는 전체 산업용 이더넷 연결만큼 어드밴스드일 수 있다.

언급된 바와 같이, 중앙 제어 보드는 유리하게는 센서 신호 샘플링을 위해 ADC를 사용할 것이지만, 마이크로 프로세서가 제1 자계 센서들로부터 신호들을 수신하고 처리할 수 있도록 필터링 및 필요한 신호 컨디셔닝과 함께 직접 아날로그 입력들을 동일하게 통합할 수 있으며, 단 다른 센서들, 예컨대, 온도 센서들(31)은 제1 및/또는 제2 하우징 컴포넌트에 동일하게 통합될 수 있다.

제1 자계 센서들(98)은 자계의 총 세기를 측정하는 데 사용된 단순한 스칼라 자기계들 일 수 있을 것이다. 실시예들에서, 자계 센서(98)는 바람직하게는 솔리드-스테이트 선형 홀 효과 센서들과 같은 보다 복잡하고 차별화된 벡터 자기계들, 특히 집적 회로 등에 통합될 수 있는, 양방향 타입의, 자기 저항 센서들(magneto resistive sensors)이다. 선형 홀 효과 센서는 매우 작은 폼 팩터(form factor)를 가질 수 있으며, 솔리드 스테이트 IC(예컨대, Honeywell SS39ET/SS49E/SS59ET 시리즈)로 구현될 수 있으며, 따라서 제1 자계 센서들의 바람직한 실시 예이다. 작은 폼 팩터(예컨대, 3x3x1.5 mm)로 인해, 예를 들어, 제1 자계 센서들(98)을 제공하는데 있어, 그리고 각 센서 출력 신호들이 처리될 수 있고 필요한 경우 EOATM(10)의 폴 연장 슈들(38)의 플럭스 검출 표면들(46) 근처의 자계에 대한 더 명확한 사진을 얻기 위해 필요한 경우 결합될 수 있도록 적합한 로직 회로를 사용하여 스위칭될 수 있는, 상이한 자계 검출 범위 및 감도를 갖는 다양한 선형 홀 효과 센서들을 통합하는 것이 가능하다. 실시예들에서, 자계 센서들(98)은 3 개의 직교 방향들로 자계들을 감지하는 능력을 갖는 3 차원 센서들이다. 예시적인 자계 센서들은 독일의 85579 Neubiberg의 Am Campeon 1-15에 위치한 Infineon Technologies AG로부터 이용 가능한 모델 번호 제TLV493D-A1B6호의 3 차원 자기 센서이다.

언급된 바와 같이, 실시예드에서, 온도 센서들(31)과 같은 추가 센서들은 제1 하우징 컴포넌트(22)에서 적절한 캐비티들((cavities)에 통합될 수 있다. 로직 제어 회로(23)의 평가 회로(evaluation circuit)(보다 정확하게는 신호 평가 및 분석을 수행하기 위해 마이크로 프로세서에 사용되는 소프트웨어/프로그램)는 그런 다음 보다 정확한 EOAMT(10) 포지셔닝 데이터를 산출하기 위해 자계 센서들(98)의 온도 의존 드리프트를 보상할 것이다.

또한, 실시예들에서, 추가 자계 센서들(98)이 포함된다. 도 14를 참조하면, 유닛(10)의 대표적인 상면도, 자기 센서들(98)은 자기 결합 툴(10)의 좌측 절반(101)에 배치되는 제1 전계 센서(98) 및 자기 결합 툴(10)의 우측 절반(103)에 배치되는 제2 자계 센서(98)에 의해 본원에 설명된 바와 같이 배치된다. 추가로, 제3 자계 센서(98)는 자기 결합 툴(10)의 전방 절반(105)에 배치되고, 제 4 자계 센서(98)는 자기 결합 툴(10)의 후방 절반(107)에 배치된다. 전방 절반(105)은 좌측 절반(101)의 제1 부분(109) 및 우측 절반(103)의 제1 부분(111)을 포함한다. 후방 절반(107)은 좌측 절반(101)의 제2 부분(113) 및 우측 절반(103)의 제2 부분(115)을 포함한다. 제3 및 제4 자기장 센서들(98)의 추가는 자기 결합 툴(10)의 다양한 동작 상태들을 결정하는데 사용될 수 있는 추가 센서 값들을 제공한다. 예를 들어, 4 개의 자계 센서들의 출력들에 기초한 로직 제어 회로(23)는 좌우 틸트 및 전후 틸트와 같은 2 개의 회전 축들에서 강자성 작업물(17)에 대한 작업물 체결 표면들(44)의 방향을 결정할 수 있다.

그런 다음 로직 제어 회로(23)의 기능 블록들로 돌아간다. EOAMT(10)에 대해 필요한 가장 간단한 부분의 정보는 자속 소스(15)(유닛)의 스위칭 상태 정보, 즉 오프 상태, 온 상태 또는 부분 온 상태에서의 유닛의 스위칭 상태의 정보이다. 오프 상태에서, EOAMT(10)은 누출 플럭스가 거의 없거나 전혀 없다. 온 상태에서, 작업물(17)을 갖는 거의 완벽한 자기 작동 회로에서도, EOAMT의 스위칭 가능한 영구 자석 유닛(15)은 오프 상태에서보다 훨씬 더 많은 누출 자속을 갖는다. 따라서, 교정 프로세스에서, EOAMT(10)의 오프 상태에서 제1 자계 센서들(98) 중 하나 이상의 판독치는 로직 제어 회로(23)의 마이크로 프로세서와 연관된 메모리(33)(도 13 참조)에 교정 또는 하드 코딩된 값으로서 저장될 수 있으며, 자기계 판독치가 이 오프-상태 값 이상으로 상승하거나 이 오프-상태 값 이상으로 일부 오프셋될 때, EOAMT(10)는 온 상태 또는 부분 온 상태로 간주될 수 있다. 자기계 판독치가 교정 저장 값에 있거나 근접할 때, EOAMT(10)는 오프 상태로 간주될 수 있다. 실시예들에서, 교정 프로세스를 통해, 원하는 부분 온 상태에서 제1 자계 센서들(98) 중 하나 이상의 판독치는 메모리(33)에 교정 또는 하드 코딩된 값으로서 저장될 수 있으며, 자기계 판독치가 특정 저장된 판독치로 상승하거나 특정 저장된 판독치의 일부 퍼센티지 내에 있을 때, EOAMT(10)는 대응되는 부분 온 상태인 것으로 간주될 수 있다.

로직 제어 회로(23)의 다른 기능 블록은, 플럭스 소스 유닛이 턴 온 되거나 부분적으로 온 될 때, EOAMT(10)의 2 개의 자극 연장 슈들(38)의 작업물 체결 표면들(44) 중 하나 또는 둘 다의 밑에 강자성 작업물이 있는지를 결정하는데 사용될 수 있다. EOAMT가 자기적으로 부착될 타겟 부분이 존재하지 않을 때(도 15 참조), 2 개의 폴 슈들(38) 사이에 '트루(true)(즉, 외부 작동) 자기 회로가 존재하지 않는다. 임의의 작업물(17)이 자계를 왜곡하지 않도록 폴 슈들(38)로부터 충분히 이격되어 있다고 가정하면, 플럭스는 폴 슈들(38)의 하부 단자 단부들 사이의(주로 작업물 체결 표며들(44) 사이의) 공기를 통해 연장될 것이며, 효과적으로 누출 자속을 나타낸다. 이는 또한 폴 연장 슈들(38)의 플럭스 검출 표면들(46)에 높은 누출 플럭스가 존재하게 하고, 결국 자계 센서들(98)에서 비교적 높은 판독치를 나타낸다. 하드 코딩(이 값이 가변되지 않을 것으로 주어짐)되든 또는 교정 실행으로부터든 로직 제어 회로(23)의 마이크로 프로세서와 연관된 메모리(33)에 정해진 온 상태 또는 부분 온 상태에 대한 이러한 "최대 누출 자속"을 저장함으로써, EOAMT(10)의 정상 작동 시, 자기 스위칭 유닛을 저장된 "최대 누출 플럭스" 기준값에 대응하는 온 상태 또는 부분 온 상태로 배치하고 현재 센서 출력을 온 상태 또는 부분 온 상태에 대해 저장된 "최대 누출 플럭스" 기준 값과 비교하여 작업물이 존재하는지 존재하지 않는지를 결정하는 것이 가능하다.

작업물(17)의 존재 또는 부재를 검출하는 것 외에, 로직 제어 회로(23)는 또한 작업물의 존재가 검출될(현재 센서 값이 존재 검출을 위해 저장된 "최대 누출 플럭스" 미만일) 때 작업물(17)로부터 작업물 체결 표면들(44)의 간격의 표시를 제공할 수 있다. 실시예들에서, 로직 제어 회로(23)는 복수의 작업물 체결 표면들(44) 중 적어도 하나가 강자성 작업물(17)에 근접하는지를 결정하도록 구성된다. 일 예에서, 로직 제어 회로(23)는 대응되는 센서(98)에 대한 전류 값이 임계 값 미만으로 떨어질 때 작업물 체결 표면들(44) 중 하나가 작업물(17)에 근접하는지를 결정한다. 임계 값은 교정 실행 동안 결정되어 메모리(33)에 저장될 수 있으며, 작업물 체결 표면(44)과 작업물(17) 사이의 알려진 간격(도 16 참조)에 해당할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 임계 값들은 메모리(33)에 저장되며, 각각은 각 알려진 간격에 해당된다. 복수의 저장된 임계 값들은 로직 제어 회로(23)이 작업물 체결 표면(44)과 작업물(17) 사이의 간격에 더 나은 근사치를 제공하고, 제1 간격(도 16 참조)와 제2의 더 작은 간격(도 17 참조) 사이를 구별할 수 있도록 한다. 특히, 작업물의 근접성을 정확하게 결정하는 능력은 자기 결합 유닛(10)이 작업물(17)로부터 제1 간격 내에있을 때까지 로봇 시스템(도 25 참조)이 고속으로 이동될 수 있게 하고, 이후 작업물(17)과 접촉이 이루질 때까지 느린 속도도 이동될 수 있게 한다. 실시예들에서, 본원에 논의된 다양한 교정 실행 및 값에 대해, 타겟 센서 판독치들이 타겟 강자성 작업물의 각 크기, 형상, 재료 등에 기초하여 달라질 수 있으므로 상이한 유형의 강자성 재료들에 대해 개별적인 교정 실행 또는 값들이 수행된다.

실시예들에서, 로직 제어 회로(23)는 강자성 작업물(17)에 대한 제1 작업물 체결 표면(44) 및 제2 작업물 체결 표면(44)의 방향을 결정하도록 구성된다. 일 예에서, 강자성 작업물(17)에 대한 제1 작업물 체결 표면(44) 및 제2 작업물 체결 표면(44)의 방향은 제1 자계 센서(98)의 출력과 제2 자계 센서(98)의 출력의 비교에 의해 결정된다. 제1 작업물 체결 표면(44)과 강자성 작업물(17) 사이의 제1 간격 및 제2 작업물 체결 표면(44)과 강자성 작업물(17) 사이의 제2 간격은 제1 자계 센서(98)의 출력과 제2 자계 센서(98)의 출력이 제 1 기준을 만족시킬 때 일반적으로 동일하도록 로직 제어 회로(23)에 의해 결정된다. 일 예에서, 제1 기준은 제1 자계 센서(98)의 출력이 제2 자계 센서(98)의 출력의 임계량 내에 있다는 것이다. 예시적인 임계량은 절대차(absolute difference)이다. 다른 예에서, 임계량은 백분률차(percentage difference)이다. 제1 기준이 충족되면, 작업물 체결 표면들(44)은 작업물(17)에 대해 일반적으로 동일한 간격을 갖는다(도 17 참조). 제1 기준이 충족되지 않으면, 작업물 체결 표면들(44)은 작업물(17)(도 18 참조)에 대해 각이 진다(도 18 참조). 도 14에 도시된 바와 같이, 제3 및 제4 자계 센서가 통합되면, 도 18에 도시된 롤 축을 중심으로 한 각도 외에 피치(pitch) 축을 중심으로 한 각도가 또한 결정될 수 있다.

이러한 툴 상태 및 작업물 검출 능력들 외에, 폴 슈들(38) 근처의 특정 위치에 있는 적어도 2 개의 자계 센서들(98)의 존재 및 특정 위치는 보다 진보된 피드백을 제공한다. 이는 개별 폴 연장 슈들 주변에 누출 플럭스의 상황-종속적인, 잠재적으로 균일하지 않는 분포가 샘플링, 비교 및 평가될 수 있기 때문이다.

실시예들에서, 자속 소스(15)의 온 상태(주지의 부분 온 상태에 동일하게 적용 가능함)에서, 자석의 북극과 폴 연장 슈(38)의 작업물 체결 표면들(44)이 작업물(17)과 양호한 접촉을 갖지만, 자석의 남극과 폴 연장 슈(38)는 작업물(17)과 불량한 접촉을 가질 경우(도 20 참조), 북극보다 남극에서 누설 플럭스가 더 많을 것이다. 북극 위의 제1 자계 센서(98) 및 남극(98) 위의 제1 자계 센서는 이러한 상태를 검출하는 것이 가능하며, 남극 위의 센서(98)는 북극 위의 센서(98)보다 더 높은 판독치를 반환할 것이다. 일 예에서, 양방향 홀 효과 센서들이 센서들(98)에 사용된다. 따라서, 각각의 센서(98)를 개별적으로 판독하고 이들 사이의 판독치들을 비교함으로써, 로직 제어 회로(23)는 남극이 작업물(17) 상에서 불량한 접촉을 갖는 것으로 결정하는 것이 가능하다. 실시예들에서, 로직 제어 회로는 이러한 평가를 수행하기 위한 기능 블록을 가지며, 하드웨어 및 마이크로 프로세서 소프트웨어로 구현 가능하다. 일 예에서, 로직 제어 회로(23)는 북극 센서(98)와 남극 센서(98)의 판독치들의 차이가 저장된 임계량을 초과할 때 남극이 불량한 접촉을 갖는 것으로 결정한다.

실시예들에서, 로직 제어 회로(23)는 강자성 작업물(17)에 대한 제1 작업물 체결 표면(44) 및 제2 작업물 체결 표면(44)의 배치가 강자성 작업물(17)의 타겟 존(121) 내에 있는지를 결정하도록 구성된다(도 21 참조). 일 예에서, 강자성 작업물(17)에 대한 제1 작업물 체결 표면(44) 및 제2 작업물 체결 표면(44)의 배치는 제1 자계 센서(98)의 출력이 제1 기준을 만족시키고 제2 자계 센서(98)의 출력이 제2 기준을 만족시킬 때 로직 제어 회로(23)에 의해 강자성 작업물(17)의 타겟 존(121)(도 21 내지 23) 내에 있도록 결정된다. 예시적인 제1 기준은 제1 자계 센서(98)의 출력이 제1 자속 값 범위 내에 있고, 예시적인 제2 기준은 제2 자계 센서(98)의 출력이 제2 자속 값 범위 내에 있다는 것이다.

도 21-23을 참조하면, 타겟 존(target zone)(121)이 예시된다. 작업물(17)은 우측 단부(125) 및 좌측 단부(129)를 갖는 재료 시트로 예시된다. 타겟 존(121)은 작업물(17)의 우측 단부(125)로부터의 제1 오프셋(123)과 작업물(17)의 좌측 단부(129)로부터의 제2 오프셋(127) 사이의 작업물(17)의 부분이다. 일 예에서, 툴(10)이 제2 오프셋(127)에 접근 및/또는 초과할 때, 좌측 폴 연장 슈(38)와 연련된 누출 자속은 작업물(17)의 좌측 단부(129)에 접근하는 좌측 폴 연장 슈로 인해 우측 폴 연장 슈(38)와 연관된 누출 자속보다 높다. 유사한 방식으로, 툴(10)이 제1 오프셋(123)에 접근 및/또는 초과할 때, 우측 폴 연장 슈(38)와 연관된 누출 자속은 작업물(17)의 우측 단부(125)에 접근하는 우측 폴 연장 슈(38)로 인해 좌측 폴 연장 슈(38)와 연관된 누출 자속보다 높다. 선형 타겟 존(121)으로서 도시되어 있지만, 2 차원 타겟 존(121)은 작업물(17)의 길이 및 폭에 대해 정의될 수 있다. 일 예에서, 툴(10)이 각각의 제1 제한(123)(도 23 참조) 및 제2 제한(127)(도 22 참조)에 배치되고, 두 제한에서의 자속 센서(98)에 대해 대응되는 누출 자속 값들이 메모리(33)에 저장되는 교정 실행(calibration run)이 실행된다. 제1 제한 위치(도 23 참조)에 대해 저장된 2 개의 누출 자속 값들은 메모리(33)에 "제한 위치 1" (각 센서(98) 마다 하나씩 2 개의 값들)로서 저장된다. 제2 제한 위치(도 22 참조)에 대해 저장된 2 개의 누출 자속 값들은 "제한 위치 2" (각 센서 (98)마다 하나씩, 2 개의 값들)로서 메모리 (33)에 저장된다. 실시예들에서, 제1 기준의 제1 범위는 자계 센서들(98) 중 하나에 대한 제한 위치 1과 제한 위치 2 사이의 값이고, 제2 기준의 제2 범위는 자계 센서들(98) 중 다른 하나에 대한 제한 위치 1과 제한 위치 2 사이의 값이다. 제1 범위 값이 유닛(10)의 좌측 센서(98)에 대응하고 제2 범위 값이 유닛(10)의 우측 센서(98)에 대응한다고 가정하면, 로직 제어 회로(23)는 제2 기준이 충족되고 제1 기준이 충족되지 않을 때 툴(10)의 좌측 단부가 타겟 존(121)의 외부에 배치되고, 마찬가지로 제1 기준이 충족되고 제2 기준이 충족되지 않을 때 툴(10)의 우측 단부는 타겟 존(121)의 외부에 배치되는 것으로 결정한다.

실시예들에서, 메모리(33)상의 '제한 위치 1' 및 '제한 위치 2' 교정된 값들을 사용(저장)하면, 툴 사용자가 특정 자기 워크 회로가 형성될 때(동일한 위치로 교정되는 경우) 또는 자기 작동 회로의 범위 내에서 있을 때(2개의 다른 위치들로 교정되는 경우)에만 작업물 존재 신호를 교정할 수 있도록 한다. 북극 및 남극 신호 위치들은 제한 위치 1/2의 "최대 누출" 위치와 같거나 더 큰 누출 위치의 외부에 있을 수 있다. 이러한 교정은 소위 DBD(double blank detection) 및 부품 별 또는 범위 별 확인이 가능하게 한다. 북극 및 남극 위치가 제한 위치들 외부에 있을 수 있도록 하는 자유는 특히 얇은 강판의 가장자리 근처에 착륙하는 경우 사용자에게 더 많은 자유를 주기 위한 것으로 의도된다.

실시예들에서, 추가의 툴 상태 데이터를 제공하기 위해 이 다중 감지 접근법(multisensory approach)을 사용하는 것이 또한 가능하다. 위의 상황에서, 두 개의 센서 판독치들을 단지 비교하여 툴의 일반적인 상태와 폴 연장 슈들의 작업물 체결 표면들에 근접한 작업물의 유무를 결정하는 것 외에, 작업물에 근접할 때 (즉, 이미 존재하지만, 아직 정량화되지 않은 근접) 각 센서로부터 보다 차별화되고 정밀한 자계 측정치들을 획득하고 각 센서의 신호 값 및 자기계 판독치들 사이의 차이 값에 대한 계산들을 수행함으로써, 툴(10)을 포함하는 자석 그리퍼(magnet gripper)가 편평한 스틸 작업물에 대해 어느 각도로 놓여 있는지 등과 같은, 작업물에 대한 툴의 방향을 결정할 수 있다.

더 나아가서, 알려진 파라미터들(크기, 형상, 재료 등)을 가지는 사전 정의된 작업물에 대해 툴(10)의 교정 실행을 사용하고 다양한 교정 실행 동안 센서 출력 신호의 처리로부터 얻어진 평가 회로 데이터를 메모리에 저장함으로써, 폴 연장 슈들이 작업물에 접촉하기 전이라도, 특히 도 14에 도시된 바와 같이 추가 자계 센서들이 이전에 명시된 위치가 아닌 다른 위치에 있는 경우에도 EOAMT 위치에 대한 작업물 타겟 표면까지의 방향 및 거리를 완전히 결정하는 것이 가능하다. 유닛(10)은 임의의 상태, 심지어 오프 상태에서도 누출 플럭스를 방출하므로, 매우 민감한 센서들은 오프 상태의 센서 검출 표면들에서 폴 슈들로부터 나오는 누출 플럭스의 작은 변화에 반응할 수 있다. 오프 상태 또는 주지의 부분 온 상태의 EOAMT가 작업물에 접근할 때, 적절한 감도의 자기계들은 컴포넌트에 대한 근접성을 나타낼 수 있으며, 아니면 다른 블라인드 로봇(blind robot)을 위한 "비전(vision)"의 일종으로 작용할 수 있는 로봇 암에 대한 제어 신호로 변환된 신호들을 전달할 수 있다..

예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, 하나는 북극 슈의 플럭스 검출 표면에 있고, 하나는 자속 소스와 연련된 남극 슈의 플럭스 검출 표면에 있으며, 앞에서 언급된 바와 같이, 두개의 추가 센서들이 다른 위치에 있는, 총 4개의 자기계가 존재한다고 가정하면, 센서들 중 하나가 다른 것보다 더 근접하게 (절대적으로) 이동하는 상태에서 EOAMT를 작업물을 향해 이동할 때, 해당 센서 근처의 누출 플럭스 라인들은 작업물 쪽으로 초점을 맞춰 밀도가 증가될 것이다. 로봇의 암의 단부에 결합된 하우징 컴포넌트의 공간적 자세와 병진 방향을 바꾸지 않고 EOAMT를 작업물에 더 가깝게 가져오면, 플럭스 라인은 가장 가까운 센서의 플럭스 라인들의 밀도가 센서와 작업물 사이의 거리에 반비례하여 하우징 컴포넌트에 걸쳐 더욱 강하게 재분배될 것이다. 이는 근접 센서보다 자기계에 더 높은 판독치를 생성한다. 근접 자기계 출력을 다른 3개의 자기계로부터의 신호 출력과 비교하고, 데이터를 평가함으로써, 센서와 폴 연장 슈들의 작업면 사이의 알려진 공간 관계를 고려할 때 작업물이 EOAMT의 작업면에 어디에서 얼마나 가까운 지를 알 수 있다.

EOAMT의 자기계 출력드에 대한 정확한 계산 수행 시, 자속 소스를 스위칭 온되고 작업물과 접촉할 때 다른 기능들이 이네이블될 수 있다. 작동 자기 회로의 자속의 양과 작동 자기 회로가 견딜 수 있는 물리적 힘의 양 사이에는 직접적인 관계가 있으며, 이는 자기 결합 툴의 경우 툴의 페이로드에 해당한다. 영구 자석으로부터의 누출 자속은 1차 작동 회로에서 '소비'되는 (즉, 바운드) 자속의 양에 달려있기 때문에, 결합 툴에 의해 유지될 수있는 누출 자속과 최대 페이로드 사이에는 상관 관계가 있다. 로직 제어 회로(23)의 마이크로 프로세서는, 일 실시 예에서, 적절한 공식으로 프로그래밍되고, 툴의 자기계의 결합된 판독치들은 알려진 장치들 보다 더 정확한 EOAMT의 고정력(holding force)을 도출하는데 사용될 수 있도록 교정 실행이 수행될 수 있다. 이는 로봇에 의해 이동되기 전에 EOAMT가 작업물을 들어 올릴 수 있는지 확인하기 위한 "안전 점검"으로 사용될 수 있다.

이러한 모든 상황에서, 로직 제어 회로(23)의 마이크로 프로세서는 EOAMT의 각각의 자기계(98)로부터의 입력을 수용하고 계산 및 비교를 수행하는 역할을 한다. 마이크로 프로세서는 그런 다음 계산들에 기초하여 다양한 툴 상태들을 결정한다. 실시예들에서, 툴(10)은 결정된 툴 상태 및 피드백 포인트들을 외부 로봇 컨트롤러(770)로 전달한다(도 25 참조). 이는 24V I/O 또는 통신 모듈(39)에 의해 처리된다. 일단 피드백이 로봇 컨트롤러(770)로 전달되면, 로봇 컨트롤러(770)는 동작 시 문제들 또는 이슈들을 해결하기 위해 툴(10)의 방향 및 동작을 조정할 수 있다.

로직 제어 회로(23)는 EOAMT(10)의 온-보드 마이크로 프로세서에 의해 처리하기 위해 센서들에 의해 제공되는 신호들의 분리, 필터링 및 증폭을 수행하기 위해 필요한 컴포넌트들을 포함한다는 것이 이해될 것이다.

실시예들에서, EOAMT(10)는 입력 장치(41) 및 출력 장치(43)를 포함한다. 예시적인 입력 장치는 버튼, 스위치, 레버, 다이얼, 터치 디스플레이, 소프트 키 및 통신 모듈(39)을 포함한다. 예시적인 출력 장치는 시각적 표시기, 오디오 표시기 및 통신 모듈(39)을 포함한다. 예시적인 시각적 표시기는 디스플레이, 조명 및 다른 시각적 시스템을 포함한다. 예시적인 오디오 표시기는 스피커 및 다른 적합한 오디오 시스템을 포함한다. 실시예들에서, 툴(10)은 미리 정의된 툴 상태가 존재하거나 존재하지 않을 때를 표시하기 위해 로직 제어 회로(23)의 마이크로 프로세서에 의해 구동되는 LED 윈도우(106) 뒤에 위치된 하나 이상의 LED들의 형태로 단순한 시각적 상태 표시들을 포함한다(예컨대, 자속 소스(15)가 오프될 때 레드 LED 온, 자속 소스(15)가 온 이고 타겟(17)의 근접이 검출될 때 녹색 LED를 빠르게 깜박임, 타겟(17)의 의도된 특정 영역(121) 외부에서 타겟(17)에 접촉 시 화색 LED 온 상태에서 녹색 LED가 느리게 깜박임(예컨대, 부분적으로 완전한 자기 작동 회로) 및 안정적으로 녹색 LED 온 상태에서 황색 LED 오프됨으로써, 임계 값 한도 내에서 툴의 체결이 임계 한계 재에 있을 나타내고, 안전한 자기 결합 상태를 나타냄).

도 1 내지 29를 참조하면, 툴(10)의 실시예들에 관한 추가 세부 사항들이 제공된다. 도 1 및 2를 참조하면, 이 경우에 체결 볼트(도시되지 않음)를 수용하도록 구성된 툴(10)의 하우징 컴포넌트 내의 나사식 보어(threaded bores) 및 맞춤못 보어(dowel bore)인 체결 구조체들(12, 14)에 의해 로봇 재료 처리 장치(700)(도 25 참조)에서 암 단부 툴로 통합될 수 있는 툴(10)의 실시예가 예시된다. 툴(10)을 로봇 시스템(700)의 로봇 암(704) 또는 다른 유형의 포지셔닝 장치에 고정하기 위한 다른 배열/인터페이스가 당업자에게 공지되어 있다.

툴(10)은 자계 검출 센서들(98)뿐만 아니라, 마이크로 프로세서, 로직 제어 회로(23)가 통합된 온-보드 센서 출력 신호 처리 회로를 통합하며, 이는 결과적으로 툴(10)이 온 상태인지, 부분 온 상태인지 또는 오프 상태인지; 툴(10)이 작업물(17)의 타겟 존(121) 상에 (사전 정의된 임계치들 내에) 정확하게 위치되었는지 여부(도 21 참조); 툴(10)과 타겟 작업물(17) 사이에 안전한 자기 작동 회로가 확립되었는지 여부;를 결정하고, 또한 로봇 암(704)에 의해 툴(10)를 포지셔닝하는 것을 돕기 위해 시각적으로 표시될 수 있고 및/또는 컨트롤러(770)에 의해 사용될 수 있는 다양한 툴 상태 정보 데이터를 제공한다.

툴(10)은 2 개의 서브 어셈블리, 스위칭 가능한 영구 자석 어셈블리(16) 및 액추에이터 및 전자 센서 및 피드백 어셈블리(18)를 포함한다. 도 3은 전체 출(10)의 분해도인 반면, 도 4 및 5는 각각 영구 자석 어셈블리(16) 및 액추에이터(54) 및 전자 센서 및 피드백 어셈블리(18)를 도시한다.

도 4를 참조하면, 그 전체 내용은 본원에 참조로서 통합되는, 미국 특허 제7,012,495호(Magswitch)에 기술된 바와 같은 스위칭 가능한 영구 자석 장치(20)의 실시예가 예시된다. 스위칭 가능한 영구 자석 장치(20)는 Magswitch Technology Inc에 의해 제조 및 판매되는 AR 유형의 Magswitch 유닛의 수정된 버전이다. 장치(20)는 기본적으로 두 부분이 동일한 깊이를 가지며, 상부 부분의 폭이 하부 부분보다 큰 단일의 부분 직사각형 프리즘형 바디를 갖는 예시적으로 직사각형 풋 프린트의 강자성 스틸 하우징(22)을 포함한다. 일 실시예에서, 하우징(22)은 멀티 피스(multi-piece) 하우징이다. 원형 보어(circular bore)(24)는 하우징(22)의 폭 및 깊이 대칭 평면의 교차점과 일치하는 축을 갖는 하우징(22)의 하부에서 상부로 축 방향으로 연장되어, 재료의 작은 웹(26)이 하우징(22)의 반대편의 깊이 단부에 서 있도록 하며, 이는 하우징(22)의 높이를 따라 기본적으로 자기적으로 격리된 부분들로 하우징(22)을 세분화한다. 폭 방향 하우징 부분(28)의 벽 두께는 보어(24)에 수용된 2 개의 원통형의 직경 방향으로 자화된 희토류 영구 자석들(cylindrical, diametrically magnetized rare earth permanent magnets)(30, 32)에 의해 제공된 자속을 완전히 운반하기에 실질적이고 충분하다. 션트 플레이트(shunt place)(34)가 보어(24)의 하단을 폐쇄하도록 삽입된다. 하부 자석(30)은 자석(30)의 N-S 극 분리 평면(p)이 웹 부분(26)을 이등분하고, 그 반대편의 폭 방향 하우징 부분들을 다이폴 자성(30)의 각각의 N 극 및 S 극으로 편광시키는 방향으로 보어(24)에서의 회전에 대해 고정된다. 상부 자석(32)은 육각형 프리즘 구동 샤프트(36)가 삽입될 수 있도록 상부면에 육각형 프리즘 만입부(depression)를 가짐에도 불구하고, 가능한 한 하부 자석(30)과 동일한 자화 특성을 갖는 것이 이상적이다.

하우징(22)과 자기적으로 호환되거나 동일한 재료의 기본적으로 직사각형 프리즘 구성(그러나 외부면에서 챔퍼링된 에지를 위해)을 나타내는 2 개의 강자성 폴 슈(38)는 볼트(40) 및 로케이터 핀(42)을 사용하여 하우징(22)의 상부 부분의 형상을 보완하기 위해 하우징의 하부에서 폭 방향 측면에 장착된다. 폴 슈(38)는 바람직하게 하우징(22)의 하부면(37)(도 3 참조)을 넘어 연장되지만, 일반적으로 하우징(22)의 하부면(37)과 수평을 이루는 것으로 도시된다. 폴 슈(38)는 도시된 실시예에서 평면이지만, 작업물(17)의 타겟 표면에 대해 맞닿아 형성되어 자기적으로 결합되고 툴(10)에 의해 처리되도록 상이한 지오메트리 및/또는 윤곽을 가질 수 있는 각각의 작업물 체결 표면들(44)을 하부면에 정의한다. 하우징(22)의 하부 부분에 정의된 리셉터클에 폴 슈(38)의 핏(fit)은 자기 회로 에어 갭을 최소화하거나 실질적으로 회피하며; 다시 말해, 하우징(22)의 두꺼운 벽면 폭-방향 부분과 폴 슈(38)는 함께 자석들(30, 32)으로부터 하우징(22)의 상부 및 하부 축 방향 단부면까지 자속 경로를 형성한다.

언급된 바와 같이, 폴 슈들(38)은 하부 단자 단부에서 툴의 작업물 체결 (또는 작업) 표면(들)을 정의하는 반면, 하우징(22)의 두꺼운 벽면 폭-방향 부분들의 상부 면들은 본원에서 플럭스 검출 표면(46)이라 불리는 것을 정의한다. 외부 자기 작동 회로가 없을 시, 그리고 이들이 생성될 때에도, 자속 라인들은 폴 슈(38)에서 작업물 체결 표면들(44) 및 하우징(22)의 자속 검출 표면들(46) 둘 다를 통과한다.

이러한 스위칭 가능한 영구 자석 유닛들(20)에 대한 추가적인 세부 사항들은 Magswitch AR 장치의 자기 레이팅을 포함하여 공개적으로 사용할 수 있는 제품의 Magswitch Technology 기술 정보를 비교한다. 예를 들어, AR(50) 결합 유닛은 최대 62Kg의 안전한 작업 하중과 31Kg의 안전한 전단 하중으로 249kg의 작업물 파단 레이팅을 가지며, 자석들은 9.5mm의 두께와 52 x 64 mm의 바닥면 풋프린트 영역을 가지는 강자성 작업물의 완전 포화를 야기하는 플럭스 출력을 갖는다.

도 5로 돌아가면, 액추에이터 및 전자 센서 및 피드백 어셈블리(18)(도 2에 확인되는 바와 같은)가 예시된다. 도 3 및 5를 참조하면, 어셈블리(18)는 네 부분의 하우징 어셈블리(48)를 포함한다.

하부 직사각형-풋프린트 액추에이터 하우징 부분(50)은 알루미늄으로 제조(가공 및/또는 주조)되며, 회전식 액추에이터(54)를 수용하는 역할을 하는 하우징 부분(50)의 하부면을 향한 관통 통로 개구부가 있는 직사각형 만입부(52)를 포함한다.

회전식 액추에이터(54)는, 하부 하우징 부분(50)이 하부 하우징 부분(50)의 네 개의 보어들(59)을 통해 연장되고 하우징(22)의 상부면에 나사산 보어들(60)과 체결되는 네 개의 체결 볼트들(58)을 사용하여 자석 어셈블리의 하우징(22)의 상부에 밀폐하여 고정되는, 툴(10)의 조립 상태에서 토크 출력 샤프트(56)를 갖는다. 토크 출력 샤프트(56)는 상부 자석(32)에 존재하는 육각형 구동 인서트(36)로 삽입된다. 이는 액추에이터(54)가 하우징(22)에서 상부 자석(32)을 회전시키기 위해 선택적 토크를 부여하여 스위칭 가능한 영구 자석 장치(20)를 오프 상태, 온 상태 및 부분 온 상태 사이에서 회전시킬 수 있게 한다. 이러한 맥락에서, 도 4로부터 수집될 수 있는 바와 같이, 자석들(30, 32) 둘 다의 상부 면들에 걸친 라인들은 자석들(30, 32)의 북극 및 남극 활성 폴들의 각 분리 평명들을 나타낸다.

영구 자석(32)의 북극이 영구 자석(30)의 북극과 완전히 오버랩되도록 둘 모두의 자석들(30, 32)의 북극 및 남극이 하우징(22)의 동일한 폭-방향 측면에 있을 때, 장치(20)는 온 상태에 있고, 폴 슈(38)에서 작업물 체결 표면들(44)을 지나 플럭스 및 하우징(22)에서 플럭스 검출 표면들(46)을 제공한다. 영구 자석(32)의 북극이 영구 자석(30)의 북극과 부분적으로만 오버랩되도록 둘 다 자석들의 북극과 남극이 하우징(22)의 동일한 폭 방향 측면에 있을 때, 장치(20)는 부분 온 상태에 있으며, 폴 슈(38)에서의 작업물 체결 표면들(44)을 지나 플럭스 및 하우징(22)에서의 플럭스 검출 표면들(46)을 제공한다 영구 자석(32)의 북극이 영구 자석(30)의 북극과 완전히 오버랩되도록 둘 다 자석들(30, 32)의 북극 및 남극이 대향 면들(즉, 정렬 방지)에 있을 때, 장치는 오프 상태에 있고 플럭스는 하우징(22) 및 자석들(30, 32) 내에 한정된다. 예시적인 작동 및 감지 시스템들에 대한 추가 세부 사항들은 미국 특허 번호 제7,012,495호에 제공되며, 이의 전체 개시 내용은 본원에 명백히 참조로 통합된다.

하부 하우징 부분(50)은 또한 액츄에이터의 구성에 따라 액츄에이터(54)가 유압 또는 공압 유체를 수용하여 출력 샤프트를 선택적으로 회전시켜 유닛(20)을 턴 온 및 오프 시키는 2 개의 결합 도관들(coupling conduits)(62)을 포함한다. 일 실시예에서, 액추에이터(54)는 전기 액추에이터이며 로봇 시스템(700)으로부터 전력을 수신한다. 예시적인 전기 액추에이터들은 스태퍼 모터를 포함한다. 도 3 및 5에서의 참조번호 64는 회전을 제한하기 위해 제공된 플래그 및 하드 스톱을 참조하며, 온 상태 및 오프 상태 회전 방향에서 유닛(20)의 상부 자석(32)에 대한 기준 스톱들/위치들을 제공한다. 리트랙터블 핀(Retractable pins)은 다양한 부분 온 상태에서 상부 자석(32)에 대한 기준 스톱들을 선택적으로 제공하기 위해 포함될 수 있다.

실시예들에서, 로직 제어 회로(23)는 자석(32)이 주지의 부분 온 상태들 및 온 상태에 대해 적절한 기준 위치로 이동되는 것을 검증하기 위해 자석(32)의 회전 위치를 모니터링한다. 액추에이터(54)가 스텝퍼 모터인 예들에서, 로직 제어 회로(23)는 스테퍼 모터로부터 위치 신호를 모니터링하고 이를 저장된 위치 값과 비교하여 자석(32)이 요청된 부분 온 상태 또는 온 상태인지를 결정한다.

실시예들에서, 자기 결합 장치(10)는 영구 자석(32)에 결합된 회전 가능한 부재와 인터페이싱할 수 있는 마찰 브레이크와 같은 브레이크를 포함한다. 마찰 브레이크는 회전 가능한 부재의 현재 위치와 이에 따른 영구 자석(32)의 현재 위치를 유지하도록 작동될 수 있다.

실시예들에서, 액츄에이터(54)는 스테퍼 모터이며, 출력 샤프트를 현재 위치에 고정하는 스테퍼 모터의 능력은 또한 영구 자석(32)을 현재 위치에 고정하고 이에 따라 자기 결합 장치(10)를 현재 상태 (온 상태, 오프 상태, 부분 온 상태)로 유지한다.

하우징 어셈블리(48)의 중간 알루미늄 (또는 다른 비-강자성 금속) 하우징 부분(66)은 직사각형 풋프린트를 가지며, 위에 언급된 체결 볼트들(58)에 의해 하부 하우징 부분(50)에 고정된다. 중간 하우징 부분(66)은 상부에서 하부로 연장되는 리세스(68)의 폭-방향 단부들 상의 보어들(69)을 갖는 직사각형 리세스(68)를 가지며, 폭-방향 단부 보어(69)는 하부 하우징 부분(50)에서 직사각형 만입부(52) 외부에 위치하며, 하부 하우징 부분(50)의 상부에서 하부면으로 연장되거나 하부면으로부터의 작은 거리까지 상부에서 단부로 연장되는 각각의 원통형 통로 채널들(70)과 일치한다.

중간 하우징 부분(66)의 상부에는 또한 비 강자성 금속 재료로 제조된 직사각형 프레임형 상부 하우징 부분(72)이 있으며, 이의 상부 개방 단부는 4개의 체결 나사(76)를 통해 직사각형 비 강자성 커버 플레이트(74)에 의해 폐쇄되며 상부 하우징 부분(72)의 4개의 코너에서 보어(78)를 통해 연장되는 커버 플레이트(74)와 중간 하우징 부분(66) 사이에 밀봉 방식으로 삽입된다. 2개의 체결 나사(76)는 중간 하우징 부분(66)의 상부에서 하나의 폭-방향 측면에서 나사형 보어들(80)에 고정되는 반면, 다른 2개의 체결 나사(76)는 하부 하우징 부분(50)의 상부 블록 부분(84)에서 폭-방항 반대측의 2개의 나사식 보어들(82)에 안착되고 고정되어, 액추에이터 및 전자 센서 및 피드백 어셈블리(18)의 하우징 어셈블리(48)의 모든 하우징 부분들(50, 66, 72 및 74)은 서로 안전하게 고정되도록 한다.

도 5를 참조하면, 액추에이터 및 전자 센서 및 피드백 어셈블리(18)는 자계 센서 및 로직 제어 회로(23)의 일부이고 도 6 및 7을 참조하여 이제 설명될 센서 신호 처리 회로 유닛(9)을 더 포함한다. 유닛(90)은 두 개의 PCB들(인쇄 회로 기판들), 메인 제어 PCB(92) 및 두 개의 다리 부분들(96)을 포함하는 자기계 센서 PCB(94)를 포함하며, 각 단자 단부는 위에 언급된 바와 같이 선형 홀 효과 유형의 자속 센서(98)를 각각 지지/실장한다.

메인 제어 PCB(92)는 마이크로 컨트롤러(별도로 도시되지 않음), 센서들 및 외부 장비를 갖는 마이크로 컨트롤러로/로부터 I/O 신호들을 인터페이싱 하기 위한 M12 전자 커넥트(100) 및 PCB(94)의 수평 다리에 위치된 무료 보드-대-보드 커넥터(104)와 결합하기 위해 그 밑면에 있는 보드-대-보드 커넥터(102)를 포함하며; 커넥터(102 및 104)는 산업 분야에 공지된 바와 같이, PCB들 사이의 기계적 연결을 제공하는 것 이상의 역할을 하며, 각각의 보드 상의 전자 컴포넌트들 사이에서 신호를 전달하는 역할을 한다.

도 3을 참조하면, 메인 제어 PCB(92)는 프레임형 상부 하우징 부분(72) 내에서 상부 하우징 어셈블리(48)의 조립된 상태로 위치되고 고정될 것이고, 보드-대-보드 커넥터(102 및 104)는 중간의 직사각형 관통 통로(68) 내에 위치하게 될 것이며, 자기계 센서 보드 PCB(94)의 다리 부분들(96)은 중간 하우징 부분(66)의 직사각형 관통 통로(68)를 지나 하부 하우징 부분(50)에서 2개의 원통형 통로 채널(70) 내로 연장될 것이다. 전체 배열은 PCB(94)의 홀 효과 센서(98)가 하우징(22)의 플럭스 검출 표면들(46)으로부터 약간 떨어진 거리에 정의된 위치에 확실하게 위치되도록 보장될 것이다. 본질적으로,이 배열은 자기계 센서 보드 PCB(94)의 하나의 자속 센서(98)가 스위칭 가능한 영구 자석 장치(20)의 북극(폴 연장 슈들(38) 중 하나) 위에 위치되고 다른 센서(98)가 남극 (폴 연장 슈들(38) 중 하나) 위에 배치되도록 보장한다.

자계 센서 및 센서 신호 처리 회로 유닛(90)은 자속 신호들이 센서(98)로부터 메인 PCB(92)상의 마이크로 컨트롤러/프로세서로 전기적으로 전송될 수 있게 하는 레이아웃 및 전자 컴포넌트들을 가지며, 이들 신호는 조절될 수 있고 신호에 임베드된 정보는 마이크로 컨트롤러에 연결된 M12 전기 커넥터(100)에 M12 케이블 어셈블리를 부착하기 위해 사용된 M12 프레스된 나사 커넥트(105)를 사용하여 플레이트(74)를 커버하기 위해 고정되는 M12 전자 커넥터(100)를 통해 툴 상태 피드백을 제공하기 위해 일련의 알고리즘을 통해 마이크로 컨트롤러에 의해 처리될 수 있다.

메인 PCB(92)는 외부 제어 장치를 위한 신호의 사용을 넘어서 특정 툴 상태들의 시각적 표현을 제공하기 위해 마이크로 컨트롤러/프로세서로부터 상태 신호를 수신하는 하나 이상의 출력 장치(144), 예를 들어 LED들을 포함할 수 있다. 이러한 툴 상태들은 프레임형 상부 하우징 부분(72)의 벽에 존재하는 LED 윈도우(106)를 통해 오퍼레이터에 의해 시각적으로 이해될 수 있다. 툴 상태들은 임의의 이벤트로 다음을 포함한다: 스위칭 가능한 영구 자석 어셈블리(16)의 자석 유닛(20) 온 또는 오프, 북극 슈(38)(즉, 그 작업물 체결 표면(44))는 타겟 상에서 (아래 설명되는 바와 같이 설정 가능한 임계치들 내에서), 작업물에 대한 우수한 자기 유지력을 갖는 북극 슈를 나타냄), 남극을 나타내는 남극 슈(38)(즉, 작업물 체결 표면(44))이 타겟 상에 있거나 그렇지 않을 때 (아래에 설명된 바와 같은 설정 가능한 임계 치 내에서) 작업물을 잘 고정시키는 폴 슈) 및 전체적으로 양호한 인장력을 갖는 작업물 존재(두 극 모두 작업물에 양호한 접촉을 가짐).

예시적인 실시예에서 다음의 동작들이 툴(10)에 의해 처리된다: (1) 마이크로 프로세서(ADC 유닛을 가짐)가 자기 센서 값들을 판독하는데 사용되며; (2) 마이크로 프로세서가 복수이 센서들 값들을 판독하는데 사용되며; (3) 센서 판독치들이 특정 센서 값들에서 툴 상태 표시 LED들을 조명하는데 사용되며; (4) 센서 판독치들이 온/오프인 툴에 대한 LED를 조명하는데 사용되며; (5) 평균화 기능이 센서 값들을 평균 내기 위해 마이크로 프로세서 상에서 생성되며; (6) 교정 기능이 센서들에 대한 값들을 결정하기 위해 평균화 기능을 통하여 생성되며; (7) 교정 기능으로부터 이 교정 값들이 폴들이 타겟 존(121) 외부에서 타겟이 벗어났는지를 결정하는데 사용된다. EOAMT(10)의 예시적인 실시예에서, STM320F038 디스커버리 보드는 처음에 STM32F030R8T6을 사용하여 맞춤형으로 설계된 메인 PCB 보드와 프로세서의 메모리에 소프트웨어로 코딩 및 업로드되어 툴 센서 및 컨트롤러의 교정을 포함한 툴의 기능 설정을 수행하기 위해 사용되었다.

툴(10)에 대한 예시적인 교정 과정은 툴(10)에 의해 처리될 작업물(17)에 대해 2개의 작업물 체결 표면들(44)을 갖는 툴을, 다양한 위치에서, 가변 위치 각각에 대해 자석 유닛의 하우징의 플럭스 검출 표면들(46)에 근접하게 위치한 센서들(98)에서 자계 센서 데이터의 다중 샘플링으로 위치시키는 것을 포함하며, 툴 상태를 결정하기 위해 툴의 동작 중에 샘플링된 라이브 센서 데이터가 비교될 수 있는 임계 값들을 메모리(33)에 저장한다. 이를 위해, STM320F038 디스커버리 보드는 데이터 입력의 토글링을 허용하도록 구성되었다. 그런 다음, 세 단계의 교정 과정이 명시된 순서로 포함된다:

1. 입력 장치들(41)의 교정 입력을 토글한다.

a. 현재 툴이 교정 모드에 있다.

b. 전원 LED가 깜박임을 멈출 때까지 기다린다.

2. 작업물 체결 표면이 있는 툴을 “이상적인” 접촉 있는 작업물에 대해 배치하고 온 상태 또는 주지의 부분 온 상태로 자속 유닛을 턴 온 시킨다.

3. 교정 입력을 토글한다.

a. 전원 LED가 깜박임을 멈출 때까지 기다린다. 전원 LED가 깜박임을 멈출 때까지 기다린다.

b. 일단 전원 LED가 깜박임을 멈추면, 툴의 자속 유닛을 턴 오프 시킨다.

4. S-폴 폴 슈가 공구 오퍼레이터(사용자)가 타겟 값이 되기를 원하는 정도의 범위에 있도록 작업물에서 작업물 체결 표면들에 툴 방향을 맞추고, 유닛을 온 상태 또는 대안적으로는 주지의 부분 온 상태로 턴 온 시킨다.

5. 교정 입력을 토글한다.

a. 전원 LED가 깜박임을 멈출 때까지 기다린다.

b. 일단 전원 LED가 깜박임을 멈추면, 툴의 자속 유소스를 턴 오프 시킨다.

6. N-폴 폴 슈가 공구 사용자가 타겟 값이 되기를 원하는 정도의 범위에 있도록 일부에 툴 방향을 맞추고, 유닛을 온 상태 또는 대안적으로는 주지의 부분 온 상태로 턴 온 시킨다.

7. 교정 입력을 토글한다.

a. 전원 LED가 깜박임을 멈출 때까지 기다린다.

b. 일단 전원 LED가 깜박임을 멈추면, 유닛을 턴 오프 시킨다.

8. 일단 전원 LED가 깜박임을 멈추면, 툴은 다시 감지 모드로 돌아갈 것이다.

이 시점에서 툴의 상태 출력은 보정된 온 상태 또는 주지의 부분 온 상태에 대해 제대로 작동해야 한다. 그렇지 않은 경우 교정 단계들을 반복한다.

사용자가 교정된 값들로부터 다소 민감하도록 조정할 수 있도록 민감도 입력들이 펌웨어에 추가될 수 있다.

온-보드 센서 어레이 및 신호 처리 로직을 갖는 툴이 제공할 수 있는 또 다른 기능은 소위 '더블 블랭크(double blank)' 모니터링 기능이며, 이는 자기 결합 장치(10)가 (예컨대, 블랭크를 블랭크 드로잉 또는 모델링 스테이션으로 또는 사이로 이송하기 위해) 스테이플(staple)로부터 강자성 시트 블랭크를 분리하거나 부분적으로 형상을 만드는데 사용될 때 유용하다. 이 기능은 다음과 같은 툴의 교정을 포함한다:

1. 교정 입력을 토글한다.

a. 현재 사용자가 교정 모드에 있다.

b. 전원 LED가 깜박임을 멈출 때까지 기다린다.

c. 이상적인 접촉을 가진 한 장의 스틸 시트 위에 폴 슈를 갖는 툴을 배치하고, 툴의 자속 소스를 온 상태 또는 대장적으로는 주지의 부분 온 상태로 턴 온 시킨다(주의: 이 단계는 사용자가 시트 재료 두께를 변경할 때마다 필요하다).

2. 교정 입력을 토글한다.

a. 전원 LED가 깜박임을 멈출 때까지 기다린다.

b. 일단 전원 LED가 깜박임을 멈추면, 유닛을 턴 오프 시킨다.

3. 일단 전원 LED가 깜박임을 멈추면, 툴은 다시 감지 모드로 돌아갈 것이다.

이 시점에서, 툴의 상태 출력은 제대로 작동해야 한다. 그렇지 않은 경우 교정 단계들을 반복한다. 후속 동작에서, 교정된 온 상태 또는 부분 온 상태에 대해 감지된 누출 자속이 임계량(절대치 또는 백분율)만큼 저장된 교정 값보다 작으면, 툴(10)은 단일 작업물 대신에 복수의 작업물들에 결합될 수 있다.

본원에 언급된 바와 같이, 영구 자석들(30, 32) 대신에 다른 구성의 자석들이 사용될 수 있다. 도 26-30을 참조하면, 본 개시의 예시적인 스위칭 가능한 영구 자석 어셈블리(200)가 도시되어 있다. 스위칭 가능한 영구 자석 어셈블리(200)는 자속 소스(15)를 대체할 수 있다. 또한, 영구 자석 어셈블리(200)는 자기 결합 장치(10)를 위한 하우징(22)과 반대로 비철 하우징에 배치된다. 본원에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 영구 자석 시스템200)의 폴 부분들(250)은 하우징 및 접촉 작업물(17)의 하부면에 위치되거나(도 29 및 30 참조) 폴 부분(250) 바로 아래에 위치하고 작업물(17)과 접촉하는 폴 연장 부재들 갖는다.

스위칭 가능한 영구 자석 어셈블리(200)는 하우징(22)에 배치될 상부 플래터(212) 및 하부 플래터(214)를 포함한다. 각각의 플래터들(212 및 214)은 복수의 이격된 영구 자석들(230) 및 복수의 폴 부분들(250)을 포함한다. 각각의 복수의 이격된 영구 자석들(230)은 예시적으로 단일 영구 자석으로 도시되지만, 하우징 내에 위치된 복수의 영구 자석들 및/또는 적어도 하나의 영구 자석들을 포함할 수 있다. 예시적인 플래터들은 미국 특허 번호 제7,161,451호 및 독일 실용신안 제DE202016006696U1호에 제공되며, 그 전체 개시 내용은 명백히 본원에 참조로서 통합된다.

도 26-30을 참조하면, 각 영구 자석(230)은 북극 면(232) 및 남극 면(234)을 갖는다. 플래터(212) 및 플래터(214)의 영구 자석(230) 및 폴 부분들(250)은 각각 폐쇄 형상을 형성하도록 배열되며, 폴 부분들(250) 중 하나는 2 개의 영구 자석들(230) 사이에 위치된다. 또한, 영구 자석(230)은 그 사이에서 폴 부분(250)과 접촉하는 2개의 영구 자석들(230) 각각이 북극 부분 또는 폴 부분(250)과 접촉하는 북극 면들 또는 남극 면들을 갖도록 배열된다. 인접 영구 자석들(230)의 북극 면들이 폴 부분(250)과 접촉될 때, 폴 부분(250)은 북극 부분으로 지칭된다. 인접 영구 자석들(230)의 남극 면들이 폴 부분(250)과 접촉될 때, 폴 부분(250)은 남극 부분으로 지칭된다.

상부 플래터(212) 및 하부 플래터(214) 각각은 동일한 짝수의 영구 자석(230) 및 동일한 수의 폴 부분들(250)을 포함한다. 일 실시예에서, 상부 플래터(212) 및 하부 플래터(214) 각각에서, 영구 자석들(230) 및 폴 부분들(250)은 원형 구성으로 배열된다.

실시예들에서, 툴(10)의 자석(30)과 같이, 하부 플래터(214)는 하부 플래터(214)를 포함하는 하우징에 대해 고정되어 유지되고, 툴(10)의 자석(32)과 같이, 상부 플래터 (212)는 하부 플래터(214)에 대해 회전한다. 상부 플래터(212)는 하부 플래터(214)에 대해 중심 축(294)을 중심으로 방향(290, 292)으로 회전하여 영구 자석(230) 및 하부 플래터의 폴 부분들(250)에 대한 영구 자석 (230) 및 상부 플래터 (212)의 폴 부분들(250)의 정렬을 변경한다.

스위칭 가능한 영구 자석 어셈블리(200)는 하부 플래터(214)의 남극 부분들(250)이 상부 플래터(212)의 남극 부분들(250)에 정렬되고, 하부 플래터(214)의 남극 부분들(250)이 상부 플래터(212)의 남극 부분들(250)에 정렬될 때 온 상태에 있는 것으로 간주된다. 온 상태에서, 작업물은 상부 플래터(212) 및 하부 플래터(214)의 정렬된 북극 부분들(250)으로부터, 작업물을 통해, 상부 플래터 (212 및 214))의 정렬된 남극 부분들(250)으로의 자기 회로의 완성으로 인해 자기 결합 장치(10)에 의해 고정된다.

스위칭 가능한 영구 자석 어셈블리(200)는 하부 플래터(214)의 남극 부분들(250)이 상부 플래터(212)의 북극 부분들(250)에 정렬되고, 하부 플래터(214)의 북극 부분들(250)이 상부 플래터(212)의 남극 부분들(250)에 정렬될 때 오프 상태에 있는 것으로 간주된다. 오프 상태에서, 작업물은 상부 플래터(212)의 정렬된 북극 부분들(250)로부터 하부 플래터(214)의 남극 부분들(250)로 그리고 상부 플래터(212)의 정렬된 북극 부분들로부터 하부 플래터(214)의 남극 부분들(250)로 상부 플래터(212) 및 하부 플래터(214 내에서의 자기 회로의 완성으로 인해 자기 결합 장치(10)에 의해 고정되지 않는다.

스위칭 가능한 영구 자석 어셈블리(200)는 상부 플래터(212)의 남극 부분들(250)이 하부 플래터(214)의 북극 부분들(250)과 부분적으로 오버랩되고, 상부 플래터(212)의 북극 부분들(250)이 하부 플래터(214)의 남극 부분들(250)과 부분적으로 오버랩될 때 부분 온 상태로 간주된다. 부분 온 상태에서, 작업물은 상부 플래터(212) 및 하부 플래터(214)의 오버랩되는 북극 부분들(250)으로부터, 작업물을 통해, 상부 플래터 및 하부 플래터(212 및 214)의 오버랩되는 남극 부분들(250)으로의 자기 회로의 완성으로 인해 자기 결합 장치(10)에 의해 고정된다. 상부 플래터(212)와 하부 플래터(214)의 오버랩되는 북극 부분들(250)과 상부 플래터(212)와 하부 플래터(214)의 오버랩되는 남극 부분들(250)의 오버랩 정도가 증가함에 따라 자기 회로의 세기가 증가한다.

도 26을 참조하면, 상부 플래터(212)가 예시된다. 상부 플래터(212)는 중앙 개구부(222) 및 복수의 반경 방향으로 연장되는 개구부들(224)을 갖는 원통형 베이스 컨포넌트(220)를 포함한다. 방사상으로 연장되는 개구부(224) 각각은 영구 자석(230)을 수용하도록 크기 조절 및 형상 조절된다. 각 영구 자석(230)은 북극 면(232), 남극 면(234), 반사상 내 측면(236), 방사상 외 측면(238), 상부(240) 및 하부를 갖는다.

도 27을 참조하면, 상부 플래터(212)의 상면도가 도시된다. 원통형 베이스 컴포넌트(220)는 영구 자석(230)의 각각의 북극 면들(232), 남극 면들(234), 방사상 내 측면들(136) 및 방사상 외 측면들(138)을 둘러싼다. 일 실시예에서, 개구부들(224)은 관통 개구부들(through apertures)가 아니라, 원통형 베이스 컴포넌트(220)의 하단으로부터의 블라인드 깊이 개구부들(blind depth apertures)이므로, 원통형 베이스 컴포넌트(220)가 또한 폴 부분들(250)의 상부(240)를 둘러쌀 것이다. 예시된 실시예에서, 원통형 베이스 컴포넌트(220)는 단일 일체형 컴포넌트이다. 일 실시예에서, 원통형 베이스 컴포넌트(220)는 함께 결합된 둘 이상의 컴포넌트들로 구성된다.

도 27에 도시된 바와 같이, 영구 자석들(230)은 인접 자석들의 북극 면들(232)이 서로 대면하고 인점 자석(230)의 남극 면들(234)이 서로 대면하도록 배열된다. 이 배열은 영구 자석(230) 사이의 원통형 베이스 컴포넌트(220)의 부분들(250)이 영구 자석(230)을 위한 폴 연장부로 작용하도록 한다. 실시예들에서, 베이스 컴포넌트(220) 및 이에 따른 폴 부분들(250)은 스틸로 만들어진다. 적절한 강자성 재료들이 베이스 컴포넌트(220)에 사용될 수 있다.

도 28을 참조하면, 상부 플래터(212)는 하부 플래터 하부 플래터(214)에 대해 분해된 것으로 도시된다. 하부 플래터(214)는 일반적으로 상부 플래터(212)와 동일하다. 상부 플래터(212)는 스위칭 가능한 영구 자석 어셈블리(200)를 온 상태, 부분 온 상태 또는 오프 상태에 배치하기 위해 하부 플래터(214)에 대해 회전될 수 있다.

도 29를 참조하면, 상부 플래터(212) 및 하부 플래터(214)는 상부 플래터(212)의 남극 부분들(250)이 하부 플래터(214)의 남극 부분들(250)과 인접하고, 상부 플래터(212)의 북극 부분들(250)이 하부 플래터(214)의 북극 부분들(250)과 인접한 온 상태로 배열된다. 온 상태에서, 강자성 재료로 만들어진 작업물(27)은, 상부 플래터(212) 및 하부 플래터(214)의 정렬된 북극 부분들(250)로부터, 작업물(27)을 통해, 상부 플래터(212) 및 하부 플래터(214)의 정렬된 남극 부분들(250)로의 자기 회로의 완성으로 인해, 상부 및 하부 플래터들(212, 214)를 포함하는 자기 결합 장치에 의해 고정된다 북극 및 남극 부부들(250)의 하부 표면들은 작업물 접촉 계면들을 형성한다. 대안으로, 도 1의 것과 다른 형상이지만, 폴 슈들(38)의 인스턴스들은 작업물(170)에 작업물 접촉 계면들(44)을 제공하기 위해 북극 및 남극 부분들(250)의 하부 표면들과 작업물(17) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 센서들(98)은 북극 및 남극 부분들(250) 중 인접한 다양한 폴 부분들에 배치될 수 있다. 실시예들에서, 북극 부분들(250) 중 적어도 하나 및 남극 부분들(250) 중 적어도 하나는 각 북극 부분 및 각 남극 부분과 연관된 누출 자속을 모니터링하기 위해 그와 관련된 센서(98)를 갖는다. 도 27에 도시된 바와 같이, 제1 센서(98)는 북극 부분(250) 바로 위 또는 북극 부분(250)의 방사상 외측과 같은 북극 부분(250)에 근처에 배치될 수 있으며, 제2 센서(98)는 남극 부분(250) 바로 위 또는 남극 부분(250)의 방사상 외측과 같은 남극 부분(250) 근처에 배치될 수 있다. 로직 제어 회로(23)는 영구 자석 어셈블리(200)를 포함하는 장치의 동작 상태를 결정하기 위한 센서 값들을 저장하기 위해 자기 결합 장치(10)에 대해 본원에 설명된 바와 유사한 방식으로 영구 자석 어셈블리(200)에 대한 교정 실행을 수행할 수 있다.

도 30을 참조하면, 상부 플래터(212) 및 하부 플래터(214)는 상부 플래터(212)의 남극 부분들(250)이 하부 플래터(214)의 북극 부분들(250)과 인접하고, 상부 플래터9212)의 북극 부분들(250)이 하부 플래터(214)의 남극 부분들(250)과 인접한 오프 상태로 배열된다. 오프 상태에서, 강자성 재료로 만들어진 작업물(27)은, 상부 플래터(212)의 정렬된 남극 부분들(250)과 하부 플래터(214)의 북극 부분들(250) 사이 그리고 상부 플래터(212)의 정렬된 북극 부분들(250)과 하부 플래터(214)의 남극 부분들(250) 사이의 자기 회로의 완성으로 인해, 상부 및 하부 플래터들(212, 214)를 포함하는 자기 결합 장치에 의해 고정되지 않는다. 다시 말해, 플래터들(212 및 214)는 외부 자계가 붕괴되도록 하는 폴 부분들(150) 내의 자기 회로를 단락시킨다. 상부 플래터(212) 및 하부 플래터(214)는 또한 상부 플래터(212) 및 하부 플래터(214)를 포함하는 자기 결합 장치의 하나 이상의 부분 온 상태들을 베공하도록 배열될 수 있다.

본원에 언급된 바와 같이, 영구 자석들(30, 32) 대신에 다른 구성의 자석들이 사용될 수 있다. 도 31-33을 참조하면, 본 개시의 예시적인 스위칭 가능한 영구 자석 어셈블리(300)가 도시되어 있다. 스위칭 가능한 영구 자석 어셈블리(300)는 자속 소스(15)를 대체할 수 있다. 또한, 영구 자석 어셈블리(300)는 자기 결합 장치(10)를 위한 하우징(22)과 반대로 비철 하우징에 배치된다. 본원에 보다 자세히 설명된 바와 같이, 영구 자석 시스템(300)의 폴 부분들(350)은 하우징 및 접촉 작업물(17)의 하부면에 위치되거나(도 31-33 참조) 폴 부분(250) 바로 아래에 위치하고, 작업물(17)과 접촉하는 폴 연장 부재들 갖는다.

스위칭 가능한 영구 자석 어셈블리(300)는 상부 어셈블리(312) 및 하부 어셈블리(314)를 포함한다. 각각의 어셈블리들(312 및 314)은 복수의 이격된 영구 자석들(330) 및 복수의 폴 부분들(350)을 포함한다. 각각의 복수의 이격된 영구 자석들(330)은 예시적으로 단일 영구 자석으로 도시되지만, 하우징 내에 위치된 복수의 영구 자석들 및/또는 적어도 하나의 영구 자석들을 포함할 수 있다.

각 연구 자석(330)은 북극 면(N) 및 남극 면(S)을 갖는다. 어셈블리(312) 및 어셈블리(314)의 영구 자석들(330) 및 폴 부분들(350)은 폴 부분들(350) 중 하나가 두 개의 영구 자석들(330) 사이에 배치되는 선형 어레이로 각각 배열된다. 또한, 영구 자석들(330)은 그들 사이의 폴 부분(350)과 접촉하는 두 개의 영구 자석들(330) 각각이 폴 부분(350)과 접촉하는 북극 면들(N) 또는 남극 면들(S)을 갖도록 배열된다. 인접 영구 자석들(330)의 북극 면들(N)이 폴 부분(350)과 접촉될 때, 폴 부분(350)은 북극 부분으로 지칭된다. 인접 영구 자석들(330)의 남극 면들(S)이 폴 부분(350)과 접촉될 때, 폴 부분(350)은 남극 부분으로 지칭된다.

실시예들에서, 툴(10)의 자석(30)과 같이, 하부 어셈블리(314)는 하부 어셈블리(314)에 대해 고정되며, 툴(10)의 자석(32)과 같이, 상부 어셈블리(312)는 하부 어셈블리(314)에 대해 회전한다. 상부 어셈블리(312)는 하부 어셈블리(314)의 영구 자석들(330) 및 폴 부분들(350)에 대해 상부 어셈블리(312)의 영구 자석들(330) 및 폴 부분들(350)의 정렬을 변경하기 위해 하부 어셈블리(314)에 대해 방향(390 및 392)으로 병진 이동할 수 있다. 하부 어셈블리(312)의 영구 자석들(330)은 폴 부분들(350)에 결합된 폴 슈들(340)로 인해 작업물(17)로부터 이격된다. 대안적으로, 폴 부분들은 간격을 제공하도록 확장될 수 있다. 추가로, 스페이서(spacer)(도시되지 않음)가 상부 어셈블리(312) 및 하부 어셈블리(314)의 영구 자석들 사이에 제공된다.

스위칭 가능한 영구 자석 어셈블리(300)는 하부 어셈블리(314)의 남극 부분들(350)이 상부 어셈블리(312)의 남극 부분들(350)과 정렬되고, 하부 어셈블리(314)의 북극 부분들(350)이 상부 어셈블리(312)의 북극 부분들(350)과 정렬될 때 온 상태인 것으로 간주된다. 온 상태에서, 작업물(17)은 상부 어셈블리(312) 및 하부 어셈블리(314)의 정렬된 북극 부분들(350)로부터, 작업물(27)을 통해, 상부 어셈블리(312) 및 하부 어셈블리(314)의 정렬된 남극 부분들(350)로의 자기 회로의 완성으로 인해 스위칭 가능한 영구 자석 어셈블리(300)에 의해 고정된다.

스위칭 가능한 영구 자석 어셈블리(300)는 하부 어셈블리(314)의 남극 부분들(350)이 상부 어셈블리(312)의 북극 부분들(350)과 정렬되고, 하부 어셈블리(314)의 북극 부분들(350)이 상부 어셈블리(312)의 남극 부분들(350)과 정렬될 때 오프 상태인 것으로 간주된다. 오프 상태에서, 작업물(17)은 상부 어셈블리(312)의 정렬된 북극 부분들(350)로부터 하부 어셈블리(314)의 남극 부분들(350)로 그리고 상부 어셈블리(312)의 정렬된 북극 부분들(350)로부터 하부 어셈블리(314)의 남극 부분들(350)로 상부 어셈블리(312) 및 하부 어셈블리(314) 내에서 자기 회로의 완성으로 인해 스위칭 가능한 영구 자석 어셈블리(300)에 의해 고정되지 않는다.

스위칭 가능한 영구 자석 어셈블리(300)는 상부 어셈블리(312)의 남극 부분들(350)이 하부 어셈블리(314)의 북극 부분들(350)과 부분적으로 오버랩되고, 상부 어셈블리(312)의 남극 부분들(350)이 하부 어셈블리(314)의 남극 부분들(350)과 부분적으로 오버랩될 때 부분 온 상태인 것으로 간주된다. 부분 온 상태에서, 작업물(17)은 상부 어셈블리(312) 및 하부 어셈블리(314)의 오버랩되는 북극 부분들(350)로부터, 상부 어셈블리(312) 및 하부 어셈블리(314)의 오버랩되는 남극 부분들(350)로의 자기 회로의 완성으로 인해 스위칭 가능한 영구 자석 어셈블리(300)에 의해 고정될 수 있다. 상부 어셈블리(312)와 하부 어셈블리(314)의 오버랩되는 북극 부분들(350)과 상부 어셈블리(312)와 하부 어셈블리(314)의 오버랩되는 남극 부분들(350)의 오버랩 정도가 증가함에 따라 자기 회로의 세기가 증가한다.

또한, 센서들(98)은 북극 및 남극 부분들(350) 중 인접한 다양한 폴 부분들에 배치될 수 있다. 실시예들에서, 북극 부분들(350) 중 적어도 하나 및 남극 부분들(350) 중 적어도 하나는 각 북극 부분 및 각 남극 부분과 연관된 누출 자속을 모니터링하기 위해 그와 관련된 센서(98)를 갖는다. 도 31에 도시된 바와 같이, 제1 센서(98)는 북극 부분(350) 바로 위 또는 북극 부분(350)의 방사상 외측과 같은 북극 부분(350)에 근처에 배치될 수 있으며, 제2 센서(98)는 남극 부분(350) 바로 위 또는 남극 부분(350)의 방사상 외측과 같은 남극 부분(350) 근처에 배치될 수 있다. 로직 제어 회로(23)는 영구 자석 어셈블리(300)를 포함하는 장치의 동작 상태를 결정하기 위한 센서 값들을 저장하기 위해 자기 결합 장치(10)에 대해 본원에 설명된 바와 유사한 방식으로 영구 자석 어셈블리(200)에 대한 교정 실행을 수행할 수 있다.

도 8-12를 참조하면, 실시예들에서, 자기 결합 장치(10)는 자기 결합 툴(10)을 사용하여 작업물을 처리한 후에 잔류 자성을 제거하기 위한 디가우싱 기능(degaussing functionality)을 포함한다.

예시적인 실시예에서, 자기 결합 장치(10)는 온-오프 스위칭 가능한 다이폴 자속 소스(15); 자속 소스(15)가 수용되는 제1 하우징 컴포넌트(22); 및 각 작업물 체결 표면(44)을 갖는 자극 연장 슈들(38)의 쌍을 포함한다. 폴 연장 슈들(38)은 자속 소스(15)로부터 자속을 수신하기 위한 제1 하우징 컴포넌트(22)에 장착되며, 이는 작업물 체결 표면들(44)에서 이용 가능하게 할 수 있다. 적어도 하나의 자계 센서들(98)이지만, 바람직하게는 많은 폴 연장 슈들 및/또는 작업물 체결 표면들의 수와 동이할 수의 제1 자계 검출 센서들은 미리 결정된 거리만큼 떨어져 위치되지만 바람직하게는 폴 연장 슈들 중 관련된 하나의 작업물 체결 표면(44) 반대편의 단부에서 자속 검출 표면들(46)에 근접하여 위치된다. 상기 두 개의 자극 연장 슈들(38) 중 관련된 하나의 섹션 주위에 각각 하나씩 감긴, 디가우싱 전기적 와인딩들의 쌍이 제공된다. 로직 제어 회로(23)는 추가로 (i) 상기 적어도 하나의 자계 센서로부터 출력 신호를 수신하고 상기 자속 소스가 오프로 스위칭되는 것을 나타낸는 상기 툴의 동작 상태를 상기 출력 신호(들)로부터 결정하고, (ii) 이러한 경우 상기 디가우싱 전기적 와인딩들에 대한 전원 공급 장치를 스위칭 온 시키고, (iii) 상기 디가우싱 전기적 와인딩들이 미리 설정된 시간에 걸쳐 진동 및 교번 자계를 생성하는 디가우싱 사이클을 수행하도록 동작한다.

실시예들에서, 디가우싱 전기적 와인딩(110) 및 교체 가능한 폴 연장 슈 부재(38)는 제1 하우징 컴포넌트(29)에 탈착 가능한 모듈식 유닛들을 형성하고, 폴 연장 슈 부재(38)는 작업물(17)에 EOAMT(10)를 자기적으로 결합하는데 사용된 EOAMT(10)의 자속 전달 회로의 일부를 형성할 뿐만 아니라, 작업물(17)의 디가우싱 동안 디가우싱 사이클로 동작되는 전자석의 디가우싱 와인딩들(110)과 일부를 형성한다.

실시예들에서, 로직 제어 회로(23)는 자기 결합 장치(10)가 이전에 자기 결합 장치(10)로 처리된 작업물(17)로부터 자기 결합 장치(10)가 제거되기 직전에, 즉, 자기 결합 장치(10)가 작업물(17)에서 작업물 체결 표면들(44)에 정지되고, 자속 소스(15)가 디커플링을 달성하기 위해 턴 오프 될 때, 디가우싱 사이클이 수행되도록 고안된다. 이 단계에서, 디가우싱 사이클을 수행함으로써, 자기 결합 장치(10)의 폴 슈들(38)은 자기 결합 장치(10)를 오프 상태로 놓은 후에 자기 잔류을 나타내는 제1 위치의 작업물 영역에 디가우싱 동작을 포커싱하기 위한 도관들로 작용할 것이다.

실시예들에서, 폴 연장 슈들(38)은 적어도 두 개의 컴포넌트들인, 제1 하우징 컴포넌트에 회정 가능한 방식으로 고정된 제1 폴 연장 부재(38a) 및 제1 부재에 연장되어 제거 가능하게 고정되고 작업물 체결 표면(44)를 정의하는 제2 폴 연장 부재(38b)로 구성되며, 디가우싱 전기적 와인딩들(110)은 제2 폴 연장 부재(38b)의 섹션을 둘러싼다. 이 2-파트 폴 슈 레이아웃은, 단순히 제1 폴 연장 부재(38a)로부터 제2 폴 연장 부재(38b)를 분리하도록 함으로써, EOAMT(10)가 디가우싱 기능이 있거나 또는 없이 배치되게 할 수 있으며, 이로써 제1 폴 슈 부재(38a)는 작업물 체결 표면(44)을 나타내고/제공할 것이다. 동일하게, 제2 폴 슈 부재(38b)는 작업물(17)의 지오메트리에 최적화되는 작업물 체결 표면(44)을 제공하기 위해 교체 가능하게 할 수 있다.

실시예들에서, 폴 슈들(38)은, 디가우싱 와인딩들(110)에 의해 커버되는 섹션에서, 디가우싱 와인딩(110)에 생성될 때 발생하는 실질적이고 바람직하게 모든 자속을 작업물 체결 표면(44)으로 보내기에 충분한 단면을 갖는다. 이는 디가우싱 와인딩(110)에 의해 제공되는 모든 자속이 폴 연장 슈들(38)과의 접촉 구역에서 작업물(17)의 디가우싱을 수행하는데 효과적으로 사용되도록 보장한다. 폴 슈들(38)이 디가우싱 와인딩들(110)에 의해 커버되는 섹션에서 통전될 때 생성되는 자속의 실질적인 일부(그러나 모두는 아님)를 작업물 체결 표면(44)으로 보내고 작업물 체결 표면(44) 주위에 자속 누출을 발생시키기에 충분한 단면을 갖는 것도 물론 가능하다. 이 조치는 폴 확장 슈들과 작업물 사이의 즉각적인 접촉 구역 외부의 디가우식 구역들에 도움이 될 것이다.

실시예들에서, 로직 제어 회로(23)는 본원에 더 상세히 설명되는 바와 같이 디가우신 와인딩들(110)에 공급되는 펄스 폭 변조(PWM) 전류를 생성하기 위한 AC 드라이버 (하드웨어 또는 소프트웨어)를 더 포함한다. 또한, 실시예들에서, 디가우싱 사이클을 수행하기 위한 로직 제어 회로(23)의 기능 블록.

실시예들에서, 강자성 폴 연장 슈즈들(38)의 섹션을 감싸는(즉, 둘러싸는) 디가우싱 와인딩들(110)은 전자석(electromagnet)을 효과적으로 발생시킨다. 로직 제어 회로(23)의 제어 회로 및 마이크로 프로세서는 전자석이 폴 슈들(38) 아래의 극성(polarity) 및 크기를 번갈아 구동되도록 구성된다. 폴 슈들(38)은 항상 툴의 정상(결합) 사용 도안 반대 방향으로 자기장을 갖는다. 크기가 다른 툴의 경우, 전자석들의 파라미터들은 새로운 잔류 필드를 생성하지 않고 작업물에 남았는 잔류 자계를 극복하기 위해 자계의 세기를 자기 결합 장치(10)에 배치된 스위칭 가능한 영구 자석 유닛의 세기와 상관시키도록 변경된다.

디가우싱 기능을 수행하는 두 개의 전자석들은 일반적인 DC 모터 드라이버를 사용하여 제어될 수 있다. 작업물(17)에 남겨진 잔류 자성을 최소화하기 위해, 크기가 감소하는 교번 자계가 사용된다. 교번 자계는 펄스 폭 변조(PWM) 파형과 방향 핀으로 마이크로 컨트롤러에 의해 (전용 DC 모터 구동 칩을 통해) 제어된다. 방향 핀은 디가우싱 와인딩들(코일들)에 공급되는 전류의 방향을 번갈아 바꾸는 것이다. PWM 파형은 전자석을 통해 보이는 실제 자기장을 제어하는 것이다.

PWM 파형과 주파수, 듀티 사이클 및 진폭과 같은 자기장에 영향을 미치는 많은 파라미터들이 있다. 다른 지오메트리들 및 스틸 조성을 갖는 작업물들(17)은 적절하게 디가우싱하기 위해 상이한 파라미터들을 필요로 한다. 따라서, 제어 회로는 프로그래밍된 마이크로 프로세서가 액세스할 수 있는 사전 정의된 파라미터 테이블을 저장하기 위한 적절한 메모리 뱅크가 제공될 수 있거나, 대안적으로는 파라미터들이 순환되고 변경되는 동안 교정 실행 동안 샘플링된 커스텀화된 데이터가 저장되고, 작업물의 잔류 자성이 측정된 다음, 특정 작업물의 원하는 디가우싱 레벨을 달성하는 PWM 파형에 대한 '최적의' 파라미터들이 결정된다. PWM 드라이버들의 다양한 형태를 달성하기 위한 예시적인 하드웨어 회로들이 미국 특허 번호 제3,895,270호 및 제4,384,313호에 제공되지만, 프로그램 가능한 마이크로 프로세서에 결합된 보다 일반적인 회로들도 사용될 수 있다.

도면을 참조하여 예시적인 실시들이 도시된다. 도 8-11을 참조하면, 디가우싱 기능을 포함하는 자기 결합 장치(10)의 예시적인 실시예가 예시된다. 폴 슈들(38)은 각 폴 슈(38) 주위를 감싸는 디가우싱 와인딩들(degaussing windings)(110)을 포함한다.

멀티 피스 강자성 폴 연장 슈(38)가 제공된다. 폴 슈들(38)은 체결 스크류(40) 쌍을 사용하여 하우징(22)의 하부 부분에 폭-방향 리세스된 면들에 장착된다. 폴 슈(38)들은 하우징(22)의 하부에서 폭-방향 측면에 장착되고 하우징(22)의 상부의 형상을 보완하는, 그 높이를 따라 챔퍼링된 에지를 갖는 실질적으로 직사각형 프리즘형 제1 부재(38a) 및 수직형 슈 부재(38a)의 하부 단자 단부들에서 나사(38c)를 체결하여 고정된 직사각형 플레이트형 제2 부재(38b)를 포함한다. 대안적인 형상의 폴 슈들(38')이 사용될 수 있다.

폴 연장 슈즈들(38)은 예시된 실시예에서 각 작업물 체결 표면들(44)은 편평하지만, 자기적으로 결합되고 툴(10)에 의해 처리될 작업물에 대해 굴곡지거나 균일하지 않은 타겟 표면에 대해 맞게 입접하여 형성되도록 상이한 지오메트리이거나 및/또는 윤곽이 형성되는 하부면(즉, 제2 부재(38b))에서 정의한다. 하우징(22)의 하부 부분에 정의된 리셉터클에 폴 슈 부재들(38a)의 핏(fit)은 자기 회로 에어 갭을 최소화하거나 실질적으로 회피하며; 다시 말해, 하우징(22)의 두꺼운 벽면 폭-방향 부분과 폴 슈(38)는 함께 자석들(30, 32)으로부터 하우징(22)의 상부 축 방향 단부면 및 폴 슈들(38)의 하부 단부까지 자속 경로를 형성한다.

도 11을 참조하면, 디가우스 어셈블리(110)의 분해도가 예시된다. 디가우스 어셈블리(110)는 보빈(bobbin)(112)을 중심으로 감긴 전기적 디가우싱 와인딩 또는 코일(114)을 포함하며, 아래에 설명되는 바와 같은 제어 회로로의 연결을 위한 2-와이어 리본 케이블(116)을 포함한다. 코일(114) 및 보빈(112)은 비-강자성 스틸 또는 다른 재료로 만들어진 상부 보빈 커버(118) 내에 수용되며, 이에 의해 리본 케이블(116)은 보빈 커버(118)의 상부 벽의 개구부를 통과한다. 그런 다음 하부 리본 커버(120)는 파스너(fasteners)(122)를 통해 상부 보빈 커버(118)에 체결된다.

그런 다음 위에 언급된 스위칭 가능한 영구 자석 유닛(20)의 폴 연장 슈(38)는 보빈(112)을 통해 연장하고 상부 보빈 커버(118)의 상보적인 개구부를 지나 돌출하도록 하부 보빈 커버(120)의 중간에 있는 적절하게 대응되는 형상의 개구부를 통해 직사각형 프리즘형 폴 슈 컴포넌트(38a)를 슬라이딩시킴으로써 디가우싱 모듈에 통합된다. 작업물 체결 표면(44)을 제공하는 커스텀 가능한 폴 연장 슈 컴포넌트(38b)는 파스너(38c)를 사용하여 폴 슈 컴포넌트(38a)의 하부 축방향 단부에 이미 부착되거나, 나중에 고정될 수 있고 하부 보빈 커버 플레이트(120)에 맞닿아 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 폴 연장 슈 컴포넌트(38a) 및 디가우싱 코일(114)은 디가우싱 사이클을 수행하기 위한 전용 전자석을 효과적으로 제공한다.

이제 도 10을 참조하면, 각 2-와이어 리본 케이블(116)은 원통형 보어(24)의 폭-방향에서 하우징(22)의 상부 부분을 통해 연장되는 전용 디가우스 와이어 라우팅 보어(124)를 통해 라우팅되고, 2개의 디가우스 모듈들(110)은 위에서 언급된 체결 볼트(40)를 통해 스위칭 가능한 자석 유닛(20)의 하우징 22)에 부착되며, 이에 따라 또한 폴 연장 슈들(38)을 유닛(22)에 고정시켜, 작업물에 부착하기 위해 툴(10)의 정상 동작에 사용되는 스위칭 가능한 자속 소스의 완성을 제공한다.

로직 제어 회로(23), 특히 메인 PCB(92)는 디가우스 모듈(110)을 동작시키기 위해, 특히 디가우싱 코일(114)을 통해 전송되는 디가우싱 AC를 생성(및 파형을 제어)하기 위해 필요한 필수 하드웨어 및 소프트웨어를 통합한다. 디가우싱 모듈들(110)의 2-와이어 리본 케이블들은 보드-대-보드 커넥터들(102, 104)을 통해 메일 제어 보드 PCB(92)에 연결되는 폴 보드 PCB(94)에서 소켓에 부착된다.

리본 케이블(116)을 통해 코일(114)로 흐르는 전류(이는 디가우싱 코일들(114)에 대한 동작 신호로서 적절하게 설명될 수 있는 PWM 변조된 것으로 주어짐)는 메인 컨트롤러 PCB(92) 상의 마이크로 컨트롤러 및 모터 드라이버를 통해 제어된다. 이러한 신호들은 고주파수 AC 신호를 제공하기 위해 마이크로 컨트롤러롭터 PWM 파형을 통해 제어된다. 디가우싱 PWM 및 방향 핀은 북극 및 남극 사이에서 양/음을 교번시키고 각 주기의 크기를 줄임으로써 동작된다. 디가우싱되는 작업물의 재료, 조성 및 지오메트리에 따라, 다양한 파형 파라미터들이 제한하는 것은 아니나, 주파수, 크기 및 형상을 포함하여 변경되어야 한다.

PWM 신호들은 작업물과 함께 빠르게 변화하는 자기 디가우싱 회로를 효과적으로 생성하아 잔류 자기를 제거한다. 예시적인 프로세스들이 개시된다.

디가우싱 코일(114)과 관련하여, 와이어 게이지, 길이 및 권선의 수(뿐만 아니라 코일의 폴 연장 슈(또는 전자석의 코어)로부터의 권선의 거리는 코일의 인덕턴스 및 레지스턴스에 영향을 미친다. 인덕턴스 및 레지스턴스의 변화는 코일의 램프 업 시간에 영향을 미치며, 이는 다양한 코일 (다양한 크기 단위)에 다양한 일련의 PWM 파형들이 필요함을 의미한다. 적절한 빈도를 결정하기 위해 이상적인 램프 업 시간이 사용될 수 있다. 일반적으로, 큰 디가우싱 유닛들은 더 많은 코일 규모를 필요로 하며, 이는 램프 업 시간을 증가시키므로 큰 장치는 디가우싱하는데 더 오래 걸린다.

코일이 배선되는 방식은 코일의 인덕턴스 및 레지시턴스에 영향을 미친다. 코일드이 직렬로 배선되면, 레지스턴스는 병렬일 때보다 크게 2배이다. 따라서, 코일이 배선되는 방법 또한 PWM 파형에 영향을 미친다.

실시예들에서, 5개의 파라미터들이 로직 제어 회로(23)에 의해 디가우싱 코일(114)의 동작을 변경하는데 사용된다. 이러한 파라미터들은 (a) 프리스케일러(Prescaler): 프리스케일러는 메인 PCB 보드의 STM32F030R8T6. 240의 메인 클록으로부터 카운터 클록 주파수를 분할함(주기가 200으로 설정될 때 각 펄스의 주파수가 1kHz임); (b) 주기: 각 개별 펄스 동안의 주기(프리스케일러가 240으로 설정된 경우 1 유닛 = 5μs를 갖는 양의 정수); (c) 단계: 각 진폭의 펄스 수(양의 정수)); (d) 사이클: 디가우싱하는데 사용된 진폭 수(양의 정수); 및 (e) 진폭: 디가우싱하는데 사용된 최대 듀티 사이클(0<x<1로 플로트)을 포함한다.

예시적인 디가우스 파형이 도 12에 도시된다. 스텝 함수는 사인파 형태를 더 가깝게 모방하려는 다른 유형의 함수로 대체될 수 있다는 것에 유의해야 한다. 다음은 도 12의 파형을 생성하는데 사용되는 파라미터의 목록이다: ( a) 주기: 10(프리스케일러가 240으로 설정될 때 이 그래프의 1 시간 단위 = 5 μs); (b) 단계: 3 (사이클 당 3 개의 포지티브 단계 및 3 개의 네가티브 단계가 있음에 유의); (c) 사이클: 3 (파형이 포지티브로 진행한 다음 네가티브로 진행하며, 총 3번을 진행함. 또한 사이클의 수는 다른 크기의 수와 동일하는 것에 유의); (d) 진폭: 0.9 (최대 듀티 사이클은 0.9이며 평균 파형 크기는 듀티 사이클/진폭과 동일함) 또한 크기는 최대 진폭을 사이클 수로 나눈 0.9/3 = 0.3 (첫 번째 사이클 = ± 0.9; 두 번째 사이클 = ± 0.6; 및 세 번째 사이클 = ± 0.3)으로 결정된다.

위의 파라미터들을 변화시키면서 교정을 수행함으로써, 자기 결합 툴(10)의 디가우싱 효율 및 유효성이 최적화될 수 있다. 예를 들어, 아래의 표는 Magswitch AR70 장치에 기초한 디가우스 기능을 갖는 프로토 타입 결합 툴을 사용하여 획득된 데이터를 사용하여 준비되었다. 표는 다른 소프트웨어 파라미터들의 성능과 관측된 최대 잔존 가우스 레벨을 비교한다. 이 데이터는 51200 스틸에서 취했으며, 이는 잔류 자성을 보유하는 것으로 알려져 있다. 이 데이터는 240으로 설정된 프리스케일러로 획득되었다.

테스트 #	주기 (1 단위 = 5μs)	단계	사이클	진폭	최대 잔류 관측치(G)
1	400	100	5	0.95	12
2	400	50	10	0.95	17
3	400	50	5	0.95	15

표 1: 51200 스틸에 대한 AR70 디가우스 데이터

사이클 당 단계들의 수는 두 번째 및 세 번째 테스트와 비교하여 첫 번째 테스트의 양의 두 배이다. 첫 번째 테스트는 잔차가 더 낮아서 두 번째 및 세 번째 테스트의 램프 업 시간이 충분히 길지 않았다(단계들의 수가 램프 업과 직접 관련됨).

디가우스 기능이 있는 Magswitch J50 유닛인 다른 유형의 자속 유닛을 사용하여, 주어진 작업물에 대한 최상의 디가우싱 결과를 결정하는데 있어 교정 테스트 실행의 중요성을 나타내는 다른 테스트들이 수행되었다.

디가우싱 코일에 공급되는 PWM 신호의 생성에 있어 다음의 소프트웨어 파라미터가 사용되었다: 프리스케일러: 240; 주기: 250; 단계: 10; 사이클: 20; 및 진폭: 0.7. 이러한 매개 변수를 사용하면, 디가우스 사이클은 약 200ms가 걸리고, 코일의 최대 전류 소모는 약 0.9A였다. 코일은 이 유닛치에 병렬로 배선되었다. 코일의 총 레지스턴스는 약 8 Ω이다.

파라미터들의 변경으로, 다른 결과들이 관찰될 수 있다. 두 번째 테스트의 경우 디가우싱 코일에 공급되는 PWM 신호의 생성에 있어 다음의 소프트웨어 파라미터가 사용되었다: 프리스케일러 : 240; 주기: 300; 단계: 10; 사이클: 20; 및 진폭: 0.7. 이러한 파리미터들을 사용하면, 디가우스 사이클은 200 ms가 걸리고, 최대 전류 소모는 약 0.3A였다. 코일은 이 유닛에서 직렬로 배선된다. 코일의 총 레지스턴스는 약 30 Ω이다.

이러한 파라미터들을 좁히기 전에 많은 다른 파라미터들이 테스트되었다. 초기에, 단계들의 수가 훨씬 많았지만, 디가우싱에 부정적인 영향을 미치는 더 지속적인 자계가 발생되었다. 사이클의 수는 초기에 훨씬 더 적었지만, 단계들의 수가 감소하면 디가우스 사이클을 0.5 초 미만으로 유지하면서 사이클 수를 늘릴 수 있었다. 진폭은 초기에 컸지만, 이 유닛의 주파수가 증가하였으며, 트랜지스터 스위칭 속도의 한계에 문제가 있었다.

위에 제공된 데이터는 프로토 타입 개발에 기초하고 있으며, 최적화는 작업물을 로봇식으로 처리하는데 있어 허용될 수 있는 디가우싱 사이클 시간을 산출할 것이라는 것이 이해될 것이다.

도 24를 참조하면, 로직 제어 회로(23)의 기능적 처리 순서(600)가 예시된다. 프로세싱 순서는 주어진 작업물(170)에 대해 툴의 초기 4 개의 교정 프로세스들을 구현할 때 수행하도록 '툴'의 소프트웨어가 프로그램되는 다양한 단계들, 및 실제 센서 데이터와 교정된 임계 센서 데이터(평균화됨)의 비교에 기초하여, 작업물(17)과의 자기 상호작용에 있어 툴의 다양한 가능한 상태를 결정할 때 수행되는 단계들을 도시한다. 툴(10)은 블록(602)에 의해 표현된 바와 같이, 시작 루틴을 실행시킨다. 블록(604)에 의해 표현된 바와 같이, 입력 장치들(41)의 디가우스 입력이 트리거되었는지를 확인하기 위한 점검이 이루어진다. 트리거되면, 블록(606)에 의해 표현된 바와 같이 자속 소스(15)가 오프 상태에 있는지를 결정하기 위한 점검이 이루어진다. 그렇다면, 블록(608)으로 표현된 디가우스 사이클이 수행된다.

디가우스 입력이 트리거되지 않은 경우, 블록(610)에 의해 표현된 바와 같이, 입력 장치들(41)의 교정 입력이 트리거되었는지를 결정하기 위한 점검이 이루어진다. 그렇다면, 블록(612)에 의해 표현된 바와 같이, 4 단계의 교정 실행이 수행된다. 일 예에서, 자기 결합 장치(10)는 작은 정사각형(100mm x 100mm)인 단일 시트 두께(1mm)로 교정된다. 두 개의 제한 위치들은 시트의 중심 근처의 자기 결합 장치(10)의 위치들에 대해 교정된다. 북극 신호는 시트의 엣지(코너가 아님)에 있는 북극 슈에 대해 교정되고, 남극 신호는 시트의 엣지(코너가 아님)에 있는 남극 슈에 대해 교정된다.

교정 입력이 트리거되지 않은 경우, 블록(614)으로 나타낸 바와 같이, 자기 센서들(98)에 대한 센서 값들이이 평균화된다. 일 예에서, 블록(614)은 각각의 센서(98)에 대해 정의된 (매우 짧은) 측정 시간 기간 내에 툴 샘플링 자속 데이터 포인트의 자계 센서 값들을 평균화하고, 자계 센서의 온보드 프로세서 및 센서 신호 프로세싱 회로 유닛에 의해 이러한 신호들를 처리하는 것을 수반하며, 그 모두는 수 밀리 초 내에 수행될 수 있다. 이는 물론 다양한 툴 상태를 결정하기 위해 데이터 샘플링 정확도 및 툴 센서 제품군의 성능을 향상시킨다.

블록(616)에 의해 표현된 바와 같이, 샘플링된 값들이 자속 유닛(15)이 온 상태 (또는 교정된 부분 온 상태)에 있음을 나타내는지를 보기 위한 확인이 이루어진다. 그렇지 않다면, 블록(618)에 표현된 바와 같이, 자속 회로가 오프인 것으로 결정된다. 그렇다면, 블록(620)에 표현된 바와 같이, 자속 회로가 온인 것으로 표시된다.

북극 슈와 연관된 자기 센서에 대한 평균 센서 값들 및 남극과 관련된 자기 센서에 대한 센서 값들이, 블록(622)에 의해 표현된 바와 같이, 제한 위치 1 및 제한 위치 2 보정된 값들의 범위 내에 있는지를 보기 위해 확인된다. 위에서 언급한 작은 얇은 플레이트에서, 자기 결합 장치가 플레이트의 중심으로부터 멀리 이동됨에 따라 자속 센서 값들이 빠르게 변하기 시작할 것이다. 둘 다 범위 내에 있는 경우, 블록(624)에 의해 표현된 바와 같이, 부품이 타겟 존에 존재하고 체결되는 것으로 결정된다. 그렇지 않다면, 블록들(626-638)에 의해 표현된 바와 같이, 각각의 자기 센서(98)에 대한 자속 센서 값들의 확인은 북극 또는 남극 중 어느 것이 부품 상에 있는지를 결정하기 위해 각각의 극 위치 교정 값들과 비교된다.

일 실시예에서, 6 단계 교정 과정이 구현된다. 다음의 센서 값들이 교정된다: (1) 제한 위치 1 북극 베스트 플럭스 회로; (2) 제한 위치 1 남극 베스트 플럭스 회로; (3) 제한 위치 2 남극 워스트 플럭스 회로; (4) 제한 위치 2 남극 워스트 플럭스 회로; (5) 남극 위치 및 (6) 북극 위치. 이 교정 과정은 제한 위치들이 시트의 중심에 대응되는 위의 4 단계 교정 순서와 다르다. 이 과정에서, 자기 결합 장치(10)는 북극 슈 및 남극 슈가 시트 상에 있는 한 제한 범위들 내에 있다. 센서 값들 (1) 및 (2)의 경우, 자기 결합 장치(10)는 시트의 중심에 위치되며, 이러한 값들은 기록된다. 센서 값(3)의 경우, 자기 결합 장치(10)는 (코너에서의) 시트의 두 엣지들에 인접한 북극 슈와 함께 위치되며, 북극 슈 센서에 대한 값이 기록된다. 센서 값(4)의 경우, 자기 결합 장치(10)는 (코너에서의) 시트의 두 엣지들에 인접한 남극 슈와 함께 위치되며, 남극 슈 센서에 대한 값이 기록된다. 센서 값들 (5) 및 (6)은 일 예의 경우 센서 값들 (3) 및 (4)와 동일하다(제한 범위는 전체 시트이다). (3) 및 (4)에 대한 센서 값들이 시트의 코너들에 없는 위치들의 경우, 센서 값들 (5) 및 (6)은 센서 값들 (5) 및 (6)이 시트의 코너들에 있는 자기 결합 장치에 의해 획득되므로 (3) 및 (4)와 다르다. 도 25를 참조하면, 예시적인 로봇 시스템(700)이 예시된다. 로봇 시스템(700)과 관련하여 설명된 실시예들은 다른 유형의 기계들(예컨대, 기계적 갠트리들, 그레인 호이스트들, 픽 앤 플레이스 기계들 등)에 적용될 수 있다.

로봇 시스템(700)은 전자식 컨트롤러(770)를 포함한다. 전자식 컨트롤러(770)는 프로세서(772)에 의해 수행하기 위해 관련 메모리(774)에 저장된 추가적인 로직을 포함한다. 로봇 암(704)의 움직임을 제어하는 로봇 움직임 모듈(702)이 포함된다. 예시적인 실시예에서, 로봇 암(704)은 수직 축을 중심으로 베이스에 대해 회전 가능한 제1 암 세그먼트(arm segment)(706)를 포함한다. 제1 암 세그먼트(706)는 제 1 조인트(710)를 통해 제2 암 세그먼트(708)에 움직일 수 있게 결합되므로, 제2 암 세그먼트(708)는 제1 암 세그먼트(706)에 대해 제 1 방향으로 회전될 수 있다. 제2 암 세그먼트(708)는 제2 조인트(712)를 통해 제3 암 세그먼트(711)에 움직일 수 있게 결합되므로, 제3 암 세그먼트(711)는 제2 암 세그먼트(708)에 대해 제2 방향으로 회전될 수 있다. 제3 암 세그먼트(711)는 제3 조인트(716)를 통해 제4 암 세그먼트(714)에 움직일 수 있게 결합되므로, 제4 암 세그먼트(714)는 제3 암 세그먼트(711)에 대해 제3 방향으로 회전될 수 있으며, 회전식 조인트(718)에 의해 제4 암 세그먼트(714)의 방향은 변경될 수 있다. 자기 결합 장치(10)는 로봇 암(704)의 단부에 고정되어 있는 것으로 예시적으로 도시된다. 자기 결합 장치(10)는 작업물(17)(도시되지 않음)을 로봇 암(704)에 결합하는 데 사용된다. 자기 결합 장치(10)가 도시되어 있지만, 본원에 설명된 임의의 자기 결합 장치들 및 본원에 설명된 임의의 수의 자기 결합 장치들이 로봇 시스템(700)과 함께 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 로봇 움직임 모듈(702)을 실행하는 프로세서(772)에 의한 전자식 컨트롤러(770)는 로봇 암(704)을 제1 포즈로 이동시키므로, 자기 결합 장치(100)가 제1 위치에서 작업물에 접촉한다. 자기 결합기 상태 모듈(776)을 실행하는 프로세서(772)에 의한 전자식 컨트롤러(770)는 작업물이 로봇 시스템(700)에 결합하도록 자기 결합 장치(10)를 온 상태 또는 부분 온 상태 중 하나로 위치시키기 위해 하부 자석(30)에 대해 상부 자석(32)을 이동시키도록 자기 장치(10)에게 지시한다. 실시예들에서, 자기 결합기 상태 모듈(776)은 로직 제어 회로(23)의 기능을 포함한다. 따라서, 로직 제어 회로(23)의 기능은 툴(10) 내에 위치되거나 툴(10)로부터 원격으로 위치될 수 있다. 로봇 움직임 모듈(702)을 실행하는 프로세서(772)에 의한 전자식 컨트롤러(770)는 작업물을 제1 위치에서 원하는 제2 이격 위치로 이동시킨다. 일단 작업물이 원하는 제2 위치에 있으며, 자기 결합기 상태 모듈(776)을 실행하는 프로세서(772)에 의한 전자식 컨트롤러(770)는 로봇 시스템(700)으로부터 작업물을 분리시키기 위해 오프 상태로 자기 결합 장치(10)를 위치시키기 위해 하부 자석(14)에 대해 상부 자석(12)을 이동시키도록 자기 장치(10)에 지시한다. 전자식 컨트롤러(770)는 그런 다음 다른 작업물(17)을 결합, 이동 및 분리시키기 위한 프로세스를 반복한다. 일 실시예에서, 작업물(17)로부터 멀리 이동시키기 전에, 컨트롤러(770)는 자기 결합 장치(10)에게 디가우스 사이클을 실행하도록 지시한다.

실시예들에서, 자기 결합 장치(10)는 복수의 자속 소스(15)의 인스턴스들을 선형 어레이로 유지하기 위한 세장형 하우징(elongated housing)을 갖는다. 자속 소스(15)의 복수의 인스턴스들을 갖는 예시적인 장치는 Magswitch Technology Inc에 의해 제조 및 판매된 바와 같은 Lay Series 유닛이다. 도 34 및 35를 참조하면, 자기 결합 장치(400)가 도시된다. 자기 결합 장치(400)는 자속 소스(15)의 복수의 인스턴스들, 예시적으로 플럭스 소스(15A-C)를 포함하는 하우징(402)을 포함한다. 폴 연장 슈(404)는 하우징(402)의 하부면을 따라 제공된다. 자속 소스(15)의 각 인스턴스의 자석(32)의 상대적 위치들은 액추에이터(406)를 통해 제어된다. 자속 소스(15)의 각 인스턴스는 자기 결합 장치(10)와 동일한 방식으로 동작하며, 온 상태, 오프 상태 및 부분 온 상태 중 어느 하나로 안정화된다.

또한, 자기 결합 장치(400)는 하우징(402) 내에 배치된 자계 센서들(98)을 포함한다. 자계 센서들(98)은 자속 소스들(15), 예시적으로 플럭스 소스들(15A 및 15c) 중 두 개의 폴 슈(404) 근처에 배치되어 도시된다. 실시예들에서, 자계 센서들(98)은 복수의 자속 소스들(15A-C) 중 단일 플럭스 소스(15)와만 관련된다. 실시예들에서, 자계 센서들(98)은 복수의 자속 소스들(15A-C) 중 각 플럭스 소스(15)와 관련된다. 자계 센서들(98)을 모니터링함으로써 로직 제어 회로(23)는 폴 슈(404)와 작업물(17)의 작업물 체결 표면들(444), 작업물(17)에 대한 근접성, 또는 본원에 개시된 다른 작동 상태에 의해 형성된 자기 회로의 품질을 결정할 수 있다.

실시예들에서, 자기 결합 장치(10)는 자속 소스(15)의 복수의 인스턴스들을 원형 어레이로 유지하기 위한 세장형 하우징을 갖는다. 자속 소스(15)의 복수의 인스턴스들을 갖는 예시적인 장치는 Magswitch Technology Inc에 의해 제조 및 판매된 바와 같은 AY 시리즈(AY Series) 유닛이다. 도 36 및 37을 참조하면, 자기 결합 장치(450)가 도시된다. 자기 결합 장치(450)는 자속 소스(15)의 복수의 인스턴스들, 예시적으로 플럭스 소스들(15A-F)을 지지하는 하우징(452)을 포함하며, 각각은 자신의 작업물 체결 표면들(454)을 갖는다. 자속 소스(15)의 각 인스턴스에 대한 자석(32)의 상대적 위치는 액추에이터(456)를 통해 제어된다. 자속 소스(15)의 각 인스턴스는 작업물(17)을 통해 그들 사이에 자기 작동 회로들을 형성하도록 동작한다. 자기 결합 장치(450)의 동작은 미국 특허 번호 제9,484,137호에 보다 상세히 설명되어 있으며, 그 전체 개시내용은 명백하게 참조로서 통합된다.

또한, 자기 결합 장치(450)는 하우징(452) 내에 배치된 자계 센서들(98)을 포함한다. 실시예들에서, 자계 센서들(98)은 하우징(452)의 하부 표면(460)으로부터 아래로 연장되는 원통형 돌출부(cylindrical protrusions)(458)에 배치된다. 예시된 실시예에서, 하나는 자속 소스(15F 및 15A) 사이에 배치되며, 다른 하나는 자속 소스들(15C 및 15D) 사이에 배치된, 두 개의 자계 센서들(98)이 각 돌출부(458)에 배치된다. 실시예들에서, 자계 센서(98)는 자속 소스들 중 임의의 두 개 사이의 돌출부(458)에 배치된다. 실시예들에서, 자계 센서들(98)은 원형 어레이의 직경을 따르는 인접한 자속 소스들(15A-F)의 각 쌍 사이의 각 돌출부들에 배치된다. 자계 센서들(98)을 모니터링함으로써 로직 제어 회로(23)는 자속 소스들(15A-F)과 작업물(17)의 작업물 체결 표면들(454), 작업물(17)에 대한 근접성, 또는 본원에 개시된 다른 작동 상태에 의해 형성된 자기 회로의 품질을 결정할 수 있다.

본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 논의된 예시적인 실시예들에 대한 다양한 수정들 및 추가들이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 위에서 설명된 실시예들은 특정 특징들을 언급하지만, 이 발명의 범위는 또한 설명된 특징들 모두를 포함하지 않는 특징들과 실시예들의 상이한 조합들을 갖는 실시예들을 포함한다. 따라서, 본 발명의 범위는 모든 등가물과 함께 청구 범위의 범위에 속하는 모든 이러한 대안들, 수정들 및 변형들을 포함하도록 의도된다.

Claims

강자성 작업물에 자기적으로 결합하기 위한 자기 결합 툴에 있어서,
하우징;
복수의 영구 자석들을 포함하는 하우징에 의해 지지된 스위칭 가능한 자속 소스로서, 상기 복수의 영구 자석들은 제1 영구 자석 및 상기 제1 영구 자석에 대해 이동 가능한 제2 영구 자석을 포함하는, 상기 스위칭 가능한 자속 소스;
상기 하우징에 의해 지지되고 상기 스위칭 가능한 자속 소스에 자기적으로 결합된 복수의 작업물 체결 표면들로서, 상기 복수의 작업물 체결 표면들은 상기 강자성 작업물에 접촉하도록 적응되고, 상기 복수의 작업물 체결 표면들 중 제1 작업물 체결 표면은 상기 자기 결합 툴의 북극에 대응되고, 상기 복수의 작업물 체결 표면들 중 제2 작업물 체결 표면은 상기 자기 결합 툴의 남극에 대응되는, 상기 복수의 작업물 체결 표면들;
상기 하우징에 의해 지지된 복수의 자계 센서들로서, 상기 복수의 자계 센서들 중 제1 자계 센서는 상기 복수의 작업물 체결 표면들 중 상기 제1 작업물 체결 표면과 연관된 제1 자속을 모니터링하기 위해 배치되고, 상기 복수의 자계 센서들 중 제2 자계 센서는 상기 복수의 작업물 체결 표면들 중 상기 제2 작업물 체결 표면과 연관된 제2 자속을 모니터링하기 위해 배치되는, 상기 복수의 자계 센서들; 및
상기 복수의 자계 센서들에 동작 가능하게 결합된 로직 제어 회로로서, 상기 로직 제어 회로는 상기 복수의 자계 센서들 중 적어도 하나로부터의 출력에 기초하여 상기 자기 결합 툴의 적어도 하나의 동작 상태를 결정하도록 구성된, 상기 로직 제어 회로를 포함하는, 자기 결합 툴.
제1항에 있어서, 상기 로직 제어 회로는 상기 스위칭 가능한 자속 소스가 오프 상태에 있는지를 결정하도록 구성되는, 자기 결합 툴.
제2항에 있어서, 상기 로직 제어 회로는 상기 스위칭 가능한 자속 소스가 상기 복수의 자계 센서들 중 적어도 하나의 출력과 상기 로직 제어 회로에 의해 액세스 가능한 메모리에 저장된 제1 임계치와의 비교에 의해 오프 상태에 있는지를 결정하는, 자기 결합 툴.
제1항에 있어서, 상기 로직 제어 회로는 상기 복수의 작업물 체결 표면들 중 적어도 하나가 상기 강자성 작업물 근처에 있는지를 결정하도록 구성되는, 자기 결합 툴.
제4항에 있어서, 상기 로직 제어 회로는 상기 복수의 작업물 체결 표면들 중 적어도 하나가 상기 복수의 자계 센서들 중 적어도 하나의 출력과 상기 로직 제어 회로에 의해 액세스 가능한 메모리에 저장된 제2 임계치와의 비교에 의해 상기 강자성 작업물 근처에 있는지를 결정하는, 자기 결합 툴.
제1항에 있어서, 상기 로직 제어 회로는 상기 강자성 작업물로부터 상기 제1 작업물 체력 표면의 간격을 결정하도록 구성되는, 자기 결합 툴.
제6항에 있어서, 상기 강자성 작업물로부터 상기 제1 작업물 체결 표면의 간격은 상기 제1 자계 센서의 출력과 상기 로직 제어 회로에 의해 액세스 가능한 메모리에 저장된 적어도 하나의 임계치와의 비교에 의해 결정되는, 자기 결합 툴.
제1항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 강자성 작업물에 대한 상기 제1 작업물 체결 표면 및 상기 제2 작업물 체결 표면의 방향을 결정하도록 구성되는, 자기 결합 툴.
제8항에 있어서, 상기 강자성 작업물에 대한 상기 제1 작업물 체결 표면 및 상기 제2 작업물 체결 표면의 방향은 상기 제1 자계 센서의 출력 및 상기 제2 자계 센서의 출력의 비교에 의해 결정되는, 자기 결합 툴.
제9항에 있어서, 상기 제1 작업물 체결 표면과 상기 강자성 작업물 사이의 제1 간격 및 상기 제2 작업물 체결 표면과 상기 강자성 작업물 사이의 제2 간격은 상기 제1 자계 센서의 출력 및 상기 제2 자계 센서의 출력이 제1 기준을 충족할 때 일반적으로 동일하도록 상기 로직 제어 회로에 의해 결정되는, 자기 결합 툴.
제10항에 있어서, 상기 제1 기준은 상기 제1 자계 센서의 출력이 상기 제2 자계 센서의 출력의 임계량 내에 있는 것이라는 것인, 자기 결합 툴.
제1항에 있어서, 상기 로직 제어 회로는 상기 강자성 작업물에 대한 상기 제1 작업물 체결 표면 및 상기 제2 작업물 체결 표면의 배치가 상기 강자성 작업물의 타겟 존 내에 있는지를 결정하도록 구성되는, 자기 결합 툴.
제12항에 있어서, 상기 강자성 작업물에 대한 상기 제1 작업물 체결 표면 및 상기 제2 작업물 체결 표면의 배치는 상기 제1 자계 센서의 출력이 제1 기준을 충족시키고, 상기 제2 자계 센서의 출력이 제2 기준을 둘 다 충족시킬 때 상기 강자성 작업물의 타겟 존 내에 있도록 결정되는, 자기 결합 툴.
제13항에 있어서, 상기 제1 기준은 상기 제1 자계 센서의 출력이 자속 값들의 제1범위 내에 있는 것이고, 상기 제2 기준은 상기 제2 자계 센서의 출력이 자속 값들의 제2 범위 내에 있는 것인, 자기 결합 툴.
제14항에 있어서, 상기 자속 값들의 상기 제1 범위는 상기 강자성 작업물에 대해 상기 타겟 존의 제1 제한 위치에 배치된 상기 제1 작업물 체결 표면에 대응되는 제1 제한 값 및 상기 강자성 작업물에 대해 상기 타겟 존의 제2 제한 위치에 배치된 상기 제1 작업물 체결 표면에 대응되는 제2 제한 값을 포함하는, 자기 결합 툴.
제14항에 있어서, 상기 자속 값들의 상기 제2 범위는 상기 강자성 작업물에 대해 상기 타겟 존의 제1 제한 위치에 배치된 상기 제2 작업물 체결 표면에 대응되는 제1 제한 값 및 상기 강자서 작업물에 대해 상기 타겟 존의 제2 제한 위치에 배치된 상기 제2 작업물 체결 표면에 대응되는 제2 제한 값을 포함하는, 자기 결합 툴.
제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로직 제어 회로는 상기 제2 기준이 충족되고 상기 제1 기준이 층족되지 않을 때 상기 타겟 존의 외부에 배치되는 상기 제1 작업물 접촉 표면을 포함하는 상기 자기 결합 툴의 제1 단부를 결정하는, 자기 결합 툴.
제17항에 있어서, 상기 로직 제어 회로는 상기 제1 기준이 충족되고 상기 제2 기준이 충족되지 않을 때 상기 타겟 존의 위부에 배치되는 상기 제2 작업물 접촉 표면을 포함하는 상기 자기 결합 툴의 제2 단부를 결정하는, 자기 결합 툴.
제1항에 있어서, 상기 로직 제어 회로는 상기 복수이 자계 센서들의 출력에 기초하여 두 개의 회전 축 방향으로 상기 강자성 작업불에 대한 상기 제1 작업물 체결 푠 및 상기 제2 작업물 체결 표면의 방향을 결정하도록 구성되는, 자기 결합 툴.
제19항에 있어서, 상기 복수의 자계 센서들은 제3 자계 센서 및 제4 자계 센서를 포함하며, 상기 제1 자계 센서는 상기 자기 결합 툴의 좌측 절반에 배치되고, 상기 제2 자계 센서는 상기 자기 결합 툴의 우측 절반에 배치되며, 상기 제3 자계 센서는 상기 자기 결합 툴의 전방 절반에 배치되고, 상기 전방 절반은 상기 좌측 절반의 제1 부분 및 상기 우측 절반의 제1 부분을 포함하며, 상기 제4 자계 센서는 상기 자기 결합 툴의 후방 절반에 배치되며, 상기 후방 절반은 상기 좌측 절반의 제2 부분 및 상기 우측 절반의 제2 부분을 포함하며, 상기 로직 제어 회로는 상기 제1 자계 센서, 상기 제2 자계 센서, 상기 제3 자계 센서 및 상기 제4 자계 센서 각각의 출력에 기초하여 두 개의 회전 축으로 상기 강자성 작업물에 대한 상기 제1 작업물 체결 표면 및 상기 제2 작업물 체결 표면의 방향을 결정하는, 자기 결합 툴.
제19항에 있어서, 상기 로직 제어 회로는 상기복수의 자계 센서들의 출력에 기초하여 두 개의 회전 축들로 상기 강자성 작업물에 대한 상기 제1 작업물 체결 표면 및 상기 제2 작업물 체결 표면의 방향을 결정하고, 상기 제1 자계 센서 및 상기 제2 자계 센서는 각각 3차원 자계 센서인, 자기 결합 툴.
제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로직 제어 회로는 상기 강자성 작업물에 대한 상기 자기 결합 툴의 간격을 결정하도록 더 구성되는, 자기 결합 툴.
제22항에 있어서, 상기 로직 제어 회로는 상기 강자성 작업물에 대한 상기 자기 결합 툴의 방향에 관계없이 상기 강자성 작업물에 대한 상기 자기 결합 툴의 간격을 결정하도록 구성되는, 자기 결합 툴.
제1항에 있어서, 상기 로직 제어 회로는 폴 연장 슈들에서 상기 작업물 체결 표면들 중 하나 이상이 작업물에 인접해 있는지 여부, 및 상기 작업물 체결 표면들 중 하나 이상에서 작업물의 인접(abutment)이 충분하고 미리 설정된 포지셔닝 임계치 내에 있는지 여부를 결정하도록 구성되는, 자기 결합 툴.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 영구 자석에 대해 제2 영구 자석을 이동시키기 위해 상기 제2 영구 자석에 동작 가능하게 결합된 액추에이터를 더 포함하는, 자기 결합 툴.
제25항에 있어서, 상기 액추에이터는 스테퍼 모터(stepper motor)인, 자기 결합 툴.
제25항 및 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로직 제어 회로는 상기 제1 영구 자석에 대해 상기 제2 영구 자석의 방향을 제어하기 위해 상기 액추에이터에 동작 가능하게 결합되는, 자기 결합 툴.
제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 영구 자석은 상기 제 1 영구 자석에 대해 상기 제 2 영구 자석의 위치를 변경하기 위해 상기 제 2 영구 자석과 교차하는 축을 중심으로 상기 제 1 영구 자석에 대해 회전 가능한, 자기 결합 툴.
제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 영구 자석은 상기 제 1 영구 자석에 대해 상기 제 2 영구 자석의 위치를 변경하기 위해 상기 제 2 영구 자석과 교차하지 않는 관계로 축을 중심으로 상기 제 1 영구 자석에 대해 회전 가능한, 자기 결합 툴.
제29항에 있어서, 상기 하우징에 의해 지지된 제1 플래터(platter) 및 하우징에 의해 지지된 제2 플래터를 더 포함하며, 상기 제2 플래터는 상기 제1 영구 자석에 대해 상기 제2 영구 자석의 위치를 변경하기 위해 상기 제1 플래터에 대해 이동 가능하며;
상기 제1 플래터는,
상기 제1 영구 자석을 포함하는 제1 복수의 이격된 영구 자석들로서, 각각의 제1 복수의 이격된 영구 자석들은 북극 면 및 남극 면을 가지는, 상기 제1 복수의 이격된 영구 자석들, 및
상기 제1 복수의 영구 자석들 중 인접한 영구 자석들 사이에 삽입된 제1 복수의 폴 부분들로서, 상기 제1 복수의 영구 자석들은 상기 제1 복수의 영구 자석들 중 각 폴 부분이 상기 제1 복수의 영구 자석들 중 두 개의 영구 자석들의 북극 면과 인접한 북극 일부 및 상기 제1 복수의 영구 자석들 중 두 개의 영구 자석들의 남극 면과 인접한 남극 부분 중 하나이도록 배열되는, 상기 제1 복수의 폴 부분들을 포함하는, 상기 제1 플래터를 포함하며;
상기 제2 플래터는,
상기 제2 영구 자석을 포함하는 제2 복수의 이격된 영구 자석들로서, 각각의 제2 복수의 이격된 영구 자석들은 북극 면 및 남극 면을 가지는, 상기 제2 복수의 이격된 영구 자석들, 및
상기 제2 복수의 영구 자석들 중 인접 영구 자석들 사이에 삽입된 제2 복수의 폴 부분들로서, 상기 제2 복수의 영구 자석들은 상기 제1 복수의 폴 부분들 중 각 폴 부분은 상기 제2 복수의 영구 자석들 중 두 개의 영구 자석들의 북극 면에 인접한 북극 부분 및 상기 제2 복수의 영구 자석들 중 두 개의 영구 자석들의 남극 면에 인접한 남극 부분 중 하나이도록 배열되며, 상기 제1 자기 센서는 상기 제2 플래터의 상기 북극 부분들 중 하나와 연관되고, 상기 제2 자기 센서는 상기 제2 플래터의 상기 남극 부분들 중 하나와 연관되는, 상기 제2 복수의 폴 부분들을 포함하는, 자기 결합 툴.
제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징에 의해 지지된 복수의 폴 연장 슈들을 더 포함하며, 상기 복수의 폴 연장 슈들은 상기 제1 작업물 체결 표면을 포함하는 제1 폴 연장 슈 및 상기 제2 작업물 체결을 포함하는 제2 폴 연장 슈를 포함하며, 상기 하우징은 상기 제1 폴 연장 슈와 상기 제2 폴 연장 슈 사이에 배치된 하부면을 포함하며, 상기 제1 폴 연장 슈와 상기 제2 폴 연장 슈는 상기 하우징의 상기 하부면 아래로 연장되는, 자기 결합 툴.
제31항에 있어서, 상기 제1 폴 연장 슈 및 상기 제2 폴 연장 슈는 상기 하우징으로부터 제거 가능한, 자기 결합 툴.
제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 자계 센서 및 상기 제2 자계 센서는 상기 제2 영구 자석의 인벨로프(envelope) 외부에 위치되는, 자기 결합 툴.
제1항 내지 제19항 및 제21항 내지 제33항 중 어느 하나는, 상기 제1 자계 센서가 상기 자기 결합 툴의 제1 절반에 배치되고, 상기 제2 자계 센서는 상기 자기 결합 툴의 제2 절반에 배치되는, 자기 결합 툴.
제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 폴 연장 슈는 상기 제1 폴 연장 슈의 상기 작업물 체결 표면 반대편의 플럭스 검출 회로 표면과 관련되고, 상기 제1 센서는 상기 제1 폴 연장 슈와 관련된 상기 플럭스 검출 회로 위로 배치되는, 자기 결합 툴.
제35항에 있어서, 상기 하우징은 제1 리세스를 포함하며, 상기 제1 폴 연장 슈는 상기 제1 리세스에 수용되며, 상기 제1 자기 센서는 상기 제1 리세스 위에 직접 배치되는, 자기 결합 툴.
제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 폴 연장 슈는 상기 제1 폴 연장 슈의 상기 작업물 체결 표면 반대편의 플럭스 검출 회로 표면과 관련되고, 상기 제1 센서는 상기 제1 폴 연장 슈와 관련된 상기 플럭스 검출 회로 위로 배치되는, 자기 결합 툴.
제35항에 있어서, 상기 하우징은 제2 리세스를 포함하며, 상기 제2 폴 연장 슈는 상기 제2 리세스에 수용되며, 상기 제2 자기 센서는 상기 제2 리세스 위에 직접 배치되는, 자기 결합 툴.
제1항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 자계 센서 및 상기 제2 자계 센서는 상기 하우징 내에 배치되는, 자기 결합 툴.
제1항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징에 의해 지지된 적어도 하나의 온도 센서를 더 포함하며, 상기 로직 제어 회로는 상기 적어도 하나의 온도 센서에 동작 가능하게 결합되고 상기 온도 센서의 출력에 기초한 상기 로직 제어 회로는 상기 복수의 자계 센서들 중 적어도 하나로부터 수신된 상기 출력을 조정하는, 자기 결합 툴.
제1항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 자계 센서 및 상기 제2 자계 센서는 각각 벡터 자기계인, 자기 결합 툴.
제1항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징에 의해 지지된 통신 모듈을 더 포함하며, 상기 로직 제어 회로는 외부 제어 전자 장치들과 인터페이싱하기 위해 상기 통신 모듈에 동작 가능하게 결합되는, 자기 결합 툴.
제31항 내지 제39항, 제41항 및 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자기 결합 툴은,
복수의 디가우싱 전기적 와인딩들로서, 상기 복수의 디가우싱 전기적 와인딩들 중 제1 디가우싱 전기적 와인딩은 상기 복수의 폴 연장 슈들 중 상기 제1 폴 연장 슈 주위에 배치되고, 상기 복수의 디가우싱 전기적 와인딩들 중 제2 디가우싱 전기적 와인딩은 상기 복수의 폴 연장 슈들 중 제2 폴 연장 슈 주위에 배치되며, 상기 로직 제어 회로는 상기 제1 디가우싱 전기적 와인딩 및 상기 제2 디가우싱 전기적 와인딩에 동작 가능하게 결합되고, 상기 로직 제어 회로는 상기 복수의 디가우싱 전기적 와인딩들로 디가우싱 사이클을 수행하도록 구성되며, 상기 디가우싱 사이클은 일정 시간 기간 동안 상기 제1 디가우싱 전기적 와인딩 및 상기 제2 디가우싱 전기적 와인딩으로 진동 및 교번 자계를 생성하는 것을 포함하는, 자기 결합 툴.
제43항에 있어서, 각각의 상기 제1 폴 연장 슈 및 상기 제2 폴 연장 슈는 상기 각 제1 및 제2 디가우싱 전기적 와인딩들에 의해 커버된 제1 부분을 포함하고, 상기 각 제1 부분들의 단면적은 상기 각 제1 및 제2 디가우싱 전기적 와인딩들이 상기 각 제1 및 제2 작업물 체결 표면들에 통전될 때 생성된 실질적인 자속 및 바람직하게는 모든 자속을 보내기에 충분한, 자기 결합 툴.
제43항 및 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 작업물 체결 표면 및 상기 제2 작업물 체결 표면은 둘 다가우싱 사이클 동안 강자성 작업물과 접촉되고 상기 스위칭 가능한 자속 소스가 오프 상태에 있는, 자기 결합 툴.
제1항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자기 결합 장치의 상기 동작 상태의 표시를 제공하는 출력 장치를 더 포함하는, 자기 결합 장치.
제1항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 각각이 상기 자기 결합 장치의 복수의 별개의 동작 상태들 중 각 하나에 대응되는 복수의 별개의 표시들을 제공하는 출력 장치를 더 포함하는, 자기 결합 장치.
제47항에 있어서, 상기 복수의 개별의 표시들은 상기 하우징의 외부로부터 지각될 수 있는 각 시각적 표시인, 자기 결합 장치.
제47항에 있어서, 상기 출력 장치는 상기 복수의 개별의 표시들을 제공하도록 제어되는 복수의 조명들을 포함하는, 자기 결합 장치.
강자성 작업물을 리프팅하기 위한 로봇 시스템으로서, 상기 로봇 시스템은,
베이스 및 복수의 이동 가능한 암 세그먼트들을 포함하는 로봇 암; 및
상기 베이스에 대향되는 제1 단부에서 상기 로봇 암에 동작 가능하게 결합된 제1항 내지 제49항 중 어느 하나에 따른 자기 결합 장치를 포함하는, 로봇 시스템.
자기 결합 툴의 적어도 하나의 동작 상태를 결정하는 방법으로서, 상기 방법은,
하우징에 의해 지지된 스위칭 가능한 자속 소스의 남극과 연관된 제1 자속을 검출하는 단계로서, 상기 스위칭 가능한 자계 소스는 제1 영구 자석 및 상기 제1 영구 자석에 대해 이동 가능한 제2 영구 자석을 포함하는 복수의 영구 자석들을 포함하고, 상기 제1 자속은 상기 자기 결합 툴의 상기 북극의 작업물 체결 표면으로부터 그리고 상기 스위칭 가능한 자속 소스의 제1 면까지 떨어진 위치에서 검출되는, 상기 제1 자속을 검출하는 단계;
상기 스위칭 가능한 자속 소스의 남극과 관련된 제2 자속을 검출하는 단계로서, 상기 제2 자속은 상기 자기 결합 툴의 상기 북극의 작업물 체결 표면으로부터 그리고 상기 스위칭 가능한 자속 소스의 제2면까지 떨어진 위치에서 검출되며, 상기 제2 면은 상기 제1 면과 반대되는, 상기 제2 자속을 검출하는 단계; 및
상기 자기 결합 툴이 상기 검출된 제1 자속 및 상기 검출된 제2 자속 중 적어도 하나에 기초하여 제1 동작 상태에 있는지를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
제51항에 있어서, 상기 자기 결합 툴의 상기 제1 동작 상태를 결정하는 단계는,
상기 검출된 제1 자속이 제1 기준을 충족하는지를 결정하는 단계;
상기 검출된 제2 자속이 제2 기준을 충족하는지를 결정하는 단계; 및
상기 자기 결합 툴은 상기 검출된 제1 자속이 상기 제1 기준을 충족하고 상기 검출된 제2 자속이 상기 제2 기준을 충족하는 경우 상기 제1 동작 상태에 있음을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
제52항에 있어서, 상기 제1 기준은 상기 제1 자계 센서의 출력이 자속 값들의 제1범위 내에 있는 것이고, 상기 제2 기준은 상기 제2 자계 센서의 출력이 자속 값들의 제2 범위 내에 있는 것인, 방법.
제53항에 있어서, 상기 자속 값들의 상기 제1 범위는 상기 강자성 작업물에 대해 타겟 존의 제1 제한 위치에 배치된 상기 제1 작업물 체결 표면에 대응되는 제1 제한 값 및 상기 강자성 작업물에 대해 상기 타겟 존의 제2 제한 위치에 배치된 상기 제1 작업물 체결 표면에 대응되는 제2 제한 값을 포함하는, 방법.
제53항에 있어서, 상기 자속 값들의 상기 제2 범위는 상기 강자성 작업물에 대해 상기 타겟 존의 제1 제한 위치에 배치된 상기 제2 작업물 체결 표면에 대응되는 제1 제한 값 및 상기 강자성 작업물에 대해 상기 타겟 존의 제2 제한 위치에 배치된 상기 제2 작업물 체결 표면에 대응되는 제2 제한 값을 포함하는, 방법.
제52항에 있어서, 상기 제2 기준이 충족되고 상기 제1 기준이 충족되지 않을 때 상기 제1 작업물 접촉 표면을 포함하는 상기 자기 결합 툴의 상기 제1 면이 상기 강자성 작업물 상의 타겟 존의 외부에 배치되는 것을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제52항에 있어서, 상기 제1 기준이 충족되고 상기 제2 기준이 충족되지 않을 때 상기 제2 작업물 접촉 표면을 포함하는 상기 자기 결합 툴의 상기 제2 면이 상기 강자성 작업물 상의 타겟 존의 외부에 배치되는 것을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제51항에 있어서, 상기 동작 상태는 상기 자기 결합 툴이 오프 상태 있는 것인, 방법.
제58항에 있어서, 상기 자기 결합 툴이 상기 제1 동작 상태에 있는지를 결정하는 단계는 상기 복수의 자계 센서들 중 적어도 하나의 출력과 제1 임계치를 비교하는 단계를 포함하는, 방법.
제51항에 있어서, 상기 제1 동작 상태는 상기 복수의 작업물 체결 표면들 중 적어도 하나가 상기 강자성 작업물 근처에 있는 것인, 방법.
제60항에 있어서, 상기 자기 결합 툴이 상기 제1 동작 상태에 있는지를 결정하는 단계는 상기 복수의 자계 센서들 중 적어도 하나의 출력과 상기 로직 제어 회로에 의해 액세스 가능한 메모리에 저장된 제2 임계치를 비교하는 단계를 포함하는, 방법.
제51항에 있어서, 상기 강자성 작업물로부터 상기 제1 작업물 체결 표면의 간격을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제51항에 있어서, 상기 강자성 작업물에 대한 상기 제1 작업물 체결 표면 및 상기 제2 작업물 체결 표면의 방향을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제63항에 있어서, 상기 강자성 작업물에 대한 상기 제1 작업물 체결 표면 및 상기 제2 작업물 체결 표면의 방향을 결정하는 단계는 상기 제1 자계 센서의 출력과 상기 제2 자계 센서의 출력을 비교하는 단계를 포함하는, 방법.
제64항에 있어서, 상기 자기 결합 툴의 상기 제1 작업물 체결 표면 및 상기 제2 작업물 체결 표면은 상기 제1 자계 센서의 출력 및 상기 제2 자계 센서의 출력이 제1 기준을 충족할 때 상기 강자성 작업물에 일반적으로 평행한, 방법.
제65항에 있어서, 상기 제1 기준은 상기 제1 자계 센서의 출력이 상기 제2 자계 센서의 출력의 임계량 내에 있는 것이라는 것인, 자기 결합 툴.
강자성 작업물에 자기적으로 결합하기 위한 자기 결합 툴에 있어서,
하우징;
복수의 영구 자석들을 포함하는 하우징에 의해 지지된 스위칭 가능한 자속 소스로서, 상기 복수의 영구 자석들은 제1 영구 자석 및 상기 제1 영구 자석에 대해 이동 가능한 제2 영구 자석을 포함하는, 상기 스위칭 가능한 자속 소스;
각각 작업물 인터페이스를 갖는 복수의 폴 연장 슈들로서; 상기 복수의 폴 연장 슈들은 상기 스위칭 가능한 자속 소스로부터 자속을 수신하도록 상기 하우징에 결합되며, 상기 수신된 자속은 상기 복수의 폴 슈들의 상기 각 작업물 인터페이스들을 통해 상기 강자성 작업물에 이용 가능한, 상기 복수의 폴 연장 슈들;
복수의 디가우싱 전기적 와인딩들로서, 상기 복수의 디가우싱 전기적 와인딩들 중 제1 디가우싱 전기적 와인딩은 상기 복수의 폴 연장 슈들 중 제1 폴 연장 슈 주위에 배치되며, 상기 복수의 디가우싱 전기적 와인딩들 중 제2 디가우싱 전기적 와인딩은 상기 복수의 폴 연장 슈들 중 제2 폴 연장 슈 주위에 배치되는, 상기 복수의 디가우싱 전기적 와인딩들; 및
상기 스위칭 가능한 자속 소스, 상기 제1 디가우싱 전기적 와인딩 및 상기 제2 디가우싱 전기적 와인딩에 동작 가능하게 결합된 로직 제어 회로로서, 상기 로직 제어 회로는 (i) 상기 제1 영구 자석에 대해 제1 방향으로 상기 제2 영구 자석을 위치시키고, (ii) 상기 복수의 디가우싱 전기적 와인딩들로 디가우싱 사이클을 수행하도록 구성되며, 상기 디가우싱 사이클은 일정 시간 기간 동안 상기 제1 전기적 와인딩 및 상기 제2 전기적 와인딩으로 진동 및 교번 자계를 생성하는, 상기 로직 제어 회로를 포함하는, 방법.
제67항에 있어서, 각각의 상기 제1 폴 연장 슈 및 상기 제2 폴 연장 슈는 상기 각 제1 및 제2 디가우싱 전기적 와인딩들에 의해 커버된 제1 부분을 포함하고, 상기 각 제1 부분들의 단면적은 상기 각 제1 및 제2 디가우싱 전기적 와인딩들이 상기 각 제1 및 제2 작업물 체결 표면들에 통전될 때 생성된 실질적인 자속 및 바람직하게는 모든 자속을 보내기에 충분한, 자기 결합 툴.
제67항 및 제68항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 작업물 체결 표면 및 상기 제2 작업물 체결 표면은 둘 다 디가우실 사이클 동안 강자성 작업물과 접촉되고 상기 스위칭 가능한 자속 소스가 오프 상태에 있는, 자기 결합 툴.
강자성 작업물을 자기적으로 고정하기 위해 고안된 암 단부 자기 결합 툴(EOAMT)에 있어서,
i) 온-오프 스위칭 가능한 자속 소스
ii) 상기 자속 소스가 수신되는 하우징 컴포넌트;
iii) 상기 작업물 체결 표면에 반대편 단부에서 각 작업물 체결 표면 및 플럭스 검출 표면을 각각 갖는 적어도 두 개의 자극 연장 슈들로서, 상기 폴 연장 슈들은 상기 자속 소스로부터 자속을 수용하고 작업물 체결 표면에서 이용 가능하도록 상기 하우징 컴포넌트의 통합 부분에 장착되거나 적어도 부분적으로 형성되는, 상기 적어도 두 개의 자극 연장 슈들;
iv) 상기 폴 연장 슈들과 개수가 동일하고 미리 설정된 거리에 각각 위치되지만 상기 폴 연장 슈들 중 관련된 하나의 상기 플러스 검출 표면에 근접한 복수의 제1 자계 검출 센서들; 및
v) 상기 자계 검출 센서들 중 하나 이상으로부터 출력 신호를 수신하고 상기 툴의 다음 동작 상태들인, 상기 자속 소스가 스위치 온 또는 오프되는지 여부, 상기 폴 연장 슈들에서 상기 작업물 체결 표면들 중 하나 이상에 공간적으로 근접한 강자성 작업물이 있는지 여부, 상기 폴 연장 슈들에서 상기 작업물 체결 표면들 중 하나 이상이 작업물에 접해 있는지 여부, 및 상기 작업물 체결 표면들 중 하나 이상에서 작업물의 접촉이 충분하고 미리 결정된 미리 결정된 위치결정 임계치들 내에 있는지 여부 중 적어도 하나를 상기 출력 신호(들)로부터 결정하도록 동작하는 로직 제어 회로를 포함하는, 암 단부 자기 결합 툴(EOAMT).
제70항에 있어서, 상기 제1 자계 센서들 및 상기 로직 제어 회로는 통합된 자계 검출 및 작업물 - 툴 인터페이스 검출 능력과 함께 콤팩트한 풋프린트 EOAMT를 제공하기 위해 바람직하게는 멀티 피스(multi-piece) 구성이고 상기 제1 하우징 컴포넌트에 고정되는 추가(제2) 하우징 컴포넌트 내에 수용되는, EOAMT.
제70항 및 제71항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자속 소스, 상기 제1 하우징 컴포넌트 및 상기 폴 연장 슈들은 온-오프 스위칭 가능한, 다이폴 영구 자석 유닛에 포함되는, EOAMT.
제72항에 있어서, 상기 제1 하우징 컴포넌트는 중심 원통형 보어를 갖는 강자성 스틸 하우징 컴포넌트로서, 상기 원통형 보는 두 개의 원통형 직경 분극화된 희도류 영구 자석이 적층되어 상기 자석들 중 하나는 상기 원통형 보어 내에서 회전하지 않도록 고정되는 반면 다른 자석은 회전 가능한 자석과 인터페이싱된 (공압식, 수압식 또는 전기식) 액추에이터에 의해 외부 토크 적용 시 자유롭게 회전하도록 하는, EOAMT.
제72항 및 제73항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징 컴포넌트는, 상기 폴 슈들의 자유 축 단자 단부들에서 제공된 상기 작업물 체결 표면들을 향하는 계속적인 실질적으로 공기-갭이 없는 플러스 전달 경로를 형성하기 위해 직육면체 폴 슈들이 장착되는, 상부의 리세스되지 않는 부분과 하부 리세스된 부분을 포함하며, 상기 작업물 체결 표면들 반대편의 상기 플러스 검출 표면들은 상기 리세스되지 않은 하우징 부분의 상부 단자면에 제공되며, 상기 하우징은 실질적으로 직사각형 풋프린트를 갖는, EOAMT.
제70항에 있어서, 상기 제1 하우징 컴포넌트 외에, 상기 작업물 체결 표면들 반대편의 상기 제1 하우징 컴포넌트의 단부에 고정된 제2 하우징 컴포넌트가 제공되는, EOAMT.
제75항에 있어서, 상기 제2 하우징 컴포넌트는 실질적으로 비-강자성이며, 바람직하게는 상기 제1 하우징 컴포넌트에서 상기 플럭스 검출 표면들 반대편에 위치된 단자 개구부들로 연장되고, 2 개의 상기 제1 자계 검출 센서들 중 각 하나를 수용하는 적어도 2 개의 통로들을 포함하는, EOAMT.
제75항 및 제76항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 하우징 컴포넌트는 상기 자속 소스 "온" 및 "오프"를 스위칭하기 위해 상기 제1 하우징 컴포넌트에서 수신된 상기 회전 가능한 자석과 인터페이싱하는 액추에이터를 수용하는, EOAMT.
제70항에 있어서, 상기 로직 제어 회로는 상기 제1 자계 (및 임의의 추가) 검출 센서들 중 하나 이상으로부터 출력 신호들을 수신하고, 상기 툴의 상기 동작 상태들 중 하나 이상을 상기 출력 신호(들)로부터 결정하도록 동작하며, 센서 신호 샘플링 및 선택적으로 컨디셔닝 기능을 갖는 아날로그 대 디지털 변환기들(ADC들)과 함께 중상 제어 보드, 바람직하게는 사전 프로그래밍되거나 프로그램 가능한 마이크로 프로세서를 포함하는 인쇄 회로 기판을 포함하는, EOAMT.
제78항에 있어서, 상기 중앙 제어 보드의 상기 로직 제어 회로는 상기 프로세서의 GPIO(범용 입/출력)를 산업용 24V 로직과 인터페이싱하기 위해 추가 트랜지스터들을 포함하는, EOAMT.
제79항에 있어서, 상기 중앙 제어 보드는 산업용 전원으로부터 24V를 취하여 상기 마이크로 프로세서 및 다른 회로 컴포넌트들에 의해 사용하기 위해 이를 5V 및/또는 3.3V로 조정할 뿐만 아니라, 자계 센서들에 대한 작동 전압을 제공하기 위한 전원 컨디셔닝을 더 포함하는, EOAMT.
제78항 내지 제80항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙 제어 보드는 상기 제어 보드가 외부 제어 전자 장치들과 인터페이싱 할 수 있게 하는 통신 모듈을 수용하기 위한 일련의 블랭크 헤더들을 포함하는, EOAMT.
제70항에 있어서, 상기 제1 자계 센서들은 벡터 자기계들, 특히 솔리드 스테이트 선형 홀 효과 센서들 또는 자기 저항 센서들로서, 매우 작은 폼 팩터를 가지며 솔리드 스테이트 IC들에 구현된, EOAMT.
제70항에 있어서, 바람직하게는 상기 자속 소스가 온 또는 오프일 때, 상기 자속 소스가 온 이고 상기 제1 자계 센서들에 의해 타겟의 근접이 검출될 때, 상기 툴의 작업물 체결 표면들이 타겟 상의 의도된 특정 영역들 외부의 상기 작업물과 접촉할 때 및 상기 작업물과 툴 체결이 임계 제한들 내에 있을 때를 포함하여, 안전한 자기 결합 상태를 나타내는, 상기 툴 상태의 미리 정의된 하나가 존재하거나 부재할 때를 나타내기 위해 상기 마이크로 프로세서에 의해 구동되는 하나 이상의 LED들의 형태의 시각 상태 표시들을 더 포함하는, EOAMT.
암 단부 자기 결합 툴(EOAMT)의 작업면에 강자성 작업물을 자기적으로 고정하기 위해 고안된 상기 EOAMT에 있어서,
i) 온-오프 스위칭 가능한 다이폴 자속 소스;
ii) 상기 자속 소스가 수신되는 제1 하우징 컴포넌트;
iii) 각각 작업물 체결 표면을 갖는 자극 연장 슈들(magnetic pole extension shoes)의 쌍으로서, 상기 폴 연장 슈들은 상기 자속 소스로부터 자속을 수신하고 상기 작업물 체결 표면들에서 이용 가능하게 하기 위해 상기 제1 하우징 컴포넌트에 장착되는, 상기 자극 연장 슈들의 쌍;
iv) 상기 폴 연장 슈들의 개수와 같으며, 미리 설정된 거리만큼 떨어져 있지만, 바람직하게는 상기 폴 연장 슈들 중 관련된 하나의 상기 작업물 체결 표면 반대편의 단부에서 플럭스 검출 표면에 근접하여 위치된, 적어도 하나의, 바람직하게는 복수의 제1 자계 검출 센서들;
v) 상기 두 개의 자극 연장 슈들 중 관련된 하나의 섹션 주위에 각각 하나씩 감긴, 디가우싱 전기적 와인딩들의 쌍; 및
vi) (i) 상기 적어도 하나의 자계 센서로부터 출력 신호를 수신하고 상기 자속 소스가 오프로 스위칭되는 것을 나타내는 상기 툴의 동작 상태를 상기 출력 신호(들)로부터 결정하고, (ii) 상기 자속 소스의 오프 상태의 검출 이후 상기 디가우싱 전기적 와인딩들에 대한 전원 공급 장치를 스위칭 온 시키고, (iii) 상기 디가우싱 전기적 와인딩들이 미리 설정된 시간에 걸쳐 진동 및 교번 자계를 생성하는 디가우싱 사이클을 수행하도록 동작하는 로직 제어 회로를 포함하는, EOAMT.
제84항에 있어서, 상기 제1 자계 센서들 및 상기 로직 제어 회로는 통합된 작업물 결합, 자계 검출, 작업물 - - 툴 인터페이스 검출 능력과 함께 콤팩트한 풋프린트 EOAMT를 제공하기 위해 바람직하게는 멀티 피스(multi-piece) 구성이고 상기 제1 하우징 컴포넌트에 고정되는 제2 하우징 컴포넌트 내에 수용되는, EOAMT.
제84항 및 제85항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자속 소스, 상기 제1 하우징 컴포넌트 및 상기 폴 연장 슈들은 온-오프 스위칭 가능한, 다이폴 영구 자석 유닛에 포함되는, EOAMT.
제84항 내지 제86항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 하우징 컴포넌트는 중심 원통형 보어를 갖는 강자성 스틸 하우징 컴포넌트로서, 상기 원통형 보는 두 개의 원통형 직경 분극화된 희토류 영구 자석이 적층되어 상기 자석들 중 하나는 상기 원통형 보어 내에서 회전하지 않도록 고정되는 반면 다른 자석은 회전 가능한 자석과 인터페이싱된 액추에이터에 의해 외부 토크 적용 시 자유롭게 회전하도록 하는, EOAMT.
제84항 내지 제87항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴 연장 슈들은, 상기 제1 하우징 컴포넌트에 착탈 가능한 방식으로 고정되는 제1 폴 연장 부재 및 상기 제1 부재에 연장하여 회전 가능하게 고정된 제2 폴 연장 부재를 포함하고 상기 작업물 체결 표면을 정의하는, 적어도 두 개의 컴포넌트들을 포함하는, EOAMT.
제88항에 있어서, 상기 디가우싱 전기적 와인딩은 상기 제2 폴 연장 부재의 섹션을 둘러싸는, EOAMT.
제88항 및 제89항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 폴 슈 부재는 작업물의 윤곽 또는 기하학적 파라미터들에 적응된 작업물 체결 표면을 갖는, EOAMT.
제84항 내지 제90항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴 연장 슈들은, 상기 디가우싱 와인딩들에 의해 커버된 섹션에서, 디가우싱 와인딩들이 통전될 때 발생되는 실질적인 자속, 바람직하게는 모든 자속을 상기 작업물 체결 표면으로 보내기에 충분한 단면적을 갖는, EOAMT.
제84항 내지 제90항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴 연장 슈들은, 상기 디가우싱 와인딩들에 의해 커버된 섹션에서, 디가우싱 와인딩들이 통전될 때 발생되는 자속의 상당 부분의 자속을 상기 작업물 체결 표면으로 보내고 상기 작업물 체결 표면 주위에 자속 누출을 생성하기에 충분한 단면적을 갖는, EOAMT.
제84항 내지 제92항 중 어느 한 항에 있어서, 사이 제1 하우징 컴포넌트는 상기 하우징 컴포넌트의 반대 편에 상부의 리세스되지 않은 부분 및 하부의 리세스된 부분을 포함하며, 상기 폴 슈 연장 부재들은 상기 상부의 리세스되지 않은 하우징 부분과 함께 상기 폴 연장 슈들의 자유 축 단자 단부들에서 제공된 상기 작업물 체결 표면들을 향하는 계속적인 실질적으로 공기-갭이 없는 플러스 전달 경로를 형성하기 위해 상기 리세서된 하부 하우징 부분들에 장착된 직육면체이거나 직육면체를 포함하며, 상기 작업물 체결 표면들 반대편의 상기 플럭스 검출 표면들은 상기 리세스되지 않는 하우징 부분의 상부 단자면에서 제공되는, EOAMT.
제93항에 있어서, 상기 제1 하우징 컴포넌트는 상기 로직 제어 회로로부터 상기 전기적 디가우싱 와인딩들로 연결 리드들을 가이딩하기 위한 관통 홀들을 포함하는, EOAMT.
제84항 내지 제94항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 하우징 컴포넌트는 실질적으로 비-강자성이고 바람직하게는 상기 제1 하우징 컴포넌트의 상기 관통 홀들로부터 상기 로직 제어 회로로 연장되는 적어도 두 개의 통로들을 포함하는, EOAMT.
제84항 내지 제95항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로직 제어 회로는 상기 툴이 상기 작업물에 자기적으로 고정된 후 상기 작업물에서 상기 작업물 체결 표면들로 여전히 유지되고 상기 자속 소스가 상기 작업물로부터의 분리를 위해 턴 오프될 때 디가우싱 사이클을 수행하도록 고안된, EOAMT.
제96항에 있어서, 상기 로직 제어 회로는 중앙 제어 보드를 포함하며, 바람직하게는 상기 디가우싱 와인딩들이 진동 및 교번 자기 디가우싱 필드를 생성할 수 있게 하는 AC 신호를 생성하기 위한 사전 프로그래밍되거나 프로그램 가능한 마이크로 프로세서 및 회로를 포함하는, EOAMT.
제97항에 있어서, 상기 중앙 제어 보드의 상기 로직 제어 회로는 상기 프로세서의 GPIO(범용 입/출력)를 산업용 24V 로직과 인터페이싱하기 위한 컴포넌트들을 포함하는, EOAMT.
제98항에 있어서, 상기 중앙 제어 보드는 산업용 전원으로부터 24V를 취하고, 상기 디가우싱 사이클을 수행하기 위해 이를 전자식 디가우싱 와인딩들에 의해 필요한 동작 값으로 조정하기 위한 전원 컨디셔닝을 더 포함하는, EOAMT.
제84항에 있어서, 바람직하게는 상기 자속 소스가 온 또는 오프일 때 및 디가우싱 사이클이 수행될 때를 포함하여, 상기 툴 상태의 미리 정의된 하나가 존재하거나 부재할 때를 나타내기 위해 상기 마이크로 프로세서에 의해 구동되는 하나 이상의 LED들의 형태의 시각 상태 표시들을 더 포함하는, EOAMT.
제84항 내지 제100항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디가우싱 전기적 와인딩 및 교환 가능한 폴 연장 슈 부재들은 상기 제1 하우징 컴포넌트에 부착 가능한 모듈식 유닛들을 형성하고, 상기 폴 연장 슈 부재들은 상기 EOAMT와 작업물을 자기적으로 결합하는데 사용될 때 상기 EOAMT의 자계 전달 회로의 일부를 형성하며, 상기 폴 연장 슈 부재들은 상기 작업물을 디가우싱 시 상기 디가우싱 와인딩들을 포함하는 전자석의 일부를 형성하는, EOAMT.