KR20230140223A - 마그네틱 리프트 장치 - Google Patents

마그네틱 리프트 장치 Download PDF

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KR20230140223A
KR20230140223A KR1020220039104A KR20220039104A KR20230140223A KR 20230140223 A KR20230140223 A KR 20230140223A KR 1020220039104 A KR1020220039104 A KR 1020220039104A KR 20220039104 A KR20220039104 A KR 20220039104A KR 20230140223 A KR20230140223 A KR 20230140223A
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박영재
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주식회사 맥스파이더
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Abstract

본 발명은 고정영구자석; 상기 고정영구자석의 N극과 접촉하고 작용면을 구비하는 제1 폴피스; 상기 제1 폴피스에 대향되게 배치되는 것으로 상기 고정영구자석의 S극과 접촉하고 작용면을 구비하는 제2 폴피스; 및 상기 제1 및 제2 폴피스 사이에서 중심부의 회전축을 중심으로 모터에 의해 회전가능하게 결합되는 회전영구자석;을 포함하는 마그네틱 리프트 장치로서, 상기 회전영구자석의 회전축에 연결되는 캠과; 상기 캠을 중심으로 회전방향을 따라 각각 대응되는 위치에 구비되는 제1 및 제2 리미트 스위치;를 포함하고, 상기 모터는 상기 제1 및 제2 리미트 스위치를 통해 전원부와 택일적으로 연결되되, 상기 제1 또는 제2 리미트 스위치 중 어느 일측과 상기 전원부와의 사이에는 대상물 흡착이 가능한 상태임을 표시하는 알람부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

마그네틱 리프트 장치{MAGNETIC LIFT DEVICE}
본 발명은 마그네틱 리프트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전원부의 온/오프를 통해 회전영구자석이 회전되도록 하여 자력을 인가하거나 해제시키고, 특히 자력이 인가되어 대상물을 흡착 중에는 모터의 구동이 차단되고, 이를 인지할 수 있도록 알람이 표시되는 마그네틱 리프트 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 영구자석 워크홀딩 장치(permanent magnet workholding device)와 같은 자성체 홀딩 장치는 철과 같은 자성물질(magnetic material)로 구성된 부착 대상을 자력을 이용하여 부착시키는데 사용되는 장치로서, 오늘날 사출기의 금형 클램핑, 프레스기의 금형 클램핑, 공작 기계의 척 등에 부착되는 내부 장치 등으로 널리 사용되고 있으며, 최근에는 이를 활용하여 조선업이나 자동차 산업, 철강업 등 강재를 이용하는 분야에서 강재의 이동을 위한 용도로 사용되고 있다.
이러한 자성체 홀딩 장치는, 기본적으로 영구자석의 강한 자력을 이용하여, 자성체인 부착 대상을 작용면에 부착시키게 되는데, 해제 시에는 영구자석으로부터의 자기 흐름을 제어하여 작용면으로 자기 흐름이 형성되지 않도록 하여 부착 대상을 작용면으로부터 떨어뜨린다.
종래의 자성체 홀딩 장치는 코일에 인가되는 전류를 제어함으로써, 회전영구자석을 회전시켜서 제1 배치상태와 제2 배치상태 간의 전환을 발생시키고, 이에 따라 제1 폴피스 및 제2 폴피스의 작용면들상의 자력을 제어하게 된다.
그러나, 이와 같은 자성체 홀딩 장치는, 코일에 전류를 인가하여 발생하는 자기장에 의해 회전영구자석를 회전하도록 하여 대상물을 홀딩 또는 해제하므로 홀딩 또는 해제시 전류가 소모된다.
또한, 이러한 자성체 홀딩 장치는 제1 배치상태 및 제2 배치상태와 같이 180°회전되는 구조로 되어 있어, 각 배치상태에 따라 고정 자력값 만을 가지므로 자력 세기를 조절하는 것은 불가능한 문제점이 있어왔다.
아울러, 자성체인 대상물이 고정장치 역할을 하기 때문에 대상물의 두께가 충족되지 않거나, 대상물이 없는 경우에는 불안정 상태 혹은 동작 자체가 구현되지 아니하는 문제점도 초래된다.
한편, 위와 같은 자성체 홀딩 장치의 문제점을 해결하기 위하여 코일에 전류를 인가하여 발생하는 자기장 대신에 모터에 의해 회전영구자석를 회전하도록 하여 대상물을 홀딩 또는 해제하는 마그네틱 리프트 장치가 알려져 있으며, 특히 이와 같은 장치의 경우 웜기어의 역전방지 기능을 이용하여 자력 세기를 적절히 조절이 가능하도록 하게 된다.
그러나, 상기 마그네틱 리프트 장치의 경우에도 대상물을 홀딩 또는 해제시 모터 구동을 차단하기 위한 회전영구자석의 회전 위치를 정확하게 세팅 가능하도록 자력 인가 및 해지가 용이하도록 하는 기술 개발이 필요하며, 특히 자력이 인가된 상태를 정확하게 작업자가 파악하기도 어려운 문제점도 있게 된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2019-0031123호(공개일자: 2019.03.25.) 대한민국 등록특허공보 제10-2284603호(공고일자: 2021.08.02)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 모터의 정방향 또는 역방향 회전에 의해 회전영구자석이 정방향 또는 역방향 회전되어 자력이 인가되거나 해제되는 마그네틱 리프트 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고 본 발명은 자력이 인가되어 대상물 흡착 중에 모터의 구동을 차단시킬 수 있는 마그네틱 리프트 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 자력 인가 및 해지를 위한 회전영구자석의 회전 위치를 정확하게 세팅할 수 있는 마그네틱 리프트 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 알람부를 통해 자력 인가 상태인 것을 인지할 수 있는 것을 특징으로 하는 마그네틱 리프트 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 함께 본 발명의 기타 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 이는 본 발명의 청구범위에 기재된 사항 및 그 실시예의 개시 내용뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내의 수단 및 조합에 의해 더욱 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고정영구자석; 상기 고정영구자석의 N극과 접촉하고 작용면을 구비하는 제1 폴피스; 상기 제1 폴피스에 대향되게 배치되는 것으로 상기 고정영구자석의 S극과 접촉하고 작용면을 구비하는 제2 폴피스; 및 상기 제1 및 제2 폴피스 사이에서 중심부의 회전축을 중심으로 모터에 의해 회전가능하게 결합되는 회전영구자석;을 포함하는 마그네틱 리프트 장치로서, 상기 회전영구자석의 회전축에 연결되는 캠과; 상기 캠을 중심으로 회전방향을 따라 각각 대응되는 위치에 구비되는 제1 및 제2 리미트 스위치;를 포함하고, 상기 모터는 상기 제1 및 제2 리미트 스위치를 통해 전원부와 택일적으로 연결되되, 상기 제1 또는 제2 리미트 스위치 중 어느 일측과 상기 전원부와의 사이에는 대상물 흡착이 가능한 상태임을 표시하는 알람부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 캠의 역방향 회전으로 상기 제1 리미트 스위치를 푸시하면, 상기 제1 리미트 스위치가 오픈 상태가 되어, 상기 제1 리미트 스위치는 상기 전원부 및 모터와의 연결이 차단됨과 동시에 상기 알람부와 연결되고, 상기 캠의 정방향 회전으로 상기 제2 리미트 스위치를 푸시하면, 상기 제2 리미트 스위치가 오픈 상태가 되어, 상기 제2 리미트 스위치는 상기 전원부 및 모터와의 연결이 차단되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 캠은, 둘레가 편심되는 형상으로, 편심되어 돌출되는 돌출부분과, 상기 돌출부분과 90°를 이루어 돌출되는 보조부분을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 폴피스의 작용면에 구비되는 하부 폴피스를 더 포함하고, 상기 하부 폴피스는 대상물의 형상에 대응되는 형상이며, 다양한 형상의 하부 폴피스가 탈착 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 회전영구자석의 회전축에 연결되는 웜휠과 상기 모터에 의해 회전되고 상기 웜휠과 결합되는 웜 샤프트를 구비하는 웜 기어를 더 포함하고, 상기 웜 기어와 모터는 하나의 유닛으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 웜 기어의 중심축의 양측에 각각 상기 회전영구자석의 회전축이 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 회전영구자석의 회전축에 연결되는 링 기어와 상기 웜 기어의 중심축과 연결되어 회전되고 상기 링 기어와 결합되는 피니언 기어를 구비하는 베벨 기어를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 웜 기어의 중심축의 양측에 각각 베벨 기어가 구비되고, 상기 각 베벨 기어의 링 기어에 각각 상기 회전영구자석의 회전축이 연결되는 것을 특징으로 한다.
상술된 바와 같이 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.
회전영구자석을 웜기어 또는 웜기어와 베벨기어를 통하여 회전되도록 하여 자력 세기 조절이 가능하고, 사용자가 대상물의 중량이나 갯수에 따라 적절하게 대응이 가능한 효과가 있다.
즉, 회전 각도를 조절함으로써 자력의 세기를 조절할 수 있어, 적치장에서 원하는 갯수의 철판만을 정확히 홀딩하여 이송할 수 있으므로, 철판 이송작업을 효율적으로 수행할 수 있다.
그리고 자력이 인가되어 대상물의 흡착 중에는 모터의 구동을 차단시킴으로써, 불필요한 전력 낭비가 없어지고, 안전 사고 등이 예방될 수 있는 효과도 있다.
또한, 리미트 스위치가 구비되어 회전영구자석의 회전 위치를 정확하게 세팅할 수 있어, 자력 인가 및 해지가 용이하고, 특히 전술한 바와 같이 자력의 세기도 조절이 가능하며 이러한 조절이 용이한 효과도 있다.
또한, 베벨기어를 통한 동력축 전환으로 인해, 기어드 모터를 세워서 설치하지 않아도 되므로 장치의 전체적인 높이가 높아지지 않는 효과도 있다.
또한, 알람부, 예컨대 알람, 경광등 등을 통해 자력 인가 상태인 것을 인지할 수 있어 작업 환경이 우수해지는 효과도 있다.
이와 함께 본 발명의 다른 효과는 이상에서 설명한 실시예 및 본 발명의 청구범위에 기재된 사항뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내에서 발생할 수 있는 효과 및 산업 발전에 기여하는 잠정적 장점의 가능성들에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치를 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치를 나타낸 측면도이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치의 동작 전 상태를 나타낸 회로도 및 동작 원리를 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치의 온 상태를 나타낸 정면도, 회로도 및 동작 원리를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치의 오프 상태를 나타낸 회로도를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치를 나타낸 측면도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치를 나타낸 측면도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치를 나타낸 정면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다. 설명에 앞서 본 발명의 이점 및 특징 및 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그리고 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니며, 이러한 용어 중 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하는 것이고, 설명 상에 방향을 지칭하는 단어는 설명의 이해를 돕기 위한 것으로 시점에 따라 변경 가능함을 주지하는 바이다.
그리고 본 발명에서는 이해를 돕기 위하여, 회전영구자석의 회전축이 시계방향으로 회전하는 경우를 정방향 회전으로 특정하고, 회전영구자석의 회전축이 반시계방향으로 회전하는 경우를 역방향 회전으로 특정하여 설명하고자 한다.
따라서, 회전영구자석의 회전축에 연결되는 캠의 시계방향 회전을 정방향 회전이라 하고, 캠의 반시계방향 회전을 역방향 회전이라고 칭한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
제1 실시예
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치를 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치를 나타낸 측면도이다. 여기서, 도 1은 본 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치(100)의 동작 전 상태 또는 오프 상태로 도시한 것이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치(100)는 제1 폴피스(pole piece; 11), 제2 폴피스(12), 회전영구자석(20), 모터(25), 고정영구자석(30), 캠(40), 제1 리미트 스위치(limit switch; 51), 및 제2 리미트 스위치(52)를 포함한다.
먼저, 제1 폴피스(11)는 철과 같은 강자성체로 이루어지고, 홀딩 대상물(도 4의 10)이 흡착되는 작용면을 하부면에 구비한다. 또한, 제2 폴피스(12)는 제1 폴피스(11)에 대향되게 배치되고, 역시 철과 같은 강자성체로 이루어지며, 홀딩 대상물이 흡착되는 작용면을 하부면에 구비한다.
여기서, 제1 폴피스(11)는 고정영구자석(30)의 N극과 접촉하고, 제2 폴피스(12)는 고정영구자석(30)의 S극과 접촉하도록 배치된다. 이를 위하여 고정영구자석(30)은 사각 막대형상인 것이 바람직하며, N극, S극은 필요에 따라 반대로 될 수 있음은 물론이다.
다음으로, 제1 폴피스(11) 및 제2 폴피스(12) 사이에는 회전영구자석(20)이 회전가능하게 결합되고, 회전영구자석(20)은 가능한 마찰을 최소화하여 회전 가능하도록 하기 위하여 원통 형상인 것이 바람직하다.
이러한 제1 폴피스(11) 및 제2 폴피스(12)와의 이격 거리가 가까울수록 더 큰 자기흐름을 형성할 수 있으므로, 이를 위하여 본 발명에서는 제1 폴피스(11) 및 제2 폴피스(12)에는 홈부가 각각 형성되고, 이 홈부에 회전영구자석(20)이 수용되도록 하는 것이 바람직하다.
도시된 바와 같이, 회전영구자석(20)은 제1 폴피스(11)에 근접하여 자기적으로 연결됨과 함께, 제2 폴피스(12)와 근접하여 자기적으로 연결되게 되며, 중심부에 구비되는 회전축(23)을 중심으로 회전가능하게 결합된다.
여기서, 회전영구자석(20)과 폴피스들(11, 12) 간에 "자기적으로 연결"된다는 것은 직접적으로 접촉되지는 않는다 하더라도 회전영구자석(20)의 자력에 의해 폴피스들(11, 12)에 자기흐름이 형성될 수 있을 정도로 이격된 것을 포함한다.
또한, 본 발명에 따르면, 고정영구자석(30)은 회전영구자석(20) 보다 작용면들에 가깝게 위치되는 것이 바람직하다.
회전영구자석(20)은 회전축(23)을 중심으로 회전가능하게 결합되는데, 이를 위하여 본 발명은 회전축(23)을 회전가능하도록 하는 웜 기어(70)를 더 포함하여 구성된다.
여기서, 웜 기어(70)는 회전축(23)에 연결되는 웜 휠(71)과, 모터(25)에 의해 회전되고 웜 휠(71)과 결합되는 웜 샤프트(73)를 포함한다. 이러한 웜 휠(71)은 커플링(90)을 통해 회전영구자석(20)의 회전축(23)과 결합될 수 있다.
즉, 도 2에 상세히 도시되는 바와 같이, 모터(25)는 웜 샤프트(73)와 연결되고, 웜 샤프트(73)와 연결되는 웜 휠(71)이 구비되며, 웜 휠(71)과 회전영구자석(20)의 회전축(23)은 감속기를 통해 연결되는데, 감속기의 중심축(75)과 회전영구자석(20)의 회전축(23)이 커플링(90)을 통해 연결되게 된다.
이러한 모터(25)와 웜 기어(70)는 하나의 유닛, 예컨대 기어드 모터(geared motor; 7)로 구성되어, 커플링(90)을 통해 연결될 수 있다. 즉, 기어드 모터(7)의 중심축(75)과 회전영구자석(20)의 회전축(23)이 커플링(90)에 의해 연결되고, 기어드 모터(7)의 모터(25) 구동으로 웜 기어(70)가 회전되면, 중심축(75)이 회전되어 회전축(23)이 회전되고 회전영구자석(20)이 연동하여 회전하게 된다.
그 결과 회전영구자석(20)은 0°~ 360°범위내에서 자유롭게 그 회전각도가 제어될 수 있다.
그리고 모터(25)는 홀딩되는 대상물의 중량이나 갯수에 대한 정보를 입력받아 제어하는 제어부(미도시)에 연결될 수 있다.
또한, 모터(25)는 정역모터인 것이 바람직하다. 즉, 전원부(60)로 부터 온 신호가 입력되면, 모터(25)는 일방향으로 회전되고, 전원부(60)로 부터 오프 신호가 입력되면, 모터(25)는 타방향으로 회전된다.
본 발명에 따르면, 웜 샤프트(73)의 회전에 따라 웜 휠(71)이 회전하면, 회전축(23)이 회전되고, 그 결과 최종 회전영구자석(20)도 회전을 하게 된다.
그러나, 이와 반대의 경우 윔 휠(71)이 웜 샤프트(73)를 회전시킬 수가 없기 때문에 회전영구자석(20)이 자체 회전하는 것은 불가능한, 소위 '역전방지기능'이 작동되게 된다.
다음으로, 캠(40)은 회전영구자석(20)의 회전축(23)과 연결되어 회전된다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 캠(40)은 회전영구자석(20)의 회전축(23)의 회전에 의해 0°~ 360°범위내에서 회전 가능하고, 본 실시예에서는 캠(40)은 180°정방향 회전 또는 역방향 회전하는 것을 예로 들어 설명한다.
캠(40)은 둘레가 편심되는 형태가 되고, 편심되어 돌출된 돌출부분(41)과 이러한 돌출부분(41)과 90°를 이루어 돌출되는 보조부분(43)이 구비되는 형태가 되어, 캠(40)이 반시계 방향으로 회전하면 제1 리미트 스위치(51)를 푸시하고, 시계 방향으로 180°회전하면 제2 리미트 스위치(52)를 푸시한다.
이와 같이, 캠(40)이 회전되면, 캠(40)의 돌출부분(41)은 제1 또는 제2 리미트 스위치(51, 52)를 푸시하게 되고, 보조부분(43)은 하기되는 센서(61)가 이를 감지 또는 미감지하여, 하기되는 알람부(63)를 구동시킬 수 있다.
다음으로, 제1 리미트 스위치(51)와 제2 리미트 스위치(52)는 캠(40)을 중심으로 회전방향을 따라 각각 대응되는 위치에 구비되고, 캠(40)의 역방향 또는 정방향 회전에 의해 각각 푸시된다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 리미트 스위치(51, 52)는 캠(40)의 양측에 소정 각도 기울어져서 구비되는데, 이는 캠(40)의 역방향 회전 시, 돌출부분(41)이 제1 리미트 스위치(51)를 푸시하고, 캠(40)의 정방향 회전 시, 돌출부분(41)이 제2 리미트 스위치(52)를 푸시할 수 있도록 구비되는 것이다.
제1 리미트 스위치(51)가 캠(40)의 역방향 회전으로 푸시 되면, 즉, 전원부(도 3의 60)의 온 동작으로 회전영구자석(20)이 역방향 회전되면, 제1 및 제2 폴피스(11, 12)의 작용면들에는 자력이 인가되고, 이와 동시에 모터(25)와의 연결은 차단된다. 이로 인해, 불필요한 전력 낭비가 없어지고, 안전 사고 등이 예방될 수 있는 효과가 있다. 이러한 동작에 대해서는 하기되는 도 6을 참고하여 설명한다.
반대로, 제2 리미트 스위치(52)가 캠(40)의 정방향 회전으로 푸시 되면, 즉, 전원부의 오프 동작으로 회전영구자석(20)이 정방향 회전되면, 제1 및 제2 폴피스(11, 12)의 작용면들에 인가된 자력이 해제된다. 이 때도 역시, 전원부와 모터(25)의 연결은 차단된다.
여기서, 제1 및 제2 리미트 스위치(51, 52)는 회전영구자석(20)의 회전축(23)을 중심으로 상호 대향되는 위치, 바람직하게는 180°간격을 두고 구비될 수 있고, 제1 및 제2 폴피스(11, 12)에 인가할 요구되는 자력의 세기에 따라 180°범위 내에서 가변될 수 있음은 물론이다.
다음으로, 알람부(63)는 램프, 스피커 등의 형태가 되어 마그네틱 리프트 장치(100)의 온 상태, 즉 대상물의 흡착이 가능한 상태임을 알릴 수 있으며, 알람부(63)는 하기되는 센서(61)를 통해서 감지되는 캠(40)의 회전에 따라서도 구동될 수 있다. 이러한 동작에 대해서는 하기되는 도 6을 참고하여 설명한다.
다음으로, 본 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치(100)는 센서(61)를 더 포함할 수 있고, 센서(61)는 도 1에 도시된 바와 같이, 캠(40)의 상부에 구비될 수 있다.
이러한 센서(61)는 전술한 바와 같이, 캠(40)의 회전을 감지하게 되는데, 특히 캠(40)의 보조부분(43)의 유무를 감지하여 캠(40)의 정방향 회전 또는 역방향 회전을 감지하게 된다.
본 실시예에 따른 센서(61)는 포토센서로서 도 1과 같이, 마그네틱 리프트 장치(100)의 동작 전 또는 오프 상태일 때는 캠(40)이 제2 리미트 스위치(52)를 푸시한 상태로서, 캠(40)의 돌출부분(41)이 제2 리미트 스위치(52)를 푸시하고, 보조부분(43)이 도면을 기준으로 하부를 향한 상태가 되어, 캠(40)의 상부에 구비되는 센서(61)는 캠(40)을 감지하지 못하게 된다.
그리고 센서(61)는 도 5와 같이, 마그네틱 리프트 장치(100)가 동작 중인 상태일 때는 캠(40)의 보조부분(43)이 도면을 기준으로 상부를 향한 상태가 되어, 캠(40)을 감지하게 되면, 하기의 알람부(63)를 통해 장치(100)가 동작중임을 알릴 수 있다.
한편, 센서(61)는 회전되는 캠(40)을 감지할 수 있는 것은 어떠한 형태이든지 가능하다.
다음으로, 본 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치(100)는 제1 및 제2 폴피스(11, 12)의 작용면에 구비되는 하부 폴피스(15)를 더 포함할 수 있다. 이러한 하부 폴피스(15)는 대상물(10)의 형상에 대응되는 형상으로, 다양한 형상으로 제조되어 제1 및 제2 폴피스(11, 12)의 하부면에서 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 대상물(10)이 관 형상일 경우, 하부 폴피스(15)는 대상물(10)과 접하는 부분이 관 형상에 대응되도록 형성되어, 대상물(10)의 리프트 작업이 더욱 용이해질 수 있다.
참고로, 도 1의 제1 리미트 스위치(51), 제2 리미트 스위치(52), 캠(40) 및 센서(61)는 편의상 도 2에는 표시가 되어 있지 아니하나, 도 1을 참고하여 본 장치의 전면부에 각각 장착되어 있음으로 이해되어야 한다.
이하에서는 본 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치(100)의 동작 중에서 제1 상태, 즉 동작 전 상태에 대하여 살펴본다. 도 3과 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치의 동작 전 상태를 나타낸 회로도 및 동작 원리를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치(100)는 모터(25)와 제1 및 제2 리미트 스위치(51, 52)와 연결되는 전원부(60), 및 전원부(60), 센서(61), 제1 및 제2 리미트 스위치(51, 52)와 연결되는 알람부(63)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전원부(60)로 전원이 인가되지 않은 동작 전 상태, 즉 대기 상태일 때, 제1 리미트 스위치(51)는 클로즈(close) 상태가 되고, 전원부(60) 및 모터(25)와 연결되어, 전원부(60)로의 전원 인가는 언제든지 가능한 상태가 되며, 알람부(63)와는 연결되지 않은 상태로서, 알람부(63)는 아무런 기능을 수행하지 않는다.
그리고 캠(40)은 제2 리미트 스위치(52)를 푸시한 상태이므로, 제2 리미트 스위치(52)는 오픈(open) 상태가 된다.
즉, 전원부(60)로 전원이 인가되지 않은 동작 전 상태일 때, 모터(25)는 구동되지 않으므로, 모터(60)와 연결되는 웜 기어(70)도 구동되지 않고, 이에 연결된 회전영구자석(20) 및 캠(40)도 회전되지 않아 회전각도가 0°인 상태가 된다. 이러한 캠(40)의 회전각도가 0°인 상태가 도 1에 도시된다.
이러한 마그네틱 리프트 장치(100)의 동작 전 상태에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 고정영구자석(30)의 N극이 제1 폴피스(11)와 접촉하고, 고정영구자석(30)의 S극은 제2 폴피스(12)와 접촉하도록 배치되며, 회전영구자석(20)의 S극은 제1 폴피스(11)과 완전히 접촉하며, 회전영구자석(20)의 N극은 제2 폴피스(12)와 완전히 접촉하도록 배치된다.
이 경우 실선 및 화살표와 같이, 회전영구자석(20)과 고정영구자석(30)을 거쳐 내부 순환 자기흐름이 형성되나, 작용면들 방향으로는 자기흐름이 형성되지 않아 대상물(10)이 작용면들에 홀딩되지 아니하는 상태가 된다.
이와 같이, 회전영구자석(20)의 회전각도가 0°인 경우, 이때 작용면들은 각각 N극과 S극을 띄지 않아 대상물(10)이 홀딩되지 않는다.
한편, 제1 및 제2 리미트 스위치(51, 52)가 클로즈 상태라 함은, 전원부(60)와 모터(25)가 연결된 상태를 의미하고, 오픈 상태라 함은, 전원부(60)와 모터(25)가 차단된 상태를 의미하는 것으로 이해해야 한다.
이하에서는 본 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치(100)의 동작 중에서 제2 상태, 즉 온 상태에 대하여 살펴본다. 도 5 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치의 온 상태를 나타낸 정면도, 회로도 및 동작 원리를 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같은 마그네틱 리프트 장치(100)의 제1 상태에서, 전원부(60)로부터 전원이 공급되면, 즉 모터(25)가 일방향으로 회전하여 캠(40)이 역방향으로 회전하도록 전원이 공급되면, 전원부(60)와 모터(25)는 도 3과 같이 연결되어 있는 상태이므로, 전원 공급으로 인해 모터(25)는 일방향으로 회전하게 되고, 모터(25)의 회전에 의해 회전영구자석(20)의 회전으로 캠(40)이 회전하며, 제2 리미트 스위치(52)의 푸시가 해제되어, 제2 리미트 스위치(52)는 클로즈 상태가 된다.
다음으로, 설정된 값만큼 모터(25)가 구동되면, 즉 회전영구자석(20)의 회전으로 캠(40)이 역방향 회전, 예컨대 역방향으로 180°회전이 완료되면, 도 5에 도시된 바와 같이 캠(40)이 제1 리미트 스위치(51)를 푸시하게 되고, 이로 인해 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 리미트 스위치(51)는 오픈 상태가 되어, 전원부(60) 및 모터(25)의 연결이 차단되고, 이와 동시에 알람부(63)와는 연결된다.
이와 같이, 전원부(60)로 전원이 공급되어 회전영구자석(20)의 회전으로 제1 및 제2 폴피스(11, 12)의 작용면들에 자력이 인가된 상태에서는, 모터(25)가 더이상 구동되지 않으므로, 불필요한 전력 낭비가 없어지고, 안전 사고 등이 예방될 수 있는 효과가 있다.
이 때, 알람부(63)의 구동으로 인해, 본 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치(100)가 동작 중, 즉 대상물(10)의 흡착이 가능한 상태임을 알릴 수 있는 효과도 있다.
그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 회전영구자석(20)의 N극이 제1 폴피스(11)에, 그리고 S극이 제2 폴피스(12)에 완전히 접촉하게 되고, 회전영구자석(20)과 고정영구자석(30) 사이의 모든 자력은 대상물(10)로 유도되어 대상물(10)이 작용면들 상에 홀딩된다. 즉, 작용면들이 각각 N극과 S극을 강하게 띄게 되어 대상물(10)을 강하게 홀딩할 수 있게 되는 것이다.
이와 같이, 회전영구자석(20)의 회전각도가 180°인 상태가 되면, 작용면들은 각각 N극과 S극을 완전히 띄게 되어 대상물(10)이 최대 자력으로 홀딩되는 상태가 된다.
이하에서는 본 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치(100)의 동작 중에서 제3 상태, 즉 동작 후 오프 상태에 대하여 살펴본다. 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치의 오프 상태를 나타낸 회로도를 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같은 마그네틱 리프트 장치(100)의 제2 상태에서, 모터(25)가 타방향으로 회전하여 캠(40)이 정방향으로 회전하도록 전원이 공급되면, 제1 리미트 스위치(51)의 푸시가 해제되어, 제1 리미트 스위치(51)는 클로즈 상태가 되고,알람부(63)와의 연결은 해제되어, 알람부(63)는 아무런 기능을 수행하지 않는다.
이러한 마그네틱 리프트 장치(100)의 제3 상태에서 전원부(60)와 모터(25)의 극성은 도면에 도시된 것과는 반대가 됨은 당연하며, 이를 위해 모터(25)는 정역모터로 구성될 수 있다.
다음으로, 설정된 값만큼 모터(25)가 구동되면, 즉 회전영구자석(20)의 회전으로 캠(40)이 정방향 회전, 예컨대 정방향으로 180°회전이 완료되면, 캠(40)이 제2 리미트 스위치(52)를 푸시하게 되고, 이로 인해 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 리미트 스위치(52)는 오픈 상태가 되어, 제2 리미트 스위치(52)를 통한 전원부(60) 및 모터(25)의 연결이 차단된다.
이와 같이, 마그네틱 리프트 장치(100)의 오프 상태는, 전술한 마그네틱 리프트 장치(100)의 제1 상태와 동일한 상태가 된다.
제2 실시예
다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치에 대하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치를 나타낸 측면도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치(200)는 전술한 제1 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치(100)와 유사하고, 기어드 모터(7)와 회전영구자석(20)이 구비된 몸체부 사이에 베벨 기어(80)가 더 구비된 것에 특징이 있으므로, 이에 대해서만 설명한다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치(200)는 회전영구자석(20)이 회전축(23)을 중심으로 회전가능하도록 결합 시, 회전축(23)에 연결되는 링 기어(83)와 모터(25)에 의해 회전되고 링 기어(83)와 결합되는 피니언 기어(81)를 포함하는 베벨 기어(80)에 의해 결합된다.
베벨 기어(80)는 기어드 모터(7)의 동력축을 90°로 전환시키는 역할을 한다. 이러한 베벨 기어(80)로 인해, 기어드 모터(70)가 제1 실시예와 같이 몸체부 옆에 세워진 형태로 구비되는 것이 아니라, 도 9에 도시된 바와 같이, 몸체부 상에 나란히 구비될 수 있으므로, 마그네틱 리프트 장치(200)의 전체적인 높이가 높아지지 않는 효과가 있다.
그리고 기어드 모터(7)와 몸체부 사이에 본 실시예와 같은 베벨 기어(80)가 아닌 웜 기어를 쓸 경우, 기어드 모터(7) 내부의 웜 기어(70)와 새로 추가되는 웜 기어에 의한 이중 감속으로 인해 속도가 줄어드는 문제점이 발생될 수 있으므로, 이러한 문제 없이 속도는 그대로 유지하면서 동력축만 90°로 전환할 수 있는 효과가 있다.
도면에서는 베벨 기어(80)의 연결 및 설명을 위해 간략하게 도시하였다.
제3 실시예
다음으로, 본 발명의 제3 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치에 대하여 설명한다. 도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치를 나타낸 측면도이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치(300)는 전술한 제1 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치(100)와 유사하고, 하나의 기어드 모터(307)에 두 개의 몸체부(300a, 300b)가 연결된 것에 특징이 있다.
즉, 웜 기어(70)가 구비된 기어드 모터(307)에서, 웜 기어(70)의 중심축, 예컨대 전술한 제1 실시예에서와 같이, 웜 휠과 연결된 감속기의 중심축(375)의 양측으로 각각 몸체부(300a, 300b)의 회전축(23)이 커플링(90)을 통해 연결된다.
여기서, 커플링(90)의 길이는 대상물의 크기 및 위치에 따라 다르게 제작할 수 있고, 이로 인해, 전체적인 장치(300)의 크기도 작아질 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치(300)는 대상물을 흡착할 수 있는 몸체부(300a, 300b)가 두 개가 구비되므로, 제1 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치(100)보다 두 배로 작업량이 향상될 수 있는 효과가 있다.
제4실시예
다음으로, 본 발명의 제4실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치에 대하여 설명한다. 도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치를 나타낸 정면도이다. 도 11은 정면도로서, 동력축의 전환으로 기어드 모터(407)가 몸체부(400a, 400b)와 나란한 상태인 것으로 도시된 것이다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치(400)는 전술한 제2 및 제3 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치(200, 300)와 유사하고, 하나의 기어드 모터(407)에 두 개의 몸체부(400a, 400b)가 연결되되, 기어드 모터(407)와 몸체부(400a, 400b) 사이에 각각 베벨 기어(480)가 연결된 것에 특징이 있다.
즉, 기어드 모터(407)의 중심축(475)의 양측으로 각각 커플링(490)이 구비되고, 각 커플링(490)에는 피니언 기어(483)가 연결되며, 피니언 기어(483)와 결합되는 링 기어(481)가 회전축(23)에 연결된다.
여기서, 커플링(490)의 길이는 대상물의 크기 및 위치에 따라 다르게 제작할 수 있고, 이로 인해, 전체적인 장치(400)의 크기도 작아질 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치(400)는 대상물을 흡착할 수 있는 몸체부(400a, 400b)가 두 개가 구비되므로, 제2 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치(200)보다 두 배로 작업량이 향상될 수 있는 효과가 있다.
그리고 제2 실시예와 같이, 베벨 기어(480)에 의해 동력축이 전환되어, 장치(400)의 전체 높이가 높아지지 않는데, 특히, 본 실시예에서는 베벨 기어(480)가 몸체부(400a, 400b) 사이에 구비되므로, 장치(400)의 높이가 높아지지 않는 효과도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 그리고 상술한 바와 같이 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200, 300, 400; 마그네틱 리프트 장치
11, 12, 15; 폴피스
20; 회전영구자석
21; 캡
23; 회전축
25; 모터
30; 고정영구자석
40; 캠
51, 52; 리미트 스위치
60; 전원부
61; 센서
63; 알람부
70; 웜기어
80; 베벨기어

Claims (8)

  1. 고정영구자석; 상기 고정영구자석의 N극과 접촉하고 작용면을 구비하는 제1 폴피스; 상기 제1 폴피스에 대향되게 배치되는 것으로 상기 고정영구자석의 S극과 접촉하고 작용면을 구비하는 제2 폴피스; 및 상기 제1 및 제2 폴피스 사이에서 중심부의 회전축을 중심으로 모터에 의해 회전가능하게 결합되는 회전영구자석;을 포함하는 마그네틱 리프트 장치에 있어서,
    상기 회전영구자석의 회전축에 연결되는 캠과;
    상기 캠을 중심으로 회전방향을 따라 각각 대응되는 위치에 구비되는 제1 및 제2 리미트 스위치;를 포함하고,
    상기 모터는 상기 제1 및 제2 리미트 스위치를 통해 전원부와 택일적으로 연결되되,
    상기 제1 또는 제2 리미트 스위치 중 어느 일측과 상기 전원부와의 사이에는 대상물 흡착이 가능한 상태임을 표시하는 알람부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 리프트 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 캠의 역방향 회전으로 상기 제1 리미트 스위치를 푸시하면, 상기 제1 리미트 스위치가 오픈 상태가 되어, 상기 제1 리미트 스위치는 상기 전원부 및 모터와의 연결이 차단됨과 동시에 상기 알람부와 연결되고,
    상기 캠의 정방향 회전으로 상기 제2 리미트 스위치를 푸시하면, 상기 제2 리미트 스위치가 오픈 상태가 되어, 상기 제2 리미트 스위치는 상기 전원부 및 모터와의 연결이 차단되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 리프트 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 캠은,
    둘레가 편심되는 형상으로,
    편심되어 돌출되는 돌출부분과,
    상기 돌출부분과 90°를 이루어 돌출되는 보조부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 리프트 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 폴피스의 작용면에 구비되는 하부 폴피스를 더 포함하고,
    상기 하부 폴피스는 대상물의 형상에 대응되는 형상이며, 다양한 형상의 하부 폴피스가 탈착 가능한 것을 특징으로 하는 마그네틱 리프트 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 회전영구자석의 회전축에 연결되는 웜휠과 상기 모터에 의해 회전되고 상기 웜휠과 결합되는 웜 샤프트를 구비하는 웜 기어를 더 포함하고,
    상기 웜 기어와 모터는 하나의 유닛으로 구성되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 리프트 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 웜 기어의 중심축의 양측에 각각 상기 회전영구자석의 회전축이 연결되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 리프트 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 회전영구자석의 회전축에 연결되는 링 기어와 상기 웜 기어의 중심축과 연결되어 회전되고 상기 링 기어와 결합되는 피니언 기어를 구비하는 베벨 기어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 리프트 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 웜 기어의 중심축의 양측에 각각 베벨 기어가 구비되고, 상기 각 베벨 기어의 링 기어에 각각 상기 회전영구자석의 회전축이 연결되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 리프트 장치.
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