WO2012144769A1 - 영구자석 워크홀딩 장치 - Google Patents

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WO2012144769A1
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permanent magnet
pole piece
pole
holding
coupled
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PCT/KR2012/002822
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최태광
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Choi Tae Kwang
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    • B23Q3/15—Devices for holding work using magnetic or electric force acting directly on the work
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    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/20—Electromagnets; Actuators including electromagnets without armatures

Definitions

  • the present invention relates to a permanent magnet workholding device, and more particularly, to a permanent magnet workholding device that controls the magnetic flux flow by rotating the permanent magnet to control the holding and release of the magnetic material.
  • Permanet magnet workholding devices are used to attach objects made of magnetic materials, such as iron, with magnetic force.
  • a conventional magnetic holding device using permanent electromagnets includes a yoke 1, a pole piece 2, an intermediate pole member 3, a main permanent magnet 4, and a secondary permanent unit.
  • the main permanent magnet 4 uses an alico magnet capable of magnetization and demagnetization as the main permanent magnet 4 by applying a high current to the wire wound around it.
  • Alico magnets are known as magnets capable of magnetizing and demagnetizing low currents among permanent magnets.
  • the holding device instantaneously applies a high current to the lead wire 6 wound around the main permanent magnet 4 positioned between the pole piece 2 and the bottom plate of the yoke 1 to thereby maintain the polarity of the main permanent magnet 4.
  • the object 9 which is a magnetic body, is held (fixed) or released (fixed) by the magnetic force.
  • the holding device requires a high current to change the polarity of the main permanent magnet 4 for holding and releasing the object 9.
  • the holding device has a high risk of a safety accident, and the holding force is reduced due to incomplete magnetization due to hysteresis as the magnetization and demagnetization are repeated, and the durability is weak due to the heating of the coil.
  • the large size of the module it is difficult to miniaturize the structure, and the structure of the single structure and the high current supply device by the high current is complicated, the price is high, and the application range is limited.
  • the permanent magnet and the control permanent magnet are disposed transverse to the pole piece to create a flux flow that is easy to control stably and efficiently inside the pole piece, and has a large adhesion force per unit area. It is an object of the present invention to provide a permanent magnet workholding device that is easy to drive and easily downsized.
  • the present invention can control the holding and release of the magnetic material by rotating the permanent magnet with a small force, and an object of the present invention is to provide a permanent magnet workholding device that can be extended to various projects.
  • Permanent magnet work holding device the first permanent magnet and the second permanent magnet; A first pole piece to which any one of the N and S poles of the first permanent magnet is coupled and having a holding surface; A second pole piece coupled to the pole of the first permanent magnet and the pole of the second permanent magnet coupled to the first pole piece and having a holding surface; And rotatable, different polarities are disposed in a rotational direction around the rotational axis, and positioned between the first pole piece and the second pole piece, rotated about the rotational axis to hold the holding surface of the first pole piece, and And a control permanent magnet that holds or releases the magnetic material on the holding surface of the second pole piece.
  • control permanent magnet is rotated such that a pole, such as a pole of the first permanent magnet, coupled with the first pole piece faces the first pole piece so that the holding surface of the first pole piece and the first pole piece are rotated.
  • the magnetic material is held on the holding surface of the two pole pieces.
  • control permanent magnet is rotated so that a pole different from the pole of the first permanent magnet coupled with the first pole piece faces the first pole piece such that the holding surface and the second pole of the first pole piece are fixed. It is characterized in that the holding of the magnetic material held on the holding surface of the piece.
  • control permanent magnet is characterized in that the first pole piece and the second pole piece and spaced apart a predetermined interval.
  • control permanent magnet is characterized in that spaced apart at the same interval as the first pole piece and the second pole piece.
  • control permanent magnet is characterized by having a cylindrical shape.
  • the present invention has the effect of stably adjusting the holding and releasing of the magnetic material by controlling the magnetic flux flow by rotating the control permanent magnet or a rotary device capable of driving with a weak current manually.
  • the present invention uses a small DC motor capable of driving with a weak current can be easily driven by consuming low instantaneous current only when the control permanent magnet is rotated, there is an effect that can maintain the adhesion force permanently with no current. .
  • the present invention can implement the magnetic flux flow linearly to create and maintain a stable magnetic flow has a stable device operation, it is easy to control.
  • the present invention can implement the optimum adhesion to the same area, it is easy to expand or reduce the size of the module according to the size of the interior of the device to be installed, there is an effect that can be properly used in various industrial fields.
  • the present invention can be designed in a single-layer transverse arrangement structure, the manufacturing is very simple, efficient and can be facilitated, in particular, instead of using a large high-voltage power supply, a large hydraulic device and a large hydraulic drive device, etc. Since it can be driven by a small DC motor, the device can be inexpensively configured.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional permanent magnet work holding device.
  • FIG. 2 is a diagram showing magnetic flux flow in a magnetic circuit.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the permanent magnet workholding apparatus according to the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing the position of the control permanent magnet in the permanent magnet work holding device according to the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a control permanent magnet rotation for holding the magnetic material in the permanent magnet work holding device according to the present invention.
  • Figure 6 is a view showing a magnetic flux flow holding the magnetic body in the permanent magnet work holding device according to the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing a control permanent magnet rotation for releasing the holding of the magnetic body in the permanent magnet work holding device according to the present invention.
  • FIG. 8 is a view illustrating a magnetic flux flow releasing magnetic material holding in the permanent magnet work holding device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating magnetic flux flow in a magnetic circuit.
  • Figure 2 (a) is a view showing the magnetic flux flow when the ferromagnetic material is held in the magnetic circuit
  • Figure 2 (b) is a view showing the magnetic flux flow in the magnet having a ferromagnetic material and a micro void.
  • any one of the N and S poles of the first permanent magnet 11 is coupled to the first pole piece 13, and the first permanent magnet 11 is disposed.
  • the pole coupled with the first pole piece 13 of the other pole is coupled with the second pole piece 14.
  • the magnetic flux flow of the magnetic circuit 10 is equal to the first permanent magnet (s1). 11)-first pole piece 13-magnetic material 15-second pole piece 14-first permanent magnet 11 (or vice versa) in the order.
  • the magnetic circuit 10 holds the magnetic body 15.
  • the magnetic circuit 10 may be formed of a material different from the pole of the first permanent magnet 11 coupled to the first pole piece 13.
  • the pole of the second permanent magnet 12 is coupled to the first pole piece 13 and is the same pole as the pole of the first permanent magnet 11 coupled with the first pole piece 13 of the second permanent magnet 12. Engage with this second pole piece (14). Coupling here means being placed in contact with or leaving a certain gap (G).
  • the magnetic flux has a property to flow through the permanent magnet rather than the magnetic material.
  • the magnetic flux has a property to flow through the permanent magnet with fine pores rather than the magnetic body. Therefore, in FIG. 2 (b), the magnetic flux flow of the magnetic circuit 10 is equal to s2 such as the first permanent magnet 11-the first pole piece 13-the second permanent magnet 12-the second pole piece 14. )-The first permanent magnet 11 is formed in the order (or vice versa). Thus, the magnetic circuit 10 releases the holding of the magnetic body 15.
  • the permanent magnet workholding device 100 includes a first permanent magnet 110 and a second permanent magnet 120, a first pole piece 130, and a second pole piece 140. , Control permanent magnet 150 and a rotating device (not shown).
  • One of the N and S poles of the first permanent magnet 110 is coupled to the first pole piece 130. Coupling here means being placed in contact or with a certain void. That is, any one of the N and S poles of the first permanent magnet 110 is disposed in contact with the first pole piece 130 or with a predetermined gap therebetween. Meanwhile, a paramagnetic material may be disposed in a predetermined gap between the first permanent magnet 110 and the first pole piece 130.
  • the first permanent magnet 110 is located on one surface except for the surface on which the control permanent magnet 150 of the first pole piece 130 is located. Preferably, the first permanent magnet 110 is positioned opposite the control permanent magnet 150 with the first pole piece 130 interposed therebetween. In this case, the first permanent magnet 110 may be disposed in a straight line with the control permanent magnet 150.
  • a pole different from the pole of the first permanent magnet 110 of the second permanent magnet 120 coupled to the first pole piece 130 is coupled to the second pole piece 140.
  • Coupling here means being placed in contact or with a certain void. That is, a pole different from a pole to which the first permanent magnet 110 of the second permanent magnet 120 is coupled with the first pole piece 130 is disposed in contact with the second pole piece 140 or with a predetermined gap.
  • the N pole of the second permanent magnet 120 is coupled with the second pole piece 140.
  • the second permanent magnet 120 is located on one surface except the surface on which the control permanent magnet 150 of the second pole piece 140 is located. Preferably, the second permanent magnet 120 is positioned opposite the control permanent magnet 150 with the second pole piece 140 therebetween. In this case, the second permanent magnet 120 may be disposed in line with the control permanent magnet 150.
  • the first pole piece 130 is disposed spaced apart from the second pole piece 140 by a predetermined interval.
  • the first pole piece 130 is coupled to any one of the N and S poles of the first permanent magnet 110, and has a holding surface 135 on which an object can be contacted.
  • the first pole piece 130 is preferably made of a ferro magnetic material.
  • the second pole piece 140 is coupled to a pole other than the pole, the first permanent magnet 110 of the second permanent magnet 120 is coupled to the first pole piece 130, the upper holding holding the object Face 145.
  • the second pole piece 140 is preferably made of a ferromagnetic material.
  • the control permanent magnet 150 is rotatable, and the N pole and the S pole are disposed in the rotation direction around the rotation axis.
  • the control permanent magnet 150 is positioned between the first pole piece 130 and the second pole piece 140.
  • the control permanent magnet 150 is rotated about the rotation axis to hold the magnetic body 160 or hold the magnetic body 160 on the holding surface 135 of the first pole piece and the holding surface 145 of the second pole piece. Release it.
  • control permanent magnet 150 is disposed spaced apart from the first pole piece 130 and the second pole piece 140 by a predetermined interval. Preferably, a part of the control permanent magnet 150 may be inserted spaced apart from the first pole piece 130 and the second pole piece 140. At this time, the permanent magnet work holding device 100 according to the present invention can minimize the outflow of magnetic flux flow into the air.
  • control permanent magnet 150 is preferably disposed to be the same as the distance between the control permanent magnet 150 and the second pole piece 140.
  • the control permanent magnet 150 preferably has a cylindrical shape.
  • the control permanent magnet 150 may be rotated manually or by a rotating device (not shown).
  • the rotating device may be a motor.
  • FIG. 4 is a view showing the position of the control permanent magnet in the permanent magnet work holding device according to the present invention.
  • 4 (a) is a view in which the pole of the control permanent magnet 150, such as the pole of the first permanent magnet 110 coupled to the first pole piece 130, faces the first pole piece 130. . 4 (c) is arranged so that the pole of the control permanent magnet 150, such as the pole of the first permanent magnet 110 coupled to the first pole piece 130 does not face the first pole piece 130. Is a diagram of one example.
  • FIG. 4B is a view in which the pole of the first permanent magnet 100 coupled to the first pole piece 130 and the other pole of the control permanent magnet 150 face the first pole piece 130.
  • FIG. 4 (d) is arranged such that the pole of the first permanent magnet 110 coupled to the first pole piece 130 and the pole of the other control permanent magnet 150 do not face the first pole piece 130. Is a diagram of one example.
  • the permanent magnet work holding device 100 As shown in Figure 4 (a), the permanent magnet work holding device 100 according to the present invention, the control permanent magnet 150, such as the pole of the first permanent magnet 110 coupled to the first pole piece 130 The magnetic flux flow is activated when the poles are arranged to face the first pole piece 130.
  • the permanent magnet work holding device 100 As shown in Figure 4 (b), the permanent magnet work holding device 100 according to the present invention, the control permanent magnet (other than the pole of the first permanent magnet 110 coupled to the first pole piece 130 ( The magnetic flux flow is activated when the pole of 150 is disposed to face the first pole piece 130.
  • FIG. 5 is a view showing a control permanent magnet rotation for holding a magnetic body in the permanent magnet work holding device according to the present invention
  • Figure 6 is a magnetic flux flow for holding the magnetic material in the permanent magnet work holding device according to the present invention Drawing.
  • the control permanent magnet 150 is rotated in the direction D1 (or opposite to D1) in FIG. 5, such that the pole is the same as the pole of the first permanent magnet 110 coupled to the first pole piece 130 as shown in FIG. 6. Facing the first pole piece 130.
  • the permanent magnet work holding device 100 according to the present invention holds the magnetic body 160 on the holding surface 135 of the first pole piece and the holding surface 145 of the second pole piece.
  • the magnetic flux flowing through the holding surface 135 of the first pole piece and the holding surface 145 of the second pole piece is a first permanent magnet coupled to the first pole piece 130.
  • the pole of the control permanent magnet 150 such as the pole of 110, faces the first pole piece 130, it is activated.
  • the magnetic flux has a property to flow through the magnetic material 160 rather than a paramagnetic material such as air. Therefore, the magnetic flux, when the magnetic body 160 is coupled to the holding surface 135 of the first pole piece and the holding surface 145 of the second pole piece of the permanent magnet workholding device according to the present invention, the magnetic body 160 Try to flow through.
  • the permanent magnet workholding device according to the present invention when the magnetic flux flows through the holding surface 135 of the first pole piece and the holding surface 145 of the second pole piece is activated, the holding surface of the first pole piece The magnetic body 160 coupled to the holding surface 145 of the 135 and the second pole piece is held on the holding surface.
  • the magnetic flux generated in the first permanent magnet 110, the second permanent magnet 120 and the control permanent magnet 150 is the holding surface 135 and the first pole piece as shown in s3 shown in FIG. A closed loop passes through the holding face 145 of the two pole pieces. That is, the magnetic flux flow is the control permanent magnet 150, the second permanent magnet 120-the second pole piece 140-the magnetic body 160-the first pole piece 130-the control permanent magnet 150, the first The permanent magnets 110 are formed in the reverse order.
  • the first permanent magnet 110, the control permanent magnet 150 and the second permanent magnet 120 are arranged in a straight line.
  • FIG. 7 is a view showing a control permanent magnet rotation for releasing the holding of the magnetic body in the permanent magnet work holding device according to the present invention
  • Figure 8 is a magnetic flux for releasing the magnetic holding in the permanent magnet work holding device according to the present invention It is a figure which shows the flow.
  • the control permanent magnet 150 is rotated in the direction D2 (or the opposite direction of D2) in FIG. 7 and coupled to the first pole piece 130 as in FIG. 8.
  • a pole different from the pole of 110 faces the first pole piece 130.
  • the permanent magnet work holding device 100 according to the present invention releases the holding of the magnetic body 160 held on the holding surface 135 of the first pole piece and the holding surface 145 of the second pole piece. More details of the holding release principle are as described with reference to FIG. 2.
  • the magnetic flux flows, as shown in s4 shown in FIG. 8, the second permanent magnet 120-the second pole piece 140-the control permanent magnet 150-the first pole piece 130-the first permanent magnet 110. ) Or (or vice versa).
  • the first permanent magnet 110, the control permanent magnet 150 and the second permanent magnet 120 are arranged in a straight line.
  • the permanent magnet work holding device 100 to hold the magnetic body 160 as the control permanent magnet 150 is rotated to switch the pole of the control permanent magnet 150 facing the first pole piece 130. Or release the held magnetic body 160.
  • first pole piece holding surface 140 second pole piece
  • the present invention can control the holding and release of the magnetic material by rotating the permanent magnet with a small force, and an object of the present invention is to provide a permanent magnet work holding device that can be extended to various projects.

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Abstract

본 발명은 영구자석 워크홀딩 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치는, 제 1 영구자석 및 제 2 영구자석, 상기 제 1 영구자석의 N, S극 중 어느 한 극이 결합하고, 홀딩면을 구비하는 제 1 폴 피스, 상기 제 2 영구자석의 상기 제 1 폴 피스와 결합된 극과 다른 극이 결합하고, 홀딩면을 구비하는 제 2 폴 피스 및 회전 가능하고 회전축 주변에 회전방향으로 서로 다른 극성이 배치되고 상기 제 1 폴 피스 및 상기 제 2 폴 피스 사이에 위치하며, 상기 회전축을 중심으로 회전되어 상기 제 1 폴 피스의 홀딩면 및 상기 제 2 폴 피스의 홀딩면에 자성체를 홀딩하거나 홀딩을 해제하는 제어영구자석을 포함한다.

Description

영구자석 워크홀딩 장치
본 발명은 영구자석 워크홀딩 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 영구자석을 회전시켜 자속흐름을 제어하여 자성체의 홀딩과 홀딩해제를 조절하는 영구자석 워크홀딩 장치에 관한 것이다.
영구자석 워크홀딩 장치(permanet magnet workholding device)는 철과 같은 자성물질(magnetic material)로 구성된 대상물을 자기력을 이용해 부착시키는데 사용되는 장치로서, 오늘날 사출기의 금형클램핑, 프레스기의 금형클램핑, 공작기계의 척 등에 부착되는 내부장치 등으로 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래의 영구자석 워크홀딩 장치의 단면도로서, 미국등록특허 US4956625에 개시되어 있다. 도 1을 참조하면, 종래의 영구 전자석을 이용한 자성체 홀딩 장치는 요크(1), 폴 피스(Pole piece, 2), 중간 폴 부재(Intermediate pole member, 3), 주영구자석(4), 이차영구자석(5), 주영구자석(4) 주위에 감져진 도선(6)으로 구성되는 복수의 모듈과 고압전원공급장치(7) 등으로 구성된다.
상기의 구성에서 주영구자석(4)은 주위에 감긴 도선에 고전류를 인가함에 의하여 착자와 탈자가 가능한 알리코 자석을 주영구자석(4)으로 사용한다. 알리코 자석은 영구자석 중에서 저전류로 착자와 탈자가 가능한 자석으로 알려져 있다.
상기 홀딩장치는 폴 피스(2)와 요크(1)의 밑판 사이에 위치하는 주영구자석(4)의 주위에 감긴 도선(6)에 순간적으로 고전류를 인가하여 주영구자석(4)의 극성을 변환시켜서, 자성체인 대상물(9)을 자기력에 의하여 홀딩(고정)하거나 홀딩(고정)을 해제한다. 상기 홀딩장치는 대상물(9)의 홀딩과 홀딩 해제를 위하여 주영구자석(4)의 극성을 변화시키기 위해서 고전류가 필요하다.
따라서, 상기 홀딩장치는 안전 사고의 위험이 높으며, 착자와 탈자를 반복함에 따라서 히스테리시스 현상에 의한 불완전한 착자로 홀딩력이 저하되고, 코일의 발열로 내구성이 취약한 문제점이 있다. 또한, 모듈의 크기가 커서 소형화가 어렵고, 고 전류에 의한 단일한 구조와 고전류 공급장치의 구조가 복잡하고 가격이 고가이며, 적용 범위가 제한적인 단점이 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 영구자석 및 제어영구자석을 폴 피스에 대해 횡으로 배치하여 폴 피스 내부에 안정적이며 효율적으로 제어하기 쉬운 자속흐름을 만들고, 단위 면적당 큰 부착력을 가지며, 제조와 구동이 용이하고, 소형화가 용이한 영구자석 워크홀딩 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 작은 힘으로 영구자석을 회전시켜 자성체의 홀딩과 홀딩해제를 제어할 수 있으며, 다양한 사업에 확대 응용이 가능한 영구자석 워크홀딩 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치는, 제 1 영구자석 및 제 2 영구자석; 상기 제 1 영구자석의 N, S극 중 어느 한 극이 결합되고, 홀딩면이 구비된 제 1 폴 피스; 상기 제 1 폴 피스와 결합된 상기 제 1 영구자석의 극과 다른 상기 제 2 영구자석의 극이 결합하고, 홀딩면을 구비하는 제 2 폴 피스; 및 회전 가능하고, 회전축 주변에 회전방향으로 서로 다른 극성이 배치되고, 상기 제 1 폴 피스 및 상기 제 2 폴 피스 사이에 위치하며, 상기 회전축을 중심으로 회전되어 상기 제 1 폴 피스의 홀딩면 및 상기 제 2 폴 피스의 홀딩면에 자성체를 홀딩하거나 홀딩을 해제하는 제어영구자석을 포함한다.
바람직하게는, 상기 제어영구자석은, 상기 제 1 폴 피스와 결합된 상기 제 1 영구자석의 극과 같은 극이 상기 제 1 폴 피스를 마주보도록 회전되어 상기 제 1 폴 피스의 홀딩면 및 상기 제 2 폴 피스의 홀딩면에 자성체를 홀딩하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어영구자석은, 상기 제 1 폴 피스와 결합된 상기 제 1 영구자석의 극과 다른 극이 상기 제 1 폴 피스를 마주보도록 회전되어 상기 제 1 폴 피스의 홀딩면 및 상기 제 2 폴 피스의 홀딩면에 홀딩된 자성체의 홀딩을 해제하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어영구자석은, 상기 제 1 폴 피스 및 제 2 폴 피스와 일정한 간격 이격되어 배치되는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 제어영구자석은, 상기 제 1 폴 피스 및 제 2 폴 피스와 동일한 간격으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어영구자석을 회전시키는 회전장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어영구자석은, 원통의 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 약한 전류로 구동할 수 있는 회전장치 혹은 수동으로 제어영구자석을 회전시켜 자속흐름을 제어하여 자성체의 홀딩과 홀딩해제를 안정적으로 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 약한 전류로 구동할 수 있는 소형DC모터를 사용하여 제어영구자석의 회전 시에만 낮은 순간전류를 소모해 간편하게 구동될 수 있고, 무 전류로 부착력을 영구적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 자속흐름을 직선적으로 구현하여 안정적인 자기 흐름을 만들고 유지할 수 있어 장치 운영이 안정적이고, 제어가 용이한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 동일면적에 최적의 부착력을 구현할 수 있고, 설치할 장치의 내부의 크기에 따라 모듈로 확장하거나 크기를 축소하는 것이 용이하여 다양한 산업분야에 적절하게 활용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 단층 횡배열 구조로 설계가 가능하여, 제조가 매우 간단하고 효율적이며 편의성을 도모할 수 있고, 특히 대형의 고압전원공급장치나 큰 유압장치 및 큰 유압구동장치 등을 사용하는 대신 소형DC모터로 구동할 수 있어 저렴하게 장치를 구성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 영구자석 워크홀딩 장치의 단면도이다.
도 2은 자기회로에 있어서 자속흐름을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치에 있어서 제어영구자석의 위치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치에 있어서 자성체를 홀딩하기 위한 제어영구자석 회전을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치에 있어서 자성체를 홀딩하는 자속흐름을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치에 있어서 자성체의 홀딩을 해제하기 위한 제어영구자석 회전을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치에 있어서 자성체 홀딩을 해제하는 자속흐름을 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 자기회로에 있어서 자속흐름을 나타낸 도면이다. 도 2(a)는 강자성체가 자기회로에 홀딩될 때의 자속흐름을 나타낸 도면이고, 도 2(b)는 강자성체와 미세공극이 있는 자석에 있어서 자속흐름을 나타낸 도면이다.
도 2(a)를 참조하면, 자기회로(10)는 제 1 영구자석(11)의 N, S극 중 어느 한 극이 제 1 폴 피스(13)와 결합하고, 제 1 영구자석(11)의 제 1 폴 피스(13)와 결합된 극과 다른 극이 제 2 폴 피스(14)와 결합한다. 이때, 자기회로(10)의 제 1 폴 피스(13) 및 제 2 폴 피스(14)에 자성체(15)가 결합된 경우, 자기회로(10)의 자속흐름은 s1과 같이 제 1 영구자석(11) - 제 1 폴 피스(13) - 자성체(15) - 제 2 폴 피스(14) - 제 1 영구자석(11) 순(혹은 반대 순)으로 형성된다. 따라서, 자기회로(10)는 자성체(15)를 홀딩한다.
도 2(b)를 참조하면, 도 2(a)와 같은 자속흐름이 형성된 후, 자기회로(10)는 제 1 폴 피스(13)에 결합된 제 1 영구자석(11)의 극과 다른 제 2 영구자석(12)의 극이 제 1 폴 피스(13)에 결합하고, 제 2 영구자석(12)의 제 1 폴 피스(13)와 결합된 제 1 영구자석(11)의 극과 같은 극이 제 2 폴 피스(14)와 결합한다. 여기에서 결합한다는 것은 접하거나 일정한 공극(G)을 두고 배치되는 것을 의미한다.
한편, 자속은 자성체보다는 영구자석을 통해 흐르려는 성질을 가지고 있다. 또한, 자속은 자성체보다는 미세 공극이 있는 영구자석을 통해 흐르려는 성질을 가지고 있다. 따라서, 도 2(b)에서 자기회로(10)의 자속흐름은 s2와 같이 제 1 영구자석(11) - 제 1 폴 피스(13) - 제 2 영구자석(12) - 제 2 폴 피스(14) - 제 1 영구자석(11) 순(혹은 반대 순)으로 형성된다. 따라서, 자기회로(10)는 자성체(15)의 홀딩을 해제한다.
도 3은 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치의 단면도이다. 도 3를 참조하면, 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치(100)는 제 1 영구자석(110) 및 제 2 영구자석(120), 제 1 폴 피스(130), 제 2 폴 피스(140), 제어영구자석(150) 및 회전장치(미도시)를 포함한다.
제 1 영구자석(110)의 N, S극 중 어느 하나의 극이 제 1 폴 피스(130)와 결합한다. 여기에서 결합한다는 것은 접하거나 일정한 공극을 두고 배치되는 것을 의미한다. 즉, 제 1 영구자석(110)의 N, S극 중 어느 하나의 극이 제 1 폴 피스(130)와 접하거나 일정한 공극을 두고 배치된다. 한편, 제 1 영구자석(110)과 제 1 폴 피스(130) 사이의 일정한 공극에는 상자성체의 물질이 배치될 수 있다.
제 1 영구자석(110)은 제 1 폴 피스(130)의 제어영구자석(150)이 위치한 면을 제외한 일면에 위치한다. 바람직하게는 제 1 영구자석(110)은 제 1 폴 피스(130)를 사이에 두고 제어영구자석(150)의 반대편에 위치한다. 이때, 제 1 영구자석(110)은 제어영구자석(150)과 일직선으로 배치될 수 있다.
제 2 영구자석(120)의 제 1 영구자석(110)이 제 1 폴 피스(130)에 결합된 극과 다른 극이 제 2 폴 피스(140)와 결합한다. 여기에서 결합한다는 것은 접하거나 일정한 공극을 두고 배치되는 것을 의미한다. 즉, 제 2 영구자석(120)의 제 1 영구자석(110)이 제 1 폴 피스(130)와 결합하는 극과 다른 극이 제 2 폴 피스(140)와 접하거나 일정한 공극을 두고 배치된다.
예를 들면, 제 1 영구자석(110)의 S극이 제 1 폴 피스(130)와 결합할 때, 제 2 영구자석(120)의 N극이 제 2 폴 피스(140)와 결합한다.
제 2 영구자석(120)은 제 2 폴 피스(140)의 제어영구자석(150)이 위치한 면을 제외한 일면에 위치한다. 바람직하게는 제 2 영구자석(120)은 제 2 폴 피스(140)를 사이에 두고 제어영구자석(150)의 반대편에 위치한다. 이때, 제 2 영구자석(120)은 제어영구자석(150)과 일직선으로 배치될 수 있다.
제 1 폴 피스(130)는 제 2 폴 피스(140)와 일정 간격 이격되어 배치된다. 제 1 폴 피스(130)는 제 1 영구자석(110)의 N, S극 중 어느 한 극이 결합하고, 상부에는 대상물을 접할 수 있는 홀딩면(135)을 구비한다. 제 1 폴 피스(130)는 강자성체(ferro magnetic material)로 이루어지는 것이 바람직하다.
제 2 폴 피스(140)는 제 2 영구자석(120)의 제 1 영구자석(110)이 제 1 폴 피스(130)에 결합된 극과 다른 극이 결합하고, 상부에는 대상물을 접할 수 있는 홀딩면(145)을 구비한다. 제 2 폴 피스(140)는 강자성체로 이루어지는 것이 바람직하다.
제어영구자석(150)은 회전가능하고, 회전축 주변에 회전방향으로 N극과 S극이 배치된다. 제어영구자석(150)은 제 1 폴 피스(130) 및 제 2 폴 피스(140) 사이에 위치한다. 제어영구자석(150)은 회전축을 중심으로 회전되어 제 1 폴 피스의 홀딩면(135)과 제 2 폴 피스의 홀딩면(145)에 자성체(160)를 홀딩하거나 홀딩된 자성체(160)의 홀딩을 해제한다.
바람직하게는, 제어영구자석(150)은 제 1 폴 피스(130) 및 제 2 폴 피스(140)와 일정한 간격 이격되어 배치된다. 바람직하게는, 제어영구자석(150)의 일부가 제 1 폴 피스(130) 및 제 2 폴 피스(140)에 이격되어 삽입될 수 있다. 이 때 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치(100)는 공기 중으로 자속흐름의 유출을 최소화할 수 있다.
한편, 제어영구자석(150)과 제 1 폴 피스(130)의 이격된 거리는 제어영구자석(150)과 제 2 폴 피스(140)의 이격된 거리와 동일하도록 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 제어영구자석(150)은 원통의 형상을 가지는 것이 바람직하다.
제어영구자석(150)은 수동 혹은 회전장치(미도시)에 의하여 회전될 수 있다. 바람직하게는 회전장치는 모터일 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치에 있어서 제어영구자석의 위치를 나타낸 도면이다.
도 4(a)는 제 1 폴 피스(130)에 결합된 제 1 영구자석(110)의 극과 같은 제어영구자석(150)의 극이 제 1 폴 피스(130)를 마주보도록 배치된 도면이다. 이에 비해 도 4(c)는 제 1 폴 피스(130)에 결합된 제 1 영구자석(110)의 극과 같은 제어영구자석(150)의 극이 제 1 폴 피스(130)를 마주보지 않도록 배치된 하나의 예에 관한 도면이다.
도 4(b)는 제 1 폴 피스(130)에 결합된 제 1 영구자석(100)의 극과 다른 제어영구자석(150)의 극이 제 1 폴 피스(130)을 마주보도록 배치된 도면이다. 이에 비해 도 4(d)는 제 1 폴 피스(130)에 결합된 제 1 영구자석(110)의 극과 다른 제어영구자석(150)의 극이 제 1 폴 피스(130)를 마주보지 않도록 배치된 하나의 예에 관한 도면이다.
도 4(a)에서와 같이, 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치(100)는, 제 1 폴 피스(130)에 결합된 제 1 영구자석(110)의 극과 같은 제어영구자석(150)의 극이 제 1 폴 피스(130)을 마주보도록 배치될 때 자속흐름이 활성화 된다. 또한, 도 4(b)에서와 같이, 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치(100)는, 제 1 폴 피스(130)에 결합된 제 1 영구자석(110)의 극과 다른 제어영구자석(150)의 극이 제 1 폴 피스(130)을 마주보도록 배치될 때 자속흐름이 활성화 된다.
도 5는 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치에 있어서 자성체를 홀딩하기 위한 제어영구자석 회전을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치에 있어서 자성체를 홀딩하는 자속흐름을 나타낸 도면이다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치(100)가 자성체(160)를 홀딩하는 원리를 구체적으로 설명한다.
제어영구자석(150)은 도 5에서 D1 방향(혹은 D1의 반대 방향)으로 회전되어 도 6에서와 같이 제 1 폴 피스(130)에 결합된 제 1 영구자석(110)의 극과 같은 극이 제 1 폴 피스(130)를 마주본다. 이때, 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치(100)는, 제 1 폴 피스의 홀딩면(135) 및 제 2 폴 피스의 홀딩면(145)에 자성체(160)를 홀딩한다.
홀딩하는 원리에 대해 구체적으로 살펴보면, 제 1 폴 피스의 홀딩면(135) 및 제 2 폴 피스의 홀딩면(145)을 통과하는 자속흐름은 제 1 폴 피스(130)에 결합된 제 1 영구자석(110)의 극과 같은 제어영구자석(150)의 극이 제 1 폴 피스(130)를 마주보고 있을 때, 활성화 된다.
한편, 자속은 공기와 같은 상자성체보다는 자성체(160)를 통해 흐르려는 성질을 가지고 있다. 따라서, 자속은, 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치의 제 1 폴 피스의 홀딩면(135) 및 제 2 폴 피스의 홀딩면(145)에 자성체(160)가 결합될 때, 자성체(160)를 통해 흐르려고 한다. 그 결과 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치는, 제 1 폴 피스의 홀딩면(135) 및 제 2 폴 피스의 홀딩면(145)을 통과하는 자속흐름이 활성화되었을 때 제 1 폴 피스의 홀딩면(135) 및 제 2 폴 피스의 홀딩면(145)에 결합된 자성체(160)를 홀딩면에 홀딩한다.
이때, 제 1 영구자석(110), 제 2 영구자석(120) 및 제어영구자석(150)에서 생성되는 자속흐름은 도 6에 도시된 s3와 같이 제 1 폴 피스의 홀딩면(135) 및 제 2 폴 피스의 홀딩면(145)을 통과하는 폐루프를 형성한다. 즉, 자속흐름은 제어영구자석(150), 제 2 영구자석(120) - 제 2 폴 피스(140) - 자성체(160) - 제 1 폴 피스(130) - 제어영구자석(150), 제 1 영구자석(110) 순(또는 반대 순)으로 형성된다.
바람직하게는 제 1 영구자석(110), 제어영구자석(150) 및 제 2 영구자석(120)이 일직선으로 배치된다.
도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치(100)가 자성체(160)의 홀딩을 해제하는 원리를 구체적으로 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치에 있어서 자성체의 홀딩을 해제하기 위한 제어영구자석 회전을 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치에 있어서 자성체 홀딩을 해제하는 자속흐름을 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제어영구자석(150)은 도 7에서 D2 방향(혹은 D2의 반대방향)으로 회전되어 도 8에서와 같이 제 1 폴 피스(130)에 결합된 제 1 영구자석(110)의 극과 다른 극이 제 1 폴 피스(130)를 마주본다. 이때, 본 발명에 따른 영구자석 워크홀딩 장치(100)는, 제 1 폴 피스의 홀딩면(135) 및 제 2 폴 피스의 홀딩면(145)에 홀딩된 자성체(160)의 홀딩을 해제한다. 홀딩해제 원리의 보다 구체적인 내용은 도 2에서 설명한 바와 같다.
이때 자속흐름은, 도 8에 도시된 s4와 같이 제 2 영구자석(120) - 제 2 폴 피스(140) - 제어영구자석(150) - 제 1 폴 피스(130) - 제 1 영구자석(110) 순(또는 반대 순)으로 형성된다.
바람직하게는 제 1 영구자석(110), 제어영구자석(150) 및 제 2 영구자석(120)이 일직선으로 배치된다.
위와 같이, 영구자석 워크홀딩 장치(100)는 제어영구자석(150)이 회전되어 제 1 폴 피스(130)와 마주보는 제어영구자석(150)의 극이 전환됨에 따라 자성체(160)를 홀딩시키거나 홀딩된 자성체(160)를 해제시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
<부호의 설명>
100 : 영구자석 워크홀딩 장치 110 : 제 1 영구자석
120 : 제 2 영구자석 130 : 제 1 폴 피스
135 : 제 1 폴 피스 홀딩면 140 : 제 2 폴 피스
145 : 제 2 폴 피스 홀딩면 150 : 제어영구자석
160 : 자성체
본 발명은 작은 힘으로 영구자석을 회전시켜 자성체의 홀딩과 홀딩해제를 제어할 수 있으며, 다양한 사업에 확대 응용이 가능한 영구자석 워크홀딩 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

Claims (7)

  1. 제 1 영구자석 및 제 2 영구자석;
    상기 제 1 영구자석의 N, S극 중 어느 한 극이 결합되고, 홀딩면이 구비된 제 1 폴 피스;
    상기 제 1 폴 피스와 결합된 상기 제 1 영구자석의 극과 다른 상기 제 2 영구자석의 극이 결합하고, 홀딩면을 구비하는 제 2 폴 피스; 및
    회전 가능하고, 회전축 주변에 회전방향으로 서로 다른 극성이 배치되고, 상기 제 1 폴 피스 및 상기 제 2 폴 피스 사이에 위치하며, 상기 회전축을 중심으로 회전되어 상기 제 1 폴 피스의 홀딩면 및 상기 제 2 폴 피스의 홀딩면에 자성체를 홀딩하거나 홀딩을 해제하는 제어영구자석을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 자성체 홀딩장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어영구자석은,
    상기 제 1 폴 피스와 결합된 상기 제 1 영구자석의 극과 같은 극이 상기 제 1 폴 피스를 마주보도록 회전되어 상기 제 1 폴 피스의 홀딩면 및 상기 제 2 폴 피스의 홀딩면에 자성체를 홀딩하는 것
    을 특징으로 하는 자성체 홀딩장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어영구자석은,
    상기 제 1 폴 피스와 결합된 상기 제 1 영구자석의 극과 다른 극이 상기 제 1 폴 피스를 마주보도록 회전되어 상기 제 1 폴 피스의 홀딩면 및 상기 제 2 폴 피스의 홀딩면에 홀딩된 자성체의 홀딩을 해제하는 것
    을 특징으로 하는 자성체 홀딩장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어영구자석은,
    상기 제 1 폴 피스 및 제 2 폴 피스와 일정한 간격 이격되어 배치되는 것
    을 특징으로 하는 자성체 홀딩장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어영구자석은,
    상기 제 1 폴 피스 및 제 2 폴 피스와 동일한 간격으로 이격되어 배치되는것
    을 특징으로 하는 자성체 홀딩장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제어영구자석을 회전시키는 회전장치를 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 자성체 홀딩장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제어영구자석은,
    원통의 형상을 가지는 것
    을 특징으로 하는 자성체 홀딩장치.
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