KR20210012602A - 자장 조절 기능을 가진 마그네틱 리프트 장치 - Google Patents

Abstract

마그네틱 리프트 장치는 제 1 폴피스, 제 2 폴피스, 회전 영구 자석, 자석 회전부, 및 폴피스 연결부를 포함한다. 제 1 폴피스는 고정 영구자석의 N극과 자기적으로 연결되고, 제 2 폴피스는 고정 영구자석의 S극과 자기적으로 연결되고, 회전 영구 자석은 N극이 제 2 폴피스와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 상기 제 1 폴피스와 자기적으로 연결되는 제 1 배치상태와, N극이 제 1 폴피스와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 제 2 폴피스와 자기적으로 연결되는 제 2 배치상태 사이에서 선택적으로 배치되도록 회전가능하게 구성되고, 자석 회전부는 회전 영구자석을 회전시켜서 제1 배치상태와 제 2 배치상태 간의 전환을 발생시켜 제 1 폴피스 및 상기 제 2 폴피스를 통해 리프팅 대상물로 인가되는 자기력을 제어하며, 폴피스 연결부는 리프팅 대상물에서의 자속의 포화를 방지하기 위해 제 1 폴피스와 제 2 폴피스를 자기적으로 연결한다.

Description

자장 조절 기능을 가진 마그네틱 리프트 장치 {MAGNETIC LIFT APPARATUS HAVING MAGNETIC FIELD CONTROL CAPABILITY}

본 발명은 마그네틱 리프트 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대상물에서의 자기포화를 방지하는 바(Bar)를 삽입하여 작용면에서의 자기력을 제어하는 마그네틱 리프트 장치에 관한 것이다.

마그네틱 리프트 장치는 철과 같은 자성 물질로 구성된 부착 대상을 자기력을 이용하여 리프팅하는 장치로서, 오늘날 사출기의 금형 클램핑, 프레스기의 금형 클램핑, 공작 기계의 척 등에 부착되는 내부 장치 등으로 널리 사용되고 있다.

이러한 마그네틱 리프트 장치는 기본적으로 영구자석의 강한 자기력을 이용하여 자성체인 리프팅 대상을 작용면에 부착시키게 되는데, 해제 시에는 영구자석으로부터의 자기 흐름을 제어하여 작용면으로 자기 흐름이 형성되지 않도록 하여 리프팅 대상을 작용면으로부터 떨어뜨린다.

도 1은 종래의 마그네틱 리프트 장치 일 예의 개략적인 단면도이다. 도 1에는 영구자석을 회전시켜 자기 회로를 변경시킴으로써 홀딩 및 해제를 행하는 마그네틱 리프트 장치가 개시되어 있다.

도 1에 도시된 마그네틱 리프트 장치는 고정자석과 코일에 의한 자장에 의해 회전하는 자석을 이용하여 철판 등을 들어올리거나 떨어뜨릴 수 있으며, 동작 시에만 코일에 펄스 형태의 전류를 요구하고 동작 완료 후 상태를 유지하기 위한 추가 에너지를 요구하지 않는다.

그런데, 도 1에 도시된 종래의 마그네틱 리프트는 회전자석의 방향에 의해 철판 등을 들어올리거나 떨어뜨리기 때문에 회전자석의 정확한 동작이 요구되지만 회전자석의 오작동을 제어할만한 장치가 마련되어 있지 않았다.

이에 따라, 들어올리고자 하는 대상물의 두께가 얇은 경우 대상물에서 자기포화현상이 발생하므로 코일 동작시 회전자석이 원하는 방향으로 동작하지 않게 되어 대상물을 들어올리지 못하게 되는 문제가 발생한다.

KR 1020170055210 A

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 리프팅 대상물의 두께와 관계없이 회전자석의 오동작을 방지하여 효과적인 리프팅을 수행할 수 있는 마그네틱 리프트 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 마그네틱 리프트 장치는 고정 영구 자석, 제 1 폴피스, 제 2 폴피스, 회전 영구 자석, 자석 회전부, 및 폴피스 연결부를 포함한다.

제 1 폴피스는 고정 영구자석의 N극과 자기적으로 연결되고, 제 2 폴피스는 고정 영구자석의 S극과 자기적으로 연결되고, 회전 영구 자석은 N극이 제 2 폴피스와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 제 1 폴피스와 자기적으로 연결되는 제 1 배치상태와, N극이 제 1 폴피스와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 제 2 폴피스와 자기적으로 연결되는 제 2 배치상태 사이에서 선택적으로 배치되도록 회전가능하게 구성되고, 자석 회전부는 회전 영구자석을 회전시켜서 제 1 배치상태와 제 2 배치상태 간의 전환을 발생시켜 제 1 폴피스 및 제 2 폴피스를 통해 리프팅 대상물로 인가되는 자기력을 제어하며, 폴피스 연결부는 리프팅 대상물에서의 자속의 포화를 방지하기 위해 미리 설정된 두께로 제 1 폴피스와 제 2 폴피스를 자기적으로 연결한다.

이와 같은 구성에 의하면, 리프팅 대상물에 따라 적절한 두께의 폴피스 연결부를 폴피스 사이에 연결함으로써 리프팅 대상물에서의 자속의 포화를 방지하여 리프팅 대상물의 두께와 관계없이 회전자석의 오동작을 방지하여 효과적인 리프팅을 수행할 수 있게 된다.

이때, 폴피스 연결부는 제 1 폴피스 및 제 2 폴피스에 각각 접촉할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 필요에 따라 적절한 두께의 연결 부재를 폴피스들에 직접 체결 및 해제함으로써 리프팅 대상물에서의 자속의 포화를 방지할 수 있게 된다.

또한, 폴피스 연결부는 제 1 폴피스와 접촉하는 제 1 연결부 및 제 2 폴피스와 접촉하는 제 2 연결부를 포함하고, 제 1 연결부와 제 2 연결부의 상호 연결과 분리를 선택적으로 수행하는 연결 선택부를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 서로 분리된 연결부들의 선택적인 연결을 통해 보다 효율적으로 폴피스들의 연결과 분리를 수행할 수 있게 된다.

또한, 폴피스 연결부는 제 1 연결부와 접촉하는 제 3 연결부 및 제 2 연결부와 접촉하는 제 4 연결부를 더 포함하고, 연결 선택부는 제 3 연결부와 제 4 연결부의 상호 연결과 분리를 선택적으로 더 수행할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 폴피스들 사이의 연결을 필요에 따라 서로 다른 두께로 효율적으로 수행할 수 있게 된다.

또한, 폴피스 연결부는 제 3 연결부와 접촉하는 제 5 연결부 및 제 4 연결부와 접촉하는 제 6 연결부를 더 포함하고, 연결 선택부는 제 5 연결부와 제 6 연결부의 상호 연결과 분리를 선택적으로 더 수행할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 이와 같은 구성에 의하면, 폴피스들 사이의 연결을 필요에 따라 보다 다양한 두께로 보다 효율적으로 수행할 수 있게 된다.

본 발명에 의하면, 리프팅 대상물에 따라 적절한 두께의 폴피스 연결부를 폴피스 사이에 연결함으로써 리프팅 대상물에서의 자속의 포화를 방지하여 리프팅 대상물의 두께와 관계없이 회전자석의 오동작을 방지하여 효과적인 리프팅을 수행할 수 있게 된다.

또한, 필요에 따라 적절한 두께의 연결 부재를 폴피스들에 직접 체결 및 해제함으로써 리프팅 대상물에서의 자속의 포화를 방지할 수 있게 된다.

또한, 서로 분리된 연결부들의 선택적인 연결을 통해 보다 효율적으로 폴피스들의 연결과 분리를 수행할 수 있게 된다.

또한, 폴피스들 사이의 연결을 필요에 따라 서로 다른 두께로 효율적으로 수행할 수 있게 된다.

또한, 이와 같은 구성에 의하면, 폴피스들 사이의 연결을 필요에 따라 보다 다양한 두께로 보다 효율적으로 수행할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 마그네틱 리프트 장치 일 예의 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치의 개략적인 블록도.
도 3 내지 도 6은 도 2의 제 1 구현 예에 따른 마그네틱 리프트 장치의 개략적인 단면도.
도 7 내지 도 9는 도 2의 제 2 구현 예에 따른 마그네틱 리프트 장치의 개략적인 단면도.
도 10 내지 도 13은 도 2의 제 3 구현 예에 따른 마그네틱 리프트 장치의 개략적인 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 리프트 장치의 개략적인 블록도이다. 도 2에서, 마그네틱 리프트 장치(100)는 고정 영구 자석(110), 제 1 폴피스(120), 제 2 폴피스(130), 회전 영구 자석(140), 자석 회전부(150), 폴피스 연결부(160), 및 연결 선택부(170)를 포함한다. 제 1 폴피스(120)는 고정 영구자석(110)의 N극과 자기적으로 연결되고, 제 2 폴피스(130)는 고정 영구자석(110)의 S극과 자기적으로 연결된다.

회전 영구 자석(150)은 N극이 제 2 폴피스(130)와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 제 1 폴피스(120)와 자기적으로 연결되는 제 1 배치상태와, N극이 제 1 폴피스(120)와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 제 2 폴피스(130)와 자기적으로 연결되는 제 2 배치상태 사이에서 선택적으로 배치되도록 회전가능하게 구성된다.

자석 회전부(150)는 회전 영구자석을 회전시켜서 제1 배치상태와 제 2 배치상태 간의 전환을 발생시켜 제 1 폴피스(120) 및 제 2 폴피스(130)를 통해 리프팅 대상물로 인가되는 자기력을 제어한다.

도 3 내지 도 6은 도 2의 제 1 구현 예에 따른 마그네틱 리프트 장치의 개략적인 단면도이다. 도 3 내지 도 6에서 마그네틱 리프트 장치(100)는, 고정 영구 자석(110), 제 1 폴피스(120), 제 2 폴피스(130), 회전 영구 자석(140), 자석 회전부(150), 및 폴피스 연결부(160)를 포함하고 있는 것을 확인할 수 있다.

제 1 폴피스(120)와 제 2 폴피스(130)는 철과 같은 강자성체로 이루어지고 리프팅 대상물과 접촉하여 작용할 수 있는 작용면을 구비한다. 회전 영구 자석(140)은 S극이 제 1 폴피스(120)와 근접하여 자기적으로 연결됨과 함께 N극이 제2 폴피스(130)와 근접하여 자기적으로 연결되는 제 1 배치상태 (도 3 및 도 4에서의 배치 상태)와, N극이 제 1 폴피스(120)와 근접하여 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 제 2 폴피스(130)와 근접하여 자기적으로 연결되는 제 2 배치상태(도 5 및 도 6에서의 배치 상태) 간에 전환되도록 회전 가능하게 배치된다.

보다 구체적으로, 회전 영구 자석(140)은 제1 폴피스(120)와 제 2 폴피스(130) 사이에 배치되어, 제 1 폴피스(120)와 제 2 폴피스(130) 간을 자기적으로 연결시킬 수 있다. 하지만, 회전 영구 자석(140)이 제 1 배치 상태와 제 2 배치 상태에 있을 때 각각 서로 반대 방향의 자기 흐름이 형성된다.

회전 영구 자석(140)은 마찰을 최소화하여 회전 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 배치 상태 및 제 2 배치 상태시 제 1 폴피스(120) 및 제 2 폴피스(130)와의 이격 거리가 가까우면 가까울수록 더 큰 자기 흐름을 형성할 수 있어서 바람직하다.

회전 영구 자석(140)과 폴피스들(120, 130) 간에 '자기적으로 연결된다'는 것은 직접적으로 접촉되지는 않는다 하더라도 회전 영구 자석(140)의 자기력에 의해 폴피스들(120, 130)에 자기 흐름이 형성될 수 있을 정도로 이격된 것을 포함한다.

한편, 회전 영구 자석(140)은 본 실시예에서 영구 자석을 특정 형상으로 성형한 구조를 예시하나, 이에 국한되는 것은 아니며, 영구 자석과 폴피스의 조합으로 구성될 수도 있다. 고정 영구 자석(110)은 N극이 제 1 폴피스(120)에 접촉되고, S극이 제 2 폴피스(130)에 접촉되도록 배치된다. 고정 영구자석(110)은 회전 영구 자석(140)보다 작용면들(111, 121)에 가깝게 위치되는 것이 바람직하다.

자석 회전부(150)는 다양한 형태로 구현될 수 있으나, 도 3 내지 도 6에서와 같이, 코일(150)의 형태로 구현되는 것이 일반적일 것이다. 코일(150)은 제 1 폴피스 (120) 및 제 2 폴피스(130) 중 적어도 하나에 감길 수 있다.

코일(150)은 자기 흐름을 변경시키기 위한 적절한 위치에 배치되면 되는데, 도 3 내지 도 6에서는 회전 영구 자석(140) 과 고정 영구 자석(110) 사이에 배치되는 것을 예시하고 있으며, 효율적인 자기 흐름 제어에 있어서 이러한 배치가 바람직하다.

폴피스 연결부(160)는 리프팅 대상물에서의 자속의 포화를 방지하기 위해 미리 설정된 두께로 제 1 폴피스(120)와 제 2 폴피스(130)를 자기적으로 연결한다. 이와 같은 구성에 의하면, 리프팅 대상물에 따라 적절한 두께의 폴피스 연결부(160)를 폴피스(120, 130) 사이에 연결함으로써 리프팅 대상물에서의 자속의 포화를 방지하여 리프팅 대상물의 두께와 관계없이 회전 자석의 오동작을 방지하여 효과적인 리프팅을 수행할 수 있게 된다.

이때, 폴피스 연결부(160)는 제 1 폴피스(120) 및 제 2 폴피스(130)에 각각 접촉할 수 있다. 도 3 내지 도 6에는 폴피스 연결부(160)가 단일 바 형태로 구현되어 제 1 폴피스(120) 및 제 2 폴피스(130)에 각각 접촉하는 예가 도시되어 있다.

종래 마그네틱 리프트에서 대상물에 적용되는 자장을 조절할 수 있는 자장 조절 장치(bar)를 추가하는 것으로서, 이로 인해 다양한 두께 및 무게의 plate를 들어올릴 수 있게 된다. 이때, plate의 상태(두께, 무게 등)에 따라 bar를 추가/제거하기 위해서는 볼트 등의 다양한 형태의 고정장치를 이용할 수 있다.

또한, 폴피스 연결부(160)는 제 1 폴피스(120)와 접촉하는 제 1 연결부(161) 및 제 2 폴피스(130)와 접촉하는 제 2 연결부(162)를 포함할 수 있으며, 이때, 연결 선택부(170)는 제 1 연결부(161)와 제 2 연결부(162)의 상호 연결과 분리를 선택적으로 수행한다.

이때, 폴피스 연결부(160)는 제 1 연결부(161)와 접촉하는 제 3 연결부(163) 및 제 2 연결부(162)와 접촉하는 제 4 연결부(164)를 더 포함하고, 연결 선택부(170)는 제 3 연결부(163)와 제 4 연결부(164)의 상호 연결과 분리를 선택적으로 더 수행할 수 있다.

도 7 내지 도 9는 도 2의 제 2 구현 예에 따른 마그네틱 리프트 장치의 개략적인 단면도이다. 도 7 내지 도 9에서, 폴피스 연결부(170)는 외함 내에 배치된 자장 조절 장치의 형태로 구현되어 있으며, 제 1 연결부(161) 내지 제 4 연결부(164)가 다양한 형태의 조합으로 연결 및 분리된 예가 도시되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 볼트 등의 고정장치를 하지 않고서도 수동이나 자동으로 폴피스 연결부(170)의 연결이나 분리를 수행할 수 있어, 제 1 구현 예에서의 폴피스 연결부(160) 사용상의 번거로움을 줄일 수 있게된다,

보다 구체적으로, 자장 조절 장치는 2개의 분리판으로 구성되는 1개의 층, 또는 그 이상의 층으로 구성되며, 이로 인해 들어올리고자 하는 대상물의 상태(두께, 무게) 등을 고려하여 2개의 분리판을 좌우 가장자리로 분리함으로써 대상물에 적용되는 자장을 조절할 수 있게 된다.

이에 따라, 대상물의 두께가 얇아 자기 포화 현상이 발생할 경우, 모든 분리판을 결합함으로써 대상물을 들어올릴 수 있고, 대상물의 두께가 두꺼워 무게가 무거워지는 경우, 모든 분리판을 분리하여 마그네틱 리프트에서 발생하는 자장을 모두 대상물에 흐르게 함으로써 그 힘을 키워 대상물을 들어올릴 수 있게 된다.

또한, 폴피스 연결부(170)는 제 3 연결부(163)와 접촉하는 제 5 연결부(165) 및 제 4 연결부(164)와 접촉하는 제 6 연결부(166)를 더 포함하고, 연결 선택부(170)는 제 5 연결부(165)와 제 6 연결부(166)의 상호 연결과 분리를 선택적으로 더 수행할 수 있다.

도 10 내지 도 13은 도 2의 제 3 구현 예에 따른 마그네틱 리프트 장치의 개략적인 단면도이다. 제 3 구현 예에서는 제 2의 구현 예에서보다 연결부들(165, 166)이 한단 더 추가된 것을 확인할 수 있으며, 필요에 따라 연결부들의 단 수는 더욱 추가될 수도 있을 것이다. 이와 같은 구성에 의하면, 폴피스들 사이의 연결을 필요에 따라 보다 다양한 두께로 보다 효율적으로 수행할 수 있게 된다.

정리하면, 본 발명은 자장 조절 장치를 이용하여 대상물의 상태(두께, 무게 등)에 따른 자기 포화 현상을 방지하고 이로부터 회전자석의 오동작 방지 및 마그네틱 리프트의 정확한 동작을 가능하게 하기 위한 것이다.

종래 기술에 따른 마그네틱 리프트에서는 대상물의 두께가 얇아 자기 포화 현상이 발생하는 경우, 회전자석이 예정된 방향으로 정렬하지 못해 오동작이 발생하여 대상물을 들어올리지 못하는 문제가 발생하였다.

본 발명에서는 대상물의 두께에 따라 자장 조절 장치의 분리판을 분리/결합함으로써 대상물에서의 자기 포화 현상을 방지하고, 회전자석의 정확한 동작을 유도하여 오동작 없이 다양한 대상물을 들어올릴 수 있게 된다. 또한, 본 발명을 이용하는 경우, 현장에서 대상물을 들어올릴 때 오동작을 방지하므로 낙하물 사고도 예방할 수 있게 된다.

본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야할 것이다.

100: 마그네틱 리프트 장치
110: 고정 영구 자석
120: 제 1 폴피스
130: 제 2 폴피스
140: 회전 영구 자석
150: 자석 회전부, 코일
160: 폴피스 연결부
161: 제 1 연결부
162: 제 2 연결부
163: 제 3 연결부
164: 제 4 연결부
165: 제 5 연결부
166: 제 6 연결부
170: 연결 선택부

Claims (5)

1. 고정 영구자석;
   상기 고정 영구자석의 N극과 자기적으로 연결되는 제 1 폴피스;
   상기 고정 영구자석의 S극과 자기적으로 연결되는 제 2 폴피스;
   N극이 상기 제 2 폴피스와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 상기 제 1 폴피스와 자기적으로 연결되는 제 1 배치상태와, N극이 상기 제 1 폴피스와 자기적으로 연결됨과 함께 S극이 상기 제 2 폴피스와 자기적으로 연결되는 제 2 배치상태 사이에서 선택적으로 배치되도록 회전가능하게 구성되는 회전 영구자석;
   상기 회전 영구자석을 회전시켜서 상기 제 1 배치상태와 상기 제 2 배치상태 간의 전환을 발생시켜 상기 제 1 폴피스 및 상기 제 2 폴피스를 통해 리프팅 대상물로 인가되는 자기력을 제어하는 자석 회전부; 및
   상기 리프팅 대상물에서의 자속의 포화를 방지하기 위해 상기 제 1 폴피스와 상기 제 2 폴피스를 자기적으로 연결하는 미리 설정된 두께의 폴피스 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 리프트 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 폴피스 연결부는 상기 제 1 폴피스 및 상기 제 2 폴피스에 각각 접촉하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 리프트 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 폴피스 연결부는 상기 제 1 폴피스와 접촉하는 제 1 연결부 및 상기 제 2 폴피스와 접촉하는 제 2 연결부를 포함하고,
   상기 제 1 연결부와 상기 제 2 연결부의 상호 연결과 분리를 선택적으로 수행하는 연결 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 리프트 장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 폴피스 연결부는 상기 제 1 연결부와 접촉하는 제 3 연결부 및 상기 제 2 연결부와 접촉하는 제 4 연결부를 더 포함하고,
   상기 연결 선택부는 상기 제 3 연결부와 상기 제 4 연결부의 상호 연결과 분리를 선택적으로 더 수행하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 리프트 장치.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 폴피스 연결부는 상기 제 3 연결부와 접촉하는 제 5 연결부 및 상기 제 4 연결부와 접촉하는 제 6 연결부를 더 포함하고,
   상기 연결 선택부는 상기 제 5 연결부와 상기 제 6 연결부의 상호 연결과 분리를 선택적으로 더 수행하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 리프트 장치.
   
   

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