KR100224117B1 - 자기나사장치 및 자기나사장치의 제조방법 및 자기나사반송장치 - Google Patents

Abstract

나선상으로 착자(着磁)된 착자대를 외주면에 짝수본을 가지며 인접하는 착자대끼리가 서로 반대의 극성으로 착자된 내자기나사와 나선상으로 착자된 착자대를 내주면에 짝수본을 가지며 인접하는 착자대끼리가 서로 반대되는 극성으로 착자된 외자기나사를 구비한 자기나사장치이며 내자기나사, 외자기나사가 짧은 치수의 원통형상으로 형성된 영구자석재료의 외주면 또는 내주면에 나선착자를 가지는 스파이럴 원통자석을 축방향으로 복수개를 이어 설치하여 이루어지고 내스파이럴 원통자석을 유지하는 로드부재를 가지는 자기나사장치이다.

Description

자기나사장치 및 자기나사장치의 제조방법 및 자기나사반송장치

도1은 본 발명을 구체화한 제1실시예에 관한 자기나사장치의 구성을 나타낸 단면도.

도2는 제1실시예에 관한 자기나사장치에 사용한 스파이럴 원통자석을 나타낸 도면.

도3은 스파이럴 원통자석을 전개한 상태의 설명도.

도4는 제1실시예에 관한 자기나사장치의 제1변형예에서의 구성을 나타낸 도면.

도5는 제1실시예에 관한 자기나사장치의 제2변형예에서의 축체의 구성을 나타낸 도면.

도6은 제1실시예에 관한 자기나사장치의 제3변형예에서의 하우징의 구성을 나타낸 도면.

도7은 스파이럴 원통자석에 외면착지하는 착자지그의 설명도.

도8은 스파이럴 원통자석에 내면착자하는 착자지그의 설명도.

도9는 제2실시예의 수자기나사의 구조를 나타낸 일부단면도.

도10은 제2실시예의 변형예에 있어서의 수자기나사의 구조를 나타낸 일부단면도.

도11은 암자기나사의 구조를 나타낸 단면도.

도12는 수자기나사와 암자기나사와의 관계를 나타낸 사시도.

도13은 자기나사반송장치의 전체구성을 나타낸 평면도.

도14는 도13의 A-A 단면도.

도15는 제3실시예의 자기나사반송장치의 단면을 나타낸 도면.

도16은 자기나사반송장치의 구동축의 확대단면을 나타낸 도면.

도17은 자기나사반송장치의 일부측면을 나타낸 도면.

도18은 종래의 자기나사반송장치의 정면을 나타낸 도면.

도19는 종래의 자기나사반송장치의 단면을 나타낸 도면.

도20은 종래의 자기나사반송장치에 발생하는 요곡변형을 나타낸 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 축체 2 : 하우징

3 : 로드부재 4,7,4a : 스파이럴 원통자석

5 : 위치결정보스 6 : 보스구멍

8 : 재킷부재 9,9a : 착자대

M : 모터 12 : 홈

13 : 자성체 15,16 : 보스

17 : 보스홈 18,23 : 착자치구

19,24 : 요크 20 : 도선

21 : 몰드

발명의 배경

1. 발명의 분야

본 발명은 나선형상으로 착자한 수자기나사와 암자기나사의 조합에 의하여 회전운동과 직진운동과의 변형을 행하도록 한 자기나사장치에 관한 것이며, 특히 수자기나사 또는 암자기나사를 비교적 짧은 치수로 나선상으로 착자된 원통자석을 조합한 구조로 하므로서 강력하고 고정밀도이며 또 높은 설계자유도를 획득하는 자기나사장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

그리고 본 발명은 수자기나사 또는 암자기나사를 보호튜브에 의해 피복하므로서 수자기나사와 암자기나사와의 사이에서의 자력의 배런스를 양호하게 유지하여 항상 안정된 동작을 행할 수가 있는 자기나사반송장치에 관한 것이다.

또한 본 발명은 로드부재의 주위에 형성한 수자기나사를 분할구성하므로서 그 분할된 수자기나사를 연결하는 로드부재를 지지대에 의하여 회전가능하게 지지하므로서 수자기나사와 암자기나사를 항상 무접촉상태로 구동시킬 수 있게 한 자기나사반송장치에 관한 것이다.

2. 관련문헌

(1) 종래 외주면을 나선상으로 착자한 이동부재를 이동부재의 외주면의 나선착자에 대향하여 내주면을 나선착자한 원통형상의 하우징내에 유지하고, 이동부재 또는 하우징을 회전시키므로서 이동부재의 직진운동을 얻을 수 있도록 한 자기나사장치가 각종 제안되어 있다.

이같은 자기나사장치는 그 이동부재의 작동시에 하우징과의 사이에서 무접촉으로 이동하고, 이동부재의 충돌시에는 각 나선착자부가 탈조하는 것뿐이므로 충돌시의 안전성이 우수한 것과 접촉부분이 없는 구성으로 할 수 있으므로 기계적 마찰을 배제할 수가 있고 따라서, 부재의 마모나 마모분의 발생 혹은 전달손실이나 소음발생이 없는 것, 백러쉬가 적다는 것, 스트로크의 자유도가 크다는 것, 피구동부를 동력부의 진동으로부터 차단할 수 있다는 것등 기계적 이송기구에는 없는 여러 가지 장점을 가진다.

이로인해, 자기나사를 각종용도에 응용하는 일이 고려되고 있다. 예를들어, 이들의 충돌안전성을 이용한 일반반송장치나 자동도어등에의 응용 비접촉구성인 점에서 마모분이 발생하지 않는 것을 이용한 크린룸용 반송장치. 또한 비접촉구성인 점에서 윤활유를 필요로 하지 않아 건조상태에서 사용할 수가 있는 점을 이용한 진공기기용 반송장치. 정숙성을 이용한 OA기기의 이송장치. 동력부의 진동에서 차단시킬 수 있음을 이용한 광학기용 초점맞춤장치등이 있다.

그러나, 종래의 자기나사장치는 상기 우수한 특성을 가지면서도 다음과 같은 문제가 있어 현실제품으로의 적용은 별도 실현된 것이 없다. 먼저, 고가인 점을 들어 볼 수 있다. 자기나사는 상기와 같이 나선착자를 시행한 이동부재 및 하우징을 사용하게 되나, 자기체에 대해 나선형상의 착자는 용이하지 않으며 복잡한 수순을 필요로 하기 때문이다. 특히, 장척의 것을 제조하기는 어렵고 매우 고가로 된다. 또, 대부하에 대응할 수 있는 자기나사는 얻기 어렵다. 예를들어, 이동부재로서 원통형상의 자석재료를 사용하여 이것의 외주면에 나선착자를 시행하고자 할 때 자속밀도를 올리기 어렵기 때문이다. 특히, 장척의 자석재료에 대하여 일시에 착자하고자 하는 경우에 고자기밀도의 것은 얻는 것이 곤란하다. 그리고 이것을 보충하기 위하여는 대규모의 착자장치를 필요로 하며 현실적이 되지 못한다. 또한 각종장치에 필요한 기계적 강도를 얻는 것도 곤란한 일이다.

장척의 이동부재 및 하우징을 프레스 및 소결성형에 의하여 성형할 경우, 특히 중앙부분이 프레스시에 거칠게 되고, 이로인해 소성시에 크랙 등의 결함이 생기기 쉽다. 특히, 자석재료로서 우수한 페라이트계 재료나 히토류계 재료는 그 자체가 취약재료인 것이 많다. 따라서 자기나사의 기계적 강도를 얻지 못한다. 그리고 결함의 존재는 자석내부의 자기저항을 크게 하고, 결과로서 자석밀도의 저하를 초래한다.

그리고, 이들 문제점을 피하기 위한 수단으로서 원주형상부재에 자석대를 나선상으로 감아붙이는 방법이 일본특개평 1-126465호 공보에 개시되어 있다. 그러나 이 방법에 의해서도 자석대 자체의 자력이 약하다는 점과, 감아붙임오차가 커서 위치정밀도를 내기 어렵다는 문제가 있다.

(2) 또한, 상기 종래의 자기나사반송장치에 있어서는 자석의 표면을 도장등에 의해 보호한 것이 사용되고 있다. 이것은 자석재료가 일반적으로 취약하지 때문에 표면을 도장등에 의해 보호할 필요가 있음에 기인하는 것이다.

그러나 상기와 같이 자석의 표면을 도장등에 의해 보호하는 등의 종래의 자기나사반송장치에는 다음과 같은 문제가 있게 된다.

즉, 수자기나사와 암자기나사의 사이에는 크리어런스부가 존재하게 되나, 자석재료는 일반적으로 충돌에 취약하기 때문에 수자기나사와 암자기나사와의 크리어런스부에 이물이 물리거나 걸러들어가게 되면 수자기나사와 암자기나사의 일부가 간단히 절결되는 염려가 있다. 또한 크리어런스부에 물이나 오일이 진입하는 경우 자석표면의 도장에 핀홀등으로부터 녹이 발생되고, 자석의 성능을 열화시키는 문제가 있다.

그리고 수자기나사나 암자기나사의 일부 파손이나 녹의 발생이 있으면, 자력의 설계배런스의 붕괴로 인하여 자기나사반송장치의 이송에 불균일이 발생하여 안정된 반송을 행할 수 없는 문제가 있었다.

(3) 또한 자기나사반송장치의 한 종래예로서 일본특개평 1-209222호 공보에 기재된 장치를 예로하여 도19를 참조하여 설명하면, 축(151)이 양단을 프레임등의 고정부에 부착한 볼베아링으로 된 베아링(152)에 회전자유로이 지지하고, 상기 축(151)의 표면에는 S극 및 N극의 띠모양 마그넷(153)이 서로 간에 나선상으로 착자되어 수자기나사(171)가 구성되어 있다. 베아링(152)에 지지된 축(151)의 일단에는 푸리(154)가 고정설치되고 모터(156)의 푸리(157)과의 사이에 벨트(155)가 걸쳐진다.

그리고, 단면이 표시된 반송대(158)는 이동시에 회전하지 못하게 설치된 안내봉(161)과 수자기나사(171)를 감싸도록 설치되어 있다. 이 반송대(158)의 원통구멍(159)에도 S극과 N극의 띠모양 마그넷(160)이 나선상으로 감겨지게 착자되어 암자기나사(172)를 구성한다.

그리고 축(151)이 관통하는 원통구멍(159)내에서 마그넷(153)과 마그넷(160)이 서로가 접촉하지 못하도록 간극(a)만큼을 비어지게 배설된다.

이와같이 구성된 자기나사반송장치는 모터(156)의 기동에 의하여 축(151)이 회전하면 수자기나사(171) 및 암자기나사(172)에 의해 그 축(151)에 감겨진 마그넷(153)과 반송대(158)에 부착되어 있는 마그넷(160)과의 자력작용이 발생한다. 이로인해 축(151)의 회전에 수반하여 반송대(158)가 안내봉(161)을 따라서 직선적으로 이동하게 된다.

한편, 모터(156)를 역으로 회전시키면, 양마그넷에는 역으로 자력이 작용하여 반송대(158)는 복동(Retrun)을 행하게 된다.

그러나, 이와같은 종래의 자기나사반송장치의 구성이 개시되어 있다고 하나, 이것들이 아직도 실용화되어 있지 못하는 것이 현실이다.

상기 종래의 구성에 의한 자기나사반송장치에서는 축(151)을 장척의 것으로 한 것에는 요곡을 발생시켜(도20참조) 무접촉에 의한 반송대(158)의 이동을 불능으로 만들게 되기 때문이다. 즉, 자기나사반송장치를 예를들어, 공장에서의 부품의 반송이나 시장에서의 야채의 적하등에 사용될 수 있으나, 이같은 경우, 장거리를 직선적으로 반송하는 일이 필요하다.

그러나 축(151)의 자중에 의하여 혹은 수자기나사(171)와 암자기나사(172)의 N극과 S극이 서로 흡인하면서 작용하기 때문에 그 흡인력에 의하여 축(151)이 요곡을 일으키게 된다. 특히, 상기 종래 예의 것과 달리 암자기나사(172)가 전주에 걸쳐져 있지 않는 예를들어 반원통형상의 것인 경우에는 축(151)에 대하여 흡인력이 편향되어 걸리기 때문에 요곡변형이 일어나기 쉽다. 따라서 본래 수자기나사(171)과 암자기나사(172)와는 무접촉으로 작용을 하게 할 것이나, 요곡변형된 개수를 이동할 때에 접촉을 일으키게 된다. 구체적으로 양자의 간격(a)은 0.5mm정도이나 암자기나사가 반원통형상의 경우 15mm의 직경의 축(51)에 500mm의 길이로 되면 흡인력에 의하여 요곡변형을 일으켜서 접촉하게 된다.

이와같이 수자기나사(171)와 암자기나사(172)가 접촉하면 자기나사를 사용한 자기나사반송장치의 특징인 무접촉이동의 효과가 얻어지지 못하게 된다. 즉, 수자기나사(171)와 암자기나사(172)가 접촉을 하게 되면 자기나사반송장치에 의하여 실현될 수 있는 각종 이점, 즉, 상기한 바와같이 충돌시의 안전성의 뛰어남, 접촉부분이 없는 구성으로 할 수 있어 기계적 마찰을 배제할 수 있고, 따라서 부재의 마모나 마모분의 발생 혹은 전달손실이나 소음의 발생이 없음, 빽러쉬가 적음, 스트로크자유도가 큼, 피구동부를 동력부의 진동으로부터 차단시킬 수 있음등의 기계적 이송기구에는 없는 여러가지 장점을 상실하게 된다.

(4) 본 발명은 상기 종래에 있어서의 각종 문제점을 해소하기 위하여 이루이진 것이며, 그 제1목적은 강력하고, 또 고강도의 나선착자 자석을 싼값으로 실현하므로서 자력이 강하고 기계적 강도도 뛰어나고, 또한 위치정밀도가 높은 자기나사장치 및 그 제조방법을 싼값으로 제공하고, 자기나사장치의 광범위한 응용을 가능하도록 하는 것이다.

또한, 본 발명 제2목적은 자력이 안정되어 내구성이 뛰어나고, 또 위치정밀도가 높은 자기나사반송장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 제3목적은 수자기나사를 구비한 구동축을 장척의 것으로 하더라도, 수자기나사와 암자기나사가 항상 무접촉으로 구동가능한 자기나사반송장치를 제공하는 것이다.

발명의 요약

상기한 각 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 관한 자기나사장치는 외주면에 S극 및 N극의 착자대가 서로간에 나선상으로 형성된 수자기나사와 수자기나사에 대응하는 원통상 내면에 S극 및 N극의 착자대가 번갈아 나선상으로 형성된 암자기나사를 구비한 자기나사장치에 있어서, 상기 수자기나사는 로드부재를 가짐과 동시에, 상기 로드부재의 외주에 원통형상이며, 짧은 치수의 자석재료로 이루어지는 수자기나사부재를 로드부재의 축방향으로 복수개 연치(連置)하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 관한 자기나사장치는 외주면에 S극 및 N극의 착자대가 번갈아 나선상으로 형성된 수자기나사와 수자기나사에 대응하는 원통상 내면에 S극 및 N극의 착자대가 번갈아 나선상으로 형성된 암자기나사를 구비하는 자기나사에 있어서 상기 암자기나사는 재킷부재를 가짐과 동시에, 상기 재킷부재의 내면에 원통형상이며 짧은 치수에 자석재료로 이루어지는 암자기나사부재를 재킷부재의 축방향으로 복수개 연치하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성을 갖는 자기나사장치에서는 로드부재를 회전시키는 일에 대응하여 로드부재의 외주에 연치한 각 수자기나사의 외주면에 착자된 나선상 착자대의 자력에 의거하여 암자기나사가 재킷부재와 더불어 나사진행한다. 여기서 수자기나사는 로드부재의 외주에 원통형상이며 짧은 치수의 자석재료로 이루어진 수자기나사부재를 로드부재의 축방향으로 복수개를 연치하여 구성되고, 또 암자기나사는 재킷부재의 내면에 원통형상이며 짧은 치수인 자석재료로 이루어진 암자기나사부재를 재킷부재의 축방향으로 복수개를 연치하므로서 구성되어 있기 때문에 강력하고 또 고강도의 수자기나사 및 암자기나사를 값싸게 실현할 수가 있고, 또 자력이 강하고 기계적 강도도 뛰어나며 또 위치정밀도가 높은 자기나사장치를 실현할 수가 있다.

그리고, 본 발명에 관한 자기나사장치의 제조방법은 로드부재와 로드부재의 외주에 원통상으로 짧은 치수의 자석재료로 이루어진 수자기나사부재를 복수개 축방향으로 연치한 수자기나사 재료를 착자도선을 내주면에 나선상으로 설치한 착자지구에 삽통하여 나선착자를 시행하는 공정과 상기 로드부재를 회전가능한 상태로 그 축방향으로 소정거리 이동하고 상기 나선착자를 반복하는 공정을 포함함을 특징으로 한다. 또 본 발명에 관한 자기나사장치의 제조방법은 재킷부재와 재킷부재의 내면에 원통형상이며 짧은 치수의 자석재료로 이루어진 암자기나사부재를 복수개 축방향으로 연치한 암자기나사 재료를 착자도선을 외주면에 나선상으로 설치한 착자치구에 삽통하며 나선착자를 시행하는 공정과 상기 재킷부재를 회전가능한 상태에서 그 축방향으로 소정거리 축이동하고, 상기 나선착자를 반복하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 자기나사장치의 제조방법에서는 수자기나사 및 암자기나사에 있어서의 각 수자기나사부재의 외주면 각 암자기나사부재의 내주면에 각각 형성되는 나선착자대를 각 부재에 걸쳐 연속하여 형성할 수가 있으며 이로서 수자기나사 및 암자기나사를 용이하게 제조할 수가 있다.

또한 본 발명에 관한 자기나사반송장치는 외주면에 착자대를 구비한 수자기나사와 내주면에 착자대를 구비한 암자기나사를 가지는 자기나사반송장치에 있어서, 상기 수자기나사에는 그 외주를 덮는 보호튜브가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다. 또 보호튜브는 암자기나사의 내주를 덮도록 설치하여도 좋다.

이같은 자기나사반송장치에서는 수자기나사의 외주나 암자기나사의 내주를 덮는 보호튜브가 설치되기 때문에, 마모분등의 이물이 수자기나사와 암자기나사와의 사이에 구성되는 크리어런스에 들어갔다고 하더라도 마모분등이 수자기나사에 대하여 직접 물리거나 걸리거나 하는 일이 없기 때문에 수자기나사를 구성하는 자석재료가 손상을 입는 일이 없다. 그리고, 크리어런스에 잘못하여 물이나 오일이 진입하여도 수자기나사를 구성하는 자석재료가 진입한 물이나 오일과 직접 접촉하는 일이 없기 때문에 수자기나사에 녹이 발생할 우려가 없다.

그리고 본 발명에 관한 자기나사반송장치는 로드부재의 주위에서 외주면에 S극 및 N극의 띠모양 착자대가 번갈아가며 나선상으로 형성되는 수자기나사를 구비한 구동축과 수자기나사에 대응하는 내면에 S극 및 N극의 착자대가 번갈아 나선상으로 형성된 암자기나사를 구비한 구동부재를 가지며, 수자기나사와 암자기나사와의 사이에서 작용하는 자력에 의하여 구동축의 회전운동을 구동부재의 직진운동으로 변환시키는 자기나사구동장치에 있어서, 상기 수자기나사가 축방향으로 복수로 분할되어 그 분할된 수자기나사사이에서 상기 로드부재를 회전가능하게 지지하는 지지대를 가지는 것을 특징으로 한다.

이같은 자기나사반송장치에서는 수자기나사를 구비한 구동축이 회전하면 수자기나사에 대면하는 암자기나사를 구비한 구동부재와의 사이에서 작용하는 자석에 의거하여 흡인되고, 이것에 의해 구동부재가 축방향으로 이동한다. 이때 구동축은 수자기나사가 축방향으로 복수로 분할되어 있고 그 분할된 수자기나사사이에서 로드부재가 회전가능하게 지지대를 거쳐서 지지되어 있으므로 자력에 의한 흡인에 기인하여 구동축이 요곡되어 수자기나사와 암자기나사가 접촉을 일으키는 일은 없으며 구동부재가 항상 비접촉의 상태로의 스라이드를 할 수가 있게 된다.

실시예

이하 본 발명을 구체화한 각 실시예에 의거하여 도면을 참조, 상세한 설명을 하고자 한다.

제1실시예에 관한 자기나사장치에 대하여 도1에 의거하여 설명한다. 도1에 있어서, 자기나사장치는 수평으로 배치된 축체(1)와, 이 축체(1)에 대하여 좌우 스라이드 가능하게 설치한 하우징(2)를 주요부로 한다. 축체(1)는 베아링(30)에 의하여 좌우로 지지됨과 동시에 축 주위로 회전가능하게 되어 있다. 축체(1)는 도면중 우측의 모터(M)에 의하여 회전구동할 수가 있다.

하우징(2)에는 좌우로 관통하는 원통구멍(31)이 설치되고, 축체(1)를 원통구멍(31)에 통과시킨다. 하우징(2)의 원통구멍(31)보다 하방에는 부공(副孔)(32)이 설치되고, 부공(32)을 관통하는 부로드(33)에 의하여 하우징(2)이 축체(1)를 중심으로 회전하는 것을 방지한다.

축체(1)에 관하여 다시 설명한다. 축체(1)는 고투자성의 재료(예를들어 산화철, 닛켈, 코발트 또는 이들을 주성분으로 하는 합금, 기타화합물등)로 이루어지는 원주형상의 로드부재(3)와 로드부재(3)에 씌어지는 1 또는 2이상의 스파이럴 원통자석(4)을 가진다. 로드부재(3)에 씌어진 1 또는 2이상의 스파이럴 원통자석(4)은 좌우양단이 지지캡(34,34)와 체결너트(35,35)에 의하여 고정된다.

그리고 개개의 스파이럴 원통자석(4)에는 좌우 각단에 위치결정보스(5)와 보스구멍(6)이 형성되어 있고 인접하는 스파이럴 원통자석(4)의 위치결정보스(5)와 보스구멍(6)이 끼워맞춰서 상호 위치결정되어 있다.

스파이럴 원통자석(4)에는 나선착자가 시행되어 있으며 그 상세는 후술한다.

하우징(2)에 대하여 설명한다. 하우징(2)의 원통구멍(31)은 도1 또는 2이상의 스파이럴 원통자석(7)에 의하여 구성된다. 스파이럴 원통자석(7)을 축체(1)의 스파이럴 원통자석(4)보다 약간 대경으로 되나 거의 같은 모양의 구조를 가진다. 그 상세한 설명은 스파이럴 원통자석(4)과 더불어 후술한다. 하우징(2)은 고투자성의 재료(예를들어 철, 산화철, 닛켈, 코발트 혹은 이들을 주성분으로 하는 합금, 기타화합물등)로 이루어지는 원통형상의 재킷부재(8)의 내측에 끼워장착되어 있다. 재킷부재(8)와 1 또는 2이상의 스파이럴 원통자석(7)과는 좌우양단의 지지캡(36,36)과 체결너트(37)과 체결샤프트(38)에 의해 고정이 된다. 그리고 하우징(2)은 카바(39)에 의하여 씌어져서 그 외형을 이루게 된다.

다음으로, 축체(1)에 사용되는 스파이럴 원통자석(4) 및 하우징(2)에 사용되는 스파이럴 원통자석(7)에 관하여 설명한다.

이것은 직경이 서로 다른 것이외에는 본질적으로 다른 것이 없으므로 스파이럴 원통자석(4)을 예로들어 설명한다. 스파이럴 원통자석(4)의 사시도를 도2에 나타낸다. 스파이럴 원통자석(4)은 원통형상의 자석이며, 나선상으로 형성된 복수본의 착자대(9)를 가진다. 인접하는 착자대(9)끼리는 착자의 극성이 역의 방향으로 되어 있다. 즉, 어떤 착자대(9)에 있어서 외면에 N극이 착자되어 있으면 그와 이웃하는 착자대(9)에 있어서는 외면에 S극이 착자되어 있다.

그리고, 스파이럴 원통자석(4)의 상단(10)과 하단(11)에 있어서는 축방향으로 서로 대하는 부위의 극성이 동일하게 되도록 나선착자의 편향각이 정해져 있다. 이것을 스파이럴 원통자석(4)을 평면으로 전개한 도(도3의 하부)를 설명한다. 스파이럴 원통자석(4)의 변경을 r, 상하길이(도1에서는 좌우길이, 단 위치결정보스(5)를 제외)를 h로 나타낸다. 도3에서 착자대(9)의 편향각(θ)가 다음 식을 충족시킬 때에 도3중의 좌변과 우변에 의해 대응하는 위치의극성이 일치하고, 스파이럴 원통자석(4)의 상단(10)과 하단(11)에 의해 축방향으로 서로 대하는 부위의 극성이 일치한다.

htanθ=2πr/n(n은 임의의 자연수)……………(1)

(1)식의 우변의 분모 n은 외면 N극의 착자대(9)의 본수 또는 외면 S극의 착자대(9)의 본수를 의미한다. 도3은 n=2인 경우를 나타낸다.

그리고 스파이럴 원통자석(4)의 상하길이(h)는 비교적 짧다. 구체적으로 20mm정도이내의 길이이다. 그리고 반경(r)의 비교에서는 r의 2배정도이하로 된다.

그리고, 스파이럴 원통자석(4)에는 상단(10)에 위치결정보스(5)가 하단(11)에 보스구멍(6)이 각각 설치되어 있다. 위치결정보스(5)와 보스구멍(6)과는 축방향으로 대응하는 위치에 설치된다. 따라서, 상기와 같이 스파이럴 원통자석(4)의 상단(10)과 하단(11)에 의해서는 축방향으로 서로 대하는 부위의 극성이 동일하게 되도록 착자되어 있으므로 위치결정보스(5)와 다른 스파이럴 원통자석(4)의 보스구멍(6)과를 끼워맞춰 연결시키므로서 장척의 스파이럴 원통자석을 얻을 수 있게 된다. 도1에 나타낸 자석나사장치에는 이와같은 자석을 로드부재(3)에 씌어 장착한 것을 축체(1)로서 사용한다.

그리고, 위치결정보스(5) 및 보스구멍(6)은 후술하는 착자시의 편이를 위해 다른 각도로 끼워맞추는 것도 가능하도록 설치한다. 도2의 스파이럴 원통자석(4)에서는 착자대(9)가 각 2본으로서 합 4본이며, 인접하는 착자대는 축주위로 90°로 어긋나 있으므로, 위치결정보스(5) 및 보스구멍(6)은 90°마다 등간격으로 4개씩 설치된다. 착자대(9)의 본수가 상이한 경우에는 위치결정보스(5) 및 보스구멍(6)의 형성간격 및 개수도 그것들에 맞추어 달라진다.

하우징(2)에 사용되는 스파이럴 원통자석(7)도 스파이럴 원통자석(4)과 거의 동일한 구성을 갖는다. 스파이럴 원통자석(7)의 내면에 의해 하우징(2)의 원통구멍(31)이 구획되고, 그 내면반경은 스파이럴 원통자석(4)의 외면반경보다도 크며 이 반경의 격차에 의하여 원통구멍(31)에는 축제(1)와의 사이에 간극(d)이 존재한다. 따라서 스파이럴 원통자석(7)에 있어서의 편향각(θ')은

htanθ'=2π(r+d)/n…………(2)

의 관계를 충족시키도록 정해진다. 여기서 착자대(9)의 본수 n는 (1)식의 경우와 동일하다. 즉 편향각(θ')은 스파이럴 원통자석(4)과의 사이에 간극(d)이 있는 분만큼만 (1)식의 편향각(θ)과 다르게 된다.

이와같이 자기나사장치를 조성하였을 때에 축제(1)의 자극과 하우징(2)의 자극이 정확하게 대향되도록 되어 있다. 스파이럴 원통자석(7)에도 위치결정보스(5) 및 보스구멍(6)이 설치되어 있으며 2이상의 스파이럴 원통자석(7)을 연결하여 장척의 스파이럴 원통자석은 얻을 수 있게 된다. 도1에 나타낸 자기나사장치에는 이와같은 자석을 재킷부재(8)에 씌어 장착한 것을 하우징(2)로 하여 이용한다.

상기 구성을 갖는 스파이럴 원통자석(4 및 7)은 이하의 특징을 가진다. 제1기계적 강도에 뛰어난다. 중공부분에 강도부재를 삽입하거나 또는 주위를 강도부재에 의해 씌울 수가 있기 때문이다. 도1의 자기나사장치에서는 로드부재(3) 및 재킷부재(8)가 이같은 강도부재에 상당한다. 이 강도부재에 의하여 기계적 강도가 확보되기 때문에 스파이럴 원통자석(4 및 7)은 자석재료로서는 뛰어나나, 재질적으로 취약한 파아라트계나 희토류계의 재질로 형성하여도 문제가 없다.

그리고, 강도부재를 고투자성의 재료로 구성하게 되면 스파이럴 원통자석(4 및 7)의 강한 자력을 더욱 유효하게 이용할 수가 있다.

제2장척모양의 원통자석을 얻을 수 있다. 스파이럴 원통자석(4 및 7)의 상단과 하단에 의해 극성이 일치되도록 하여두면 위치결정보스(5)와 다른 원통자석(4 및 7)의 보스구멍(6)을 끼워맞추어 2이상의 스파이럴 원통자석(4 및 7)을 연결시키므로서 개개의 스파이럴 원통자석(4 및 7)는 짧은 치수의 것이라 하더라도 전체로서는 전장이 긴 원통자석을 얻을 수 있게 되는 것이다. 이로서, 스트로트가 긴 자기나사장치를 얻을 수가 있게 된다. 그리고, 연결되는 스파이럴 원통자석(4 및 7)의 개수를 바꾸게 되면 목적에 따라 필요로 하는 전장의 원통자석을 얻을 수가 있게 된다.

상기 구성 및 특징을 가지는 본 실시예의 자기나사장치의 작용을 설명한다. 도1의 자기나사장치에 있어서 통상시(축체(1)를 회전시키지 않을 때)는 축제(1)의 스파이럴 원통자석(4)과 하우징(2)의 스파이럴 원통자석(7)과의 자력에 의하여 스파이럴 원통자석(4 및 7)의 서로 흡입하는 극성의 착자대(9)가 서로 대하는 위치에서 정지하고 있다. 그리고 하우징(2)의 부공(32)을 위치결정용 스라이드이다.

모터(M)에 의하여 축체(1)를 회전시키게 되면 로드부재(3)와 더불어 스파이럴 원통자석(4)도 회전한다. 이때 스파이럴 원통자석(4)의 회전에 의하여 그 착자대(9)는 나선진행하는 움직임을 보인다. 이같은 나선운동에 수반하여 로드부재(3)의 주위에 회전불능인 하우징(2)의 스파이럴 원통자석(7)도 추종하고자 한다. 그리하여 부공(32)에 있어서는 축방향으로는 특히 힘이 작용하지 않고 중립이 된다. 이로서 하우징(2)은 로드부재(3)의 회전에 수반하여 착자대(9)의 나선진행과 더불어 좌우로 이동을 한다.

그리고 본 실시예의 자기나사장치에는 도1에 파선으로 나타낸 바와같이, 모터(M)를 모터커버(44)에 의해 씌울 수 있도록 되어 있다. 모터커버(44)에는 포트(45)가 설치되어 있다. 모터커버(44)를 설치하고 포트(45)로부터 공기펌프에 의해 흡입하게 되면 유일의 발진체(發塵體)인 모터(M)으로부터의 먼지의 외부로의 산란을 방지하고, 크린룸에서의 청정반송장치로서 사용할 수 있게 된다.

다음으로 상기 제1실시예에 관한 제1변형예의 자기나사장치에 관하여 도4를 참조하여 설명한다. 이 자기나사장치는 상기 제1실시예에 관한 자기나사장치와 대략 동일한 구성을 갖는 것이며, 상이점은 스파이럴 원통자석(4a)의 형성과 스파이럴 원통자석(7)의 착자대에 나선상 자성체(13)가 부착되어 있는 것에 있다. 이 자기나사장치의 스파이럴 원통자석(4a)은 각 착자대(9a)의 경계위치에 홈(12)이 형성되어 있다.

이같은 홈(12)을 가진 스파이럴 원통자석(4a)은 원통형상의 자석재료에 사전에 홈(12)을 형성하여 두고, 상기와 같이 착자하여 얻을 수가 있게 된다.

이같은 홈(12)을 가진 스파이럴 원통자석(4a)에서는 홈(12)을 가지지 않은 스파이럴 원통자석(4)과 비교하여 자속이 착자대에 집중된다. 그리고, 원통구멍(31)의 스파이럴 원통자석(7)의 착자대를 따라서 부착된 나선상 자성체(13)도 자속을 집중시키는 효과를 가지게 된다. 이로서 이 제1변형예에서는 자장의 강약의 콘트라스트가 강조되고, 이로인해 자기나사장치의 정지위치 정밀도가 보다 향상된다.

다음에 상기 제1실시예에 관한 제2변형예의 자기나사장치에 관하여 도5를 참조하여 설명한다. 이 자기나사장치도 상기 제1실시예에 관한 자기나사장치와 대략 동일한 구성을 가지는 것이며 상이점은 스파이럴 원통자석(4)의 내면에 로드부재(3)에 씌워 장착할 때의 축 주위의 어긋남을 방지하는 둔덕모양의 보스(15)가 설치되어 있는 점이다. 그리고 로드부재(3)에는 보스(15)가 마주 걸쳐지는 보스홈(14)이 형성되어 있다. 보스(15)와 보스홈(14)의 마주걸침에 의하여 스파이럴 원통자석(4)과 로드부재(3)가 축 주위에 어긋나게 되므로서 전달손실이 방지된다. 그리고 스파이럴 원통자석(4)의 내면에 보스홈을 형성하고 로드부재(3)에 보스를 설치하는 구성으로 하여도 좋다.

다음에 상기 제1실시예에 관한 제3변형예으 자기나사장치에 관하여 도6을 참조하여 설명한다. 이 자기나사장치도 상기 제1실시예에 관한 자기나사장치와 대략 같은 구성을 가지고 있는 것으로서 상이점은 스파이럴 원통자석(7)의 외면에 재킷부재(8)에 유지될 때의 축 주위의 어긋남을 방지하는 둔덕모양의 보스(16)가 설치되어 잇는 것에 있다. 그리고 자켓부재(8)에는 보스(16)가 마주 걸쳐지는 보스홈(17)이 형성된다. 보스(16)와 보스홈(17)과의 마주걸쳐짐에 의하여 스파이럴 원통자석(7)과 자켓부재(8)가 축 주위에 어긋나므로서 전달손실이 방지된다. 그리고 스파이럴 원통자석(7)의 외면에 보스홈을 형성하고, 자켓부재(8)에 보스를 설치하는 구조로 하여도 된다.

다음에 상기 제1실시예에 관한 자기나사장치를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 로드부재(3)와 스파이럴 원통자석(4)으로 이루어지는 축체(1)의 제조방법을 설명한다. 축체(1)를 제조하는 경우에는 도5에 나타낸 바와같이 스파이럴 원통자석(4)에 아직은 나선착자를 시행하지 않은 것을 로드부재(3)에 유지하고 그후에 나선착자를 시행하는 것이 좋다. 나선착자를 시행할 때는 도7에 표시한 착자치구(18)를 이용하여 행하게 된다.

착자치구(18)는 원통형상의 요크(19)의 내면에 대전류를 흘를 수 있는 도선(20)을 나선상으로 감아붙이는 것이다. 요크(19)는 고투자성의 재료에 의해 형성된다. 요크(19)의 내면에는 도선(20)을 위치결정하여 부착하기 위한 홈(22)이 나선상으로 형성되어 있고 도선(20)의 위치가 어긋남이 없도록 되어 있다.

그리고 요크(19)의 양단에는 절연체의 몰드(21)가 구비되어 있으며 요크(19)의 양단으로 붉어져 나온 도선(20)을 매설하도록 되어 있다. 도선(20)은 대전류가 흐를 수 있게 한 것이므로 위험방지를 위한 것이다.

착자전의 스파이럴 원통자석(4)을 복수개 유지하는 로드부재(3)를 요크(19)의 내부에 삽입시키고 도선(20)에 대전류(10kA이상, 이를 위해서는 1,5kV 정도의 인가전압을 요한다)를 흘리면 도선(20)의 주위에 주회자계(周回磁界)가 발생하고, 이로인해 자석재료가 착자된다. 도선(20)이 나선상으로 되어 있어 스파이럴 원통자석(4)에 나선착자가 시행된다. 그리고 로드부재(3)를 축방향으로 소정량 이동하여 재차 통전하고, 이것을 반복하게되면 장척의 축체(1)를 제조할 수 있게 된다.

이 경우에는 로드부재(3)의 양단을 유지하고, 이것을 LM안내등에 의해 안내하면서 스텝모터등의 구동수단에 의해 구동한다. 그리고 LM안내와 평행하게 설치된 마그네스케일등에 의해 로드부재(3)를 위치결정하여 착자하게 된다.

이같은 방법으로 착자하는 경우에는 스파이럴 원통자석(4)에 도2에 표시한 바와같은 위치결정보스(5) 및 보스구멍(6)을 설치할 필요가 없고, 인접하는 스파이럴 원통자석(4)의 착자대끼리는 당연히 연속한다. 그리고 요크(19)의 착자폭이 한정되어 있다 하더라도 착자를 반복하므로서 장척의 축체(1)가 얻어진다. 그리고 이 착자방법이 도5에 나타낸 바와같은 보스(15) 및 보스홈(14)의 유무에 무관하게 실시할 수 있게 된다.

그리고, 도8에 나타낸 착자치구(23)를 이용하면 스파이럴 원통자석(7)의 내면나선착자도 용이하게 시행된다. 착자치구(23)는 고투자성의 원주형상의 요크(24)에 도선(25)을 나선상으로 감아붙여서 양단에 몰드(27)를 설치한 것이다. 요크(24)에는 도선(25)의 위치어긋남을 방지하기 위한 홈(26)이 나선상으로 형성되어 있다. 재킷부재(8)에 착자되지 아니한 스파이럴 원통자석(7)을 끼워 장착하고, 착자치구(23)를 삽입하여 도선(25)에 통전하여 나선착자가 시행되는 것이다. 통전과 이동을 반복하게 되면 장척의 것도 착자가능으로 된다. 이 방법으로 착자하는 경우에도 스파이럴 원통자석(7)에 도2에 나타낸 바와같은 위치결정보스(5) 및 보스구멍(6)을 설치할 필요가 없으며 인접하는 스파이럴 원통자석(7)의 착자대끼리는 당연히 연속한다. 그리고, 요크(24)의 착자폭이 한정되어 있다하더라도 착자를 반복하는 것에 의해 장척의 것이 얻어진다. 그리고, 이 착자방법은 도6의 표시와 같은 보스(16) 및 보스홈(17)의 유무에 관계없이 실시할 수가 있다.

이상 상세한 설명과 같이 상기 제1실시예의 자기나사장치에 의하여 원통형상의 자석재료에 나선착자를 실시한 스파이럴 원통자석(4 및 7)을 나사부분에 사용하고, 고투자성의 재료에 의해 이루어진 로드부재(3) 및 재킷부재(8)를 사용하게 되므로 자력이 강하고, 또한 기계적인 강도 역시 뛰어난다. 그리고 더욱이 상하단에 위치결정용 보스(5)와 보스구멍(6)이 설치된 스파이럴 원통자석(4,7)을 나사부분에 사용하였으므로 적합하며 필요한 개수의 스파이럴 원통자석(4,7)을 끼워맞추어 목적에 알맞는 길이의 물건을 용이하게 얻을 수가 있고, 하우징(2)의 크기나 축체(1)의 길이의 설계상의 자유도가 커진다. 그리고, 위치결정보스(5) 및 보스구멍(6)은 적어도 2개소 이상에서 끼워맞춤이 가능하므로 인접하는 착자대에 상호간 역극성의 착자를 실시하는 처리를 행하기 쉽다.

그리고, 개개의 스파이럴 원통자석(4,7)이 짧은 치수이므로 취약한 재질의 자석재료이더라도 성형하기가 쉬우며, 이것을 연결하여 장척의 물건을 얻을 수가 있다. 그리고 이 경우에도 결함의 발생이 어렵고 자력도 강하다.

또한 스파이럴 원통자석(4,7)을 착자하기 전에 로드부재(3) 또는 재킷부재(8)에 부착하여 착자지그(18,23)에 의하여 나선착자를 시행한다고 하면 착자와 이동을 반복하므로서 용이하게 장척물을 얻을 수가 있다. 그리고 이 경우에는 위치결정보스(5) 및 보스구멍(6)이 없더라도 인접하는 스파이럴 원통자석(4,7)의 착자대가 연속 하게 된다.

다음으로 본 발명의 제2실시예에 관한 자기나사장치에 대하여 도9등에 의거하여 설명한다. 도13에 제2실시예에 관한 자기나사반송장치의 전체구성을 나타낸다. 또 도13의 A-A 단면도를 도14에 나타낸다.

도13에 있어서, 베이스판(66)의 양단부에 한쌍의 블래킷(67)이 수직으로 고정되어 있다. 블래킷(67)에는 도시되지 않은 베아링에 의해 수자기나사(61)가 회전가능하게 유지되고 있다. 수자기나사(61)의 일단은 블래킷(67)의 반대측에 고정설치된 스텝모터(64)의 출력축에 접속된다. 스텝모터(64)에는 제어용 코트롤러(65)가 접속된다.

그리고, 베이스판(66)의 길이방향의 양단부에는 한쌍의 안내부재(63)가 고정설치되어 있다. 한쌍의 안내부재(63)에는 이동부재(62)가 스라이딩 가능하게 설치된다. 안내부재(63)는 이동부재(62)를 직진운동시키기 위한 안내를 하며 또 이동부재(62)에 스라이딩 방향과 직각인 방향으로 외력이 작용하였을 때 그 외력을 받기 위한 안내인 것이다.

다음에 수자기나사(61) 및 암자기나사(71)에 대하여 도14 및 도12에 의거하여 상세 설명한다. 도12는 수자기나사와 암자기나사의 관계를 나타내는 모식적 사시도이다. 그리고 도9에 자기나사반송장치로 사용하는 수자기나사(61)의 구성을 일부단면도로 표시한다. 수자기나사(61)는 고투자성 재료(예를들어, 철, 산화철, 닛켈, 코발트, 혹은 이들을 주성분으로 하는 합금, 기타 화합물등)로 이루어진 중공원통형상의 심파이프(82)와 이 심파이프(82)의 외주에 끼워맞추어지는 복수개의 짧은 치수의 중공상 원통자석(83)과 심파이프(82)의 양단부에 끼워맞추어 고정설치된 한쌍의 로드부재(68) 및 중공상 원통자석(83)의 외주전면을 씌우는 보호튜브이며 약자성 금속파이프로 이루어지는 것외 스테인레스파이프(84)로 구성되어 있다.

중공상 원통자석(83)과 양단부 외측에는 외스테인레스파이프(84)와의 간극을 메울 목적으로 우레탄 등의 수지(85)가 삽입된다. 외스테인레스파이프(84)는 두께 0.05∼0.2mm의 스테인레스제의 파이프이다. 외스테인레스파이프(84)의 두께가 크면, 자력을 너무 감쇠시키기 때문이다. 외스테인레스파이프(84)는 두께가 얇으나 코킹가공시에 벤트부에 있어서의 취약성 파괴에 대비 벤트부에 곡면(R)을 취할 필요가 있다. 따라서, 외스테인레스파이프(84)와 중공상 원통자석(83)과의 사이에 간극이 생기나 그것을 수지(25)에 의해 메몰된다. 자석으로서 짧은 치수의 중공상 원통자석(83)을 사용하고 있는 것은 장척으로 되는 자석재료는 제작비용이 높아 코스트업으로 되는 것에 대하여 짧은 치수의 중공상 원통자석(83)을 사용하게 되면 대폭으로 비용저감이 실현되기 때문이다. 중공상 원통자석(83)을 심파이프(82)의 외주에 접착제에 의하여 밀착접착하고, 그후 강력한 전자석에 의해 착자하게 되면 수자기나사로서의 성능에는 문제가 없다. 그리고 수자기나사(61)의 강도는 심파이프(82)에 의하여 보강이 되므로 문제가 없게 된다.

중공상 원통자석(83)의 외주에는 도12에 나타낸 바와같이 나선상의 N극 착자대(69) 및 S극 착자대(70)가 등간격으로 형성된다. 도12에서는 보기 쉽게 하기 위하여 외스테인레스파이프(84) 및 내스테인레스파잎(76)를 생략하여 나타내었다.

다음에 암자기나사(71)에 대하여 설명한다. 도14의 표시와 같이 암자기나사(71)는 재킷(72)의 내측에 고정설치되고 재킷(72)는 이동부재(62)의 내부에 고정설치된다. 암자기나사(71)는 짧은 치수 원통상의 원통자석(75)을 복수개 접속한 것과 재킷(72)과 내스테인레스(76)에 의해 구성된다. 원통자석(75)은 수자기나사(61)의 중공상 원통자석(83)보다 큰직경이나 대략 동일한 구조를 갖는다.

중공원통상의 재킷(72)은 고투자성의 재료(예를들어 철, 산화철, 닛켈, 코발트 혹은 이들을 주성분으로 하는 합금 및 기타 화합물등)에 의해 이루어지고, 원통자석(75)은 재킷(72)의 내측에 끼워장착되어 접착제에 의해 접착고정된다.

원통자석(75)의 내측에는 원통자석(75)의 전주를 씌운 보호튜브이고, 약자성 금속파이프로 이루어지는 내스테인레스파이프(76)가 양단을 코킹가공에 의해 고정한다. 이 코킹가공에 의하여 접착된 원통자석(75)이 재킷(72)에 강하게 고정이 된다. 원통자석(75) 양단부 외측에는 내스테인레스파이프(76)와의 간극을 매울 목적으로 우레탄 등의 수지(77)가 삽입되어 있다. 내스테인레스파이프(76)는 두께가 0.05∼0.2mm의 스테인레스파이프이다. 내스테인레스파이프(76)의 두께가 너무 크면 자력을 너무 감쇠시키기 때문이다. 내스테인레스파이프(76)는 두께가 얇으나 코킹가공시에 벤트부에 있어서의 취약성 파괴에 대비, 벤트부에 곡면(R)을 취할 필요가 있다. 따라서 내스테인레스파이프(76)와 원통자석(75)과의 사이에 간극이 생기게 되나 이것을 수지(77)에 의해 메우게 된다.

자석으로서 짧은 치수의 원통자석(75)을 사용하고 있음은 장척형상의 자석재료는 제작비가 높아 코스트업됨에 대하여 짧은 치수의 원통자석(75)을 사용하면 대폭으로 비용저감이 실현되기 때문이다. 원통자석(75)을 재킷(72)의 내주에 접착제에 의하여 밀착접착시키고, 그후 강력한 전자석을 가지고 착자하게 되면, 암자기나사로서의 성능에는 문제는 없다. 그리고 암자기나사의 강도는 재킷(72)에 의하여 보강되므로 문제가 없다.

원통자석(75)의 내주에는 도12의 표시와 같이 나선상의 N극 착자대(73) 및 S극 착자대(74)가 등간격으로 형성되어 있다. N극 착자대(73) 및 S극 착자대(74)는 N극 착자대(69) 및 S극 착자대(70)와 같은 방향, 같은 간격으로 형성되어 있다.

심파이프(82) 또는 재킷(72)에 의하여 기계적 강도가 확보되므로 중공상 원통자석(83) 및 원통자석(75)은 자석재료로서는 우수하나 재질적으로 취약한 파라이트계나 희토류계의 재료로 형성하더라도 문제는 없다.

그리고 심파이프(82) 및 재킷(72)를 고투자성 재료를 가지고 구성하면 중공상 원통자석(83) 및 원통자석(75)의 강한 자력을 다욱 유효하게 이용할 수가 있다.

다음에 상기 구성 및 특징을 가진 제2실시예의 자기나사반송장치의 작용을 설명한다. 도13의 자기나사반송장치에 있어서 통상시(수나사(61)를 회전시키지 않을 때)는 수자기나사(61)의 중공상 원통자석(83)과 이동부재(62)의 원통자석(75)에 있어서, N극착자대(69)와 S극착자대(74)가 서로 흡인하고, 또, S극착자대(70)와 N극착자대(73)사이에 서로 흡인함으로서 이동부재(62)가 정지하여 있게 된다.

스텝모터(64)에 의해 수자기나사(61)를 회전시키게 되면 중공상 원통자석(83)이 회전을 한다. 중공상 원통자석(83)의 회전에 의하여 상기 N극착자대(79) 및 S극착자대(70)는 나사전진하는 움직임을 보인다.

이같은 나사진행운동에 수반하여 수자기나사(61)의 주위를 회전불능의 이동부재(62)의 원통자석(75)도 추종하고저 한다. 이로인해, 이동부재(62)는 수자기나사(61)의 회전에 수반하여 N극착자대(69) 및 S극착자대(70)의 나선진행에 수반하여 직선적인 이동을 한다. 이 직진운동의 방향은 수자기나사(61)의 회전방향에 의하여 결정되고 수자기나사(61)의 회전방향이 변경되면 반대방향으로 된다.

여기서, 수자기나사(61)의 중공상 원통자석(83)이 외스테인레스파이프(84)에 의하여 씌어지고, 또한 원통자석(75)이 내스테인레스파이프(76)에 의하여 씌어져 있으므로 수자기나사(61)와 암자기나사(71)와의 크리어런스에 마모분등의 이물이 진입한 경우라도 중공상 원통자석(83) 및 원통자석(75)이 직접 접촉하는 일이 없기 때문에 중공상 원통자석(83)이나 원통자석(75)이 파손되는 우려가 없다.

그리고, 크리언스부에 잘못되어 물이나 기름이 진입하여도, 수자기나사(61)가 외스테인레스파이프(84)에 의해 씌어져 있고, 또한 원통자석(75)이 내스테인레스파이프(76)에 의해 씌어져 있으므로 수자기나사(61) 및 암자기나사(71)를 구성하는 자석재료가 진입된 물이나 기름이 직접 접촉하는 일이 없기 때문에 원통자석(75) 또는 중공상 원통자석(83)에 녹이 발생될 우려가 없다.

상기에 의거하여 수자기나사(61)와 암자기나사(71)와의 사이의 자력밸런스를 양호하게 유지하면서 안정된 반송을 행할 수가 있다. 또한 외스테인레스파이프(84) 및 원통자석(75)은 얇은 파이프이므로 수자기나사(61)와 암자기나사(71)와의 흡인력에 실질적인 영향을 부여하는 일이 없기 때문에 자기나사반송장치의 반송에는 문제가 없게 된다.

다음에 제2실시예에 관한 자기나사반송장치의 제1변형예에 관하여 도10을 참조하여 설명한다. 제2변형예의 자기나사반송장치는 상기 제2실시예에 관한 자기나사반송장치와 대략 동일한 구성을 가지고 있으며 상이점은 외스테인레스파이프(84) 대신에 열수축성 튜브(86)를 사용하고 있는 점이다. 열수축성 튜브(86)에 두께는 0.05∼0.2mm이다. 열수축성 튜브(86)에 의하면 중공성 원통자석(83)에 완전밀착시키는 것이 간단하여 외스테인레스파이프(84)의 경우에 비교하여 내구성은 약간 떨어지나 제조가 용이하므로 비용절감이 실현될 수 있다.

다음에 본 발명의 제3실시예에 관한 자기나사반송장치에 대해 도15 등에 의거하여 설명한다. 도15는 제3실시예의 자기나사반송장치의 단면도이다. 도15에 있어서 자기나사반송장치는 수평으로 배설된 구동축(101)과 구동축(101)에 대하여 도면중 좌우로 스라이드 가능하게 설치된 반송대(102)를 주요부로 하여 구성되어 있다.

먼저, 구동축(101)에 대해 설명한다. 구동축(101)은 모터측 지지축(103), 중간지지축(104,104) 및 단부지지축(105)에 의하여 동축상에 수자기나사(106,107,108)가 연설로 구성된다. 이들 모터측 지지축(103), 중간지지축(104) 그리고 단부지지축(105)을 각각 기대(109)에 입설된 단부지지대(110,112) 및 중간지지대(111,111)에 의하여 회전가능하게 지지된다. 그리고 모터측 지지축(103), 중간지지축(104), 단부지지축(105)에는 수자기나사(106,107,108)가 후기와 같이 회전가능하고, 소정위치에서 고정설치되도록 형성된다. 또 이와같은 구동축(101)에 회전력을 부여하기 위한 모터(113)의 회전축과 모터측의 지지축(103), 중간지지축(104,104) 및 단부지지축(105)과는 동축상에 위치하도록 배설된다.

다음으로 구동축(101)을 구성하는 수자기나사(106,107,108)를 도16, 도17에 의거하여 설명한다. 도16은 중간지지대(111)에 지지되는 중간지지축(104)에 축지되는 수자기나사(106,107)의 확대단면도이며, 도17은 그 구동축(101)의 측면도이다. 여기서, 수자기나사(108)에 대해서는 설명을 생략하겠으나 수자기나사(106,107,108)는 원래 같은 구성을 하고 있다.

수자기나사(106,107)는 축심을 이루는 로드(106a,107a)에 스파이럴 원통자석(106b,107b)이 씌어져 장착된다.

이 로드(106a,107a)에는 자성재료(예를들어 철, 산화철, 닛켈, 코발트 혹은 이들을 주성분으로 하는 합금, 기타 화합물등)이 사용된다. 그리고 스파이럴 원통자석(106b,107b)은 도17의 표시와 같이 원통형상을 이루며 나선상으로 배설된 복수본의 착자대(116)에 의해 형성된다. 이것에 인접하는 착자대(116)끼리는 착자의 극성이 서로 역으로 향하게 되어 있다. 즉 어떤 착자대(116)에 있어서, N극이 착자되어 있으면, 그 인접하는 착자대(116)에 있어서는 S극이 착자되어 있다.

여기서, 로드(106a,107a)의 양단부에는 모터측 지지축(103) 또는 중간지지축(104)이 삽입되도록 축방향으로 원통구멍(106c,107c)이 형성되고, 다시 수자기나사(106,107)를 중간지지축(104)에 고정하기 위한 비스(114)를 삽입하기 위한 비스공(115), 이 로드(106a,107a)의 축선에 대하여 수직으로 형성된다.

그리고, 이와같은 수자기나사(106,107)를 연설하는 중간지지축(104)은 중간지지대(111)에 지지되어지나, 이 중간지지대(111)는 중간지지축(104)의 베아링으로서 볼베아링(111a)을 구비한 대재료(111b)가 기대(109)에 비스(115)에 의하여 수직으로 고정설치된다.

다음에 반송대(102)의 구성에 관하여 설명한다. 여기서 도18은 자기나사반송장치의 정면도이다.

도18은 자기나사반송장치의 정면도이다.

반송대(102)는 소정두께의 판재에 의해 형성되고, 그 하면중앙에는 구동축(101)의 축선을 따라서 반원통형상의 홈(102a)이 형성되어 있다. 그리고 홈(102a)에는 스파이럴 원통자석(102b)에 의하여 암자기나사(118)가 구성된다. 스파이럴 원통자석(102b)은 수자기나사(106,107,108)의 스파이럴 원통자석(106b,107b,108b)보다 약간 대경이며, 대략 동일한 구조이다. 즉, 도17에 나타낸 바와같이 복수본의 착자대(117)가 홈(102a) 표면에 나선상으로 형성되고, 인접하는 것들끼리의 극성이 역으로 향하도록 착자되어 구성되어 있다.

그리고 반송대(102)의 하면에는 홈(102a)를 사이에 끼워 병렬배열되도록 2본의 스라이더(119,119)가 고정설치되고, 기대(109)상에 고정설치된 2본의 스라이드레일(120,120)을 미끄러지게 걸어설치된다. 이 스라이더(119) 및 스라이드레일(120)는 반송대(102)가 구동축(101)을 중심으로 회전되는 것을 방지한다.

이어서 이와같은 구성에 의한 자기나사반송장치의 작용에 관하여 설명하겠다. 이 자기나사반송장치를 동작시키기에 앞서서 수자기나사(106,107,108)의 피치를 맞출필요가 있다.여기서 이제까지 제3실시예와 같이 수자기나사(106,107,108)가 분할로 구성되어 있는 것에서는 암자기나사(118)가 그 분리부분을 원활하게 이동하기 위하여 행하는 수자기나사(106,107,108)의 피치맞춤이 곤란하였다. 이로 인하여 실제에는 수자기나사(106,107,108)가 분할이 된 형상의 것의 실용화에 지연을 가져왔다.

여기에서 제3실시예의 자기나사반송장치에서는 먼저 모든 비스(114)를 이완시키고, 수자기나사(106)상에서 반송대(102)를 수동으로 스라이드시킨다. 그러면 자력에 의하여 수자기나사(106)가 회전하기 때문에 임의의 회전위치에서 수자기나사(106)의 비스(114)를 조여서 고정한다.

그리고 다음으로 수자기나사(107)에도 동일하게 중간지지축(104,104)을 자유로이 회전할 수 있는 상태로 하여 그위를 반송대(102)를 축방향으로 스라이드하여 복동(Return)시키게 된다.

그러면 반송대(102)의 스파이럴자석(102b)과 구동축(101)의 스파이럴 원통자석(107b)과의 자력에 의하여 수자기나사(107)가 회전한다. 그리하여 반송대(102)가 상부에 위치한 곳에서 수자기나사(107)의 비스(114)를 이완시켜서 각 로드에 고정한다. 동일하게 하여 수자기나사(108)에 대하여도 시행한다. 여기서 수자기나사(106,107,108)는 그위를 스라이드하는 암자기나사(118)에 대응하는 회전위치에 설정되기 때문에 바로 중간지지대(111,111)에 의하여 분리되는 부분에서 연속되어 있는 것처럼 나선상으로 착자된 착자대(116)의 피치가 정돈되는 것이다.

이와같이하여 구동축(101)의 수자기나사(106,107,108)의 위치가 설정되면 자기나사반송장치는 다음과 같이 작용한다.

먼저 모터(113)를 정지시키고 구동축(101)을 회전시키지 않을 때는 구동축(101)의 수자기나사(106,107,108)를 구성하는 스파이럴 원통자석(106b,107b,108b)과 반송대(102)의 스파이럴자석(102b)과의 자력에 의하여 양자의 서로 간에 흡인하는 극성의 착자대(116,117)가 서로 대하는 위치에서 정지된다.

다음 모터(113)를 회전시키면 그 회전의 모터측의 지지축(103)을 거쳐서 일체로 고정되어 있는 수자기나사(106,107,108) 및 중간지지축(104), 단부지지축(105)으로 전달된다.

그러면 스파이럴 원통자석(106b,107b,108b)의 회전에 의하여 그 착자대(117)는 나선진행동작을 보인다. 이같은 나선진행동작에 수반하여 회전불능으로 되어 있는 반송대(102)의 스파이럴자석(102b)도 추종하려고 한다. 그리고 스라이더(119,119)에 있어서는 축방향으로는 특별하게 힘이 작용하지 않고, 중립이다. 이로인해 반송대(102)는 구동축(101)의 회전에 수반하여 착자대(117)의 나선진행과 더불어 스라이드레일(120,120)을 따라서 이동하게 된다.

이상과 같은 구성에 의해 제3실시예의 자기나사반송장치는 다음과 같은 효과를 가져오는 것이다.

먼저, 구동축(101)의 수자기나사(106,107,108)를 각각 분할하고 그 분할부분에 중간지지대(111,111)를 설치하였기 때문에 구동축(101) 자체가 길게 되더라도 도중에서 오곡변형되는 일이 없고 수평을 유지할 수 있다. 따라서 자기나사반송장치가 장척인 것의 경우도 수자기나사(106,107,108)와 암자기나사(118)와의 거리가 지극히 작아도 접촉을 일으키는 일없이 비접촉상태에서의 스라이드를 가능하게 한다.

그리고 수자기나사를 분할하여 구성한 경우에도 비스(114)에 의하여 축지지되어 있는 축(103,104,105)에 대하여 회전 및 고정이 가능하게 되기 때문에 각 수자기나사를 구성하는 착자대(116)의 피치를 용이하게 맞출 수 있다.

또한 구동축(101)의 요곡변형을 방지하므로서 수자기나사(106,107,108)과 암자기나사(118)와의 거리를 더욱 작게 할 수 있게 되었다.

여기에서, 자기적 흡인력은 다음 식으로 표시되도록 자극간의 거리의 2승에 반비례하여 증대한다.

F=(1/2)U*μS/I²

U : 자석의 기자력

μ : 투자율

I : 자극간의 거리

S : 대면하는 자석면적

여기서 가령 갭을 1/2로 하면 흡인력은 4배로 되며, 암자기나사(118)를 반원통형상으로 함에 따라 1/2를 차인(差引)한다하더라도 2배의 흡인력을 얻을 수 있다. 따라서 보다 정밀도가 높은 제어를 행할 수 있다.

한편 상기 본 발명의 적합한 실시예에서 상세하게 설명된 것들은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 완전납득되었을 것으로 알며, 기타의 상세에 대한 변경등은 본 발명의 사상과 범위에서 분할될 수 없다고 주장한다.

예를들어 상기 제1실시예에서는 축체의 유지부분에 스라이드 베아링을 설치하였으나, 자성유체베아링을 사용하여도 좋다. 그리고 하우징의 축주위의 회전을 방지하는 부공(32)와 부로드를 평행하게 2조를 설치하면 하우징의 위치가 더욱 안정화된다. 그리고 축체를 회전구동하는데 모터를 사용하는 대신에 수동핸들을 설치하여 움직이게 하여도 좋다.

그리고 상기 제2실시예에서는 짧은 치수의 중공상 원통자석(83) 및 원통자석(75)를 사용하였으나 장척물의 자석재료를 사용한 경우에도 동일한 효과를 얻을 수가 있다. 그리고 제2실시예에서는 비용저감을 위해 심파이프(82)와 로드부재(68)를 별개의 부재로 하여 구성하고 있으나, 이들을 일체적으로 제조하여도 좋다. 그리고 제2실시예에서는 약자성금속파이프인 스테인레스파이프를 사용하고 있으나 비자성금속파이프인 동파이프나 황동파이프를 사용하여도 좋다.

그리고 상기 제3실시예에서는 구동축(101)을 3분활하였으나, 구동축(101)을 더욱 장축으로 하여 이것이상으로 분활하는 것에 문제가 없다. 그리고 모터측 지지축(103), 중간지지축(104), 단부지지축(105)으로 분활하였으나, 이들이 대신하여 1본의 지지축으로 하여도 요곡변형이 생기는 일이 없게 되므로 문제가 없다.

Claims (27)

1. (정정) 외주면에 S극 및 N극의 착자대가 번갈아 나선상으로 형성된 수자기나사와, 수자기나사에 대응하는 원통상 내면에 S극 및 N극의 착자대가 번갈아 나선상으로 형성된 암자기나사를 구비하는 자기나사장치에 있어서, 상기 수자기나사는 로드 부재를 갖고 이 로드 부재의 외주에, 원통 형성이며 짧은 치수의 자석 재료로 이루어지는 수자기나사 부재를 로드 부재의 축방향으로 복수 개 이어서 배치하고, 상기 복수 개 배치된 자석 재료의 외주면에 나선상의 착자대가 연속적이고 단락 없이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자기나사장치.
2. (정정) 제1항에 있어서, 상기 수자기나사의 내면과 상기 로드 부재와의 사이에 위치 결정 수단이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 자기나사장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 위치 결정 수단은 수자기나사의 내면 또는 로드 부재의 한 쪽에 형성된 보스와, 수자기나사 또는 로드 부재의 다른 쪽에 형성된 보스 홈으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자기나사장치.
4. (정정) 제1항에 있어서, 상기 수자기나사 부재에는 그 일단에 위치 결정돌기가 형성되고, 그 타단에 위치 결정 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자기나사장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 로드 부재는 고투자성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기나사장치.
6. (정정) 제1항에 있어서, 상기 수자기나사 부재의 양단 가장자리에서 서로 대향하는 위치에 존재하는 착자대의 극성이 동일 극성으로 착자되어 있는 것을 특징으로 하는 자기나사장치.
7. (정정) 외주면에 S극 및 N극의 착자대가 번갈아 나선상으로 형성된 수자기나사와, 수압 투과성에 대응하는 원통상 내면에 S극 및 N극의 착자대가 번갈아 나선상으로 형성된 암자기나사를 구비하는 자기나사장치에 있어서, 상기 암자기나사는 재킷 부재를 갖고 이 재킷 부재의 내면에, 원통 형상이며 짧은 치수의 자석 재료로 이루어지는 암자기나사 부재를 재킷 부재의 축방향으로 복수 개 이어서 배치하고, 상기 복수 개 배치된 자석 재료의 내주면에 나선상의 착자대가 연속적이고 단락 없이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자기나사장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 암의 내면과 상기 재킷 부재와의 사이에 위치 결정 수단이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 자기나사장치.
9. (정정) 제8항에 있어서, 상기 위치 결정 수단은 암자기나사의 내면 또는 재킷 부재의 한 쪽에 형성된 보스와, 암자기나사 또는 재킷 부재의 다른 쪽에 형성된 보스홈으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자기나사장치.
10. (정정) 제7항에 있어서, 상기 암자기나사 부재에는 그 일단에 위치 결정돌기가 형성되고, 그 타단에 위치 결정 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자기나사장치.
11. (정정) 제7항에 있어서, 상기 재킷 부재는 고투자성 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자기나사장치.
12. (정정) 로드 부재와, 로드 부재의 외주에 원통 형성이며 짧은 치수의 자석 재료로 이루어지는 수자기나사 부재를 복수 개 축방향으로 이어서 배치한 수자기나사 재료를, 착자 도선을 내주면에 나선상으로 설치한 착자 지그에 삽통하여 나선착자를 시행하는 공정과, 상기 로드 부재를 회전 가능한 상태로 그 축방향으로 소정 거리 이동하고, 상기 나선 착자를 반복하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기나사장치의 제조 방법.
13. (정정) 재킷 부재와, 재킷 부재의 내면에 원통 형상이며 짧은 치수의 자석 재료로 이루어지는 암자기나사 부재를 복수 개 축방향으로 이어서 배치한 암자기나사 재료를, 착자 도선을 외주면에 나선상으로 설치한 착자 지그에 삽통하여 나선착자를 시행하는 공정과, 상기 재킷 부재를 회전 가능한 상태로 그 축방향으로 소정 거리 이동하고, 상기 나선 착자를 반복하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기나사장치의 제조 방법.
14. (정정) 외주면에 착자대를 구비하는 수자기나사와, 내주면에 착자대를 구비하는 암자기나사를 갖는 자기나사 반송 장치에 있어서, 상기 수자기나사에는, 그 외주를 덮는 보호 튜브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 자기나사 반송 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 보호 튜브는 약자성 또는 비자성 금속 파이프인 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 약자성 파이프는 스테인레스 파이프인 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제15항에 있어서, 상기 비자성 금속 파이프는 동 파이프 또는 황동 파이프 인 것을 특징으로 하는 장치.
18. (정정) 제14항에 있어서, 상기 암자기나사에는, 그 내주를 덮는 보호 튜브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
19. 제18항에 있어서, 상기 보호 튜브는 약자성 또는 비자성 금속 파이프인 것을 특징으로 하는 장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 약자성 파이프는 스테인레스 파이프인 것을 특징으로 하는 장치.
21. 제19항에 있어서, 상기 비자성 금속 파이프는 동 파이프 또는 황동 파이프인 것을 특징으로 하는 장치.
22. 제14항에 있어서, 상기 보호 튜브는 열수축성 튜브인 것을 특징으로 하는 장치.
23. 로드 부재의 주위이며 외주면에 S극 및 N극의 띠모양 착자대가 번갈아 나선상으로 형성된 수자기나사를 구비하는 구동축과, 수자기나사에 대응하는 내면에 S극 및 N극에 착자대가 번갈아 나선상으로 형성된 암자기나사를 구비하는 구동 부재를 갖고, 수자기나사와 암자기나사와의 사이에서 작용하는 자력에 의하여 구동축의 회전 운동을 구동 부재의 직진 운동으로 변환하는 자기나사 반송 장치에 있어서, 상기 수자기나사가 축방향으로 복수개로 분할되고, 그 분할된 수자기나사 사이에서 상기 로드 부재를 회전 가능하게 지지하는 지지대를 갖는 것을 특징으로 하는 자기나사 반송 장치.
24. 제23항에 있어서, 상기 복수로 분할된 수자기나사가 상기 로드 부재에 대하여 회전 가능하게 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 자기나사 반송 장치.
25. 제24항에 있어서, 상기 수자기나사를 상기 로드 부재에 대하여 소정의 회전 위치에서 고정 가능한 고정 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 자기나사 반송 장치.
26. (정정) 제25항에 있어서, 상기 고정 부재는 상기 로드 부재의 축선에 수지인 방향으로 수자기나사에 뚫리는 나사 구멍과, 나사 구멍에 나사 부착되는 수자기나사를 로드 부재에 고정하는 나사로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자기나사 반송 장치.
27. (정정) 제23항에 있어서, 상기 구동 부재에는 수자기나사의 상반분을 커버하는 반원통상의 삽통홈이 형성되어 있고, 상기 암자기나사는 삽통홈의 형상에 합치되도록 삽통홈

    에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 자기나사 반송 장치.