KR101553168B1

KR101553168B1 - 잔류 자기를 최소화한 자성체 홀딩 장치

Info

Publication number: KR101553168B1
Application number: KR1020140077031A
Authority: KR
Inventors: 최태광
Original assignee: 최태광
Priority date: 2014-06-24
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2015-09-14
Also published as: US20150367484A1; KR20140124734A

Abstract

본 발명은 갭 및 자기 흐름 저항의 최소화 구조를 이용하여 잔류 자기를 최소화한 자성체 홀딩 장치에 관한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한, 자성체 홀딩 장치는, 자성체인 부착 대상을 홀딩 및 해제하는 자성체 홀딩 장치이다. 본 자성체 홀딩 장치는, 자성체인 베이스; 상기 베이스에 접촉하고, 상기 부착 대상이 부착되도록 마련되는 홀딩면을 가지며, 자성체인 제1 폴피스; 상기 베이스와 상기 제1 폴피스에 이격되어 배치되고, 상기 부착 대상이 부착되도록 마련되는 홀딩면을 가지며, 자성체인 접촉 폴피스; 상기 베이스로부터 이격되고 상기 접촉 폴피스와는 접촉하는 제1 위치와 상기 베이스와 접촉하고 상기 접촉 폴피스와는 이격되는 제2 위치 사이에서 이동가능하고, 자성체인 제2 폴피스; 상기 제1 폴피스와 상기 제2 폴피스 사이에 개재되며, 상기 제1 폴피스와 상기 제2 폴피스 중 어느 하나에 N극과 S극 중 어느 하나가 접촉되며, 상기 제1 폴피스와 상기 제2 폴피스 중 다른 하나와 N극과 S극 중 다른 하나가 이격되도록 배치되는 주 영구자석; 상기 제1 폴피스, 상기 제2 폴피스, 상기 베이스 및 상기 접촉 폴피스 중 적어도 하나에 감겨있는 코일; 및 상기 코일에 인가되는 전류를 제어하는 제어장치; 를 포함한다. 상기 제어장치가 상기 코일에 전류를 인가하여 상기 제1 폴피스, 상기 제2 폴피스, 상기 베이스 및 상기 접촉 폴피스 중 적어도 하나를 자화시킴으로써, 상기 부착 대상의 홀딩 시에는 상기 제2 폴피스를 상기 제1 위치에 위치시켜 상기 제2 폴피스가 상기 접촉 폴피스에 접하도록 하고, 상기 부착 대상의 해제 시에는 상기 제2 폴피스를 상기 제2 위치에 위치시켜 상기 제2 폴피스가 상기 접촉 폴피스와 이격되도록 제어한다.

Description

잔류 자기를 최소화한 자성체 홀딩 장치{MAGNETIC SUBSTANCE HOLDING DEVICE MINIMALIZING RESIDUAL MAGNETISM}

본 발명은 자성체 홀딩 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 갭 및 자기 흐름 저항의 최소화 구조를 이용하여 잔류 자기를 최소화한 자성체 홀딩 장치에 관한 것이다.

영구자석 워크홀딩 장치 (permanent magnet workholding device) 와 같은 자성체 홀딩 장치는 철과 같은 자성 물질 (magnetic material) 로 구성된 부착 대상을 자기력을 이용하여 부착시키는데 사용되는 장치로서, 오늘날 사출기의 금형 클램핑, 프레스기의 금형 클램핑, 공작 기계의 척 등에 부착되는 내부 장치 등으로 널리 사용되고 있다.

이러한 자성체 홀딩 장치는, 기본적으로 영구자석의 강한 자기력을 이용하여, 자성체인 부착 대상을 홀딩면에 부착시키게 되는데, 해제 시에는 영구자석으로부터의 자기 흐름을 제어하여 홀딩면으로 자기 흐름이 형성되지 않도록 하여 부착 대상을 홀딩면으로부터 떨어뜨린다.

여기서, 영구자석으로부터의 자기 흐름을 제어하는 방법으로는, 회전 가능하도록 설치된 다른 영구자석을 회전시킴으로써 자기 흐름을 제어하는 방법, 별도의 전자석을 이용하여 자기 흐름을 제어하는 방법 등이 사용될 수 있다.

본 발명의 출원인은 이미 별도의 전자석을 이용한 자성체 홀딩 장치를 제시한 바 있다 (특허문헌 1 참조). 또한, 더욱 발전된 형태의 자성체 홀딩 장치도 제시한 바 있다 (특허문헌 2 참조).

특허문헌 1 및 2에 개시된 본 출원인의 자성체 홀딩 장치는, 별도의 전자석을 설치하지 않고 폴피스에 코일을 배치함으로써 간단한 구조로 강한 홀딩력을 얻을 수 있으며, 홀딩 또는 해제 시의 전환 시에만 작은 전류만을 사용하여 영구자석의 자기력을 제어할 수 있고, 작은 크기의 공간만으로도 강한 홀딩력을 얻을 수 있는 장점을 가지고 있다.

한편, 부착 대상을 홀딩하지 않는 해제 시에도 부착 대상을 끌어당기는 잔류 자기 (residual magnetism) 를 최소화하는 것은 자성체 홀딩 장치에 대한 끊임없는 당면 과제였다. 상술한 특허문헌 1 및 2에 개시된 자성체 홀딩 장치에서는 이러한 잔류 자기가 기존의 홀딩 장치에 비해 감소되긴 하였으나, 여전히 잔류 자기를 최소화하여 활용성을 높일 필요성은 존재한다.

(특허문헌 1)

국제특허공개 WO2012/039548A1

(특허문헌 2)

한국등록특허 KR10-1319052B

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 갭 및 자기 흐름 저항의 최소화 구조를 이용하여 잔류 자기를 최소화한 자성체 홀딩 장치를 제공함에 있다.

또한, 부착 대상이 부착되도록 마련되는 홀딩면이 이동없이 고정되어 모듈 외관을 밀폐할 수 있어 많은 분야에 폭넓은 상용화가 가능한 자성체 홀딩 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한, 자성체 홀딩 장치는, 자성체인 부착 대상을 홀딩 및 해제하는 자성체 홀딩 장치이다. 본 자성체 홀딩 장치는, 자성체인 베이스; 상기 베이스에 접촉하고, 상기 부착 대상이 부착되도록 마련되는 홀딩면을 가지며, 자성체인 제1 폴피스; 상기 베이스와 상기 제1 폴피스에 이격되어 배치되고, 상기 부착 대상이 부착되도록 마련되는 홀딩면을 가지며, 자성체인 접촉 폴피스; 상기 베이스로부터 이격되고 상기 접촉 폴피스와는 접촉하는 제1 위치와 상기 베이스와 접촉하고 상기 접촉 폴피스와는 이격되는 제2 위치 사이에서 이동가능하고, 자성체인 제2 폴피스; 상기 제1 폴피스와 상기 제2 폴피스 사이에 개재되며, 상기 제1 폴피스와 상기 제2 폴피스 중 어느 하나에 N극과 S극 중 어느 하나가 접촉되며, 상기 제1 폴피스와 상기 제2 폴피스 중 다른 하나와 N극과 S극 중 다른 하나가 이격되도록 배치되는 주 영구자석; 상기 제1 폴피스, 상기 제2 폴피스, 상기 베이스 및 상기 접촉 폴피스 중 적어도 하나에 감겨있는 코일; 및 상기 코일에 인가되는 전류를 제어하는 제어장치; 를 포함한다. 상기 제어장치가 상기 코일에 전류를 인가하여 상기 제1 폴피스, 상기 제2 폴피스, 상기 베이스 및 상기 접촉 폴피스 중 적어도 하나를 자화시킴으로써, 상기 부착 대상의 홀딩 시에는 상기 제2 폴피스를 상기 제1 위치에 위치시켜 상기 제2 폴피스가 상기 접촉 폴피스에 접하도록 하고, 상기 부착 대상의 해제 시에는 상기 제2 폴피스를 상기 제2 위치에 위치시켜 상기 제2 폴피스가 상기 접촉 폴피스와 이격되도록 제어한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 베이스에 접촉하고, 상기 부착 대상이 부착되도록 마련되는 홀딩면을 가지며, 자성체인 제3 폴피스; 및 상기 제2 폴피스에 영향을 미치는 상기 주 영구자석의 극성과 같은 극성이 제2 폴피스를 향하고 다른 극성이 제3 폴피스를 향하도록, 상기 제2 폴피스와 상기 제3 폴피스 사이에 개재되며, 상기 제2 폴피스와 상기 제3 폴피스 중 어느 하나에 접촉하고, 다른 하나에 이격되는 부가 영구자석; 을 더 포함한다. 상기 코일은 적어도 상기 접촉 폴피스에 감겨있다. 상기 제어장치가 상기 코일에 전류를 인가하여 적어도 상기 접촉 폴피스를 자화시킴으로써, 상기 부착 대상의 홀딩 시에는 상기 제2 폴피스를 상기 제1 위치에 위치시켜 상기 제2 폴피스가 상기 접촉 폴피스에 접하도록 하고, 상기 부착 대상의 해제 시에는 상기 제2 폴피스를 상기 제2 위치에 위치시켜 상기 제2 폴피스가 상기 접촉 폴피스와 이격되도록 제어한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 접촉 폴피스는 제1 접촉 폴피스이다. 상기 베이스와 상기 제1 폴피스와 상기 제1 접촉 폴피스에 이격되어 배치되고, 상기 부착 대상이 부착되도록 마련되는 홀딩면을 가지며, 자성체인 제2 접촉 폴피스; 상기 제2 폴피스와는 대면한채로 이격되며, 상기 제2 폴피스와 같이 이동하도록 구성되고, 자성체인 제3 폴피스; 상기 베이스에 접촉하고, 상기 부착 대상이 부착되도록 마련되는 홀딩면을 가지며, 자성체인 제4 폴피스; 및 상기 제2 폴피스에 영향을 미치는 상기 주 영구자석의 극성과 같은 극성이 제3 폴피스를 향하고 다른 극성이 제4 폴피스를 향하도록, 상기 제3 폴피스와 상기 제4 폴피스 사이에 개재되며, 상기 제3 폴피스와 상기 제4 폴피스 중 어느 하나에 접촉하고, 다른 하나에 이격되는 부가 영구자석; 을 더 포함한다. 상기 코일은 적어도 상기 제1 접촉 폴피스와 상기 제2 접촉 폴피스에 같이 감겨 있다. 상기 제어장치가 상기 코일에 전류를 인가하여 적어도 상기 제1 접촉 폴피스와 상기 제2 접촉 폴피스를 자화시킴으로써, 상기 부착 대상의 홀딩 시에는 상기 제2 폴피스 및 상기 제3 폴피스를 상기 제1 위치에 위치시켜 상기 제2 폴피스 및 상기 제3 폴피스가 상기 제1 접촉 폴피스 및 상기 제2 접촉 폴피스에 각각 접하도록 하고, 상기 부착 대상의 해제 시에는 상기 제2 폴피스 및 상기 제3 폴피스를 상기 제2 위치에 위치시켜 상기 제2 폴피스 및 상기 제3 폴피스가 상기 제1 접촉 폴피스 및 상기 제2 접촉 폴피스와 각각 이격되도록 제어한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 내측에 수용 공간을 가지며, 개방구를 가지고, 자성체인 요크; 상기 제1 폴피스에 영향을 미치는 상기 주 영구자석의 극성과 같은 극성이 제1 폴피스를 향하고 다른 극성이 상기 요크를 향하도록, 상기 제1 폴피스와 상기 요크 사이에 개재되는 제1 부가 영구자석; 및 상기 제2 폴피스에 영향을 미치는 상기 주 영구자석의 극성과 같은 극성이 제2 폴피스를 향하고 다른 극성이 상기 요크를 향하도록, 상기 제2 폴피스와 상기 요크 사이에 개재되며, 상기 제2 폴피스와 상기 요크 중 어느 하나에 접촉하고, 다른 하나에 이격되는 제2 부가 영구자석; 을 더 포함한다. 상기 베이스, 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스는 상기 요크의 수용 공간에 적어도 일부가 수용됨과 함께, 상기 요크로부터 이격되도록 배치된다. 상기 제1 폴피스와 상기 접촉 폴피스의 홀딩면은 상기 개방구를 통해 외측에 노출된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 베이스에 접촉하고, 자성체인 제3 폴피스; 상기 베이스에 접촉하고, 자성체인 제4 폴피스; 상기 제1 폴피스에 영향을 미치는 상기 주 영구자석의 극성과 같은 극성이 제1 폴피스를 향하고 다른 극성이 제3 폴피스를 향하도록, 상기 제1 폴피스와 상기 제3 폴피스 사이에 개재되는 제1 부가 영구자석; 및 상기 제2 폴피스에 영향을 미치는 상기 주 영구자석의 극성과 같은 극성이 제2 폴피스를 향하고 다른 극성이 제4 폴피스를 향하도록, 상기 제2 폴피스와 상기 제4 폴피스 사이에 개재되며, 상기 제2 폴피스와 상기 제4 폴피스 중 어느 하나에 접촉하고, 다른 하나에 이격되는 제2 부가 영구자석; 을 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 폴피스가 상기 제2 위치에 위치하는 경우에 상기 주 영구자석에 의해 야기되고 상기 베이스를 통하는 자기 흐름 경로 중 최단 경로가 수직으로 굴절되지 않도록, 상기 제1 폴피스와 상기 베이스가 만나는 지점 부근 또는 상기 제2 폴피스와 상기 베이스가 만나는 지점 부근에 흐름촉진부가 형성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 폴피스가 상기 제2 위치에 위치하는 경우에 상기 주 영구자석에 의해 야기되고 상기 베이스를 통하는 자기 흐름 경로를 따르도록 상기 베이스의 모서리는 모따기 (chamfer) 또는 모깎기 (fillet) 되어 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 폴피스의 홀딩면의 면적은 상기 주 영구자석이 상기 제1 폴피스와 대면하는 부분에서의 평균 단면적보다 작게 형성되고, 상기 접촉 폴피스의 홀딩면의 면적은 상기 주 영구자석이 상기 제2 폴피스와 대면하는 부분에서의 평균 단면적보다 작게 형성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 폴피스의 홀딩면의 면적은 상기 주 영구자석이 상기 제1 폴피스와 대면하는 부분에서의 평균 단면적보다 작게 형성되고, 상기 제1 접촉 폴피스 또는 상기 제2 접촉 폴피스의 홀딩면의 면적은 상기 주 영구자석이 상기 제2 폴피스와 대면하는 부분에서의 평균 단면적보다 작게 형성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 베이스의 길이방향에 따른 평균 단면적은, 상기 주 영구자석이 상기 제1 폴피스와 대면하는 부분에서의 평균 단면적보다 크게 형성되고, 또한 상기 주 영구자석이 상기 제2 폴피스와 대면하는 부분에서의 평균 단면적보다 크게 형성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 주 영구자석은 상기 제1 폴피스에 접촉하며, 상기 제2 폴피스와 이격된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 폴피스가 상기 주 영구자석과 대면하는 면에는 적어도 일부에 반자성체 재질이 도포된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 폴피스는 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 0.2 내지 1.5 mm 이동하도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 폴피스와 상기 베이스는 일체로 형성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 폴피스의 일부가 상기 베이스에 삽입되어 고정된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 베이스에는 상기 제2 폴피스가 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치 간에서 이동되는 방향 이외의 방향으로 이동되는 것을 방지하는 돌출부가 형성된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제2 폴피스는 측면 커버에서 돌출된 가이드부가 삽입되어 이동이 가이드된다.

본 발명의 자성체 홀딩 장치에 따르면, 부착 대상의 해제 시에 잔류 자기를 최소화할 수 있다. 이와 더불어, 별도의 전자석을 설치하지 않고 폴피스에 코일을 배치함으로써 간단한 구조로 강한 홀딩력을 얻을 수 있으며, 홀딩 또는 해제 시의 전환 시에만 작은 전류만을 사용하여 영구자석의 자기력을 제어할 수 있고, 작은 크기의 공간만으로도 강한 홀딩력을 얻을 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성체 홀딩 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1a의 자성체 홀딩 장치의 베이스와 제2 폴피스의 연결 부분을 확대하여 도시한 개략적인 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자성체 홀딩 장치의 개략적인 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자성체 홀딩 장치의 개략적인 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자성체 홀딩 장치의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자성체 홀딩 장치의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자성체 홀딩 장치의 개략적인 단면도이다.
도 8은 도 7의 베이스를 측면에서 본 단면도이다.

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.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 자성체 홀딩 장치의 실시예들에 대해 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성체 홀딩 장치의 개략적인 단면도이며, 특히 도 1a는 자성체 홀딩 장치가 부착 대상을 홀딩하는 때의 개략적인 단면도이고, 도 1b는 자성체 홀딩 장치가 부착 대상을 해제하는 때의 개략적인 단면도이다. 도 2는 도 1a의 자성체 홀딩 장치의 베이스와 제2 폴피스의 연결 부분을 확대하여 도시한 개략적인 단면도이다.

도 1a 및 1b를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 자성체 홀딩 장치 (100) 의 구성에 대해 설명한다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자성체 홀딩 장치 (100) 는, 베이스 (110) 와, 제1 폴피스 (120) 와, 제2 폴피스 (130) 와, 접촉 폴피스 (130a) 와, 주 영구자석 (140) 과, 코일 (150) 과, 제어장치 (미도시) 를 포함한다.

베이스 (110) 는 자성체로 이루어지며, 제1 폴피스 (120) 와 제2 폴피스 (130) 간의 자기 흐름의 연결부 역할을 수행한다. 한편, 베이스 (110) 는 알루미늄과 같은 상자성체의 케이스 (101) 에 의해 둘러싸인 채로 고정될 수 있다.

제1 폴피스 (120) 는, 자성체인 부착 대상 (1) 이 부착되도록 마련되는 홀딩면 (121) 을 포함하며, 자성체로 이루어진다. 제1 폴피스 (120) 는 베이스 (110) 에 접촉하여 고정된다.

접촉 폴피스 (130a) 는 베이스 (110) 와 제1 폴피스 (120) 에 이격되어 배치되고, 부착 대상 (1) 이 부착되도록 마련되는 홀딩면 (131a) 을 가지며, 자성체로 이루어진다. 접촉 폴피스 (130a) 는 특정 위치에 고정되는데, 예를 들어 커버 (101) 에 의해 고정될 수 있다. 또한, 도 8을 참조하여 자세히 후술하겠지만, 접촉 폴피스 (130a) 는 도 1a 및 도 1b에는 도시되지 않은 전후 방향의 커버에 의해 고정될 수도 있다.

제2 폴피스 (130) 는 자성체로 이루어지는데, 베이스 (110) 로부터 이격되고 접촉 폴피스 (130a) 와 접촉하는 제1 위치 (즉, 도 1a에서의 제2 폴피스 (130) 의 위치) 와, 베이스 (110) 와 접촉하고 접촉 폴피스 (130a) 와 이격되는 제2 위치 (즉, 도 1b에서의 제2 폴피스 (130) 의 위치) 사이에서 이동 가능하도록 구성된다. 즉, 제2 폴피스 (130) 는 베이스 (110) 에 이동 가능하도록 연결될 수 있다.

도 2를 참조하여, 베이스 (110) 와 제2 폴피스 (130) 간의 연결의 일례를 설명하도록 한다. 베이스 (110) 에는 카운터 보어 (111) 가 형성되고, 볼트 (133) 가 제2 폴피스 (130) 에 결합된다. 도 2는 제2 폴피스 (130) 가 제1 위치에 위치되는 것을 도시하고 있는데, 이에 따라 제2 폴피스 (130) 는 베이스 (110) 와 갭 G를 형성한다. 볼트 (133) 의 헤드가 카운터 보어 (111) 의 턱에 걸려서 제2 위치에서의 갭이 유지되며, G의 조정은 볼트 (133) 의 삽입 정도를 조정함으로써 가능하다. 볼트 (133) 는 자기 흐름을 형성하지 않는 알루미늄과 같은 상자성체로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 제2 폴피스 (130) 와 베이스 (110) 의 연결 방식은 도 2의 예시에 국한되는 것은 아니며, 다양하게 변형 실시 가능하다. 예를 들어, 제2 폴피스 (130) 가 별도의 레일을 따라 슬라이드 이동 가능하게 구성할 수도 있다. 또한, 예를 들어, 제2 폴피스 (130) 와 베이스 (110) 를 관통하는 1 이상의 핀을 따라 제2 폴피스 (130) 가 이동하도록 구성할 수도 있다. 이러한 제2 폴피스 (130) 의 이동 수단은 다양하게 선택하여 적용 가능함은 당연하다. 더 자세한 설명은 도 7 및 도 8을 이용하여 후술한다.

한편, 갭 G는 너무 작으면 잔류 자기에 의한 힘이 부착 대상 (1) 에 영향을 미치게 되고, 너무 크면 제2 폴피스 (130) 의 이동을 위해 코일 (150) 에 인가되어야 하는 전류가 커지게 되므로, 적절한 범위를 선정한다. 갭 G는 실험 시의 경험에 미루어볼 때, 0.5 mm 인 것이 바람직하며, 예를 들어 이외에도 0.1mm, 0.2mm, 0.3mm, 0.4mm, 0.6mm, 0.7mm, 0.8mm, 0.9mm, 또는 1mm 이상으로 설정될 수 있다. 바람직하게는, 갭 G는 0.2 내지 1.5mm로 설정될 수도 있다.

주 영구자석 (140) 은 제1 폴피스 (120) 와 제2 폴피스 (130) 사이에 개재되어, 자기 흐름을 발생시킨다. 주 영구자석 (140) 은 제1 폴피스 (120) 와 제2 폴피스 (130) 중 어느 하나에 N극과 S극 중 어느 하나가 접촉되며, 제1 폴피스 (120) 와 제2 폴피스 (130) 중 다른 하나와 N극과 S극 중 다른 하나가 이격되도록 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 주 영구자석 (140) 의 N극이 제2 폴피스 (130) 와 이격되고, S극이 제1 폴피스 (120) 와 접촉하도록 배치된 것을 예시하고 있다. 주 영구자석 (140) 으로는 시중에 판매되는 보통의 영구자석이 모두 사용될 수 있다. 또한, 주 영구자석 (140) 은 제1 폴피스 (120) 와 제2 폴피스 (130) 사이에만 배치되어 있으면 되고, 개수나 모양 등은 자유롭게 결정될 수 있다.

한편, 주 영구자석 (140) 은 제1 폴피스 (120) 에 자기력에 의해 부착된 채로 고정하여도 무방하나, 접착제 등을 이용하여 부가적으로 강고하게 부착시킴으로써 외부 진동 등에 의한 떨어짐을 방지하는 것이 바람직하다.

주 영구자석 (140) 은 제2 폴피스 (130) 와 이격되는데, 이격 거리는 N극이 자력을 미치는 범위 내에서 자유롭게 선택할 수 있다. 강한 홀딩력을 위해서는 되도록 가깝게 주 영구자석 (140) 을 제2 폴피스 (130) 에 위치시키는 것이 바람직하며, 예를 들어 이격 거리는 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3mm, 0.4mm, 0.5mm, 1mm 또는 그 이상일 수 있다. 또한, 주 영구자석 (140) 이 제2 폴피스 (130) 에 거의 붙어 있어도 무방하다. 영구자석 (140) 과 제2 폴피스 (130) 가 이격됨으로써, 제2 폴피스 (130) 가 보다 자유롭게 이동될 수 있다.

코일 (150) 은 제1 폴피스 (120), 제2 폴피스 (130), 베이스 (110) 및 접촉 폴피스 (130a) 중 적어도 하나에 감길 수 있다. 본 실시예에서의 코일 (150) 은 베이스 (110) 에 감겨져 있는 것을 예시하고 있다. 그러나, 코일 (150) 의 배치는 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 폴피스 (120) 또는 제2 폴피스 (130) 에만 감겨져 있어도 되고, 제1 폴피스 (120) 와 제2 폴피스 (130) 모두에 감겨져 있어도 된다. 또한, 코일 (150) 이 접촉 폴피스 (130a) 의 길이를 길게 하여 접촉 폴피스 (130a) 에 감겨져 있어도 무방하다. 또한, 코일 (150) 이 제1 폴피스 (120) 또는 제2 폴피스 (130) 에 감기는 경우, 코일 (150) 은 주 영구자석 (140) 보다 상측 또는 하측에 감겨져 있어도 된다.

제어장치 (미도시) 는 코일 (150) 에 인가되는 전류를 제어함으로써, 본 실시예의 자성체 홀딩 장치 (100) 의 홀딩 및 해제를 제어한다.

위와 같이 구성되는 자성체 홀딩 장치 (100) 로 자성체인 부착 대상 (1) 을 홀딩하고 해제하는 원리에 대해 설명하도록 한다.

도 1a를 참조하면, 코일 (150) 에 전류를 가하지 않는 상태에서는, 부착 대상 (1) 이 제1 폴피스 (120) 및 접촉 폴피스 (130a) 의 홀딩면 (121, 131a) 에 부착된다. 주 영구자석 (140) 은 제1 폴피스 (120) 및 제2 폴피스 (130) 를 자화시키고 제2 폴피스 (130) 는 접촉 폴피스 (130a) 와 접촉함으로써, 제1 폴피스 (120) 및 접촉 폴피스 (130a) 는 부착 대상 (1) 과 서로 인력이 작용되어, 결국에는 홀딩면 (121, 131a) 에 부착 대상 (1) 이 부착되며, 이에 따라 점선과 같은 자기 흐름이 형성된다. 따라서, 부착 대상 (1) 은 자성체 홀딩 장치 (100) 에 강고하게 부착된다.

이 경우, 제2 폴피스 (130) 는 제1 위치에 위치된다. 즉, 제2 폴피스 (130) 는 베이스 (110) 로부터 G 만큼 이격되며, 접촉 폴피스 (130a) 에 접촉된다.

여기서, 부착 강도를 보다 높이기 위해서는, 도 1a의 우측으로 N 극이 형성되도록 코일 (150) 에 전류를 더 인가하면 된다. 이렇게 코일 (150) 에 전류를 더 인가하면 마치 전자석과 같이 베이스 (110) 가 전자기 유도현상에 의해 자성화되어 더욱 강고한 자기력을 형성시킬 수 있다.

도 1b를 참조하여, 부착 대상 (1) 을 자성체 홀딩 장치 (100) 로부터 해제하는 것에 대해 설명한다.

도 1b와 같이, 좌측으로 N극 그리고 우측으로 S극이 형성되도록 코일 (150) 에 전류를 인가하면, 베이스 (110) 와 제2 폴피스 (130) 가 대면하는 면이 서로 다른 자극이 배치되게 되므로, 베이스 (110) 는 제2 폴피스 (130) 를 끌어당기게 된다. 이에 따라, 제2 폴피스 (130) 가 베이스 (110) 측으로 이동되어 부착되고, 도 1b의 점선과 같은 자기 흐름이 형성된다. 즉, 제2 폴피스 (130) 가 베이스 (110) 에 부착되어 주 영구자석 (140) - 제2 폴피스 (130) - 베이스 (110) - 제1 폴피스 (120) - 주 영구자석 (140) 의 경로로 자기 흐름이 형성됨과 함께, 코일 (150) 이 영구자석 (140) 의 자기 흐름을 부착 대상 (1) 이 아닌 베이스 (110) 측으로 유도하게 되어, 부착 대상 (1) 으로 자기 흐름이 형성되지 않게 된다.

이로 인하여, 부착 대상 (1) 은 제1 폴피스 (120) 의 홀딩면 (121) 및 접촉 폴피스 (130a) 의 홀딩면 (131a) 으로부터 해제될 수 있게 된다. 이후, 코일 (150) 로의 전류의 인가를 차단하더라도, 제2 폴피스 (130) 는 다시 제1 위치로 복귀하지 않게 되고, 이에 따라 베이스 (110) 를 통과하는 자기 흐름이 유지됨에 의해, 홀딩면 (121, 131a) 에는 부착 대상 (1) 이 부착될 수 없다.

더불어, 자성체 홀딩 장치 (100) 로부터 부착 대상 (1) 이 해제되면, 제2 폴피스 (130) 가 베이스 (110) 에 부착됨으로써 접촉 폴피스 (130a) 와 제2 폴피스 (130) 의 사이에는 G 만큼의 갭이 형성된다. 이러한 갭에 의해 자성체 홀딩 장치 (100) 의 잔류 자기는 효과적으로 차단될 수 있다.

다시 부착 대상 (1) 을 홀딩하기 위해서는, 코일 (150) 에 도 1b와 반대 방향의 전류를 흐르게 하여, 제2 폴피스 (130) 가 접촉 폴피스 (130a) 에 부착됨으로써 도 1a와 같은 자기 흐름을 만들면 된다.

잔류 자기를 더 효과적으로 차단하기 위해서 흐름촉진부 (122, 132) 가 형성될 수 있다. 흐름촉진부 (122, 132) 는 제2 폴피스 (130) 가 도 1b와 같은 제2 위치에 위치하는 경우 주 영구자석 (140) 에 의해 야기되고 베이스 (110) 를 통과하는 자기 흐름 경로 중 최단 경로가 수직으로 굴절되지 않도록, 제1 폴피스 (120) 와 베이스 (110) 가 만나는 지점 부근에 형성되는 제1 흐름촉진부 (122) 와, 제2 폴피스 (130) 와 베이스 (110) 가 만나는 지점 부근에 형성되는 제2 흐름촉진부 (132) 로 구성될 수 있다. 도 1b에서의 자기 흐름의 최단 경로는 베이스 (110), 제1 폴피스 (120), 제2 폴피스 (130) 및 주 영구자석 (140) 의 내주면을 따르는 경로이다. 만약, 제1 폴피스 (120) 와 베이스 (110) 사이 및 제2 폴피스 (130) 와 베이스 (110) 사이가 수직으로 만난다면, 자기 흐름의 최단 경로는 수직으로 굴절되는 부분이 생기게 되고, 이러한 경우 자기 흐름에 방해가 발생된다. 이에 반하여, 흐름촉진부 (122, 132) 를 구비할 경우, 자기 흐름의 경로는 더욱 단축되고, 자기가 흐를 수 있는 경로의 폭이 넓어짐에 따라 자기 흐름의 저항이 감소된다. 이에 따라, 베이스 (110) 측으로 더욱 자기 흐름이 발생되기 쉬워지며, 도 1b와 같은 해제 동안 부착 대상 (1) 방향으로의 자기 흐름 발생을 억제시킴으로써 잔류 자기를 감소시킬 수 있다.

한편, 흐름촉진부 (122, 132) 는 제1 폴피스 (120) 및 제2 폴피스 (130) 에 일체로 형성되는 것을 본 실시예에서 예시하고 있으나, 베이스 (110) 에 일체로 형성되어도 무방하다. 또한, 흐름촉진부 (122, 132) 의 내주면이 직선을 이루는 것을 예시하고 있으나, 자기 흐름의 방향과 같이 내주면이 곡선을 이루는 것이 더욱 바람직하다.

잔류 자기를 더욱 줄이기 위한 또 한 가지 방법은, 베이스 (110) 의 모서리를 도 1a 및 도 1b와 같이 모따기 (chamfer) 또는 모깎기 (fillet) 하는 것이다. 모따기 또는 모깎기를 하지 않은 직각의 모서리에서는 도 1b와 같은 자기 흐름 형성 시 맴돌이 형상의 자기 흐름이 발생하게 되고, 이는 자기 흐름의 저항 또는 비효율로 작용하게 된다. 그런데, 도 1a 및 도 1b와 같이 모따기 처리나 모깎기 처리를 행하면, 이러한 맴돌이가 발생하지 않게 되고, 이에 따라 자기 흐름의 저항을 더욱 감소시킬 수 있다. 따라서, 베이스 (110) 의 모서리를, 도 1b와 같은 자기 흐름의 경로를 따르도록, 모따기 또는 모깎기하면, 잔류 자기를 더욱 감소시킬 수 있다.

잔류 자기를 더욱 줄이기 위한 또 한 가지 방법은, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 제1 폴피스 (120) 의 홀딩면 (121) 의 면적을 주 영구자석 (140) 이 제1 폴피스 (120) 와 대면하는 부분에서의 평균 단면적 (즉, 도 1a에서 하측에서 상측으로 가면서 자른 단면의 단면적들의 평균) 보다 작게 형성하는 것이다. 또한, 접촉 폴피스 (130a) 의 홀딩면 (131a) 의 면적을 주 영구자석 (140) 이 제2 폴피스 (130) 와 대면하는 부분에서의 평균 단면적보다 작게 형성하는 것이다. 이러한 구성은, 자기 흐름이 발생하는 부분 (주 영구자석 (140) 이 대면하는 부분) 으로부터 홀딩면 (121, 131a) 으로의 경로의 자기 흐름 저항을 높여서 잔류 자기가 홀딩면 (121, 131a) 방향으로 흐르지 않게 함으로써, 잔류 자기 발생을 억제시킨다.

한편, 홀딩력을 과도하게 제한하지 않기 위해서 도 1a 및 도 1b와 같이 제1 폴피스 (120), 제2 폴피스 (130) 및 접촉 폴피스 (130a) 의 내주면은 직선으로 형성하고, 외주면에 단을 두는 것이 바람직하다. 후술하겠지만, 외주면에 단을 두는 대신에 모깎기를 할 수도 있다.

잔류 자기를 더욱 줄이기 위한 또 한 가지 방법은, 베이스 (110) 의 길이 방향에 따른 평균 단면적을, 주 영구자석 (140) 이 제1 폴피스 (120) 와 대면하는 부분에서의 평균 단면적보다 크게 형성하고, 또한 주 영구자석 (140) 이 제2 폴피스 (130) 와 대면하는 부분에서의 평균 단면적보다 크게 형성하는 것이다. 즉, 도 1a 및 도 1b에서, 베이스 (110) 의 두께를 제1 폴피스 (120) 및 제2 폴피스 (130) 가 주 영구자석 (140) 과 대면하는 부분에서의 두께보다 두껍게 하여, 베이스 (110) 로의 자기 흐름 저항을 감소시킴으로써, 하측 방향으로의 잔류 자기를 억제할 수 있다.

제2 폴피스 (130) 의 이동에 따른 갭 G에 의한 잔류 자기의 억제 외에, 상술한 잔류 자기의 억제 구성을 복합함으로써, 자성체 홀딩 장치 (100) 의 잔류 자기는 획기적으로 감소될 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자성체 홀딩 장치의 개략적인 단면도이며, 특히 도 3a는 자성체 홀딩 장치가 부착 대상을 홀딩하는 때의 개략적인 단면도이고, 도 3b는 자성체 홀딩 장치가 부착 대상을 해제하는 때의 개략적인 단면도이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예의 자성체 홀딩 장치 (200) 는, 베이스 (210) 와, 제1 폴피스 (220) 와, 제2 폴피스 (230) 와, 접촉 폴피스 (230a) 와, 주 영구자석 (240) 과, 코일 (250) 과, 제3 폴피스 (260) 와, 부가 영구자석 (270) 과, 제어장치 (미도시) 를 포함한다.

본 실시예의 자성체 홀딩 장치 (200) 는, 도 1a, 1b의 자성체 홀딩 장치 (100) 와 기본적으로 동일한 원리를 따르므로, 차이점을 중심으로 자세히 설명한다.

본 실시예의 자성체 홀딩 장치 (200) 는 도 1a, 도 1b의 자성체 홀딩 장치 (100) 와 비교하여, 제3 폴피스 (260) 와, 부가 영구자석 (270) 을 더 포함하며, 베이스 (210) 는 제3 폴피스 (260) 의 부착을 위해 베이스 (110) 보다 확장된다. 또한, 코일 (250) 의 위치는 코일 (150) 의 위치와는 상이하다. 이 외의 제1 폴피스 (220), 제2 폴피스 (230), 접촉 폴피스 (230a), 주 영구자석 (240) 은, 도 1a, 1b의 제1 폴피스 (120), 제2 폴피스 (130), 접촉 폴피스 (130a), 주 영구자석 (140) 과 각각 동일하다.

베이스 (210) 는 제3 폴피스 (260) 가 접촉할 수 있을 만큼, 확장된다. 제3 폴피스 (260) 는 제1 폴피스 (220) 와 같이 베이스 (210) 에 접촉하며, 부착 대상 (1) 이 부착되도록 마련되는 홀딩면 (261) 을 가진다.

부가 영구자석 (270) 은 제2 폴피스 (230) 에 영향을 미치는 주 영구자석 (240) 의 극성과 동일한 극성인 N극이 제2 폴피스 (230) 를 향하고, 다른 극성인 S극이 제3 폴피스 (260) 를 향하도록, 제2 폴피스 (230) 와 제3 폴피스 (260) 사이에 개재된다. 또한, 부가 영구자석 (270) 은 제2 폴피스 (230) 와 제3 폴피스 (260) 중 어느 하나에 접촉하고, 다른 하나에 이격되도록 배치되는데, 본 실시예에서는 N극이 제2 폴피스 (230) 와 이격된다.

코일 (250) 은 본 실시예에서는 접촉 폴피스 (230a) 에 감겨있으나, 이와 더불어 제1 폴피스 (220) 및/또는 제2 폴피스 (230) 및/또는 제3 폴피스 (260) 에도 감겨질 수 있다.

홀딩 및 해제 시의 전류 인가 방법이라든가, 부가적인 잔류 자기 감소 방법 등은 도 1a, 1b의 실시예에서 설명한 바와 같으므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자성체 홀딩 장치의 개략적인 단면도이며, 특히 도 4a는 자성체 홀딩 장치가 부착 대상을 홀딩하는 때의 개략적인 단면도이고, 도 4b는 자성체 홀딩 장치가 부착 대상을 해제하는 때의 개략적인 단면도이다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예의 자성체 홀딩 장치 (300) 는, 베이스 (310) 와, 제1 폴피스 (320) 와, 제2 폴피스 (330) 와, 제1 접촉 폴피스 (330a) 와, 주 영구자석 (340) 과, 코일 (350) 과, 제3 폴피스 (360) 와, 제2 접촉 폴피스 (360a) 와, 부가 영구자석 (370) 과, 제4 폴피스 (380) 와, 제어장치 (미도시) 를 포함한다.

본 실시예의 자성체 홀딩 장치 (300) 는, 도 1a, 1b의 자성체 홀딩 장치 (100) 와 기본적으로 동일한 원리를 따르므로, 차이점을 중심으로 자세히 설명한다.

본 실시예의 자성체 홀딩 장치 (300) 는 도 1a, 도 1b의 자성체 홀딩 장치 (100) 와 비교하여, 제3 폴피스 (360) 와, 제2 접촉 폴피스 (330a) 와, 부가 영구자석 (370) 과, 제4 폴피스 (380) 를 더 포함하며, 베이스 (310) 는 제3 폴피스 (360) 및 제4 폴피스 (380) 의 부착을 위해 베이스 (110) 보다 확장된다. 또한, 코일 (350) 의 위치는 코일 (150) 의 위치와는 상이하다. 이 외의 제1 폴피스 (320), 제2 폴피스 (330), 제1 접촉 폴피스 (330a), 주 영구자석 (340) 은, 도 1a, 1b의 제1 폴피스 (120), 제2 폴피스 (130), 접촉 폴피스 (130a), 영구자석 (140) 과 각각 동일하다.

베이스 (310) 는 제3 폴피스 (360) 및 제4 폴피스 (370) 가 접촉할 수 있을 만큼, 확장된다.

자성체인 제3 폴피스 (360) 는 제2 폴피스 (330) 와는 대면한채로 이격되며, 제2 폴피스 (330) 와 같이 이동하도록 구성된다.

자성체인 제2 접촉 폴피스 (360a) 는 베이스 (310) 와 제1 폴피스 (320) 와 제1 접촉 폴피스 (330a) 에 이격되어 배치되고, 부착 대상 (1) 이 부착되도록 마련되는 홀딩면 (361a) 을 가진다.

제4 폴피스 (380) 는 제1 폴피스 (320) 와 같이 베이스 (310) 에 접촉하며, 부착 대상 (1) 이 부착되도록 마련되는 홀딩면 (381) 을 가진다.

부가 영구자석 (370) 은 제2 폴피스 (330) 에 영향을 미치는 주 영구자석 (340) 의 극성과 동일한 극성인 N극이 제3 폴피스 (360) 를 향하고, 다른 극성인 S극이 제4 폴피스 (380) 를 향하도록, 제3 폴피스 (360) 와 제4 폴피스 (380) 사이에 개재된다. 또한, 부가 영구자석 (370) 은 제3 폴피스 (360) 와 제4 폴피스 (380) 중 어느 하나에 접촉하고, 다른 하나에 이격되도록 배치되는데, 본 실시예에서는 N극이 제3 폴피스 (360) 와 이격된다.

코일 (350) 은 제1 접촉 폴피스 (330a) 및 제2 접촉 폴피스 (360a) 에 같이 감겨있으나, 이와 더불어 제1 폴피스 (320) 및/또는 제4 폴피스 (380) 에도 감겨질 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자성체 홀딩 장치의 개략적인 단면도이며, 특히 도 5a는 자성체 홀딩 장치가 부착 대상을 홀딩하는 때의 개략적인 단면도이고, 도 5b는 자성체 홀딩 장치가 부착 대상을 해제하는 때의 개략적인 단면도이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예의 자성체 홀딩 장치 (400) 는, 베이스 (410) 와, 제1 폴피스 (420) 와, 제2 폴피스 (430) 와, 접촉 폴피스 (430a) 와, 주 영구자석 (440) 과, 코일 (450) 과, 요크 (460) 와, 제1 부가 영구자석 (470) 과, 제2 부가 영구자석 (480) 과, 쉴드부재 (490) 와, 제어장치 (미도시) 를 포함한다.

본 실시예의 자성체 홀딩 장치 (400) 는, 도 1a, 1b의 자성체 홀딩 장치 (100) 와 기본적으로 동일한 원리를 따르므로, 차이점을 중심으로 자세히 설명한다.

본 실시예의 자성체 홀딩 장치 (400) 는 도 1a, 도 1b의 자성체 홀딩 장치 (100) 와 비교하여, 요크 (460) 와, 제1 부가 영구자석 (470) 과, 제2 부가 영구자석 (480) 과, 쉴드부재 (490) 를 더 포함한다. 또한, 코일 (450) 의 위치는 코일 (150) 의 위치와는 상이하다. 이 외의 제1 폴피스 (420), 제2 폴피스 (430), 접촉 폴피스 (430a), 주 영구자석 (440) 은, 도 1a, 1b의 제1 폴피스 (120), 제2 폴피스 (130), 접촉 폴피스 (130a), 영구자석 (140) 과 각각 동일하다.

요크 (460) 는 내측에 수용 공간 (461) 을 가지며, 개방구 (462) 를 가지며, 자성체로 이루어진다. 요크 (460) 의 수용 공간 (461) 에는 적어도 베이스 (410) 가 수용되도록 위치되며, 베이스 (410), 제1 폴피스 (420), 제2 폴피스 (430) 및 접촉 폴피스 (430a) 는 요크 (460) 와 이격된다.

제1 부가 영구자석 (470) 은 제1 폴피스 (420) 에 영향을 미치는 주 영구자석 (440) 의 극성과 같은 극성인 S극이 제1 폴피스 (420) 를 향하고, 다른 극성인 N극이 요크 (460) 를 향하도록 제1 폴피스 (420) 와 요크 (460) 사이에 개재된다. 제1 부가 영구자석 (470) 은 제1 폴피스 (420) 와 요크 (460) 에 모두 접촉하도록 배치될 수 있다.

제2 부가 영구자석 (480) 은 제2 폴피스 (430) 에 영향을 미치는 주 영구자석 (440) 의 극성과 같은 극성인 N극이 제2 폴피스 (430) 를 향하고, 다른 극성인 S극이 요크 (460) 를 향하도록 제2 폴피스 (430) 와 요크 (460) 사이에 개재된다. 제2 부가 영구자석 (480) 은 제2 폴피스 (430) 에는 이격되고, 요크 (460) 에는 접촉되도록 배치될 수 있다.

요크 (460) 와 베이스 (410) 사이에는 자기 흐름이 발생하지 않는 쉴드 부재 (490) 가 개재된다. 예를 들어, 쉴드 부재 (490) 는 알루미늄과 같은 상자성체로 이루어질 수 있다. 또한, 쉴드 부재 (490) 를 생략하고, 요크 (460) 와 베이스 (410) 사이에는 공기층을 둘 수도 있다.

한편, 제1 폴피스 (420) 의 홀딩면 (421) 및 접촉 폴피스 (430a) 의 홀딩면 (431a) 은 요크 (460) 의 개방구 (462) 를 통해 외측에 노출된다.

상술한 요크 (460) 는 자성체 홀딩 장치 (400) 의 케이스로서 기능할 수도 있다. 또한, 제1 부가 영구자석 (470) 및 제2 부가 영구자석 (480) 으로 더 큰 홀딩력을 얻을 수 있다. 또한, 요크 (460) 를 사용함으로써, 잔류 자기를 더욱 효과적으로 감소시킬 수 있다. 구체적으로 도 5b를 참조하면, 요크 (460) 를 사용할 경우, 자기 흐름이 요크 (460) 로 유도되어, 점선과 같은 제2의 자기 흐름이 발생되므로, 잔류 자기를 더욱 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

한편, 요크 (460) 의 개방구 (462) 를 적어도 일부를 덮고, 홀딩면 (421, 431a) 을 외부에 노출시키도록, 알루미늄과 같은 상자성체 재질의 커버 (미도시) 가 더 구비될 수도 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자성체 홀딩 장치의 개략적인 단면도이며, 특히 도 6은 자성체 홀딩 장치가 부착 대상을 홀딩하는 때의 개략적인 단면도이다.

도 6a을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예의 자성체 홀딩 장치 (500) 는, 베이스 (510) 와, 제1 폴피스 (520) 와, 제2 폴피스 (530) 와, 접촉 폴피스 (530a) 와, 주 영구자석 (540) 과, 코일 (550a, 550b) 과, 제3 폴피스 (560) 와, 부가 영구자석 (570) 과, 제어장치 (미도시) 를 포함한다.

본 실시예의 자성체 홀딩 장치 (500) 는 도 3a 및 도 3b의 자성체 홀딩 장치 (200) 와 다른 구성은 모두 동일하고, 코일 (550a, 550b) 의 배치만이 상이하므로, 이 점에 대해서 설명한다.

본 실시예에서, 코일 (550a, 550b) 은 베이스 (510) 에 한 쌍이 배치된다. 코일 (550a, 550b) 은 각각 주 영구자석 (540) 및 부가 영구자석 (570) 의 상측에 배치된다. 코일 (550a) 과 코일 (550b) 은 각각 별도로 제어될 수 있도록 서로 연결되어 있지 않을 수도 있고, 동시에 제어될 수 있도록 서로 연결되어 있을 수도 있다. 또한, 코일 (550a) 및 코일 (550b) 중 어느 하나가 생략되어도 무방하다.

본 실시예의 자성체 홀딩 장치 (500) 에 의하면, 좌우 방향의 폭을 줄일 수 있어, 장치의 소형화가 가능하다.

한편, 본 실시예에서는 도 3a 및 도 3b의 실시예에서와 달리 제1 폴피스 (520) 및 제3 폴피스 (560) 의 하측에 모따기를 형성함으로써 잔류자기를 줄일 수 있다는 점을 예시하고 있다. 즉, 홀딩면 (521, 561) 의 면적을 줄이는 방법은 상술한 실시예들과 같이 단을 두는 방식 외에 본 실시예에서와 같이 모따기를 통해서도 행하여질 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자성체 홀딩 장치의 개략적인 단면도이고, 도 8은 도 7의 베이스를 측면에서 본 단면도이다. 구체적으로, 도 8은 도 7을 정면이라 할 때, 측면에서 제2 폴피스 (130) 를 본 단면도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 자성체 홀딩 장치 (200’) 는 도 3a 및 도 3b의 자성체 홀딩 장치 (200) 와 비교하여 베이스 (210) 의 돌출부 (212) 가 추가되고, 제1 폴피스 (220) 및 제3 폴피스 (260) 의 베이스 (210) 결합 방법에 있어서 차이가 있다. 또한, 제2 폴피스 (230) 에는 상자성체 재질의 도포면 (232) 이 형성되어 있다.

돌출부 (212) 는 베이스 (210) 에서 내부로 돌출되고, 제2 폴피스 (210) 가 제1 위치 및 제2 위치 간에 이동되는 방향 (즉, 상하 방향) 이외의 방향으로 이동되는 것을 측벽을 형성함으로써 방지한다. 예를 들어, 제2 폴피스 (210) 가 좌우 방향으로 움직이는 것을 측벽에 의해 방지한다. 돌출부 (212) 에 의해 제2 폴피스 (210) 의 정교한 움직임의 한정이 가능하다.

제1 폴피스 (220) 및 제3 폴피스 (260) 는 그 일부가 베이스 (210) 에 삽입되어 고정되는 것이 바람직하며, 제1 폴피스 (220) 및 제3 폴피스 (260) 와 베이스 (210) 가 일체로 형성되는 것이 더 바람직하다. 이러한 결합 방식으로 인하여, 자기 흐름의 방해 요인은 더욱 감소될 수 있고, 이에 따라 잔류 자기를 감소시킬 수 있다. 또한, 조립 시 변동될 수 있는 조립 공차를 줄일 수 있어, 제2 폴피스 (230) 와 주 영구자석 (240) 간의 간격을 미세하게 유지할 수 있다.

제2 폴피스 (230) 가 주 영구자석 (240) 과 대면하는 면, 그리고 제2 폴피스 (230) 가 부가 영구자석 (270) 과 대면하는 면에는 도포면 (232) 이 제공된다. 이 도포면 (232) 은 상자성체 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 도포면 (232) 은 도금 등의 방식으로 제공될 수 있다. 도포면 (232) 에 의해 갭의 유지가 더욱 용이해지며, 제2 폴피스 (230) 가 비록 주 영구자석 (240) 과 닿게 되는 경우라도 상자성체의 재질에 의해 강고하게 부착되는 것을 어느 정도 방지할 수 있다.

도 8을 참조하면, 전후의 커버 (205) 에 가이드부 (206) 를 삽입하여 고정시키고, 이 가이드부 (260) 의 단부가 제2 폴피스 (230) 에 삽입됨으로써, 제2 폴피스 (230) 가 상하 방향으로는 이동될 수 있으나 영구자석들 (240, 270) 측으로는 이동될 수 없게 된다.

또한, 베이스 (210) 에 삽입된 또 다른 가이드부 (233’) 에 의해 제2 폴피스 (230) 는 더욱 정밀하게 가이드될 수 있다. 가이드부 (233’) 는 나사 결합에 의헤 베이스 (210) 에 고정될 수 있으며, 봉 형상의 일부분이 제2 폴피스 (230) 에 삽입됨으로써 상하 방향으로의 제2 폴피스 (230) 의 이동을 가이드할 수 있다. 가이드부 (233’) 는 복수 개가 형성될 수 있다.

이러한 구성들에 의해 제2 폴피스 (230) 는 상하 방향으로만 이동되고, 이격된 영구자석들 (240, 270) 과 부착되는 것을 방지하여 제2 폴피스 (230) 가 영구자석들 (240, 270) 과의 부착에 의해 움직일 수 없게 되는 문제를 방지한다.

다시, 도 8을 참조하면, 접촉 폴피스 (230a) 는 전후의 커버 (205) 에 일부가 삽입됨으로써 고정될 수 있다. 고정 방식은 도 8과 같은 삽입 방식에 국한되는 것은 아니며, 나사로도 고정될 수도 있으며, 이외의 다양한 방식이 적용될 수 있다.

상술한 사항은 도 3a 및 도 3b의 실시예 뿐만 아니라, 다른 실시예들에도 적용이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 자성체 홀딩 장치 (100 내지 500) 에 의하면, 해제 시에 발생하는 잔류 자기의 흐름을 최소화할 수 있다. 이러한 잔류 자기의 감소는, 제2 폴피스 (130 내지 530) 와 접촉 폴피스 (130a 내지 530a) 간의 갭 G, 및 베이스 (110 내지 510), 제1 폴피스 (120 내지 520), 제2 폴피스 (130 내지 530), 제3 폴피스 (260, 360, 560) 의 상술한 구조 (일명 물흐름 구조) 에 의한 베이스 (110 내지 510) 측으로의 자기 흐름 저항의 최소화에 기인한 것이다.

본 발명의 자성체 홀딩 장치 (100 내지 500) 에 의해 잔류 자기가 얼마나 감소되는지 설명한다. 실측 시험을 행하였으며, 상술한 자성체 홀딩 장치 (200) 를 이용하였다. 본 실험은 제1 조건의 자성체 홀딩 장치, 제2 조건의 자성체 홀딩 장치, 제3 조건의 자성체 홀딩 장치로 행하여졌다. 각각의 조건의 자성체 홀딩 장치의 구성은 다음과 같다.

제1 조건의 자성체 홀딩 장치 : 도 3a의 자성체 홀딩 장치 (200) 에서, 제2 폴피스 (230) 가 베이스 (210) 에 접촉한 채로 고정됨. 기타 잔류 자기 최소화 구조는 반영되지 않음.

제2 조건의 자성체 홀딩 장치 : 도 3a의 자성체 홀딩 장치 (200) 에서, 제2 폴피스 (230) 가 이동하는 구조는 그대로 채용. 그러나, 기타 잔류 자기 최소화 구조는 반영되지 않음.

제3 조건의 자성체 홀딩 장치 : 도 3a의 자성체 홀딩 장치 (200) 와 동일한 구조.

위의 3가지 자성체 홀딩 장치를 이용하여, 해제 시에 잔류 자기를 홀딩힘으로 측정한 결과는 아래와 같다. 참고로, 3가지 자성체 홀딩 장치 모두 홀딩 시의 홀딩힘이 300kgf 인 경우로 환산하여 잔류 자기를 기재하였다.

	제1 조건	제2 조건	제3 조건
해제 시의 홀딩힘(kgf)	24~60	3.6~4.5	0~1.5
홀딩 시의 홀딩힘에 대한 해제 시의 홀딩힘의 비율(%)	8~20	1.2~1.5	0~0.5

상기 표 1의 결과와 같이, 제2 폴피스 (230) 에 의한 갭으로 인하여, 잔류 자기에 의한 홀딩힘은 홀딩 시의 홀딩힘과 비교하여 1.2 내지 1.5% 정도로 감소되는 것을 알 수 있다. 또한, 자기 흐름 저항을 최소화한 구조가 모두 적용될 경우, 잔류 자기에 의한 홀딩힘은 홀딩 시의 홀딩힘과 비교하여 0 내지 0.5% 정도로 감소되는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 자성체 홀딩 장치 (100 내지 500) 에 의해 잔류 자기에 의한 홀딩힘을 0에 가깝도록 감소시키는 것이 가능하다. 또한, 잔류 자기를 최소화함에 따라 영구자석을 더욱 많이 배치할 수 있게 되어, 홀딩 시의 홀딩힘을 증가시키는 것도 가능하다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

110~510…베이스
120~520…제1 폴피스
130~530…제2 폴피스
130a~530a…접촉 폴피스
121~521, 131a~531a, 261, 361, 381, 561…홀딩면
122, 132…흐름촉진부
140~540…주 영구자석
150~550b…코일
260, 360, 560…제3 폴피스
270, 370, 570…부가 영구자석
460…요크
470, 580…제1 부가 영구자석
480, 590…제2 부가 영구자석
380…제4 폴피스
100~500…본 발명의 자성체 홀딩 장치

Claims

자성체인 부착 대상을 홀딩 및 해제하는 자성체 홀딩 장치로서,
자성체인 베이스;
상기 베이스에 접촉하고, 상기 부착 대상이 부착되도록 마련되는 홀딩면을 가지며, 자성체인 제1 폴피스;
상기 베이스와 상기 제1 폴피스에 이격되어 배치되고, 상기 부착 대상이 부착되도록 마련되는 홀딩면을 가지며, 자성체인 접촉 폴피스;
상기 베이스로부터 이격되고 상기 접촉 폴피스와는 접촉하는 제1 위치와 상기 베이스와 접촉하고 상기 접촉 폴피스와는 이격되는 제2 위치 사이에서 이동가능하고, 자성체인 제2 폴피스;
상기 제1 폴피스와 상기 제2 폴피스 사이에 개재되며, 상기 제1 폴피스와 상기 제2 폴피스 중 어느 하나에 N극과 S극 중 어느 하나가 접촉되며, 상기 제1 폴피스와 상기 제2 폴피스 중 다른 하나와 N극과 S극 중 다른 하나가 이격되도록 배치되는 주 영구자석;
상기 제1 폴피스, 상기 제2 폴피스, 상기 베이스 및 상기 접촉 폴피스 중 적어도 하나에 감겨있는 코일; 및
상기 코일에 인가되는 전류를 제어하는 제어장치; 를 포함하며,
상기 제어장치가 상기 코일에 전류를 인가하여 상기 제1 폴피스, 상기 제2 폴피스, 상기 베이스 및 상기 접촉 폴피스 중 적어도 하나를 자화시킴으로써, 상기 부착 대상의 홀딩 시에는 상기 제2 폴피스를 상기 제1 위치에 위치시켜 상기 제2 폴피스가 상기 접촉 폴피스에 접하도록 하고, 상기 부착 대상의 해제 시에는 상기 제2 폴피스를 상기 제2 위치에 위치시켜 상기 제2 폴피스가 상기 접촉 폴피스와 이격되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 자성체 홀딩 장치.
제1 항에 있어서,
상기 베이스에 접촉하고, 상기 부착 대상이 부착되도록 마련되는 홀딩면을 가지며, 자성체인 제3 폴피스; 및
상기 제2 폴피스에 영향을 미치는 상기 주 영구자석의 극성과 같은 극성이 제2 폴피스를 향하고 다른 극성이 제3 폴피스를 향하도록, 상기 제2 폴피스와 상기 제3 폴피스 사이에 개재되며, 상기 제2 폴피스와 상기 제3 폴피스 중 어느 하나에 접촉하고, 다른 하나에 이격되는 부가 영구자석; 을 더 포함하고,
상기 코일은 적어도 상기 접촉 폴피스에 감겨있으며,
상기 제어장치가 상기 코일에 전류를 인가하여 적어도 상기 접촉 폴피스를 자화시킴으로써, 상기 부착 대상의 홀딩 시에는 상기 제2 폴피스를 상기 제1 위치에 위치시켜 상기 제2 폴피스가 상기 접촉 폴피스에 접하도록 하고, 상기 부착 대상의 해제 시에는 상기 제2 폴피스를 상기 제2 위치에 위치시켜 상기 제2 폴피스가 상기 접촉 폴피스와 이격되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 자성체 홀딩 장치.
제1 항에 있어서,
상기 접촉 폴피스는 제1 접촉 폴피스이며,
상기 베이스와 상기 제1 폴피스와 상기 제1 접촉 폴피스에 이격되어 배치되고, 상기 부착 대상이 부착되도록 마련되는 홀딩면을 가지며, 자성체인 제2 접촉 폴피스;
상기 제2 폴피스와는 대면한채로 이격되며, 상기 제2 폴피스와 같이 이동하도록 구성되고, 자성체인 제3 폴피스;
상기 베이스에 접촉하고, 상기 부착 대상이 부착되도록 마련되는 홀딩면을 가지며, 자성체인 제4 폴피스; 및
상기 제2 폴피스에 영향을 미치는 상기 주 영구자석의 극성과 같은 극성이 제3 폴피스를 향하고 다른 극성이 제4 폴피스를 향하도록, 상기 제3 폴피스와 상기 제4 폴피스 사이에 개재되며, 상기 제3 폴피스와 상기 제4 폴피스 중 어느 하나에 접촉하고, 다른 하나에 이격되는 부가 영구자석; 을 더 포함하고,
상기 코일은 적어도 상기 제1 접촉 폴피스와 상기 제2 접촉 폴피스에 같이 감겨 있으며,
상기 제어장치가 상기 코일에 전류를 인가하여 적어도 상기 제1 접촉 폴피스와 상기 제2 접촉 폴피스를 자화시킴으로써, 상기 부착 대상의 홀딩 시에는 상기 제2 폴피스 및 상기 제3 폴피스를 상기 제1 위치에 위치시켜 상기 제2 폴피스 및 상기 제3 폴피스가 상기 제1 접촉 폴피스 및 상기 제2 접촉 폴피스에 각각 접하도록 하고, 상기 부착 대상의 해제 시에는 상기 제2 폴피스 및 상기 제3 폴피스를 상기 제2 위치에 위치시켜 상기 제2 폴피스 및 상기 제3 폴피스가 상기 제1 접촉 폴피스 및 상기 제2 접촉 폴피스와 각각 이격되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 자성체 홀딩 장치.
제1 항에 있어서,
내측에 수용 공간을 가지며, 개방구를 가지고, 자성체인 요크;
상기 제1 폴피스에 영향을 미치는 상기 주 영구자석의 극성과 같은 극성이 제1 폴피스를 향하고 다른 극성이 상기 요크를 향하도록, 상기 제1 폴피스와 상기 요크 사이에 개재되는 제1 부가 영구자석; 및
상기 제2 폴피스에 영향을 미치는 상기 주 영구자석의 극성과 같은 극성이 제2 폴피스를 향하고 다른 극성이 상기 요크를 향하도록, 상기 제2 폴피스와 상기 요크 사이에 개재되며, 상기 제2 폴피스와 상기 요크 중 어느 하나에 접촉하고, 다른 하나에 이격되는 제2 부가 영구자석; 을 더 포함하고,
상기 베이스, 상기 제1 폴피스 및 상기 제2 폴피스는 상기 요크의 수용 공간에 적어도 일부가 수용됨과 함께, 상기 요크로부터 이격되도록 배치되며,
상기 제1 폴피스와 상기 접촉 폴피스의 홀딩면은 상기 개방구를 통해 외측에 노출되는 것을 특징으로 하는, 자성체 홀딩 장치.
제1 항에 있어서,
상기 베이스에 접촉하고, 자성체인 제3 폴피스;
상기 베이스에 접촉하고, 자성체인 제4 폴피스;
상기 제1 폴피스에 영향을 미치는 상기 주 영구자석의 극성과 같은 극성이 제1 폴피스를 향하고 다른 극성이 제3 폴피스를 향하도록, 상기 제1 폴피스와 상기 제3 폴피스 사이에 개재되는 제1 부가 영구자석; 및
상기 제2 폴피스에 영향을 미치는 상기 주 영구자석의 극성과 같은 극성이 제2 폴피스를 향하고 다른 극성이 제4 폴피스를 향하도록, 상기 제2 폴피스와 상기 제4 폴피스 사이에 개재되며, 상기 제2 폴피스와 상기 제4 폴피스 중 어느 하나에 접촉하고, 다른 하나에 이격되는 제2 부가 영구자석; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 자성체 홀딩 장치.
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 폴피스가 상기 제2 위치에 위치하는 경우에 상기 주 영구자석에 의해 야기되고 상기 베이스를 통하는 자기 흐름 경로 중 최단 경로가 수직으로 굴절되지 않도록, 상기 제1 폴피스와 상기 베이스가 만나는 지점 부근 또는 상기 제2 폴피스와 상기 베이스가 만나는 지점 부근에 흐름촉진부가 형성되는 것을 특징으로 하는, 자성체 홀딩 장치.
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 폴피스가 상기 제2 위치에 위치하는 경우에 상기 주 영구자석에 의해 야기되고 상기 베이스를 통하는 자기 흐름 경로를 따르도록 상기 베이스의 모서리는 모따기 (chamfer) 또는 모깎기 (fillet) 되어 있는 것을 특징으로 하는, 자성체 홀딩 장치.
제1 항, 제2 항, 제4 항 및 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 폴피스의 홀딩면의 면적은 상기 주 영구자석이 상기 제1 폴피스와 대면하는 부분에서의 평균 단면적보다 작게 형성되고,
상기 접촉 폴피스의 홀딩면의 면적은 상기 주 영구자석이 상기 제2 폴피스와 대면하는 부분에서의 평균 단면적보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는, 자성체 홀딩 장치.
제3 항에 있어서,
상기 제1 폴피스의 홀딩면의 면적은 상기 주 영구자석이 상기 제1 폴피스와 대면하는 부분에서의 평균 단면적보다 작게 형성되고,
상기 제1 접촉 폴피스 또는 상기 제2 접촉 폴피스의 홀딩면의 면적은 상기 주 영구자석이 상기 제2 폴피스와 대면하는 부분에서의 평균 단면적보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는, 자성체 홀딩 장치.
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 베이스의 길이방향에 따른 평균 단면적은, 상기 주 영구자석이 상기 제1 폴피스와 대면하는 부분에서의 평균 단면적보다 크게 형성되고, 또한 상기 주 영구자석이 상기 제2 폴피스와 대면하는 부분에서의 평균 단면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는, 자성체 홀딩 장치.
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주 영구자석은 상기 제1 폴피스에 접촉하며, 상기 제2 폴피스와 이격되는 것을 특징으로 하는, 자성체 홀딩 장치.
제11 항에 있어서,
상기 제2 폴피스가 상기 주 영구자석과 대면하는 면에는 적어도 일부에 상자성체 재질이 도포된 것을 특징으로 하는, 자성체 홀딩 장치.
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 폴피스는 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 0.2 내지 1.5mm 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 자성체 홀딩 장치.
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 폴피스와 상기 베이스는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는, 자성체 홀딩 장치.
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 폴피스의 일부가 상기 베이스에 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 하는, 자성체 홀딩 장치.
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 베이스에는 상기 제2 폴피스가 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치 간에서 이동되는 방향 이외의 방향으로 이동되는 것을 방지하는 측벽이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 자성체 홀딩 장치.
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 폴피스는 측면 커버에서 돌출된 가이드부가 삽입되어 이동이 가이드되는 것을 특징으로 하는, 자성체 홀딩 장치.