KR101786835B1 - 하이브리드 마그네트 레일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일방향으로 이송하는 컨베이어의 상부에 자기력이 형성되는 복수 개의 자기력발생기가 컨베이어의 길이방향을 따라 설치되어 있어, 상기 자기력발생기의 자기력에 의해 컨베이어의 하면에는 금속재질의 이송물이 부착되어 컨베이어를 따라 이송되다가 상기 이송물로 유도되는 자기력발생기의 자기력을 차단하게 되면 이송물은 하부로 낙하하는 것이 특징인 하이브리드 마그네트 레일에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 자기력발생기는 길이방향으로 길게 형성되는 금속판재 형상의 보자판과, 상기 보자판의 하면에 보자판의 길이방향을 따라 일정간격 이격되게 장착되는 영구자석과, 상기 영구자석의 하면에 영구자석의 자기력이 유도되는 코어와, 상기 코어의 외부에 감기는 전기코일과, 상기 보자판의 길이방향의 양단에 하부방향으로 장착되는 금속판재 형상의 자기력유도판으로 이루어지는 것이 특징인 하이브리드 마그네트 레일에 관한 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명 하이브리드 마그네트 레일은 구조가 간단하여 제작이 용이하고, 또한 물체를 적재하기 위한 위치에서만 전기를 사용함으로써 전기에너지의 손실을 줄일 수 있으며, 또한 전기 사용이 적기 때문에 안전하게 작업을 할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.

Description

하이브리드 마그네트 레일{Hybrid magnet rail}

본 발명은 영구자석과 전기코일이 복합되어 금속재질의 이송물을 이송시키는 하이브리드 마그네트 레일 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일방향으로 이송하는 컨베이어의 상부에 자기력이 형성되는 복수 개의 자기력발생기가 컨베이어의 길이방향을 따라 설치되어 있어, 상기 자기력발생기의 자기력에 의해 컨베이어의 하면에는 금속재질의 이송물이 부착되어 컨베이어를 따라 이송되다가 상기 이송물로 유도되는 자기력발생기의 자기력을 차단하게 되면 이송물은 하부로 낙하하는 것이 특징인 하이브리드 마그네트 레일에 관한 것이다.

자기력을 이용한 이송장치 및 운송수단의 대표적인 예는 자기부상열차가 있다.

이는, 자력을 이용하여 차량을 선로 위로 부양시켜 움직이도록 하는 것으로, 이러한 자력을 이용한 이송장치 및 운송수단의 종래기술로는 등록특허공보 제1031852호에 상단부에 고정 설치되어 하기 이동부의 가이드 역할을 하는 고정부와; 본체프레임에 부상전자석과 선형유도전동기, 요우(Yaw) 제어 수단이 탑재되고 상기 고정부와의 사이에서 발생하는 부상전자석의 부상력과 선형유도전동기의 추진력에 의해 상기 고정부를 따라 이동하는 이동부와; 상기 이동부의 하측에 장착되는 차체;를 포함하여 구성되되, 상기 차체가 이동방향을 기준으로 전후로 배치되는 복수개의 이동부에 결합되어 장착되고, 각 이동부들이 모두 상기 차체와 회전 가능한 구조로 결합되며, 상기 고정부는, 지상에 설치된 수직기둥 또는 천장구조물에 지지되어 상기 이동부의 이동구간을 따라 길게 고정 설치되는 지지대와; 상기 지지대에 하측으로 조립되며 상기 이동부의 이동구간을 따라 길게 고정 설치되는 고정프레임과; 상기 고정프레임에 하측으로 조립되는 지지축과; 상기 지지축의 하단에 이동부의 이동구간을 따라 길게 조립되는 백아이언 플레이트;를 포함하여 구성되고, 상기 고정프레임의 일 측면부와 각 이동부의 본체프레임에는 고정부에서 이동부로의 전력공급을 위한 비접촉식 전원공급장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 오버행잉 타입의 자기부상 이송시스템이 등록공개되어 있다.

다른 종래기술로는 등록특허공보 제1118062호에 피이송물이 적재되는 적재 유닛; 상기 적재 유닛이 일측에 결합되는 본체 이송 유닛; 상기 본체 이송 유닛이 이송되는 경로를 형성하는 궤도 레일; 상기 본체 이송 유닛과 연결되며, 상기 본체 이송 유닛을 상기 궤도 레일에 대하여 미리 결정된 높이만큼 부상시키는 부상 유닛; 상기 본체 이송 유닛에 연결되며, 상기 부상 유닛에 의해 부상된 상기 본체 이송 유닛이 상기 궤도 레일의 경로를 따라 이송되도록 추진력을 제공하는 추진 유닛; 및 상기 부상 유닛과 상기 추진 유닛 중에서 적어도 어느 하나의 유닛으로부터 상기 적재 유닛으로 전달되는 진동 또는 소음을 댐핑시키는 댐핑 유닛을 포함하며, 상기 댐핑 유닛은, 상기 부상 유닛과 상기 본체 이송 유닛의 유닛 하부판부 사이에 배치되어 상기 본체 이송 유닛에 대해 상기 부상유닛을 댐핑시키는 제1 댐핑 패드; 상기 추진 유닛과 상기 본체 이송 유닛의 유닛 하부판 플레이트 사이에 배치되어 상기 본체 이송 유닛에 대해 상기 추진 유닛을 댐핑시키는 제2 댐핑 패드; 및 상기 적재 유닛과 상기 본체 이송 유닛 사이에 배치되어 상하 진동을 댐핑시키는 다수의 에어 스프링(air spring)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기부상식 이송시스템이 등록공개되어 있다.

또 다른 종래기술로는 등록특허공보 제1256190호에 피이송물이 적재되는 적재부가 결합되는 이송본체; 상기 이송본체가 이송되는 경로를 형성하는 궤도 레일; 상기 이송본체에 연결되어 상기 이송본체를 상기 궤도 레일에 대하여 미리 결정된 높이만큼 부상시키는 부상 유닛; 상기 이송본체에 연결되고 부상된 상기 이송본체가 상기 궤도 레일의 경로를 따라 이동되도록 추진력을 제공하는 추진 유닛; 상기 부상 유닛 및 상기 추진 유닛으로 전원을 공급하는 전원공급 유닛; 및 상기 이송본체와 연결되어 상기 부상 유닛 또는 상기 추진 유닛으로부터의 진동을 댐핑시키는 댐핑 유닛을 포함하며, 상기 댐핑 유닛은, 상기 이송본체의 상부 영역에 결합되어 상하 방향으로의 진동을 댐핑시키는 에어 스프링; 상기 진동을 상기 에어 스프링 쪽으로 전달하는 진동 전달부; 상기 에어 스프링의 주변에 마련되되 양단부가 상기 부상 유닛과 상기 이송본체에 결합되는 쇽업소바를 구비하는 보조 댐퍼; 상기 에어 스프링의 주변에 마련되어 상기 에어 스프링 내의 에어 충진량을 감지하는 감지부; 상기 에어 스프링의 주변에 배치되며, 상기 에어 스프링으로 에어를 공급하는 에어 펌프; 및 상기 에어 펌프를 선택적으로 구동시키는 펌프 구동부를 포함하며, 상기 펌프 구동부는, 상기 적재부 쪽으로부터의 하중에 의해 시소 동작되는 시소형 레버; 상기 시소형 레버에 연결되고 상기 시소형 레버의 동작에 기초하여 상기 에어 펌프의 동작을 온/오프(on/off)시키는 스위치; 및 상기 적재부와 연결되고 상기 시소형 레버 쪽으로 연장되도록 마련되어 하중에 의해 상기 시소형 레버를 동작시키는 레버 푸셔를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기부상식 이송시스템이 등록공개되어 있다.

종래의 자기력을 이용한 이송장치 또는 운송장치는 대부분 자기력에 의해 운송수단을 부상시켜 움직이게 하는 것으로, 운송수단을 부상시키기 위해 자력을 지속적으로 발생시켜야 하는 등 제조비용 및 제작이 매우 어렵다는 단점이 있었다.

또한 전자석을 이용하여 금속재질의 물체를 리프팅하여 운송하는 수단은 전자석에 전기를 통전시켜 자력을 형성하여야 하므로 전기를 통전시키는 시간이 길수록 전기에너지의 낭비 및 안전상 위험도가 크다는 단점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 영구자석을 이용하여 물체를 이송시키다가 적재장소에서 물체를 낙하시켜 적재하기 위해 전기를 통전시켜 영구자석의 자력이 물체에 영향을 미치지 못하도록 함으로써 전기에너지의 낭비를 줄일 수 있으며, 또한 기존의 방법보다 훨씬 더 안전하게 작업을 행할 수 있는 하이브리드 마그네트 레일을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명 하이브리드 마그네트 레일은 일방향으로 이송하는 컨베이어의 상부에 자기력이 형성되는 복수 개의 자기력발생기가 컨베이어의 길이방향을 따라 설치되어 있어, 상기 자기력발생기의 자기력에 의해 컨베이어의 하면에는 금속재질의 이송물이 부착되어 컨베이어를 따라 이송되다가 상기 이송물로 유도되는 자기력발생기의 자기력을 차단하게 되면 이송물은 하부로 낙하하는 것으로,

상기 자기력발생기는 길이방향으로 길게 형성되는 금속판재 형상의 보자판과, 상기 보자판의 하면에 보자판의 길이방향을 따라 일정간격 이격되게 장착되는 영구자석과, 상기 영구자석의 하면에 영구자석의 자기력이 유도되는 코어와, 상기 코어의 외부에 감기는 전기코일과, 상기 보자판의 길이방향의 양단에 하부방향으로 장착되는 금속판재 형상의 자기력유도판으로 이루어지는 것이 특징이다.

상술한 바와 같이 본 발명 자기력을 이용한 이송장치는 구조가 간단하여 제작이 용이하고, 또한 물체를 적재하기 위한 위치에서만 전기를 사용함으로써 전기에너지의 손실을 줄일 수 있으며, 또한 전기 사용이 적기 때문에 안전하게 작업을 할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.

도 1은 본 발명 하이브리드 마그네트 레일의 개요도.
도 2는 본 발명 하이브리드 마그네트 레일에 사용되는 자기력발생기 사진.
도 3은 본 발명 하이브리드 마그네트 레일에 설치된 자기력발생기에 전기가 통전되지 않을 시 형성되는 자기력선을 나타낸 개요도.
도 4는 본 발명 하이브리드 마그네트 레일에 설치된 자기력발생기에 전기가 통전될 때 형성되는 자기력선을 나타낸 개요도.
도 5는 본 발명 하이브리드 마그네트 레일에 설치된 자기력발생기의 또 다른 실시에 따른 개요도.
도 6은 본 발명 하이브리드 마그네트 레일에 설치된 자기력발생기의 또 다른 실시에 따른 사시도.

본 발명 하이브리드 마그네트 레일은 일방향으로 이송하는 컨베이어(200)의 상부에 자기력이 형성되는 복수 개의 자기력발생기(100)가 컨베이어(200)의 길이방향을 따라 설치되어 있어, 상기 자기력발생기(100)의 자기력에 의해 컨베이어(200)의 하면에는 금속재질의 이송물(300)이 부착되어 컨베이어(200)를 따라 이송되다가 상기 이송물(300)로 유도되는 자기력발생기(100)의 자기력을 차단하게 되면 이송물(300)은 하부로 낙하하는 것으로,

상기 자기력발생기(100)는 길이방향으로 길게 형성되는 금속판재 형상의 보자판(110)과, 상기 보자판(110)의 하면에 보자판(110)의 길이방향을 따라 일정간격 이격되게 장착되는 영구자석(120)과, 상기 영구자석(120)의 하면에 영구자석(120)의 자기력이 유도되는 코어(130)와, 상기 코어(130)의 외부에 감기는 전기코일(140)과, 상기 보자판(110)의 길이방향의 양단에 하부방향으로 장착되는 금속판재 형상의 자기력유도판(150)으로 이루어지는 것이 특징이다.

그리고 상기 컨베이어(200)를 따라 설치되어 있는 복수 개의 자기력발생기(100) 중 마지막에 설치되어 있는 자기력발생기(100)에 장착되어 있는 전기코일(140)에 전기를 통전시키면, 상기 전기코일(140)은 전자석이 되어, 코어(130)에서 이송물(300)로 유도되는 자기력이 보자판(110)의 양단에 설치되어 있는 자기력유도판(150)으로 유도됨으로써 이송물(300)은 하부로 낙하하는 것이 특징이다.

또한, 영구자석(120)과 코어(130)는 짝수개가 설치되는 것이 특징이다.

이하, 본 발명 하이브리드 마그네트 레일을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 하이브리드 마그네트 레일의 개요도, 도 2는 본 발명 하이브리드 마그네트 레일에 사용되는 자기력발생기 사진, 도 3은 본 발명 하이브리드 마그네트 레일에 설치된 자기력발생기에 전기가 통전되지 않을 시 형성되는 자기력선을 나타낸 개요도, 도 4는 본 발명 하이브리드 마그네트 레일에 설치된 자기력발생기에 전기가 통전될 때 형성되는 자기력선을 나타낸 개요도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명 하이브리드 마그네트 레일은 일방향으로 이송하는 컨베이어(200)의 상부에 자기력이 형성되는 복수 개의 자기력발생기(100)가 컨베이어(200)의 길이방향을 따라 설치되어 있다.

이에, 상기 자기력발생기(100)의 자기력에 의해 컨베이어(200)의 하면에는 금속재질의 이송물(300)이 부착되어 컨베이어(200)를 따라 이송되다가 상기 이송물(300)로 유도되는 자기력발생기(100)의 자기력을 차단하게 되면 이송물(300)은 컨베이어(200)의 하부에 설치되어 있는 수집박스(400)로 낙하하게 된다.

상기 컨베이어(200)의 구성 및 구동수단은 널리 공지된 관용의 수단이기에 상세한 설명은 생략하였다.

특히, 상기 자기력발생기(100)는 길이방향으로 길게 형성되는 금속판재 형상의 보자판(110)과, 상기 보자판(110)의 하면에 보자판(110)의 길이방향을 따라 일정간격 이격되게 장착되는 영구자석(120)과, 상기 영구자석(120)의 하면에 영구자석(120)의 자기력이 유도되는 코어(130)와, 상기 코어(130)의 외부에 감기는 전기코일(140)과, 상기 보자판(110)의 길이방향의 양단에 하부방향으로 장착되는 금속판재 형상의 자기력유도판(150)으로 이루어져 있다.

상기 코어(130)는 영구자석(120)에 장착되는 상부판(131)과 상기 상부판(131)의 하부로 돌출형성되는 환봉(133)과 상기 환봉(133)의 하면에 장착되는 하부판(132)으로 이루어지되, 상기 상부판(131)과 하부판(132)은 정사각형 형상의 평면으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 상부판(131)과 하부판(132)은 동일면적과, 두께로 형성되어 있다.

상기 환봉(133)은 경질의 금속으로 제작하고, 자기력유도판(150)의 두께는 환봉(133)의 지름대비 1:4∼1:6의 비율로 제작하되, 자기력의 효율 및 제작비 절감 효과를 최대화하기 위해서는 1:5의 비율로 제작하도록 한다.

따라서, 상기 컨베이어(200)를 따라 설치되어 있는 복수 개의 자기력발생기(100) 중 마지막에 설치되어 있는 자기력발생기(100)에 장착되어 있는 전기코일(140)에 전기를 통전시키면, 상기 전기코일(140)은 전자석이 되어, 코어(130)에서 이송물(300)로 유도되는 자기력이 보자판(110)의 양단에 설치되어 있는 자기력유도판(150)으로 유도됨으로써 이송물(300)은 하부로 낙하하게 되는 것이다.

즉, 상기 전기코일(140)에 전기가 통전되지 않으면, 영구자석(120)의 자기력이 이송물(300)에 미치게 되는 것이고, 전기코일(140)에 전기가 통전되면 영구자석(120)의 자기력은 자기력유도판(150)으로 유도됨으로써 이송물(300)에는 영구자석(120)의 자기력이 미치지 못하도록 하는 것이다.

상기 보자판(110)에는 짝수 개의 영구자석(120)과 코어(130)가 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 보자판(110)과 자기력유도판(150)은 용접으로 접합하게 되며,경우에 따라 볼트로 결합할 수 있다.

또한, 상기 보자판(110)과 영구자석(120)은 용접으로 접합하기 힘들기 때문에 볼트(160)로 결합하도록 하며, 영구자석(120)과 상부판(131)도 볼트(160)로 결합하도록 한다.

상기 상부판(131)과 환봉(133)도 볼트(160)로 결합하도록 한다.

즉, 보자판(110)과, 영구자석(120) 그리고 환봉(133)에 동일 수직선상의 볼트공을 형성하여 하나의 볼트(160)로서 상기 보자판(110)과, 영구자석(120) 그리고 환봉(133)에 형성된 볼트공에 삽입하여 보자판(110)과 영구자석(120), 환봉(133)이 결합되도록 한다.

그리고 환봉(133)과 하부판(132)도 또 다른 볼트(160)로서 체결하도록 한다.

도 5는 본 발명 하이브리드 마그네트 레일에 설치된 자기력발생기의 또 다른 실시에 따른 개요도, 도 6은 본 발명 하이브리드 마그네트 레일에 설치된 자기력발생기의 또 다른 실시에 따른 사시도이다.

도 5, 6에 도시된 바와 같이 상기 상부판(131)과 하부판(132)에 근접하고 있는 자기력유도판(150)의 일면에는 상부판(131)과 하부판(132)을 향해 자기력유도돌기(151)가 돌출형성되어 있다.

이에, 자기력유도돌기(151)와 상부판(131)과의 간격 및 자기력유도돌기(151)와 하부판(132)과의 간격이 최소화함으로써 코어(130)로 유도된 영구자석(120)의 자기력이 이송물(300)로 유도되지 않고, 보자판(110)의 양단에 하부로 돌출형성되어 있는 자기력유도판(150)으로 더욱 용이하게 유도되도록 하였다.

상기 자기력유도돌기(151)의 두께는 상·하부판(131, 132)의 두께에 비해 동일하거나 10∼20%정도 두껍게 제작하도록 한다.

이는, 자기력유도판(150)과 자기력유도돌기(151)는 자력을 발생하는 기능은 없고 자력을 받아들이는 기능을 하기 때문에 자기력의 누설 없이 받아들이기 위함이다.

그리고 자기력유도돌기(151)와 상·하부판(131, 132)의 간격은 상·하부판(131, 132)의 두께에 1.4∼1.6배 정도의 간격이 되도록 한다.

이는, 규격마다 약간의 차이는 있지만 간격이 멀어지면 흡착 능력은 높으나 탈착이 어렵고 간격이 가까우면 탈착은 쉬우나 흡착 능력이 떨어지기 때문이다.

그리고 다수의 시험을 통해 흡착능력과 탈착능력을 고려하여 1.5배가 가장 적합하였다.

상기 자기력유도돌기(151)의 두께는 상·하부판(131, 132)의 두께에 비해 1.1∼1.3배가 되도록 하여, 자력의 흡착능력을 향상시켰다.

또한, 상·하부판(131, 132)에 근접하는 자기력유도돌기(151)의 끝단부는 상·하부판(131, 132)을 향하여 볼록한 반원의 단면이 되도록 하여 자력의 흡착능력을 더욱 향상시켰다.

한편, 상기 자기력유도판(150)과 상·하부판(131, 132)의 두께는 동일하게 형성되어 있으며, 더불어 자기력유도판(150)과 상·하부판(131, 132) 그리고 자기력유도돌기(151)의 폭도 동일하다.

그리고 상·하부판(131, 132)은 정사각형의 평면형상이다.

환봉(133)에 감겨서 원기둥 형상을 이루고 있는 전기코일(140)의 직경과 상·하부판(131, 132)의 가로변 및 세로변과의 간격은 2.5∼5mm가 바람직하다.

이는, 간격이 2.5mm보다 작으면 자칫 전기코일(140)이 상·하부판(131, 132)의 가로변 및 세로변을 벗어날 우려가 있으며, 5mm보다 크면 자력손실의 우려가 있기 때문이다.

상기 자기력유도판(150)과 자기력유도돌기(151)는 용접 또는 볼트(160)로 결합하도록 한다.

상술한 바와 같이 본 발명 자기력을 이용한 이송장치는 구조가 간단하여 제작이 용이하고, 또한 물체를 적재하기 위한 위치에서만 전기를 사용함으로써 전기에너지의 손실을 줄일 수 있으며, 또한 전기 사용이 적기 때문에 안전하게 작업을 할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.

100. 자기력발생기
110. 보자판 120. 영구자석 130. 코어
131. 상부판 132. 하부판 133. 환봉
140. 전기코일 150. 자기력유도판 151. 자기력유도돌기
160. 볼트
200. 컨베이어
300. 이송물
400. 수집박스

Claims (3)

1. 일방향으로 이송하는 컨베이어(200)의 상부에 자기력이 형성되는 복수 개의 자기력발생기(100)가 컨베이어(200)의 길이방향을 따라 설치되어 있어, 상기 자기력발생기(100)의 자기력에 의해 컨베이어(200)의 하면에는 금속재질의 이송물(300)이 부착되어 컨베이어(200)를 따라 이송되다가 상기 이송물(300)로 유도되는 자기력발생기(100)의 자기력을 차단하게 되면 이송물(300)은 하부로 낙하하는 하이브리드 마그네트 레일에 있어서,
   상기 자기력발생기(100)는 길이방향으로 길게 형성되는 금속판재 형상의 보자판(110)과, 상기 보자판(110)의 하면에 보자판(110)의 길이방향을 따라 일정간격 이격되게 장착되는 영구자석(120)과, 상기 영구자석(120)의 하면에 영구자석(120)의 자기력이 유도되는 코어(130)와, 상기 코어(130)의 외부에 감기는 전기코일(140)과, 상기 보자판(110)의 길이방향의 양단에 하부방향으로 장착되는 금속판재 형상의 자기력유도판(150)으로 이루어지되,
   상기 컨베이어(200)를 따라 설치되어 있는 복수 개의 자기력발생기(100) 중 마지막에 설치되어 있는 자기력발생기(100)에 장착되어 있는 전기코일(140)에 전기를 통전시키면, 상기 전기코일(140)은 전자석이 되어, 코어(130)에서 이송물(300)로 유도되는 자기력이 보자판(110)의 양단에 설치되어 있는 자기력유도판(150)으로 유도됨으로써 이송물(300)은 하부로 낙하하는 것으로,
   상기 영구자석(120)과 코어(130)는 짝수개가 설치되며,
   상기 코어(130)는 영구자석(120)에 장착되는 상부판(131)과 상기 상부판(131)의 하부로 돌출형성되는 환봉(133)과, 상기 환봉(133)의 하면에 장착되는 하부판(132)으로 이루어지되, 상기 상부판(131)과 하부판(132)은 동일한 두께의 정사각형 형상의 평면으로 형성되는 것이고,
   상기 보자판(110)과 자기력유도판(150)은 용접으로 결합되되,
   상기 보자판(110)과 영구자석(120), 상부판(131)과 환봉(133)은 동일 수직선상에 볼트공을 형성하여 하나의 볼트(160)로서 볼트공에 삽입하여 보자판(11), 영구자석(120), 상부판(131), 환봉(133)이 서로 체결되도록 하는 것이며,
   또한, 환봉(133)과 하부판(132)도 또 다른 볼트(160)로서 서로 체결하되,
   상기 환봉(133)은 경질의 금속으로 제작하고, 자기력유도판(150)의 두께는 환봉(133)의 지름대비 1:4∼1:6의 비율로 제작하는 것이 특징인 하이브리드 마그네트 레일.
   
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