CN105736554A - 磁性吸盘 - Google Patents

Abstract

一种磁性吸盘(10)包含，例如，第一永磁体(56a)至第四永磁体(56d)的四个永磁体，用作吸引并保持工件(12)的吸引和保持构件。在第一永磁体(56a)和第三永磁体(56c)中，面对工件(12)的工件磁吸面的磁极性为N极。另一方面，在第二永磁体(56b)和第四永磁体(56d)中，工件磁吸面的磁极性为S极。更具体地，在这种情况下，在工件磁吸面上的N极和S极的组合形成为两对，并且不同的极性的N极和S极彼此相邻。

Description

磁性吸盘

技术领域

本发明涉及一种磁性吸盘，该磁性吸盘通过永磁体的磁力吸引并保持工件。

背景技术

磁性吸盘包含电磁体或永磁体中的任何一个。在电磁体的情况下，磁力通过开始向电磁体供应电流(即通电)而产生，并且工件通过磁力被吸引并保持。进一步，当电流的供应停止时，磁力消失，因此，工件被释放。

另一方面，在永磁体的情况下，例如，如日本特开专利公报No.55-078505所公开的，存在通过旋转永磁体在吸引并保持以及释放工件之间切换的布置。然而，一般地说，已知一种布置，在该布置中，永磁体连接到活塞，并且永磁体与活塞一起移动(例如，见日本特开实用新型公报No.51-102174)。根据日本特开实用新型公报No.51-102174公开的磁性吸盘，随着已经接收压力流体的活塞的移动，使永磁体极为接近工件，从而工件被吸引并保持。进一步，当永磁体和活塞沿着离开工件的方向移动时，工件被释放。

这种类型的磁性吸盘，例如，配置在机器人的末端臂上，并且伴随机器人执行预定操作，被吸引并保持的工件被运送到预定位置。

发明内容

当重量大的工件被吸引时，人们认为，应该选择大磁力的永磁体。在这种情况下，人们期望将产生大的吸引力。然而，特别地，如果工件是薄板，因为磁饱和出现在工件的内部，因此不易于产生这种大的吸引力。

本发明的主要目的是提供一种磁性吸盘，该磁性吸盘相对于工件表现出大的吸引力。

根据本发明的实施例，磁性吸盘设置为通过多个永磁体的磁力，利用面对工件的工件磁吸面吸引并保持工件，该磁性吸盘包含活塞，该活塞容纳在缸筒的内部。多个永磁体被构造成：随着活塞接收来自压力流体的按压力并且因此位移，永磁体在与活塞的位移方向相同的方向上位移，并且多个永磁体布置成使工件磁吸面上N极和S极的组合存在一对以上。

永磁体可以是一个独立的磁体。更具体地，根据本发明的另一个实施例，磁性吸盘设置成，通过一个永磁体的磁力，利用面对工件的工件磁吸面吸引和保持工件，该磁性吸盘包括活塞，该活塞容纳在缸筒的内部。该永磁体被构造成，随着活塞接收来自压力流体的按压力并且因此位移，永磁体在与活塞的位移方向相同的方向上位移，并且该永磁体被构造成被磁化以在工件磁吸面上，使N极和S极的组合存在一对以上。

在如上所述的各个构造中，由在工件磁吸面上露出的N极产生的磁通量指向在相同的工件磁吸面上露出的S极。因此，与工件磁吸面的磁极性是N极或S极中的任意一个的情况相比，即与根据传统技术的具有一个磁极的磁性吸盘相比，能够使在工件内的磁路(磁通量)更大。更具体地，虽然本发明关于磁饱和出现在工件内部这点上与传统技术相同，但是穿过工件的磁通量与传统技术相比显著地增加。因此，表现出相对于工件的大的吸引力。该特征在不同的磁极(N极和S极)被相邻地布置时特征显著。

从以上述方式使吸引力更大的事实说明，即使在工件是薄壁构件(例如薄钢板)而且磁饱和容易出现在其内部的情况下，工件也能够被有效地磁性吸引并且充分地保持。换句话说，当工件的厚度小时，本发明特别有效。

如上所述，根据本发明，假定永磁体的材料和特性与根据传统技术的磁性吸盘的永磁体的相同，当其尺寸相同时，相对于工件的吸引力能够增加。另一方面，因为在吸引力与根据传统技术的永磁体的吸引力相同的情况下能够使得永磁体的尺寸更小，因此磁性吸盘能够缩小比例(做得紧凑)。

在使用多个独立永磁体的情况下，对于这样的永磁体，能采用在相对于工件磁吸面垂直的方向上磁化的永磁体。在这种情况下，利用该永磁体，其磁极在工件磁吸面(面对工件的表面)和其后表面上不同。因而，通过使用多个独立永磁体，一对以上的N极和S极能够形成在工件磁吸面上。

另外，根据该构造，从在工件磁吸面上的露出的N极产生的磁通量指向在工件磁吸面上的露出的S极和在工件磁吸面的后表面上的露出的S极。更具体地，磁路(磁通量)能够进一步增大。与之一起，吸引力能够进一步提高。

在上述构造中，N极和S极在工件磁吸面上各存在一个磁极(换句话说，N极和S极组合成一对)是足够的。然而，当N极和S极各存在两个磁极(换句话说，N极和S极组合成两对)时，吸引力变得更大，因此是优选的。

上述构造的永磁体可以经由轭支撑在活塞上。在这种情况下，因为轭的存在，因此吸引力更强。因而，工件能够被更有效地吸引和保持。

对于永磁体，可以使用至少三个独立永磁体，这些永磁体以海尔贝克阵列(halbacharray)配置。更具体地，海尔贝克阵列通过两个永磁体形成，该两个永磁体在垂直于工件磁吸面的方向上磁化，并且至少一个永磁体配置在两个永磁体之间，该一个永磁体在平行于工件磁吸面的方向上磁化。另外，来自在垂直于工件磁吸面的方向上磁化的两个永磁体中的一个的N极，和两个永磁体中剩余一个的S极可以在工件磁吸面上露出。

多个永磁体中的每个可以是U形磁体。在这样的U形磁体中，两个远端的一个是N极，并且两个远端的另一个是S极。因而，通过将各个U形磁体的两个磁极放置成面对工件，两对或以上的N极和S极在工件磁吸面上露出。

另一方面，在永磁体的数量是单个独立磁体的情况下，则对于永磁体，例如，可以使用以U形磁化的永磁体。在这种情况下，N极和S极都在工件磁吸面上露出。这样的永磁体能够通过使U形磁体非常接近于一端面，并且对其实行磁化被制造。

换句话说，永磁体可以在相对于工件磁吸面垂直的方向上磁化。更具体地，N极和S极都在工件磁吸面上露出，并且在其后表面上，N极和S极也都露出。这样的永磁体能够通过使一个U形磁体非常接近于一端面，使另一个U形磁体非常接近于其后表面，并且对其实行磁化被制造。

在上述构造中，当永磁体旋转时，在自动开关附近的磁通量密度改变，因此，认为可能导致自动开关的错误操作。这样，在缸筒中，旋转防止构件优选设置成防止永磁体的旋转。由于该特征，可以无需对将导致上述情况的担心。

当设置旋转防止构件时，旋转防止构件优选由铁磁金属制成，并且配置在工件磁吸面上彼此相邻的N极和S极之间的界面。根据该布置，而非将旋转防止构件配置在另一位置，旋转永磁体变得极其困难。

该旋转防止构件优选用于连接缸筒和头盖的连接构件。在这种情况下，因为用来装配磁性吸盘的连接构件作为旋转防止构件，所以除了连接构件之外，不需要使用单独的旋转防止构件。因此，因为避免部件的数量增加，可以使磁性吸盘的尺寸更紧凑。该构造也有成本效率。

进一步，密封构件优选配置在活塞的侧壁上，并且在活塞和缸筒之间的位置可以由密封构件密封。在这种情况下，在永磁体前进或退回的任何一个时间，活塞接收来自压力流体的按压力。当永磁体前进时活塞的压力接收区域，和当永磁体退回时活塞的压力接收区域大致相等，因此，在前进和退回期间的推力实质上相等。因而，例如，能够使当工件被磁性吸引时和当工件被释放时的反应速度实质上相等。

可以设置磁体盖(magnetcover)，该磁体盖附接到缸筒并且覆盖永磁体，并且可以在磁体盖上可拆卸地安装缓冲构件，其中当永磁体吸引工件时，该缓冲构件实现缓冲作用。根据这样的构造，当永磁体吸引工件时，缓冲构件接触并且干涉工件。因而，减轻作用于磁性吸盘的应力。更具体地，该缓冲构件实现缓冲作用。因此，磁性吸盘的震动能够得到抑制。

同时，该缓冲构件起滑动防止装置的作用。更具体地，摩擦阻力出现在缓冲构件和被磁性吸引的工件之间。因此，因为工件相对于缓冲构件难以滑动移动，因此工件与磁性吸盘的分离或脱落被有效地防止。

在这样的构造中，优选地，设置多个缓冲构件，并且缓冲构件从磁体盖的突出厚度彼此不同。在这种情况下，相对于工件的吸引力能够通过调换缓冲构件而改变。缓冲构件从磁体盖突出的区域干涉工件。因此，对于缓冲构件从磁体盖突出的厚度变得更大，在永磁体和工件之间的距离同样增大。因此，来自永磁体的磁力作用于工件的影响变得更困难。

本发明的上述及其他目的、特点和优点在结合附图的以下说明中将更加明显，其中，本发明的较优实施方式经由说明性实例展示。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的磁性吸盘的基础部件的外形立体图；

图2是从图1中的箭头A的方向看的平面图；

图3是沿图2中的线III-III的截面图；

图4是显示活塞、轭和第一至第四永磁体从图3所示的状态向下移动的情况的概括竖直截面图；

图5A和5B分别是在工件磁吸面上的磁极的数量是一个时磁通量的示意侧视图，以及显示磁饱和区的示意平面图；

图6A和6B分别是在工件磁吸面上的磁极的数量是两个(N极和S极组合成一对)时磁通量的示意侧视图，以及显示磁饱和区的示意平面图；

图7是显示在工件磁吸面上磁极的数量是四个(N极和S极组合成两对)时磁性性饱和区域的的示意平面图；

图8是显示在工件磁吸面上的磁极的数量(N极和S极的组合数)和产生的吸引力之间的关系的图；

图9A至9C是显示附接其从磁体盖突出的量不同的缓冲构件的情况的基础部件的截面图；

图10是显示当附接图9A至9C所示的缓冲构件时相对于工件的吸引力的变化的图；

图11是显示工件磁吸面通过组装三个U形永磁体形成的状况的概括立体图；

图12是显示工件磁吸面通过组装两个U形永磁体形成的状况的概括底视图；

图13是显示海尔贝克阵列由杆状的磁体形成并且一组N极和S极的组合配置在工件磁吸面上的情况的概括前视图；

图14是通过磁化圆柱体获得永磁体铁从而其中磁极的方向为U形的概括整体立体图；

图15是通过磁化圆柱体获得永磁体铁从而其中磁极指向垂直于工件磁吸引面的方向的概括整体立体图。

图16是显示附接不同形状的缓冲构件的基础部件的概括截面图；

图17是显示附接另一不同形状的缓冲构件的基础部件的概括截面图；

图18是显示附接又一个不同形状的缓冲构件的基础部件的概括截面图；并且

图19是显示附接再另一个不同形状的缓冲构件的基础部件的概括截面图。

具体实施方式

以下将参考附图详细描述根据本发明的磁性吸盘的较优实施例。在以下描述中，名词“上”和“下”对应于图1、3和4中的上下方向。进一步，在本实施例中，举例说明压缩空气用作工作流体的情况。

图1至3分别是根据本发明的实施例的磁性吸盘10的基础部件的概括立体图，从图1中的箭头A的方向看的平面图，和沿图2的线III-III得到的截面图。磁性吸盘10吸引并保持图3所示的工件12。当然，工件由铁磁材料构成，并且作为其具体实例，可以用薄钢板。例如，工件12的厚度T1为大约0.5至2mm，典型地为大约0.6mm。

磁性吸盘10包含外壳20，该外壳通过将磁体盖16和头盖18附接到缸筒14构成。以下，主要参照图3，首先，磁体盖16由第一滑孔22形成为沿着其纵向方向延伸的中空体构成。在第一滑孔22中，下室23和第一中间室24通过稍后描述的轭64的凸缘66(保持构件)和板构件42(分隔构件)限定。更具体地，下室23是在磁体盖16的底壁和凸缘66的下端面之间的空间。进一步，第一中间室24是在凸缘66的上端面和板构件42的下端面之间的空间。

中空圆柱部25形成为在磁体盖16的下端面上突出，并且在中空圆柱部25中，第一环形槽26形成为围绕第一滑孔22(下室23)。在第一环形槽26中，构成缓冲构件28，并且插入其凸缘29a，该凸缘的直径稍大，并且在径向向外方向上突出。在凸缘29a已经容纳在第一环形槽26中之后，通过其弹性作用使其回到原始形状，防止凸缘29a从第一环形槽26脱落。因此，防止缓冲构件28从磁体盖16脱落。

通过弹性地变形缓冲构件28，凸缘29a能够容易地插入第一环形槽26中并且与第一环形槽26分离。换句话说，缓冲构件28以可拆卸的方式相对于磁体盖16安装。

缓冲构件28的圆筒部29b覆盖中空圆柱部25，该圆筒部的直径比凸缘29a的小。更进一步，圆筒部29b的一个端部以环形形状从中空圆柱部25(磁体盖16)突出。进一步，多个独立的缝隙29(见图2)形成在缓冲构件28中。

以上述方式构成的缓冲构件28优选由合适的耐油材料制成。对于这样的优选材料的实例，可以是引用的氟橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、丙烯酸橡胶等。缓冲构件28的材料也可以为树脂。

优选准备多个缓冲构件28。在这种情况下，对于这样的多个独立缓冲构件28，可以选择圆筒部29b从中空圆柱部25的突出量D彼此互不同的那些缓冲构件28。稍后更详细地描述该点。

磁体盖16的中间侧面(middleflank)部分30(见图3)形成为实质上长方体的形状，并且其上端部分32形成为实质上圆筒形形状。基于这种不同的形状，阶梯部34通过磁体盖16上的中间侧面部分30和上端部分32形成。第一密封构件36配置在上端部分32的侧壁上。

进一步，第一端口37形成在中间侧面部分30的一侧表面上。第一端口37与下室23连通。

沿着其纵向方向延伸的第二滑孔38形成在缸筒14中。垂直于纵向方向的第二滑孔38的截面是实质上完整的圆形。进一步，第二滑孔38在缸筒14的上端和下端上开口。更具体地，缸筒14是中空体，其外部形成为实质上长方体的形状。

第二滑孔38的下端侧开口的附近，薄壁部分40通过其内壁朝向外壁侧凹入形成。这样，薄壁部分40的厚度设定为与其它区域相比较小。薄壁部分40的下端面抵靠磁体盖16的阶梯部34。进一步，磁体盖16的上端部分32插入通过第二滑孔38同时装配入薄壁部分40中。在薄壁部分40和磁体盖16的上端部分32之间的位置通过第一密封构件36密封。

板构件42的外边缘夹在磁体盖16的上端面和薄壁部分40的顶面之间。换句话说，板构件42通过磁体盖16和缸筒14夹紧。稍后详述板构件42。

在缸筒14的上端侧上的开口由头盖18闭合。形成为实质上圆柱形状的进入构件44，形成为在头盖18的下端面上突出。通过进入构件44进入缸筒14的内部，头盖18被适配到缸筒14中。第二密封构件46配置在进入构件44的侧壁上，从而在缸筒14和头盖18之间的位置由第二密封构件46密封。

第二端口50形成在头盖18的一侧表面上。第二端口50位于在其上形成第一端口37的相同侧表面上。未图示的供应和排出机构与第一端口37和第二端口50连接。

在外壳20的四角，分别形成有底的杆孔52，该杆孔从头盖18经由缸筒14延伸到磁体盖16的中间侧面部分30的下端的附近。插入通过各个杆孔52的第一至第四连接杆(tierod)54a至54d(连接构件)的螺纹部与杆孔52的底部附近雕刻的螺纹部分螺纹接合。进一步，其头部停止在环形阶梯部55，该环形阶梯部配置在头盖18中。伴随第一至第四连接杆54a至54d的螺纹接合，头盖18、缸筒14和磁体盖16被紧固在一起和连接，从而形成外壳20。

在上述结构中，例如，头盖18、缸筒14和磁体盖16由顺磁性金属比如铝合金等构成。另一方面，第一至第四连接杆54a至54d由铁磁金属比如铸铁(例如，对应于日本工业标准规定的SS400的材料)构成，并且如稍后详述，起旋转防止构件即所谓的旋转停止的作用，从而防止用作吸引和保持构件的第一至第四永磁体56a至56d旋转。

在外壳20的内部，第一滑孔22和第二滑孔38通过板构件42隔开。更进一步，第二滑孔38通过活塞58和头盖18分隔成第二中间室60和上室62。

另一方面，上室62形成在活塞58和头盖18的进入构件44之间。第二端口50与上室62连通。

磁性吸盘10包含第一至第四永磁体56a至56d，用于吸引和保持工件12(见图3)。第一至第四永磁体56a至56d经由其自身的磁力或经由连接构件比如保持螺栓等保持在轭64中。

如图2所示，从平面看，第一至第四永磁体56a至56d分别为中心角为实质上90度的实质扇形。通过这种柱体的圆形布置，总的说来，构成筒柱形状的永磁体。更具体地，第一永磁体56a与和第一永磁体56a相邻的第二永磁体56b和第四永磁体56d接触，并且配置成面对第三永磁体56c。

例如，第一至第四永磁体56a至56d的半径可以设定为大约10至30mm。该半径的典型实例为大致15mm，并且在这种情况下，整个永磁体的直径大致为30mm。进一步，第一至第四永磁体56a至56d的高度(下端面至上端面的距离)的典型实例为大致10mm。

为了便于理解，在图2中，磁体盖16的底壁部分从图中省略。然而，现实中，第一至第四永磁体56a至56d由磁体盖16的底壁部分覆盖(见图3)。

当第一至第四永磁体56a至56d被位移以与轭64和活塞58一起朝向工件12一致地靠近时，如图3所示的工件12被吸引。更具体地，在第一至第四永磁体56a至56d中，面对工件12的其面对面用作工件磁吸面(吸引并保持面)。

第一永磁体56a和第三永磁体56c的两个工件磁吸面的磁极性是N极。相比之下，第二永磁体56b和第四永磁体56d的两个工件磁吸面的磁极性是S性。因而，工件磁吸面的极性，在顺时针方向上，形成N极(第一永磁体56a)、S极(第二永磁体56b)、N极(第三永磁体56c)和S极(第四永磁体56d)。更具体地，在这种情况下，在工件磁吸面上的N极和S极的组合形成为两对，并且其磁吸面被露出从而具有不同磁极性的N极和S极彼此相邻。

在由轭64保持的保持面的侧上，与上述相反，在顺时针方向上，S极(第一永磁体56a)、N极(第二永磁体56b)、S极(第三永磁体56c)和N极(第四永磁体56d)以该次序互相并排地排列。

第一连接杆54a位于在第一永磁体56a和第二永磁体56b之间的界面的外圆周侧上，或换句话说，在工件磁吸面上的N极(第一永磁体56a)和S极(第二永磁体56b)之间的界面的外圆周侧上。用同样的方式，第二连接杆54b、第三连接杆54c和第四连接杆54d分别位于第二永磁体56b和第三永磁体56c之间的界面的外圆周侧上，第三永磁体56c和第四永磁体56d之间的界面的外圆周侧上，和第四永磁体56d和第一永磁体56a之间的界面的外圆周侧上。最终，第一至第四连接杆54a至54d配置在工件磁吸面上的相邻磁极之间的界面上。

因为第一至第四连接杆54a至54d由铁磁金属制成，所以来自第一至第四永磁体56a至56d的磁力也被施加于第一至第四连接杆54a至54d上。更具体地，吸引力被产生在第一至第四永磁体56a至56d与第一至第四连接杆54a至54d之间。

因为，如上所述，相互吸引力出现在第一至第四永磁体56a至56d与第一至第四连接杆54a至54d之间，所以防止第一至第四永磁体56a至56d旋转。最终，第一至第四永磁体56a至56d作用以停止活塞58和轭64的旋转。用这样的方式，通过用来形成外壳20的第一至第四连接杆54a至54d，可以使第一至第四永磁体56a至56d的旋转力矩实质上为零。

当第一至第四连接杆54a至54d如上所述被定位时，在第一至第四永磁体56a至56d中产生的旋转力矩减小到最小。换句话说，能够更有效地实施旋转的停止。

如上所述，第一至第四永磁体56a至56d被保持在轭64中(见图3)。更具体地，轭64包含大直径的凸缘66和小直径的轴部68。第一至第四永磁体56a至56d经由其自身的磁力或经由连接构件比如螺栓等保持在凸缘66上。凸缘66和轴部68一体地形成在轭64中(来自相同构件)。而且，因为轭64由铁磁金属比如铸铁(对应于SS400的材料)制成，所以第一至第四永磁体56a至56d被磁吸引到凸缘66成为可能。

凸缘66的厚度设定为，例如，大约10mm。凸缘66起备用轭的作用。进一步，耐磨环70配置在凸缘66的侧壁上。通过耐磨环70的作用，避免凸缘66的中心相对于第一滑孔22的中心的转移或滑动的发生，并且凸缘66，和通过延伸轭64，被沿着第一滑孔22的内部引导。

另一方面，朝向下端面侧凹入的环形凹部72，形成在凸缘66的上端面上。进一步，用于在其中与连接螺栓74螺纹接合的螺栓孔76，形成在轴部68的上端上。板构件42布置在活塞58和第一至第四永磁体56a至56d之间(轭64的凸缘66)。为了该目的，插入孔78以贯穿方式实质上形成在板构件42的中心，以让轭64的轴部68从其中经过。当然，插入孔78的内径小于活塞58的外径。

进一步，在板构件42的下端面上，圆盘形突出部80形成为朝向凸缘66突出。当活塞58、轭64和第一至第四永磁体56a至56d位于作为位移端点的上止点(见图3)时，圆盘形突出部80进入形成在轭64的凸缘66中的环形凹部72中。

宽的第二环形槽82形成在板构件42的上端面中。环形的第一阻尼器84容纳在第二环形槽82中。当到达作为另一位移端点的下止点时，活塞58的下端面抵靠第一阻尼器84(见图4)。

更进一步，在板构件42上，在插入孔78附近，形成连通槽85以使第一中间室24和第二中间室60之间能够连通。通过连通槽85，对于第一中间室24内部的压缩空气可以移动到第二中间室60中，或对于第二中间室60内部的压缩空气可以移动到第一中间室24中。

已经插入穿过板构件42的插入孔78的轴部68的上端面，被插入插入孔86中，该插入孔86形成在活塞58的下端面中。螺栓停止孔88形成在活塞58中，从活塞58的上端面侧到插入孔86，并且在螺栓停止孔88中停止的连接螺栓74与螺栓孔76螺纹接合。因为该特征，因此活塞58和轭64互相连接在一起，并且第一至第四永磁体56a至56d经由轭64间接地保持在活塞58上。

第三密封构件90配置在活塞58的侧壁上。在活塞58和缸筒14之间的位置通过第三密封构件90密封。更具体地，防止上室62内部的压缩空气从活塞58的侧壁和缸筒14的第二滑孔38的内壁之间泄露到第二中间室60中。因为同样的理由，防止第二中间室60内部的空气泄漏到上室62中。

宽的第三环形槽92形成在活塞58的上端面上。环形的第二阻尼器94容纳在第三环形槽92中。当活塞58到达上止点时，第二阻尼器94抵靠头盖18的进入构件44的下端面(见图3)。

根据本实施例的磁性吸盘10基本上以上述方式构造。接下来，描述其对于磁性吸盘10的操作有关的作用和优势。

例如，磁性吸盘10配置在未图示的机器人的远端臂上。另外，通过机器人实施预定操作，如图3所示，第一至第四永磁体56a至56d的工件磁吸面进入与工件12面对的关系。此时，活塞58、轭64和第一至第四永磁体56a至56d定位在上止点，因此，此时，第一至第四永磁体56a至56d的磁力没有施加于工件12上。

接下来，增压空气从供应和排出机构经由第二端口50供应到上室62。增压空气从其上端面侧按压活塞58。同时，在供应和排出机构的作用下，增压空气经由第一端口37从下室23排出。第二中间室60内部的增压空气经由连通槽85移动到第一中间室24中，进一步，第一中间室24内部的增压空气经过凸缘66的侧壁和第一滑孔22的内壁之间，并且移动到下室23中。其后，上述增压空气也经由第一端口37排出。

已经接收来自上室62内部的压缩空气按压的活塞58，在靠近板构件42的方向上位移(下降)。因为下室23、第一中间室24和第二中间室60处于负压之下，因此活塞58被容易位移。

活塞58的下降同时，连接到活塞58的轭64，以及连接到轭64的第一至第四永磁体56a至56d也下降，因此，第一至第四永磁体56a至56d朝着工件12靠近。最终，活塞58、轭64和第一至第四永磁体56a至56d到达下止点，因此产生图4所示的状况。

当活塞58到达下止点时，活塞58抵接设置在板构件42上的第一阻尼器84。在抵接的时候出现的震动或碰撞被第一阻尼器84缓冲，因此，磁性吸盘10的震动能够被充分地抑制。进一步，因为避免了对活塞58或板构件42的损害，因此能够提高磁性吸盘10的耐久性。

当第一至第四永磁体56a至56d到达下止点时，因为其各个工件磁吸面足够接近工件12，因此其磁力被施加于工件12上。更具体地，工件12通过第一至第四永磁体56a至56d的磁力吸引，并且经由磁体盖16的底壁部分，工件12被吸引到第一至第四永磁体56a至56d并且通过第一至第四永磁体56a至56d保持。进一步，因为轭64的凸缘66起备用轭的作用，因此工件12被更适当地吸引和保持。

因为磁体盖16由顺磁性金属制成，因此磁体盖16不能起轭的作用。更具体地，轭没有介入第一至第四永磁体56a至56d与工件12之间。因此，避免影响到在第一至第四永磁体56a至56d和工件12之间的磁路的形成。

而且，因为缓冲构件28设置在磁体盖16的下端面上，当工件12被磁吸引到磁体盖16的底壁时，缓冲构件28干涉工件12的抵接。由于这样的干涉，作用于磁体盖16并且通过延伸磁性吸盘10的应力减轻。更具体地，该缓冲构件28执行缓冲作用。因而，能够充分抑制磁性吸盘10的震动，同时避免对磁体盖16或第一至第四永磁体56a至56d的损坏。

摩擦阻力出现在缓冲构件28和被磁吸引的工件12之间。因此，因为对于工件12难以相对于缓冲构件28滑动，因此有效地防止工件12与磁性吸盘10的分离或脱落。用这样的方式，与缓冲作用同时，缓冲构件28也执行滑动防止作用。换句话说，该缓冲构件起滑动防止装置的作用。

在图5A和5B中，示意地显示其中工件磁吸面仅为N极的一个磁极的传统技术中出现的磁通量，和磁饱和出现的区域。在这种情况下，从构成工件磁吸面的N极发出的磁通量，穿过工件12的内部，并且指向后表面上的S极。其中已经出现磁饱和的区域为实质上圆形形状。

另一方面，图6A和6B是显示当在工件磁吸面上N极和S极的组合形成为一对时出现的磁通量，和其中磁饱和出现的区域的示意图。根据该构造，从构成工件磁吸面的N极发出的磁通量，穿过工件12的内部，并且指向与工件吸引面相邻的S极和在其后表面上的S极。进一步，从定位在工件磁吸面的后表面上的N极发出的磁通量，穿过工件的内部12，并且指向工件吸引面的S极，同时穿过轭64的内部，并且指向在工件磁吸面的后表面上的S极。因而，圆形形状的磁饱和，也出现在沿着直径的位置。

图7是显示当在工件磁吸面上N极和S极的组合形成为两对时出现的磁通量和其中磁饱和出现的区域的示意图。在这种情况下，圆形形状的磁饱和，也出现在沿着两个直径的位置。与原先提到的构造相比，当N极和S极的组合形成时，应该理解，穿过工件12的内部的磁通量的量变得更大。

图8是显示永磁体的外径和由此产生的吸力之间的关系的图，显示其中采用单个永磁体和工件磁吸面具有在其上形成的一个单一N极(■(黑方格)图)的磁性吸盘，其中采用两个永磁体和工件磁吸面具有一个N极和一个S极而且在其上形成为一对N极和S极的组合的磁性吸盘，(◆(黑菱形)图)，和根据本实施例，其中采用第一至第四永磁体56a至56d的四个永磁体和工件磁吸面包含在其上形成为两对的N极和S极的组合的磁性吸盘10(▲(黑三角形)图)。很明显每个磁性吸盘中的永磁体的材料和保持力，和永磁体的总尺寸互相相同。

如图8所示，还应该理解，随着在工件磁吸面上的磁极的数量增大，吸引力变得更大。特别地，当永磁体总体的外径超过20mm，或当工件12的厚度变小时，吸引力的差距变大。从这个事实，可以清楚，通过在工件磁吸面上形成N极和S极的组合为一对以上，更优选地，两对以上，显出足够的吸引力，从而即使由薄钢板制成并且是重物的工件12也能够被吸引和保持。因为，如上所述，由于N极和S极的组合形成在工件磁吸面上，因此穿过工件12的内部的磁通量的量变得更大。

如上所述，通过形成在工件磁吸面上的N极和S极的组合，相对于工件12的吸引力变得更大。特别地，根据本实施例，N极和S极的组合在工件磁吸面上形成为两对，因此，显出足够的吸引力。

因而，根据本实施例，假定永磁体的材料和特性相同，当外径相同时，相对于工件12的吸引力能够增大。这表示即使更重的工件12也能够被吸引和保持。

可选地，如果吸引力相等，则永磁体的直径能够设定得更小。换句话说，磁性吸盘10能够在尺寸和尺度上紧凑。

相对于工件12的吸引力通过修改突出量D也能够被调整，其中该突出量为构成缓冲构件28的圆筒部29b从中空圆柱部25(磁体盖16)突出的量。关于该点，将参考图9A至9C和图10说明。为了便于说明，图9A至9C中每个图所示的缓冲构件用附图标号28A、28B和28C表示。

缓冲构件28A、28B、28C中每个分别包含圆筒部29bA、29bB、29bC。另外，认为图9A至9C之间对比差别，圆筒部29bA、29bB、29bC从中空圆柱部25突出的突出量Dl、D2、D3以该次序变得更大。更具体地，突出量Dl至D3中的关系满足Dl<D2<D3。

如上所述，当工件12被磁吸引到磁体盖16的底壁时，缓冲构件28A至28C干涉工件12。因而，在工件12和已经到达下止点的第一至第四永磁体56a至56d之间的距离按缓冲构件28A、28B和28C的次序变大。这是因为，通过工件12分别抵靠从中空圆柱部25突出的圆筒部29bA、29bB、29bC，抑制工件12更靠近第一至第四永磁体56a至56d而超出了量。

图10是显示在工件12和第一至第四永磁体56a至56d之间的间隔距离的关系，以及通过第一至第四永磁体56a至56d相对于工件12的吸引力的变化的图。在图10中，当突出量为D1、D2或D3时的间隔距离在横轴上显示为D1、D2、D3。

从图10可理解，随着间隔距离增大，吸力变小。因此，这是因为，随着间隔距离变得越大，对于第一至第四永磁体56a至56d的吸引力越难以施加于工件12上。

从如上所述的原因，相对于工件12的吸引力能够通过调换其突出量D不同的缓冲构件28适当地调整。因而，例如，当工件12是重量大的物体时，吸引力能够增大，并且能够使在传送期间更难出现工件12的脱落。相反地，当工件12是重量轻的物体时，除了避免工件12的脱落以外，还可以使吸引力小到能够使得工件12在其传送之后从第一至第四永磁体56a至56d的磁吸引力被容易地解除。

更具体地，对于缓冲构件28，准备多个这样的构件，该多个构件在其从中空圆柱部25的突出量D不同，并且例如，通过适当地调换缓冲构件28以与要传送的工件12的重量轻或重的特性等相匹配，通用性提高。

当以如上所述方式采用多个缓冲构件28时，对于其突出量D不同的这种构件中的每一个，其颜色可以不同。更具体地，在上述实例中，突出量D1的缓冲构件28A、突出量D2的缓冲构件28B和突出量D3的缓冲构件28C优选分别具有不同的颜色。由此，期望突出量的缓冲构件28能够基于缓冲构件28的颜色快速确认。因而，避免缓冲构件28的错误附接。

用于容易地识别或确认突出量D不同的缓冲构件28的构件不特别局限于使其颜色不同。例如，任何适当的标识符比如标记等可以设置，以使各个缓冲构件28的外观彼此不同。

在工件12已经如上所述被吸引(磁性地吸引)之后，通过机器人执行预定操作，末端臂和磁性吸盘10被移动到适当的位置。随之一起，工件12也被移动。

接下来，在供应和排出机构的作用下，增压空气从上气室62经由第二端口50排出。同时，增压空气从供应和排出机构经由第一端口37供应到下室23。一部分增压空气从凸缘66和第一滑孔22的侧壁之间进入第一中间室24中，更进一步，穿过连通槽85并且进入第二中间室60中。因此，随接收来自下室23内部的压缩空气的按压的轭64的凸缘66一起，活塞58也接收来自第一中间室24内部的压缩空气的按压。伴随着上室62被置于负压下，活塞58在远离板构件42的方向上被位移(上升)。

根据本实施例，第三密封构件90配置在活塞58的侧壁上。更具体地，密封构件没有配置在轭64和第二中间室60的内壁之间。因此，在上述处理中，接收供应到上室62的增压空气的按压力，和已经移动到第二中间室60中的气体的按压力的构件，在任何一种情况下，都是活塞58。另外，虽然由轴部68覆盖的区域存在于活塞58的下端面上，但是凸缘66也接收来自增压空气的按压。更具体地，当活塞58下降时的压力接收区域，和当活塞58升高时的压力接收区域实质上相同。因而，能够避免升高活塞需要的推力的减小。

随着活塞58升高，轭64和第一至第四永磁体56a至56d与其一体地升高。更具体地，第一至第四永磁体56a至56d物理上与工件12分开，因此，第一至第四永磁体56a至56d的磁力没有施加于工件12上。因而，工件12从由第一至第四永磁体56a至56d的磁力的约束被解除。

活塞58、轭64和第一至第四永磁体56a至56d最终到达上止点。换句话说，回到图3所示的状况。

当活塞58到达上止点时，板构件42的圆盘形的突出部80进入环形凹部72中，该环形凹部72形成在轭64的凸缘66中。进一步，设置在活塞58上的第二阻尼器94抵靠头盖18的进入构件44。在抵靠的时候出现的震动或碰撞被第二阻尼器94缓冲，因此，磁性吸盘10的震动能够被充分地抑制。进一步，因为避免了对活塞58或头盖18的损害，因此能够提高磁性吸盘10的耐久性。

进一步，在上述处理的进行过程中，防止第一至第四永磁体56a至56d的旋转。如上所述，这是因为第一至第四连接杆54a至54d被布置在第一至第四永磁体56a至56d的附近。因为以这种方式限制第一至第四永磁体56a至56d的旋转，例如，因此避免在自动开关附近的磁通量密度的变化。因而，还可以避免由磁通量密度的这种变化引起的自动开关的错误操作的发生。

第一至第四连接杆54a至54d用作将头盖18、缸筒14和磁体盖16紧固在一起的构件，并且形成外壳20。更具体地，因为防止第一至第四永磁体56a至56d的旋转，所以不需要单独使用其它构件。因此，避免部件的数量增加，除了成本优势，同时使得磁性吸盘10更紧凑。

本发明不特别局限于如上所述的实施例，在不违背本发明的本质和范畴的范围内能够做许多修改。

例如，如图11所示，两个以上U形的永磁体100可以被组合(图11显示三个)，并且两个及以上的N极和两个及以上的S极可以存在于工件磁吸面上。除该组合外，U形的永磁体120(图12显示两个)能够被组合成在平面图中从下看，其磁吸面如图12所示排列。

进一步，如图13所示，三个以上杆状磁体102的组合(图13中显示三个)能够形成所谓的海尔贝克阵列，并且一组N极和S极的组合能够配置在工件吸引面上。

虽然在如上所述的实施例中，采用多个永磁体，但是能采用单个永磁体，该单个永磁体通过被磁化而制造从而N极和S极的布置在工件磁吸面上存在两对或以上。

作为永磁体的实例，如图14所示，相对于预定物体比如圆柱体98的磁化被执行，从而磁极的方向形成为U形。这种永磁体能够通过使U形磁体非常接近于圆柱体98的一个底表面，由此在底表面上形成N极和S极而制造。更具体地，一个底表面变为工件磁吸面，而磁极没有形成在剩余的另一底表面中。

而且，除了使U形永磁体非常接近于圆柱体98的一个底表面等以外，通过使另一U形永磁体非常接近于另一底表面，如图15所示，永磁体被制造成在其中N极和S极形成在用作工件磁吸面的一个底表面上，并且S极和N极形成在其后表面上。更具体地，在这种情况下，磁性实现成磁极垂直地指向工件吸引面。

再进一步，第一阻尼器84可以配置在活塞58的下端面上。另一方面，第二阻尼器94配置在头盖18的进入构件44的下端面上。

另外，第一阻尼器84或第二阻尼器94中任何一个可以省略。

更进一步，缓冲构件不特别受限于上述缓冲构件28和28A至28C。例如，如图16所示，可以设置缓冲构件110，该缓冲构件包含凸缘29c，该凸缘在径向向内的方向上突出。在这种情况下，在中空圆柱部25上，第一环形槽112形成为在径向向内的方向上凹入，并且凸缘29c可以被按压适配到第一环形槽112中。

进一步，如图17和18所示，能使用缓冲构件114或缓冲构件116，其截面在厚度方向上形成为锥形形状。在这种情况下，第一环形槽118或第一环形槽120可以形成在中空圆柱部25的端面上(见图17)，或者，可以形成在侧壁上(见图18)。在这样的情况的任何一个中，由于该锥形形状，防止缓冲构件114、116从第一环形槽118、120抽出。

对于磁体盖16的附接也不特别受限于将凸缘29a按压适配到第一环形槽26中等。更具体地，如图19所示，缓冲构件122可以通过螺钉124附接到磁体盖16。在这种情况下，缓冲构件122不需要一定形成为环形形状，并且能够附接多个弧形的缓冲构件122。

Claims (22)

1.一种磁性吸盘(10)，所述磁性吸盘(10)通过多个永磁体(56a至56d)的磁力，利用面对工件(12)的工件磁吸面吸引并保持所述工件(12)，其特征在于，所述磁性吸盘(10)包括：

活塞(58)，所述活塞(58)容纳在缸筒(14)的内部；并且其中：

所述多个永磁体(56a至56d)被构造成：随着所述活塞(58)接收来自压力流体的按压力并且因此位移，所述多个永磁体(56a至56d)在与所述活塞(58)的位移方向相同的方向上位移；并且

所述多个永磁体(56a至56d)布置成使所述工件磁吸面上N极和S极的组合存在一对以上。

2.如权利要求1所述的磁性吸盘(10)，其特征在于，所述多个永磁体(56a至56d)中的每个被构造成在与所述工件磁吸面垂直的方向上被磁化。

3.如权利要求2所述的磁性吸盘(10)，其特征在于，所述工件磁吸面上，所述N极和所述S极中的每个存在一个磁极。

4.如权利要求2所述的磁性吸盘(10)，其特征在于，所述工件磁吸面上，所述N极和所述S极中的每个存在两个磁极。

5.如权利要求2所述的磁性吸盘(10)，其特征在于，所述永磁体(56a至56d)通过轭(64)支撑在所述活塞(58)上。

6.如权利要求1所述的磁性吸盘(10)，其特征在于，包括至少三个永磁体(102)，所述永磁体(102)以海尔贝克阵列配置，包括在垂直于所述工件磁吸面的方向上被磁化的两个永磁体(102)；其中，所述两个永磁体中的一个的N极和所述两个永磁体(102)中的剩余一个的S极被构造成在所述工件磁吸面上露出。

7.如权利要求1所述的磁性吸盘(10)，其特征在于，所述永磁体由U形磁体(100)构成，每个所述U形磁体(100)的N极和S极被构造成在所述工件磁吸面上露出。

8.如权利要求1所述的磁性吸盘(10)，其特征在于，旋转防止构件(54a至54d)配置在所述缸筒(14)中，所述旋转防止构件(54a至54d)被构造成防止所述永磁体(56a至56d)的旋转。

9.如权利要求8所述的磁性吸盘(10)，其特征在于，所述旋转防止构件(54a至54d)由铁磁材料制成，并且配置在所述工件磁吸面上彼此相邻的N极和S极之间的边界。

10.如权利要求8所述的磁性吸盘(10)，其特征在于，所述旋转防止构件(54a至54d)是连接构件(54a至54d)，所述连接构件(54a至54d)被构造成连接所述缸筒(14)和头盖(18)。

11.如权利要求1所述的磁性吸盘(10)，其特征在于，密封构件(90)配置在所述活塞(58)的侧壁上，并且所述活塞(58)和所述缸筒(14)之间的位置被构造成通过所述密封构件(90)密封。

12.如权利要求1所述的磁性吸盘(10)，其特征在于，进一步包括磁体盖(16)，所述磁体盖(16)附接到所述缸筒(14)并且被构造成覆盖所述永磁体(56a至56d)；

其中，缓冲构件(28)被可拆卸地安装在所述磁体盖(16)上，所述缓冲构件(28)被构造成当所述永磁体(56a至56d)吸引所述工件(12)时执行缓冲作用。

13.如权利要求12所述的磁性吸盘(10)，其特征在于，对所述工件(12)的吸引力被构造成随着所述缓冲构件(28)更换成从所述磁体盖(16)的突出厚度不同的另一缓冲构件(28)而改变。

14.一种磁性吸盘(10)，所述磁性吸盘(10)通过一个永磁体(98)的磁力，利用面对工件(12)的工件磁吸面吸引并保持所述工件(12)，其特征在于，所述磁性吸盘(10)包括：

活塞(58)，所述活塞(58)容纳在缸筒(14)的内部；并且其中：

所述永磁体(98)被构造成：随着所述活塞(58)接收来自压力流体的按压力并且因此位移，所述永磁体(98)在与所述活塞(58)的位移方向相同的方向上位移；并且

所述永磁体(98)被构造成被磁化，以使所述工件磁吸面上N极和S极的组合存在一对以上。

15.如权利要求14所述的磁性吸盘(10)，其特征在于，所述永磁体(98)被构造成以呈U形被磁化，并且所述永磁体(98)的所述N极和所述S极都被构造成在所述工件磁吸面上露出。

16.如权利要求14所述的磁性吸盘(10)，其特征在于，所述永磁体(98)被构造成在与所述工件磁吸面垂直的方向上被磁化。

17.如权利要求14所述的磁性吸盘(10)，其特征在于，旋转防止构件(54a至54d)配置在所述缸筒(14)中，所述旋转防止构件(54a至54d)被构造成防止所述永磁体(98)的旋转。

18.如权利要求17所述的磁性吸盘(10)，其特征在于，所述旋转防止构件(54a至54d)由铁磁材料制成，并且配置在所述工件磁吸面上彼此相邻的N极和S极之间的边界。

19.如权利要求17所述的磁性吸盘(10)，其特征在于，所述旋转防止构件(54a至54d)是连接构件(54a至54d)，所述连接构件(54a至54d)被构造成连接所述缸筒(14)和头盖(18)。

20.如权利要求14所述的磁性吸盘(10)，其特征在于，密封构件(90)配置在所述活塞(58)的侧壁上，并且所述活塞(58)和所述缸筒(14)之间的位置被构造成通过所述密封构件(90)密封。

21.如权利要求14所述的磁性吸盘(10)，其特征在于，进一步包括磁体盖(16)，所述磁体盖(16)附接到所述缸筒(14)并且被构造成覆盖所述永磁体(98)；

其中，缓冲构件(28)被可拆卸地安装在所述磁体盖(16)上，所述缓冲构件(28)被构造成当所述永磁体(98)吸引所述工件(12)时执行缓冲作用。

22.如权利要求21所述的磁性吸盘(10)，其特征在于，对所述工件(12)的吸引力被构造成随着所述缓冲构件(28)更换成从所述磁体盖(16)的突出厚度不同的另一缓冲构件(28)而改变。