DE102015121930A1

DE102015121930A1 - Magnetischer Halter

Info

Publication number: DE102015121930A1
Application number: DE102015121930.1A
Authority: DE
Inventors: Hisashi Yajima; Tsuyoshi Sasaki; Kouichirou Kanda
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2016-06-30
Also published as: CN105736554B; CN105736554A; US20160189844A1; US9905346B2

Abstract

Ein magnetischer Halter (10) umfasst beispielsweise vier Permanentmagneten (56a–56d), die als ein Anziehungs- und Halteelement zum Anziehen und Halten eines Werkstücks (12) dienen. In dem ersten Permanentmagneten (56a) und dem dritten Permanentmagneten (56c) ist die magnetische Polarität einer magnetischen Werkstückanziehungsfläche, die dem Werkstück (12) zugewandt ist, eine N-Polarität. Andererseits ist in dem zweiten Permanentmagneten (56b) und dem viertem Permanentmagneten (56d) die magnetische Polarität einer magnetischen Werkstückanziehungsfläche eine S-Polarität. Insbesondere in diesem Fall sind Kombinationen des N-Pols und des S-Pols an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche in zwei Paaren ausgebildet, und der N-Pol und der S-Pol, die unterschiedliche Polaritäten aufweisen, sind nebeneinander angeordnet.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Halter, der ein Werkstück durch die Magnetkraft eines Permanentmagneten anzieht und hält.
Ein magnetischer Halter weist entweder einen Elektromagneten oder einen Permanentmagneten auf. In dem Fall eines Elektromagneten wird eine Magnetkraft generiert, indem die Zufuhr von Strom zu dem Elektromagneten beginnt (Einschalten), und das Werkstück wird durch die Magnetkraft angezogen und gehalten. Wenn die Zufuhr des Stromes gestoppt wird, verschwindet die Magnetkraft, so dass das Werkstück freigegeben wird.
In dem Fall eines Permanentmagneten, wie er beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 55-078505 A offenbart ist, liegt dagegen eine Anordnung vor, bei welcher das Anziehen und Halten sowie die Freigabe des Werkstücks durch Drehen des Permanentmagneten geschaltet werden kann. Allgemeiner gesagt ist eine Anordnung bekannt, bei welcher der Permanentmagnet mit einem Kolben verbunden ist und der Permanentmagnet zusammen mit dem Kolben verschoben wird (vgl. beispielsweise japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 51-102174 ). Bei dem in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 51-102174 beschriebenen magnetischen Halter wird entsprechend der Verschiebung eines durch einen Druckfluid betriebenen Kolbens ein Permanentmagnet nahe zu einem Werkstück gebracht. Dann wird das Werkstück hierdurch angezogen und gehalten. Wenn der Permanentmagnet und der Kolben in einer Richtung verschoben werden, in welcher sie sich von dem Werkstück entfernen, wird das Werkstück freigegeben.
Diese Art von magnetischem Halter ist beispielsweise an einem distalen Ende eines Roboterarmes vorgesehen. Wenn der Roboter einen festgelegten Vorgang durchführt, wird das angezogene und gehaltene Werkstück zu einer festgelegten Position transportiert.
Zusammenfassung der Erfindung
Wenn ein Werkstück mit einem großen Gewicht angezogen wird, wird angenommen, dass bei einem Permanentmagneten ein Magnet mit einer großen Magnetkraft ausgewählt werden sollte. In diesem Fall ist zu erwarten, dass eine starke Anziehungskraft erzeugt wird. Insbesondere in dem Fall, dass das Werkstück in einer dünnen Platte besteht, ist es aber nicht einfach, eine solche große Anziehungskraft zu erzeugen, da im Inneren des Werkstücks eine magnetische Sättigung auftritt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen magnetischen Halter vorzuschlagen, der eine große Anziehungskraft für ein Werkstück liefert.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein magnetischer Halter vorgesehen, der ein Werkstück durch die Magnetkräfte einer Mehrzahl von Permanentmagneten mit einer magnetischen Werkstückanziehungsfläche anzieht und hält, welche dem Werkstück zugewandt ist. Der magnetische Halter umfasst einen in einem Zylinderrohr aufgenommenen Kolben. Die mehreren Permanentmagnete sind so gestaltet, dass sie in der Richtung verschoben werden, die der Verschiebungsrichtung des Kolbens entspricht, und dem Kolben, der durch eine über ein Druckfluid aufgebrachte Druckkraft verschoben wird, folgen. Die mehreren Permanentmagneten sind so angeordnet, dass eine Kombination von N-Polen und S-Polen in einem oder mehreren Paaren an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche vorliegt.
Der Permanentmagnet kann ein einzelner Magnet sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine magnetische Halterung vorgesehen, welche ein Werkstück mit einer magnetischen Werkstückanziehungsfläche, die dem Werkstück zugewandt ist, durch die Magnetkraft eines Permanentmagneten anzieht und hält, wobei der magnetische Halter einen in einem Zylinderrohr aufgenommenen Kolben aufweist. Der Permanentmagnet ist so konfiguriert, dass er in der Richtung verschoben wird, die der Verschiebungsrichtung des Kolbens entspricht, und dem Kolben, der durch eine über ein Druckfluid aufgebrachte Druckkraft verschoben wird, folgt. Der Permanentmagnet ist so konfiguriert, dass er magnetisiert wird und eine Kombination eines N-Pols und eines S-Pols in einem oder mehreren Paaren an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche ausbildet.
Bei den oben beschriebenen Konfigurationen ist ein magnetischer Fluss, der von den freiliegenden N-Polen an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche generiert wird, zu dem an der gleichen magnetischen Werkstückanziehungsfläche freiliegenden S-Pol gerichtet. Im Vergleich zu einer Situation, bei der die magnetische Polarität der magnetischen Werkstückanziehungsfläche entweder ein N-Pol oder ein S-Pol ist, das heißt im Vergleich zu dem magnetischen Halter gemäß dem Stand der Technik mit einem Pol, kann dementsprechend der magnetische Weg (Betrag des magnetischen Flusses) innerhalb des Werkstückes vergrößert werden. Obwohl die vorliegende Erfindung im Hinblick auf den Punkt der magnetischen Sättigung, die innerhalb des Werkstücks auftritt, dem Stand der Technik entspricht, wird der magnetische Fluss, der durch das Werkstück hindurchtritt, im Vergleich zu dem Stand der Technik merklich vergrößert. Als Folge hiervon wird eine große Anziehungskraft für das Werkstück erreicht. Dieses Merkmal ergibt sich insbesondere, wenn die unterschiedlichen magnetischen Pole (N-Pole und S-Pole) nebeneinander angeordnet werden.
Aufgrund der Tatsache, dass die Anziehungskraft in der oben beschriebenen Weise vergrößert wird, kann das Werkstück auch in dem Fall, dass das Werkstück ein dünnwandiges Element (beispielsweise eine dünne Stahlplatte) ist, in dessen Inneren leicht eine magnetische Sättigung auftritt, wirksam magnetisch angezogen und in ausreichendem Maße gehalten werden. Anders ausgedrückt ist die vorliegende Erfindung besonders wirksam, wenn die Dicke des Werkstücks gering ist.
Wie sich aus dem Obigen ergibt, kann unter der Annahme, dass die Materialien und Eigenschaften der Permanentmagneten die gleichen sind wie bei den Permanentmagneten des magnetischen Halters gemäß dem Stand der Technik, und wenn ihre Abmessungen gleich sind, die Anziehungskraft für das Werkstück erhöht werden. Da die Dimension des Permanentmagneten in dem Fall, dass die Anziehungskraft genauso groß ist wie bei dem Permanentmagneten gemäß dem Stand der Technik, kleiner gemacht werden kann, kann andererseits der magnetische Halter verkleinert werden (kompakte Bauform).
In dem Fall, dass mehrere einzelne Permanentmagneten als diese Permanentmagneten verwendet werden, können Permanentmagneten eingesetzt werden, die in einer Richtung senkrecht zu der magnetischen Werkstückanziehungsfläche magnetisiert sind. In diesem Fall unterscheiden sich bei den Permanentmagneten deren magnetische Polaritäten an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche (der dem Werkstück zugewandten Fläche) und ihrer hinteren Fläche (Rückseite). Durch Verwendung mehrerer einzelner Permanentmagneten kann demnach ein oder mehrere Paare eines N-Pols und eines S-Pols an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche ausgebildet werden.
Bei dieser Konfiguration wird außerdem ein magnetischer Fluss, der von dem freiliegenden N-Pol an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche generiert wird, sowohl zu dem freiliegenden S-Pol an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche als auch zu einem freiliegenden S-Pol an der hinteren Oberfläche der magnetischen Werkstückanziehungsfläche gerichtet. Im Einzelnen kann der magnetische Weg (Betrag des magnetischen Flusses) weiter erhöht werden. Verbunden hiermit lässt sich auch die Anziehungskraft weiter verstärken.
Bei den oben beschriebenen Konfigurationen ist es ausreichend, wenn der N-Pol und der S-Pol jeweils als ein Pol an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche vorliegen (anders ausgedrückt ist die Kombination des N-Pols und des S-Pols ein Paar). Wenn der N-Pol und der S-Pol jeweils als zwei Pole vorliegen (anders ausgedrückt sind die Kombinationen des N-Pols und des S-Pols zwei Paare), wird jedoch die Anziehungskraft erhöht. Dies ist daher bevorzugt.
Die Permanentmagneten können bei der oben beschriebenen Konfiguration an dem Kolben über ein Joch gehalten werden. Aufgrund der Gegenwart des Jochs kann hierbei die Anziehungskraft noch vergrößert werden. Dementsprechend kann das Werkstück noch wirksamer angezogen und gehalten werden.
Als Permanentmagneten können wenigstens drei einzelne Permanentmagneten, die in einer Halbach-Reihe angeordnet sind, verwendet werden. Im Einzelnen wird die Halbach-Reihe durch zwei Permanentmagneten gebildet, die in einer Richtung senkrecht zu der magnetischen Werkstückanziehungsfläche magnetisiert sind. Wenigstens ein Permanentmagnet, der in einer Richtung parallel zu der magnetischen Werkstückanziehungsfläche magnetisiert ist, ist hierbei zwischen den beiden Permanentmagneten angeordnet. Außerdem können ein N-Pol eines der beiden Permanentmagneten, die in einer Richtung senkrecht zu der magnetischen Werkstückanziehungsfläche magnetisiert sind, und ein S-Pol des verbleibenden der beiden Permanentmagneten an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche freiliegen.
Jeder der mehreren Permanentmagneten kann ein U-förmiger Magnet sein. Bei einem solchen U-förmigen Magneten ist eines der beiden distalen Enden ein N-Pol und das andere der distalen Enden ist ein S-Pol. Indem beide Pole der jeweiligen U-förmigen Magneten so angeordnet werden, dass sie dem Werkstück zugewandt sind, werden dementsprechend zwei oder mehr Paare der N-Pole und der S-Pole an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche freigelegt.
In dem Fall, dass die Zahl der Permanentmagneten in einem einzelnen individuellen Magneten besteht, wird andererseits als Permanentmagnet beispielsweise einer verwendet, der in einer U-Form magnetisiert ist. In diesem Fall liegen sowohl der N-Pol als auch der S-Pol an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche frei. Ein solcher Permanentmagnet kann dadurch hergestellt werden, dass ein U-förmiger Magnet sehr nahe an eine Endfläche gebracht und mit diesem die Magnetisierung durchgeführt wird.
Alternativ kann der Permanentmagnet in einer Richtung senkrecht zu der magnetischen Werkstückanziehungsfläche magnetisiert sein. Im Einzelnen liegen sowohl der N-Pol als auch der S-Pol an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche frei. Auch an ihrer hinteren Fläche liegen sowohl der N-Pol als auch der S-Pol frei. Ein solcher Permanentmagnet kann hergestellt werden, indem ein U-förmiger Magnet sehr nahe an eine Endfläche gebracht wird und indem ein anderer U-förmiger Magnet sehr nahe an die hintere Fläche gebracht wird und dann mit diesen die Magnetisierung durchgeführt wird.
Bei der oben beschriebenen Konfiguration ändert sich dann, wenn der Permanentmagnet gedreht wird, die magnetische Flussdichte in der Nähe eines Autoschalters (Autoswitch). Als Folge wird angenommen, dass es möglich ist, dass ein Fehlverhalten des Autoschalters bemerkt wird. In dem Zylinderrohr ist daher vorzugsweise ein Rotationsverhinderungselement vorgesehen, um eine Rotation des Permanentmagneten zu verhindern. Hierdurch kann die Befürchtung, dass die oben beschriebene Situation eintritt, ausgeräumt werden.
Wenn das Rotationsverhinderungselement vorgesehen ist, besteht das Rotationsverhinderungselement vorzugsweise aus einem ferromagnetischen Metall und ist an einem Übergangsbereich zwischen dem N-Pol und dem S-Pol angeordnet, die nebeneinander an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche vorgesehen sind. Anstatt das Rotationsverhinderungselement an einer anderen Position anzuordnen, wird es bei dieser Anordnung schwierig, den Permanentmagneten zu drehen.
Das Rotationsverhinderungselement ist vorzugsweise ein Verbindungselement zur Verbindung des Zylinderrohres mit einer Kopfabdeckung. Da in diesem Fall das Verbindungselement, das zum Zusammenbau des magnetischen Halters verwendet wird, als das Rotationsverhinderungselement dient, ist es nicht notwendig, ein separates Rotationsverhinderungselement vorzusehen, das sich von dem Verbindungselement unterscheidet. Da somit eine Erhöhung der Teilezahl vermieden wird, ist es möglich, den magnetischen Halter in kompakterer Form zu bauen. Eine solche Konfiguration ist auch kosteneffizient.
Außerdem ist ein Dichtelement vorzugsweise an einer Seitenwand des Kolbens vorgesehen, und eine Stelle zwischen dem Kolben und dem Zylinderrohr kann über das Dichtungselement abgedichtet werden. In diesem Fall nimmt der Kolben dann, wenn der Permanentmagnet vorwärts oder rückwärts bewegt wird, eine Druckkraft von dem Druckfluid auf. Die Druckaufnahmefläche des Kolbens bei der Vorwärtsbewegung des Permanentmagneten und die Druckaufnahmefläche des Kolbens bei der Rückwärtsbewegung des Permanentmagneten sind etwa gleich. Daher sind die Schubkräfte während der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung im Wesentlichen gleich. Dementsprechend sind auch die Antwortgeschwindigkeiten beim magnetischen Anziehen des Werkstücks und bei der Freigabe des Werkstücks im Wesentlichen gleich.
Es kann eine magnetische Abdeckung vorgesehen sein, die an dem Zylinderrohr angebracht ist und den Permanentmagneten abdeckt. Ein Dämpfungselement, das eine Dämpfung bewirkt, wenn der Permanentmagnet das Werkstück anzieht, kann lösbar an der magnetischen Abdeckung angebracht werden. Bei einer solchen Gestaltung wird das Dämpfungselement in Kontakt mit dem Werkstück gebracht, wenn der Permanentmagnet das Werkstück anzieht. Dementsprechend werden Belastungen, die auf den magnetischen Halter wirken, verringert. Im Einzelnen übernimmt das Dämpfungselement eine Dämpfungswirkung. Daher können Vibrationen des magnetischen Halters verringert werden.
Gleichzeitig dient das Dämpfungselement als eine Schlupfverhinderungsvorrichtung. Im Einzelnen tritt ein Reibungswiderstand zwischen dem Dämpfungselement und dem magnetisch angezogenen Werkstück auf. Da es schwierig ist, dass das Werkstück relativ zu dem Dämpfungselement eine Gleitbewegung vollzieht, wird hierdurch ein Trennen oder Herabfallen des Werkstücks von der magnetischen Halterung wirksam verhindert.
Bei einer solchen Konfiguration ist vorzugsweise eine Mehrzahl von Dämpfungselementen vorgesehen. Die vorstehende Dicke der Dämpfungselemente von der magnetischen Abdeckung unterscheidet sich voneinander. In diesem Fall kann eine Anziehungskraft, die auf das Werkstück wirkt, durch Austausch des Dämpfungselementes verändert werden. Der Bereich, in welchem das Dämpfungselement von der magnetischen Abdeckung vorsteht, tritt in Eingriff mit dem Werkstück. Wenn die vorstehende Dicke des Dämpfungselements von der magnetischen Abdeckung größer wird, nimmt somit der Abstand zwischen dem Permanentmagnet und dem Werkstück zu. Hierdurch wird der Einfluss der magnetischen Kraft von dem Permanentmagneten auf das Werkstück geringer.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht wesentlicher Komponenten eines magnetischen Halters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Draufsicht aus der Richtung des Pfeils A in 1;
3 ist ein Schnitt entlang der Linie III-III in 2;
4 ist ein vertikaler Schnitt, der einen Zustand zeigt, in dem ein Kolben, ein Joch und erste bis vierte Permanentmagneten gegenüber dem in 3 gezeigten Zustand nach unten verschoben sind;
5A und 5B sind jeweils schematische Seitenansichten eines magnetischen Flusses zu der Zeit, wenn die Zahl von Polen an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche gleich eins ist, beziehungsweise eine schematische Draufsicht, die einen magnetischen Sättigungsbereich zeigt;
6A und 6B sind eine schematische Seitenansicht eines magnetischen Flusses zu der Zeit, wenn die Zahl der Pole an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche gleich zwei ist (die Kombination eines N-Pols und eines S-Pols ist ein Paar), beziehungsweise eine schematische Draufsicht, die einen magnetischen Sättigungsbereich zeigt;
7 ist eine schematische Draufsicht, die einen magnetischen Sättigungsbereich zu einer Zeit zeigt, zu welcher die Zahl von Polen an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche gleich vier ist (Kombinationen eines N-Pols und eines S-Pols sind zwei Paare);
8 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Zahl der magnetischen Pole (Zahl von Kombinationen eines N-Pols und eines S-Pols) an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche und der generierten Anziehungskraft zeigt;
9A bis 9C sind Schnitte durch wesentliche Komponenten, die Zustände zeigen, in denen Dämpfungselemente, die sich hinsichtlich der Länge, um die sie von der magnetischen Abdeckung vorstehen, unterscheiden, angebracht sind;
10 ist ein Diagramm, das eine Änderung der Anziehungskraft auf das Werkstück zeigt, wenn die in 9A bis 9C gezeigten Dämpfungselemente angebracht werden;
11 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine magnetische Werkstückanziehungsfläche durch Zusammenbau von drei U-förmigen Permanentmagneten gebildet wird;
12 ist eine Ansicht von unten, die einen Zustand zeigt, in dem eine magnetische Werkstückanziehungsfläche durch den Zusammenbau von zwei U-förmigen Permanentmagneten gebildet wird;
13 ist eine Vorderansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Halbach-Reihe mit stangenförmigen Magneten gebildet wird und eine Kombination einer Gruppe von N-Polen und S-Polen an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche vorgesehen ist;
14 ist eine perspektivische Ansicht eines Permanentmagneten, der durch Magnetisieren eines zylindrischen Körpers erhalten wird, wobei die Richtung der magnetischen Pole darin eine U-Form aufweist;
15 ist eine perspektivische Ansicht eines Permanentmagneten, der durch Magnetisieren eines zylindrischen Körpers erhalten wird, wobei die magnetischen Pole darin in einer Richtung senkrecht zu der magnetischen Werkstückanziehungsfläche orientiert sind;
16 ist ein Schnitt durch wesentliche Komponenten, der die Befestigung eines anders geformten Dämpfungselementes zeigt;
17 ist ein Schnitt durch wesentliche Komponenten, der die Befestigung eines weiteren anders geformten Dämpfungselementes zeigt;
18 ist ein Schnitt durch wesentliche Komponenten, der die Befestigung eines noch anderen anders geformten Dämpfungselementes zeigt; und
19 ist ein Schnitt durch wesentliche Komponenten, der die Befestigung eines noch weiteren anders geformten Dämpfungselementes zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Bevorzugte Ausführungsformen eines magnetischen Halters gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung entsprechen die Begriffe "auf-" und "abwärts" den Auf- und Abwärtsrichtungen in den 1, 3 und 4. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist beispielshaft ein Fall beschrieben, bei dem Druckluft als ein Arbeitsfluid verwendet wird.
Die 1 bis 3 sind eine perspektivische Ansicht wesentlicher Komponenten eines magnetischen Halters 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eine Draufsicht aus der Richtung des Pfeils A in 1 beziehungsweise ein Schnitt entlang der Linie III-III in 2. Der magnetische Halter 10 zieht ein in 3 gezeigtes Werkstück 12 an und hält dieses. Selbstverständlich ist das Werkstück 12 aus einem ferromagnetischen Material hergestellt. Als konkretes Beispiel kann man sich eine dünne Stahlplatte vorstellen. Eine Dicke T1 des Werkstücks 12 liegt in der Größenordnung von 0,5–2 mm und beträgt typischerweise etwa 0,6 mm.
Der magnetische Halter 10 umfasst ein Gehäuse 20, das durch Anbringen einer Magnetabdeckung 16 und einer Kopfabdeckung 18 an einem Zylinderrohr 14 gebildet wird. Mit Bezug vor allem auf 3 besteht die Magnetabdeckung 16 aus einem hohlen Körper, in dem eine erste Gleitöffnung 22 entlang seiner Längsrichtung ausgebildet ist. In der ersten Gleitöffnung 22 sind eine untere Kammer 23 und eine erste mittlere Kammer 24 durch einen Flansch 66 (Halteelement) eines später beschriebenen Joches 64 und ein Plattenelement 42 (Partitionierungselement) ausgebildet. Im Einzelnen ist die untere Kammer 23 ein Raum zwischen einer Bodenwand der Magnetabdeckung 16 und einer unteren Endfläche des Flansches 66. Außerdem ist die erste mittlere Kammer 24 ein Raum zwischen einer oberen Endfläche des Flansches 66 und einer unteren Endfläche des Plattenelements 42.
Eine hohle zylindrische Säule 25 ist so ausgebildet, dass sie an der unteren Endfläche der Magnetabdeckung 16 vorsteht. In der hohlen zylindrischen Säule 25 ist eine erste Ringnut 26 ausgebildet, welche die erste Gleitöffnung 22 (untere Kammer 23) umgibt. In der ersten Ringnut 26 ist ein Dämpfungselement 28 vorgesehen, dessen Flansch 29a, der einen etwas größeren Durchmesser aufweist und diametral nach außen vorsteht, in die Nut eingesetzt ist. Nachdem der Flansch 29a in der ersten Ringnut 26 aufgenommen wird und durch seine Elastizität seine Ursprungsform wieder angenommen hat, wird ein Herausfallen des Flansches 29a aus der ersten Ringnut 26 verhindert. Hierdurch wird auch ein Herausfallen des Dämpfungselementes 28 aus der Magnetabdeckung 16 verhindert. Durch elastisches Deformieren des Dämpfungselementes 28 kann der Flansch 29a einfach in die erste Ringnut 26 eingesetzt beziehungsweise aus dieser entnommen werden. Anders ausgedrückt ist das Dämpfungselement 28 lösbar in der Magnetabdeckung 16 angebracht.
Ein zylindrischer Abschnitt 29b des Dämpfungselementes 28, der einen kleineren Durchmesser hat als der Flansch 29a, deckt die hohle zylindrische Säule 25 ab. Außerdem steht ein Ende des zylindrischen Abschnitts 29b ringförmig von der hohlen zylindrischen Säule 25 (Magnetabdeckung 16) vor. Außerdem ist eine Mehrzahl von einzelnen Schlitzen 29 in dem Dämpfungselement 28 ausgebildet (vgl. 2).
Das Dämpfungselement 28, das in der oben beschriebenen Weise aufgebaut ist, besteht beispielsweise aus einem geeigneten ölresistenten Material. Als Beispiel solcher bevorzugten Materialien können Fluorkautschuk, Silikonkautschuk, Chloroprenkautschuk, Nitrilkautschuk, Acrylkautschuk oder dergleichen angegeben werden. Das Material des Dämpfungselements 28 kann auch ein Harz oder Kunststoff sein.
Vorzugsweise werden mehrere der Dämpfungselemente 28 vorbereitet. In diesem Fall können als die mehreren einzelnen Dämpfungselemente 28 solche ausgewählt werden, bei denen sich die vorstehenden Längen D der zylindrischen Abschnitte 29b von der hohlen zylindrischen Säule 25 voneinander unterscheiden. Dieser Punkt wird später im Detail diskutiert.
Ein mittlerer Flankenabschnitt 30 (vgl. 3) der Magnetabdeckung 16 ist im Wesentlichen in der Form eines rechteckigen Parallelepipeds (Quader) geformt, und ein oberer Endabschnitt 32 hat im Wesentlichen eine zylindrische Form. Auf der Basis dieser unterschiedlichen Formen wird ein abgestufter Teil 34 durch den mittleren Flankenabschnitt 30 und den oberen Endabschnitt 32 an der Magnetabdeckung 16 ausgebildet. Ein erstes Dichtelement 36 ist an einer Seitenwand des oberen Endabschnitts 32 vorgesehen.
Außerdem ist in einer Seitenfläche des mittleren Flankenabschnitts 30 eine erste Anschlussöffnung 37 ausgebildet. Die erste Anschlussöffnung 37 steht mit der unteren Kammer 23 in Verbindung.
Eine zweite Gleitöffnung 38, die sich entlang der Längsrichtung des Zylinderrohres 14 erstreckt, ist in diesem ausgebildet. Der Querschnitt der zweiten Gleitöffnung 38 senkrecht zu der Längsrichtung ist im Wesentlichen perfekt kreisförmig. Außerdem öffnet sich die zweite Gleitöffnung 38 an einem oberen Ende und einem unteren Ende des Zylinderrohres 14. Im Einzelnen ist das Zylinderrohr 14 ein hohler Körper, dessen Äußeres im Wesentlichen in der Form eines rechteckigen Parallelepipeds (Quader) geformt ist.
In der Nähe der Öffnung an der unteren Endseite der zweiten Gleitöffnung 28 ist ein dünnwandiger Abschnitt 40 ausgebildet, dessen Innenwand zu der Seite der Außenwand zurückgesetzt ist. Somit ist die Dicke des dünnwandigen Abschnitts 40 im Vergleich zu anderen Bereichen kleiner. Eine untere Endfläche des dünnwandigen Abschnitts 40 liegt an dem abgestuften Teil 34 der Magnetabdeckung 16 an. Außerdem ist der obere Endabschnitt 32 der Magnetabdeckung 16 durch die zweite Gleitöffnung 38 eingesetzt und gleichzeitig in den dünnwandigen Abschnitt 40 eingesetzt. Ein Bereich zwischen dem dünnwandigen Abschnitt 40 und dem oberen Endabschnitt 32 der Magnetabdeckung 16 wird durch das erste Dichtelement 36 abgedichtet.
Eine äußere Kante des Plattenelements 42 wird zwischen einer oberen Endfläche der Magnetabdeckung 16 und einer Dachfläche des dünnwandigen Abschnitts 40 gehalten. Anders ausgedrückt wird das Plattenelement 42 durch die Magnetabdeckung 16 und das Zylinderrohr 14 geklemmt. Details des Plattenelements 42 werden später erläutert.
Die Öffnung an der oberen Endseite des Zylinderrohres 14 wird durch die Kopfabdeckung 18 geschlossen. Ein Eintrittselement 44 in der Form einer im Wesentlichen zylindrischen Säule ist so ausgebildet, dass sie an der unteren Endfläche der Kopfabdeckung 18 vorsteht. Durch Eintreten des Eintrittselements 44 in das Innere des Zylinderrohres 14 wird die Kopfabdeckung 18 in das Zylinderrohr 14 eingesetzt. Ein zweites Dichtelement 46 ist an einer Seitenwand des Eintrittselements 44 angeordnet, so dass ein Bereich zwischen dem Zylinderrohr 14 und der Kopfabdeckung 18 durch das zweite Dichtelement 46 abgedichtet wird.
Eine zweite Anschlussöffnung 50 ist in einer Seitenfläche der Kopfabdeckung 18 ausgebildet. Der zweite Anschluss 50 ist an der gleichen Seitenfläche positioniert, an welcher der erste Anschluss 37 ausgebildet ist. Ein nicht dargestellter Zufuhr- und Ablassmechanismus ist mit dem ersten Anschluss 37 und dem zweiten Anschluss 50 verbunden.
In den vier Ecken des Gehäuses 20 sind Stangenöffnungen 52 mit Boden ausgebildet, die sich jeweils von der Kopfabdeckung 18 durch das Zylinderrohr 14 und in die Nähe des unteren Endes des mittleren Flankenabschnitts 30 der Magnetabdeckung erstrecken. Gewindeabschnitte von ersten bis vierten Zugstangen 54a bis 54d (Verbindungselemente), welche durch die jeweiligen Stangenöffnungen 52 eingesetzt sind, sind mit Gewindeabschnitten, die in der Nähe der Bodenabschnitte der Stangenöffnungen 52 eingeschnitten sind, verschraubt. Außerdem sind ihre Kopfabschnitte in ringförmig gestuften Abschnitten 55, die in der Kopfabdeckung 18 vorgesehen sind, gehalten. Durch das Verschrauben der ersten bis vierten Zugstangen 54a bis 54d, werden die Kopfabdeckung 18, das Zylinderrohr 14 und die Magnetabdeckung 16 aneinander befestigt und verbunden und bilden dadurch das Gehäuse 20.
Bei dem oben beschriebenen Aufbau bestehen die Kopfabdeckung 18, das Zylinderrohr 14 und die Magnetabdeckung 16 beispielsweise aus einem paramagnetischen Metall, wie einer Aluminium-Legierung oder dergleichen. Andererseits bestehen die ersten bis vierten Zugstangen 54a bis 54d aus einem ferromagnetischen Metall, wie Gusseisen (beispielsweise einem Material entsprechend SS400 gemäß der japanischen Industrienorm JIS). Wie später beschrieben wird, dienen sie als Rotationsverhinderungselemente, das heißt sogenannte Rotationsstopps, die verhindern, dass erste bis vierte Permanentmagneten 56a bis 56d, die als ein Anziehungs- und Halteelement dienen, rotieren.
Im Inneren des Gehäuses 20 werden die erste Gleitöffnung 22 und die zweite Gleitöffnung 38 durch das Plattenelement 42 abgeteilt. Außerdem ist die zweite Gleitöffnung 38 durch einen Kolben 58 und die Kopfabdeckung 18 in eine zweite mittlere Kammer 60 und eine obere Kammer 62 unterteilt.
Andererseits ist die obere Kammer 62 zwischen dem Kolben 58 und dem Eintrittselement 44 der Kopfabdeckung 18 ausgebildet. Der zweite Anschluss 50 steht mit der oberen Kammer 62 in Verbindung.
Der magnetische Halter 10 umfasst die ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d, um damit das Werkstück 12 anzuziehen und zu halten (vgl. 3). Alle der ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d werden in dem Joch 64 durch ihre eigene Magnetkraft oder durch ein Verbindungselement, wie einen Haltebolzen oder dergleichen, gehalten.
Wie in 2 gezeigt ist, haben die ersten bis vierten Permanentmagnete 56a bis 56d jeweils im Wesentlichen eine Fächerform, wobei ihr zentraler Winkel in der Draufsicht im Wesentlichen 90° beträgt. Durch kreisförmige Anordnung eines solchen säulenförmigen Körpers wird insgesamt ein Permanentmagnet mit einer zylindrischen Säulenform hergestellt. Im Einzelnen steht der erste Permanentmagnet 56a in Kontakt mit dem zweiten Permanentmagneten 56b und dem vierten Permanentmagneten 56d, die neben dem ersten Permanentmagneten 56a liegen, und ist so angeordnet, dass er dem dritten Permanentmagneten 56c zugewandt ist.
Die Radien der ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d können beispielsweise so gewählt sein, dass sie einen Wert in der Größenordnung von 10–30 mm annehmen. Ein typisches Beispiel für die Radien ist etwa 15 mm. In diesem Fall beträgt der Durchmesser der Permanentmagneten insgesamt etwa 30 mm. Außerdem ist ein typisches Beispiel für die Höhe (Abstand von einer unteren Endfläche zu einer oberen Endfläche) der ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d etwa 10 mm.
Zum besseren Verständnis ist in 2 der Bodenwandabschnitt der Magnetabdeckung 16 nicht dargestellt. Tatsächlich werden aber die ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d durch den Bodenwandabschnitt der Magnetabdeckung 16 abgedeckt (vgl. 3).
Wenn die ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d so verschoben werden, dass sie sich gemeinsam zusammen mit dem Joch 64 und dem Kolben 58 dem Werkstück 12 annähern, wird das in 3 gezeigt Werkstück 12 angezogen. Im Einzelnen dient bei den ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d eine Sichtfläche, die dem Werkstück 12 zugewandt ist, als eine magnetische Werkstückanziehungsfläche (Anziehungs- und Haltefläche).
Die magnetische Polarität der magnetischen Werkstückanziehungsflächen sowohl des ersten Permanentmagneten 56a als auch des dritten Permanentmagneten 56c ist eine N-Polarität (Nordpol). Im Gegensatz dazu ist die magnetische Polarität der magnetischen Werkstückanziehungsflächen sowohl des zweiten Permanentmagneten 56b als auch des vierten Permanentmagneten 56d eine S-Polarität (Südpol). Dementsprechend bilden die Polaritäten der magnetischen Werkstückanziehungsflächen im Uhrzeigersinn einen N-Pol (erster Permanentmagnet 56a), einen S-Pol (zweiter Permanentmagnet 56b), einen N-Pol (dritter Permanentmagnet 56c) und einen S-Pol (vierter Permanentmagnet 56d). In diesem Fall sind Kombinationen des N-Pols und des S-Pols an den magnetischen Werkstückanziehungsflächen in zwei Paaren ausgebildet. Die magnetischen Polflächen sind so exponiert, dass der N-Pol und der S-Pol, die unterschiedliche Polaritäten aufweisen, nebeneinander liegen.
Auf der Seite der Halteflächen, die durch das Joch 64 gehalten werden, sind umgekehrt zu der obigen Gestaltung im Uhrzeigersinn ein S-Pol (erster Permanentmagnet 56a), ein N-Pol (zweiter Permanentmagnet 56b), ein S-Pol (dritter Permanentmagnet 56c) und ein N-Pol (vierter Permanentmagnet 56d) in dieser Reihenfolge nebeneinander aufgereiht.
Die erste Zugstange 54a ist an einer äußeren Umfangsseite eines Übergangsbereichs zwischen dem ersten Permanentmagneten 56a und dem zweiten Permanentmagneten 56b positioniert, oder anders ausgedrückt an einer äußeren Umfangsseite eines Übergangsbereichs zwischen dem N-Pol (erster Permanentmagnet 56a) und dem S-Pol (zweiter Permanentmagnet 56b) an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche. In der gleichen Weise sind die zweite Zugstange 54b, die dritte Zugstange 54c und die vierte Zugstange 54d jeweils an äußeren Umfangsseiten eines Übergangsbereichs zwischen dem zweiten Permanentmagnet 56b und dem dritten Permanentmagnet 56c an einer äußeren Umfangsseite eines Übergangsbereichs zwischen dem dritten Permanentmagneten 56c und dem vierten Permanentmagneten 56d beziehungsweise an einer äußeren Umfangsseite eines Übergangsbereichs zwischen dem vierten Permanentmagneten 56d und dem ersten Permanentmagneten 56a angeordnet. Schließlich sind die ersten bis vierten Zugstangen 54a bis 54d an Übergangsbereichen zwischen magnetischen Polen an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche vorgesehen.
Weil die ersten bis vierten Zugstangen 54a bis 54d aus einem ferromagnetischem Material bestehen, werden die magnetischen Kräfte von den ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d auch auf die ersten bis vierten Zugstange 54a bis 54d ausgeübt. Im Einzelnen werden Anziehungskräfte zwischen den ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d und den ersten bis vierten Zugstangen 54a bis 54d generiert.
Da, wie oben beschrieben wurde, gegenseitige Anziehungskräfte zwischen den ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d und den ersten bis vierten Zugstangen 54a bis 54d auftreten, werden die ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d an einer Rotation gehindert. Letztlich wirken die ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d dahingehend, dass sie eine Rotation des Kolbens 58 und des Jochs 64 stoppen. Auf diese Weise kann durch die ersten bis vierten Zugstangen 54a bis 54d, die der Ausbildung des Gehäuses 20 dienen, das Rotationsdrehmoment der ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d im Wesentlichen gleich Null gemacht werden.
Wenn die ersten bis vierten Zugstangen 54a bis 54d in der oben beschriebenen Weise positioniert sind, wird das Rotationsdrehmoment, das in dem ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d generiert wird auf ein Minimum reduziert. Anders ausgedrückt kann das Stoppen der Rotation noch effizienter umgesetzt werden.
Wie oben beschrieben wurde, werden die ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d in dem Joch 64 gehalten (vgl. 3). Im Einzelnen umfasst das Joch 64 den Flansch 66 mit großem Durchmesser und einen Schaft 68 mit kleinem Durchmesser. Die ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d werden an dem Flansch 66 durch ihre eigene Magnetkraft gehalten oder durch Verbindungselemente, wie Bolzen oder dergleichen. Der Flansch 66 und der Schaft 68 sind integral in dem Joch 64 ausgebildet (aus demselben Element). Da das Joch 64 aus einem ferromagnetischem Metall, wie Gusseisen (einem Material entsprechend SS400) besteht, ist es möglich, dass die ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d magnetisch zu dem Flansch 66 angezogen werden.
Die Dicke des Flansches 66 wird beispielsweise im Bereich von 10 mm eingestellt. Der Flansch 66 dient als ein Sicherheits- oder Backup-Joch. Außerdem ist an einer Seitenwand des Flansches 66 ein Verschleißring 70 vorgesehen. Durch den Verschleißring 70 wird das Auftreten eines Verschiebens oder Schlupfes des Zentrums des Flansches 66 relativ zu dem Zentrum der ersten Gleitöffnung 22 vermieden, und der Flansch 66 und durch dessen Verlängerung das Joch 64 werden entlang des Inneren der ersten Gleitöffnung 22 geführt.
Andererseits ist an der oberen Endfläche des Flansches 66 eine ringförmige Aussparung oder Vertiefung 72 ausgebildet, die zu der Seite der unteren Endfläche zurückgesetzt ist. Außerdem ist ein Bolzenloch 76, in welches ein Verbindungsbolzen 74 eingeschraubt wird, an dem oberen Ende des Schaftes 68 ausgebildet.
Das Plattenelement 42 ist zwischen dem Kolben 58 und den ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d (dem Flansch 66 des Joches 64) angeordnet. Zu diesem Zweck ist ein Einsetzloch 78 im Wesentlichen im Zentrum des Plattenelements 42 als Durchgangsöffnung ausgebildet, um dem Schaft 68 des Joches 64 einen Durchtritt zu ermöglichen. Selbstverständlich ist der Innendurchmesser des Einsetzloches 78 kleiner als der Außendurchmesser des Kolbens 58.
Außerdem ist an einer unteren Endfläche des Plattenelements 42 ein scheibenförmiger Vorsprung 80 ausgebildet, der zu dem Flansch 66 vorsteht. Wenn der Kolben 58, das Joch 64 und die ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d an dem oberen Totpunkt positioniert sind (vgl. 3), der einem Verschiebungsendpunkt entspricht, tritt der scheibenförmige Vorsprung 80 in die ringförmige Vertiefung 72, die in dem Flansch 66 des Joches 64 ausgebildet ist.
Eine breite zweite Ringnut 82 ist in einer oberen Endfläche des Plattenelements 42 ausgebildet. Ein ringförmiger erster Dämpfer 84 ist in der zweiten Ringnut 82 aufgenommen. Eine untere Endfläche des Kolbens 58 schlägt bei Erreichen des unteren Totpunktes, der einem anderen Verschiebungsendpunkt entspricht, an dem ersten Dämpfer 84 an (vgl. 4).
Außerdem ist an dem Plattenelement 42 in der Nähe des Einsetzloches 78 eine Verbindungsnut 85 ausgebildet, die eine Verbindung zwischen der ersten mittleren Kammer 24 und der zweiten mittleren Kammer 60 ermöglicht. Durch die Verbindungsnut 85 ist es möglich, dass sich Druckluft aus der ersten mittleren Kammer 24 in die zweite mittlere Kammer 60 bewegt, oder dass sich Druckluft aus der zweiten mittleren Kammer 60 in die erste mittlere Kammer 24 bewegt.
Eine obere Endfläche des Schafts 68, der durch das Einsetzloch 78 des Plattenelements 42 eingesetzt wurde, wird in ein Einsetzloch 86, das in einer unteren Endfläche des Kolbens 58 ausgebildet ist, eingesetzt. In dem Kolben 58 ist von dessen oberer Endfläche ein Bolzensackloch 88 zu dem Einsetzloch 86 hin ausgebildet. Der Verbindungsbolzen 74, der in dem Bolzensackloch gestoppt ist, wird in das Bolzenloch 76 eingeschraubt. Hierdurch werden der Kolben 58 und das Joch 64 miteinander verbunden, und die ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d werden durch das Joch 64 indirekt an dem Kolben 58 gehalten.
An einer Seitenwand des Kolbens 58 ist ein drittes Dichtelement 90 vorgesehen. Ein Bereich zwischen dem Kolben 58 und dem Zylinderrohr 14 wird durch das dritte Dichtelement 90 abgedichtet. Im Einzelnen wird Druckluft in der oberen Kammer 62 an einer Leckage zwischen der Seitenwand des Kolbens 58 und einer Innenwand der zweiten Gleitöffnung 38 des Zylinderrohres 14 in die zweite mittlere Kammer 60 gehindert. Aus dem gleichen Grund wird Luft in der zweiten mittleren Kammer 60 an einem Austritt (Leckage) in die obere Kammer 62 gehindert.
Eine breite dritte Ringnut 92 ist an einer oberen Endfläche des Kolbens 58 ausgebildet. Ein ringförmiger zweiter Dämpfer 94 ist in der dritten Ringnut 92 aufgenommen. Wenn der Kolben 58 einen oberen Totpunkt erreicht, schlägt der zweite Dämpfer 94 an der unteren Endfläche des Eintrittselements 44 der Kopfabdeckung 18 an (vgl. 3).
Der magnetische Halter 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist im Wesentlichen in der oben beschriebenen Weise aufgebaut. Als nächstes werden die Betriebsweise und vorteilhafte Wirkungen bei der Betätigung des magnetischen Halters 10 beschrieben.
Der magnetische Halter 10 wird beispielsweise an einem distalen Ende eines nicht dargestellten Roboterarms angebracht. Indem der Roboter bestimmte Operationen durchführt, werden außerdem wie in 3 gezeigt die magnetischen Werkstückanziehungsflächen der ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d so angeordnet, dass sie dem Werkstück 12 zugewandt sind. Zu dieser Zeit werden der Kolben 58, das Joch 64 und die ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d an einem oberen Totpunkt positioniert. Zu diesem Zeitpunkt werden dementsprechend die magnetischen Kräfte der ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d nicht auf das Werkstück 12 aufgebracht.
Als nächstes wird von dem Zufuhr- und Ablassmechanismus durch den zweiten Anschluss 50 Druckluft der oberen Kammer 62 zugeführt. Die Druckluft presst den Kolben 58 von dessen oberer Endfläche her. Gleichzeitig wird durch die Wirkung des Zufuhr- und Ablassmechanismus Druckluft durch den ersten Anschluss 37 aus der unteren Kammer 23 abgelassen. Die Druckluft verschiebt sich durch die Verbindungsnut 85 aus der zweiten mittleren Kammer 60 in die erste mittlere Kammer 24. Außerdem tritt die Druckluft aus der ersten mittleren Kammer 24 zwischen der Seitenwand des Flansches 66 und der Innenwand der ersten Gleitöffnung 22 hindurch und verschiebt sich in die untere Kammer 23. Anschließend wird die oben genannte Druckluft ebenfalls durch den ersten Anschluss 37 abgelassen.
Der Kolben 58, welcher den Druck von der Druckluft in der oberen Kammer 62 aufgenommen hat, wird in einer Richtung verschoben, in welcher er sich dem Plattenelement 42 annähert (er sinkt ab). Da die untere Kammer 23, die erste mittlere Kammer 24 und die zweite mittlere Kammer 60 unter Unterdruck stehen, lässt sich der Kolben 58 leicht verschieben.
Gleichzeitig mit dem Absinken des Kolben 58 werden auch das Joch 64, das mit dem Kolben 58 verbunden ist, und die ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d, die mit dem Joch 64 verbunden sind, abgesenkt. Hierdurch nähern sich die ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d dem Werkstück 12 an. Schließlich erreichen der Kolben 58, das Joch 64 und die ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d einen unteren Totpunkt, so dass der in 4 gezeigte Zustand hergestellt wird.
Wenn der Kolben 58 den unteren Totpunkt erreicht, tritt der Kolben 58 in Anlage gegen den ersten Dämpfer 84, der an dem Plattenelement 42 vorgesehen ist. Vibrationen oder Kollisionen, die zum Zeitpunkt des Anschlags auftreten, werden durch den ersten Dämpfer 84 gedämpft oder gepuffert, so dass eine Vibration des magnetischen Halters 10 ausreichend vermieden werden kann. Da eine Beschädigung des Kolbens 58 oder des Plattenelements 42 vermieden wird, lässt sich außerdem die Haltbarkeit des magnetischen Halters 10 verbessern.
Wenn die ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d den unteren Totpunkt erreichen, werden ihre magnetischen Kräfte auf das Werkstück 12 ausgeübt, weil ihre jeweiligen magnetischen Werkstückanziehungsflächen ausreichend nah an dem Werkstück 12 positioniert werden. Im Einzelnen wird das Werkstück 12 durch die magnetischen Kräfte der ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d angezogen und das Werkstück 12 wird durch den Bodenwandabschnitt der Magnetabdeckung 16 zu den ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d angezogen und durch diese gehalten. Weil der Flansch 66 des Jochs 64 als ein Backup-Joch dient, wird das Werkstück 12 außerdem noch besser angezogen und gehalten.
Da die magnetische Abdeckung 16 aus einem paramagnetischem Metall besteht, kann die Magnetabdeckung 16 nicht als ein Joch dienen. Im Einzelnen tritt das Joch nicht zwischen die ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d und das Werkstück 12. Dadurch wird das Ausüben eines Einflusses auf die Bildung des magnetischen Weges zwischen den ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d und dem Werkstück 12 vermieden.
Da das Dämpfungselement 28 an der unteren Endfläche der Magnetabdeckung 16 vorgesehen ist, stört das Dämpfungselement 28 das Anschlagen des Werkstückes 12, wenn das Werkstück 12 magnetisch zu der Bodenwand der Magnetabdeckung 16 angezogen wird. Durch diese Einwirkung werden Belastungen, die auf die Magnetabdeckung 16 und durch Übertragung auf den magnetischen Halter 10 wirken, verringert. Im Einzelnen erfüllt das Dämpfungselement 28 eine Dämpfungs- oder Pufferfunktion. Dementsprechend können Vibrationen des magnetischen Halters 10 ausreichend verringert werden und gleichzeitig wird eine Beschädigung der Magnetabdeckung 16 oder der ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56b vermieden.
Zwischen dem Dämpfungselement 28 und dem magnetisch angezogenen Werkstück 12 tritt ein Reibungswiderstand auf. Da es schwierig für das Werkstück 12 ist, relativ zu dem Dämpfungselement 28 eine Gleitbewegung zu vollziehen, wird somit das Trennen oder Herabfallen des Werkstücks 12 von dem magnetischen Halter 10 wirksam verhindert. Gleichzeitig mit der Dämpfungswirkung übernimmt somit das Dämpfungselement 28 auch die Wirkung einer Schlupfverhinderung. Anders ausgedrückt dient das Dämpfungselement 28 als eine Schlupfverhinderungsvorrichtung.
In den 5A und 5B sind ein magnetischer Fluss, der beim Stand der Technik auftritt, bei dem die magnetische Werkstückanziehungsfläche lediglich ein Pol eines N-Pols ist, und ein Bereich, in dem eine magnetische Sättigung auftritt, schematisch dargestellt. In diesem Fall tritt der magnetische Fluss, der von dem N-Pol der magnetischen Werkstückanziehungsfläche beginnt, durch das Innere des Werkstücks 12 und wird zu dem S-Pol an der hinteren Fläche gerichtet. Der Bereich, in dem magnetische Sättigung aufgetreten ist, hat eine im Wesentlichen kreisförmige Gestalt.
Andererseits sind die 6A und 6B schematische Ansichten, die einen magnetischen Fluss zeigen, der auftritt, wenn eine Kombination eines N-Pols und eines S-Pols als ein Paar an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche ausgebildet ist, und einen Bereich, in dem magnetische Sättigung auftritt, zeigen. Bei dieser Konfiguration tritt der magnetische Fluss, der von dem N-Pol einer magnetischen Werkstückanziehungsfläche ausgeht, durch das Innere des Werkstücks 12 und wird zu einem S-Pol neben der Werkstückanziehungsfläche gerichtet und zu einem S-Pol an dessen hinteren Außenfläche. Außerdem tritt der magnetische Fluss, der von dem N-Pol ausgeht, welcher an der hinteren Fläche der magnetischen Anziehungsfläche positioniert ist, durch das Innere des Werkstücks 12 hindurch und wird zu einem S-Pol der Werkstückanziehungsfläche gerichtet, wobei er gleichzeitig durch das Innere des Joches 64 hindurchtritt und zu dem S-Pol an der hinteren Fläche der magnetischen Werkstückanziehungsfläche gerichtet wird. Dementsprechend tritt die magnetische Sättigung abgesehen davon, dass sie kreisförmig ist, auch an einer Position entlang des Durchmessers auf.
7 ist eine schematische Ansicht, die einen magnetischen Fluss zeigt, der auftritt, wenn eine Kombination eines N-Pols und eines S-Pols als zwei Paare an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche ausgebildet ist, und einen Bereich, in welchem magnetische Sättigung auftritt. In diesem Fall tritt die magnetische Sättigung abgesehen von ihrer kreisförmigen Gestalt auch an Positionen entlang zweier Durchmesser auf. Im Vergleich zu der oben beschriebenen Konfiguration, wenn eine Kombination von N-Polen und S-Polen gebildet wird, versteht es sich, dass die Menge des magnetischen Flusses, der durch das Innere des Werkstücks 12 hindurchtritt, größer wird.
8 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Außendurchmessern der Permanentmagneten und den dadurch generierten Anziehungskräften zeigt, wobei ein magnetischer Halter, bei dem ein einzelner Permanentmagnet verwendet wird und die magnetische Werkstückanziehungsfläche einen einzelnen darauf ausgebildeten N-Pol aufweist (
(schwarzes Viereck)), ein magnetischer Halter, bei dem zwei Permanentmagneten verwendet werden und die magnetische Werkstückanziehungsfläche einen N-Pol und einen S-Pol aufweist, wobei eine Kombination eines N-Pols und eines S-Pols als ein Paar darauf ausgebildet ist (♦-Linie (schwarze Raute)), und ein magnetischer Halter 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, bei dem vier Permanentmagneten der ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d verwendet werden und die magnetische Werkstückanziehungsfläche eine Kombination von N-Polen und S-Polen aufweist, die darauf als zwei Paare ausgebildet sind (
(schwarzes Dreieck)), gezeigt werden. Es versteht sich, dass die Materialien und Haltekräfte der Permanentmagneten bei jedem der magnetischen Halter und die Gesamtdimensionen der Permanentmagneten jeweils gleich sind.
Es ergibt sich auch aus 8, dass dann, wenn die Zahl der magnetischen Pole an den magnetischen Werkstückanziehungsflächen zunimmt, die Anziehungskraft größer wird. Insbesondere wenn der Außendurchmesser der Permanentmagnete insgesamt 20 mm übersteigt, oder wenn die Dicke des Werkstücks 12 klein wird, wird der Unterschied der Anziehungskräfte betont. Aus dieser Tatsache wird deutlich, dass durch Ausbilden der Kombination der N-Pole und der S-Pole an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche als ein Paar oder mehr und insbesondere zwei Paare oder mehr eine ausreichende Anziehungskraft erreicht wird, so dass selbst dann, wenn das Werkstück 12 aus einer dünnen Stahlplatte besteht und ein schweres Objekt ist, dieses angezogen und gehalten werden kann. Wie oben beschrieben wurde, kommt dies daher, dass durch die Kombination von N-Polen und S-Polen, die auf der magnetischen Werkstückanziehungsfläche ausgebildet sind, die Größe des magnetischen Flusses, der durch das Innere des Werkstücks 12 hindurchtritt, größer wird.
Wie oben angemerkt wurde, wird durch die Kombination von N-Polen und S-Polen, die auf der magnetischen Werkstückanziehungsfläche ausgebildet sind, die Anziehungskraft auf das Werkstück 12 größer. Insbesondere ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Kombination von N-Polen und S-Polen in zwei Paaren auf der magnetischen Werkstückanziehungsfläche ausgebildet. Dadurch wird eine ausreichende Anziehungskraft erreicht.
Wird angenommen, dass die Materialien und Eigenschaften der Permanentmagnete gleich sind, kann dementsprechend bei der vorliegenden Ausführungsform und bei gleichen Außendurchmessern die Anziehungskraft auf das Werkstück 12 erhöht werden. Dies bringt mit sich, dass Werkstücke 12 mit deutlich größerem Gewicht angezogen und gehalten werden können.
Wenn alternativ die Anziehungskraft gleich bleiben soll, können die Permanentmagneten insgesamt mit kleinerem Durchmesser gestaltet werden. Anders ausgedrückt kann der magnetische Halter 10 kompakt und in geringerer Größe ausgestaltet werden.
Die Anziehungskraft auf das Werkstück 12 kann ebenfalls eingestellt werden, indem die vorstehende Länge D, um welche der zylindrische Abschnitt 29b des Dämpfungselements 28 von der hohlen zylindrischen Säule 25 (Magnetabdeckung 16) vorsteht, modifiziert wird. Hinsichtlich dieses Punktes wird eine Beschreibung mit Bezug auf die 9A bis 9C und 10 gegeben. Um die Beschreibung zu erleichtern, werden die in den 9A bis 9C gezeigten Dämpfungselemente mit den Bezugszeichen 28A, 28B beziehungsweise 28C bezeichnet.
Jedes der Dämpfungselemente 28A, 28B, 28C umfasst zylindrische Abschnitte 29bA, 29bB beziehungsweise 29bC. Wie sich durch den Unterschied zwischen den 9A bis 9C ergibt, wird außerdem die vorstehende Länge D1, D2, D3 um welche die zylindrischen Abschnitte 29bA, 29bB, 29bC von der hohlen zylindrischen Säule 25 vorstehen, in dieser Reihenfolge größer. Im Einzelnen gilt für die vorstehenden Längen D1 bis D3 die Beziehung D1 < D2 < D3.
Wie oben beschrieben wurde, wirken die Dämpfungselemente 28A bis 28C auf das Werkstück 12 ein, wenn das Werkstück 12 magnetisch zu der Bodenwand der Magnetabdeckung 16 angezogen wird. Dementsprechend wird der Abstand zwischen dem Werkstück 12 und den ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d, die an dem unteren Totpunkt angekommen sind, in der Reihenfolge der Dämpfungselemente 28A, 28B und 28C größer. Dies liegt daran, dass durch Anlage des Werkstücks 12 an den zylindrischen Abschnitten 29bA, 29bB, 29bC, die von der hohlen zylindrischen Säule 25 vorstehen, verhindert wird, dass das Werkstück 12 über diese Länge hinaus näher zu den ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d gelangt.
10 ist ein Diagramm, das eine Beziehung eines Abstandes zwischen dem Werkstück 12 und den ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d sowie eine Änderung der Anziehungskraft auf das Werkstück 12 durch die ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d zeigt. In 10 sind die Abstände für die vorstehenden Längen D1, D2 oder D3 auf der horizontalen Achse als D1, D2, D3 gezeigt.
Aus 10 ist erkennbar, dass bei einer Zunahme des Abstandes die Anziehungskraft kleiner wird. Der Grund hierfür ist, dass es bei einer Vergrößerung des Abstandes schwieriger wird, die Anziehungskraft der ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d auf das Werkstück 12 auszuüben.
Aus Gründen, wie sie oben beschrieben wurden, kann die Anziehungskraft auf das Werkstück 12 in geeigneter Weise eingestellt werden, indem die Dämpfungselemente 28, deren vorstehende Längen D sich unterscheiden, ausgetauscht werden. Wenn das Werkstück 12 ein Objekt mit einem großen Gewicht ist, kann dementsprechend die Anziehungskraft beispielsweise erhöht werden, und es wird schwieriger, dass das Werkstück 12 während des Transports herabfällt. Wenn dagegen das Werkstück 12 nur ein geringes Gewicht hat, kann abgesehen davon, dass das Herabfallen des Werkstücks 12 vermieden wird, die Anziehungskraft bis zu einem Grad verringert werden, der es dem Werkstück 12 ermöglicht, nach seinem Transport einfach von der magnetischen Anziehungskraft der ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d freigegeben zu werden.
Im Einzelnen werden als Dämpfungselement 28 mehrere dieser Elemente vorbereitet, die sich hinsichtlich ihrer von der hohlen zylindrischen Säule 25 vorstehenden Länge D unterscheiden. Die Einsatzflexibilität wird verbessert, indem beispielsweise die Dämpfungselemente 28 in passender Weise so ausgetauscht werden, dass sie einem zu transportierenden Werkstück 12 mit geringem Gewicht oder höherem Gewicht zugeordnet werden.
Wenn mehrere Dämpfungselemente 28 in der oben beschriebenen Weise verwendet werden, können sich ihre Farben voneinander für jedes dieser Elemente, das eine andere vorstehende Länge D aufweist, unterscheiden. Im Einzelnen haben bei dem oben beschriebenen Beispiel das Dämpfungselement 28A mit der vorstehenden Länge D1, das Dämpfungselement 28B mit der vorstehenden Länge D2 und das Dämpfungselement 28C mit der vorstehenden Länge D3 vorzugsweise jeweils andere Farben. Hierdurch kann ein Dämpfungselement 28 mit einer gewünschten vorstehenden Länge einfach anhand der Farbe des Dämpfungselements 28 ausgewählt werden. Dementsprechend wird die fehlerhafte Anbringung eines Dämpfungselementes 28 vermieden.
Das Merkmal der einfachen Identifizierung oder Überprüfung der Dämpfungselemente 28, die sich hinsichtlich der vorstehenden Länge D unterscheiden, ist nicht darauf eingeschränkt, unterschiedliche Farben zu verwenden. Beispielsweise kann auch ein geeignetes Identifizierungsmittel, wie Markierungen oder dergleichen vorgesehen sein, durch welche das Aussehen der jeweiligen Dämpfungselemente 28 verändert wird.
Nachdem das Werkstück 12 in der oben beschriebenen Weise angezogen wurde (magnetisch angezogen), werden das distale Armende und der magnetische Halter 10 zu geeigneten Positionen bewegt, indem der Roboter vorbestimmte Operationen durchführt. Hierbei wird auch das Werkstück 12 bewegt.
Als nächstes wird durch den Zufuhr- und Ablassmechanismus die Druckluft von der oberen Kammer 62 durch den zweiten Anschluss 50 abgelassen. Gleichzeitig wird Druckluft von den Zufuhr- und Ablassmechanismus durch den ersten Anschluss 37 in die untere Kammer 23 eingeführt. Ein Teil der Druckluft tritt zwischen dem Flansch 66 und der Seitenwand der ersten Gleitöffnung 22 in die erste Zwischenkammer 24 ein und tritt außerdem durch die Verbindungsnut 85 hindurch und in die zweite Zwischenkammer 60 ein. Wenn der Flansch 66 des Joches 64 den Druck von der Druckluft in der unteren Kammer 23 aufnimmt, nimmt dementsprechend auch gleichzeitig der Kolben 58 ebenfalls den Druck von der Druckluft in der ersten mittleren Kammer 24 auf. Da die obere Kammer 62 unter Unterdruck gesetzt ist, wird der Kolben 58 in einer Richtung verschoben, in der er sich von dem Plattenelement 42 entfernt (er steigt an).
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das dritte Dichtelement 90 an der Seitenwand des Kolbens 58 vorgesehen. Im Einzelnen ist kein Dichtelement zwischen dem Joch 64 und der Innenwand der zweiten mittleren Kammer 60 vorgesehen. Bei dem oben beschriebenen Prozess ist daher das Element, welches die Druckkraft der der oberen Kammer 62 zugeführten Druckluft und die Druckkraft des Gases, das sich in die zweite mittlere Kammer 60 bewegt hat, aufnimmt, in beiden dieser Fälle der Kolben 58. Obwohl ein Bereich, der durch den Schaft 68 abgedeckt wird, an der unteren Endfläche des Kolbens 58 existiert, nimmt außerdem auch der Flansch 66 den Druck der Druckluft auf. Im Einzelnen sind die Druckaufnahmefläche beim Absinken des Kolbens 58 und die Druckaufnahmefläche beim Ansteigen des Kolbens 58 im Wesentlichen gleich. Dementsprechend kann eine Verringerung des Schubes, der zum Anheben des Kolbens benötigt wird, vermieden werden.
Dem angehobenen Kolben 58 folgend werden auch das Joch 64 und die ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d integral mit diesem angehoben. Im Einzelnen werden die ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d physisch von dem Werkstück 12 getrennt, und als Folge hieraus können die magnetischen Kräfte der ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d nicht mehr auf das Werkstück 12 ausgeübt werden. Dementsprechend wird das Werkstück 12 von der Belastung durch die Magnetkraft der ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d freigegeben.
Der Kolben 58, das Joch 64 und die ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d kommen schließlich an dem oberen Totpunkt an. Mit anderen Worten wird der in 3 gezeigt Zustand wieder hergestellt.
Wenn der Kolben 58 den oberen Totpunkt erreicht, tritt der scheibenförmige Vorsprung 80 des Plattenelements 42 in die in dem Flansch 66 des Jochs 64 ausgebildete ringförmige Vertiefung 72 ein. Außerdem schlägt der zweite Dämpfer 94, der an dem Kolben 58 vorgesehen ist, an dem Eintrittselement 44 der Kopfabdeckung 18 an. Vibrationen oder Kollisionen, die beim Anschlagen auftreten, werden durch den zweiten Dämpfer 94 gedämpft und gepuffert. Daher werden Vibrationen des magnetischen Halters ausreichend verringert. Da eine Beschädigung des Kolbens 58 oder der Kopfabdeckung 18 vermieden wird, kann außerdem die Haltbarkeit des magnetischen Halters 10 verbessert werden.
Während des Ablaufs des oben beschriebenen Prozesses wird außerdem eine Rotation der ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d verhindert. Wie oben angemerkt wurde, liegt dies daran, dass die ersten bis vierten Zugstangen 54a bis 54d in der Nähe der ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d angeordnet sind. Da die Rotation der ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d auf diese Weise eingeschränkt wird, kann beispielsweise eine Änderung der magnetischen Flussdichte in der Nähe des Autoschalters vermieden werden. Dementsprechend kann auch das Auftreten von Fehlfunktionen des Autoschalters, die durch eine Änderung der magnetischen Flussdichte bewirkt würden, ebenfalls vermieden werden.
Die ersten bis vierten Zugstangen 54a bis 54d dienen als Elemente, welche die Kopfabdeckung 18, das Zylinderrohr 12 und die Magnetabdeckung 16 fest aneinander befestigen, um dadurch das Gehäuse 20 zu bilden. Da die Rotation der ersten bis vierten Permanentmagneten 56a bis 56d verhindert wird, besteht außerdem keine Notwendigkeit, andere Elemente zu diesem Zweck vorzusehen. Dementsprechend wird eine Erhöhung der Teilezahl vermieden. Gleichzeitig kann der magnetische Halter 10 kompakt gebaut werden, wobei er außerdem Kostenvorteile aufweist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht besonders auf die oben beschriebene Ausführungsform eingeschränkt und verschiedene Modifikationen können an ihr vorgenommen werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Wie in 11 gezeigt ist, können beispielsweise zwei oder mehr U-förmige Permanentmagneten 100 kombiniert werden (in 11 sind drei gezeigt), und zwei oder mehr der N-Pole und zwei oder mehr der S-Pole können an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche vorgesehen sein. Abgesehen von einer solchen Kombination können die U-förmigen Permanentmagneten 100 (in 12 sind zwei dargestellt) so kombiniert werden, dass ihre magnetischen Polflächen so aufgereiht sind, wie es in 12 gezeigt und von unten gesehen ist.
Außerdem kann, wie in 13 gezeigt ist, eine Kombination von drei oder mehr stangenförmigen Magneten 102 (in 13 sind drei gezeigt) in einer sogenannten Halbach-Reihe (Halbach Array) ausgebildet sein, und eine Kombination einer Gruppe von N-Polen und S-Polen kann an der Werkstückanziehungsfläche vorgesehen sein.
Obwohl bei der oben beschriebenen Ausführungsform mehrere Permanentmagneten verwendet werden, kann auch ein einzelner Permanentmagnet eingesetzt werden, der hergestellt wird, indem er so magnetisiert wird, dass eine Anordnung von N-Polen und S-Polen in zwei oder mehr Paaren an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche vorliegt.
Als ein Beispiel eines solchen Permanentmagneten wird, wie in 14 gezeigt ist, die Magnetisierung eines bestimmten Objektes, beispielsweise eines zylindrischen Körpers 98, so durchgeführt, dass die Orientierung der magnetischen Pole U-förmig ausgestaltet wird. Ein solcher Permanentmagnet kann dadurch hergestellt werden, dass ein U-förmiger Magnet sehr nahe an eine Bodenfläche des zylindrischen Körpers 98 gebracht wird. Dadurch werden ein N-Pol und ein S-Pol an der Bodenfläche ausgebildet. Im Einzelnen wird die eine Bodenfläche die magnetische Werkstückanziehungsfläche, während in dem Rest der anderen Bodenfläche keine magnetischen Pole ausgebildet werden.
Abgesehen von der Anordnung eines U-förmigen Permanentmagneten sehr nahe an einer Bodenfläche des zylindrischen Körpers 98 oder dergleichen kann außerdem dadurch, dass ein anderer U-förmiger Permanentmagnet sehr nahe zu der anderen Bodenfläche gebracht wird, wie es in 15 gezeigt ist, ein Permanentmagnet hergestellt werden, bei dem ein N-Pol und ein S-Pol an einer Bodenfläche, die als die magnetische Werkstückanziehungsfläche dient, und ein S-Pol und ein N-Pol an der rückseitigen Oberfläche ausgebildet werden. Im Einzelnen wird in diesem Fall die Magnetisierung so durchgeführt, dass die magnetischen Pole senkrecht zu der Werkstückanziehungsfläche gerichtet sind. Außerdem ist es möglich, den ersten Dämpfer 84 an der unteren Endfläche des Kolbens 58 anzuordnen. Andererseits kann der zweite Dämpfer 94 an der unteren Endfläche des Eintrittselements 44 der Kopfabdeckung 18 angeordnet werden.
Außerdem kann der erste Dämpfer 84 oder der zweite Dämpfer 94 weggelassen werden.
Des Weiteren ist das Dämpfungselement nicht besonders auf die oben beschriebenen Dämpfungselemente 28 und 28A bis 28C eingeschränkt. Wie in 16 gezeigt ist, kann beispielsweise ein Dämpfungselement 110 vorgesehen sein, das einen Flansch 29c aufweist, der diametral nach innen vorsteht. In diesem Fall ist an der hohlen zylindrischen Säule 25 eine erste Ringnut 112 ausgebildet, die diametral nach innen zurückgesetzt ist. Der Flansch 29c kann in die ersten Ringnut 112 eingepresst sein.
Wie in den 17 und 18 gezeigt ist, kann außerdem ein Dämpfungselement 114 oder ein Dämpfungselement 116 verwendet werden, deren Querschnitt in der Dickenrichtung konisch ausgebildet ist. In diesem Fall könne eine erste Ringnut 118 oder eine erste Ringnut 120 an der Endfläche der hohlen zylindrischen Säule 25 (vgl. 17) oder alternativ an der Seitenwand (vgl. 18) ausgebildet sein. In beiden dieser Fälle wird durch die konische Form der Dämpfungselemente 114, 116 verhindert, dass diese aus den ersten Ringnuten 118, 120 herausgezogen werden.
Die Befestigung an der Magnetabdeckung 16 ist außerdem nicht besonders auf das Einpressen des Flansches 29a in die erste Ringnut 26 oder dergleichen beschränkt. Wie in 19 gezeigt ist, kann insbesondere ein Dämpfungselement 122 über Schrauben 124 an der Magnetabdeckung 16 befestigt werden. In diesem Fall muss das Dämpfungselement 122 nicht notwendigerweise ringförmig ausgestaltet sein. Vielmehr kann auch eine Mehrzahl von bogenförmigen Dämpfungselementen 122 angebracht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 55-078505 A [0003]
JP 51-102174 U [0003, 0003]

Claims

Ein magnetischer Halter (10), welcher ein Werkstück (12) mit einer dem Werkstück (12) zugewandten magnetischen Werkstückanziehungsfläche durch magnetische Kräfte wenigstens eines Permanentmagneten (56a–56d; 98) anzieht und hält, wobei der magnetische Halter (10) einen Kolben (58) aufweist, der in einem Zylinderrohr (14) aufgenommen ist, wobei der wenigstens eine Permanentmagnet (56a–56d; 98) so gestaltet ist, dass er in einer Richtung verschoben wird, die der Verschiebungsrichtung des Kolbens (58) entspricht, und dem Kolben (58), der eine Druckkraft von einem Druckfluid aufnimmt und dadurch verschoben wird, folgt, und wobei der wenigstens eine Permanentmagnet (56a–56d; 98) so angeordnet ist, dass an der magnetischen Werkstückanziehungsfläche eine Kombination eines N-Pols und eines S-Pols gebildet wird.
Der magnetische Halter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Permanentmagnet (56a–56d; 98) in einer Richtung senkrecht zu der magnetischen Werkstückanziehungsfläche magnetisiert ist.
Der magnetische Halter (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der N-Pol und der S-Pol jeweils als ein Pol auf der magnetischen Werkstückanziehungsfläche vorgesehen sind.
Der magnetische Halter (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der N-Pol und der S-Pol jeweils als zwei Pole an der magnetischen Werkstückhaltefläche vorgesehen sind.
Der magnetische Halter (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagneten (56a–56d) über ein Joch (64) an dem Kolben (58) gehalten werden.
Der magnetische Halter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens drei Permanentmagneten (102), die in einer Halbach-Reihe mit zwei Permanentmagneten (102), die in einer Richtung senkrecht zu der magnetischen Werkstückanziehungsfläche magnetisiert sind, angeordnet sind, wobei ein N-Pol eines der beiden Permanentmagneten und ein S-Pol des anderen der beiden Permanentmagneten (102) auf der magnetischen Werkstückanziehungsfläche freiliegen.
Der magnetische Halter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagneten durch U-förmige Magneten (100) gebildet werden, wobei ein N-Pol und ein S-Pol jedes der U-förmigen Magneten (100) auf der magnetischen Werkstückanziehungsfläche freiliegt.
Der magnetische Halter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotationsverhinderungselement (54a–54d) zur Verhinderung der Rotation des wenigstens einen Permanentmagneten (56a–56d; 98) in dem Zylinderrohr (14) vorgesehen ist.
Der magnetische Halter (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotationsverhinderungselement (54a–54d) aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist und an einem Übergangsbereich zwischen dem N-Pol und dem S-Pol, die auf der magnetischen Werkstückanziehungsfläche nebeneinander liegen, angeordnet ist.
Der magnetische Halter (10) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotationsverhinderungselement (54a–54d) ein Verbindungselement (54a–54d) ist, das dazu ausgestaltet ist, das Zylinderrohr (14) mit einer Kopfabdeckung (18) zu verbinden.
Der magnetische Halter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtelement (90) an einer Seitenwand des Kolbens (58) vorgesehen ist und dass ein Bereich zwischen dem Kolben (58) und dem Zylinderrohr (14) dazu ausgestaltet ist, durch das Dichtelement (90) abgedichtet zu werden.
Der magnetische Halter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Magnetabdeckung (16), die an dem Zylinderrohr (14) angebracht ist und den wenigstens einen Permanentmagneten (56a–56d; 98) abdeckt, wobei ein Dämpfungsmechanismus (28), der eine Dämpfung bewirkt, wenn der wenigstens eine Permanentmagnet (56a–56d; 98) das Werkstück (12) anzieht, lösbar an der Magnetabdeckung (16) angebracht ist.
Der magnetische Halter (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Anziehungskraft auf das Werkstück (12) ändert, wenn das Dämpfungselement (28) gegen ein anderes Dämpfungselement (28) ausgetauscht wird, dessen von der Magnetabdeckung (16) vorstehende Dicke anders ist.
Der magnetische Halter (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (98) so ausgestaltet ist, dass er in einer U-Form magnetisiert wird und dass sowohl der N-Pol als auch der S-Pol dazu ausgestaltet sind, auf der magnetischen Werkstückanziehungsfläche frei zu liegen.