JP2002052432A - 切替回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁力でワークをチャックするヨークにおける
残留磁気を消磁するために使用する切替スイッチの構造
を簡素化し、装置の小型化と低コスト化を実現する。 【解決手段】 ヨークに磁力を発生させるコイル４０
に、順方向電流と逆方向電流を交互に流し、しかも、そ
の流す電流量を低していくと、ヨークに残留磁気がなく
なるが、例えばスイッチＳＷ１は、直流電源回路３０の
正極端子（＋）とコイル４０の端子４１との間をオン、
オフするだけなので、スイッチングスピードが要求され
ず、構造を簡素化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄製等の高透磁率
のワークを磁力でチャックする電磁チャックを有する研
削盤等において、その電磁チャックを形成するヨーク或
いはワークの残留磁気を消去する切替回路に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】平面研削盤は、図４のように、基台１０
の上側に水平に担持されたテーブル１１と、該テーブル
１１の上面に移動可能に取り付けられた移動台１２と、
移動台１２に取り付けられた電磁チャック１３とを備え
ている。電磁チャック１３は、磁気で鉄製のワーク１４
を固定するものであり、内蔵するコイルとヨークとを備
えている。ワーク１４の表面を研削する砥石車１５は、
基台１０或いは地面から立設されたコラム１６に昇降可
能に、かつ回転可能に取り付けられている。

【０００３】このような平面研削盤では、コイルに直流
電流をしてヨークに磁力を発生させ、その磁力によって
ワーク１４を電磁チャック１３でチャックした上で稼動
し、移動台１２を移動させ、回転する砥石車１５でワー
ク１４の表面を研削する。研削を終了した後には、コイ
ルに流れていた電流を停止し、ワーク１４を電磁チャッ
ク１３から外す。ところが、電磁チャック１３における
十分なチャック力を維持するために、稼動中は、コイル
に例えば３０アンペアの大電流を流している。これによ
り、電磁チャック１３のヨーク或いはワーク１４に残留
磁気が残り、ワーク１４を電磁チャック１３から外しに
くくなる。ワーク１４を無理に外せば、ワーク１４を傷
める虞もある。また、ワーク１４が磁気を帯びること自
体も問題である。そこで、大きなワーク１４の研削を行
う平面研削盤では、残留磁気を除去する回路構成を採用
している。

【０００４】即ち、平面研削盤は、図５に示すように、
例えば２００ボルトの交流電源２１と、該電源２１に対
して４個のダイオードがブリッジ接続されて形成された
整流器２２と、コイル２３と、サージ吸収用抵抗２４
と、該抵抗２４を活性化するリレー２５と、図示しない
制御部とを備えている。コイル２３は、前記ヨークに磁
気を発生させるものであり、整流器２２の正極端子
（＋）とコイル２３の両端子２３ａ，２３ｂとの間に
は、スイッチＳＷａが設けられている。整流器２２の負
極端子（−）とコイル２３の両端子２３ａ，２３ｂとの
間には、スイッチＳＷｂが設けられている。

【０００５】スイッチＳＷａは、正極端子（＋）をコイ
ル２３の一方の端子２３ａまたは他方の端子２３ｂを、
制御部の制御によって選択して接続するものである。ス
イッチＳＷｂは、スイッチＳＷａと同期して動作し、コ
イル２３の一方の端子２３ａと正極端子（＋）とが接続
されたときには、コイル２３の他方の端子２３ｂを整流
器２１の負極端子（−）に接続する。逆に、スイッチＳ
Ｗｂは、コイル２３の他方の端子２３ｂと正極端子
（＋）とが接続されたときには、コイル２３の一方の端
子２３ａを整流器２１の負極端子（−）に接続する。即
ち、スイッチＳＷａ，ＳＷｂは、コイル２３に対して整
流器２２を正極性と逆極性に切り替えて接続する機能を
持っている。抵抗２４とリレー２５とは直列に接続され
てサージ吸収回路となり、コイル２３の両端２３ａ，２
３ｂ間に並列に接続されている。

【０００６】このような回路構成を持つ平面研削盤で
は、ワーク１４に対する研削を行っているときには、コ
イル２３の一方の端子２３ａを整流器２２の正極端子
（＋）に接続し、コイル２３の他方の端子２３ｂを整流
器２２の負極端子（−）に接続して、コイル２３に順方
向電流を流している。研削が終了した段階で、スイッチ
ＳＷａ及びスイッチＳＷｂの接続を切り替え、コイル２
３の一方の端子２３ａを整流器２２の負極極端子（−）
に接続し、他方の端子２３ｂを正極端子（＋）に接続し
て、図５のように、コイル２３に逆方向電流（負の電
流）を流す。以下、スイッチＳＷａ及びスイッチＳＷｂ
の接続を切り替え、コイル２３に順方向電流と逆方向電
流を交互に流す。また、各順方向電流及び逆方向電流を
流す期間は、順次短縮している。このようすることで、
ワーク１４或いはヨークに残留していた磁気が消去され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の平面
研削盤には、次のような課題があった。順方向電流と逆
方向電流とを交互に流すために、コイル２３の端子２３
ａ，２３ｂを整流器２２に交互に極性を変えて接続する
ことになる。このとき、コイル２３には、鎖交磁束の変
化を妨げる方向の逆起電力が図６のように発生する。こ
の逆起電力は、サージの原因になるばかりでなく、それ
まで流していた電流と相まって、スイッチＳＷａ及びＳ
Ｗｂを切り替える際に発生するアークの原因にもなる。
アークに対抗し、スイッチＳＷａ及びＳＷｂの接点を守
るため、或いは大電流の通電を可能にするためには、各
スイッチＳＷａ，ＳＷｂの接続状態における接触圧力を
高くする必要がある。そこで、従来では、スイッチＳＷ
ａ，ＳＷｂを切り替えるリレーとして大容量のものを用
いていた。つまり、従来の平面研削盤においては、いわ
ば、Ａ接点から別のＡ接点への切替が行われるため、リ
レーが大容量になる。しかも、接触圧力を保持するため
のトグル機構が必要になるので、このトグル機構に抗す
るように設けられたリレーがさらに大容量となる。

【０００８】しかしながら、スイッチＳＷａ，ＳＷｂに
トグル機構を持つスイッチを使用すると、該スイッチＳ
Ｗａ，ＳＷｂの接続を切り替える際に、大きなパワーが
必要になる。そのため、スイッチＳＷａ，ＳＷｂの接続
の切り替えを制御する制御部も大型化して、コストの低
減やスペース効率の向上が困難になるという課題があっ
た。

【０００９】本発明は、かかる現状を鑑みてなされた発
明であり、小型化が可能でコスト低減を可能にする切替
回路を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、稼動中には、直流電源
回路の正極端子及び負極端子間に接続されたコイルに順
方向電流を流してヨークに磁力を発生させ、該磁力によ
って該ヨークにワークをチャックする装置に設けられ、
該稼動を終了した段階で、該ワーク或いはヨークに残留
した磁気を消去する切替回路において、次のような構成
にしている。

【００１１】即ち、前記直流電源回路の正極端子と前記
コイルの第１の端子との間をオンまたはオフ状態に切り
替える第１のスイッチと、前記第１のスイッチとは相補
的に動作し、前記直流電源回路の正極端子と前記コイル
の第２の端子との間をオフまたはオン状態に切り替える
第２のスイッチと、前記第１のスイッチと同期して動作
し、前記直流電源回路の負極端子と前記コイルの第２の
端子との間をオンまたはオフ状態に切り替える第のスイ
ッチと、前記第３のスイッチとは相補的に動作し、前記
直流電源回路の負極端子と前記コイルの第１の端子との
間をオフまたはオン状態に切り替える第４のスイッチ
と、前記装置が稼動を終了した段階で、前記第１から第
４のスイッチの前記切り替えを制御し、前記コイルに逆
方向電流と前記順方向電流とを交互に流し、かつこれら
の逆方向電流及び順方向電流を流す各期間における該コ
イルに流れる電流量を順次減少させる制御部とを、備え
たことを要旨とする。

【００１２】このような構成を採用したことにより、第
１〜第４のスイッチの切り替えにより、コイルに逆方向
電流と順方向電流とが交互に流れて消磁が行われる。こ
こで、第１のスイッチは、それまでオン状態であった正
極端子とコイルの第１の端子との間をオフ状態に切り替
えるだけであり、第２のスイッチは、それまでオン状態
であった正極端子とコイルの第２の端子との間をオフ状
態に切り替えるだけであり、第３のスイッチは、それま
でオン状態であった負極端子とコイルの第２の端子との
間をオフ状態に切り替えるだけであり、第４のスイッチ
は、それまでオン状態であった負極端子とコイルの第１
の端子との間をオフ状態に切り替えるだけである。よっ
て、第１〜第４のスイッチを切り替えるパワーが従来ほ
ど必要ではなくなる。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
切替回路において、前記制御部は、前記逆方向電流及び
順方向電流を交互に流す各期間の長さを順次減少させる
ことにより、前記電流量を減少させる構成にしたことを
要旨とする。このような構成を採用したことにより、逆
方向電流及び順方向電流を交互に流す各期間の長さを順
次減少させと、電流量が減少し、ヨークに残る磁力が順
次弱くなる。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項１記載の
切替回路において、前記制御部は、前記逆方向電流及び
前記順方向電流を交互に流す各期間における前記コイル
に流れる電流の瞬時値を順次減少させることにより、前
記電流量を減少させる構成にしたことを要旨とする。こ
のような構成を採用したことにより、コイルに流れる電
流の瞬時値が順次減少して電流量が減少する。よって、
ヨークに残る磁力が順次弱くなる。

【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれかに記載の切替回路において、前記コイルに流す
電流を切り替える際に発生するサージを吸収するサージ
吸収回路を設けたことを要旨とする。このような構成を
採用したことにより、第１〜第４のスイッチの切り替え
を行うことで発生するサージがサージ吸収回路で吸収さ
れる。

【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の切替回路において、前記サージ吸収回路は、少なくと
も前記サージ吸収の終了タイミングを調整可能にしてい
る。このような構成を採用したことにより、サージの大
きさは、コイルのインダクタンスに依存するが、例えば
サージが大きければ、サージ吸収を終了するタイミング
を後に遅らせることにより、完全にサージを吸収でき
る。

【００１７】請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の
いずれかに記載の切替回路において、前記直流電源回路
は、交流電源から与えられた交流電圧を直流電圧に変換
して前記正極端子及び負極端子から出力する整流器を含
むことを要旨とする。このような構成を採用したことに
より、例えば商用の交流電源が発生する交流電圧を整流
器が直流電圧に変換して出力する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した切替回
路の一実施形態を図１及び図２を用いて説明する。

【００１９】図１に示す切替回路は、例えば図３のよう
な平面研削盤に回路として組み込まれる。切替回路は、
直流電源回路３０とコイル４０とサージ吸収回路５０と
制御部６０とを備えている。

【００２０】直流電源回路３０は、例えば２００ボルト
の交流電源３１と、該電源３１に接続された整流器３２
とで構成され、正極端子（＋）及び負極端子（−）から
整流した電圧を出力するようになっている。サージ吸収
回路５０は、直列接続された抵抗５１とリレー５２とで
構成され、コイル４０の第１の端子４１及び第２の端子
４２の間に並列に接続されている。コイル４０は、ヨー
クを磁化するために、図３中の電磁チャック１３に組み
込まれている。

【００２１】電源回路３０の正極端子（＋）及び負極端
子（−）と、コイル４０の端子４１，４２との間には、
第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ２、第３の
スイッチＳＷ３及び第４のスイッチＳＷ４が設けられて
いる。スイッチＳＷ１は、正極端子（＋）とコイル４０
の端子４１との間をオンまたはオフ状態に切り替えるも
のである。スイッチＳＷ２は、正極端子（＋）とコイル
４０の端子４２との間をオフまたはオン状態に切り替え
るものである。スイッチＳＷ３は、負極端子（−）とコ
イル４０の端子４２との間をオンまたはオフ状態に切り
替えるものである。スイッチＳＷ４は、負極端子（−）
とコイル４０の端子４１との間をオフまたはオン状態に
切り替えるものである。制御部６０は、電源３１からの
電源供給を受け、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の切り替えタ
イミングを制御する制御信号Ｓｓｗと、リレー５２をオ
ン状態にする制御信号Ｓｃとを出力する機能を有してい
る。

【００２２】このような切替回路を持つ平面研削盤で
は、稼動により、図３のワーク１４に対する研削を行う
ときには、コイル４０の一方の端子４１ａをスイッチＳ
Ｗ１で直流電源回路３０の正極端子（＋）に接続し、コ
イル４０の他方の端子４２をスイッチＳＷ３で負極端子
（−）に接続して、コイル４０に例えば３０アンペアの
順方向電流を流している。この稼動中は、制御部６０か
らの制御信号Ｓｓｗにより、スイッチＳＷ２が、端子４
２と正極端子（＋）の間をオフ状態にしている。スイッ
チＳＷ４は、端子４１と負極端子（−）との間をオフ状
態にしている。また、リレー５２は、制御部６０からの
制御信号Ｓｃにより、オフ状態になっている。

【００２３】研削が終了した後、図２に示す消磁動作を
開始する。制御部６０は、制御信号Ｓｓｗにより、スイ
ッチＳＷ１〜ＳＷ４の接続状態を変更する。即ち、端子
４１ａをスイッチＳＷ４により直流電源回路３０の負極
端子（−）に接続し、コイル４０の他方の端子４２をス
イッチＳＷ２により、正極端子（＋）に接続する。そし
て、スイッチＳＷ１によって、端子４１と正極端子
（＋）の間をオフ状態にし、スイッチＳＷ３により、端
子４２と負極端子（−）との間をオフ状態する。制御部
６０は、このスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の接続状態を切り
替える際には、リレー５２をオン状態にする制御信号Ｓ
ｃを出力する。

【００２４】スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の接続状態を切り
替えることにより、コイル４０には逆方向電流が流れ、
ヨークにそれまでとは逆の磁力が発生する。また、リレ
ー５２をオン状態にすることにより、スイッチＳＷ１〜
ＳＷ４の接続状態の切り替えで発生するサージが、抵抗
５１に流れて吸収される。

【００２５】以下、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の接続状態
を切り替え、かつ、該切り替えタイミングに合わせてリ
レー５２をオン状態にすると、コイル４０に順方向電流
と逆方向電流が交互に流れる。また、各順方向電流及び
逆方向電流を流す期間は、順次短くする。このようにす
ることで、ワーク１４或いはヨークに残留していた磁気
が消去される。

【００２６】以上のように、本実施形態の切替回路によ
れば、以下のような特徴を得ることができる。 ・コイル４０を直流電源回路３０の正極端子（＋）及び
負極端子（−）間に極性を変えて接続するスイッチをス
イッチＳＷ１〜ＳＷ４で構成したので、図５の従来例と
は異なり、１つの例えばスイッチＳＷａでコイル２３の
端子２３ａに接続されていた正極端子（＋）を端子２３
ｂに高速に接続しなおす必要がない。コイル４０の接続
における切り替え速度は、制御信号Ｓｓｗの与え方で決
まる。つまり、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４にはトグル機
構が不要になり、制御部６０の小型化と低コスト化が可
能になる。

【００２７】なお、上記実施形態は以下のように変更し
てもよい。 ○制御部６０は、逆方向電流及び順方向電流を交互に流
す各期間の長さを順次減少させることにより、コイル４
０に流れるトータルの電流量を減少させる構成にした
が、各期間におけるコイルに流れる電流の瞬時値を順次
減少させるようにしても、上記実施形態と同様の効果が
得られる。

【００２８】○上記実施形態では、平面研削盤に組み込
まれた切替回路の例を説明したが、平面研削盤以外で
も、電磁チャックで鉄製のワークをチャックする装置す
べてについて適用可能である。

【００２９】○直流電源海路３０は、交流電源３１と整
流器３２とで構成したが、電源として直流送電された電
力を使用するような場合には、整流器３２は不要であ
る。 ○小型で低電圧で使用可能な装置では、前記サージによ
る弊害がないときには、サージ吸収回路５０は用いなく
てもよい。

【００３０】○整流器３２は、全波整流タイプの整流器
でもよいし、半波整流タイプの整流器でもよい。 ○図１中のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４及びリレー５２は、
半導体装置のスイッチング素子等に置換することができ
る。例えば、図３のように、Ｐチャネル形電界効果トラ
ンジスタ及びＮチャネル形電界効果トランジスタ等で構
成することが可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、正極端子と第１の端子との間をオンまたはオフ状態
に切り替える第１のスイッチと、正極端子と第２の端子
との間をオフまたはオン状態に切り替える第２のスイッ
チと、負極端子と第２の端子との間をオンまたはオフ状
態に切り替える第３のスイッチと、負極端子とコイルの
第１の端子との間をオフまたはオン状態に切り替える第
４のスイッチとを備え、第１から第４のスイッチの切り
替えを制御してコイルに逆方向電流と順方向電流とを交
互に流す構成にしている。これにより、各第１〜第４の
スイッチの構造を簡素化でき、装置の小型化と低コスト
化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態を示す切替回路の回路図。

【図２】 図１の切替回路の動作を示すタイムチャー
ト。

【図３】 図１の変形例を示す切替回路の回路図。

【図４】 平面研削盤を示す正面図。

【図５】 従来の切替回路を示す回路図。

【図６】 図５の切替回路の動作を示すタイムチャー
ト。

【符号の説明】

１３…ワーク、１４…ワーク、３０…直流電源回路、３
１…交流電源、３２…整流器、４０…コイル、４１…第
１の端子、４２…第２の端子、５０…サージ吸収回路、
６０…制御部。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 稼動中には、直流電源回路の正極端子及
   び負極端子間に第１の端子及び第２の端子が接続された
   コイルに順方向電流を流してヨークに磁力を発生させ、
   該磁力によって該ヨークにワークをチャックする装置に
   設けられ、該稼動を終了した段階で、該ワーク或いはヨ
   ークに残留した磁気を消去する切替回路において、 前記直流電源回路の正極端子と前記コイルの第１の端子
   との間をオンまたはオフ状態に切り替える第１のスイッ
   チと、 前記第１のスイッチとは相補的に動作し、前記直流電源
   回路の正極端子と前記コイルの第２の端子との間をオフ
   またはオン状態に切り替える第２のスイッチと、 前記第１のスイッチと同期して動作し、前記直流電源回
   路の負極端子と前記コイルの第２の端子との間をオンま
   たはオフ状態に切り替える第３のスイッチと、 前記第３のスイッチとは相補的に動作し、前記直流電源
   回路の負極端子と前記コイルの第１の端子との間をオフ
   またはオン状態に切り替える第４のスイッチと、 前記装置が稼動を終了した段階で、前記第１から第４の
   スイッチの前記切り替えを制御し、前記コイルに逆方向
   電流と前記順方向電流とを交互に流し、かつこれらの逆
   方向電流及び順方向電流を流す各期間における該コイル
   に流れる電流量を順次減少させる制御部とを備えたこと
   を特徴とする切替回路。
2. 【請求項２】 前記制御部は、前記逆方向電流及び前記
   順方向電流を交互に流す各期間の長さを順次減少させる
   ことにより、前記電流量を減少させる構成にしたことを
   特徴とする請求項１記載の切替回路。
3. 【請求項３】 前記制御部は、前記逆方向電流及び前記
   順方向電流を交互に流す各期間における前記コイルに流
   れる電流の瞬時値を順次減少させることにより、前記電
   流量を減少させる構成にしたことを特徴とする請求項１
   記載の切替回路。
4. 【請求項４】 前記コイルに流す電流を切り替える際に
   発生するサージを吸収するサージ吸収回路を設けたこと
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の切替回
   路。
5. 【請求項５】 前記サージ吸収回路は、少なくともサー
   ジ吸収の終了のタイミングを調整可能にしたことを特徴
   とする請求項４に記載の切替回路。
6. 【請求項６】 前記直流電源回路は、交流電源から与え
   られた交流電圧を直流電圧に変換して前記正極端子及び
   負極端子から出力する整流器を含むことを特徴とする請
   求項１〜５のいずれかに記載の切替回路。