JP2002144271A

JP2002144271A - ワーク切り出し具

Info

Publication number: JP2002144271A
Application number: JP2000346231A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Okimoto; 義明沖本
Original assignee: MAI SYSTEMS KK
Current assignee: MAI SYSTEMS KK
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2002-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】ピックアップ時にワークの吸着の有無を確認
して１個ずつ確実にワークをピックアップし、附帯機器
の低コスト化も図れるワーク切り出し具を提供する。【解決手段】永久磁石１１，１２のＳ極，Ｎ極間にワ
ークＷを架け渡し状態で吸着するので、複数のワークＷ
を同時に吸着せず、確実に１個ずつワークＷをピックア
ップできる。ホール素子１８，１９を有しているので、
ワークＷのピックアップの有無を確認できる。結果、ワ
ークＷの空送りがなくなる。また、永久磁石１１，１２
を採用したので、電磁石を制御する高価なコントローラ
が不要となり、ワーク切り出し具１０の附帯機器の低コ
スト化が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はワーク切り出し
具、詳しくは、磁性を有するワークのピックアップを確
認した後、ワークを１本ずつ切り出すワーク切り出し具
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車工場の組み立てラインな
どでは、鉄製の小さなブラケットが多用される。このブ
ラケットは、いったんストッカに山積状態で貯留され、
その後、ワーク切り出し具により１本ずつピックアップ
されて使用される。図３に従来のワーク切り出し具を示
す。図３は、従来手段に係るワーク切り出し具の使用状
態を示す正面図である。図３に示すように、従来のワー
ク切り出し具１００は、電磁力を利用してワーク（ブラ
ケット）Ｗをピックアップしている。具体的には、ロボ
ットハンド１０１の先端に電磁石１０２が固着され、こ
の電磁石１０２の電磁コイルに電流を流して、電磁石１
０２の下面から突出した１本の吸着棒１０３をＮ極また
はＳ極に磁化し、ワークＷを吸着する。この吸着棒１０
３は、電磁石１０２の鉄心と一体的に連結されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ワーク切り出し具には、以下の欠点があった。 (1) ストッカに山積みにされたワークＷをピックアップ
する際、ワークＷを吸着するのは１本の吸着棒１０３だ
けであった。すなわち、吸着棒１０３の先端は、Ｎ極ま
たはＳ極の自由磁極である。自由磁極からは、磁力線が
高密度で外部へ放射（Ｎ極）されたり、この放射された
磁力線が集束（Ｓ極）されたりしている。この磁力線の
影響で、ワークＷが軽量の場合、複数個のワークＷが数
珠つなぎになる現象が発生していた。そのため、確実に
１個ずつワークＷをピックアップするのは、現実的には
むずかしかった。また、従来では、このようにワークＷ
をピックアップする磁石として電磁石１０２を使ってい
る。その結果、附帯機器として、電磁石１０２を制御す
るコントローラが必要となり、その分だけ設備コストが
高くなっていた。さらに、この従来技術では、ワークＷ
が吸着棒１０３に吸着された状態を検出する手段が講じ
られていなかった。そのため、ピックアップ時のワーク
Ｗの吸着の有無が確認できず、ワークＷを吸着しないま
ま所定位置まで移送する空送りが起きていた。

【０００４】(2) ところで、従来のワーク切り出し具１
００は、ロボットハンド１０１の先端に固定されてい
た。そのため、ワークＷのピックアップ時、ワーク切り
出し具１００には移動の自由がほとんどなかった。よっ
て、例えばストッカ内のワークＷの数が少なくなったと
き、ロボットハンド１０１の位置制御が正確に行なわれ
なければ、ワークＷを確実にピックアップすることがで
きなかった。 (3) さらに、ピックアップ後、移送先でワークＷを吸着
棒１０３から離間するときには、電磁コイルに、吸着時
とは反対向きの電流を流す方法が採用されていた。この
方法は、吸着棒１０３の磁極をＮ極からＳ極へ、または
Ｓ極からＮ極へ変更することにより、吸着棒１０３の磁
極を、残留磁気によるワークＷの磁極と同じとし、磁極
同士の反発力を利用してワークＷを吸着棒１０３から離
間するものである。しかしながら、この方法によれば、
ワークＷが軽量物の場合には、ワークＷの磁化が瞬時に
行なわれるために、この残留磁気を利用した吸着棒１０
３からのワークＷの離間が行なわれないことも多々あっ
た。

【０００５】

【発明の目的】この発明は、ピックアップ時にワークの
吸着の有無を確認することができ、しかも１個ずつ確実
にワークをピックアップすることができ、さらに附帯機
器の低コスト化も図れるワーク切り出し具を提供するこ
とを、その目的としている。また、この発明は、電磁セ
ンサを低コスト化することができるワーク切り出し具を
提供することを、その目的としている。さらに、この発
明は、ピックアップ時における切り出し具本体の位置制
御がしやすいワーク切り出し具を提供することを、その
目的としている。さらに、この発明は、ワークの重さに
かかわりなく、確実にワークを切り出し具本体から離間
させることができるワーク切り出し具を提供すること
を、その目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、永久磁石の磁力により磁性を有するワークを１個ず
つピックアップするワーク切り出し具において、永久磁
石が取り付けられる切り出し具本体と、この切り出し具
本体のワーク吸着面側に、互いに離間配置される上記永
久磁石のＳ極およびＮ極と、このＳ極およびＮ極間にワ
ークが吸着された状態を検出する磁気センサとを備えた
ワーク切り出し具である。この発明に係るワーク切り出
し具は、多様な用途でのワークの切り出しに利用するこ
とができる。取り扱われるワークの素材、用途、大きさ
などは限定されない。要は、その一部または全部が磁性
体により構成されていればよい。ワークの素材として
は、例えば鉄、ニッケル、コバルト、それらの合金など
が挙げられる。また、ワークの形状も限定されない。例
えば、真っ直ぐな棒形状でもよいし、Ｌ字形やＵ字形な
どの屈曲形状でもよい。

【０００７】永久磁石の素材は限定されない。例えば、
フェライト，ネオジウムを採用することができる。永久
磁石は１個（例えば馬蹄形またはＵ字形の磁石）でもよ
いし、２個以上でもよい。要は、切り出し具本体のワー
ク吸着面側に、異なる磁極であるＳ極とＮ極とが存在す
ればよい。永久磁石の形状、大きさなどは限定されな
い。形状としては、例えば上記馬蹄形やＵ字形の他、真
っ直ぐな棒形状、平らなボタン形状などでもよい。Ｓ極
とＮ極との離間距離は限定されない。要は、ワークが両
極間で架け渡し状態になれる距離であればよい。

【０００８】永久磁石の磁力の強さは限定されない。要
は、ピックアップ時、両極間にワークが架け渡されたと
きに、１個だけワークを吸着することができる強さであ
ればよい。例えば２０００〜３０００ガウスである。磁
気センサの種類は限定されない。例えば、電流磁気を利
用したホール素子（請求項２），磁気抵抗素子のほか、
電磁誘導を利用した起電力素子でもよいし、磁気吸引反
発を利用したリードスイッチなどでもよい。ワーク切り
出し具に、ワークのピックアップ動作を行なわせるワー
ク移動手段は限定されない。例えば、ロボットハンドで
もよいし、ワイヤを導出させたり巻き上げたりしてワー
ク切り出し具を昇降させるウインチ式の昇降装置などで
もよい。

【０００９】請求項２に記載の発明は、上記磁気センサ
がホール素子である請求項１に記載のワーク切り出し具
である。ホール素子の使用個数は限定されない。

【００１０】請求項３に記載の発明は、上記切り出し具
本体が、吊下部材により吊り下げられる請求項１または
請求項２に記載のワーク切り出し具である。吊下部材の
種類は限定されない。例えば、ワイヤ、ロープ、ピアノ
線などの剛体ではない湾曲自在な部材を採用することが
できる。その他、棒材または板材のような剛体を採用し
てもよい。ただし、この際には、１箇所または複数箇所
に配置された回動軸を中心にして回動自在にする必要が
ある。

【００１１】請求項４に記載の発明は、上記切り出し具
本体のワーク吸着面に吸着されたワークを、上記ワーク
吸着面から離間させるワーク離間手段を備えた請求項１
〜請求項３のうち、何れか１項に記載のワーク切り出し
具である。ワーク離間手段の種類は限定されない。要
は、ワーク吸着面に吸着されたワークおよびまたは永久
磁石を互いの離間方向へ移動させて、永久磁石の磁界か
らワークを離脱できればよい。すなわち、ワーク離間手
段は、ワークを移動させてもよいし、永久磁石を移動さ
せてもよい。さらには、両者を移動させてもよい。この
うち、ワークを移動させる場合には、切り出し具本体の
永久磁石を含まないワーク吸着面側の部分を、永久磁石
から離間する方向へ移動させてもよい。ワーク離間手段
は手動式でもよいし、自動式でもよい。この自動式の場
合、例えば送りねじ機構、クランク機構などを採用する
ことができる。それ以外にも、例えば各種のアクチュエ
ータを採用することができる。

【００１２】

【作用】この発明によれば、Ｓ極とＮ極との間にワーク
が架け渡し状態で吸着されると、永久磁石の自由磁極が
なくなる。これにより、永久磁石の磁力がほとんどゼロ
となり、従来の１つの磁極によるピックアップの場合の
ように、複数のワークが数珠つなぎで吸着されるおそれ
が解消される。このために、確実に１個ずつワークをピ
ックアップすることができる。また、ワーク吸着時、磁
気センサを利用して両磁極間でワークが吸着されている
状態を検出する。例えば、磁気センサがホール素子（請
求項２）の場合には、切り出し具本体に設けられたホー
ル素子（半導体）に、永久磁石の磁界中で電流を流すこ
とでホール素子の端面に電荷が発生し、起電力が生じ
る。このようなホール効果を利用して、ワークの吸着の
有無を検出する。

【００１３】すなわち、起電力が生じていればワークは
ピックアップされていない。反対に起電力がほとんどゼ
ロの場合には、ワークがピックアップされている。以上
のことから、ピックアップ時、磁気センサを用いてワー
クのピックアップの有無を確認することができる。これ
により、ワークの空送りを解消することができる。ま
た、磁石として、従来の電磁石に変えて永久磁石を採用
したので、電磁石を制御する高価なコントローラが不要
となり、ワーク切り出し具の附帯機器の低コスト化が図
れる。また、請求項２の場合には、ホール素子を用いる
ことで、電磁センサを低コスト化することができる。

【００１４】特に、請求項３の発明によれば、ピックア
ップ時、吊下部材を所定方向へ可動（例えば導出または
巻き取り）させて、切り出し具本体を昇降させることで
ワークのピックアップを行なう。この場合、切り出し具
本体がワークに接近したとき、Ｎ極およびＳ極にワーク
が引き寄せられる一方、吊下部材を介して、切り出し具
本体もワーク側へ移動する。これにより、ピックアップ
時における切り出し具本体の位置制御がしやすくなる。

【００１５】そして、請求項４に記載の発明によれば、
ワークが永久磁石の磁界から離脱する位置まで、ワーク
離間手段によってワークおよびまたは永久磁石を移動さ
せる。これにより、磁界の影響がなくなり、ワークがそ
の自重でワーク吸着面から離間する。このように、ワー
クの磁界からの機械的な離脱方法を採用したので、ワー
クの重さにかかわりなく、確実にワークを切り出し具本
体から離間させることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面を
参照して説明する。ここでは、鉄製のブラケットを１本
ずつ切り出すワーク切り出し具について説明する。図１
は、この発明の一実施例に係るワーク切り出し具の使用
状態を示す斜視図である。図２（ａ）は、この発明の一
実施例に係るワーク切り出し具のワークを吸着していな
い状態を示す説明図である。図２（ｂ）は、この発明の
一実施例に係るワーク切り出し具のワークを吸着した状
態を示す説明図である。

【００１７】図１および図２において、１０はワーク切
り出し具であり、このワーク切り出し具１０は、１対の
永久磁石１１，１２の磁力により鉄製の軽量なワーク
（ここでは屈曲片であるブラケット）Ｗを１個ずつピッ
クアップする。これらの永久磁石１１，１２は、密閉型
のシリンダ２０に収納されたピストン（切り出し具本
体）１３に埋設されている。以下、上記各部品を詳細に
説明する。

【００１８】シリンダ２０は、ピストン１３の約２倍の
長さを有するステンレス製の円筒ボックスである。シリ
ンダ２０の直径は、ピックアップ時に両永久磁石１１，
１２の各磁極が、ワークＷに同時に吸着される寸法にな
っている。シリンダ２０は、下端面が底板により密閉さ
れ、上端面が上板により閉蓋されている。ただし、上板
の中心部には、ピストン１３の上端面の中央部から突出
したピストンロッド１４の遊挿孔２０ａが形成されてい
る。シリンダ２０の上部空間には、ピストンロッド１４
に外挿されたコイルばねＣが収納されている。このコイ
ルばねＣのばね力により、ピストン１３は、常時、シリ
ンダ２０の底板に押しつけられている。

【００１９】ピストン１３はプラスチック製である。ピ
ストンロッド１４の上端面の中心部には、細い圧縮空気
の供給口１４ａが形成されている。この供給口１４ａに
は、外設された圧縮空気発生装置（ワーク離間手段）１
５により発生した圧縮空気をピストン１３の内部を通過
してシリンダ２０の下部内に噴射するエアホース１６が
連結されている。一方、ピストン１３とピストンロッド
１４との内部には、一連に細い圧縮空気供給路１７が形
成されている。この圧縮空気供給路１７は、ピストンロ
ッド１４からピストン１３の元部までの上流部が直線形
状であり、それ以降の下流部は２本に分岐している。そ
れぞれの分岐部分は、ピストン１３の下面の両端部分に
形成された１対の圧縮空気吹出口１３ａ，１３ａに連通
されている。

【００２０】ピストンロッド１４の上端部には、細いロ
ープ（吊下部材）３０の先端が連結されている。このロ
ープ３０は、多数のワークＷを収納したストッカ３１の
上方に移動自在に配置されたウインチ３３のドラム３４
に巻回されている。このウインチ３３は、図示しない水
平移動手段により水平方向へ移動自在な移動台３２に搭
載されている。昇降モータ３５によりドラム３４を回転
させることで、ロープ３０を介して、ワーク切り出し具
１０が昇降し、ワーク切り出し具１０によりワークＷが
ピックアップされる。ピックアップ後は、水平移動手段
により移動台３２を水平移動させて、吸着されたワーク
Ｗを所定の移送位置まで移送する。

【００２１】このピストン１３の内部には、ピストン１
３の軸線に対して平行で、しかも互いに離間した状態
で、上記一対の永久磁石１１，１２が埋め込まれてい
る。これらの永久磁石１１，１２は、直径６ｍｍまたは
直径１０ｍｍのネオジウム製の短尺な丸棒である。永久
磁石１１，１２は、そのワーク吸着面の面積を小さくす
ることで、複数個のワークＷが同時に吸着されるのを防
ぐことができる。その磁力は３０００ガウス程度であ
る。一方の永久磁石１１は、Ｎ極がピストン１３の下端
面近傍に配置されている。また、他方の永久磁石１２
は、Ｓ極がピストン１３の下端面近傍に配置されてい
る。両Ｎ極とＳ極との離間距離は０．５ｍｍに設計され
ている。この離間距離は、可能な限り短くした方が複数
個のワークＷの同時吸着を防ぐことができて好ましい。
なお、重量、形状、表面積が異なる他のワークに対応す
るに際には、これらの永久磁石１１，１２の大きさ、磁
力、離間距離を適宜変更する必要がある。

【００２２】また、ピストン１３の外周部のうち、両永
久磁石１１，１２との対向部分には、それぞれインジウ
ム・アンチモン製の半導体からなる正面視して矩形状を
したホール素子１８，１９が一対埋設されている。これ
らのホール素子１８，１９は、永久磁石１１のＮ極およ
び永久磁石１２のＳ極間にワークＷが吸着された状態を
検出する磁気センサである。ホール素子１８，１９に、
永久磁石１１，１２の磁界中で電流を流すことで、これ
らのホール素子１８，１９の端面に電荷が発生し、起電
力が生じる。この起電力の有無から、ワークＷのピック
アップの有無を判断する。この実施例では、各永久磁石
１１，１２に対してそれぞれ１個ずつ、対応するホール
素子１８，１９を配したので、ワークＷのピックアップ
の有無の判断の正確さが増す。

【００２３】次に、このワーク切り出し具１０の作動を
説明する。図１および図２に示すように、昇降モータ３
５によりドラム３４を回転させてロープ３０を徐々にド
ラム３４から導出する。これにより、ワーク切り出し具
１０が徐々に吊り下ろされ、ストッカ３１の内部に達し
て、ワーク切り出し具１０、具体的にはシリンダ２０の
底板の下面（ワーク吸着面）に、ワークＷが吸着され
る。この際、ロープ３０が湾曲自在であるので、ワーク
切り出し具１０がワークＷに接近したとき、永久磁石１
１にワークＷが引き寄せられる一方、ワーク切り出し具
１０もワークＷ側へ移動する。これにより、ピックアッ
プ時におけるワーク切り出し具１０の位置制御がしやす
くなる。

【００２４】前述したように、シリンダ２０は、両永久
磁石１１，１２の各磁極がワークＷに同時に吸着される
寸法に設計されている。したがって、ほとんどの場合、
ワークＷの吸着時には、永久磁石１１のＮ極と、永久磁
石１２のＳ極との間にワークＳが架け渡し状態になる。
そのため、永久磁石１１，１２のワーク吸着側では自由
磁極がなくなる（図２（ｂ））。これにより、永久磁石
１１，１２の磁力がほとんどゼロとなる。その結果、従
来の１本の吸着棒によるピックアップの場合のように、
複数のワークが数珠つなぎで吸着されるおそれが解消さ
れる。よって、確実に１個ずつワークＷをピックアップ
することができる。

【００２５】また、このワーク吸着時は、両ホール素子
１８，１９により両永久磁石１１，１２間にワークＷが
吸着されているか否かを検出する。すなわち、ホール素
子１８，１９に永久磁石１１，１２の磁界中で電流を流
した際、起電力が生じていればワークＷのピックアップ
は行われていない（図２（ａ））。一方、起電力がほと
んどない場合には、ワークＷがピックアップされている
（図２（ｂ））。以上のことから、ピックアップ時、ホ
ール素子１８，１９を用いてワークＷのピックアップの
有無を確認することができる。その結果、ワークＷの空
送りを解消することができる。このように、磁石とし
て、従来の電磁石に変えて永久磁石１１，１２を採用し
たので、電磁石を制御する高価なコントローラが不要と
なり、ワーク切り出し具１０の附帯機器の低コスト化が
図れる。

【００２６】その後、昇降モータ３５によりドラム３４
を先程とは反対方向へ回転させ、ワーク切り出し具１０
を引き上げてワークＷをピックアップする。それから、
図示しない水平移動手段により移動台３２を水平移動さ
せて、吸着されたワークＷを所定の移送位置まで移送す
る。そこで、ウインチ３３によりワーク切り出し具１０
を下降させて、ワークＷの切り離しを行なう。具体的に
は、圧縮空気発生装置１５から圧縮空気をエアホース１
６、圧縮空気供給路１７を介して、ピストン１３の下端
面とシリンダ２０の底板の上面との間の隙間に噴射す
る。これにより、シリンダ２０の下部空間に圧縮空気が
供給され、コイルばねＣのばね力に抗してピストン１３
が上方へ押し上げられる。その結果、シリンダ２０の底
板の下面にワークＷが接触状態のまま、永久磁石１１，
１２がシリンダ２０の底板から徐々に離間する。よっ
て、ワークＷが永久磁石１１，１２の磁界から離脱す
る。なお、ワークＷの切り出しを終了した後は、シリン
ダ２０内への圧縮空気の供給を中止すれば、コイルばね
Ｃのばね力により、ピストン１３がシリンダ２０の底板
側へ押し込まれる。これにより、シリンダ２０の下部内
の空気は、シリンダ２０の内周面とピストン１３の外周
面との隙間を通過してシリンダ２０の上部空間へ流れ込
む。そして、ピストンロッド１４と遊挿孔２０ａとの隙
間から外部に排出される。

【００２７】このように、シリンダ２０を利用したワー
クＷの磁界からの離脱方法を採用したので、従来の電磁
石の残留磁気による場合の欠点であった、ワークＷが軽
量物の場合にワークＷが吸着棒１０３から離間ができな
という不都合が解消される。したがって、ワークＷの重
さにかかわりなく、確実にワークＷをワーク切り出し具
１０から離間させることができる。また、ホール素子１
８，１９を用いたので、電磁センサを低コスト化するこ
とができる。特に、この一実施例では、シリンダ２０の
内部に圧縮空気を供給して、コイルばねＣのばね力に抗
してピストン１３をワークＷの吸着面から離間する方向
へ移動させ、これにより永久磁石１１，１２の磁界から
ワークＷを離脱させるように構成したので、例えばワー
ク切り出し具にピストン１３を移動させるエアシリンダ
を設けた場合に比べて、ウインチ３３により吊下される
ワーク切り出し具１０の重量が軽くなる。その結果、ワ
ーク吸着時における、ロープ３０を利用したワーク切り
出し具１０の横移動の幅が大きくなる。よって、下降位
置を中心としたワーク切り出し具１０によるワークＷの
吸着範囲が広がる。しかも、ワーク切り出し具１０が軽
量であるので、昇降モータ３５として、出力が小さくて
低コストのものを採用することができる。

【００２８】

【発明の効果】この発明によれば、永久磁石のＳ極とＮ
極との間にワークを架け渡し状態で吸着するので、従来
の１つの磁極でピックアップしたときのように、複数の
ワークが数珠つなぎで吸着されるおそれがなく、確実に
１個ずつワークをピックアップすることができる。ま
た、磁気センサを有しているので、ワークのピックアッ
プの有無を確認することができる。これにより、ワーク
の空送りがなくなる。さらに、従来の電磁石に変えて永
久磁石を採用したので、電磁石を制御する高価なコント
ローラが不要となり、ワーク切り出し具の附帯機器の低
コスト化が図れる。

【００２９】特に、請求項２の発明によれば、電磁セン
サとしてホール素子を採用したので、電磁センサの低コ
スト化が図れる。

【００３０】請求項３の発明によれば、吊下部材により
切り出し具本体を吊り下げているので、ピックアップ時
における切り出し具本体の位置制御がしやすい。

【００３１】また、請求項４に記載の発明によれば、ワ
ークを磁界から離脱させる際、ワーク離間手段によって
機械的にワークを離脱させるので、ワークの重さにかか
わりなく、確実にワークを切り出し具本体から離間させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るワーク切り出し具の
使用状態を示す斜視図である。

【図２】（ａ）は、この発明の一実施例に係るワーク切
り出し具のワークを吸着していない状態を示す説明図で
ある。（ｂ）は、この発明の一実施例に係るワーク切り
出し具のワークを吸着した状態を示す説明図である。

【図３】従来手段に係るワーク切り出し具の使用状態の
正面図である。

【符号の説明】

１０ワーク切り出し具、１１，１２永久磁石、１３ピストン（切り出し具本体）、１８，１９ホール素子（磁気センサ）、２０シリンダ、３０ロープ（吊下部材）、Ｗワーク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】永久磁石の磁力により磁性を有するワー
クを１個ずつピックアップするワーク切り出し具におい
て、永久磁石が取り付けられる切り出し具本体と、この切り出し具本体のワーク吸着面側に、互いに離間配
置される上記永久磁石のＳ極およびＮ極と、このＳ極およびＮ極間にワークが吸着された状態を検出
する磁気センサとを備えたワーク切り出し具。
【請求項２】上記磁気センサがホール素子である請求
項１に記載のワーク切り出し具。
【請求項３】上記切り出し具本体が、吊下部材により
吊り下げられる請求項１または請求項２に記載のワーク
切り出し具。
【請求項４】上記切り出し具本体のワーク吸着面に吸
着されたワークを、上記ワーク吸着面から離間させるワ
ーク離間手段を備えた請求項１〜請求項３のうち、何れ
か１項に記載のワーク切り出し具。