JP2008030144A

JP2008030144A - 永電磁式マグネットチャック

Info

Publication number: JP2008030144A
Application number: JP2006205606A
Authority: JP
Inventors: Kensuke Wakamatsu; 謙介若松
Original assignee: Tsudakoma Corp; Tsudakoma Industrial Co Ltd
Current assignee: Tsudakoma Corp
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2008-02-14

Abstract

【課題】永電磁式マグネットチャックを複雑化することなく、チャッキング解除後にワークを取り外し可能とする。
【解決手段】定極性永久磁石２と、極性反転コイル３が巻かれる可逆性永久磁石４と、可逆性永久磁石４と定極性永久磁石２とに接しフレーム５に固定される磁極部材６とをそれぞれ複数有し、各磁極部材６の一端に互いに異なる極性で隣接する固定の磁極面７がそれぞれ形成される永電磁式マグネットチャック１において、強磁性体からなる補助磁極部材８が設けられ、該補助磁極部材８は、一端で前記固定の磁極面７に取り外し可能に設けられて、前記磁極部材６の延在方向に延在し、他端に補助の磁極面９を有しており、前記固定の磁極面７と前記補助の磁極面９とのうち、少なくとも補助の磁極面９に非磁性体の膜１０が設けられ、該非磁性体の膜１０を隔ててワーク吸着面１２が形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、永電磁式マグネットチャック、特にワークの残留磁気の影響をなくする手段に関する。

永電磁式マグネットチャックにおいて、ワークのチャッキング解除後に、ワークの材質、熱処理の履歴、被吸着面の盤面粗さ等によっては、チャッキング時の磁界によってワークに残留磁気が生じる。この残留磁気のため、ワークの加工終了後に、ワークをワーク吸着面（永電磁式マグネットチャックの磁極面）から取り外すことが、人力では容易でない場合がある。

特許文献１は、ワークの残留磁気を消去可能な永電磁式マグネットチャックを開示している。その永電磁式マグネットチャックは、複数の補助磁極部材、および複数のワークの脱磁用コイルを有している。補助磁極部材は、一端で磁極部材の磁極面に取り付けられ、他端でワーク吸着用の磁極面を形成しており、ワークの脱磁用コイルは、補助磁極部材の外周に巻き付けられた状態で設けられる。

特許文献１の永電磁式マグネットチャックにおいて、ワークのチャックキング解除後に、脱磁用コイルに電流が流されて、この時に発生する磁束によってワークの脱磁が実行される。

しかし、特許文献１の永電磁式マグネットチャックでは、補助磁極部材毎に設けられる脱磁用コイルの他、脱磁用コイルの電流制御装置が必要となり、永電磁式マグネットチャックは複雑化すると共に、これら電気設備の保守管理も必要となる、という問題がある。
特開２００５−３０５５６５号公報

したがって、本発明の課題は、永電磁式マグネットチャックを複雑化することなく、チャッキング解除後にワークを取り外し可能とすることである。

上記課題のもとに、本発明の請求項１は、定極性永久磁石（２）と、極性反転コイル（３）が巻かれる可逆性永久磁石（４）と、可逆性永久磁石（４）と定極性永久磁石（２）とに接しフレーム（５）に固定される磁極部材（６）とをそれぞれ複数有し、各磁極部材（６）の一端に互いに異なる極性で隣接する固定の磁極面（７）がそれぞれ形成される永電磁式マグネットチャック（１）において、強磁性体からなる補助磁極部材（８）が設けられ、該補助磁極部材（８）は、一端で前記固定の磁極面（７）に取り外し可能に設けられて、前記磁極部材（６）の延在方向に延在し、他端に補助の磁極面（９）を有しており、前記の固定の磁極面（７）と補助の磁極面（９）とのうち、少なくとも補助の磁極面（９）に非磁性体の膜（１０）が設けられ、該非磁性体の膜（１０）を隔ててワーク（１１）に対するワーク吸着面（１２）が形成される、ことを特徴とする。

請求項２において、前記非磁性体の膜（１０）は、固定の磁極面（７）と補助の磁極面（９）とのうち、前記補助の磁極面（９）のみに設けられる、ことを特徴とする。

本発明の請求項１によると、ワ一ク（１１）は、チャッキング時に、ワーク吸着面（１２）に接し、非磁性体の膜（１０）の厚みだけ補助の磁極面（９）から離間して磁気的に吸着される。従って、ワ一ク（１１）のチャッキング解除後に、ワーク（１１）の残留磁気により生じるワーク吸着力が小さくなり、ワーク（１１）に残留磁気が生じてもワーク（１１）の取り外しが可能となる。補助磁極部材（８）は、取り外し可能に設けられているから、ワーク吸着面（１２）等が破損した場合、取り外して別の補助磁極部材（８）に取り替え、必要な初期機能を確保することができる。また、補助磁極部材（８）を取り外すことにより、ワーク吸着面（１２）等の修理作業を、容易に行うことができる。

請求項２によると、ワーク（１１）の加工条件や、その磁気的特性に応じて、補助磁極部材（８）の取り付け、取り外しを選択できる。即ち、残留磁気が大きなワーク（１１）の加工では、補助磁極部材（８）を取り付け、残留磁気を生じないワ一ク（１１）の加工では、補助磁極部材（８）を取り外す。この補助磁極部材（８）を取り外し状態では、ワーク（１１）は、非磁性体を介在することなく、磁気的に吸着されるから、チャッキング時の非磁性体による磁気損失がなく、加工力の大きな加工条件にも対応できる。

図１ないし図５は本発明に係る永電磁式マグネットチャック１の構成を示している。それらの図で、図１は永電磁式マグネットチャック１の平面図、図２は永電磁式マグネットチャック１によるワーク１１のチャッキング動作時の断面図、図３はチャッキング解除後のワーク１１の残留磁気を説明するための断面図、図４は図３の拡大断面図、図５は補助磁極部材８を取り外した状態でのチャッキング解除後の断面図をそれぞれ示している。

図１ないし図５において、永電磁式マグネットチャック１は、定極性永久磁石２と、極性反転コイル３が巻かれる可逆性永久磁石４と、可逆性永久磁石４と定極性永久磁石２とに接しフレームに固定され正方形断面の角柱体である磁極部材６とをそれぞれ複数有している。各磁極部材６の一端に互いに異なる極性で隣接する固定の磁極面７がそれぞれ形成されている。可逆性永久磁石４および磁極部材６は、上下の面で接し、フレーム５の内部に一定の間隔をおいて碁盤目状に整列状態で納められている。

各磁極部材６は、上面で正方形の固定の磁極面７を形成しているが、それらの磁極部材６の隣り合う空間は、固定の磁極面７を露出させ、固定の磁極面７の上面に一致する状態で非磁性部材１３によって塞がれている。なお、複数の可逆性永久磁石４の極性反転コイル３は、隣接の可逆性永久磁石４の間で、互いに逆回りに電流が流れるように結線されているため、隣り合う可逆性永久磁石４は、異なる磁性となる。

本発明は、上記の構成の永電磁式マグネットチャック１において、特徴的な構成として磁極部材６に強磁性体からなる補助磁極部材８を複数設けている。補助磁極部材８は、磁極部材６とほぼ同一寸法の正方形断面を有する角柱体であって、一端すなわち図上の下方で磁極部材６の固定の磁極面７に取り外し可能に設けられ、磁極部材６の延在方向に延在して、上方に突出しており、他端すなわち図上の上方に平坦な補助の磁極面９を形成している。

補助磁極部材８は、磁極部材６の固定の磁極面７に対して、固定の磁極面７に形成した雌ねじ１４と、補助磁極部材８のボルト挿入孔１５に挿入した例えば六角穴付きの取付けボルト１６により締めつけて固定し、その取付けボルト１６を緩めることによって取り外し可能となっている。なお、取付けボルト１６の頭部は、ボルト挿入孔１５の座ぐり加工によって平坦な補助の磁極面９に突出しないようになっている。

この例において、固定の磁極面７と補助の磁極面９とのうち、磁極部材６の周囲に設けられる非磁性部材１３から突出状態の補助磁極部材８の補助の磁極面９のみに、非磁性体の膜１０が設けられ、この非磁性体の膜１０の上表面に、非磁性体の膜１０の厚みを隔ててワーク１１に対するワーク吸着面１２が形成される。上記の非磁性体の膜１０は、補助の磁極面９の全面に亘って、例えば５０μ前後のクロムメッキ膜による金属膜として形成される。

なお、クロムメッキ膜は、電気メッキまたは溶融メッキにより形成され、メッキ後に研磨により仕上げられる。その膜厚は、１００μ以下が好ましく、一例として上記のように、研磨後の寸法として約５０μとする。補助磁極部材８の下面は、磁極部材６の固定の磁極面７に接する面であるが、クロムなどのメッキ膜（磁気抵抗膜）を有しないものとするために、メッキの際にマスキングするか、またはメッキ後に研削する。

非磁性体の膜１０の金属材料とし、耐磨耗性の観点からクロムを用いたが、他の金属材料例えば銅や非磁性のステンレス等を用いてもよい。

図２のように、ワーク１１のチャッキングに際して、ワーク１１は、ワーク吸着面１２に置かれる。補助磁極部材８の高さは、すべて同じであるから、ワーク１１の下面は、対応する複数のワーク吸着面１２に接する。

チャッキング開始時に、極性反転コイル３に一時的に通電すると、可逆性永久磁石４は、その永久磁石特性を逆方向に変え、図２のような磁極に着磁される。このときの定極性永久磁石２および可逆性永久磁石４のＮ極から出た磁束は、磁極部材６で合流し、補助磁極部材８、非磁性体の膜１０を経てワーク１１に到達し、次いでワーク１１から隣接のＳ極側の非磁性体の膜１０、補助磁極部材８、磁極部材６で分流し、定極性永久磁石２および可逆性永久磁石４のＳ極に戻る。

この磁束によって、ワーク１１は、非磁性体の膜１０の厚みだけ補助の磁極面９から離間したままの状態でワーク吸着面１２に磁気的に強く吸着され、固定される。この状態で、ワーク１１に必要な加工が行われる。

ワーク加工後に、チャッキング解除のために、極性反転コイル３に一時的に通電し、チャッキング開始時の一時的な通電とは逆方向に通電する。この極性反転コイル３への一時的な通電により、可逆性永久磁石４は極性が反転され、補助磁極部材８を通る磁束がなくなり、補助磁極部材８は磁気的に中性となって、ワーク１１は、ワーク吸着面１２から離せる状態となる。

このチャッキング解除に伴って、ワーク１１に残留磁気が生じ、図３および図４に図示するようにワーク１１を通過する磁束の流れ、即ち磁路が形成される。しかし、ワーク１１は、非磁性体の膜１０の存在によって、その厚み分だけ隔てて、補助磁極部材８に吸着されるため、その残留磁気によるワーク１１の吸着力は、非磁性体の膜１０の存在しないときと比較して、弱くなっている。従って、ワーク１１に残留磁気が生じてもワーク吸着力が弱いため、ワーク１１の取り外しが可能となる。補助磁極部材８は、取り外し可能に設けられているから、ワーク吸着面１２等が破損した場合、取り外して別の補助磁極部材８に取り替え、必要な初期機能を確保することができる。また、補助磁極部材８を取り外すことにより、ワーク吸着面１２等の修理を、容易に行える。なお、非磁性体の膜１０の厚みは、チャッキング時に非磁性体の膜１０を通る磁束密度と、チャッキング解除後におけるワーク１１の残留磁気によるワーク吸着力とを考慮して決定される。また、非磁性体の膜１０の厚みが異なる補助磁極部材８を複数種類用意し、加工条件に応じて付け替えてもよい。

図５は、補助磁極部材８を取り外し、残留磁気の発生しないワーク１１を加工後に、チャッキングを解除した状態を示している。残留磁気の発生しないワーク１１では、残留磁気によるワーク吸着力を小さくするための手段としての補助磁極部材やそれと一体の非磁性体の膜１０は不要となる。従ってその場合、ワーク１１は、固定の磁極面７に直接接して磁気的に吸着され、加工力の大きな加工条件に対応できる。

本実施例では、非磁性体の膜１０は、補助磁極部材８の補助の磁極面９の全面に亘って設けられているが、補助の磁極面９の一部に設けてもよい。図６は、本実施例の変形例であり、（Ａ）は補助磁極部材８の平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図をそれぞれ示す。非磁性体の膜１０は、補助磁極部材８の補助の磁極面９に複数形成されており、隣接する非磁性体の膜１０間に溝が形成され補助の磁極面９が露出する。非磁性体の膜１０は、この変形例では、クロムメッキの際に、補助の磁極面９を網の目状にマスキングすることにより、非マスキング面に形成される。ワーク吸着面１２は、本実施例と同様に、補助の磁極面９から非磁性体の膜１０を隔てて形成されるので、残留磁気によるワーク吸着力は小さくなる。また、非磁性体の膜１０は、複数設けられ、間に溝が形成されるので、膜１０に付着している切削粉等を容易に取り除くことができ、ワーク１１の加工精度を維持すると共に、ワーク１１装着前のワーク吸着面１２の清掃の作業性を高める。

次に図７は、非磁性体の膜１０を補助の磁極面９の他、固定の磁極面７にも形成した例を示している。図７の例は、補助の磁極面９に５０μ前後のクロムメッキ膜によって非磁性体の膜１０を形成し、固定の磁極面７に５μ前後のクロムメッキ膜によって非磁性体の膜１０を形成し、同一の非磁性体材料の膜を用い、膜厚を異ならせている。

このように、２つの非磁性体の膜１０が形成されている例によると、ワーク１１の加工条件や、その磁気的特性に応じて、補助磁極部材８の取り付け、取り外しを選択できる。残留磁気が大きなワーク１１の加工では、補助磁極部材８を取り付け、図２と同様な状態でチャッキングを行い、残留磁気を生じないワ一ク１１の加工では、補助磁極部材８を取り外す。この補助磁極部材８の取り外し状態では、固定の磁極面７の非磁性体の膜１０がワーク吸着面１２を形成することになり、ワーク１１は、補助磁極部材８を取り付ける場合と異なる磁気特性の状態で、非磁性体の膜１０を隔ててワーク吸着面１２に磁気的に吸着されることになる。

なお、非磁性体の膜１０は、クロムなどの金属膜のほか、非金属膜として酸化チタン、酸化アルミナ等のセラミック材料を溶射してもよい。非磁性体の膜１０は、溶射後、クロム等の金属メッキの場合と同様、研磨されて、ワーク吸着面１２に仕上げられる。また、固定の磁極面７および補助の磁極面９の形状は、前記各例において、共に正方形で、両者をほぼ同一寸法とするが、円、長方形とすることもできる。

本発明は、永電磁式マグネットチャック１の単体に適用される他、各種の工作機械に組み込まれている永電磁式マグネットチャック１にも改造によって適用できる。

本発明に係る永電磁式マグネットチャック１の平面図である。本発明に係る永電磁式マグネットチャック１のチャッキング動作時の断面図である。本発明に係る永電磁式マグネットチャック１において、チャッキング解除後のワーク１１の残留磁気を説明するための断面図である。図３の一部の拡大断面図である。本発明に係る永電磁式マグネットチャック１において、補助磁極部材８を取り外した状態で残留磁気が生じないワーク１１の加工に適用され、チャッキング解除後の断面図である。補助の磁極面９に形成される非磁性体の膜１０の変形例であり、（Ａ）は補助磁極部材８の平面図、（Ｂ）は（Ａ）でのＡ−Ａ矢印方向の断面図である。本発明に係る他の例での永電磁式マグネットチャック１の一部の拡大断面図である。

符号の説明

１永電磁式マグネットチャック
２定極性永久磁石
３極性反転コイル
４可逆性永久磁石
５フレーム
６磁極部材
７固定の磁極面
８補助磁極部材
９補助の磁極面
１０非磁性体の膜
１１ワーク
１２ワーク吸着面
１３非磁性部材
１４雌ねじ
１５ボルト挿入孔
１６取付けボルト

Claims

定極性永久磁石（２）と、極性反転コイル（３）が巻かれる可逆性永久磁石（４）と、可逆性永久磁石（４）と定極性永久磁石（２）とに接しフレーム（５）に固定される磁極部材（６）とをそれぞれ複数有し、各磁極部材（６）の一端に互いに異なる極性で隣接する固定の磁極面（７）がそれぞれ形成される永電磁式マグネットチャック（１）において、強磁性体からなる補助磁極部材（８）が設けられ、該補助磁極部材（８）は、一端で前記固定の磁極面（７）に取り外し可能に設けられて、前記磁極部材（６）の延在方向に延在し、他端に補助の磁極面（９）を有しており、前記の固定の磁極面（７）と補助の磁極面（９）とのうち、少なくとも補助の磁極面（９）に、非磁性体の膜（１０）が設けられ、該非磁性体の膜（１０）を隔ててワーク（１１）に対するワーク吸着面（１２）が形成される、ことを特徴とする永電磁式マグネットチャック（１）。
前記非磁性体の膜（１０）は、固定の磁極面（７）と補助の磁極面（９）とのうち、補助の磁極面（９）のみに設けられる、ことを特徴とする請求項１記載の永電磁式マグネットチャック（１）。