JP2018069427A - サポート部材付永電磁式マグネットチャック - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力の小さいサポート部材付永電磁式マグネットチャックを提供する。
【解決手段】台板１２に設けられた収納穴１５内に配設された永久磁石１４と、永久磁石１４を覆って設けられ、内部に電磁コイル２４が埋設された磁極部材２０と、流体圧によって突出入し、磁極部材２０の吸着面から外方に突出した際、ワークの表面に当接するプランジャ３２を有し、電磁コイル２４に囲まれる部位の磁極部材２０に設けられた穴２８内に配置された複数のサポート部材３０と、台板１２、台板１２に設けられた収納穴１５を仕切る仕切部１２ａおよび磁極部材２０を通過し、サポート部材３０に至り、流体圧をプランジャ３２に及ぼす流体路３８と、流体路３８における、仕切部１２ａと磁極部材２０との間をシールするシール部材４０とを具備することを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明はサポート部材付永電磁式マグネットチャックに関する。

サポート部材付電磁式マグネットチャックが知られている（特許文献１）。
特許文献１に示されるサポート部材付電磁式マグネットチャックは、磁性体ワークを吸着する吸着面を有し、内部に所要配列で複数の電磁コイルが埋設された磁性体からなる磁極部材と、油圧によって突出入し、前記磁極部材の前記吸着面から外方に突出した際、ワークの表面に当接するプランジャを有し、前記各電磁コイルに囲まれて前記磁極部材に設けられた穴内に固定された複数のサポート部材とを具備している。

各サポート部材は、ハウジングと、ハウジングとの間に第１のスプリングを介在させてハウジング内に移動可能に設けられ、油圧により第１のスプリングの付勢力に抗して移動するピストンと、該ピストンの外側に位置して、該ピストンとの間に第２のスプリングを介在させてハウジング内に移動可能に設けられ、ピストンと共に移動するプランジャとを備える。

電磁コイルに通電することで、磁極部材の吸着面に磁力が発生し、ワークが吸着面に吸着可能となる。一方で、油圧により、各ピストンが第１のスプリングの付勢力に抗して移動され、これによりピストンと共に各プランジャが移動し、各プランジャがワークの表面に当接し、なおもピストンが移動すると、各プランジャがワークに当接したまま、ピストンが第２のスプリングを圧縮するようにしてプランジャ内に突入するようになっている。これにより、各プランジャが一定の押圧力によって、ワークの表面に当接した状態で、ワークが吸着面に吸着される状態となる。
このサポート部材付電磁式マグネットチャックによれば、プランジャがワークの表面に当接して支持することから、表面が凹凸面をなすワークの吸着も良好に行える。

特開２００９−２５５２２１号公報

ところで、特許文献１に示されるものは、電磁石式のマグネットチャックであるため、大電流を要し、消費電力が大きいという課題がある。
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、消費電力が小さく、さらには油（流体）漏れを極力抑えることができるサポート部材付永電磁式マグネットチャックを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、本発明に係るサポート部材付永電磁式マグネットチャックは、磁性体からなる台板に設けられた収納穴内に配設された永久磁石と、該永久磁石を覆って設けられ、ワークを吸着する吸着面を有し、内部に電磁コイルが埋設された磁極部材と、該磁極部材の前記吸着面に、前記電磁コイルにより及ぼされる吸着エリアを囲むようにして設けられたセパレータと、流体圧によって突出入し、前記磁極部材の前記吸着面から外方に突出した際、前記ワークの表面に当接するプランジャを有し、前記電磁コイルに囲まれる部位の前記磁極部材に設けられた穴内に配置された複数のサポート部材と、前記台板、該台板に設けられた前記収納穴を仕切る仕切部および前記磁極部材を通過し、前記サポート部材に至り、流体圧を前記プランジャに及ぼす流体路と、前記流体路における、前記仕切部と前記磁極部材との間をシールするシール部材とを具備することを特徴とする。

前記磁極部材における、前記電磁コイルを直接覆う部位を組付鉄心部として別体に形成し、前記シール部材を、前記流体路における、前記仕切り部と前記組付鉄心部との間をシールする第１のシール部材、および前記組付鉄心部と前記磁極部材との間をシールする第２のシール部材とすることができる。
前記シール部材はＯリングとすることができる。

前記各サポート部材を、ハウジングと、ハウジングとの間に第１のスプリングを介在させてハウジング内に移動可能に設けられ、流体圧により第１のスプリングの付勢力に抗して移動するピストンと、該ピストンの外側に位置して、該ピストンとの間に第２のスプリングを介在させてハウジング内に移動可能に設けられ、前記ピストンと共に移動する前記プランジャ等とで構成することができる。

前記磁極部材の表面に、前記磁極部材に設けられた前記穴に連通するとともに、前記磁極部材の側面に開口する、ワークの切削屑もしくは研削屑、および加工液を排出する凹溝を設けることができる。
前記凹溝を、断面逆Ｔ字状をなす凹溝に形成することができる。
前記磁極部材に、消磁用コイルを配設することができる。
前記永久磁石をアルニコ磁石等の低保持力で高磁束密度の特性を有する磁石材からなる磁石とすることができる。
さらに、前記永久磁石とは別に、前記磁極部材に希土類磁石を配設することができる。

本発明によれば、接続ブロックを無くし、永久磁石を、台板に設けた収納穴内に配設するとともに、収納穴間の仕切部に油路（流体路）を貫通して設けたことにより、台板と接続ブロックとの間をシールするシール部材を無くすことができ、それだけ、油（流体）漏れを少なくでき、また、吸着面側から最深部となるシール部材を無くすことで、修理も容易となる効果を奏する。また、消費電力を低く抑えることができるサポート部材付永電磁式マグネットチャックを提供できる。

サポート部材付永電磁式マグネットチャックの断面図である。 サポート部材の断面図である。 改良されたサポート部材付永電磁式マグネットチャックの部分平面図である。 図３におけるＹ−Ｙ線断面図である。 図３におけるＸ−Ｘ線断面図である。 希土類磁石をさらに設けたサポート部材付永電磁式マグネットチャックの、電磁コイルＯＦＦ時の断面図である。 希土類磁石をさらに設けたサポート部材付永電磁式マグネットチャックの、電磁コイルＯＮ時の断面図である。 消磁コイルをまたさらに設けたサポート部材付永電磁式マグネットチャックの、電磁コイルＯＦＦ時の断面図である。 消磁コイルをまたさらに設けたサポート部材付永電磁式マグネットチャックの、電磁コイルＯＮ時の断面図である。

以下本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
永久磁石と電磁コイルとを組み合わせた永電磁式マグネットチャックは知られている（例えば特開２００５−３０５５６５）。この永電磁式マグネットチャックの場合には、可逆性永久磁石を用い、電磁コイルにより、可逆性永久磁石の吸着面に現れる磁力を制御するようにしているので、電磁コイルに給電する電力は少なくて済み、省力化ができる。
そこで、発明者は、特許文献１（特開２００９−２５５２２１）に示されるサポート部材付電磁式マグネットチャックにも永久磁石を組み込み、省力化を図ることに想到し、図１に示すようなサポート部材付永電磁式マグネットチャック１０を考案した。

まず、図１および図２により、このサポート部材付永電磁式マグネットチャック１０について説明する。図１は、サポート部材付永電磁式マグネットチャック１０の断面図、図２は、サポート部材３０の断面図である。
磁性体からなる台板１２上に複数のアルニコ製の永久磁石１４が配置され、各永久磁石１４の間にステンレス製の接続ブロック１６が配置されている。この永久磁石１４と接続ブロック１６とは磁性材料からなる組付鉄心１８によって覆われている。なお接続ブロック１６はボルト１９により台板１２に固定されている。接続ブロック１６はアルニコ磁石であってもよい。

そして、組付鉄心１８上に磁性材料からなる磁極部材２０が配置されている。なお、組付鉄心１８は磁極部材２０と一体のものとすることができる。
磁極部材２０の表面側が吸着面となる。磁極部材２０の組付鉄心１８側の面には長いリング状をなす穴２２が開口され、この長いリング状の穴２２内に電磁コイル２４が配設されている。そして穴２２内はエポキシ樹脂が充填され、電磁コイル２４を封止している。

磁極部材２０の吸着面に、電磁コイル２４により及ぼされる吸着エリアを囲むようにして非磁性材料からなるセパレータ２６が設けられている。
磁極部材２０の、電磁コイル２４に囲まれる部位に、吸着面側が大径部となる穴２８が所要間隔をおいて一列に複数個開口されている。この各穴２８の小径部内に嵌入するようにしてサポート部材３０が配設されている。サポート部材３０の上部は大径部内に露出している。なお、このようなサポート部材３０の列が適宜複数列設けられている（図示せず）。

サポート部材３０は、油圧、空気圧等の流体圧（以下油圧で説明する）によって突出入し、磁極部材２０の吸着面から外方に突出した際、ワークの表面に当接するプランジャ３２を有する。
各穴２８の大径部は、蓋体３４によって覆われている。蓋体３４はネジ３５によって、磁極部材２０に固定されている。また、蓋体３４には、開口部３６が形成され、この開口部３６を通じてプランジャ３２が吸着面から突出入可能となっている。穴２８の大径部の底部には、磁極部材２０、組付鉄心１８、接続ブロック１６および台板１２を貫通するドレイン孔４２が設けられている。
穴２８を蓋体３４で覆うのは、切削屑、研削屑等が穴２８内に入り込むのを防止するためである。蓋体３４に設けた開口部３６から穴２８内に入り込んだ加工液等は、ドレイン孔４２から外部に排出される。

台板１２、接続ブロック１６、組付鉄心１８および磁極部材２０を通過し、サポート部材に至る油路（流体路）３８が設けられ、この油路３８を通じて圧油がサポート部材３０に供給、排出されることにより、プランジャ３２がサポート部材３０の本体から突出入可能になっている。
そして、油路３８における、台板１２と接続ブロック１６との間、接続ブロック１６と組付鉄心１８との間、および組付鉄心１８と磁極部材２０との間の３箇所にシール部材たるＯリング４０が配設されている。

上記サポート部材３０の構造は特に限定されるものではないが、本実施の形態では、図２に示す構造をなしている。
すなわち、サポート部材３０は、ハウジング４４と、ハウジング４４との間に第１のスプリング４３を介在させてハウジング４４内に移動可能に設けられ、油路３８からの油圧により第１のスプリング４３の付勢力に抗して移動するピストン４５と、該ピストン４５の外側に位置して、ピストン４５との間に第２のスプリング４６を介在させてハウジング４４内に移動可能に設けられ、ピストン４５と共に移動可能なプランジャ３２とを備えている。なお、４７はプランジャ３２の移動をガイドするガイド筒である。

油路３８に圧油が供給されると、ピストン４５が移動し、これに伴ってプランジャ３２が蓋体３４から上方に突出し、プランジャ３２先端がワークに当接する。第１のスプリング４３および第２のスプリング４６によって、プランジャ３２は、所要の押圧力でワークに当接することになる。

図１および図２に示すサポート部材付永電磁式マグネットチャック１０を用いてワーク（図示せず）を吸着保持するには次のようになされる。
まず、ワークを磁極部材２０の吸着面上に載置する。
次いで、図示しない油圧源から圧油を油路３８に供給し、油圧により各プランジャ３２を吸着面から突出させ、プランジャ３２先端をワークに当接させ、ワークを支持するようにする。
この状態で、電磁コイル２４に必要な大きな電力を供給し、吸着面を強い磁力を発生させ、ワークを吸着面に吸着、固定する。
この状態で、ワークに必要な切削加工、研削加工等を施すようにする。

なお、アルニコ製の永久磁石１４は、電磁コイル２４に短時間通電するだけで、必要な磁力を継続的に得ることができ、これにより省エネルギー化を図ることができる。
ワーク加工後、ワークを解放するには、電磁コイル２４に、吸着時とは逆方向に通電することで、保持力の小さいアルニコ製の永久磁石１４の磁力を低下させればよい。
なお、必要に応じて、ワークに残留する残留磁力を消磁する消磁用コイルを設けてもよい（図示せず）。

上記のようにして、省エネルギー化を図れるサポート部材付永電磁式マグネットチャック１０を提供できた。
しかしながら、図１に示す実施の形態に係るサポート部材付永電磁式マグネットチャック１０にも、次のような課題が生じた。
すなわち、上記のように、圧油をサポート部材３０に供給される油路（流体路）３８を、台板１２、接続ブロック１６、組付鉄心１８および磁極部材２０を通過し、サポート部材に至る油路（流体路）３８としている。

そして、油路３８における、台板１２と接続ブロック１６との間、接続ブロック１６と組付鉄心１８との間、および組付鉄心１８と磁極部材２０との間の３箇所にシール部材たるＯリング４０を配設して、各部材間をシールするようにしている。
しかしながら、上記のように、３箇所もの間をＯリングによりシールすることは、シールが不完全になりやすく、油漏れが生じるおそれがある。そして油漏れが生じた場合の修理も厄介であるという課題が生じた。

そこで、以下の実施の形態では、上記実施の形態をさらに改良し、油（流体）漏れを極力回避し、またたとえ油（流体）漏れが生じた場合にも修理が容易な、サポート部材付永電磁式マグネットチャック１０を提供する。
図３〜図５は、改良型のサポート部材付永電磁式マグネットチャック１０を示す、図３は、その部分平面図、図４は図３におけるＹ−Ｙ線断面図、図５は図３におけるＸ−Ｘ線断面図である。
図１および図２における実施の形態と同一の部材は同一の符号を付し、その説明は省略する。

改良型実施の形態における特徴は、接続ブロック１６を無くし、アルニコ磁石製の永久磁石１４を、台板１２に設けた収納穴１５内に配設するとともに、収納穴１５間の仕切部１２ａ（台板１２と一体）に油路（流体路）３８を貫通して設けた点にある。
そして、シール部材４０を、流体路３８における、仕切部１２ａと組付鉄心１８との間をシールする第１のシール部材、および組付鉄心１８と磁極部材２０との間をシールする第２のシール部材の２つのシール部材とした。なお、組付鉄心１８と磁極部材２０とを一体のものとすれば、シール部材を、仕切り部１２ａと磁極部材２０との間をシールする１つのシール部材のみとすることもできる。

すなわち、本実施の形態では、図１、図２に示す実施の形態における、台板１２と接続ブロック１６との間をシールするシール部材を無くしたので、それだけ、油（流体）漏れを少なくでき、また、吸着面側から最深部となるシール部材を無くすことで、修理も容易となる利点がある。
なお、図５において、４８は、絶縁性を向上させるために、電磁コイル２４を収納する孔２２内に配設したガラスビーズであり、４９は、電磁コイル２４等を封止するエポキシ樹脂である。

この改良型のサポート部材付永電磁式マグネットチャック１０における、さらに望まれる改良点は、蓋体３４およびドレイン孔４２を無くし、ドレイン溝となる凹溝５０を磁極部材２０の吸着面に形成する点にある（なお、この改良点は、必ずしも設けなくともよい）。
凹溝５０は、図３に示すように、磁極部材２０の側面に開口すると共に、通路５１を通じて、穴２８の大径部２８ａに通じている。これにより、穴２８の大径部２８ａ内に入り込んだ切削屑、研削屑、加工液等は、通路５１および凹溝５０を通じて、磁極部材２０の側方に排出されることになる。

なお、穴２８の大径部２８ａとサポート部材３０との間にはシール部材５２が配設され、これにより当該部位に加工液が入り込むのを防止している。
この改良型によれば、蓋体３４およびドレイン孔４２を無くしているので、構成を簡易なものとすることができる。
また、凹溝５０を断面逆Ｔ字状のものに形成すれば、この凹溝５０を、加工具取り付け用の係止溝等としての利用も可能となる。
さらに、図３に示すように、空間部となる凹溝５０を、非磁性体からなるセパレータ２６と併せて、セパレータ部としても利用可能となる。

上記各実施の形態におけるサポート部材付永電磁式マグネットチャック１０では、アルニコ磁石からなる１種類の永久磁石１４を用いたが、これに限定されるものではない。
図６、図７に示すものは、電磁コイル２４の直上に、フェライトからなる希土類磁石５４を配設したものである。なお、上記実施の形態と同一の部材は同一の符号を付し、その説明を省略する。
図６は、電磁コイル２４ＯＦＦ時であり、磁路は矢印に示すように閉回路を構成する。図７は、電磁コイルＯＮ時であり、矢印に示すような磁路となり、吸着面にＮ極、Ｓ極が現れる。

図８、図９は、図６、図７のものにさらに消磁コイル５６を設けたものである。上記実施の形態と同一の部材には同一の符号を付している。
図８は、電磁コイル２４ＯＦＦ時であり、磁路は矢印に示すように閉回路を構成する。図９は、電磁コイルＯＮ時であり、矢印に示すような磁路となり、吸着面にＮ極、Ｓ極が現れる。

１０ サポート部材付永電磁式マグネットチャック、１２ 台板、１４ 永久磁石、１５ 収納穴、１６ 接続ブロック、１８ 組付鉄心、２０ 磁極部材、２２ 穴、２４ 電磁コイル、２６ セパレータ、２８ 穴、２８ａ 大径部、３０ サポート部材、３２ プランジャ、３４ 蓋体、３６ 開口部、３８ 油路（流体路）、４０ シール部材、４２ ドレイン孔、４３ 第1のスプリング、４４ ハウジング、４５ ピストン、 ４６ 第２のスプリング、４７ ガイド筒、４８ ガラスビーズ、４９ エポキシ樹脂、５０ 凹溝、５１ 通路、５２ シール部材、５４ 希土類磁石、５６ 消磁コイル

Claims (9)

1. 磁性体からなる台板に設けられた収納穴内に配設された永久磁石と、
   該永久磁石を覆って設けられ、ワークを吸着する吸着面を有し、内部に電磁コイルが埋設された磁極部材と、
   該磁極部材の前記吸着面に、前記電磁コイルにより及ぼされる吸着エリアを囲むようにして設けられたセパレータと、
   流体圧によって突出入し、前記磁極部材の前記吸着面から外方に突出した際、前記ワークの表面に当接するプランジャを有し、前記電磁コイルに囲まれる部位の前記磁極部材に設けられた穴内に配置された複数のサポート部材と、
   前記台板、該台板に設けられた前記収納穴を仕切る仕切部および前記磁極部材を通過し、前記サポート部材に至り、流体圧を前記プランジャに及ぼす流体路と、
   前記流体路における、前記仕切部と前記磁極部材との間をシールするシール部材とを具備することを特徴とするサポート部材付永電磁式マグネットチャック。
2. 前記磁極部材における、前記電磁コイルを直接覆う部位が組付鉄心部として別体に形成され、前記シール部材は、前記流体路における、前記仕切り部と前記組付鉄心部との間をシールする第１のシール部材、および前記組付鉄心部と前記磁極部材との間をシールする第２のシール部材であることを特徴とする請求項１記載のサポート部材付永電磁式マグネットチャック。
3. 前記シール部材がＯリングであることを特徴とする請求項１または２記載のサポート部材付永電磁式マグネットチャック。
4. 前記各サポート部材は、ハウジングと、ハウジングとの間に第１のスプリングを介在させてハウジング内に移動可能に設けられ、流体圧により第１のスプリングの付勢力に抗して移動するピストンと、該ピストンの外側に位置して、該ピストンとの間に第２のスプリングを介在させてハウジング内に移動可能に設けられ、前記ピストンと共に移動する前記プランジャとを備えることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のサポート部材付永電磁式マグネットチャック。
5. 前記磁極部材の表面に設けられ、前記磁極部材に設けられた前記穴に連通するとともに、前記磁極部材の側面に開口する、ワークの切削屑もしくは研削屑、および加工液を排出する凹溝を有することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載のサポート部材付永電磁式マグネットチャック。
6. 前記凹溝が、断面逆Ｔ字状をなす凹溝であることを特徴とする請求項５記載のサポート部材付永電磁式マグネットチャック。
7. 前記磁極部材に埋設された消磁用コイルを有することを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載のサポート部材付永電磁式マグネットチャック。
8. 前記永久磁石が低保持力で高磁束密度の特性を有する磁石材からなる磁石であることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載のサポート部材付永電磁式マグネットチャック。
9. 前記永久磁石とは別に、前記磁極部材に埋設された希土類磁石を有することを特徴とする請求項１〜８いずれか１項記載のサポート部材付永電磁式マグネットチャック。