JP2853858B2 - ワークピースの固定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ワークピースに対する部品組み立てやその
他の作業を行うときに、該ワークピースを所定の位置に
精確に保持するための固定装置に関する。

技術的背景 本発明は、永久磁石と電磁石とを有し、通常は永久磁
石がワークピースを保持するとともに、電磁石が付勢さ
れると永久磁石が一時的にワークピースを離すようにな
るワークピース固定装置に関するものであり、そのよう
な形式の装置は、米国特許第3,389,357号、第3,978,441
号及び4,075,589号等に開示されている。これらの従来
技術に係る装置においては、ワークピースをより迅速に
かつ簡単に固定出来るとともに、それを精確に保持する
ことが出来るようにすることが望まれている。

発明の目的 本発明は、そのような要望を満たす新規なワークピー
ス固定装置を提供することを目的としている。

発明の構成 すなわち、本発明に係る固定装置は、ワークピースを
精確な位置に固定するための固定装置であって、ベース
と、該ベース内に収納された磁界を発生する永久磁石
と、ベース内に収納され付勢されると上記永久磁石の磁
界の強度を減少させるような磁界を発生する電磁石と、
小さい磁気抵抗を有している材料から作られている固定
プレートであって、磁気電磁石が除勢された状態におい
て上記永久磁石の磁界によってベースに固定される固定
プレートと、該プレート上の精確な位置に固定されてい
るワークピース固定手段（以下に述べる実施例における
Ｖ形ブロック）と、上記プレートを上記ベース上の精確
な角度位置に保持するとともに、電磁石が付勢されたと
きに上記プレートがベースから離れるのを許容できるよ
うに迅速に取り外し可能な機械的手段（同実施例におけ
る合わせピン）とを有することを基本的特徴とする。

また、本発明に係る装置では、上記プレートがねじ穴
を有しており、該穴にねじ係合されるねじを有してお
り、該ねじがねじ穴にねじ係合されたときにベースに係
合して上記プレートをベースから離すように作用するよ
うにしたことをも特徴としている。

発明の作用及び効果 本発明に係る固定装置は、上記のごとき構成を有する
ものであり、従って通常は永久磁石の作用によって固定
プレート、従ってその上に固定されているワークピース
をベース上の所定の位置に精確に固定出来るとともに、
電磁石を作用させれば上記永久磁石の作用を減少でき、
従って、固定プレート並びにワークピースを容易かつ迅
速に取り外すことが出来る。

また、上記した別の特徴を有する装置においては、停
電などで電磁石を作動できない場合にも、ねじによりプ
レート従ってそれに固定されているワークピースを容易
に外すことが出来る。

実施例 以下、本発明を添付図面に示した実施例に基づき詳細
に説明する。

本発明に係る固定装置10は、上下のＶブロック11、12
としての固定手段を有している。（例えば、円形、角形
バー材などの）ワークピースは、下部Ｖブロックの溝の
長さ方向で精確に位置決めされた位置に設定され、上部
Ｖブロックを下部Ｖブロックの上に設定して、該ブロッ
クの孔13にねじなどを通して締め付けることにより、そ
れらブロックの間に固定される。固定手段はＶブロック
に限定されるものではなく、ワークピースを固定するの
に適したものであればどのような形式のものでもよい。

固定装置10は、ベース15を有しており、該ベースはア
ルミニウムなどの高い磁気抵抗を有する材料で作られ
る。ベース15は、その下にある支持体の上に精確に設定
されて、クランプされる。図示の実施例においては、支
持体は工作機械のテーブルとして示されており、該テー
ブルは断面が逆Ｔ形の上方に開口したスロット17を有し
ている。ベース15をテーブル16に固定するためには、２
つの対角線上に位置決めされるねじ18によって行われ、
該ねじはテーブルの上面にあけられたカウンタボア20に
受け入れられるようにされたヘッド19（第４図）と、ス
ロット17の適当な１つに設定された逆Ｔ形ナット22にね
じ込まれるシャンク21とを有している。

ベース15は磁気チャックとして形成されている。第２
図に示すように、比較的幅が広く、環状で上方に開口し
た円形溝25が、ベースの周縁近くに設けられている。溝
は磁気構造体のためのハウジングを形成しており、該溝
は、図示の実施例においては、一対の内側及び外側同心
極片すなわちリング26、27（第２図）、永久磁石28及び
電磁石30を有している。リング26、27の上端は、極面3
1、32（第２図及び第３図）を有しており、それらはベ
ースの上面と同一平面内にある。

電磁石30は、断面Ｕ形とされた誘電材料で作られた環
状容器34内に設定されたコイル33を有している。容器は
リング26、27の間に設定されており、該容器の上面はエ
ポキシのリング35によってカバーされている。エポキシ
のリング36、37が溝25内で内側極リング26の内側並びに
外側極リング26、27と容器34とを接着している。

永久磁石28はベース15の、溝25内で周方向で間隔をあ
けられた一連（例えば、12個）の永久磁石部分若しくは
ウエファ40を有している。各ウエファはセラミック若し
くはアルニコ磁性材料とされる。各ウエファはコイル33
の下にある上部スチールリング41と、溝25の底部上にあ
る下部スチールリング42によって挟まれている。周方向
で離されたねじ43が上部リング41、ウエファ40、下部リ
ング42を通されて、それらを一体的に保持している。

磁性ウエファ40によって作られる磁束は当該ウエファ
の上面から、上部リング41の上面、外側極リング27、及
び極面32を通る磁気路45を通る。該磁束は極面31から、
内側極リング26、下部リング42と通ってウエファの下面
に戻る。

電磁石のコイル33は、該電磁石30が付勢されたとき
に、それによって発生する磁束が、磁気路45内を磁性ウ
エファ40の磁束とは反対方向に指向するように巻かれて
いる。従って、極面31、32間にある磁界は電磁石が付勢
されていないときは強く、付勢されたときは大幅に減少
される。

ベース15は固定手段11、12並びにそれに固定されたワ
ークピースを支持する同一若しくは実質的に同一の複数
の固定プレート50のための共通の固定ベースとされる。
各プレート50はベース15上の精確に位置決めされた位置
に迅速に固定でき、迅速に取り外せるようにした点を特
徴としている。

プレート50はベース15と同じ矩形状とされており、磁
気抵抗が低い、すなわち磁束を通すことが出来る材料で
作られている。下部Ｖ形ブロック12はプレート上に永久
的に精確な位置にしっかりと固定されている。

プレート50をベース15上で精確に縁が位置決めされる
ようにする機械的手段が用意されている。すなわち、図
示の実施例においては、その手段として２つの合わせピ
ン51があり、各ピンはその下端に下方に面するテーパ52
が設けられており、その上端に円環部材53が設けられて
いる。プレート50がベース15に固定されるときは、ピン
15が第１図及び第３図に示すように、プレートの対角線
状に配置されている角部分に位置決めされている。

孔55がベース15及びプレート50の対角線上に形成され
ている。ブッシング57、58がそれぞれ孔55、56内い圧力
ばめされており、ピン51が精確にきっちりとはめられる
ようにされている。

以上に説明した装置において、ワークピースはテーブ
ル上のベースから離された位置においてプレート付きＶ
ブロック11、12に挟まれ、それからプレート50をベース
15上に固定する。ベースはねじ18及びナット22によって
テーブル上の精確な位置に固定されている。

プレート50がベース15上に初めに位置決めされるとき
は、電磁石30が付勢され、永久磁石によって発生されて
いる磁界を実質的に零にする。そして、プレート50がベ
ース15上に降ろされ、プレート内のブッシング58がベー
ス15内のブッシング57と垂直方向で整合するようにシフ
トされる。そして合わせピン51がブッシング内に挿入さ
れてプレート50がベース上でいづれの方向にも動かない
ようにする。そこで電磁石が除勢され、永久磁石28がプ
レートを下方に引っ張りベースに対して固定する。磁束
が極面31、32の間を通るので、スチールプレート内を通
ることになる。

ワークピースに対して作業がなされている間、電磁石
30が除勢される。作業が完了した時点で、電磁石が付勢
されて永久磁石による磁界を弱め、プレート、固定手段
としてのＶブロック並びにワークピースを持ち上げる。
そのようする前に、合わせピン51がブッシング57、58か
ら外されるが、そのとき円環部材53が役に立つ。

それから他のプレート50をベース15上に位置決めし、
上述のごとき作業を繰り返す。この他のプレートのブッ
シングは前のプレートのブッシング58と同じ位置に正確
に位置決めされるので、どのプレートでもベースに対し
て同じ位置とされる。従って、どのワークピース並びに
それに関連した工具でも、テーブル16に対して正確な位
置に迅速に固定され、従って、ワークピースを設定する
ために当該装置を停止する時間を著しく短縮することが
出来る。

ある場合には、プレート50、ブッシング51、52並びに
それらに支持されているワークピースは非常に重く、手
で上げ下げするのが困難な場合がある。従って、４つの
スタッドすなわちアイボルト60（第１図、第３図及び第
６図）を、プレートに形成されたねじ穴61に係合するよ
うになっている。アイボルト60は、プレートを昇降する
ために吊り鎖等に係合されるようになっている。停電な
どにより電磁石が作動せず、永久磁石の電界を減少出来
ない場合に、プレートをベースから取り外す為の手段が
設けられる。図示の実施例においては、アイボルト60が
ねじ穴61から外された後に、取り付けられる４本のねじ
65が用いられる。ねじ65が係合されると、その下端が第
７図に示すように、ベース15の上面と係合し、プレート
をベースから上方に持ち上げて分離する。

永久磁石と電磁石とを用いる代わりに、連続的に付勢
される電磁石によってプレート50をベース15に固定する
ことが出来る。しかし上述したごとき２つの磁石を用い
るものが有利である。第１に電磁石が作動しないときで
もプレートをベースに固定出来る。

第２に、固定装置が電線などの束縛を受けず、従っ
て、該装置を自由に動かすことが出来る。第３図に示す
ように、ベース15は電気端子68を備えており、該端子は
コイル33の電線に接続されている。図示の例において
は、端子はソケット形式とされており、プラグ形式の端
子70（第１図）のピンを受け入れる一対の孔を有してお
り、該孔は電線71によってポータブルD.C.電源72に接続
されている。電磁石が短時間ではあるが付勢されるとき
は、プラグ70がソケット68に接続されて、電磁石が電源
によって付勢される。固定装置が作業ステーションから
作業ステーションに移動されるときは、各ステーション
において電源を自動的に端子68に対して接続する手段が
設けられる。

端子68はベース15の一側に形成された凹所75（第３
図）内に位置決めされ、部分的に保護される。更にこの
端子を保持するために、カップ状のカバー76が端子上に
摺動可能で取り外し可能に取り付けられている。該カバ
ーはチェーン77によってベース15に連結されている。

以上の説明から分かるように、本発明に係る装置にお
いては、工具プレートをベースに対して磁気によって固
定出来るとともに、合わせピン51を用いて、精確に迅速
に取り付けることができる。従って、ワークピースを作
業が行われるステーションに正確に設定するための時間
が著しく減少できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るワークピース固定装置の分解斜
視図、 第２図は、第１図の２−２線断面図、 第３図は、同装置の一部切り欠き平面図、 第４図、第５図及び第６図は、第３図の４−４線、５−
５線及び６−６線に沿って見た断面図、 第７図は、第６図に類似しているが、ねじを用いること
によりプレートをベースから分離している状態を示して
いる断面図である。 10……固定装置、11、12……固定手段、15……ベース、
26、27……磁極部材、28……永久磁石、30……電磁石、
50……固定プレート、51……機械的手段（合わせピ
ン）。

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークピースを精確な位置に固定するため
   の固定装置であって、ベースと、該ベース内に収納され
   磁界を発生する永久磁石と、ベース内に収納され付勢さ
   れると上記永久磁石の磁界の強度を減少させるような磁
   界を発生する電磁石と、小さい磁気抵抗を有している材
   料から作られている固定プレートであって、上記電磁石
   が除勢された状態において上記永久磁石の磁界によって
   ベースに固定される固定プレートと、該プレート上の精
   確な位置に固定されているワークピース固定手段と、上
   記プレートを上記ベース上の精確な角度位置に保持する
   と共に、電磁石が付勢されたときに上記プレートがベー
   スから離れるのを許容できるように迅速に取り外し可能
   な機械的手段とを有する固定装置。
2. 【請求項２】上記機械的手段が複数の合わせピンを有し
   ており、上記ベース及びプレートが相互に整合され、上
   記合わせピンをきつい状態で受け入れて当該プレートを
   ベース上の所定の角度位置に設定するための複数の孔を
   有している特許請求の範囲第１項に記載の固定装置。
3. 【請求項３】上記ピンが上記孔から外されるのを容易に
   するために該ピンの上端に円環部材を有している特許請
   求の範囲第２項に記載の固定装置。
4. 【請求項４】相互に180度離された２つの合わせピンを
   有している特許請求の範囲第２項に記載の固定装置。
5. 【請求項５】上記ベースに取り付けられ上記電磁石に接
   続されている端子を有しており、該端子が電磁石を付勢
   するための電源に取り外し可能に接続するための接続手
   段を有している特許請求の範囲第１項に記載の固定装
   置。
6. 【請求項６】上記端子を選択的に被覆若しくは露出する
   ための手段を有している特許請求の範囲第５項に記載の
   固定装置。
7. 【請求項７】上記プレートが、それに固定されて該プレ
   ートをベースから取り外すために取外手段によって係合
   される円環部材を有している特許請求の範囲第１項に記
   載の固定装置。
8. 【請求項８】上記プレートがねじ穴を有しており、該穴
   にスタッドがねじ係合され、該スタッドの端部に上記円
   環部材が取り付けられている特許請求の範囲第７項に記
   載の固定装置。
9. 【請求項９】上記ねじ穴から上記スタッドを取り外した
   後に該ねじ穴にねじ係合されるねじを有しており、該ね
   じは上記ベースに係合するに十分な長さを有しており、
   ねじ穴に入れられたときにベースに係合して上記プレー
   トをベースから離すように作用する特許請求の範囲第８
   項に記載の固定装置。
10. 【請求項１０】上記プレートがねじ穴を有しており、該
    穴にねじ係合されるねじを有しており、該ねじがねじ穴
    にねじ係合されたときにベースに係合して上記プレート
    をベースから離すように作用する特許請求の範囲第１項
    に記載の固定装置。
11. 【請求項１１】ワークピースを精確な位置に固定するた
    めの固定装置において、小さい磁気抵抗の材料で作られ
    たほぼ水平なベースと、該ベースを精確な位置に固定す
    るための手段と、ベース内に同心状にして配置されベー
    スの上面に隣接して配置された一対の極面を有している
    一対の環状磁極部材と、ベース内に設定されて上記極面
    をわたる磁界を発生する永久磁石と、付勢されたときに
    永久磁石の磁界強度を減少するように作用する電磁石
    と、磁気抵抗の小さい材料で作られた固定プレートであ
    って、電磁石が付勢されていないときに永久磁石の磁界
    によってベースに固定されるようにされた固定プレート
    と、該プレート上の精確な位置に固定されたワークピー
    ス固定手段と、ベース及びプレートに相互に整合するよ
    うに形成され、相互に離された複数の組の孔と、プレー
    トをベース上の精確な角度位置に設定するために上記孔
    内にきつく挿入されるようになされた合わせピンであっ
    て、電磁石が付勢されたときプレートがベースから迅速
    に外せるように上記孔から迅速に取り外し可能とされて
    いることを特徴とする固定装置。
12. 【請求項１２】上記ベースに取り付けられ上記電磁石に
    接続されている端子を有しており、該端子が電磁石を付
    勢するための電源に取り外し可能に接続するための接続
    手段を有している特許請求の範囲第11項に記載の固定装
    置。
13. 【請求項１３】ワークピースを精確な位置に固定するた
    めの方法であって、 （１）永久磁石と、電磁石とを収納しているベースであ
    って、電磁石は付勢されると永久磁石の電界強度を弱め
    るように作用するようにされてなるベースを用意し、 （２）磁気抵抗の小さい材料で作られた複数の固定プレ
    ートであって、それぞれ当該プレート上の精確な位置に
    固定されるようになされた固定手段を有する固定プレー
    トを用意し、 （３）ワークピースを固定手段に対して精確に設定し、 （４）取り外し可能な機械的位置決め手段を用いて、固
    定プレートをベース上の精確な位置に設定し、上記永久
    磁石の磁界によって該プレートをベースに固定し、 （５）ワークピースに対する作業の後、上記電磁石を付
    勢してプレートをベースから外し、 上記（４）及び（５）の工程を必要に応じて行うことを
    特徴とするワークピースの固定方法。
14. 【請求項１４】上記複数の固定プレートの各々が上記取
    り外し可能な機械的位置決め手段によって上記ベース上
    の精確な位置に固定されつつあるときは上記電磁石を付
    勢状態に維持し、上記各プレートが固定された後であっ
    て同プレートの固定手段に取り付けられたワークピース
    に作業を施す前に上記電磁石を除勢する、ことを特徴と
    する特許請求の範囲第13項に記載の固定方法。