JP3035864B2 - 磁気吸着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、永久磁石と電磁石とを利用して、磁性体の
吸着および釈放をする磁気吸着装置に関し、特に、永久
磁石からの磁束の漏洩磁路として作用する磁気的空隙を
有する磁気吸着装置に関する。

（従来の技術） 永久磁石と励磁コイルとを利用する磁気吸着装置の１
つとして、磁性体の吸着時には、永久磁石の磁束により
吸着部を励磁状態におき、磁性体の釈放時には、永久磁
石の磁束が吸着部に現われることを励磁コイルの磁束で
阻止することにより、吸着部を非励磁状態におく装置が
ある。

この公知の磁気吸着装置において、永久磁石からの磁
束は、吸着部が非励磁状態におかれている間、励磁コイ
ルによって発生される磁界により、漏洩磁路として作用
する磁気的空隙を通ることは許されるが、吸着部を通る
ことは阻止される。

（解決しようとする課題） しかし、従来の磁気吸着装置においては、特に、炭素
工具鋼、合金鋼のように焼入れ処理をする磁性体の場
合、吸着部を非励磁状態におく励磁電流を励磁コイルに
供給しても、吸着部に吸着されている磁性体の残留磁気
により、磁性体を吸着部から釈放することができない。

本発明の目的は、永久磁石からの磁束の漏洩磁路とし
て作用する磁気的空隙を有する磁気吸着装置において、
吸着されている磁性体を確実に釈放可能とすることにあ
る。

（解決手段、作用、効果） 本発明の磁気吸着装置は、磁性体を吸着する吸着部を
規定する電磁石組立体と、該電磁石組立体に配置された
永久磁石と、前記吸着部を励磁状態および非励磁状態に
選択的に切り換える磁束を発生させる励磁電流を前記電
磁石組立体に供給する電源回路とを含み、前記電磁石組
立体は前記永久磁石からの磁束の漏洩磁路として作用す
る磁気的空隙を有する。

本発明の他の磁気吸着装置は、磁性体を吸着する吸着
部を規定する面板と、該面板に磁気的に接続された電磁
石組立体と、前記面板および前記電磁石組立体の少なく
とも一方に配置された永久磁石と、前記吸着部を励磁状
態および非励磁状態に選択的に切り換える磁束を発生さ
せる励磁電流を前記電磁石組立体に供給する電源回路と
を含み、前記電磁石組立体は前記永久磁石からの磁束の
漏洩磁路として作用する磁気的空隙を有する。

上記のいずれの磁気吸着装置も、前記吸着部に前記磁
性体が存在しない状態で前記吸着部をこれに前記磁性体
を吸着不能の状態におくために必要な第１の励磁電流の
電流値を負のIcとしたとき、前記電源回路は、磁性体を
釈放する際に、前記電流値Icに関し負の側の電流値I1と
正の側の電流値I2とに少なくとも一回変化される第２の
励磁電流を前記電磁石組立体に供給する。前記電流値I1
およびI2は、 |Ic−I1|＞|Ic−I2| の関係を有する。

上記のように、Icを負の値としたとき、I1はその絶対
値がIcのそれより大きい負の値となり、I2はその絶対値
がIcのそれより小さい負の値、０または正の値となる。
しかし、Icを正とすれば、I1はIcより大きい正の値とな
り、I2はIcより小さい正の値、０または負の値となる。

励磁電流が電磁石組立体に供給されていないと、永久
磁石の磁束は磁気的空隙と吸着部とを通り、吸着部は弱
い励磁状態におかれる。また、第１の励磁電流と同じ向
きでかつ電流値Icの絶対値より小さい絶対値の電流値を
有する励磁電流が電磁石組立体に供給されているとき
も、永久磁石の磁束は磁気的空隙と吸着部とを通り、吸
着部は弱い励磁状態におかれる。

これに対し、第１の励磁電流と逆向きの励磁電流が電
磁石組立体に供給されると、永久磁石の磁束は、磁気的
空間を通ることを電磁石の磁束により妨げられ、その代
りに吸着部を通り、吸着部は強い励磁状態におかれる。

上記のように、吸着部が弱いまたは強い励磁状態にお
かれることにより、磁性体は吸着部に吸着される。

これに対し、吸着部を励磁状態から非励磁状態に切り
換えるとき、電流値が第１の励磁電流の電流値を中心に
して負の側と正の側とに少なくとも一回変化する第２の
励磁電流が電磁石組立体に供給される。これにより、磁
性体は、一度逆励磁された後、再度正励磁される。この
とき、 |Ic−I1|＞|Ic−I2| であるから、磁性体は逆励磁の後に弱く正励磁される。

本発明によれば、吸着部を励磁状態から非励磁状態に
切り換えるとき、磁性体が一度逆励磁された後、弱く正
励磁されるから、磁性体の残留磁気が低減され、磁性体
は吸着部から確実に釈放可能におかれる。

前記第２の励磁電流の電流値を、前記電流値Icを中心
に負の側と正の側とに複数回変化させかつ前記電流値Ic
に収斂させることが好ましい。

前記第２の励磁電流を前記電磁石組立体に供給した後
は、前記電源回路から前記電磁石組立体への励磁電流の
供給を停止してもよいが、前記吸着部を非励磁状態にお
くべく前記第１の励磁電流を前記電磁石組立体に供給す
ることが好ましい。

前記電源回路は、さらに、前記吸着部を励磁状態にお
く間、前記永久磁石の磁束が前記磁気的空間を通ること
を妨げる磁界を発生させるべく前記第１の励磁電流の電
流値に関し正の側の電流値を有する第３の励磁電流、ま
たは前記第１の励磁電流と同じ向きでかつ電流値Icの絶
対値より小さい絶対値の電流値を有する第４の励磁電流
を前記電磁石組立体に供給する。

（実施例） 第１図および第２図を参照するに、磁気吸着装置10
は、電磁石組立体12と、該電磁石組立体に配置された複
数の永久磁石14と、面板16とを含む。磁性体は、面板16
の吸着部18が電磁石組立体12と永久磁石14との共同作用
により励磁状態におかれたとき吸着部18に吸着され、非
励磁状態におかれたとき吸着部18から解放される。

電磁石組立体12は、四角筒状のハウジング20と、該ハ
ウジングの一端を閉鎖するように配置された第１のヨー
ク22と、ハウジング20および第１のヨーク22により形成
される空間内に配置された鉄心24と、該鉄心を取り巻く
励磁コイル26と、ハウジング20の他端に配置された強磁
性材料製の第２のヨーク28とを備える。

ハウジング20、第１のヨーク22および鉄心24は、強磁
性材料で一体的に作られている。

第２のヨーク28は、鉄心24から磁気的空隙30をおいて
およびハウジング20の内面から間隔をおいて配置されて
いる。磁気的空隙30には、半田、合成樹脂等の非磁性材
料32が充填されている。

鉄心24には、第２のヨーク28を貫通しかつ非磁性材料
からなる複数のねじ34が螺合されており、第２のヨーク
28には鉄心24に当接しかつ非磁性材料からなる複数のね
じ36が螺合されている。

各永久磁石14は、フェライト磁石のように高保磁力の
永久磁石材料、好ましくは極性不可逆永久磁石材料から
なり、また、ハウジング20と第２のヨーク28との間に配
置されている。永久磁石14は、ハウジング20の軸線と直
角の方向に磁化されている。

説明上、各永久磁石14は、図示のように、ハウジング
20の側がＳ、第２のヨーク28の側がＮとなるように磁化
されているものとするが、これと逆に磁化されていても
よい。永久磁石14の磁極面は、ハウジング20と第２のヨ
ーク28とに接触されている。

ハウジング20、第１のヨーク22、鉄心24、第２のヨー
ク28および永久磁石14の相対的位置関係は、ハウジング
20の内部空間に充填された非磁性材料32により維持され
ている。磁気的空隙30は、また、これに充填された非磁
性材料32とねじ34,36との共同作用により維持されてい
る。

面板16は、交互にかつ互いに並列的に配置された細長
い複数の第１および第２の磁極片38,40と、隣り合う第
１および第２の磁極片38,40の間に配置された非磁性材
料製のスペーサ42とを備えており、また、複数のボルト
（図示せず）によりハウジング20に取り付けられてい
る。

各第１の磁極片38は、その長手方向両端部においてハ
ウジング20に磁気的に接続されているが、第２のヨーク
28から磁気的に絶縁されている。これに対し、各第２の
磁極片40は、その中央部において第２のヨーク28に磁気
的に接続されているが、ハウジング20から磁気的に絶縁
されている。

各第１の磁極片38は、実際には、ハウジング20の相対
する一対の壁部に当接されている。このため、ハウジン
グ20の相対する他の一対の壁部を非磁性材料製としても
よい。

磁性体を吸着する吸着部18は、第１および第２の磁極
片38,40ならびにスペーサ42により規定される。

励磁電流が励磁コイル26に供給されていないとき、永
久磁石14の磁束は、第２図に点線44a,44b,44cで示す矢
印の方向へ通る。磁束44aは図示の状態における永久磁
石14の全磁束である。磁束44a,44bおよび44cの磁束量
は、該磁束量をそれぞれA44a,A44bおよびA44cとする
と、 A44a＝A44b＋A44c の関係にある。

永久磁石14の磁束44aは、永久磁石14のＮ極から第２
のヨーク28に入り、磁束44b,44cに分かれる。磁束44b
は、第２のヨーク28、面板16、吸着部18、面板16および
ハウジング20を通り、ハウジング20で磁束44cと合流
し、永久磁石14のＳ極に戻る。

磁束44cは、第２のヨーク28、磁気的空隙30、鉄心2
4、第１のヨーク22およびハウジング20を通る漏洩磁束
であって、磁性体の吸着に作用しない。したがって、吸
着部18は、磁束44bにより弱い励磁状態におかれる。

正励磁電流が励磁コイル26へ供給されると、第２図に
１点鎖線で示す矢印方向の磁束46a,46b,46cが励磁コイ
ル26により発生される。磁束46a,46bおよび46cの磁束量
は、該磁束量をそれぞれB46a,B46bおよびB46cとする
と、 B46c＝B46a＋B46b の関係にある。

磁気的空隙30を通る磁束は、永久磁石14による磁束44
cと励磁コイル26による磁束46cとの合成磁束である。し
かし、磁束44c,46cの方向が互いに逆であるから、磁束4
4c,46cは磁気的空隙30を通過することを互いに阻止され
る。

これに対し、吸着部18を通る磁束は永久磁石14および
励磁コイル26による磁束44b,46bである。磁束44b,46bの
方向が同じであるから、磁束44b,46bの和に相当する磁
束が吸着部18を通ることになる。このため、吸着部18は
強い励磁状態におかれる。

正励磁電流と逆向きの逆励磁電流が励磁コイル26へ供
給されると、第２図に２点鎖線で示す磁束48a,48b,48c
が励磁コイル26により発生される。磁束48a,48b,48cの
方向は、矢印で示すように、それぞれ、第２図に１点鎖
線で示す磁束46a,46bおよび46cと逆である。磁束48a,48
b,48cの磁束量をそれぞれC48a,C48bおよびC48cとする
と、磁束48a,48b,および48cは、 C48c＝C48a＋C48b の関係にある。

第２のヨーク28、面板16、吸着部18、面板16およびハ
ウジング20を通る磁束は、永久磁石14による磁束44bと
励磁コイル26による磁束48bであり、磁束44b,48bの方向
が異なるから、吸着部18は非励磁状態におかれる。この
場合、磁束44b,48bの絶対値が等しい磁束量となるよう
に設定されているならば、吸着部18は完全な非励磁状態
におかれる。

励磁コイル26に各種の励磁電流を供給する電源回路50
は、商用交流電源52からの交流を整流回路54において直
流に変換し、該整流回路の出力信号の電流値を電流調整
回路56において調整し、電流調整回路56の出力電流を切
換回路58を介して励磁コイル26へ供給する。電流調整回
路56から切換回路58へ供給される励磁電流は、制御回路
60により調整される。

制御回路60には、吸着部18を励磁状態におくための吸
着指令と吸着部18を非励磁状態におくための消磁指令と
を選択的に入力する入力回路62と、吸着部18を励磁状態
におくための励磁電流値を設定する設定器64と、脱磁用
の消磁パターンを記憶している記憶回路66とが接続され
ている。入力回路62は、吸着指令スイッチ62aと、消磁
指令スイッチ62bとを有する。

磁束44b,48bが等しい磁束量となりかつ磁気吸着部18
を通ることを完全に阻止されるときの励磁電流値をIcと
し、磁束44c,46cが等しい磁束量となり磁気的空隙30を
通過することを完全に阻止されるときの励磁電流値をIo
とし、第３図に示すようにIoが正の電流であり、Icが負
の電流であるとして、電源回路50について説明する。

吸着部18を非励磁状態におく間、電源回路44は、Icの
励磁電流を励磁コイル26に供給する。これにより、磁束
44b,48bの方向が逆で、絶対値が同じであるから、永久
磁石14および励磁コイル26の磁束は吸着部18を通ること
を相互に妨げられ、吸着部18は完全な非励磁状態におか
れ、磁性体は吸着されない。

吸着スイッチ62aが圧下されると、電源回路44は、吸
着部18を励磁状態におくべく、Icに関してIoの側すなわ
ち正の側の励磁電流を励磁コイル26に供給する。

吸着部18を励磁状態におくべき励磁電流が正であれ
ば、磁束44b,46bの和に相当する磁束が吸着部18を通る
ことになるから、磁性体は吸着部18に強く吸着される。

吸着部18を励磁状態におくべき励磁電流の値が０〜Ic
の間であれば、磁束44b,48bの差に相当する磁束が吸着
部18を通るから、磁性体は吸着部18に弱く吸着される。

消磁スイッチ62bが圧下されると、電源回路50は、第
３図に示すように、吸着部18を励磁状態から非励磁状態
に切り換えるべく、電流値Icを中心に負の側と正の側と
に複数回変化しかつ電流値Icに収斂する励磁電流を励磁
コイル26に供給する。

これにより、磁性体は、徐々に減衰する磁束により正
逆交互に励磁されるから、磁性体は脱磁され、その結
果、磁性体を吸着部18から容易に取り外すことができ
る。

吸着部18を励磁状態から非励磁状態に切り換えるとき
の励磁電流は、磁性体の性状によっては、負の電流値Ic
に関しさらに負の側の電流値I1と正の側の電流値I2とに
少なくとも一回変化すればよい。この場合、電流値I1お
よびI2は、 |Ic−I1|＞|Ic−I2| の関係を有する。

電源回路50は、I1とI2とに少なくとも一回変化される
励磁電流を励磁コイル26に供給した後、電流値Icの励磁
電流を励磁コイル26に供給する。これにより、吸着部18
は、再び完全な非励磁状態におかれる。

吸着部18を励磁状態から非励磁状態に切り換えるとき
の励磁電流の値は、記憶回路66に記憶されている。

磁気吸着装置10によれば、従来の磁気吸着装置に比
べ、吸着部18を励磁状態におくときの磁気的空隙30を通
る漏洩磁束を無くすことができ、磁気的空隙30の磁気抵
抗を小さくすることが可能になり、装置への永久磁石14
の組込量および励磁コイル26で発生する起磁力を小さく
することができるから、励磁コイル26の励磁電流を小さ
くすることができる。

磁気吸着装置10において、ハウジング20内の空間に非
磁性材料32を充填する前に、第２のヨーク28をねじ34,3
6により鉄心24に対し変位させると、磁気的空隙30の大
きさが変化する。磁気的空隙30の大きさが変化すると、
磁気的空隙30の磁気抵抗値が変化し、その結果、吸着部
18に現われる磁束量および磁気的空隙30を通る磁束量が
変化する。

このため、組立時、たとえば、第１の励磁電流を励磁
コイル26に供給した状態で、ハウジング20と第２のヨー
ク28との間に漏洩磁束が発生しないように、磁気的空隙
30の大きさをねじ34,36により調節し、次いでハウジン
グ20内の空間に非磁性材料32を充填し、次に電磁石組立
体12の上面を研磨し、その後面板16を電磁石組立体12の
上面に取り付けることができる。

このようにすれば、磁気的空隙の大きさをねじ34,36
により調節し、その状態に維持することができるから、
磁気的空隙30の大きさを正確かつ容易に調節することが
できる。

しかし、ねじ34,36は設けなくてもよい。また、ハウ
ジング20内に非磁性材料32を充填しなくてもよい。

第１図および第２図に示す磁気吸着装置において、第
１のヨーク22および鉄心24をハウジング20から分離して
もよい。この場合、第１のヨーク22は、ハウジング20の
内側面に対応する部位でハウジング20から分離されると
ともに、ハウジング20に磁気的に接続される。

第４図に示す磁気吸着装置70のように、鉄心24を第１
のヨーク22から分離し、鉄心24と第２のヨーク28とを一
体にしてもよい。この場合、磁気的空隙30は、第１のヨ
ーク22と鉄心24とにより形成される。

磁気吸着装置70において、永久磁石14の磁束、吸着部
18を励磁状態におくための励磁電流を励磁コイル26に供
給したときの励磁コイル26により発生される磁束、およ
び、吸着部を非励磁状態におくための励磁電流を励磁コ
イル26に供給したときの励磁コイル26により発生される
磁束を、それぞれ、第２図に示した実施例と同じ符号で
示す。

磁気吸着装置70の場合も、第１のヨーク22をハウジン
グ20から分離してもよい。この場合、第１のヨーク22
は、ハウジング20の内側面に対応する部位でハウジング
20から分離されるとともに、ハウジング20に磁気的に接
続される。

第５図に示す磁気吸着装置72のように、鉄心24および
第２のヨーク28を上下逆に配置してもよい。また、磁気
吸着装置72も、第１のヨーク22をハウジング20から分離
してもよい。図示してはいないが、磁気吸着装置72も、
磁気吸着装置10および70に設けられたねじ36と同様のね
じを有する。

第６図に示す磁気吸着装置74では、鉄心24および第２
のヨーク28が一体にされ、該一体の部材がハウジング20
の幅方向における２つの部材76a,76bに分割されてい
る。部材76a,76bの間にゴムのような非磁性の弾性部材7
8が配置されている。磁気的空隙30は、ハウジング20と
各部材76a,76bとの間に形成されている。

磁気吸着装置74において、各永久磁石14は、第１のヨ
ーク22と部材76aまたは76bとの間に配置されている。ま
た、鉄心24と励磁コイル26とは、磁気的空隙30を予め調
節できるような大きさに選択されている。

第７図に示す磁気吸着装置80のように、各永久磁石14
は、第１および第２のヨーク22,28の間に配置してもよ
い。この場合、磁気的空隙30は、ハウジング20と第２の
ヨーク28との間に形成される。

第８図に示す磁気吸着装置82のように、各永久磁石14
は、面板16に配置してもよい。磁気吸着装置82の場合、
各永久磁石14は、第１および第２の磁極片38,40の間に
あってスペーサ42の下方に配置されている。各永久磁石
14の一方の磁極面たとえばＳは第１の磁極片38に当接さ
れ、他方の磁極面は第２の磁極片40に当接されている。
磁気的空隙30は、第１のヨーク22と鉄心24との間に形成
されている。

本発明は、面板16を用いない磁気吸着装置にも適用す
ることができる。この場合、吸着部は、ハウジングと鉄
心、または、ハウジングと第２のヨークとにより規定さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気吸着装置の一実施例を示す断面
図、第２図は第１図の２−２線に沿って得た拡大断面
図、第３図は励磁電流の波形を示す図、第４図、第５
図、第６図および第７図はそれぞれ磁気吸着装置の他の
実施例を示す第２図と同様の拡大断面図、第８図は磁気
吸着装置のさらに他の実施例を示す第１図と同様の断面
図である。 10,70,72,74,80,82:磁気吸着装置、12:電磁石組立体、1
4:永久磁石、16:面板、18:吸着部、20:ハウジング、22:
第１のヨーク、24:鉄心、26:励磁コイル、28:第２のヨ
ーク、30:磁気的空隙、32:非磁性材料、50:電源回路。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁性体を吸着する吸着部を規定する電磁石
   組立体と、該電磁石組立体に配置された永久磁石と、前
   記吸着部を励磁状態および非励磁状態に選択的に切り換
   える磁束を発生させる励磁電流を前記電磁石組立体に供
   給する電源回路とを含み、前記電磁石組立体は前記永久
   磁石からの磁束の漏洩磁路として作用する磁気的空隙を
   有する、磁気吸着装置であって、 前記吸着部に前記磁性体が存在しない状態で前記吸着部
   をこれに前記磁性体を吸着不能の状態におくために必要
   な第１の励磁電流の電流値を負のIcとしたとき、前記電
   源回路は、磁性体を釈放する際に、前記電流値Icに関し
   負の側の電流値I1と正の側の電流値I2とに少なくとも一
   回変化される第２の励磁電流を前記電磁石組立体に供給
   し、前記電流値I1およびI2は、 |Ic−I1|＞|Ic−I2| の関係を有する、磁気吸着装置。
2. 【請求項２】磁性体を吸着する吸着部を規定する面板
   と、該面板に磁気的に接続された電磁石組立体と、前記
   面板および前記電磁石組立体の少なくとも一方に配置さ
   れた永久磁石と、前記吸着部を励磁状態および非励磁状
   態に選択的に切り換える磁束を発生させる励磁電流を前
   記電磁石組立体に供給する電源回路とを含み、前記電磁
   石組立体は前記永久磁石からの磁束の漏洩磁路として作
   用する磁気的空隙を有する、磁気吸着装置であって、 前記吸着部に前記磁性体が存在しない状態で前記吸着部
   をこれに前記磁性体を吸着不能の状態におくために必要
   な第１の励磁電流の電流値を負のIcとしたとき、前記電
   源回路は、磁性体を釈放する際に、前記電流値Icに関し
   負の側の電流値I1と正の側の電流値I2とに少なくとも一
   回変化される第２の励磁電流を前記電磁石組立体に供給
   し、前記電流値I1およびI2は、 |Ic−I1|＞|Ic−I2| の関係を有する、磁気吸着装置。
3. 【請求項３】前記第２の励磁電流の電流値は、前記電流
   値Icを中心に負の側と正の側とに複数回変化しかつ前記
   電流値Icに収斂される、請求項（１）または（２）に記
   載の磁気吸着装置。
4. 【請求項４】前記電源回路は、前記第２の励磁電流を前
   記電磁石組立体に供給した後、前記吸着部を非励磁状態
   におくべく前記第１の励磁電流を前記電磁石組立体に供
   給する、請求項（３）に記載の磁気吸着装置。
5. 【請求項５】前記電源回路は、さらに、前記吸着部を励
   磁状態におく間、前記永久磁石の磁束が前記磁気的空間
   を通ることを妨げる磁界を発生させるべく前記第１の励
   磁電流の電流値に関し正の側の電流値を有する第３の励
   磁電流、または第１の励磁電流と同じ向きでかつ電流値
   Icの絶対値より小さい絶対値の電流値を有する第４の励
   磁電流を前記電磁石組立体に供給する、請求項（１）、
   （２）、（３）または（４）に記載の磁気吸着装置。