JP3106264U - 開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】 中心切削加工機のワークテーブルに適用されている大工作物の五面加工、複数の小工作物の一次精密加工、立式、横式加工に供されるクランプシステムの提供。
【解決手段】 磁力シート底部が非導磁性のベースとされ、ワークテーブルに固定され、該磁力シート外部が二つの異なる磁極の導磁ヨークで組成された本体とされ、該磁力シートの本体内部の中央内孔中に二つの異なる磁極の導磁ヨーク及び第1永久磁石で組成された柱状磁極素子が設けられ、磁力シート上部の本体外表に導磁性を具えた板面が設置され、該本体の柱状磁極素子の第1永久磁石に対応する部分に磁場強度が等しい第2永久磁石が設置され、第1と第2永久磁石のN極とS極が同側の時、磁力は両者の和となり、第1と第2永久磁石のN極とS極が反対側のとき、磁力は相互に打ち消されて0となり、吸磁状態時の磁力が最強とされる。
【選択図】 図5

Description

本考案は一種の開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムに係り、特に、複数の磁力シートが組み合わされた開閉式永久磁性ワークテーブルにおいて、特に磁性が増強されて重量が軽減されて周知のバイス、クランプ、電磁盤、永久磁盤に代わり使用されるクランプシステムに関する。
CNC中心切削機、旋盤、研磨盤等の加工機のクランプシステムは、早期のバイス、クランプから近年の電磁盤、永久磁盤へと変革されてきた。
早期のバイス、クランプ等のシステムは以下のような問題を有していた。
1.圧着部分と挟持の部分に加工を行なえず、ゆえに片面加工しか行なえず、五面加工を行なえない。
2.バイス或いはクランプで工作物を挟持、固定する操作ステップが面倒で、特にクランプの操作過程は更に複雑である。
3.バイスで工作物を挟持すると、工作物を変形させやすく、加工正確度に影響が生じ、且つゲージを用いて基準面を校正しなければならず、位置決め上、比較的面倒である。
近年常用される電磁盤1は、図1に示されるように、CNC中心切削機、旋盤、研磨盤等の加工機のベースに固定され、通電後に、電磁盤1の端面に磁場吸着力を発生し、工作物を吸着、位置決めすることができ、これにより工作物の表面に研磨、切削等の加工を行なえるようにするものであり、それ以前のクランプ或いはバイスで工作物を加工機のベースに固定する時の、圧着部分及び挟持の部分に加工を行なえないという問題を解決する。
ただし、現在常用されている電磁盤1は、以下のような克服すべき問題と欠点を有している。
1.整流器を組み合わせて交流電力を直流電力に変換し、また、UPS不停電システムを用いて突然の停電の状況を予防する必要がある。
2.接続された電線に引っかからないように、工作物の表面にしか研磨や切削等の加工を行なえず、工作物の四つの側面に対する加工が行なえず、孔あけ或いは溝切りの動作が行なえない。
3.温度が上昇しやすく、そのために電磁盤の吸引面が変形し、加工時の精度に影響が生じる。
4.電磁盤装置はその提供する吸着力が有限であり、このため所定の大きさの工作物しか吸着できず、工作物が大き過ぎると使用できない。
図2に示される永久磁盤2は、そのベース内部に間隔を以て複数の扁平状の小磁石(図示せず)が配置され、更に各列の小磁石の間に不導磁のアルミ或いは銅材料金属(図示せず)が設けられ、組合せ後にその各列の小磁石の磁極が一列がN極、次の一列がS極となるよう、離間配列された形態とされ、各列の磁極が該銅材或いはアルミ材の跨ぐ時に磁場を形成し、吸着力を発生して導磁性の工作物を吸着する。これら永久磁盤2には通電する必要がなく、ゆえに上述の電磁盤に整流器を組み合わせて交流電力を直流電力に変換したり、UPS不停電システムを組み合わせて突然の停電の状況を予防する必要がない。
ただし、この永久磁盤2は実際の応用上、以下のような解決すべき問題と欠点を有している。
1.この永久磁盤は複数の小磁石で吸着力を提供し、その吸着力は小さく大形の工作物を吸着できない。
2.工作物Mはこれら盤体の上方に置かれ(図3参照)、加工時に永久磁石を傷つけないよう、工作物の表面にしか研磨や切削の加工が行なえず、工作物の周囲の四つの側面に対する加工が行なえず、孔あけ或いは溝切り等の加工動作が行なえない。
以上、従来の技術の欠点を鑑み、本考案は、有効に磁力シートの体積と重量を減らせ、並びに強力な磁力を獲得できるようにした開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムを提供することを課題としている。
請求項1の考案は、開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムにおいて、磁力シートを具え、該磁力シートは、ベース、二つの面板、磁極素子、本体、二つの絶縁素子を具え、
該ベースはステンレスのような非導磁性の鉄材料で所定の大きさに形成された座体であり、
該二つの面板は導磁材料のヨーク鉄で形成され、該本体の二つの導磁ヨークの上方に設置され、平坦な吸引面を形成して工作物の載置と位置決めに供され、
該磁極素子は本体の円形内孔中に収容され、第1永久磁石及び異なる磁極を具え且つ半円柱状を呈する二つの導磁ヨークで組成され、この二つの導磁ヨークが所定の距離離されて非導磁性の絶縁素子で結合され、該第1永久磁石は複数の扁平な磁石が併合されてなり、組合せ後のN極とS極がそれぞれ二つの導磁ヨークの平坦面に当接しそれを被覆し、
該本体は、異なる磁極を有する二つの導磁ヨークが所定距離離されて非導磁性の絶縁素子で結合されてなり、該ベースの上方に収容され、その各導磁ヨークの一側に内凹半円形孔が設けられ、該本体の二つの導磁ヨーク間の方形内孔に第2永久磁石が設けられ、組合せ後の磁極が該本体の二つの導磁ヨークの平坦面に当接してそれを被覆し、該第2永久磁石の磁場強度の総和が第1永久磁石に等しく、該本体の二つの導磁ヨークの下方の二辺が削られて階段面が形成され、該本体の二つの導磁ヨークの上方が下方よりも大きい導磁面積を具え、最強の磁力が上方の吸引部に集中し、磁抵抗の損耗がなく、
該二つの絶縁素子は、銅或いはステンレスのような非導磁性の材料で形成されて該本体と磁極素子を連結するのに用いられ、該磁極素子と該本体の第1、第2永久磁石の磁極線を隔離し、第1、第2永久磁石の磁力が該本体の上、底面より該絶縁素子を跨ぎ、該面板のみに磁場が形成され、該絶縁素子の磁極素子と反対の外部の前、後連接軸の中心に凸嵌合手段が設けられ、スパナ工具及び連接手段の嵌合に供され、
第1、第2永久磁石のN極、S極が同側の時、本体の二つの導磁ヨークの磁力は第1、第2永久磁石の総和となり、第1、第2永久磁石が反対側の時、本体の二つの導磁ヨークの磁力は相互に打ち消されることを特徴とする、開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムとしている。
請求項2の考案は、請求項1記載の開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムにおいて、本体の二つの導磁ヨークの外側に高硬度の耐磨耗板が設けられ、該本体の二つの導磁ヨークの吸引部に高硬度の耐磨耗柱が設けられたことを特徴とする、開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムとしている。
請求項3の考案は、請求項1記載の開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムにおいて、第1、第2永久磁石は希土類異方性永久磁石で形成されたナジウム鉄ほう磁石とされたことを特徴とする、開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムとしている。
請求項4の考案は、請求項1記載の開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムにおいて、磁力シートの隣り合う二つの耐磨耗板の側辺に二つの位置決め板が固定されて工作物の吸着、位置決めに供されることを特徴とする、開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムとしている。
請求項5の考案は、請求項1記載の開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムにおいて、本体と磁極素子を連結する絶縁素子が前面板と前接続軸を具え、該前面板と前接続軸の間に相互に対応する位置決め手段と半円形位置決め溝が設けられ、位置決め手段が磁極素子に伴い正逆180度の回転可能とされ、位置決め手段が半円形位置決め溝の左右両辺の開、閉位置に位置決めされることで、その磁極の位置が改変されることを特徴とする、開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムとしている。
請求項6の考案は、請求項1記載の開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムにおいて、連接手段が二つの磁力シートの間に支持されて連結機能を提供することを特徴とする、開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムとしている。
本考案は有効に磁力シートの体積と重量を減らせ、並びに強力な磁力を獲得できるようにした開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムを提供している。
本考案はまた、工作物の表面及び周囲の四つの側面に対して研磨と切削等の加工動作を行なえる。
本考案はまた、工作物に孔あけや溝切りの動作を行なえる。
本考案はさらに、複数久美の磁力シートを組合せ可能で、これにより大きな吸着力を提供して大型の工作物の使用に供することができる。
本考案の磁力シートの柱状磁極素子と本体は、それぞれ二つの異なる磁極の導磁ヨークで組成され、またそれぞれ柱状磁極素子と本体の二つの導磁ヨークの平坦面に磁場強度が等しい第1永久磁石及び第2永久磁石が設置され、第1永久磁石と第2永久磁石の磁気エネルギーが100分の100を割合を以て柱状磁極素子と本体の二つの導磁ヨークに導磁され、磁力シートが吸着状態時の磁力がほぼ2倍にも増されている。
図4の本考案の立体組合せ図及び図5の本考案の立体分解図、図6の本考案の正面断面図、図7の本考案の平面断面図に示されるように、本考案の磁力シートは、ベース10、面板20、本体30、磁極素子40、二つの絶縁素子50、60を具えている。
該ベース10は炭素含有量が低く導磁性を具備しない鉄材料、例えばステンレスで形成され、該ベース10の底面に複数の魚眼孔11が設けられ、非導磁性ネジ12(例えばステンレス材料のもの)により本体30底部に固定され、磁場を遮断してベース10の底面部分に磁場が形成されないようにし、これにより知力がベース10の置かれた作業母機に伝導されるのを防止し、該ベース10は冶具70で作業母機のワークテーブル80のT形滑り溝81に固定される。
該面板20は導磁材料のヨーク鉄で形成され、左右にそれぞれ一つが、本体30の二つの導磁ヨーク30A、30Bの上方に置かれ、平坦な吸引面を形成し、導磁性を具えた鉄質基材で形成された工作物Mがその上に置かれて吸着、位置決めされる。
該本体30は長方形を呈し且つ磁極が同じでない(一方がN極、もう一方がS極)の二つの導磁ヨーク30A、30Bが相互に所定距離離され、並びに非導磁性の絶縁素子50、60で結合されて一体とされ、図示される非導磁性の絶縁素子50はステンレス材料のボルト51と、前、後ろ面板42、53(アルミ材で形成)、上、下カバー板54、55(アルミ材で形成)、中間の組合せスリーブ56(銅材料で形成)を具え、二つの該導磁ヨーク30A、30Bの対向する内側に内凹半円形孔31A、31Bが設けられ、これにより本体30の中央に横向きの円形内孔31が形成され、柱状磁極素子40の挿入に供される。
該本体30の二つの導磁ヨーク30A、30Bは炭素含有量が低い軟鉄材料で形成され、硬度が低く、工作物Mにより傷ついたり変形しやすいため、導磁ヨーク30A、30Bの外側に高硬度の耐磨耗板32が設けられて本体30を傷や変形から保護し、また二つの導磁ヨーク30A、30Bの吸引部33A、33Bに高硬度の耐磨耗柱34が設けられ、これにより吸引部33A、33Bの基準面が維持され、該二つの導磁ヨーク30A、30Bの吸引部33A、33Bにネジ孔35が設けられ、埋め込みネジPにより二つの導磁性の面板20が固定される。
該磁極素子40は円柱状を呈し、ちょうど本体30の円形内孔31中に収容され、それは第1永久磁石A1、A2〜A12及び異なる磁極(一方がN極、もう一方がS極)を具えた二つの導磁ヨーク40A、40Bで組成され、該第1永久磁石A1、A2〜A12は12個の薄く扁平な磁石が併合されてなり、この磁石には希土類異方性永久磁石、いわゆるナジウム鉄ほう磁石(N35)が使用され、それは30ガウスを超える超強力磁石であり、並びに組合せ後の磁極N、S極がそれぞれ二つの導磁ヨーク40A、40Bの平坦面に当接されてそれを被覆し、その磁力が完全に有効に二つの導磁ヨーク30A、30Bに伝えられ、その磁力が二つの導磁ヨーク40A、40Bに完全且つ有効に伝導され、更に二つの導磁ヨーク40A、40Bの外周面と本体30の二つの導磁ヨーク30A、30Bの円形内孔31が完全に接合され、また磁極素子40の下方にあって、二つの導磁ヨーク30A、30Bの方形内孔36に第2永久磁石B1、B2〜B6が設置され、並びに組合せ後の磁極N、S極がそれぞれ二つの導磁ヨーク30A、30Bの平坦面36A、36Bに当接され、該第2永久磁石B1、B2〜B6の磁場強度の総合は第1永久磁石A1、A2〜A12に等しく、ゆえに第1永久磁石A1、A2〜A12の磁力が完全に本体30の二つの導磁ヨーク30A、30Bに伝えられ、第2永久磁石B1、B2〜B6の磁力は磁極素子40の二つの導磁ヨーク40A、40Bを介して間接的に完全に本体30の二つの導磁ヨーク30A、30Bに伝えられ、該本体30の二つの導磁ヨーク30A、30Bの下方の両辺は削られて階段面37が形成され、本体30の二つの導磁ヨーク30A、30Bの上方が下方に較べて大きな導磁面積を具備し、最強の磁力が完全にその吸引部33A、33Bに集中し、磁抵抗の損耗がない。
該磁極素子40は所定の距離を以て配置された二つの導磁ヨーク40A、40Bが、非導磁性の絶縁素子で結合されて一体とされてなり、図示される非導磁性の絶縁素子60はステンレス材料で形成されたボルト61、及び前後の接続軸62、63(ステンレス材料で形成されうる)、及び上、下カバー板64、65(ステンレス材料で形成されうる)を具え、該前後の接続軸62、63には銅材料で形成された軸スリーブ66、67が嵌合され、該軸スリーブ66、67の外径と本体30の円形内孔31の内径はマッチし、該磁極素子40の外径は本体30の円形内孔31内径よりやや小さく、該前接続軸62の中心に凸嵌合手段62Aが設けられ、スパナ工具(図示せず)を嵌合して磁極素子40を回すのに供される。該前接続軸62の径方向に位置決め手段62Bが設けられ、前面板52に設けられた半円形位置決め溝52Aが組み合わされて、位置決め手段62Bが前面板52に伴い正逆各180度の回転可能とされ、位置決め手段62Bが半円形位置決め溝52Aの左右両辺の開、閉位置に位置決めされることにより、その磁極の位置が改変され、後ろ接続軸63の中心に凸嵌合手段63Aが設けられ、連結手段68により、二つが一組の、無限に延伸される複数組の磁力シートを具えた形態が形成され、そのうち第2組の後ろ接続軸63の凸嵌合手段63Aは省略可能である。
上述の各部品構造が組み合わされて本考案が構成され、それは一種の開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムを提供するものであり、実際の操作応用については図8を参照されたい。これは本考案の吸磁状態の使用表示図である。第1永久磁石A1、A2〜A12と第2永久磁石B1、B2〜B6のN極、S極が同側の時、本体30の二つの導磁ヨーク30A、30Bの磁力は両者の和となり吸磁時の磁力が最強となる。
図9は本体30の消磁状態の使用表示図である。第1永久磁石A1、A2〜A12と第2永久磁石B1、B2〜B6のN極とS極が反対側の時、本体30の二つの導磁ヨーク30A、30BはN極、S極の磁力が相互に打ち消し合い、零となり、ゆえに不吸磁状態時は確実に消磁される。
更に、図10は本考案が大型工作物に使用される状態表示図である。図示されるように、四つの連結手段68が二列の六個の磁性吸引作用を具えた磁力シートと組み合わされ、拡大されて大きな吸引面を形成し、大きな磁吸引力を提供し(各磁力シートは冶具70により作業母機のワークテーブル80のT形滑り溝81に位置決めされている)、大型の工作物Mを吸着でき、CNC中心切削加工機、旋盤、研磨盤等の加工機で重加工する時に使用され、周知の永久磁盤と電磁盤の単一構造装置の、その大きさに制限され、吸引力が小さく大型の工作物Mを吸着位置決めできなかった欠点を解決し、電力不要で整流器やUPS不停電システムの配備不要であり、多くのコストを節約でき、並びに電線の牽引、制限がなく、このため工作物Mの表面及び周囲の四面に対して加工を行なえる。
図11は本考案を工作物に孔開けに使用する使用状態表示図である。該面板20は消耗品であり、孔あけ或いは溝切りを行なう時、工作物Mを面板20に吸着させれば、周知の永久式磁盤の孔あけに使用できなかった欠点を解決する。
図12は、本考案が一度に複数の小型工作物を加工するのに使用される使用状態表示図である。図示されるように、五個の連結手段68は、2列の合計10個の磁性吸引作用を具えた磁力シートが組み合わされ(各磁力シートは冶具70により作業母機のワークテーブル80のT形滑り溝81に位置決めされている)、各磁力シートは少なくとも隣り合う二側の耐磨耗板32に二つの位置決め板が螺子止めされ、各磁力シートがそれぞれ一つの小型の工作物Mの吸着に供され、これにより同時に10個の小型の工作物Mの加工が行なえる。
図13は本考案を立式挟持具に組み合わせた表示図である。本考案の提供する磁力シートは冶具70で立式挟持具71に設置され、一般の横式加工(図14、15)のほかに、立式加工(図16、17)に適用される。
総合すると、本考案は一種の開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムを提供し、本考案者が実際の製品を反復操作、試験したところ、予期された作用効果が確実に達成されることが実証された。また本考案はこれまでにない新規性を有する考案であり、産業上の利用価値及び実用性を具えている。
周知の電磁式磁盤の立体外観図である。 周知の永久磁盤の立体外観図である。 周知の電磁式磁盤及び永久磁盤の使用表示図である。 本考案の立体組合せ図である。 本考案の立体分解図である。 本考案の正面断面図である。 本考案の平面断面図である。 本考案の吸磁状態の使用表示図である。 本考案の消磁状態の使用表示図である。 本考案が大型工作物に使用される状態表示図である。 本考案が工作物の孔開けに使用される使用状態表示図である。 本考案が一度に複数の小型工作物を加工するのに使用される使用状態表示図である。 本考案に立式挟持具が組み合わされた組合せ図である。 本考案の横式加工の使用状態表示図である。 本考案の横式加工の別の使用状態表示図である。 本考案の立式加工の使用状態表示図である。 本考案の立式加工の別の使用状態表示図である。
符号の説明
1 電磁盤
2 永久磁盤
10 ベース 11 魚眼孔
12 非導磁性ネジ
20 面板
30 本体 30A、30B 導磁ヨーク
31A、31B 内凹半円形孔 32 耐磨耗板
33A、33B 吸引部 34 耐磨耗柱
35 ネジ孔 36 方形内孔
36A、36B 平坦面 37 階段面
P ネジ
40 磁極素子 40A、40B 導磁ヨーク
A1、A2〜A12 第1永久磁石
B1、B2〜B6 第2永久磁石
50 絶縁素子 51 ボルト
52 前面板 52A 半円形位置決め溝
53 後ろ面板 54 上カバー板
55 下カバー板 56 スリーブ
60 絶縁素子 61 ボルト
62 前接続軸 62A 凸嵌合手段
62B 位置決め手段 63A 凸嵌合手段
64 上カバー板
65 下カバー板 66、67 軸スリーブ
68 連結手段
70 冶具 71 立式挟持具
80 ワークテーブル 81 T形滑り溝

Claims (6)

  1. 開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムにおいて、磁力シートを具え、該磁力シートは、ベース、二つの面板、磁極素子、本体、二つの絶縁素子を具え、
    該ベースはステンレスのような非導磁性の鉄材料で所定の大きさに形成された座体であり、
    該二つの面板は導磁材料のヨーク鉄で形成され、該本体の二つの導磁ヨークの上方に設置され、平坦な吸引面を形成して工作物の載置と位置決めに供され、
    該磁極素子は本体の円形内孔中に収容され、第1永久磁石及び異なる磁極を具え且つ半円柱状を呈する二つの導磁ヨークで組成され、この二つの導磁ヨークが所定の距離離されて非導磁性の絶縁素子で結合され、該第1永久磁石は複数の扁平な磁石が併合されてなり、組合せ後のN極とS極がそれぞれ二つの導磁ヨークの平坦面に当接しそれを被覆し、
    該本体は、異なる磁極を有する二つの導磁ヨークが所定距離離されて非導磁性の絶縁素子で結合されてなり、該ベースの上方に収容され、その各導磁ヨークの一側に内凹半円形孔が設けられ、該本体の二つの導磁ヨーク間の方形内孔に第2永久磁石が設けられ、組合せ後の磁極が該本体の二つの導磁ヨークの平坦面に当接してそれを被覆し、該第2永久磁石の磁場強度の総和が第1永久磁石に等しく、該本体の二つの導磁ヨークの下方の二辺が削られて階段面が形成され、該本体の二つの導磁ヨークの上方が下方よりも大きい導磁面積を具え、最強の磁力が上方の吸引部に集中し、磁抵抗の損耗がなく、
    該二つの絶縁素子は、銅或いはステンレスのような非導磁性の材料で形成されて該本体と磁極素子を連結するのに用いられ、該磁極素子と該本体の第1、第2永久磁石の磁極線を隔離し、第1、第2永久磁石の磁力が該本体の上、底面より該絶縁素子を跨ぎ、該面板のみに磁場が形成され、該絶縁素子の磁極素子と反対の外部の前、後連接軸の中心に凸嵌合手段が設けられ、スパナ工具及び連接手段の嵌合に供され、
    第1、第2永久磁石のN極、S極が同側の時、本体の二つの導磁ヨークの磁力は第1、第2永久磁石の総和となり、第1、第2永久磁石が反対側の時、本体の二つの導磁ヨークの磁力は相互に打ち消されることを特徴とする、開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステム。
  2. 請求項1記載の開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムにおいて、本体の二つの導磁ヨークの外側に高硬度の耐磨耗板が設けられ、該本体の二つの導磁ヨークの吸引部に高硬度の耐磨耗柱が設けられたことを特徴とする、開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステム。
  3. 請求項1記載の開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムにおいて、第1、第2永久磁石は希土類異方性永久磁石で形成されたナジウム鉄ほう磁石とされたことを特徴とする、開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステム。
  4. 請求項1記載の開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムにおいて、磁力シートの隣り合う二つの耐磨耗板の側辺に二つの位置決め板が固定されて工作物の吸着、位置決めに供されることを特徴とする、開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステム。
  5. 請求項1記載の開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムにおいて、本体と磁極素子を連結する絶縁素子が前面板と前接続軸を具え、該前面板と前接続軸の間に相互に対応する位置決め手段と半円形位置決め溝が設けられ、位置決め手段が磁極素子に伴い正逆180度の回転可能とされ、位置決め手段が半円形位置決め溝の左右両辺の開、閉位置に位置決めされることで、その磁極の位置が改変されることを特徴とする、開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステム。
  6. 請求項1記載の開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステムにおいて、連接手段が二つの磁力シートの間に支持されて連結機能を提供することを特徴とする、開閉式永久磁性ワークテーブルクランプシステム。
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