JP4236430B2

JP4236430B2 - マグネット治具

Info

Publication number: JP4236430B2
Application number: JP2002252297A
Authority: JP
Inventors: 正貴西村; 雅樹丹沢
Original assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP2004090114A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁コイルの磁力によってワークを保持するマグネット治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数のワークを突き合わせて保持する場合、これらを工作台に載置してメカクランパにより保持していた。
また、例えば特開平５−６９２６６号公報に示されるように、電磁コイルの励磁によってワークを保持する方法は従来より実施されていたが、これらのものは複数の電磁コイルを同時に励磁して一種類のワークを保持する構成になっていた。また、特開２０００−３１２９８９号公報に示されるように、マグネットによりワークを位置決めした後にバキューム吸着によりクランプする薄板のクランプ方法が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
メカクランパを使用する場合、多種のワークを混合生産しようとすればワークの形状毎に複数系統のメカクランパを設けなければならず、またワークとメカクランパとの干渉にも注意を払って治具の設計をしなければならなかった。また、設備の稼動開始後に新たな形状のワークに対応する場合には設計変更に多くの時間とコストを要していた。この問題を解決するため、本願の発明者らは多数の電磁コイルによりワークを磁力によって保持することにより、メカクランパを排除し、様々な形状のワークにフレキシブルに対応できるという知見を得、鋭意研究を重ねた。しかしながら、この方法では大きさや形状の異なる様々なワークに対応するため、治具の表面は出っ張りのないフラットな形状にしなければならず、このために複数のワークを当接させた状態で保持する場合には、これらを隙間無く確実に保持することは困難であった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので複数のワークを容易に位置決めして保持可能なマグネット治具の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るマグネット治具は、複数の電磁コイルを治具本体に散在させて固定し、それら電磁コイルの磁力によってワークを保持するマグネット治具において、互いに独立して通電状態を変更可能な複数の電力系統を備えると共に、各電磁コイルを何れの電力系統に接続したかによってグループ分けし、治具本体に複数の凹部を形成すると共に、各凹部の奥面に、異なる電力系統に接続された複数の待受コネクタ部を設け、各電磁コイルを前記各凹部に対して挿抜可能な複数の軸状エレメントに含めると共に、それら各軸状エレメントの一端に、各電磁コイルに接続された突入コネクタ部を設け、軸状エレメントをその軸心周りの回転位相を変えて凹部に挿入することで、突入コネクタ部が何れかの待受コネクタ部に択一的にコネクタ接続されるように構成し、さらに、突入コネクタ部と待受コネクタ部とをコネクタ接続した状態で、軸状エレメントを凹部に抜け止めする係止部を備えたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のマグネット治具において、軸状エレメントに、回転位相を判別するための目印を設けたところに特徴を有する。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１及び２の発明＞
請求項１の構成では、複数のグループに分けた電磁コイルを、それら各グループ毎に異なるタイミングで励磁することで、マグネット治具の異なる部位に異なるワークを保持することができる。これにより、複数のワークを複数回に分けて治具に保持させることが可能になり、一度に複数のワークを保持させなければならなかった従来のものに比べて、作業の単純化が図られる。また、軸状エレメントをその軸心周りの回転位相を変えて凹部に挿入することで、軸状エレメント先端の突入コネクタ部が凹部奥面の何れかの待受コネクタ部にコネクタ接続されて、電磁コイルが何れかの電力系統に択一的に接続される。これにより、各グループに属する電磁コイルの配置を変更することができ、形状が異なる種々のワークに対応することができる。さらに、軸状エレメントに、その回転位相を判別するための目印を設けておけば（請求項２の発明）、各電磁コイルが何れの電力系統に接続されているかを容易に判別することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態のマグネット治具１０に備えた治具本体１１は上面が平坦になっており、その上面に複数の凹部１２が開口している。それら凹部１２は、例えば、縦横複数列のマトリックス状に配置され、各凹部１２の内部には、軸状エレメント１３が挿入組み付けされている。
【００１４】
軸状エレメント１３は、図２に示すように電磁コイル１４を内蔵した円柱部１３Ａの下面から脚部１５を垂下した構造をなす。また、円柱部１３Ａの外周面のうち上端寄り位置からは、フランジ１８が張り出しており、円柱部１３Ａの上端面には、中心部に雌螺子１７が切られている。
【００１５】
脚部１５は、図４（Ａ）に示すように、軸状エレメント１３の軸心からずれた位置に配置され、その脚部１５の先端からは１対の雄端子金具１６，１６が延びている（図１参照）。また、各雄端子金具１６，１６のうち脚部１５に埋設された基端部分には、電磁コイル１４の端末が接続されている。そして、これら脚部１５と雄端子金具１６とにより本発明に係る突入コネクタ２２が構成されている。
【００１６】
図２に示すように、治具本体１１のうち上壁２０の下方には空間が備えられ、その上壁２０に丸孔２１を貫通形成することで前記した各凹部１２が構成されている。丸孔２１には、大径部２１Ａと中径部２１Ｂと小径部２１Ｃとが上側から順番に備えられて、丸孔２１の下方に向かうに従って段付き状に窄まった構造をなしている。そして、丸孔２１のうち最下端の小径部２１Ｃに、軸状エレメント１３の円柱部１３Ａが挿入され、小径部２１Ｃと中径部２１Ｂとの段差面に、軸状エレメント１３のフランジ１８が突き当てられて挿入方向で位置決めされている。また、この位置決め状態では、軸状エレメント１３の上面が上壁２０の上面と面一になり、フランジ１８の上面が中径部２１Ｂと大径部２１Ａとの段差面２１Ｄと面一になる。
【００１７】
前記段差面２１Ｄには、軸状エレメント１３を凹部１２内に抜け止めするための係止爪２３（本発明の「係止部」に相当する）が設けられている。係止爪２３は、例えば、板金をＬ字形に屈曲して一辺に長孔２３Ａを形成してなり、その一辺を段差面２１Ｄに敷設して前記長孔２３Ａに通したボルト２４を上壁２０の螺子孔に螺合することで治具本体１１に取り付けられている。そして、ボルト２４を緩めると、係止爪２３がスライド可能となり、係止爪２３の先端をフランジ１８上に係止させた状態とその係止を解除した状態とに変更することができる。
【００１８】
さて、凹部１２の奥面には、待受コネクタユニット２５が設けられている。待受コネクタユニット２５は、治具本体１１の下壁２９に埋設されて前記丸孔２１に対向配置されている。待受コネクタユニット２５の上面には、図４（Ｂ）に示すように、４つの端子挿入部２６が設けられている。これら端子挿入部２６は、同図の左側に示された２つの端子挿入部２６，２６によって第１待受コネクタ部２７Ａが構成され、同図の右側に示された２つの端子挿入部２６，２６によって第２待受コネクタ部２７Ｂが構成されている。
【００１９】
これら第１及び第２の各待受コネクタ部２７Ａ，２７Ｂを構成する１対の端子挿入部２６，２６は、軸状エレメント１３の突入コネクタ２２に備えた１対の雄端子金具１６，１６に対応し、内部に雌端子金具２６Ｔ，２６Ｔ（図５参照）を備える。そして、図２と図３とに示すように、軸状エレメント１３の軸周りの回転位相を１８０度変更して軸状エレメント１３を凹部１２に差し込むことで、その軸状エレメント１３の突入コネクタ２２が凹部１２内の何れか一方の待受コネクタ部２７Ａ，２７Ｂにコネクタ結合されて、各雄端子金具１６が何れかの待受コネクタ部２７Ａ，２７Ｂの雌端子金具２６Ｔに導通接続される。
【００２０】
図５には、本実施形態のマグネット治具１０の電気的な構成が示されている。マグネット治具１０には、第１及び第２の電力系統３１，３２が設けられている。これら第１及び第２の電力系統３１，３２は、互いに独立して通電状態を変更することができる。具体的には、第１電力系統３１は、電源Ｖ１に接続された給電ラインＬ１０とＧＮＤとの間に複数の並列ラインＬ１１を接続してなる。そして、各並列ラインＬ１１の途中部分に設けた断絶部分の両端末が、各凹部１２の第１待受コネクタ部２７Ａに備えた雌端子金具２６Ｔに接続されている。これにより、軸状エレメント１３の突入コネクタ２２が第１待受コネクタ部２７Ａにコネクタ接続されると、その軸状エレメント１３に内蔵された電磁コイル１４が第１電力系統３１に接続される。また、給電ラインＬ１０の途中には第１給電スイッチ２８Ａが設けられ、この第１給電スイッチ２８Ａをオン・オフすることによって、全ての並列ラインＬ１１が通電可能な状態と通電不能な状態とに切り換えられる。
【００２１】
一方、第２電力系統３２は、第１電力系統３１と共通の電源Ｖ１に接続された給電ラインＬ２０とＧＮＤとの間に複数の並列ラインＬ２１を接続してなる。そして、各並列ラインＬ２１の途中部分に設けた断絶部分の両端末が、各凹部１２の第２待受コネクタ部２７Ｂに備えた雌端子金具２６Ｔに接続されている。これにより、軸状エレメント１３の突入コネクタ２２が第２待受コネクタ部２７Ｂにコネクタ接続されると、その軸状エレメント１３に内蔵された電磁コイル１４が第２電力系統３２に接続される。また、給電ラインＬ２０の途中には第２給電スイッチ２８Ｂが設けられ、この第２給電スイッチ２８Ｂをオン・オフすることによって、全ての並列ラインＬ２１が通電可能な状態と通電不能な状態とに切り換えられる。
【００２２】
本実施形態のマグネット治具１０の構成は以上の通りであり、以下、図１に示した第１及び第２のワーク５０，５１をマグネット治具１０に保持する場合と、図６に示した第３及び第４のワーク５２，５３をマグネット治具１０に保持する場合とを例に挙げて、本発明の作用・効果について説明する。
【００２３】
第１のワーク５０は、例えば矩形の板金であり、図１の二点鎖線で示したように、マグネット治具１０の上面のうち一角部寄りに配された縦横３×３列計９個の凹部１２を覆うようにしてマグネット治具１０上に敷設することが可能である。
【００２４】
一方、第２のワーク５１は、長方形の板金の一角部から第１のワーク５０を切除した構造をなしており、マグネット治具１０の上面のうち第２のワーク５１に覆われる前記した計９個の凹部１２を除いた残りの凹部１２を覆うようにしてマグネット治具１０上に敷設することが可能である。
【００２５】
そこで、例えば、前記計９個の凹部１２に挿入される９個の軸状エレメント１３を第１電力系統３１に接続して第１グループとし、残りの凹部１２に挿入される軸状エレメント１３を第２電力系統３２に接続して第２グループにする。
【００２６】
そして、第１及び第２の給電スイッチ２８Ａ，２８Ｂをオフの状態にしておき、例えば、第２のワーク５１を第２グループの軸状エレメント１３群の上に敷設してから、第２給電スイッチ２８Ｂのみをオンする。すると、第２グループの軸状エレメント１３群に内蔵された各電磁コイル１４が励磁され、第２のワーク５１がマグネット治具１０に保持される。
【００２７】
次いで、この状態で第１のワーク５０をマグネット治具１０上に敷設する。このとき、第１グループの軸状エレメント１３群に内蔵の各電磁コイル１４は励磁されていないので、凹部１２の位置を容易に調整することができる。一方、第２のワーク５１は第２グループの軸状エレメント１３群によって固定されているので、第１のワーク５０が第２のワーク５１に当接しても位置ずれを起こすことはない。これにより、第２のワーク５１に対して第１のワーク５０を容易に位置合わせることができる。また、この時点で第２のワーク５１は磁化されており、周辺には磁界が発生しているので、第１のワーク５０を第２のワーク５１に密着させやすいという効果もある。そして、所定の位置に第１のワーク５０を位置合わせしたところで、第１給電スイッチ２８Ａをオンする。これにより、第１グループの軸状エレメント１３群に内蔵の各電磁コイル１４が励磁されて、第１のワーク５０がマグネット治具１０に保持される。
【００２８】
さて、図６に示すように、上記した第１及び第２のワーク５０，５１とは異なる形状の第３及び第４のワーク５２，５３をマグネット治具１０にセットする場合には、以下のようにして対応することができる。
【００２９】
ここで、第３のワーク５２は円板状をなす。一方、第４のワーク５３は、長方形の板金に第３のワーク５２に対応した丸孔５４を形成した構造をなす。そして、例えば、マグネット治具１０の上面における中央部分の４個の凹部１２に丸孔５４を対応させて第４のワーク５３をマグネット治具１０上に敷設し、それら中央部分の４個の凹部１２に対応させて第３のワーク５２を敷設することが可能である。
【００３０】
そこで、例えば、前記４個の凹部１２に挿入される計４個の軸状エレメント１３を第１電力系統３１に接続して第１グループとし、残りの凹部１２に挿入される軸状エレメント１３を第２電力系統３２に接続して第２グループにする。そのためには、マグネット治具１０を前記第１及び第２のワーク５０，５１に対応した仕様から第３及び第４のワーク５２，５３に対応した仕様に変更すべく、幾つかの軸状エレメント１３を凹部１２に挿入組み付けし直す必要がある。具体的には、図２に示したボルト２４を緩め、係止爪２３を軸状エレメント１３から離す方向にスライドし、軸状エレメント１３を引き抜く。このとき、図３に示すように、軸状エレメント１３の上面の雌螺子１７に吊りボルト１９を螺合することで引き抜き作業を容易に行うことができる。
【００３１】
そして、引き抜いた軸状エレメント１３を軸中心周りに１８０度回転させて、再度、凹部１２に押し込む。これにより、軸状エレメント１３の電磁コイル１４が接続される電力系統（３１，３２）が変更される。そして、再度、係止爪２３を軸状エレメント１３側にスライドしてフランジ１８に係止し、ボルト２４を締め付ける。これにより、マグネット治具１０が仕様変更が完了する。
【００３２】
このように本実施形態のマグネット治具１０では、２つのグループに分けた軸状エレメント１３に内蔵の電磁コイル１４を、それら各グループ毎に異なるタイミングで励磁することで、マグネット治具１０の異なる部位に異なるワーク５１，５０を保持することができる。これにより、両ワーク５０，５１を２回に分けて治具に保持させることが可能になり、一度に複数のワークを保持させなければならなかった従来のものに比べて、作業の単純化が図られる。しかも、各電磁コイル１４を何れかの電力系統（３１，３２）に択一的に接続することで、各グループに属する電磁コイル１４の配置を変更することができるので、形状が異なる種々のワークに対応することができる。
【００３３】
また、全ての電磁コイル１４によらなくても十分なワーク保持力が得られる場合には、全ての凹部１２に軸状エレメント１３を設けずに間引きしてもよい。これにより、凹部１２の数分の軸状エレメント１３を用意する必要がなく、低コスト化が図れるとともに省電力化も実現できる。またさらに、第２のワーク５１を治具に仮置きした状態で作業者が見ることのできる軸状エレメント１３を回転させればよいので、作業の確実性が担保される。
【００３４】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）前記実施形態では、突入コネクタ２２を何れかの待受コネクタ部２７Ａ，２７Ｂに択一的に接続する構成であったが、図７に示すように各電磁コイル１４を、第１及び第２の電力系統３１，３２の何れか一方に択一的に接続する選択スイッチ３５を設けた構成にしてもよい。この場合、軸状エレメントを逐一を挿入し直す手間がなくなる。
【００３５】
（２）前記実施形態では、軸状エレメント１３は円柱状であったが角柱状（例えば、四角柱、六角形柱等）であってもよい。
【００３６】
（３）前記実施形態のマグネット治具１０は、２つの電力系統３１，３２を備えた構成であったが、３つ以上の電力系統を備えた構成にしてもよい。
【００３７】
（４）前記実施形態では、軸状エレメント１３の回転位相を１８０度変更することで、各電磁コイル１４を２つの電力系統３１，３２の何れかに接続する構成であったが、電磁コイル１４が接続される電力系統を変更する際の回転位相は、１８０度以外であってもよい。具体的には、例えば、マグネット治具に３つの電力系統を設けた場合、１２０度ずつ軸状エレメントの回転位相をずらすことで、その軸状エレメントに備えた電磁コイルを３つの電力系統の何れかに接続する構成にしてもよい。
【００３８】
（５）また、軸状エレメントには、その回転位相を判別するための目印を設けることが好ましい。このようにすれば、目印の向きに基づいて電磁コイルが何れの電力系統に接続されているかを容易に判別することができる。
【００３９】
（６）またさらに、第１のワーク５０を保持する電磁コイル１４の極性（Ｎ／Ｓ）を第２のワーク５１を保持する電磁コイル１４の極性は逆になるようにすると、さらにワークを密着させることができる。これは電磁コイル１４に流れる電流の向きが逆になるように回路を構成することにより容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るマグネット治具の斜視図である。
【図２】凹部に軸状エレメントを挿入した状態の側断面図
【図３】軸状エレメントの回転位相を変更して凹部に挿入した状態の側断面図
【図４】（Ａ）軸状エレメントの底面図
（Ｂ）待受コネクタユニットの平面図
【図５】マグネット治具の電気的構成を示した回路図
【図６】ワークを変更した場合のマグネット治具の斜視図
【図７】マグネット治具の変形例を示した回路図
【符号の説明】
１０…マグネット治具
１１…治具本体
１２…凹部
１３…軸状エレメント
１４…電磁コイル
２２…突入コネクタ
２３…係止爪（係止部）
２７Ａ…第１待受コネクタ部
２７Ｂ…第２待受コネクタ部
３１…第１電力系統
３２…第２電力系統
３５…選択スイッチ
５０〜５３…ワーク

Claims

複数の電磁コイルを治具本体に散在させて固定し、それら電磁コイルの磁力によってワークを保持するマグネット治具において、
互いに独立して通電状態を変更可能な複数の電力系統を備えると共に、前記各電磁コイルを何れの電力系統に接続したかによってグループ分けし、
前記治具本体に複数の凹部を形成すると共に、前記各凹部の奥面に、異なる前記電力系統に接続された複数の待受コネクタ部を設け、
前記各電磁コイルを前記各凹部に対して挿抜可能な複数の軸状エレメントに含めると共に、それら各軸状エレメントの一端に、前記各電磁コイルに接続された突入コネクタ部を設け、
前記軸状エレメントをその軸心周りの回転位相を変えて凹部に挿入することで、前記突入コネクタ部が何れかの前記待受コネクタ部に択一的にコネクタ接続されるように構成し、
さらに、前記突入コネクタ部と前記待受コネクタ部とをコネクタ接続した状態で、前記軸状エレメントを前記凹部に抜け止めする係止部を備えたことを特徴とするマグネット治具。
前記軸状エレメントに、前記回転位相を判別するための目印を設けたことを特徴とする請求項１に記載のマグネット治具。