JP5136975B2 - マグネットハンド - Google Patents

Description

本発明は、マグネットを装着したピストンを往復作動させてワークの磁着、取外しを行なうマグネットハンドに関し、特に、ワークを取外す時に圧縮気体をワークとマグネットハンドの磁着面の間に導入することにより、安定したワークの取外しができるマグネットハンドに関するものである。

従来、図４に示すように、マグネットハンド５のシリンダ本体５１内のポート５１ａとカバー５２のポート５２ａより圧縮気体を給気、排気することでマグネット５４を装着したピストン５３を磁着可能なワークＷに近づけて磁着し、逆に、ピストン５３をワークＷより遠ざけてワークＷを取外すマグネットハンドは公知である。また、特開２００６−１６１８２４号公報によれば真空吸着とマグネットの磁着力の両者を兼ね備えた磁吸着装置がある。
特開２００６−１６１８２４号公報

しかし、従来のマグネットハンドにおいては、シリンダ室への圧縮気体の給気、排気によりマグネットを装着したピストンを磁着可能なワークに近づけて磁着し、その後、圧縮気体の給気、排気を切換えてピストンをワークから遠ざけて、ワークをマグネットハンドより取外していたが、磁着面とワークの間に油分、あるいは水分等が付着していると磁着面とワークの間が密着状態となり、スムーズにワークを取外すことが出来ないという問題があった。

本発明は上述の課題を解決するものであり、マグネットハンドとワークの磁着面に圧縮気体を導入することでワークをマジックハンドから素早く、確実に取外すことができ、更に、圧縮気体としてシリンダ室の排気圧力を活用することで、新たなエネルギー損失のないマグネットハンドを提案することを目的とする。

このために本発明の請求項１のマグネットハンドは両側にポートを有し、圧縮気体のポートへの給気、排気の切換えによりシリンダ本体内を往復作動するピストンにはピストンが磁着可能なワークに近づいた時、ワークを磁着するマグネットが装着され、次に、ワークを取外す時は圧縮気体のポートへの給気、排気を切換え、ピストンをワークより遠ざけると共に、圧縮気体、又は、シリンダ室の排気側圧力をワークとマグネットハンドの磁着面との間に導入することによりワークを素早く、確実に取外すことができる。

請求項２に記載の発明はマグネットハンドの両側にポートを有し、圧縮気体のポートへの給気、排気の切換えによりシリンダ本体内をマグネットが装着されたピストンが往復作動して、磁着可能なワークを磁着、取外しを繰返し行なうマグネットハンドにおいて、ワーク磁着時に圧力が給気されているポート側シリンダ室に通じる通路の途中にワークとマグネットハンドの磁着面との間に通じる通路が配設され、その通路の合流部にはチェック弁が収容されて、ワーク磁着時にはそのチェック弁により駆動バルブからポートを通って給気圧力がピストンをワーク側に作動させるシリンダ室に流入し、ピストンの反対側シリンダ室の排気圧力は駆動バルブを通って外部へ排気される。ワーク取外し時は駆動バルブを切換えることにより、磁着時排気されていたシリンダ室に圧力が給気され、給気されていたシリンダ室の圧力が排気されるが、この場合、通路合流部にあるチェック弁によりシリンダ室の排気圧力がシリンダ室よりワークとマグネットハンドの磁着面との間に通じる通路を通って磁着面に流入するため、コンパクトで、ワークを素早く、確実に取外すことができる。

更に、請求項３に記載の発明は、マグネットハンドと磁着可能なワークとの磁着面に凹形状の空隙が設けられ、その空隙の外周に弾性シール材が装着されているため、ワーク取出し時、シリンダ室からの排気圧力がワークとマグネットハンドの磁着面に設けられた空隙に流入し、磁着力に打勝つ圧力に上昇するまでシールされているため、より素早くワークを確実に取外すことができる。

上記のように請求項１のマグネットハンドによれば、従来は、シリンダ本体内のマグネットを装着したピストンの片側にポートより圧縮気体を給気し、反対側のシリンダ室を排気して、ピストンを磁着可能なワークに近づけて磁着し、逆にワークをマグネットハンドより取外す時は駆動バルブを切換えて、今まで給気していたシリンダ室の圧力を排気し、排気されていたシリンダ室に給気することにより、ピストンはワークより遠ざかり、磁着力が減少するため、ワークを取外すことができるが、磁着面に油分や水分等が付着しているとワークとマグネットハンドの磁着面は密着状態となってスムーズにワークを取外すことができない場合が発生していた。しかし本発明のようにマグネットハンドからワークを取外す時に圧縮気体、又は、シリンダ室の排気圧力をワークとマグネットハンドの磁着面に導入することにより、磁着面に油分や水分等が付着していてもワークとハンドの密着をスムーズに取り除き、確実にワークを取外すことが可能となる。

請求項２記載の発明によれば、ワーク磁着時に給気されているポート側にはポートからシリンダ室に通じる通路の途中にワークとマグネットハンドの磁着面との間に通じる通路が分岐され、その通路の合流部にはチェック弁が収容されて、ワーク磁着時にはポートから給気圧力がシリンダ室に流入し、ワーク取外し時にはチェック弁によりシリンダ室の排気圧力がシリンダ室からワークとマグネットハンドの磁着面との間に通路を通って流入する。このように、シリンダ室の排気圧力をマグネットハンドの磁着面に導入する通路とポートからシリンダ室への給気通路をマグネットハンドの本体内に一体化し、チェック弁により流入方向、流出方向を切換えることで、排気圧力を駆動バルブの排気ポートからマグネットハンドに導入する配管が不要となり、全体をコンパクトにできる。更に、排気圧力のワークとマグネットハンドの磁着面への導入も素早くなり、より早く、確実にワークを取外すことができる。

請求項３記載の発明によれば、磁着可能なワークとマグネットハンドの磁着面に凹形状の空隙を設け、その空隙を囲って磁着面の外周近傍に弾性シール材が磁着面の空隙をシールするように装着されており、ワーク取外し時、駆動バルブの切換によりシリンダ室からの排気圧力がワークとマグネットハンドの磁着面に流入するが、排気圧力が磁着面の一部のわずかな隙間より流出し、磁着面内に流入した排気圧力の上昇に時間がかかる。そこで、弾性シール材により、磁着面内の圧力が磁着力に打勝つ圧力に上昇するまでシールされているため、より素早くワークを確実に取外すことができる。

以下、本発明の第一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明のマグネットハンドと動作をわかりやすく説明できるように主要作動回路も含めて図示した。本発明のマグネットハンド１はシールパッキン１３ａが装着されたピストン１３によりシリンダ本体１１内をシリンダ室１ａ、１ｂに仕切られ、ピストン１３にはワークＷに近い側にマグネット１４が装着され、シリンダ室１ａはカバー１２に配設されたポート１２ａに連通し、シリンダ室１ｂはシリンダ本体１１に配設されたポート１１ｄに連通している。更に、カバー１２にはワーク磁着面に圧力を導入するためのポート１２ｃが配設され、シリンダ本体１１内の通路１１ａを通って、マグネットハンド１のワーク磁着面の中央部に配設された凹形状の空隙１１ｂに連通している。

次に、動作を説明すると、圧縮機２１により圧縮された圧縮気体は流体調圧ユニット２２によりマグネットハンド１の作動圧力に調圧されて駆動バルブ２３の給気ポート２３ｂに連通し、駆動バルブ２３の給気ポート２３ｂ、排気ポート２３ａ、２３ｃはマグネットハンド１のポート１２ａ、１１ｄを通ってシリンダ室１ａ、１ｂに交互に給気、排気することにより、ピストン１３に装着されたマグネット１４を磁着可能なワークＷに近づけてワークＷを磁着し、また、ワークＷより遠ざけてワークＷを取外すことができる。ここで、ワークＷを磁着するときは、駆動バルブ２３に通電することにより、給気ポート２３ｂはシリンダポート１２ａに接続され、通路１２ｂを通ってシリンダ室１ａに給気され、シリンダ室１ｂは通路１１ｅからシリンダポート１１ｄを通って排気ポート２３ｃに接続されるためマグネット１４を装着したピストン１３は作動して、磁着可能なワークＷに近づき、ワークＷを磁着する。

次に、駆動バルブ２３を切換えると、給気ポート２３ｂはシリンダポート１１ｄに接続されて通路１１ｅを通ってシリンダ室１ｂに給気され、また、シリンダポート１２ａは排気ポート２３ａに接続されるため、今まで給気されていたシリンダ室１ａの圧力が排気される。ここで排気ポート２３ａは本体カバー１２に配設されたポート１２ｃと配管２４により接続されている。更に、ポート１２ｃは本体１１内に配設された通路１１ａを通り、マグネットハンド１とワークＷの磁着面に配設されたわずかな空隙１１ｂに接続され、シリンダ室１ａの排気圧力が空隙１１ｂに導入されるため、ワークＷとの磁着面に油分、または水分等が付着して密着している場合にも導入された圧力によりワークＷを確実に取外すことができる。この場合、排気圧力ではなく、別のバルブ（図示せず）により、ポート１２ｃより圧力を導入することもできる。

図２、図３は第二実施形態のマグネットハンドのワーク磁着時とワーク取外し時を示している。本発明のマグネットハンド３は第１実施形態と同じように、シールパッキン３３ａが装着されたピストン３３によりシリンダ本体３１内をシリンダ室３ａ、３ｂに仕切られ、ピストン３３にはワークＷに近い側にマグネット３４が装着され、シリンダ室３ａはポートカバー３５に配設されたポート３５ａから通路３５ｂとカバー３２に配設された通路３２ｂに連通し、それらの通路の合流部にはチェック弁３６が収容され、更に、通路３２ｂはシリンダ本体３１内の通路３１ａを通ってマグネットハンド３とワークＷの磁着面の中央に設けられた凹形状の空隙３１ｂに連通している。

動作を説明すると、第１実施形態と同じように、圧縮機４１により圧縮された圧縮気体は流体調圧ユニット４２によりマグネットハンド３の作動圧力に調圧されて駆動バルブ４３の給気ポート４３ｂに連通している。磁着可能なワークＷを磁着するときは、駆動バルブ４３に通電することにより、給気ポート４３ｂはシリンダポート３５ａに接続され、圧縮気体はシリンダポート３５ａから通路３５ｂを通って、弾性体でできたチェック弁３６を右方向に押出して、本体カバー３２に配設された弁座３２ａにチェック弁シール端面３６ｂが当接して通路３２ｂへの流入を防ぐと共に、チェック弁３６のシールリップ３６ａが内側に押圧され相手シール面３２ｃの内径寸法より小径となり、圧縮流体は通路３２ｄを通ってシリンダ室３ａに流入し、ピストン３３の反対側のシリンダ室３ｂ内の圧力は通路３１ｅを通ってポート３１ｄより駆動バルブ４３の排気ポート４３ｃに接続されて、圧縮流体が排気されるためマグネット３４を装着したピストン３３は作動して、ワークＷに近づき、ワークを磁着する。

次に、駆動バルブ４３を切換えると、給気ポート４３ｂはシリンダポート３１ｄに接続されてシリンダ室３ｂに給気され、また、シリンダポート３５ａは排気ポート４３ａに接続され、通路３５ｂの圧力はポート３５ａより駆動バルブ４３の排気ポート４３ａより排気され、シリンダ室３ａ内の圧縮流体はチェック弁３６をシリンダポート３５ａの方向に押出し、チェック弁シール端面３６ｂは本体カバー３２に配設された弁座３２ａから離れて、シリンダ室３ａ内の圧縮流体は通路３２ｂへの流入が可能となり、チェック弁３６のシールリップ３６ａはシリンダ室３ａ内の圧力によりチェック弁３６のシールリップ３６ａを外側に押圧し、相手シール面３２ｃの内径より大径となり、シリンダポート３５ａへの流れを防ぎ、今まで給気されていた圧力は通路３２ｂ、３１ａを通ってマグネットハンド３とワークＷの磁着面に配設されたわずかな空隙３１ｂに接続されて、ワークＷとの磁着面に油分、または水分等が付着して密着している場合にも導入された圧力によりワークＷを確実に取り外すことができる。

更に、マグネットハンド３の底面にはワークＷとの磁着面の中央に設けられた凹形状の空隙３１ｂ、および、ワークＷ取外し時に圧縮気体を空隙３１ｂに導入する通路３１ａの出口を包み込んで、底面の外周近傍に弾性シール材（例えば、材質ＮＢＲ）の線径よりも少し浅い凹溝をエンドレスに配設して、その凹溝に弾性シール材を装着することにより、ワークＷ取外し時にワークＷとマグネットハンド３の磁着面にある空隙３１ｂに圧縮気体が徐々に導入されても、圧力が漏れることなく磁着力と同等の圧力まで上昇するため、より素早く、ワークを取外すことができる。

本発明の実施例としてはマグネットハンドのシリンダ本体内を往復作動するピストンの外径をφ５６ｍｍとし、ピストンのワーク側端面に外径φ４５ｍｍ厚さ１１ｍｍの希土類磁石のネオジム・鉄・ボロン磁石（略称：ネオジム磁石）を装着し、磁着時にマグネットと鉄製ワークの距離を２ｍｍに設計することにより２４０Ｎの磁着力でワークを磁着でき、ピストンのストロークを２０ｍｍとることにより、シリンダ室への給排気の切換により、ワーク取外す時にはマグネットとワークの距離が２２ｍｍとなり、磁着力は１Ｎに減少できる。しかし、磁着面に油分等がある場合、ワーク取外す時に取外すまでの時間に大きなばらつきが発生するが、ワーク磁着時にシリンダ室内へ給気していた圧力０．３ＭＰａをワーク取外し時に排気圧力としてマグネットハンドとワークの磁着面に導入することにより安定したワークの取外しが達成できた。ちなみに磁着面の外周近傍には内径φ７８ｍｍ、線径φ２．５ｍｍの材質ＮＢＲの弾性シール材を装着した。

本発明の第一実施形態を示すマグネットハンドの断面図である。（主要作動回路図も含む） 本発明の第二実施形態を示すマグネットハンドのワーク磁着時の断面図である。（主要作動回路図も含む） 本発明の第二実施形態を示すマグネットハンドのワーク放出時の断面図である。（主要作動回路図も含む） 従来の磁着装置の断面図である。

符号の説明

１、３、５−マグネットハンド
１ａ、１ｂ、３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂ−シリンダ室
１１，３１，５１−シリンダ本体
１１ｃ、３１ｃ−弾性シール材
１１ｂ、３１ｂ−空隙
１１ｄ、１２ａ、１２ｃ、３１ｄ、３５ａ、５１ａ、５２ａ−ポート
１２，３２，５２−カバー
１３，３３，５３−ピストン
１３ａ、３３ａ、５３ａ−シールパッキン
１４，３４，５４−マグネット
３５−ポートカバー
３６−チェック弁
２１，４１，６１−圧縮機
２２，４２，６２−流体調圧ユニット
２３，４３，６３−駆動バルブ

Claims (3)

1. シリンダの両側にポートを有し、圧縮気体の該ポートへの給気、排気の切換により該シリンダ内を往復作動するピストンにマグネットが装着され、該ピストンの作動により該マグネットを磁着可能なワークに近づけ、該ワークを磁着するハンドにおいて、該ワーク取外し時、排気を該ワークとハンドの磁着面の間に導入したことを特徴とするマグネットハンド。
2. マグネットが装着されたピストンを磁着可能なワークに近づけ、磁着するために圧縮気体をポートからシリンダ室に給気する通路にチェック弁を収容し、該チェック弁により該ワーク磁着時には該ポートは該シリンダ室に連通し、ワーク取外し時には該シリンダ室の排気圧力を該ワークとハンドの磁着面の間に導入したことを特徴とする請求項１のマグネットハンド。
3. マグネットハンドと磁着可能なワークとの磁着面に浅い空隙を設け、該空隙に導入した排気圧力を畜圧する弾性シール材が該空隙の外周に装着されたことを特徴とする請求項１，２のマグネットハンド。

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