JP6937426B2

JP6937426B2 - 電気永久磁石チャック

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Publication number: JP6937426B2
Application number: JP2020506224A
Authority: JP
Inventors: 大啓黄; 斌黄; 争勝任
Original assignee: Hvr Magnetics Co Ltd; HVR Magnetics Co Ltd
Current assignee: Hvr Magnetics Co Ltd; HVR Magnetics Co Ltd
Priority date: 2017-08-04
Filing date: 2018-07-26
Publication date: 2021-09-29
Anticipated expiration: 2038-07-26
Also published as: US11728079B2; EP3663036A1; WO2019024748A1; EP3663036A4; JP2020529741A; US20200156195A1

Description

本発明はクランプ分野に関し、特に、電気永久磁石チャックに関する。

近年、中国国内で電気永久磁石チャックはますます多くの企業で使用されるようになっている。電気永久磁石チャックには軟磁性鋼材が設置され、この軟磁性鋼材の磁極の変換は外部回路を介して制御され、それにより作動状態と非作動状態を切り替えることができる。軟磁性鋼材により生成された磁場と、電気永久磁石チャック内の永久磁石により生成された磁場は、非作動状態の時、その内部で平衡状態になり、外部に磁場が現れないが、作動状態の時、互いに重畳し、共働して外部に磁場を現し、材料を吸着する。

図１は従来技術における電気永久磁石チャックの概略構造図である。

チャックは、ケース、永久磁石鋼、軟磁性鋼材、押さえ板、ねじを備える。従来技術において、ケースの内部の吸着材料に近い片面に永久磁石鋼を配置するための凹溝を開設する必要がある。電気永久磁石チャック全体が作動状態にある時に生成する磁場を可能な限り大きくするために、この凹溝の底部からケース外面までの距離をできるだけ短くする必要があるが、この加工過程は非常に困難で、しばしば不良品が生じる。また、後段のケース加工時、軟磁性鋼材を配置するための内部キャビティおよびカバープレートを設置するための内部キャビティを開設する必要がある。一般的に、上記内部キャビティの断面のサイズは異なり、ケースにはさらに励磁コイルを配置するための電線の通路を設ける必要がある。この加工過程は難易度が非常に高く、ケースの構造や、その加工方法も非常に複雑である。

本発明は、上記背景技術で言及されている欠点を解消し、構造がシンプルで、加工の難易度が低く、密封性に優れ、磁気損失が少ない電気永久磁石チャックを提供するという技術的課題を解決するものである。

上記技術的課題を解決するために、本発明が提供する技術的解決手段は以下のとおりである。

電気永久磁石チャックであって、少なくとも１つの開放式内部キャビティが設けられたケースを備え、前記内部キャビティは、下部に軟磁性鋼材が設けられ、内部に前記軟磁性鋼材の外壁に沿ってコイルが設けられ、前記内部キャビティ内に、下面に環状凹溝が設けられた磁極が重ねて固定され、前記環状凹溝内に、それと係合する永久磁石鋼が設置される。

上記技術的解決手段のさらなる改善として、前記内部キャビティは前記ケースの下部を貫通せず、前記コイルは、前記内部キャビティの内壁に固定接続され、前記磁極は前記軟磁性鋼材の上方に設置される。

前記磁極は前記ケースの内部キャビティに埋め込まれ、かつその内壁に固定接続され、前記コイルは前記内部キャビティの底部に配置され、前記永久磁石鋼と前記環状凹溝の底部は、非磁性材料を使用してレーザー溶接により接続される。

前記磁極は前記ケースの内部キャビティに埋め込まれ、かつその内壁に固定接続され、前記コイルは前記内部キャビティの底部に配置され、前記永久磁石鋼と前記環状凹溝の底部は、前記磁極と同じ材料で接続される。

前記磁極は前記軟磁性鋼材の上方に設置され、前記コイルは前記内部キャビティの内壁に固定接続され、前記ケースはハウジングおよびその下面に固定接続された底板を備え、前記内部キャビティは前記ハウジングを貫通する。

前記内部キャビティは、内部に前記軟磁性鋼材およびコイルが配置された第１内部キャビティと、前記磁極が埋め込まれた第２内部キャビティとを含み、前記磁極を支持するために、前記第１内部キャビティの上面に上向きの環状台面が設けられる。

前記第１および第２内部キャビティは断面がいずれも円形であり、前記軟磁性鋼材は円形であり、前記磁極上の環状凹溝および前記永久磁石鋼はいずれも円環状である。

前記磁極と前記環状台面との間にシールリングが設けられる。

前記ケースに、前記ケースを垂直方向に貫通する第１ねじ穴が設けられ、前記軟磁性鋼材内に、前記軟磁性鋼材を垂直方向に貫通し、かつ前記ケースの第１ねじ穴と係合するねじ穴が設けられ、前記磁極内に前記軟磁性鋼材のねじ穴と係合するねじ穴が設けられ、ねじを介して前記ケース、前記軟磁性鋼材および前記磁極を固定接続するために用いられる。

前記底板に前記底板を垂直方向に貫通する第１ねじ穴および第２ねじ穴が設けられ、前記ハウジングに、前記第２ねじ穴と係合するねじ穴が設けられ、接続ねじを介して前記ハウジングと底板を固定接続するために用いられ、前記軟磁性鋼材内に、前記軟磁性鋼材を垂直方向に貫通し、かつ前記ケースの第１ねじ穴と係合するねじ穴が設けられ、前記磁極内に、前記軟磁性鋼材のねじ穴と係合するねじ穴が設けられ、ねじを介して前記ケース、前記軟磁性鋼材と前記磁極を固定接続するために用いられる。

前記磁極と前記永久磁石鋼は前記環状凹溝の底部において磁性材料を介して接続されるか、または非磁性材料を使用しレーザー溶接により接続される。

前記ケースは格子状に均一に配置される複数の前記内部キャビティを含む。

任意の隣接する２つの前記内部キャビティ内の軟磁性鋼材は、同じ側で極性が異なり、それに対応して、任意の隣接する２つの前記内部キャビティ内の永久磁石鋼は、同じ側で極性が異なる。

前記ケース内に、金属プラグが配置された配線孔が設けられる。

前記ケース内に複数の前記内部キャビティを接続するための貫通孔が設けられる。

前記磁極は前記軟磁性鋼材の上方に設置され、前記ケースはハウジングおよびその下面に固定接続された底板を備え、前記内部キャビティは前記ハウジングを貫通し、前記磁極はバレル状であり、前記環状凹溝はバレル状磁極の底面に設けられ、前記磁極のバレル壁は軟磁性鋼材とコイルの外側に設けられる。

前記磁極のバレル側の縁は外側に折り返される。

従来技術と比較して、本発明の有益な効果は以下のとおりである。

本発明の電気永久磁石チャックによれば、ケースと、永久磁石が設置された磁極部分とが分離され、ケース上に一端が開口した内部キャビティが設けられ、磁極部分はケースの内部キャビティに取り外し可能に取り付けられ、ケースと磁極を一体加工する従来の方法の代わりとすることで、ケースの内部構造の複雑さを大幅に低減したため、加工の難易度を低下させ、加工精度が向上し、廃棄率を低減し、労働力や資源を大幅に節約する。また、本発明の電気永久磁石チャックのケースはエアギャップが小さく、磁気損失が発生しにくいため、クランプ効果がより優れている。

本発明の実施例または従来技術の技術的解決手段をより明確に説明するために、以下に実施例または従来技術における説明に必要な図面を提示する。以下の説明における図面は本発明のいくつかの実施例であり、当業者にとって、創造的な労力を要さずに、これらの図面に基づいてさらに他の図面を得ることができる。
従来技術における電気永久磁石チャックの構造概略図である。実施例１における電気永久磁石チャックの構造概略図である。実施例１における電気永久磁石チャックが磁場を現していない時の磁気回路図である。実施例１における電気永久磁石チャックの吸着時の磁気回路図である。実施例１における電気永久磁石チャックの平面の構造概略図である。図１のＡにおける拡大図である。実施例２における永久磁石ユニットの環状凹溝の底部の拡大図である。実施例３における電気永久磁石チャックが磁場を現していない時の磁気回路図である。実施例３における電気永久磁石チャックの吸着時の磁気回路図である。実施例４における電気永久磁石チャックの構造概略図である。実施例５における電気永久磁石チャックの構造概略図である。実施例５における電気永久磁石チャックによる加工物の吸着時の磁気回路図である。

本発明の理解を助けるために、以下に明細書の図面および好ましい実施例と組み合わせて本発明をより包括的に、詳しく説明するが、本発明の保護範囲は以下の具体的な実施例に限定されるものではない。

実施例１

図２〜図４に示すように、本実施例の電気永久磁石チャックは、ケース１を備え、ケース１は、その下部を貫通しない内部キャビティを含み、内部キャビティの下部に軟磁性鋼材２が設けられ、軟磁性鋼材２の外壁に沿って内部キャビティの内壁に固定接続されたコイル３が設けられる。コイル構造を安定して保証するように、コイル３だけではなくコイル３を支持するためのフレームがさらに設けられる。軟磁性鋼材２の上方に、内部キャビティの内壁に固定接続された磁極４が設置される。磁極４の下面に環状凹溝が設けられる。環状凹溝内にそれと係合する永久磁石鋼５が設置される。本実施例において、電気永久磁石チャックは、ケース１と永久磁石鋼５が設置された磁極４部分とを分離し、ケース１上には、一方の端面から開口し、他方の端面を貫通しない内部キャビティのみが設置される。環状の永久磁石鋼５の配置を考慮する必要がないため、その底部の厚さには特別な要件がない。そのため、ケース１の構造を大幅に簡略化し、ケース１をより容易に加工できる。また、磁極４に、永久磁石鋼５を配置するための環状凹溝のみを設置するだけでよいため、構造は同様にシンプルである。この構造により従来のような磁極４とケース１の一体加工方式を代替し、加工の難易度を大幅に低下させ、加工精度が向上し、廃棄率を低減し、労働力や資源を大幅に節約する。また、カバープレートを設置するための隙間がないため、電気永久磁石チャックのケース１のエアギャップが小さくなり、磁気損失が発生しにくく、クランプ効果により優れている。

図６に示すように、外部磁場ができるだけ強くなるように、永久磁石鋼５と環状凹溝の底部の接続箇所は可能な限り薄くする必要がある。本実施例では、永久磁石鋼５と環状凹溝の底部の接続箇所は、磁極４と同じ材料で接続される。銅材料を環状凹溝の底部として使用する従来の方法と比較して、磁極４と同じ材料の磁性層は一体加工され、より簡単である。また、外力や温度の変化に遭遇した場合の歪みは磁極４に類似しており、位置ずれによる亀裂や水の浸入を防止し、密封性がより高い。

本実施例では、図５に示すように、加工を容易にして均一な磁場を生成するように、永久磁石鋼５は円環構造である。それに対応する環状凹溝は具体的に円環状の凹溝である。他の実施例では、永久磁石鋼５および環状凹溝の形状は他の形状であってもよく、これに限定されない。

本実施例では、永久磁石鋼５と磁極４の下面、即ち環状凹溝の開口部はエポキシ樹脂で密封され、この部位にあるエポキシ樹脂は、外部の作動環境と接触しないため、急速な経年劣化による密封不良が生じない。他の実施例では、この部位を他の方法で密封するかまたは密封しなくてもよく、これに限定されない。

本実施例では、第１内部キャビティおよび第２内部キャビティを含む内部キャビティの断面は円形である。第２内部キャビティの断面は第１内部キャビティよりも広く、第１内部キャビティに軟磁性鋼材２が設置され、軟磁性鋼材２の外壁に沿って、第１内部キャビティの内壁に固定接続されたコイル３が設けられる。第２内部キャビティに、その内壁に固定接続された磁極４が設置される。磁極４を支持し、その軸方向の移動を制限し、その固定位置を安定させ、さらに磁極４とケース１の密封性を向上させるように、第１内部キャビティの上面に上向きの環状台面が設けられる。磁極４と環状台面との間にシールリングが設けられ、それらの上面にシールリングの形状に適合する凹溝が設けられ、電気永久磁石チャック全体の密封性を向上させる。また、軸方向および径方向に、いずれもシールリングを設置してもよい。

本実施例では、ケース１は格子状に配置される複数の内部キャビティを含み、かつ任意の隣接する２つの内部キャビティ内の軟磁性鋼材２は、同じ側で極性が異なる。それに対応して、任意の隣接する２つの内部キャビティ内の永久磁石鋼５は、同じ側で極性が異なる。加工物を吸着していない時、電気永久磁石チャックは磁場を現さず、この時の磁気回路は図３に示すとおりである。加工物を吸着している時、電気永久磁石チャックは磁場を現し、この時の磁気回路は図４に示すとおりである。本実施例では、各内部キャビティの周りに４つの隣接する内部キャビティを有するが、他の実施例では、各内部キャビティの周りに隣接する内部キャビティの数は異なっていてもよく、これに限定されない。

本実施例では、ケース１内に、開口部に金属プラグ１４が設置された配線孔１３が設けられる。コイル３に電力を供給するように、外部電源とコイル３を接続する導線は、配線孔１３を貫通する。また、配線孔１３は、各収容孔内のコイル３を連通させ、１つの電気信号により各収容孔内のコイル３を制御するという目的を達成する。配線孔１３によるケース１の空間が透磁率に影響しないように、配線孔１３の端部開口に金属プラグ１４が設けられる。

本実施例では、ケース１に、ケース１を垂直方向に貫通する第１ねじ穴１１１が設けられ、軟磁性鋼材２内に、軟磁性鋼材２を垂直方向に貫通し、かつケース１の第１ねじ穴１１１と係合するねじ穴が設けられる。磁極４内に軟磁性鋼材２のねじ穴と係合するねじ穴が設けられ、ねじを介してケース１、軟磁性鋼材２および磁極４を固定接続するために用いられる。ねじ接続により、電気永久磁石チャック全体がより安定し、部品が脱落しにくくなる。

本実施例では、ケース１は一般にＱ２４５鋼または４５＃鋼で製造される。この材料は軟磁性材料であり、透磁率、耐摩耗性および耐食性に優れる。磁極４の材料は一般にケース１と同じである。軟磁性鋼材２は一般に、アルニコ磁性鋼であり、その極性は外部回路により変化させることができる。コイル３は、接着剤注入法によって内部キャビティの内壁に接続される。永久磁石鋼５は、一定の磁場を生成するように、一般的にＲｕ−Ｆｅ−Ｂ系磁性鋼を使用する。他の実施例では、上記材料や接続方法はいずれも変更することができ、これに限定されない。

実施例２

本実施例は実施例１と実質的に同じであり、相違点は図７に示すように、本実施例では、永久磁石鋼５と環状凹溝の底部は、非磁性材料を使用してレーザー溶接により接続される。絶縁層に磁気損失が発生せず、レーザー溶接法は優れた密封効果を果たす。上記非磁性材料はステンレス鋼であるが、他の実施例では、その他の材料を選択してもよく、これに限定されない。

実施例３

本実施例は実施例１および実施例２と実質的に同じであり、相違点は図８および９に示すように、隣接する２つの収容孔内の永久磁石鋼５が同じ方向に配置された場合、この２つの収容孔内のコイル３は、通電後に軟磁性鋼材２と同じ方向になる。加工物を吸着していない時、電気永久磁石チャックは磁場を現さず、この時の磁気回路は図８に示すとおりである。加工物を吸着している時、電気永久磁石チャックは磁場を現し、この時の磁気回路は図９に示すとおりである。

実施例４

本実施例は実施例１、実施例２および実施例３と実質的に同じであり、相違点は図１０に示すように、本実施例では、ケース１はハウジング１１および底板１２を含み、内部キャビティはハウジング１１を貫通し、底板１２はハウジング１１の下面に固定接続される。即ち、ケース１をさらに細部にいたるまで、ハウジング１１上に貫通孔を開けるだけで内部キャビティを形成でき、加工プロセスがシンプルで、ケース１の構造をより簡略化し、加工の難易度をさらに低下させ、労働力、資源および時間をさらに節約する。

また、本実施例では、底板１２にそれを垂直方向に貫通する第２ねじ穴１１２および第１ねじ穴１１１が設けられ、ハウジング１１に第２ねじ穴１１２と係合するねじ穴が設けられ、接続ねじを介してハウジング１１と底板１２を固定接続するために用いられる。

実施例５

本実施例は実施例４と実質的に同じであり、相違点は図１１および図１２に示すように、本実施例では、磁極４はバレル状で、環状凹溝はバレル状磁極４の底面に設けられる。磁極４のバレル壁は軟磁性鋼材２とコイル３の外側に設けられ、軟磁性鋼材２とコイル３を磁極４とより密接に接続させる。ハウジング１１とよりよく係合するように、磁極４のバレル側の縁は外側に折り返される。ケース１内に、複数の内部キャビティを接続した貫通孔１５が設けられているため、各収容孔内のコイル３は互いに連通し、１つの電気信号により各収容孔内のコイル３を制御するという目的を達成する。

以上は、本発明の好ましい実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲は上記実施例に限定されるものではない。当業者にとって、本発明の技術的概念から逸脱することなく得られた改善や変更も本発明の保護範囲と見なされるべきである。

１、ケース１１、ハウジング１１１、第１ねじ穴、１１２、第２ねじ穴１２、底板１３、配線孔１４、金属プラグ１５、貫通孔２、軟磁性鋼材３、コイル４、磁極５、永久磁石鋼。

Claims

電気永久磁石チャックであって、
少なくとも１つの開放式の内部キャビティが設けられたケース（１）を備え、
前記内部キャビティは、下部に軟磁性鋼材（２）が設けられ、内部に前記軟磁性鋼材（２）の外壁に沿ってコイル（３）が設けられ、
前記内部キャビティ内に、下面に環状凹溝が設けられた磁極（４）が重ねて固定され、
前記環状凹溝内に、前記環状凹溝と係合する永久磁石鋼（５）が設置され
前記磁極（４）は前記軟磁性鋼材（２）の上方に設置され、前記コイル（３）は前記内部キャビティの内壁に固定接続され、前記ケース（１）はハウジング（１１）およびハウジング（１１）の下面に固定接続された底板（１２）を備え、前記内部キャビティは前記ハウジング（１１）を貫通し、
前記磁極（４）と前記永久磁石鋼（５）は前記環状凹溝の底部で磁性材料を介して接続されるか、または非磁性材料を使用しレーザー溶接により接続される、ことを特徴とする電気永久磁石チャック。
前記内部キャビティは、内部に前記軟磁性鋼材（２）およびコイル（３）が配置され第１内部キャビティと、前記磁極（４）が埋め込まれた第２内部キャビティとを含み、前記磁極（４）を支持するために、前記第１内部キャビティの上面に上向きの環状台面が設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の電気永久磁石チャック。
前記第１および第２内部キャビティは断面がいずれも円形であり、前記軟磁性鋼材（２）は円形であり、前記磁極（４）上の環状凹溝および前記永久磁石鋼（５）はいずれも円環状である、ことを特徴とする請求項２に記載の電気永久磁石チャック。
前記磁極（４）と前記環状台面との間にシールリングが設けられる、ことを特徴とする請求項２に記載の電気永久磁石チャック。
前記底板（１２）に、前記底板（１２）を垂直方向に貫通する第１ねじ穴（１１１）および第２ねじ穴（１１２）が設けられ、
前記ハウジング（１１）に、前記第２ねじ穴（１１２）と係合するねじ穴が設けられ、接続ねじを介して前記ハウジング（１１）と底板（１２）を固定接続するために用いられ、
前記軟磁性鋼材（２）内に、前記軟磁性鋼材（２）を垂直方向に貫通し、かつ前記ケース（１）上の第１ねじ穴（１１１）と係合するねじ穴が設けられ、
前記磁極（４）内に、前記軟磁性鋼材（２）のねじ穴と係合するねじ穴が設けられ、ねじを介して前記ケース（１）、前記軟磁性鋼材（２）および前記磁極（４）を固定接続するために用いられる、ことを特徴とする請求項１に記載の電気永久磁石チャック。
前記ケース（１）は均一に配置される複数の前記内部キャビティを含む、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電気永久磁石チャック。
複数の前記内部キャビティは、格子状に配置される、ことを特徴とする請求項６に記載の電気永久磁石チャック。
任意の隣接する２つの前記内部キャビティ内の軟磁性鋼材（２）は、同じ側で極性が異なり、それに対応して、任意の隣接する２つの前記内部キャビティ内の永久磁石鋼（５）は、同じ側で極性が異なる、ことを特徴とする請求項６または７に記載の電気永久磁石チャック。
前記ケース（１）内に複数の前記内部キャビティを接続するための貫通孔（１５）が設けられる、ことを特徴とする請求項６に記載の電気永久磁石チャック。
電気永久磁石チャックであって、
少なくとも１つの開放式の内部キャビティが設けられたケース（１）を備え、
前記内部キャビティは、下部に軟磁性鋼材（２）が設けられ、内部に前記軟磁性鋼材（２）の外壁に沿ってコイル（３）が設けられ、
前記内部キャビティ内に、下面に環状凹溝が設けられた磁極（４）が重ねて固定され、
前記環状凹溝内に、前記環状凹溝と係合する永久磁石鋼（５）が設置され
前記磁極（４）は前記軟磁性鋼材（２）の上方に設置され、前記ケース（１）はハウジング（１１）および前記ハウジング（１１）の下面に固定接続された底板（１２）を備え、前記内部キャビティは前記ハウジング（１１）を貫通し、前記磁極（４）はバレル状であり、前記環状凹溝はバレル状磁極（４）の底面に設けられ、前記磁極（４）のバレル壁は軟磁性鋼材（２）とコイル（３）の外側に設けられる、ことを特徴とする電気永久磁石チャック。
前記磁極（４）のバレル側の縁は外側に折り返される、ことを特徴とする請求項１０に記載の電気永久磁石チャック。