JP7483261B2

JP7483261B2 - 磁気着脱機構および連結体の連結分離システム

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Publication number: JP7483261B2
Application number: JP2020170041A
Authority: JP
Inventors: 建二郎多田隈; 将広渡辺; 英里 ▲高▼根; 昌己 ▲高▼橋; 雅司昆陽; 諭田所; 佳都岡田; 和則大野; 知也高橋
Original assignee: Tohoku University NUC
Current assignee: Tohoku University NUC
Priority date: 2020-10-07
Filing date: 2020-10-07
Publication date: 2024-05-15
Anticipated expiration: 2040-10-07
Also published as: JP2022061843A

Description

本発明は、磁気着脱機構および連結体の連結分離システムに関する。

従来、様々な装置等において、所定の機能を有する部分や部品などをモジュール化し、それらのモジュールを着脱可能に構成することが行われている。例えば、ドローンなどの各種移動体において、モジュール化設計および各モジュールの連結・分離を行う機構が数多く提案されている（例えば、非特許文献１または２参照）。また、合体再変形ロボットや列車などでも、容易に着脱可能な連結器そのものの研究開発や実用化が進められている（例えば、非特許文献３参照）。このようなモジュール化および各モジュールの着脱機構は、各モジュールの交換や修理を容易にするため、装置全体のメンテナンスの効率化につながっている。

なお、磁気による着脱を容易に行えるものとして、いわゆる内部力補償型磁石ユニット（ＩＢマグネット；Internally-Balanced Magnetic Unit）がある（例えば、非特許文献３または特許文献１参照）。内部力補償型磁石ユニットは、永久磁石の吸着力Ｆ_ｍが、吸着面に接近するほど急激に増大する非線形特性を有するため、この吸着力Ｆ_ｍを、同等の特性を有する非線形ばねや別の永久磁石（補償用磁石）等の復元力Ｆ_ｒで補償するものである。この機構では、永久磁石の内部力Ｆ_{ｉｎｔｅｒ}（＝Ｆ_ｍ－Ｆ_ｒ）が変位によらず０となるため、永久磁石は常に平衡状態となり、永久磁石の移動には力を要さない。また、この機構では、永久磁石を吸着面に接触させることにより、非線形ばねや補償用磁石の反力Ｆ_ａが機構全体を対象面に押し付けるため、吸着状態にすることができる。また、永久磁石を吸着面から離すことにより、非線形ばねや補償用磁石等の反力Ｆ_ａが小さくなるため、吸着面から容易に剥離することができる。このように、内部力補償型磁石ユニットは、永久磁石を小さい力で移動させるだけで、永久磁石の吸着状態を切替可能である。

Jose Baca, Nohelia Jimenez Kyle, Winfield-Simone, Tay Brianna, Tijerina Hans, Baierlipp Jonathan, Cor-tez Hector Moreno, "Design and Simulation Analysis of a Modular Aerial System", Proceedings of the Latin Ameri-can Congress on Automation and Robotics, LACAR 2019: Advances in Automation and Robotics Research, p.112-118 Baca, J., Ferre, M., Aracil, R., "A heterogeneous modular robotic design for fast response to a diversity of tasks", Ro-bot. Auton. Syst., 2012, 60(4), p.522-531 S. Murata, E. Yoshida, A. Kamimura, H. Kurokawa, K. Tomita, S. Kokaji, "M-TRAN: self-reconfigurable modular robotic system", IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Dec. 2002, Volume 7 , Issue 4 ,p.431-441 広瀬茂男、今里峰久、工藤良昭、梅谷陽二、「内部力補償型磁気吸着ユニット」、日本ロボット学会誌、1985年2月、Vol. 3、No. 1、p.10-19

特開２０１９－２１２７０５号公報

非特許文献１乃至３に記載のような従来のモジュールの着脱機構は、着脱するためのトリガ部分が幾何学的な凹凸を有し、その凹凸の形状を利用してトリガ部分を作動させ、各モジュールを着脱するようになっている。しかし、この着脱機構では、その凹凸に外部のものが引っかかったりぶつかったりするなどの外界からの作用により、トリガ部分が予期しないタイミングで作動してしまうことがあるという課題があった。例えば、ドローンなどの移動体では、移動により外界との接触が多くなるため、移動の最中に予期せずトリガ部分が作動する可能性が高く、分解して破損したり、周囲の環境に悪影響を与えたりする危険性がある。

本発明は、このような課題に着目してなされたもので、予期しないタイミングでの着脱を防ぐことができ、着脱する際には、容易に着脱することができる磁気着脱機構および連結体の連結分離システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る磁気着脱機構は、永久磁石から成り、対象物に磁気的に吸着する吸着位置と、前記対象物から剥離する剥離位置との間で、前記対象物に対して相対的に移動可能に設けられた吸着用磁石と、前記吸着用磁石と連動するよう設けられ、前記吸着用磁石の前記吸着位置からの移動距離に対して、前記吸着用磁石の吸着力とは反対の特性を有する補償連動部とを有し、前記補償連動部を往復移動させることにより、前記吸着用磁石を前記吸着位置と前記剥離位置とに移動可能に設けられた内部力補償型磁石ユニットと、一端が前記補償連動部に連結されて、前記吸着用磁石から離れる方向に伸びる連結部材と、所定の磁気パターンを有し、前記連結部材を介して前記補償連動部と共に往復移動するよう前記連結部材の他端に設けられた着脱側磁気鍵と、前記着脱側磁気鍵の磁気パターンと極性が反対の磁気パターンを有し、前記着脱側磁気鍵に対して所定の位置関係にあるとき、前記着脱側磁気鍵との間に磁気吸引力が働くよう設けられた操作側磁気鍵とを、有することを特徴とする。

本発明に係る磁気着脱機構は、着脱側磁気鍵と操作側磁気鍵とが、互いに極性が反対の磁気パターンを有しており、所定の位置関係にあるとき、互いの間に磁気吸引力が働くため、磁気吸引力が働いた状態で操作側磁気鍵を相対的に動かすことにより、着脱側磁気鍵を動かすことができる。これにより、操作側磁気鍵を相対的に動かして、着脱側磁気鍵と共に補償連動部を往復移動させることができ、吸着用磁石を吸着位置と剥離位置との間で移動させて、対象物を着脱することができる。このように、本発明に係る磁気着脱機構は、磁気吸引力を利用して着脱を行うことができ、従来の凹凸の形状を利用して着脱を行うものと比べて、外界からの作用を受けにくいため、予期しないタイミングでの着脱を防ぐことができる。

本発明に係る磁気着脱機構は、内部力補償型磁石ユニット（ＩＢマグネット）を利用しているため、小さい力で補償連動部と共に吸着用磁石を動かすことができる。このため、着脱側磁気鍵と操作側磁気鍵との間の磁気吸引力が小さくても、吸着用磁石を動かすことができ、対象物を容易に着脱することができる。

本発明に係る磁気着脱機構は、着脱側磁気鍵および操作側磁気鍵の磁気パターンを複雑にすることにより、外界からの作用をより受けにくくすることができ、予期しない着脱を防ぐ効果を高めることができる。また、本発明に係る磁気着脱機構で、補償連動部は、吸着用磁石の吸着力とは反対の特性を有するものであればいかなるものであってもよく、例えば、非線形バネを有するものや、別の永久磁石を有するものであってもよい。

本発明に係る磁気着脱機構で、前記着脱側磁気鍵は、外表面の少なくとも一部に第１円滑表面部を有し、前記操作側磁気鍵は、外表面の少なくとも一部に第２円滑表面部を有し、前記着脱側磁気鍵の前記第１円滑表面部に対して、所定の向きで前記第２円滑表面部を接触または近接させた状態で、前記第１円滑表面部に沿った所定の方向に向かって前記操作側磁気鍵を相対的に移動させたとき、前記所定の位置関係になるよう構成されていてもよい。

この場合、第１円滑表面部に対して、第２円滑表面部を接触または近接させた非接触の状態で相対的に移動させるだけで、着脱側磁気鍵と操作側磁気鍵との間に磁気吸引力を働かせて、吸着用磁石を移動させることができ、容易に対象物を着脱することができる。また、着脱のトリガ部分が、第１円滑表面部および第２円滑表面部であり、トリガ部分の表面に凹凸がないため、外界からの作用を特に受けにくく、予期しない着脱を防ぐ効果をより高めることができる。

本発明に係る連結体の連結分離システムは、第１連結部と第２連結部とを連結した連結体の連結分離システムであって、本発明に係る磁気着脱機構を有し、前記第１連結部は、前記内部力補償型磁石ユニットと前記連結部材と前記着脱側磁気鍵とが取り付けられており、前記第２連結部は、前記内部力補償型磁石ユニットの前記吸着用磁石が前記吸着位置のとき、前記吸着用磁石の磁気吸引力により前記第１連結部と連結し、前記吸着用磁石が前記剥離位置のとき、前記第１連結部から分離するよう設けられていることを特徴とする。

本発明に係る連結体の連結分離システムは、本発明に係る磁気着脱機構により、磁気吸引力を利用して第１連結部と第２連結部とを連結したり分離したりすることができる。これにより、従来の凹凸の形状を利用して着脱を行うものと比べて、外界からの作用を受けにくく、予期しないタイミングでの着脱を防ぐことができる。また、磁気着脱機構の内部力補償型磁石ユニット（ＩＢマグネット）により、小さい力で吸着用磁石を動かすことができ、第１連結部と第２連結部との間の連結や分離を容易に行うことができる。

本発明に係る連結体の連結分離システムは、前記連結体が所定の姿勢で所定の場所にあるとき、前記所定の位置関係になるよう、前記着脱側磁気鍵および前記操作側磁気鍵が配置されていることが好ましい。この場合、連結体を所定の姿勢で所定の場所に相対的に移動させることにより、着脱側磁気鍵と操作側磁気鍵との間に磁気吸引力を働かせることができ、第１連結部と第２連結部との間の連結や分離を行うことができる。連結体が同じ姿勢および同じ場所のときにのみ、連結や分離を行うため、安定した運用を行うことができる。

また、この場合、前記吸着用磁石が前記吸着位置のとき、前記連結体を前記所定の場所から所定の第１の方向に向かって移動させることにより、前記着脱側磁気鍵と前記操作側磁気鍵との間に働く磁気吸引力で前記着脱側磁気鍵が移動して、前記吸着用磁石を前記吸着位置から前記剥離位置に移動可能に構成されていてもよい。これにより、連結体を移動させるだけで、第１連結部と第２連結部とを容易に分離することができる。また、前記吸着用磁石が前記剥離位置のとき、前記連結体を前記所定の場所から所定の第２の方向に向かって移動させることにより、前記着脱側磁気鍵と前記操作側磁気鍵との間に働く磁気吸引力で前記着脱側磁気鍵が移動して、前記吸着用磁石を前記剥離位置から前記吸着位置に移動可能に構成されていてもよい。これにより、連結体を移動させるだけで、第１連結部と第２連結部とを容易に連結することができる。これらの場合、連結体は、例えば、能動的に移動可能なドローンなどの各種移動体や、搬送されて受動的に移動するものから成ることが好ましい。

本発明によれば、予期しないタイミングでの着脱を防ぐことができ、着脱する際には、容易に着脱することができる磁気着脱機構および連結体の連結分離システムを提供することができる。

本発明の実施の形態の磁気着脱機構の断面図である。本発明の実施の形態の連結体の連結分離システムの、（ａ）連結体がドローンから成る一例を示す平面図、（ｂ）連結体がドローンと搬送物とから成る一例を示す側面図、（ｃ）連結体がドローンと、ドローンを吊り下げる天井等の部位から成る一例を示す側面図である。本発明の実施の形態の連結体の連結分離システムの、連結体がドローンから成り、ポールの上部で連結や分離を行う例を示す斜視図である。本発明の実施の形態の連結体の連結分離システムの、連結体がドローンから成り、離着陸を行うレールに吊り下げられた状態で、連結や分離を行う例を示す側面図である。本発明の実施の形態の連結体の連結分離システムの、連結力を高めた一例を示す（ａ）分離状態、（ｂ）連結直前または分離直後の状態、（ｃ）連結状態の斜視図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図５は、本発明の実施の形態の磁気着脱機構および連結体の連結分離システムを示している。
図１に示すように、磁気着脱機構１０は、内部力補償型磁石ユニット１１と連結部材１２と着脱側磁気鍵１３と操作側磁気鍵１４とを有している。

内部力補償型磁石ユニット１１は、支持部２１と吸着用磁石２２と補償連動部２３とを有している。支持部２１は、外形が円柱状を成し、一方の表面の中央に、所定の深さを有する円形の凹部２１ａを有している。また、支持部２１は、その円形の凹部２１ａの底部と他方の表面の中央部とを貫通して設けられた貫通孔２１ｂを有している。貫通孔２１ｂは、凹部２１ａの内径よりも小さい内径を有している。

吸着用磁石２２は、薄い円柱状の永久磁石から成り、凹部２１ａの内径よりやや小さい直径と、凹部２１ａの深さより小さい厚みとを有している。吸着用磁石２２は、外周面が凹部２１ａの内壁面に対向するよう、支持部２１の凹部２１ａの内部に配置されている。吸着用磁石２２は、中心線方向に沿って、凹部２１ａの内側で往復移動可能に設けられている。

補償連動部２３は、取付部材２３ａと非線形バネ２３ｂとを有している。取付部材２３ａは、細長く、貫通孔２１ｂに挿入されており、一端が凹部２１ａの内側で吸着用磁石２２に取り付けられ、吸着用磁石２２と連動するよう設けられている。取付部材２３ａは、凹部２１ａの外側の他端にフランジ部２３ｃが設けられている。非線形バネ２３ｂは、貫通孔２１ｂの周囲の支持部２１の他方の表面と、フランジ部２３ｃとの間に伸縮可能に取り付けられている。非線形バネ２３ｂは、吸着用磁石２２の吸着位置からの移動距離と、吸着用磁石２２の吸着力との関係に対し、その吸着力を打ち消す力を、支持部２１とフランジ部２３ｃとの間に及ぼすよう設けられている。これにより、補償連動部２３は、吸着用磁石２２の吸着位置からの移動距離に対して、吸着用磁石２２の吸着力とは反対の特性を有するようになっている。

内部力補償型磁石ユニット１１は、凹部２１ａの開口側で吸着用磁石２２と吸着可能に設けられた磁石１ａを有する対象物１に対して着脱可能に構成されている。すなわち、内部力補償型磁石ユニット１１は、補償連動部２３を往復移動させることにより、吸着用磁石２２を、凹部２１ａの開口側で対象物１に磁気的に吸着する吸着位置と、凹部２１ａの底部側で対象物１から剥離する剥離位置との間で、対象物１に対して相対的に移動可能に構成されている。内部力補償型磁石ユニット１１は、吸着用磁石２２が吸着位置のとき、非線形バネ２３ｂの反力が支持部２１を対象物１に押し付けることにより、対象物１に吸着可能になっている。また、吸着用磁石２２を吸着位置から剥離位置に移動させるとき、非線形バネ２３ｂの反力が小さくなることにより、対象物１から容易に剥離可能になっている。なお、図１に示す一例では、内部力補償型磁石ユニット１１は、非特許文献３に示すＩＢマグネットから成っているが、特許文献１に示すような、別の永久磁石を利用したもの等から成っていてもよい。

連結部材１２は、細長いロッドから成り、吸着用磁石２２から離れる方向に伸びるよう、一端が取付部材２３ａのフランジ部２３ｃに連結されている。連結部材１２は、吸着用磁石２２による磁場の影響をほとんど受けない位置まで、他端が伸びている。なお、連結部材１２は、吸着用磁石２２に動力を伝達して吸着用磁石２２を移動可能であれば、ロッドに限らず、ワイヤーや流体を利用した構成など、いかなる構成を有していてもよい。

着脱側磁気鍵１３は、所定の磁気パターンを有し、連結部材１２を介して補償連動部２３と共に往復移動するよう、連結部材１２の他端に取り付けられている。着脱側磁気鍵１３は、連結部材１２の伸張方向に沿って磁気パターンが変化するよう設けられている。また、着脱側磁気鍵１３は、磁気パターンが変化する方向に沿った外表面が円滑に形成されて、第１円滑表面部１３ａを成している。なお、図１に示す一例では、着脱側磁気鍵１３は、３つの磁石１３ｂを並べて、所定の磁気パターンを形成している。

操作側磁気鍵１４は、着脱側磁気鍵１３の磁気パターンと極性が反対の磁気パターンを有している。操作側磁気鍵１４は、着脱側磁気鍵１３に対して所定の位置関係にあるとき、すなわち、その磁気パターンが着脱側磁気鍵１３の磁気パターンと対向し、さらに着脱側磁気鍵１３との距離が所定の範囲内にあるとき、着脱側磁気鍵１３との間に磁気吸引力が働くよう設けられている。操作側磁気鍵１４は、その磁気パターンが変化する方向に沿った外表面が円滑に形成されて、第２円滑表面部１４ａを成している。なお、図１に示す一例では、操作側磁気鍵１４は、３つの磁石１４ｂを並べて、着脱側磁気鍵１３の磁気パターンと極性が反対の磁気パターンを形成している。

磁気着脱機構１０は、着脱側磁気鍵１３の磁気パターンと操作側磁気鍵１４の磁気パターンが変化する方向を揃えて、着脱側磁気鍵１３の第１円滑表面部１３ａに対して、操作側磁気鍵１４の第２円滑表面部１４ａを接触または近接させた状態から、各磁気パターンが変化する方向に向かって操作側磁気鍵１４を相対的に移動させたとき、所定の位置関係になり、着脱側磁気鍵１３と操作側磁気鍵１４との間に磁気吸引力が働くようになっている。

次に、作用について説明する。
磁気着脱機構１０は、着脱側磁気鍵１３と操作側磁気鍵１４とが、互いに極性が反対の磁気パターンを有しており、所定の位置関係にあるとき、互いの間に磁気吸引力が働くため、磁気吸引力が働いた状態で操作側磁気鍵１４を相対的に動かすことにより、着脱側磁気鍵１３を動かすことができる。このとき、内部力補償型磁石ユニット（ＩＢマグネット）１１により、着脱側磁気鍵１３と共に、補償連動部２３および吸着用磁石２２を小さい力で往復移動させることができる。これにより、吸着用磁石２２を吸着位置と剥離位置との間で移動させて、対象物１を容易に着脱することができる。このように、磁気着脱機構１０は、磁気吸引力を利用して着脱を行うことができ、従来の凹凸の形状を利用して着脱を行うものと比べて、外界からの作用を受けにくいため、予期しないタイミングでの着脱を防ぐことができる。

また、磁気着脱機構１０は、着脱側磁気鍵１３の第１円滑表面部１３ａに対して、操作側磁気鍵１４の第２円滑表面部１４ａを接触または近接させた非接触の状態で相対的に移動させるだけで、着脱側磁気鍵１３と操作側磁気鍵１４との間に磁気吸引力を働かせて、吸着用磁石２２を移動させ、容易に対象物１を着脱することができる。このように、着脱のトリガ部分が、第１円滑表面部１３ａおよび第２円滑表面部１４ａであり、トリガ部分の表面に凹凸がないため、外界からの作用を特に受けにくく、予期しない着脱を防ぐ効果をより高めることができる。

また、磁気着脱機構１０は、着脱側磁気鍵１３および操作側磁気鍵１４の磁気パターンを複雑にすることにより、外界からの作用をより受けにくくすることができ、予期しない着脱を防ぐ効果をさらに高めることができる。磁気着脱機構１０は、操作側磁気鍵１４がある状況でのみ、対象物１の着脱を行うことができ、限定性の効果が高い。

磁気着脱機構１０は、本発明の実施の形態の連結体の連結分離システムに利用することができる。すなわち、図２乃至図５に示すように、本発明の実施の形態の連結体の連結分離システムは、第１連結部３１と第２連結部３２とを磁気着脱機構１０により連結した連結体３０を、連結したり分離したりするためのシステムである。連結体３０は、連結および分離する部位を有するものであれば、いかなるものであってもよい。図２乃至図４に示す具体的な一例では、連結体３０、第1連結部３１または第２連結部３２が、ドローンから成るが、ドローン以外の各種移動体や、搬送されて受動的に移動するものから成っていてもよい。

第１連結部３１は、磁気着脱機構１０の内部力補償型磁石ユニット１１と連結部材１２と着脱側磁気鍵１３とが取り付けられている。第２連結部３２は、対象物１に対応しており、磁気着脱機構１０の吸着用磁石２２と吸着可能に設けられた永久磁石３２ａを有している。第２連結部３２は、内部力補償型磁石ユニット１１の吸着用磁石２２が吸着位置のとき、吸着用磁石２２の磁気吸引力により第１連結部３１と連結し、吸着用磁石２２が剥離位置のとき、第１連結部３１から分離するよう設けられている。なお、第１連結部３１および第２連結部３２は、逆であってもよい。

図２に示す連結体３０、第1連結部３１または第２連結部３２がドローンから成る例では、２つに分離可能に設けられたドローン本体の一方が第１連結部３１、他方が第２連結部３２であってもよく、プロペラを有する駆動部が第１連結部３１、その駆動部を着脱可能に設けられたドローン本体が第２連結部３２であってもよい（図２（ａ）参照）。これらの場合、ドローンを機能部位ごとに分解することができ、分解した機能部位ごとに修理や交換などのメンテナンスを容易に行うことができる。また、搬送物を搬送可能に設けられたドローンが第１連結部３１、搬送物が第２連結部３２であってもよい（図２（ｂ）参照）。この場合、搬送物を受け取る場面でのみ、操作側磁気鍵１４を利用すればよく、所望の場所や人に搬送物を届けることができる。また、吊り下げ可能に設けられたドローンが第１連結部３１、ドローンを吊り下げる天井等の部位が第２連結部３２であってもよい（図２（ｃ）参照）。この場合、所望の場所や時間に離着陸を行うことができる。

本発明の実施の形態の連結体の連結分離システムは、磁気着脱機構１０により、磁気吸引力を利用して第１連結部３１と第２連結部３２とを連結したり分離したりすることができる。これにより、従来の凹凸の形状を利用して着脱を行うものと比べて、外界からの作用を受けにくく、予期しないタイミングでの着脱を防ぐことができる。また、磁気着脱機構１０の内部力補償型磁石ユニット１１により、小さい力で吸着用磁石２２を動かすことができ、第１連結部３１と第２連結部３２との間の連結や分離を容易に行うことができる。

なお、本発明の実施の形態の連結体の連結分離システムは、連結体３０が所定の姿勢で所定の場所にあるとき、所定の位置関係になるよう、着脱側磁気鍵１３および操作側磁気鍵１４が配置されていてもよい。図３に示す一例では、連結体３０がドローンから成り、ドローン本体が中央部で２つに分離可能に設けられており、分離するドローン本体の一方が第１連結部３１、他方が第２連結部３２になっている。また、垂直に立てられたポール４１の上端に、操作側磁気鍵１４が取り付けられている。また、ドローンが、ポール４１の上端付近に所定の向きで停止または接近したとき、ドローンの着脱側磁気鍵１３と、ポール４１の上端の操作側磁気鍵１４との間に磁気吸引力が働くよう、着脱側磁気鍵１３および操作側磁気鍵１４が配置されている。

このとき、ドローンを、ポール４１の上端付近に所定の向きで停止または接近させることにより、着脱側磁気鍵１３と操作側磁気鍵１４との間に磁気吸引力を働かせることができ、ドローン本体を２つに分離することができる。また、その位置で２つに分離していたドローン本体を連結させることもできる。このように、ドローンが同じ姿勢および同じ場所のときにのみ、連結や分離を行うため、安定した運用を行うことができる。

さらに、本発明の実施の形態の連結体の連結分離システムは、吸着用磁石２２が吸着位置のとき、連結体３０を所定の場所から所定の第１の方向に向かって移動させることにより、着脱側磁気鍵１３と操作側磁気鍵１４との間に働く磁気吸引力で着脱側磁気鍵１３が移動して、吸着用磁石２２を吸着位置から剥離位置に移動可能に構成されていてもよい。また、吸着用磁石２２が剥離位置のとき、連結体３０を所定の場所から所定の第２の方向に向かって移動させることにより、着脱側磁気鍵１３と操作側磁気鍵１４との間に働く磁気吸引力で着脱側磁気鍵１３が移動して、吸着用磁石２２を剥離位置から吸着位置に移動可能に構成されていてもよい。

この場合、図４に示す具体的な一例では、連結体３０がドローンから成り、レール４２に吊り下げられて移動して、離陸および／または着陸可能に設けられており、プロペラを有する駆動部が第１連結部３１、その駆動部を着脱可能に設けられたドローン本体が第２連結部３２になっている。また、レール４２に吊り下げられてドローンが移動するとき、ドローンの着脱側磁気鍵１３との間に磁気吸引力が働くよう、ドローンの着脱側磁気鍵１３が通過する位置に、操作側磁気鍵１４が配置されている。

このとき、ドローン本体と駆動部とが連結されたドローンを、レールに沿って一方に移動させることにより、着脱側磁気鍵１３と操作側磁気鍵１４との間に磁気吸引力を働かせて、吸着用磁石２２を吸着位置から剥離位置に移動させ、ドローン本体と駆動部とを分離することができる。また、駆動部が分離されたドローン本体を、レールに沿って逆方向に移動させることにより、着脱側磁気鍵１３と操作側磁気鍵１４との間に磁気吸引力を働かせて、吸着用磁石２２を剥離位置から吸着位置に移動させることができ、どこかの位置で、駆動部をドローン本体に連結することができる。なお、分離時にも連結時にも、着脱側磁気鍵１３と操作側磁気鍵１４との間に磁気吸引力が働くため、分離や連結と同時に、レールに沿って移動するドローンやドローン本体を減速させたり、加速させたりすることもできる。

また、図５に示すように、本発明の実施の形態の連結体の連結分離システムで、第１連結部３１は、着脱側磁気鍵１３と操作側磁気鍵１４との間に磁気吸引力を働かせて、吸着用磁石２２を剥離位置から吸着位置に移動させて第２連結部３２の永久磁石３２ａに吸着させたとき、第２連結部３２に向かって突出し、吸着用磁石２２を吸着位置から剥離位置に移動させて第２連結部３２の永久磁石３２ａから剥離させたとき、突出した状態から元に戻る嵌合凸部４３を有し、第２連結部３２は、その永久磁石３２ａと吸着用磁石２２とが吸着しているとき、第１連結部３１から突出した嵌合凸部４３を嵌合可能に設けられた嵌合凹部４４を有していてもよい。

この場合、第１連結部３１と第２連結部３２との連結時に、吸着用磁石２２だけでなく、嵌合凸部４３でも連結するため、連結力を高めることができる。図５に示す一例では、第１連結部３１の連結部分がテーパ状に突出しており、第２連結部３２の連結部分がその突出した部分と嵌合するよう窪んでいる。また、第１連結部３１の突出した連結部分の側面に複数の嵌合凸部４３を有し、第２連結部３２の窪んだ連結部分の側面に、突出した各嵌合凸部４３を嵌合可能に設けられた複数の嵌合凹部４４を有している。

１対象物
１ａ磁石

１０磁気着脱機構
１１内部力補償型磁石ユニット
２１支持部
２１ａ凹部
２１ｂ貫通孔
２２吸着用磁石
２３補償連動部
２３ａ取付部材
２３ｂ非線形バネ
２３ｃフランジ部
１２連結部材
１３着脱側磁気鍵
１３ａ第１円滑表面部
１３ｂ磁石
１４操作側磁気鍵
１４ａ第１円滑表面部
１４ｂ磁石

３０連結体
３１第１連結部
３２第２連結部
３２ａ永久磁石

４１ポール
４２レール
４３嵌合凸部
４４嵌合凹部

Claims

永久磁石から成り、対象物に磁気的に吸着する吸着位置と、前記対象物から剥離する剥離位置との間で、前記対象物に対して相対的に移動可能に設けられた吸着用磁石と、前記吸着用磁石と連動するよう設けられ、前記吸着用磁石の前記吸着位置からの移動距離に対して、前記吸着用磁石の吸着力とは反対の特性を有する補償連動部とを有し、前記補償連動部を往復移動させることにより、前記吸着用磁石を前記吸着位置と前記剥離位置とに移動可能に設けられた内部力補償型磁石ユニットと、
一端が前記補償連動部に連結されて、前記吸着用磁石から離れる方向に伸びる連結部材と、
所定の磁気パターンを有し、前記連結部材を介して前記補償連動部と共に往復移動するよう前記連結部材の他端に設けられた着脱側磁気鍵と、
前記着脱側磁気鍵の磁気パターンと極性が反対の磁気パターンを有し、前記着脱側磁気鍵に対して所定の位置関係にあるとき、前記着脱側磁気鍵との間に磁気吸引力が働くよう設けられた操作側磁気鍵とを、
有することを特徴とする磁気着脱機構。
前記着脱側磁気鍵は、外表面の少なくとも一部に第１円滑表面部を有し、
前記操作側磁気鍵は、外表面の少なくとも一部に第２円滑表面部を有し、
前記着脱側磁気鍵の前記第１円滑表面部に対して、所定の向きで前記第２円滑表面部を接触または近接させた状態で、前記第１円滑表面部に沿った所定の方向に向かって前記操作側磁気鍵を相対的に移動させたとき、前記所定の位置関係になるよう構成されていることを
特徴とする請求項１記載の磁気着脱機構。
第１連結部と第２連結部とを連結した連結体の連結分離システムであって、
請求項１または２記載の磁気着脱機構を有し、
前記第１連結部は、前記内部力補償型磁石ユニットと前記連結部材と前記着脱側磁気鍵とが取り付けられており、
前記第２連結部は、前記内部力補償型磁石ユニットの前記吸着用磁石が前記吸着位置のとき、前記吸着用磁石の磁気吸引力により前記第１連結部と連結し、前記吸着用磁石が前記剥離位置のとき、前記第１連結部から分離するよう設けられていることを
特徴とする連結体の連結分離システム。
前記連結体が所定の姿勢で所定の場所にあるとき、前記所定の位置関係になるよう、前記着脱側磁気鍵および前記操作側磁気鍵が配置されていることを特徴とする請求項３記載の連結体の連結分離システム。
前記吸着用磁石が前記吸着位置のとき、前記連結体を前記所定の場所から所定の第１の方向に向かって移動させることにより、前記着脱側磁気鍵と前記操作側磁気鍵との間に働く磁気吸引力で前記着脱側磁気鍵が移動して、前記吸着用磁石を前記吸着位置から前記剥離位置に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項４記載の連結体の連結分離システム。
前記吸着用磁石が前記剥離位置のとき、前記連結体を前記所定の場所から所定の第２の方向に向かって移動させることにより、前記着脱側磁気鍵と前記操作側磁気鍵との間に働く磁気吸引力で前記着脱側磁気鍵が移動して、前記吸着用磁石を前記剥離位置から前記吸着位置に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項４または５記載の連結体の連結分離システム。