JPH02261791A - 磁気吸着保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、永久磁石と励磁コイルとを利用して磁性体を
吸着する磁気吸着保持装置に関し、特に磁性体の吸着お
よび釈放を繰り返し行う装置として好適な磁気吸着保持
装置に関する。

（従来の技術） 磁性体の吸着および釈放を繰り返し行う装置の１つとし
て、カップ状のヨークと、該ヨークと共同して磁性体を
吸着する吸着面を規定する鉄心と、ヨーク内にあって該
ヨークと鉄心との間に配置された永久磁石と、吸着面を
励磁状態右よび非励磁状態に選択的に切り換える磁界を
鉄心に作用させる励磁コイルとを備える磁気吸着保持装
置がある。

この公知の磁気吸着保持装置において、鉄心は、フラン
ジ部を有し、また、フランジ部の外周面とヨークの内周
面との間に間隙が形成されるように、ヨーク内に配置さ
れている。励磁コイルに励磁電流が供給されていないと
、永久磁石の磁界が吸着面に作用するから、吸着面は磁
性体を吸着することができる励磁状態におかれる。これ
に対し、励磁コイルに励磁電流が供給されると、励磁コ
イルによって発生される起磁力により、永久磁石の磁界
が吸着面に作用することを阻止されて磁束がヨークとフ
ランジ部との間の間隙を通るから、吸着面は磁性体を吸
着することができない非励磁状態におかれる。

従来の磁気吸着保持装置では、永久磁石の磁界だけで磁
性体を吸着し、保持するにすぎないから、磁性体を吸着
し、保持する力を大きくするためには、永久磁石の使用
量を多くし、また、装置内の漏洩磁束路、特にヨークと
フランジ部との間の間隙の磁気抵抗を大きくして磁束の
漏洩を少なくしなければならない。

（解決しようとする課題） 永久磁石の使用量を多くし、また、装置内の漏洩磁束路
、特にヨークとフランジ部との間の間隙の磁気抵抗を大
きくすることにより、磁性体を吸着し、保持する力を大
きくすると、磁性体を釈放するときに、大電流を励磁コ
イルに供給しなけわばならないから、磁性体の吸着およ
び釈放を繰り返し行う装置の場合、単位時間当りの消費
電力が多くなる。

このような磁気吸着保持装置では、磁性体の吸着部よび
釈放を繰り返し行うと、励磁コイルの発熱に起因する装
置の温度上昇をともなう。装置の温度が上昇すると、励
磁コイルに流れる電流量が減少して、適正な励磁電流が
得られないから、非励磁状態において吸着面の残留吸着
力が大となり、磁性体の釈放が容易でなくなる。このた
め、従来の磁気吸着保持装置では、磁性体の吸着および
釈放を縁り返し行う場合、励磁コイルへの通電時間に対
する非通電時間の比を極大にしなければならない等、磁
性体の吸着および釈放の回数または時間について大きな
制約を受ける。

本発明は、単位時間当りの磁性体の吸着および釈放の回
数ならびにそれぞれの時間を任意な値とすることができ
る、磁気吸着保持装置を提供することにある。

（解決手段、作用、効果） 本発明の磁気吸着保持装置は、筒状部および該筒状部の
一端部を閉鎖する底部を備えるヨークと、フランジ部を
有する鉄心であって該フランジ部の軸線方向が前記ヨー
クの軸線方向となりかつ前記フランジの外周面が間隔を
おいて前記ヨークの内周面と対向するようにｍｌｌジョ
ーク内配置され、前記ヨークの他端部と共同して磁性体
を吸着する吸着面を規定する鉄心と、前記ヨークの前記
底部と前記鉄心との間に配置された永久磁石であってそ
の磁化方向が前記ヨークの軸線方向となるように前記ヨ
ーク内に配置された永久磁石と、前記吸着面を励磁状態
および非励磁状態に選択的に切り換える磁界を前記鉄心
に作用させる励磁コイルと、前記吸着面を励磁状態にお
くときは首記永久磁石の磁束が前記筒状部と前記フラン
ジ部との間の空間を通ることを阻止する磁界を前記鉄心
に作用させる第１の励！ｆｉ電流を前記励磁コイルに供
給し、前記吸着面を非励磁状態におくときは前記第１の
励磁電流と逆向きの第２の励磁電流を前記励磁コイルに
供給する電源回路とを含む。

第１の励磁電流が励磁コイルに供給されているとき、永
久磁石の磁束が励磁コイルで発生される起磁力により筒
状部とフランジ部との間の磁気的空間を通ることを阻止
されるから、永久磁石の磁界と励磁コイルの磁界とが吸
着面に作用し、吸着面は磁性体を吸着可能の強い励磁状
態におかれる。

これに対し、第２の励磁電流が励磁コイルに供給されて
いるとき、永久磁石の磁束は励磁コイルで発生される起
磁力により吸着面に作用することを阻止されるから、永
久磁石の磁界は筒状部とフランジ部との間の磁気的空間
に作用し、吸着面は＆ｆｉ性体を吸着不能の非励磁状態
におかわる。

本発明によれば、吸着面を励磁状態におくとき、永久磁
石の磁束がフランジ部とヨークとの間の磁気的空間を通
ることを阻止する磁界を鉄心に作用させる第１の励磁電
流を励磁コイルに供給するから、前記磁気的空間の磁気
抵抗を小さくすることができ、その結果、小さい励磁電
流で吸着面を励磁状態および非励磁状態に選択的に切り
換えることができる。このため、単位時間当りの磁性体
の吸着および釈放の回数ならびにそれぞれの時間を任意
な値に設定しても、単位時間当りの消費電力が小さく、
励磁コイルの発熱量が小さい。

第１および第２の励磁電流の絶対値は同じとすることが
好ましい。これにより、磁性体を吸着面に確実に吸着し
、吸着面から確実に釈放することができる。

（実施例） ７Ｒｉ図を参照するに、磁気吸着保持装置１０は、キャ
ップ状のヨーク１２を含む。ヨーク１２は、強磁性材料
製の筒状部１４と、該筒状部の一端を閉鎖するように該
一端に固定的に嵌合された強磁性材料製の板状の底部１
６とを備える。筒状部１４は図示の例では円筒状の形状
を有し、したかって底部１６は円形の形状を有する。し
かし、筒状部１４は、他の形状たとえば角筒状の形状を
有するものであってもよく、この場合、底部１６は長方
形の形状を有する。

ヨーク１２内には、強磁性材料製の鉄心１８が配置され
ている。鉄心１８は、棒状の主体部２０と、該主体部の
一端部に設けられたフランジ部２２とを備え、フランジ
部２２の軸線方向がヨーク１２の軸線方向となりかつフ
ランジ部２２とヨーク１２の筒状部１４との間に磁気的
空間２４が形成されるように配置されている。

底部１６と鉄心１８との間には、複数の永久磁石２６が
配置されている。永久磁石２６は、フェライト磁石のよ
うに高保磁力の永久磁石材料からなり、また、ヨーク１
２の軸線の方向に磁化されている。説明上、永久磁石２
６は、図示のように、底部１６の側がＳ、鉄心１８の側
がＮとなるように磁化されているものとするが、これと
逆に磁化されていてもよい。永久磁石２６の磁極面は、
ヨーク１２の底部１６と鉄心１８とに接触されている。

鉄心１８の主体部２０の周りには、励磁コイル２８が配
置されている。励磁コイル２８への励磁電流は、電源回
路３０からケーブル３２を介して供給される。ケーブル
３２の一端部は、取付具３４によりヨーク１２の筒状部
１４に取り付けられている。

ヨーク１２の内部空間には、合成樹脂３６が充填されて
いる。ヨーク１２、鉄心１８、永久磁石２６および励磁
コイル２８との相対的位置関係は、合成樹脂３６により
維持されている。

筒状部１４の底部１６と反対の側の端面１４ａと、主体
部２０のフランジ部２２と反対の側の端面２０ａとは、
磁性体３８を吸着する吸着面を規定すべく、ヨーク１２
の軸線方向における同一の位置となるように形成されて
いる。底部１６には、磁気吸着保持装置１０をロボット
のような工作機械へ取り付けるためのネジ穴４０が形成
されている。

電源回路３０は、交流電源４２と、該交流電源の出力側
に配置された開閉器４４と、交流電源４２から開閉器４
４を介して供給される交流を直流に変換する整流平滑回
路４６と、該整流平滑回路と励磁コイル２８との間に配
置された切換回路４８と、開閉器４４と切換回路４８と
を制御する制御回路５０とを備える。

電源回路３０は、制御回路５０に設けられた電源投入用
スイッチが開路されている間、開閉器４４をこれが開路
された状態に維持する。このため、励磁コイル２８には
、励磁電流が供給されない。これに対し、前記電源投入
用スイッチが閉路されていると、開閉器４４が制御回路
５ｏにより閉路され、それにより整流回路４６から直流
が出力される。

励磁電流が励磁コイル２８に供給されていないとき、永
久磁石２６の磁束は、第２図（Ａ）に行線５２，５４．
５６で示す矢印の方向へ通る。磁束５２は図示の状態に
おける永久磁石２６の全磁束である。磁束５２．５４お
よび５６の磁束量は、該磁束量をそれぞれ５２．５４お
よび５６とすると、 ５２＝５４＋５６ の関係にある。

永久磁石２６の磁束は、永久磁石２６のＮ極から鉄心１
８に入り、磁束５４．５６に分かれる。磁束５４は、主
体部２０、端面２０ａ、磁性体３８および端面１４ａを
通り、筒状体１４で磁束５６と合流し、磁束５２となっ
て底部１６を通り、永久磁石２６のＳ極に戻る。磁束５
６は、フランジ部２２および磁気的空間２４を通る漏洩
磁束であって、磁性体３８の吸着に作用しない。したが
って、吸着面は、磁束５４により弱い励磁状態におかれ
る。

吸着面を励磁状態におくとき、制御回路５０が第１の制
御信号を切換回路４８へ出力し、それにより、切換回路
４８が第１の励磁電流を励磁コイル２８へ供給する。こ
れにより、励磁コイル２８は、第２図（Ｂ）に点線で示
しかつ矢印方向の磁束５８Ｂ、６０８．６２Ｂを発生す
る。磁束５８Ｂ、６０Ｂおよび６２Ｂの磁束量は、該磁
束量をそれぞれ５８Ｂ、６０Ｂおよび６２Ｂとすると、 ５８Ｂ＝６０Ｂ＋６２Ｂ の関係にある。このときの永久磁石２６の磁束は、実線
で示す磁束５２，５４．５６である。

磁気的空間２４の磁束は、永久磁石２６による磁束５６
と励磁コイル２８による磁束６０Ｂの合成磁束である。

しかし、磁束５６．６０Ｂは、その方向が互いに逆で絶
対値が等しい磁束量となるように設定されているから、
磁束が磁気的空間２４を通過することは阻止される。こ
れに対し、吸着面を通る磁束は永久磁石２６および励磁
コイル２８による磁束５４および５８Ｂである。磁束５
４．５８Ｂの方向が同じであるから、吸着面には磁束５
４．５８Ｂの和に相当する磁束が通ることになる。この
ため、吸着面は強い励磁状態におかれ、磁性体は吸着面
に確実に吸着される。

吸着面を非励磁状態におくとき、制御回路５０が第２の
制御信号を切換回路４８へ出力し、これにより、切換回
路４８が第１の励磁電流と逆極性の第２の励磁電流を励
磁コイル２８へ供給する。

これにより、励磁コイル２８は、第２図＜Ｃ＞に点線で
示す磁束５８Ｃ，６０Ｃ，６２Ｃを発生する。磁束５８
Ｃ，６０Ｃおよび６２Ｃの方向は、矢印で示すように、
それぞれ、第２図（Ｂ）の磁束５８Ｂ、６０Ｂおよび６
２Ｂと逆である。磁束５８Ｃ，６０Ｃおよび６２Ｃの磁
束量をそれぞれ５８Ｃ，６０Ｃおよび６２Ｃとすると、
磁束５８Ｂ、６０Ｂおよび６２Ｂは、 ５８Ｃ＝６０Ｃ＋６２Ｃ の関係にある。このとき、永久ｉｆｉθ２６の磁束は、
実線で示す磁束５２，５４．５６である。

主体部２０、端面２０ａ、Ｍｉ性鉢体３８端面１２ａ＄
よび筒状部１４を通る磁束は、永久磁石２６による磁束
５４と励磁コイル２８による磁束５８Ｃであり、磁束５
４．５８Ｃはその方向が異なり、絶対値が等しい磁束量
となるように設定されている。このため、吸着面は非励
磁状態におかれ、磁性体は吸着面から確実に釈放される
。

永久磁石２６の磁束は、吸着面を励磁状態におくとき磁
気的空間２４を通ることを阻止され、吸着面を非励磁状
態におくとき吸着面を通ることを阻止される。このため
、磁気吸着保持装置１０によれば、従来ｑ磁気吸着保持
装置に比べ、吸着面を励磁状態におくときの磁気的空間
２４を通る漏洩磁束を無くすことができ、磁気的空間２
４の磁気抵抗を小さくすることが可能になり、永久磁石
２６の磁束量および励磁コイル２８で発生する起磁力を
小さくすることができるから、励磁コイル２８の励磁電
流を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気吸着保持装置の一実施例を示す断
面図、第２図（Ａ）、第２図（Ｂ）および７ｎ２図（Ｃ
）は磁束の経路を説明するための図である。 １０：磁気吸着保持装置、１２：ヨーク、１４：筒状部
、　　　　　　１６：底部、鉄心、 ２０：主体部、 ：フランジ部、 ２４磁気的空間、 ２６：永久磁石、 ２８：励磁コイル、 ：電源回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）筒状部および該筒状部の一端部を閉鎖する底部を
   備えるヨークと、主体部および該主体部に設けられたフ
   ランジ部を有する鉄心であって前記フランジ部の軸線方
   向が前記ヨークの軸線方向となりかつ前記フランジ部と
   前記ヨークとの間に磁気的空間が形成されるように前記
   ヨーク内に配置された鉄心と、前記底部と前記鉄心との
   間に配置され、前記ヨークの軸線方向に磁化された永久
   磁石と、磁性体用の吸着面を励磁状態および非励磁状態
   に選択的に切り換える磁界を前記鉄心に作用させるべく
   、前記フランジ部に関して前記永久磁石と反対の側に配
   置された励磁コイルと、前記吸着面を励磁状態におくと
   きは前記永久磁石の磁束が前記磁気的空間を通ることを
   阻止する磁界を前記鉄心に作用させる第１の励磁電流を
   前記励磁コイルに供給し、前記吸着面を非励磁状態にお
   くときは前記第１の励磁電流と逆向きの第２の励磁電流
   を前記励磁コイルに供給する電源回路とを含む、磁気吸
   着保持装置。
2. （２）前記第１および第２の励磁電流の絶対値は同じで
   ある、請求項（１）に記載の磁気吸着保持装置。