JPH0453646A

JPH0453646A - 磁気チャック

Info

Publication number: JPH0453646A
Application number: JP15769090A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Maruyama; 丸山　昌明
Original assignee: KANETETSUKU KK
Current assignee: KANETETSUKU KK
Priority date: 1990-06-18
Filing date: 1990-06-18
Publication date: 1992-02-21

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
の吸着および釈放をする磁気チャックに関する。

（従来の技術）永久磁石と励磁コイルとを利用する磁気チャツりは、一
般に、 ■＝前記永久磁石として消磁可能の永久磁石を用い、磁
性体の吸着時には、永久磁石を励磁コイルにより磁化さ
せて、永久磁石の磁束により作業面を励磁状態におき、
磁性体の釈放時には、永久磁石を励磁コイルにより消磁
させることにより作業面を非励磁状態におくチャック、 ■：前記永久磁石として極性可逆永久磁石と極性不可逆
永久磁石とを用い、磁性体の吸着時には、極性可逆永久
磁石を励磁コイルにより一方向に磁化させて、極性可逆
永久磁石および極性不可逆永久磁石の両者の磁束により
、作業面を励磁状態におき、磁性体の釈放時には、極性
可逆永久磁石を励磁コイルにより前記と逆の方向に磁化
させて、極性可逆永久磁石および極性不可逆永久磁石の
磁束がともに作業面に現われることを阻止することによ
り、作業面を非励磁状態におくチャック、および、Ｉ：磁性体の吸着時には、永久磁石の磁束により作業面
を励磁状態におき、磁性体の釈放、時には、永久磁石の
磁束が作業面に現われることを励磁コイルの磁束で阻止
することにより、作業面を非励磁状態におくチャック、の３種に大別される。

しかし、前記Ｉおよび■の磁気チャックは、吸着時およ
び釈放時に、永久磁石の磁化、消磁または磁化方向の切
換え等を行わなけわばならないから、磁性体の吸着時お
よび釈放時に大きな励磁電流を必要とする。このような
磁気チャックでは、磁性体の吸着と釈放とを頻繁に行う
場合に、励磁電流に起因する発熱量が多くなる。

前記Ｉの磁気チャックは、永久磁石の起磁力のみにより
磁性体を吸着するから、吸着力を大きくするためには、
磁気チャック内における漏洩磁束を少なくしなければな
らない。このことから、後者の磁気チャックでは、漏洩
磁路として作用する鉄心とヨークとの間の磁気的空間の
磁気抵抗が大きな値に設定されている。しかし、このよ
うに漏洩磁路の磁気抵抗が大きい磁気チャンつては、磁
性体を釈放するときに大きな励磁電流を必要とするから
、磁性体の吸着および釈放を縁り返し行う場合、または
、磁性体の釈放状態を長時間持続する場合、発熱量が多
くなる。

（解決しようとする課題）発熱量の多い磁気チャックでは、励磁コイルの電気抵抗
か温度上昇にともなって増大するから、励磁電流が減少
し、励磁コイルによる励磁能力か低下してしまう。また
、磁気チャックの温度が上昇すると、熱膨張に起因する
歪がチャック特に作業面に生し、その結果磁性体を吸着
する吸着精度が低下し、磁性体の加工精度が低下する。

本発明は、磁性体の吸着と釈放とを頻繁に行う使用態様
であっても、また、磁性体の吸着状態または釈放状態を
長時間継続する使用態様であっても、磁性体の吸着およ
び釈放を確実に行うことができ、しかも面板の歪が小さ
い、磁気チャックを提供することを目的とする。

（解決手段、作用、効果）本発明の磁気チャックは、筒状部および該筒状部の一端
を閉鎖する底部を備えるハウジングと、該ハウジングの
前記底部と反対の側に配置され、磁性体を吸着する作業
面を規定する面板と、前記ハウジングおよび前記面板の
少なくとも一方に配置された永久磁石と、該永久磁石か
らの磁束の漏洩磁路として作用する磁気的空間を規定す
るように前記ハウジング内に配置された鉄心と、前記永
久磁石と共同して前記作業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、前記作業面を励磁状態におく間、前記永久
磁石の磁束か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、前記作業面を非励磁状態におく間、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によって発生される磁界によ
り磁気的空間を通ることを阻止されるから、永久磁石の
磁束と励磁コイルの磁束とが作業面を通り、作業面は磁
性体を吸着可能の強い励磁状態におかれる。

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によって発生される磁界によ
り作業面を通ることを阻止されるから、永久磁石の磁束
は磁気的空間を通り、作業面は磁性体を吸着不能の非励
磁状態におかれる。

上記のように、吸着時、永久磁石の磁束は励磁コイルに
よって発生される磁界により磁気的空間を通ることを阻
止されるから、漏洩磁束は極めて少なくなり、その結果
、励磁コイルに励磁電流が供給されていない状態におけ
る磁気的空間の磁気抵抗を従来の磁気チャックに比べて
小さくすることができる。これにより、吸着時には、小
さな第１の励磁電流で作業面を励磁状態にあくことがで
き、また、磁気チャック内の漏洩磁束が少ないことおよ
び永久磁石の磁界と励磁コイルの磁界とが作業面に作用
することから、大きな吸着力を得ることができる。また
、釈放時には、小さな第２の励磁電流で磁性体を釈放す
ることができる。

本発明によれば、小さい第１および第２の励磁電流によ
り、作業面を励磁状態および非励磁状態に選択的におく
ことかてきるから、磁性体の吸着と釈放とを頻繁に行う
態様で使用しても、また、磁性体の吸着状態または釈放
状態を長時間継続する態様で使用しても、発熱量が少な
く、したがって磁性体の吸着および釈放を確実に行うこ
とがてき、熱に起因する面板の歪が小さい。

前記鉄心は、前記ハウジングおよび前記面板の少なくと
も一方と共同して前記磁気的空間を規定することがてき
る。これの代りに、前記鉄心は、前記励磁コイルからの
磁束を受ける主体部と、該主体部に前記磁気的空間をお
いて配置されたヨーク部とを備えることができる。

前記永久磁石は、前記ハウジングと前記鉄心との間に配
置してもよいし、前記面板に配置してもよい。

（実施例）第１図および第２図を参照するに、磁気チャック１０は
、一端開放のハウジング１２と、該ハウジング内に配置
された強磁性材料製の鉄心１４と、該鉄心とハウジング
１２との間に配置された複数の永久磁石１６と、鉄心１
４を取り巻く励磁コイル１８と、ハウジング１２の開放
端に該開放端を閉鎖するように配置された面板２ｏと、
励磁コイル１８に励磁電流を供給する電源回路２２とを
含む。

ハウジング１２は、強磁性材料で作られた四角筒状の筒
状部２４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２６とを
備える。

鉄心１４は、棒状の主体部２８と、該主体部の下端部に
設けられたフランジ状のヨーク部３゜とを備え、ヨーク
部３０の軸線方向がハウジング１２の軸線方向となりか
つヨーク部３ｏとハウジング１２の筒状部２４との間に
磁気的空間３２を形成するように配置されている。励磁
コイル１８は、主体部２８の周りに配置されている。

永久磁石１６は、フェライト磁石のように高保磁力の永
久磁石材料、好ましくは極性不可逆永久磁石材料からな
り、また、ハウジング１２の底部２６と鉄心１４のヨー
ク部３０との間に配置されている。永久磁石１６は、ハ
ウジング１２の軸線の方向に磁化されている。説明上、
永久磁石１６は、図示のように、底部２６の側がＳ、鉄
心１４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１６の磁極面は、ハウジング１２の底部２６と
鉄心１４とに接触されている。

ハウジング１２、鉄心１４、永久磁石１６および励磁コ
イル１８との相対的位置関係は、ハウジング１２の内部
空間に充填された合成樹脂により維持されている。しか
し、合成樹脂をハウジング１２の内部空間に充填しなく
てもよい。

面板２０は、交互にかつ互いに並列的に配置された細長
い複数の第１および第２の磁極片３４゜３６と、隣り合
う第１および第２の磁極片３４゜３６の間に配置された
非磁性材料製のスペーサ３８とを備えており、また、複
数のボルト（図示せず）によりハウシング１２に取り付
けられている。

各第１の磁極片３４は、その両端部においてハウジング
１２の筒状部２４に磁気的に接続されているが、鉄心１
４から磁気的に離されている。こねに対し、各第２の磁
極片３６は、その中央部において鉄心１４に磁気的に接
続されているが、ハウジング１２の筒状部２４から磁気
的に離されている。

各第１の磁極片３４は、実際には、筒状部２４の相対応
する一対の壁部に当接されている。このため、筒状部２
４の相対応する他の一対の壁部を非磁性材料製としても
よい。

磁性体４０を吸着する作業面４２は、第１および第２の
磁極片３４．３６ならびにスペーサ３８により規定され
る。

電源回路３０は、交流電源４４と、該交流電源の出力側
に配置された開閉器４６と、交流電源４４から開閉器４
６を介して供給される交流を直流に変換する整流回路４
８と、該整流回路と励磁コイル１８との間に配置された
切換回路５０と、開閉器４６と切換回路５０とを制御す
る制御回路５２とを備える。

電源回路２２は、制御回路５２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４６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１８には
、励磁電流か供給されない。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４６が制御回路
５２により閉路され、それにより整流回路４８から直流
が出力される。

制御回路５２は、作業面４２を励磁状態におく間、第１
の励磁電流が励磁コイルに供給され、作業面４２を非励
磁状態におく間、第１の励磁電流と逆極性の第２の励磁
電流が励磁コイルに供給されるように、切換回路５０を
制御する。

励磁電流が励磁コイル１８に供給されていないとき、永
久磁石１６の磁束は、第２図（Ａ）に点線５４，５６．
５８で示す矢印の方向へ通る。磁束５４は図示の状態に
おける永久磁石１６の全磁束である。磁束５４．５６お
よび５８の磁束量は、該磁束量をそれぞれＡ５４．Ａ５
６およびＡ２Ｂとすると、Ａ３４＝Ａ５６＋Ａ５８の関係にある。

永久磁石１６の磁束は、永久磁石１６のＮ極から鉄心１
４に入り、磁束５６．５８に分かれる。磁束５６は、主
体部２８、面板２０、磁性体４０、面板２０および筒状
部２４を通り、筒状部２４で磁束５８と合流し、磁束５
４となって底部２６を通り、永久磁石１６のＳ極に戻る
。磁束５８は、ヨーク部３０および磁気的空間３２を通
る漏洩磁束であって、磁性体４０の吸着に作用しない。

したがって、作業面４２は、磁束５６により弱い励磁状
態におかれる。

作業面４２を励磁状態におくとき、制御回路５２が第１
の制御信号を切換回路５０へ出力し、それにより、第１
の励磁電流が切換回路５０から励磁コイル１８へ供給さ
れる。これにより、第２図（Ｂ）に２点鎖線で示す矢印
方向の磁束６０，６２．６４が励磁コイル１８により発
生される。磁束６０．６２および６４の磁束量は、該磁
束量をそれぞれＢ２Ｏ，Ｂｉ１２およびＢ６４とすると
、Ｂ６０＝Ｂ６２＋Ｂ６４の関係にある。このときの永久磁石１６の磁束は、点線
で示す磁束５４，５６．５８である。

磁気的空間３２を通る磁束は、永久磁石１６による磁束
５８と励磁コイル１８による磁束６４の合成磁束である
。しかし、磁束５８．６４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５８．６４が磁気的空間３２を通過することは互い
に阻止される。

これに対し、作業面４２を通る磁束は永久磁石１６場よ
び励磁コイル１８による磁束５６および６０である。磁
束５６．６０の方向が同じであるから、磁束５６．６０
の和に相当する磁束が作業面４２を通ることになる。こ
のため、作業面４２は強い励磁状態におかれ、磁性体４
０は作東面４２に確実に吸着される。

作業面４２を非励磁状態におくとき、制御回路５２が第
２の制御信号を切換回路５０へ出力する。これにより、
第１の励磁電流と逆極性の第２の励磁電流が切換回路５
０から励磁コイル１８へ供給されるから、第２図（Ｃ）
に２点鎖線で示す磁束６６．６８．７０が励磁コイル１
８により発生される。磁束６６．６８および７０の方向
は、矢印で示すように、それぞれ、第２図（Ｂ）の磁束
６０．６２および６４と逆である。磁束６６．６８およ
び７０の磁束量をそれぞれＣ６６、Ｃ６ＢおよびＣ７０
とすると、磁束６６．６８および７０は、Ｃ６６＝Ｃ６Ｂ＋Ｃ７０の関係にある。このとき、永久磁石１６の磁束は、点線
で示す磁束５４，５６．５８である。

鉄心１４の主体部２８、面板２０、磁性体４０、面板２
０およびハウジング１２の筒状部を通る磁束は、永久磁
石１６による磁束５６と励磁コイル１８による磁束６６
であり、磁束５６゜６６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、
作業面４２は非励磁状態におかれ、磁性体４０は作業面
４２から確実に釈放される。

永久磁石１６の磁束は、作業面４２を励磁状態におくと
き磁気的空間３２を通ることを阻止され、作業面４２を
非励磁状態におくとき作業面４２を通ることを阻止され
る。このため、磁気チャック１０によれば、従来の磁気
チャックに比べ、作業面４２を励磁状態におくときの磁
気的空間３２を通る漏洩磁束を無くすことかでき、磁気
的空間３２の磁気抵抗を小さくすることか可能になり、
装置への永久磁石１６の組込量および励磁コイル１８で
発生する起磁力を小さくすることかできるから、励磁コ
イル１８の励磁電流を小さくすることができる。

第３図に示す磁気チャック７２は、複数の永久磁石１６
をハウジング１２の筒状部２４と鉄心１４のヨーク部２
６との間に配置し、ハウジング１２の底部２６と鉄心１
４のヨーク部３０との間に磁気的空間７４を形成してい
る点を除いて第１図に示す磁気チャック１０と同じに構
成されている。

磁気チャック７２において、励磁コイル１８に励磁電流
が供給されていないと、永久磁石１６の磁束は、第３図
（Ｂ）に点線７６で示す方向へ通る。このため、作業面
４２は、弱い励磁状態におかれる。

これに対し、励磁コイル１８に第１の励磁電流が供給さ
れると、第３図（Ｂ）に２点鎖線で示す矢印方向の磁束
７８が励磁コイル１８により発生される。このとき、永
久磁石１６の磁束は、点線で示す磁束７６である。この
ため、作業面４２は、両磁束７６．７８により励磁状態
におかれる。

また、励磁コイル１８に第２の励磁電流が供給されると
、第３図（Ｃ）に２点鎖線で示す矢印方向の磁束８０が
励磁コイル１８により発生される。永久磁石１６の磁束
は、点線で示す磁束７６である。この場合、作業面４２
を通る磁束の向きか逆になるから、作業面４２は非励磁
状態におかれる。

第４図に示す磁気チャック８２は、鉄心１４をその上下
が第３図の磁気チャック７２と逆となり、主体部２８と
底板２６との間に磁気的空間８４を形成するように配置
した点を除いて第３図に示す磁気チャック７２と同じに
構成されている。

磁気チャック８２において、励磁コイル１８に励磁電流
が供給されていないと、永久磁石１６の磁束は、第４図
（Ｂ）に点線８６て示す方向へ通る。このため、作業面
４２は、弱い励磁状態におかれる。

これに対し、励磁コイル１８に第１の励磁電流が供給さ
れると、第４図（Ｂ）に２点鎖線で示す矢印方向の磁束
８８が励磁コイル１８により発生される。このとき、永
久磁石１６の磁束は、点線で示す磁束８６である。この
ため、作業面４２は、両磁束８６．８８により励磁状態
におかれる。

また、励磁コイル１８に第２の励磁電流か供給されると
、第４図（Ｃ）に２点鎖線て示す矢印方向の磁束９０か
励磁コイル１８により発生される。永久磁石１６の磁束
は、点線で示す磁束８６である。この場合、作業面４２
を通る磁束の向きが逆になるから、作業面４２は非励磁
状態におかわる。

第５図に示す磁気チャック９２は、鉄心１４を主体部２
８と、ヨーク部３０とに分割し、主体部２８をハウジン
グ１２の底部２６に接触させ、ヨーク部３０を主体部２
８の上方に磁気的空間９４をおいて配置した点を除いて
第４図に示す磁気チャック８２と同しに構成されている
。

したかって、磁気チャック９２において、励磁コイル１
８に励磁電流を供給しないとき、第１の励′Ｗｔ電流を
供給したときおよび第２の励磁電流を供給したときの磁
束は、第４図に示す磁気チャック８２と同じである。

いずれの実施例の場合も、第６図に示す磁気チャック９
６のように、永久磁石１６を面板２０に配置してもよい
。

第６図に示す磁気チャック９６において、各永久磁石１
６は、第１および第２の磁極片３４゜３６の間にあフて
スペーサ３８の下方に配置されている。各永久磁石の一
方の磁極面たとえばＳは第１の磁極片３４に当接され他
方の磁極面は第２の磁極片３６に当接されている。

磁気的空間９８は、ハウジング１２の底部２６と鉄心１
４との間に形成されている。このため、磁気チャック９
６において、励磁コイル１８に励磁電流を供給しないと
き、第１の励磁電流を供給したときおよび第２の励磁電
流を供給したときの磁束は、第４図に丞す磁気チャック
８２と同じである。

永久磁石１６を面板２０に配置した場合、磁気的空間は
、ハウジング１２と鉄心１４との間に形成してもよいし
、鉄心８２と面板２０との間（図示の例では第２の磁極
片３６との間）に形成してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気チャックの一実施例を示す断面図
、第２図（Ａ）、第２図（Ｂ）および第２図（Ｃ）は第
１図の２−２線に沿って得た拡大断面図であって磁束の
経路を説明するための図、第３図（Ａ）、第３図（Ｂ）
および第３図（Ｃ）は磁気チャックの他の実施例を示す
第２図と同様の拡大断面図であって磁束の経路を説明す
るための図、第４図（Ａ）、第４図（Ｂ）および第４図
（Ｃ）は磁気チャックの他の実施例を示す第２図と同様
の拡大断面図であって磁束の経路を説明するための図、
第５図は磁気チャックの他の実施例を示す第２図と同様
の拡大断面図、第６図は磁気チャックのさらに他の実施
例を示す断面図である。１０．７２，８２゜１２：ハウジング、１６：永久磁石、２０：面板、２４：筒状部、９６：磁気チャック、：鉄心、：励磁コイル、：電源回路、：底部、９２゜２８：鉄心の主体部、３ｏ：鉄心のヨーク部、３２．７
４，８４，９４，９８：磁気的空間、４０：磁性体、　
　　４２：作業面。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）筒状部および該筒状部の一端を閉鎖する底部を備
えるハウジングと、該ハウジングの前記底部と反対の側
に配置され、磁性体を吸着する作業面を規定する面板と
、前記ハウジングおよび前記面板の少なくとも一方に配
置された永久磁石と、該永久磁石からの磁束の漏洩磁路
として作用する磁気的空間を規定するように前記ハウジ
ング内に配置された鉄心と、前記永久磁石と共同して前
記作業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、前記作
業面を励磁状態におく間、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、前記作
業面を非励磁状態におく間、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、磁気チャック。
（２）前記鉄心は、前記ハウジングおよび前記面板の少
なくとも一方と共同して前記磁気的空間を規定する、請
求項（１）に記載の磁気チャック。
（３）前記鉄心は、前記励磁コイルからの磁束を受ける
主体部と、該主体部に前記磁気的空間をおいて配置され
たヨーク部とを備える、請求項（１）に記載の磁気チャ
ック。
（４）前記永久磁石は前記ハウジングと前記鉄心との間
に配置されている、請求項（１）に記載の磁気チャック
。
（５）前記永久磁石は前記面板に配置されている、請求
項（１）に記載の磁気チャック。