JPS5984504A

JPS5984504A - 磁気吸着装置

Info

Publication number: JPS5984504A
Application number: JP19555782A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Hirose; 茂男廣瀬; Yoji Umetani; 梅谷　陽二
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-11-08
Filing date: 1982-11-08
Publication date: 1984-05-16
Also published as: JPS6034249B2

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】この発明は、磁性体例えば鉄等で構成されるＨ（、遺物
に対する部材の取り付け、あるいはクラッチ機構等の動
力伝達機構等に応用可能とする磁気吸労′を製筒に関す
る。

電磁石とは異なシ、エネルギー消費のない永久磁石を用
いて吸着装置を構成し、例えば炭素鋼等の強磁性体材料
でなる構造物に対して吸着固定することは古くから考え
られている。この場合、構造物に対する吸着固定力を充
分なものとする永久磁石を用いた場合には、その吸着力
が非常に大きなものであるため、構造物に対する着脱、
特に引き離しか非常に困、難な状態となる。

このような着脱操作の困難性を改善する手段として、例
えば次のようなものが考えられている。すなわち′、第
１図に示すように、強磁性体でなる被吸着物１１に対し
て１対の軟鉄等式よるヨーク材ｉＪ！、ｉａを、間Ｆｎ
ｈを設定して対接し、このヨーク材１２．１３の相互間
位置に回転軸を有するように、回転操作される水入磁石
１４を設定する。このように構成すると、例えば第２図
の（４）に示すように永久磁石１４のＮ。

Ｓの両極が１対のヨーク材１２，１：ｊにそれぞ　　　
　　、：れ対設する状態となると、ヨーク材１２．１３
間に被吸着物１１を介して磁気回路が形成され、ヨーク
材１２．１３を含む吸着器が被吸着体１１に対して吸着
固定されるようになる。これに対して、永久磁石１４が
第２図の（Ｂ）で示すように被吸着面に対して垂直状に
なると、ヨーク材１２゜１３それぞれで磁気回路が形成
され、この吸着器に磁気吸着作用が存在しない状態とな
る。すなわち、永久磁石１４を、第２図の（Ａ）あるい
は（Ｂ）の位置に回転角設定することにより、被吸着物
１１に対する着脱が行なわれるものである。

しかし、このように構成される磁気吸着器にあっては、
１対のヨーク材１２．１３の間隙りが大きい場合には、
第２図の（Ａ）の状態から（Ｂ）の状態に移行する過程
である第１図の状態で、点Ｘの部分に大きな磁気吸着力
が発生する。このだめ、永久磁石１４０強度に対応して
回転抵抗が太きくなシ、着脱のだめの操作切換特性が悪
くなる。

また、上記間隙りを小さくすると、対向する間隙部を通
して磁気もれが生じ、被吸着物１１との間隙部を通る磁
束が減少するようになシ、磁気吸着力が低下する状態と
なる。すなわち、高い吸着力と軽い切シ換え操作性の双
方を満足させることができない。

この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、特に
着脱切シ換え時において、非常に小さな力で操作する状
態とすると共に、吸着固定力も充分強いものとすること
ができるようにする鬼永久磁石を用いた磁気吸着装置を
提供しようとするものである。

すなわち、この発明に係る磁気吸着装置は、被吸着体に
対して対接される本体フレームに対して、上記被吸着体
に磁気吸引力の作用する永久磁石を設定するもので、特
にこの永久磁石はその磁気吸引力に抗するばね機構で上
記本体フレームに対して支持し、このばね機構は永久磁
石Ｖこよる吸引力に平衡する状態に設定するものである
。

以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。第
３図はその構成を示すもので、１対の脚１５ａ　＋　１
５ｂを有する本体フレーム１５を備える。この本体フレ
ーム１５は、その１対の脚、１５ａ、１５ｂで被吸着体
１１１１Ｃ対接されるものでこの１対の脚１５ａ、１５
ｂの基部の対向する内面には、それぞれ係止段１６ｆＬ
、１６ｂを形成し、この係止段１６ａ、１６ｂ相互間で
ばね１７を支持する。ずなわら、このばね１７は被吸着
体１１の吸着面に対針して千発に設定され、この吸着面に垂直の弾性力の作用
するものである。

そして、このはね１７の中央部に、磁極方向を被吸着体
１１の吸着面に垂直となるように設定した永久磁石１８
を接層、ねじ止め等で取シ伺は固定するもので、この永
久磁石ノ８の両側面には、それぞれ強磁性拐料で成るヨ
ーク１９ａ。

１９ｂを設りる。そして、ばねＪ７の弾性力に抗して永
久磁石１８が被吸着体１ノの吸沼面方向に移動させられ
た時には、ヨーク１９ａ、１９ｂの端面が吸着面に対接
されるようにする。

また、本体フレーム１５には、ばね１７の背面に結合さ
れる操作杆２０が設けられ、この操作杆２０を、例えば
回転操作することによって、永久磁石１８と一体のヨー
ク１９ａ、１９ｂが被吸着体１ノに接触され、あるいは
離間されるよう（・こストロークＸを可変制御するもの
である。

ここで、永久磁石１８の被吸着体１１に対して作用する
磁気吸引力は、ストロークＸに対応して第４図にＡで示
すように変化するものであ軌　ヨーク１９ａ、１９ｂが
被吸着体１１に接触する状態で最大となシ、ストローク
Ｘが増大するにつれて、非線形の状態で磁気吸引力は減
少する。

これに対して、ばね１７は上記のような磁気吸引力に抗
するように設定されるもので、特に第４図にＢで示すよ
うに上記特性Ａとは逆方向にして同傾向の力特性を有す
るようにする。

すなわち、永久磁石１８による磁気吸引力は、ばね１７
の弾性力によシキャンセ゛ルされて平衡する状態とされ
るもので、非常に小さな力で永久磁石１８が被吸着体１
１に最も強く作用する状態から引き離すことができるよ
うにするものである。

したがって、上記のように構成される装置において、永
久磁石ｚ８４’ｆＬすなわちヨーク１９ａ。

１９ｂが被吸着体１１に接する状態の時は、永久磁石１
８によるＰｉ磁気吸引力最大に作用する状態にある。こ
の時の磁気吸引力は、ばね１７を支持する係止段部１６
ｈ、１６ｂに反作用として受けられ、その件オ本体フレ
ーム１５の脚１５ａ、１５ｂと被吸着体１ノとの接触面
に接触圧力として作用する。すなわち、本体フレームＪ
５は被吸着体１ノに対して永久磁石１８の磁気′吸引力
に対応した充分な力で圧接吸着される状態となる。

しかし、この時の永久磁石Ｊ８自体の被吸着体１１に対
する作用力は、ばね１７によシキャンセルされるだめ、
非常に小さなものと力゛る。

このような吸着状態から引き離ず場合には、操作杆２０
を操作して、永久磁石ノ８を被吸着体１ノから引き＾ｉ
ｌ：す。この場合、上記したように永久磁石１８自身の
被吸着体Ｊ１に対する作用力は非常に／ｈさく、特に＠
４図で示した永久磁石Ｊ８の磁気吸引特性Ａと、ばね１
７の特性Ｂとが逆方向で等しい理想的状態では零の力と
なシ、充分に小さな操作力で永久磁石１８は被吸着体１
１から離反される。

このように永久磁石１８が被吸着体１１から離反され、
ストロークＸが増大すると、永久磁石１８による磁気吸
引力は急激に減少し、したがって本体フレーム１５の被
吸着体１１に作用する吸着力も急激に減少し、この吸着
装置は被吸着体１１から離き外されるようになる。

すなわち、永久磁石１８の有する磁気吸引特性を充分に
発揮し、被吸着体１１に対して強力に吸着固定可能にし
ながらも、その着脱操作は、充分に小さな力で簡単に実
行し得るようになる。

ここで、上記のような磁気吸着装置に使用される永久磁
石１８の磁気吸引力を補償するばね１７の設計について
考察してみる。板状のばね１７の中心部に対して、第５
図で示すように荷重Ｐが作用した時のたわみ量δの関係
は、垂直はシのたわみの基礎式％式％から求められる。

Ｅ；はシの縦弾性係数。

Ｉ；はシの断面二次モーメント。

ｘ＝１で云＝　Ｏ＃　Ｘ　＝　０でｙ＝ｏの境界条件か
ら、となる・つｔシ、真直板ばねのはね定数は、（ｔ’
／６ＥＩ）であシ、δが小さい限シ線形ばね特性を示す
。

しかしながら、理想的には第４図で示したように永久磁
石１８の磁気吸引力特性に対応する非線形特性のはね１
７が要求される。このような非線形特性を得るには、種
々の手段が考えられるが、その例を以下説明する。

まず、第６図に示すようにばね１２を係止する係止段１
６ａ、１６ｂ部を円弧状に形成する。そして、永久磁石
１８と被吸着体１１との間隔の変化に対応して、ばね１
７の係止支点が移動し、ばね特性が変化するように構成
するものである。

また、第７図に示すように、′ばね１７をそれぞれ強度
の異なる複数のばね１７＆、１７ｂ、１７ｃで構成し、
永久磁石１８が被吸着体１１に接近する方向に移動する
にしたがって弱いばね１７ａから順次強いばね１７ｂ　
、　１７ｃが作用するように、ばね１１ｇ、１７ｂ、１
７ｃの係止部に時間差、を設定する。

このようにすればその時間段差Δｈ　１　ｔΔｈ２・・
・に対応してばね１７の作用力は第７図（Ｂ）のように
、折れ線状になり、第４図に示した非線形特性に近似さ
せることができる。

さらに、第８図に示すように竹の子ばね２１を用い、永
久磁石１８の被吸着体１１に対する接近に対応して、ば
ね２ノの一部分が不作用となるようにしてもよい。この
場合、永久磁石１８は、竹の子ばね２ノの形状に対応し
て円筒形状とすｈばよいものである。

また、永久磁石１８と共に構成されるヨーク１９も、第
８図のようにコ字型形状として破線で示すような磁気回
線が形成されるようにしてもよい。さらに、第８図にお
いてはね２１を支える可動板付２２を強磁性体で構成す
ると共に、本体フレー、Ｉ！、　Ｊ　５を強磁性材料で
構成すれば、このフレーノ・１５自体で磁気回線を４′
ｔ（ｊ成させることも可能である。

尚、実施例では永久磁石１８による磁気吸引力を補償す
るばねの特性を、磁気吸引特性に類似する非線形として
説明したが、この磁気吸着装置の特に着脱操作を容易に
するためには、被吸着体１１に対する吸着時における永
久磁石１８の磁気吸引力をばねで補償すればよいもので
ある。したがって、特に永久磁石１８が被吸着体に対し
て最も接近する状態における磁気吸引力に平衡するよう
に、補償ばね強度を設定すればよいものである。

また、この種の磁気吸引装置におっては、被吸着体の１
社気特性、厚さ等によって、永久磁石の吸引力が異なる
。また、被吸着体の面の平面度によっては、永久磁石が
被吸着面に確実に接することはなく、作用する磁気吸引
力が減少することがある。したがって、このような使用
態操に応じて永久磁石１８の磁気吸引力を補償するばね
の強さを、任意可変調節し得るようにしておけば効果的
である。

以上のようにこの発明によれば、非常に小さな力で着脱
操作が可能であシ、充分な磁気吸引力を作用させること
のできる永久、磁石を利用した磁気吸引装置の得られる
ものであシ、例えば磁気吸着型移動口？ットの吸着ユニ
ット等としても効果的に利用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来考えられた吸着装置を説明する図、第２図
の（Ａ）　（Ｂ）はそれぞれ上記装置の着脱作用状態を
説明する図、第３図はこの発明の一実施例に係る磁気吸
着装置を説明する構成図、第４図は上記装置の磁気吸着
特性およびはね特性発明の他の実施例を説明する図であ
る。１１−°°被吸着体、１５・・・本体フレーム、１７・
・・ばね、１８・・・永久磁石、１９，１９ａ、１９ｂ
・・・ヨーク、２０・・・操作杆。出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図　　　
　第２図】Ｉ第３図！ ′１ｉ４４図第５図１９−

Claims

【特許請求の範囲】

磁性体でなる被ｉ着体に一方の極が対設する状態に設定
される永久磁石と、上記被吸着体に対接される本体フレ
ームと、このフレームに係止され上記永久磁石を支持し
てこの永久磁石に対して被吸着体との間の磁気吸引力に
抗する弾性力の作用する支持ばね機構と、このばね機構
で支持された上記永久磁石を被吸着体に接近させあるい
は隙間する操作機構とを具備し、上記被吸着体に姪して
作用する永久磁石の磁気吸引力に対して、上記支持ばね
機構の力が平衡するように設定したととを特徴とする磁
気吸着装置。