JPS6034249B2

JPS6034249B2 - 磁気吸着装置

Info

Publication number: JPS6034249B2
Application number: JP19555782A
Authority: JP
Inventors: 茂男廣瀬; 陽二梅谷
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-11-08
Filing date: 1982-11-08
Publication date: 1985-08-07
Also published as: JPS5984504A

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構造物に対
する都材の取り付け、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着装置に関する。

電磁石とは異なり、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
が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、強磁性体である被吸着
物１１に対して１対の欧鉄等によるヨーク材１２，１３
を、間隙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
永久磁石１４を設定する。このように構成すると、例え
ば第２図のＡ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１２，１３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ｈ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。

このため、永久磁石１４の強度に対応して回転抵抗が大
きくなり、着脱のための操作切携持性が悪くなる。また
、上記間隙ｈを４・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り、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り換え操作性の双方
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、特に着脱切り換え時において
、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
対して対援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
石に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，１５ｂ
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１１
に対接されるものでこの１対の脚１５ａ，１５ｂの基部
の対向する内面には、それぞれ係止段１６ａ，１６ｂを
形成し、この係止段１６ａ，１６ｂ相互間ではね１７を
支持する。すなわち、このばね１７は被吸着体１１の吸
着面に対して平行に設定され、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、このばね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を接着、ねじ止め等で取り付
け固定するもので、この永久磁石１８の両側面には、そ
れぞれ強磁性材料で成るヨーク１９ａ，１９ｂを設ける
。

そして、ばね１７の弾性力に抗して永久磁石１８が被吸
着体１１の吸着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
される操作杵２０が設けられ、この操作村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１１に接触され、あるい
は離間されるようにストローク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り、ヨーク１９ａ，１９ｂが
被吸着体１１に接触する状態で最大となり、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の弾性力により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１
８が被吸着体１１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１８部、すなわちョ−ク１９ａ，１９ｂが被吸着
体１１に接する状態の時は、永久磁石１８による磁気吸
引力は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１６ａ，１６ｂに反作
用として受けられ、そのまま本体フレーム１５の脚１５
ａ，１５ｂと被吸着体１１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１５は被吸着体１１
に対して永久磁石１８の磁気吸引力に対応した充分な力
で圧薮吸着される状態となる。しかし、この時の永久磁
石１８自体の被吸着体１１に対する作用力は、ばね１７
によりキャンセルされるため、非常に小さなものとなる
。このような吸着状態から引き離す場合には、操作村２
０を操作して、永久磁石１８を被吸着体１１から引き離
す。

この場合、上記したように永久磁石１８自身の被吸着体
１１に対する作用力は非常に小さく、特に第４図で示し
た永久磁石１８の磁気吸引特性Ａと、ばね１７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り、充分
に小さな操作力で永久磁石１８は被吸着体１１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から雛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４・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‘まね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６の関
係は、垂直はりのたわみの基礎式壁Ｚ−ＭｄＸ２一ＥＩから求められる。

ただし、Ｍ；はりを上方に突状にまげるモーメント。

Ｅ；はりの縦弾性係数。

１：はりの断面二次モーメント。

×＝１で叢＝０，ｘ＝０でｙ＝０の境界条件かり、８＝
−（蓋）ｐとなる。

つまり真直板ばねのばね定数は、０３／斑１）であり、
６が小さい限り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ばね１７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１７を係止する係止段１６ａ，１６ｂ部を円弧
状に形成する。

そして、永久磁石１８と被吸着体１との間隔の変化に対
応して、ばね１７の孫止支点が移動し、‘まね特性が変
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‘まね
１７ａ，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‘まね１７ｂ，１７ｃが作用する
ように、ばね１７ａ，１７０，１７ｃ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△ｈｌ，△
ｈ２・・・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２１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２１の形状に対
応して円筒形状とすればよいものである。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図においてばね２１を支える可動板体２２
を強磁性体で構成すると共に、本体フレーム１５を強磁
性材料で構成すれば、このフレーム１５自体で磁気回線
を構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‘まねの特性を、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
の磁気吸引装置にあっては、被吸着体の磁気特性、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
可能であり、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
り、例えば磁気吸着型移動ロボ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
びはね特性を対比して示す図、第５図はＥまね特性を説
明するための図、第６図乃至第８図はそれぞれこの発明
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
作村。第１図第２図第３図第４図第５図第６図第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

１磁性体でなる被吸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
るいは離間する操作機構とを具備し、上記被吸着体に対
して作用する永久磁石の磁気吸引力に対して、上記支持
ばね機構はその力が平衡するように設定したことを特徴
とする磁気吸着装置。