TW201946723A

TW201946723A - 磁力夾鉗

Info

Publication number: TW201946723A
Application number: TW108111933A
Authority: TW
Inventors: 矢島久志; 佐藤太平; 佐佐木剛; 原耕二; 神田浩一郎
Original assignee: 日商Ｓｍｃ股份有限公司
Priority date: 2018-04-05
Filing date: 2019-04-03
Publication date: 2019-12-16
Also published as: MX2020010415A; US20210101236A1; KR20200140339A; EP3780031A1; BR112020020294A2; EP3780031A4; JP2019186325A; US11931847B2; CN111937097A; WO2019194050A1; KR102413544B1

Abstract

磁力夾鉗(10)係將包含筒狀的永久磁鐵(42)及中心磁軛(40)之活塞組合件(14)可移動地設於缸筒(12)的內部而構成者，永久磁鐵(42)係設於中心磁軛(40)的外周且沿著徑向磁化，於缸筒(12)的側面安裝有磁力感測器(36)。

Description

磁力夾鉗

本發明係關於利用永久磁鐵的磁力吸住並保持工件之磁力夾鉗。

已知以往的一種磁力夾鉗係將永久磁鐵連結至缸(cylinder)內的活塞，使永久磁鐵與活塞一起移動(參照例如日本實開昭51-102174號公報)。在如此的磁力夾鉗中，永久磁鐵會隨著受到流體壓力而移動之活塞的變位而接近工件，然後將工件吸住並保持。再者，當活塞往離開工件之方向移動時，才會將工件釋放。

要用磁力夾鉗來吸住很重的工件時，必須要加大吸力，但若工件為薄板，則因為在工件的內部會發生磁飽和，所以不容易加大吸力。單純地選用磁力很大的永久磁鐵，會導致裝置的大型化。

本案申請人曾提出一種：在使用永久磁鐵之磁力夾鉗中，使通過工件之磁通增多來使得對於工件的吸力增大之技術(參照日本特開2016-124096號公報)。該磁力夾鉗係將複數個永久磁鐵排列成會使一組以上的N極與S極之組合存在於工件的磁化面。

在使用永久磁鐵之磁力夾鉗中，希望得到一種使通過工件之磁通更增多，而能夠以儘可能大的吸力來吸住工件之磁力夾鉗。並且，要求獲得一種用以檢測出磁力夾鉗之動作狀態之有用的手段。

本發明係基於上述背景而完成者，其目的在提供一種能夠以儘可能大的磁吸力吸住工件之磁力夾鉗。並且，其目的在提供一種能以簡單之構成檢測出活塞之位置、工件之有無等動作狀態之磁力夾鉗。

本發明之磁力夾鉗係將包含筒狀的永久磁鐵及中心磁軛(core yoke)之活塞組合件(piston assembly)可移動地設於缸筒(cylinder tube)的內部而構成之磁力夾鉗，其中，永久磁鐵係設於中心磁軛的外周，且沿著徑向磁化，並且在缸筒之側面安裝有檢測永久磁鐵之磁通的磁力感測器。

根據上述磁力夾鉗，在永久磁鐵的內周側配設屬於強磁性體之中心磁軛，因此可使從永久磁鐵發出的磁通集中，可使作用於工件之磁吸力增大。此外，由於可利用安裝在缸筒之側面的磁力感測器檢測出依據永久磁鐵之移動或工件之有無而變動之磁通，因此可利用簡單之構成檢測出磁力夾鉗之動作狀態。

在上述磁力夾鉗中，永久磁鐵較佳為在外周設有外套磁軛(cover yoke)。依據該構成，在可供安裝磁力感測器之缸筒的側面中，可設成因應使磁力感測器反應所需之適當大小之磁通密度。

並且，磁力感測器亦能安裝成可檢測出活塞組合件之位置，亦能安裝成可檢測出工件是否被吸住並保持在磁力夾鉗。

再者，較佳為在缸筒的軸向一端側設有在活塞組合件的移動端於活塞組合件的外周側與之相對向之外部磁軛(outer yoke)。如此的話，可使作用於工件之磁吸力更加增大。而且，會在活塞組合件的移動端使得在外部磁軛與活塞組合件之間作用的磁吸力減弱，所以可減小要使活塞組合件從該移動端離開所需的空氣壓力。

較佳為在缸筒的軸向一端側設有與中心磁軛相對向之底部磁軛(bottom yoke)，在此情況下，在活塞組合件的移動端較佳為底部磁軛係進入中心磁軛的凹部。如此的話，可使作用於工件之磁吸力更加增大。而且，會在活塞組合件的移動端使得在底部磁軛與活塞組合件之間作用的磁吸力減弱，所以可減小要使活塞組合件從該移動端離開所需的空氣壓力。

又，較佳為在缸筒的軸向另一端側設有與活塞組合件相對向之栓鎖磁軛(latch yoke)，如此的話，活塞組合件在與前述移動端相反側的移動端會受到栓鎖磁軛以預定的磁吸力加以吸住，所以不會有活塞組合件不預期地移動而將工件吸住之虞。再者，會避免在磁力夾鉗的移動過程等中磁力夾鉗吸住周圍的鐵材等之意外的事態，以確保安全。

根據本發明之磁力夾鉗，由於在永久磁鐵的內周側設有屬於強磁性體之中心磁軛，所以可使從永久磁鐵發出的磁通集中，可使作用於工件之磁吸力增大。此外，由於可利用安裝在缸筒之側面的磁力感測器檢測出依據永久磁鐵之移動或工件之有無而變動之磁通，因此可利用簡單之構成檢測出磁力夾鉗之動作狀態。

從配合隨附的圖式所做的以下的較佳的實施形態例的說明，上述的目的、特徵及優點將變得更加清楚。

10‧‧‧磁力夾鉗

12‧‧‧缸筒

14‧‧‧活塞組合件

16‧‧‧頂蓋

18‧‧‧底蓋

20‧‧‧栓鎖磁軛

22‧‧‧嵌合部

24‧‧‧缸孔

26‧‧‧第一口

28‧‧‧第一空氣供入排出孔

30‧‧‧環狀凹部

32‧‧‧段差部

34‧‧‧安裝溝槽

36‧‧‧磁力感測器

38‧‧‧密封圈保持架

40‧‧‧中心磁軛

42‧‧‧永久磁鐵

44‧‧‧外套磁軛

45‧‧‧環形板

46‧‧‧活塞密封圈

48‧‧‧貫通孔

50‧‧‧向內凸緣

51‧‧‧環狀凹部

52‧‧‧筒狀突出部

54‧‧‧螺絲孔

56‧‧‧凹部

58‧‧‧第一阻尼器

60‧‧‧固定螺絲

62‧‧‧第一密封材

64‧‧‧大徑部

65‧‧‧段差部

66‧‧‧小徑部

68a、68b‧‧‧環狀溝槽

70a、70b‧‧‧耐磨環

72‧‧‧圓形凹部

72a‧‧‧大徑部

72b‧‧‧中徑部

72c‧‧‧小徑部

72d‧‧‧第一段差面

72e‧‧‧第二段差面

74‧‧‧第二密封材

76‧‧‧第二口

78‧‧‧溝槽

79‧‧‧插穿孔

80‧‧‧底部磁軛

80a‧‧‧下部凸緣

82‧‧‧外部磁軛

82a‧‧‧上部凸緣

82b‧‧‧外周凹部

82c‧‧‧段差部

84‧‧‧連結板

86‧‧‧第一殼體

88‧‧‧貫通孔

90‧‧‧下部凸緣

92‧‧‧溝槽

93‧‧‧螺絲孔

94‧‧‧連結桿

96‧‧‧第三密封材

98‧‧‧第二阻尼器

98a‧‧‧狹槽

100‧‧‧第二殼體

102‧‧‧貫通孔

102a‧‧‧小徑部

102b‧‧‧大徑部

104‧‧‧第三阻尼器

106‧‧‧環狀突出部

108‧‧‧環狀溝槽

110‧‧‧第二空氣供入排出孔

112‧‧‧第一壓力室

114‧‧‧第二壓力室

W‧‧‧板材(工件)

第1圖係本發明的第一實施形態之磁力夾鉗的斜視圖。

第2圖係活塞組合件在上死點時的第1圖之磁力夾鉗的縱斷面圖。

第3圖係第1圖之磁力夾鉗的零件展開圖(但感測器除外)。

第4圖係進一步將第3圖之活塞組合件展開後的圖。

第5圖係第2圖的V部分的放大圖。

第6圖係活塞組合件在下死點時的第1圖之磁力夾鉗的縱斷面圖。

第7A圖係顯示第1圖之磁力夾鉗的活塞組合件在上死點時的磁力線之圖，第7B圖及第7C圖係顯示該活塞組合件在各個預定的位置時的磁力線之圖，第7D圖係該活塞組合件在下死點時的磁力線之圖。

第8圖係針對第1圖之磁力夾鉗顯示活塞組合件的位置及作用於活塞組合件的磁吸力的大小的關係之圖。

第9圖係針對第1圖之磁力夾鉗顯示活塞組合件的位置與作用於板材之磁吸力的大小的關係之圖。

第10圖係針對第1圖之磁力夾鉗，依活塞組合件之複數個位置，顯示沿著安裝溝槽之長度方向之磁通密度之變化的圖。

第11圖係針對第1圖之磁力夾鉗，依安裝溝槽中之複數個位置，顯示活塞組合件之位置與磁通密度之關係的圖。

第12圖係針對第1圖之磁力夾鉗，當活塞組合件位於下死點時，以板材之有無，比較沿著安裝溝槽之長度方向之磁通密度的變化而顯示之圖。

以下，參照隨附的圖式來針對本發明之磁力夾鉗舉出較佳實施形態進行說明。

磁力夾鉗10係包含缸筒12、活塞組合件14、頂蓋16、底蓋18及栓鎖磁軛20。磁力夾鉗10係安裝於例如未圖示的機器人(robot)的前端手臂。

缸筒12係由鋁合金等之順磁性體金屬所構成。缸筒12的橫斷面的外形除了設於缸筒12的下端之嵌合部22以外係為矩形，缸筒12具有四個側面。缸筒12的嵌合部22其橫斷面的外形為圓形。缸筒12設有在缸筒12的軸線方向貫通之斷面為圓形的缸孔24。

在缸筒12的一個側面，設有空氣供入排出用的第一口(port)26。第一口26係連通至在缸筒12的筒壁的內部在軸向延伸的第一空氣供入排出孔28的上端。如第5圖所示，在缸筒12的嵌合部22的內周側，形成有向著下方開口之環狀凹部30，第一空氣供入排出孔28的下端係面向該環狀凹部30。

在有第一口26開口之缸筒12的側面及相反側之缸筒12的側面，都形成有兩條安裝溝槽34。該等安裝溝槽34係沿著缸筒12的軸線方向延伸到缸筒12的上下兩端，且在其中一個安裝溝槽34安裝有磁力感測器36。

磁力感測器36係構成作為無接點開關，其係用以檢測出安裝溝槽34之長度方向之磁通密度、與和該長度方向正交且通過於缸孔24之中心軸線之方向的磁通密度之差分。磁力感測器36係以可檢測出活塞組合件14之位置或工件之有無的方式，安裝在安裝溝槽34之長度方向的預定位置。關於磁力感測器36之安裝位置，如後詳述。

在缸筒12的嵌合部22的前端，設有用來裝設後述的第三密封材96之段差部。在缸孔24的上端側，設有用來安裝栓鎖磁軛20之段差部32。缸筒12的四個角部，亦即各側面彼此相接的部位的壁厚較厚，在該壁厚部形成有供後述的連結桿(tie rod)94插穿過之插穿孔35。

活塞組合件14係包含密封圈保持架(seal holder)38、中心磁軛40、永久磁鐵42、外套磁軛44及環形板45。

密封圈保持架38係由鋁合金等之順磁性體金屬形成為圓板狀。在密封圈保持架38的外周透過凹槽而設有活塞密封圈(piston seal)46，活塞密封圈46與缸孔24的壁面做滑動接觸。在密封圈保持架38的中央設有貫通孔48，在密封圈保持架38的上端部，設有從貫通孔48向內側突出之向內凸緣50。在與頂蓋16相對向之密封圈保持架38的上表面設有環狀凹部51。

中心磁軛40係由屬於強磁性體之鐵鋼材所構成，且構成為大致呈圓柱狀。在中心磁軛40的上端部的中央，設有小徑的筒狀突出部52。中心磁軛40具有在筒狀突出部52的前端開口之有底的螺絲孔54。在中心磁軛40的下端部，形成有向下方開口之斷面為圓形之凹部56。在凹部56的底面，安裝有從底面略微突出之第一阻尼器58，第一阻尼器58具有在活塞組合件14下降到下死點之際抵接於底部磁軛80以緩和衝撃之機能(參照第6圖)。

中心磁軛40的筒狀突出部52從密封圈保持架38的貫通孔48的下端側嵌入一直到抵接於密封圈保持架38的向內凸緣50，然後固定螺絲60從貫通孔48的上端側插入中心磁軛40的螺絲孔54並鎖緊。以此方式，將密封圈保持架38與中心磁軛40連結成一體。在中心磁軛40的筒狀突出部52的根部裝設有第一密封材62。第一密封材62進行密封圈保持架38與中心磁軛40之間之密封。

筒狀的永久磁鐵42係配置於中心磁軛40的外周，安裝成由密封圈保持架38及中心磁軛40及外套磁軛44及環形板45加以包圍住。永久磁鐵42係沿著徑向磁化。亦即，永久磁鐵42的內周側為N極，外周側為S極。亦可相反地使內周側為S極，外周側為N極。如第4圖所示，在本實施形態中，永久磁鐵42係在圓周方向分割為複數個，亦即，組合複數個扇形的磁鐵片42a而成為圓筒狀，但亦可由單一的構件所構成。另外，亦可組合複數個平板狀的磁鐵片而構成為橫斷面為多角形之角筒狀的永久磁鐵。永久磁鐵為角筒狀之情況，將與其中心軸垂直相交之方向稱為永久磁鐵的「徑向」。

筒狀的外套磁軛44係配置於永久磁鐵42的外周。外套磁軛44由屬於強磁性體之鐵鋼材所構成。外套磁軛44的外周面其上方側形成為較大徑，下方側形成為較小徑。亦即，外套磁軛44具有上方側的大徑部64及下方側的小徑部66，兩者之間形成為段差部65。在大徑部64設有在軸向相分開之兩個環狀溝槽68a、68b，在該等環狀溝槽68a、68b安裝有耐磨環(wear ring)70a、70b。活塞組合件14透過耐磨環70a、70b而可滑動地被支持在缸孔24內。

頂蓋16係由鋁合金等之順磁性體金屬所構成，且構成為從平面圖看呈與缸筒12的外形相同之矩形的板狀。在頂蓋16的下表面設有圓形凹部72，該圓形凹部72具有兩個段差面。亦即，圓形凹部72從靠近缸筒12之側開始依序具有大徑部72a、中徑部72b、小徑部72c，在大徑部72a與中徑部72b之交界形成有第一段差面72d，在中徑部72b與小徑部72c之交界形成有第二段差面72e。

中徑部72b及第二段差面72e係用來使栓鎖磁軛20定位者。小徑部72c係用來在活塞組合件14的上昇時收容固定螺絲60的頭部(參照第2圖)。由大徑部72a及第一段差面72d所形成之環狀的間隙，係用來安裝環狀的第二密封材74。第二密封材74係進行缸筒12與頂蓋16之間之密封。

在頂蓋16設有第二口76。第二口76的一端係在與缸筒12之有第一口26開口的側面對應之頂蓋16的側面開口。第二口76的另一端係在頂蓋16的第二段差面72e開口。

在有第二口76開口之頂蓋16的側面、及與其相反側之頂蓋16的側面，設有與缸筒12的安裝溝槽34整合成一體之溝槽78。該溝槽78係利用於要將磁力感測器36安裝到缸筒12的安裝溝槽34之際。在矩形的頂蓋16的四個角設有在頂蓋16的厚度方向貫通之供後述的連結桿94插穿過之插穿孔79。

底蓋18係包含底部磁軛80、外部磁軛82、第一殼體86及第二殼體100。

底部磁軛80係由屬於強磁性體之鐵鋼材構成為圓柱狀。底部磁軛80係在活塞組合件14的下降時進入中心磁軛40的凹部56(參照第6圖)。在底部磁軛80的下部設有向徑向外側突出之下部凸緣80a。

外部磁軛82配置於底部磁軛80的外側。外部磁軛82係由屬於強磁性體之鐵鋼材構成為圓筒狀。在外部磁軛82的上部，設有向徑向外側突出之上部凸緣82a，在外部磁軛82的靠下方的外周面，設有向徑向內側凹入之外周凹部82b。在外部磁軛82的下端部內周側設有段差部82c。

在底部磁軛80的下部凸緣80a與外部磁軛82的段差部82c之間安裝有環狀的連結板84。利用連結板84將外部磁軛82固定至底部磁軛80。連結板84係由鋁合金等之順磁性體金屬所構成。

第一殼體86係由鋁合金等之順磁性體金屬構成為筒狀。第一殼體86的橫斷面的外形係為與缸筒12相同之形狀。第一殼體86具有在上下方向貫通之橫斷面為圓形之貫通孔88，在貫通孔88的下端部具有向內側突出之下部凸緣90。缸筒12的嵌合部22嵌合於第一殼體86的貫通孔88。

在第一殼體86的四個側面之中的相反向的一對側面，設有與缸筒12的安裝溝槽34整合為一體之溝槽92。該溝槽92係利用於要將磁力感測器36安裝到缸筒12的安裝溝槽34之時。在第一殼體86的四個角，設有供後述的連結桿94鎖上之螺絲孔93。

四根連結桿94插穿過頂蓋16的插穿孔79及缸筒12的插穿孔35，然後其端部鎖入第一殼體86的螺絲孔93。以此方式，將頂蓋16及缸筒12及第一殼體86三者相互連結固定。而且，藉由將外部磁軛82的上部凸緣82a夾在缸筒12的嵌合部22的端面與第一殼體86的下部凸緣90之間，也會將外部磁軛82連結固定。

在設於缸筒12的嵌合部22的前端之段差部與外部磁軛82的上表面之間形成的間隙中裝設有第三密封材96。第三密封材96係進行缸筒12與外部磁軛82之間之密封。

在缸筒12的下端與外部磁軛82的上表面之間，在面向缸筒12的環狀凹部30之位置裝設有環狀的第二阻尼器98。第二阻尼器98具有在活塞組合件14下降到下死點之際抵接於外套磁軛44的段差部65以緩和衝撃之機能。如第3圖所示，在第二阻尼器98的上表面，在圓周方向等間隔地設有從內周端延伸到外周端之複數個狹槽(slit)98a。該狹槽98a具有使第一空氣供入排出孔28與缸孔24連通之作用。

第二殼體100係由樹脂材料或橡膠材料所構成，係以嵌入外部磁軛82的外周凹部82b的方式安裝。第二殼體100係比底部磁軛80及外部磁軛82更為略微向下方突出。因此，當第二殼體100與作為要加以吸住的對象之鐵製的板材(工件)W接觸時，會在底部磁軛80及外部磁軛82及板材W之間形成微小的間隙。

栓鎖磁軛20係由屬於強磁性體之鐵鋼材構成為圓板狀，係橫跨頂蓋16的圓形凹部72及設於缸孔24的上端側之段差部32而配置。在栓鎖磁軛20的中央，設有在上下方向貫通之中央貫通孔102。中央貫通孔102的上部係為與頂蓋16的小徑部72c整合成一體之小徑部102a，可在活塞組合件14的上昇時收容固定螺絲60的頭部(參照第2圖)。中央貫通孔102具有與小徑部102a相連之大徑部102b，在大徑部102b裝設有環狀的第三阻尼器104。如第2圖所示，第三阻尼器104具有在活塞組合件14上昇之際抵接於密封圈保持架38的向內凸緣50以緩和衝撃之機能。在大徑部102b的下端呈錐狀擴徑而形成有環狀突出部106，環狀突出部106可在活塞組合件14上昇之時進入密封圈保持架38的環狀凹部51。

在栓鎖磁軛20的上表面設有環狀溝槽108(參照第3圖)，且設有從環狀溝槽108的底面延伸到栓鎖磁軛20的下表面之複數個第二空氣供入排出孔110。在頂蓋16的第二段差面72e開口之第二口76的另一端係面向該環狀溝槽108。亦即，第二口76透過栓鎖磁軛20的環狀溝槽108及第二空氣供入排出孔110而與缸孔24連通。

缸筒12的內側的空間係區隔成相較於密封圈保持架38的活塞密封圈46而言存在於下方之第一壓力室112、以及相較於密封圈保持架38的活塞密封圈46而言存在於上方之第二壓力室114。第一口26透過第一空氣供入排出孔28及第二阻尼器98的狹槽98a而與第一壓力室112連通，第二口76透過栓鎖磁軛20的環狀溝槽108及第二空氣供入排出孔110而與第二壓力室114連通。

本實施形態之磁力夾鉗10的構成基本上如上所述，以下，參照主要是第7A圖至第9圖來說明其作用。如第2圖所示，以活塞組合件14在上死點(上昇端)之狀態作為初始狀態。

第7A圖顯示在初始狀態之磁力線。包含本圖在內，顯示磁力線之圖都是根據電腦所做的計算而畫出。在顯示磁力線之圖中，為求方便，都只顯示構成磁力夾鉗10之部件之中的永久磁鐵42及強磁性體(中心磁軛40、外套磁軛44、底部磁軛80、外部磁軛82及栓鎖磁軛20)的輪廓。

從作為N極之永久磁鐵42的內周側發出的磁力線的大多數，係經由中心磁軛40及栓鎖磁軛20及外套磁軛44而回到作為S極之永久磁鐵42的外周側。另一方面，經由距永久磁鐵42較遠的底部磁軛80或外部磁軛82而回到永久磁鐵42之磁力線則是幾乎沒有。包含永久磁鐵42之活塞組合件14因而會被栓鎖磁軛20以預定的磁吸力吸住。

在磁力夾鉗10實際使用之前的移動過程等當中，不用供給空氣到磁力夾鉗10，利用栓鎖磁軛20的作用就可將活塞組合件14保持在上死點的位置。因此，會避免磁力夾鉗10吸住周圍的鐵材等之意外的事態，確保安全。

在初始狀態中，驅動例如未圖示的機器人，使磁力夾鉗10靠近作為要加以吸住的對象之鐵製的板材(工件)W，使第二殼體100抵接於板材W。與此同時，操作未圖示的切換閥，使空氣從第二口76供給到第二壓力室114內，以及使第一壓力室112內的空氣從第一口26排出。

由於第二壓力室114與第一壓力室112之壓力差而要將活塞組合件14往下方推動之力，一旦超過在活塞組合件14的上死點作用於栓鎖磁軛20與活塞組合件14之間之磁吸力，活塞組合件14就開始下降。

隨著活塞組合件14之下降，作用於栓鎖磁軛20與活塞組合件14之間之磁吸力逐漸變小，反之作用於底部磁軛80或外部磁軛82與活塞組合件14之間之磁吸力逐漸變大。當後者的磁吸力超過前者的磁吸力時，使活塞組合件14下降之力就變成為除了根據第一壓力室112與第二壓力室114的壓力差之力以外，還加上後者的磁吸力與前者的磁吸力的差之力。

第7B圖顯示活塞組合件14在相較於栓鎖磁軛20而言較靠近底部磁軛80的位置時的磁力線。

從永久磁鐵42的內周側發出的磁力線的大部分係經由至少底部磁軛80或外部磁軛82而回到永久磁鐵42的外周側。另一方面，經由栓鎖磁軛20而回到永久磁鐵42之磁力線則是幾乎沒有。經由該底部磁軛80或外部磁軛82而回到永久磁鐵42之磁力線主要包含以下的三個路徑。

第一路徑係在從永久磁鐵42發出後，依序經由中心磁軛40、底部磁軛80、板材W、外部磁軛82及外套磁軛44而回到永久磁鐵42之路徑。第二路徑係在從永久磁鐵42發出後，依序經由中心磁軛40、底部磁軛80、外部磁軛82及外套磁軛44而回到永久磁鐵42之路徑。第三路徑係在從永久磁鐵42發出後，依序經由中心磁軛40、外部磁軛82及外套磁軛44而回到永久磁鐵42之路徑。板材W係包含在上述第一路徑中，受到來自磁力夾鉗10之磁吸力。

當活塞組合件14再下降時，底部磁軛80就會進入中心磁軛40的凹部56。然後，外套磁軛44的段差部65抵接於第二阻尼器98，且第一阻尼器58抵接於底部磁軛80，活塞組合件14到達下死點(下降端)。第7C圖顯示底部磁軛80開始進入中心磁軛40的凹部56時的磁力線。第7D圖顯示活塞組合件14到達下死點時的磁力線。

從此兩圖可知，活塞組合件14在下死點附近時，從永久磁鐵42發出然後回到永久磁鐵42之磁力線的大半，係依序經由中心磁軛40、底部磁軛80、板材W、外部磁軛82及外套磁軛44。

更具體而言，從永久磁鐵42的內周面發出之磁力線會改變方向而向下通過中心磁軛40或底部磁軛80的內部，以高磁通密度的狀態進入板材W。然後，該磁力線在穿出板材W而往上之後，經由外部磁軛82及外套磁軛44而回到永久磁鐵42的外周面。進入板材W之磁通密度高，表示有很大的磁吸力作用於板材W。活塞組合件14在下死點時，通過板材W的磁通密度為最大，磁力夾鉗10以最大的磁吸力吸住板材W。

然而，活塞組合件14在下死點時，穿出中心磁軛40而進入底部磁軛80之大部分磁力線，係從中心磁軛40的凹部56的壁面沿著大致水平方向延伸。該磁力線的水平方向成分就整個圓周方向而言會相抵銷，不會對於在中心磁軛40與底部磁軛80之間作用的磁吸力有貢獻。另外，穿出外部磁軛82而進入外套磁軛44之磁力線的大半，係在外套磁軛44的小徑部66沿著大致水平方向延伸。該磁力線的水平方向成分就整個圓周方向而言會相抵銷，不會對於在外套磁軛44與外部磁軛82之間作用的磁吸力有貢獻。亦即，在活塞組合件14的下死點附近，除了外部磁軛82在包含外套磁軛44之活塞組合件14的外周側與之相對向之外，底部磁軛80還會進入中心磁軛40的凹部56，所以會減弱底部磁軛80及外部磁軛82對活塞組合件14的磁吸力。

在磁力夾鉗10於活塞組合件14的下死點位置吸住板材W的狀態下，將板材W搬送到預定位置。然後，為了將板材W解放，而操作未圖示的切換閥，將空氣從第一口26供給到第一壓力室112內，並且使第二壓力室114內的空氣從第二口76排出。

由於第一壓力室112與第二壓力室114之壓力差而要將活塞組合件14往上方推動之力，一旦超過在活塞組合件14的下死點及其附近作用於底部磁軛80及外部磁軛82與活塞組合件14之間之磁吸力，活塞組合件14就上昇。如前述，由於在活塞組合件14的下死點附近，使在底部磁軛80及外部磁軛82與活塞組合件14之間作用之磁吸力減弱，所以可減小該份量之要使活塞組合件14上昇所需的空氣壓力。

活塞組合件14之上昇在密封圈保持架38的向內凸緣50抵接到第三阻尼器104時停止。亦即，活塞組合件14到達上死點。作用於板材W之磁吸力從活塞組合件14的上昇途中開始逐漸變小，而從原本吸住板材W的狀態將之釋放。由於活塞組合件14除了有栓鎖磁軛20作用於其上，還有第一壓力室112與第二壓力室114之壓力差持續作用，所以可確實保持在上死點的位置。因此，不會有活塞組合件14意外下降而將板材W吸住之虞。

第8圖顯示沒有板材W之情況、有厚度2mm的板材W之情況、有厚度5mm的板材W之情況之活塞組合件14的位置與作用於活塞組合件14的磁吸力的大小之關係。活塞組合件14的位置係以活塞組合件14在下死點時為零，以從下死點開始算起之移動距離表示。本實施形態中，活塞組合件14在上死點時，活塞組合件14的位置為25mm。另外，磁吸力係以向上之力為正，以向下之力為負。亦即，活塞組合件14受到栓鎖磁軛20的磁吸力時為正，活塞組合件14受到底部磁軛80或外部磁軛82的磁吸力時為負。

從第8圖可知，活塞組合件14在上死點時，作用於活塞組合件14之向上的磁吸力最大。當活塞組合件14從上死點開始往下降時，向上的磁吸力會變小，然後在磁吸力的方向轉為向下後出現極大值。沒有板材W之情況及有厚度2mm的板材W之情況，出現該極大值時，向下的磁吸力為最大。

另一方面，第9圖中分別顯示板材W的厚度為2mm之情況、板材W的厚度為5mm之情況之活塞組合件14的位置與作用於板材W的磁吸力的大小之關係。從第9圖可知，作用於板材W之磁吸力，在活塞組合件14從上死點開始一直到下降到預定距離的期間幾乎都為0，然後，隨著下降而變大。作用於板材W之磁吸力在活塞組合件14的下死點為最大。

接著，一面參照第10圖至第12圖，一面針對形成在缸筒12之側面的安裝溝槽34之磁通密度加以說明，並且針對用以檢測磁力夾鉗10之動作狀態的磁力感測器36之安裝位置加以說明。在安裝溝槽34 之磁通係因存在於永久磁鐵42與安裝溝槽34之間的外套磁軛44而受到很大的影響。

第10圖係在活塞組合件14之位置分別為零(下死點)、5mm、10mm、15mm、20mm及25mm(上死點)之情形時，依理論計算之結果顯示沿著安裝溝槽34之長度方向的磁通密度之變化者。橫軸係顯示安裝溝槽34之長度方向的位置，並將其範圍設為20mm至70mm。該數值係將活塞組合件14位於下死點時之與活塞組合件14之下端對應的安裝溝槽34之位置作為基準者。縦軸係標示安裝溝槽34之長度方向的磁通密度之絶對值、與和該長度方向正交且通過缸孔24之中心軸線之方向的磁通密度之絶對值的差分。此外，第10圖係假設未存在有板材W之情形。

以下，將安裝溝槽34之長度方向的磁通密度之絶對值稱為「軸向磁通密度」，並將與安裝溝槽34之長度方向正交且通過缸孔24之中心軸線之方向的磁通密度之絶對值稱為「徑向磁通密度」。並且，當簡稱為「磁通密度」時，係稱為「軸向磁通密度」與「徑向磁通密度」之差分。

如第10圖所示，顯示磁通密度之變化的波形係隨著活塞組合件14上升，而一點一點地朝右方位移。磁力感測器36係當軸向磁通密度變得比徑向磁通密度略大時會產生反應。因此，例如若使磁力感測器36位於50mm之位置，則在活塞組合件14之位置超過15mm時會產生反應。在本實施形態中，該50mm之位置係成為大致對應於栓鎖磁軛20之位置。再者，若使磁力感測器36位於35mm之位置，則活塞組合件14會下降且當該位置低於5mm時反應會停止。如此，藉由使磁力感測器36位於適當之位置，可檢測出活塞組合件14將要到達上死點或將要到達下死點之情形。

考量上述情事，為了檢測出活塞組合件14上升且成為接近比下死點更接近上死點之位置、亦即活塞組合件14被拉入之情形，係可將磁力感測器36安裝在大致45至52mm之位置。第11圖係為了使上述情形更容易明瞭所顯示者。第11圖係依據第10圖而成者，且針對安裝溝槽34中之長度方向的位置分別為45mm、47.5mm、50mm及52mm之情形，顯示活塞組合件14之位置與磁通密度之關係者。

第12圖係當活塞組合件14位於下死點時，針對沿著磁力感測器36之安裝溝槽34之長度方向的磁通密度之變化，在未具有板材W之情形與具有厚度2mm之板材W之情形進行對比而顯示之圖。

由第12圖得知，當使磁力感測器36位於大致32mm之位置時，在未具有板材W之情形下，當活塞組合件14位於下死點時，磁力感測器36並未反應，相對於此，在具有厚度2mm之板材W之情形下，當活塞組合件14位於下死點時，磁力感測器36會產生反應。因此，藉由使磁力感測器36位在大致32mm之位置，而可檢測出是否在磁力夾鉗10吸住並保持有板材W、亦即檢測出板材W之有無。

依據本實施形態，由於在永久磁鐵42之內周側配設有作為強磁性體之中心磁軛40，因此可使來自永久磁鐵42之磁通集中，且可使作用於板材W之磁吸力變大。並且，由於在形成於缸筒12之側面的安裝溝槽34之長度方向預定位置安裝有磁力感測器36，因此可檢測出活塞組合件14之位置或板材W之有無。

在本實施形態中，雖僅使用複數個安裝溝槽34中之一個，來安裝檢測活塞組合件14之位置的磁力感測器36或檢測板材W之有無的磁力感測器36之任一者，但亦可使用二個安裝溝槽34，來安裝檢測活塞組合件14之位置的磁力感測器36及檢測板材W之有無的磁力感測器36之兩者。

本發明之磁力夾鉗並不限於上述的各實施形態，除此之外，當然還可在未脫離本發明的主旨之範圍內採用各種構成。

Claims

一種磁力夾鉗，係將包含筒狀的永久磁鐵及中心磁軛之活塞組合件可移動地設置於缸筒的內部而構成者，其中，前述永久磁鐵係設於前述中心磁軛的外周，且沿著徑向磁化，且在缸筒之側面安裝有檢測前述永久磁鐵之磁通的磁力感測器。
如申請專利範圍第1項所述之磁力夾鉗，其中，在前述永久磁鐵的外周設有外套磁軛。
如申請專利範圍第1項所述之磁力夾鉗，其中，前述磁力感測器係安裝成可檢測出活塞組合件的位置。
如申請專利範圍第1項所述之磁力夾鉗，其中，前述磁力感測器係安裝成可檢測出是否吸住並保持有工件。
如申請專利範圍第1項所述之磁力夾鉗，其中，在前述缸筒的軸向一端側設有在前述活塞組合件的移動端於前述活塞組合件的外周側與之相對向之外部磁軛。
如申請專利範圍第1項所述之磁力夾鉗，其中，在前述缸筒的軸向一端側設有與前述中心磁軛相對向之底部磁軛。
如申請專利範圍第6項所述之磁力夾鉗，其中，在前述活塞組合件的移動端，前述底部磁軛係進入前述中心磁軛的凹部。
如申請專利範圍第1項所述之磁力夾鉗，其中，在前述缸筒的軸向另一端側設有與前述活塞組合件相對向之栓鎖磁軛。