WO2021206074A1

WO2021206074A1 - 永電磁ホルダ及び搬送装置

Info

Publication number: WO2021206074A1
Application number: PCT/JP2021/014575
Authority: WO
Inventors: 鈴木　康広; 邦夫大畑
Original assignee: 下西技研工業株式会社
Priority date: 2020-04-10
Filing date: 2021-04-06
Publication date: 2021-10-14
Also published as: US20230154661A1; JPWO2021206074A1; CN115151984A

Abstract

永電磁ホルダ１であって、保磁力が比較的小さい磁石である第一磁石３と、保磁力が比較的大きい希土類磁石でありリング状に構成される第二磁石４と、通電されることによって第一磁石を着磁させるコイル５と、を備え、第一磁石３は軸心αのスラスト方向を異なる磁極の磁極面がそれぞれ向くように構成され、第二磁石４は軸心αのスラスト方向を異なる磁極の磁極面がそれぞれ向くように構成され、軸心αのラジアル方向において前記第一磁石の外側に配置され、第一磁石３と第二磁石４とコイル５とは、軸心αのラジアル方向において重なるように配置され、吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態の切替え動作は、吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態を切替える際にコイル５に通電して第一磁石３の着磁方向を切替えることによって行われるものとする。

Description

永電磁ホルダ及び搬送装置

　本発明は、永電磁ホルダ、永電磁ホルダを備える搬送装置の技術に関する。

　従来、永久磁石とコイルとを備える永電磁ホルダに関する技術は公知となっている（特許文献１参照）。前記永電磁ホルダは、永久磁石の磁力によって吸着対象物を吸着可能に構成されるものであり、コイルに通電した状態では吸着対象物の吸着ＯＦＦ状態とされるように構成される。

　また、第一の永久磁石と、第二の永久磁石と、コイルと、を備え、通電方向を切替えてコイルに通電することによって、第一の永久磁石の着磁方向を切替えて、吸着対象物の吸着ＯＮ状態と吸着ＯＦＦ状態とを切替える永電磁式の吸着装置に関する技術は公知となっている（特許文献２参照）。
　前記永電磁式の吸着装置は、高い吸着力を備えつつ、吸着ＯＦＦ状態においてコイルに通電し続けることを要さないことから消費電力を低減させることができる。

特開２０１９－１０２６８２号公報特開２０１７－７５０２０号公報

　しかしながら、前記永電磁ホルダでは、永久磁石と電磁石とが高さ方向（吸着面と直交する方向）に並ぶように配置される。このため、前記永電磁ホルダでは、高さ方向において大型化するという問題があった。
　また、前記永電磁式の吸着装置では、第一の永久磁石と第二の永久磁石とが高さ方向（吸着面と直交する方向）に並ぶように配置される。このため、前記永電磁式の吸着装置で、高い吸着力を備えて消費電力を低減することができるものの、高さ方向において大型化するという問題があった。

　本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、高い吸着力を備えて消費電力を低減しつつ、比較的薄型に構成することができる永電磁ホルダを提供することを課題とする。

　本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

　即ち、請求項１においては、吸着対象物の吸着面を備え、吸着ＯＮ状態のときに前記吸着対象物を吸着可能に構成され、吸着ＯＦＦ状態のときに前記吸着された吸着対象物の脱離を可能に構成される、永電磁ホルダであって、保磁力が比較的小さい磁石である第一磁石と、保磁力が比較的大きい希土類磁石であり、リング状に構成される第二磁石と、通電されることによって前記第一磁石を着磁させるコイルと、を備え、前記第一磁石は、前記吸着面と直交し前記吸着面の中心を通る軸心のスラスト方向を異なる磁極の磁極面がそれぞれ向くように構成され、前記第二磁石は、前記軸心のスラスト方向を異なる磁極の磁極面がそれぞれ向くように構成され、前記軸心のラジアル方向において前記第一磁石の外側に配置され、前記コイルは、前記第一磁石と前記第二磁石との間に配置され、前記第一磁石と前記第二磁石と前記コイルとは、前記軸心のラジアル方向において重なるように配置され、吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態の切替え動作は、吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態を切替える際に前記コイルに通電して前記第一磁石の着磁方向を切替えることによって行われるものである。

　請求項２においては、前記第一磁石、前記第二磁石、及び前記コイルの前記軸心のスラスト方向の吸着面側に、前記第一磁石、前記第二磁石、及び前記コイルに近接して配置される、フロントヨークを備え、前記フロントヨークの一部が、前記コイルの前記第一磁石側において、前記コイルの吸着面側端部よりも、前記軸心のスラスト方向における吸着面側と反対側に突出するように構成されるものである。

　請求項３においては、前記軸心のスラスト方向の吸着面側と反対側に底部が配置され、前記軸心のスラスト方向の吸着面側に開口部が配置される、バックヨークを備え、前記バックヨークの内側には、前記第一磁石、前記第二磁石、及び前記コイルが配置され、前記フロントヨークは、前記バックヨークの前記開口部に蓋をするように配置され、前記バックヨークの一部が、前記コイルの前記第一磁石側において、前記コイルの吸着面側と反対側端部よりも、前記軸心のスラスト方向における吸着面側に突出するように構成されるものである。

　請求項４においては、前記永電磁ホルダを備える搬送装置とするものである。

　本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
　即ち、本発明によれば、高い吸着力を備えて消費電力を低減しつつ薄型に構成することができる。

本発明の実施形態に係る永電磁ホルダを示す断面図。（ａ）同じく永電磁ホルダの吸着ＯＮ状態における第一磁石と第二磁石とコイルとを示す平面模式図、（ｂ）同じく永電磁ホルダの吸着ＯＮ状態を示す断面模式図。（ａ）同じく永電磁ホルダの吸着ＯＦＦ状態における第一磁石と第二磁石とコイルとを示す平面模式図、（ｂ）同じく永電磁ホルダの吸着ＯＦＦ状態を示す断面模式図。同じく永電磁ホルダを示す断面図。同じく永電磁ホルダを示す断面図。同じく永電磁ホルダを示す断面図。同じく永電磁ホルダの吸着ＯＮ状態を示す断面模式図。同じく永電磁ホルダの吸着ＯＮ状態を示す断面模式図。同じく永電磁ホルダの吸着ＯＮ状態を示す断面模式図。同じく永電磁ホルダの吸着ＯＦＦ状態を示す断面模式図。同じく永電磁ホルダを示す断面図。

　次に、図１から図６を用いて永電磁ホルダ１について説明する。なお以下において、図中の破線は磁力線のループを示すものとして説明する。

　永電磁ホルダ１は、磁力を用いて鉄製品等（吸着対象物２）を吸着可能に構成される。永電磁ホルダ１は、吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態の切替えが可能に構成される。永電磁ホルダ１は、吸着ＯＮ状態のときに吸着対象物２を吸着可能に構成され、ＯＦＦ状態のときに前記吸着された吸着対象物２を脱離可能に構成される。
　永電磁ホルダ１は、鉄製品等の搬送や運搬を行う搬送装置、または、壁面や天面等へ鉄製品を吸着した状態を保持する保持装置等に用いることができる。永電磁ホルダ１が用いられる用途の具体例として、例えば、磁力によってワークを把持して搬送する工業ロボットやクレーン装置、磁力によって鉄骨等を吊るして運搬するヘリコプターやドローン等の航空機、または、磁力によって壁面に吸着しながら移動する壁面移動ロボット等がある。
　図１から図３に示すように、永電磁ホルダ１は、略円柱状に構成され、軸心αのスラスト方向における一端側に吸着対象物２の吸着面１ａを備える。軸心αは、吸着面１ａと直交し吸着面１ａの中心を通る。軸心αのスラスト方向は、軸心αが延出する方向（永電磁ホルダ１の高さ方向）を示し、軸心αのラジアル方向は、軸心α方向と直交する方向を示す。永電磁ホルダ１は、第一磁石３と、第二磁石４と、コイル５と、フロントヨーク６と、バックヨーク７と、スペーサ８と、を備える。
　以下において便宜上、永電磁ホルダ１における吸着対象物２の吸着面１ａが向く方向を下方として説明するが、永電磁ホルダ１の方向をこれに限定するものではない。

　第一磁石３は、保磁力が比較的小さい磁石（例えば、アルニコ磁石、または鉄クロムコバルト磁石等）であり、円柱状に構成される。第一磁石３は、異なる磁極の磁極（Ｓ極及びＮ極）面が軸心αのスラスト方向をそれぞれ向くように構成される。第一磁石３は、軸心αのスラスト方向と直交するように異なる磁極の磁極面がそれぞれ配置されて構成される。

　第二磁石４は、保磁力が比較的大きい希土類磁石（例えば、ネオジム磁石）であり、円筒状（リング状）に構成される。第二磁石４の高さは、第一磁石３の高さと略同一に構成される。第二磁石４は、異なる磁極の磁極（Ｓ極及びＮ極）面が軸心αのスラスト方向をそれぞれ向くように構成される。第二磁石４は、軸心αのスラスト方向と直交するように異なる磁極の磁極面がそれぞれ配置されて構成される。
　第二磁石４は、第一磁石３の径方向外側（軸心αのラジアル方向において第一磁石４の外側）に配置される。第二磁石４は、第一磁石３と同心軸上に配置される。

　第一磁石３と第二磁石４とは、軸心αのスラスト方向において同一の位置に配置される。第一磁石３と第二磁石４とは、軸心αのラジアル方向において重なるように配置される。第一磁石３の上面位置と第二磁石４の上面位置とが軸心αのスラスト方向において一致し、第一磁石３の下面位置と第二磁石４の下面位置とが軸心αのスラスト方向において一致する。

　コイル５は、ソレノイド状のコイルであり、通電されることによって軸心α側（第一磁石３側）に強い磁束を発生させて、第一磁石３を着磁させる。コイル５は、通電方向を切替えて通電されることによって、第一磁石３の着磁方向を切替える。
　コイル５は、第一磁石３と第二磁石４との間に環状に配置される。コイル５は、第一磁石３の径方向外側に配置される。コイル５は、第二磁石４の径方向内側に配置される。コイル５は、第一磁石３と第二磁石４とに近接するように構成される。
　第一磁石３と第二磁石４とコイル５とは、軸心αのラジアル方向において重なるように配置される。

　フロントヨーク６は、鉄等の素材で構成されるヨークであり、略平板円盤状に構成される。フロントヨーク６は、第一磁石３、第二磁石４、及びコイル５の外側に配置される。フロントヨーク６は、第一磁石３、第二磁石４、及びコイル５の下方（軸心αのスラスト方向において吸着面１ａ側）にこれらに近接または当接して配置される。フロントヨーク６の外径は、第二磁石４の外径と略同一に構成される。

　バックヨーク７は、鉄等の素材で構成されるヨークであり、底部と開口部とを有する略円筒状に構成される。バックヨーク７の底部は上方に配置され、開口部は下方に配置される。バックヨーク７の内径は、フロントヨーク６の外径よりも大きく構成される。
　バックヨーク７は、第一磁石３、第二磁石４、及びコイル５の外側に配置される。バックヨーク７の内側（バックヨーク７の内部）に、第一磁石３、第二磁石４、及びコイル５が配置される。バックヨーク７は、第一磁石３、第二磁石４、及びコイル５と近接または当接するように構成される。バックヨーク７の底部は、第一磁石３、第二磁石４、及びコイル５の上方に位置し、バックヨーク７の側壁は、第一磁石３、第二磁石４、及びコイル５の外側に位置する。バックヨーク７の下端部（下方の開口部）は、第一磁石３、第二磁石４、及びコイル５よりも下方に位置する。バックヨーク７の下端面は、フロントヨーク６の下面と略面一に構成される。

　フロントヨーク６は、バックヨーク７の開口部に蓋をするように配置される。フロントヨーク６の下面とバックヨーク７の下端面とは、吸着面１ａとして構成される。
　スペーサ８は、アルミニウム等の非磁性材で構成され、第一磁石３及び第二磁石４の磁束を遮蔽する。スペーサ８は、第二磁石４及びフロントヨーク６の外面とバックヨーク７の内面との間に嵌装される。

　通電方向を切替えてコイル５に通電することによって、第一磁石３の着磁方向を切替えて、吸着対象物２の吸着ＯＮ状態と吸着ＯＦＦ状態とを切替える。
　吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態の切替え動作は、吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態を切替える際に瞬間的にコイル５に通電して（コイル５への通電ＯＮした後に直ぐにコイル５への通電ＯＦＦにして）第一磁石３の着磁方向を切替えることによって行われる。永電磁ホルダ１では、例えば、コイル５への通電を開始してから０．０１秒～０．２秒で、第一磁石３の着磁方向（吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態）が切り替わる。
　吸着ＯＮ状態では、例えば、吸着面１ａ側における第二磁石４の磁極がＮ極の場合には、吸着面１ａ側における第一磁石３の磁極はＮ極に着磁される。このように、第一磁石３が第二磁石４の磁極と同方向に着磁されて、吸着ＯＮ状態とされる（図２参照）。
　吸着ＯＦＦ状態では、例えば、吸着面１ａ側における第二磁石４の磁極がＮ極の場合には、吸着面１ａ側における第一磁石３の磁極はＳ極に着磁される。このようにして、第一磁石３及び第二磁石４の磁束をフロントヨーク６及びバックヨーク７の内部でループさせて、第一磁石３及び第二磁石４の磁束が吸着面１ａの外側に漏れないようにして、吸着ＯＦＦ状態とされる（図３参照）。

　このように、第一磁石３は、異なる磁極の磁極面が軸心αのスラスト方向をそれぞれ向くように構成され、第二磁石４は、異なる磁極の磁極面が軸心αのスラスト方向をそれぞれ向くように構成され、第一磁石３と第二磁石４とコイル５とは、軸心αのラジアル方向において重なるように配置され、吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態の切替え動作は、吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態を切替える際にコイル５に通電（瞬間的に通電）して第一磁石３の着磁方向を切替えることによって行われる。このため、永電磁ホルダ１では、従来の永電磁ホルダ等に比べて高い吸着力を備えて消費電力を低減しつつ薄型に構成することができる。
　また、従来の永電磁ホルダでは、永久磁石の磁力が比較的大きい場合には、永久磁石の磁力をキャンセルさせることができるようにコイルを比較的大きいもので構成することが考えられるが、このようにコイルを比較的大きいもので構成すると、吸着面の径方向（軸心のラジアル方向）側に大型化する。もっとも、このように構成される永電磁ホルダ１では、永久磁石の磁力が比較的強くコイルが比較的大きいもので構成される従来の永電磁ホルダに比べて、高い吸着力を備えつつ軸心αのラジアル方向側に大型化することを抑制することができる。

　また、永電磁ホルダ１は、吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態を切替えた後は、次に吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態の切替え動作を行うまで、コイル５への無通電時においても切替え後の吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態を維持する。
　このため、永電磁ホルダ１では、例えば、従来の永電磁ホルダのように電源が落ちて意図せずに無通電となり吸着ＯＮとなったときに、誤って磁性体等を吸着してしまうことを防止することができる。また例えば、従来の永電磁ホルダのように、吊り下げ位置の位置決め前に意図せずに無通電となり、誤って磁性体等の吸着動作を開始することを防止することができる。

　図１に示すように、フロントヨーク６は、上面（軸心αのスラスト方向において第一磁石３、第二磁石４、またはコイル５が配置される側の面）に、溝部６ａが形成されて、上面に段差を有するように構成される。
　フロントヨーク６の溝部６ａは、角溝であり、平面視で円環状に構成され、第一磁石３または第二磁石４と同心軸上に形成される。フロントヨーク６の溝部６ａの外径は、第二磁石４の内径と略同一に構成される。フロントヨーク６の溝部６ａの内径は、第一磁石３の外径と略同一に構成される。

　フロントヨーク６の溝部６ａには、コイル５の一部（下部）が配置される。コイル５の下端部（吸着面１ａ側の端部）がフロントヨーク６の上部に食込むように配置される。フロントヨーク６の一部が、コイル５の内側（第一磁石３側）において、コイル５の下端部（吸着面１ａ側の端部）よりも、上方（軸心αのスラスト方向において第一磁石３、第二磁石４、またはコイル５が配置される側（軸心αのスラスト方向の吸着面１ａ側と反対側））に突出するように構成される。コイル５の外側（第二磁石４側）においてフロントヨーク６の一部が、コイル５の下端部よりも、上方に突出するように構成される。

　このように、コイル５の吸着面１ａ側の端部がフロントヨーク６の上部に食込むように
配置され、フロントヨーク６の一部が、コイル５の第一磁石３側において、コイル５の吸着面１ａ側の端部よりも軸心αのスラスト方向における吸着面１ａ側と反対側に突出するように構成される。このため、永電磁ホルダ１では、軸心α側（第一磁石３側）への磁束を増加させることができ、第一磁石３の着磁を比較的省電力で行うことができる。

　バックヨーク７は、底部の下面（軸心αのスラスト方向において第一磁石３、第二磁石４、またはコイル５が配置される側の面）に、溝部７ａが形成されて、下面に段差を有するように構成される。
　バックヨーク７の溝部７ａは、角溝であり、底面視で円環状に構成され、第一磁石３または第二磁石４と同心軸上に形成される。バックヨーク７の溝部７ａの外径は、第二磁石４の内径と略同一に構成される。バックヨーク７の溝部７ａの内径は、第一磁石３の外径と略同一に構成される。

　バックヨーク７の溝部７ａには、コイル５の一部（上部）が配置される。コイル５の上端部（吸着面１ａ側と反対側の端部）がバックヨーク７の底部に食込むように配置される。バックヨーク７の一部が、コイル５の内側（第一磁石３側）において、コイル５の上端部（吸着面１ａ側と反対側の端部）よりも、下方（軸心αのスラスト方向において第一磁石３、第二磁石４、またはコイル５が配置される側（軸心αのスラスト方向の吸着面１ａ側））に突出するように構成される。コイル５の外側（第二磁石４側）においてバックヨーク７の一部が、コイル５の上端部よりも、下方に突出するように構成される。

　このように、コイル５の吸着面１ａ側と反対側の端部がバックヨーク７の底部に食込むように配置され、バックヨーク７は、バックヨーク７の一部が、コイル５の第一磁石３側において、コイル５の吸着面１ａ側と反対側端部よりも軸心αのスラスト方向における吸着面１ａ側に突出するように構成される。このため、永電磁ホルダ１では、軸心α側（第一磁石３側）への磁束を増加させることができ、第一磁石３の着磁を比較的省電力で行うことができる。

　永電磁ホルダ１は、円柱状に構成されなくてもよく、多角形状（例えば、四角柱状）に構成することもできる。また、第一磁石３は円柱状に構成されなくてもよく、また、第二磁石４は円筒状に構成されなくてもよい。即ち、第一磁石３は多角柱状（例えば、四角柱状）に構成することもでき、また、第二磁石４は多角筒状（例えば、四角筒状）に構成することもできる。
　第二磁石４は、所定形状（例えば扇形状）の複数個の希土類磁石を並べてリング状に構成されるのであってもよいものとする。
　フロントヨーク６の溝部６ａまたはバックヨーク７の溝部７ａは、丸形状や多角形状等の溝で構成することもできる。

　なお、永電磁ホルダ１では、図４に示すように、フロントヨーク６は、上面に溝部６ａを有さず上面がフラットな面で構成され、また、バックヨーク７は、底部の下面に溝部７ａを有さずに底部の下面がフラットな面で構成することもできる。このように構成することによって、永電磁ホルダ１の製造を比較的容易に行うことができる。
　また、永電磁ホルダ１では、第二磁石４の高さが、第一磁石３の高さと異なるように構成することもできる。このとき、例えば図５に示すように、第二磁石４の軸心αのスラスト方向の長さ（高さ）が第一磁石３の軸心αのスラスト方向の長さ（高さ）よりも短く構成される。フロントヨーク６の上面に凹部が形成され、また、バックヨーク７の底部の下面に凹部が形成される。フロントヨーク６の凹部の外径及びバックヨークの凹部の外径は、第二磁石４の内径と略同一に形成される。フロントヨーク６の凹部及びバックヨークの凹部に、第一磁石３及びコイル５が配置される。
　また、永電磁ホルダ１では、フロントヨーク６の外径が、第二磁石４の外径と異なるように構成することもできる。このとき、例えば図６に示すように、フロントヨーク６の外径が第二磁石４の外径よりも短く構成される。

　次に、図７から図１０に記載の永電磁ホルダ１について説明する。
　なお、図７から図１０に記載の永電磁ホルダ１の説明にあたっては、図１から図６に記載の永電磁ホルダ１と同様の部分については適宜その説明を省略し、図１から図６に記載の永電磁ホルダ１と異なる部分を中心に説明する。

　図７から図１０に示すように、永電磁ホルダ１は、第一磁石部１０と、第二磁石部２０と、を備え、軸心αのスラスト方向に第一磁石部１０と第二磁石部２０とが並ぶように配置されて構成される。第一磁石部１０は、軸心αのスラスト方向において第二磁石部２０よりも吸着面１ａ側に配置される。
　第一磁石部１０は、第一磁石１３と、第二磁石１４と、第一コイル１５と、フロントヨーク１６と、第一バックヨーク１７と、スペーサ１８と、を備える。

　第一磁石１３は、保磁力が比較的小さい磁石（例えば、アルニコ磁石、または鉄クロムコバルト磁石等）であり、円柱状に構成される。第一磁石１３は、異なる磁極の磁極（Ｓ極及びＮ極）面が軸心αのスラスト方向をそれぞれ向くように構成される。第一磁石１３は、軸心αのスラスト方向と直交するように異なる磁極の磁極面がそれぞれ配置されて構成される。
　第二磁石１４は、保磁力が比較的大きい希土類磁石（例えば、ネオジム磁石）であり、円筒状（リング状）に構成される。第二磁石１４の高さは、第一磁石１３の高さと略同一に構成される。第二磁石１４は、異なる磁極の磁極（Ｓ極及びＮ極）面が軸心αのスラスト方向をそれぞれ向くように構成される。第二磁石１４は、軸心αのスラスト方向と直交するように異なる磁極の磁極面がそれぞれ配置されて構成される。
　第一磁石１３と第二磁石１４とは、軸心αのスラスト方向において同一の位置に配置される。

　第一コイル１５は、ソレノイド状のコイルであり、通電されることによって軸心α側（第一磁石１３側）に強い磁束を発生させて、第一磁石１３を着磁させる。コイル１５は、通電方向を切替えて通電されることによって、第一磁石１３の着磁方向を切替える。
　第一コイル１５は、第一磁石１３と第二磁石１４との間に配置される。第一コイル１５は、第一磁石１３の径方向外側に配置される。第一コイル１５は、第二磁石１４の径方向内側に配置される。第一コイル１５は、第一磁石１３と第二磁石１４とに近接するように構成される。
　第一磁石１３と第二磁石１４と第一コイル１５とは、軸心αのラジアル方向において重なるように配置される。

　フロントヨーク１６は、鉄等の素材で構成されるヨークであり、略平板円盤状に構成される。フロントヨーク１６は、第一磁石１３、第二磁石１４、及び第一コイル１５の下方にこれらに近接または当接して配置される。

　第一バックヨーク１７は、鉄等の素材で構成されるヨークであり、底部と開口部とを有する略円筒状に構成される。第一バックヨーク１７の底部は上方に配置され、開口部は下方に配置される。第一バックヨーク１７の内径は、フロントヨーク１６の外径よりも大きく構成される。
　第一バックヨーク１７は、第一磁石１３、第二磁石１４、及び第一コイル１５の外側に配置される。第一バックヨーク１７の内側に、第一磁石１３、第二磁石１４、及び第一コイル１５が配置される。第一バックヨーク１７は、第一磁石１３、第二磁石１４、及び第一コイル１５と近接または当接するように構成される。第一バックヨーク１７の底部は、第一磁石１３、第二磁石１４、及び第一コイル１５の上方に位置し、第一バックヨーク１７の側壁は、第一磁石１３、第二磁石１４、及び第一コイル１５の外側に位置する。第一バックヨーク１７の下端部（下方の開口部）は、第一磁石１３、第二磁石１４、及び第一コイル１５よりも下方に位置する。第一バックヨーク１７の下端面は、フロントヨーク１６の下面と略面一に構成される。

　フロントヨーク１６は、第一バックヨーク１７の開口部に蓋をするように配置される。
　スペーサ１８は、アルミニウム等の非磁性材で構成され、第一磁石１３、第二磁石１４、第三磁石２３、及び第四磁石２４の磁束を遮蔽する。スペーサ１８は、第二磁石１４及びフロントヨーク１６の外面と第一バックヨーク１７の内面との間に嵌装される。

　第二磁石部２０は、第三磁石２３と、第四磁石２４と、第二コイル２５と、第二バックヨーク２７と、スペーサ２８と、を備える。

　第三磁石２３は、保磁力が比較的小さい磁石（例えば、アルニコ磁石、または鉄クロムコバルト磁石等）であり、円柱状に構成される。第三磁石２３の外径は、第二磁石１４の内径よりも大きく、第二磁石１４の外径よりも小さく構成される。第三磁石２３は、その磁極面が軸心αのスラスト方向を向くように構成される。第三磁石２３は、軸心αのスラスト方向と直交するように異なる磁極の磁極（Ｓ極及びＮ極）面がそれぞれ配置されて構成される。
　第三磁石２３は、第一バックヨーク１７の上方に第一バックヨーク１７の上面に近接または当接するように配置される。第三磁石２３は、第一磁石１３、及び第二磁石１４の軸心と同心軸上に配置される。

　第四磁石２４は、保磁力が比較的大きい希土類磁石（例えば、ネオジム磁石）であり、円筒状（リング状）に構成される。第四磁石２４の高さは、第三磁石２３の高さと略同一に構成される。第四磁石２４の外径は、第二磁石１４の外径よりも大きく構成される。第四磁石２４は、異なる磁極の磁極（Ｓ極及びＮ極）面が軸心αのスラスト方向をそれぞれ向くように構成される。第四磁石２４は、軸心αのスラスト方向と直交するように異なる磁極の磁極面がそれぞれ配置されて構成される。
　第四磁石２４は、第一バックヨーク１７の上方に第一バックヨーク１７の上面に近接または当接するように配置される。第四磁石２４は、第三磁石２３の径方向外側（軸心αのラジアル方向において第三磁石２３の外側）に配置される。第四磁石２４は、第一磁石１３、第二磁石１４、及び第三磁石２３と同心軸上に配置される。

　第三磁石２３と第四磁石２４とは、軸心αのスラスト方向において同一の位置に配置される。第三磁石２３と第四磁石２４とは、軸心αのラジアル方向において重なるように配置される。第三磁石２３の上面位置と第四磁石２４の上面位置とが軸心αのスラスト方向において一致し、第三磁石２３の下面位置と第四磁石２４の下面位置とが軸心αのスラスト方向において一致する。

　第二コイル２５は、ソレノイド状のコイルであり、通電されることによって軸心α側（第三磁石２３側）に強い磁束を発生させて、第三磁石２３を着磁させる。第二コイル２５は、通電方向を切替えて通電されることによって、第三磁石２３の着磁方向を切替える。
　第二コイル２５は、第三磁石２３と第四磁石２４との間に配置される。第二コイル２５は、第三磁石２３の径方向外側に配置される。第二コイル２５は、第四磁石２４の径方向内側に配置される。第二コイル２５は、第三磁石２３と第四磁石２４とに近接するように構成される。
　第三磁石２３と第四磁石２４と第二コイル２５とは、軸心αのラジアル方向において重なるように配置される。

　第二バックヨーク２７は、鉄等の素材で構成されるヨークであり、底部と開口部とを有する略円筒状に構成される。第二バックヨーク２７の底部は上方に配置され、開口部は下方に配置される。第二バックヨーク２７の内径は、第一バックヨーク１７の外径よりも大きく構成される。
　第二バックヨーク２７は、第一磁石部１０（第一磁石１３、第二磁石１４、第一コイル１５）、第三磁石２３、第四磁石２４、及び第二コイル２５の外側に配置される。第二バックヨーク２７の内側に、第一磁石部１０（第一磁石１３、第二磁石１４、第一コイル１５）、第三磁石２３、第四磁石２４、及び第二コイル２５が配置される。第二バックヨーク２７は、第三磁石２３、第四磁石２４、及び第二コイル２５と近接または当接するように構成される。第二バックヨーク２７の底部は、第三磁石２３、第四磁石２４、及び第二コイル２５の上方に位置し、第二バックヨーク２７の側壁は、第一磁石部１０（第一磁石１３、第二磁石１４、第一コイル１５）第三磁石２３、第四磁石２４、及び第二コイル２５の外側に位置する。第二バックヨーク２７の下端部（下方の開口部）は、第三磁石２３、第四磁石２４、及び第二コイル２５よりも下方に位置する。第二バックヨーク２７の下端面は、フロントヨーク１６の下面及び第一バックヨーク１７の下端面と略面一に構成される。

　スペーサ２８は、アルミニウム等の非磁性材で構成され、第一磁石１３、第二磁石１４、第三磁石２３、及び第四磁石２４の磁束を遮蔽する。スペーサ２８は、第四磁石２４及び第一バックヨーク１７の外面と第二バックヨーク２７の内面との間に嵌装される。
　フロントヨーク１６の下面と第一バックヨーク１７の下端面と第二バックヨーク２７の下端面とは、吸着面１ａとして構成される。

　通電方向を切替えて第一コイル１５及び／または第二コイル２５に通電されることによって、第一磁石１３及び／または第三磁石２３の着磁方向を切替えて、吸着対象物２の吸着ＯＮ状態と吸着ＯＦＦ状態とを切替える。
　吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態の切替え動作は、吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態を切替える際に瞬間的に第一コイル１５及び／または第二コイル２５に通電して（第一コイル１５及び／または第二コイル２５への通電ＯＮした後に直ぐに第一コイル１５及び／または第二コイル２５への通電ＯＦＦにして）第一磁石１３の着磁方向及び／または第三磁石２３の着磁方向を切替えることによって行われる。例えば、永電磁ホルダ１では、第一コイル１５及び／または第二コイル２５への通電を開始してから０．０１秒～０．２秒で、第一磁石１３の着磁方向及び／または第三磁石２３の着磁方向（吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態）が切り替わる。

　例えば、吸着ＯＮ状態では、吸着面１ａ側における第二磁石１４の磁極がＮ極、吸着面１ａ側における第四磁石２４の磁極がＳ極の場合には、第一コイル１５のみに通電することによって、吸着面１ａ側における第一磁石１３の磁極はＮ極に着磁される。このように、第一磁石１３が第二磁石１４の磁極と同方向に着磁され、吸着ＯＮ状態とされる（図７参照）。
　また例えば、吸着ＯＮ状態では、吸着面１ａ側における第二磁石１４の磁極がＮ極、吸着面１ａ側における第四磁石２４の磁極がＳ極の場合には、第二コイル２５のみに通電することによって、吸着面１ａ側における第三磁石２３の磁極はＳ極に着磁される。このように、第三磁石２３が第四磁石２４の磁極と同方向に着磁され、吸着ＯＮ状態とされる（図８参照）。このとき、第一コイル１５のみに通電して吸着ＯＮ状態とした場合に比べて、吸着対象物２を吸着する吸着力が強く生じる。
　また例えば、吸着ＯＮ状態では、吸着面１ａ側における第二磁石１４の磁極がＮ極、吸着面１ａ側における第四磁石２４の磁極がＳ極の場合には、第一コイル１５及び第二コイル２５に通電することによって、吸着面１ａ側における第一磁石１３の磁極はＮ極に着磁され、吸着面１ａ側における第三磁石２３の磁極はＳ極に着磁される。このように、第一磁石１３が第二磁石１４の磁極と同方向に着磁され、第三磁石２３が第四磁石２４の磁極と同方向に着磁され、吸着ＯＮ状態とされる（図９参照）。このとき、第一コイル１５のみに通電、または、第二コイル２５のみに通電して吸着ＯＮ状態とした場合に比べて、吸着対象物２を吸着する吸着力が強く生じる。

　吸着ＯＦＦ状態では、例えば、吸着面１ａ側における第二磁石１４の磁極がＮ極、吸着面１ａ側における第四磁石２４の磁極がＳ極の場合には、吸着面１ａ側における第一磁石１３の磁極はＳ極に着磁され、吸着面１ａ側における第三磁石２３の磁極はＮ極に着磁される。このようにして、第一磁石１３、第二磁石１４、第三磁石２３、及び第四磁石２４の磁束を、フロントヨーク１６、第一バックヨーク１７、及び第二バックヨーク２７の内部でループさせて、第一磁石１３、第二磁石１４、第三磁石２３、及び第四磁石２４の磁束が吸着面１ａの外側に漏れないようにして、吸着ＯＦＦ状態とされる（図１０参照）。

　このように、第一磁石部１０は軸心αのスラスト方向において第二磁石部２０よりも吸着面１ａ側に配置され、第一磁石１３は、異なる磁極の磁極面が軸心αのスラスト方向をそれぞれ向くように構成され、第二磁石１４は、異なる磁極の磁極面が軸心αのスラスト方向をそれぞれ向くように構成され、第一磁石１３と第二磁石１４と第一コイル１５とは、軸心αのラジアル方向において重なるように配置され、第三磁石２３は、異なる磁極の磁極面が軸心αのスラスト方向をそれぞれ向くように構成され、第四磁石２４は、異なる磁極の磁極面が軸心αのスラスト方向をそれぞれ向くように構成され、第三磁石２３と第四磁石２４と第二コイル２５とは、軸心αのラジアル方向において重なるように配置され、吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態の切替え動作は、吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態を切替える際に第一コイル１５及び／または第二コイル２５に通電（瞬間的に通電）して第一磁石１３の着磁方向及び第三磁石２３の着磁方向を切替えることによって行われる。このため、永電磁ホルダ１では、従来の永電磁ホルダ等に比べてより高い吸着力を備えて消費電力を低減しつつ、軸心αのスラスト方向に第一磁石部１０と第二磁石部２０とが並ぶように配置される構成において比較的薄型に構成することができる。

　吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態を切替える際に、第一コイル１５に通電、第二コイル２５に通電、または、第一コイル１５及び第二コイル２５に通電のうち、コイル（第一コイル１５及び／または第二コイル２５）に通電する態様を選択可能に構成される。前記コイルに通電する態様の選択は、例えば、社業者が操作スイッチ等を操作すること等によって行われる。
　例えば、吸着対象物２を吸着する吸着力を比較的弱くしたい場合には、吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態を切替える際に、第一コイル１５のみに通電するように選択する。
　また例えば、第一コイル１５のみに通電するときに比べて、吸着対象物２を吸着する吸着力を強くしたい場合には、吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態を切替える際に、第二コイル２５のみに通電するように選択する。
　また例えば、第一コイル１５のみに通電、または、第二コイル２５のみに通電するときに比べて、吸着対象物２を吸着する吸着力を強くしたい場合には、吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態を切替える際に、第一コイル１５及び第二コイル２５に通電するように選択する。

　このように、吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態を切替える際に、第一コイル１５に通電、第二コイル２５に通電、または、第一コイル１５及び第二コイル２５に通電のうち、コイルに通電する態様を選択可能に構成されることから、吸着対象物２の仕様や永電磁ホルダ１の用途等に応じて、吸着対象物２を吸着する吸着力を変更する設定を行うことができる。
　なお、永電磁ホルダ１では、吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態を切替える際に、第一コイル１５及び第二コイル２５のみに通電する構成とすることもできる。

　フロントヨーク１６は、上面に溝部（不図示）が形成されて、上面に段差を有するように構成される。
　フロントヨーク１６の溝部には、第一コイル１５の一部（下部）が配置される。第一コイル１５の下端部（吸着面１ａ側の端部）がフロントヨーク１６の上部に食込むように配置される。フロントヨーク１６の一部が、第一コイル１５の内側（第一磁石１３側）において、第一コイル１５の下端部（吸着面１ａ側の端部）よりも、上方に突出するように構成される。第一コイル１５の外側（第二磁石１４側）においてフロントヨーク１６の一部が、第一コイル１５の下端部よりも、上方に突出するように構成される。

　このように、第一コイル１５の吸着面１ａ側の端部がフロントヨーク１６の上部に食込むように配置され、フロントヨーク１６の一部が、第一コイル１５の第一磁石１３側において、第一コイル１５の吸着面１ａ側の端部よりも軸心αのスラスト方向における吸着面１ａ側と反対側に突出するように構成される。このため、永電磁ホルダ１では、軸心α側（第一磁石１３側）への磁束を増加させることができ、第一磁石１３の着磁を比較的省電力で行うことができる。

　第一バックヨーク１７は、底部の下面に溝部（不図示）が形成されて、下面に段差を有するように構成される。
　第一バックヨーク１７の溝部には、第一コイル１５の一部（上部）が配置される。第一コイル１５の上端部（吸着面１ａ側と反対側の端部）が第一バックヨーク１７の底部に食込むように配置される。第一バックヨーク１７の一部が、第一コイル１５の内側（第一磁石１３側）において、第一コイル１５の上端部（吸着面１ａ側と反対側の端部）よりも、下方（軸心αのスラスト方向において第一磁石１３、第二磁石１４、または第一コイル１５が配置される側（軸心αのスラスト方向の吸着面１ａ側））に突出するように構成される。第一コイル１５の外側（第二磁石１４側）において第一バックヨーク１７の一部が、第一コイル１５の上端部よりも、下方に突出するように構成される。

　このように、第一コイル１５の吸着面１ａ側と反対側の端部が第一バックヨーク１７の底部に食込むように配置され、第一バックヨーク１７は、第一バックヨーク１７の一部が、第一コイル１５の第一磁石１３側において、第一コイル１５の吸着面１ａ側と反対側端部よりも軸心αのスラスト方向における吸着面１ａ側に突出するように構成される。このため、永電磁ホルダ１では、軸心α側（第一磁石１３側）への磁束を増加させることができ、第一磁石１３の着磁を比較的省電力で行うことができる。

　第二バックヨーク２７は、フロントヨーク１６と同様に底部の上面に溝部（不図示）が形成されて、上面に段差を有するように構成することもできる。
　第二バックヨーク２７の溝部には、第二コイル２５の一部（下部）が配置される。第二コイル２５の下端部（吸着面１ａ側の端部）が第二バックヨーク２７の上部に食込むように配置される。第二バックヨーク２７の一部が、第二コイル２５の内側（第三磁石２３側）において、第二コイル２５の下端部（吸着面１ａ側の端部）よりも、上方に突出するように構成される。第二コイル２５の外側（第四磁石２４側）において第二バックヨーク２７の一部が、第二コイル２５の下端部よりも、上方に突出するように構成される。

　このように、第二コイル２５の吸着面１ａ側の端部が第二バックヨーク２７の上部に食込むように配置され、第二バックヨーク２７の一部が、第二コイル２５の第三磁石２３側において、第二コイル２５の吸着面１ａ側の端部よりも軸心αのスラスト方向における吸着面１ａ側と反対側に突出するように構成される。このため、永電磁ホルダ１では、軸心α側（第一磁石１３側）への磁束を増加させることができ、第一磁石１３の着磁を比較的省電力で行うことができる。

　第二バックヨーク２７は、第一バックヨーク１７と同様に底部の下面に溝部（不図示）が形成されて、下面に段差を有するように構成することもできる。
　第二バックヨーク２７の溝部には、第二コイル２５の一部（上部）が配置される。第二コイル２５の上端部（吸着面１ａ側と反対側の端部）が第二バックヨーク２７の底部に食込むように配置される。第二バックヨーク２７の一部が、第二コイル２５の内側（第三磁石２３側）において、第二コイル２５の上端部（吸着面１ａ側と反対側の端部）よりも、下方（軸心αのスラスト方向において第三磁石２３、第四磁石２４、または第二コイル２５が配置される側（軸心αのスラスト方向の吸着面１ａ側））に突出するように構成される。第二コイル２５の外側（第四磁石２４側）において第二バックヨーク２７の一部が、第二コイル２５の上端部よりも、下方に突出するように構成される。

　このように、第二コイル２５の吸着面１ａ側と反対側の端部が第二バックヨーク２７の底部に食込むように配置され、第二バックヨーク２７は、第二バックヨーク２７の一部が、第二コイル２５の第三磁石２３側において、第二コイル２５の吸着面１ａ側と反対側端部よりも軸心αのスラスト方向における吸着面１ａ側に突出するように構成される。このため、永電磁ホルダ１では、軸心α側（第三磁石２３側）への磁束を増加させることができ、第三磁石２３の着磁を比較的省電力で行うことができる。

　なお、永電磁ホルダ１は、第一磁石部１０と第二磁石部２０と、に加えて、さらに三個以上の磁石部が軸心αのスラスト方向に並ぶように配置されて構成することもできる。
　第二磁石１４または第四磁石２４は、所定形状（例えば扇形状）の複数個の希土類磁石を並べてリング状に構成されるのであってもよいものとする。
　フロントヨーク１６、第二バックヨーク１７、または第二バックヨーク２７の溝部は、丸形状や多角形状等の溝で構成することもできる。

　また、永電磁ホルダ１では、図１１に示すように、コイル５は、第二磁石４の上方（軸心αのスラスト方向において吸着面１ａ側と反対側）に配置され、バックヨーク７に食込むように配置される構成とすることもできる。このとき、第一磁石３と第二磁石４とは軸心αのラジアル方向において重なるように配置され、コイル５は第一磁石３の径方向外側であって第二磁石４の上方に配置され、コイル５と第二磁石４とは軸心αのスラスト方向において重なるように配置される。
　このように構成することによって、永電磁ホルダ１では、軸心α側（第一磁石３側）への磁束を増加させることができ、第一磁石３の着磁を比較的省電力で行うことができる。

　本発明は、磁力を用いて吸着対象物を吸着可能に構成される永電磁ホルダ及び永電磁ホルダを備える搬送装置に利用される。

　１　　永電磁ホルダ
　１ａ　吸着面
　２　　吸着対象物
　３　　第一磁石
　４　　第二磁石
　５　　コイル
　６　　フロントヨーク
　６ａ　溝部
　７　　バックヨーク
　７ａ　溝部
　８　　スペーサ
　１０　第一磁石部
　１３　第一磁石
　１４　第二磁石
　１５　第一コイル
　１６　フロントヨーク
　１７　第一バックヨーク
　１８　スペーサ
　２０　第二磁石部
　２３　第三磁石
　２４　第四磁石
　２５　第二コイル
　２７　第二バックヨーク
　２８　スペーサ
　α　　軸心

Claims

　吸着対象物の吸着面を備え、吸着ＯＮ状態のときに前記吸着対象物を吸着可能に構成され、吸着ＯＦＦ状態のときに前記吸着された吸着対象物の脱離を可能に構成される、永電磁ホルダであって、
　保磁力が比較的小さい磁石である第一磁石と、
　保磁力が比較的大きい希土類磁石であり、リング状に構成される第二磁石と、
　通電されることによって前記第一磁石を着磁させるコイルと、を備え、
　前記第一磁石は、前記吸着面と直交し前記吸着面の中心を通る軸心のスラスト方向を異なる磁極の磁極面がそれぞれ向くように構成され、
　前記第二磁石は、前記軸心のスラスト方向を異なる磁極の磁極面がそれぞれ向くように構成され、前記軸心のラジアル方向において前記第一磁石の外側に配置され、
　前記コイルは、前記第一磁石と前記第二磁石との間に配置され、
　前記第一磁石と前記第二磁石と前記コイルとは、前記軸心のラジアル方向において重なるように配置され、
　吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態の切替え動作は、吸着ＯＮ／ＯＦＦ状態を切替える際に前記コイルに通電して前記第一磁石の着磁方向を切替えることによって行われる、
　永電磁ホルダ。
　前記第一磁石、前記第二磁石、及び前記コイルの前記軸心のスラスト方向の吸着面側に、前記第一磁石、前記第二磁石、及び前記コイルに近接して配置される、フロントヨークを備え、
　前記フロントヨークの一部が、前記コイルの前記第一磁石側において、前記コイルの吸着面側端部よりも、前記軸心のスラスト方向における吸着面側と反対側に突出するように構成される、
　請求項１に記載の永電磁ホルダ。
　前記軸心のスラスト方向の吸着面側と反対側に底部が配置され、前記軸心のスラスト方向の吸着面側に開口部が配置される、バックヨークを備え、
　前記バックヨークの内側には、前記第一磁石、前記第二磁石、及び前記コイルが配置され、
　前記フロントヨークは、前記バックヨークの前記開口部に蓋をするように配置され、
　前記バックヨークの一部が、前記コイルの前記第一磁石側において、前記コイルの吸着面側と反対側端部よりも、前記軸心のスラスト方向における吸着面側に突出するように構成される、
　請求項１または請求項２に記載の永電磁ホルダ。
　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の前記永電磁ホルダを備える搬送装置。