JPH04129633A - リングポール形永電磁チャック - Google Patents

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〕 本願発明は、被工作物たるワークを磁気的に吸着して所
定位置に固定する永電磁チャックに関し、特に、丸形リ
ングポール式の永電磁チャックに関する。

〔従来の技術〕

第５図は、リングポール形永電磁チャックの先行例（例
えば、特願昭５９−１９３７０４号）の縦断面図、第６
図は、その平面図であり、第６図の右半分は、第５図の
Ａ−Ａ線における断面図となっている。軟鉄等の磁性材
からなる磁極板１の周縁部と、断面が「コ」字形に形成
された磁性材からなる底板フレーム２の周縁部とが接合
されており、これらの間に所定の空間部７が形成されて
いる。これらの磁極板１と底板２はいずれも平面形状か
円盤形となっており、丸形リングポール式永電磁チャッ
クを示している。ここで、磁極板１の上面には適宜の間
隔でリング状の分極板３が埋設され、磁力線を磁極板１
上方に導く作用を行っている。そして、空間部７内には
リング状の磁石５とコイル６とが同心円状に配設されて
いる。

磁石５は、残留磁気が大きく、保持力の小さいアルニコ
系磁石であり、リング状の磁石か又はリング状に並べら
れた磁石となっている。各リング状の磁石５は、第６図
右手分に示すように底板２上に同心円状に配設されるが
、その上面には軟鉄等からなる磁極４か載置され、この
磁極４が磁極板１に接して磁気が磁極板１に良好に伝達
するようになっている。

一方、コイル６は各磁石の外周部に巻回されており、磁
石５を励磁して磁極板１に接する面をＳ極からＮ極、Ｎ
極からＳ極に変換し、あるいは磁石５を消磁するように
作用する。

かかる構成において、コイル６に電流を通じると励磁し
、磁石５が着磁される。磁石５の発する磁束は第５図の
ループＦで示すように磁石５から底板２を通過して隣接
する他の磁石５に達する。

この磁気回路は磁極板１に埋設された分極板３によって
磁極板１の上面に導かれるため、被工作物たるワーク８
のチャックが行われる。

次に、コイル６に正逆方向の減衰電流を与えて磁石５の
消磁がなされ、磁気回路は消滅してワ−りは開放される
。

このように永電磁チャックは、ワークを保持するにあた
って永久磁石に着磁を施した後は、ワークを保持するた
めに電力を消費しないので、省エネルギーで好ましい。

〔発明が解決しようとする課題〕

永電磁チャックは、まず、励磁コイルに通電して磁石を
着磁して永久磁石とし、これにより磁気回路を形成して
ワークを吸着するものである。この永久磁石として用い
られるアルニコ系磁石等は、着磁磁界の強さ（励磁電流
）がある値以上、例えば磁石の保磁力のおよそ５倍の磁
化力にならないと必要な磁気が残らないという特性を有
する。

よって、各磁石には所要の強さの磁界を与えなければな
らない。また、磁極板１上の吸着力を均一化するために
は同心円状に複数配列されたリング状磁石の極性を交互
に反転し、しかも各磁石の強さを等しくすることか望ま
れる。

しかし、励磁コイルは、このリング状磁石各々の外周に
沿って巻回されて同心円状に配置されている。それ故に
、同心円状に複数配置された励磁コイルの作る磁界はコ
イルの径方向において強さか異なり、これにより磁化さ
れた各磁石の強さは異なる。

このため、リングポール形永電磁チャックにおいて磁極
板上の吸着力を均一化することは、通電電流のレベルや
向きによって、また通電コイルの選択等によって吸着力
を調整することの出来る電磁チャックに比して格段に難
しい。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的達成のため、第１の発明では、上面に分極板が
同心円状に複数埋設された磁極板と、上記磁極板との間
に所定の空間を形成するように上記磁極板の下部に取り
付けられた磁性材からなる底板と、両端の磁極面が夫々
上記底板及び上記磁極板に接しかつ径を異にして同心円
状に複数配設される環状永久磁石と、上記環状永久磁石
と交互に配設される環状鉄心と、上記環状永久磁石及び
前記環状鉄心各々の外側面に巻回されかつ径方向に隣接
するもの同士が異極性を呈する複数の励磁コイルとを備
えるリングポール形永電磁チャックを提供する。

また、第２の発明では 上面に分極板が同心円状に複数埋設された磁極板と、上
記磁極板との間に所定の空間を形成するように上記磁極
板の下部に取り付けられた磁性材からなる底板と、両磁
極面が夫々上記底板及び上記磁極板に接しかつ径を異に
して同心円状に複数配設される環状永久磁石と、上記環
状永久磁石各々の外側面に巻回されて各環状磁石を着磁
するための複数の励磁コイルとを含み、上記励磁コイル
のうち径方向に隣接するもの同士は異極性を呈し、かつ
最外周の励磁コイルの起磁力の強さは他の励磁コイルの
起磁力の強さの略１／２を呈するリングボール形永電磁
チャックを提供する。

〔作　用〕

第１の発明において、 環状磁石と環状鉄心とは同心円状に交互に配置されて各
々に巻回された励磁コイルによって磁化される。励磁コ
イルは径方向に交互に磁化方向の極性を反転するように
通電される。すると、同心円に配置された複数の励磁コ
イルの起磁力の合成が環状鉄心部分では略零となり、環
状磁石の部分では一方向の起磁力となる。これにより磁
化された環状磁石の一方の磁極を、例えばＮ極とする。

そうすると、該環状鉄心は底板と共に継鉄となって環状
磁石の他方の磁極Ｓを磁極板に形成する。

この結果、磁極板上にはＮＳの磁極が同心円状に形成さ
れて各磁極の強さの略等しいリングポール形永電磁チャ
ックが得られる。

第２の発明において、 同心円状に複数配置された環状鉄心の各側面には励磁コ
イルが巻かれ、励磁コイルの極性は径方向に交互に反転
される。この状態において、環状鉄心の最外周のものに
巻かれた励磁コイルの起磁力を他の環状鉄心に巻かれた
励磁コイルの起磁力の略半分にすると、各コイルによる
合成の起磁力は各環状磁石の位置においてＮ極とＳ極と
を交互に呈しかつ略同じ磁化の強さとなる。

この結果、磁極板上にはＮＳの磁極が同心円状に形成さ
れて各磁極の強さの略等しいリングポール形永電磁チャ
ックが得られる。

〔実施例〕

第１図は、本発明のリングポール形永電磁チャックの縦
断面図を示しており、第５図と対応する部分には同一符
号を付し、かかる部分の説明は省略する。

まず、断面が「コ」字形に形成された軟鉄等の磁性材か
らなる底板２の底面上に、リング状永久磁石５ａ、５ｂ
と、リング状の軟鉄からなる鉄心２ａとが径方向に交互
に配設される。リング状の磁石５ａ、５ｂ及び鉄心２ａ
の各々の外側面には、励磁コイル６ａ、６ｂ及び６Ｃが
夫々巻回される。

各磁石を総称して磁石５と、各コイルを総称してコイル
６と示している。コイル６ａ及び６ｃの極性は磁石の上
方をＮ極に着磁する極性に設定され、コイル６ｂの極性
は鉄心２ａの上方をＳ極に着磁する方向に設定される。

磁石５及び鉄心２ａの上端面には磁極板１が接合される
が、磁極板１の上面に埋設されたリング上の分極板の間
隔は、磁石５及び鉄心２ａの上端面の径方向の幅に対応
している。磁極板１、底板２、鉄心２ａ、磁石５は磁気
回路を構成する。

次に、永久磁石５の着磁方法について第２図（ａ）及び
（ｂ）を参照して説明する。コイル６ａ、６ｂ及び６ｃ
に励磁電流を供給することによって生ずる起磁力を夫々
Φ１．Φ２．Φ３とする。コイルによる起磁力はこのコ
イルの内部に発生するから、コイル６ａによって磁石５
ａ、５ｂ及び鉄心２ａに起磁力Φ１が生じ、コイル６ｂ
によって磁石５ｂ及び鉄心２ａに逆方向の起磁力Φ２が
生ずる。また、コイル６ｃによって磁石５ｂに起磁力Φ
１と同じ方向に起磁力Φ１が生ずる。これを第２図（ａ
）に示す。

ここで、コイルの巻数やコイルの径、励磁電流等を調整
することによって起磁力Φ１．Φ２゜Φ３を等しくΦ１
に設定する。すると、第２図（ｂ）に示される如く、磁
石５ａに生ずる起磁力はΦ１、鉄心２ａにおける起磁力
は相殺されて略零、磁石５ｂに生ずる起磁力はΦ１とな
り、各磁石に等しい起磁力が加わる。鉄心２ａの部分に
は起磁力が生じないから、鉄心２ａは継鉄として機能す
る。この継鉄は、磁石５のＳ極に接していることから、
磁石５が着磁された後は磁石５のＳ極として作用する。

従って、各磁石の材質が等しければ路間−の強さで上方
がＮ極の永久磁石か得られ、このＮ極の永久磁石の間に
継鉄によるＳ極の磁石が形成されるから、径方向にＮ極
とＳ極とが交互に配置されたリングポール形永電磁チャ
ックか実現される。

なお、各コイルの極性を逆にすればＮ極とＳ極の配列が
逆の永電磁チャックか得られる。

他の実施例について第３図乃至第４図（ｂ）を参照しつ
つ説明する。

第３図は、第２発明のリングポール形永電磁チャックの
縦断面図を示しており、第１図と対応する部分には同一
符号を付し、かかる部分の説明は省略する。

断面が「コ」字形に形成された軟鉄等の磁性材からなる
底板２の底面上に、リング状永久磁石５ａ、５ｂ及び５
Ｃが同心円状に配設される。リング状の磁石５ａ、５ｂ
及び５ｃ各々の外側面には、励磁コイル６ａ、６ｂ及び
６ｃか夫々巻回される。コイル６ｂ及び６Ｃの巻数は、
コイル６ａの２倍に設定される。よって、コイル６ｂ及
び６ｃの起磁力はコイル６ａの２倍の強さになっている
。

コイル６ａ及び６Ｃの極性は磁石５ａ及び５Ｃの上方を
Ｎ極に着磁する極性に設定され、コイル６ｂの極性は磁
石５ｂの上方をＳ極に着磁するように定められる。磁石
５ａ乃至５ｃの上端面には磁極板１が接合されるが、磁
極板１の上面に埋設されたリング上の分極板の間隔は、
各磁石の上端面の径方向の幅に対応している。磁極板１
、底板２、磁石５は磁気回路を構成する。

永久磁石５の着磁について第４図（ａ）及び（ｂ）を参
照して説明する。コイル６ａ、６ｂ及び６Ｃに励磁電流
を供給することによって生ずる起磁力を夫々Φ１．Φ２
．Φ３とする。コイルによる起磁力はこのコイルの内部
に発生するから、コイル６ａによって磁石５ａ、５ｂ及
び５Ｃに起磁力Φ１が生じ、コイル６ｂによって磁石５
ｂ及び５ｃに起磁力Φ　と逆方向の起磁力Φ２が生ずる
。また、コイル６ｃによって磁石５ｂに起磁力Φ　と同
じ方向に起磁力Φ３が生ずる。これを第４図（ａ）に示
す。

ここで、コイルの巻数やコイルの径、励磁電流等を調整
することによって、起磁力Φ１．Φ２゜Φ３を次の関係
に設定する。

２Φ１″″Φ２・Φ２″″Φ３ こうすると、第４図（ｂ）に矢印で示されるように、磁
石５ａに生ずる起磁力はΦ１となり、磁石５ｂ及び５Ｃ
に生ずる起磁力は、逆方向の起磁力同士で互いに相殺さ
れてΦ１となる。そして、磁石５ｂ及び５ｃに生ずる起
磁力の方向は互いに反対方向を向く。

従って、磁極の強さが路間−で、径方向にＮ極とＳ極と
が交互に配置されたリングポール形永電磁チャックが実
現される。

なお、各コイルの極性を逆にすればＮ極とＳ極の配列か
逆の永電磁チャックが得られる。例示では鉄心及びコイ
ルが３個の場合であるか、２個あるいは４個以上の場合
についても、全く同じ考え方で配列することができる。

また、リング状磁石は、単一のもののみならず、複数の
磁石片を組み合わせてリング状の磁石を構成したものを
用いることも可能である。磁石片を円周方向に適当な間
隔で配置してもリング状磁石と同じ効果を期待できる。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように、同心円状に配置された永久磁石
各々を等しい起磁力で正または逆方向に磁化するので、
磁極板上に、同心円状で径方向に極性が交互に反転しか
つ磁力の略等しい複数の環状磁極がより確実に形成され
て、該磁極板上の吸着力が可及的に均一化されたリング
ポール形永電磁チャックが得られて好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１発明のリングポール形永電磁チャソクの
縦断面図、第２図＜ａ＞及び（ｂ）は、第１発明を説明
するための図、第３図は、第２発明のリングポール形永
電磁チャックの縦断面図、第４図（ａ）及び（ｂ）は、
第２発明を説明するための図、第５図は、先行例の縦断
面図、第６図は、第５図の一部破断乎面図である。 １・・・磁極板、２・・・底板フレーム（継鉄）、２ａ
・・・鉄心（継鉄）、３・・・分極板、５．　５ａ、　
　５ｂ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、上面に分極板が同心円状に複数埋設された磁極板と
   、 前記磁極板との間に所定の空間を形成するように前記磁
   極板の下部に取り付けられた磁性材からなる底板と、 両端の磁極面が夫々前記底板及び前記磁極板に接しかつ
   径を異にして同心円状に複数配設される環状永久磁石と
   、 前記環状永久磁石と交互に配設される環状鉄心と、 前記環状永久磁石及び前記環状鉄心各々の外側面に巻回
   されかつ径方向に隣接するもの同士が異極性を呈する複
   数の励磁コイルとを備えることを特徴とするリングポー
   ル形永電磁チャック。 ２、上面に分極板が同心円状に複数埋設された磁極板と
   、 前記磁極板との間に所定の空間を形成するように前記磁
   極板の下部に取り付けられた磁性材からなる底板と、 両磁極面が夫々前記底板及び前記磁極板に接しかつ径を
   異にして同心円状に複数配設される環状永久磁石と、 前記環状永久磁石各々の外側面に巻回されて各環状磁石
   を着磁するための複数の励磁コイルとを含み、 前記励磁コイルのうち径方向に隣接するもの同士は異極
   性を呈し、かつ最外周の励磁コイルの起磁力の強さは他
   の励磁コイルの起磁力の強さの略１／２を呈することを
   特徴とするリングポール形永電磁チャック。