JPH05116083A - 永電磁チヤツクの電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価で性能の良い永電磁チャックの励磁電源
装置を提供する。 【構成】 交流電源の一相の正側及び負側電流の両方を
利用し、これ等を夫々永電磁チャックの別々の励磁コイ
ルのグループに振分け、１サイクルにおいて２つのグル
ープを交互に励磁する。 【効果】 電流ピーク値が減少し、安価な電源装置が得
られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、作業の対象となる強磁
性体（以下、ワークと称する）を磁力によって保持する
いわゆる永電磁チャックを駆動する励磁電源装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】磁力を利用して強磁性体を吸着し、所定
位置に保持するいわゆる磁力チャックには、電磁式、永
磁式、永電磁式がある。永電磁式チャック（以下、永電
磁チャックと称する）は、その内部に永久磁石と、これ
を励磁するためのコイルを備えており、永久磁石が励磁
されない状態では、その磁力の状態を保持するという性
質を利用している。すなわち、励磁コイルに電流を流し
て着磁、脱磁または逆方向に着磁することにより、チャ
ックの吸着面に出る磁束をコントロールして、ワークの
吸着、剥離を行う。永電磁チャックは電磁式チャックの
停電時に吸着力が無くなるという欠点がなく、また、永
磁式チャックの吸着、剥離動作時のハンドル操作が重い
という欠点もない。

【０００３】図８は、かかる永電磁チャックの平面図、
図９は、図８におけるＸ−Ｘ´方向における断面図を示
しており、両図において対応する部分には同一符号を付
している。

【０００４】まず、永電磁チャックの磁気回路の一部を
構成する容器１の底面上に永久磁石ｍ1 〜ｍ12が略等間
隔で配置される。永久磁石ｍ1 〜ｍ12は角柱または円柱
状であり、隣り合う磁極が異極性に着磁されるように各
々には夫々励磁コイルＬ1 〜Ｌ12が巻回され、あるいは
電流方向が定められる。容器１の上部には分極材２と磁
極部材３が交互に配置された面板４が各永久磁石に密着
するように載置される。この面板４上にワーク５が載置
される。

【０００５】この永電磁チャックにおいて、ワーク５を
吸着する場合には、励磁コイルＬ1〜Ｌ12を適当な数の
グループ、例えば図８及び図９に示すようにＡ及びＢグ
ループに分けて合成インピーダンスを適当な値とし、励
磁コイルＬ1 〜Ｌ12の各々に正方向の正弦波パルス状の
励磁電流を供給して永久磁石ｍ1 〜ｍ12を脱磁状態から
着磁状態にする。ワーク５を非吸着にする場合には、励
磁コイルＬ1 〜Ｌ12の各々に負方向の正弦波パルス状の
励磁電流を供給して永久磁石ｍ1 〜ｍ12を着磁方向と反
対方向に励磁して磁気を相殺して脱磁する。

【０００６】かかる永久磁石ｍ1 〜ｍ12の着磁あるいは
脱磁には大きな電力を必要とするため、着磁用の電力を
供給する電源装置には大容量のものを必要とする。この
ような電力供給装置が接続されると工場の電力供給設備
は当該装置の使用により大きな影響を受ける。特に、永
電磁チャックは比較的に広い吸着面を必要とし、永久磁
石の数量が多いことから必要電力も大きくなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このため、より小さい
電力で十分な着磁を行うこと、大きい電流が流れる励磁
コイルを直列に接続して回路素子の数を少なくすること
が価格の点で重要な課題となる。

【０００８】かかる課題を解決するには、永久磁石を時
分割的に励磁する方法が考えられる。永久磁石は、一度
着磁または脱磁されるとその磁気状態を維持するので、
図に示すように永電磁チャックの励磁コイルを何組かの
グループに、例えばＡ及びＢグループに分割し、夫々の
コイルグループ毎に正の半波整流と負の半波整流に分け
た励磁をすると、一回の励磁当たりに要する電力は小さ
くて済む。

【０００９】このような励磁による永電磁チャックの磁
束の測定結果を図１２及び図１３を参照して説明する。
図１２は永電磁チャックの平面図、図１３は図１２にお
けるＸ−Ｘ´方向における断面図を示している。図１２
及び図１３において図８及び図９と対応する部分には同
一符号を付しており、発生磁束の測定のために面板４を
外し、５０×７５×１８０mmの鉄板の試験用ワーク５
と、７０×７０mmの磁極ｍ6 及びｍ7 との間隙を１．６
mmに設定して、磁束密度を磁極ｍ6 の中央部ａ及び磁極
ｍ6 の辺縁部ｂ、磁極ｍ7 の中央部ｄ及び磁極ｍ7 の辺
縁部ｃにおいて図示しないホール検出子により測定し
た。この結果を図１４に示す。

【００１０】図１４の第一欄は、図１１のスイッチをＡ
グループに接続し、Ａグループの励磁コイル群のみに半
波のパルス状電流を０．２秒間（１０パルス）供給して
励磁し、磁石ｍ1 、ｍ2 、ｍ5 、ｍ6 、ｍ9、ｍ10を着
磁した場合の上記ａ〜ｄ点における磁束密度（単位：キ
ロガウス）を示している。同図第２欄は、Ａグループの
磁石の着磁後に、Ｂグループの励磁コイル群のみを同様
に０．２秒間励磁して、磁石ｍ3 、ｍ4 、ｍ7 、ｍ8 、
ｍ11、ｍ12を着磁した場合のａ〜ｄ点における磁束密度
（単位：キロガウス）を示している。

【００１１】この結果から分かるように、時分割的に各
グループを励磁すると２つのグループの境界にある磁極
の端部で、先に着磁された方の磁力が弱くなるという問
題がある。

【００１２】よって、本発明はより小さい電力で十分か
つ均一な着磁を行うことの出来る永電磁チャック用電源
装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の永電磁チャックの電源装置は、永電磁チャック
の複数の永久磁石に巻回された励磁コイル群に交流電源
の出力電流を整流して得られる励磁電流を供給する永電
磁チャックの電源装置において、上記励磁コイル群を略
等インピーダンスに分割して形成される２組のインダク
タンス直列回路と、上記交流電源の一相の出力電流を半
波整流して得られる正側パルス状電流を上記インダクタ
ンス直列回路の１つに供給し、上記出力電流を半波整流
して得られる負側パルス状電流を上記インダクタンス直
列回路の他の１つに供給する整流回路を備えたことを特
徴とする。

【００１４】

【作用】永電磁チャックの複数の励磁コイルは交流電源
の相数に対応した組、例えば単相交流電源を用いる場合
には２組に分けられる。交流電流を半波整流し、得られ
る正側の電流で一組の励磁コイルを励磁し、負側の電流
で他の組の励磁コイルを励磁する。

【００１５】こうすると、永久磁石の着磁あるいは脱磁
を少ないピーク電流かつ短時間で完了することが可能と
なり、電源からは正弦波が供給される。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明の永電磁チャックの電源装置
の実施例を示しており、単相５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの
商用電源から交流電流が整流回路１０に供給されてい
る。整流回路１０は電源の供給を断続するスイッチと、
正弦波状パルス電流を得る整流との２つの機能を有し、
具体的には、制御部１１の制御出力によって導通制御さ
れる２組の半波整流回路によって構成される。１組の半
波整流回路は交流電流を整流して正方向のパルス状電流
を出力する整流器と、上記交流電流を整流して負方向の
パルス状電流を出力する整流器とからなる。これを２組
設けることによって、互いに電流方向の反転した着磁出
力と脱磁出力とを発生する。永電磁チャック１２は、同
数の励磁コイル同士が互いに直列に接続された少なくと
もＡグループとＢグループの２つのインダクタンス回路
を備えている。上記正及び負方向電流は夫々永電磁チャ
ック１２のＡグループ及びＢグループの励磁コイルに供
給される。制御部１１は、図示しない制御盤のスイッチ
からワークを保持すべきオン指令を受けると整流回路１
０に着磁電流を供給させる制御出力を着磁用の一組の半
波整流回路に供給する。また、制御盤のスイッチからワ
ークを開放すべきオフ指令を受けると整流回路１０に脱
磁電流を供給させる制御出力を脱磁用の他の組の半波整
流回路に供給する。永電磁チャック１２が保持状態及び
開放状態のいずれにあるかは制御部１１の制御出力の状
態に対応して制御される表示灯１３の点灯状態によって
示される。

【００１７】図２は、整流回路１０及び永電磁チャック
１２の励磁コイル回路の構成例を示している。整流回路
１０は、例えば、互いに逆向きで並列接続されたシリコ
ン制御整流素子ＳＣＲ1a及びＳＣＲ2aと、ＳＣＲ1b及び
ＳＣＲ2bの４個のシリコン制御整流素子によって構成さ
れる。シリコン制御整流素子ＳＣＲ1a及びＳＣＲ1bは同
じ着磁制御出力が与えられる。シリコン制御整流素子Ｓ
ＣＲ2a及びＳＣＲ2bは同じ脱磁制御出力が与えられる。
励磁コイル回路は励磁コイルを同数のＡ及びＢグループ
に分割し、これ等を夫々整流回路１０の正出力−ニュー
トラル間、負出力−ニュートラル間に接続して構成され
る。シリコン制御整流素子ＳＣＲ1a及びＳＣＲ1bの両ゲ
ートに制御出力が印加されている間、交流電流の正側の
半波パルス状電流がＡグループの励磁コイル群に、負側
電流がＢグループの励磁コイル群に供給される。図８，
図９の永電磁チャック方式で説明すると、Ａグループの
励磁コイル群は、各励磁コイルの極性が正側電流の供給
によって着磁の起磁力を発生する方向に接続されてい
る。Ｂグループの励磁コイル群は、各励磁コイルの極性
が負側電流の供給によって着磁の起磁力を発生する方向
に接続されている。これによって、シリコン制御整流素
子ＳＣＲ1a及びＳＣＲ1bの両ゲートに制御出力が印加さ
れると、交流電流の正側電流がＡグループの励磁コイル
群に、負側電流がＢグループの励磁コイル群に供給され
る。各励磁コイルに励磁電流が流れることにより、ワー
クが面盤に吸着される。励磁電流の供給期間は永電磁チ
ャックの特性に応じて適当な時間を定める。

【００１８】オフが指令されると制御部１１から、シリ
コン制御整流素子ＳＣＲ2a及びＳＣＲ2bの両ゲートに電
流調整を含めた制御出力が適当な期間印加される。これ
によりシリコン制御整流素子ＳＣＲ1a及びＳＣＲ1bが導
通したときと逆方向の電流が各励磁コイルに流れ、永久
磁石の残留磁気を打消す。こうして、ワークが開放され
る。

【００１９】図５は、図２の電源装置によって永電磁チ
ャックの各励磁コイルを駆動した場合の発生磁束と、図
１０の従来励磁装置及び図１１の分割励磁回路による発
生磁束とを同一励磁電流パルス数において比較した結果
を示しており、共に５０Ｈｚ、ＡＣ２００Ｖの電源によ
って半波電流パルスを２０パルス与えた。

【００２０】実施回路ではラインに流れる励磁電流を従
来回路の１／２に減少することが出来る。磁束密度が従
来回路よりも幾分低下するが、従来の９２．６〜９３．
０％を確保することができる。これは、１／２の電流容
量の装置で略同等の着磁を行い得ることを意味する。

【００２１】また、分割励磁回路に比して磁束密度が高
く、値のばらつきも少ない。しかも励磁時間は分割励磁
の１／２と短時間である。

【００２２】図１４及び図６は、図２の実施回路と図１
１の分割励磁回路において５０Ｈｚ、ＡＣ２００Ｖの電
源によって同一時間（０．２秒間）で励磁を行った場合
の着磁結果の比較を示しており、本実施回路がより均一
に磁化を行い、しかも磁力が強いことが判る。

【００２３】図３は、整流回路１０が導通したときに、
商用交流電源から供給される過渡電流の状態を示してお
り、Ａグループ及びＢグループには夫々半波波形（正弦
波パルス状）電流が流れるにも拘らず、交流電源にはこ
れらの合成波である正弦波が流れる。

【００２４】このため、図１０及び図１１の如く励磁電
流の供給のために商用交流電流を断続して半波波形電流
を供給する構成に比して電源に与える波形歪等の悪影響
が少なく、他機器への高周波障害や電流電圧変動を軽減
することが可能となる利点がある。

【００２５】図４は、本発明の他の実施例を示してお
り、図７の永電磁チャック方式で商用三相交流電源を用
いた例を示している。同図において、三相交流電流のＲ
相の正側電流によってＡグループの励磁コイルＬ1 及び
Ｌ2 が駆動される。Ｒ相の負側電流によってＢグループ
の励磁コイルＬ4 及びＬ5 が駆動される。Ｓ相の正側電
流によってＡグループの励磁コイルＬ5及びＬ6 が駆動
される。Ｓ相の負側電流によってＢグループの励磁コイ
ルＬ7 及びＬ8 が駆動される。Ｔ相の正側電流によって
Ａグループの励磁コイルＬ9 及びＬ10が駆動される。Ｔ
相の負側電流によってＢグループの励磁コイルＬ11及び
Ｌ12が駆動される。シリコン制御整流素子ＳＣＲ1a〜Ｓ
ＣＲ1fのゲートに制御出力が供給されると、各励磁コイ
ルに対して順方向に励磁電流が流れ、図示しない永久磁
石ｍ1 〜ｍ12は着磁される。また、シリコン制御整流素
子ＳＣＲ2a〜ＳＣＲ2fのゲートに制御出力が供給される
と、各励磁コイルに対して逆方向に励磁電流が流れ、永
久磁石ｍ1 〜ｍ12は逆方向に着磁される。

【００２６】この実施例では励磁コイルを三相Ｙ結線と
しているが、これを三相Δ結線やＶ結線とすることも勿
論出来る。例えば、Ｖ結線とすれば４グループに、Δ結
線とすれば６グループに励磁コイルをまとめることがで
きる。また、三相電圧を六相電圧に変換する等して多相
交流による励磁コイルの多グループの駆動が可能であ
る。

【００２７】こうすると、より多くの励磁コイル群を一
度に励磁することが可能となる。

【００２８】図７は、本発明の電源回路の適用される永
電磁チャックの他の例を示しており、励磁コイルによっ
て極性が反転させられる可変極性永久磁石と、極性の固
定した極性固定永久磁石を用いて永電磁チャックを構成
した例を示している。可変極性永久磁石ｍi とこれに隣
接する極性固定永久磁石ｈi とが互いに隣接する磁極同
士を同じ極性にするとチャック面に磁力が発生し、異極
性にすると磁束の短絡回路が形成されてチャック面に磁
力が発生しない。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の永電磁チャ
ックの電源装置は、一相の交流電流の正側及び負側電流
の両方を利用し、これ等を夫々励磁コイルの別々のグル
ープに振分け、１サイクル内で２つのグループを交互に
励磁することを繰り返す構成としたので、大電流パルス
により短時間で全励磁コイルを励磁する従来回路に比し
て総励磁電流のピーク値が半減して回路素子の電流容量
が小さくて済み、装置の小形化、低価格化を図ることが
出来る。また、分割励磁方式に比して励磁時間が短く、
磁力が大きい。電源から供給される電流は正弦波になる
ので従来の如き電流の断続による電源側への悪影響が少
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概要（時分割励磁）を示すブロック
図。

【図２】図１に示された整流回路１０及び永電磁チャッ
ク１２を説明する回路図。

【図３】交流電源に流れる電流波形を示す波形図。

【図４】本発明の他の実施例を示す回路図。

【図５】実施例の効果を説明するための説明図。

【図６】実施例の効果を説明するための説明図。

【図７】永電磁チャック１２の他の構成例を示す断面
図。

【図８】永電磁チャックを説明するための説明図。

【図９】図８に示された永電磁チャックのＸ−Ｘ´にお
ける断面図。

【図１０】従来装置の同時励磁を説明するための回路
図。

【図１１】永電磁チャックの分割励磁を説明するための
回路図。

【図１２】永電磁チャックを説明するための説明図。

【図１３】永電磁チャックの磁束密度測定を説明するた
めの説明図。

【図１４】磁束密度の測定結果を説明するための説明
図。

【符号の説明】

１ 容器 ２ 分極材 ３ 磁極部材 ４ 面板上 ５ ワーク Ｌ1 〜Ｌ12 励磁コイル ｍ1 〜ｍ12 永久磁石

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】永電磁チャックの複数の永久磁石に巻回さ
   れた励磁コイル群に交流電源の出力電流を整流して得ら
   れる励磁電流を供給する永電磁チャックの電源装置であ
   って、 前記励磁コイル群を略等インピーダンスに分割して形成
   される偶数個のインダクタンス直列回路と、 前記交流電源の一相の出力電流を半波整流して得られる
   正側パルス状電流を前記インダクタンス直列回路の１つ
   に供給し、前記出力電流を半波整流して得られる負側パ
   ルス状電流を前記インダクタンス直列回路の他の１つに
   供給する整流回路を備えたことを特徴とする永電磁チャ
   ックの電源装置。