JPH11207643A - マグネットチャック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄型マグネットチャックを製造可能にし、従
来機よりも小型部品の吸着固定を可能にする。 【解決手段】 門型の強磁性体の薄板２０と非磁性体の
薄板２１を交互に何層にも組み合わせてベース板１３に
固定して磁気吸着面を構成し、非磁性体には多数の薄型
磁石５１を同一板内で極方向が同一になるように配置
し、かつ隣接する非磁性体同士に配置された磁石の極方
向は反発するように配置し、門型の強磁性体薄板２０の
空間内には磁気ヨーク板５２を上下動可能に配置してな
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石を利用し
た磁気回路を有し、強磁性体を吸着作業面板に固定し
て、一般の研削、切削作業および各種の作業の固定用保
持治具として使用可能なマグネットチャックに関する。

【０００２】

【従来の技術】研削、切削に使用される平板型マグネッ
トチャックは、作業面板が強磁性体および非磁性体（ス
ペサー）を交互に組み合わせた磁極面構造を有し、各磁
極より発生する磁束により磁性体を磁極面に固定し、あ
るいは磁束を磁極面から消失させ、強磁性体を磁極面か
ら容易に離脱できる機構を有する。磁束を発生させる方
式は、電磁式、永久磁石式、両方式を組み合わせたハイ
ブリッド式がある。電磁式は大型の工作機や大きな吸着
力を必要とするとき、永久磁石式は小型工作機、省エネ
ルギーを目的とした機器、作業ワークを連続して加工す
る自動機に多用される。

【０００３】本発明に関係した永久磁石式のマグネット
チャックは、これまで磁極面に発生する磁束の制御方法
に関して、各種の構造が提案され実用化されている。何
れの場合も磁極面は、鉄を主成分にした磁極と真鍮材で
代表される非磁性材（スペサー）の薄板を交互に積層、
組み合わせ、その面板が平坦に加工された吸着面（作業
面）構造である。一方面板に磁束を発生させる磁気回路
部は、着磁された磁石と磁石から発生した磁束を有効に
磁極面に導くための磁気ヨーク、ベース板から基本的に
は構成されている。永久磁石は保磁力が大きく減磁され
にくい材質が好ましい。

【０００４】従来のマグネットチャックの構造は図１７
〜図２２に示すように強磁性および非磁性部材で構成さ
れる面板を含む吸着面部（Ａ部）と磁束発生回路（Ｂ
部）部があり、それぞれのＡ，Ｂ集合組立部の位置合わ
せにより磁石から発生した磁束を磁極面に導く回路もし
くは磁極面に全く出ない閉回路位置にする回路、またこ
れを移動される駆動機構を有している。図１７〜図２０
は従来の永久磁石式の磁気回路を示し、回路は磁石１、
磁気ヨーク２、真鍮のような非磁性体３、補助磁石４、
強磁性ベース板５から構成されている。

【０００５】各図で左側は磁極面（面板）に強磁性体の
作業ワークを吸着固定するために励磁用磁束が発生して
いる状態の回路を、右図はワークの取り出し時などで励
磁用磁束が磁極面に発生しない状態を示す。基本的には
各図で磁極面側のＡ部は固定、Ｂ部は別に設置された駆
動機構により移動させ磁気回路の切り替えが可能なよう
にしている。また磁石は左図に記載されているように隣
接磁石間のＮ，Ｓ極面が同極で反発磁界となるように設
置され、この反発磁界より出る磁束は透磁率が高い鉄な
どの磁気ヨーク部を通り磁極面板に磁束を発生させる。
一方各右図は磁束が磁石近傍のヨーク部を介してあるい
は異極の補助磁石間で閉回路を作り、磁極面に磁束を発
生させない機構となっている。図１７〜図２０の方式
は、構造は簡単であるが使用する磁石数が多く組立コス
トが高い、非磁性部の構造が複雑で組み立てコストが大
きい、面板部の磁極幅が狭くできないため小型品のワー
ク用の固定ができない、磁極部（Ａ部）と回路部（Ｂ
部）が移動のために上下に分離した構造であるため磁極
面に重量物を乗せたり、経時変化で磁極部が変形し易く
メンテ上の問題がある。

【０００６】図２１は平面内に図のように配置された磁
石が厚さ方向にＮ，Ｓ着磁され、図の垂直方向に磁極面
板を持つ構造である。左図はＮ，Ｓ磁間にヨーク部を設
け磁極面板部に磁束を発生している。右図は隣接磁石間
のＮＳ極で閉回路を作っている。この構造は高価な磁石
の使用量が多くなること、長さ方向で磁石の幅に相当し
たサイクルで磁極面板に発生する磁束の強弱部が階段上
に発生し、小型部品では配置方向により吸着力の弱い場
合がある。図２２は非磁性板に磁石を固定した板と強磁
性ヨークの上下面を波状の非磁性ギャップ部を作り分離
した板とを交互に組み合わせたもので、磁石板を移動さ
せることで磁束の方向を制御した構造である。この構造
は耐久性の高い波状の非磁性ギャップ部を有する薄板ヨ
ークの作製が困難であり、また高価である。また永年に
渡り磁石部を移動させると、磁石は硬度の高い材質であ
るためギャップ部が損傷し移動性が悪くなる恐れがあ
る。従来のマグネットチャックは図１７〜図２０に示す
ように磁気回路の切り替え移動手段が磁石と磁気ヨーク
が連結構造のため一体のまま磁極面に平行な横方向に移
動させる方式である。また図２１、図２２の場合も磁石
もしくは磁石の取り付け板が横方向に移動する方式であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は磁極面板およ
び磁束発生（切り替え）回路を有するマグネットチャッ
クで、構成部品のうち磁気ヨーク（薄鉄板）部のみを磁
石部と切り離して、更に移動方向を従来の横方向から上
下方向に単独で駆動し磁気回路を切り替える新方式であ
る。すなわち、マグネットチャックの磁極面板部の強磁
性体および非磁性体部を交互に組み合わせた磁極構造で
この隣接磁極間距離を狭帯にできる構造とし、従来機よ
りも小型部品の吸着固定を可能にする。

【０００８】磁極（作業）面板と取り付け用ベース板間
構造が組み立て後隙間のない構造として、重量物の吸着
加工時の耐久性、経年変化の向上を可能にする。磁気回
路の切り替え方法を偏芯支持体の回転で磁気ヨークを上
下方向に移動する機構の採用で装置の高さを小さくで
き、薄型マグネットチャックが製造可能にする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、門型の強磁性
体の薄板と非磁性体の薄板を交互に何層にも組合せてベ
ース板に固定して磁気吸着面を構成し、非磁性体には多
数の薄型磁石を同一板内で極方向が同一になるように配
置し、この非磁性体を強磁性体と交互に組み合わせると
き、非磁性体に配置された磁石の極方向を、組み合わせ
の厚さ方向で極が反発するように組み合わせ、又、門型
の強磁性体の非磁性体に挾まれた空間内には、その空間
の幅より短い幅の磁気ヨーク板を、該空間の幅内で移動
可能に配置し、磁気ヨーク板が門型の強磁性体の天面に
接触するときと、ベース板に接触するときとに切替える
ことによって、磁気吸着面に磁極を発生もしくは消失さ
せる構造としたことを特徴とするマグネットチャックで
ある。

【００１０】そして、非磁性体の薄板と磁気ヨーク板と
しては回転軸を通す穴を穿ち、回転軸に設けた偏芯機構
が各磁気ヨークのみを上下方向に移動させるようにした
ものである。磁気ヨークの上下方向への移動はラックギ
ヤによって反対方向に移動する傾斜体上を上下に滑動す
る方式、偏芯軸回転体、平歯車、てこ、連結リンク方式
機構のいずれかにより行う。

【００１１】磁極の狭帯化は、まず平丸もしくは角型形
状で厚さ方向に着磁した薄型磁石を採用し、さらに市販
品の強磁性体（鉄板等）および非磁性体（真鍮等）の薄
板で磁極面板部を構成して狭帯化を可能にした。また、
磁気回路を切り替える鉄ヨークは、上記の面板部の鉄板
よりも板厚が薄いものを援用することで移動隙間が確保
でき、製造上の問題もない。

【００１２】吸着面の耐久性は、非磁性材の構造を面板
上部からベース板まで連続した板材を援用し、さらに狭
帯化して面板の荷重を多数の非磁性板に分散し変形を防
止するようにした。透磁率が高い鉄ヨーク板を上下に移
動する方式の採用により、磁気ギャップを発生させるこ
とで、移動距離が短くても確実に磁気回路の切り替えが
実現できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図１はその一例を示す。ベース板１３
に、研削、切削、保持作業時にワークを固定する吸着作
業面板１０を取り付けたものであるが、この吸着作業面
板１０は門型の強磁性体薄板２０と非磁性体薄板２１と
を重ね合わせ、磁極固定枠１２，１６によりベース板１
３上に固着されている。ベース板１３は強磁性体の厚板
からなり、装置の固定用穴１４が設けられている。鉄等
の強磁性体薄板２０と真鍮等の非磁性体２１が交互に組
み合わされた固着作業面板１０のベース板１３の反対面
は磁極面１１を構成している。磁極面１１の大きさは、
Ｘ方向の枚数と、Ｙ方向の板材の長さを増すことで対応
可能である。図１中、１５は磁極面１１と同様に作られ
た側面で、３０は後述する磁気回路切り替え器である。
図２は磁極固定枠１２側の側面図で、磁気回路切り替え
機３０が設置されている。この例ではスパナ工具で回転
するボルト形状を示す。

【００１４】図３，図４は図１の内部拡大図で、門型の
強磁性体薄板２０と非磁性体薄板２１との間にできる空
間には、その空間の幅より短い幅の磁気ヨーク板５２
を、該空間の幅内で移動可能に配置してある。図３は隣
接する非磁性体薄板２１に嵌合した磁石５１がお互いに
同極で反発するように配置され、強磁性体薄板２０の磁
極に磁気ヨーク板５２が接触し、磁気ヨーク板５２とベ
ース板１３との間にエアギャップ５３を作り、磁束が磁
極面１１に発生した状態を示す。磁束は図中に点線Ａお
よびＢで示す磁気回路を通過する。図４は、磁気ヨーク
板５２が下方に移動し、ベース板１３と接触して強磁性
体薄板２０と磁気ヨーク板５２との間にエアギャップ５
４をつくる。

【００１５】この時の磁束は点線Ｃ，Ｄで示される閉磁
気回路となる。磁石５１の材質は、薄板形状で同極の対
向配置であるため減磁が生じにくい保磁力の大きなフェ
ライト、希土類、プラマグ磁石が使用される。

【００１６】図５（イ）は図１の外観をＸ−Ｚ断面で示
したもので、左側は磁極面１１に磁束が発生するように
磁気ヨーク板５２が上に移動し、強磁性体薄板２０に接
触した状態を示し、右側は逆に、磁気ヨーク板５２が下
に移動してベース板１３に接触し、閉回路となった場合
を示す。磁気ヨーク板５２は偏芯支持体３６の回転によ
り上下に移動し、偏芯支持体３６は駆動力を伝達する回
転体３４に接合している。回転体３４は図５（ロ）（側
面図）に示すように、ボルト３０に連接し、スパナのよ
うな工具でボルト３０を掴み回転することで回る。回転
体３４は磁極固定枠１２およびベース板１３に、回転体
を支持する溝部３５と密封性を得るためのＯリング３
３、雌ネジ部３９にはめられたＯリング固定ネジ３１で
締め付けられている。この締め付け部は時としてベアリ
ング構造としてもよい。固定ネジ３１には締め付けのた
めの穴３２がある。なお、磁気ヨーク板５２を上下に移
動させるための構造は、図５（イ）のようなボルト構造
以外にも、皿ボルト、６角ボルトなどが使用できる。

【００１７】図５（イ）の右側は上述のように磁気ヨー
ク板５２を下方に移動させた状態を示すが、偏芯支持体
３６の反対側には偏芯支持体３６の回転を支える回転体
３８が、磁極固定枠１６に穴加工４０して挿入されてい
る。偏芯支持体３６には磁気ヨーク板５２の長さ方向の
位置での上下移動を確実に実施するための補助機構とし
て回転力を伝えるリンク板３７がセットされている。

【００１８】図６は磁極構成部品を示す。非磁性体薄板
２１には極が同一方向に揃えられて丸形磁石５１が組み
込み固定され、さらには偏芯支持体３６が通過し、かつ
回転が可能な穴６１、組み立て固定用穴６２が設置され
ている。強磁性体薄板２０は外観が門型形状をしてい
る。内側には磁気ヨーク板５２がある。磁気ヨーク板５
２は偏芯支持体３６が通過し、さらに偏芯支持体３６の
回転により上下に移動するための作用穴６３が備えられ
ている。前述の磁極面１１は、この非磁性体薄板２１と
移動し得る磁気ヨーク板５２を内部に持つ強磁性体薄板
２０を交互に繰り返し重ね合せて組立てることで製作さ
れる。

【００１９】図７は図６に示した各部品が組立て後、磁
気ヨーク部５２が上下動して強磁性体薄板２０からなる
磁極と接触し、あるいはベース板１３と接触するイメー
ジを実線と点線とで示したものである。図８は磁気ヨー
ク板５２を上下に移動させる機構を示す。磁気ヨーク板
５２は、回転体３４のボルト部３０を回転すると、その
回転が偏芯支持体３６、回転リンク板３７，３７ａ，３
７ｂ，３７ｃに伝達されることで、上下のいずれかに移
動される。各支持体には回転を支持する回転補助体３
８，３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄに連結している。

【００２０】図９は回転支持体３６の形状を示し、その
芯４０を基点に回転する。３６−、３６−、３６−
は代表的な円形、楕円形、角形の支持体を示す。実線
が磁気ヨーク体５２を押し上げた位置、点線は同押下げ
た位置を示す。なお、前述の非磁性薄板の穴６１は、偏
芯支持体３６が接触しない大きさ、磁気ヨーク板５２の
作用穴６３は偏芯支持体３６の一部が常に接触し、回転
力を伝える大きさであることはいうまでもない。

【００２１】図１０は回転力を伝達するリンク板３７で
あり、同リンク板３７には偏芯支持体３６が作用する穴
４１がある。リンク板３７は磁極面板の大きさが広い場
合は偏芯支持体３６と共に多数設置される。

【００２２】図１１ないし図１６、これまで記載してき
た偏芯支持体３６以外に磁気ヨーク板５２の上下移動機
構に関し、本発明で使用できる例を示す。図１１は滑り
台とピニオンギアを組み合せた機構、図１２は磁気ヨー
ク板５２の一部狭帯加工部と偏芯支持体７３ａ，７３
ｂ，７３ｃを組み合せたもの、図１３は平歯車とピニオ
ン歯車を組合せたもの、図１４は磁気ヨーク板５２の内
部に平歯車およびピニオン歯車を斜めおよび垂直に配置
したもの、図１５はカムのような偏芯体に一端を固定し
た支持板を載せた機構、図１６は支持点Ａ、Ｂ、共通支
持点Ｃ、固定点Ｄがあり、ネジ部７９の移動によりネジ
との結合点Ｅが移動し、Ｅの移動により磁気ヨーク板５
２が上下するリンク機構をそれぞれ示す。ここに示した
機構には図示されていない支持ばね、回転機構、移動方
向等は本発明に含まれる。

【００２３】

【発明の効果】本発明はマグネットチャックの隣接磁極
間距離を狭帯にできる構造として、従来機よりも小型部
品の吸着固定を可能にする。重量物の吸着加工時の耐久
性、経年変化の向上を可能にする。磁気回路の切り替え
方法を新機構を採用することによって装置の高さを小さ
くでき、薄型マグネットチャックが製造可能になる。

【００２４】以上のことから、本発明のマグネットチャ
ックは、これまで吸着力が弱く、加工ができなかった自
動機（特に連続式放電加工機）での小物部品の加工が可
能になる。又、薄型、軽量化が図れるので一般の切削、
研削機用、保持治具用にも応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるマグネットチャックの外観図。

【図２】図１の側面図。

【図３】磁気ヨーク板を上げたときの本発明の磁極面、
磁気回路、磁束の流れ図。

【図４】磁気ヨーク板を下げたときの本発明の磁極面、
磁気回路、磁束の流れ図。

【図５】図１のＸ−Ｚ断面図。

【図６】各部品の分解図。

【図７】磁気ヨーク板の移動の説明図。

【図８】偏芯支持体による回転の伝達、上下移動機構の
説明図。

【図９】偏芯支持体の形状例。

【図１０】リンク板の一例。

【図１１】本発明の磁気ヨーク板の上下移動機構の変形
例。

【図１２】本発明の磁気ヨーク板の上下移動機構の変形
例。

【図１３】本発明の磁気ヨーク板の上下移動機構の変形
例。

【図１４】本発明の磁気ヨーク板の上下移動機構の変形
例。

【図１５】本発明の磁気ヨーク板の上下移動機構の変形
例。

【図１６】本発明の磁気ヨーク板の上下移動機構の変形
例。

【図１７】従来品の説明図。

【図１８】従来品の説明図。

【図１９】従来品の説明図。

【図２０】従来品の説明図。

【図２１】従来品の説明図。

【図２２】従来品の説明図。

【符号の説明】

１０ 吸着作業面板 １１ 磁極面 １２ 磁極固定枠 １３ ベース板 １４ 固定用穴 １６ 磁極固定枠 ２０ 強磁性体薄板 ２１ 非磁性体薄板 ３６ 偏芯支持体 ５１ Ａ型磁石 ５２ 磁気ヨーク板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 門型の強磁性体の薄板と非磁性体の薄板
   を交互に何層にも組合せてベース板に固定して磁気吸着
   面を構成し、非磁性体には多数の薄型磁石を同一板内で
   極方向が同一になるように配置し、この非磁性体を強磁
   性体と交互に組み合わせるとき、非磁性体に配置された
   磁石の極方向を、組み合わせの厚さ方向で極が反発する
   ように組み合わせ、又、門型の強磁性体の非磁性体に挾
   まれた空間内には、その空間の幅より短い幅の磁気ヨー
   ク板を、該空間の幅内で移動可能に配置し、磁気ヨーク
   板が門型の強磁性体の天面に接触するときと、ベース板
   に接触するときとに切替えることによって、磁気吸着面
   に磁極を発生もしくは消失させる構造としたことを特徴
   とするマグネットチャック。
2. 【請求項２】 非磁性体の薄板と磁気ヨーク板とには回
   転軸を通す穴を穿ち、回転軸に設けた偏芯機構が各磁気
   ヨークのみを上下方向に移動させるようにした請求項１
   記載のマグネットチャック。
3. 【請求項３】 磁気ヨークの上下方向の移動が、滑り
   台、偏芯軸回転体、平歯車、てこ、連結リンク方式機構
   のいずれかにより行う請求項１に記載のマグネットチャ
   ック。