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技術 マグネットグリッパ

出願人 ルート工業有限会社株式会社シーエスティー
発明者 木村勇星八木徳男
出願日 2018年3月13日 (2年5ヶ月経過) 出願番号 2018-045883
公開日 2019年9月19日 (11ヶ月経過) 公開番号 2019-155534
状態 未査定
技術分野 マニプレータ
主要キーワード 内断面形状 凸箇所 全開口面積 手回し マグネットチャック 着磁面 エアホース 油圧作動
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年9月19日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

永久磁石を使用しつつ,過大な操作力を必要としないマグネットグリッパを提供すること。

解決手段

磁性体であるワーク8を磁力により保持する保持状態と,保持を解除した解除状態とをとるマグネットグリッパ1において,下方が開口した非磁性材ハウジング2と,ハウジング2内に着磁面5を下に向けて上下方向に移動可能に配置された永久磁石3と,永久磁石3を上下に移動させる移動部6とを有し,ハウジング2の開口部4が,最も下方に突出した最凸箇所9と最も下方から退避した最退箇所10とを含む傾斜状に形成されており,移動部6による永久磁石3の移動範囲に,着磁面5の全体がハウジング2の開口部4から突出して保持状態となる保持位置と,着磁面5の少なくとも一部分がハウジング2の内部に没入して解除状態となる解除位置とが含まれるようにした。

概要

背景

従来から,磁性体であるワークを磁力により保持するマグネットグリッパが使用されている。特に永久磁石式のマグネットグリッパは,重量物であるワークを保持するヘッド部分に電流を供給する必要がない点で,電磁石式のものより扱いやすいという利点がある。このような永久磁石式のマグネットグリッパの従来例として,例えば,特許文献1に記載されている「マグネットチャック」を挙げることができる。

概要

永久磁石を使用しつつ,過大な操作力を必要としないマグネットグリッパを提供すること。磁性体であるワーク8を磁力により保持する保持状態と,保持を解除した解除状態とをとるマグネットグリッパ1において,下方が開口した非磁性材ハウジング2と,ハウジング2内に着磁面5を下に向けて上下方向に移動可能に配置された永久磁石3と,永久磁石3を上下に移動させる移動部6とを有し,ハウジング2の開口部4が,最も下方に突出した最凸箇所9と最も下方から退避した最退箇所10とを含む傾斜状に形成されており,移動部6による永久磁石3の移動範囲に,着磁面5の全体がハウジング2の開口部4から突出して保持状態となる保持位置と,着磁面5の少なくとも一部分がハウジング2の内部に没入して解除状態となる解除位置とが含まれるようにした。

目的

すなわちその課題とするところは,永久磁石を使用しつつ,過大な操作力を必要としないマグネットグリッパを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

磁性体であるワークを磁力により保持する保持状態と,保持を解除した解除状態とをとるマグネットグリッパであって,下方が開口した非磁性材ハウジングと,前記ハウジング内に着磁面を下に向けて上下方向に移動可能に配置された永久磁石と,前記永久磁石を上下に移動させる移動部とを有し,前記ハウジングの開口部が,最も下方に突出した最凸箇所と最も下方から退避した最退箇所とを含む傾斜状に形成されており,前記移動部による前記永久磁石の移動範囲に,前記着磁面の全体が前記ハウジングの開口部から突出して前記保持状態となる保持位置と,前記着磁面の少なくとも一部分が前記ハウジングの内部に没入して前記解除状態となる解除位置とが含まれることを特徴とするマグネットグリッパ。

請求項2

請求項1に記載のマグネットグリッパであって,前記移動部は,前記解除位置にて,前記着磁面の全体を前記ハウジングの内部に没入させるものであることを特徴とするマグネットグリッパ。

請求項3

請求項1または請求項2に記載のマグネットグリッパであって,前記ハウジングの開口部がなす開口面のうち,前記最凸箇所を含む全開口面積の半分以上の面積の領域における,前記永久磁石の移動方向と垂直な面に対する傾斜角が,5°〜45°の範囲内にあることを特徴とするマグネットグリッパ。

技術分野

0001

本発明は,磁性体であるワークを永久磁石磁力により保持する保持状態と,保持を解除した解除状態とをとるマグネットグリッパに関するものである。

背景技術

0002

従来から,磁性体であるワークを磁力により保持するマグネットグリッパが使用されている。特に永久磁石式のマグネットグリッパは,重量物であるワークを保持するヘッド部分に電流を供給する必要がない点で,電磁石式のものより扱いやすいという利点がある。このような永久磁石式のマグネットグリッパの従来例として,例えば,特許文献1に記載されている「マグネットチャック」を挙げることができる。

先行技術

0003

特開2016-124096号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら,従来の永久磁石式のマグネットグリッパには,次のような問題点があった。すなわち保持状態から解除状態への切り替え時に強大な操作力を必要とするのである。重量物であるワークを保持するために永久磁石として強力なものを使用する必要があるからである。解除状態への切り替え時には,強力な永久磁石の着磁面吸着しているワークをその着磁面から無理矢理引き剥がす力が必要となるからである。

0005

本発明は,前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,永久磁石を使用しつつ,過大な操作力を必要としないマグネットグリッパを提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明の一態様におけるマグネットグリッパは,磁性体であるワークを磁力により保持する保持状態と,保持を解除した解除状態とをとる装置であって,下方が開口した非磁性材ハウジングと,ハウジング内に着磁面を下に向けて上下方向に移動可能に配置された永久磁石と,永久磁石を上下に移動させる移動部とを有し,ハウジングの開口部が,最も下方に突出した最凸箇所と最も下方から退避した最退箇所とを含む傾斜状に形成されており,移動部による永久磁石の移動範囲に,着磁面の全体がハウジングの開口部から突出して保持状態となる保持位置と,着磁面の少なくとも一部分がハウジングの内部に没入して解除状態となる解除位置とが含まれるものである。

0007

上記態様におけるマグネットグリッパでは,永久磁石が保持位置にあるとき,その下向きの着磁面の全体がハウジングの開口部から突出している。このためその着磁面でワークを保持することができる。これが保持状態である。この状態から,移動部により永久磁石を上向きに移動させると永久磁石は,着磁面の少なくとも一部分がハウジングの内部に没入している解除位置となる。この状態では着磁面によるワークの保持が不可能である。このため,保持状態で保持していたワークは落下してしまう。これが解除状態である。本態様では,保持状態から解除状態へ移行するとき,着磁面とワークとの密着が全面的に一時に引き剥がされるのではなく,段階的に引き剥がされる。すなわちまず,保持状態から,ワークが,ハウジングの開口部の最凸箇所と,着磁面の一箇所との2点で保持される状態となる。その後,着磁面の一箇所でのワークの保持もできなくなり,解除状態となる。このため,移動部が永久磁石を移動させるために必要な力も,時間的に分散される。したがって移動部の出力はさほど強力でなくてもよい。

0008

上記態様のマグネットグリッパではさらに,移動部は,解除位置にて,着磁面の全体をハウジングの内部に没入させるものであることが望ましい。このようになっていれば,解除位置では確実にワークが永久磁石から離脱するからである。

0009

上記のいずれかの態様のマグネットグリッパではまた,ハウジングの開口部がなす開口面の,永久磁石の移動方向と垂直な面に対する傾斜角が,5°〜45°の範囲内にあることが望ましい。傾斜角が小さすぎてはあまり意味がないし,大きすぎると保持状態から解除状態へ移行するときにおける最凸箇所に集中して掛かる負荷が大きいことになるからである。ただし,上記の傾斜角の範囲は,ハウジングの開口部がなす開口面のうち,最凸箇所を含む全開口面積の半分以上の面積の領域にて満たされていれば十分である。すなわち,最退箇所に近い領域の傾斜角はもっと急峻でもよい。

発明の効果

0010

本構成によれば,永久磁石を使用しつつ,過大な操作力を必要としないマグネットグリッパが提供されている。

図面の簡単な説明

0011

実施の形態に係るマグネットグリッパ(保持状態)の正面図である。
実施の形態に係るマグネットグリッパ(解除状態)の正面図である。
実施の形態に係るマグネットグリッパの底面図である。
実施の形態に係るマグネットグリッパ(中間状態,解除状態)の正面図である。
ハウジングの傾斜角を説明するための正面図である。
変形例に係るハウジングを示す正面図である。

実施例

0012

以下,本発明を具体化した実施の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は,図1に示すマグネットグリッパ1において本発明を適用したものである。本形態のマグネットグリッパ1は,図1に示されるように,ハウジング2の内部に永久磁石3を配置したものである。ハウジング2は,中空直方体状のものであり,下端が傾斜した開口部4となっている。永久磁石3は,着磁面5の一方(どちらの極でもよい)が下向きとなるように配置されている。

0013

また,永久磁石3はハウジング2内で上下方向に移動可能とされている。このためハウジング2の上部には,エアシリンダ6が設けられている。エアシリンダ6は,永久磁石3をハウジング2内で上下方向に移動させるための機構である。エアシリンダ6には2本のエアホース7が取り付けられている。エアホース7への空気圧印加状況を切り替えることで,永久磁石3を上向きに移動させたり下向きに移動させたりすることができる。

0014

図1に示される状態は,永久磁石3が,その可動範囲内の最も下方に位置している状態である。この状態では,永久磁石3の下向きの着磁面5が,ハウジング2の開口部4から下向きに突出している。したがってこの状態は,ワーク8をマグネットグリッパ1で保持する保持状態である。この状態での永久磁石3の位置が保持位置である。すなわちこの状態では,永久磁石3とワーク8とが,着磁面5の全体で密着している。永久磁石3を上向きに移動させて着磁面5がハウジング2の開口部4から突出しないようにすると,着磁面5によるワーク8の保持が解除され,解除状態となる(図2)。この状態での永久磁石3の位置が解除位置である。なおワーク8は当然,磁性材でできているものである。

0015

ここで図1から明らかなように,本形態のマグネットグリッパ1では,開口部4が,水平面ではなく傾斜面とされている。すなわち開口部4には,最も下方に突出した最凸箇所9と,最も下方から退避した最退箇所10とがあり,それらの間は傾斜部11となっている。なお,ハウジング2および永久磁石3を真下から見上げてみると図3に示すように正方形になっている。最凸箇所9,最退箇所10,傾斜部11はいずれも,正方形の1辺である。つまり最凸箇所9は,図1で見ればあたかも1点のように見えるが,実際には1点ではない。なお,真下から見たハウジング2および永久磁石3の形状は,正方形の代わりに長方形であってもよい。

0016

開口部4が傾斜面であることにより,図1の状態と図2の状態との間に,図4の状態が存在する。図4の状態では,永久磁石3の着磁面5が,開口部4に対して部分的に突出し部分的に没入している。この状態でのワーク8は,着磁面5に対して密着していない。着磁面5の一辺と開口部4の最凸箇所9との計2箇所でマグネットグリッパ1に接しているからである。本形態のマグネットグリッパ1では,図1の状態から,この図4の状態を経て図2の状態に至る。つまり,永久磁石3とワーク8との密着が,一瞬ですべて引き剥がされるのではなく,段階的に引き剥がされるのである。このため,エアシリンダ6の出力は,一瞬での引き剥がしに対応できるほど強力である必要はない。

0017

なお,永久磁石3の磁力とワーク8の重量との関係によっては,図4の状態でワーク8が保持されず落下する場合がある。その場合には図4の状態を解除状態として使用することとしてもよい。その場合の永久磁石3の解除位置は,着磁面5が,開口部4に対して部分的に突出し部分的に没入している状態となる位置である。

0018

本形態のマグネットグリッパ1における永久磁石3は,フェライト磁石でも超強磁性合金ネオジム系サマリウム系等)磁石でもよい。ハウジング2は,非磁性材でできているものである。ハウジング2の材質としては例えば,オーステナイト系ステンレス鋼,銅,アルミ等が挙げられる。硬質樹脂セラミックであっても,必要な強度があればよい。

0019

本形態のマグネットグリッパ1における開口部4の傾斜角について述べる。ここでは傾斜角θ図5に示すように,水平面hと傾斜面kとがなす角として定義する。水平面hとはすなわち,永久磁石3の移動方向と垂直な面である。傾斜面kは,開口部4の縁辺(前述の最凸箇所9,最退箇所10,傾斜部11)により張られる面である。傾斜角θについては,絶対的な制約があるわけではないが,推奨されるのは5°〜45°の範囲内である。傾斜角θが大きすぎると,図4の状態でハウジング2の最凸箇所9に掛かる負荷が大きく,ハウジング2の消耗が激しいことになる。傾斜角θが小さすぎると,本発明としての意味が薄いこととなる。なお,5°〜30°の範囲内であればより好ましい。

0020

以下,変形例について説明する。図6に示すハウジング12は,前述の図1図5のハウジング2における開口部4の傾斜形状を変形したものである。図6のハウジング12では,開口部14に最凸箇所19と最退箇所20とが存在するという点では前述のハウジング2と共通する。しかし図6のハウジング12では,傾斜部21が下向きに凸である曲線状となっている。図5のハウジング2では傾斜部11が直線状となっていたので,この点が相違点である。

0021

図6のハウジング12を用いたマグネットグリッパ(ハウジング2以外は図1に示したものと同じ)でも前述と同様の効果が得られる。さらに,傾斜部21が曲線状であることによる付加的な効果として,ハウジング12が長寿命であることが挙げられる。図4の状態にて,ハウジング12とワーク8との接点が次第に移動するためである。ハウジング12の最凸箇所19への負荷の集中が緩和されるからである。

0022

図6のハウジング12の場合における傾斜角θであるが,ハウジング12を下方から見た面積のうち半分以上を占め,かつ最凸箇所19を含む領域(図6中にmで示す)において傾斜角θを定義すればよい。その傾斜角θが前述の好ましい範囲内にあることが好ましい。すなわち,ハウジング12を水平面内方向に見る視線であって,最凸箇所19が最も端に位置する視線で見たときの(図6がそうである)中間点Pと,最凸箇所19とで,前述の傾斜面kに相当する面を定義すればよい。

0023

また,このように傾斜部21が曲線状である場合には,前述の解除位置を,永久磁石3の着磁面5がハウジング12内に全部没入する位置(図2に相当)とする必要はない。着磁面5が開口部14に対して一部没入する位置(図4に相当)をもって解除位置とすれば十分である。

0024

以上詳細に説明したように本実施の形態によれば,永久磁石3を用いたマグネットグリッパ1において,ハウジング2の下端の開口部4を傾斜状としている。これにより,永久磁石を使用しつつ,過大な操作力を必要としないマグネットグリッパが実現されている。また,開口部の傾斜部を下向きに凸な形状とすることで,ハウジングの長寿命化を図ることができる。

0025

なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば前記形態では,ハウジングおよび永久磁石の水平面内断面形状図3で見る形状)を,正方形として長方形でもよいとした。しかしさらにこれに限らず,任意の形状でよい。すなわち他の多角形状や,曲線で囲まれた形状(円形楕円形,等)でもよい。

0026

また図3では,正方形断面の場合にて1辺およびその対辺を最凸箇所9および最退箇所10としそれらの間の2辺を傾斜部11としたが,1頂点およびその対角線上の頂点を最凸箇所9および最退箇所10とし,2組の2辺全体を傾斜部11(下向きに凸状でもよい)とすることもできる。ただしその場合,図4に相当する状態でのハウジング2への負荷が,最凸箇所9の1点に集中するという点では不利である。

0027

また,図3に示したように水平面内のある方向から見たときに一端に最凸箇所が位置し他端に最退箇所が位置するようにしたが,これも必須ではない。中央に最凸箇所が位置し両端に最退箇所が位置するようにしてもよい。この場合に図3に相当する水平面内配置を考えると,1組の対辺が両方とも最退箇所となり,残る1組の対辺の中央に計2箇所の最凸箇所が位置することとなる。また,上記のいずれのケースでも,開口部を下向きに凸状にする場合,図1図6の視線で見て,傾斜部11が曲線状に限らず折れ線状に見えるようにしてもよい。また,永久磁石3をハウジング内で上下方向に移動させる機構としてエアシリンダ6を用いたが,これに限らない。油圧作動によるものでもよいし,手回しツマミあるいはレバー等による手動式のものでもよい。

0028

1マグネットグリッパ11 傾斜部
2ハウジング12 ハウジング
3永久磁石14 開口部
4 開口部 19 最凸箇所
5着磁面20 最退箇所
6エアシリンダ(移動部) 21 傾斜部
9 最凸箇所 θ傾斜角
10 最退箇所

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