(57)【要約】【課題】小さなワークに対してもワーク形状に倣い、かつ保持することが可能であり、またランニングコストも低くすることができるワーク保持装置を提供する。【解決手段】磁性体からなるワーク５を鉄心とコイルからなる電磁石４の吸引力によって保持するワーク保持装置１であって、前記ワークに対向される先端部が、前記ワーク上面の傾斜または湾曲に対して追従し得るように進退する磁性体からなるプランジャ６２と、このプランジャを磁性体からなるスプリング６３を介して摺動可能に保持するリセプタクル６１を有する所要数のプローブ６を備え、前記所要数のプローブを互いに離間して前記電磁石のＮ極及びＳ極にそれぞれ複数個接続した。【選択図】図１
2014069250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体からなるワークを鉄心とコイルからなる電磁石の吸引力によって保持するワーク保持装置であって、前記ワークに対向される先端部が、前記ワーク上面の傾斜または湾曲に対して追従し得るように進退する磁性体からなるプランジャと、このプランジャを磁性体からなるスプリングを介して摺動可能に保持するリセプタクルを有する所要数のプローブを備え、前記所要数のプローブが互いに離間されて前記電磁石のＮ極及びＳ極にそれぞれ複数個接続されていることを特徴とするワーク保持装置。
【請求項２】
離間された前記プローブ相互の間に、電磁石による吸着力よりも低い反発力を有するスプリングプランジャを備え、保持したワークの前記プランジャからの切り離しを可能にしたことを特徴とする請求項１に記載のワーク保持装置。
【請求項３】
前記電磁石のＮ極及びＳ極の内の一方の磁極とその磁極に接続された前記複数のプローブの第１群を中心側に円周状に設け、反対側の他方の磁極とその磁極に接続された前記複数のプローブの第２群を前記第１群のプローブの外側に同心円状に配設したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワーク保持装置。
【請求項４】
磁性体からなるワークを鉄心と永久磁石の吸引力によって保持するワーク保持装置であって、前記ワークに対向される先端部が、前記ワーク上面の傾斜または湾曲に対して追従し得るように進退する磁性体からなるプランジャと、このプランジャを磁性体からなるスプリングを介して摺動可能に保持するリセプタクルを有する所要数のプローブを備え、前記所要数のプローブは互いに離間されて前記永久磁石のＮ極及びＳ極にそれぞれ複数個固定されてなることを特徴とするワーク保持装置。
【請求項５】
前記ワークを吸着したプローブから前記ワークを引き離し得るワーク脱離部材を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載のワーク保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの表面形状に倣ってワークを保持するワーク倣い機構を備えたワーク保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークを保持する装置として、機械的な把持機構や、真空あるいは磁力等による吸着機構を設けることが行われている。特に、吸着機構においては、ワークの表面形状に保持機構を倣わすということが行われている。
例えば、先端に吸着部を備え、かつ軸方向に直線移動可能なスリーブピンを多数配置して、ワークの表面状態にそれぞれのスリーブピンを倣わせ、負圧により吸着することで、様々なワーク形状の保持を可能とするようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２２７７８６号公報（第１頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の保持装置は、真空配管、スリーブピン用ガイドといった保持機構を構成する部材の大きさが制約となり、小さなワークを保持することが困難となる。また、ワークを保持している間は、常に真空排気を行う、つまり真空ポンプを稼動させる必要があるため、ランニングコストが高くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、小さなワークに対してもワーク形状に倣い、かつ保持することが可能であり、またランニングコストも低くすることができるワーク保持装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るワーク保持装置は、磁性体からなるワークを鉄心とコイルからなる電磁石の吸引力によって保持するワーク保持装置であって、前記ワークに対向される先端部が、前記ワーク上面の傾斜または湾曲に対して追従し得るように進退する磁性体からなるプランジャと、このプランジャを磁性体からなるスプリングを介して摺動可能に保持するリセプタクルを有する所要数のプローブを備え、前記所要数のプローブが互いに離間されて前記電磁石のＮ極及びＳ極にそれぞれ複数個接続されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、磁石の両極に接続された複数のプランジャが、ワーク上面の傾斜または湾曲に追従して進退しワーク表面にそれぞれ接触してプランジャとワークを経由する磁路が形成されることで、ワークがプランジャに吸着保持される。そのため、小さなワークに対しても表面形状に倣い、保持することが可能となり、ランニングコストも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るワーク保持装置を概念的に示す断面図である。
【図２】図１に示されたプローブを概略的に示す断面図である。
【図３】図１のIII−III線における矢視断面方向に見たプローブ間の磁束の流れを概念的に示す図である。
【図４】図１に示された隣り合うプローブとワーク間の磁束の流れを説明する図である。
【図５】図１に示されたワーク保持装置の動作説明図である。
【図６】図１に示されたワーク保持装置における保持されたワークの切り離し動作を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るワーク保持装置を概念的に示す断面図である。
【図８】図７に示されたワーク保持装置に保持されたワークを切り離す際に用いられる付随装置とその動作を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係るワーク保持装置とその動作を概念的に説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係るワーク保持装置を概念的に示す断面図、図２は図１に示されたプローブを概略的に示す断面図、図３は図１のIII−III線における矢視断面方向に見たプローブ間の磁束の流れを概念的に示す図、図４は図１に示された隣り合うプローブとワーク間の磁束の流れを説明する図、図５は図１に示されたワーク保持装置の動作説明図、図６は図１に示されたワーク保持装置における保持されたワークの切り離し動作を説明する図である。図において、ワーク保持装置１は、断面形状が略Ｅ字形の鉄心２の中央部の磁極２１にコイル３が巻回された電磁石４と、ワーク５に接触させるプローブ６と、スプリングプランジャ７とで構成されている。
【００１０】
プローブ６は、図３に示すように鉄心２が磁化されたときのＮ極側とＳ極側とに、それぞれ所要の複数個が互いに間隔をあけて同心円状に配置されている。プローブ６相互の間隔や設置する数は、対象とするワーク５の大きさ、重量、磁束の強さ、ワーク５の表面形状などによって適宜最適な本数が決められるものであって、図示のものに限定されないことは言うまでもない。なお、図中に示す磁極は、便宜的に示しているものであって、Ｎ極とＳ極は逆にしてもよい。また、ワーク５は、磁石で吸着可能な磁性体、または磁性体を用いたものに限る。また、ワーク５の形状や性状などは特に限定されるものではなく、例えば原材料、中間加工物、部品、製品などで、例えば表面や表面近傍部分（例えば筐体など）が磁性体であれば磁性体以外のものを含んでいても差し支えない。
【００１１】
プローブ６は、図２の断面図に示すように、円筒状のリセプタクル６１と、ワーク５に対向される先端部が、ワーク５上面の傾斜または湾曲に対して追従し得るように進退するピン状のプランジャ６２と、プランジャ６２をワーク５の方向に付勢しているスプリング６３と、プランジャ６２及びスプリング６３をリセプタクル６１内に保持するバレル６４と、で構成されている。プローブ６を構成している前記部材は、全て磁性体（例えば、鉄やその合金など）であることが望ましいが、リセプタクル６１とバレル６４については、非磁性体でもよい。その場合、電磁石４の磁極に接続するときに磁気ギャップとなる空隙を極力小さくするように構成することが望ましい。リセプタクル６１は、バレル６４を保持するもので、寿命等でプランジャ６２もしくはスプリング６３を交換する場合は、プランジャ６２、スプリング６３が組み込まれたバレル６４をリセプタクル６１から抜き差しすることで行う。
【００１２】
図３における矢印は、ワーク５を保持したときの上面から見た磁束の流れを模式的に示したものである。同心円状に配置されプローブ６の内、中心側に配置されたＮ極側の各プローブ６から、外側に配置されたＳ極側の各プローブ６へ磁束が流れる。なお、側面方向から見た場合、図４に示すように、ワーク５とプローブ６での磁束の流れは、Ｎ極側に配置されたプローブ６のプランジャ６２から主にワーク５を介してＳ極側に配置されたプローブ６のプランジャ６２に磁束が流れることで、ワーク５がプローブ６に吸着される。なお、上記のように構成されたワーク保持装置１は、何れも図示省略している例えば昇降機構、搬送機構、回動機構などを有する公知の加工装置、ロボットなどの軸に取り付けられ、電磁石４のコイル３は電源装置に接続された制御装置によって極性や付勢力ないしは吸着力などが制御される。
【００１３】
次に、上記のように構成された実施の形態１の動作について、図５及び図６を参照して説明する。まず、ワーク保持装置１に対してワーク５を保持させる動作について図５に基づいて説明する。ワーク保持装置１に対してワーク５またはその表面が傾斜している場合、図５（ａ）のようにワーク保持装置１を傾斜したワーク５に図の上部から下方向に押し当てることで、図５（ｂ）に示すようにプローブ６を構成しているプランジャ６２が、ワーク５の傾斜に倣う形で、図２に示すスプリング６３を圧縮してバレル６４の内部に押し込まれる。
【００１４】
この図５（ｂ）に示す状態において、コイル３に通電することで、鉄心２およびプランジャ６２が磁化され、ワーク５がプランジャ６２に吸着固定される。なお、スプリングプランジャ７がワーク５に与える力（反発力）は、吸着力よりも小さく設定されているため、スプリングプランジャ７の先端は、図５（ｃ）に示すように縮んだ状態で保持される。この状態を保ったまま、図示されていないロボット等といった搬送機構によって、ワーク５は目的とする位置に搬送される。
【００１５】
次に、ワーク保持装置１に保持されたワーク５をワーク保持装置１から切り離す際の動作について図６を参照して説明する。ワーク保持装置１からワーク５を切り離す際には、コイル３に対して、ワーク５を吸着保持していたときと逆の電流を流し、逆磁界を発生させることで、プランジャ６２からワーク５を切り離す。このとき、スプリングプランジャ７の先端は、電磁石２による吸着力が減少することにより、ワーク５をプランジャ６２から切り離す方向に動作する。つまり、スプリングプランジャ７は、ワーク５をプランジャ６２から積極的に切り離す働きをしており、切り離しの動作において、ワーク５ならびにプランジャ６２に磁力が残ることによる、切り離しができない状態を回避するようにしたものである。なお、例えばワーク５の質量が大きく、コイル３に流す電流を遮断したときに、ワーク５自体の重力によって容易に切り離せる場合には、スプリングプランジャ７を省いても良い。
【００１６】
上記のように、実施の形態１におけるワーク保持装置１は、例えば傾きをもったような様々な形状をしたワーク５に対して、吸着保持から切り離しまで自動で行うようにすることが可能である。本発明によれば、電磁石４の両極に接続されたプランジャ６２が、ワーク５に接触したときに、プランジャ６２とワーク５を経由する磁路が形成されることでプランジャ６２にワークが吸着保持される。また、プランジャ６２は狭ピッチに配置できるため、小さなワークに対しても、倣い、かつ保持することが可能となる。また、真空装置なども不要であるので、運転コストを低減できる。
【００１７】
実施の形態２．
図７は本発明の実施の形態２に係るワーク保持装置１Ａを概念的に示す断面図、図８は図７に示されたワーク保持装置に保持されたワークを切り離す際に用いられる付随装置とその動作を説明する図である。なお、この実施の形態２は図７に示すように、実施の形態１にける電磁石４を永久磁石４Ａに変更し、スプリングプランジャ７を省いたものである。便宜上中心部の磁極がＮ極、周囲部がＳ極である点を含めて、その他の構成は図１に示す実施の形態１と同様であるので説明を省略する。実施の形態２は、ワーク保持装置１Ａを上記のように構成することで、実施の形態１と同様に傾きや曲面をもったワーク５を保持することができることは明らかであるので、ここでは説明を省略する。
【００１８】
次に、ワーク保持装置１Ａに保持されたワーク５をワーク保持装置１Ａから切り離す際に設けられる付随装置とその動作について図８を参照して説明する。ワーク５を吸着保持したワーク保持装置１Ａを、ロボット等といった図示していない搬送機構によって搬送した先に、ワーク５の支障のない適宜の箇所に吸着方向（図の上部方向）からワーク５に係合して所望の位置に固定するワーク固定部材８が設置されている。このワーク固定部材８にワーク５を引掛けた（図８（ａ））後に、ワーク保持装置１Ａを図８（ｂ）の矢印Ａ方向に上昇させることでワーク保持装置１Ａとワーク５が切り離される。
【００１９】
上記のように、実施の形態２におけるワーク保持装置１Ａは、ワーク５の吸着に永久磁石４Ａを用いることで、ワークを保持するための電力が不要となり、実施の形態１よりも経済的であるというメリットが得られる。
【００２０】
実施の形態３．
図９は本発明の実施の形態３に係るワーク保持装置とその動作を概念的に説明する図である。なお、この実施の形態３は、上記実施の形態１及び実施の形態２における、ワーク５とワーク保持装置１、１Ａとの切り離しの手法を他の手法に変更したものである。図において、ワーク保持装置１Ａの両側方部には、そのワーク保持装置１Ａとは独立して矢印Ｂ方向に相対的に移動可能な一対のワーク脱離部材９が対称的に設けられている。ワーク脱離部材９は、図示省略している例えばシリンダまたはモータといった駆動軸に取り付けられ、所望のタイミングで矢印Ｂ方向に移動することができる。なお、ワーク脱離部材９の図の下端部にはワーク５の端部に係合し得るように形成されたワーク係合部８１が設けられている。その他の構成は実施の形態２と同様である。
【００２１】
上記のように構成された実施の形態３においては、図９（ａ）のようにワーク保持装置１Ａにワーク５を保持させ、目的の位置に搬送した後、ワーク脱離部材９を図９（ｂ）のように、永久磁石４Ａによる吸着力に抗して矢印Ｂ方向に移動させることによりワーク５がワーク保持装置１Ａから切り離される。なお、図９ではワーク保持機構として実施の形態２に示したワーク保持装置１Ａを用いているが、図１に示す実施の形態１のワーク保持装置１でも差し支えない。
上記実施の形態３によれば、実施の形態１、２の効果に加えて、切り離す力を幅広く選択できるため、必ずワーク５の切り離しが可能となるという更なる効果が得られる。
【００２２】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の一部または全部を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１、１Ａ  ワーク保持装置、  ２  鉄心、  ３  コイル、  ４  電磁石、  ４Ａ永久磁石、  ５  ワーク、  ６  プローブ、  ６１  リセプタクル、  ６２  プランジャ、  ６３  スプリング、  ６４  バレル、  ７  スプリングプランジャ、  ８  ワーク固定部材、９  ワーク脱離部材。
【図１】
2014069250.tif 000003
【図２】
2014069250.tif 000004
【図３】
2014069250.tif 000005
【図４】
2014069250.tif 000006
【図５】
2014069250.tif 000007
【図６】
2014069250.tif 000008
【図７】
2014069250.tif 000009
【図８】
2014069250.tif 000010
【図９】
2014069250.tif 000011