(57)【要約】【課題】      磁気吸着装置の吸着力の異常を正確かつ迅速に検出可能にすることにある。【解決手段】  異常検出装置は、磁気吸着装置の吸着力を検出するように磁気吸着装置内に配置された検出コイルと、検出コイルの出力信号を処理して吸着力に対応する検出信号を出力する検出回路と、検出回路の出力信号を基に、吸着力の異常を検出して異常信号を発生する信号処理回路とを含む。【選択図】          図１
2006129657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体を解除可能に磁気的に吸着する吸着部と、該吸着部を励磁状態及び非励磁状態に選択的に切り換える励磁コイルとを備える磁気吸着装置の異常検出装置であって、
前記磁気吸着装置の吸着力を検出すべく前記磁気吸着装置内に配置された検出コイルと、該検出コイルの出力信号を処理して前記吸着力に対応する検出信号を出力する検出回路と、該検出回路の出力信号を基に、前記吸着力の異常を検出して異常信号を発生する信号処理回路とを含む、磁気吸着装置の吸着力検出装置。
【請求項２】
前記検出コイルは、前記磁気吸着装置出発生している磁束を検出すべく前記励磁コイルと同軸的に前記磁気吸着装置に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記検出回路は、正弦波信号を発生して前記検出コイルに供給する正弦波発生回路と、該正弦波発生回路の出力信号を基に前記検出コイルに流れる電流を制御する定電流回路と、前記正弦波発生回路の出力信号を基に方形波信号を発生する方形波発生回路と、前記方形波発生器の出力信号を用いて前記検出コイルの出力信号を検波し、検波された信号を前記信号処理回路に供給する検波回路とを備える、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記検波回路は、前記方形波発生器の出力信号を用いて前記検出コイルの両端子間に得られる信号を同期検波する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記信号処理回路は、前記検出回路の出力信号を基準信号と比較して、異常の有無を判定することにより前記異常信号を発生する、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記磁気吸着装置は、箱状のヨークと、該ヨーク内に配置された鉄心であって前記励磁コイル及び前記検出コイルが巻かれた鉄心と、前記ヨークと前記鉄心との間に配置された極性不可逆永久磁石と、前記ヨークと前記鉄心との間に配置された極性可逆永久磁石とを含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記信号処理回路は、前記極性可逆永久磁石が正励磁状態におかれた後、一定時間毎に前記異常の有無を検出する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記信号処理回路は、前記極性可逆永久磁石が逆励磁状態におかれたときから一定時間後に前記異常の有無を検出する、請求項６又は７に記載の装置。
【請求項９】
前記磁性体は成型用金型を含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成型用金型のような磁性体を解除可能に吸着する磁気吸着装置の異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂用の金型のような成型用の金型を用いる成形工場においては、取り外し作業の容易性から、磁気チャックのような磁気吸着装置、特に極性可逆永久磁石や電磁石を用いた磁気吸着装置を成型機械に取り付け、その磁気吸着装置に金型を磁気的に吸着させることが行われている。
【０００３】
しかし、熱可塑性樹脂用の金型のように、金型のみならず磁気吸着装置も高温にさらされ、その結果磁気吸着装置の保持力すなわち吸着力が温度上昇と共に低下する。
【０００４】
上記のように磁気吸着装置の保持力が低下すると、金型が磁気吸着装置から脱落し、整形作業が中断するのみならず、作業者にとって危険である。
【０００５】
磁気装置の磁束を測定する装置の１つとして、磁気装置の吸着部に現れる磁束を測定する磁束計がある（非特許文献１）。
【０００６】
【非特許文献１】昭和６２年９月３０日  株式会社  トリケップス発行        「Ｒ＆Ｄのための磁気回路の計算法」        第１５６頁から第１５７頁
【０００７】
しかし、上記の磁束計は磁束を検出するにすぎず、磁気装置の異常を検出する機能を備えていない。また、成型用金型を吸着する磁気吸着装置に上記の磁束計を適用すると、磁気吸着装置の吸着部に現れる磁束を検出するように検出コイルを配置することになるから、磁気吸着装置の異常を正確かつ迅速に検出することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、磁気吸着装置の吸着力の異常を正確かつ迅速に検出可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る異常検出装置は、磁性体を解除可能に磁気的に吸着する吸着部と、該吸着部を励磁状態及び非励磁状態に選択的に切り換える励磁コイルとを備える磁気吸着装置の異常を検出する装置に適用される。
【００１０】
そのような磁気吸着装置の異常検出装置は、前記磁気吸着装置の吸着力を検出すべく前記磁気吸着装置内に配置された検出コイルと、該検出コイルの出力信号を処理して前記吸着力に対応する検出信号を出力する検出回路と、該検出回路の出力信号を基に、前記吸着力の異常を検出して異常信号を発生する信号処理回路とを含む。
【発明の効果】
【００１１】
磁気吸着装置の吸着力に対応する検出信号は、磁気吸着装置内に配置された検出コイルの出力信号を基に検出回路において発生され、信号処理回路において吸着力に有無の判定に用いられる。このため、磁気吸着装置の吸着力が正確に検出され、その結果磁気吸着装置の異常が正確かつ迅速に検出される。
【００１２】
前記検出コイルは、前記磁気吸着装置で発生している磁束を検出すべく前記励磁コイルと同軸的に前記磁気吸着装置に配置されていることができる。そのようにすれば、吸着部に現れる磁束を検出する場合に比べ、吸着力の検出精度が著しく向上する。
【００１３】
前記検出回路は、正弦波信号を発生して前記検出コイルに供給する正弦波発生回路と、該正弦波発生回路の出力信号を基に前記検出コイルに流れる電流を制御する定電流回路と、前記正弦波発生回路の出力信号を基に方形波信号を発生する方形波発生回路と、前記方形波発生器の出力信号を用いて前記検出コイルの出力信号を検波し、検波された信号を前記信号処理回路に供給する検波回路とを備えることができる。そのようにすれば、異常検出装置の回路構成が簡略化する。
【００１４】
前記検波回路は、前記方形波発生器の出力信号を用いて前記検出コイルの両端子間に得られる信号を同期検波することができる。
【００１５】
前記信号処理回路は、前記検出回路の出力信号を基準信号と比較して、異常の有無を判定することにより前記異常信号を発生することができる。
【００１６】
前記磁気吸着装置は、箱状のヨークと、該ヨーク内に配置された鉄心であって前記励磁コイル及び前記検出コイルが巻かれた鉄心と、前記ヨークと前記鉄心との間に配置された極性不可逆永久磁石と、前記ヨークと前記鉄心との間に配置された極性可逆永久磁石とを含むことができる。
【００１７】
前記信号処理回路は、前記極性可逆永久磁石が正励磁状態におかれた後、一定時間毎に前記異常の有無を検出することができる。
【００１８】
前記信号処理回路は、前記極性可逆永久磁石が逆励磁状態におかれたときから一定時間後に前記異常の有無を検出することができる。
【００１９】
前記磁性体は成型用金型を含むことができる。そのようにすれば、金型を磁気吸着装置に吸着させて加熱しても、昇温した磁気吸着装置からの金型の脱落を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１及び図２を参照するに、異常検出装置１０は、磁気チャックのような磁気吸着装置１２の吸着力の異常を検知するために用いられる。
【００２１】
磁気吸着装置１２は、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、上方に開放する箱状のヨーク１４と、ヨーク１４内にヨーク１４から間隔をおいて配置された鉄心１６と、ヨーク１４の内側の側面と鉄心１６の側面との間に配置された複数の極性不可逆永久磁石１８と、ヨーク１４の底面と鉄心１６の下面との間に配置された極性可逆永久磁石２０と、鉄心１６及び極性可逆永久磁石２０に巻かれた励磁コイル２２とを含む。
【００２２】
極性不可逆永久磁石１８は、希土類金属磁石のように、磁化方向を変更不能の永久磁石材料により製作されている。各極性不可逆永久磁石１８は、厚さ方向に磁化された複数の板状磁石片を磁化方向が同じになるように重ねることにより、形成されている。
【００２３】
極性可逆永久磁石２０は、アルニコ磁石のように、磁化方向を変更可能の永久磁石材料により製作されている。極性可逆永久磁石２０は、複数の板状磁石片をそれらの磁化方向が同じとなる状態に並列的に配置することにより、形成されている。
【００２４】
図示の例では、各極性不可逆永久磁石１８は、Ｓ極をヨーク１４に接触させ、Ｎ極を鉄心１６の側面に接触させている。また、極性可逆永久磁石２０は、一方の磁極をヨーク１４の底面に接触させ、他方の磁極を鉄心１６の下面に接触させている。
【００２５】
ヨーク１４の上方開口部は、これに充填された合成樹脂のような非磁性材料２４により閉塞されている。しかし、磁気吸着装置１２の上面、特に、ヨーク１４及び鉄心１６の上面は、金型２６を磁気力により吸着する平坦な作業面すなわち吸着部２８とされている。金型２６は、磁性材料から製作されており、また熱可塑性合成樹脂の射出成形に用いる金型のように、加熱される。
【００２６】
吸着部２８は、極性可逆永久磁石２０が正励磁状態及び逆励磁状態のいずれの状態にあるかに応じて、金型２６を吸着可能の正励磁状態及び金型２６を吸着不能の非励磁状態のいずれかにおかれる。
【００２７】
励磁コイル２２は、図１に示すように、コイル２２への通電方向を切り換える切り換え回路を介して商用交流電源３０に接続されている。切り換え回路は、商用交流電源３０と励磁コイル２２との間に逆向きでかつ並列に接続された一対の電子スイッチ３２を備えている。各電子スイッチ３２は、図示の例では、サイリスタであり、また制御回路３４の信号処理回路３６から正励磁指令信号Ｓ１及び逆励磁指令信号Ｓ２のいずれかを受ける。
【００２８】
図１に示すように、信号処理回路３６は、商用交流電源３０からの交流を集積回路用の電力に整流して平滑する整流平滑回路３８の出力信号を受けて作動する。図示の例では、信号処理回路３６は、中央処理装置であり、また操作パネル４０に接続されている。
【００２９】
操作パネル４０は、正励磁開始信号Ｓ３を信号処理回路３６に入力する正励磁スイッチ４２と、逆正励磁開始信号Ｓ４を信号処理回路３６に入力する逆励磁スイッチ４４と、磁気吸着装置１２の異常を報知する表示灯４６とを備えている。表示灯４６は、信号処理回路から出力される点灯指令信号Ｓ５により点灯される。
【００３０】
図示の例では、信号処理回路３６は、異常検出装置１０の信号処理回路を兼ねている。図１に示すように、異常検出装置１０は、信号処理回路３６のほかに、磁気吸着装置１２の吸着力を検出する検出コイル５０と、検出コイル５０の出力信号を処理して磁気吸着装置１２の吸着力に対応する検出信号Ｓ９を信号処理回路３６に出力する検出回路５２とを含む。
【００３１】
検出コイル５０は、図２に示すように、励磁コイル２２と同軸の鉄心１６に巻かれており、また励磁コイル２２の上側にあって非磁性材料２４により磁気吸着装置１２に埋め込まれている。
【００３２】
検出回路５２は、整流平滑回路３８の出力信号を基に正弦波発生回路５４において正弦波信号Ｓ６を発生して検出コイル５０に供給し、正弦波発生回路５４の出力信号Ｓ６を基に検出コイル５０に流れる電流を定電流回路５６において制御し、正弦波発生回路５４の出力信号Ｓ６を基に方形波信号Ｓ７を方形波発生回路５８において発生し、方形波発生器５４の出力信号Ｓ７を用いて検出コイル５０の出力信号Ｓ８を検波回路６０において検波する。検波された信号は、検出信号Ｓ９として、信号処理回路３６に供給される。
【００３３】
正弦波信号Ｓ６と方形波信号Ｓ７とは、５Ｖから１５Ｖ程度の電圧と、１０ＫＨｚ程度の周波数とを有する信号とすることができる。正弦波信号Ｓ６と方形波信号Ｓ７とは、同期されている。
【００３４】
定電流回路５６は、図示の例では、演算増幅器を用いている。正弦波発生回路５４の方形波信号Ｓ６の出力端子は、検出コイル５０の一方の端子と、演算増幅器の負側端子と、方形波信号発生器５４の入力端子とに接続されている。
【００３５】
定電流回路５６における演算増幅器の正側端子はアースに接続されており、出力端子は検出コイル５０の他方の端子に接続されている。
【００３６】
信号処理回路３６、整流平滑回路３８、検出回路５２は、電源が投入されている限り、動作している。
【００３７】
検波回路６０は、方形波信号Ｓ７を用いて、検出コイル５０の両端子間に得られる信号Ｓ８を同期検波する同期検波回路を用いている。そのような検波回路６０として、ロックインアンプや位相検波器として集積回路化されて市販されている回路を用いることができる。
【００３８】
磁気吸着装置１２において、金型２６を吸着部２８に吸着していないと、極性可逆永久磁石２０は、図２（Ｂ）に示すように、ヨーク１４側がＮ極で、鉄心１６側がＳ極となる逆励磁状態におかれており、磁気吸着装置１２は金型２６を吸着不能の非作動状態におかれている。
【００３９】
極性可逆永久磁石２０が逆励磁状態において、正励磁スイッチ４２が閉路されると、信号処理回路３６は、正励磁指令信号Ｓ１を一方の電子スイッチ３２に一定時間供給し、他方の電子スイッチ３２を非作動の状態におく。
【００４０】
これにより、図３（Ａ）に示す正励磁電圧（電流）が励磁コイル５０に印加（供給）されるから、極性可逆永久磁石２０は、図２（Ａ）に示すように、ヨーク１４側がＳ極となり、鉄心１６側がＮ極となる正励磁状態に着磁される。
【００４１】
その結果、極性不可逆永久磁石１８からの磁束と極性可逆永久磁石２０からの磁束とが図２（Ａ）に示すように吸着部２８に現れるから、吸着部２８は磁性材料製の金型２６を吸着可能の作動状態におかれる。
【００４２】
極性可逆永久磁石２０が正励磁状態において、逆励磁スイッチ４４が閉路されると、信号処理回路３６は、逆励磁指令信号Ｓ２を他方の電子スイッチ３２に一定時間供給し、一方の電子スイッチ３２を非作動の状態におく。
【００４３】
これにより、図３（Ｂ）に示す逆励磁電圧（電流）が励磁コイル５０に印加（供給）されるから、極性可逆永久磁石２０は、図２（Ｂ）に示すように、ヨーク側がＮ極となり、鉄心１６側がＳ極となる逆励磁状態に着磁される。
【００４４】
その結果、極性不可逆永久磁石１８からの磁束と、極性可逆永久磁石２０からの磁束とが図２（Ｂ）に示すように吸着部２８に現れないから、吸着部２８は金型２６を吸着不能の非作動状態におかれる。
【００４５】
異常検出装置１０は、磁気吸着装置１２が金型２６を吸着している作動状態において、正弦波信号Ｓ６を発生して検出コイル５０に供給すると共に、検出コイル５０の両端子間に得られる信号を検出して異常の有無を判定する正励磁異常有無判定動作を一定時間毎に繰り返す。
【００４６】
また、異常検出装置１０は、磁気吸着装置１２が金型２６を吸着不能の非作動状態において、正弦波信号Ｓ６を発生して検出コイル５０に供給すると共に、検出コイル５０の両端子間に得られる信号を検出する逆励磁異常有無判定動作を少なくとも一回行う。
【００４７】
正励磁異常有無判定動作及び逆励磁異常有無判定動作は、信号処理回路３６において、検出回路５２の検出信号Ｓ９を取り込んで、取り込んだ検出信号Ｓ９の値と、基準値設定回路６２に設定された正励磁基準値及び逆励磁基準値とを比較することにより行われる。正励磁基準値及び逆励磁基準値は、互いに異なる値とされている。
【００４８】
検出コイル５０に作用する磁束と検出コイル５０の両端子間に発生する検出電圧の一例を図４に示す。
【００４９】
図４において、検出コイル５０に作用する磁束と無関係に、検出コイル５０に印可される正弦波信号Ｓ６の電圧は同じであり、また検出コイル５０に流れる電流は定電流回路５６により一定に制御される。
【００５０】
図４から明らかなように、検出コイル５０に作用する磁束が多いほど、検出コイル５０の両端子間に発生する検出電圧は高くなる。また、金型２６が加熱されると、磁気吸着装置１２も加熱され、それにより極性可逆永久磁石２０からの磁束が低下して、磁気吸着装置１２の吸着力が低下する。
【００５１】
このため、異常検出装置１０は、上記のように、磁気吸着装置１２が作動状態のとき正励磁異常有無判定動作を一定時間毎に繰り返し、磁気吸着装置１２が非作動状態のとき逆励磁異常有無判定動作を少なくとも一回行う。
【００５２】
図５及び図６を参照して、正励磁異常有無判定動作及び逆励磁異常有無判定動作について説明する。
【００５３】
図５を参照するに、信号処理回路３６は、正励磁スイッチ４２が操作される（ステップ１０１）と、正励磁指令信号を一方の電子スイッチ３２に供給する。これにより、励磁コイル２２に正励磁電流が供給されて、磁極性可逆永久磁石２０は正励状態に着磁される（ステップ１０２）。
【００５４】
次いで、一定時間が経過した後（ステップ１０３）、信号処理回路３６は、検出回路５２の検出信号Ｓ９を取り込んで、取り込んだ検出信号Ｓ９の値が基準値設定回路６２に設定された正励磁基準値より小さいか否かを判定する（ステップ１０４）。
【００５５】
ステップ１０４における判定の結果、検出信号Ｓ９の値が基準値設定回路６２に設定された正励磁基準値より大きいと、信号処理回路３６は、ステップ１０３に戻る。
【００５６】
ステップ１０４における判定の結果、検出信号Ｓ９の値が基準値設定回路６２に設定された正励磁基準値より小さいと、信号処理回路３６は、点灯指令信号Ｓ５を表示灯４６に出力して表示灯４６を点灯させると共に、磁気吸着装置１２の吸着力の異常を知らせる異常信号Ｓ１０を発生して（ステップ１０５）、動作を終了する。
【００５７】
図６を参照するに、信号処理回路３６は、逆励磁スイッチ４４が操作される（ステップ１１１）と、逆励磁指令信号を他方の電子スイッチ３２に供給する。これにより、励磁コイル２２に逆励磁電圧（電流）が印加（供給）されて、磁極性可逆永久磁石２０は逆励状態に着磁される（ステップ１１２）。
【００５８】
次いで、一定時間が経過した後（ステップ１１３）、信号処理回路３６は、検出回路５２の検出信号Ｓ９を取り込んで、取り込んだ検出信号Ｓ９の値が基準値設定回路６２に設定された逆励磁基準値より小さいか否かを判定する（ステップ１１４）。
【００５９】
ステップ１１４における判定の結果、検出信号Ｓ９の値が基準値設定回路６２に設定された逆励磁基準値より小さいと、信号処理回路３６は動作を終了する。
【００６０】
ステップ１１４における判定の結果、検出信号Ｓ９の値が基準値設定回路６２に設定された逆励磁基準値より大きいと、信号処理回路３６は、点灯指令信号Ｓ５を表示灯４６に出力して表示灯４６を点灯させると共に、磁気吸着装置１２の吸着力の異常を知らせる異常信号Ｓ１０を発生して（ステップ１１５）、動作を終了する。
【００６１】
正励磁異常有無判定動作及び逆励磁異常有無判定動作のいずれの場合も、異常信号Ｓ１０は、成形装置を停止させる信号として用いることができる。
【００６２】
上記のように、異常検出装置１０によれば、検出コイル５０が磁気吸着装置１２に配置されているから、磁気吸着装置１２の吸着力が正確に検出され、その結果磁気吸着装置の異常が正確かつ迅速に検出される。
【００６３】
特に、検出コイル５０が励磁コイル２２と同軸的に磁気吸着装置１２に配置されていると、吸着部２８に現れる磁束を検出する場合に比べ、吸着力の検出精度が著しく向上する。
【００６４】
成形装置は、一般に、少なくとも２つの金型を用いる。この場合、例えば、検出コイルを各金型に配置し、それらの検出コイルを切り換え回路により検出回路５２に共通に接続して、検出コイル毎に同じ検出回路で異常の検出を行うようにしてもよい。しかし、検出コイル毎に検出回路を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
上記の実施例では、極性不可逆永久磁石１８と、極性可逆永久磁石２０と、励磁コイル２２とを備えた磁気吸着装置１２の異常検出装置１０に適用されているが、本発明は、極性不可逆永久磁石と電磁石とを備えた磁気吸着装置、電磁石のみを備えた磁気吸着装置等、他の磁気吸着装置の異常検出装置にも適用することができる。
【００６６】
本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係る異常検出装置の電気回路の一実施例を検知対象の磁気吸着装置の電気回路と共に示すブロック図である。
【図２】検知対象の磁気吸着装置の一実施例を示す断面図であって、（Ａ）は作動状態を示し、（Ｂ）は非作動状態を示す。
【図３】励磁コイルに供給される励磁電流の波形の実施例を示す図である。
【図４】検出コイルに作用する磁束と検出コイルに得られる電圧ととの関係の一実施例を示す図である。
【図５】正励磁異常有無判定動作を説明するための図である。
【図６】逆励磁異常有無判定動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０  異常検出装置
１２  磁気吸着装置
１４  ヨーク
１６  鉄心
１８  極性不可逆永久磁石
２０  極性可逆永久磁石
２２  励磁コイル
２６  金型
２８  吸着部
３０  商用交流電源
３２  電子スイッチ
３４  制御回路
３６  信号処理回路
３８  整流平滑回路
４０  操作パネル
４２  正励磁スイッチ
４４  逆励磁スイッチ
４６  表示灯
５０  検出コイル
５２  検出回路
５４  正弦波発生回路
５６  定電流回路
５８  方形波発生回路
６０  検波回路
６２  基準値設定回路
【図１】
2006129657.tif 000003
【図２】
2006129657.tif 000004
【図３】
2006129657.tif 000005
【図４】
2006129657.tif 000006
【図５】
2006129657.tif 000007
【図６】
2006129657.tif 000008