(57)【要約】【課題】          この発明は、加工部品に対する磁気的な把持力を生成する切換え可能な磁石と検知手段を有する少なくとも一つの磁気保持ユニットを持つ磁気クランプ装置とこの磁気クランプ装置の動作状態を検出する方法を開示するものである。【解決手段】      この検知手段は、印加される磁束を示す検出信号を供給する探りコイルを持ち、この印加される磁束は、把持する加工部品に加えられる把持力を少なくともほぼ決定するものである。
2005515080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの磁気保持ユニットを持つ磁気クランプ装置であって、この磁気保持ユニットは、加工部品に対する磁気的な把持力を生成する切換え可能な磁石と検知手段を有し、その際この検知手段は、印加される磁束を示す検出信号を供給する探りコイルを持ち、この印加される磁束は、把持する加工部品に加えられる把持力を少なくともほぼ決定するものである磁気クランプ装置。
【請求項２】
前記の探りコイルは、前記の切換え可能な磁石と磁気的に結合しており、前記の磁気的な把持力における変化に関係する、この切換え可能な磁石と加工部品間における磁束状態の変化にもとづく出力電圧を発生することを特徴とする請求項１に記載の磁気クランプ装置。
【請求項３】
前記の磁束状態における変化にもとづく出力信号を供給するための探りコイルに接続される計算手段を有し、その際この計算手段が、この探りコイルに接続される少なくとも一つの積分回路および／またはこの磁束状態における変化、特に磁束の時間変化率および／または透磁率にもとづく制御信号を供給するために、この探りコイルに接続された制御手段を持つことを特徴とする請求項２に記載の磁気クランプ装置。
【請求項４】
前記の磁気保持ユニットは、中心軸を持ち、強磁性体から構成される外側ポールを有し、この外側ポールが、基板とこの基板から外側に開いた空洞を規定するスリーブとを有し、その際前記の切換え可能な磁石が、この空洞内に配置されるとともに、主ソレノイドコイルを持ち、この永久磁石コアが、この中心軸と一致する磁軸を持つとともに、非稼動状態において通常の磁気極性を有することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の磁気クランプ装置。
【請求項５】
前記の磁気保持ユニットは、さらに強磁性体から構成され、前記の永久磁石コアと作用連携し、前記のスリーブとは放射方向に対して内側に距離を空けた円筒形の内側ポールと、前記のスリーブとこの内側ポール間における帯部品とを有し、その際この帯部品が、常磁性体から構成され、前記の中心軸を横切り、前記の永久磁石コアの磁気極性と磁気的に一致する磁気極性を持つことを特徴とする請求項４に記載の磁気クランプ装置。
【請求項６】
非稼動状態においては、前記の内側ポール、外側ポール、永久磁石コア、ならびに帯部品を通る内部磁気回路が形成され、稼動状態においては、前記の切換え可能な磁石の極性を反転させる主ソレノイドコイルによって、前記の内側ポール、外側ポールと加工部品間に外部磁気回路を形成することを特徴とする請求項５に記載の磁気クランプ装置。
【請求項７】
前記の探りコイルは、前記の主ソレノイドコイルまたは内側ポールを取り巻くことを特徴とする請求項５または６に記載の磁気クランプ装置。
【請求項８】
さらに、少なくとも一つ、または複数の磁気保持ユニットを有し、これらが、それぞれ加工部品に対する磁気的な把持力に寄与する切換え可能な磁石を持つことを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つ記載の磁気クランプ装置。
【請求項９】
前記の追加の磁気保持ユニットの少なくとも一つ、複数、あるいは全部は、検知手段を有し、その際この検知手段が、それぞれ印加される磁束を示す検出信号を供給するように調整された探りコイルを有し、この印加される磁束が、各磁気保持ユニットによって把持される加工部品に加えられる把持力を少なくともほぼ決定するものであることを特徴とする請求項８に記載の磁気クランプ装置。
【請求項１０】
前記の磁気保持ユニットの検知手段における探りコイルの巻線数は、磁気保持ユニットごとに異なっており、その際少なくとも一つの探りコイルが、その他の探りコイルよりも著しく多い巻線数を持つことを特徴とする請求項９に記載の磁気クランプ装置。
【請求項１１】
前記の磁気保持ユニットの探りコイルを個別に監視し、その際これらの探りコイルが、前記の計算手段および／または制御手段の個々の積分回路に接続されるか、または前記の磁気保持ユニットの探りコイルを直列に接続し、この組み合わせた信号を監視し、その際この組み合わせた探りコイルが、第一の積分回路に接続されるとともに、少なくとも一つの磁気保持ユニットが、その探りコイルを第二の積分回路に接続する形で、基準として別に監視されることを特徴とする請求項９または１０に記載の磁気クランプ装置。
【請求項１２】
前記の第一の積分回路の利得は、第二の積分回路の利得と異なることを特徴とする請求項１１に記載の磁気クランプ装置。
【請求項１３】
前記の検知手段を持つ少なくとも一つの磁気保持ユニットは、特に前記の追加の磁気保持ユニットの把持力に関係なく、ならびに磁気クランプ装置の磁気回路の状態に関係なく、把持状態を検出するために、把持状態に関わらず、磁力を解除および印加することが可能であることを特徴とする請求項９から１２までのいずれか一つに記載の磁気クランプ装置。
【請求項１４】
前記の把持力は、表示手段によって表示されること、および／または前記の把持力は、他の機器に、特に射出成形機械に伝達され、その際この検出された把持力にもとづき、この他の機器の動作が調整可能であることを特徴とする請求項１から１３までのいずれか一つに記載の磁気クランプ装置。
【請求項１５】
前記の加工部品が、金型キャビティを持つ、射出成形機械の金型部品であり、前記の探りコイルを持つ切換え可能な磁石が、この金型のキャビティの近傍に配置されることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一つに記載の磁気クランプ装置。
【請求項１６】
磁気クランプ装置の動作状態を検出、ならびに制御するための方法であって、この磁気クランプ装置（１６）に、少なくとも一つの誘導コイル（４０）を配置する措置と、
少なくとも一つの探りコイル（４０）の出力電圧を監視することによって、この磁気クランプ装置（１６）の動作中における、この探りコイル（４０）の磁束変化を検出する措置と、
この磁束の変化にもとづき、この磁気的な把持力を評価する措置とを有する方法。
【請求項１７】
加工部品と磁気クランプ装置（１６）間の動きの状況は、測定された磁束における負の方向の変化にもとづき決定され、その際過剰な動きの状況が検出された場合には、その操作が中止され、および／または把持状態、特に磁気的な把持力が、磁化の解除状態から磁化の印加状態への磁束の変化全体にもとづき決定され、不適切な把持状態が検出された場合には、最初から操作が中止されることを特徴とする請求項１６に記載の動作状態を検出、ならびに制御するための方法。
【請求項１８】
前記の磁束は、継続的に監視されるとともに、前記の把持力は、この監視されている磁束にもとづき、継続的に計算されることを特徴とする請求項１６または１７に記載の動作状態を検出、ならびに制御するための方法。
【請求項１９】
前記の磁束または把持力における変化が閾値を超えた場合に、第一の警報状態を発動する措置、および／または前記の操作の前に、前記の探りコイルにおける磁束または把持力のレベルを検出し、この磁束または把持力のレベルが閾値を達成していない場合に、第二の警報状態を発動する措置を、さらに有することを特徴とする請求項１６から１８までのいずれか一つに記載の動作状態を検出、ならびに制御するための方法。
【請求項２０】
温度の変化から生じる把持力の変化を自動的に計算するために、前記の磁気クランプ装置（１６）の温度を測定することを特徴とする請求項１６から１９までのいずれか一つに記載の動作状態を検出、ならびに制御するための方法。
【請求項２１】
加工品と前記の磁気クランプ装置（１６）間の動きが検出された場合に、追加の電磁場を一時的に発生させるために、さらに磁化させるための電流出力を開始させることを特徴とする請求項１６から２０までのいずれか一つに記載の動作状態を検出、ならびに制御するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁気クランプ装置および磁気クランプ装置の動作状態を検出ならびに制御するための方法に関する。
【０００２】
一般的に、クランプ装置は、例えば、自動車産業での組み立てラインにおけるロボットのロボットアームに、工具（溶接ガンや保持チャックなど）または加工部品を（取り外し可能な形で）装着したり、あるいは射出成形用金型を成形圧盤に装着するための、（産業用）ロボット、マニュピュレーターまたは射出成形機械のような、広範囲の部材を操作および製造する機械において、必要とされるものである。
【０００３】
ロボット、マニュピュレーターまたは射出成形機械のような、部材を操作および製造する機械は、一般的には機械力および油圧力をベースとする連結機構が、その動作を継続して正常に作動させているかどうかを保証するための種々の監視手段を備えている。（例えば、ロボットの工具の取り替えのための）不稼動時間の最小化とこれらの種類の機械の生産性の最大化のために、近年、例えば射出成形機械用の高速金型取替機器のような、磁気的な連結機構を利用することが増加してきている。
【０００４】
以下においては、そのような射出成形機械用の高速金型取替機器に関して、「チャック」とも呼ばれる、既知の磁気的連結機構を例に挙げて説明する。機械的および油圧的な連結機構と違って、磁気力をベースとする高速金型取替機器は、通常金型に大きな変更を必要とせず、それらが射出成形用金型に慣習的に利用されている平坦な鋼と容易に直接固定される程度の、最小限の構造的な変更で磁気的なクランプに適合できるものである。さらに、磁気力をベースとする高速金型取替機器は、より優れたクランプ精度、改善された安全性、動かし易さ、ならびに低い保全コストと低いエネルギー消費を持つものである。それ以上に、磁気力をベースとする高速金型取替機器は、一般的には、金型を正確な機能する位置に保持するために、冗長な連結機構を用いないで、専ら磁気によって生成される、把持する力に依存するものである。
【０００５】
これらの磁気クランプ装置に対して引き合いに出される把持力は、加工部品（例えば、成形用金型の裏当て板）が軟鋼から成り、適度な厚さと良好な表面仕上げを持つものと仮定している。しかし、実際には把持力に不利に作用する多くの要素が存在する。例えば、加工部品が磁気特性の悪い部材から成るか、あるいは曲がっていたり、不純物や錆で覆われていたりする場合もある。さらに、把持する時に、チャックと加工部品との間に異物が挟まることによって、把持する力が低下することもある。さらには、たとえ正常な動作条件において、生成された磁気的な把持力が成形用金型圧盤上に金型を保持するのに十分であっても、金型を取り外してしまう可能性のある大きな力が過渡的に発生するような、ある動作条件が発生する可能性がある。例えば、成形用金型を加圧しすぎたり、正しくない押出ストローク調整により、磁気的な把持力に勝る力を発生させてしまって、成形用金型を分離させて、機械の床に落としてしまう場合がある。
【０００６】
以上のすべての問題は、磁気的な連結機構の印加される把持力を低減する可能性がある。磁気クランプにおいて、現在知られているセンサーは、電流センサーと近接スイッチである。しかし、電流センサーは、供給電力に関する問題を検出するだけであり、既存の近接プローブは、成形用金型が物理的に存在することを検出するだけである。さらに、こられのセンサーのどれも、成形用金型と接触する磁気的な連結機構のポールの磁気的な特性を十分に考慮に入れていない。このように、前述の動作条件が発生するような場合に、これらの種類のセンサーは、このような条件を検出するための適切な機能を提供しない。
【０００７】
前述の近接センサーは、例えば磁気的な連結器に統合されている。稼動時において、成形用金型が磁気的なチャックと接触しているかぎりは、近接センサーは、閉塞された状態にあり、動作状態が保持される。金型が磁気的なチャックから、予め規定された距離（一般的には、０．２ｍｍ以上）だけ離れた場合には、近接センサーは、開放された状態となり、機械には緊急停止状態が発動される。そのような監視パラメータは、全く適切ではなく、この閾値の距離は、把持力を著しく低下させる距離であり、センサー信号の発生する前に金型を既にその基盤から抜け落ちさせてしまうほどのものである。さらなる問題は、金型の初期連結によって起こる場合がある。この問題においては、金型が閾値限界内に配置されていない場合に、特別な制御機構に依存して、近接センサーが磁化を阻害してしまうものである。この組み立て前の条件は、正常な操作においては、達成することが難しい。推奨するものではないが、操作者は、近接スイッチの閾値を増加させて、磁気回路の動作を可能にすることが多い。しかし、このアプローチは、継続的な操作に対して磁気結合を不十分としてしまう場合がある。磁化の時に過渡の隙間があると、磁気的な連結機構の切換え可能な磁石が十分に飽和することを妨げ、そのため把持力を低下させてしまう。さらに、この閾値の調整は、また緊急停止状態が成立する前の金型の移動限界量を増加させることになり、緊急信号の前に金型の分離が発生してしまう可能性を一層高めることとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、この発明の目的は、機械の継続的な操作のための適切な把持力を保証する、機械のための磁気連結装置を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、この発明にもとづき、加工部品への磁気的な把持力を生成する切換え可能な磁石と検知手段から成る、少なくとも一つの磁気保持ユニットを有する、磁気クランプ装置による発明的な手段によって解決され、その際この検知手段は、印加される磁束を示す検出信号を供給するように調整された探りコイルを有し、この印加される磁束は、把持する加工部品に加えられる把持力を少なくともほぼ決定するものである。
【００１０】
与えられた加工部品に対する磁気クランプ装置の把持力を決める、磁気クランプ装置の磁束を測定するための探りコイルを用いることで、継続的な操作のための適切な把持力を保証するとともに、さらに金型の分離、金型連結位置条件の緩和、および操作前の連結条件における磁気飽和の確保のための、より優れた検知力を可能とする検知システムを提供するものである。有利には、この原理は、磁石のいかなる構成にも適用可能であり、利用する探りコイルの位置と数は、特定の用途に対して適合させることができる。
【００１１】
好ましくは、この探りコイルは、この磁気的な把持力における変化に関係する、切換え可能な磁石と加工部品間の磁束状態に対応する出力電圧を生じさせるために、この切換え可能な磁石と磁気的に結合される。
【００１２】
好ましい実施形態においては、この磁束状態における変化にもとづく出力信号を供給するための、この探りコイルと連結された計算手段が配備されており、その際この計算手段は、探りコイルと接続された少なくとも一つの積分回路および／またはその磁束状態における変化、特に磁束の時間変化率および／または透磁率にもとづく制御信号を供給するための、この探りコイルと結合された制御手段を有するものである。
【００１３】
このため、許容できる把持力かを決めるための磁気保持ユニットにおける透磁率の状態を検出すること、および／または磁束による動きおよび透磁率の検出にもとづき継続的な操作を調整すること、および／またはこの磁束の変化にもとづき制御信号を供給し、それに対応して加工部品の動作を制御することができる検知システムを有する磁気クランプ装置が規定されている。
【００１４】
別の好ましい実施形態においては、この磁気保持ユニットが、さらに中心軸を持ち、強磁性体から構成された外側ポールを有し、この外側ポールは、基板とこの基板から外側に開いた空洞を規定するスリーブを持ち、その際切換え可能な磁石は、この空洞内に配置され、この中心軸と一致する磁軸を持ち、主ソレノイドコイルと非稼動状態で通常の磁極を有する永久磁石コアを持つものである。
【００１５】
この実施形態では、磁気保持ユニットが、さらに前記の永久磁石コアと作用連携する、強磁性体から成り、前記のスリーブから放射方向に対して内側に間隔を空けた円筒形の内側ポール、およびこのスリーブと内側ポールとの間の帯部品を持つのが有利であり、その際この帯部品は、強磁性体から成り、前記の中心軸と交差する磁気極性を持ち、前記の永久磁石コアの磁気極性と磁気的に一致するものである。
【００１６】
非稼動状態において、前記の内側ポールと外側ポール、永久磁石コア、および帯部品を通る内部磁気回路が形成され、そして稼動状態において、切換え可能な磁石の極性を反転させる主ソレノイドコイルを用いて、内側ポールおよび外側ポールと加工部品との間に外部磁気回路が形成されるのが、さらに有利である。
【００１７】
この実施形態においては、探りコイルが、主ソレノイドコイルまたは内側ポールを取り巻くことができる。その場合、探りコイルが、磁束の変化を測定するために都合の良い様々な位置に配置することができる。
【００１８】
さらに好ましい実施形態においては、磁気クランプ装置は、少なくとも一つの、あるいは複数の追加の磁気保持ユニットを有し、それらはそれぞれ加工部品の磁気的な把持力に寄与する切換え可能な磁石を持つものである。
【００１９】
この別の好ましい実施形態においては、それらの追加の磁気保持ユニットの少なくとも一つか、幾つかか、またはすべてが、検知手段を持ち、その際これらの各検知手段は、各磁気保持ユニットによって把持される加工部品に加えられる把持力を少なくともおおよそ決める、印加される磁束を示す検出信号を供給するように調整された探りコイルを有する。
【００２０】
相異なる磁気保持ユニットの検知手段の探りコイルの巻き線数は、磁気保持ユニット間で異なり、その際少なくとも一つの探りコイルは、その他のどの探りコイルよりもきわめて多い巻き線数を持つのが、有利である。
【００２１】
磁気保持ユニットの探りコイルが、個々に監視され、その際探りコイルが、個々の計算手段および／または制御手段の積分回路に接続されるか、あるいは磁気保持ユニットの探りコイルが、直列に接続されて、組み合わされた信号が監視され、その際組み合わされた探りコイルが、第一の積分回路に接続されるとともに、少なくとも一つの磁気保持ユニットが、それを第二の積分回路に接続する形で分離される形で、基準として監視されるのが、有利である。
【００２２】
その場合、第一の積分回路の利得は、第二の積分回路の利得とは異なるものとすることができる。
【００２３】
磁気クランプ装置のさらに別の好ましい実施形態においては、把持力が表示手段によって表示され、および／または把持力が別の機器、特に射出成形機械または産業用ロボットに伝達され、その際別の機器の動作が、検出された把持力に適応することができるものである。
【００２４】
把持力が表示または他の機器（例えば、射出成形機械）に伝達されると、この機器は、この機器によって起こされる力が磁気的な把持力を超えてしまう危険性を最小限にするように、その機能を適合させることが可能となる。
【００２５】
磁気クランプ装置のさらに別の好ましい実施形態においては、前記の加工部品が、金型キャビティを持つ射出成形機械用の金型部品であり、探りコイルを持つ前記の切換え可能な磁石が、この金型キャビティの近傍に配置されるものである。
【００２６】
この場合、射出成形機械の高速金型取替機器用の適切な磁化と継続的な部材との接触を保証することができる。センサーが磁気クランプ装置と金型間の許容される磁化を求めることができるので、この磁気クランプ装置は、成形機械の高速金型取替機器に適用可能であり、その際金型が磁気クランプ装置から落下する危険性を最小限にするために、有害な金型の動きを検出することができるものである。
【００２７】
磁気クランプ装置のさらに別の好ましい実施形態が、追加の従属請求項に記載されている。
【００２８】
加工部品への磁気的な把持力が、この加工部品に加えられる外部の力によって超越される危険性を最小限にする、磁気クランプ装置の動作状態を検出、ならびに制御するための方法を提示することが、この発明のもう一つの目的である。
【００２９】
このもう一つの目的は、この磁気クランプ装置に誘導性の探りコイルを配置すること、この探りコイルから出力される電圧を監視することによって、磁気クランプ装置の動作中における、この探りコイルの磁束の変化を検出すること、この磁束の変化にもとづき磁気的な把持力を評価することの措置から成る、磁気クランプ装置の動作状態を検出、ならびに制御するための方法によって解決される。
【００３０】
好ましい実施形態においては、この動作状態を検出、ならびに制御するための方法は、前記の磁束の変化または磁気的な把持力が閾値を超えた場合に第一の警報状態を発動させること、および／またはこの操作前に前記の探りコイルの磁束レベルまたは磁気的把持力を検出し、この磁束レベルまたは磁気的把持力が閾値を達成していない場合に第二の警報状態を発動させることの追加の措置を有するものである。
【００３１】
磁気クランプ装置の動作状態を検出、ならびに制御するための方法のさらに別の好ましい実施形態は、追加の従属請求項に記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下において、この発明を、その幾つかの実施形態に関して、添付図面とともに詳細に説明する。
【００３３】
図２は、高速金型取替機器として機能するように調整された磁気クランプ装置（「クランプ」）１６によって把持された固定プラテン１２と可動プラテン１４を有する射出成形機械１０の実施形態を模式的に表している。通常の動作においては、クランプ１６によって生み出された保持力に対して、例えば、正しくない機械調整によるエジェクタ力１３、型閉め行程中の慣性力１５、ノズル圧力１７および型開き力１９の多くの力が作用する。
【００３４】
そのような磁気クランプを阻害する力を生み出す効果およびその他の動作状況に対抗するために、クランプ境界面、すなわち磁気保持ユニット１１０に、以下に記載されたとおりの多機能検知システムを有する磁気クランプ装置が配備される。
【００３５】
磁気保持ユニット１１０の実施形態が、図８と９に描かれており、そこでは磁気保持ユニット１１０は、この磁気保持ユニット１１０が取り付けられている、あるいは図示されていない相応の固定手段によって結合されている装着面１１４に対して離散的な位置において、強磁性の加工部品１１２と磁気的な把持関係を構築している。この加工部品１１２は、単一のものであるか、あるいは全体的または部分的に磁化可能な部材から成る組立品の部品である。
【００３６】
磁気保持ユニット１１０は、一般的に中心軸１２０に関して円筒形をしており、外側ポール１２２、内側ポール１２４、非磁性体のスペーサ１２５、永久磁石コア１２７とソレノイドコイル１２８を持つ切換え可能な（反転可能な）磁石１２６、ならびに反転不可能な永久磁石１３０を有する。図示されていないねじ山を持つボルトが、これらの組み上がった状態を保持するために、これらの部品の中心を通って延びている。外側ポール１２２と内側ポール１２４は、加工部品と係合および電磁結合するための、共通の面を構成する環状の上部の極を持つ。
【００３７】
この外側ポール１２２は、円形の基板１３２と軸方向に延びる円筒形のスリーブ１３４を有する。この基板１３２は、中心の固定部品のねじ山を持つ端部を固定するための、中心軸１２０と同軸のねじ山を持つ開口穴を持つ。スリーブ１３４の内側の円筒面と基板１３２の上部面１４０で、上方に開いた円筒形の空洞を規定している。外側ポール１２２は、強磁性体で構成されている。
【００３８】
永久磁石コア１２７は、アルニコのような、相応に低い保持力を持つ材料から構成されている。永久磁石コア１２７は、直径がスリーブの空洞より小さく、それと同軸である。永久磁石コア１２７は、前記の固定部品と隙間を持つ中央の通り穴を持つ。永久磁石コア１２７は、内側ポールと合わせて、この空洞の深さと等しい高さを持つ。永久磁石コア１２７は、外側をソレノイドコイル１２８で取り巻かれており、切換え可能な（反転可能な）磁石１２６が、このスリーブと遊び嵌めの関係を持つような構造となっている。ソレノイドコア１２８は、図示されていない、従来の回路によって、図８に表されている非稼動状態と図９に表されている稼動状態間を後述のとおり切り替えるための磁気保持ユニット１１０と接続されている。
【００３９】
内側ポール１２４は、円筒形をしており、固定部品の頭部と軸部を受けるための中心の端ぐりされた穴を持つ。図示されているとおり、内側ポール１２４は、外径が永久磁石コア１２７より僅かに大きく、スリーブ１３４の内面と隙間を持っており、この隙間は、それらの間でスペーサ１２５と永久磁石１３０を受け入れて、収納するための環帯を規定するものである。内側ポール１２４は、強磁性体で構成されている。
【００４０】
永久磁石１３０は、円筒形をしており、締り嵌め、またはその他の相応の手段によって内側ポール１２４の外面に取り付けられている。永久磁石１３０は、スリーブの内面に対して密着した滑り嵌めの関係にある。永久磁石１３０は、ソレノイドコイル（主コイル）１２８とは軸方向に間隔を持った下側の環状面と、スペーサ１２５を受け入れるために、スリーブ１３４と内側ポール１２４の上部の面の下方に間隔を持った上側の面を有する。永久磁石１３０は、ネオジウム・鉄・ホウ素のような永久磁化体から構成されている。
【００４１】
スペーサ１２５は、円筒形をしており、スリーブ１３４と内側ポール１２４との間に強圧的に保持されている。このスペーサは、真鍮のような非磁性体から構成されており、混入物から内側の部品を密閉して保護している。組み上がった形では、スペーサ１２５、スリーブ１３４、および内側ポール１２４の上部の面は、ほぼ中心軸１２０を横切る共通の平面内にある。
【００４２】
非稼動状態においては、永久磁石コア１２７は、極の向きが代表的なものとして図示されているとおりで、軸１２０と平行な磁軸を持つ。永久磁石コア１２７は、同様に中心線が軸１２０を横切る形で極性を与えられている。したがって、外側ポール１２２と内側ポール１２４の誘導によって、図示されるとおりの内部磁気回路が形成される。これらの部品と磁気特性は、相互に関係して、非稼動状態において、磁束を完全に内在化して、望ましくない混入物を中に誘引するのを防止している。
【００４３】
ソレノイドコイル（主コイル）１２８は、加工部品を把持する稼動状態にするために、従来の方法で瞬間的に起動される。その場合、永久磁石コア１２７の極性を反転して、加工部品を効果的に把持する、加工部品を通る外部磁気回路を発生させる。ソレノイドコイル（主コイル）１２８に逆の電流を印加することにより、非稼動状態に戻して、磁気保持ユニット１１０から加工部品を分離する。
【００４４】
磁気保持ユニット１１０の上記の記述を要約すると、そのユニットは、好ましくは中心軸を持ち、強磁性体から構成される円筒形の外側ポール（この外側ポールは、円形の基板と、この基板から外側に開いた円筒形の空洞を規定する円筒形のスリーブを有する）、この空洞内に配置され、この中心軸と一致する磁軸と通常において非稼動状態の磁極性を持つ反転可能な磁気ユニット（切換え可能な磁石）、強磁性体から成り、このコアと作用連携する、このスリーブとは放射方向に対して内側に間隔を持った円筒形の内側ポール、このスリーブとこの内側ポールとの間の環状帯部品（この帯部品は、永久磁化体から構成され、この中心軸を横切り、このコアの通常の磁極性と磁気的に一致する磁極性を持つ）を有し、そして非稼動状態においては、加工部品を除く、これらの棒、コア、および永久磁石を通る内部磁気回路が形成されており、その際このソレノイドコイルは、このコアの極性を反転させるために作用し、その作用によってこの棒と加工部品との間に外部磁気回路が形成されるものである。
【００４５】
ここに記載した磁気保持ユニット１１０は、運搬、把持、配置等のために、強磁性体の加工部品や工具をその他の機器に磁気的に連結することを求めている、様々な用途に用いることができる。磁気保持ユニット１１０は、独立した磁気モジュール、あるいは磁気保持ユニット１１０グループとして利用することができ、特に金型や工具のような部品および組立品を磁気的に連結さるために適している。磁気保持ユニット１１０は、特に隣接している機器からの、または機器との磁気的な干渉を伴うことなく、多様な構成の加工部品を把持するためには、何でも利用することができる。試験により、磁気保持ユニット１１０は、磁気特性における干渉または低下を伴うことなく、隣接する状態で利用することができることが分かっている。そのような試験は、磁気保持ユニット１１０は、その磁束の深さが浅く、その周囲に均等に平均化されていることを示している。
【００４６】
以下では、磁気クランプ装置の実施形態を、（上記で説明した）特に好ましい磁気保持ユニットに対する検知手段との関連において、射出成形機械を例に取って説明するが、この種類の機械に限定されるものでない。特に、そのような検出手段は、十分でない（不適切な）磁気的把持力しか提供されない場合に継続的な操作を回避することが望まれる場合に、加工部品または工具を連結するために利用される多様な種類の磁気クランプ装置と容易に統合することができる。
【００４７】
図１、３および図５から７までを参照すると、各クランプ（磁気クランプ装置）１６は、上述したとおりの複数の環状の切換え可能な磁気保持ユニット１１０を統合した基盤２０を有する。この基盤２０の連結面２４は、一般的には平坦であり、金型と対となる面１２と同じ広がりを持つ。しかし、単一基板での構成は、必ずしも相補的な面を持たないが、実行しようとする成形作業に対して適切な磁気的結合を起こすのに十分である、多様な構造を持つ一群の金型構成を取り扱うことができる。
【００４８】
図１と３を参照すると、検知システム２６の一つの実施形態は、電源装置３２に接続された制御装置３０内に部分的に収納されており、手元制御モジュール３４によって操作され、そしてコネクタ３３のところでケーブル３１によりクランプ（磁気クランプ装置）と作用連携する、動き検知システム２７（動きセンサーまたは動き検出システムとも呼ばれる）と透磁率検知システム２８（磁束センサーとも呼ばれる）を有する。この制御装置は、ケーブル３７によって成形機械制御システム３６と接続されている。
【００４９】
この動き検知システム２７の実施形態においては、少なくとも一つの磁気保持ユニット１１０は、センサー磁気ユニット４４を構成するために、コネクタ３３に通じる二次導線４２により二次または探りコイル４０を統合する形で改修されている。
【００５０】
以下に記述するとおり、動き検知システム２７（動き検出システムまたは動きセンサー）は、成形時における金型とクランプ１６間の動きの状況を検出し、過剰な動きの状況を検出した場合にその操作を中止させる。透磁率検知システム２８（磁束センサー）は、磁化後の透磁率の状況を検出して、不適切な磁気状況が検出された場合に成形操作を中止させる。図示した実施形態によると、同じ探りコイルが、動きセンサー２７と磁束センサー２８に利用されており、この場合磁束センサー２８は、磁化解除状態から磁化印加状態への全体の磁束の変化を測定し、動きセンサー２７は、磁束の絶対レベルの代わりに磁束における（負の方向の）変化を測定する。
【００５１】
センサー磁気ユニット４４は、その検知能力において、他のセンサー磁気ユニット４４のクランプモード（磁化印加／磁化解除）とは独立して、または合わせて動作する。センサー磁気ユニット４４は、分離しすぎることが望ましくない構造個所の連結面２４に配置される。適当な位置は、例えば金型のキャビティに隣接する位置に対向するところである。ちょうど、クランプ１６に対する金型の推奨最小サイズによって規定される領域内の位置が望ましい。しかし、センサー磁気ユニット４４は、より多くの装置内で利用することができることに留意すべきである。これに代わって、選ばれたセンサー磁気ユニットの主コイル（ソレノイドコイル）５６を、この機能のために利用することができる。さらに、探りコイル４０を内側ポール５８の周りに配置することもできる。
【００５２】
さらに詳しく述べると、センサー磁気ユニット４４は、基盤２０内に形成され、連結面２４で上方に開いた端ぐり５０内に収容される。センサー磁気ユニット４４は、この端ぐり５０の底部に同軸的に配置され、主コイル５６（ソレノイドコイル）と二次コイル４０（探りコイル）によって取り巻かれた円筒形の切換え可能な磁石５２を有する。強磁性体で、直径がこの端ぐりより小さい円形の内側ポール５８は、この磁石５２の頂上に支持されており、連結面２４と同じ広さに広がる上部面６０を持つ。環状の永久磁石６２は、端ぐり５０と内側ポール５８の内壁間に磁気的および機械的に装着されている。非磁性体の充填リング６４が、磁石６２の上に組み込まれており、内側ポール５８と連結面２４と接触している。上述したとおり、主コイル５６への瞬間的なエネルギー供給は、磁石５２の極性を反転させる。したがって、極性の一方の状態においては、内部磁気回路が形成される。極性の他方の状態においては、深さの浅い飽和磁束を生み出す、金型１２を通る外部磁気回路が形成される。
【００５３】
動き検知システム２７は、極めて敏感であり、金型１２の磁石の基盤２４からのほんの僅かな動きでも検出する。操作中においては、金型と基盤間のどのような物理的な分離も、磁石５２を通る磁束の低下を引き起こして、周知の原理にもとづき探りコイル４０（二次コイル）における電圧の変化を誘導する。この誘導された電圧は、二次コイルの巻線数と磁束の時間変化率の積の関数である。したがって、短い時間間隔における小さな磁束変化は、大きな電圧を生じるということが分かる。
【００５４】
探りコイル（二次コイル）４０の出力は、電圧比較器７２と接続されている増幅器７０に繋がれている。この比較器７２は、成形機械制御システム３６の連動継電器７４に繋がっている。有利には、探りコイルの出力をローパスフィルタで調整して、無線周波数の干渉が動き検知システムの望ましくない起動を起こすのを防止するのを助けることができる。これは、電磁気適合性基準に合致するのに必要なことである。
【００５５】
比較器７２の閾値は、従来通り所望のレベルに設定される。満足すべき閾値は、ほぼ最小値である約１４ｍＶで利用されてきた。操作中において、探りコイル４０に誘導される電圧が、選択された閾値より大きな、増幅器７０から比較器７２への出力電圧を発生させた場合には、成形機械制御システム３６の連動継電器７４が反転状態にされ、この制御システム３６による適切な応答を生じさせ、それは典型的には、この緊急事態を引き起こした条件が調査および／または克服されるまで、動きまたはプロセスがさらに進行するのを中止させ、そして望ましくは警報７５を発動させるものである。
【００５６】
図４Ａは、前述の状況を表すものであり、上の部分が、保持クランプ１６（金型圧盤）に関する加工部品（金型）の動きによって生じる切換え可能な磁石の磁束の変化を、真中の部分が、この磁束変化の検出によって生じる探りコイルの出力を、そして下の部分が、この探りコイルの出力から生じる動きセンサーの論理信号を示している。
【００５７】
磁束の時間推移（図４Ａの上の部分）を示すグラフの左部分から分かるとおり、検出された磁束は、時間ｔM 以前の時点において示されるとおり、加工部品（金型）が固定位置にある間は一定である。この状態においては、探りコイルの出力電圧は、零のままであり、どの電子回路においても一般的なノイズ信号だけが検出される。したがって、動きセンサーの論理信号も、一定値のままである。この実施形態においては、この場合（事前）設定値を「１」としている。
【００５８】
ｔM において、加工部品とクランプ間に動きが発生した場合（図４Ａにおける左の垂直の破線）には、加工部品とクランプ間の距離が増加するにしたがって、磁束が誘導されて、検出される。図４Ａの上の部分のグラフでは、ｔM 後にこの同じ状態が示されている。磁束変化（低下）の検出により、電圧信号が検出される、すなわち探りコイルから負の方向の出力電圧信号が導出される（図４Ａの真中の部分のグラフにおいて、ｔM 後に示されるとおり）。
【００５９】
この負の方向の出力電圧信号に関わりなく、動きセンサーの論理信号は、ｔM 後はこの負の方向の出力電圧信号がある閾値ＶT に到達するまで、一定のままであることに留意すべきである。この閾値ＶT は、図４Ａの真中の部分のグラフにおける平行線で示されている。この負の方向の出力電圧信号が、時間ｔS でこの閾値ＶT に到達した後（図４Ａの右の垂直の破線）に、動きセンサーの論理信号は変化する、すなわちこの実施形態においてはこの場合「０」に変化する。
【００６０】
このように、この探りコイルの出力電圧における低下が、ある（負の）閾値ＶT を超えた場合に、動きセンサーが動作状態となる。
【００６１】
この動きセンサーシステムは、極めて敏感である。操作時においては、磁石５２における磁束が５ｍｓの時間間隔にわたって３％低下すると、上記の閾値を超える電圧を発生させるものと決められている。さらに、この閾値は、金型の検出可能な動きを生じさせない衝撃が将来緊急事態の信号を発生させるものであるとして、そのことによってその後の有害な結果を起こす可能性を適時に予想して、事前にその対処策を取ることを可能とするように設定することができる。しばしば、そのような感度レベルは、正当化されるものではなく、正常な金型の曲げ、または金型の分離の危険性を引き起こす、あるいは前兆となるのに十分でない、より小さな衝撃を示す場合もある。したがって、この閾値は、そのようなことを識別することを可能とするように調整する。
【００６２】
有利には、緊急事態の発動に加えて、この動きセンサーシステムは、一時的に追加の電磁場を生成するために、制御システムからのさらに磁化するための出力電流を起動するために用いることができる。この追加磁場が、加工部品のチャックからの分離がある限界距離を越える前に、加工部品に作用する場合には、生じた追加の把持力が、加工部品をチャック（磁気クランプ装置）に引き戻して、それが床に落ちるのを防止し、把持力をより安全なレベルに回復させるのに十分なものとなろう。このことは、有利にはさらにシステムの安全性を向上させるものである。
【００６３】
それにもかかわらず、クランプシステムの磁化の間に、クランプシステムの透磁率を弱めて、操作の開始と維持のための十分な把持力を生じさせない状況が存在する。例として挙げる原因は、金型用板材の材料の適切な厚さの不足、悪い表面仕上げ、材質の不揃い、反り、錆、異物、磁気特性などのような型材の状態であり、これらのものは、すべて把持力を低下させる可能性がある。この制御システムは、電気障害による磁化の劣化を検出することができるが、透磁率の不適切な状態を把握していない。
【００６４】
そのため、このセンサーシステムには、透磁率検知システム（磁束センサー）２８を用いた飽和磁気検出モードもある。この特徴は、上記の動き検出と相乗作用があり、同じ探りコイルを利用することができるということであるが、検出方法がクランプ時の動き検出方法と異なっている。このように、センサー磁気ユニットにおける二次コイル（探りコイル）は、動きセンサーシステムにおける利用に加えて、透磁率状態を測定し、識別するためにも用いられる。
【００６５】
その場合、増幅器７０の出力は、積算器８０に繋がれる。磁化の前に、この積算器は、零に設定される。磁化後には、積算器の出力は、磁石５２の磁束変化と比例している。積算器８０の出力は、比較器８２と繋がれている。比較器８２の閾値は、操作に対して十分な把持力を生み出す磁束を示すレベルに設定される。そのような状態で、操作を許可するための連動継電器８４が作動される。閾値が満足されていないと、警報７５が発動されて、クランプを再開するまえに試験、解決されなければならない状態を始動する。試験により、金型・金型圧盤とクランプ間の隙間が約０．１ｍｍであれば、不十分な磁束を示すのに十分であることが判明している。制御装置は、警報に代わって、または警報に加えて、自動的にクランプの磁化を解除することができる。
【００６６】
図４Ｂは、磁化を解除された非連結状態（非稼動状態）と、十分な把持力を示す閾値以上にある、磁化を印加された連結状態（稼動状態）間の磁束の変化率を示す上記の状況を表している。磁化解除から磁化印加状態への磁束の変化は、磁束センサーの基準を構成するものである。
【００６７】
最終的な磁化の前に、飽和磁化とするために、金型をチャックに物理的に接近させるのは、両方の検出システム（動きセンサー／磁束センサー）にとって重要である。そのような関係は、操作者によって目視で確認することは難しい。チャックから許容できないほど離れた金型に磁化を起こす場合には、この磁気回路は、飽和されない状態にあり、クランプ関係を静的に維持するのには十分である。しかし、このレベルは、正常な操作を維持するためには不十分であり、金型は、機械から分離し易くなる。
【００６８】
この実施形態において、金型を連結する時には、センサー磁気ユニット４４と制御システム３６間に接続された磁石制御装置８６が、金型とクランプ間の物理的な関係に関わりなく、磁化の第一フェーズを始動する。磁化の第一フェーズ時には、金型とクランプ間の距離が過大でないと仮定しており、金型を残りの距離だけ磁気クランプの方へ移動するのに十分な力が生起される。その時点から、必要な移動を起こすのに十分な予め決めた時間後に、最終的なクランプのための磁化の第二フェーズが、始動される。この磁化の第二フェーズ後に、積算器の出力が比較器８２の閾値を超えない場合には、操作を許可するための連動継電器８４が作動される。閾値を超えない場合には、磁気制御装置が自動的にクランプの磁化を解除し、警報７５を発動する。このことは、再度クランプ操作が試行される前に、金型を取り外して、試験することを可能とする。さらに、この自動的に磁化を解除する特徴は、金型が無いのにクランプの磁化が印加されたままになる可能性を回避するものである。
【００６９】
検知手段の好ましい実施形態においては、磁気保持ユニットにおける磁束を測定する探りコイルの検出信号は、この装置の与えられた加工部品への（全）把持力を予測する目的のために利用される。把持力は、表示することができるか、あるいは他の機器（例えば、射出成形機械、産業用ロボット、またはマニピュレータ）に伝達することができ、それは、その機器が起こす力が磁気的な把持力を超える危険性を最小限にするために、その機器が、その性能を調整することを可能とするものである。
【００７０】
この実施形態において利用されている、磁束変化を測定するための探りコイルを用いる原理を、以下に記述する。
【００７１】
単一の探りコイルは、ε＝−Ｎｄφ／ｄｔで与えられる出力電圧εを生起する（この場合、Ｎは探りコイルの巻線数、ｄφは探りコイルを通る磁束の変化、ｄｔは磁束変化が起こる時間である）。
【００７２】
探りコイルの出力電圧εを積分し、巻線数で割ると、磁束変化を計算することができる。
【数１】
2005515080.tif 000003
【００７３】
これと磁束が通る面積に関する情報から、把持力を見積もることができる。
【００７４】
この原理は、どのような磁石の形態にも適用することができ、用いる探りコイルの位置と数を特定の用途に適合させることができる。
【００７５】
以下の記述は、射出成形機械において金型を保持するために設計された磁気チャックに関する特定の実施形態の記述である。
【００７６】
この磁気チャックは、電気−永久磁石磁気の確立された原理にもとづき動作するものである。このチャックは、多数の磁気保持ユニットを有する。
【００７７】
探りコイルは、内側ポール（中心ポール）か永久磁石コア（好ましくはアルニコ磁石）の周り、または主ソレノイドコイルの周り、あるいは磁束変化を測定するのに都合が良い別の場所に巻かれる。
【００７８】
如何なる数の磁気保持ユニットを覆う加工部品（金型）への把持力を予測するためにも、すべての磁気保持ユニットに探りコイルが必要である。各探りコイルは、個々に監視するか、その代わりにそれらを直列に接続して、その組み合わされた信号を監視することができる。多数の磁気保持ユニットの組み合わされた信号を監視する場合、この組み合わされた信号を正しく判断できるようにするためには、一つ以上の「基準磁気保持ユニット」を別に監視することも必要である。
【００７９】
以下において、一つの磁気チャックが４０個の磁気保持ユニットから構成される例を説明する。二つの「基準磁気保持ユニット」は、それぞれ１０巻線数を持つ探りコイルを有し、残る３８個の磁気保持ユニットは、それぞれ１巻線数を持つ探りコイルを有する。これらの探りコイルは、ＮｄＦｅＢ磁石の上の各磁気保持ユニットの中心ポール（内側ポール）の個所の周りに巻かれており、そのため中心ポール（内側ポール）から金型へ通じる磁束を測定する。それぞれ１０巻線数を持つ、この二つの「基準」探りコイルは、１００倍の利得を持つ第一積分回路と直列に接続されている。その他の３８個の探りコイルは、２０倍のより低い全体利得として、積分回路の飽和を回避するために、分圧器またはその他の回路を介して第二積分回路と直列に接続されている。
【００８０】
当初は、チャックは、ＯＦＦ（磁化解除）状態（非稼動状態）にあり、そのため探りコイルを通る磁束は無視できる程度である。
【００８１】
ある数の磁気保持ユニットを覆う金型がチャック上に置かれる。二つの「基準磁気保持ユニット」は、この金型に完全に覆われている。
【００８２】
積分回路は、零に設定される。
【００８３】
チャックに磁化が印加される。
【００８４】
第一積分回路の出力は、基準レベルを供給するものである。例えば、この積分された電圧が９．５Ｖであれば、各１０巻線数のコイルは、４．７５Ｖを出していると想定される。
【００８５】
探りコイルが１０巻線数を持ち、積算器が１００倍の利得を有するものとすると、各ポットにおける磁束変化は、４．７５ｍＷｂと計算される。この例では、中心ポール（内側ポール）の面積は、２８．４６ｃｍ2 であり、そのため磁束密度は、１．６７Ｔとなる。誘導される棒の面積が同じであると仮定すると、ニュートン単位の把持力は、以下の式で与えられる。
Ｆ＝Ｂ2 Ａ／（２μ0 ）
この場合、自由空間（空気）の透磁率μ0 ＝４πｘ１０-7である。
【００８６】
そして、この例では、Ｆ＝１．６７2 ｘ（２ｘ２８．４６ｘ１０-4）／（２μ0 ）
＝６３１６Ｎ
となる。
【００８７】
１巻線数の探りコイルを持つ、各覆われた磁器保持ユニットは、同じ磁束変化を受け、そのため（利得を２０倍として）０．０９５Ｖの積分出力を出すものと考えられる。各磁気保持ユニットの信号を組み合わせると、第二積算器の出力電圧は、各出力の和であり、そのためこの値を用いて、覆われている磁気保持ユニットの総数を計算することができる。磁気保持ユニット当りの把持力は、既に計算されているので、そのため全体の把持力を計算することができる。
【００８８】
例えば、第二積算器の出力電圧が２．４７Ｖであれば、覆われている、追加の磁気保持ユニットの数は、２．４７／０．０９５＝２６となる。そこで、二つの基準磁気保持ユニットと合わせて、全部で２８個の磁気保持ユニットが覆われていることになる。
【００８９】
そして、全体の把持力は、６３１６ｘ２８＝１７６．８ｋＮと計算される。
【００９０】
実際には、金型が幾つかの磁気保持ユニットを部分的にしか覆っていない場合もある。磁束および把持力は、覆われている面積に直接比例しておらず、そのため計算には幾らかの誤差が生じる場合もある。この把持力の計算に用いられるアルゴリズムには、許容差を設けるか、あるいはさらに計算を精緻にするために、実測試験から導かれたデータ表を用いることができる。制御システムに磁気保持ユニットの配置に関する情報を持たせて、これを磁束の読みとともに利用して、さらに幾つの磁気保持ユニットが全体を覆われ、そして幾つが部分的に覆われているかの情報を計算することも可能である。
【００９１】
さらに、制御システムは、温度変化により生じる把持力の変化を自動的に計算するために、磁気クランプ装置の温度を監視することができる。有利には、このことは、機械の操作時間全体にわたり、機械に表示および／または機械に伝達される力の正確性を向上させるものである。上記の磁束検知システムは、非クランプ状態とクランプ状態間の磁束における変化を測定し、その磁束にもとづく力を計算するものである。しかし、時間間隔によっては、クランプ装置の温度が、（例えば、金型および射出ノズルからの）熱伝導によって上昇する場合があり、このことは、（特に、ＮｄＦｅＢの）磁石の磁束出力における低下、ならびにそれに対応する把持力の低下をもたらすことがある。温度を監視することによって、クランプ力の表示および／または機械に伝達される情報を、継続的に更新することができる。さらに、システムの温度が限界レベルを超えた場合、（特に、ＮｄＦｅＢ磁石に対して）回復不能な損傷を起こすことになるので、そのためこの制御システムを利用して、緊急事態を発動して、温度があるレベル以下に再び低下する時間まで、さらに熱が加えられることを防止することができるため、温度を監視することは、有利である。これに代わって、熱スイッチおよび／または温度ヒューズのような、その他の温度センサーを用いて、このような熱の防護をより簡単に実現することができる。
【００９２】
温度の漸増により生じるような、ほんの緩やかな変化が、微少電圧しか誘導しないということに関心があることがある。このように、ある特殊な場合には、積分回路の出力における緩やかな変化を引き起こす、この検出された微少電圧が電子回路に内在するノイズ電圧と区別し難いというように、上述の探りコイルを用いて磁束の絶対レベルを継続的に監視することが、十分に満足するものでないことがある。この特殊な事象は、磁気クランプ装置のさらに別の実施形態において対処され、それは、前述のものと同じように動作するが、把持力には大きく影響を与えない磁気検知ユニットを有するものである。それは、何時でも磁化の解除と磁化の印加を行い、その時点における（内部／外部）磁気回路の状態に依存して、磁束の変化を測定することができるということを意味する。
【００９３】
このことに、温度の上昇による磁石の性能低下、ならびに加工部品がチャックから徐々に分離するような変化を考慮することは、有利であり、機械の操作時間全体にわたって、より正確な把持力の値を表示および／または機械に伝達することを可能とするものである。
【００９４】
上述したことは、加工部品に対する磁気的な把持力を発生する切換え可能な磁石を有する磁気保持ユニットと加工部品間に許容できる磁化が実現されているかを決めるための検知システムを開示しており、それは、磁石と加工部品間の磁束状態にもとづく出力電圧を生み出すための切換え可能な磁石と磁気的に結合するコイル手段と、磁束状態における変化にもとづく制御信号を供給するための、その出力と連携した制御手段を有するものである。
【００９５】
この制御手段は、好ましくはその磁束状態の変化が閾値を超えた場合に、その制御信号を生成し、その際この制御手段は、その閾値を変化させるための手段を持つ。
【００９６】
さらに、この切換え可能な磁石は、主コイルを有し、このコイルは、この主コイルを取り巻く二次コイルを持つことができる。
【００９７】
切換え可能な磁石を持つ複数の磁気保持ユニットを有し、その中の少なくとも一つは、この二次コイルを持つ磁気クランプ装置を規定することができる。しかし、切換え可能な磁石を持つ、幾つかのまたはすべての磁気保持ユニットが二次コイルを持つことが好ましい。
【００９８】
好ましくは、この加工部品は、金型のキャビティを持つ、射出成形機械の金型部品であり、切換え可能な磁石とこの二次コイルを持つこの磁気保持ユニットは、この金型のキャビティの近傍に配置される。この場合、磁束状態の変化は、加工部品と磁気保持ユニット間の分離する動きを示すものとして利用され、磁束状態がその閾値を下回るということは、その把持力がその磁石装置と加工部品間の接触を維持できるレベル以下に低下していることを示すものである。特に、そのような分離する動きは、負の誘導電圧が動きセンサーの閾値を超え、かつ磁束の積分値が磁束センサーの閾値以下に低下した場合であると規定される。
【００９９】
好ましくは、この制御手段は、その制御信号を入力し、増幅して出力する増幅手段と、その増幅された出力を入力し、その増幅された出力が閾値以上である場合に制御信号を生成する比較器手段を有する。
【０１００】
さらに、好ましくはこの制御手段は、二次コイルにおける磁束状態を求め、閾値を達成していない場合に制御信号を生成し、その際この制御手段は、切換え可能な磁石の磁化を解除された状態と切換え可能な磁石の磁化を印加された状態との間の磁束変化レベルを求め、閾値を達成していない場合に制御信号を生成するとともに、この制御手段は、その出力を受信し、磁束変化にもとづく出力を生成するための積分器と、その出力を受信し、閾値を達成していない場合に制御信号を生成する比較器手段をリセットすることを含むものである。
【０１０１】
このセンサーシステムは、またその制御信号と連携する加工部品制御器を持つことができ、それはその制御信号にもとづき加工部品の動きを制御するものである。さらに、この加工部品制御器は、制御信号が閾値を示していない場合には警報を発動することができる。この加工部品制御器は、また制御信号が閾値を示していない場合に、加工部品のさらなる動きを阻止することができる。さらには、この加工部品制御器は、制御信号が磁束状態にもとづく閾値を達成していない場合に、加工部品のさらなる動きを阻止することができる。最後に、この加工部品制御器は、制御信号が磁束状態における変化にもとづく閾値を達成していない場合に、加工部品のさらなる動きを阻止することもできる。
【０１０２】
さらに、上述したことは、射出成形機械の金型に関する磁気クランプシステムを開示しており、それは、把持境界面で金型と結合するための把持面を有する磁石装置（この磁石装置には、把持境界面で磁気的把持力を生起するための複数の切換え可能な固定電磁石があり、この電磁石はコイル部品を持つ）と、少なくとも一つのこの電磁石と作用連携し、把持境界面における磁束状態の変化を求めるための第一手段を持ち、閾値を超えている場合に第一の注意信号を発生する動き検出センサーシステムと、少なくとも一つのこの電磁石と作用連携し、磁化解除状態と磁化印加状態間における磁束変化を求めるための第二手段を持ち、その閾値を達成していない場合に第二の注意信号を発生する透磁率センサーシステムと、これらの注意信号を受信し、それらにもとづき射出成形機械の次の動作を決めるための制御器手段とを有する。
【０１０３】
上述の磁気クランプ装置は、磁石装置の一回目の磁化を始動すること、この一回目の磁化を停止すること、およびこの停止後に磁気装置の二回目の磁化を始動することのための手段を持つことができる。この場合、この二回の磁化は、必ずしもこのセンサーシステムの機能ではなくて、測定された磁束に関わらず、それぞれの場合に通常に行われるものである。一回目の磁化は、二回目の磁化のための最適な状態を得るために、加工部品（金型）がチャックと適切に接触していることを保証するために行われる。そして、二回目の磁化は、そのような最適な状態において、アルニコ磁石を磁化して、このアルニコによって生成される磁束を最大化する。測定された磁束変化は、この両方の磁化サイクルが組み合わさった結果である。
【０１０４】
さらに、上述したことは、磁気クランプ装置と加工部品間の境界面において、その操作中に適切な磁力を維持するための方法を開示しており、それは、クランプ装置の誘導コイルをその境界面の近傍に配置する措置、そのコイルの操作時における磁束変化を検出する措置、その磁束変化が閾値を超える場合に第一の警報状態を発動させる措置、操作前にこのコイルの磁束レベルを検出する措置、ならびにこの磁束レベルが閾値レベルを達成していない場合に第二の警報状態を発動する措置を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】磁気クランプ装置を有する金型クランプ組み立て品の斜視図
【図２】射出成形機械の頭部側の概略図
【図３】制御装置および検知手段と接続された切換え可能な磁石を有する磁気保持ユ        ニットの断面図
【図４Ａ】加工部品（金型）の動きから生じる、切換え可能な磁石の磁束の時間変化          、検知手段の探りコイルのそれに対応する出力電圧の時間変化、および図          ３にもとづく検知手段の動き検出システムの出力結果を示すグラフ
【図４Ｂ】図３にもとづく検知手段の磁束検出システムに関する磁束の時間変化を示          すグラフ
【図５】図３にもとづく磁気保持ユニットを統合した磁気クランプ装置の前面の立面        図
【図６】図５の磁気クランプ装置の断面の斜視図
【図７】図５の磁気クランプ装置の別の断面の斜視図
【図８】非稼動状態における、検知手段を持たない磁気保持ユニットの斜視図
【図９】稼動状態における図８の磁気保持ユニットの斜視図
【符号の説明】
【０１０６】
１０    射出成形機械
１２    固定プラテン（金型）
１３    エジェクタ力
１４    可動プラテン
１５    慣性力
１６    磁気クランプ装置（クランプ）
１７    ノズル圧力
１９    型開き力
２０    基盤
２４    連結面
２６    検知システム
２７    動き検知システム（動きセンサー、動き検出システム）
２８    透磁率検知システム（磁束センサー）
３０    制御装置
３１    ケーブル
３２    電源装置
３３    コネクタ
３４    手元制御モジュール
３６    成形機械制御システム
３７    ケーブル
４０    探りコイル（二次コイル）
４２    二次導線
４４    センサー磁気ユニット
５０    端ぐり
５２    切換え可能な磁石
５６    主コイル（ソレノイドコイル）
５８    内側ポール
６０    上部面
６２    永久磁石
６４    充填リング
７０    増幅器
７２    電圧比較器
７４    連動継電器
７５    警報
８０    積算器
８２    比較器
８４    連動継電器
８６    磁石制御装置
１１０    磁気保持ユニット（クランプ境界面）
１１２    加工部品
１１４    装着面
１２０    中心軸
１２２    外側ポール
１２４    内側ポール（中心ポール）
１２５    スペーサ
１２７    永久磁石コア
１２８    ソレノイドコイル
１３０    永久磁石
１３２    基板
１３４    スリーブ
１４０    基板の上部面
ｔM ，ｔS     時点
ＶT       閾値
【図１】
2005515080.tif 000004
【図２】
2005515080.tif 000005
【図３】
2005515080.tif 000006
【図４Ａ】
2005515080.tif 000007
【図４Ｂ】
2005515080.tif 000008
【図５】
2005515080.tif 000009
【図６】
2005515080.tif 000010
【図７】
2005515080.tif 000011
【図８】
2005515080.tif 000012
【図９】
2005515080.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月14日(2003.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形機械の加工部品（１２）または金型用の磁気クランプシステムであって、
把持境界面において、この加工品または金型とかみ合うための把持面を有する磁石装置と、
コイル部品（５６）を持つ、この把持境界面に磁気的な把持力を生起するための、この磁石装置における複数の切換え可能な磁石（５２，５６）と、
少なくとも一つのこの磁石と作用連携し、この把持境界面における磁束状態の変化を求めるための探りコイル（４０）の形式の第一手段を持ち、閾値を超えている場合に第一の注意信号を発生する動き検出センサーシステム（２７）と、
少なくとも一つのこの磁石と作用連携し、この磁化解除状態と磁化印加状態間における磁束の変化を求めるための第二手段を持ち、その閾値を達成していない場合に第二の注意信号を発生する透磁率センサーシステム（２８）と、
これらの注意信号を受信し、それらにもとづき射出成形機械の継続的な動作を決めるための制御器手段（３０）とを有する磁気クランプシステム。
【請求項２】
前記の探りコイルは、前記の切換え可能な磁石の一つと磁気的に結合しており、前記の磁気的な把持力における変化に関係する、この切換え可能な磁石と加工部品間における磁束状態の変化にもとづく出力電圧を発生することを特徴とする請求項１に記載の磁気クランプシステム。
【請求項３】
前記の磁束状態における変化にもとづく出力信号を供給するための探りコイルに接続される計算手段を有し、その際この計算手段が、この探りコイルに接続される少なくとも一つの積分回路および／またはこの磁束状態における変化、特に磁束の時間変化率および／または透磁率にもとづく制御信号を供給するために、この探りコイルに接続された制御手段を持つことを特徴とする請求項２に記載の磁気クランプシステム。
【請求項４】
少なくとも一つの磁気保持ユニットを有し、この磁気保持ユニットが、中心軸を持ち、強磁性体から構成される外側ポールを有し、この外側ポールが、基板とこの基板から外側に開いた空洞を規定するスリーブとを有し、その際前記の切換え可能な磁石が、この空洞内に配置されるとともに、主ソレノイドコイルを持ち、この永久磁石コアが、この中心軸と一致する磁軸を持つとともに、非稼動状態において通常の磁気極性を有することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の磁気クランプシステム。
【請求項５】
前記の磁気保持ユニットは、さらに強磁性体から構成され、前記の永久磁石コアと連結し、前記のスリーブとは放射方向に対して内側に距離を空けた円筒形の内側ポールと、前記のスリーブとこの内側ポール間における帯部品とを有し、その際この帯部品が、常磁性体から構成され、前記の中心軸を横切り、前記の永久磁石コアの磁気極性と磁気的に一致する磁気極性を持つことを特徴とする請求項４に記載の磁気クランプシステム。
【請求項６】
非稼動状態においては、前記の内側ポール、外側ポール、永久磁石コア、ならびに帯部品を通る内部磁気回路が形成され、稼動状態においては、前記の切換え可能な磁石の極性を反転させる主ソレノイドコイルによって、前記の内側ポール、外側ポールと加工部品間に外部磁気回路を形成することを特徴とする請求項５に記載の磁気クランプシステム。
【請求項７】
前記の探りコイルは、前記の主ソレノイドコイルまたは内側ポールを取り巻くことを特徴とする請求項５または６に記載の磁気クランプシステム。
【請求項８】
さらに、少なくとも一つ、または複数の磁気保持ユニットを有し、これらが、それぞれ加工部品に対する磁気的な把持力に寄与する切換え可能な磁石を持つことを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つ記載の磁気クランプシステム。
【請求項９】
前記の追加の磁気保持ユニットの少なくとも一つ、複数、あるいは全部は、検知手段を有し、その際この検知手段が、それぞれ印加される磁束を示す検出信号を供給するように調整された探りコイルを有し、この印加される磁束が、各磁気保持ユニットによって把持される加工部品に加えられる把持力を少なくともほぼ決定するものであることを特徴とする請求項８に記載の磁気クランプシステム。
【請求項１０】
前記の磁気保持ユニットの検知手段における探りコイルの巻線数は、磁気保持ユニットごとに異なっており、その際少なくとも一つの探りコイルが、その他の探りコイルよりも著しく多い巻線数を持つことを特徴とする請求項９に記載の磁気クランプシステム。
【請求項１１】
前記の磁気保持ユニットの探りコイルを個別に監視し、その際これらの探りコイルが、前記の計算手段および／または制御手段の個々の積分回路に接続されるか、または前記の磁気保持ユニットの探りコイルを直列に接続し、この組み合わせた信号を監視し、その際この組み合わせた探りコイルが、第一の積分回路に接続されるとともに、少なくとも一つの磁気保持ユニットが、その探りコイルを第二の積分回路に接続する形で、基準として別に監視されることを特徴とする請求項９または１０に記載の磁気クランプシステム。
【請求項１２】
前記の第一の積分回路の利得は、第二の積分回路の利得と異なることを特徴とする請求項１１に記載の磁気クランプシステム。
【請求項１３】
前記の検知手段を持つ少なくとも一つの磁気保持ユニットは、特に前記の追加の磁気保持ユニットの把持力に関係なく、ならびに磁気クランプ装置の磁気回路の状態に関係なく、把持状態を検出するために、把持状態に関わらず、磁力を解除および印加することが可能であることを特徴とする請求項９から１２までのいずれか一つに記載の磁気クランプシステム。
【請求項１４】
前記の把持力は、表示手段によって表示されること、および／または前記の把持力は、他の機器に、特に射出成形機械に伝達され、その際この検出された把持力にもとづき、この他の機器の動作が調整可能であることを特徴とする請求項１から１３までのいずれか一つに記載の磁気クランプシステム。
【請求項１５】
前記の加工部品が、金型キャビティを持つ、射出成形機械の金型部品であり、前記の探りコイルを持つ切換え可能な磁石が、この金型のキャビティの近傍に配置されることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一つに記載の磁気クランプシステム。
【請求項１６】
磁気クランプ装置と加工部品（１２）間の境界面において、操作中にそこに適切な磁力を維持するための方法であって、このクランプ装置の誘導コイル（４０）をその境界面の近傍に配置する措置と、その操作中におけるそのコイルの磁束変化を検出する措置と、その磁束変化が閾値を超えた場合に第一の警報状態を発動させる措置と、その操作前にこのコイルにおける磁束レベルを検出する措置と、この磁束レベルが閾値レベルを達成していない場合に第二の警報状態を発動する措置とを有する方法。
【請求項１７】
加工部品と磁気クランプ装置（１６）間の動きの状況は、測定された磁束における負の方向の変化にもとづき決定され、その際過剰な動きの状況が検出された場合には、その操作が中止され、および／または把持状態、特に磁気的な把持力が、磁化の解除状態から磁化の印加状態への磁束の変化全体にもとづき決定され、不適切な把持状態が検出された場合には、最初から操作が中止されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記の磁束は、継続的に監視されるとともに、前記の把持力は、この監視されている磁束にもとづき、継続的に計算されることを特徴とする請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
温度の変化から生じる把持力の変化を自動的に計算するために、前記の磁気クランプ装置（１６）の温度を測定することを特徴とする請求項１６から１８までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項２０】
加工品と前記の磁気クランプ装置（１６）間の動きが検出された場合に、追加の電磁場を一時的に発生させるために、さらに磁化させるための電流出力を開始させることを特徴とする請求項１６から１９までのいずれか一つに記載の方法。


【国際調査報告】
2005515080.tif 000014
2005515080.tif 000015