(57)【要約】  本発明は、作業対象の物体を作業ベースに取り付けるための取付け装置、取付け構成、及び、取付け方法に関する。取付け装置は、取付け装置の第一端部にある第一保持手段、即ち、第一磁石と、取付け装置の第二端部にある、第二磁石のような、第二保持手段と、磁石のような第一及び第二の保持手段によって生成される保持力を制御するための制御手段とを含み、第一磁石は、取付け装置を作業ベースに、他の取付け装置に、或いは、作業対象の物体に取り付けるための第一保持力を生成するよう配置され、第二磁石は、取付け装置を作業ベースに、他の取付け装置に、或いは、作業対象の物体に取り付けるための第二保持力を生成するよう配置される。
2013532372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業対象の物体を作業ベースに取り付けるための取付け装置であって、
−  当該取付け装置の第一端部にある第一保持手段、即ち、第一磁石を含み、該第一磁石は、当該取付け装置を前記作業ベースに、他の取付け装置に、或いは、前記作業対象の物体に取り付けるための第一保持力を生成するよう配置され、
−  当該取付け装置の第二端部にある、第二磁石のような、第二保持手段を含み、前記第二磁石は、当該取付け装置を前記作業ベースに、他の取付け装置に、或いは、前記作業対象の物体に取り付けるための第二保持力を生成するよう配置され、
−  磁石のような前記第一及び第二の保持手段によって生成される前記保持力を制御するための制御手段とを含むことを特徴とする、
取付け装置。
【請求項２】
前記第一磁石及び／又は前記第二磁石は、磁性材料を含む磁性材料部分と、電気磁石を含む電気磁石部分とを含み、それによって、前記制御手段は、前記電気磁石によって生成される磁場を制御するよう構成されることを特徴とする、請求項１に記載の取付け装置。
【請求項３】
前記磁性材料は、
−  永久磁石材料、又は、
−  消磁可能で再励磁可能な磁性材料であることを特徴とする、
請求項１又は２に記載の取付け装置。
【請求項４】
前記制御手段は、電池のような電力源と、前記第一磁石及び／又は第二磁石の機能を制御するために、電流を前記電力源から前記第一磁石及び／又は第二磁石に制御された方法で導くための手段とを含むことを特徴とする、請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の取付け装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第一磁石及び／又は前記第二磁石が別個に制御可能であるよう構成されることを特徴とする、請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の取付け装置。
【請求項６】
前記制御手段の制御信号を受信するための無線受信器を含むことを特徴とする、請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の取付け装置。
【請求項７】
それはフレームを含み、該フレームの異なる端部には、前記第一磁石及び／又は第二磁石が取り付けられ、前記フレームの長さを所望に選択し得ることを特徴とする、請求項１乃至６のうちのいずれか１項に記載の取付け装置。
【請求項８】
それはフレームを含み、該フレームの異なる端部には、前記第一磁石及び／又は第二磁石が取り付けられること、並びに、前記フレームは、所望の位置において曲げられるよう構成されることを特徴とする、請求項１乃至７のうちのいずれか１項に記載の取付け装置。
【請求項９】
前記第一磁石及び／又は前記第二磁石は、
−  シェル及び中心部と、
−  永久磁石と、
−  電気磁石コイルとを含み、
前記シェル及び前記中心部は、磁束を把持対象の前記ピースに案内するよう配置され、前記中心部は、前記磁束の回路を開閉するために、前記磁石の残部に関して可動であるよう構成され、
前記永久磁石は、磁場を形成し、それによって、前記磁石の残部に関して前記中心部を維持し、
前記電気磁石コイルは、必要なときに、前記永久磁石によってもたらされる前記磁束を部分的に消すために、少なくとも部分的に前記中心部の周りに配置されることを特徴とする、
請求項１乃至８のうちのいずれか１項に記載の取付け装置。
【請求項１０】
当該取付け装置は、
−  １つ又はそれよりも多くのバネを含み、該１つ又はそれよりも多くのバネは、前記永久磁石によってもたらされる前記磁束が、前記電気磁石、即ち、前記コイルによってもたらされる磁場の故に十分に弱まるときに、前記磁石の前記中心部と前記他の部分とを互いに機械的に分離するよう配置されることを特徴とする、
請求項９に記載の取付け装置。
【請求項１１】
前記中心部の形状は、前記コイルの内側にあるべき部分で狭窄されることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の取付け装置。
【請求項１２】
前記把持対象のピースと接触するべき前記シェルの縁部が、より薄肉になるよう、面取りされることを特徴とする、請求項９乃至１１のうちのいずれか１項に記載の取付け装置。
【請求項１３】
作業対象の物体を作業ベースに取り付けるための構成であって、
−  請求項１乃至１２のうちのいずれか１項に記載の少なくとも１つの取付け装置と、
−  前記取付け装置の前記第一磁石及び第二磁石のための制御信号を生成するための制御ユニットと、
−  前記制御信号を前記取付け装置の前記制御手段に送信するためのデータ移動装置とを含むことを特徴とする、
構成。
【請求項１４】
それはロボット又は対応するＮＣプログラム可能な装置を含み、該ロボット又は対応するＮＣプログラム可能な装置は、前記取付け装置を前記作業ベース上の所望の場所に配置するための手段を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の構成。
【請求項１５】
取付け装置を用いて作業対象の物体を作業ベースに取り付けるための方法であって、
−  第一保持手段、即ち、第一磁石によって生成される第一保持力の助けを受けて、取付け装置を、その第一端部によって、前記作業ベースに、他の取付け装置に、或いは、前記作業対象の物体に取り付けるステップと、
−  第二磁石のような第二保持手段によって生成される第二保持力の助けを受けて、前記取付け装置を、その第二端部によって、前記作業ベースに、他の取付け装置に、或いは、前記作業対象の物体に取り付けるステップとを含むことを特徴とする、
方法。
【請求項１６】
１つ又はそれよりも多くの請求項１乃至１２に記載の取付け装置及び／又は請求項１３又は１４に記載の構成を使用するステップを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第一磁石及び／又は前記第二磁石は、磁性材料を含む磁性材料部分と、電気磁石を含む電気磁石部分とを含み、それによって、当該方法は、
−  前記電気磁石によって生成される磁場を制御し、それによって、前記第一保持力及び／又は前記第二保持力を制御するステップを含むことを特徴とする、
請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記磁性材料は、永久磁石材料であり、それによって、当該方法は、
−  必要なときに、前記電気磁石の前記磁場を用いて、前記磁性材料によって生成される前記保持力の効果を減少するステップを含むことを特徴とする、
請求項１５乃至１７のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記磁性材料は、消磁可能で再励磁可能な磁性材料であり、それによって、当該方法は、
−  前記電気磁石の前記磁場を用いて、必要に応じて、前記磁性材料を消磁し且つ再励磁するステップを含むことを特徴とする、
請求項１５乃至１８のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記第一磁石及び／又は前記第二磁石は、シェルと、中心部とを含み、前記シェル及び前記中心部は、前記把持対象のピースに磁束を案内するよう配置され、それによって、当該方法は、
−  前記磁束の回路を開閉するために、即ち、記磁石の状態を保持位置と開放位置との間で前変更するために、前記磁石の残部に対して前記中心部を移動するステップと、
−  前記磁束の前記回路が閉塞されるとき、即ち、前記磁石が前記保持位置にあるとき、前記永久磁石の磁場を用いて、前記磁石の残部との関して前記中心部を保持するステップと、
−  前記磁石の状態を前記開放位置に変更するために、前記中心部の周りに配置される前記電気磁石コイルを用いて磁場を生成することによって、必要なときに、前記永久磁石によってもたらされる前記磁束を少なくとも部分的に消すステップとを含むことを特徴とする、
請求項１５乃至１９のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
−  １つ又はそれよりも多くのバネを用いて力を生成し、該力は、前記電気磁石、即ち、前記コイルによって生成される前記磁場の故に、前記永久磁石によって生成される磁場が十分に弱まるときに、前記磁石の前記中心部と前記他の部分とを互いに機械的に分離するよう働くことを特徴とする、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
−  センサを用いて、前記磁石の残部に関する前記中心部の移動を監視し、前記磁石が保持位置にあるときに移動が検出されるならば、前記磁石の前記保持力は、前記電気磁石コイルにより多くの電流をもたらすことによって増大されることを特徴とする、
請求項２０又は２１に記載の方法。
【請求項２３】
水中での請求項１乃至１２のうちのいずれか１項に記載の取付け装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の対象は、更に以下に提示する独立請求項の前文に従った、作業されるべき物体（作業対象の物体）を作業ベースに取り付けるための取付け装置(attaching device)、構成(arrangement)、及び、方法(method)である。特に、本発明は、作業中に、例えば、溶接、粉砕、切断、塗装、又は、サンドブラストされるべきピース(piece)を作業ベースに支持するための新しい方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、作業されるべきピース（作業対象のピース）は、例えば、粉砕、溶接、穿孔、又は、面取り(beveling)の間に、何らかの方法において、それらの所定場所に取り付けられなければならない。精密な成果を達成するために、取付けは精密な方法においても行われなければならないのが普通である。既知の方法は遅く、骨が折れ、本発明に提示する構成のような自動取付けを可能にしない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
数ある目的の中でも、従来技術の上述の問題を低減し或いは更に解消することが本発明の目的である。
【０００４】
特に、作業されるべき異なる形状のピース（片）をそれらの作業ベースに取り付ける、迅速で、精密で、容易な取付けを提供することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
数ある目的の中でも、上述の目的を達成するために、本発明の取付け装置、取付け構成、及び、取付け方法、並びに、他の目的は、付属の独立項に提示されるものによって特徴付けられる。
【０００６】
この本文中に述べられる実施態様及び利点は、適用可能であるときには、それが常に特別に述べられていないとしても、その双方が、本発明に従った取付け装置、取付け構成、取付け方法、及び、他の目的に当て嵌まる。
【０００７】
作業対象の物体を作業ベースに取り付けるための本発明に従った典型的な取付け装置（付着装置）は、
−  取付け装置の第一端部にある第一保持手段、即ち、第一磁石と、
−  取付け装置の第二端部にある、第二磁石のような、第二保持手段と、
−  磁石のような第一及び第二の保持手段によって生成される保持力を制御するための制御手段とを含み、
第一磁石は、取付け装置を作業ベースに、他の取付け装置に、或いは、作業対象の物体に取り付けるための第一保持力を生成するよう配置され、
第二磁石は、取付け装置を作業ベースに、他の取付け装置に、或いは、作業対象の物体に取り付けるための第二保持力を生成するよう配置される。
【０００８】
１つの取付け装置には、２つよりも多くの制御可能な、磁石のような保持手段があり得る。
【０００９】
よって、取付け装置は、２つ又はそれよりも多くの制御可能な磁石を有し得る。しかしながら、取付け装置は、１つだけの制御可能な磁石と、１つ又はそれよりも多くの他の保持手段とを有し得る。他の保持手段は、例えば、クランプ、吸引カップ又はトングのような、何らかの機械的な保持手段であり得る。典型的には、取付け装置は、少なくとも２つのそのような保持手段を有し、それらの保持手段の保持力を制御し得る。他の保持手段はそのように既知であるので、この本文中ではそれらの動作を更に記載しない。
【００１０】
作業対象の物体を作業ベースに取り付けるための本発明に従った典型的な構成は、本発明に従った１つ又はそれよりも多くの取付け装置を利用する。当該構成は、プログラム可能なコンピュータのような制御ユニットと、磁石のような取付け装置の第一及び第二の保持手段への制御信号を生成するためのユーザーインターフェースとを含む。制御ユニットは、取付け装置と別個であり得る。当該構成は、制御信号を取付け装置の制御手段に送信するためのデータ移動装置も含む。データ移動装置は無線(wireless)であり得る。データ移動装置は、無線通信(radio)、光、音等のような、何らかの既知のデータ移動手段を使用し得る。
【００１１】
当該構成の一部の実施態様は、ロボット又は対応するＮＣプログラム可能な装置を含み、ロボット又は対応するＮＣプログラム可能な装置は、取付け装置を所望の位置、例えば、作業ベースの上に配置し或いは他の取付け装置に取り付けるための手段を含む。
【００１２】
機械加工された金属板又は他の磁性基板は、例えば、作業ベースとして機能し得る。システムは、それ自体が、それ自体の作業ベースとしても機能し得る。即ち、システムは、それ自体から作業ベースを組み立て得る。特別な作業ベースを必要とせずに、治具も完全に組み立て得る。
【００１３】
取付け装置を用いて作業対象の物体を作業ベースに取り付けるための本発明に従った１つの方法は、
−  第一保持手段、即ち、第一磁石によって生成される第一保持力の助けを受けて、取付け装置を、その第一端部によって、テーブルのような作業ベースに、他の取付け装置に、或いは、作業対象の物体に取り付けるステップ、及び、
−  第二磁石又は他の保持手段のような第二保持手段によって生成される第二保持力の助けを受けて、取付け装置を、その第二端部によって、テーブルのような作業ベースに、他の取付け装置に、或いは、作業対象の物体に取り付けるステップを含む。
【００１４】
当該方法は、１つ又はそれよりも多くの本発明に従った取付け装置及び／又は本発明に従った構成を利用し得る。
【００１５】
本発明の異なる実施態様は、様々な種類の物質及び作業方法と共に使用するのに適する。本発明を、例えば、面取り、フレーム切断、レーザ切断、水切断、プラズマ切断、パイプ切断、溶接、切削、機械加工、プレス成形、塗装、サンドブラスト、バリ取り、穿孔のために、並びに、部品を互いに一時的に付着し合うために使用し得る。
【００１６】
取付け装置は、望ましいときには、他の取付け装置、作業対象の物体、及び、作業ベースを堅く把持(grab)しなければならない。他方、望ましいときには、取付け装置は、他の取付け装置、作業対象の物体、及び、作業ベースから取り外し可能（分離可能）でなければならない。本発明に従った取付け装置において、他の取付け装置、作業対象の物体、及び、作業ベースを把持する（掴む）ことは、磁石、負圧等を用いて生成される、磁場を用いて行われる。取付け装置は、制御手段を有する。把持及び分離を可能にするよう、保持手段によって、保持力、即ち、磁石のような第一及び第二の保持手段によって生成される磁場のような保持方法を制御し得る。
【００１７】
保持力によって生成される磁場を電気磁石又は磁性材料又はそれらの両方でもたらし得る。磁石は磁場を生成し、磁場は保持力を生成し、電流が電気磁石コイルを通じて供給されるとき、電流がどの方向においてコイル内に供給されるかに依存して、保持力は磁性材料によって生成される磁束を相殺し或いは強化する。
【００１８】
電流の量を制御することによって、保持力を所望に選択し得る。電流を消すことによって、保持力は消失しないが、磁石は保持し続ける。磁性材料を使用するときには、取付け装置の内側の磁性回路を変更することによって或いは磁性材料に近接する電気磁石で磁性材料によって創成される磁場を弱めることによって、磁性締結具の保持力の弱化を実現し得る。
【００１９】
本発明の１つの実施態様では、保持力は制御可能であるので、ピースを取り付けることに関連して、取り付けられるべき物体（取付け対象の物体）が取付け装置を叩き付けないよう、取付け装置の磁石の保持力は、段階的に或いは程度的に増大される。本発明の１つの実施態様では、保持力は制御可能であるので、ピースの取り外しに関連して、取付け装置の磁石の保持力は、段階的に或いは程度的に減少される。本発明の１つの実施態様では、磁石が分離していることが検出されるならば、保持力を増大し得る。
【００２０】
磁石の保持力の制御を、手動で、例えば、取付け装置内のスイッチ又はレバーによって行い得る。磁石への電流の接続を、例えば、コンピュータプログラムによって制御されて、自動的に起こるよう構成し得る。使用されるべき１つ又はそれよりも多くの磁石を遠隔に配置することも可能である。遠隔駆動装置(remote drive)は無線(wireless)であり得る。１つの実施態様では、遠隔駆動装置は有線(wired)であり得る。
【００２１】
よって、その保持力が制御可能な磁石又は他の対応する方法を用いて、作業対象のピースをその作業ベースに簡単且つ迅速に取り付け得ることが付記される。磁石は確実で簡単な装置である。
【００２２】
本発明を用いるならば、作業対象のピースを作業ベースへの取付けを簡単に自動化し得る。作業ベース上の所望の場所に取付け装置を配置するようロボットをプログラムすることが可能である。ロボット及び自動化のプログラミング及び設計は本出願の本質的な目的ではないので、この脈絡においてそれらを更に議論しない。
【００２３】
本発明の１つの実施態様において、制御手段は、磁石のような第一保持手段及び第二保持手段が別個に制御可能であるよう構成される。本発明の１つの実施態様において、磁石のような第二保持手段は、取付け装置内のレバー又はスイッチによって手動で或いは遠隔的に制御される。本発明の１つの実施態様において、磁石のような保持手段の一方は手動制御され、他方は自動制御される。よって、同じ取付け装置が異なる使用目的及び状況に適する。
【００２４】
本発明の１つの実施態様において、磁束から絶縁する絶縁体が、繊維ガラス又は磁束を絶縁する他の材料から製造される板（プレート）のような、第一及び第二の磁石の間に配置される。他の適切な材料は、例えば、アルミニウム、プラスチック、耐酸鋼、ガラスであり得る。よって、１つの磁石の動作は、他の磁石の動作を妨げない。
【００２５】
本発明の１つの実施態様において、磁石は水密であるよう絶縁される。１つの実施態様において、磁石は適切な硬化材料、例えば、ポリエステル樹脂内に鋳込まれる。水密性は時として重要である。何故ならば、作業は、さもなければ電気装置内に短絡を引き起こし得る、液体を使用することが多いからである。
【００２６】
本発明の１つの実施態様において、本発明に従った取付け装置は水中で使用される。本発明の１つの実施態様では、取付け装置全体が水密であるよう絶縁される。本発明に従った水密な取付け装置、特に、水密で遠隔に使用し得る取付け装置は、水中作業に特に適する。
【００２７】
本発明の１つの実施態様において、取付け装置内の制御手段は、磁石のような第一保持手段及び／又は第二保持手段の機能を制御するために、電流を電力源から第一保持手段及び／又は第二保持手段に制御された方法で導くための手段を含む。
【００２８】
本発明の１つの実施態様において、制御手段は、電池のような電力源と、電力源から第一磁石及び／又は第二磁石に電流を誘導するための手段(means for steering)とを含む。よって、換言すれば、取付け装置は、電池のような独自の電力源を有する。
【００２９】
本発明に従った構成は、取付け装置が取り付け作業を行っていないときに取付け装置が接続される、充電装置を有し得る。よって、取付け装置は、必要な手段、例えば、コネクタ及びケーブル又は無線充電を可能にする手段を有し、それによって、電力源は充電装置に接続可能であり且つ充電可能である。無線取付け装置を使用するときには、電線を回避し得る。
【００３０】
本発明に従った充電装置を取付け装置の駐機装置（パーキング装置）として機能するよう配置することもできる。
【００３１】
本発明の１つの実施態様において、取付け装置は、制御手段から制御信号を受信するための無線受信器を含む。よって、本発明に従った構成は、無線送信器を含む。無線取付け装置を使用するときには、電線を回避し得る。本発明の１つの実施態様において、取付け装置は、取付け装置の動作データ、温度、磁石の分離等のような情報、取付け装置のデータを、例えば、取付け装置の外部の制御ユニットに送信するための無線送信器を含む。
【００３２】
本発明の１つの実施態様において、取付け装置は、少なくとも、その一端部に、フック、スパイク、ボルト、又は、ペグのような、機械的な取付け手段を含む。よって、機械的な取付け手段を移動するよう第一及び第二の磁石を配置し得る。手によっても機械的な取付け手段を移動し得る。そのような取付け装置を、任意の材料から製造される、非磁性材料からも製造される作業ベース又は作業対象の物体に付着するよう構成し得る。
【００３３】
機械的な取付け手段は、動作リミッタ又はリミットスイッチとしても機能し得る。動作リミッタ又はリミットスイッチを作業対象のピースの所望の場所に精密に配置するよう当該構成を制御する自動化を配置し得る。機械的な動作リミッタ又はリミットスイッチを、例えば、作業対象のピースの縁部上の精密な場所に配置し得る。そのような動作リミッタ又はリミットスイッチが所定場所にあるとき、作業対象のピースは、動作リミッタ又はリミットスイッチに従って、容易に正しく配置される。
【００３４】
本発明の１つの実施態様において、取付け装置は、フレームを含み、その異なる端部には、磁石のような第一及び／又は第二の保持手段が取り付けられる。フレームは、例えば、管状又は立方体状であり得る。
【００３５】
本発明の１つの実施態様において、取付け装置のフレームは、ステンレス鋼で製造され、他の実施態様では、繊維ガラスで製造される。
【００３６】
本発明の１つの実施態様において、取付け装置のフレームは、その長さを所望に選択するための手段を含む。フレームは、例えば、伸縮自在である。フレームは、取付け装置の長さを所望に固定するために、例えば、クランプのような、係止装置（ロック装置）を有し得る。永久磁石を用いても長さの固定を行い得る。よって、同じ取付け装置が異なる使用目的及び状況に適する。
【００３７】
本発明の１つの実施態様において、取付け装置のフレームは、フレームを所望の位置に曲げるための手段を含む。例えば、フレームは、蝶番又は継手を用いて、例えば、玉継手を用いて一体に接合される、２つの部分で構成される。フレームは、所望に位置を固定するために、クランプのような係止装置を有し得る。永久磁石を用いても位置の固定を行い得る。よって、同じ取付け装置が異なる使用目的及び状況に適する。
【００３８】
本発明の１つの実施態様において、取付け装置のフレームは、幾つかの油圧シリンダ、例えば、フレームの各隅部に１つの油圧シリンダを含む。シリンダ内への油圧流体の通過を制御するために磁石弁等を使用し得る。流体が流れ得るとき、油圧シリンダの長さを変更し得る。全ての油圧シリンダの長さが同量だけ変更されるならば、フレームの長さは変化するが、取付け装置の両端部、それらの保持装置は互いに回転し合わない。他方、油圧シリンダの長さが異なって変更されるならば、取付け装置は屈曲する。換言すれば、取付け装置の両端部、それらの保持手段は互いに回転し合う。磁石弁を閉塞することによって或いは相応して、磁石弁を所定場所に固定し得る。
【００３９】
本発明の１つの実施態様において、第一及び／又は第二の磁石は、磁性材料を含む磁性材料部分と、電気磁石を含む電気磁石部分とを含み、それによって、制御手段は、電気磁石によって生成される磁場を制御するよう構成される。電気磁石によって生成される磁場の強度を制御することによって、第一及び／又は第二の保持力を制御し得る。磁性材料の使用は、取付け装置が、その通常運転中に、保持力のための源としての外部電源を継続的に必要としないことを可能にする。制御目的において機能する電気磁石用の電源としては、電池のような比較的小さな電源で十分である。それを各別個の取付け装置の固定部分として配置し得る。そのような取付け装置は完全に無線で機能可能であり、よって、通常動作中、その外部への電線を必要としない。
【００４０】
本発明の１つの実施態様において、磁性材料は永久磁石材料である。よって、必要であれば、電気磁石の磁場を用いて、磁性材料によって生成される保持力の効果を低減し或いは強化し得る。永久磁石の磁場及び電気磁石の磁場を、そのように既知の方法において、相互の効果を相殺するよう或いは互いに強化し合うよう設定し得る。換言すれば、本発明に従った保持力をもたらすために永久磁石材料の磁場を使用可能であり、保持力を、必要であれば、電気磁石の磁場を用いて及び／又は機械的に弱化又は強化し得る。よって、取付け装置の取外し（分離）又は取付け（付着）は、電気磁石の助けを受けて、第一又は第二の永久磁石によって創成される磁束を弱め或いは強めることによって起こる。磁石の適切な寸法及び所要の電流及び材料を各状況のために別個に選択し得る。例えば、一部の場合には、それが目的でないならば、永久磁石が消磁されないよう注意しなければならない。
【００４１】
本発明の１つの実施態様において、磁性材料は、消磁可能で再励磁可能な磁性材料であり、それによって、必要なときには、磁性材料を、そのように既知の方法において、電気磁石の磁場を用いて消磁し且つ再励磁し得る。換言すれば、保持力は、電気磁石の助けを受けて磁性材料を励磁することによってもたらされる。電気磁石の助けを受けて磁性材料を消磁することによって、保持力を低減し得るし、除去さえし得る。磁石の適切な寸法及び所要の電流及び材料を各状況のために別個に選択し得る。
【００４２】
本発明の１つの実施態様において、磁石の部分を互いに移動し合うことによって磁石のスイッチを部分的に機械的にオンオフし得る。取付け装置は、例えば、永久磁石部分を含む中心部を有し得る。中心部は、磁石の残部に対して移動可能に配置される。中心部は、永久磁石の出力の助けを受けて、磁石の他の部分に付着されたままであり、磁石の内側にある磁束の閉塞回路の部分を維持する。典型的には、例えば、作業対象の物体又は作業ベースのような、磁石に取り付けられるべきピースは、磁石の外側にある磁束の閉塞回路の一部を形成する。電気磁石コイルは、典型的には、中心部の周りに適切に配置される。電流が特定の方向においてコイルに導かれるとき、コイルによって生成される磁場は、永久磁石の磁場を弱める。特定の強度の磁場で、中心部は磁石の他の部分から分離され、それによって、磁束の閉塞回路は破壊され、磁力は弱まり、磁石のスイッチが切られる、即ち、磁石の保持はオフにされる。
【００４３】
保持が分離されるときとは反対の方向において電流がコイルに導かれるよう、移動する中心部を含む磁石の保持のスイッチが入れられる。よって、電流はコイルの方向において誘導され、それは永久磁石の磁場を強める。今や、コイルの磁場は、中心部をコイルの磁場に向かって引き寄せ始める。最終的に、保持力が十分に増大すると、磁石の内側の磁束の閉塞回路は再び閉じられる。把持するために磁石が使用されるピースは、磁石の外側の回路を閉じる。磁束の回路が閉じられるときに電流が依然として増大しているならば、保持力を幾重にさえも増大し得る。移動する中心部に関連する永久磁石部分は、例えば、ネオジム磁性材料であり得る。この脈絡において、しばしば、ネオジム磁性材料を、その成分に従って、より短い名称のネオジムと呼ぶ。
【００４４】
本発明の１つの実施態様では、１つ又はそれよりも多くのバネが、移動する中心部と磁石の他の部分との間に配置される。バネの跳ね返り要因(springback factor)は、中心部を磁石の残部から離れる方向に押す、即ち、磁束の閉塞回路を破壊するよう構成される。その場合、この跳ね返り要因は、永久磁力で抗される。コイルで生成される磁場が永久磁場を弱めるために使用されるとき、電気磁場の特定の強度で、バネは中心部を磁石の他の部分から離れる方向に押す強度を有する。よって、閉塞回路は破壊され、磁力は弱められ、磁石のスイッチは切られる、即ち、磁石の保持はオフにされる。そのような磁石のスイッチをオンにするならば、磁場がバネの跳ね返り要因よりも強いとき、中心部及び中心部に取り付けられる永久磁石部分は移動し始める。前記バネを使用することによって、コイルと永久磁石との間の関係を調節し得る。バネの跳ね返り要因は、磁石のスイッチオフの一部を管理し、それによって、バネがない場合に必要とされるよりも幾分小さくコイルを作製し得る。
【００４５】
本発明の１つの実施態様において、取付け装置の第一磁石及び／又は第二磁石は、
−  シェル及び中心部を含み、シェル及び中心部は、磁束を把持対象のピースに誘導するよう配置される。中心部は、磁束の回路を開閉するために、保持位置と開放位置との間で磁石の残部に対して移動可能であるよう構成される。
【００４６】
−  永久磁石を含み、永久磁石は、磁場を形成し、それによって、磁石の残部に関して、即ち、保持位置において、中心部を維持する。
【００４７】
−  電気磁石コイルを含み、電気磁石コイルは、磁石の残部に関して中心部を分離するために、即ち、中心部を開放位置に移動するために、必要なときに、永久磁石によってもたらされる磁束を少なくとも部分的に消すために中心部の周りに配置される。
【００４８】
本発明の１つの実施態様において、取付け装置は、
−  コイルを用いて生成される磁場の助けを受けて磁束が十分に弱められるとき、磁石の中心部が磁石の他の部分から分離するのを助ける１つ又はそれよりも多くのバネを含む。よって、１つ又はそれよりも多くのバネが、移動する中心部と磁石の他の部分との間に配置される。
【００４９】
本発明の１つの実施態様において、磁石、即ち、典型的には、その移動する中心部は、コイル内に導かれる電流パルスを用いて、保持位置と開放位置との間で制御される。パルスの期間は、例えば、１秒の約半分又は０．１〜１秒である。
【００５０】
保持位置において、電流パルスは、バネが中心部の部分を磁石の残部から離れる方向に移動し、よって、磁束の閉塞回路を開放する程度まで、磁束のスイッチをオフにする。よって、磁石は開放位置に移動する。開放位置は、反対のパルスで保持位置に変更され、それは磁束を増大させるので、中心部は移動して磁石の残部と接触し、それによって、磁束回路は再び閉じられる。
【００５１】
例えば、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号をコイルにもたらすことによって、例えば、プロセッサの助けを受けて、磁石の移動を制御された方法において制御し得る。制御は電流のレベルを変更することによっても起こり得る。ＰＷＭ信号は、信号の非活性時間に関して信号の活性時間を選択し得ることを意味する。例えば、１０秒の全期間を備えるパルスは、信号がオンであるときの０．５秒部分と、信号がオフであるときの０．１秒部分とで構成される。
【００５２】
本発明の１つの実施態様において、磁石の中心部は、一端部で狭窄された形状を有し、その形状は、より大きな永久磁石及びコイルの使用を可能にする。同時に、磁石の保持も向上する。
【００５３】
本発明の１つの実施態様において、把持対象のピースと接触するべきシェルの縁部は、磁石の保持を向上するために、より薄肉になるよう、面取りされる。
【００５４】
ＡｌＮｉＣｏ、ネオジム磁石（即ち、ＮｄＦｅＢ、ＮＩＢ、又は、Ｎｅｏ磁石）のような所謂希土類磁石、又は、セラミック磁性材料のような異なる磁性材料から、取付け装置の磁石の磁性部分を実現し得る。例えば、ＡｌＮｉＣｏ磁性材料は、消磁可能で再励磁可能な磁性材料として適している。ＡｌＮｉＣｏは、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）及びコバルト（Ｃｏ）から製造される金属合金である。追加的に、鉄、銅、及び、チタンが合金中に存在し得る。典型的な合金比率は、Ａｌが８〜１２％、Ｎｉが１２〜２６％、Ｃｏが５〜２４％、最大で６％の銅及び１％のチタン、残余がＦｅである。永久磁性材料として、例えば、ＮｄＦｅＢ及び／又はセラミック磁性材料を使用し得る。ネオジム磁石は、希土類磁石であり、ネオジム、鉄、及び、ボロンの合金である。セラミック磁石は、粉末冶金法で製造される磁石であり、大量の金属酸化物を有する。例えば、セラミックフェライトは、強磁性セラミック材料であり、酸化鉄、ボロン、及び、バリウム又はストロンチウム又はモリブデンを有する。適切な磁性材料の一部の例は、ＡｌＮｉＣｏ５、ＮｄＦｅＢ４０、及び、セラミック８である。
【００５５】
使用される磁性材料及びそのときの必要に依存して、磁性クランプの外法寸法は異なる。磁性材料部分を、例えば、円筒形に形成し得る。円筒形の磁性材料部分の直径は、例えば、２００ｍｍ未満、１００ｍｍ未満、５０ｍｍ未満、２５〜２００ｍｍ、２５又は５０〜１００ｍｍであり得る。磁性材料部分の高さは、例えば、１００ｍｍ未満、５０ｍｍ未満、１０ｍｍ未満、２５〜１００ｍｍ、１〜２５ｍｍ、又は、０．５〜３ｍｍであり得る。保持を向上するために、磁性材料の直径は、例えば、中心部よりも１０〜３０％だけ大きくてもよい。
【００５６】
本発明に従った１つの実施態様において、取付け装置の制御手段は、制御データを送信するために、無線受信器及び／又は送信器を含む。
【００５７】
本発明に従った１つの実施態様において、取付け装置は、通常の使用において、完全に無線で機能する。換言すれば、取付け装置によって必要とされる電気は無線で充電され、取付け装置への並びに取付け装置からのデータ移動は無線で行われる。
【００５８】
本発明に従った１つの実施態様において、取付け装置の制御手段は、電気磁石のような、取付け装置の保持手段のための制御装置を含む。
【００５９】
この本文は作業対象の物体を作業ベースに取り付けるための取付け装置及び構成を主として議論しているが、本発明の他の特徴が、そのような本発明に従った制御可能な効果を備える磁石及び多くの他の実施態様において使用される磁石であることは明らかである。この本文中で述べられる全ての実施態様の実施例は及び代替例は、適用可能であるときには、本発明の第二の特徴に従った磁石に関しても適する。本発明に従った取付け装置を本発明に従った制御可能な効果を備える磁石の１つの実施態様として見ることができる。有利な実施態様において、磁石のスイッチは、磁石の部分を互いに移動し合うことによって部分的に機械的にオンオフされる。磁石は、例えば、永久磁石部分を含む中心部を有し、中心部は磁石の残部に関して移動可能であるよう構成され、中心部を少なくとも部分的にコイルの内側に配置し得る。１つ又はそれよりも多くのバネを、上述した方法において、中心部と磁石の残部との間に配置し得る。
【００６０】
本発明の１つの実施態様において、磁石は所謂双安定磁石として使用される。双安定磁石を開閉するには、少量のエネルギで十分である。エネルギを使用することなく、双安定磁石のスイッチをオン状態及びオフ状態に維持し得る。よって、プロセスにおいて使用されるエネルギの量を減少するために、本発明に従った構成を使用し得る。
【００６１】
本発明の１つの実施態様において、磁石は、エネルギを生成するためにも同時に使用し得る、電気的に制御可能な衝撃吸収器として機能する。コイルの内側に移動する中心部の移動を減速するために、コイルの磁場を使用し得る。もし、例えば、ネオジムを含む中心部がコイルの内側に移動されるならば、コイル内に電流が生成される。よって、これは電気エネルギを生成する発電機である。
【００６２】
本発明に従った磁石を金属表面に沿って移動する用途において使用し得る。そのような用途の例は、例えば、船舶の底部を洗浄するための手段、溶接及び塗装ロボットのような様々な他のロボットである。これらの用途では、装置は金属表面に沿って移動され、よって、それらは強力で堅固に保持する磁石である必要がある。そのような磁石は、有利に、少量のエネルギでも制御可能である。
【００６３】
少なくとも開放位置と閉塞位置との間で磁性弁(magnetic valves)及び磁性錠(magnetic
locks)を制御するために本発明に従った磁石を使用し得る。既存技術に従った磁性弁及び磁性錠は、それらのスイッチをオン状態及びオフ状態に維持するためにエネルギを必要とするのに対し、本発明に従った実施態様は、状態を変更するためにエネルギを必要とするに過ぎない。
【００６４】
中心部は移動するように構成されるので、移動を制御するために本発明に従った磁石を使用し得る。この移動する中心部を小さなパルスで移動可能であり、それによって、バネは解放され、移動が生成され、それは、新しいパルスを待つために、常にその極端位置に留まる。
【００６５】
添付の概略的な図面を参照して本発明を以下により詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に従った取付け装置を示す概略図である。
【図２】図１の取付け装置５を示す分解図である。
【図３】本発明に従った第二の取付け装置を示す概略図である。
【図４】図３の取付け装置を示す分解図である。
【図５】開放されたときの本発明に従った磁石を示す概略図である。
【図６ａ】本発明に従った第三の取付け装置の詳細を示す部分断面図である。
【図６ｂ】本発明に従った第四の取付け装置の詳細を示す部分断面図である。
【図７ａ】本発明に従った取付け装置内に磁束のシミュレーションを示す模擬図である。
【図７ｂ】本発明に従った取付け装置内に磁束のシミュレーションを示す模擬図である。
【図７ｃ】本発明に従った取付け装置内に磁束のシミュレーションを示す模擬図である。
【図８】本発明に従った構成を示す概略図である。
【図９】２つのレバープライヤが取り付けられた状態の本発明に従った取付け装置を示す概略図である。
【図１０】本発明に従った取付け装置のための充電台を示す概略図である。
【図１１】作業場を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
明瞭性のために、異なる実施態様における少なくとも一部の対応する部分のために同じ参照番号が使用されている。
【００６８】
図１及び２中に示される主として円筒形に形成される取付け装置１１の中央には、ＲＦ信号を通過させる繊維ガラス又は何らかの他の材料のような、適切な材料から製造されるシェル３がある。取付け装置の制御信号がＲＦ信号以外のもの、例えば、光であるならば、シェルの材料は、その目的に適した何らかの他の材料であり得る。取付け装置の他の部分はシェルの上で支持され、或いは、それらはシェルの内側に配置されるか、ネジで一体に接合される。装置１０の下方縁部には、第一磁石８があり、第一磁石８は、装置１０を作業ベースに取り付けるためにある。装置１０の上方縁部には、第二磁石１があり、第二磁石１は、その構成において、第一磁石８に対応し、その第二磁石１は、装置１を作業対象の物体に取り付けるためにある。磁石の構成は、図２、４及び５中により詳細に示されている。
【００６９】
電気磁石部分１１、即ち、電気磁石は、永久磁性材料で製造される磁性材料部分９の内側に配置される。電気磁石１１のコイルは、図面中に破線１２で極めて図式的に描写されている。電池６及び２つの回路板２，７が、第一磁石と第二磁石との間で、シェル３の内側に配置されている。シェル３は、開放可能な保守ハッチ５を有し、保守ハッチ５は、例えば、電池６の充電を可能にするよう、シェルを通じて通り、ＬＥＤ光源もシェル３を通じて配置され、ＬＥＤ光源を、例えば、電池６の充電状態を示すために或いは電池が充電中であるか否かを示すために使用し得る。例えば、第一磁石又は第二磁石のスイッチがオン又はオフであるか否かを示すためにもＬＥＤを使用し得る。
【００７０】
下方の、即ち、第一の回路板７には、例えば、電気磁石１１、温度計、及び、電池用の充電装置のための、制御電子装置がある。上方の第二の回路板２には、取付け装置１０とその外部の制御ユニットとの間で、取付け装置１０の制御情報及び動作情報を送信するための無線通信(radio)送信器／受信器がある。
【００７１】
図３及び４は、取付け装置１０を示しており、取付け装置１０は、その形状において、主として立方柱(cubic prism)又は直方柱(rectangular prism)である。上方磁石１は、取付けネジ１３で装置の残部に取り付けられる。下方磁石８は、取付けネジ１４で装置の残部に取り付けられる。上方磁石１と下方磁石８との間には、シェル３がある。シェル３の内側には、当該構成を支持する接続パイプ１５が配置されており、上方磁石１は、接続パイプ１５を用いて、下方磁石８に接続される。とりわけ、回路板２が接続パイプの間に、即ち、所謂フレーム部分内に配置される。選択スイッチのような装置によって必要とされる電気構成部品が回路板２に取り付けられ、その選択スイッチによって、取付け装置１０の動作を手動で制御し得る。選択スイッチ１６から、例えば、上方磁石１及び下方磁石８のスイッチをオン及びオフの間で切り換え得る。加えて、取付け装置１０のスイッチを切る命令又はスイッチが切られた取付け装置１０を活性化する命令を与えるために、選択スイッチ１６を使用し得る。選択スイッチ１６は、１つ又はそれよりも多くのＬＥＤ表示器を有し得る。１つ又はそれよりも多くのＬＥＤ表示器から、「開放」又は「閉塞」又は「システム故障」のような磁石の状態についての異なる情報を見ることができる。電池７は、回路板２や、電池用の充電電流を充電装置からもたらすための電気充電コネクタ１７にも取り付けられる。充電コネクタ１７は、例えば、細片状(ストリップ状)であってもよい。選択スイッチ１６を使用するために、開口１８がシェル３内に形成される。シェル内には充電コネクタ１７用の開口（図示せず）もある。
【００７２】
数ある部品の中でも、ＲＦ送信器及び受信器や、磁石及びプロセッサの状態を監視するセンサや、とりわけ、データ通信、動作の中断を管理するソフトウェアや、アラームのような、通信のために必要とされる部品も、回路板２に取り付けられる。通信は、例えば、取付け装置１０を制御する装置との直接的な双方向通信、即ち、インターフェース、又は、他の取付け装置及び／又はインターフェースへのメッセージ（通信文）の転送(forwarding)であり得る。例えば、上方磁石１又は下方磁石８の状態、電池の温度、電池の充電レベルの弱化、又は、他の異常によって、動作の中断を引き起こし得る。例えば、その超過が中断を引き起こす、取付け装置を制御するプログラムの限界値として、動作の中断を設定し得る。
【００７３】
図５は、本発明に従った下方磁石８を分解して示している。例えば、図３及び４に示される下方磁石８は、図５に示される構成を有し得る。図３及び４中の上方磁石１は、対応する構成を有し得る。磁石の中心部３０は、背板２３と、一体に取り付けられるネオジム磁石２４及びスライド２５とを含む。押板２７の取付けネジ２６が、押板２７を背板２３に取り付ける。止めネジ３１が下方磁石８の部分を一体に保持する。中心部３０は下方磁石８の残部に対して移動可能に配置される。中心部が下方位置にあるとき、中心部は部分的に電気磁石のコイル２９の内側に落ち着く。押しバネ３２が中心部３０を上向きに、即ち、コイル２９と中心部の底板２２とから離れる方向に押そうとするように、押しバネ３２が止めネジ３１の周りに配置される。それによって、押しバネ３２は、コイル２９が下方磁石８のスイッチを切ること及び下方磁石８のスイッチが切れた状態を維持することを助ける。例えば、コイル２９が下方磁石８のスイッチを完全に切らず、押しバネ３２が既に中心部３０を押し離し得るならば、磁石のスイッチは、これらの間の協働によって切られる。押板２７はスライド２５を所定位置に中心化し、押しバネ３２の押し力をスライド２５に伝える。
【００７４】
図５中の下方磁石５が把持するピース（片）は、下方磁石８の下方表面に対して配置される。真鍮板２０及び２１が、磁石のシェル１９の内側の底部及びそれらの間の中心部の下方リング２２に配置される。下方磁石８が外側から見ることのできる移動部分を有しないように、中心部の下方リング２２は、最外側の真鍮板２０を用いてシェル１９に取り付けられる。より小さな真鍮板２１は、中心部の下方リング２２に取り付けら、それによって、磁石の下方表面は均一である。その下方位置において、磁束が把持対象のピース（把持されるべきピース）を通り得るよう、中心部３０は中心部の下方リング２２と接触する。中心部３０が持ち上げられるとき、把持されるべきピースへの磁束の通過は阻止される。下方磁石のシェル１９は、磁束を導く部分として機能する。相応して、図３及び４に見られる上方磁石のシェル４７は、上方磁石１内の磁束を導く部分として機能する。磁束がシェル１９から中心部３０に漏れ得ないよう、真鍮板２０及び２１は磁束を絶縁する。シェル１９の下方縁部には、斜面部２８があり、斜面部２８は、把持対象のピースと接触するためにある。より大きな保持力を達成し且つ磁石の表面付着を増大するために、斜面部２８は磁束を誘導(steer)する。よって、斜面部２８の故に、磁石は薄い板も保持する。
【００７５】
スライド２５は底部に向かって狭くなる。よって、中心部３０は狭窄される、即ち、先細く（テーパ状に）される。狭窄される中心部３０の周りにより大きなコイル２９を配置し得る。より大きなコイル２９は、より大きな効果の使用を可能にし、それによって、ネオジム磁石２４のような、より大きな永久磁石を使用し得る。よって、狭窄された中心部を用いて、狭窄部のない中心部よりも大きな保持力が達成される。
【００７６】
図６ａは、本発明に従った第三の取付け装置の詳細の部分断面図を示している。図６ｂは、本発明に従った第四の取付け装置の詳細の部分断面図を示している。図６ａ及び６ｂでは、磁石が把持するためにあるピース３３は、可視的に描写されている。背板２３、シェル１９、ネオジム磁石２４、スライド２５、電気磁石コイル２９、及び、中心部の下方リング２２が図面中に見られる。背板２３、ネオジム磁石２４、一体に取り付けられるスライド２５は、移動する中心部３０を形成する。図６ａと図６ｂとの間の相違は、中心部３０の表面と、磁石の残部、即ち、図面中のシェル１９とは、図６ｂでは、接触スポット３４において垂直である、即ち、中心部の移動の方向にあることである。図６ａにおいて、接触スポット３４における対応する表面は、中心部３０の移動に対して傾斜している。図６ｂにおける解決策を用いるならば、一部の状況において、磁束の回路の開閉は、より効率的である。
【００７７】
図７ａ、７ｂ、及び、７ｃは、本発明に従った取付け装置の下方磁石８内の磁束のシミュレーションを示している。図７ａは、中心部３０が下方位置にあるときの、即ち、磁石が保持位置にあるときのシミュレーションモデルを示しているに過ぎない。図７ｂにおいて、状況は図７ａにおけると同じであるが、磁束のシュミレーション（模擬実験）された通路は、線で図面中に描写されている。図７ｂにおいて、中心部３０は、磁石の残部、即ち、シェル１９から離れる方向に持ち上げられている。よって、磁石は開放位置にある。磁束の通路がどのようにして開放位置に侵入するかを図面から見ることができる。
【００７８】
図８は、物体を作業ベースに取り付けるための本発明に従った構成を示している。当該構成は、制御ユニット、即ち、インターフェース３５と、本発明に従った３つの同じ取付け装置１０，１０’，１０”とを含む。制御ユニット３５は、制御システム（図示せず）から取付け装置にメッセージを送信する。制御ユニットは、所謂Ｉ／Ｏ入口を有し、制御ユニットを、例えば、５Ｖ、１２Ｖ、又は、２４Ｖで制御し得る。制御システムは、ロボット（図１１を参照）、溶接装置、切断装置、又は、他の対応するプログラム可能な装置であり得る。制御ユニット３５のプロセッサ上で動作し得るプログラム内で、それは特定のＩ／Ｏ命令が到達したときに行われるべきものとして予め定められる。Ｉ／Ｏは、例えば、８ビット、１６ビット、３２ビット、又は、６４ビットであり得る。
【００７９】
ロボットは、例えば、制御ユニットに命令［３２］を与える。それは、例えば、「取付け装置の上方磁石を開放せよ」を意味する。制御ユニットは、その入口ポート内で命令［３２］を読み取る。取付け装置１０の上方磁石のＭＡＣアドレスは５４３２１であるという情報が、予めソフトウェア内にプログラムされる。よって、制御ユニットはアドレス５４３２１に命令［３２］を送信する。取付け装置１０内のプロセッサ内のソフトウェアは、命令［３２］が到達するとき、上方磁石が開放されなければならないことを知る。システム内の取付け装置は同じであり得る。それらのＭＡＣアドレスだけが個別である。取付け装置のＭＡＣアドレスは、制御ユニットでプログラム可能であるので、取付け装置がシステム内にプログラムされる限り、如何なる利用可能な取付け装置１０，１０’，１０”も命令を受信し得る。よって、取付け装置のうちの１つが使用されていないとしても、ロボット内のプログラムを変更不要である。システム内には、幾つかの立方体が同時にあり得るし、数百の立方体さえも同時にあり得る。
【００８０】
作業対象のピース（作業されるべきピース）３３を把持するのを補助する様々な工具を、本発明に従った取付け装置１０に接続し得る。図９は、２つのレバープライヤ３９が取り付けられた取付け装置１０を示している。
【００８１】
図１０は、本発明に従った取付け装置のための充電台４０を示しており、充電台４０は、取付け装置のための６つの場所を有する。取付け装置１０が必要とされないとき、取付け装置１０は、充電台４０内に格納される。充電台４０は、充電装置（図示せず）を有し、充電装置は、図３及び４に示される充電コネクタ１７に適したコネクタのような、取付け装置１０に適した充電手段を有する。よって、充電台４０内の取付け装置１０の電池を充電し得る。立方体(cube)が充電台内に設置されるとき、取付け装置のための場所の縁部４２は、立方体も有利に位置付ける。
【００８２】
図１１は、本発明に従った構成が使用される、ロボット４３の作業場所を示している。作業場所は、１８個の取付け装置１０と、それらのための充電台４０とを有し、充電台４０は、工具台４４内に配置される。金属製の作業表面４５は空である。ロボットは、磁性工具４６を有し、ロボットは、磁性工具を用いて、充電台４０から取付け装置１０を取り、それらを作業表面４５の上に配置する。ロボットが取付け装置１０から所望の治具(jig)を組み立てるとき、ロボットは作業対象のピースを治具内に配置し、工具を変更し、そして、作業を開始する。
【００８３】
例えば、本発明の実施態様の動作を以下に記載する。取付け装置１０の回路板２の上のプロセッサを用いて実行されるソフトウェアに基づき、所望の大きさの電流がコイル２９に誘導される(steered)。電流が特定の方向においてコイルに導かれるとき、コイルによって生成される磁場は、永久磁石２４の磁場を弱める。特定の強度の磁場で、移動する中心部３０は、磁石の残部から離れる方向に移動する。取外しが起こるのは、例えば、バネ３２が、中心部３０をフレームから離れる方向に、開放位置に押す強度を有するときである。よって、磁束は通り得ず、磁力は弱められ、磁石のスイッチは切られる、即ち、磁石の保持力はオフにされる。下方磁石８の保持がオフであるとき、それを作業表面４５の金属の上に或いは他の取付け装置の上に配置し得る。然る後、保持が切り外されるときとは反対の方向において、電流がコイル２９内に導かれる。よって、電流はコイルの方向に誘導され、それは永久磁石２４の磁場を強める。コイルの磁場は今や永久磁石部分２４をそれに向かって引き寄せ始める。最後に、例えば、磁場がバネ３２の跳ね返り要因（スプリングバック要因）よりも強いとき、中心部３０、即ち、スライド及びそれに取り付けられる永久磁石部分２４は、保持位置に向かって移動し始める。最終的に、力が十分に増大したとき、磁束の回路が再び閉塞される。よって、磁石はより多くの保持力を受ける。永久磁石部分２４は、例えば、ネオジム磁石であり得る。
【００８４】
ロボットが構成を制御する本発明の実施態様の動作を以下に記載する。制御ユニット３５は、「取付け装置１０の上方磁石１を開放せよ」という命令をロボット４３から受信する。制御ユニット３５は、メッセージを取付け装置１０に送信する。取付け装置１０は、メッセージを受信し、命令に従って上方磁石１を開放する。上方磁石が取付け装置１０を開放するとき、取付け装置１０は、メッセージを制御ユニット３５に送信し、メッセージを観察し、ロボット４３によって読み取られるよう、メッセージを制御ユニットのＩ／Ｏ部分に転送する。「取付け装置１０の上方磁石１は開放される」。よって、ロボットは、そのメッセージが受信されて命令が実現されたことを検証し得る。
【００８５】
ロボットが構成を制御する本発明の他の実施態様を以下に記載し得る。制御ユニット３５は、「取付け装置１０の上方磁石１を開放せよ」という命令をロボット４３から受信する。制御ユニット３５は、そのメッセージを取付け装置１０に送信する。取付け装置１０が所定の時間枠内にそのメッセージに応答しないならば、制御ユニット３５は再試行する。取付け装置１０が依然として返答しないならば、制御ユニット３５は転送命令を与える。制御ユニット３５は、そのメモリ内に、システムがどの取付け装置を使用中に有するかに関する情報を有し、それは最も近い他の取付け装置にメッセージを転送するよう要求する。取付け装置１０’は、今やメッセージを転送する要求を受信し、メッセージを取付け装置１０に転送する。取付け装置１０は、その上方磁石を開放し、取付け装置１０’に応答する。「取付け装置１０の上方磁石１は開放している」。取付け装置１０’は、メッセージを制御ユニット３５に転送し、制御ユニット３５は、メッセージをロボット４３に転送する。よって、メッセージは受信され、命令は認識される。システムは、それ自体、このように機能し、よって、使用者は、メッセージが受信されたことを別途観察する必要がない。システムの如何なる取付け装置も、システム内の任意の他の取付け装置への送信器として機能し得る。取付け装置のプロセッサ内の対応するプログラムを制御ユニット３５内におけるようにプログラムすることも可能であり、それによって、取付け装置自体が、別個の制御ユニット３５を必要とせずに、他のコントローラとして機能し得る。
【００８６】
磁石が保持位置になければならないときに中心部が移動しようとするならばプロセッサに情報をもたらすセンサを、移動する中心部内に、例えば、背板内に配置し得る。保持位置において中心部が磁石の残部に対して移動するということは、磁石が分離する(detaching)ことを意味する。よって、適切な方向においてコイルにより多くの電流をもたらすことによって、プロセッサは磁石の保持力を増大することができ、それは磁束を強める。システムが確実であるために、必要に応じた保持及び強度増加のそのような能動的な監視は重要である。例えば、溶接時、切断時、及び、対応する状況において、保持に関する実時間情報が必要とされる。よって、異なる締結具、例えば、レーザ溶接において使用される締結具の状態の実時間監視が可能になる。
【００８７】
本発明を用いるならば、ロボットのような作業機械が、本発明に従った取付け装置から取り扱う物体及び可能な追加的なピースのために、それ自体のための所要の形状の持上げ装置を組み立て得る。
【００８８】
図面は本発明に従った幾つかの好適実施態様を示しているに過ぎない。本発明の主要な着想に関して二次的に重要な事実、本発明によって場合によっては必要とされる電気ケーブル、データ通信装置、又は、支持構造のような既知の事実は、図面中に別途示されていない。本発明が上述の実施例のみに限定されず、本発明が以下に提示する請求項の範囲内で異なり得ることは、当業者に明らかである。従属項は本発明の一部の可能な実施態様を提示し、よって、上述の実施例及び実施態様は、本発明の保護範囲を制限するものと解釈されてはならない。
【図１】
2013532372.tif 000003
【図２】
2013532372.tif 000004
【図３】
2013532372.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
2013532372.tif 000009
【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2013532372.tif 000015
【図１１】
2013532372.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月27日(2012.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石であって、
−  シェル及び中心部と、
−  永久磁石と、
−  電気磁石コイルとを含み、
前記シェル及び前記中心部は、磁束を把持対象のピースに案内するよう配置され、前記中心部は、前記磁束の回路を開閉するために、当該磁石の残部に関して可動であるよう構成され、
前記永久磁石は、磁場を形成し、それによって、当該磁石の残部に関して前記中心部を維持し、
前記電気磁石コイルは、必要なときに、前記永久磁石によってもたらされる前記磁束を部分的に消すために、少なくとも部分的に前記中心部の周りに配置されることを特徴とする、
磁石。
【請求項２】
当該磁石は、
−  １つ又はそれよりも多くのバネを含み、該１つ又はそれよりも多くのバネは、前記永久磁石によってもたらされる前記磁束が、前記電気磁石、即ち、前記コイルによってもたらされる磁場の故に十分に弱まるときに、当該磁石の前記中心部と前記他の部分とを互いに機械的に分離するよう配置されることを特徴とする、
請求項１に記載の磁石。
【請求項３】
前記中心部の形状は、前記コイルの内側にあるべき部分で狭窄されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の磁石。
【請求項４】
前記把持対象のピースと接触するべき前記シェルの縁部が、より薄肉になるよう、面取りされることを特徴とする、請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の磁石。
【請求項５】
作業対象の物体を作業ベースに取り付けるための取付け装置であって、
−  当該取付け装置の第一端部にある第一保持手段、即ち、第一磁石を含み、該第一磁石は、当該取付け装置を前記作業ベースに、他の取付け装置に、或いは、前記作業対象の物体に取り付けるための第一保持力を生成するよう配置され、
−  当該取付け装置の第二端部にある第二保持手段を含み、該第二保持手段は、当該取付け装置を前記作業ベースに、他の取付け装置に、或いは、前記作業対象の物体に取り付けるための第二保持力を生成するよう配置され、
−  前記第一及び第二の保持手段によって生成される前記保持力を制御するための制御手段とを含み、
前記第一磁石は、請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の磁石であることを特徴とする、
取付け装置。
【請求項６】
前記第二保持手段は、請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の第二磁石であることを特徴とする、請求項５に記載の取付け装置。
【請求項７】
前記制御手段は、電池のような電力源と、前記第一磁石及び／又は前記第二磁石の機能を制御するために、電流を前記電力源から前記第一磁石及び／又は前記第二磁石に制御された方法で導くための手段とを含むことを特徴とする、請求項５又は６に記載の取付け装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記第一磁石及び／又は前記第二磁石が別個に制御可能であるよう構成されることを特徴とする、請求項６に記載の取付け装置。
【請求項９】
当該取付け装置は、前記制御手段の制御信号を受信するための無線受信器を含むことを特徴とする、請求項５乃至８のうちのいずれか１項に記載の取付け装置。
【請求項１０】
当該取付け装置は、フレームを含み、該フレームの異なる端部には、前記第一磁石及び／又は前記第二磁石が取り付けられ、前記フレームの長さを所望に選択し得ることを特徴とする、請求項６又は８に記載の取付け装置。
【請求項１１】
当該取付け装置は、フレームを含み、該フレームの異なる端部には、前記第一磁石及び／又は前記第二磁石が取り付けられること、並びに、前記フレームは、所望の位置において曲げられるよう構成されることを特徴とする、請求項６又は８に記載の取付け装置。
【請求項１２】
作業対象の物体を作業ベースに取り付けるための構成であって、
−  請求項５乃至１１のうちのいずれか１項に記載の少なくとも１つの取付け装置と、
−  前記取付け装置の前記第一磁石及び／又は前記第二磁石のための制御信号を生成するための制御ユニットと、
−  前記制御信号を前記取付け装置の前記制御手段に送信するためのデータ移動装置とを含むことを特徴とする、
構成。
【請求項１３】
当該構成は、ロボット又は対応するＮＣプログラム可能な装置を含み、該ロボット又は対応するＮＣプログラム可能な装置は、前記取付け装置を前記作業ベース上の所望の場所に配置するための手段を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の構成。
【請求項１４】
取付け装置を用いて作業対象の物体を作業ベースに取り付けるための方法であって、
−  第一保持手段、即ち、第一磁石によって生成される第一保持力の助けを受けて、取付け装置を、その第一端部によって、前記作業ベースに、他の取付け装置に、或いは、前記作業対象の物体に取り付けるステップと、
−  第二保持手段によって生成される第二保持力の助けを受けて、前記取付け装置を、その第二端部によって、前記作業ベースに、他の取付け装置に、或いは、前記作業対象の物体に取り付けるステップとを含み、
当該方法は、１つ又はそれよりも多くの請求項５乃至１１に記載の取付け装置及び／又は請求項１２若しくは１３に記載の構成を使用するステップを含むことを特徴とする、
方法。
【請求項１５】
当該方法は、
−  前記磁束の回路を開閉するために、即ち、前記磁石の状態を保持位置と開放位置との間で変更するために、前記磁石の残部に対して前記中心部を移動するステップと、
−  前記磁束の前記回路が閉塞されるとき、即ち、前記磁石が前記保持位置にあるとき、前記永久磁石の磁場を用いて、前記磁石の残部との関して前記中心部を保持するステップと、
−  前記磁石の状態を前記開放位置に変更するために、前記中心部の周りに配置される前記電気磁石コイルを用いて磁場を生成することによって、必要なときに、前記永久磁石によってもたらされる前記磁束を少なくとも部分的に消すステップとを含むことを特徴とする、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
当該方法は、
−  １つ又はそれよりも多くのバネを用いて力を生成し、該力は、前記電気磁石、即ち、前記コイルによって生成される前記磁場の故に、前記永久磁石によって生成される磁場が十分に弱まるときに、前記磁石の前記中心部と前記他の部分とを互いに機械的に分離するよう働くことを特徴とする、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
当該方法は、
−  センサを用いて、前記磁石の残部に関する前記中心部の移動を監視し、前記磁石が保持位置にあるときに移動が検出されるならば、前記磁石の前記保持力は、前記電気磁石コイルにより多くの電流をもたらすことによって増大されることを特徴とする、
請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項１８】
水中での請求項５乃至１１のうちのいずれか１項に記載の取付け装置の使用。
【国際調査報告】
2013532372.tif 000017
2013532372.tif 000018
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