(57)【要約】  少なくとも３つの状態に構成され得る磁気結合デバイスが開示される。様々な状態は、別の永久磁石に対して永久磁石の位置を変更すること、および永久磁石を取り囲むコイルでの電流レベルを変更することのうちの１つ以上を通して提供され得る。
2021515391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体上に位置付けられた強磁性ワークピースに磁気的に結合するための磁気結合デバイスであって、
ハウジングと、
前記ハウジングによって支持されており、かつ前記強磁性ワークピースに接触するのに適した、複数のワークピース接触インターフェースと、
前記ハウジングによって支持されており、かつアクティブなＮ−Ｓ極ペアを有する、第１の永久磁石と、
前記ハウジングによって支持されており、かつアクティブなＮ−Ｓ極ペアを有する、第２の永久磁石であって、前記第１の永久磁石に対して移動可能である、第２の永久磁石と、
前記第２の永久磁石に動作可能に結合されて、前記第１の永久磁石に対して前記第２の永久磁石を移動させる、アクチュエータと、
前記アクチュエータに動作可能に結合された電子コントローラであって、
（ａ）前記第２の永久磁石が、前記第１の永久磁石に対して第１の位置を有して、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第１のレベルを提供する、第１の状態であって、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の前記第１のレベルが、前記支持体に対して前記強磁性ワークピースを持ち上げるのに不十分である、第１の状態、
（ｂ）前記第２の永久磁石が、前記第１の永久磁石に対して第２の位置を有して、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第２のレベルを提供する、第２の状態であって、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の前記第２のレベルが、前記支持体に対して前記強磁性ワークピースを持ち上げるのに十分であり、磁束の前記第２のレベルが、磁束の前記第１のレベルよりも大きい、第２の状態、ならびに
（ｃ）前記第２の永久磁石が、前記第１の永久磁石に対して第３の位置を有して、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第３のレベルを提供する、第３の状態であって、磁束の前記第３のレベルが、磁束の前記第１のレベルおよび磁束の前記第２のレベルの各々よりも大きい、第３の状態の少なくとも各々に、前記第１の永久磁石に対して前記第２の永久磁石を位置付けるように、前記アクチュエータを作動させるロジックを含む、電子コントローラと、を備える、磁気結合デバイス。
【請求項２】
前記ハウジングによって支持された感知システムをさらに備え、前記感知システムが、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束のレベルを監視する少なくとも１つのセンサーを含む、請求項１に記載の磁気結合デバイス。
【請求項３】
前記アクチュエータが、ステッピングモーターであり、前記少なくとも１つのセンサーが、前記第１の永久磁石に対して前記第２の永久磁石の位置を制御する前記ステッピングモーターの出力の位置を監視することによって、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の前記レベルを監視する、請求項２に記載の磁気結合デバイス。
【請求項４】
前記電子コントローラによってアクセス可能なメモリをさらに備え、前記アクチュエータが、モーターであり、前記少なくとも１つのセンサーが、前記モーターの電流の引き込みを監視し、前記電子コントローラが、前記モーターの前記電流の引き込みを監視すること、および少なくとも１つの格納された参照値と前記電流の引き込みを比較することによって、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の前記レベルを判定する、請求項２または３に記載の磁気結合デバイス。
【請求項５】
前記電子コントローラによってアクセス可能なメモリをさらに備え、前記少なくとも１つのセンサーの第１のセンサー値が、前記第１の状態、前記第２の状態、および前記第３の状態のうちの少なくとも１つについて前記メモリ上に格納されている、請求項２〜４のいずれか一項に記載の磁気結合デバイス。
【請求項６】
前記第１のセンサー値が、前記第２の状態に対応する、請求項５に記載の磁気結合デバイス。
【請求項７】
前記第１のセンサー値が、前記第１の状態に対応し、前記第２の状態に対応する第２のセンサー値が、前記メモリ上に格納されており、前記第３の状態に対応する第３のセンサー値が、前記メモリ上に格納されている、請求項５または６に記載の磁気結合デバイス。
【請求項８】
前記電子コントローラが、前記第２の永久磁石が、前記第１の永久磁石に対して第４の位置を有して、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第４のレベルを提供する、第４の状態に、前記第１の永久磁石に対して前記第２の永久磁石を位置付けるように、前記アクチュエータを作動させるロジックを含み、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の前記第４のレベルが、前記支持体に対して前記強磁性ワークピースを持ち上げるのに十分であり、磁束の前記第４のレベルが、磁束の前記第１のレベルよりも大きく、磁束の前記第３のレベルよりも小さく、かつ磁束の前記第２のレベルよりも大きいレベルおよび磁束の前記第２のレベルよりも小さいレベルの一方である、請求項５〜７のいずれか一項に記載の磁気結合デバイス。
【請求項９】
前記少なくとも１つのセンサーが、前記第２の永久磁石の回転位置を監視することによって、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の前記レベルを監視する、請求項２〜８のいずれか一項に記載の磁気結合デバイス。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのセンサーが、前記複数のワークピース接触インターフェースの第１のワークピース接触インターフェースに関連する第１の漏れ磁束を第１の磁束センサーで監視することによって、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の前記レベルを監視する、請求項２〜９のいずれか一項に記載の磁気結合デバイス。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのセンサーが、前記複数のワークピース接触インターフェースの第２のワークピース接触インターフェースに関連する第２の漏れ磁束を第２の磁束センサーでさらに監視することによって、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の前記レベルを監視する、請求項１０に記載の磁気結合デバイス。
【請求項１２】
前記電子コントローラによってアクセス可能なメモリをさらに備え、前記第１のセンサーの第１のセンサー値が、前記第１の状態、前記第２の状態、および前記第３の状態のうちの少なくとも１つについて前記メモリ上に格納されている、請求項１１に記載の磁気結合デバイス。
【請求項１３】
前記第１のセンサー値が、前記第２の状態に対応する、請求項１２に記載の磁気結合デバイス。
【請求項１４】
前記第１のセンサー値が、前記第１の状態に対応し、前記第２の状態に対応する第２のセンサー値が、前記メモリ上に格納されており、前記第３の状態に対応する第３のセンサー値が、前記メモリ上に格納されている、請求項１２または１３に記載の磁気結合デバイス。
【請求項１５】
前記電子コントローラが、前記第２の永久磁石が、前記第１の永久磁石に対して第４の位置を有して、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第４のレベルを提供する、第４の状態に、前記第１の永久磁石に対して前記第２の永久磁石を位置付けるように、前記アクチュエータを作動させるロジックを含み、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の前記第４のレベルが、前記支持体に対して前記強磁性ワークピースを持ち上げるのに十分であり、磁束の前記第４のレベルが、磁束の前記第１のレベルよりも大きく、磁束の前記第３のレベルよりも小さく、かつ磁束の前記第２のレベルよりも大きいレベルおよび磁束の前記第２のレベルよりも小さいレベルの一方である、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の磁気結合デバイス。
【請求項１６】
前記第２の永久磁石が、前記第１の永久磁石に対して前記第２の永久磁石の位置を変更するように、前記第２の永久磁石に交差する軸の周りで前記第１の永久磁石に対して回転可能である、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の磁気結合デバイス。
【請求項１７】
前記第２の永久磁石が、前記第１の永久磁石に対して前記第２の永久磁石の位置を変更するように、前記第２の永久磁石に交差しない関係での軸の周りで前記第１の永久磁石に対して回転可能である、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の磁気結合デバイス。
【請求項１８】
前記ハウジングによって支持された第１のプラッタと、ハウジングによって支持された第２のプラッタと、をさらに備え、前記第２のプラッタが、前記第１の永久磁石に対して前記第２の永久磁石の位置を変更するように、前記第１のプラッタに対して移動可能であり、
前記第１のプラッタが、
前記第１の永久磁石を含む第１の複数の離間した永久磁石であって、前記第１の複数の離間した永久磁石の各々がＮ極側と、Ｓ極側と、を有する、第１の複数の離間した永久磁石と、
前記第１の複数の永久磁石の隣接した永久磁石の間に介在している第１の複数の極部であって、前記第１の複数の永久磁石が、前記第１の複数の極部の各極部が前記第１の複数の永久磁石の２つの永久磁石の前記Ｎ極側に隣接しているＮ極部、および前記第１の複数の永久磁石の２つの永久磁石の前記Ｓ極側に隣接しているＳ極部のうちの１つであるように配置されている、第１の複数の極部と、を備え、
前記第２のプラッタが、
前記第２の永久磁石を含む第２の複数の離間した永久磁石であって、前記第２の複数の離間した永久磁石の各々がＮ極側と、Ｓ極側と、を有する、第２の複数の離間した永久磁石と、
前記第２の複数の永久磁石の隣接した永久磁石の間に介在している第２の複数の極部であって、前記第２の複数の永久磁石が、前記第１の複数の極部の各極部が前記第２の複数の永久磁石の２つの永久磁石の前記Ｎ極側に隣接しているＮ極部、および前記第２の複数の永久磁石の２つの永久磁石の前記Ｓ極側に隣接しているＳ極部のうちの１つであるように配置されている、第２の複数の極部と、を備える、請求項１７に記載の磁気結合デバイス。
【請求項１９】
前記第２の永久磁石が、前記第１の永久磁石に対して前記第２の永久磁石の位置を変更するように、前記第１の永久磁石に対して並進可能である、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の磁気結合デバイス。
【請求項２０】
前記第１の状態、前記第２の状態、および前記第３の状態のうちの少なくとも１つが、前記磁気結合デバイスの部分的にオン状態である、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の磁気結合デバイス。
【請求項２１】
前記第１の状態、前記第２の状態、および前記第３の状態のうちの少なくとも２つが各々、前記磁気結合デバイスの対応する部分的にオン状態である、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の磁気結合デバイス。
【請求項２２】
前記第１の状態、前記第２の状態、および前記第３の状態の各々が各々、前記磁気結合デバイスの対応する部分的にオン状態である、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の磁気結合デバイス。
【請求項２３】
複数の取り外し可能なポールシューをさらに備え、各ポールシューが、前記複数のワークピース接触インターフェースのうちのそれぞれの１つを支持している、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の磁気結合デバイス。
【請求項２４】
前記アクチュエータが、流体アクチュエータであり、前記少なくとも１つのセンサーが、前記流体アクチュエータの動作流体の流体特性を監視することによって、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の前記レベルを監視し、前記動作流体が、前記第１の永久磁石に対して前記第２の永久磁石の位置を制御する、請求項２〜２３のいずれか一項に記載の磁気結合デバイス。
【請求項２５】
前記アクチュエータが、流体アクチュエータであり、前記少なくとも１つのセンサーが、前記流体アクチュエータの出力の位置を監視する、請求項２〜２４のいずれか一項に記載の磁気結合デバイス。
【請求項２６】
支持体上に位置付けられた強磁性ワークピースに磁気的に結合するための磁気結合デバイスであって、
下方側を有するハウジングと、
前記ハウジングによって支持されており、かつ前記強磁性ワークピースに接触するのに適した、複数のワークピース接触インターフェースと、
前記ハウジングによって支持されており、かつ磁束の概ね一定のレベルを提供するアクティブなＮ−Ｓ極ペアを有する、第１の永久磁石と、
前記第１の永久磁石の周りに位置付けられたコイルと、
ロジックを含む電子コントローラと、を備え、前記ロジックは、
（ａ）電流の第１のレベルが前記コイルに提供される第１の状態であって、前記コイルおよび前記第１の永久磁石が、電流の前記第１のレベルおよび前記第１の永久磁石に基づいて前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第１のレベルを提供し、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の前記第１のレベルが、前記支持体に対して前記強磁性ワークピースを持ち上げるのに不十分である、第１の状態、
（ｂ）電流の第２のレベルが前記コイルに提供される第２の状態であって、前記コイルおよび前記第１の永久磁石が、電流の前記第２のレベルおよび前記第１の永久磁石に基づいて前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第２のレベルを提供し、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の前記第２のレベルが、前記支持体に対して前記強磁性ワークピースを持ち上げるのに十分であり、磁束の前記第２のレベルが、磁束の前記第１のレベルよりも大きい、第２の状態、ならびに
（ｃ）電流の第３のレベルが前記コイルに提供される第３の状態であって、前記コイルおよび前記第１の永久磁石が、電流の前記第３のレベルおよび前記第１の永久磁石に基づいて前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第３のレベルを提供し、磁束の前記第３のレベルが、磁束の前記第１のレベルおよび磁束の前記第２のレベルの各々よりも大きい、第３の状態の各々を提供するように、前記コイルに供給される前記電流のレベルを制御する、磁気結合デバイス。
【請求項２７】
前記ハウジングによって支持された感知システムをさらに備え、前記感知システムが、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束のレベルを監視する少なくとも１つのセンサーを含む、請求項２６に記載の磁気結合デバイス。
【請求項２８】
前記少なくとも１つのセンサーが、前記コイルに提供される電流のレベルを監視する電気的な電流センサーである、請求項２７に記載の磁気結合デバイス。
【請求項２９】
前記電流が、前記第１の状態では第１の方向に、前記第３の状態では第２の方向に、前記コイルを通過する、請求項２７または２８に記載の磁気結合デバイス。
【請求項３０】
電流の前記第３のレベルが、電流の前記第２のレベルよりも小さい、請求項２９に記載の磁気結合デバイス。
【請求項３１】
支持体上に位置付けられた強磁性ワークピースに磁気的に結合するための磁気結合デバイスであって、
ハウジングと、
前記ハウジングによって支持されており、かつ前記強磁性ワークピースに接触するのに適した、複数のワークピース接触インターフェースと、
前記ハウジングによって支持されており、かつアクティブなＮ−Ｓ極ペアを有する、第１の永久磁石と、
前記ハウジングによって支持されており、かつアクティブなＮ−Ｓ極ペアを有する、第２の永久磁石であって、前記第１の永久磁石に対して移動可能である、第２の永久磁石と、
前記第２の永久磁石に動作可能に結合されて、前記第１の永久磁石に対して前記第２の永久磁石を移動させる、アクチュエータと、
前記アクチュエータに動作可能に結合された電子コントローラであって、前記第１の永久磁石に対して複数の別個の配向に前記第２の永久磁石を位置付けるように、前記アクチュエータを作動させるロジックを含む、電子コントローラと、
前記ハウジングによって支持されたブレーキであって、前記ブレーキが前記第１の永久磁石に対して前記第２の永久磁石を保持する係合状態と、前記ブレーキが前記第１の永久磁石に対して前記第２の永久磁石の回転を可能にする非係合状態と、を有する、ブレーキと、を備える、磁気結合デバイス。
【請求項３２】
前記電子コントローラが、前記ブレーキに動作可能に結合されており、前記電子コントローラの前記ロジックが、前記第２の永久磁石が前記第１の永久磁石に対して前記複数の別個の配向のうちの１つにあるときに前記ブレーキに係合する、請求項３１に記載の磁気結合デバイス。
【請求項３３】
前記第１の永久磁石に対する前記第２の永久磁石の第１の配向が、前記磁気結合デバイスの第１の状態に対応して、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第１のレベルを提供し、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の前記第１のレベルが、前記支持体に対して前記強磁性ワークピースを持ち上げるのに不十分であり、前記第１の永久磁石に対する前記第２の永久磁石の第２の配向が、前記磁気結合デバイスの第２の状態に対応して、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第２のレベルを提供し、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の前記第２のレベルが、前記支持体に対して前記強磁性ワークピースを持ち上げるのに十分であり、磁束の前記第２のレベルが、磁束の前記第１のレベルよりも大きく、前記第１の永久磁石に対する前記第２の永久磁石の第３の配向が、前記磁気結合デバイスの第３の状態に対応して、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第３のレベルを提供し、磁束の前記第３のレベルが、磁束の前記第１のレベルおよび磁束の前記第２のレベルの各々よりも大きい、請求項３２に記載の磁気結合デバイス。
【請求項３４】
強磁性ワークピースを持ち上げるための持ち上げ装置であって、
支持体構造と、
前記支持体構造に動作可能に結合された、請求項１に記載の磁気結合デバイスと、を備える、持ち上げ装置。
【請求項３５】
前記支持体構造が、複数の可動アームセグメントを有するロボットアームを含み、前記磁気結合デバイスが、前記ロボットアームの端に結合されている、請求項３４に記載の持ち上げ装置。
【請求項３６】
前記支持体構造が、機械的ガントリーを含み、前記磁気結合デバイスが、前記機械的ガントリーから吊り下げられている、請求項３４または３５に記載の持ち上げ装置。
【請求項３７】
前記支持体構造が、クレーンホイストを含み、前記磁気結合デバイスが、前記クレーンホイストから吊り下げられている、請求項３４〜３６のいずれか一項に記載の持ち上げ装置。
【請求項３８】
強磁性ワークピースを保持するための固定具であって、
フレームと、
前記強磁性ワークピースの下方側を支持するように位置付けられた少なくとも１つの磁気結合デバイスとを備え、各磁気結合デバイスは、
第１の側を有するハウジングと、
前記ハウジングによって支持されており、かつ前記強磁性ワークピースに接触するのに適した、複数のワークピース接触インターフェースと、
前記ハウジングによって支持されており、かつアクティブなＮ−Ｓ極ペアを有する、第１の永久磁石と、
前記ハウジングによって支持されており、かつアクティブなＮ−Ｓ極ペアを有する、第２の永久磁石であって、前記第１の永久磁石に対して移動可能である、第２の永久磁石と、
前記第２の永久磁石に動作可能に結合されて、前記第１の永久磁石に対して前記第２の永久磁石を移動させる、アクチュエータと、
前記アクチュエータに動作可能に結合された電子コントローラと、を備え、前記電子コントローラは、
（ａ）前記第２の永久磁石が、前記第１の永久磁石に対して第１の位置を有して、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第１のレベルを提供する、第１の状態であって、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の前記第１のレベルが、前記磁気結合デバイスに対して前記強磁性ワークピースを保持するのに不十分である、第１の状態、および
（ｂ）前記第２の永久磁石が、前記第１の永久磁石に対して第２の位置を有して、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第２のレベルを提供する、第２の状態であって、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の前記第２のレベルが、前記磁気結合デバイスに対して前記強磁性ワークピースを保持するのに十分であり、磁束の前記第２のレベルが、磁束の前記第１のレベルよりも大きい、第２の状態の少なくとも各々に、前記第１の永久磁石に対して前記第２の永久磁石を位置付けるように、前記アクチュエータを作動させるロジックを含む、固定具。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの磁気結合デバイスが、複数の磁気結合デバイスを含み、前記複数の磁気結合デバイスの各々が、前記強磁性ワークピースの対応する輪郭と一致する形状であるワークピース接触インターフェースを備える、関連するポールシューを有する、請求項３８に記載の固定具。
【請求項４０】
前記複数の磁気結合デバイスが、離間している、請求項３９に記載の固定具。
【請求項４１】
磁気結合デバイスで、支持体上に位置付けられた強磁性ワークピースを移動させる方法であって、
前記強磁性ワークピースを前記磁気結合デバイスの複数のワークピース接触インターフェースに接触させるステップであって、前記磁気結合デバイスが、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束のレベルに寄与する少なくとも１つの永久磁石を有する、ステップと、
前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第１のレベルを有する第１の状態から、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第２のレベルを有する第２の状態に、前記磁気結合デバイスを移行させるステップであって、前記第２のレベルが、前記第１のレベルよりも大きい、ステップと、
前記磁気結合デバイスが前記第２の状態にある間に、第１の位置から第２の位置に前記磁気結合デバイスで前記支持体に対して前記強磁性ワークピースを移動させるステップと、
前記第２の状態から、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第３のレベルを有する第３の状態に、前記磁気結合デバイスを移行させるステップであって、前記第３のレベルが、前記第２のレベルよりも大きい、ステップと、
前記磁気結合デバイスが前記第３の状態にある間に、前記第２の位置から第３の位置に前記磁気結合デバイスで前記強磁性ワークピースを移動させるステップと、
前記磁気結合デバイスから前記強磁性ワークピースを切り離すステップと、を含む、方法。
【請求項４２】
磁気結合デバイスで、支持体上に位置付けられた強磁性ワークピースを移動させる方法であって、
前記強磁性ワークピースに接触するのに適した複数のワークピース接触インターフェースを有する磁気結合デバイスで移動される強磁性ワークピースの識別を受信するステップであって、前記磁気結合デバイスが、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束のレベルに寄与する少なくとも１つの永久磁石を有する、ステップと、
前記識別された強磁性ワークピースに対応する前記磁気結合デバイスの少なくとも１つの状態を判定するステップであって、前記少なくとも１つの状態が、前記磁気結合デバイスの前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の対応するレベルを有する、ステップと、
前記識別された強磁性ワークピースを前記磁気結合デバイスの前記ワークピース接触インターフェースに接触させるステップと、
少なくとも３つの状態に前記磁気結合デバイスを順次構成する間に、最初の位置から最終の位置に前記磁気結合デバイスで前記支持体に対して前記識別された強磁性ワークピースを移動させるステップであって、前記３つの状態の各々が、前記磁気結合デバイスの前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束の対応するレベルを有し、前記少なくとも３つの状態が、前記識別された強磁性ワークピースに対応する前記磁気結合デバイスの前記少なくとも１つの状態を含む、ステップと、
前記磁気結合デバイスから前記識別された強磁性ワークピースを切り離すステップと、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、「ＶＡＲＩＡＢＬＥ  ＦＩＥＬＤ  ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＣＯＵＰＬＥＲＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＥＮＧＡＧＩＮＧ  Ａ  ＦＥＲＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＷＯＲＫＰＩＥＣＥ」と題する２０１８年２月２３日出願の米国仮特許出願第６２／６３４，７８３号、整理番号ＭＴＩ−００１６−０１−ＵＳ、および「ＶＡＲＩＡＢＬＥ  ＦＩＥＬＤ  ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＣＯＵＰＬＥＲＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＥＮＧＡＧＩＮＧ  Ａ  ＦＥＲＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＷＯＲＫＰＩＥＣＥ」と題する２０１８年４月２７日出願の米国非仮特許出願第１５／９６５，５８２号の利益を主張し、その全体の開示は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、磁気結合器に関する。より具体的には、本開示は、切り換え可能な磁気結合器を含む可変場磁気結合器に関する。
【背景技術】
【０００３】
強磁性ワークピースを結合して、第１の場所から第２の場所に強磁性ワークピースを輸送し、強磁性ワークピースを保持し、および／または強磁性ワークピースを持ち上げるために使用される磁気結合器が知られている。例示的な磁気結合器は、磁場を生成および分路するために、１つ以上の固定永久磁石（複数可）に対して回転可能である１つ以上の永久磁石（複数可）を含み得る切り換え可能な磁気結合器である。切り換え可能な磁石結合器は、磁気結合器を「オン」状態と「オフ」状態との間で切り換えることにより、他の用途の中でもとりわけ、物体を持ち上げる動作、材料の取り扱い、材料の保持、物体を互いに磁気的にラッチまたは結合することなどのために、強磁性ワークピースに取り外し可能な方法で取り付けられ得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の実施形態は、強磁性ワークピースを輸送するための磁気結合器に関する。
本開示の例示的な実施形態では、支持体上に位置付けられた強磁性ワークピースに磁気的に結合するための磁気結合デバイスが提供される。ハウジングと、複数のポールシューであって、各ポールシューが、強磁性ワークピースに接触するのに適したワークピース接触インターフェースを有する、複数のポールシューと、ハウジングによって支持されており、かつアクティブなＮ−Ｓ極ペアを有する、第１の永久磁石と、ハウジングによって支持されており、かつアクティブなＮ−Ｓ極ペアを有する、第２の永久磁石であって、第１の永久磁石に対して移動可能である、第２の永久磁石と、第２の永久磁石に動作可能に結合されて、第１の永久磁石に対して第２の永久磁石を移動させる、アクチュエータと、アクチュエータに動作可能に結合された電子コントローラと、を備える、磁気結合デバイス。（ａ）第２の永久磁石が、第１の永久磁石に対して第１の位置を有して、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第１のレベルを提供する、第１の状態であって、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第１のレベルが、支持体に対して強磁性ワークピースを持ち上げるのに不十分である、第１の状態、（ｂ）第２の永久磁石が、第１の永久磁石に対して第２の位置を有して、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第２のレベルを提供する、第２の状態であって、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第２のレベルが、支持体に対して強磁性ワークピースを持ち上げるのに十分であり、磁束の第２のレベルが、磁束の第１のレベルよりも大きい、第２の状態、ならびに（ｃ）第２の永久磁石が、第１の永久磁石に対して第３の位置を有して、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第３のレベルを提供する、第３の状態であって、磁束の第３のレベルが、磁束の第１のレベルおよび磁束の第２のレベルの各々よりも大きい、第３の状態の少なくとも各々に、第１の永久磁石に対して第２の永久磁石を位置付けるように、アクチュエータを作動させるロジックを含む、電子コントローラ。
【０００５】
その一実施例では、磁気結合デバイスは、ハウジングによって支持された感知システムをさらに備える。複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束のレベルを監視する少なくとも１つのセンサーを含む、感知システム。
【０００６】
その実施例の変形では、アクチュエータが、ステッピングモーターであり、少なくとも１つのセンサーが、第１の永久磁石に対して第２の永久磁石の位置を制御するステッピングモーターの出力の位置を監視することによって、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束のレベルを監視する。
【０００７】
その実施例の別の変形では、磁気結合デバイスは、電子コントローラによってアクセス可能なメモリをさらに備え、アクチュエータが、モーターであり、少なくとも１つのセンサーが、モーターの電流の引き込みを監視する。電子コントローラが、モーターの電流の引き込みを監視すること、および少なくとも１つの格納された参照値と電流の引き込みを比較することによって、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束のレベルを判定する。
【０００８】
その実施例のさらなる変形では、磁気結合デバイスは、電子コントローラによってアクセス可能なメモリをさらに備え、少なくとも１つのセンサーの第１のセンサー値が、第１の状態、第２の状態、および第３の状態のうちの少なくとも１つについてメモリ上に格納されている。その改良では、第１のセンサー値は、第２の状態に対応する。その別の改良では、第１のセンサー値が、第１の状態に対応し、第２の状態に対応する第２のセンサー値が、メモリ上に格納されており、第３の状態に対応する第３のセンサー値が、メモリ上に格納されている。そのさらに別の改良では、電子コントローラが、第２の永久磁石が、第１の永久磁石に対して第４の位置を有して、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第４のレベルを提供する、第４の状態に、第１の永久磁石に対して第２の永久磁石を位置付けるように、アクチュエータを作動させるロジックを含み、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第４のレベルが、支持体に対して強磁性ワークピースを持ち上げるのに十分であり、磁束の第４のレベルが、磁束の第１のレベルよりも大きく、磁束の第３のレベルよりも小さく、かつ磁束の第２のレベルよりも大きいレベルおよび磁束の第２のレベルよりも小さいレベルの一方である。
【０００９】
さらにその実施例のさらなる変形では、少なくとも１つのセンサーが、第２の永久磁石の回転位置を監視することによって、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束のレベルを監視する。
【００１０】
またさらにその実施例のさらなる変形では、少なくとも１つのセンサーが、複数のポールシューの第１のポールシューに関連する第１の漏れ磁束を第１の磁束センサーで監視することによって、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束のレベルを監視する。その改良では、少なくとも１つのセンサーが、複数のポールシューの第２のポールシューに関連する第２の漏れ磁束を第２の磁束センサーでさらに監視することによって、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束のレベルを監視する。そのさらなる改良では、磁気結合デバイスは、電子コントローラによってアクセス可能なメモリをさらに備え、第１のセンサーの第１のセンサー値が、第１の状態、第２の状態、および第３の状態のうちの少なくとも１つについてメモリ上に格納されている。そのよりさらなる改良では、第１のセンサー値は、第２の状態に対応する。その別の改良では、第１のセンサー値が、第１の状態に対応し、第２の状態に対応する第２のセンサー値が、メモリ上に格納されており、第３の状態に対応する第３のセンサー値が、メモリ上に格納されている。そのまたさらに別の改良では、電子コントローラが、第２の永久磁石が、第１の永久磁石に対して第４の位置を有して、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第４のレベルを提供する、第４の状態に、第１の永久磁石に対して第２の永久磁石を位置付けるように、アクチュエータを作動させるロジックを含み、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第４のレベルが、支持体に対して強磁性ワークピースを持ち上げるのに十分であり、磁束の第４のレベルが、磁束の第１のレベルよりも大きく、磁束の第３のレベルよりも小さく、かつ磁束の第２のレベルよりも大きいレベルおよび磁束の第２のレベルよりも小さいレベルの一方である。
【００１１】
その別の実施例では、第２の永久磁石が、第１の永久磁石に対して第２の永久磁石の位置を変更するように、第２の永久磁石に交差する軸の周りで第１の永久磁石に対して回転可能である。
【００１２】
そのさらなる実施例では、第２の永久磁石が、第１の永久磁石に対して第２の永久磁石の位置を変更するように、第２の永久磁石に交差しない軸の周りで第１の永久磁石に対して回転可能である。
【００１３】
そのさらなる実施例の変形では、磁気結合デバイスは、ハウジングによって支持された第１のプラッタと、ハウジングによって支持された第２のプラッタと、をさらに備え、第２のプラッタが、第１の永久磁石に対して第２の永久磁石の位置を変更するように、第１のプラッタに対して移動可能である。第１の永久磁石を含む第１の複数の離間した永久磁石であって、第１の複数の離間した永久磁石の各々がＮ極側と、Ｓ極側と、を有する、第１の複数の離間した永久磁石と、第１の複数の永久磁石の隣接した永久磁石の間に介在している第１の複数の極部であって、第１の複数の永久磁石が、第１の複数の極部の各極部が第１の複数の永久磁石の２つの永久磁石のＮ極側に隣接しているＮ極部、および第１の複数の永久磁石の２つの永久磁石のＳ極側に隣接しているＳ極部のうちの１つであるように配置されている、第１の複数の極部と、を備える、第１のプラッタ。第２の永久磁石を含む第２の複数の離間した永久磁石であって、第２の複数の離間した永久磁石の各々がＮ極側と、Ｓ極側と、を有する、第２の複数の離間した永久磁石と、第２の複数の永久磁石の隣接した永久磁石の間に介在している第２の複数の極部であって、第２の複数の永久磁石が、第１の複数の極部の各極部が第２の複数の永久磁石の２つの永久磁石のＮ極側に隣接しているＮ極部、および第２の複数の永久磁石の２つの永久磁石のＳ極側に隣接しているＳ極部のうちの１つであるように配置されている、第２の複数の極部と、を備える、第２のプラッタ。
【００１４】
そのよりさらなる実施例では、第２の永久磁石が、第１の永久磁石に対して第２の永久磁石の位置を変更するように、第１の永久磁石に対して並進可能である。
【００１５】
またさらにそのさらなる実施例では、第１の状態、第２の状態、および第３の状態のうちの少なくとも１つが、磁気結合デバイスの部分的にオン状態である。
【００１６】
そのよりさらなる実施例では、第１の状態、第２の状態、および第３の状態のうちの少なくとも２つが各々、磁気結合デバイスの対応する部分的にオン状態である。
【００１７】
またさらにそのさらなる実施例では、第１の状態、第２の状態、および第３の状態の各々が各々、磁気結合デバイスの対応する部分的にオン状態である。
【００１８】
そのさらにまた別の実施例では、複数のポールシューの各々は、ハウジングの下方側の下方に延在する。
【００１９】
本開示のさらなる例示的な実施形態では、支持体上に位置付けられた強磁性ワークピースに磁気的に結合するための磁気結合デバイスが提供される。下方側を有するハウジングと、ハウジングの下方側の下方に延在する複数のポールシューであって、各ポールシューが、強磁性ワークピースに接触するのに適したワークピース接触インターフェースを有する、複数のポールシューと、ハウジングによって支持されており、かつ磁束の概ね一定のレベルを提供するアクティブなＮ−Ｓ極ペアを有する、第１の永久磁石と、第１の永久磁石の周りに位置付けられたコイルと、（ａ）電流の第１のレベルがコイルに提供される第１の状態であって、コイルおよび第１の永久磁石が、電流の第１のレベルおよび第１の永久磁石に基づいて複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第１のレベルを提供し、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第１のレベルが、支持体に対して強磁性ワークピースを持ち上げるのに不十分である、第１の状態、（ｂ）電流の第２のレベルがコイルに提供される第２の状態であって、コイルおよび第１の永久磁石が、電流の第２のレベルおよび第１の永久磁石に基づいて複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第２のレベルを提供し、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第２のレベルが、支持体に対して強磁性ワークピースを持ち上げるのに十分であり、磁束の第２のレベルが、磁束の第１のレベルよりも大きい、第２の状態、ならびに（ｃ）電流の第３のレベルがコイルに提供される第３の状態であって、コイルおよび第１の永久磁石が、電流の第３のレベルおよび第１の永久磁石に基づいて複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第３のレベルを提供し、磁束の第３のレベルが、磁束の第１のレベルおよび磁束の第２のレベルの各々よりも大きい、第３の状態の各々を提供するように、コイルに供給される電流のレベルを制御するロジックを含む、電子コントローラと、を備える、磁気結合デバイス。
【００２０】
その実施例では、磁気結合デバイスは、ハウジングによって支持された感知システムをさらに備える。複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束のレベルを監視する少なくとも１つのセンサーを含む、感知システム。
【００２１】
その実施例の変形では、少なくとも１つのセンサーが、コイルに提供される電流のレベルを監視する電気的な電流センサーである。
【００２２】
その実施例の別の変形では、電流が、第１の状態では第１の方向に、第３の状態では第２の方向に、コイルを通過する。その改良では、電流の第３のレベルが、電流の第２のレベルよりも小さい。
【００２３】
さらに別の実施例では、アクチュエータが、流体アクチュエータであり、少なくとも１つのセンサーが、流体アクチュエータの動作流体の流体特性を監視することによって、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束のレベルを監視し、動作流体が、第１の永久磁石に対して第２の永久磁石の位置を制御する。
【００２４】
またさらに別の実施例では、アクチュエータが、流体アクチュエータであり、少なくとも１つのセンサーが、流体アクチュエータの出力の位置を監視する。
【００２５】
本開示のまたさらなる例示的な実施形態での、支持体上に位置付けられた強磁性ワークピースに磁気的に結合するための磁気結合デバイス。ハウジングと、複数のポールシューであって、各ポールシューが、強磁性ワークピースに接触するのに適したワークピース接触インターフェースを有する、複数のポールシューと、ハウジングによって支持されており、かつアクティブなＮ−Ｓ極ペアを有する、第１の永久磁石と、ハウジングによって支持されており、かつアクティブなＮ−Ｓ極ペアを有する、第２の永久磁石であって、第１の永久磁石に対して移動可能である、第２の永久磁石と、第２の永久磁石に動作可能に結合されて、第１の永久磁石に対して第２の永久磁石を移動させる、アクチュエータと、アクチュエータに動作可能に結合された電子コントローラであって、第１の永久磁石に対して複数の別個の配向に第２の永久磁石を位置付けるように、アクチュエータを作動させるロジックを含む、電子コントローラと、ハウジングによって支持されたブレーキであって、ブレーキが第１の永久磁石に対して第２の永久磁石を保持する係合状態と、ブレーキが第１の永久磁石に対して第２の永久磁石の回転を可能にする非係合状態と、を有する、ブレーキと、を備える、磁気結合デバイス。
【００２６】
その実施例では、電子コントローラが、ブレーキに動作可能に結合されている。第２の永久磁石が第１の永久磁石に対して複数の別個の配向のうちの１つにあるときにブレーキに係合する、電子コントローラのロジック。
【００２７】
その実施例の変形では、第１の永久磁石に対する第２の永久磁石の第１の配向が、磁気結合デバイスの第１の状態に対応して、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第１のレベルを提供し、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第１のレベルが、支持体に対して強磁性ワークピースを持ち上げるのに不十分であり、第１の永久磁石に対する第２の永久磁石の第２の配向が、磁気結合デバイスの第２の状態に対応して、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第２のレベルを提供し、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第２のレベルが、支持体に対して強磁性ワークピースを持ち上げるのに十分であり、磁束の第２のレベルが、磁束の第１のレベルよりも大きく、第１の永久磁石に対する第２の永久磁石の第３の配向が、磁気結合デバイスの第３の状態に対応して、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第３のレベルを提供し、磁束の第３のレベルが、磁束の第１のレベルおよび磁束の第２のレベルの各々よりも大きい。
【００２８】
本開示のよりさらなる例示的な実施形態では、強磁性ワークピースを持ち上げるための持ち上げ装置が提供される。支持体構造と、支持体構造に動作可能に結合された、本明細書で言及される実施形態、実施例、変形、および改良のいずれか１つに記載の磁気結合デバイスと、を備える、持ち上げ装置。
【００２９】
その実施例では、支持体構造が、複数の可動アームセグメントを有するロボットアームを含み、磁気結合デバイスが、ロボットアームの端に結合されている。
【００３０】
その別の実施例では、支持体構造が、機械的ガントリーを含み、磁気結合デバイスが、機械的ガントリーから吊り下げられている。
【００３１】
そのさらに別の実施例では、支持体構造が、クレーンホイストを含み、磁気結合デバイスが、クレーンホイストから吊り下げられている。
【００３２】
本開示のよりさらなる例示的な実施形態では、強磁性ワークピースを保持するための固定具が提供される。フレームと、強磁性ワークピースの下方側を支持するように位置付けられた少なくとも１つの磁気結合デバイスと、を備える、固定具。第１の側を有するハウジングと、ハウジングの第１の側から延在する複数のポールシューであって、各ポールシューが、強磁性ワークピースに接触するのに適したワークピース接触インターフェースを有する、複数のポールシューと、ハウジングによって支持されており、かつアクティブなＮ−Ｓ極ペアを有する、第１の永久磁石と、ハウジングによって支持されており、かつアクティブなＮ−Ｓ極ペアを有する、第２の永久磁石であって、第１の永久磁石に対して移動可能である、第２の永久磁石と、第２の永久磁石に動作可能に結合されて、第１の永久磁石に対して第２の永久磁石を移動させる、アクチュエータと、アクチュエータに動作可能に結合された電子コントローラと、を備える、各磁気結合デバイス。（ａ）第２の永久磁石が、第１の永久磁石に対して第１の位置を有して、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第１のレベルを提供する、第１の状態であって、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第１のレベルが、支持体に対して強磁性ワークピースを保持するのに不十分である、第１の状態、（ｂ）第２の永久磁石が、第１の永久磁石に対して第２の位置を有して、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第２のレベルを提供する、第２の状態であって、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第２のレベルが、支持体に対して強磁性ワークピースを保持するのに十分であり、磁束の第２のレベルが、磁束の第１のレベルよりも大きい、第２の状態の少なくとも各々に、第１の永久磁石に対して第２の永久磁石を位置付けるように、アクチュエータを作動させるロジックを含む、電子コントローラ。
【００３３】
その実施例では、少なくとも１つの磁気結合デバイスが、複数の磁気結合デバイスを含み、複数の磁気結合デバイスの各々が、強磁性ワークピースの対応する輪郭と一致する形状であるワークピース接触インターフェースを備える、関連するポールシューを有する。
【００３４】
その実施例の変形では、複数の磁気結合デバイスが、離間している。
本開示のよりさらなる例示的な実施形態では、磁気結合デバイスで、支持体上に位置付けられた強磁性ワークピースを移動させる方法が提供される。強磁性ワークピースを磁気結合デバイスの複数のポールシューに接触させるステップであって、複数のポールシューの各々が、強磁性ワークピースに接触するワークピース接触インターフェースを有し、磁気結合デバイスが、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束のレベルに寄与する少なくとも１つの永久磁石を有する、ステップと、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第１のレベルを有する第１の状態から、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第２のレベルを有する第２の状態に、磁気結合デバイスを移行させるステップであって、第２のレベルが、第１のレベルよりも大きい、ステップと、磁気結合デバイスが第２の状態にある間に、第１の位置から第２の位置に磁気結合デバイスで支持体に対して強磁性ワークピースを移動させるステップと、第２の状態から、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第３のレベルを有する第３の状態に、磁気結合デバイスを移行させるステップであって、第３のレベルが、第２のレベルよりも大きい、ステップと、磁気結合デバイスが第３の状態にある間に、第２の位置から第３の位置に磁気結合デバイスで強磁性ワークピースを移動させるステップと、磁気結合デバイスから強磁性ワークピースを切り離すステップと、を含む、方法。
【００３５】
またさらに本開示のさらなる例示的な実施形態では、磁気結合デバイスで、支持体上に位置付けられた強磁性ワークピースを移動させる方法が提供される。複数のポールシューを有する磁気結合デバイスで移動される強磁性ワークピースの識別を受信するステップであって、複数のポールシューの各々が、強磁性ワークピースに接触するのに適したワークピース接触インターフェースを有し、磁気結合デバイスが、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束のレベルに寄与する少なくとも１つの永久磁石を有する、ステップと、識別された強磁性ワークピースに対応する磁気結合デバイスの少なくとも１つの状態を判定するステップであって、少なくとも１つの状態が、磁気結合デバイスの複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の対応するレベルを有する、ステップと、識別された強磁性ワークピースを磁気結合デバイスの複数のポールシューのワークピース接触インターフェースに接触させるステップと、少なくとも３つの状態に磁気結合デバイスを順次構成する間に、最初の位置から最終の位置に磁気結合デバイスで支持体に対して識別された強磁性ワークピースを移動させるステップであって、３つの状態の各々が、磁気結合デバイスの複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の対応するレベルを有し、少なくとも３つの状態が、識別された強磁性ワークピースに対応する磁気結合デバイスの少なくとも１つの状態を含む、ステップと、磁気結合デバイスから識別された強磁性ワークピースを切り離すステップと、を含む、方法。
【００３６】
他の態様ならびに任意のおよび／または好ましい実施形態は、添付の図面を参照して以下で提供される以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】複数の強磁性ワークピースのスタックの上部に位置付けられた例示的なオフ状態の例示的な切り換え可能な磁気結合器デバイスの正面の代表図を示す。
【図２】図１の例示的なオフ状態についての図１の磁気結合器デバイスの永久磁石の相対的な配向の斜視図を示す。
【図３】図１で図示された強磁性ワークピースのスタックの上部に位置付けられた例示的なオン状態の図１の例示的な切り換え可能な磁気結合器デバイスの正面の代表図を示す。
【図４】図３の例示的なオン状態についての図１の磁気結合器デバイスの永久磁石の相対的な配向の斜視図を示す。
【図５】図１で図示された強磁性ワークピースのスタックの複数のシートと共に上向きに移動されている図３の例示的なオン状態の図１の磁気結合器デバイスを示す。
【図６】例示的な部分的にオン状態の図１の例示的な切り換え可能な磁気結合器デバイスの正面の代表図を示す。
【図７】図６の例示的な部分的にオン状態についての図１の磁気結合器デバイスの永久磁石の相対的な配向の斜視図を示す。
【図８】図１で図示された強磁性ワークピースのスタックの上部シートと共に上向きに移動されている図６の例示的な部分的にオン状態の図１の磁気結合器デバイスを示す。
【図９】上向きに移動されて、図６の例示的な部分的にオン状態から図３の例示的なオン状態に移行されている、図８の磁気結合器デバイスを示す。
【図１０】磁気結合器デバイスがアクチュエータのための電気モーターと第１の例示的な感知システムとを含む図９の配置を示す。
【図１１】磁気結合器デバイスが第２の例示的な感知システムを含む図９の配置を示す。
【図１２】磁気結合器デバイスが第３の例示的な感知システムを含む図９の配置を示す。
【図１３】図１の磁気結合デバイスのハウジングの凹部に受容された、図１の磁気結合デバイスの図１のオフ状態にある回転可能な永久磁石によって搬送されるピンを示す。
【図１４】回転可能な永久磁石が図６の部分的な状態にあり、ブロッカーが回転可能な永久磁石の回転位置を保持するように位置付けられている、図１３のシステムを示す。
【図１５】回転可能な永久磁石が図３のオン状態にある図１３のシステムを示す。
【図１６】例示的な磁気結合デバイスおよびセンサー配置の分解斜視図を示す。
【図１７】複数の永久磁石と極部とを有する例示的なプラッタの分解斜視図を示す。
【図１８】図１７のプラッタの上部の組み立てられた図を示す。
【図１９】図１７のプラッタの２つのインスタンスの斜視図を示す。
【図１９Ａ】ワークピースに結合された、オン状態に配置されている図１９のプラッタの部分断面図である。
【図１９Ｂ】ワークピースに結合された、オフ状態に配置されている図１９のプラッタの部分断面図である。
【図２０】リニアアレイで配置された複数の永久磁石および極部を各々含む上方アセンブリおよび下方アセンブリを有し、オン状態にある、例示的な磁気結合デバイスの概略図を示す。
【図２１】部分的にオン状態の図２０の磁気結合デバイスを示す。
【図２２】オフ状態の図２０の磁気結合デバイスを示す。
【図２３】永久磁石と電気コイルとを含む別の例示的な磁気結合デバイスの分解斜視図を示す。
【図２４】図２３の例示的な磁気結合デバイスの組み立てられた図を示す。
【図２４Ａ】例示的な磁気結合デバイスの例示的な構成を示す。
【図２４Ｂ】例示的な磁気結合デバイスの例示的な構成を示す。
【図２４Ｃ】例示的な磁気結合デバイスの例示的な構成を示す。
【図２５】そこに取り付けられた図１の例示的な磁気結合デバイスの１つを含む支持体構造を示す。
【図２５Ａ】アーム結合器の端として取り付けられた図１の例示的な磁気結合デバイスの１つを含むロボットシステムを示す。
【図２５Ｂ】そこから吊り下げられた図１の例示的な磁気結合デバイスの１つを含む機械的ガントリーを示す。
【図２５Ｃ】そこから吊り下げられた図１の例示的な磁気結合デバイスの１つを含むクレーンホイストを示す。
【図２６】例示的な磁気結合デバイスの電子コントローラのメモリ上に格納された状態データ情報の例示的な収集を示す。
【図２７】例示的な磁気結合デバイスの電子コントローラのメモリ上に格納された状態についての例示的なデータ記録を示す。
【図２８】例示的な磁気結合デバイスの電子コントローラのメモリ上に格納された強磁性ワークピースおよび対応する状態についての例示的なデータ記録を示す。
【図２９】例示的な処理シーケンスを示す。
【図３０】別の例示的な処理シーケンスを示す。
【図３１】例示的な固定具を示す。
【図３２Ａ】図１の磁気結合デバイスについての係合状態での例示的なブレーキを示す。
【図３２Ａ】非係合状態の図３２Ａの例示的なブレーキを示す。
【図３３】例示的な流体、空気圧、または液圧アクチュエータシステムの代表図を示す。
【図３４】磁気結合デバイスの動作状態を判定するためのセンサーおよびコントローラを含む例示的なリニアアレイ磁気結合デバイスの斜視図を示す。
【図３５】図３４のリニアアレイ磁気結合デバイスの底面図を示す。
【図３６】磁気結合デバイスの動作状態を判定するセンサーおよびコントローラを含む例示的な円形アレイ磁気結合デバイスの斜視図を示す。
【図３７】図３６の円形アレイ磁気結合デバイスの底面図を示す。
【００３８】
開示された主題は、様々な修正および代替の形態を受け入れるが、特定の実施形態が、図面で例として示されており、以下で詳細に記載される。しかしながら、その意図は、記載された特定の実施形態に開示を限定することではない。それどころか、本開示は、本開示の範囲内にあるすべての修正、等価物、および代替物を包含することを意図している。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本明細書で提供される実施形態は、切り換え可能な磁気デバイスに関する。例示的な切り換え可能な磁気デバイスは、「ＳＷＩＴＣＨＡＢＬＥ  ＰＥＲＭＡＮＥＮＴ  ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＤＥＶＩＣＥ」と題する米国特許第７，０１２，４９５号、「ＭＯＤＵＬＡＲ  ＰＥＲＭＡＮＥＮＴ  ＭＡＧＮＥＴ  ＣＨＵＣＫ」と題する米国特許第７，１６１，４５１号、「ＭＡＧＮＥＴ  ＡＲＲＡＹＳ」と題する米国特許第８，８７８，６３９号、「ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＣＯＵＰＬＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ  ＷＩＴＨ  Ａ  ＲＯＴＡＲＹ  ＡＣＴＵＡＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ」と題する２０１５年１０月３０日出願の米国仮特許出願第６２／２４８，８０４号、整理番号ＭＴＩ−０００７−０１−ＵＳ−Ｅ、ドイツ実用新案第ＤＥ２０２０／１６００６６９６Ｕ１号、「ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＣＯＵＰＬＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ  ＷＩＴＨ  Ａ  ＬＩＮＥＡＲ  ＡＣＴＵＡＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ」と題する２０１５年１１月７日出願の米国仮特許出願第６２／２５２，４３５号、整理番号ＭＴＩ−０００６−０１−ＵＳ−Ｅ、および「ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＣＯＵＰＬＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ  ＷＩＴＨ  ＡＴ  ＬＥＡＳＴ  ＯＮＥ  ＯＦ  Ａ  ＳＥＮＳＯＲ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ  ＡＮＤ  Ａ  ＤＥＧＡＵＳＳ  ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＹ」と題する２０１８年４月２７日出願の米国特許出願第１５／９６４，８８４号、整理番号ＭＴＩ−００１３−０２−ＵＳで開示されており、その全体の開示は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。
【００４０】
図１〜図１３で、本明細書で図示された実施例は、参照により本明細書に明確に組み込まれる‘４９５特許の例示的な切り換え可能な磁気デバイスと同様に、第１の永久磁石と、第１の永久磁石に対して移動可能な第２の永久磁石とを有する例示的な切り換え可能な磁気デバイスを提供する。永久磁石は各々、ＮｄＦｅＢまたはＳｍＣｏなどの１つのタイプのレアアース磁石材料の円筒形の単一双極体であり得る。さらなるタイプの切り換え可能な磁気デバイスが実装され得る。各タイプの切り換え可能な磁気デバイスは、第２の永久磁石に対して移動可能である少なくとも第１の永久磁石を含む。
【００４１】
さらに、例示的な切り換え可能な磁気デバイスは、第２の複数の永久磁石に対して移動可能な第１の複数の永久磁石を含み得る。実施例が図１７〜図１９で提供される。例示的なシステムは、「ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＣＯＵＰＬＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ  ＷＩＴＨ  Ａ  ＲＯＴＡＲＹ  ＡＣＴＵＡＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ」と題する２０１５年１０月３０日出願の米国仮特許出願第６２／２４８，８０４号、整理番号ＭＴＩ−０００７−０１−ＵＳ−Ｅ、ドイツ実用新案第ＤＥ２０２０／１６００６６９６Ｕ１号、「ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＣＯＵＰＬＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ  ＷＩＴＨ  Ａ  ＬＩＮＥＡＲ  ＡＣＴＵＡＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ」と題する２０１５年１１月７日出願の米国仮特許出願第６２／２５２，４３５号、整理番号ＭＴＩ−０００６−０１−ＵＳ−Ｅ、米国特許第７，１６１，４５１および「ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＣＯＵＰＬＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ  ＷＩＴＨ  ＡＴ  ＬＥＡＳＴ  ＯＮＥ  ＯＦ  Ａ  ＳＥＮＳＯＲ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ  ＡＮＤ  Ａ  ＤＥＧＡＵＳＳ  ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＹ」と題する２０１８年４月２７日出願の米国特許出願第（不明）、整理番号ＭＴＩ−００１３−０２−ＵＳで開示されており、その全体の開示は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。
【００４２】
さらに、例示的な切り換え可能な磁気デバイスは、少なくとも第１の永久磁石の極延長部として機能する第１のハウジング内に位置付けられた少なくとも第１の永久磁石を含み得、第１のハウジングは、第２のハウジング内に位置付けられた少なくとも第２の永久磁石を有する第２のハウジングに対して移動可能であり、第２のハウジングは、少なくとも第２の永久磁石の極延長部として機能する。
【００４３】
図１を参照すると、例示的な磁気結合デバイス１０が示されている。磁気結合デバイス１０は、ハウジング２８でスタック関係に位置付けられた上方永久磁石１２および下方永久磁石１４を含む磁束源１５を含む例示的な切り換え可能な磁気デバイスである。永久磁石１２は、ｓ−極部（Ｓ−極部）１８と、ｎ−極部（Ｎ−極部）２０と、を備える。同様に、永久磁石１４は、Ｎ−極部２２と、Ｓ−極部２４と、を備える。ハウジング２８は、ハウジングを形成するように共に組み立てられる複数の構成要素を含み得る。さらに、ハウジング２８は、永久磁石１２を永久磁石１４から離間するように維持するための特徴、または永久磁石１４に対して離間した関係に永久磁石１２を維持する図示された実施形態でのスペーサ１３などのスペーサを組み込むための特徴を含み得る。スペーサ１３は、永久磁石１４から永久磁石１２を分離するように非磁性材料で作られている。
【００４４】
永久磁石１２および永久磁石１４の各々が、１つの磁石として示されているが、切り換え可能な磁石デバイスは、永久磁石１２の機能性を提供する複数の永久磁石と、永久磁石１４の機能性を提供する複数の永久磁石と、を含み得る。さらに、永久磁石１２（または永久磁石１２の機能性を提供する複数の磁石）および永久磁石１４（または永久磁石１４の機能性を提供する複数の磁石）は、それぞれの磁石についての極延長部として機能するそれぞれのハウジング内に位置付けられ得る。さらに、実施形態では、永久磁石１２、１４は、２つを超える極を含み得る。４重極磁石と２つを超える極を有する他の磁石とを含む実施例。
【００４５】
ポールシュー１６’、１６’’は、ハウジング２８に取り外し可能に結合されて例示的に示されている。実施形態では、ポールシュー１６’、１６’’は、ハウジング２８の一部として一体的に形成されている。ポールシュー１６’、１６’’は、強磁性材料で作られており、ハウジング２８の一部を通して永久磁石１２、１４に磁気的に結合されている。ポールシュー１６’、１６’’の各々の下方部は、ワークピース２７、例示的には、強磁性材料のシート２７’、２７’’および２７’’のスタックの強磁性材料の上部シート２７’と接触状態にされ得るワークピース接触インターフェース１７’、１７’’を含む。
【００４６】
ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’は、ポールシュー１６’、１６’’およびハウジング２８を通して磁石１２、１４と協働して、磁石１２、１４の第１および第２の極を形成している。一実施例では、１つの単一ポールシューが、ポールシュー１６’、１６’’の各々を形成している。別の実施例では、複数のポールシューが、ポールシュー１６’、１６’’の各々を形成している。さらなるポールシューの配置は、「ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＬＩＦＴＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ  ＨＡＶＩＮＧ  ＰＯＬＥ  ＳＨＯＥＳ  ＷＩＴＨ  ＳＰＡＣＥＤ  ＡＰＡＲＴ  ＰＲＯＪＥＣＴＩＯＮＳ」と題する２０１８年１月２９日出願の米国仮特許出願第６２／６２３，４０７号、整理番号ＭＴＩ−００１５−０１−ＵＳで開示されており、その全体の開示は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。ポールシュー１６’、１６’’は、ハウジング２８の下方表面を越えて延在して、ハウジング２８とワークピース２７との間にエアギャップ６０を提供する。
【００４７】
実施形態では、永久磁石１４は、ハウジング２８に対して固定されており、永久磁石１２は、永久磁石１４の磁石部２２、２４に対して永久磁石１２の磁石部１８、２０の配列を変更するために、永久磁石１４に対してハウジング２８内で移動可能である。図示された実施形態では、永久磁石１２は、永久磁石１４に対して回転可能である。永久磁石１２、１４が、鉛直軸５５の周りで回転可能な永久磁石１２と鉛直にスタックされて示されているが、他の実施形態では、永久磁石１２、１４は、鉛直にスタックされており、永久磁石１２は、水平軸の周りで回転可能である。永久磁石１２、１４のさらなるレイアウトが考慮される。
【００４８】
永久磁石１２、１４の構成に基づく切り換え可能な磁気結合デバイス１０は、複数の磁気回路を確立する。具体的には、切り換え可能な磁気デバイス１０は、少なくとも３つの状態に構成され得、その各々が、対応する磁気回路特性を有する。本明細書でより詳細に説明されるように、切り換え可能な磁気デバイス１０は、長期間、少なくとも３つの状態の各々に永久磁石１２、１４の構成を維持することができる。一実施例では、磁気結合デバイス１０の現在の状態は、異なる状態が要求されるまで維持されている。
【００４９】
オフ状態と本明細書で呼ばれる第１の状態では、永久磁石１２は、永久磁石１４に対して第１の位置を有して、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第１のレベルを提供する。オフ状態では、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第１のレベルは、磁気結合デバイス１０で強磁性ワークピースを持ち上げるのに不十分である。
【００５０】
図１および図２を参照すると、磁気結合デバイス１０の永久磁石１２、１４は、オフ状態に配置されている。オフ状態では、永久磁石１２のＳ−極部１８が永久磁石１４のＮ−極部２２に隣接し、永久磁石１２のＮ−極部２０が永久磁石１４のＳ−極部２４に隣接するように（図２で示されている）、永久磁石１２は、永久磁石１４に対して回転される。永久磁石１２、１４は各々、実質的に、それぞれのＳ−極部１８、２４からそれぞれのＮ−極部２０、２２を分割する鉛直面に垂直な磁化軸ＭＡを有する双極子として機能する。図２で示されている配置では、永久磁石１２の磁化軸ＭＡが永久磁石１４の磁化軸ＭＡと平行になるように、永久磁石１２のＳ−極部１８は、永久磁石１４のＮ−極部２２と配列されており、永久磁石１２のＮ−極部２０は、永久磁石１４のＳ−極部２４と配列されている。
【００５１】
オフ状態では、永久磁石１２、１４の磁束の大部分は、永久磁石１２、１４の間の第１の磁気回路の一部としてハウジング２８に残り、図１で示されているように、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７、１７’で、強磁性ワークピース２７を通過するのに利用可能でない。いくつかの実施形態では、永久磁石１２、１４の磁束の一部が、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で、強磁性ワークピース２７を通過するのに利用可能であることが考慮されるが、好ましいことではない。一実施例では、永久磁石１２、１４によって生成される磁束の４％のパーセントまでが、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で、オフ状態で強磁性ワークピース２７を通過するのに利用可能である。別の実施例では、永久磁石１２、１４によって生成される磁束の１％のパーセントまでが、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で、オフ状態で強磁性ワークピース２７を通過するのに利用可能である。
【００５２】
オン状態と本明細書で呼ばれる第２の状態では、永久磁石１２は、永久磁石１４に対して第２の位置を有して、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第２のレベルを提供する。オン状態では、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第２のレベルは、オフ状態の第１のレベルよりも高く、磁気結合デバイス１０で強磁性ワークピースを持ち上げるのに十分である。
【００５３】
図３および図４を参照すると、磁気結合デバイス１０の永久磁石１２、１４は、オン状態に配置されている。オン状態では、永久磁石１２のＳ−極部１８が永久磁石１４のＳ−極部２４に隣接し、永久磁石１２のＮ−極部２０が永久磁石１４のＮ−極部２２に隣接するように（図４で示されている）、永久磁石１２は、永久磁石１４に対して回転される。図４で示されている配置では、永久磁石１２の磁化軸ＭＡが永久磁石１４の磁化軸ＭＡと平行になるように、永久磁石１２のＳ−極部１８は、永久磁石１４のＳ−極部２４と配列されており、永久磁石１２のＮ−極部２０は、永久磁石１４のＮ−極部２２と配列されている。
【００５４】
オン状態では、永久磁石１２、１４の磁束の大部分は、図３で示されているように、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で、強磁性ワークピース２７を通過するのに利用可能である。オン状態では、鉄または鋼などの強磁性材料で作られている１つ以上のワークピース２７は、上方および下方磁石１２、１４のそれぞれの、配列されたまたは実質的に配列されたＮ−極部２０、２２から、ハウジング２８およびポールシュー１６’を通り、１つ以上のワークピースシート２７を通り、ポールシュー１６’’およびハウジング２８を通り、上方および下方磁石１２、１４のそれぞれの、配列されたまたは実質的に配列されたＳ−極部１８、２４に磁気回路が完成することにより、切り換え可能な磁気デバイス１０によって保持される。ポールシュー１６’のワークピース接触インターフェース１７’は、切り換え可能な磁気デバイス１０のＮ極として機能する。ポールシュー１６’’のワークピース接触インターフェース１７’’は、切り換え可能な磁気デバイス１０のＳ極として機能する。
【００５５】
部分的にオン状態と本明細書で呼ばれる第３の状態では、永久磁石１２は、永久磁石１４に対して第３の位置を有して、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第３のレベルを提供する。部分的にオン状態では、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第３のレベルは、オフ状態の第１のレベルよりも高く、オン状態の第２のレベルよりも低く、磁気結合デバイス１０で強磁性ワークピースを持ち上げるのに十分である。実施形態では、磁気結合デバイス１０は、複数の部分的にオン状態に置かれ得る。
【００５６】
図６および図７を参照すると、磁気結合デバイス１０の永久磁石１２、１４は、部分的にオン状態に配置されている。部分的にオン状態では、永久磁石１２の磁化軸ＭＡが永久磁石１４の磁化軸ＭＡに対して角度が付くように、永久磁石１２は、永久磁石１４に対して回転される。第１の部分的にオン状態では、永久磁石１２のＳ−極部１８は、永久磁石１４のＳ−極部２４に隣接しており、永久磁石１２のＮ−極部２０は、永久磁石１４のＮ−極部２２に隣接している（図４で示されている）。第２の部分的にオン状態では、永久磁石１２のＳ−極部１８は、永久磁石１４のＮ−極部２２に隣接しており、永久磁石１２のＮ−極部２０は、永久磁石１４のＳ−極部２４に隣接している。一実施例では、部分的にオン状態では、永久磁石１２の磁化軸ＭＡは、永久磁石１４の磁化軸ＭＡに対して（永久磁石１４のＳ−極部２４と配列されている永久磁石１２のＳ−極部１８に対して）０．５°から約１７９．５°まで角度が付いている。別の実施例では、部分的にオン状態では、永久磁石１２の磁化軸ＭＡは、永久磁石１４の磁化軸ＭＡに対して（永久磁石１４のＳ−極部２４と配列されている永久磁石１２のＳ−極部１８に対して）５°から約１７５°まで角度が付いている。さらなる実施例では、部分的にオン状態では、永久磁石１２の磁化軸ＭＡは、永久磁石１４の磁化軸ＭＡに対して（永久磁石１４のＳ−極部２４と配列されている永久磁石１２のＳ−極部１８に対して）１５°から約１６５°まで角度が付いている。
【００５７】
部分的にオン状態の各々では、永久磁石１２、１４の磁束の一部は、図３で示されているように、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で、強磁性ワークピース２７を通過するのに利用可能であり、永久磁石１２、１４の磁束の一部は、永久磁石１２、１４の磁化軸が、角度が付いているという性質によりハウジングに残る。部分的にオン状態の各々では、鉄または鋼などの強磁性材料で作られている１つ以上のワークピース２７は、上方および下方磁石１２、１４のそれぞれの角度が付いたＮ−極部２０、２２から、ハウジング２８およびポールシュー１６’を通り、１つ以上のワークピースシート２７を通り、ポールシュー１６’’およびハウジング２８を通り、上方および下方磁石１２、１４のそれぞれの角度が付いたＳ−極部１８、２４に磁気回路が完成することにより、切り換え可能な磁気デバイス１０によって保持され得る。ポールシュー１６’のワークピース接触インターフェース１７’は、切り換え可能な磁気デバイス１０のＮ極として機能する。ポールシュー１６’’のワークピース接触インターフェース１７’’は、切り換え可能な磁気デバイス１０のＳ極として機能する。
【００５８】
本明細書でより詳細に説明されるように、少なくとも３つの状態に磁気切り換えデバイス１０を位置付けて維持することができることによって、スタックに配置された強磁性ワークピースをディスタックするために磁気結合デバイス１０を構成する能力が向上し、複数の異なるタイプの強磁性ワークピースのために磁気結合デバイス１０を使用する能力が向上する。
【００５９】
実施例として、図３で示されているオン状態では、磁気結合デバイス１０は、上部シート２７’の容量を飽和させる以上に、したがって上部シートから２番目２７’’内に下に延在する磁束のレベルをワークピースシート２７が利用可能な状態にする。図５で示されているように、磁気結合デバイス１０がオン状態で方向３３に上げられた場合、上部シート２７’およびシート２７’’の両方が、方向３３に磁気結合デバイス１０と共に上げられる。したがって、磁気デバイス１０は、シート２７のスタックの残りの部分からシート２７’をディスタックしなかった。しかしながら、図６で示されている部分的にオン状態に磁気結合デバイス１０を構成することによって、磁気結合デバイス１０は、上部シート２７’を持ち上げるのに十分な保持力で上部シート２７’を磁気結合デバイス１０に保持するが、２番目のシート２７’’を持ち上げるのに十分な保持力で上部シートから２番目２７’’を磁気結合デバイス１０に保持しない磁束のレベルをワークピースシート２７が利用可能な状態にする。したがって、図８で示されているように、磁気結合デバイス１０が図６の部分的にオン状態で方向３３に上げられた場合、上部シート２７’のみが、方向３３に磁気結合デバイス１０と共に上げられる。図６は、磁束が上部シート２７’に限定されることを示しているが、いくつかの実施形態では、磁気結合デバイス１０によってワークピースシート２７に提供される磁束の一部は、ワークピースシート２７のシート２７’’に入り得るが、シート２７’’が磁気結合デバイス１０によってワークピースシート２７’と共に持ち上げられることになるレベルまで入らなくてもよい。
【００６０】
方向３３に上げられると、磁気結合デバイス１０は、図９で図示されているように、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’が、前に開示された図６の部分的にオン状態と図３のオン状態との間で、磁気結合デバイス１０とシート２７’との間の保持力を増加させるのに利用可能な磁束のレベルを有する、オン状態またはさらなる部分的にオン状態に構成され得る。例えば、図６でのポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’が利用可能な磁束のレベルは、ワークピース２７のスタックの残りの部分から強磁性ワークピース２７’をディスタックするのに十分であり、分離されると、図６でのポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’が利用可能な磁束のレベルは、ワークピース２７’の最大磁束飽和容量によって制限される必要な速度でワークピースを移動させるレベルまで増加する。一実施例では、本明細書で言及されるように、磁気結合デバイス１０は、ロボットシステム７００のアーム端ツールであり、必要な速度は、それが姿勢間で移動するときのロボットシステム７００のロボットアーム７０４の速度である（図２５Ａを参照）。
【００６１】
図１に戻って、磁気結合デバイス１０は、係合部３０と、アクチュエータ３２と、を含む。係合部３０は、アクチュエータ３２が永久磁石１４に対して永久磁石１２を再配向し得るようにアクチュエータ３２を永久磁石１２に結合している。例示的な係合部３０は、永久磁石１２および／もしくはハウジング支持永久磁石１２での１つ以上の凹部、永久磁石１２および／もしくはハウジング支持永久磁石１２から延在する１つ以上の突出部、ならびに／または永久磁石１２および／もしくは永久磁石１２に結合されたハウジングに結合された１つ以上のリンク機構もしくはギアシステムを含む。例示的なアクチュエータは、ロータリーアクチュエータと、リニアアクチュエータと、を含み、その各々は、係合部３０を通して永久磁石１４に対して永久磁石１２を再配向する。
【００６２】
例示的な係合部およびアクチュエータは、「ＳＷＩＴＣＨＡＢＬＥ  ＰＥＲＭＡＮＥＮＴ  ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＤＥＶＩＣＥ」と題する米国特許第７，０１２，４９５号、「ＭＯＤＵＬＡＲ  ＰＥＲＭＡＮＥＮＴ  ＭＡＧＮＥＴ  ＣＨＵＣＫ」と題する米国特許第７，１６１，４５１号、「ＭＡＧＮＥＴ  ＡＲＲＡＹＳ」と題する米国特許第８，８７８，６３９号、「ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＣＯＵＰＬＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ  ＷＩＴＨ  Ａ  ＲＯＴＡＲＹ  ＡＣＴＵＡＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ」と題する２０１５年１０月３０日出願の米国仮特許出願第６２／２４８，８０４号、整理番号ＭＴＩ−０００７−０１−ＵＳ−Ｅ、ドイツ実用新案第ＤＥ２０２０／１６００６６９６Ｕ１号、「ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＣＯＵＰＬＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ  ＷＩＴＨ  Ａ  ＬＩＮＥＡＲ  ＡＣＴＵＡＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ」と題する２０１５年１１月７日出願の米国仮特許出願第６２／２５２，４３５号、整理番号ＭＴＩ−０００６−０１−ＵＳ−Ｅ、および「ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＣＯＵＰＬＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ  ＷＩＴＨ  ＡＴ  ＬＥＡＳＴ  ＯＮＥ  ＯＦ  Ａ  ＳＥＮＳＯＲ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ  ＡＮＤ  Ａ  ＤＥＧＡＵＳＳ  ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＹ」と題する２０１８年４月２７日出願の米国特許出願第（不明）、整理番号ＭＴＩ−００１３−０２−ＵＳで開示されており、その全体の開示は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。
【００６３】
実施形態では、アクチュエータ３２は、電気モーター、空気圧駆動システム、液圧駆動システム、または永久磁石１４に対して永久磁石１２を再配向するのに好適な他のシステムであり得る。実施形態では、アクチュエータ３２は、それぞれのアクチュエータ３２の動作、したがって、係合部３０を通した、永久磁石１４に対する永久磁石１２の配列を制御する、コントローラ３４に結合されている。実施形態では、コントローラ３４は、それぞれのアクチュエータ３２の動作を制御する電子コントローラである。
【００６４】
図１で図示されているように、電子コントローラ３４は、関連するコンピュータ可読媒体、例示的にはメモリ３８と共にプロセッサ３６を含む。メモリ３８は、プロセッサ３６によって実行されるときに、磁気結合デバイス１０が磁気結合デバイス１０の複数の状態のうちの１つに置かれるように永久磁石１２を移動させるように、電子コントローラ３４に対してアクチュエータ３２に命令させる磁気結合器状態ロジック４０を含む。本明細書で使用されるような「ロジック」という用語は、１つ以上のプログラマブルプロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、デジタル信号プロセッサ、ハードワイヤードロジック、またはその組み合わせで実行する、ソフトウェアおよび／またはファームウェアを含む。したがって、実施形態に従い、様々なロジックは、任意の適切な様式で実装され得、本明細書で開示される実施形態に従うものとなる。ロジックを含む非一時的な機械可読媒体は、本明細書で記載される技術をプロセッサに実行させる適切なセットのコンピュータ命令およびデータ構造を含むソリッドステートメモリ、磁気ディスク、および光ディスクなどのコンピュータ可読キャリアの任意の有形の形態内で具体化されると、さらに考えられ得る。本開示は、磁気結合器状態ロジックがマイクロプロセッサベースではなくむしろ、メモリ３８に格納された１つ以上のセットのハードワイヤード命令および／またはソフトウェア命令に基づいて、磁気結合デバイス１０の動作を制御するように構成されている、他の実施形態を考慮する。さらに、電子コントローラ３４は、１つのデバイス内に含まれ得るか、または本明細書で記載される機能性を提供するように共にネットワーク化された複数のデバイスであり得る。
【００６５】
実施形態では、電子コントローラ３４は、入力デバイス４２から受信される入力信号に応答して、磁気結合デバイス１０の状態を変更する。例示的な入力デバイスは、スイッチ、ボタン、タッチスクリーン、マイクロフォン、検出器、コントローラ、および他のデバイスを含み、それによって、オペレータは、触覚、音声、または視覚入力コマンドのうちの１つを提供し得る。例えば、一実施形態では、磁気結合デバイス１０は、ロボットアームのアームの端に結合されており、入力デバイス４２は、コントローラ３４が、磁気結合デバイス１０の複数の状態のうちの１つに磁気結合デバイス１０をいつ置くかについての命令をロボットコントローラから受信するネットワークインターフェースである。例示的なネットワークインターフェースは、有線ネットワーク接続と、アンテナ、光受信機もしくはトランシーバ、または他の好適な無線通信受信機もしくはトランシーバのうちの１つ以上を含む無線ネットワーク接続と、を含む。本明細書で論じられる実施形態は、電子、空気圧、または液圧の作動に関するが、代替の実施形態では、磁気結合デバイスのバージョンは、電子コントローラ３４無しで提供され、手動で作動される。例示的な手動アクチュエータは、ハンドルと、ノブと、人間のオペレータによって作動可能な他のデバイスと、を含む。対照的に、磁気結合デバイス１０の電子コントローラ３４は、人間の介入無しで自動的にアクチュエータ３２を制御することができる。したがって、電子コントローラ３４は、ロジックのパラメータに基づいて自動的に一連の状態に磁気デバイス１０を置くロジックを実行し得、状態のうちの少なくとも１つは、部分的にオン状態である。実施形態では、磁気結合デバイス状態ロジック４０の機能性は、ロボットシステム７００のコントローラ７７０または他のリモート処理デバイスによって実行される。
【００６６】
磁気結合デバイス１０は、１つ以上の出力デバイス４４をさらに含む。例示的な出力デバイスは、視覚出力デバイスと、音声出力デバイスと、を含む。例示的な視覚出力デバイスは、ライト、ディスプレイスクリーン、および他のタイプの視覚インジケータ、または通信デバイスを含む。例示的な音声出力デバイスは、スピーカーと、他のタイプの音声インジケータデバイスと、を含む。
【００６７】
図１０〜図１２を参照すると、磁気結合デバイス１０の例示的なセンサーシステムが開示されている。図１０を参照すると、アクチュエータ３２は、電気モーター５８である。電気モーター５８の特性を監視する第１のセンサー６０が提供される。電気モーター５８は、その運動を調整するためのフィードバック電子機器を含み得る。一実施例では、ＤＣモーターが、リミットスイッチまたはエンコーダ、および特定の運動範囲を通して永久磁石１２を駆動するための比例積分微分コントローラと共に提供される。
【００６８】
別の実施例では、ステッピングモーターが提供される。ステップを失うことなくユニットを作動させるのに十分な駆動トルクを有することを想定して、ステッピングモーターは、開ループで動作され得る。センサーは、ステッピングモーターの、シャフトまたはシャフトを受容するための開口部などの出力の角度位置、したがって、永久磁石１２の位置を確立するのを助けるために提供され得る。例えば、センサー６１は、ステッピングモーターを駆動するために使用されるパルスをカウントし、パルスの数に基づいて、ステッピングモーターのシャフトの角度位置を判定する。永久磁石１２は、パルスの数をカウントすることによって、モーターが移動するステップによって、規定された位置まで永久磁石１４に対して移動される。別の実施例では、エンコーダをステッピングと一体化して、適切な作動角度が維持されることを確認するステッピングモーターが提供される。
【００６９】
例示的な空気圧ロータリーアクチュエータは、回転羽根を備えるセミロータリーアクチュエータ、またはラックアンドピニオンによって中央出力シャフトに結合された線形空気圧ピストンによって駆動されるセミロータリーアクチュエータである。
【００７０】
図３３を参照すると、例示的な流体、空気圧、または液圧のアクチュエータシステム３６０が図示されている。空気圧アクチュエータは、動作流体としてガスを使用する。液圧アクチュエータは、動作流体として液体を使用する。アクチュエータシステム３６０は、ハウジング３６２と、流体ライン３６８を通してＡポート３６６および流体ライン３７２を通してＢポート３７０と流体連通する内部パドル３６４とを有する流体アクチュエータを含む。従来の流体アクチュエータシステムは、流体ライン３６８を加圧し流体ライン３７２を排出して、パドル３６４を第１の限界位置まで回転させ、流体ライン３７２を加圧し流体ライン３６８を排出してパドル３６４を第２の限界位置まで回転させる。パドル３６４の回転は、係合部３０に動作可能に結合された出力３７４に回転をもたらす。第１の限界位置は、磁石１２のオン状態位置であり得、第２の限界位置は、磁石１２のオフ状態位置であり得る。
【００７１】
コントローラ３４は、流体ライン３７８を通してＡポート３６６と流体連通する加圧／排出システム３７６、および流体ライン３８２を通してＢポート３７０と流体連通する加圧／排出システム３８０に結合されている。実施形態では、加圧／排出システム３７６および加圧／排出システム３８０は、１つのシステムである。加圧／排出システム３７６および加圧／排出システム３８０の各々は、動作流体をそれぞれのＡポート３６６およびＢポート３７０に供給するか、または動作流体をそれぞれのＡポート３６６およびＢポート３７０から排出し得る。
【００７２】
コントローラ３４は、加圧／排出システム３７６および加圧／排出システム３８０を通して、パドル３６４の各側で所望の圧力を確立して、パドル３６４の第１の限界位置と第２の限界位置との間の、所望の部分的にオン状態などの中間位置でパドル３６４を保持する。実施形態では、コントローラ３４は、様々な所望の中間位置に対応する、圧力または他の好適な流体特性などの動作流体の所望の流体特性をメモリ３８に格納する。さらに、コントローラ３４は、センサー３８６、３８８を通して、パドル３６４の両側に関連する、圧力または他の好適な流体特性などの流体特性を監視する。実施形態では、コントローラ３４は、動作流体の別の流体特性、流体ライン３６８、３７２を通る動作流体の流れをさらに監視する。実施形態では、動作流体の流体特性を監視する代わりに、および／またはそれに加えて、流体アクチュエータ３６０は、流体アクチュエータ３６２の出力３７４の回転位置を監視する。例えば、実施形態では、出力３７４は、出力シャフトであり、センサー３８４、例示的にはロータリーエンコーダセンサーシステムは、出力シャフトの回転位置を監視するために使用される。流体アクチュエータ３６２が液圧アクチュエータである一実施例では、動作流体の流れのボリュームは、コントローラ３４によって監視される。流体アクチュエータ３６２が空気圧アクチュエータである別の実施例では、流体アクチュエータ３６２の出力３７４の回転位置は、コントローラ３４によって監視される。
【００７３】
別の実施形態では、第１のセンサー６１は、電気モーター５８の電流の引き込みを監視する電流センサーである。永久磁石１４に対する永久磁石１２の位置に基づいて、永久磁石１４に対して永久磁石１２を移動させるのに必要なトルクの変化により、電気モーター５８によって引き込まれる電流の量が変化する。永久磁石１２の位置の関数としてモーター５８によって引き込まれるモーター電流を測定することによって、永久磁石１２の回転位置は、メモリ３８上に格納された値の表またはメモリ３８上に格納された関数との比較によって推測され得る。一実施例では、値の表は、磁気結合デバイス１０のワークピースインターフェース１７’、１７’’がワークピース２７に接触しているときの、永久磁石１４に対する永久磁石１２の位置の行およびモーター５８の対応する電流の引き込みを含む。対応する電流の引き込み値は、磁気結合デバイス１０のワークピースインターフェース１７’、１７’’がワークピース２７に接触しているときに、永久磁石１４に対する永久磁石１２の様々な位置についてモーター５８の電流の引き込みを測定することによって実験的に判定される。
【００７４】
さらに、磁気結合デバイス１０を強磁性ワークピース２７の近くに近接して位置付けることにより、永久磁石１２を移動させるのに必要な電流が変更される。したがって、磁気結合デバイス１０がワークピース２７に近づくときの移動の範囲におけるモーター５８の制御された作動は、ワークピース２７に対する磁気結合デバイス１０の近接性を判定するために使用され得る。
【００７５】
例えば、磁気結合デバイス１０がワークピース２７に近づくときに、モーター５８は、オフ位置などの第１の既知の位置から、既知の部分的にオン位置などの第２の既知の位置に、その後、第１の既知の位置に戻って、永久磁石１４に対して永久磁石１２を移動させるように定期的に作動され得る。第１の既知の位置から第２の既知の位置に、永久磁石１４に対して永久磁石１２を移動させるための作動を達成するための電流の引き込みは、メモリ３８上に格納された値の表と比較されて、ワークピース２７に対する磁気結合デバイス１０の近接性を推測し得る。値の表は、ワークピース２７に対する磁気結合デバイス１０のワークピースインターフェース１７’、１７’’の測定された近接性の行と、ワークピース２７に対する磁気結合デバイス１０のワークピースインターフェース１７’、１７’’の測定された近接性で、第１の既知の位置から第２の既知の位置に永久磁石１４に対して永久磁石１２を移動させるための作動のためのモーター５８によって引き込まれる、対応する測定された電流と、を含み得る。
【００７６】
さらに、複数のワークピースを磁気結合デバイス１０に結合することにより、１つのワークピースの結合と比較して、永久磁石１４に対して永久磁石１２を移動させるのに必要な電流が変更される。したがって、運動の範囲におけるモーター５８の制御された作動を完成させるのに必要な電流の引き込みを実験的に判定することによって、磁気結合デバイス１０が１つのワークピース２７または複数のワークピースに結合されているかどうかの判定が行われ得る。
【００７７】
図１１を参照すると、別のセンサー６４が提供されている。センサー６４は、永久磁石１２および／または永久磁石１２を支持するハウジングの回転位置を測定するために提供される。例示的なセンサーは、永久磁石１２および／または永久磁石１２に結合されたハウジングに取り付けられた反射ストリップを監視する光センサーを含む。他のセンサーシステムが、永久磁石１２の回転位置を判定するように使用され得る。
【００７８】
図１２を参照すると、複数の磁束センサー７０を含む別のセンサーシステムが示されている。磁束センサー７０は、概ねポールシュー１６’’の上に位置付けられた第１のセンサー７０Ａと、概ねポールシュー１６’の上に位置付けられた第２のセンサー７０Ｂと、を含む。例示的な磁束センサーは、ホール効果センサーを含む。センサー７０Ａ、７０Ｂは、磁気結合デバイス１０のそれぞれのＮ極およびＳ極に近接する漏れ束を測定する。各センサー７０Ａ、７０Ｂでの漏れ束の量は、永久磁石１４に対する永久磁石１２の位置、およびそれぞれのポールシュー１６’、１６’’ワークピース接触インターフェース１７’、１７’’を通ってワークピー２７’まで通過する束の量に基づいて変化する。ポールシュー１６’のワークピースインターフェース１７’の反対で、ポールシュー１６’’のワークピースインターフェース１７’’の反対の場所で磁束を監視することによって、永久磁石１２の相対位置が判定され得る。実施形態では、磁気動作デバイス１０は、ワークピース２７の上部上に位置付けられており、センサー７０Ａ、Ｂによって測定される磁束は、永久磁石１２の位置の関数として記録され、第１のセットの測定は、永久磁石１２の所望の部分的にオン位置に割り当てられる。センサー７０を有する例示的な感知システムは、「ＳＭＡＲＴ  ＳＥＮＳＥ  ＥＯＡＭＴ」と題する２０１７年４月２７日出願の米国仮出願第６２／４９０，７０５号、および「ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＣＯＵＰＬＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ  ＷＩＴＨ  ＡＴ  ＬＥＡＳＴ  ＯＮＥ  ＯＦ  Ａ  ＳＥＮＳＯＲ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ  ＡＮＤ  Ａ  ＤＥＧＡＵＳＳ  ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＹ」と題する２０１８年４月２７日出願の米国特許出願第（不明）、整理番号ＭＴＩ−００１３−０２−ＵＳで開示されており、その全体の開示は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。「ＳＭＡＲＴ  ＳＥＮＳＥ  ＥＯＡＭＴ」と題する２０１７年４月２７日出願の米国仮出願第６２／４９０，７０５号、および「ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＣＯＵＰＬＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ  ＷＩＴＨ  ＡＴ  ＬＥＡＳＴ  ＯＮＥ  ＯＦ  Ａ  ＳＥＮＳＯＲ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ  ＡＮＤ  Ａ  ＤＥＧＡＵＳＳ  ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＹ」と題する２０１８年４月２７日出願の米国特許出願第（不明）、整理番号ＭＴＩ−００１３−０２−ＵＳでより詳細に説明されているように、ワークピースに対する近接性を判定し、磁気結合デバイスとワークピースとの間の磁気接続の品質を判定するために、さらなるセンサーが使用され得る。
【００７９】
本明細書で言及されるように、切り換え可能な磁気結合デバイス１０は、本明細書でより詳細に説明されるように、長期間、少なくとも３つの状態の各々に永久磁石１２、１４の構成を維持することができる。一実施例では、磁気結合デバイス１０の現在の状態は、異なる状態が要求されるまで維持されている。実施形態では、アクチュエータ３２は、ステッピングモーターであり、現在の位置でその出力シャフトを保持するステッピングモーターの能力はまた、現在の位置で永久磁石１２を、したがって、現在の状態に磁気結合デバイス１０を保持する。
【００８０】
図１３〜図１５を参照すると、永久磁石１４に対して永久磁石１２の位置を維持するための別の例示的なシステムが示されている。図１３を参照すると、ハウジング２８は、第１の端９１と第２の端９２とを有するアーチ形の凹部９０を含む。凹部９０は、ハウジング２８のカバーの下方側などの、ハウジング２８の内面上の溝であり得る。ピン９４は、永久磁石１２または永久磁石１２と共に回転可能なハウジングに結合されている。ピン９４は、ハウジング２８の凹部９０内に延在する。
【００８１】
図１３で示されているように、永久磁石１２は、図１および図２で示されているように位置付けられており、磁気結合デバイス１０についてのオフ状態であり、ピン９４は、凹部９０の第１の端９１に位置している。ピン９４が凹部９０の第１の端９１に接触するときに、方向９５での永久磁石１２のさらなる回転が防がれる。さらに、永久磁石１２、１４の間で完成された磁石回路は、永久磁石１２、１４の磁化軸の配列された状態により、永久磁石１２のさらなる回転に抵抗する。
【００８２】
図１５で示されているように、永久磁石１２は、図３および図４で示されているように位置付けられており、磁気結合デバイス１０についてのオン状態であり、ピン９４は、凹部９０の第２の端９２に位置している。ピン９４が凹部９０の第２の端９２に接触するときに、方向９６での永久磁石１２のさらなる回転が防がれる。一実施例では、図１５で示されている構成は、永久磁石１２、１４の磁化軸の配列を超える方向９６での永久磁石１２の過回転による部分的にオン状態である。５°までのこの過回転により、方向９５に戻って回転するように付勢されるのとは対照的に、永久磁石１２が、永久磁石１４との引力により、方向９６にさらに回転するように付勢されることになる。
【００８３】
図１４を参照すると、永久磁石１２は、図６および図７で示されているように位置付けられており、磁気結合デバイス１０についての部分的にオン状態であり、ピン９４は、凹部９０に沿って中間位置に位置している。ピン９４は、永久磁石１２が方向９５に戻ってさらに回転することを防ぐブロッカー９７に接触している。ブロッカー９７は、ハウジング９８から延在可能な格納式ピンである。実施形態では、ピン９４は、電気ソレノイドで格納可能である。ブロッカー９７の位置は、コントローラ３４によって制御される。ブロッカー９７は、図１３および図１５で示されているように凹部９０のエンベロープの外側にある開位置、およびピン９４に接触するように凹部９０の上に延在する閉位置に位置付けられ得る。ブロッカー９７の端は、ピン９９に反対に位置付けられている。永久磁石１４に対して永久磁石１２の位置を維持するために他のシステムが使用され得る。実施形態では、ブロッカー９７は、凹部９０に沿った様々な場所でのブロッカー９７の位置付けを可能にする可動支持体によって搬送される。例示的な可動支持体は、ラチェットシステムを通してハウジング２８に結合されたベースと、ハウジング２８の少なくとも１つの割り出し機能と協働して、凹部９０に対してブロッカー９７を位置付ける少なくとも１つの割り出し機能を有するベースと、を含む。例示的な割出し機能は、ピンなどの突出部と、凹部と、を含む。実施形態では、可動支持体は、電気モーターの制御下で移動される。
【００８４】
実施形態では、磁気結合デバイス１０は、永久磁石１２に結合された回転可能な部材と相互作用し得る摩擦ブレーキなどのブレーキを含む。摩擦ブレーキは、回転可能な部材の現在の位置、したがって、永久磁石１２の現在の位置を維持するように適用され得る。実施形態では、コントローラ３４は、磁気結合デバイス１０への電力が遮断される場合、永久磁石１２の現在位置を保持するようにブレーキを作動させる。別の実施形態では、ブレーキは通常、永久磁石１２の現在の位置を保持するように適用され、永久磁石１２の移動を可能にするように作動される。
【００８５】
図３２Ａおよび図３２Ｂを参照すると、例示的なブレーキ２７０が図示されている。永久磁石１２は、極延長部として機能するハウジング２７２に収容されている。さらに、ハウジング２７２は、ブレーキ２７０のブレーキパッド２７４’、２７４’’によって摩擦係合され得る。ブレーキパッド２７４’、２７４’’は、ハウジング２８によって支持されている。図３２Ａで示されているように、ブレーキパッド２７４’、２７４’’は、係合され、ハウジング２７２に接触しているように図示されており、ハウジング２８に対する永久磁石１２のさらなる回転を防ぐ。図３２Ｂで示されているように、ブレーキパッド２７４’、２７４’’は、非係合であり、ハウジング２７２から離間しているように図示されており、ハウジング２８に対する永久磁石１２のさらなる回転を可能にする。ハウジング２７２に対するブレーキパッド２７４’、２７４’’の係合および非係合は、ブレーキアクチュエータ２８０によって制御される。例示的なブレーキアクチュエータは、従来の液圧ブレーキシステムと、空気圧ブレーキシステムと、を含む。
【００８６】
実施形態では、磁気結合デバイス１０は、リニアアレイで磁束源１５の複数のインスタンスを保持するための細長いハウジングを有する。磁束源１５の複数のインスタンスを有する例示的なデバイスは、Ｍａｇｓｗｉｔｃｈ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｉｎｃ．によって製造および販売されるようなＬＡＹシリーズユニットである。図３４および図３５を参照すると、磁気結合デバイス４００が示されている。磁気結合デバイス４００は、磁束源１５、例示的には束源１５Ａ〜Ｃの複数のインスタンスを含むハウジング４０２を含む。ポール延長シュー４０４は、ハウジング４０２の下方側に沿って提供される。磁束源１５の各インスタンスのそれぞれの磁石１２の相対位置は、アクチュエータ４０６を通して制御される。磁束源１５の各インスタンスは、磁気結合デバイス１０と同じように動作し、オン状態、オフ状態、および部分的にオン状態のうちのいずれか１つで構成可能である。
【００８７】
さらに、磁気結合デバイス４００は、ハウジング４０２内に位置付けられた磁場センサー９８を含む。磁場センサー９８は、磁束源１５の２つ、例示的には磁束源１５Ａおよび１５Ｃのポールシュー４０４に近接して位置付けられて示されている。実施形態では、磁場センサー９８は、複数の磁束源１５Ａ〜Ｃのうちの１つの磁束源１５のみに関連する。実施形態では、磁場センサー９８は、複数の磁束源１５Ａ〜Ｃの各束源１５に関連する。磁場センサー９８を監視することによるコントローラ３４は、監視された磁束源１５の動作状態（オン状態、オフ状態、または部分的にオン状態のうちの１つ）を判定することができる。本明細書で開示される他の感知システムが、磁場センサー９８の代わりに、または磁場センサー９８に加えて使用され得る。
【００８８】
実施形態では、磁気結合デバイス１０は、円形アレイで磁束源１５の複数のインスタンスを保持するための細長いハウジングを有する。磁束源１５の複数のインスタンスを有する例示的なデバイスは、Ｍａｇｓｗｉｔｃｈ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｉｎｃ．によって製造および販売されるようなＡＹシリーズユニットである。図３６および図３７を参照すると、磁気結合デバイス４５０が示されている。磁気結合デバイス４５０は、磁束源１５、例示的には束源１５Ａ〜Ｆの複数のインスタンスを支持するハウジング４５２を含み、各々がワークピース接触インターフェース４５４のそれ自身のペアを有する。磁束源１５の各インスタンスについての磁石１２の相対位置は、アクチュエータ４５６を通して制御される。磁束源１５の各インスタンスは、ワークピース２７を通してその間に磁気作動回路を形成するように動作する。磁気結合デバイス４５０の動作は、米国特許第９，４８４，１３７号でより詳細に記載されており、その全体の開示は、参照により明確に組み込まれる。
【００８９】
さらに、磁気結合デバイス４５０は、ハウジング４５２内に位置付けられた磁場センサー９８を含む。実施形態では、磁場センサー９８は、ハウジング４５２の下方表面４６０から下に延在する円筒形突出部４５８に位置付けられている。図示された実施形態では、２つの磁気センサー９８が、それぞれの突出部４５８に位置付けられており、一方は、磁束源１５Ｆと１５Ａとの間に位置付けられており、他方は、磁束源１５Ｃと１５Ｄとの間に位置付けられている。実施形態では、磁場センサー９８は、磁束源のうちの任意の２つの間の突出部４５８に位置付けられている。実施形態では、磁場センサー９８は、円形アレイの直径に沿って、隣接した磁束源１５Ａ〜Ｆの各ペアの間でそれぞれの突出部に位置付けられている。磁場センサー９８を監視することによるコントローラ３４は、監視された磁束源１５の動作状態（オン状態、オフ状態、または部分的にオン状態のうちの１つ）を判定することができる。本明細書で開示される他の感知システムが、磁場センサー９８の代わりに、または磁場センサー９８に加えて使用され得る。
【００９０】
図１６を参照すると、米国仮出願第６２／４９０，７０５号に開示された磁気結合デバイスの例示的な実施形態が提供されている。図１６では、磁気結合デバイス１００の分解図が示されている。磁気結合デバイス１００は、切り換え可能な永久磁石アセンブリ１１６と、アクチュエータ／電子センサー／フィードバックアセンブリ１１８と、を含む。切り換え可能な永久磁石アセンブリ１１６は、米国特許第７，０１２，４９５号で記載されているような切り換え可能な永久磁石デバイス１２０を含み、その全体の開示は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。切り換え可能な永久磁石デバイス１２０は、例示的には長方形のフットプリントの強磁性鋼ハウジング１２２を備える。円形ボア１２４は、ハウジング１２２の底から上部に軸方向に延在し、その軸は、ハウジング１２２の幅および奥行対称面の交点と一致し、その結果、材料の小さいウェブ１２６は、ハウジング１２２の反対の奥行端上に立った状態にし、それは、ハウジング１２２の高さに沿って実質的に磁気的に分離された部分にハウジング１２２を細分する。幅方向ハウジング部１２８の壁厚さは、ボア１２４に受容される２つの円筒形の正反対に磁化されたレアアース永久磁石１３０、１３２によって提供される磁束を完全に搬送するのに丈夫で十分である。分路板１３４は、ボア１２４の底端を閉じるために挿入される。底磁石１３０は、磁石１３０のＮ−Ｓ極分離面（ｐ）がウェブ部１２６を二等分し、双極子磁石１３０のそれぞれのＮ−極性およびＳ−極性で反対の幅方向ハウジング部を分極するような配向で、ボア１２４での回転に対して固定される。上部磁石１３２は、六角形のプリズム駆動シャフト１３６をそれに挿入できるようにその上方面上に六角形のプリズムのくぼみを有するにもかかわらず、理想的には可能な限り下方磁石１３０と同じ磁化特性を有する。
【００９１】
ハウジング１２２と磁気的に互換性のある、またはハウジング１２２と同じ材料の、（外面での面取りされた縁は別として）実質的に長方形のプリズムの構成の２つの同一の強磁性ポールシュー１３８が、ボルト１４０および位置決めピン１４２を使用して、ハウジング１２２の下方部で幅方向側に取り付けられて、ハウジング１２２の上方部の形状を補完する。ポールシュー１３８は、下方面でそれぞれのワークピース接触インターフェース１４４を規定し、それは、図示された実施形態では平面であるが、磁気結合デバイス１００に磁気的に結合され磁気結合デバイス１００によって取り扱われるワークピースのターゲット表面に対してぴったりと当接した状態を形成するような異なる形状および／または外形であり得る。上記のように、ポールシュー１３８は、それらの下方末端でワークピース接触インターフェース１４４を規定するが、一方、ハウジング１２２の厚壁幅方向部の上面は、本明細書で束検出表面１４６と呼ばれるものを規定する。外部磁気動作回路がない場合、さらにそれが生成されるときでさえ、磁束線は、ワークピース接触インターフェース１４４およびハウジング１２２の束検出表面１４６の両方を通過する。
【００９２】
アクチュエータ／電子センサー／フィードバックアセンブリ１１８は、アルミニウムなどの非強磁性材料から作られる下方の長方形のフットプリントのアクチュエータハウジング部１５０を含み、ロータリーアクチュエータ１５４を収容するのに役立つ、ハウジング部１５０の下方面に向かう貫通開口部を備える長方形のくぼみ１５２を含む。ロータリーアクチュエータ１５４は、トルク出力シャフト１５６を有し、それは、下方ハウジング部１５０での４つのボアを通って延在し、かつハウジング１２２の上面上のねじボアと係合する、４つの締結ボルト１５８を使用して下方ハウジング部１５０が磁石アセンブリのハウジング１２２の上部に密閉して固定されている、磁気結合デバイス１００の組み立てられた状態で、係合部材、例示的には上方磁石１３２に存在する六角形の駆動インサート１３６内に挿入されている。これにより、アクチュエータ１５４は、選択的なトルクを与えて、そのハウジング１２２での上部磁石１３２を回転させて、様々な状態の間で切り換え可能な永久磁石デバイス１２０を回すことが可能になる。例示的なロータリーアクチュエータは、本明細書で言及されるように、液圧アクチュエータと、空気圧アクチュエータと、電気アクチュエータと、を含む。両方の磁石１３０、１３２の上方面を横切る線は、磁石１３０、１３２のＮおよびＳのアクティブな極のそれぞれの分離面を示す。
【００９３】
ハウジングアセンブリ１１８の中間アルミニウム（または他の非強磁性金属）ハウジング部１６６は、長方形のフットプリントを有し、上述の締結ボルト１５８によって、下方ハウジング部１５０に固定される。中間ハウジング部１６６の上部上に、また非強磁性金属材料から作られる長方形のフレーム状の上方ハウジング部１７２があり、その上方開放端は、長方形の非強磁性カバー板１７４によって閉じられ、それは、上方ハウジング部１７２の４つの角でボアを通って延在する４つの締結ねじ１７６によって、カバー板１７４と中間ハウジング部１６６との間でシールされて挟まれる。
【００９４】
アセンブリ１１８は、それぞれの末端でリニアホール効果タイプの磁束センサー１９８を各々搬送する２つの脚部１９６を含む、磁場センサーおよびセンサー信号処理回路ユニット１９０をさらに含む。処理回路ユニット１９０は、センサーおよびマイクロコントローラへ／からのＩ／Ｏ信号を外部機器とインターフェースするためのＭ１２電子コネクタ１９２を含む。他の好適なコネクタが、確立される接続に基づいて使用され得る。
【００９５】
処理回路ユニット１９０の脚部１９６は、上方ハウジングアセンブリ１１８が組み立てられるときに、下方ハウジング部１５０での２つの円筒形通路チャネル１７０内に延在する。全体的な配置は、ホール効果センサー１９８が、ハウジング１２２の束検出表面１４６から少しの距離離れた規定の位置に固定されて位置することを確実にする。本質的に、この配置は、１つの磁束センサー１９８が、ポールシュー１３８の第１のものの上に位置付けられ、第２の磁束センサー１９８が、ポールシュー１３８の第２のものの上に位置付けられることを確実にする。磁気結合デバイス１００のさらなる詳細は、米国仮出願第６２／４９０，７０５号で開示されており、その全体の開示は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。
【００９６】
本明細書で言及されるように、磁石の他の構成が、永久磁石１２、１４または永久磁石１３０、１３２の代わりに使用され得る。図１７〜図１９を参照すると、本開示の例示的な切り換え可能な磁気結合デバイス２００が示されている。切り換え可能な永久磁気結合デバイス２００は、磁気結合デバイス１０（永久磁石１２、１４）または磁気結合デバイス１００（永久磁石１３０、１３２）の磁束源１５に取って代わり得る。さらに、切り換え可能な磁気結合デバイス２００は、磁気結合デバイス１０についてのハウジング２８および磁気結合デバイス１００についてのハウジング１５０とは対照的に、非鉄ハウジングに置かれる。本明細書でより詳細に説明されるように、切り換え可能な磁気結合デバイス２００の極部２５０は、ハウジングの下方側に位置してワークピース２７（図１９Ａおよび図１９Ｂを参照）に接触しているか、または極部２５０の真下に位置付けられた極延長部材を有してワークピース２７に接触している。
【００９７】
切り換え可能な磁気結合デバイス２００は、上方プラッタ２１２と、下方プラッタ２１４と、を含む。プラッタ２１２および２１４の各々は、複数の離間した永久磁石２３０と、複数の極部２５０と、を含む。複数の離間した永久磁石２３０の各々は、１つの永久磁石として例示的に示されているが、ハウジング内に位置付けられた、複数の永久磁石および／または少なくとも１つの永久磁石を備え得る。例示的なプラッタは、米国特許第７，１６１，４５１号、「ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＣＯＵＰＬＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ  ＷＩＴＨ  Ａ  ＲＯＴＡＲＹ  ＡＣＴＵＡＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ」と題する２０１５年１０月３０日出願の米国仮特許出願第６２／２４８，８０４号、整理番号ＭＴＩ−０００７−０１−ＵＳ−Ｅ、およびドイツ実用新案第ＤＥ２０２０／１６００６６９６Ｕ１号で提供されており、その全体の開示は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。
【００９８】
図１７〜図１９の実施例に戻って、各永久磁石２３０は、Ｎ極側２３２と、Ｓ極側２３４と、を有する。プラッタ２１２およびプラッタ２１４の永久磁石２３０および極部２５０は各々、閉じた形状を形成するように配置されており、極部２５０のうちの１つが２つの永久磁石２３０の間に位置付けられている。さらに、永久磁石２３０は、間で極部２５０に接触する２つの永久磁石２３０の各々が、極部２５０に接触する、それらのＮ極側またはそれらのＳ極側のいずれかを有するように配置されている。隣接した永久磁石２３０のＮ極側が極部２５０に接触するときに、極部２５０はＮ極部と呼ばれる。隣接した永久磁石２３０のＳ極側が極部２５０に接触するときに、極部２５０はＳ極部と呼ばれる。
【００９９】
上方プラッタ２１２および下方プラッタ２１４の各々は、等しい偶数の永久磁石セクションと、等しい数の極部２５０と、を含む。一実施形態では、上方プラッタ２１２および下方プラッタ２１４の各々で、永久磁石２３０および極部２５０は、円形構成で配置されている。
【０１００】
実施形態では、下方プラッタ２１４は、磁気結合デバイス１０での磁石１４と同様に、下方プラッタ２１４を含むハウジングに対して固定して保持されており、上方プラッタ２１２は、磁気結合デバイス１０での磁石１２と同様に、下方プラッタ２１４に対して回転する。上方プラッタ２１２は、下方プラッタ２１４に対して中心軸２９４の周りで方向２９０、２９２に回転可能であって、下方プラッタ２１４の永久磁石２３０および極部２５０に対して上方プラッタ２１２の永久磁石２３０および極部２５０の配列を変更する。
【０１０１】
下方プラッタ２１４のＳ極部２５０が上方プラッタ２１２のＳ極部２５０と配列され、下方プラッタ２１４のＮ極部２５０が上方プラッタ２１２のＮ極部２５０と配列されるときに、磁気結合デバイス２００はオン状態にあると考えられる。オン状態では、ワークピース２７は、上方プラッタ２１２および下方プラッタ２１４の配列されたＮ極部２５０からワークピース２７を通って上方プラッタ２１２および２１４の配列されたＳ極部２５０に磁気回路が完成することにより、磁気結合デバイス１０によって保持されている。
【０１０２】
下方プラッタ２１４のＳ極部２５０が上方プラッタ２１２のＮ極部２５０と配列され、下方プラッタ２１４のＮ極部２５０が上方プラッタ２１２のＳ極部２５０と配列されるときに、磁気結合デバイス２００はオフ状態にあると考えられる。オフ状態では、ワークピース２７は、上方プラッタ２１２の配列されたＮ極部２５０から下方プラッタ２１４のＳ極部２５０に、および上方プラッタ２１２の配列されたＮ極部から下方プラッタ２１４のＳ極部２５０に上方プラッタ２１２および下方プラッタ２１４内に磁気回路が完成することにより、磁気結合デバイス１０によって保持されていない。
【０１０３】
上方プラッタ２１２のＳ極部２５０が下方プラッタ２１４のＮ極部２５０と部分的に重なり、上方プラッタ２１２のＮ極部２５０が下方プラッタ２１４のＳ極部２５０と部分的に重なるときに、磁気結合デバイス２００は部分的にオン状態にあると考えられる。部分的にオン状態にあるときに、ワークピース２７は、上方プラッタ２１２および下方プラッタ２１４の重なるＮ極部２５０からワークピース２７を通って上方プラッタ２１２および下方プラッタ２１４の重なるＳ極部２５０に磁気回路が完成することにより、磁気結合デバイス１０によって保持され得る。磁気回路の強度は、上方プラッタ２１２および下方プラッタ２１４の重なるＮ極部２５０と、上方プラッタ２１２および下方プラッタ２１４の重なるＳ極部２５０との重なりの度合いが増加するにつれて増加する。
【０１０４】
図１７を参照すると、上方プラッタ２１２が図示されている。上方プラッタ２１２は、中央開口部２２２と複数の半径方向に延在する開口部２２４とを有する円筒形ベース構成要素２２０を含む。半径方向に延在する開口部２２４の各々は、永久磁石２３０を受容するようなサイズおよび形状である。各永久磁石２３０は、Ｎ側２３２と、Ｓ側２３４と、半径方向内側に面する側２３６と、半径方向外側に面する側２３８と、上部２４０と、底２４２（図１９Ａを参照）と、を有する。
【０１０５】
図１８を参照すると、上方プラッタ２１２の上面図が示されている。円筒形ベース構成要素２２０は、永久磁石２３０のＮ側２３２、Ｓ側２３４、半径方向内側に面する側１３６、および半径方向外側に面する側１３８の各々を取り囲んでいる。一実施形態では、開口部２２４は、貫通した開口部ではなくむしろ、円筒形ベース構成要素２２０の底側からの見えない深さの開口部であり、したがって円筒形ベース構成要素２２０はまた、永久磁石２３０の上部２４０を取り囲む。図示された実施形態では、円筒形ベース構成要素２２０は、１つの一体の構成要素である。一実施形態では、円筒形ベース構成要素２２０は、共に接合された２つ以上の構成要素で構成されている。
【０１０６】
図１８で示されているように、永久磁石２３０は、隣接した磁石のＮ側２３２が互いに面し、隣接した磁石２３０のＳ側２３４が互いに面するように配置されている。この配置により、永久磁石２３０の間の円筒形ベース構成要素２２０の一部２５０が、永久磁石２３０についての極延長部として機能することになる。実施形態では、ベース構成要素２２０、したがって極部２５０は、鋼で作られている。他の好適な強磁性材料が、ベース構成要素２２０のために使用され得る。
【０１０７】
図１９を参照すると、上方プラッタ２１２は、下方プラッタ下方プラッタ２１４に対して分解されて示されている。下方プラッタ２１４は一般的に、上方プラッタ２１２と同一である。上方プラッタ２１２は、下方プラッタ２１４に対して回転して、磁気結合デバイス１０をオン状態、部分的にオン状態、またはオフ状態に置き得る。
【０１０８】
図１９Ａを参照すると、上方プラッタ２１２および下方プラッタ２１４は、上方プラッタ２１２のＳ極部２５０が下方プラッタ２１４のＳ極部２５０に隣接し、上方プラッタ２１２のＮ極部２５０が下方プラッタ２１４のＮ極部２５０に隣接するオン状態に配置されている。オン状態では、強磁性材料から作られているワークピース２７は、上方プラッタ２１２および下方プラッタ２１４の配列されたＮ極部２５０からワークピース２７を通って上方プラッタ２１２および下方プラッタ２１４の配列されたＳ極部２５０に磁気回路が完成することにより、上方および下方プラッタ２１２、２１４を含む磁気結合デバイスによって保持されている。ワークピース接触インターフェースを形成するＮ極部およびＳ極部２５０の下方表面。代替的に、ポールシュー１６’、１６’’のインスタンスは、図１とは異なる形状であるが、Ｎ極部およびＳ極部２５０の下方表面とワークピース２７との間に位置付けられて、ワークピース２７とのワークピース接触インターフェースを提供し得る。
【０１０９】
図１９Ｂを参照すると、上方プラッタ２１２のＳ極部２５０が下方プラッタ２１４のＮ極部２５０に隣接し、上方プラッタ２１２のＮ極部２５０が下方プラッタ２１４のＳ極部２５０に隣接するときに、上方プラッタ２１２および下方プラッタ２１４はオフ状態に配置されている。オフ状態では、強磁性材料から作られているワークピース２７は、上方プラッタ２１２の配列されたＳ極部２５０と下方プラッタ２１４のＮ極部２５０との間、および上方プラッタ２１２の配列されたＮ極部２５０と下方プラッタ２１４のＳ極部２５０との間に磁気回路が完成することにより、上方および下方プラッタ２１２、２１４を含む磁気結合デバイスによって保持されていない。言い換えれば、プラッタ２１２および２１４は、極部１５０内で磁気回路を分路して、外部磁場を弱くする。上方プラッタ２１２および下方プラッタ２１４はまた、上方プラッタ２１２および下方プラッタ２１４を含む磁気結合デバイスの１つ以上の部分的にオン状態を提供するように配置され得る。
【０１１０】
実施形態では、Ｎ極部２５０のうちの少なくとも１つおよびＳ極部２５０のうちの少なくとも１つは、それぞれのＮ極部およびそれぞれのＳ極部に関連する漏れ束を監視するための、それに関連するセンサー９８を有する。図１８で示されているように、第１のセンサー９８は、Ｎ極部２５０の真上またはＮ極部２５０の半径方向外側などに、Ｎ極部２５０に近接して置かれ得、第２のセンサー９８は、Ｓ極部２５０の真上またはＳ極部２５０の半径方向外側などに、Ｓ極部２５０に近接して置かれ得る。コントローラ３４は、本明細書で記載されるのと同様の様式で、切り換え可能な永久磁石アセンブリ２００の較正ランを実行して、所与のワークピース２７についてのオン状態、オフ状態、および少なくとも１つの所望の部分的にオン状態についての、監視された極部２５０に関連する漏れ束など、切り換え可能な永久磁石アセンブリ２００を含むデバイスの動作状態を判定するためのセンサー値を格納し得る。
【０１１１】
図２０〜図２２を参照すると、本開示の例示的な磁気結合デバイス３００が示されている。磁気結合デバイス３００は、上方アセンブリ３１２と、下方アセンブリ３１４と、を含む。アセンブリ３１２および３１４の各々は、複数の離間した永久磁石３３０と、複数の極部３５０と、を含む。複数の離間した永久磁石３３０の各々は、１つの永久磁石として例示的に示されているが、ハウジング内に位置付けられた、複数の永久磁石および／または少なくとも１つの永久磁石を備え得る。さらに、磁気結合デバイス３００は、磁気結合デバイス１０についてのハウジング２８および磁気結合デバイス１００についてのハウジング１５０とは対照的に、非鉄ハウジングに置かれる。本明細書でより詳細に説明されるように、磁気結合デバイス３００の極部３５０は、ハウジングの下方側に位置してワークピース２７に接触しているか、または極部２５０の真下に位置付けられた極延長部材を有してワークピース２７に接触している（図２０〜図２２を参照）。
【０１１２】
各永久磁石３３０は、Ｎ極側（Ｎ）と、Ｓ極側（Ｓ）と、を有する。アセンブリ３１２およびアセンブリ３１４の永久磁石３３０および極部３５０は各々、リニアアレイで配置されており、極部３５０のうちの１つが２つの永久磁石３３０の間に位置付けられている。さらに、永久磁石３３０は、間で極部３５０に接触する２つの永久磁石３３０の各々が、極部３５０に接触する、それらのＮ極側（Ｎ）またはそれらのＳ極側（Ｓ）のいずれかを有するように配置されている。隣接した永久磁石３３０のＮ極側（Ｎ）が極部３５０に接触するときに、極部３５０はＮ極部と呼ばれる。隣接した永久磁石３３０のＳ極側（Ｓ）が極部３５０に接触するときに、極部３５０はＳ極部と呼ばれる。
【０１１３】
実施形態では、下方アセンブリ３１４は、磁気結合デバイス１０での永久磁石１４または磁気結合デバイス１００での永久磁石１３０と同様に、下方アセンブリ３１４を含むハウジングに対して固定して保持されており、上方アセンブリ３１２は、磁気結合デバイス１０の永久磁石１２または磁気結合デバイス１００の永久磁石１３２と同様に、下方アセンブリ９１４に対して回転する。上方アセンブリ３１２は、方向３９０および３９２に下方アセンブリ３１４に対して並進可能であって、下方アセンブリ３１４の永久磁石３３０および極部３５０に対して上方アセンブリ３１２の永久磁石３３０および極部３５０の配列を変更する。下方アセンブリ３１２の永久磁石３３０は、極部３５０に結合されたポールシュー３４０により、ワークピース２７から離間している。代替的に、極部は、間隔を提供するように延在され得る。さらに、スペーサ（示されていない）が、上方アセンブリ３１２および下方アセンブリ３１４の永久磁石の間に提供される。
【０１１４】
下方アセンブリ３１４のＳ極部３５０が上方アセンブリ３１２のＳ極部３５０と配列され、下方アセンブリ３１４のＮ極部３５０が上方アセンブリ３１２のＮ極部３５０と配列されるときに（図２０を参照）、磁気結合デバイス３００はオン状態にあると考えられる。オン状態では、ワークピース２７は、上方アセンブリ３１２および下方アセンブリ３１４の配列されたＮ極部３５０からワークピース２７を通って上方アセンブリ３１２および下方アセンブリ３１４の配列されたＳ極部３５０に磁気回路が完成することにより、磁気結合デバイス３００によって保持されている。
【０１１５】
下方アセンブリ３１４のＳ極部３５０が上方アセンブリ３１２のＮ極部３５０と配列され、下方アセンブリ３１４のＮ極部３５０が上方アセンブリ３１２のＳ極部３５０と配列されるときに（図２２を参照）、磁気結合デバイス３００はオフ状態にあると考えられる。オフ状態では、ワークピース２７は、上方アセンブリ３１２の配列されたＮ極部３５０から下方アセンブリ３１４のＳ極部３５０に、および上方アセンブリ３１２の配列されたＮ極部から下方アセンブリ３１４のＳ極部３５０に上方アセンブリ３１２および下方アセンブリ３１４内に磁気回路が完成することにより、磁気結合デバイス１０によって保持されていない。
【０１１６】
上方アセンブリ３１２のＳ極部３５０が下方アセンブリ３１４のＮ極部３５０と部分的に重なり、上方アセンブリ３１２のＮ極部３５０が下方アセンブリ３１４のＳ極部３５０と部分的に重なるときに、磁気結合デバイス３００は部分的にオン状態にあると考えられる。部分的にオン状態にあるときに、ワークピース２７は、上方アセンブリ３１２および下方アセンブリ３１４の重なるＮ極部３５０からワークピース２７を通って上方アセンブリ３１２および下方アセンブリ３１４の重なるＳ極部３５０に磁気回路が完成することにより、磁気結合デバイス１０によって保持され得る。磁気回路の強度は、上方アセンブリ３１２および下方アセンブリ３１４の重なるＮ極部３５０と、上方アセンブリ３１２および下方アセンブリ３１４の重なるＳ極部３５０との重なりの度合いが増加するにつれて増加する。
【０１１７】
実施形態では、Ｎ極部３５０のうちの少なくとも１つおよびＳ極部３５０のうちの少なくとも１つは、それぞれのＮ極部およびそれぞれのＳ極部に関連する漏れ束を監視するための、それに関連するセンサー９８を有する。図２０で示されているように、第１のセンサー９８は、Ｎ極部３５０の真上またはＮ極部３５０の半径方向外側などに、Ｎ極部３５０に近接して置かれ得、第２のセンサー９８は、Ｓ極部３５０の真上またはＳ極部３５０の半径方向外側などに、Ｓ極部３５０に近接して置かれ得る。コントローラ３４は、本明細書で記載されるのと同様の様式で、磁気結合デバイス３００の較正ランを実行して、所与のワークピース２７についてのオン状態、オフ状態、および少なくとも１つの所望の部分的にオン状態についての、監視された極部３５０に関連する漏れ束など、磁気結合デバイス３００を含むデバイスの動作状態を判定するためのセンサー値を格納し得る。
【０１１８】
図２３および図２４を参照すると、別の例示的な磁気結合デバイス４００が図示されている。磁気結合デバイス４００は、第１の端４０６と第２の端４０８との間で延在する中央平行六面体セクション４０４を有する、強磁性材料（すなわち、低磁気リラクタンス材料）で作られたハウジング４０２を含む。ポールシュー１６’、１６’’は、端４０６および４０８に結合され得る。ハウジング４００のボリュームの実質的な部分を占める中央円筒形空洞４１０は、中央セクション４０４の上方および下方末端面の間で延在し、比較的薄い壁の鉛直壁セクション４１２がセクション４０４の正面および背面だけに残るような直径を有するが、一方、壁セクション４１２の両側の壁セクションは、端４０６、４０８に向かって増加する壁厚さを有する。ハウジング４０２のこの構成は、ハウジング４０２を、２つの磁気的に分離されたセクション４２６および４２８に分離する。
【０１１９】
Ｎ極４２２およびＳ極４２４を有する永久磁石４２０は、中央空洞４１０に位置付けられる。磁束の概ね一定のレベルを提供する永久磁石４２０。中央セクション４０４が強磁性材料で作られているため、ハウジング４０２のセクション４０６、４０８はそれぞれ、Ｓ極部４２４およびＮ極部４２２の極延長部として機能する。永久磁石４２０は、ハウジング４０２に対して回転しないようにハウジング４０２に固定される。ハウジング４０２内の永久磁石４２０の配向の固定は、圧入もしくは締まりばめを提供するように空洞４１０および磁石４２０のそれぞれの直径を選択することによって、または空洞４１０で永久磁石４２０を接着するか、もしくはハウジング４０２に対して永久磁石４２０を保持する好適な方法によって達成され得る。
【０１２０】
電気的に絶縁されたワイヤーの１つ以上の巻線を含むコイル４５０は、ハウジング４０２の中央セクション４１２の周りに巻かれる。ハウジング４０２の端４０６、４０８は、間でコイル４５０が巻かれる封じ込め壁として機能する。コイル４５０は、例えば、中央セクション４０４の壁セクション４１２の周りに巻かれた銅ワイヤーの１つのコイルを備え、事実上、ハウジング４０２の中央空洞４１０およびその中に受容される永久磁石４２０を覆う。
【０１２１】
コイル４５０は、接続４６０を通して電気的な電源に動作可能に結合されている。例示的な接続は、コイル４５０に供給される電流のレベルを制御する、スイッチまたは回路を含む。図１４で示されているように、接続４６０は、コントローラ３４に接続されている。コントローラ３４は、信号を接続４６０に提供して、コイル４５０に供給される電流のレベルを制御する。コイル４５０を通る電流レベルおよびコイル４５０を通る電流の方向を制御することによって、コイル４５０を通って流れる電流によって生成される磁束が、コイル４５０を通る電流の流れの方向に応じた、永久磁石４２０の概ね一定の磁束の加算、または永久磁石４２０の概ね一定の磁束の減算の一方であるため、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で磁気結合デバイス４００によって利用可能にされる磁場は、増加または減少し得る。実施形態では、電流センサー４６２は、コイル４５０を通る電流を維持するために提供される。電流がコイル４５０を通って第１の方向に移動するときに、結果として生じる磁場は、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で利用可能な磁束を増加させる。電流がコイル４５０を通って第２の方向に移動するときに、結果として生じる磁場は、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で利用可能な磁束を減少させる。ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で利用可能な磁束の増加または減少の度合いを設定する電流レベル。
【０１２２】
永久磁石４２０の特性、ならびにコイル４５０を通過する電気的な電流レベルおよび電気的な電流方向の特性に基づく磁気結合デバイス４００は、複数の磁気回路を確立し得る。具体的には、磁気結合デバイス４００は、少なくとも３つの状態に構成され得、その各々が、対応する磁気回路特性を有する。磁気結合デバイス４００は、コイル４５０を通る実質上一定の電流レベルを維持するか、またはコイル４５０を通る電流なしを維持することによって、少なくとも３つの状態の各々を長期間維持することができる。一実施例では、長期間は、１２０秒までである。別の実施例では、長期間は、１０秒までである。さらなる実施例では、長期間は、５秒までである。また別の実施例では、長期間は、２秒までである。さらに別の実施例では、長期間は、１秒までである。またさらなる実施例では、上記の例示的な範囲は、少なくとも０．１秒などのシステム要件に基づいて設定される最小期間を有する。
【０１２３】
実施形態では、コイル４５０の温度を監視するために温度センサーが含まれる。一実施例では、測定された温度が閾値温度未満である限り、磁気結合デバイス４００は動作される。例示的な閾値温度は、摂氏８０°である。
【０１２４】
オフ状態と本明細書で呼ばれる第１の状態では、第１の電流レベルは、永久磁石４２０の磁束を実質上減らすかまたは無効にするようにコイル４５０を通過して、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で強磁性ワークピース２７が利用可能な磁束の第１のレベルを提供する。オフ状態では、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で強磁性ワークピース２７が利用可能な磁束の第１のレベルは、磁気結合デバイス４２０で強磁性ワークピースを持ち上げるのに不十分である。一実施例では、永久磁石４２０によって生成される磁束の少なくとも９６％が、磁気結合デバイス４００がオフ状態にあるときにコイル４５０によって無効にされる。別の実施例では、永久磁石４２０によって生成される磁束の少なくとも９９％が、磁気結合デバイス４００がオフ状態にあるときにコイル４５０によって無効にされる。
【０１２５】
オン状態と本明細書で呼ばれる第２の状態では、第２の電流レベルは、コイル４５０を通過して、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第２のレベルを提供する。一実施例では、永久磁石４２０によって生成される磁束の全量が、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で強磁性ワークピース２７が利用可能であるように、コイル４５０を通過する電流はない。オン状態では、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で強磁性ワークピース２７が利用可能な磁束の第２のレベルは、オフ状態の第１のレベルよりも高く、磁気結合デバイス４００で強磁性ワークピースを持ち上げるのに十分である。一実施例では、永久磁石４２０単体によって生成される磁束は、強磁性ワークピースを持ち上げるのに十分である。したがって、電力が誤ってコイル４５０に対して切断される場合、磁気結合デバイス４００は、磁気結合デバイス４００に結合された強磁性ワークピース２７を保持する。
【０１２６】
部分的にオン状態と本明細書で呼ばれる第３の状態では、第３の電流レベルは、コイル４５０を通過して、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で強磁性ワークピース２７が利用可能な磁束の第３のレベルを提供する。第３の電流レベルは、永久磁石４２０からのポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で利用可能な磁束の少なくとも一部を無効にする。部分的にオン状態では、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で強磁性ワークピース２７が利用可能な磁束の第３のレベルは、オフ状態の第１のレベルよりも高く、オン状態の第２のレベルよりも低く、磁気結合デバイス４００で強磁性ワークピースを持ち上げるのに十分である。一実施例では、部分的にオン状態は、スタック２７の上部シート２７’を持ち上げるのに十分であるが、上部シート２７’および上部シートから２番目２７’’の両方を持ち上げるのに不十分である。
【０１２７】
実施形態では、センサー４６２は、コイル４５０の特性を監視するために提供される。一実施例では、センサー４６２は、コイル４５０を通過するか、またはコイル４５０に供給される電流レベルを監視する電流センサーである。
【０１２８】
本明細書でより詳細に説明されるように、少なくとも３つの状態に磁気結合デバイス４００を構成することができることによって、スタックに配置された強磁性ワークピース２７をディスタックするために磁気結合デバイス４００を構成する能力が向上し、複数の異なるタイプの強磁性ワークピース２７のために磁気結合デバイス４００を使用する能力が向上する。例示的な磁気結合デバイス４００に関するさらなる詳細は、「ＳＷＩＴＣＨＡＢＬＥ  ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」と題する２０１７年６月８日出願の米国仮出願第６２／５１７，０４３号、ＭＴＩ−０００４−０２−ＵＳで開示されており、その全体の開示は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。
【０１２９】
実施形態では、コイル４５０は、磁気結合デバイス１０の永久磁石１２、１４の両方の周りに巻き付けられ、オン状態を超えてポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’が利用可能な磁束をさらに増加させるために使用される。実施形態では、コイル４５０は、磁気結合デバイス１０の永久磁石１４の周りに巻き付けられて、永久磁石１２に作用する永久磁石１４の効果的な磁束を無効または低減して、永久磁石１４に対して永久磁石１２を回転させるのに必要なトルクを下げる。
【０１３０】
実施形態では、ハウジング４０２で固定される代わりに、永久磁石４２０は、ハウジング４０２で回転可能である。作動システム４７０は、永久磁石４２０に動作可能に結合されて、ハウジング４０２に対して永久磁石４２０を回転させる。一実施形態では、作動システムは、ステッピングモーター、液圧作動システム、空気圧作動システム、または他の好適な作動システムなどの電気作動システムであり得る。一実施形態では、永久磁石４２０は、永久磁石４２０の周りに位置付けられた１つ以上のコイルに印加される電流を通して、ハウジング４０２に対して回転される。例示的なコイル作動システムのさらなる詳細は、「ＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＮＥＴ−ＳＷＩＴＣＨＡＢＬＥ  ＰＥＲＭＡＮＥＮＴ  ＭＡＧＮＥＴ  ＤＥＶＩＣＥ」と題する２０１７年６月８日出願の米国仮出願第６２／５１７，０５７号、整理番号ＭＴＩ−０００１−０２−ＵＳで提供されており、その全体の開示は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。
【０１３１】
図２４Ｃを参照すると、ハウジング４０２に対する永久磁石４２０の配置が図示されている。図２４Ｃの配置は、オフ状態と本明細書で呼ばれる第１の状態であり、磁束の第１のレベルは、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で強磁性ワークピース２７が利用可能であり、それは、磁気結合デバイス４２０で強磁性ワークピースを持ち上げるのに不十分である。磁束の大部分は、ハウジング４０２内で受動的に分路される。一実施例では、永久磁石４２０によって生成される磁束の少なくとも９６％が、磁気結合デバイス４００がオフ状態にあるときにコイル４５０によって無効にされる。別の実施例では、永久磁石４２０によって生成される磁束の少なくとも９９％が、磁気結合デバイス４００がオフ状態にあるときにコイル４５０によって無効にされる。
【０１３２】
図２４Ａを参照すると、ハウジング４０２に対する永久磁石４２０の配置が図示されている。図２４Ａの配置は、オン状態と本明細書で呼ばれる第２の状態であり、永久磁石４２０によって生成される磁束の第２のレベルは、ハウジング４０２に取り付けられたポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で強磁性ワークピース２７が利用可能である。オン状態では、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で強磁性ワークピース２７が利用可能な磁束の第２のレベルは、オフ状態の第１のレベルよりも高く、磁気結合デバイス４００で強磁性ワークピースを持ち上げるのに十分である。
【０１３３】
図２４Ｂを参照すると、ハウジング４０２に対する永久磁石４２０の配置が図示されている。図２４Ｂの配置は、部分的にオン状態と本明細書で呼ばれる第３の状態であり、磁束の第３のレベルは、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で強磁性ワークピース２７が利用可能である。部分的にオン状態では、ポールシュー１６’、１６’’のワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で強磁性ワークピース２７が利用可能な磁束の第３のレベルは、オフ状態の第１のレベルよりも高く、オン状態の第２のレベルよりも低く、磁気結合デバイス４００で強磁性ワークピースを持ち上げるのに十分である。一実施例では、部分的にオン状態は、スタック２７の上部シート２７’を持ち上げるのに十分であるが、上部シート２７’および上部シートから２番目２７’’の両方を持ち上げるのに不十分である。
【０１３４】
開示された磁気結合デバイスの各々は、支持体構造４３１を有する機械的持ち上げ装置４３０（図２５を参照）と組み合わせて使用され得る。機械的持ち上げ装置４３０は、１つ以上の磁気結合デバイスを通して、第１の場所から第２の場所に強磁性ワークピースを持ち上げて輸送する。例示的な機械的持ち上げ装置４３０は、機械的ガントリー４３２（図２５Ｂを参照）と、クレーンホイスト４３４（図２５Ｃを参照）と、ロボットシステム７００（図２５Ａを参照）と、を含む。
【０１３５】
例示的な機械的ガントリー４３２は、間で延在する水平クロス部材を有する鉛直支持体部材のペアを含む。磁気結合デバイス１０は、水平クロス部材に対して磁気結合デバイス１０を上下させ、したがって磁気結合デバイス１０に結合された強磁性ワークピースを持ち上げて輸送するための機構を通して、水平クロス部材から吊り下げられるかまたは水平クロス部材に結合され得る。
【０１３６】
例示的なクレーンホイスト４３４は、チェーンホイスト４３４の第２の部分に対してチェーンホイスト４３４の第１の部分を上下させるチェーン機構を含む。磁気結合デバイス１０は、チェーンホイスト４３４の第１の部分から吊り下げられるかまたは第１の部分に結合され得る。したがって、磁気結合デバイス１０は、チェーンホイスト４３４の第１の部分で上下され、それは次に、磁気結合デバイス１０に結合された強磁性ワークピースを持ち上げて輸送する。
【０１３７】
図２５Ｃを参照すると、例示的なロボットシステム７００が図示されている。ロボットシステム７００に関連して記載される実施形態は、他のタイプの機械（例えば、機械的ガントリー、クレーンホイスト、ピックアンドプレース機械など）に適用され得る。
【０１３８】
ロボットシステム７００は、電子コントローラ７７０を含む。電子コントローラ７７０は、プロセッサ７７２による実行のための関連するメモリ７７４に格納されたさらなるロジックを含む。ロボットアーム７０４の移動を制御するロボット移動モジュール７０２が含まれている。図示された実施形態では、ロボットアーム７０４は、鉛直軸の周りでベースに対して回転可能である第１のアームセグメント７０６を含む。第１のアームセグメント７０６は、第１のジョイント７１０を通して第２のアームセグメント７０８に移動可能に結合されており、第２のアームセグメント７０８は、第１の方向に第１のアームセグメント７０６に対して回転され得る。第２のアームセグメント７０８は、第２のジョイント７１２を通して第３のアームセグメント７１１に移動可能に結合されており、第３のアームセグメント７１１は、第２の方向に第２のアームセグメント７０８に対して回転され得る。第３のアームセグメント７１１は、第３のジョイント７１６を通して第４のアームセグメント７１４に移動可能に結合されており、第４のアームセグメント７１４は、第３の方向に第３のアームセグメント７１１に対して回転され得、回転ジョイント７１８によって、第３のアームセグメント７１１に対する第４のアームセグメント７１４の配向が変更され得る。磁気結合デバイス１０は例示的に、ロボットアーム７０４の端に固定されて示されている。磁気結合デバイス１０は、ワークピース２７（示されていない）をロボットアーム７０４に結合するように使用される。磁気結合デバイス１０が図示されているが、本明細書で記載される任意の磁気結合デバイス、および本明細書で記載される任意の数の磁気結合デバイスが、ロボットシステム７００で使用され得る。
【０１３９】
一実施形態では、ロボット移動モジュール７０２を実行するプロセッサ７７２による電子コントローラ７７０は、第１の姿勢までロボットアーム７０４を移動させ、磁気結合デバイス１００は、第１の場所でワークピースに接触する。磁気結合器状態モジュール７７６を実行するプロセッサ７７２による電子コントローラ７７０は、下方磁石１４に対して上方磁石１２を移動させて、磁気結合デバイス１０をオン状態または部分的にオン状態のうちの１つに置いてワークピースをロボットシステム７００に結合するように、磁気デバイス１０に命令する。ロボット移動モジュール７０２を実行するプロセッサ７７２による電子コントローラ７７０は、ワークピースを第１の場所から第２の所望の離間した場所に移動させる。ワークピースが所望の第２の位置にあると、磁気結合器状態モジュール７６を実行するプロセッサ７７２による電子コントローラ７７０は、下方磁石１４に対して上方磁石１２を移動させて、磁気結合デバイス１０をオフ状態に置いてワークピースをロボットシステム７００から切り離すように、磁気デバイス１０に命令する。一実施例では、磁気結合器状態モジュール７６を実行するプロセッサ７７２による電子コントローラ７７０は、順次、磁気結合デバイス１０を部分的にオン状態に置いて強磁性ワークピース２７’を持ち上げるように磁気結合デバイス１０に命令し、ロボットアーム７０４を移動させることによって強磁性ワークピース２７’を持ち上げた後、下方磁石１４に対して上方磁石１２を移動させて、磁気結合デバイス１０をオン状態または別の部分的にオン状態に置いて強磁性ワークピース２７’上での磁気結合デバイス１０の保持力を増加させるように磁気結合デバイス１０に命令し、ロボットアーム７０４をさらに移動させることによって強磁性ワークピース２７’を所望の場所に位置付けた後、下方磁石１４に対して上方磁石１２を移動させて、磁気結合デバイス１０をオフ状態に置いてロボットシステム７００から強磁性ワークピース２７’を切り離すように磁気結合デバイス１０に命令する。次いで、電子コントローラ７７０は、別のワークピース２７を結合、移動、および切り離すプロセスを繰り返す。
【０１４０】
図２６を参照すると、コントローラ３４のメモリ３８上に格納された状態データ情報４６の例示的な収集が示されている。状態データ情報４６は、データベースまたは他のタイプのデータ構造の一部であり得る。状態データ情報４６は、磁気結合デバイス１０などのそれぞれの磁気結合デバイスの保存された各状態での情報を含む。図２６で図示されているように、状態データ情報４６は、磁気結合デバイスオン状態情報４６Ａと、磁気結合デバイスオフ状態情報４６Ｂと、第１の部分的にオン状態情報４６Ｃ、第２の部分的にオン状態情報４６Ｄ、および第ｎの部分的にオン状態情報４６Ｅと、を含む。
【０１４１】
図２７を参照すると、コントローラ３４のメモリ３８上に格納される、格納された状態情報４６についての例示的なデータ記録８０が図示されている。データ記録８０は、状態識別子８２と、それぞれの状態に対応する少なくとも１つのセンサー値８４と、を含む。例えば、データ記録が部分的にオン状態のうちの１つについてのものである場合、センサー値は、図１２で示されている磁気結合デバイス１０の実施形態のセンサー７０の一方または両方についての磁束読取値、図１１で示されている磁気結合デバイス１０の実施形態のセンサーについての位置値、図１０で示されている磁気結合デバイスの実施形態でのアクチュエータ３２のために使用されるステッピングモーターの位置、図１４で示されている磁気結合デバイス４００の実施形態のセンサー４６２の電気的な電流値、または磁気結合デバイス１０、１００についての永久磁石１２の位置もしくは磁気結合デバイス４００のコイル４５０についての電気的な電流値の表示を提供する任意の他のセンサー値であり得る。別の実施例では、データ記録がオン状態またはオフ状態のうちの１つについてのものである場合、センサー値は、図１２で示されている磁気結合デバイス１０の実施形態のセンサー７０の一方または両方についての磁束読取値、図１１で示されている磁気結合デバイス１０の実施形態のセンサーについての位置値、図１０で示されている磁気結合デバイスの実施形態でのアクチュエータ３２のために使用されるステッピングモーターの位置、磁気結合デバイス１０についての永久磁石１２と共に回転可能なピン９４と相互作用するハウジング２８に位置付けられたリミットスイッチの起動、磁気結合デバイス４００の実施形態のセンサー４６２の電気的な電流値、または磁気結合デバイス１０についての永久磁石１２の位置もしくは磁気結合デバイス４００のコイル４５０についての電気的な電流値の表示を提供する任意の他のセンサー値であり得る。
【０１４２】
磁気結合デバイス状態ロジック４０は、入力デバイス４２によって要求される、磁気結合デバイス１０、１００、２００、３００、または４００の要求された状態に基づいて、適切なデータ記録を選択し得る。本明細書で言及されるように、実施形態では、磁気結合デバイス１０、１００、２００、３００、または４００は、ロボットシステム７００のロボットアーム７０４に結合され得、ロボットシステム７００の電子コントローラ７７０は、所望の状態の状態識別子８２を磁気結合デバイス１０、１００、２００、３００、または４００のコントローラ３４に提供することによって、ロボットアーム７０４の位置に基づいて、磁気結合デバイス１０、１００、２００、３００、または４００の所望の状態を要求し得る。
【０１４３】
実際には、磁気結合デバイス１０、１００、２００、３００、または４００のオペレータは、シート２７などの強磁性ワークピースのスタック上に磁気結合デバイス１０、１００、２００、３００、または４００を位置付け得る。オペレータは、入力デバイス４２を通してアクチュエータ３２の作動を手動で要求して、永久磁石１２を、部分的にオン位置にまたは磁気結合デバイス１００、２００、または３００についての同様の動きに回転させ得る。実験またはセンサー読取値の監視を通して、オペレータは、上部シート２７’を方向３３に上げるのに十分な持ち上げ力であるが、上部シートから２番目２７’’を方向３３に上げるのに不十分な持ち上げ力を提供する位置に達するまで、永久磁石１２の位置を変更し続ける。永久磁石１２のこの配向に関連するセンサー値は、部分的にオン状態識別子８２に対応するものとしてデータ記録８０に格納されている。次いで、シート２７と共に動作するときに、ロボットシステム７００は、データ記録上の一部について正しい状態識別子８２を指定することができる。同様の方法で、コイル４５０での電流が、システム４００について監視および記録され得る。
【０１４４】
複数の部分的にオン状態についてのセンサー値は、メモリ３８上の対応するデータ記録８０に格納され得る。一実施例では、データ記録８０は、磁気結合デバイスが構成されるべき各状態について格納されている。
【０１４５】
実施形態では、ロボットシステム７００または磁気結合デバイス１０は、図２８で図示されているように、所与のワークピース識別子８８を所与の状態識別子８２と相関させるワークピースデータ記録８６を含む。したがって、オペレータは、後で検索するために、複数の異なる強磁性ワークピースのために複数の部分的にオン状態を構成し得る。例えば、ロボットシステム７００のオペレータは、ロボットシステム７００で取り扱われるワークピースを指定し得る。指定されたワークピースが対応するワークピースデータ記録８６を有することを想定して、磁気結合デバイス１０および指定されたワークピースのための部分的にオン状態についての正しい設定は、さらなる実験的テストまたは構成なしで容易に選択され得る。とりわけ、利点は、新しい強磁性ワークピースが、対応するワークピースデータ記録８６を有する限り、磁気結合デバイスを切り換えるためのシステムの休止期間を被ることなく、強磁性シートの異なる厚さなどの複数のワークピースタイプでロボットシステム７００または他の機械的持ち上げシステムを使用できることである。
【０１４６】
図２９は、開示された磁気結合デバイスのうちの１つなどの磁気結合デバイスで強磁性ワークピースを移動させる例示的な処理シーケンス５００を示し、それが提供される。強磁性ワークピースを磁気結合デバイスの複数のポールシューに接触させることを含む処理シーケンス５００であって、複数のポールシューの各々が、強磁性ワークピースに接触するワークピース接触インターフェースを有し、磁気結合デバイスが、ブロック５０２によって示されているように、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束のレベルに寄与する少なくとも１つの永久磁石を有する、処理シーケンス５００。ポールシューは、磁気結合デバイスのハウジングに取り付けられ得るか、または磁気結合デバイスのハウジングの一体の部分であり得る。次いで、ブロック５０４によって示されているように、磁気結合デバイスは、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第１のレベルを有する第１の状態から、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第２のレベルを有する第２の状態に移行され、第２のレベルが、第１のレベルよりも大きい。一実施例では、第１の状態は、オフ状態であり、第２の状態は、部分的にオン状態である。別の実施例では、第１の状態は、部分的にオン状態であり、第２の状態は、部分的にオン状態である。ブロック５０６によって示されているように、強磁性ワークピースは、磁気結合デバイスが第２の状態にある間に、第１の位置から第２の位置に磁気結合デバイスで移動される。ブロック５０８によって示されているように、磁気結合デバイスは、第２の状態から、複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第３のレベルを有する第３の状態に移行され、第３のレベルが、第２のレベルよりも大きい。一実施例では、第２の状態は、部分的にオン状態であり、第３のレベルは、第２の部分的にオン状態およびオン状態のうちの１つである。ブロック５１０によって示されているように、強磁性ワークピースは、磁気結合デバイスが第３の状態にある間に、第２の位置から第３の位置に磁気結合デバイスで移動される。ブロック５１２によって示されているように、強磁性ワークピースは、磁気結合デバイスから切り離される。一実施例では、強磁性ワークピースは、磁気結合デバイスを第１の状態に戻して移行させることによって切り離され、第１の状態が、オフ状態である。別の実施例では、強磁性ワークピースは、オフ状態、およびワークピースを磁気結合デバイスに保持することができるレベル未満の、ポールシューのワークピース接触インターフェースで利用可能な磁束のレベルを有する部分的にオン状態のうちの１つに磁気結合器を移行させることによって切り離される。本明細書で開示される任意の例示的な磁気結合デバイスが、処理シーケンス５００を実行するために使用され得る。さらに、本明細書で開示される任意の例示的な磁気結合デバイスが、処理シーケンス５００を実行するためにロボットシステム７００と組み合わせて使用され得る。
【０１４７】
実施形態では、ステップ５１０と５１２との間で、磁気結合デバイスは、第３の状態から、ワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の第４のレベルを有する第４の状態に移行され、第４のレベルが、第３のレベルよりも小さいが、それでも磁気結合デバイスに対してワークピースを保持するのに十分である。一実施例では、第４のレベルは、ワークピースがスタックの上部上に置かれるワークピースの第２のスタックに近づいているときに使用される。磁束のレベルを低減することによる、すでにスタック上にあるワークピースが磁気結合デバイスの磁束により移動されるという可能性。別の実施例では、ワークピースは、２番目のワークピースに対して入れ子関係に置かれており、２番目のワークピースが置かれると、両方のワークピースが、複数のワークピースを移動させるのに十分な磁束で磁気結合デバイスに結合されるように磁束レベルが増加する。
【０１４８】
実施形態では、第２のスタックでの磁束の第２のレベルは、ワークピースのスタックでの複数のワークピースを磁気結合デバイスに結合するのに十分である。複数のワークピースが結合されると、複数のワークピースは、第２の位置に移動される。この時点で、磁束レベルが増加して、磁気結合デバイスとの接続のレベルを強化し得る。一実施例では、磁気結合デバイスは、複数のワークピースを第１の落下場所に移動させ、磁束のレベルが、複数のワークピースの底のワークピースを解放するように下げられる。これは、複数のワークピースのすべてが解放されるまで、異なる場所で繰り返される。
【０１４９】
図３０は、磁気結合デバイスで強磁性ワークピースを移動させる例示的な処理シーケンス５５０を示す。複数のポールシューを有する磁気結合デバイスで移動される強磁性ワークピースの識別を受信することを含む処理シーケンスであって、複数のポールシューの各々が、ブロック５５２によって示されているように、強磁性ワークピースに接触するのに適したワークピース接触インターフェースを有する、処理シーケンス。ポールシューは、磁気結合デバイスのハウジングに取り付けられ得るか、または磁気結合デバイスのハウジングの一体の部分であり得る。複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束のレベルに寄与する少なくとも１つの永久磁石を有する、磁気結合デバイス。ブロック５５４によって示されているように、識別された強磁性ワークピースに対応する磁気結合デバイスの少なくとも１つの状態が判定される。磁気結合デバイスの複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の対応するレベルを有する少なくとも１つの状態。ブロック５５６によって示されているように、識別された強磁性ワークピースは、磁気結合デバイスの複数のポールシューのワークピース接触インターフェースに接触する。ブロック５５８によって示されているように、識別された強磁性ワークピースは、少なくとも３つの状態に磁気結合デバイスを順次構成する間に、最初の位置から最終の位置に磁気結合デバイスで移動され、３つの状態の各々が、磁気結合デバイスの複数のポールシューのワークピース接触インターフェースで強磁性ワークピースが利用可能な磁束の対応するレベルを有し、少なくとも３つの状態が、識別された強磁性ワークピースに対応する磁気結合デバイスの少なくとも１つの状態を含む。ブロック５６０によって示されているように、識別された強磁性ワークピースは、磁気結合デバイスから切り離される。
【０１５０】
実施形態では、少なくとも３つの状態を有する磁気結合デバイスは、少なくとも１つの第１の永久磁石と、少なくとも１つの第２の永久磁石と、少なくとも１つの第２の永久磁石の周りに置かれた電気コイルと、を含む電気永久磁気結合デバイスである。少なくとも１つの第１の永久磁石は、高保磁力磁石であり、少なくとも１つの第２の永久磁石は、低保磁力磁石であり、その磁石極は、少なくとも１つの第２の永久磁石の周囲に置かれた電気コイルに供給される電気的な電流の影響により変化され得る。例示的な高保磁力磁石は、ＮｄＦｅＢ（ネオジム、鉄、ホウ素）磁石である。例示的な低保磁力磁石は、ＡｌＮｉＣｏ（アルミニウム、ニッケル、コバルト）磁石である。
【０１５１】
少なくとも１つの第１の永久磁石、少なくとも１つの第２の永久磁石、および電気コイルは、ワークピース接触インターフェースを備える、関連するポールシューを有するハウジングに含まれる。少なくとも１つの第２の永久磁石の磁気極の配向は、第１の配向を有し得、磁束の第１のレベルが、ポールシューのワークピース接触インターフェースが利用可能であり、第１のレベルが、強磁性ワークピース２７を持ち上げるのに十分である。さらに、少なくとも１つの第２の永久磁石の磁気極の配向は、第２の配向を有し得、磁束の第２のレベルが、ポールシューのワークピース接触インターフェースが利用可能であり、第２のレベルが、強磁性ワークピース２７を持ち上げるのに不十分である。第１の配向にあるときに、ポールシューのワークピース接触インターフェースで利用可能な磁束を、第１のレベルよりも小さくかつ第２のレベルよりも大きい第３のレベルに低減する第１の電流レベルがコイルに印加され得る。部分的にオン状態に対応する第３のレベル。一実施例では、第３のレベルは、強磁性ワークピースの残りの部分から強磁性ワークピース２７’をディスタックするのに十分である。少なくとも１つの第２の永久磁石の磁気極を第２の配向に変更するのに不十分である第１の電流レベル。第２の配向にあるときに、ポールシューのワークピース接触インターフェースで利用可能な磁束を、第１のレベルよりも小さくかつ第２のレベルよりも大きい第４のレベルに増加させる第２の電流がコイルに印加され得る。部分的にオン状態に対応する第４のレベル。一実施例では、第４のレベルは、強磁性ワークピースの残りの部分から強磁性ワークピース２７’をディスタックするのに十分である。少なくとも１つの第２の永久磁石の磁気極を第１の配向に変更するのに不十分である第２の電流レベル。
【０１５２】
図３１を参照すると、強磁性ワークピース４９０を保持するための固定具４８６が図示されている。固定具４８６は、検査のために強磁性ワークピース４９０を保持する検査固定具であり得る。固定具４８６は、フレーム４９６と、強磁性ワークピース４９０の下方側４９２を支持するように位置付けられた複数の磁気結合デバイス１０と、を含む。磁気結合デバイス１０の各々は、強磁性ワークピース４９０に接触するのに適したワークピース接触インターフェースを有する複数のポールシュー１６を含む。ポールシューは、磁気結合デバイス１０のハウジングに取り付けられ得るか、または磁気結合デバイス１０のハウジングの一体の部分であり得る。
【０１５３】
強磁性ワークピース４９０は、強磁性ワークピース４９０の上方側４９４に接触する１つ以上のプローブ４８８で検査され得る。実施形態では、各磁気結合デバイス１０の電子コントローラ３４は、磁石結合デバイス１０の磁石を配向して、ポールシュー１６のワークピース接触インターフェース１７で利用可能な磁束のレベルを提供して、固定具４８６に対して強磁性ワークピース４９０を保持するが、強磁性ワークピース４９０の上方側４９４を検査するプローブの動作を変更しないほど十分に低く保持する。
【０１５４】
実施形態では、複数の磁気結合デバイス１０の各々は、強磁性ワークピース４９０の下方側４９２の対応する輪郭と一致するような形状であるワークピース接触インターフェース１７を備える、関連するポールシュー１６を有する。実施形態では、複数の磁気結合デバイス１０は、離間している。
【０１５５】
様々な修正および追加が、本開示の範囲から逸脱することなく、論じられた例示的な実施形態に対して行われ得る。例えば、上記の実施形態は特定の特徴に言及しているが、本発明の範囲はまた、特徴の異なる組み合わせを有する実施形態と、記載された特徴のすべてを含むわけではない実施形態と、を含む。したがって、本発明の範囲は、そのすべての等価物と共に、特許請求の範囲内にあるようなすべてのそのような代替、修正、および変形を包含するように意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２５】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【国際調査報告】
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