(57)【要約】  強磁性体に磁気的に結合するための磁気デバイスは、中央ボアを有するハウジングを備える。中央ボアのエンベロープ内に配置されており、かつ磁気デバイスのワークピース接触インターフェースを形成している、複数の極セクタであって、複数の極セクタの各々が、それぞれの距離で配置された複数の離間した極部分を備え、複数の凹部のうちの凹部が、複数の極部分の各極部分を分離しており、第１のセクタが、磁気デバイスの第１の極を形成しており、第２のセクタが、磁気デバイスの第２の極を形成している、複数の極セクタ。第１の永久磁石。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。そして、少なくとも１つの第２の永久磁石に動作可能に結合されて、少なくとも１つの第１の永久磁石に対して少なくとも１つの第２の永久磁石を移動させる、アクチュエータ。
2021512489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性体に磁気的に結合するための磁気デバイスであって、
中央ボアを有するハウジングと、
前記中央ボアのエンベロープ内に配置されており、かつ前記磁気デバイスのワークピース接触インターフェースを形成している、複数の極セクタであって、前記複数の極セクタの各々が、それぞれの距離で配置された複数の離間した極部分を備え、複数の凹部のうちの凹部が、前記複数の極部分の各極部分を分離しており、前記複数のセクタの第１のセクタが、前記磁気デバイスの第１の極を形成しており、前記複数のセクタの第２のセクタが、前記磁気デバイスの第２の極を形成している、複数の極セクタと、
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、少なくとも１つの第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、少なくとも１つの第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、少なくとも１つの第２の永久磁石と、
前記少なくとも１つの第２の永久磁石に動作可能に結合されて、前記少なくとも１つの第１の永久磁石に対して前記少なくとも１つの第２の永久磁石を移動させる、アクチュエータであって、前記磁気デバイスが、前記少なくとも１つの第２の永久磁石が前記アクチュエータによって前記少なくとも１つの第１の永久磁石に対して第１の位置に位置付けられているときに、前記複数の極セクタを通して前記少なくとも１つの第１の永久磁石および前記少なくとも１つの第２の永久磁石で、第１の磁気回路を確立し、前記第２の永久磁石が前記アクチュエータによって前記少なくとも１つの第１の永久磁石に対して第２の位置に位置付けられているときに、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石で、第２の磁気回路を確立する、アクチュエータと、を備える、磁気デバイス。
【請求項２】
前記少なくとも１つの第１の永久磁石が、前記ハウジングによって支持された第１のプラッタを備え、前記第１のプラッタは、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部分と、前記第１の複数の永久磁石部分の隣接した永久磁石部分の間に介在している第１の複数の極部分と、を備え、前記第１のプラッタが、等しい数の永久磁石部分および極部分を備え、前記第１の複数の永久磁石は、前記第１の複数の極部分の各極部分が前記第１の複数の永久磁石部分の２つの永久磁石部分の前記Ｎ極側に隣接しているＮ極部分、および前記第１の複数の永久磁石部分の２つの永久磁石部分の前記Ｓ極側に隣接しているＳ極部分のうちの１つであるように配置されており、
前記少なくとも１つの第２の永久磁石が、前記ハウジングによって支持された第２のプラッタを備え、前記第２のプラッタは、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部分と、前記第２の複数の永久磁石部の隣接した永久磁石部分の間に介在している第２の複数の極部分と、を備え、前記第２のプラッタが、等しい数の永久磁石部分および極部分を備え、前記第２の複数の永久磁石が、前記第１の複数の極部分の各極部分が前記第２の複数の永久磁石部分の２つの永久磁石部分の前記Ｎ極側に隣接しているＮ極部分、および前記第２の複数の永久磁石部分の２つの永久磁石部分の前記Ｓ極側に隣接しているＳ極部分のうちの１つであるように配置されており、前記第２のプラッタが回転係合部分を含む、請求項１に記載の磁気デバイス。
【請求項３】
前記アクチュエータが、前記少なくとも１つの第１の永久磁石に対して前記少なくとも１つの第２の永久磁石を回転させる、請求項１または２に記載の磁気デバイス。
【請求項４】
前記アクチュエータが、ロータリーアクチュエータおよびリニアアクチュエータのうちの１つである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
【請求項５】
前記アクチュエータが、前記少なくとも１つの第１の永久磁石に対して前記少なくとも１つの第２の永久磁石を直線的に並進させる、請求項１または２に記載の磁気デバイス。
【請求項６】
前記少なくとも１つの第２の永久磁石が、前記ハウジングに受容された第２のハウジングに格納されており、前記第２のハウジングが、前記アクチュエータによって、前記少なくとも１つの第２の永久磁石を回転させるように回転可能である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
【請求項７】
強磁性体に磁気的に結合するための磁気デバイスであって、
中央ボアを有するハウジングと、
前記中央ボアのエンベロープ内に配置されており、かつ前記磁気デバイスのワークピース接触インターフェースを形成している、複数の極セクタであって、前記複数の極セクタの各々が、それぞれの距離で配置された複数の離間した極部分を備え、複数の凹部のうちの凹部が、前記複数の極部分の各極部分を分離しており、前記複数のセクタの第１のセクタが、前記磁気デバイスの第１の極を形成しており、前記複数のセクタの第２のセクタが、前記磁気デバイスの第２の極を形成している、複数の極セクタと、
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、少なくとも１つの第１の永久磁石と、
前記少なくとも１つの第１の永久磁石に動作可能に結合されて、前記ハウジングのベースに対して前記少なくとも１つの第１の永久磁石を移動させる、アクチュエータであって、前記磁気デバイスは、前記少なくとも１つの第１の永久磁石が前記アクチュエータによって前記ハウジングの前記ベースに対して第１の位置に位置付けられているときに、前記複数の極セクタを通して第１の磁気回路を確立し、前記少なくとも１つの第１の永久磁石が前記アクチュエータによって前記ハウジングの前記ベースに対して第２の位置に位置付けられているときに、実質的に前記ハウジング内に第２の磁気回路を確立する、アクチュエータと、を備える、磁気デバイス。
【請求項８】
前記第１の磁気回路が、前記第１のセクタおよび前記第２のセクタを通過して、前記強磁性体を前記磁気デバイスに結合し、前記第２の磁気回路が、前記ハウジングの少なくとも一部分内に実質的にとどまる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
【請求項９】
前記複数の凹部の各凹部は、前記強磁性体が前記それぞれの凹部に入ることを防ぐようにサイズ決めされている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
【請求項１０】
前記複数の凹部の各々が、隣接した極部分の間で延在するそれぞれの輪郭を有し、前記それぞれの輪郭が、連続的な傾斜を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
【請求項１１】
前記複数の凹部のうちの少なくとも１つが、前記磁気デバイスに結合される前記強磁性体の厚さに実質的に等しい深さを有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
【請求項１２】
前記凹部の各々が、前記磁気デバイスに結合される前記強磁性体の厚さに実質的に等しい深さを有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
【請求項１３】
前記凹部のうちの少なくとも１つが、前記磁気デバイスに結合される前記強磁性体の厚さに実質的に等しい幅を有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
【請求項１４】
前記凹部の各々が、前記磁気デバイスに結合される前記強磁性体の厚さに実質的に等しい幅を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
【請求項１５】
前記凹部のうちの少なくとも１つが、前記少なくとも１つの凹部の深さに実質的に等しい幅を有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
【請求項１６】
前記複数の極セクタの各々が、１つの単一極セクタである、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
【請求項１７】
前記複数の極セクタの各々は、前記第１のセクタおよび前記第２のセクタの前記ワークピース接触インターフェースが前記強磁性体に接触するときに前記ハウジングが前記強磁性体から離間するように、前記ハウジングの下方に延在する、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
【請求項１８】
前記複数の極部分の各々の間に配置された圧縮性部材をさらに備える、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
【請求項１９】
前記ワークピース接触インターフェースが、非線形ワークピース接触インターフェースを形成している、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
【請求項２０】
前記ワークピース接触インターフェースが、線形ワークピース接触インターフェースを形成している、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
【請求項２１】
前記アクチュエータが、液圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、および電気アクチュエータのうちの１つである、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
【請求項２２】
前記複数の極セクタの各々は、前記強磁性体が前記磁気デバイスに結合されているときに前記強磁性体に接触するように位置付けられた圧縮性構成要素を搬送する、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
【請求項２３】
磁気結合デバイスが、機械的ガントリー、クレーンホイスト、固定器具、およびロボット器具のグループから選択される少なくとも１つによって搬送される、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
【請求項２４】
強磁性体に磁気デバイスを取り付ける方法であって、前記磁気デバイスが、第１の磁気回路および第２の磁気回路を確立するように構成されており、前記磁気デバイスが、中央ボアを有するハウジングを備え、少なくとも１つの第１の永久磁石が、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極ペアを有し、少なくとも１つの第２の永久磁石が、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極ペアを有し、前記少なくとも１つの第２の永久磁石が、前記第１の永久磁石に対して移動可能であり、複数の極セクタが、前記中央ボアのエンベロープ内に配置されており、かつ前記磁気デバイスのワークピース接触インターフェースを形成しており、
前記強磁性体を前記複数の極セクタの第１のセクタと接触させるステップであって、前記第１のセクタが、前記第１のセクタの前記接触インターフェースを集合的に形成している、それぞれの距離で配置された複数の離間した極部分を含む、ステップと、
前記強磁性体を前記複数のセクタの第２のセクタと接触させるステップであって、前記第２のセクタが、前記第２のセクタの前記接触インターフェースを集合的に形成している複数の離間した極部分を含む、ステップと、
前記磁気デバイスをオフ状態からオン状態に移行させるステップと、を含む、方法。
【請求項２５】
前記第１の磁気回路が、前記第１のセクタおよび前記第２のセクタを実質的に通過して、前記強磁性体を前記磁気デバイスに結合し、前記第２の磁気回路が、前記ハウジングの少なくとも一部分内に実質的にとどまる、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
強磁性ワークピースに磁気結合するための磁気結合デバイスであって、
ハウジングであって、前記ハウジングの上方部分と前記ハウジングの下方部分との間で延在する鉛直軸を有する、ハウジングと、
前記ハウジングの上方部分または上方部分の近くに配置された１つ以上の強磁性ピースと、
前記ハウジングによる極板支持体であって、前記極板が、前記強磁性ワークピースのためのワークピース接触インターフェースを集合的に形成している複数の突起を備える、極板支持体と、
前記ハウジングによって支持された磁気プラッタであって、複数の永久磁石部分と、複数の極部分と、を備える、磁気プラッタと、を備え、前記複数の極部分のうちの極部分が、１つ以上の永久磁石部分のうちの少なくとも１つの永久磁石部分のＮ極側に隣接しているＮ極部分、および前記１つ以上の永久磁石部分のうちの少なくとも１つの永久磁石部分のＳ極側に隣接しているＳ極部分のうちの１つであるように、前記１つ以上の永久磁石部分の各永久磁石部分が、前記複数の極部分の２つの極部分に隣接して配置されており、
前記磁気プラッタが、第１の状態および第２の状態の少なくとも各々に対して前記鉛直軸に沿って前記ハウジング内で直線的に並進可能であり、前記磁気プラッタが前記第１の状態にあるときに、前記磁気結合デバイスが、前記１つ以上の強磁性ピースを通して第１の磁気回路を確立し、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第１の磁場を提供するように、前記磁気プラッタが、前記１つ以上の強磁性ピースに隣接して配置されており、前記磁気プラッタが前記第２の状態にあるときに、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第２の磁場を提供するように、前記磁気プラッタが、前記１つ以上の強磁性ピースから離間して配置されており、前記第２の磁場が、非ゼロの磁場強度である、磁気結合デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、磁気デバイスに関する。より具体的には、本開示は、切り換え可能な磁気デバイスのためのポールシューに関する。
【背景技術】
【０００２】
切り換え可能な磁気デバイスは、磁気デバイスを１つ以上の強磁性体に磁気的に結合するように使用され得る。切り換え可能な磁気デバイスは、磁場を生成および分路するように、１つ以上の固定磁石（複数可）に対して回転可能である１つ以上の磁石（複数可）を含み得る。切り換え可能な磁石デバイスは、磁石デバイスを「オン」状態と「オフ」状態との間で切り換えることにより、他の用途の中でも特に、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、強磁性体（例えば、ワークピース）に取り外し可能な様式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】
【０００３】
本開示の実施形態は、切り換え可能な磁気デバイスのためのポールシューに関する。実施形態では、ポールシューは、磁気デバイスで移動される強磁性ワークピースに浅い磁場を生成することを容易にする複数の突起を備え、浅い磁場は、結合された強磁性ワークピースを持ち上げて輸送中の剪断力に対して強磁性ワークピースを保持するのに十分な保持力を有する。したがって、ポールシューを含む切り換え可能な磁気デバイスは、薄い材料をディスタックするように使用され得る。例示的な実施形態は、以下を含む。
【０００４】
本開示の例示的な実施形態では、強磁性体に磁気的に結合するための磁気デバイスは、中央ボアを有するハウジングと、中央ボアのエンベロープ内に配置されており、かつ磁気デバイスのワークピース接触インターフェースを形成している、複数の極セクタであって、複数の極セクタの各々が、それぞれの距離で配置された複数の離間した極部分を備え、複数の凹部のうちの凹部が、複数の極部分の各極部分を分離しており、複数のセクタの第１のセクタが、磁気デバイスの第１の極を形成しており、複数のセクタの第２のセクタが、磁気デバイスの第２の極を形成している、複数の極セクタと、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、少なくとも１つの第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、少なくとも１つの第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、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の永久磁石に動作可能に結合されて、少なくとも１つの第１の永久磁石に対して少なくとも１つの第２の永久磁石を移動させる、アクチュエータであって、磁気デバイスが、少なくとも１つの第２の永久磁石がアクチュエータによって少なくとも１つの第１の永久磁石に対して第１の位置に位置付けられているときに、複数の極セクタを通して少なくとも１つの第１の永久磁石および少なくとも１つの第２の永久磁石で、第１の磁気回路を確立し、第２の永久磁石がアクチュエータによって少なくとも１つの第１の永久磁石に対して第２の位置に位置付けられているときに、第１の永久磁石および第２の永久磁石で、第２の磁気回路を確立する、アクチュエータと、を備える。
【０００５】
その実施例では、少なくとも１つの第１の永久磁石が、ハウジングによって支持された第１のプラッタを備え、第１のプラッタは、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部分と、第１の複数の永久磁石部分の隣接した永久磁石部分の間に介在している第１の複数の極部分と、を備え、第１のプラッタが、等しい数の永久磁石部分および極部分を備え、第１の複数の永久磁石は、第１の複数の極部分の各極部分が第１の複数の永久磁石部分の２つの永久磁石部分のＮ極側に隣接しているＮ極部分、および第１の複数の永久磁石部の２つの永久磁石部のＳ極側に隣接しているＳ極部分のうちの１つであるように配置されており、少なくとも１つの第２の永久磁石が、ハウジングによって支持された第２のプラッタを備え、第２のプラッタは、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部分と、第２の複数の永久磁石部分の隣接した永久磁石部分の間に介在している第２の複数の極部分と、を備え、第２のプラッタが、等しい数の永久磁石部分および極部分を備え、第２の複数の永久磁石は、第１の複数の極部分の各極部分が第２の複数の永久磁石部分の２つの永久磁石部分のＮ極側に隣接しているＮ極部分、および第２の複数の永久磁石部分の２つの永久磁石部分のＳ極側に隣接しているＳ極部分のうちの１つであるように配置されており、第２のプラッタが回転係合部分を含む。
【０００６】
その別の実施例では、アクチュエータは、少なくとも１つの第１の永久磁石に対して少なくとも１つの第２の永久磁石を回転させる。
【０００７】
そのさらに別の実施例では、アクチュエータは、ロータリーアクチュエータおよびリニアアクチュエータのうちの１つである。
【０００８】
そのさらに別の実施例では、アクチュエータは、少なくとも１つの第１の永久磁石に対して少なくとも１つの第２の永久磁石を直線的に並進させる。
【０００９】
そのさらに別の実施例では、少なくとも１つの第２の永久磁石が、ハウジングに受容された第２のハウジングに格納されており、第２のハウジングが、アクチュエータによって、少なくとも１つの第２の永久磁石を回転させるように回転可能である。
【００１０】
本開示の別の例示的な実施形態では、強磁性体に磁気的に結合するための磁気デバイスは、中央ボアを有するハウジングと、中央ボアのエンベロープ内に配置されており、かつ磁気デバイスのワークピース接触インターフェースを形成している、複数の極セクタであって、複数の極セクタの各々が、それぞれの距離で配置された複数の離間した極部を備え、複数の凹部のうちの凹部が、複数の極部分の各極部分を分離しており、複数のセクタの第１のセクタが、磁気デバイスの第１の極を形成しており、複数のセクタの第２のセクタが、磁気デバイスの第２の極を形成している、複数の極セクタと、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、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１の永久磁石に動作可能に結合されて、ハウジングのベースに対して少なくとも１つの第１の永久磁石を移動させる、アクチュエータであって、磁気デバイスが、少なくとも１つの第１の永久磁石がアクチュエータによってハウジングのベースに対して第１の位置に位置付けられているときに、複数の極セクタを通して第１の磁気回路を確立し、少なくとも１つの第１の永久磁石がアクチュエータによってハウジングのベースに対して第２の位置に位置付けられているときに、実質的にハウジング内に第２の磁気回路を確立する、アクチュエータと、を備える。
【００１１】
その実施例では、第１の磁気回路が、第１のセクタおよび第２のセクタを通過して、強磁性体を磁気デバイスに結合し、第２の磁気回路が、ハウジングの少なくとも一部分内に実質的にとどまる。
【００１２】
その別の実施例では、複数の凹部の各凹部は、強磁性体がそれぞれの凹部に入ることを防ぐようにサイズ決めされる。
【００１３】
そのさらに別の実施例では、複数の凹部の各々が、隣接した極部の間で延在するそれぞれの輪郭を有し、それぞれの輪郭が、連続的な傾斜を有する。
【００１４】
そのさらに別の実施例では、複数の凹部のうちの少なくとも１つが、磁気デバイスに結合される強磁性体の厚さに実質的に等しい深さを有する。
【００１５】
そのさらに別の実施例では、凹部の各々が、磁気デバイスに結合される強磁性体の厚さに実質的に等しい深さを有する。
【００１６】
そのさらに別の実施例では、凹部のうちの少なくとも１つが、磁気デバイスに結合される強磁性体の厚さに実質的に等しい幅を有する。
【００１７】
そのさらに別の実施例では、凹部の各々が、磁気デバイスに結合される強磁性体の厚さに実質的に等しい幅を有する。
【００１８】
そのさらに別の実施例では、凹部のうちの少なくとも１つが、少なくとも１つの凹部の深さに実質的に等しい幅を有する。
【００１９】
そのさらに別の実施例では、複数の極セクタの各々が、１つの単一極セクタである。
そのさらに別の実施例では、複数の極セクタの各々が、第１のセクタおよび第２のセクタのワークピース接触インターフェースが強磁性体に接触するときにハウジングが強磁性体から離間するように、ハウジングの下方に延在する。
【００２０】
そのさらに別の実施例では、複数の極部の各々の間に配置された圧縮性部材をさらに備える。
【００２１】
そのさらに別の実施例では、ワークピース接触インターフェースは、非線形ワークピース接触インターフェースを形成する。
【００２２】
そのさらに別の実施例では、ワークピース接触インターフェースは、線形ワークピース接触インターフェースを形成する。
【００２３】
そのさらに別の実施例では、アクチュエータは、液圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、および電気アクチュエータのうちの１つである。
【００２４】
そのさらに別の実施例では、複数の極セクタの各々は、強磁性体が磁気デバイスに結合されているときに強磁性体に接触するように位置付けられた圧縮性構成要素を搬送する。
【００２５】
そのさらに別の実施例では、磁気結合デバイスは、機械的ガントリー、クレーンホイスト、固定器具、およびロボット器具のグループから選択される少なくとも１つによって搬送される。
【００２６】
本開示の別の例示的な実施形態では、強磁性体に磁気デバイスを取り付ける方法であって、磁気デバイスが、第１の磁気回路および第２の磁気回路を確立するように構成されており、磁気デバイスが、中央ボアを有するハウジングを備え、少なくとも１つの第１の永久磁石が、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極ペアを有し、少なくとも１つの第２の永久磁石が、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極ペアを有し、少なくとも１つの第２の永久磁石が、第１の永久磁石に対して移動可能であり、複数の極セクタが、中央ボアのエンベロープ内に配置されており、かつ磁気デバイスのワークピース接触インターフェースを形成しており、強磁性体を複数の極セクタの第１のセクタと接触させるステップであって、第１のセクタが、第１のセクタの接触インターフェースを集合的に形成している、それぞれの距離で配置された複数の離間した極部分を含む、ステップと、強磁性体を複数のセクタの第２のセクタと接触させるステップであって、第２のセクタが、第２のセクタの接触インターフェースを集合的に形成している複数の離間した極部分を含む、ステップと、
磁気デバイスをオフ状態からオン状態に移行させるステップと、を含む、方法。
【００２７】
その実施例では、第１の磁気回路が、第１のセクタおよび第２のセクタを実質的に通過して、強磁性体を磁気デバイスに結合し、第２の磁気回路が、ハウジングの少なくとも一部分内に実質的にとどまる。
【００２８】
本開示の別の例示的な実施形態では、強磁性ワークピースに磁気結合するための磁気結合デバイスは、ハウジングであって、ハウジングの上方部分とハウジングの下方部分との間で延在する鉛直軸を有する、ハウジングと、ハウジングの上方部分または上方部分の近くに配置された１つ以上の強磁性ピースと、ハウジングによる極板支持体であって、極板が、強磁性ワークピースのためのワークピース接触インターフェースを集合的に形成している複数の突起を備える、極板支持体と、ハウジングによって支持された磁気プラッタであって、複数の永久磁石部分と、複数の極部分と、を備える、磁気プラッタと、を備え、複数の極部分のうちの極部分が、１つ以上の永久磁石部分のうちの少なくとも１つの永久磁石部分のＮ極側に隣接しているＮ極部分、および１つ以上の永久磁石部分のうちの少なくとも１つの永久磁石部分のＳ極側に隣接しているＳ極部分のうちの１つであるように、１つ以上の永久磁石部分の各永久磁石部分が、複数の極部分の２つの極部分に隣接して配置されており、磁気プラッタが、第１の状態および第２の状態の少なくとも各々に対して鉛直軸に沿ってハウジング内で直線的に並進可能であり、磁気プラッタが第１の状態にあるときに、磁気結合デバイスが、１つ以上の強磁性ピースを通して第１の磁気回路を確立し、磁気結合デバイスのワークピース接触インターフェースで第１の磁場を提供するように、磁気プラッタが、１つ以上の強磁性ピースに隣接して配置されており、磁気プラッタが第２の状態にあるときに、磁気結合デバイスが、ワークピース接触インターフェースで第２の磁場を提供するように、磁気プラッタが、１つ以上の強磁性ピースから離間して配置されており、第２の磁場が、非ゼロの磁場強度である。
【００２９】
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】
【００３０】
【図１Ａ】オフ状態の例示的な切り換え可能な磁気デバイスの正面の代表的な図を示す。
【図１Ｂ】オン状態の図１Ａで示されている例示的な切り換え可能な磁気デバイスの正面の代表的な図を示す。
【図１Ｃ】図１Ａおよび図１Ｂで示されている例示的な切り換え可能な磁気デバイスの側面の代表的な図を示す。
【図２Ａ】別の例示的な切り換え可能な磁気デバイスの側面の代表的な図を示す。
【図２Ｂ】図２Ａで示されている例示的な切り換え可能な磁石の上部の代表的な図を示す。
【図３】ポールシューを備える例示的な切り換え可能な磁気デバイスの概略分解図を示す。
【図４】組み立てられた状態の図３で示されている切り換え可能な磁気デバイスの等角図を示す。
【図５Ａ】図３および図４で示されている切り換え可能な磁気デバイス、およびデバイスが「オフ」状態にあるときに生成される磁気回路の正面断面図を示す。
【図５Ｂ】図３および図４で示されている切り換え可能な磁気デバイス、ならびにデバイスが「オン」状態にあるときに生成される磁気回路の正面断面図を示す。
【図６】例示的なポールシューの一部分の側面図を示す。
【図７Ａ】別の例示的なポールシューの一部分の側面図を示す。
【図７Ｂ】図７Ａで示されている例示的なポールシューの一部分の詳細図を示す。
【図８】別の例示的なポールシューの一部分の側面図を示す。
【図９Ａ】別の例示的な極板を示す。
【図９Ｂ】別の例示的な極板を示す。
【図１０Ａ】別の例示的な極板を示す。
【図１０Ｂ】別の例示的な極板を示す。
【図１１Ａ】別の例示的な切り換え可能な磁気デバイスの正面図を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ａで示されている切り換え可能な磁気デバイスの側面図を示す。
【図１２】ポールシューを備える例示的な切り換え可能な磁気デバイスの使用の方法の処理シーケンスを示す。
【図１３】切り換え可能な磁気デバイスを含むロボットシステムを示す。
【図１４】リニアアレイで配置された複数の永久磁石および極部分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、磁気結合デバイスがオン状態にある、例示的な磁気結合デバイスの概略図を示す。
【図１５】オフ状態の図１４の磁気結合デバイスを示す。
【図１６】複数の永久磁石および極部分を有する例示的なプラッタの２つのインスタンスの斜視図を示す。
【図１７】図１６のプラッタの分解斜視図を示す。
【図１８】図１６のプラッタの上部の組み立てられた図を示す。
【図１９】ポールシューを備える別の例示的な磁気結合デバイスの分解斜視図を示す。
【図２０】図１９の磁気結合デバイスの組み立てられた斜視図を示す。
【図２１】図１９の磁気結合デバイスの組み立てられた底面図を示す。
【図２２】図１９の磁気結合デバイスの断面図を示す。
【図２３】強磁性ワークピースに結合された例示的なオン状態の極部分を備える別の磁気結合デバイスの断面図を示す。
【図２４】複数の強磁性ワークピースのスタックの上に位置付けられた例示的なオフ状態の、図２３で示されている磁気結合デバイスの断面図を示す。
【図２５】図２３の磁気結合デバイスの底面図を示す。
【図２６】強磁性ワークピースに結合された例示的なオン状態のポールシューを備える、図２３の磁気結合デバイスの断面図を示す。
【図２７】複数の強磁性ワークピースのスタックの上に位置付けられた例示的なオフ状態の、図２６で示されている磁気結合デバイスの断面図を示す。
【図２８Ａ】強磁性ワークピースのスタック上に位置付けられた例示的な第１のオフ状態の別の例示的な磁気結合デバイスの側断面図を示す。
【図２８Ｂ】図２８Ａの磁気結合デバイスの正面断面図を示す。
【図２９】第２のオン状態の図２８Ａ〜図２８Ｂの磁気結合デバイスの正面断面図を示す。
【図３０】第３のオン状態の図２８Ａ〜図２８Ｂの磁気結合デバイスの正面断面図を示す。
【図３１】図２８Ａ〜図２８Ｂの磁気結合デバイスの分解図を示す。
【図３２Ａ】強磁性ワークピース上の異なる位置での図２８Ａ〜図２８Ｂの磁気結合デバイスの上部断面図を示す。
【図３２Ｂ】強磁性ワークピース上の異なる位置での図２８Ａ〜図２８Ｂの磁気結合デバイスの上部断面図を示す。
【図３３】極部分を備える例示的な切り換え可能な磁気デバイスの使用の方法の処理シーケンスを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。
【００３２】
図面の詳細な説明
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、および「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。
【００３３】
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。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。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。
【００３４】
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。２つの実施例が、図１５〜図１８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、および「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、ならびに米国特許第７，１６１，４５１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。
【００３５】
図１Ａ〜図１Ｃを参照すると、例示的な切り換え可能な磁気デバイス１０が示されている。切り換え可能な磁気デバイス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。永久磁石１２は、Ｓ−極部分（Ｓ−極部分）１８と、Ｎ−極部分（Ｎ−極部分）２０と、を備える。同様に、永久磁石１４は、Ｎ−極部分２２と、Ｓ−極部分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１２が永久磁石１４に対して離間した関係であることを維持する図示された実施形態のスペーサ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る。
【００３６】
ポールシュー１６’、１６’’は、ハウジング２８に結合される。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の部分を通して磁石１２、１４に磁気的に結合される。ポールシュー１６’、１６’’の各々の下方部分は、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。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の極を形成する。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’’の各々を形成する。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’’の各々を形成する。
【００３７】
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の磁石部分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。
【００３８】
永久磁石１２、１４の構成に基づく切り換え可能な磁気デバイス１０は、２つの異なる磁気回路を確立する。具体的には、永久磁石１２のＳ−極部分１８が永久磁石１４のＳ−極部分２４に隣接し、永久磁石１２のＮ−極部分２０が永久磁石１４のＮ−極部分２２に隣接するように（図１Ｂで示されている）、永久磁石１２が回転されるときに、切り換え可能な磁気デバイス１０は、切り換え可能な磁気デバイス１０のオン状態と呼ばれる第１の磁気回路を確立する。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Ｎ−極部分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Ｓ−極部分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。
【００３９】
本明細書でより詳細に説明されるように、ポールシュー１６’、１６’’のサイズおよび形状により、第１の磁気回路は、ワークピースシート２７のワークピースシート２７’に実質的にとどまり、ワークピースシート２７の残りに対して方向３３にワークピースシート２７’を鉛直に持ち上げるのに十分な保持力になる。したがって、切り換え可能な磁気デバイス１０は、ワークピースシート２７をディスタックするように機能し得る。もちろん、いくつかの実施形態では、切り換え可能な磁石デバイス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分は、ワークピースシート２７の下方シート２７’’に入り得るが、下方シート２７’’が切り換え可能な磁気デバイス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。したがって、本明細書で使用されるように、ワークピースシート２７のワークピースシート２７’に実質的にとどまる第１の磁気回路は、下方シート２７’’に入る、切り換え可能な磁気持ち上げデバイス１０からの磁束の量が、あるとしても、下方シート２７’’が切り換え可能な磁気持ち上げデバイス１０によってワークピースシート２７’と共に方向３３に鉛直に持ち上げられることになるレベルよりも下であることを意味する。
【００４０】
永久磁石１２のＳ−極部分１８が永久磁石１４のＮ−極部分２２に隣接し、永久磁石１２のＮ−極部分２０が永久磁石１４のＳ−極部分２４に隣接するように（図１Ａで示されている）、永久磁石１２が回転されるときに、切り換え可能な磁気デバイス１０は、切り換え可能な磁気デバイス１０のオフ状態と呼ばれる第２の磁気回路を確立する。オフ状態では、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、配列された、磁石１２のＳ−極部分１８および磁石１４のＮ−極部分２２、ならびに配列された、磁石１２のＮ−極部分２０および磁石１４のＳ−極部分２４のために、切り換え可能な磁気デバイス１０とワークピースシート２７との間で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によって保持されない。言い換えれば、磁石１２、１４の配列により、実質的に切り換え可能な磁気デバイス１０内の分路した磁気回路が外部磁場を弱くすることになる。一実施例では、磁石１２、１４によって生成される磁束の少なくとも９６％は、切り換え可能な磁気デバイス１０がオフ状態にあるときに切り換え可能な磁気デバイス１０で維持される。別の実施例では、磁石１２、１４によって生成される磁束の少なくとも９９％が、ワークピース接触インターフェース１７’、１７’’で維持される。
【００４１】
図１Ａに戻って、切り換え可能な磁気デバイス１０は、係合部分３０と、アクチュエータ３２と、を含む。係合部分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に結合する。例示的な係合部分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つもしくは凹部、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／もしくはハウジング支持永久磁石１２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およびリニアアクチュエータを含み、その各々は、係合部分３０を通して永久磁石１２に回転を与えることができる。
【００４２】
例示的な係合部分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、および「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。
【００４３】
実施形態では、アクチュエータ３２は、アクチュエータ３２の動作、したがって、係合部分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、電子、空気圧、または液圧コントローラ３４に結合されている。図１Ａで図示されているように、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、切り換え可能な磁気デバイス１０がオン状態およびオフ状態のうちの１つに置かれるように永久磁石１２を移動させるために、電子コントローラ３４に対してロータリーアクチュエータ３２に命令させる磁気結合状態ロジック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、切り換え可能な磁気デバイス１０の動作を制御するように構成されている。さらに、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。
【００４４】
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、切り換え可能な磁気デバイス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、切り換え可能な磁気デバイス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、オン状態およびオフ状態のうちの１つに切り換え可能な磁気デバイス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、無線ネットワーク接続のためのアンテナと、を含む。上で考察された実施形態は、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、切り換え可能な磁気デバイス１０は、手動で作動され得る。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。
【００４５】
図１Ｃを参照すると、ポールシュー１６’、１６’’（図示されているポールシュー１６’’）は、複数の突起４４と、突起４４を分離している凹部４６と、を含む。実施形態では、ポールシュー１６’、１６’’は、任意の数の凹部４６と、凹部４６の各側上に配置された任意の数の突起４４と、を含み得る。複数の凹部４６は、ワークピース２７がそれぞれの凹部４６に入ることを防ぐようにサイズ決めされる。したがって、ワークピース２７のためのインターフェース１７は、突起４４によって集合的に形成されている。一実施例では、ポールシュー１６’、１６’’の各々は、第１の数の突起４４と、第１の数の突起の間に介在している第２の数の凹部４６と、を有し、第２の数は、少なくとも２つである。その変形では、第２の数は、少なくとも３つである。そのさらなる変形では、第２の数は、少なくとも５つである。
【００４６】
突起４４および凹部４６の結果として、切り換え可能な磁気デバイス１０は、ポールシュー１６’、１６’’が突起４４と凹部４６とを含まない場合の同じ磁気デバイス１０によって生成される外部磁場よりも、インターフェース１７の近くにより集中する外部磁場５０（図１Ｂで示されている）を生成する。より具体的には、図１Ｂで図示されているように、外部磁場５０は、第１のワークピース２７’を実質的に通過するが、磁場５０は、第２のワークピース２７’’および／または第３のワークピース２７’’’のいずれも実質的に通過しない。磁場５０は、磁場５０が第２のワークピース２７’’を実質的に通過しないことを示しているが、磁場５０のいくつかは、第２のワークピース２７’’内に漏れ得る。逆に、ポールシュー１６’、１６’’が突起４４と凹部４６とを含まない場合、外部磁場５０は、第２のワークピースシート２７’’および／または第３のワークピースシート２７’’’内に、ワークピースシート２７のスタック内により深く入り込みやすい。これにより、上方ワークピースシート２７’が第２のワークピースシート２７’’からディスタックされる可能性が低くなる。
【００４７】
表１および表２は、異なる厚さを有するワークピースにおける切り換え可能な磁気デバイスの平均分離力を示している。具体的には、表１は、第１のタイプの磁石を有する切り換え可能な磁気デバイスを示しており、第１のタイプの磁石を有する切り換え可能な磁気デバイスの第１の切り換え可能な磁気デバイスは、突起４４を有さないポールシューを有し、第１のタイプの磁石を有する切り換え可能な磁気デバイスの第２の切り換え可能な磁気デバイス１０は、突起４４を有するポールシュー１６’、１６’’を有する。表２は、第２のタイプの磁石を有する切り換え可能な磁気デバイスを示しており、第２のタイプの磁石を有する切り換え可能な磁気デバイスの第１の切り換え可能な磁気デバイスは、突起４４を有さないポールシューを有し、第２のタイプの磁石を有する切り換え可能な磁気デバイスの第２の切り換え可能な磁気デバイス１０は、突起４４を有するポールシュー１６’、１６’’を有する。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
データで示されているように、突起４４を備えるポールシュー１６’、１６’’を有する切り換え可能な磁気デバイス１０は、突起のないポールシューを有する切り換え可能な磁気デバイスよりも、より薄いワークピースにおけるより高い平均分離力を有する。さらに、ワークピースの厚さが増加するにつれて、突起４４を備えるポールシュー１６’、１６’’を有する切り換え可能な磁気デバイス１０は、より低い全体的な平均分離力を有する。
【００５０】
磁場５０がポールシュー１６’、１６’’のインターフェース１７の近くに集中する結果として、突起４４および凹部４６を備えるポールシュー１６’、１６’’を含む切り換え可能な磁気デバイス１０は、突起および凹部のないポールシューを含む同じ切り換え可能な磁気デバイス１０と比較して、より十分なディスタック能力を提供する。例えば、突起４４および凹部４６を有するポールシュー１６’、１６’’を含む切り換え可能な磁気デバイス１０は、突起４４および凹部４６を含まないポールシューを有する同じ切り換え可能な磁気デバイス１０よりも、薄いシート金属（例えば、０．５ｍｍシート金属、１ｍｍシート金属、２ｍｍシート金属、および／または同様のもの）をより十分にディスタックすることができ得る。
【００５１】
さらに、突起４４および凹部４６の寸法は、インターフェース４４の近くで変化する磁場の強度を生成するようにさらに構成され得る。すなわち、ポールシュー１６’、１６’’のインターフェース１７の近くの磁場５０のさらなる集中は、ハウジング２８に対して、したがって磁石１２、１４に対してポールシュー１６’、１６’’を長くすることによって達成され得る。実施形態では、磁石１２、１４についての極延長部ピースとして機能する、上方および下方磁石１２、１４ならびにハウジング２８は、ハウジング２８の高さ５２（図１Ｂを参照）、切り換え可能な磁気デバイス１０の中心線５５の各側上に延在するハウジング２８の幅５４（図１Ｂを参照）、ならびにハウジング２８の長さ５８（図１Ｃを参照）によって規定される外側エンベロープを有し得る。図１Ｂで示されているように、ポールシュー１６’は、切り換え可能な磁気デバイス１０の中心線５５の片側上に配置されており、ポールシュー１６’’は、切り換え可能な磁気デバイス１０の中心線５５の反対側上に配置される。一実施例では、ポールシュー１６’、１６’’は、ハウジング２８のエンベロープの高さ５２、幅５４、および／または長さ５８の少なくとも１つを越えて延在する。図示された実施形態では、ポールシュー１６’、１６’’は、ハウジング２８のエンベロープの高さ５２（ハウジング２８よりも低く、図１Ｂを参照）、幅５４（ハウジング２８の外側に位置付けられ、図１Ｂを参照）、および長さ５８（ハウジング２８の前方および後方の両方、図１Ｃを参照）を越えて延在する。
【００５２】
いくつかの実施形態では、ハウジング２８の底とポールシュー１６’、１６’’のインターフェース１７との間の距離６０（図１Ａで示されている）および／またはポールシュー１６’、１６’’の長さ６２（図１Ｃで示されている）は、図１１Ａ、図１１Ｂに関連して以下で考察されるように、インターフェース１７の近くに異なる磁場強度を生成するように変化し得る。
【００５３】
図１Ａ〜図１Ｃに関連して開示された実施形態は、１つの上方磁石１２と、１つの下方磁石１４と、を含むが、代替の実施形態では、切り換え可能な磁気デバイス１０は、１つを超える上方磁石１２と、１つを超える下方磁石１４と、を備え得る。そのような一実施例は、図２Ａおよび図２Ｂで示されている。
【００５４】
図２Ａは、別の例示的な切り換え可能な磁気デバイス１０’の側面の代表的な図であり、図２Ｂは、切り換え可能な磁石１０’の上部の代表的な図である。図２Ａおよび図２Ｂで図示されているように、切り換え可能な磁気デバイス１０’は、複数の上方永久磁石１２と、複数の下方永久磁石１４と、を含み、例示的には、３つの上方磁石１２’、１２’’、１２’’’と、３つの下方磁石１４’、１４’’、１４’’’と、を含む。上方および下方磁石１２’、１４’は、第１のセットの磁石５６’を形成する。上方および下方磁石１２’’、１４’’は、第２のセットの磁石５６’’を形成する。上方および下方磁石１２’’’、１４’’’は、第３のセットの磁石５６’’’を形成する。磁石５６’、５６’’、５６’’’のセットは、互いに分離される。
【００５５】
各セットの磁石５６’、５６’’、５６’’’は、磁石５６’、５６’’、５６’’’のセットのそれぞれのＮ−極からポールシュー１６’、１６’’を通って磁石５６’、５６’’、５６’’’のセットのそれぞれのＳ極に伝搬する磁場を生成する。磁気デバイス１０’がオン状態にある実施形態では、ワークピース２７’がポールシュー１６’、１６’’のインターフェース１７に接触するときに、磁場は、ワークピース２７’を通って延在する。磁気デバイス１０’がオフ状態にあるときに、磁場は、磁気デバイス１０’の内部に実質的にとどまる。ポールシュー１６’、１６’’は、磁石５６’、５６’’、５６’’’のセットにまたがるように図示されているが、代替の実施形態では、切り換え可能な磁気デバイス１０’は、磁石５６’、５６’’、５６’’’のセットに集合的にまたがる複数のポールシュー１６’、１６’’を含み得る。さらにまたは代替的に、切り換え可能な磁気デバイス１０’は、２個、４個、５個などのセットの磁石５６’、５６’’、５６’’’を含み得る。
【００５６】
切り換え可能な磁気デバイス１０は、スタック関係にあるものとして記載されているが、スタック関係に磁石を有さない他の切り換え可能な磁気デバイスが、ポールシュー１６’、１６’’と関連して使用され得る。例示的な非スタック切り換え可能な磁気デバイスは、「ＭＡＧＮＥＴ  ＡＲＲＡＹＳ」と題する２０１７年１１月４日出願の米国特許出願第１５／８０３，７５３号で記載されており、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。
【００５７】
次に、例示的な切り換え可能な磁気デバイス１００のさらなる詳細は、図３および図４に関連して考察される。具体的には、図３は、強磁性ポールシュー１０２’、１０２’’を備える例示的な切り換え可能な磁気デバイス１００の概略分解図であり、図４は、組み立てられた状態の切り換え可能な磁気デバイス１００の等角図である。磁気デバイス１００に関するさらなる詳細は、「ＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＮＥＴ−ＳＷＩＴＣＨＡＢＬＥ  ＰＥＲＭＡＮＥＮＴ  ＭＡＧＮＥＴ  ＤＥＶＩＣＥ」と題する２０１７年６月８日出願の米国仮特許出願第６２／５１７，０５７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。
【００５８】
図３および図４の考察中に、切り換え可能な磁気デバイス１００、およびデバイスが第１の構成、すなわちオフ状態にあるときに生成される磁気回路の正面断面図である図５Ａの参照も行われる。さらに、磁気デバイス１００が第２の構成、すなわちオン状態にあるときの切り換え可能な磁気デバイス１００の正面断面図である図５Ｂの参照も行われる。
【００５９】
磁気デバイス１００は、異なる磁気回路を確立することになる複数の構成を有し得る。例えば、磁気デバイス１００が第２の磁気回路を確立する第２の構成（図３および図５Ａで示されている）から、磁気デバイス１００が第１の磁気回路を確立する第１の構成（図５Ｂで示されている）に磁気デバイス１００を切り換えることにより、以下で説明されるように、ポールシュー１０２’、１０２’’を介して強磁性体を磁気デバイス１００に結合し得る。
【００６０】
磁気デバイス１００は、中央ハウジング１０４を備える。中央ハウジング１０４は、締結具（示されていない）によって接合され得る２つの強磁性（例えば、鋼）ハウジング構成要素１０６、１０８を含む。ハウジング構成要素１０６、１０８は、さらにまたは代替的に、他の方法および材料（例えば、エポキシ、位置決め装備（突起、くぼみ、面取り、成形されたキー溝および／または同様のもの）など）を使用して接合され得る。ハウジング構成要素１０６は、本明細書で上方ハウジング構成要素１０６と呼ばれ得、ハウジング構成要素１０８は、本明細書で下方ハウジング構成要素１０８と呼ばれ得る。さらに、ポールシュー１０２’、１０２’’は、締結具（示されていない）でハウジング１０４に結合され得る。
【００６１】
実施形態では、ハウジング構成要素１０６、１０８は、低リラクタンスの強磁性材料の直方体ブロックであり得る。円筒形空洞１１０は、上方ハウジング構成要素１０６を通って延在し得、円筒形空洞１１２は、下方ハウジング構成要素１０８を通って延在し得る。円筒形空洞１１０、１１２は、それぞれのハウジング構成要素１０６、１０８の上面１１４、１１６に垂直であり得る。円筒形空洞１１０は、本明細書で上方円筒形空洞１１０と呼ばれ得、円筒形空洞１１２は、本明細書で下方円筒形空洞１１２と呼ばれ得る。実施形態では、円筒形空洞１１０、１１２はそれぞれ、磁石１１８、１２０を受容し得る。磁石１１８は、本明細書で上方磁石１１８と呼ばれ得、磁石１２０は、本明細書で下方磁石１２０と呼ばれ得る。
【００６２】
上方ハウジング構成要素１０６は、２つの側壁１２４’、１２４’’を有し、下方ハウジング構成要素１０８は、２つの側壁１２６’、１２６’’を有する。実施形態では、上方ハウジング構成要素１０６の側壁１２４’、１２４’’および下方ハウジング構成要素１０８の側壁１２６’、１２６’’は、磁気デバイス１００が第１の構成（図５Ａで示されている）にあるときにハウジング構成要素１０６、１０８内に磁石１１８、１２０によって生成される磁場を含む厚さを有し得る。
【００６３】
実施形態では、上方磁石１１８は、Ｎ−Ｓ軸１２８を有し、下方磁石１２０は、Ｎ−Ｓ軸１３０を有する。磁石１１８、１２０は、ＮｄＦｅＢ磁石であり得、磁石１１８、１２０のアクティブな磁気量および磁気特性は、等しくならびに／または達成可能な製造公差および永久磁石磁化技術内で等しくあり得る。
【００６４】
実施形態では、下方磁石１２０は、Ｎ−Ｓ軸１３０が側壁１２６’から側壁１２６’’に延在する様式で、下方円筒形空洞１１２で受容され回転に対して固定されている。その結果、側壁１２６’、１２６’’は、その隣のアクティブな磁気極に従い磁化される。すなわち、側壁１２６’は、Ｎ−極として磁化され、一方、側壁１２６’’はＳ−極になる。対照的に、上方磁石１１８は、ポールシュー１０２’、１０２’’がなく、軸１２２の周りで自由に回転するため、側壁１２４’、１２４’’の極性は、上方磁石１１８の相対回転位置および配向によって判定される。
【００６５】
上述のように、上方磁石１１８は、図３で示されている配向から回転されるように構成されている。実施形態では、上方磁石１１８は、そのＮ−極が下方磁石１２０のＮ−極と一致し、逆にＳ−極が互いに重なる回転位置（図５Ｂを参照）まで１８０〜１８５度回転可能であり得る。Ｎ−Ｓ軸１２８、１３０が平行に配向されるときに、隣接するポールシュー１０２’と同様に、両方の側壁１２４’、１２６’が同じＮ磁気極性で磁化される。さらに、側壁１２４’’、１２６’’は、隣接するポールシュー１０２’’と同様に、同じＳ磁気極性で磁化される。上方磁石１１８のこの再配向により、ポールシュー１０２’、１０２’’の下方の軸方向のワークピース接触インターフェース１３２’、１３２’’に「アクティブな」動作エアギャップが生成され、それによって、形成される低リラクタンスの閉じた磁気回路の生成を可能にする。具体的には、低リラクタンスの閉じた磁気回路は、側壁１２４’、１２４’’、１２６’、１２６’’、ポールシュー１０２’、１０２’’、およびポールシュー１０２’、１０２’’のワークピース接触インターフェース１３２’、１３２’’の両方に接触する可能性がある強磁性体を通って、磁石１１８、１２０で始まって終わる。この状態は、本明細書で磁気デバイス１００がオン状態（図５Ｂを参照）にあると呼ばれ得る。逆に、Ｎ−Ｓ軸１２８、１３０が反対に平行に配向されている状態では、閉じた磁気回路は、磁気デバイス１００内に形成されており、磁気デバイス１００がオフ状態（図５Ａを参照）にあると呼ばれ得る。
【００６６】
上方円筒形空洞１１０は、滑らかな壁表面と、上方磁石１１８がその中に受容されることを可能にする直径と、を有し得るため、それは、Ｎ−Ｓ軸１２８の周りで最小の摩擦で回転することができ、好ましくは最小のエアギャップを維持することができる。実施形態では、摩擦低減コーティングが、上方円筒形空洞１１０に施され得る。下方円筒形空洞１１２は、下方磁石１２０が下方円筒形空洞１１２内に取り付けられているときに、それが、その回転配向を維持し、磁気デバイス１００の動作条件下で軸方向および回転変位を防ぐように、下方磁石１２０とのインターフェース嵌合を提供する、粗い壁表面および直径を有し得る。さらにまたは代替的に、接着またはさらなる協働する形状嵌合構成要素（示されていない）などの他の機構が、下方円筒形空洞１１２内に下方磁石１２０を固定するように使用され得る。
【００６７】
強磁性材料で構成されている円形ディスク１３４は、下方円筒形空洞１１２の底に配置され得る。円形ディスク１３４は、下方磁石１２０を支持し得る。実施形態では、円形ディスク１３４は、下方円筒形空洞１１２の下方端を閉じて、磁気デバイス１００の動作面１３６での汚染に対して下方円筒形空洞１１２および下方磁石１２０をシールするように、圧入または他の方法で固定され得る。円形ディスク１３４の強磁性の性質は、側壁１２６’、１２６’’の間にさらなる磁化可能な材料を提供することによって磁気回路を完成させるのを助け、その結果、下方磁石１２０の場は、オンまたはオフ状態のいずれかで磁気回路を形成するために、下方ハウジング構成要素１０８およびポールシュー１０２’、１０２’’で提供された磁気材料と専ら結合する。これはまた、磁気デバイス１００が、オンにされるときに、より大きな保持力で動作することを可能にし、オフにされるときに、いかなる保持力も無効にすることを可能にする。
【００６８】
実施形態では、支持体構造１３８は、磁石１１８、１２０の間に位置し得る。支持体構造１３８は、上方円筒形空洞１１０内で上方磁石１１８を支持し得る。さらにまたは代替的に、支持体構造１３８は、上方磁石１１８の下方円形面と、下方磁石１２０の上方円形面との間の設定された軸方向距離を維持することを容易にし得る。実施形態では、支持体構造１３８は、磁化不可能な金属材料の円形底板１４０と、回転ベアリング１４２と、円形非磁気上方板１４４と、を含み得る。実施形態では、底板１４０は、下方磁石１２０の上方面上に載り、下方円筒形空洞１１２の上方開放端を閉じる。実施形態では、底板１４０は、下方円筒形空洞１１２の開放端内に中間ばめされ得る。回転ベアリング１４２は、底板１４０の上方表面での適切にサイズ決めされた円筒形のくぼみ（またはシート）に設置され得る。上方板１４４の直径は、それが上方円筒形空洞１１０の下方末端の軸方向端内で回転することができるようなものである。すなわち、上方板１４４は、上方板１４４上にその下方の軸方向端面で着座する上方磁石１１８の直径と同様の直径を有し得る。実施形態では、上方板１４４の上方面は、スリップ促進ＰＴＦＥコーティングでコーティングされ得、上方板１４４の下方面は、ボスまたは軸柱（示されていない）を含み得る。実施形態では、軸柱は、回転ベアリング１４２の内輪ベアリング部内に着座し得る。さらにまたは代替的に、磁化不可能な（例えば、アルミニウム）円形キャップ（示されていない）が、上方円筒形空洞１１０を覆うように上方ハウジング構成要素１０６に取り付けられ得る。
【００６９】
実施形態では、支持体構造１３８は、上方磁石１１８がシャフト１４６に対して固定されているが、シャフト１４６の下方端の近くで、環状溝（示されていない）で固定されている保持具クリップリング（示されていない）によって、その自由な回転を可能にする、異なるタイプの配置によって置き換えられ得る。
【００７０】
実施形態では、シャフト１４６は、上方磁石１１８での穴１４８を通って入り込み、その結果、上方磁石１１８は、シャフト１４６の周りで同軸に回転し得る。実施形態では、シャフト１４６は、キャップ構成要素１５０の中央ハブ部分１５２から垂直に突出し、その結果、キャップ構成要素１５０の設置によるシャフト１４６の位置付けは、上方磁石１１８と協働して、上方ハウジング構成要素１０６の円筒形空洞内でのその同心回転を確実にする。図示された実施形態では、シャフト１４６は、キャップ構成要素１５０に溶接または他の方法で固定された円筒形ピンである。
【００７１】
実施形態では、キャップ構成要素１５０は、磁化不可能であり得、アーチ形の窓１５６を備える長方形の板１５４を備え得る。実施形態では、長方形の板１５４は、機械加工されて、ハウジング構成要素１０６、１０８、すなわち長方形のフットプリントと同様のフットプリントを有し得る。先端の窓１５６の末端の反対の端は、磁気デバイス１００が構成の間で切り換わるときに上方磁石１１８の回転の間にブロック部材１５８がアーチ形の窓１５６内を移動し得るように、上方磁石１１８に固定された回転阻止ブロック部材１５８に「ハードストップ」を提供する。実施形態では、アーチ形の窓１５６は、アーチ形の窓１５６の端によって提供されたハードストップの間で上方磁石１１８の中間回転状態を保持するように動作するラッチ機構１６０を含み得る。したがって、上方磁石１１８は、下方磁石１２０に対して中間回転位置で固定され得る。さらにまたは代替的に、ラッチ機構１６０は、上方ハウジング構成要素１０６または磁気デバイス１００の別の部分に含まれ得る。
【００７２】
一実施形態では、シャフト１４６は、下方磁石１２０に対して様々な位置に上方磁石１１８を移動させるアクチュエータ３２に結合されている。図示された実施形態では、１つ以上のソレノイドコイル本体１６２は、上方ハウジング１０６を取り囲んでおり、ソレノイドコイル本体１６２を通過する１つ以上の電流を通して、下方磁石１２０に対して上方磁石１１８を配向する。ソレノイドコイル本体１６２は、巻き付けられた（または他の方法で置かれた）エナメルコーティングされたワイヤー巻線で構成され得る。実施形態では、エナメルコーティングされたワイヤーは、１つ以上の導電性材料（例えば、銅、銀、金および／または同様のもの）で構成され得る。
【００７３】
キャップ構成要素１５０は、以下で記載されるように、上方磁石１１８を回転させるためにソレノイドコイル本体１６２に電流を供給するように要求される、関連する様々な電子制御および電力構成要素を支持／格納するようにさらに構成され得る。代替的に、キャップ構成要素１５０は、ソレノイドコイル本体１６２に電流を供給する電源（示されていない）に接続するための接触リードを含み得る。実施形態では、キャップ構成要素１５０は、ボルトまたは他のタイプの締結具を使用して上方ハウジング構成要素１０６に固定され得る。
【００７４】
実施形態では、電源（示されていない）が、好適な制御回路を介してソレノイドコイル本体１６２に接続されて、ソレノイドコイル本体１６２に電流を供給し得る。ソレノイドコイル本体１６２に供給される電流に応答して、ソレノイドコイル本体１６２は、磁場を生成する。実施形態では、ソレノイドコイル本体１６２によって生成される磁場は、上方磁石１１８上でトルクを生成する様式で配向される。トルクは、第１の構成（図５Ａで示されている）から第２の構成（図５Ｂで示されている）に上方磁石１１８のＮ−Ｓ軸１２８を回転させる。さらにまたは代替的に、上方磁石１１８は、ラッチ機構１６０によって様々な中間構成で停止し得る。
【００７５】
実施形態では、磁石１１８、１２０は、異なる磁化および保磁力特性を有し得る。例えば、下方磁石１２０は、外部の磁化の影響によって容易に消磁することができない高保磁力永久磁石で構成され得、上方磁石１１８は、中または低保磁力磁気要素で構成され得る。したがって、ソレノイドコイル本体１６２によって生成される磁場は、下方磁石１２０よりも大きな度合いで上方磁石１１８に影響を及ぼし得る。
【００７６】
実施形態では、ソレノイドコイル本体１６２は、複数のソレノイドコイル本体を備え得る。例えば、ソレノイドコイル本体１６２は、互いに電気的に分離され、上方ハウジング構成要素１０６の１つの角から、上方ハウジング構成要素１０６の上面を斜めに横切って、上方ハウジング構成要素１０６の対向する角まで、上方ハウジング構成要素１０６の下で延在して巻線を完成させる、２つのソレノイドコイル本体を備え得る。それぞれのコイルは、上方ハウジング構成要素１０６およびキャップ構成要素１５０を横切って対向する対角線上で巻き付けられ得、一方のコイルは、他方の上で巻き付けられ、その結果、それらは、上方ハウジング構成要素１０６の上部の平面図で見たときに巻線の「Ｘ」を形成している。磁気デバイス１００は、ソレノイドコイル本体１６２によって電気的に作動されるものとして本明細書で記載されているが、実施形態では、磁気デバイス１００は、モーター、空気圧アクチュエータ、液圧アクチュエータ、または手動アクチュエータなどの機械的接続を通して電気アクチュエータで作動され得る。
【００７７】
図示されているように、ねじボア１６４が、側壁１２４’、１２４’’、１２６’、１２６’’内に切られ得る。ねじボア１６４は、締結ねじまたはボルト（示されていない）を介してポールシュー１０２’、１０２’’をハウジング構成要素１０６、１０８に固定することを容易にし得る。すなわち、締結ねじまたはボルトは、間隔がねじボア１６４の間隔と等しい、ポールシュー１０２’、１０２’’の皿穴貫通ボア１６６を通して挿入され得る。したがって、両方のハウジング構成要素１０６、１０８は、磁石１１８、１２０、側壁１２４’、１２４’’、１２６’、１２６’’、およびポールシュー１０２’、１０２’’の間に実質的にギャップのない、低リラクタンスの磁気回路経路を提供する方法で、ポールシュー１０２’、１０２’’に接続され得る。
【００７８】
ポールシュー１０２’、１０２’’は、磁気デバイス１００に強磁性ワークピース接触インターフェースを提供する。実施形態では、ポールシュー１０２’、１０２’’は、低磁気リラクタンスの強磁性材料で構成され得る。ポールシュー１０２’、１０２’’は、平行六面体、板状の形状を有するものとして示されているが、ポールシュー１０２’、１０２’’は、磁気デバイス１００が取り付けられるワークピースの形状に基づき得る他の形状を有し得る。一実施例は、パイプなどのワークピースの円筒形形状と一致する図９Ａ〜図９Ｂで示されている円筒形形状である。別の実施例は、ワークピースの縁または角と一致する図１０Ａ〜図１０Ｂで示されているｖ形状である。
【００７９】
図示されているように、ポールシュー１０２’、１０２’’は、ハウジング構成要素１０６、１０８に近接して位置付けられた部分１６８’、１６８’’を含む。上述のように、これらの部分１６８’、１６８’’は、１つ以上の締結デバイス（例えば、ねじなど）を介してハウジング構成要素１０６、１０８に固定されている。さらに、ポールシュー１０２’、１０２’’は、本明細書で突起とも呼ばれる複数の突出部１７０’、１７０’’を備える。複数の突出部１７０’、１７０’’はそれぞれ、ポールシュー１０２’、１０２’’のワークピース接触インターフェースを集合的に形成している。実施形態では、複数の突起１７０’、１７０’’を含むポールシュー１０２’、１０２’’は、本明細書で提供される実施例で説明されるように、平坦なワークピース接触インターフェースを有するポールシューよりも浅い磁場を生成する。
【００８０】
図６は、磁気デバイス１００のポールシュー１３２’またはポールシュー１３２’’のいずれかとして機能し得る例示的なポールシュー２００の一部分の側面図である。ポールシュー２００は、磁気デバイス（例えば、磁気デバイス１００）のハウジング（例えば、ハウジング１０４）に近接して位置付けられ得る第１の部分２０２を備える。ポールシュー２００はまた、ポールシュー２００を通って延在するボア２０４を含んで、締結機構（例えば、締結ねじなど）を介してポールシュー２００を磁気デバイスのハウジングに解放可能に固定し得る。さらに、ポールシュー２００は、ポールシュー２００の底部分２０８上に配置された複数の突起２０６を含む。突起２０６の各々は、凹部２１０によって分離されている。さらに、複数の突起２０６は、ポールシュー２００のワークピース接触インターフェース２１２を集合的に形成している。
【００８１】
上述のように、ポールシュー２００に含まれた複数の突起２０６により、ポールシュー２００を含む磁気デバイスは、同じ高さの連続的な下方輪郭を有するポールシューを含む磁気デバイスよりも、ワークピース接触インターフェース２１２の近くにより強い磁場を生成する。ワークピース接触インターフェース２１２の近くで生成される磁場は、本明細書で浅い磁場と呼ばれ得る。さらに、ポールシュー２００上に複数の突起２０６を含むことによって、ポールシュー２００を含む磁気デバイスは、同じ高さの連続的な下方輪郭を備えるポールシューを含む磁気デバイスよりも、深さがポールシュー２００からより遠くでより弱い磁場を生成する。ポールシュー２００からより遠くで生成される磁場は、本明細書で、ポールシュー２００によって生成される遠方または深い磁場と呼ばれ得る。別の方法で言うと、突起２０６を有するポールシュー２００を含む磁気デバイスは、突起２０６を含まない同じ高さの連続的なインターフェースを備えるポールシューを含む磁気デバイスよりも、ワークピース接触インターフェース２１２の近くにより強い保持力を有する。
【００８２】
実施形態では、ポールシュー２００の浅い磁場および遠方磁場は、ポールシュー２００のタイプに依存し得る。具体的には、浅い磁場は、ワークピース接触インターフェース２１２から、突起２０６の幅２１４にほぼ等しいワークピース接触インターフェース２１２からの距離まで生成される磁場であり得る。例えば、突起２０６の幅２１４が２ｍｍである場合、浅い磁場は、ワークピース接触インターフェース２１２からワークピース接触インターフェース２１２から２ｍｍの深さまで生成される磁場である。さらに、この実施例で生成される遠方磁場は、ワークピース接触インターフェース２１２から２ｍｍを超える深さで生成される磁場である。
【００８３】
ポールシュー２００の突起２０６のために、磁気デバイス１００がより強い浅い磁場およびより弱い遠方磁場を生成する結果として、磁気デバイス１００は、突起２０６のないポールシューを有する磁気デバイス１００よりも、薄い強磁性体をより十分にディスタックするように使用され得る。すなわち、突起２０６を有さないポールシューを含む磁気デバイス１００は、複数の薄い強磁性体が磁気デバイスに結合されることになる、より強い遠方磁場を生成し得る。薄い強磁性体のスタックアレイから１つの薄い強磁性体を得ようとするときに、これは望ましくない結果である。したがって、強磁性体をディスタックするように、突起２０６のないポールシューを含む磁気デバイスを使用する代わりに、突起２０６を含むポールシュー２００が使用され得る。
【００８４】
実施形態では、突起２０６の幅２１４を変化させることにより、異なる浅い磁場が同じ磁気デバイスによって生成されることになる。実施形態では、特定の強磁性体のために好ましい浅い磁場を生成するために、突起２０６の幅２１４は、ディスタックされる強磁性体の厚さの約＋／−２５％以内の幅を有し得る。例えば、磁気デバイスが２ｍｍの厚さの強磁性シートをディスタックするときに、突起２０６の幅２１４は、約２ｍｍ（例えば、２ｍｍ＋／−２５％）であり得る。実施形態では、これは、接触インターフェース２１２から０ｍｍ〜２ｍｍの深さの強い浅い磁場を生成する。しかしながら、少なくとも１つの実施形態では、限界未満の厚さを有するいくつかの強磁性体のために好ましい浅い磁場を生成することについての限度が存在し得る。すなわち、Ｘｍｍ未満の厚さを有する強磁性体のために、好ましい浅い磁場は、Ｘｍｍの下限であるが下限以上である幅２１４を有する突起２０６によって生成され得る。すなわち、１／２＊Ｘｍｍの厚さを有する強磁性体のために好ましい磁場を生成するために、突起２０６の幅２１４は、１／２＊Ｘｍｍの＋／−２５％の代わりに、Ｘｍｍの下限であり得る。しかしながら、強磁性体の厚さがＸｍｍ以上である場合、幅２１４は、強磁性体の厚さにほぼ等しく（例えば、＋／−２５％）あり得る。下限の実施例は、０ｍｍ〜２ｍｍの範囲であり得る。しかしながら、これは単なる実施例であり、限定することを意味するものではない。
【００８５】
少なくとも１つの実施形態では、ポールシュー２００を含む磁気デバイスが、異なる厚さを有する強磁性体に結合しているときに、強磁性体の厚さの平均である幅２１４を有するポールシュー２００が、ポールシューを変更する必要性を低減するように使用され得る。しかしながら、上記と同様に、強磁性体の平均厚さが下限未満（すなわち、＜２．０ｍｍ）である場合、幅２１４が下限（すなわち、２．０ｍｍ）であるように構成され得るように、下限（例えば、２．０ｍｍ）が適用され得る。
【００８６】
実施形態では、凹部２１０の深さ２１６および／または幅２１８を変化させることにより、異なる浅い磁場が同じ磁気デバイス１００によって生成されることになる。実施形態では、特定の強磁性体のために適切な浅い磁場を生成するために、凹部２１０の深さ２１６および／または幅２１８は、突起２０６の幅２１４とほぼ同じ（例えば、＋／−２５％）であり得る。例えば、突起２０６の幅２１４が２ｍｍである場合、凹部２１０の深さ２１６および／または幅２１８は、約２ｍｍ（例えば、２ｍｍ＋／−２５％）であり得る。実施形態では、これは、接触インターフェース２１２から０ｍｍ〜２ｍｍの深さの強い浅い磁場を生成する。しかしながら、上記と同様に、限界未満の厚さを有するいくつかの強磁性体のために好ましい浅い磁場を生成することについての限度が存在し得る。すなわち、Ｘｍｍ未満の厚さを有する強磁性体のために、好ましい浅い磁場は、Ｘｍｍの下限であるが下限以上である深さ２１６および幅２１８によって生成され得る。すなわち、１／２＊Ｘｍｍの厚さを有する強磁性体のために好ましい磁場を生成するために、深さ２１６および幅２１８は、１／２＊Ｘｍｍの＋／−２５％の代わりに、Ｘｍｍの下限であり得る。しかしながら、強磁性体の厚さがＸｍｍ以上である場合、深さ２１６および幅２１８は、強磁性体の厚さにほぼ等しく（例えば、＋／−２５％）あり得る。
【００８７】
上記と同様に、ポールシュー２００を含む磁気デバイス１００が、異なる厚さを有する強磁性体を結合しているときに、強磁性体の厚さの平均である、凹部２１０の深さ２１６および／または幅２１８を有するポールシュー２００が、ポールシューを変更する必要性を低減するように使用され得る。さらに、強磁性体の平均厚さが下限未満（すなわち、＜２．０ｍｍ）である場合、深さ２１６および幅２１８が下限（すなわち、２．０ｍｍ）であるように構成され得るように、下限（例えば、２．０ｍｍ）が適用され得る。
【００８８】
上記のように、ポールシュー２００は、磁気デバイスのハウジングに解放可能に結合され得る。したがって、ポールシュー２００の突起２０６が、磁気デバイス１００が結合している強磁性体のために適切な幅２１４、深さ２１６、および／または幅２１８を有さないときに、ポールシュー２００は、より適切なポールシュー２００によって置き換えられ得る。
【００８９】
図７Ａは、磁気デバイス１００のポールシュー１３２’またはポールシュー１３２’’のいずれかとして機能し得る別の例示的なポールシュー３００の一部分の側面図であり、図７Ｂは、図７Ａで示されている例示的なポールシューの一部分の詳細図を示す。図６で示されているポールシュー２００と同様に、ポールシュー３００は、磁気デバイス（例えば、磁気デバイス１００）のハウジング（例えば、ハウジング１０４）に近接して位置付けられ得る第１の部分３０２を備える。ポールシュー３００はまた、ポールシュー３００を通って延在するボア３０４を含んで、締結機構（例えば、締結ねじなど）を介してポールシュー３００を磁気デバイス１００のハウジング１０４に解放可能に固定し得る。さらに、ポールシュー３００は、ポールシュー３００の底部分３０８上に配置された複数の突起３０６を含む。突起３０６の各々は、凹部分３１０によって分離されている。複数の突起３０６は、ポールシュー３００のワークピース接触インターフェース３１２を集合的に形成している。
【００９０】
上記と同様に、突起３０６の幅３１４ならびに／または凹部３１０の深さ３１６および／もしくは幅３１８を変化させることにより、異なる浅い磁場が同じ磁気デバイス１００によって生成されることになる。実施形態では、特定の強磁性体のために適切な浅い磁場を生成するために、突起の幅３１４ならびに／または凹部３１０の深さ３１６および／もしくは幅３１８は、磁気デバイス１００に結合される強磁性体の厚さとほぼ同じ（例えば、＋／−２５％）であり得る。しかしながら、少なくとも１つの実施形態では、限界未満の厚さを有するいくつかの強磁性体のために好ましい浅い磁場を生成することについての限度が存在し得る。すなわち、Ｘｍｍ未満の厚さを有する強磁性体のために、好ましい浅い磁場は、Ｘｍｍの下限であるが下限以上である、幅３１４、深さ３１６、および／または幅３１８によって生成され得る。すなわち、１／２＊Ｘｍｍの厚さを有する強磁性体のために好ましい磁場を生成するために、幅３１４、深さ３１６、および／または幅３１８は、１／２＊Ｘｍｍの＋／−２５％の代わりに、Ｘｍｍの下限であり得る。しかしながら、強磁性体の厚さがＸｍｍ以上である場合、幅３１４、深さ３１６、および／または幅３１８は、強磁性体の厚さにほぼ等しく（例えば、＋／−２５％）あり得る。下限の実施例は、０ｍｍ〜２ｍｍの範囲であり得る。しかしながら、これは単なる実施例であり、限定することを意味するものではない。
【００９１】
代替的に、ポールシュー３００を含む磁気デバイスが、異なる厚さを有する強磁性体に結合しているときに、強磁性体の厚さの約平均である、幅３１４、深さ３１６、および／または幅３１８を有するポールシュー３００が、ポールシューを変更する必要性を低減するように使用され得る。しかしながら、上記と同様に、強磁性体の平均厚さが下限未満（すなわち、＜２．０ｍｍ）である場合、幅３１４、深さ３１６、および／または幅３１８が下限（すなわち、２．０ｍｍ）であるように構成され得るように、下限（例えば、２．０ｍｍ）が適用され得る。
【００９２】
実施形態では、ポールシュー３００の上方部分３１９は、連続的な傾斜輪郭を有する（傾斜がすべての点で規定されており、鋭い角がない）。例示的には、ポールシュー３００の上方角３１９は、丸みのある肩部分３２０を有し得る。丸みのある肩３２０を有するポールシュー３００を含む磁気デバイス１００は、鋭い角を備えるポールシューを有する磁気デバイスよりも、強磁性体へのより高い磁束移動を有することが示されている。したがって、少なくとも１つの実施形態では、ポールシュー３００の上方角３１９は、丸みのある肩部分３２０を含む。一実施例では、丸みのある肩部分３２０の曲率半径３２２は好ましくは、ポールシュー３００の高さ３２３の１％〜７５％の範囲であり得る。別の実施例では、曲率半径３２２は好ましくは、ポールシュー３００の高さ３２３の２５％〜７５％の範囲であり得る。さらなる実施例では、曲率半径３２２は好ましくは、ポールシュー３００の高さ３２３の４０％〜６０％の範囲であり得る。
【００９３】
図７Ｂを参照すると、さらにまたは代替的に、突起３０６の間の凹部３１０は、それらの上方端で連続的な傾斜輪郭（傾斜がすべての点で規定されており、鋭い角がない）を有し得る。丸みのある肩３２０を有するのと同様に、湾曲した凹部３１０を有するポールシュー３００を含む磁気デバイスは、鋭い角を備える凹部を含むポールシューを含む磁気デバイスよりも、強磁性体へのより高い磁束移動を有し得る。実施形態では、高い磁束移動を提供するために、湾曲した凹部３１０の曲率半径３２４は、凹部３１０の幅３１８の約１／２であり得る。テストデータは、凹部３２４の幅３１８の１／２である、凹部３１０の傾斜輪郭を含むことによって、３％を超える改善が得られ得ることを示している。
【００９４】
図８は、磁気デバイス１００のポールシュー１３２’またはポールシュー１３２’’のいずれかとして機能し得る別の例示的なポールシュー４００の一部分の側面図である。図６および図７Ａ〜図７Ｂでそれぞれ示されているポールシュー２００、３００と同様に、ポールシュー４００は、磁気デバイス（例えば、磁気デバイス１００）のハウジング（例えば、ハウジング１０４）に近接して位置付けられ得る第１の部分４０２を備える。ポールシュー４００はまた、ポールシュー４００を通って延在するボア４０４を含んで、締結機構（例えば、締結ねじなど）を介してポールシュー４００を磁気デバイスのハウジングに解放可能に固定し得る。さらに、ポールシュー４００は、ポールシュー４００の底部分４０８上に配置された複数の突起４０６を含む。突起４０６の各々は、凹部４１０によって分離されている。複数の突起４０６は、ポールシュー４００のワークピース接触インターフェース４１２を集合的に形成している。
【００９５】
上記と同様に、突起４０６の幅４１４ならびに／または凹部４１０の深さ４１６および／もしくは幅４１８を変化させることにより、異なる浅い磁場が同じ磁気デバイス１００によって生成されることになる。実施形態では、特定の強磁性体のために適切な浅い磁場を生成するために、突起４０６の幅４１４ならびに／または凹部４１０の深さ４１６および／もしくは幅４１８は、強磁性体の厚さとほぼ同じ（例えば、＋／−２５％）であり得る。しかしながら、少なくとも１つの実施形態では、限界未満の厚さを有するいくつかの強磁性体のために好ましい浅い磁場を生成することについての限度が存在し得る。すなわち、Ｘｍｍ未満の厚さを有する強磁性体のために、好ましい浅い磁場は、Ｘｍｍの下限であるが下限以上である、幅４１４、深さ４１６、および／または幅４１８によって生成され得る。すなわち、１／２＊Ｘｍｍの厚さを有する強磁性体のために好ましい磁場を生成するために、幅４１４、深さ４１６、および／または幅４１８は、１／２＊Ｘｍｍの＋／−２５％の代わりに、Ｘｍｍの下限であり得る。しかしながら、強磁性体の厚さがＸｍｍ以上である場合、幅４１４、深さ４１６、および／または幅４１８は、強磁性体の厚さにほぼ等しく（例えば、＋／−２５％）あり得る。下限の実施例は、０ｍｍ〜２ｍｍの範囲であり得る。しかしながら、これは単なる実施例であり、限定することを意味するものではない。
【００９６】
代替的に、ポールシュー４００を含む磁気デバイスが、異なる厚さを有する強磁性体に結合しているときに、強磁性体の厚さの平均である、幅４１４、深さ４１６、および／または幅４１８を有するポールシュー４００が、ポールシューを変更する必要性を低減するように使用され得る。しかしながら、上記と同様に、強磁性体の平均厚さが下限未満（すなわち、＜２．０ｍｍ）である場合、幅４１４、深さ４１６、および／または幅４１８が下限（すなわち、２．０ｍｍ）であるように構成され得るように、下限（例えば、２．０ｍｍ）が適用され得る。
【００９７】
実施形態では、ポールシュー４００はまた、凹部４１０で突起４０６の間に配置された圧縮性部材４２０を含み得る。実施形態では、ポールシュー４００を含む磁気デバイス１００が強磁性体に結合しているときに、圧縮性部材４２０が縮む。圧縮性部材４２０の圧縮により、突起４０６と強磁性体との間の静止摩擦よりも潜在的に大きい、圧縮性部材４２０と強磁性体との間の静止摩擦が生成される。したがって、ポールシュー４００を含む磁気デバイス１００に結合された強磁性体は、強磁性体が圧縮性部材４２０を含まないポールシューに結合された場合よりも、回転および並進しにくくなり得る。実施形態では、圧縮性部材４２０は、イソプレン、ポリウレタン、ニトリルゴムおよび／または同様のもののポリマーなどの弾性材料で構成され得る。
【００９８】
図９Ａ〜図９Ｂは、磁気デバイス１００のポールシュー１３２’またはポールシュー１３２’’のいずれかとして使用され得る別の例示的な極板５００を示す。図６、図７Ａ〜図７Ｂ、および図８で示されている極板２００、３００、４００と同様に、極板５００は、極板５００の底部分５０４上に配置された複数の突起５０２を含む。突起５０２の各々は、凹部５０６によって分離されている。複数の突起５０２は、極板５００のワークピース接触インターフェース５０８を集合的に形成している。
【００９９】
図示されているように、ワークピース接触インターフェース５０８は、非平面である。実施形態では、非平面のワークピース接触インターフェース５０８は、磁気結合デバイス１００を非平面の表面を有する強磁性ワークピースに結合することを容易にし得る。例えば、極板５００を含む磁気結合デバイス１００は、磁気結合デバイス１００を１つ以上のタイプのロッド、シャフト等（例えば、カムシャフト）に結合するために使用され得る。ワークピース接触インターフェース５０８は、湾曲した表面５１０を含むが、ワークピース接触インターフェース５０８は、任意の他のタイプの非平面の表面を有し得る。例えば、ワークピース接触インターフェース５０８は、ワークピース接触インターフェース５０８を含む磁気結合デバイスが結合することを意図される強磁性ピースと同様の外形を含み得る。
【０１００】
非平面のワークピース接触インターフェース５０８を有するにもかかわらず、突起５０２の幅５１２ならびに／または凹部５０６の深さ５１４および／もしくは幅５１６を変化させることにより、異なる浅い磁場が同じ磁気結合デバイスによって生成されることになる。実施形態では、特定の強磁性ワークピースのために適切な浅い磁場を生成するために、突起５５２の幅５１２ならびに／または凹部５０６の深さ５１４および／もしくは幅５１６は、強磁性ワークピースの厚さとほぼ同じ（例えば、＋／−２５％）であり得る。しかしながら、少なくとも１つの実施形態では、限界未満の厚さを有するいくつかの強磁性ワークピースのために好ましい浅い磁場を生成することについての限度が存在し得る。すなわち、Ｘｍｍ未満の厚さを有する強磁性ワークピースのために、好ましい浅い磁場は、Ｘｍｍの下限であるが下限以上である、幅５１２、深さ５１４、および／または幅５１６によって生成され得る。すなわち、１／２＊Ｘｍｍの厚さを有する強磁性ワークピース１０２のために好ましい磁場を生成するために、幅５１２、深さ５１４、および／または幅５１６は、１／２＊Ｘｍｍの＋／−２５％の代わりに、Ｘｍｍの下限であり得る。しかしながら、強磁性ワークピースの厚さがＸｍｍ以上である場合、幅５１２、深さ５１４、および／または幅５１６は、強磁性ワークピースの厚さにほぼ等しく（例えば、＋／−２５％）あり得る。下限の実施例は、０ｍｍ〜２ｍｍの範囲であり得る。しかしながら、これは単なる実施例であり、限定することを意味するものではない。
【０１０１】
代替的に、極板５００を含む磁気結合デバイスが、異なる厚さを有する強磁性ワークピースに結合しているときに、強磁性ワークピースの厚さの平均である、幅５１２、深さ５１４、および／または幅５１６を有する極板５００が、極板を変更する必要性を低減するように使用され得る。しかしながら、上記と同様に、強磁性ワークピース１０２の平均厚さが下限未満（すなわち、＜２．０ｍｍ）である場合、幅５１２、深さ５１４、および／または幅５１６が下限（すなわち、２．０ｍｍ）であるように構成され得るように、下限（例えば、２．０ｍｍ）が適用され得る。
【０１０２】
図１０Ａ〜図１０Ｂは、磁気デバイス１００のポールシュー１３２’またはポールシュー１３２’’のいずれかとして使用され得る別の例示的な極板５５０を示す。図６、図７Ａ〜図７Ｂ、図８、および図９Ａ〜図９Ｂで示されている極板２００、３００、４００、５００と同様に、極板５５０は、極板５５０の底部分５５４上に配置された複数の突起５５２を含む。突起５５２の各々は、凹部分５５６によって分離されている。複数の突起５５２は、極板５５０のワークピース接触インターフェース５５８を集合的に形成している。
【０１０３】
図示されているように、ワークピース接触インターフェース５５８は、非平面である。実施形態では、非平面のワークピース接触インターフェース５５８は、磁気結合デバイス１００を非平面の表面を有する強磁性ワークピースに結合することを容易にし得る。例えば、極板５５０を含む磁気結合デバイスは、磁気結合デバイス１００を強磁性ワークピースの１つ以上の縁、角等に結合するために使用され得る。ワークピース接触インターフェース５５８は、中心点５６２から延在する２つの下向きに傾斜している表面５６０を含むが、ワークピース接触インターフェース５５８は、任意の他のタイプの非平面の表面を有し得る。例えば、ワークピース接触インターフェース５５８は、ワークピース接触インターフェース５５８を含む磁気結合デバイスが結合することを意図される強磁性ピースと同様の外形を含み得る。
【０１０４】
非平面のワークピース接触インターフェース５５８を有するにもかかわらず、突起５５２の幅５６４ならびに／または凹部５５６の深さ５６６および／もしくは幅５６８を変化させることにより、異なる浅い磁場が同じ磁気結合デバイスによって生成されることになる。実施形態では、特定の強磁性ワークピースのために適切な浅い磁場を生成するために、突起５５２の幅５６４ならびに／または凹部５５６の深さ５６６および／もしくは幅５６８は、強磁性ワークピースの厚さとほぼ同じ（例えば、＋／−２５％）であり得る。しかしながら、少なくとも１つの実施形態では、限界未満の厚さを有するいくつかの強磁性ワークピースのために好ましい浅い磁場を生成することについての限度が存在し得る。すなわち、Ｘｍｍ未満の厚さを有する強磁性ワークピースのために、好ましい浅い磁場は、Ｘｍｍの下限であるが下限以上である、幅５６４、深さ５６６、および／または幅５６８によって生成され得る。すなわち、１／２＊Ｘｍｍの厚さを有する強磁性ワークピースのために好ましい磁場を生成するために、幅５６４、深さ５６６、および／または幅５６８は、１／２＊Ｘｍｍの＋／−２５％の代わりに、Ｘｍｍの下限であり得る。しかしながら、強磁性ワークピースの厚さがＸｍｍ以上である場合、幅５６４、深さ５６６、および／または幅５６８は、強磁性ワークピースの厚さにほぼ等しく（例えば、＋／−２５％）あり得る。下限の実施例は、０ｍｍ〜２ｍｍの範囲であり得る。しかしながら、これは単なる実施例であり、限定することを意味するものではない。
【０１０５】
代替的に、極板５５０を含む磁気結合デバイスが、異なる厚さを有する強磁性ワークピース１０２に結合しているときに、強磁性ワークピースの厚さの平均である、幅５６４、深さ５６６、および／または幅５６８を有する極板５５０が、極板を変更する必要性を低減するように使用され得る。しかしながら、上記と同様に、強磁性ワークピースの平均厚さが下限未満（すなわち、＜２．０ｍｍ）である場合、幅５６４、深さ５６６、および／または幅５６８が下限（すなわち、２．０ｍｍ）であるように構成され得るように、下限（例えば、２．０ｍｍ）が適用され得る。
【０１０６】
図１１Ａは、例示的な切り換え可能な磁気デバイス６００の正面図であり、図１１Ｂは、切り換え可能な磁気デバイス６００の側面図である。磁気デバイス６００は、ポールシュー６０２’、６０２’’と、ハウジング６０４と、を含む。実施形態では、磁気デバイス６００は、磁気デバイス１００と同じ特徴および／または機能性のいくつかまたはすべてを有し得、ポールシュー６０２’、６０２’’は、ポールシュー１０２’、１０２’’と同じ特徴および／または機能性のいくつかまたはすべてを有し得る。さらにまたは代替的に、ポールシュー６０２’、６０２’’はそれぞれ、図６、図７、および図８で示されているポールシュー２００、３００、４００と同じ、いくつかまたはすべての特徴を有し得る。例えば、ポールシュー６０２’、６０２’’は、ハウジング６０４に近接して位置付けられ得る第１の部分６０６を備える。ポールシュー６０２’、６０２’’はまた、ポールシュー６０２’、６０２’’を通って延在するボア６０８を含んで、締結機構（例えば、締結ねじなど）を介してポールシュー６０２’、６０２’’をハウジング６０４に解放可能に固定し得る。さらに、ポールシュー６０２’、６０２’’は、ポールシュー６０２’、６０２’’の底部分６１２上に配置された複数の突起６１０を含む。突起６１０の各々は、凹部分６１４によって分離されている。ポールシュー６０２’に含まれた複数の突起６１０は、ポールシュー６０２’のワークピース接触インターフェース６１６’を集合的に形成しており、ポールシュー６０２’’に含まれた複数の突起は、ポールショー６０２’’のワークピース接触インターフェース６１６’’を集合的に形成している。
【０１０７】
さらに、突起６２２の幅６１８ならびに／または凹部６１４の深さ６２０および／もしくは幅６２２を変化させることにより、異なる浅い磁場が同じ磁気デバイス６００によって生成されることになる。実施形態では、特定の強磁性体のために適切な浅い磁場を生成するために、突起６２２の幅６１８ならびに／または凹部６１４の深さ６２０および／もしくは幅６２２は、強磁性体の厚さとほぼ同じ（例えば、＋／−２５％）であり得る。しかしながら、少なくとも１つの実施形態では、限界未満の厚さを有するいくつかの強磁性体のために好ましい浅い磁場を生成することについての限度が存在し得る。すなわち、Ｘｍｍ未満の厚さを有する強磁性体のために、好ましい浅い磁場は、Ｘｍｍの下限であるが下限以上である、幅６１８、深さ６２０、および／または幅６２２によって生成され得る。すなわち、１／２＊Ｘｍｍの厚さを有する強磁性体のために好ましい磁場を生成するために、幅６１８、深さ６２０、および／または幅６２２は、１／２＊Ｘｍｍの＋／−２５％の代わりに、Ｘｍｍの下限であり得る。しかしながら、強磁性体の厚さがＸｍｍ以上である場合、幅６１８、深さ６２０、および／または幅６２２は、強磁性体の厚さにほぼ等しく（例えば、＋／−２５％）あり得る。下限の実施例は、０ｍｍ〜２ｍｍの範囲であり得る。しかしながら、これは単なる実施例であり、限定することを意味するものではない。
【０１０８】
代替的に、磁気デバイス６００が、異なる厚さを有する強磁性体に結合するように使用されるときに、強磁性体の厚さの平均である、突起６２２の幅６１８ならびに／または凹部６１４の深さ６２０および／もしくは幅６２２が、ポールシューを変更する必要性を低減するように使用され得る。しかしながら、上記と同様に、強磁性体の平均厚さが下限未満（すなわち、＜２．０ｍｍ）である場合、幅６１８、深さ６２０、および／または幅６２２が下限（すなわち、２．０ｍｍ）であるように構成され得るように、下限（例えば、２．０ｍｍ）が適用され得る。
【０１０９】
示されているポールシュー６０２’、６０２’’は、丸みのある肩（例えば、丸みのある肩３２０）および／または湾曲した凹部分（例えば、湾曲した凹部分３１０）を含まないが、代替の実施形態では、ポールシュー６０２’、６０２’’は、それらの特徴のうちの１つまたは両方を含み得る。さらにまたは代替的に、示されているポールシュー６０２’、６０２’’は、圧縮性部材（例えば、圧縮性部材４２０）を含まないが、代替の実施形態では、ポールシュー６０２’、６０２’’は、それらの特徴のうちの１つまたは両方を含み得る。
【０１１０】
図示されているように、ポールシュー６０２’、６０２’’は、それぞれの厚さ６２４’、６２４’’を有する。実施形態では、異なる厚さ６２４’、６２４’’は、磁気デバイス６００によって、異なる浅い磁場および遠方磁場を生成し得る。すなわち、突起６１０の幅６１８と同様に、磁気デバイス６００が結合する強磁性体の厚さとほぼ同じである厚さ６２４’、６２４’’は、強磁性体をディスタックするために適切な浅い磁場を生成する。例えば、磁気デバイス６００が、２ｍｍの厚さの強磁性シートをディスタックするときに、厚さ６２４’、６２４’’は、約２ｍｍ（例えば、２ｍｍ＋／−２５％）であり得る。実施形態では、これは、０ｍｍ〜２ｍｍの強い浅い磁場を生成する。実施形態では、ポールシュー６０２’、６０２’’は、３０４ステンレス鋼で構成され得るか、および／またはポールシュー６０２’、６０２’’の少なくとも一部分を取り囲むアルミニウムを含んで、構造的一体性をポールシュー６０２’、６０２’’に追加し得る。実施形態では、これは具体的には、ポールシュー６０２’、６０２’’が薄い厚さ６２４’、６２４’’（例えば、５ｍｍ以下）を有するときに有利であり得る。
【０１１１】
さらにまたは代替的に、ハウジング６０４は、ワークピース接触インターフェース６１６’、６１６’’からのオフセット６２６を含み得る。実施形態では、オフセット６２６は、磁気デバイス６００によって生成される磁場に依存し得る。すなわち、実施形態では、オフセット６２６は、磁気デバイス６００によって生成される浅い磁場深さのパーセンテージであり得る。さらにまたは代替的に、オフセット６２６は、ワークピースの厚さのパーセンテージであり得る。例えば、磁気デバイス６００が、Ｘｍｍの深さを有するワークピース内に浅い磁場を生成するように構成されており、および／またはＸｍｍの厚さであるワークピースに結合する場合、オフセット６２６は、Ｘのパーセンテージ（１００％より大きいかまたは小さい）であり得る。一実施例では、オフセット６２６は好ましくは、浅い磁場の深さの１００％〜７００％の範囲であり得る。別の実施例では、オフセット６２６は好ましくは、浅い磁場の深さの２００％〜６００％の範囲であり得る。さらなる実施例では、オフセット６２６は好ましくは、浅い磁場の深さの３００％〜５００％の範囲であり得る。さらに別の実施例では、オフセット６２６は好ましくは、浅い磁場の深さの３５０％〜４００％の範囲であり得る。
【０１１２】
さらにまたは代替的に、ポールシュー６０２’、６０２’’はそれぞれ、ハウジング６０４の正面６３４および背面６３６を越えて距離６３０、６３２で方向６２８に沿って延在し得る。別の方法で言うと、ポールシュー６０２’、６０２’’の幅６３７は、ハウジング６０４の奥行６３８よりも長くあり得る。正面および背面６３４、６３６を越えて延在することによる、ワークピース接触インターフェース６１６’、６１６’’と強磁性体との間の接触面積。ワークピース接触インターフェース６１６’、６１６’’の増加した接触面積は、磁気デバイス６００の保持力および／または剪断力を増加させ得る。一実施例では、距離６３０、距離６３２、および／または幅６３７は、磁気デバイス６００が結合している強磁性体に応じて変化し得る。すなわち、強磁性体のための好ましい保持力に応じて、距離６３０、距離６３２、および／または幅６３７が、好ましい保持力を達成するように変化させられ得る。別の実施例として、距離６３０、距離６３２、および／または幅６３７は、ハウジング６０４の奥行６３８のパーセンテージ（１００％より大きいかまたは小さい）であり得る。一実施例では、距離６３０および／または距離６３２は好ましくは、ハウジング６０４の奥行６３８の２５％〜７５％の範囲であり得る。別の実施例では、距離６３０および／または距離６３２は好ましくは、ハウジング６０４の奥行６３８の３５％〜６５％の範囲であり得る。さらに別の実施例では、距離６３０および／または距離６３２は好ましくは、ハウジング６０４の奥行６３８の６３２の４５％〜５５％の範囲であり得る。
【０１１３】
ポールシュー６０２’、６０２’’の厚さ６４０はまた、変化させられ得る。ポールシュー６０２’、６０２’’の幅６３７を増加させるのと同様に、ポールシュー６０２’、６０２’’の厚さ６４０を増加させることは、ワークピース接触インターフェース６１６’、６１６’’と強磁性体との間の接触面積を増加させる。ワークピース接触インターフェース６１６’、６１６’’の増加した接触面積は、磁気デバイス６００の保持力および／または剪断力を増加させ得る。したがって、厚さ６４０は、磁気デバイス６００の所望の保持力に応じて変化させられ得る。一実施例では、厚さ６４０は、磁気デバイス６００が結合している強磁性体の厚さとほぼ一致し得る。別の実施例では、厚さ６４０は、幅６３７に関連して変化し得る。すなわち、磁気デバイス６００が結合している強磁性体に応じて、接触インターフェース６１６’、６１６’’の表面積、したがって、磁気デバイス６００の保持力を維持することが好ましくあり得る。したがって、幅６３７が増加するにつれて、厚さ６４０が減少し得、逆も同様である。したがって、保持力およびより広いポールシュー６１６’、６１６’’が強磁性体のために好ましい場合、厚さ６４０を減少させ、幅６３７を増加させることによって、好ましい保持力が維持され得る。
【０１１４】
上記で提供された実施形態では、ポールシュー１６、１３２、２００、３００、４００、５００、５５０、および６０２の任意の特徴が、互いに関連して使用され得る。さらにまたは代替的に、ポールシュー１６、１３２、２００、３００、４００、５００、５５０、および６０２の任意の突起および凹部が、磁気デバイス１０、１００、６００のハウジングに結合される代わりに、ハウジング内に一体化され得る。
【０１１５】
さらに、上述したように、突起幅および凹部深さ／幅が下限を超え、ポールシューの突起幅および凹部深さ／幅が強磁性体の厚さとほぼ一致するときに、上記特性を有するポールシューは、突起幅および凹部深さ／幅とほぼ同じ厚さを有する強磁性体のために、最も強い保持力を生成する。
【０１１６】
図１２は、ポールシューを備える例示的な切り換え可能な磁気デバイスの使用の方法７００のフロー図である。方法７００は、ブロック７０２によって示されているように、強磁性体を第１のポールシューと接触させることを含む。実施形態では、第１のポールシューは、磁気デバイスのハウジングに解放可能に取り付けられ得る。さらに、磁気デバイスは、２つの異なる磁気回路を確立することができ得る。第１の磁気回路は、オン状態にある磁気デバイスと呼ばれ得、第２の磁気回路は、オフ状態にある磁気デバイスと呼ばれ得る。
【０１１７】
実施形態では、第１のポールシュー、ハウジング、および磁気デバイスはそれぞれ、上記のポールシュー１６、１０２、２００、３００、４００、５００、または６０２、ハウジング２８、１０４、６０４、ならびに磁気デバイス１０、１００、および６００と同じまたは同様の特徴を有し得る。例えば、強磁性体は、第１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よって接触され得、第１のポールシューのワークピース接触インターフェースは、複数の突起を含む。さらにまたは代替的に、磁気デバイスは、アクティブなＮ−Ｓ極ペアを有するハウジング内に取り付けられた第１の永久磁石と、アクティブなＮ−Ｓ極ペアを有する第２の永久磁石と、を備え得る。実施形態では、第２の永久磁石は、第１の永久磁石とスタック関係でハウジング内に回転可能に取り付けられ得、第２の永久磁石は、第１の位置と第２の位置との間で回転可能である。さらにまたは代替的に、磁気デバイスは、磁気デバイスと強磁性体との間に磁気回路の異なる強度を生成する複数の磁気回路を確立し得る。
【０１１８】
実施形態では、方法７００は、ブロック７０４によって示されているように、強磁性体を第２のポールシューと接触させることを含む。実施形態では、第２のポールシューは、第１のポールシューが取り付けられているのと同じハウジングに取り付けられている。実施形態では、強磁性体が第２のポールシューによって接触されるときに、磁気デバイスは第１の構成にあり得る。
【０１１９】
実施形態では、方法７００は、ブロック７０６によって示されているように、磁気デバイスをオフ状態からオン状態に移行させることを含む。実施形態では、磁気デバイスをオフ状態からオン状態に移行させることは、第２の永久磁石を第１の位置から第２の位置に作動させる（例えば、回転させる）ことを含み得る。さらに、磁気デバイスがオン状態にあるときに、磁気回路は、ワークピースを通って形成されている。
【０１２０】
図１３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が図１３で示されているが、それ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、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。
【０１２１】
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、および本明細書に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。
【０１２２】
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。次いで、電子コントローラ７７０は、別のワークピースを結合、移動、および切り離すプロセスを繰り返す。
【０１２３】
一実施形態では、開示された磁気デバイスは、磁気デバイスと、磁気デバイスに結合されるワークピースとの間に存在する磁気回路の特性を判定するための１つ以上のセンサーを含む。例示的なセンサーシステムのさらなる詳細は、「ＳＭＡＲＴ  ＳＥＮＳＥ  ＥＯＡＭＴ」と題する２０１７年４月２７日出願の米国仮特許出願第６２／４９０，７０５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。
【０１２４】
上述のように、永久磁石１２、１４または永久磁石１３０、１３２の代わりに、磁石の他の構成が使用され得る。図１４および図１５を参照すると、本開示の例示的な磁気結合デバイス８００の側断面図が示されている。磁気結合デバイス８００は、上方アセンブリ８０２と、下方アセンブリ８０４と、を含む。アセンブリ８０２および８０４の各々は、複数の離間した永久磁石８０６と、複数の極部分８０８と、を含む。複数の離間した永久磁石８０６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。
【０１２５】
各永久磁石８０６は、Ｎ−極側（Ｎ）と、Ｓ−極側（Ｓ）と、を有する。上方アセンブリ８０２および下方アセンブリ８０４の永久磁石８０６および極部分８０８は各々、リニアアレイで配置されており、極部分８０８のうちの１つが２つの永久磁石８０６の間に位置付けられている。さらに、永久磁石８０６は、間で極部分８０８と接触する２つの永久磁石８０６の各々が、極部分８０８と接触する、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。隣接する永久磁石８０６のＮ−極側（Ｎ）が極部分８０８と接触するときに、極部分８０８はＮ−極部と呼ばれる。隣接する永久磁石８０６のＳ−極側（Ｓ）が極部分８０８と接触するときに、極部分８０８はＳ−極部分と呼ばれる。
【０１２６】
実施形態では、下方アセンブリ８０４は、磁気結合デバイス１０の永久磁石１４または磁気結合デバイス１００の永久磁石１３０に取って代わり、ハウジング２８に対して固定して保持されており、上方アセンブリ８０２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に取って代わる。上方アセンブリ８０２は、方向８１０および８１２に下方アセンブリ８０４に対して並進可能であって、下方アセンブリ８０４の永久磁石８０６および極部分８０８に対して上方アセンブリ８０２の永久磁石８０６および極部分８０８の配列を変更する。下方アセンブリ８０４の永久磁石８０６は、磁石結合デバイス８００の極部分８１４により、ワークピース２７’から離間している。さらに、スペーサ（示されていない）が、上方アセンブリ８０２および下方アセンブリ８０４の永久磁石の間に提供されている。
【０１２７】
下方アセンブリ８０４のＳ−極部分８０８が上方アセンブリ８０２のＳ−極部分８０８と配列され、下方アセンブリ８０４のＮ−極部分８０８が上方アセンブリ８０２のＮ−極部分８０８と配列されるときに（図１４を参照）、磁気結合デバイス８００はオン状態にある。オン状態では、ワークピース２７’は、磁束線８１６によって図示されているように、上方アセンブリ８０２および下方アセンブリ８０４の配列されたＮ−極部分８０８からワークピース２７’を通って上方アセンブリおよび下方アセンブリ８０４の配列されたＳ−極部分８０８に磁気回路が完成することにより、磁気結合デバイス８００によって保持されている。極部分８１４のサイズおよび形状により、第１の磁気回路が、ワークピースシート２７のワークピースシート２７’に実質的にとどまり、ワークピースシート２７の残りに対して方向８１８にワークピースシート２７’を鉛直に持ち上げるのに十分な保持力になる。したがって、磁気結合デバイス８００は、ワークピースシート２７をディスタックするように機能し得る。いくつかの実施形態では、磁気結合デバイス８００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分は、ワークピースシート２７の下方シート２７’’に入り得るが、下方シート２７’’が磁気結合デバイス８００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。したがって、本明細書で使用されるように、ワークピースシート２７のワークピースシート２７’に実質的にとどまる第１の磁気回路は、下方シート２７’’に入る、切り換え可能な磁気持ち上げデバイス８００からの磁束の量が、あるとしても、下方シート２７’’が磁気結合デバイス８００によってワークピースシート２７’と共に方向８１８に鉛直に持ち上げられることになるレベルよりも下であることを意味する。
【０１２８】
下方アセンブリ８０４のＳ−極部８０８が上方アセンブリ８０２のＮ−極部８０８と配列され、下方アセンブリ８０４のＮ−極部８０８が上方アセンブリ８０２のＳ−極部８０８と配列されるときに（図１５を参照）、磁気結合デバイス８００はオフ状態にある。オフ状態では、ワークピース２７’は、上方アセンブリ８０２の配列されたＮ−極部８０８から下方アセンブリ８０４のＳ−極部８０８に、および上方アセンブリ８０２の配列されたＮ−極部から下方アセンブリ８０４のＳ−極部８０８に上方アセンブリ８０２および下方アセンブリ８０４内に磁気回路が完成することにより、磁気結合デバイス８００によって保持されていない。
【０１２９】
実施形態では、極部８０８はまた、ポールシュー１０２、２００、３００、４００、５００、６０２と同じまたは同様の特性（例えば、同じまたは同様の、幅、凹部の幅および／または深さ、丸みのある肩部分、湾曲したワークピースインターフェース、極部分８０８の各々の間の圧縮性部材など）を有し得る。
【０１３０】
図１６〜図１８を参照すると、本開示の別の例示的な磁気アセンブリ９００が示されている。磁気アセンブリ９００は、上方プラッタ９１２と、下方プラッタ９１４と、を含む。プラッタ９１２および９１４の各々は、複数の離間した永久磁石９３０と、複数の極部９５０と、を含む。複数の離間した永久磁石９３０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、および「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で提供されている。
【０１３１】
図１６〜１８の実施例に戻って、各永久磁石９３０は、Ｎ−極側９３２と、Ｓ−極側９３４と、を有する。プラッタ９１２およびプラッタ９１４の永久磁石９３０および極部分９５０は各々、閉じた形状を形成するように配置されており、極部分９５０のうちの１つが２つの永久磁石９３０の間に位置付けられている。さらに、永久磁石９３０は、間で極部分９５０と接触する２つの永久磁石９３０の各々が、極部分９５０と接触する、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。隣接する永久磁石９３０のＮ−極側が極部分９５０と接触するときに、極部分９５０はＮ−極部分と呼ばれる。隣接する永久磁石９３０のＳ−極側が極部分９５０と接触するときに、極部分９５０はＳ−極部分と呼ばれる。
【０１３２】
上方プラッタ９１２および下方プラッタ９１４の各々は、等しい偶数の永久磁石セクションと、等しい数の極部分９５０と、を含む。一実施形態では、上方プラッタ９１２および下方プラッタ９１４の各々で、永久磁石９３０および極部分９５０は、円形構成で配置されている。
【０１３３】
実施形態では、下方プラッタ９１４は、磁気結合デバイス１０の永久磁石１４または磁気結合デバイス１００の永久磁石１３０に取って代わり、ハウジング２８に対して固定して保持されており、上方プラッタ９１２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に取って代わり、下方プラッタ９１４に対して回転する。さらにまたは代替的に、下方プラッタは、図１９〜図２２に関連して以下で記載される磁気結合デバイス１０００内に組み込まれ得る。
【０１３４】
上方プラッタ９１２は、下方プラッタ９１４に対して中心軸９９４の周りで方向９９０、９９２に回転可能であって、下方プラッタ９１４の永久磁石９３０および極部分９５０に対して上方プラッタ９１２の永久磁石９３０および極部分９５０の配列を変更する。
【０１３５】
下方プラッタ９１４のＳ−極部分９５０が上方プラッタ９１２のＳ−極部分９５０と配列され、下方プラッタ９１４のＮ−極部分９５０が上方プラッタ９１２のＮ−極部分９５０と配列されるときに、磁気結合デバイス９００はオン状態にある。オン状態では、ワークピース２７は、上方プラッタ９１２および下方プラッタ９１４の配列されたＮ−極部分９５０からワークピース２７を通って上方プラッタ９１２および９１４の配列されたＳ−極部分９５０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。
【０１３６】
下方プラッタ９１４のＳ−極部分９５０が上方プラッタ９１２のＮ−極部分９５０と配列され、下方プラッタ９１４のＮ−極部分９５０が上方プラッタ９１２のＳ−極部分９５０と配列されるときに、磁気結合デバイス１０はオフ状態にある。オフ状態では、ワークピース２７は、上方プラッタ９１２の配列されたＮ−極部分９５０から下方プラッタ９１４のＳ−極部分９５０に、および上方プラッタ９１２の配列されたＮ−極部分から下方プラッタ９１４のＳ−極部分９５０に上方プラッタ９１２および下方プラッタ９１４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。
【０１３７】
図１６を参照すると、上方プラッタ９１２は、下方プラッタ下方プラッタ９１４に対して分解されて示されている。下方プラッタ９１４は一般的に、上方プラッタ９１２と同一である。上方プラッタ９１２は、下方プラッタ９１４に対して回転されて、磁気結合デバイス１０をオン状態またはオフ状態に置き得る。
【０１３８】
図１７を参照すると、上方プラッタ９１２が図示されている。上方プラッタ９１２は、中央開口部９２２と複数の半径方向に延在する開口部９２４とを有する円筒形ベース構成要素９２０を含む。半径方向に延在する開口部９２４の各々は、永久磁石９３０を受容するようなサイズおよび形状である。各永久磁石９３０は、Ｎ側９３２と、Ｓ側９３４と、半径方向内側に面する側９３６と、半径方向外側に面する側９３８と、上部９４０と、底と、を有する。
【０１３９】
図１８を参照すると、上方プラッタ９１２の上面図が示されている。円筒形ベース構成要素９２０は、永久磁石９３０のＮ側９３２、Ｓ側９３４、半径方向内側に面する側９３６、および半径方向外側に面する側９３８の各々を取り囲んでいる。一実施形態では、開口部９２４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９２０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９２０はまた、極部分９５０の上部９４０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９２０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９２０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。
【０１４０】
図１８で示されているように、永久磁石９３０は、隣接する磁石のＮ側９３２が互いに面し、隣接する磁石９３０のＳ側９３４が互いに面するように配置されている。この配列により、永久磁石９３０の間の円筒形ベース構成要素９２０の部分９５０が、永久磁石９３０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９２０、したがって極部分９５０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９２０のために使用され得る。
【０１４１】
図１９〜図２２を参照すると、本開示の別の例示的な磁気結合デバイス１０００が示されている。図１９では、磁気結合デバイス１０００の分解図が示されている。磁気結合デバイス１０００は、上方プラッタ９１２および下方プラッタ９１４の永久磁石の間に配置されたスペーサ１００２が追加された、図１６〜図１８で示された磁気アセンブリ９００を含む。磁気結合デバイス１０００は、例示的に円形フットプリントを有する非強磁性ハウジング１００４を備える。円形ボア１００６は、ハウジング１００４の底から上部まで軸方向に延在する。上方プラッタ９１２および下方プラッタ９１４は、ボア１００６で受容される。
【０１４２】
例示的な磁気結合デバイス１０００は、下方プラッタ９１４に対して上方プラッタ９１２の回転を容易にするためのアクチュエータアセンブリ１００８を含む。図示された実施例では、アクチュエータアセンブリ１００８は、上方プラッタ９１２の円筒形ベース構成要素９２０の中央ボア１０１２から、アクチュエータアセンブリ１００８のロータリーアクチュエータ１０１６の中央ボア１０１４内に突出するシャフト１０１０を含む。ロータリーアクチュエータ１０１６は、ピン１０１８によって円筒形ベース構成要素９２０に結合されている。したがって、ロータリーアクチュエータ１０１６が回転されるときに、ロータリーアクチュエータ１０１６の回転は、ピン１０１８によって円筒形ベース構成要素９２０に変換され、下方プラッタ９１４に対して上方プラッタ９１２が回転することになる。シャフト１０１０は、中心軸１０２０の周りでロータリーアクチュエータ１０１６および第２のプラッタ９１２の同心回転を容易にする。
【０１４３】
アクチュエータアセンブリ１００８は、中心軸１０２０の周りでロータリーアクチュエータ１０１６の同心回転を容易にする環１０２２を含み得る。環１０２２は、キャップ構成要素１０２４内に嵌合する。環１０２２は、キャップ構成要素１０２４の内面とのすきまばめを形成して、キャップ構成要素１０２４内の環１０２２の回転を容易にし得る。環１０２２はまた、ロータリーアクチュエータ１０１６の一部分１０２８の上に嵌合する中央ボア１０２６を含む。環１０２２は、ピン１０３０を介してロータリーアクチュエータ１０１６に結合され得る。代替的に、環１０２２は、ロータリーアクチュエータ１０１６に対して自由に回転し得る。
【０１４４】
ロータリーアクチュエータ１０１６の回転は、トルク出力シャフト（示されていない）がキャップ構成要素１０２４の中央ボア１０３１内に挿入され、中央ボア１０３１を通って、ロータリーアクチュエータ１０１６の中央ボア１０１４によって受容されることによって達成され得る。トルク出力シャフトの端は、トルク出力シャフトの同心回転がロータリーアクチュエータ１０１６の同心回転に変換するように、中央ボア１０１４の内部隆起（示されていない）と係合する。上述のように、ロータリーアクチュエータ１０１６は、ピン１０１８によってベース構成要素９２０に結合されている。したがって、ロータリーアクチュエータ１０１６がトルク出力シャフトによって回転されるときに、ロータリーアクチュエータ１０１６の回転は、上方プラッタ９２０の回転に変換する。
【０１４５】
図２０〜図２２で示されているように、ベース構成要素９２０は、非強磁性ピース１０３６によって複数のセクタ１０３４に分離されている。ワークピース接触インターフェース１０４０の各セクタ１０３４は、凹部１０３９（図２２を参照）によって分離された、離間した突起１０３８を含む。図示されているように、離間した突起１０３８は、中央ボア１００６によって規定された鉛直エンベロープ１０４１内に位置している。離間した突起１０３８は、ベース構成要素９２０の極部分９５０の底面として一体的に形成され得る。代替的に、離間した突起１０３８は、極部分９５０の底面に結合され得る。示された実施例は、４つの離間した突起１０３８を示しているが、他の実施形態は２つ以上の離間した突起１０３８を有し得る。
【０１４６】
離間した突起１０３８は、ワークピース接触インターフェース１０４０を集合的に形成している。すなわち、実施形態では、離間した突起１０３８は、ベース構成要素９２０の極部分９５０のワークピース接触インターフェース１０４０を形成している。したがって、離間した突起１０３８はまた、本明細書で、極部分ワークピースインターフェース１０３８と呼ばれ得る。実施形態では、中央突起１０４２および／または非強磁性ピース１０３６は、ワークピース接触インターフェース１０４０に含まれ得る。
【０１４７】
極部分ワークピースインターフェース１０３８は、ベース構成要素９２０の中央突起１０４２から異なる半径方向距離１０４４に位置している。実施形態では、半径方向距離１０４４は、ワークピースシート２７の厚さの倍数であり得る。一実施例として、ワークピースシート２７の厚さがＸｍｍである場合、半径方向距離１０４４は、ｎ＊Ｘ（＋／−２５％）であり得、ｎは、整数である。極部分ワークピースインターフェース１０３８はまた、ポールシュー１０２、２００、３００、４００、５００、６０２と同じまたは同様の特性（例えば、同じまたは同様の、幅、凹部の幅および／または深さ、丸みのある肩部分、湾曲したワークピースインターフェース、極部分ワークピースインターフェース１０３８の各々の間の圧縮性部材など）を有し得る。
【０１４８】
極部分ワークピースインターフェース１０３８が離間していることにより、それらは、上述のポールシュー１６’、１６’’と同じ利点の多くを有し得る。すなわち、それらは、ワークピースシート２７をディスタックするのに有用な浅い磁場を生成し得る。例えば、磁気結合デバイス１０００がオン状態にあるときに、磁気結合デバイス１０００によって生成される磁気回路が、ワークピースシート２７のワークピースシート２７’に実質的にとどまり、ワークピースシート２７の残りに対して（図２２の）方向１０４６にワークピースシート２７’を鉛直に持ち上げるのに十分な保持力である。したがって、磁気結合デバイス１０００は、ワークピースシート２７をディスタックするように機能し得る。もちろん、いくつかの実施形態では、切り換え可能な磁石デバイス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分は、ワークピースシート２７の下方シート２７’’に入り得るが、下方シート２７’’が切り換え可能な磁気デバイス１０００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。したがって、本明細書で使用されるように、ワークピースシート２７のワークピースシート２７’に実質的にとどまる第１の磁気回路は、下方シート２７’’に入る、切り換え可能な磁気持ち上げデバイス１０００からの磁束の量が、あるとしても、下方シート２７’’が切り換え可能な磁気持ち上げデバイス１０００によってワークピースシート２７’と共に方向１０４６に鉛直に持ち上げられることになるレベルよりも下であることを意味する。
【０１４９】
図２３〜図２７を参照すると、本開示の別の例示的な磁気結合デバイス１１００が示されている。磁気結合デバイス１１００は、下方プラッタ１４を含む。代替的に、下方永久磁石１４は、上方永久磁石１２、上方磁石１１８、下方磁石１２０、上方プラッタ９１２、下方プラッタ９１４、または棒磁石で置き換えられ得る。さらにまたは代替的に、磁気結合１１００は、円筒形であり、および／または円形フットプリントを有する代わりに、平行六面体であり得、および／または長方形のフットプリントを有し得る。
【０１５０】
磁気結合デバイス１１００のハウジング１１０２は、下方永久磁石１４およびアクチュエータアセンブリ１１０４を格納している。アクチュエータアセンブリ１１０４は、軸１１０６に沿った下方永久磁石１４の移動を容易にする。具体的には、図示された実施形態では、アクチュエータアセンブリ１１０４は、下方永久磁石１４をクラウン１１１０に結合する接続ロッド１１０８を含む。すなわち、接続ロッド１１０８は、下方永久磁石１４から中間要素１１１４の中央ボア１１１２を通ってクラウン１１１０まで延在する。一実施例では、接続ロッド１１０８および中央ボア１１１２は、すきまばめを形成している。クラウン１１１０およびハウジング１１０２の内壁はまた、すきまばめを形成し得る。少なくともいくつかの実施形態では、中間要素１１１４は、短絡板として機能するため、磁石１４によって生成される磁気回路は主に、ハウジング１１０２内に含まれている。
【０１５１】
示された例示的な実施形態では、ハウジング１１０２は、２つのポート１１１８を含む。ガスおよび／または流体は、ポート１１１８を通して提供されて、アクチュエータアセンブリ１１０４を図２３で示されている第１の位置から図２４で示されている第２の位置に、および逆も同様に移動させ得る。具体的には、ガスおよび／または流体を、ポート１１１８Ａを通してクラウン１１１０の上のハウジング部分１１２０に提供することによって、ガスおよび／または流体は、クラウン１１１０の上面１１２２上に圧力をかけ、それによって、アクチュエータアセンブリ１１０４上に下向きの力をかける。それに応じて、アクチュエータアセンブリ１１０４は、下方永久磁石１４がハウジング１１０２のベース１１２７の近くに位置付けられるように、軸１１０６に沿って下向きに移動する。以下でより詳細に考察されるように、永久磁石１４がハウジング１１０２のベース１１２７の近くに位置付けられるときに、磁気回路が実質的にワークピース２７’を通って形成され（図２３を参照）、それによって、ワークピースシート２７’がワークピースシート２７’’、２７’’’からディスタックされることを可能にする。
【０１５２】
代替的に、ガスおよび／または流体を、ポート１１１８Ｂを通してクラウン１１１０の下のハウジング部分１１２４に提供することによって、ガスおよび／または流体は、クラウン１１１０の底面１１２６上に圧力をかけ、それによって、アクチュエータアセンブリ１１０４上に上向きの力を提供する。それに応じて、アクチュエータアセンブリは、下方永久磁石１４がハウジング１１０２のベース１１２７から離間および／または分離して位置付けられるように、軸１１０６に沿って上向きに移動する。下方永久磁石１４がハウジング１１０２のベース１１２７から離間および／または分離して位置付けられるときに、磁気回路が実質的にハウジング１１０２の内部にあり（図２４を参照）、それによって、磁気結合デバイス１１１０がワークピースシート２７から分離されることを可能にする。
【０１５３】
図示された実施例は中間要素１１１２を示しているが、代替の実施形態では、磁気結合デバイス１１００は、中間要素１１１４を含まなくてもよい。しかしながら、これらの実施形態では、アクチュエータアセンブリ１１０４がハウジング１１０２のベース１１２７から上向きに離れて移動することになるように、より多くのガスおよび／または液体がハウジング部分１１２４内に提供される必要があり得る。
【０１５４】
代替の実施形態では、アクチュエータアセンブリ１１０４は、アクチュエータアセンブリ１１０４に結合された係合部分１１３０に結合されたリニアアクチュエータ１１２８を使用して、軸１１０６に沿って移動され得る。アクチュエータ１１２８ならびに／またはポート１１１８を通してガスおよび／もしくは液体を提供するデバイスは、動作、したがってアクチュエータアセンブリ１１０４の位置を制御するコントローラ（例えば、コントローラ３４）に結合され得る。代替的に、リニアアクチュエータ１１２８は、電気的におよび／または手動で作動され得る。
【０１５５】
図２５で図示されているように、ハウジング１１０２は、円形ベース１１３２を有し得る。図２５で示されている図示された実施形態を参照すると、ベース１１３２Ａは、非強磁性ピース１１３６によって２つのセクタ１１３４に分離され得るため、磁気回路の短絡を防ぐようにＮ−極とＳ−極との間に十分なギャップが存在する。ベース１１３２Ａの各セクタ１１３４は、凹部１１３９（図２４を参照）によって分離された、離間した突起１１３８を含む。図示されているように、離間した突起１１３８は、ハウジング１１０２の鉛直エンベロープ１１４１内に位置している。離間した突起１１３８は、ハウジング１１０２のベース１１２７に結合され得る。ベース１１３２Ａは、２つ以上の離間した部の突起１１３８を含み得る。
【０１５６】
離間した突起１１３８は、ベース１１３２Ａのワークピース接触インターフェース１１４０（図２４を参照）を集合的に形成している。したがって、離間した突起１１３８はまた、本明細書で、極部ワークピースインターフェース１１３８と呼ばれ得る。中央突起１１４２および／または非強磁性ピース１１３６は、ベース１１３２Ａのワークピース接触インターフェース１１４０に含まれ得る。
【０１５７】
極部ワークピースインターフェース１１３８は、中央突起１１４０から異なる半径方向距離１１４４に位置している。実施形態では、半径方向距離１１４４は、ワークピースシート２７の厚さの倍数であり得る。一実施例として、ワークピースシート２７の厚さがＸｍｍである場合、半径方向距離１１４４は、ｎ＊Ｘ（＋／−２５％）であり得、ｎは、整数である。極部ワークピースインターフェース１１３８はまた、ポールシュー１０２、２００、３００、４００、５００、６０２と同じまたは同様の特性（例えば、同じまたは同様の、幅、凹部の幅および／または深さ、丸みのある肩部分、湾曲したワークピースインターフェース、極部分ワークピースインターフェース１１３８の各々の間の圧縮性部材など）を有し得る。極部分ワークピースインターフェース１１３８は、円形であるように示されているが、代替的に、それらは線形であり得る。
【０１５８】
極部分ワークピースインターフェース１１３８が離間していることにより、それらは、上述のポールシュー１６’、１６’’および／または極部ワークピースインターフェース１０３８と同じ利点の多くを有し得る。すなわち、それらは、ワークピースシート２７をディスタックするのに有用な浅い磁場を生成し得る。例えば、磁気結合デバイス１１００がオン状態にあるときに（図２３を参照）、磁気結合デバイス１１００によって生成される磁気回路が、ワークピースシート２７のワークピースシート２７’に実質的にとどまり、ワークピースシート２７の残りに対して（図２３の）方向１１４６にワークピースシート２７’を鉛直に持ち上げるのに十分な保持力である。したがって、磁気結合デバイス１１００は、ワークピースシート２７をディスタックするように機能し得る。いくつかの実施形態では、切り換え可能な磁石デバイス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分は、ワークピースシート２７の下方シート２７’’に入り得るが、下方シート２７’’が切り換え可能な磁気デバイス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。したがって、本明細書で使用されるように、ワークピースシート２７のワークピースシート２７’に実質的にとどまる第１の磁気回路は、下方シート２７’’に入る、切り換え可能な磁気持ち上げデバイス１１００からの磁束の量が、あるとしても、下方シート２７’’が切り換え可能な磁気持ち上げデバイス１１００によってワークピースシート２７’と共に方向１１４６に鉛直に持ち上げられることになるレベルよりも下であることを意味する。
【０１５９】
上述のように、下方永久磁石１４は、上方永久磁石１２、上方磁石１１８、下方磁石１２０、上方プラッタ９１２、または下方プラッタ９１４で置き換えられ得る。下方永久磁石１４が上方プラッタ９１２または下方プラッタ９１４によって置き換えられる実施形態では、ベース１１３２Ａは、図２１で示されたベースによって置き換えられ得る。
【０１６０】
さらに他の実施形態では、図２６および図２７で示されているように、磁気結合デバイス１１００の極部ワークピースインターフェース１１３８は、ポールシュー１６’、１６’’によって置き換えられ得る。実施形態では、ポールシュー１６’、１６’’はまた、ポールシュー１０２、２００、３００、４００、５００、６０２と同じまたは同様の特性（例えば、同じまたは同様の、幅、凹部の幅および／または深さ、丸みのある肩部分、湾曲したワークピースインターフェース、離間した部の突起の各々の間の圧縮性部材など）を有し得る。
【０１６１】
本開示の別の例示的な磁気結合デバイス１２００は、図２８Ａ〜図３０で示されている。図２８Ａは、第１のオフ状態の例示的な切り換え可能な磁気結合デバイス１２００の側断面図を示し、図２８Ｂは、磁気結合デバイス１２００の正面断面図を示す。図２９は、第２のオン状態の図２８Ａ〜図２８Ｂの磁気結合デバイスの正面断面図を示す。図３０は、第３のオン状態の図２８Ａ〜図２８Ｂの磁気結合デバイスの正面断面図を示す。
【０１６２】
磁気結合デバイス１２００は、第１のオフ状態（図２８Ａ〜図２８Ｂで示されている）、第２のオン状態（図２９で示されている）、および／または第３のオン状態の間で切り換えられ得る。磁気結合デバイス１２００がオン状態に切り換えられるときに、磁気結合デバイス１２００によって生成される磁場は、１つ以上の強磁性ワークピース１２０２を通過し、磁気結合デバイス１２００を強磁性ワークピース１２０２のうちの１つ以上に結合する。磁気結合デバイス１２００がオフ状態に切り換えられるときに、磁気結合デバイス１２００によって生成される磁場は主に、磁気結合デバイス１２００内にとどまり、したがって、磁気結合デバイス１２００は、もはや強磁性ワークピース１２０２のうちの１つ以上に結合しない。オフ状態およびオン状態は、以下でより詳細に考察される。
【０１６３】
磁気結合デバイス１２００は、ロボットシステム７００（図１３を参照）などのロボットシステムのためのアーム（「ＥＯＡＭＴ」）ユニットの端として使用され得るが、また、強磁性ワークピース１２０２のための、他の持ち上げ、輸送、および／または分離システムで使用され得る。例示的な持ち上げおよび輸送システムは、ロボットシステムと、機械的ガントリーと、クレーンホイストと、強磁性ワークピース１２０２を持ち上げおよび／または輸送するさらなるシステムと、を含む。さらに、磁気結合デバイス１２００は、溶接、検査、および他の動作などの動作のために少なくとも一部を保持するための固定器具の一部として使用され得る。
【０１６４】
図２８Ａを参照すると、磁気結合デバイス１２００は、強磁性ワークピース１２０２の上部上に位置付けられており、強磁性ワークピース１２０２と接触および係合するように構成されたワークピース接触インターフェース１２０４を含む。ワークピース接触インターフェース１２０４は、極板１２０６であり得る。少なくとも１つの実施形態では、極板１２０６は、図２８Ｂで図示されているように、複数の離間した突起１２０８を含む。他の実施形態では、極板１２０６は、離間した突起１２０８を含まない。離間した突起１２０８は、磁気結合デバイス１２００がオン状態にあるときに、磁気結合デバイス１２００の磁束が主に第１の強磁性ワークピース１２０２’を通過するように、ワークピース接触インターフェース１２０４の近くにより多くの磁束を集中させることを容易にし得る。極板１２０６および突起１２０８の例示的な態様は、以下で考察される。
【０１６５】
磁気結合デバイス１２００はまた、磁気プラッタ１２１２を支持するハウジング１２１０を含む。磁気プラッタ１２１２は、磁気結合デバイス１２００がオン状態にあるときに、磁気結合デバイス１２００が強磁性ワークピース１２０２に結合することを可能にする磁場を生成する。少なくとも１つの実施形態では、磁気プラッタ１２１２は、図２８Ｂで示されているように、複数の離間した永久磁石部分１２１４と複数の極部分１２１６とを含む積層磁気プラッタである。複数の離間した永久磁石部分１２１４の各々は、１つ以上の永久磁石を含む。一実施形態では、各永久磁石部分１２１４は、１つの永久磁石を含む。別の実施形態では、各永久磁石部分１２１４は、複数の永久磁石を含む。各永久磁石部分１２１４は、正反対に磁化され、Ｎ−極側と、Ｓ−極側と、を有する。
【０１６６】
各極部分１２１６Ａは、２つの永久磁石部分１２１４の間に位置付けられており、極部分１２１６Ｂは、１つの永久磁石部分１２１４に隣接して配置されている。さらに、永久磁石部分１２１４は、間で極部分１２１６Ａと接触する２つの永久磁石部分１２１４の各々が、極部分１２１６Ａと接触する、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。隣接する永久磁石部分１２１４のＮ−極側が極部分１２１６Ａと接触するときに、極部分１２１６ＡはＮ−極部分と呼ばれる。隣接する永久磁石部分１２１４のＳ−極側が極部分１２１６Ａと接触するときに、極部分１２１６ＡはＳ−極部分と呼ばれる。同様に、極部分１２１６Ｂについて、永久磁石部分１２１４のＳ−極側が極部分１２１６Ｂと接触するときに、極部分１２１６ＢはＳ−極部分と呼ばれる。逆に、永久磁石部分１２１４のＮ−極側が極部分１２１６Ｂと接触するときに、極部分１２１６ＢはＮ−極部分と呼ばれる。
【０１６７】
示されている実施形態では、永久磁石部分１２１４は、水平軸１２１８に沿って配置されている。しかしながら、他の実施形態では、永久磁石部分１２１４は、円形構成で配置され得る。さらに、実施形態は、６つの永久磁石部分１２１４と７つの極部分１２１６とを含む磁気プラッタ１２１２を示しているが、他の実施形態は、より多いまたはより少ない永久磁石部分１２１４および極部分１２１６を含み得る。例えば、一実施形態では、磁気プラッタ１２１２は、１つの永久磁石部分１２１４と、２つの極部分１２１６と、を含み得、１つの極部分１２１６は、永久磁石部分１２１４の各側上に配置されている。
【０１６８】
磁気プラッタ１２１２および磁気結合デバイス１２００の構成により、磁気結合デバイス１２００は、従来の実施形態よりも、強磁性ピース１２０２のうちの１つ以上へのより大きな磁束移動を有し得る。これにより、磁気結合デバイス１２００が、磁気結合デバイス１２００に含まれる磁気ボリューム当たりの、より多いおよび／またはより重い強磁性ワークピース１２０２を持ち上げることができることになる。例えば、磁気結合デバイス１２００は、磁気結合デバイス１２００の立方ミリメートルのボリューム当たり０．３５グラム以上の強磁性ワークピース１２０２の保持力を有し得る。別の実施例として、磁気結合デバイス１２００は、磁気結合デバイス１２００のハウジング１２１０の立方ミリメートルのボリューム当たり０．８グラム以上の強磁性ワークピース１２０２の保持力を有し得る。
【０１６９】
磁気結合デバイス１２００を第１のオフ状態と第２のオン状態との間で切り換えるために、磁気プラッタ１２１２は、ハウジング１２０４の内部空洞１２２２内で軸１２２０に沿って直線的に並進可能である。実施形態では、軸１２２０は、鉛直軸１２２０である。代替的に、軸１２２０は、鉛直軸以外の軸である。軸１２２０は、ハウジング１２０４の第１の端部１２２４とハウジング１２１０の第２の端部１２２６との間で延在する。少なくともいくつかの実施形態では、第１の端部１２２４は、ハウジング１２１０の上方部分であり、第２の端部１２２６はハウジング１２１０の下方部分であり、本明細書ではそのように呼ばれ得る。しかしながら、少なくともいくつかの他の実施形態では、第１の端部１２２４は、ハウジング１２１０の上方部分以外のハウジング１２１０の一部分であり、第２の端部１２２６は、ハウジング１２１０の下方部分以外のハウジング１２１０の一部分である。磁気プラッタ１２１２がハウジング１２１０の上方部分１２２４の近くに配置されるときに、磁気結合デバイス１２００は、第１のオフ状態にある。磁気プラッタ１２１２がハウジング１２１０の下方部分１２２６の近くに配置されるときに、磁気結合デバイス１２００は、第２のオン状態にある。第１のオフ状態および第２のオン状態に加えて、磁気プラッタ１２１２は、図３０で示されているように、上方部分１２２４と下方部分１２２６との間の１つ以上の中間位置に配置され得る。中間位置は、本明細書で、第３のオン状態と呼ばれ得る。以下で考察されるように、第３のオン状態は、第２のオン状態よりもワークピース接触インターフェース１２０４でより少ない磁束を生成し得る。
【０１７０】
磁気プラッタ１２１２を鉛直軸１２２０に沿って並進させて、磁気結合デバイス１２００をオン状態とオフ状態との間、および逆も同様に移行させるために、磁気結合デバイス１２００は、アクチュエータ１２２８を含む。少なくとも１つの実施形態では、アクチュエータ１２２８は、係合部分１２３０および非強磁性取り付け板１２３２を介して磁気プラッタ１２１２に結合されている。すなわち、アクチュエータ１２２８は、非強磁性取り付け板１２３２に結合された係合部分１２３０に結合されており、非強磁性取り付け板１２３２は、磁気プラッタ１２１２に結合および接触している。アクチュエータ１２２８は、係合部分１２３０上に力を与えるように構成されており、それに応じて、係合部分１２３０は、鉛直軸１２２０に沿って並進して、磁気結合デバイス１２００をオフ状態からオン状態に、および逆も同様に移行させる。すなわち、磁気結合デバイス１２００をオフ状態からオン状態に移行させるために、アクチュエータ１２２８は、非強磁性取り付け板１２３２および磁気プラッタ１２１２に並進する係合部分１２３０上に下向きの力を与える。それに応じて、磁気プラッタ１２１２は、上方部分１２２４から下方部分１２２６に並進する。逆に、磁気結合デバイス１２００をオン状態からオフ状態に移行させるために、アクチュエータ１２２８は、非強磁性取り付け板１２３２および磁気プラッタ１２１２に並進する係合部分１２３０上に上向きの力を与える。それに応じて、磁気プラッタ１２１２および非強磁性取り付け板１２３２は、下方部分１２２６から上方部分１２２４に並進する。
【０１７１】
磁気プラッタ１２１２を第３のオン状態に配置するために、アクチュエータ１２２８は、係合部分１２３０上に力を生成して、磁気プラッタ１２１２を上方部分１２２４から下方部分１２２６に、または逆も同様に並進させ得る。次いで、磁気プラッタ１２１２が上方部分１２２４から下方部分１２２６に、または逆も同様に並進しているときに、ハウジング１２１０内および／またはアクチュエータ１２２８内に配置されたブレーキ１２３４は、図３０で示されているように、磁気プラッタ１２１２、非強磁性取り付け板１２３２および／または係合部分１２３０と係合し、第３のオン状態で磁気プラッタ１２１２を停止させる。
【０１７２】
例示的なアクチュエータ１２２８は、電気アクチュエータと、空気圧アクチュエータと、液圧アクチュエータと、係合部分１２３０上に力を与える他の好適なデバイスと、を含む。例示的な空気圧リニアアクチュエータが図３１で示されており、それに関連してより詳細に考察される。例示的な電気アクチュエータは、係合部分１２３０に結合された「アンロール」ステータおよびロータを備える電気モーターである。他の例示的な係合部分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、および「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。
【０１７３】
さらにまたは代替的に、アクチュエータ１２２８は、コントローラ１２３６および／またはセンサー１２３８Ａを含み得る。コントローラ１２３６は、関連するコンピュータ可読媒体、例示的にはメモリ１２４２と共にプロセッサ１２４０を含む。メモリ１２４２は、プロセッサ１２４０によって実行されるときに、磁気デバイス１２００がオフ状態、第２のオン状態、および／または第３のオン状態にあるように磁気プラッタ１２１２を移動させるように、電子コントローラ１２３６に対してアクチュエータ１２２８に命令させる制御ロジック１２４４を含む。例えば、センサー１２３８Ａは、アクチュエータ１２２８の位置を感知し得、磁気プラッタ１２１２の位置に並進するセンサー１２３８Ａによって感知される所定の位置に応答して、制御ロジック１２４４は、磁気プラッタ１２１２が所望の位置に達するときに、磁気プラッタ１２１２上に力をかけることを停止するようにアクチュエータ１２２８に命令する。
【０１７４】
少なくとも１つの実施形態では、アクチュエータ１２２８は、ステッピングモーターであり、アクチュエータ１２２８の回転運動は、アクチュエータ１２２８のシャフトと係合部分１２３０との間の結合（例えば、ギア）を介して、係合部分１２３０の線形運動に変換される。これらの実施形態では、センサー１２３８Ａ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、磁気プラッタ１２１２の位置に変換される、ステッピングモーターのシャフトの位置を判定する。次いで、シャフトの位置、すなわち角度が、ギャップ１２５０の高さに変換される。すなわち、磁気プラッタ１２１２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、鉛直軸１２２０に沿って相対的に移動される。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。
【０１７５】
別の実施例として、磁気結合デバイス１２００は、センサー１２３８Ｂを含み得る。センサー１２３８Ｂは、ハウジング１２１０内の磁気プラッタ１２１２の位置を測定し得る。例示的なセンサー１２３８Ｂは、磁気プラッタ１２１２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、磁気プラッタ１２１２の位置を判定するように使用され得る。
【０１７６】
さらに別の実施例として、磁気結合デバイス１２００は、１つ以上のセンサー１２３８Ｃ（図２８Ｂで図示されている）を含み得る。センサー１２３８Ｃは、磁束センサーであり得、一般的に、極板１２０６の上の１つ以上の位置に位置付けられ得る。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１２３８Ｃは、極板１２０６の１つ以上の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１２３８Ｃでの漏れ束の量は、極板１２０６に対する磁気プラッタ１２１２の位置、およびワークピース接触インターフェース１２０４から強磁性ワークピース１２０２に極板１２０６のＮ極およびＳ極を通過する束の量に基づいて変化する。極板１２０６のＮ極およびＳ極のワークピースインターフェース１２０４の反対の場所で磁束を監視することによって、磁気プラッタ１２１２の相対位置が判定され得る。実施形態では、磁気結合デバイス１２００は、強磁性ワークピース１２０２の上部上に位置付けられており、磁気プラッタ１２１２がオフ状態から第２のオン状態に移動するときにセンサー１２３８Ｃによって測定される磁束は、磁気プラッタ１２１２の位置の関数として記録される。磁束の各々は、磁気プラッタ１２１２の所望の位置に割り当てられる。センサー１２３８Ｃを有する例示的な感知システムは、「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。
【０１７７】
実施形態では、コントローラ１２３６は、Ｉ／Ｏデバイス１２４６から受信される入力信号に応答して、磁気結合デバイス１２００の状態を変更する。例示的な入力デバイスは、ボタンと、スイッチと、レバーと、ダイヤルと、タッチディスプレイと、空気圧バルブと、ソフトキーと、通信モジュールと、を含む。例示的な出力デバイスは、視覚インジケータと、音声インジケータと、通信モジュールと、を含む。例示的な視覚インジケータは、ディスプレイと、ライトと、他の視覚システムと、を含む。例示的な音声インジケータは、スピーカーと、他の好適な音声システムと、を含む。実施形態では、デバイス１２００は、制御ロジック１２４４のプロセッサ１２４０によって駆動される、１つ以上のＬＥＤの形態でのシンプルな視覚ステータスインジケータを含んで、予め定められた磁気結合デバイス１２００ステータスが存在するかまたは存在しないときを示す（例えば、磁気結合デバイス１２００が第１のオフ状態にあるときに赤色ＬＥＤがオンで、磁気結合デバイス１２００が第２のオン状態にあり、強磁性ワークピース１２０２が近接していることが検出されるときに緑色ＬＥＤが高速で明滅し、強磁性ワークピース１２０２上の意図された特定のエリアの外側で強磁性ワークピース１２０２と接触するときに黄色ＬＥＤと共に緑色ＬＥＤがよりゆっくりと明滅し（例えば、磁気動作回路を部分的に完成させ）、緑色ＬＥＤが安定してオンで黄色ＬＥＤがオフで、磁気結合デバイス１２００が閾値限度内で係合していることを示し、安全な磁気結合状態を示す。
【０１７８】
例えば、一実施形態では、磁気結合デバイス１２００は、ロボットアームのアームの端に結合されており、Ｉ／Ｏデバイス１２４６は、コントローラ１２３６が、第１のオフ状態、第２のオン状態、または第３のオン状態のうちの１つに磁気結合デバイス１２００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、無線ネットワーク接続のためのアンテナと、を含む。上で考察された実施形態は、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１２００は、人間のオペレータによって手動で作動され得る。
【０１７９】
磁気結合デバイス１２００はまた、図２８Ａで図示されているように、ハウジング１２００の上方部分１２２４に、または上方部分１２２４の近くに配置された１つ以上の強磁性ピース１２４８を含み得る。少なくとも１つの実施形態では、非強磁性取り付け板１２３２および強磁性ピース１２４８は、磁気結合デバイス１２００が第１のオフ位置にあるときに、非磁性取り付け板１２３２が強磁性ピース１２４８との間で接触して位置するように、ハウジング１２１０内に配置されている。さらに、磁気プラッタ１２１２の上部分は、強磁性ピース１２４８の底部分に接触し得る。別の例示的な実施形態では、強磁性ピース１２４８は、磁気プラッタ１２１２の側面の下に延在し得る。これらの実施形態では、強磁性ピース１２４８は、磁気プラッタ１２１２によって生成される磁場のさらなる吸収を提供することによって、磁気プラッタ１２１２の漏れを低減し得る。
【０１８０】
非強磁性取り付け板１２３２は、非強磁性材料（例えば、アルミニウム、オーステナイト系ステンレス鋼など）で作られている。磁気結合デバイス１２００が第１のオフ状態にあり、磁気プラッタ１２１２および非強磁性取り付け板１２３２が、ハウジング１２０４の上方部分１２１８に、または上方部分１２１８の近くに配置されるときに、非強磁性取り付けプラッタ１２１２、強磁性ピース１２４８、および非強磁性取り付け板１２３２の間の１つ以上の回路は、図２８Ｂで図示されているように生成される。さらに、磁気結合デバイス１２００が第１のオフ状態にあるときに、内部空洞１２１６にエアおよび／または低磁化率を有する別の物質を含む（図２８Ａの）ギャップ１２５０は、極板１２０６と磁気プラッタ１２１２との間にあり、それらを分離する。その結果、磁気結合デバイス１２００が第１のオフ状態にあるときに、磁気プラッタ１２１２からの磁束は、ワークピース接触インターフェース１２０４に、および強磁性ワークピース１２０２を通ってほとんどまたは全く延在しない。したがって、磁気結合デバイス１２００は、強磁性ワークピース１２０２から分離され得る。さらに、非強磁性取り付けプラッタ１２１２、強磁性ピース１２４８、および非強磁性取り付け板１２３２の間の回路により、磁気プラッタ１２１２からのすべてではないにしてもほとんどの磁束がハウジング１２１０内に含まれる。
【０１８１】
強磁性ピース１２４８を含むことのさらなる利点は、磁気プラッタ１２１２の底と極板１２０６との間のギャップ１２５０の距離が、磁気結合デバイス１２００が非強磁性取り付け板１２３２および強磁性ピース１２４８を含まない場合よりも短くなり得ることである。すなわち、磁気プラッタ１２１２、強磁性ピース１２４８、および非強磁性取り付け板１２３２の間に生成される１つ以上の回路は、磁気プラッタ１２１２からのすべてではないにしてもほとんどの磁束を、磁気プラッタ１２１２の近くに、および極板１２０６から離れて、ハウジング１２１０内に限定することを容易にする。したがって、磁気結合デバイス１２００によって強磁性ワークピース１２０２に移動される磁束は、１つ以上の強磁性ワークピース１２０２を持ち上げるには不十分である。別の方法で言うと、磁束は、極板１２０６の底で実質上ゼロであり得、したがって、磁気結合デバイス１２０２がオフ状態と１つ以上のオン状態との間で移行するときに、磁気プラッタ１２１２が移動するのに必要な全体的な高さ（以下の高さ１２８２を参照）を低減する、磁気結合デバイス１２０２によって強磁性ワークピース１２０２に、磁束が実質上移動されない。
【０１８２】
逆に、非強磁性取り付け板１２３２および強磁性ピース１２４８が磁気結合デバイス１２０２に含まれない場合、磁気プラッタ１２１２からのより少ない磁束が、ハウジング１２１０内および／または磁気プラッタ１２１２の近くにとどまる。より少ない磁束が磁気プラッタ１２１２の近くにとどまるため、磁束が極板１２０６を通って下に延在して磁気結合デバイス１２００を強磁性ワークピース１２０２のうちの１つ以上に結合しないようにするために、磁気プラッタ１２１２の底と極板１２０６との間のギャップ１２５０はより大きくなければならない。ギャップ１２５０が図示された実施形態でより小さいことにより、磁気結合デバイス１２００は、これらの特徴を有さない他の磁気結合デバイスよりも小さくあり得る。
【０１８３】
一実施例として、磁気プラッタ１２１２が第１のオフ状態から第２のオン状態に移行するように移動し得るギャップ１２５０は、８ｍｍ以下であり得る。逆に、第２のオン状態から第１のオフ状態に移行するために、磁気プラッタ１２１２は、８ｍｍ以下で移動し得る。
【０１８４】
図示された実施形態の別の利点は、ギャップ１２５０がより小さいことにより、より少ないエネルギーが、ハウジング１２１０内の鉛直軸１２２０に沿って磁気プラッタ１２１２を並進させるようにアクチュエータ１２２８によって使用され得ることである。図示された実施形態のさらに別の利点は、アクチュエータ１２２８が磁気プラッタ１２１２を第１のオフ位置から第２のオン位置に並進させ、磁気プラッタ１２１２が極ピース１２０６と接触状態になるときに、磁気プラッタ１２１２が壊れにくくなることである。これは、低減されたギャップ１２５０により、磁気プラッタ１２１２が移行中のより少ない運動量を構築した結果である。図示された実施形態のさらに別の利点として、磁気結合デバイス１２００がオフ状態にある間に磁気結合デバイス１２００が故障した場合、非強磁性取り付け板１２３２および強磁性ピース１２４８により、磁気結合デバイス１２００は、オン状態に移行しない。したがって、磁気結合デバイス１２００は、磁気結合デバイスが故障したときにオフ状態からオン状態に移行する磁気結合デバイスよりも安全である。逆に、磁気結合デバイス１２００が非強磁性取り付け板１２３２および／または強磁性ピース１２４８を含まない場合、オフ位置で生成される磁気回路がないことにより、磁気プラッタ１２１２は、オン状態により移行しやすくなり得る。
【０１８５】
上述のように、磁気プラッタ１２０６がハウジング１２０４の下方部分１２２６に、または下方部分１２２６の近くに位置付けられるときに、磁気結合デバイス１２００は、第２のオン状態にある。図２９で図示されているように、磁気結合デバイス１２００が第２のオン状態にあるときに、磁気プラッタ１２０６からの磁束は、強磁性ワークピース１２０２のうちの１つ以上を通って延在する。したがって、磁気結合デバイス１２００が第１のオン状態にあるときに、磁気結合デバイス１２００は、１つ以上の強磁性ワークピース１２０２に結合するように構成されている。磁束線が両方の強磁性ワークピース１２０２’、１２０２’’を通過するように図示されているが、いくつかの実施形態では、磁束線は主に、強磁性ワークピース１２０２’のみを通過する。磁束線が主に、第１の強磁性ワークピース１２０２’を通過するときに、磁気結合デバイス１２００は、強磁性ワークピース１２０２を互いにディスタックおよび分離するように使用され得る。
【０１８６】
磁気結合デバイス１２００が第２のオン状態にあるときに、磁束線が主に第１の強磁性ワークピース１２０２’のみを通過することを容易にするために、磁気プラッタ１２１２は、取り外し可能で置き換え可能であり得、これにより、異なる強度、高さ、および／または幅の磁気プラッタ１２１２が磁気結合デバイス１２００で使用されることが可能になる。磁気プラッタ１２１２の強度、高さ、および／または幅は、磁気結合デバイス１２００が第２のオン位置にあるときに、強磁性ワークピース１２０２が十分に互いにディスタックおよび分離され得るように、強磁性ワークピース１２０２の厚さに基づいて選択され得る。
【０１８７】
さらにまたは代替的に、極板１２０６は、取り外し可能で置き換え可能であり得、これにより、異なるタイプの極板１２０６が磁気結合デバイス１２００で使用されることが可能になる。例えば、極板１２０６は、磁気結合デバイス１２００が結合されている強磁性ワークピース１２０２のタイプに基づいて選択され得る。例えば、磁気結合デバイス１２００は、引っかかれるかまたは傷つけられ得ないクラスＡの表面を取り扱い得る。その結果、ワークピース接触インターフェース上に配置されたゴム（または強磁性ワークピース１２０２が引っかかれるかまたは傷つけられる可能性を低減する別の材料）を有する極板１２０６が選択され、磁気結合デバイス１２００内に組み込まれ得る。別の実施例として、異なる突起および／またはギャップを有する極板１２０６は、磁気結合デバイス１２００が結合されている強磁性ワークピース１２０２の厚さに基づいて選択され得る。突起および／またはギャップの関連性のさらなる実施例は、図６〜図１１Ｂに関連して上記でより詳細に説明されている。
【０１８８】
図３１に関連して以下でより詳細に考察されるように、ハウジング１２０４は、磁気プラッタ１２１２および／または極板１２０６が容易に取り外し可能で置き換え可能であることを可能にする様式で構成されている。
【０１８９】
さらにまたは代替的に、磁気結合デバイス１２００は、上述のように１つ以上の中間状態に移行し得る。例えば、磁気結合デバイス１２００は、図３０で図示されているように、第３のオン状態に移行し得る。第３のオン状態は、磁気プラッタ１２１２が、磁気結合デバイス１２００が第１のオフ状態にあるときの磁気プラッタ１２１２の場所と、磁気結合デバイス１２００が第２のオン状態にあるときの磁気プラッタ１２１２の場所との間で、鉛直軸１２２０に沿って位置するときである。同じ磁気プラッタ１２１２が使用されている実施形態では、図３０で図示されているように、磁気結合デバイス１２００が第２のオン状態にあるときよりも少ない磁束が、磁気結合デバイス１２００が第３のオン状態にあるときに、ワークピース接触インターフェース１２０４を通って強磁性ワークピース１２０２内を通る。すなわち、同じ強度の磁気プラッタ１２１２が、図２９および図３０で示された実施形態で使用されていると仮定すると、磁束線は、図２９での両方の強磁性ワークピース１２０２’、１２０２’’を通過するが、一方、磁束線は、図３０での強磁性ワークピース１２０２’のみを通過する。第３のオン状態になることができることによって、磁気結合デバイス１２００は、磁気プラッタ１２１２を異なる強度の磁気プラッタ１２１２に置き換える必要なく、異なる厚さの強磁性ワークピース１２０２をディスタックすることができ得る。
【０１９０】
上述のように、極板１２０６は、複数の突起１２０８を含む。突起１２０８の各々は、極部分１２１６のそれぞれの極部分についての極延長部として機能する。すなわち、磁気結合デバイス１２００が第２または第３のオン状態にあるときに、極部分１２１６のそれぞれのＮ極またはＳ極は、それぞれの突起１２０８を通って下に延在する。次いで、Ｎ極部分１２１６から、それぞれのＮ−極突起１２０８を通り、１つ以上の強磁性ワークピース１２０２を通り、Ｓ−極突起１２０８を通り、Ｓ極部分１２１６を通る磁気回路が生成される。磁気結合デバイス１２００がオン状態にあるときに、各永久磁気部分はこれらの磁気回路のうちの１つを生成する。図６〜図１１Ａに関連して上記でより詳細に説明されているように、突起１２０８のサイズおよびその間の距離は、強磁性ワークピース１２０２への束移動に影響を及ぼし、強磁性材料１２０２のより効果的なディスタックおよび増加した保持力を可能にする。例えば、少なくともいくつかの実施形態では、強磁性ワークピース１２０２の強磁性ピース１２０２’を通って移動される磁束が最高に集中することを達成し、したがって、強磁性ワークピース１２０２’を強磁性ワークピース１２０２’’、１２０２’’’からディスタックすることができる最高の可能性を有するために、突起（例えば、幅および高さ）ならびにその間のギャップのサイズは、強磁性ワークピース１２０２の厚さとほぼ一致すべきである。
【０１９１】
ＮおよびＳ突起１２０８を分離するために、極板１２０６は、１つ以上の非強磁性ピース１２５２（図２８Ｂで示されている）を受容するように構成されたスロットを含み得る。非強磁性ピース１２５２は、突起１２０８の各々の間のそれぞれのエンベロープ１２５４（図２８Ｂで示されている）内に配置され得る。非強磁性ピース１２５２により、永久磁石部分１２１４によって生成される磁気回路は、実質的に非強磁性ピース１２５２を通って延在せず、したがって、ＮおよびＳ突起は互いに分離されている。さらに、上述のように、突起１２０８により、極板１２０６が複数の突起１２０８を含まない場合よりも、磁気プラッタ１２１２からの磁束がワークピース接触インターフェース１２０４により近くになることになる。磁気プラッタ１２１２からの磁束がワークピース接触インターフェース１０４のより近くに集中することを容易にする突起１２０８の異なる態様は、図６〜図１１Ａに関連して上で考察されている。代替の実施形態では、突起１２０８およびその間の凹部は、ハウジング１２１０内に直接的に一体化され得る。
【０１９２】
図３１を参照すると、磁気結合デバイス１２００の分解図が図示されている。図示されているように、ハウジング１２１０は、上方部分１２１０Ｂに解放可能で固定可能な下方部分１２１０Ａを含む。下方部分１２１０Ａは、１つ以上のねじ１２５６を使用して、上方部分１２１０Ｂに固定され得る。以下で説明されるように、ねじ１２５６は、ハウジング１２１０内に配置された磁気結合デバイス１２１０の構成要素への簡単なアクセスを提供し得る。
【０１９３】
下方部分１２１０Ａおよび上方部分１２１０Ｂを接合する前に、下方部分１２１０Ａは、極板１２０６を受容する。少なくとも１つの実施形態では、下方部分１２１０Ａは、極板１２０６のタブ１２６０を受容するように構成された凹部／切り欠き１２５８を含む。タブ１２６０は、下方部分１２１０Ａ内の極板１２０６の適切な位置付けを容易にする。現在設置されている極板１２０６とは異なる突起１２０８を備える極板１２０６が望まれる場合、極板１２０６の適切な位置付けは、極板１２０６の簡単な交換を容易にし得る。例えば、ハウジング１２１０の下方部分１２１０Ａは、ねじ１２５６を取り外すことによって、上方部分１２１０Ｂから分離され得る。次いで、極板１２０６が、下方部分１２１０Ａから取り外され得る。その後、異なる突起１２０８を有する別の極板１２０６が、タブ１２６０が凹部／切り欠き１２５８によって受容されるように、下方部分１２１０Ａに挿入され得る。最後に、ねじ１２５６が、下方部分１２１０Ａを上方部分１２１０Ａに固定するように使用され得る。タブ１２６０は、強磁性材料で構成され得る。
【０１９４】
極板１２０６を置き換えることに加えて、またはその代わりに、磁気結合デバイス１２００の設計はまた、磁気プラッタ１２１２の簡単な取り外しおよび交換を容易にする。例えば、図示されているように、非強磁性取り付け板１２３２は、１つ以上のねじ１２６１を介して磁気プラッタ１２１２に結合されている。下方部分１２１０Ａを上方部分１２１０Ｂから取り外した後、磁気プラッタ１２１２が、ねじ１２６１がアクセスされ得るように、鉛直軸１２２０に沿って下げられ得る。ねじ１２６１が外されると、磁気プラッタ１２１２が、非強磁性取り付け板１２３２から分離され得、別の磁気プラッタ１２１２と交換され得る。新しい磁気プラッタ１２１２は、ねじ１２６１を使用して、非強磁性取り付け板１２３２に固定され得る。その後、下方部分１２１０Ａおよび上方部分１２１０Ｂは、ねじ１２５６を使用して、共に結合され得る。
【０１９５】
いくつかの場合では、磁気プラッタ１２１２が破損または損傷した場合、磁気プラッタ１２１２が置き換えられる必要があり得る。他の場合では、磁気プラッタ１２１２は、より強いまたはより弱い磁場を生成する磁気プラッタ１２１２に置き換えられる必要があり得る。上で考察されたように、磁気プラッタ１２１２をより強いまたはより弱い磁気を有する磁気プラッタ１２１２に置き換えることは、強磁性ワークピース１２０２のディスタックを容易にし得る。例えば、第１の磁気プラッタ１２１２は、両方の強磁性ワークピース１２０２’、１２０２’’を持ち上げるのに十分な、第１および第２の強磁性ワークピース１２０２’、１２０２’’を通る磁束を生成し得る。しかしながら、第１の強磁性ワークピース１２０２’を第２の強磁性ワークピース１２０２’’から分離することが望ましくあり得る。これらの場合では、第１の磁気プラッタ１２１２よりも弱く、第１の強磁性ワークピース１２０２’を持ち上げるのに十分な、強磁性ワークピース１２０２を通る磁束だけを生成する第２の磁気プラッタ１２１２が、第１の磁気プラッタ１２１２を置き換え得る。
【０１９６】
図示された実施形態では、アクチュエータ１２２８の下方部分１２２８Ａは、１つ以上のねじ１２６２を使用してハウジング１２１０に結合される。したがって、下方部分１２２８Ａは、ハウジング１２１０に対するカバーとして機能する。さらに、強磁性ピース１２４８は、１つ以上のねじ１２６２を使用して、アクチュエータ１２２８の底部分１２２８Ａに結合される。したがって、磁気プラッタ１２１２および非強磁性取り付け板１２３２がハウジング１２１０の上方部分に移動され、磁気結合デバイス１２００が第１のオフ位置にあるときに、磁気プラッタ１２１２は、強磁性ピース１２４８に接触して配置される。すなわち、図示されているように、磁気プラッタ１２１２の外側部分と強磁性ピース１２４８との間で接触している。
【０１９７】
次いで、磁気プラッタ１２１２のＮ極部分１２１６から、強磁性ワークピース１２４８のうちの１つを通り、非強磁性取り付け板１２３２を通り、他の強磁性ワークピース１２４８を通り、磁気プラッタ１２１２のＳ極部分１２１６に、磁気回路が形成される。回路は、上で考察された磁気結合デバイス１２００に対して多くの利点をもたらす。
【０１９８】
図示されているように、非強磁性取り付け板１２３２は、ねじ１２６６で係合部分１２３０に結合される。係合部分１２３０は、第１の部分１２３０Ａと、第２の部分１２３０Ｂと、を含み、少なくともいくつかの実施形態では、第１の部分１２３０Ａは、第２の部分１２３０Ｂよりも小さい断面積を有する。少なくとも１つの実施形態では、第１の部分１２３０Ａは、底部分１２２８Ａで導管１２６８を通って延在し、ねじ１２６６を介して非強磁性取り付け板１２３２に結合される。係合部分１２３０を非強磁性取り付け板１２３２に結合することにより、鉛直軸１２２０に沿った係合部分１２３０の並進は、非強磁性取り付け板１２３２および磁気プラッタ１２１２を鉛直軸１２２０に沿って並進させる。
【０１９９】
鉛直軸１２２０に沿って係合部分１２３０を並進させるために、アクチュエータ１２２８が、空気圧で作動され得る。例えば、アクチュエータのハウジング１２２８Ｂは、第１のポート１２７４Ａと第２のポート１２７４Ｂとを含むポート１２７４を含み得る。エアがエアコンプレッサまたは他の方法を介してポート１２７４Ａ内に提供されるときに、アクチュエータのハウジング１２２８Ｂ内および第２の部分１２３０Ｂの上の圧力が増加し、これにより、係合部分１２３０が鉛直軸１２２０に沿って下向きに移動することになる。係合部分１２３０の並進により、磁気プラッタ１２１２は、磁気結合デバイス１２００が第１のオフ状態から第２のオン状態もしくは第３のオン状態、または第３のオン状態から第２のオン状態に移行されるように、鉛直軸１２２０に沿って下向きに移動することになる。アクチュエータのハウジング１２２８Ｂ内および係合部分１２３０の上でポート１２７４Ａ内に提供されるエアを限定するために、アクチュエータ１２２８は、１つ以上のねじ１２７６を介して、アクチュエータのハウジング１２２８Ｂに固定されるカバー（示されていない）を含み得る。さらにまたは代替的に、エアがポート１２７４Ｂから取り出されて、第２の部分１２３０Ｂの上の圧力に対して第２の部分１２３０Ｂの下の圧力を低減し得、これにより、係合部分１２３０が鉛直軸１２２０に沿って下向きに移動することになる。
【０２００】
逆に、エアがポート１２７４Ｂ内に提供されるときに、アクチュエータのハウジング１２２８Ｂ内および第２の部分１２３０Ｂの下の圧力が増加し、これにより、板が鉛直軸１２２０に沿って上向きに移動することになる。係合部分１２３０の並進により、磁気プラッタ１２１２は、磁気結合デバイス１２００が第２のオン状態から第３のオン状態もしくは第１のオフ状態、または第３のオン状態から第１のオフ状態に移行されるように、鉛直軸１２２０に沿って上向きに移動することになる。さらにまたは代替的に、エアがポート１２７４Ａから取り出されて、第２の部分１２３０Ｂの下の圧力に対して第２の部分１２３０Ｂの上の圧力を低減し得、これにより、係合部分１２３０が鉛直軸１２２０に沿って上向きに移動することになる。
【０２０１】
少なくともいくつかの他の実施形態では、ポート１２７４Ａ、１２７４Ｂは、ハウジング１２１０Ｂを通して形成され得、圧力または圧力の減少が、磁気プラッタ１２１２の上部または磁気１２１２の底に適用されて、鉛直軸１２２０に沿って磁気プラッタ１２１２を並進させ得る。
【０２０２】
図３２Ａ〜図３２Ｂは、強磁性ワークピース１２０２上の異なる位置での図２８Ａ〜図２８Ｂの磁気結合デバイスの上部断面図を示す。図３２Ａを参照すると、非強磁性磁気プラッタ１２１２が、強磁性ワークピース１２０２’上に示されている。図示されているように、磁気プラッタ１２１２のフットプリントの全体が、強磁性ワークピース１２０２’上に置かれている。本明細書で使用されるように、フットプリントという用語は、磁気プラッタ１２１２の表面積、すなわち、幅１２８０×高さ１２８２として規定され得る。最も多くの量の磁束が、磁気プラッタ１２１２から強磁性ワークピース１２０２’に移動するため、磁気プラッタ１２１２の全体のフットプリントが強磁性ワークピース１２０２’上に置かれることが好ましい。磁気プラッタ１２１２の全体のフットプリントが強磁性ワークピース１２０２’上に置かれるときに、磁気結合デバイス１２００は、磁気プラッタ１２１２のフットプリントの１平方ミリメートルの面積当たり２２．０グラム以上の強磁性ワークピース１２０２を持ち上げるように構成され得る。
【０２０３】
磁気プラッタ１２１２の全体のフットプリントを強磁性ワークピース１２０２’上に置くことが好ましいが、図３２Ｂで示されているように、多くの場合、磁気プラッタ１２１２は、強磁性ワークピース１２０２’上に置かれる。これは、磁気結合デバイス１２００が、（図１３の）ロボットシステム７００などのロボットシステムのためのアームユニットの端に取り付けられているときに発生し得、磁気プラッタ１２１２の強磁性ワークピース１２０２’上への配置は、コンピュータビジョンまたはいくつかの他の自動化されたプロセスを使用して実行されている。
【０２０４】
図３２Ｂで示されているように、磁気プラッタ１２１２が強磁性ワークピース１２０２’上に置かれる場合、磁気プラッタ１２１２の構成は、いくつかの利点を提供し得る。具体的には、他の磁気結合デバイスと比較して、磁気プラッタ１２１２が強磁性ワークピース１２０２’を持ち上げるときに、磁気プラッタ１２１２が強磁性ワークピース１２０２’から剥離する可能性が低くなり得る。すなわち、複数の永久磁性部１２１４が磁気プラッタ１２１２に含まれることにより、図３２Ｂで示されているように、磁気プラッタ１２１２が強磁性ワークピース１２０２’上に置かれるときに、最も左の永久磁気部１２１４のみが強磁性ワークピース１２０２’から外れる。したがって、５つの他の磁気回路が依然として、磁気プラッタ１２１２と強磁性ワークピース１２０２’との間に形成されている。したがって、磁気プラッタ１２１２は依然として、約８３％の能力（５／６＝０．８３）で動作し得る。比較すると、磁気プラッタ１２１２が１つの永久磁気部分１２１４のみを含む場合、極部分の１２／３が強磁性ワークピース１２０２’から外れることにより、磁気回路の１／３は、強磁性ワークピース１２０２’で形成されない。したがって、磁気プラッタ１２１２は、約６６％の能力で動作し得る。
【０２０５】
図３３は、極セクタを備える例示的な切り換え可能な磁気デバイスの使用の方法１３００のフロー図である。方法１３００は、ブロック１３０２によって示されているように、強磁性体を第１の極セクタと接触させることを含む。実施形態では、第１の極セクタは、磁気デバイスのハウジングのベースに取り付けられ得る。さらに、磁気デバイスは、２つの異なる磁気回路を確立することができ得る。第１の磁気回路は、オン状態にある磁気デバイスと呼ばれ得、第２の磁気回路は、オフ状態にある磁気デバイスと呼ばれ得る。
【０２０６】
実施形態では、第１の極セクタ、ハウジング、および磁気デバイスはそれぞれ、上記の極セクタ１０３４、１１３４、ハウジング１００２、１１０２、ならびに磁気デバイス１０００、１１００と同じまたは同様の特徴を有し得る。例えば、強磁性体は、第１の極セクタのワークピース接触インターフェースによって接触され得、第１の極セクタのワークピース接触インターフェースは、複数の突起を含む。
【０２０７】
磁気デバイスは、アクティブなＮ−Ｓ極ペアを有するハウジング内に取り付けられた少なくとも１つの第１の永久磁石と、アクティブなＮ−Ｓ極ペアを有する少なくとも１つの第２の永久磁石と、を備え得る。実施形態では、少なくとも１つの第２の永久磁石は、少なくとも１つの第１の永久磁石とスタック関係でハウジング内に回転可能に取り付けられ得、少なくとも１つの第２の永久磁石は、第１の位置と第２の位置との間で回転可能である。さらにまたは代替的に、磁気デバイスは、磁気デバイスと強磁性体との間に磁気回路の異なる強度を生成する複数の磁気回路を確立し得る。
【０２０８】
代替的に、磁気デバイスは、ハウジングのベースに対して移動可能である少なくとも１つの第１の永久磁石を備え得る。さらにまたは代替的に、磁気デバイスは、磁気デバイスと強磁性体との間に磁気回路の異なる強度を生成する複数の磁気回路を確立し得る。実施形態では、磁気デバイスは、少なくとも１つの第１の永久磁石がハウジングのベースから離れて位置付けられ、および／または分離されるときに、そのハウジング内に実質的にとどまる１つの磁気回路を生成し得る。
【０２０９】
実施形態では、方法１３００は、ブロック１３０４によって示されているように、強磁性体を第２のセクタと接触させることを含む。実施形態では、第２の極セクタは、第１の極セクタが取り付けられているのと同じハウジングに取り付けられている。実施形態では、強磁性体が第２の極セクタによって接触されるときに、磁気デバイスは第１の構成にあり得る。
【０２１０】
実施形態では、方法１３００は、ブロック１３０６によって示されているように、磁気デバイスをオフ状態からオン状態に移行させることを含む。実施形態では、磁気デバイスをオフ状態からオン状態に移行させることは、少なくとも１つの第２の永久磁石を第１の位置から第２の位置に作動させる（例えば、回転させるかまたは直線的に並進させる）ことを含み得る。さらに、磁気デバイスがオン状態にあるときに、磁気回路は、ワークピースを通って形成されている。
【０２１１】
上述の開示された磁気結合デバイスの各々は、強磁性ワークピースを第１の場所から第２の場所に持ち上げて輸送する機械的持ち上げ装置と組み合わせて使用され得る。例示的な機械的持ち上げ装置は、機械的ガントリー、クレーンホイスト、固定器具、ロボット器具などを含む。
【０２１２】
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、考察さ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まない実施形態と、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１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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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２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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