(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁装置内の永久磁石から発せられる磁束が主磁極及び装置外要素を介して永久磁石に環流する第一磁気回路と，前記永久磁石から発せられる磁束がバイパス磁極を介して主として励磁装置内で前記永久磁石に環流する第二磁気回路とが前記永久磁石に並列接続され，前記主磁極とバイパス磁極とは，前記永久磁石の一方の磁極に対向し，前記主磁極とバイパス磁極がそれぞれ前記永久磁石に対向する面積の和を一定に保ちながらそれぞれの対向面積が変わるように前記主磁極及びバイパス磁極のユニットと前記永久磁石とが相対移動可能に構成され，更に前記ユニットと永久磁石間の相対移動に必要な力を小とするよう第二磁気回路の磁気抵抗を調整する為の空隙が第二磁気回路に配置され，前記ユニットと前記永久磁石との相対移動により第一磁気回路に供給する磁束量が制御される事を特徴とする励磁装置
【請求項２】
請求項１記載の励磁装置に於いて，前記主磁極及びバイパス磁極のユニットと永久磁石間の相対移動を妨げる磁気力を小とするよう第一磁気回路の磁気抵抗及び第二磁気回路の磁気抵抗が互いにほぼ等しく設定される事を特徴とする励磁装置
【請求項３】
吸着固定部と励磁部とより成り，吸着固定部は被吸着物に接するようになっている第一及び第二吸着磁極を有し，励磁部は永久磁石及び第二磁気回路を有し，前記永久磁石から出た磁束が主磁極及び第一吸着磁極及び第二吸着磁極及び被吸着物を介して前記永久磁石に環流する第一磁気回路と，前記永久磁石から出た磁束がバイパス磁極を介して励磁部内で前記永久磁石に環流する第二磁気回路とが前記永久磁石に並列に接続され，第一磁気回路の主磁極と第二磁気回路のバイパス磁極それぞれと前記永久磁石とは対向し，主磁極とバイパス磁極がそれぞれ永久磁石に対向する面積の和を一定に保ちながらそれぞれの対向面積が変わるように前記主磁極及びバイパス磁極のユニットと永久磁石とが相対移動可能に構成され，更に前記ユニットと永久磁石間の相対移動に必要な力を小とするよう第二磁気回路の磁気抵抗を調整する為の空隙が第二磁気回路に配置され，前記ユニットと永久磁石間の相対位置を偏倚させる偏倚手段を有し，前記偏倚手段により前記ユニットと永久磁石間を相対偏倚させて第一磁気回路に供給する磁束を制御して被吸着物を第一及び第二吸着磁極に磁気的に固定及び解放を制御する事を特徴とする磁気吸着装置
【請求項４】
請求項３記載の磁気吸着装置に於いて，前記主磁極及びバイパス磁極のユニットと永久磁石間の相対移動を妨げる磁気力を小とするよう第一磁気回路の磁気抵抗及び第二磁気回路の磁気抵抗が互いにほぼ等しく設定される事を特徴とする磁気吸着装置
【請求項５】
請求項３記載の磁気吸着装置に於いて，第一磁気回路に供給する磁束量を大とする方向に前記偏倚手段を付勢する付勢手段を有して被吸着物の磁気的な吸着状態が保持される事を特徴とする磁気吸着装置
【請求項６】
請求項３記載の磁気吸着装置に於いて，前記偏倚手段を主磁極及びバイパス磁極のユニットと永久磁石間の相対位置を電源オフ時にも保持される構成とした事を特徴とする磁気吸着装置
【請求項７】
請求項３記載の磁気吸着装置に於いて，吸着固定部は第一吸着磁極及び第二吸着磁極が非磁性体を挟んで交互に並び，励磁部はさらに制御磁極部と界磁部とベース磁極部に区分され，制御磁極部は吸着固定部の吸着磁極の延長部及び前記吸着磁極の延長上に吸着磁極とは磁気的に分離されたバイパス磁極を有し，界磁部は隣接する吸着磁極延長部間及び隣接するバイパス磁極間に配置されて第一及び第二吸着磁極が並ぶ方向の磁化を持つ永久磁石を有して隣接する永久磁石は互いに磁化方向を反転させて隣接する吸着磁極を互いに異極に励磁し，永久磁石が主磁極に相当する吸着磁極延長部及びバイパス磁極と対向するそれぞれの面積の和が常に一定となると共に前記吸着磁極延長部及びバイパス磁極が並ぶ方向に偏倚可能に構成され，ベース磁極部は隣接するバイパス磁極と磁気的な空隙を介して対向するよう配置された磁性体板を含み，偏倚手段は永久磁石を含む界磁部を吸着磁極延長部及びバイパス磁極が並ぶ方向に偏倚させるように構成され，前記偏倚手段により界磁部を偏倚させて第一磁気回路への磁束量を制御されて被吸着物の磁気的な吸着及び解放が制御される事を特徴とする磁気吸着装置
【請求項８】
請求項７記載の磁気吸着装置に於いて，少なくとも第一吸着磁極及び第二吸着磁極及び制御磁極部及び界磁部の永久磁石が吸着固定部表面に沿って吸着磁極が延びる方向に区分され，区分化された界磁部の永久磁石は界磁部の偏倚方向に個別に偏倚可能で，区分化された永久磁石毎に永久磁石と吸着磁極延長部との対向面積を大とする方向に付勢する付勢手段で支持する構成とした事を特徴とする磁気吸着装置
【請求項９】
請求項３記載の磁気吸着装置に於いて，吸着固定部は第一吸着磁極及び第二吸着磁極が非磁性体を挟んで交互に並び，励磁部はさらに制御磁極部と界磁部とベース磁極部に区分され，制御磁極部は吸着固定部の第一及び第二吸着磁極を周期的に切り欠いた吸着磁極延長部及び前記吸着磁極延長部の切り欠いた部分に配置されたバイパス磁極を有し，界磁部は隣接する吸着磁極延長部間及び隣接するバイパス磁極間に配置されて第一及び第二吸着磁極が並ぶ方向の磁化を持つ永久磁石及び非磁性体を有して永久磁石及び非磁性体が吸着磁極延長部及びバイパス磁極に対向するよう交互に配置されて第一及び第二吸着磁極が並ぶ方向に隣接する永久磁石は互いに磁化方向を反転させて隣接する吸着磁極を互いに異極に励磁し，永久磁石が主磁極に相当する吸着磁極延長部及びバイパス磁極と対向するそれぞれの面積の和が常に一定となると共に前記吸着磁極延長部及びバイパス磁極が並ぶ方向に偏倚可能に構成され，ベース磁極部は第一及び第二吸着磁極が並ぶ方向に隣接するバイパス磁極と磁気的な空隙を介して対向配置された磁性体板を含み，偏倚手段は永久磁石を含む界磁部を吸着磁極延長部及びバイパス磁極が並ぶ方向に偏倚させるように構成され，前記偏倚手段により界磁部を偏倚して第一磁気回路への磁束量が制御されて非吸着物の磁気的な吸着及び解放を制御される事を特徴とする磁気吸着装置
【請求項１０】
請求項９記載の磁気吸着装置に於いて，少なくとも第一吸着磁極及び第二吸着磁極及び制御磁極部及び界磁部の永久磁石を吸着固定部表面に沿って吸着磁極が延びる方向に区分され，区分された界磁部の永久磁石は界磁部の偏倚方向に個別に偏倚可能で，区分された永久磁石毎に永久磁石と吸着磁極延長部との対向面積を大とする方向に付勢する付勢手段によって支持される構成とした事を特徴とする磁気吸着装置
【請求項１１】
請求項７から１０記載の何れかの磁気吸着装置に於いて，バイパス磁極とベース磁極部間の間隙の大きさを変えるベース磁極部偏倚手段を有して第二磁気回路の磁気抵抗が調整される事を特徴とする磁気吸着装置
【請求項１２】
請求項７から１０記載の何れかの磁気吸着装置に於いて，ベース磁極部を１以上のベース磁極要素に区分され，ベース磁極要素毎にバイパス磁極との間隙の大きさを変えるベース磁極部偏倚手段を有し，被吸着物の形状に対応して第二磁気回路の磁気抵抗が制御される事を特徴とする磁気吸着装置
【請求項１３】
請求項７から１０記載の何れかの磁気吸着装置に於いて，制御装置を有し，バイパス磁極とベース磁極部間の間隙の大きさを変えるベース磁極部偏倚手段を有し，制御装置は被吸着物が磁気的に吸着固定された後にベース磁極部偏倚手段が制御されてバイパス磁極とベース磁極部との間隙を大として被吸着物の固定ロックとする事を特徴とする磁気吸着装置
【請求項１４】
請求項７から１０記載の何れかの磁気吸着装置に於いて，制御装置及び界磁部の偏倚圧力センサを有し，バイパス磁極とベース磁極部間の間隙長を変えるベース磁極部偏倚手段を有し，制御装置は被吸着物を磁気的に吸着固定した状態でベース磁極部偏倚手段を制御してバイパス磁極とベース磁極部間の間隙の大きさを変えて偏倚圧力センサの出力から界磁部の偏倚に必要な力を小とする前記間隙長を検知し，バイパス磁極とベース磁極部間の間隙長を設定する事を特徴とする磁気吸着装置
【請求項１５】
永久磁石から磁気回路に供給する磁束量を制御する磁束量制御方法であって，供給された磁束が所望の作用を行うべく前記永久磁石からの磁束が流れる主磁極を含む第一磁気回路と，前記永久磁石から発せられる磁束を分流するバイパス磁極を有する第二磁気回路とを前記永久磁石に並列接続し，第一磁気回路の主磁極及び第二磁気回路のバイパス磁極は永久磁石の一方の磁極に対向して前記主磁極及びバイパス磁極のユニットと永久磁石とを相対移動させる構成とし，更に前記ユニットと永久磁石間の相対移動に必要な力を小とするよう第二磁気回路の磁気抵抗を調整する為の空隙を第二磁気回路に配置し，前記相対移動に従って永久磁石が前記主磁極及びバイパス磁極それぞれと対向する面積の和は常に一定としながら前記それぞれの対向面積を変化させ，第一磁気回路に流れる磁束量を制御する事を特徴とする磁束制御方法
【請求項１６】
請求項１５記載の磁束量制御方法に於いて，前記主磁極及びバイパス磁極のユニットと永久磁石との間の相対移動を妨げる磁気力を小とするよう第一磁気回路の磁気抵抗及び第二磁気回路の磁気抵抗を互いにほぼ等しいとする最小磁気力条件に設定する事を特徴とする磁束制御方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，磁束量の制御に拘わり，特に永久磁石による磁束量を制御可能とした磁束量制御方法，励磁装置及び磁束量制御方法を用いた磁気吸着装置に拘わる。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石は性能の向上に伴い広く使用されている。マグネットホルダー，マグネットチャック，回転電機装置等の製品はその例である。永久磁石を使用する事で小型化が可能であり，エネルギー効率の面でも利点があるとしてさらに応用分野が広がろうとしているが，永久磁石の磁界強度が固定であることによる制約もあり，性能制御の面で種々の提案が行われている。
【０００３】
磁性体を吸着することを利用する製品はマグネットホルダー，マグネットスタンド，マグネットチャック等多岐にわたる。これらの製品でほぼ共通する構造は特許文献１，特許文献２に見られるように永久磁石からの磁束を永久磁石或いは磁路を形成する磁性体の移動によりオン，オフ制御して磁性体の吸着固定或いは解除を制御している。さらに他の応用例として特許文献３の提案では複数の磁石間での短絡の有無により磁界強度を可変にしようとしている。
【０００４】
上記提案例は何れも永久磁石を含む磁気回路の一部を機械的に偏倚させる事により永久磁石の短絡，磁路の切換，或いは磁路の磁気抵抗を変える等により流れる磁束量を変え，磁界強度を変えている。しかしながら，例えば，特許文献４では強力な磁石を用いて脱着が困難として対処策を提案しているように，より強力な永久磁石を採用するには実用上種々の課題を有している。
【０００５】
一般に磁石を含む磁気回路に可動部分が存在する場合，磁気回路を流れる磁束を大にする方向（磁気抵抗を小にする方向）に可動部分を偏倚させようとする磁気力が存在する。マグネットホルダー，マグネットチャック等に使用した場合には吸着固定の力の源泉である。機構偏倚により磁気回路の磁気抵抗を制御する或いは永久磁石を短絡する構成例に於いて上記磁気力は強力であり，機構の偏倚制御に大きな力を要して精密な制御を困難にすると共に大出力のアクチュエータ，過分な機械強度を伴う制御機構等を必要としている。
【特許文献１】特開２０００−１１４０３２「磁気固定装置」
【特許文献２】特開平１１−０４８０７１「保持具」
【特許文献３】特開平０９−２０１７３３「可変磁場発生装置」
【特許文献４】特開２００２−２４６２２５「強力磁石付き保持部品とその移動調整用治具及び部品」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって，本発明の目的は永久磁石からの磁束量を容易に制御出来る磁束量制御方法を提案し，さらにこれを用いた励磁装置，磁気吸着装置を提案する事である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による磁束量制御方法，励磁装置，磁気吸着装置は永久磁石からの磁束量を機械的偏倚により分流させて変える。その際，機械的偏倚に支障となる磁気力を抑制して磁束量制御を容易にさせる事が出来る。その具体的な構成は以下の通りである。
【０００８】
請求項１の発明による励磁装置は，励磁装置内の永久磁石から発せられる磁束が主磁極及び装置外要素を介して永久磁石に環流する第一磁気回路と，前記永久磁石から発せられる磁束がバイパス磁極を介して主として励磁装置内で前記永久磁石に環流する第二磁気回路とが前記永久磁石に並列接続され，前記主磁極とバイパス磁極とは，前記永久磁石の一方の磁極に対向し，前記主磁極とバイパス磁極がそれぞれ前記永久磁石に対向する面積の和を一定に保ちながらそれぞれの対向面積が変わるように前記主磁極及びバイパス磁極のユニットと前記永久磁石とが相対移動可能に構成され，更に前記ユニットと永久磁石間の相対移動に必要な力を小とするよう第二磁気回路の磁気抵抗を調整する為の空隙が第二磁気回路に配置され，前記ユニットと前記永久磁石との相対移動により第一磁気回路に供給する磁束量が制御される事を特徴とする。
【０００９】
永久磁石に二つの磁気回路を並列接続し，永久磁石に各磁気回路の磁極である主磁極とバイパス磁極を対向させ，永久磁石が主磁極とバイパス磁極と対向する面積の和を一定に保ちながら各磁極と永久磁石とを相対偏倚させて永久磁石からの磁束を分流させる。磁束は永久磁石及び磁性体近傍ではそれらの境界面にほぼ直交するので永久磁石からの磁束はほぼ層流状に前記各磁極に流入し，主磁極とバイパス磁極に流入する磁束量は永久磁石とそれぞれの磁極との対向面積に比例する。永久磁石に第二磁気回路を並列接続した上記構成は永久磁石に接続される磁気抵抗の変化を小さくするので前記主磁極及びバイパス磁極のユニットと永久磁石間の相対移動に際して相対移動を妨げる磁気力は抑制され，小さな力で容易に磁束を分流制御出来る。
【００１０】
量産段階では部材寸法或いは材質等のバラツキによりそれぞれの磁気回路の磁気抵抗がバラツクのもやむを得ないが，さらに第二磁気回路は磁気抵抗調整用の磁気的空隙を有し，前記主磁極及びバイパス磁極のユニットと永久磁石間の相対移動に必要な力を小とするよう第一磁気回路の磁気抵抗に対応して第二磁気回路の磁気抵抗が調整される。
【００１１】
マグネットホルダー，マグネットスタンド，マグネットチャック等，主として磁気による吸着力を利用する機器，永久磁石励磁の回転電機装置，永久磁石励磁による磁気冷凍装置，磁界による荷電粒子偏向装置等，磁界を利用する機器に適用可能であり，特に磁界強度を可変とする分野に適している。第一磁気回路は装置外の磁性体或いは開放空間を含む磁気回路を対象としている。
【００１２】
請求項２の発明は，請求項１記載の励磁装置に於いて，前記主磁極及びバイパス磁極のユニットと永久磁石間の相対移動を妨げる磁気力を小とするよう第一磁気回路の磁気抵抗及び第二磁気回路の磁気抵抗が互いにほぼ等しく設定される事を特徴とする。第二磁気回路内には磁気的な空隙を有して第二磁気回路の磁気抵抗を設定する。両磁気回路の磁気抵抗を等しくすると永久磁石に接続される磁気抵抗は一定に保たれるので前記相対移動を妨げる磁気力は最小となり，精密な磁束量制御を可能にする。前記相対移動に用いる力は最小となる磁気力以上に余裕を持って設定するとして，「ほぼ等しい」の意味は前記相対移動に用いる力以下に前記相対移動を妨げる磁気力が抑制される程度に両磁気回路の磁気抵抗を等しく設定する事である。
【００１３】
請求項３の発明による磁気吸着装置は，吸着固定部と励磁部とより成り，吸着固定部は被吸着物に接するようになっている第一及び第二吸着磁極を有し，励磁部は永久磁石及び第二磁気回路を有し，前記永久磁石から出た磁束が主磁極及び第一吸着磁極及び第二吸着磁極及び被吸着物を介して前記永久磁石に環流する第一磁気回路と，前記永久磁石から出た磁束がバイパス磁極を介して励磁部内で前記永久磁石に環流する第二磁気回路とが前記永久磁石に並列に接続され，第一磁気回路の主磁極と第二磁気回路のバイパス磁極それぞれと前記永久磁石とは対向し，主磁極とバイパス磁極がそれぞれ永久磁石に対向する面積の和を一定に保ちながらそれぞれの対向面積が変わるように前記主磁極及びバイパス磁極のユニットと永久磁石とが相対移動可能に構成され，更に前記ユニットと永久磁石間の相対移動に必要な力を小とするよう第二磁気回路の磁気抵抗を調整する為の空隙が第二磁気回路に配置され，前記ユニットと永久磁石間の相対位置を偏倚させる偏倚手段を有し，前記偏倚手段により前記ユニットと永久磁石間を相対偏倚させて第一磁気回路に供給する磁束を制御して被吸着物を第一及び第二吸着磁極に磁気的に固定及び解放を制御する事を特徴とする。
【００１４】
第一磁気回路は一部或いは全部を磁性体で構成された被吸着物形状に沿った吸着磁極を有し，吸着磁極を含んで被吸着物を磁路内に持つ第一磁気回路，被吸着物を含まない第二磁気回路を有して，永久磁石に第一，第二磁気回路の磁極である主磁極及びバイパス磁極を対向させ，永久磁石が各磁極と対向する面積の和を一定に保ちながら各磁極と永久磁石とを相対偏倚させて永久磁石からの磁束を分流させ，被吸着物の固定及び解放を制御する。永久磁石に第二磁気回路を並列接続した上記構成は永久磁石に接続される磁気抵抗の変化を小さくするので前記主磁極及びバイパス磁極のユニットと永久磁石間の相対移動に際して相対移動を妨げる磁気力を抑制し，小さな力で容易に被吸着物の固定及び解放を制御出来る。
【００１５】
吸着固定部は被吸着物形状に沿って多様な形状が可能である。例えば，平面状の円形，平面状の長方形，或いは円筒状，放物面状曲面等である。前記主磁極及びバイパス磁極のユニットと永久磁石間の偏倚制御手段には種々の手段が適用可能である。例えば，半固定機構として予め手動で設定する機構手段，アクチュエータを有する機構手段等がある。
【００１６】
請求項４の発明は，請求項３記載の磁気吸着装置に於いて，前記主磁極及びバイパス磁極のユニットと永久磁石間の相対移動を妨げる磁気力を小とするよう第一磁気回路の磁気抵抗及び第二磁気回路の磁気抵抗が互いにほぼ等しく設定される事を特徴とする。両磁気回路の磁気抵抗を等しくする事は永久磁石に接続される磁気抵抗は一定に保たれるので前記相対移動を妨げる磁気力を最小とする条件であって精密な磁束量制御を可能にする。前記相対移動に用いるアクチュエータ等は最小となる磁気力以上に余裕のある出力を持つように設定するとして，「ほぼ等しい」の意味は前記相対移動に用いるアクチュエータ等の出力以下に前記相対移動を妨げる磁気力を抑制するよう両磁気回路の磁気抵抗を等しく設定する事である。被吸着物の形状が変動して吸着磁極との接続状態にバラツキが想定される場合，或いは磁気特性に変動する可能性ある場合に，主磁極の磁気抵抗は平均的な値で規定する。
【００１７】
請求項５の発明は，請求項３記載の磁気吸着装置に於いて，第一磁気回路に供給する磁束量を大とする方向に前記偏倚手段を付勢する付勢手段を有して被吸着物の磁気的な吸着状態が保持される事を特徴とする。理論的には主磁極及びバイパス磁極のユニットと永久磁石間の偏倚に要する力は非常に小さく，振動その他の原因で偏倚する可能性があり，不測の事故を防止する為に被吸着物の固定状態を確実に維持するよう前記偏倚手段を付勢する。
【００１８】
請求項６の発明は，請求項３記載の磁気吸着装置に於いて，前記偏倚手段を主磁極及びバイパス磁極のユニットと永久磁石間の相対位置を電源オフ時にも保持される構成とした事を特徴とする。主磁極及びバイパス磁極のユニットと永久磁石間の偏倚手段をアクチュエータにより構成した場合，停電或いは電源系の不具合により前記偏倚がずれると不測の事故を生じる可能性があり，電源オフ時にも以前の状態を保持出来る偏倚手段とする。公知の種々の偏倚手段が上記趣旨に沿って使用可能であり，例えばウオームギアの使用，モータにギアダウン機構の組み合わせ，メカニカルデテントの使用等がある。
【００１９】
請求項７の発明は，請求項３記載の磁気吸着装置に於いて，吸着固定部は第一吸着磁極及び第二吸着磁極が非磁性体を挟んで交互に並び，励磁部はさらに制御磁極部と界磁部とベース磁極部に区分され，制御磁極部は吸着固定部の吸着磁極の延長部及び前記吸着磁極の延長上に吸着磁極とは磁気的に分離されたバイパス磁極を有し，界磁部は隣接する吸着磁極延長部間及び隣接するバイパス磁極間に配置されて第一及び第二吸着磁極が並ぶ方向の磁化を持つ永久磁石を有して隣接する永久磁石は互いに磁化方向を反転させて隣接する吸着磁極を互いに異極に励磁し，永久磁石が主磁極に相当する吸着磁極延長部及びバイパス磁極と対向するそれぞれの面積の和が常に一定となると共に前記吸着磁極延長部及びバイパス磁極が並ぶ方向に偏倚可能に構成され，ベース磁極部は隣接するバイパス磁極と磁気的な空隙を介して対向するよう配置された磁性体板を含み，偏倚手段は永久磁石を含む界磁部を吸着磁極延長部及びバイパス磁極が並ぶ方向に偏倚させるように構成され，前記偏倚手段により界磁部を偏倚させて第一磁気回路への磁束量を制御されて被吸着物の磁気的な吸着及び解放が制御される事を特徴とする。
【００２０】
吸着磁極延長部が主磁極として構成されている。本発明では界磁部を吸着磁極が並ぶ方向と直角方向に偏倚させるので平面状の吸着固定部を持つ装置に適している。
【００２１】
請求項８の発明は，請求項７記載の磁気吸着装置に於いて，少なくとも第一吸着磁極及び第二吸着磁極及び制御磁極部及び界磁部の永久磁石が吸着固定部表面に沿って吸着磁極が延びる方向に区分され，区分化された界磁部の永久磁石は界磁部の偏倚方向に個別に偏倚可能で，区分化された永久磁石毎に永久磁石と吸着磁極延長部との対向面積を大とする方向に付勢する付勢手段で支持する構成とした事を特徴とする。
【００２２】
吸着物形状が吸着固定部形状と一致しない場合は第一磁気回路と第二磁気回路の磁気抵抗を等しくした設定が崩れる。本発明によれば，区分化された永久磁石を付勢する例えばスプリングの力は永久磁石がベース磁極側に磁気吸引される力より小に設定すると，界磁部をベース磁極側に偏倚させて被吸着物を吸着固定部にセットした後に界磁部を吸着固定部側に偏倚させて被吸着物を吸着固定するが，被吸着物が存在しない吸着固定部，制御磁極部では第一磁気回路の磁気抵抗が第二磁気回路の磁気抵抗より大となり，永久磁石はベース磁極部側に残った状態となる。この構成によれば，吸着固定部と被吸着物形状と一致しない場合でも界磁部を偏倚させる力を小に出来，さらに被吸着物が存在しない吸着磁極からの漏れ磁束を小に出来る特徴がある。
【００２３】
請求項９の発明は，請求項３記載の磁気吸着装置に於いて，吸着固定部は第一吸着磁極及び第二吸着磁極が非磁性体を挟んで交互に並び，励磁部はさらに制御磁極部と界磁部とベース磁極部に区分され，制御磁極部は吸着固定部の第一及び第二吸着磁極を周期的に切り欠いた吸着磁極延長部及び前記吸着磁極延長部の切り欠いた部分に配置されたバイパス磁極を有し，界磁部は隣接する吸着磁極延長部間及び隣接するバイパス磁極間に配置されて第一及び第二吸着磁極が並ぶ方向の磁化を持つ永久磁石及び非磁性体を有して永久磁石及び非磁性体が吸着磁極延長部及びバイパス磁極に対向するよう交互に配置されて第一及び第二吸着磁極が並ぶ方向に隣接する永久磁石は互いに磁化方向を反転させて隣接する吸着磁極を互いに異極に励磁し，永久磁石が主磁極に相当する吸着磁極延長部及びバイパス磁極と対向するそれぞれの面積の和が常に一定となると共に前記吸着磁極延長部及びバイパス磁極が並ぶ方向に偏倚可能に構成され，ベース磁極部は第一及び第二吸着磁極が並ぶ方向に隣接するバイパス磁極と磁気的な空隙を介して対向配置された磁性体板を含み，偏倚手段は永久磁石を含む界磁部を吸着磁極及びバイパス磁極が並ぶ方向に偏倚させるように構成され，前記偏倚手段により界磁部を偏倚して第一磁気回路への磁束量が制御されて非吸着物の磁気的な吸着及び解放を制御される事を特徴とする。
【００２４】
吸着磁極延長部が主磁極として構成されている。本発明では界磁部を吸着磁極部の方向に偏倚させる構成であるので吸着固定部形状として平面状，円筒状等の形状に適している。
【００２５】
請求項１０の発明は，請求項９記載の磁気吸着装置に於いて，少なくとも第一吸着磁極及び第二吸着磁極及び制御磁極部及び界磁部の永久磁石を吸着固定部表面に沿って吸着磁極が延びる方向に区分され，区分された界磁部の永久磁石は界磁部の偏倚方向に個別に偏倚可能で，区分された永久磁石毎に永久磁石と吸着磁極延長部との対向面積を大とする方向に付勢する付勢手段によって支持される構成とした事を特徴とする。
【００２６】
請求項１１の発明は，請求項７から１０記載の何れかの磁気吸着装置に於いて，バイパス磁極とベース磁極部間の間隙の大きさを変えるベース磁極部偏倚手段を有して第二磁気回路の磁気抵抗が調整される事を特徴とする。製造組み立て後に於ける第二磁気回路の磁気抵抗設定，磁気特性の異なる被吸着物への対応，装置の経時変化による設定値のずれ等への校正対応を容易にする。
【００２７】
請求項１２の発明は，請求項７から１０記載の何れかの磁気吸着装置に於いて，ベース磁極部を１以上のベース磁極要素に区分され，ベース磁極要素毎にバイパス磁極との間隙の大きさを変えるベース磁極部偏倚手段を有し，被吸着物の形状に対応して第二磁気回路の磁気抵抗が制御される事を特徴とする。吸着物形状が吸着固定部形状と一致しない場合は第一磁気回路と第二磁気回路の磁気抵抗を等しくした設定が崩れる。バイパス磁極とベース磁極部間の間隙長を変えて平均的に両磁気回路の磁気抵抗を等しくする事は可能であるが，ベース磁極を複数に分割して吸着物形状に合わせてバイパス磁極とベース磁極部間の間隙長を変える事で両磁気回路の磁気抵抗を正確に等しく設定出来る。
【００２８】
吸着物形状を認識するカメラ，或いは吸着物と吸着固定部間の圧力を区分的に検知するセンサー等を用いて吸着物形状を認識し，ベース磁極要素毎にバイパス磁極との間隙長を変えるよう制御するシステムとする事が出来る。
【００２９】
請求項８或いは１０の発明と請求項１２の発明を同時に使用した場合はさらに本発明の効果を最大限に発揮出来る。請求項８，１０の発明では界磁部をベース磁極側に偏倚させて被吸着物を吸着固定部にセットした後に界磁部を偏倚させて被吸着物を吸着固定するが，被吸着物が存在しない吸着固定部，制御磁極部では第一磁気回路の磁気抵抗が第二磁気回路の磁気抵抗より大となり，永久磁石はベース磁極部側に残った状態となる。
【００３０】
ベース磁極部を請求項１２の発明によって区分化し，被吸着物を吸着した後にバイパス磁極側に残った永久磁石に対応するベース磁極要素をバイパス磁極側に移動させ，吸着磁極延長部側に偏倚した永久磁石に対応するベース磁極要素をバイパス磁極から離す方向に移動させる事でさらに被吸着物の固定を確実にし，被吸着物の存在しない吸着磁極からの磁束漏洩を小とする。
【００３１】
請求項１３の発明は，請求項７から１０記載の何れかの磁気吸着装置に於いて，制御装置を有し，バイパス磁極とベース磁極部間の間隙の大きさを変えるベース磁極部偏倚手段を有し，制御装置は被吸着物が磁気的に吸着固定された後にベース磁極部偏倚手段が制御されてバイパス磁極とベース磁極部との間隙を大として被吸着物の固定ロックとする事を特徴とする。バイパス磁極とベース磁極部との間隙長を大とすると，界磁部のベース磁極部側への偏倚を妨げる磁気力が現れ，被吸着物の解除を困難にする。本発明と共に界磁部を偏倚させる力を前記磁気力より小に設定する事で被吸着物の吸着固定を確実に出来る。
【００３２】
請求項１４の発明は，請求項７から１０記載の何れかの磁気吸着装置に於いて，制御装置及び界磁部の偏倚圧力センサを有し，バイパス磁極とベース磁極部間の間隙長を変えるベース磁極部偏倚手段を有し，制御装置は被吸着物を磁気的に吸着固定した状態でベース磁極部偏倚手段を制御してバイパス磁極とベース磁極部間の間隙の大きさを変えて偏倚圧力センサの出力から界磁部の偏倚に必要な力を小とする前記間隙長を検知し，バイパス磁極とベース磁極部間の間隙長を設定する事を特徴とする。
【００３３】
被吸着物を磁気的に吸着固定した状態では第一，第二磁気回路の磁気抵抗は等しくなり，界磁部偏倚手段には何らの力も加わらない筈であるが，第一，第二磁気回路の磁気抵抗が等しくない場合には界磁部偏倚手段には第一，第二磁気回路の磁気抵抗の差に応じた偏倚圧力が常に加わる。界磁部偏倚手段は或程度の第一，第二磁気回路の磁気抵抗の差は許容するとし，その場合に於ける偏倚圧力以上の力を有するよう設定されている。被吸着物を磁気的に吸着固定した状態でベース磁極部偏倚手段を制御してバイパス磁極とベース磁極部間の間隙長を変えると第一，第二磁気回路の磁気抵抗の差の変化方法に応じて界磁部偏倚手段に加わる力も変化する。それらの変化方向を検知し，界磁部偏倚手段に加わる力が小となる方向にバイパス磁極とベース磁極部間の間隙長を設定して最適化する。
【００３４】
請求項１５の発明は，永久磁石から磁気回路に供給する磁束量を制御する磁束量制御方法であって，供給された磁束が所望の作用を行うべく前記永久磁石からの磁束が流れる主磁極を含む第一磁気回路と，前記永久磁石から発せられる磁束を分流するバイパス磁極を有する第二磁気回路とを前記永久磁石に並列接続し，第一磁気回路の主磁極及び第二磁気回路のバイパス磁極は永久磁石の一方の磁極に対向して前記主磁極及びバイパス磁極のユニットと永久磁石とを相対移動させる構成とし，更に前記ユニットと永久磁石間の相対移動に必要な力を小とするよう第二磁気回路の磁気抵抗を調整する為の空隙を第二磁気回路に配置し，前記相対移動に従って永久磁石が前記主磁極及びバイパス磁極それぞれと対向する面積の和は常に一定としながら前記それぞれの対向面積を変化させ，第一磁気回路に流れる磁束量を制御する事を特徴とする磁束制御方法である。
【００３５】
永久磁石に二つの磁気回路を並列接続し，永久磁石に各磁気回路の磁極である主磁極とバイパス磁極を対向させ，永久磁石が主磁極とバイパス磁極と対向する面積の和を一定に保ちながら各磁極と永久磁石とを相対偏倚させて永久磁石からの磁束を分流させる。磁束は永久磁石及び磁性体近傍ではそれらの境界面にほぼ直交するので永久磁石からの磁束はほぼ層流状に前記各磁極に流入し，主磁極とバイパス磁極に流入する磁束量は永久磁石とそれぞれの磁極との対向面積に比例する。永久磁石に第二磁気回路を並列接続した上記構成は永久磁石に接続される磁気抵抗の変化を小さくするので前記主磁極及びバイパス磁極のユニットと永久磁石間の相対移動に際して相対移動を妨げる磁気力は抑制され，小さな力で容易に磁束を分流制御出来る。
【００３６】
量産段階では部材寸法或いは材質等のバラツキによりそれぞれの磁気回路の磁気抵抗がバラツクのもやむを得ないが，さらに第二磁気回路は磁気抵抗調整用の磁気的空隙を有し，前記主磁極及びバイパス磁極のユニットと永久磁石間の相対移動に必要な力を小とするよう第一磁気回路の磁気抵抗に対応して第二磁気回路の磁気抵抗を調整する事が出来る。
【００３７】
請求項１６の発明は，請求項１５記載の磁束量制御方法に於いて，前記主磁極及びバイパス磁極のユニットと永久磁石との間の相対移動を妨げる磁気力を小とするよう第一磁気回路の磁気抵抗及び第二磁気回路の磁気抵抗を互いにほぼ等しいとする最小磁気力条件に設定する事を特徴とする磁束制御方法である。
【００３８】
第一，第二磁気回路の磁気抵抗を互いに等しくすると永久磁石に接続される磁気抵抗は一定に保たれるので前記相対移動を妨げる磁気力は最小となり，精密な磁束量制御を可能にする。前記相対移動に用いる力は最小となる磁気力以上に余裕を持って設定するとして，「ほぼ等しい」の意味は前記相対移動に用いる力以下に前記相対移動を妨げる磁気力が抑制される程度に両磁気回路の磁気抵抗を等しく設定する事である。
【発明の効果】
【００３９】
本発明による磁束量制御方法，励磁装置，磁気吸着装置は，永久磁石から供給する磁束量を機械的偏倚により分流制御し，その場合に機械的偏倚を妨げる磁気力を発生させないので強力な永久磁石の磁束量を小さな力で制御出来る。
【００４０】
小さな力で永久磁石からの磁束量を制御出来るので磁気による吸着力を利用する機器であるマグネットホルダー，マグネットスタンド，マグネットチャック等では従来以上に強力な永久磁石を使用出来，使い勝手が向上する等の効果がある。また，永久磁石励磁の回転電機装置，永久磁石励磁による磁気冷凍装置等，磁界を利用する各種機器に適用可能であり，特に磁界強度を可変とする分野に適して制御範囲を拡大し，制御を容易にする効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下に本発明による励磁装置，磁気吸着装置について，その実施例及び原理作用等を図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００４２】
本発明の第一実施例である励磁装置を図１及び図２を用いて説明する。第一実施例は，シンプルな構造の励磁装置であり，併せて磁束量制御方法の基本原理をも説明する。図１（ａ）は励磁装置及び外部磁性体の縦断面図，図１（ｂ）は励磁装置及び外部磁性体の平面図，図２（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ永久磁石の位置が異なる場合を示す励磁装置及び外部磁性体の縦断面図である。
【００４３】
図１に於いて，番号１５は励磁装置外の磁性体であり，本発明の励磁装置は磁性体１５に永久磁石からの磁束を供給し，その磁束量を精度良く制御するものである。励磁装置は主要部が永久磁石１１，主磁極１２，バイパス磁極１３，ベース磁極１４で構成されている。永久磁石１１の一端面には主磁極１２，バイパス磁極１３が対向し，永久磁石の他端面にはベース磁極１４が対向し，永久磁石１１の磁化方向は矢印のように主磁極１２，バイパス磁極１３の面と直交する方向である。主磁極１２，バイパス磁極１３，ベース磁極１４は軟鉄，フェライト等の磁性体で構成され，番号１ｂ，１ｃで示されているスペーサは非磁性のステンレススティール或いは樹脂等の非磁性体で構成されている。番号１９は主磁極１２，バイパス磁極１３を分離する為の微小間隙であり，非磁性体が充填されている。番号１ａは磁気抵抗調整用の磁気空隙を示している。
【００４４】
番号１６，１７，１８で示される部材で磁気空隙１ａの空隙長調整手段を構成している。すなわち，磁性体よりなる可動ベース部１６は図に於いて上下にベース磁極１４端面に沿って摺動すると共に，空隙１ａ及びスプリング１８を挟んでバイパス磁極１３に対向している。スプリング１８は空隙１ａを大にするよう付勢され，調整ネジ１７とバイパス磁極１３に設けたネジ部とが噛み合って可動ベース部１６の位置が定められるよう構成されている。
【００４５】
励磁装置と磁性体１５を示す図１（ａ）には本発明による磁束量制御方法及び励磁装置の基本的な構成が示されている。すなわち，永久磁石１１には第一及び第二磁気回路が並列に接続されている。第一磁気回路は主磁極１２，励磁装置外の磁性体１５，ベース磁極１４により構成される。番号１ｄで示した点線は第一磁気回路に沿って流れる磁束を示している。第二磁気回路はバイパス磁極１３，磁気空隙１ａ，可動ベース部１６，ベース磁極１４とより構成され，番号１ｅで示した点線は第二磁気回路に沿って流れる磁束を示している。
【００４６】
本実施例においては，永久磁石１１に並列接続する第一，第二磁気回路の磁気抵抗は互いにほぼ等しく設定され，永久磁石１１は常に主磁極１２，バイパス磁極１３と対向し，且つ永久磁石１１が主磁極１２，バイパス磁極１３と対向する面積の和は常に一定となりながら永久磁石１１の偏倚に従ってそれぞれの磁極の対向面積が変わる範囲で図に於いて左右に偏倚可能に構成されている。これにより永久磁石１１から第一磁気回路，第二磁気回路に流れる各磁束量の和である総磁束量は常に一定であり，永久磁石１１を左右に偏倚させる場合に偏倚を妨げる磁気力は理論的に現れない。
【００４７】
本実施例では空隙１ａの長さを調整ネジ１７により調整されて第一，第二磁気回路の磁気抵抗が互いにほぼ等しく設定されている。磁性体１５を配置した状態で空隙１ａの長さを変えて永久磁石１１を左右に偏倚させ，永久磁石１１の偏倚に対する抵抗力が最小となる点に空隙１ａの長さを設定する。
【００４８】
一般に磁石を含む磁気回路に可動部分が存在する場合，磁気回路を流れる磁束を大にする方向（磁気抵抗を小にする方向）に可動部分を偏倚させようとする磁気力が存在する。特許文献１，特許文献２，特許文献３等に於いて，磁束量を変える為に永久磁石の短絡，磁路の切換等を機構偏倚により行う場合に必ず直面する問題であり，特許文献４で言及されているように永久磁石で構成したマグネットホルダーが取り外しにくい点も同じ理由である。図１の構成のように永久磁石に第二磁気回路を並列接続したことにより永久磁石に接続された磁気抵抗の変化量は抑制され，従来の構成に比して偏倚を妨げる磁気力は小さく抑えられる。第一，第二磁気回路の磁気抵抗を等しく設定する事は前記磁気力を最小とする条件であり，最小の磁気力は理論的にはゼロであるので前記偏倚を妨げる力は摩擦力のみとなる。前記偏倚の為に用いるアクチュエータ出力等の力は最小の磁気力に摩擦力を想定して余裕を持って設定するとして永久磁石１１の偏倚に対する磁気力が偏倚の為に用いる力以下になる程度に第二磁気回路の磁気抵抗を第一磁気回路の磁気抵抗に等しくなるよう調整する。
【００４９】
図２は上に説明したように永久磁石１１が偏倚させられて磁束が分流制御されるときの，永久磁石１１の位置が変えられた各状態を示している。図２（ａ）は永久磁石１１が左に偏倚し，永久磁石１１端面の大部分がバイパス磁極１３に対向し，主磁極１２には僅かに対向している様子を示している。この状態では永久磁石１１からの磁束は第二磁気回路にほぼ全量流れ，励磁装置外の磁性体１５には殆ど流れていない。
【００５０】
図２（ｂ）は永久磁石１１端面がバイパス磁極１３より主磁極１２に多く対向している状態を示し，永久磁石１１端面と対向する面積の大小に応じて磁束が分流され，磁性体１５を含む第一磁気回路に多くの磁束が流れている状態を示している。図２（ｃ）は図２（ａ）とは対極の場合で永久磁石１１は右に偏倚し，殆どの磁束が第一磁気回路を流れる状態を示している。
【００５１】
永久磁石１１は常に主磁極１２，バイパス磁極１３と対向する面積の和が一定と規定されているが，非磁性体のスペーサ１ｂ，１ｃは永久磁石１１の可動範囲を制限し，その制限内での永久磁石の動きは上記条件を満足させている。図２（ａ）に於いて，永久磁石１１が更に左に偏倚して永久磁石１１の右端が主磁極１２から外れて磁気空隙部１９に対向した状態では上記条件から外れる。図２（ｃ）に於いて，永久磁石１１が更に右に偏倚する場合も永久磁石１１の左端が磁気空隙１９に対向する状態では上記条件から外れる事になる。
【００５２】
上に説明したように永久磁石１１を機構的に偏倚させて磁性体１５への磁束量を制御する場合に磁性体１５を含む第一磁気回路の磁気抵抗と第二磁気回路の磁気抵抗とを等しく設定する事により偏倚を妨げる磁気力を最小に出来る。磁性体１５は励磁装置外の要素であり，材質，形状等変動する要因がある。本実施例で空隙１ａは第二磁気回路の磁気抵抗の調整用に設けてあり，磁性体１５の大きさ，形状，比透磁率等を勘案して空隙１ａの対向面積及び空隙長を調整して第二磁気回路の磁気抵抗を第一磁気回路の磁気抵抗とほぼ等しくさせる。
【００５３】
第二磁気回路の磁気抵抗を変える手段には他にも存在する。例えば，第二磁気回路を構成する磁路部材ににコイルを巻いて電流を流して磁気抵抗を実効的に変える，第二磁気回路の一部を感温フェライトで構成して加熱制御して磁気抵抗を変える等々の手段がある。
【００５４】
本実施例に於いて，磁気空隙部１９の断面形状を永久磁石１１近傍では空隙長を小に，離れた部分では空隙長を大に設定している。これは永久磁石１１に対向する面積比に応じて分流された磁束が第一磁気回路及び第二磁気回路の磁気抵抗間に差がある場合に永久磁石１１端から離れた部分で他の磁極に流れ込む現象を防止する為である。これにより第一，第二磁気回路に分流される磁束量は永久磁石１１端に対向する主磁極１２，バイパス磁極１３の面積比により正確に比例する事になる。
【００５５】
上に説明したように永久磁石１１を左右に偏倚させても偏倚を妨げる磁気力は小さく抑制されるが，上下方向への磁気力は現れる。すなわち，永久磁石１１と主磁極１２間，永久磁石１１とバイパス磁極１３間に現れる磁気力は永久磁石１１の偏倚に従って大きさが変化する。しかし，これらの磁気力は永久磁石１１の偏倚方向とは直交しているので偏倚の妨げとは成らない。またこれらの磁気力の大半は永久磁石１１とベース磁極１４間の磁気力と相殺する関係にある。図１，図２に示した構造は上下非対称であるが，ベース磁極１４を主磁極１２，バイパス磁極１３で置き換えて上下対称に構成すれば，永久磁石１１に加わる上下方向の磁気力はさらに完全に相殺される。
【００５６】
本実施例では永久磁石１１に主磁極１２及びバイパス磁極１３が直接に対向している。一般に，量産段階で第一，第二磁気回路の磁気抵抗を厳密に等しく設定することは困難である。両磁気回路の磁気抵抗間に差が存在する状態で永久磁石１１に主磁極１２及びバイパス磁極１３を何らかの磁性体を介して対向させると，永久磁石１１からの磁束は両磁気回路の磁気抵抗に従って前記磁性体内で分流され，第一，第二磁気回路を流れる磁束量は永久磁石１１と主磁極１２，バイパス磁極１３それぞれとの対向面積には比例しないことになる。構造上の制約から永久磁石１１から磁性体を介して主磁極１２及びバイパス磁極１３に対向させる場合には，磁性体として異方性の強い磁性体或いは厚みの薄い磁性体として磁性体内で磁束を実質的に分流させない構成とする。この構成は実質的に永久磁石１１の端面で磁束を分流させる点で本発明の趣旨に含まれる。
【００５７】
本実施例では第一磁気回路内に励磁装置外の磁性体１５を含むとしたが，第一磁気回路の構成として装置外に磁性体を必須とする訳ではない。空気中或いは真空中でも磁束はかなり伝搬し，空気中或いは真空中の磁束分布或いは磁界分布を制御しようとする装置機器も存在する。図１（ａ）について説明すれば，主磁極１２及びベース磁極１４より右側の空間には磁性体を配置せず番号１ｄに沿う開放空間を第一磁気回路として空気中或いは真空中の磁束，磁界分布を制御する装置とする事も出来る。
【実施例２】
【００５８】
本発明の第二実施例である磁気吸着装置を図３から図５までを用いて説明する。第二実施例は，磁性体に磁気吸着装置を固定し，固定及び解除を容易にする構造の磁気吸着装置である。図３は第二実施例の磁気吸着装置及び外部磁性体壁面の縦断面図，図４は磁気吸着装置構成を示す為の断面図，図５は主磁極及びバイパス磁極のユニットの回転偏倚付勢手段を示す平面図である。
【００５９】
図３に於いて，磁性体よりなる壁面３ａに磁気的に吸着固定する磁気吸着装置が示されている。磁気吸着装置は，主要部を回転軸３８を周回して配置された永久磁石３１と主磁極３２とバイパス磁極３３とベース磁極３４とから構成され，主磁極３２とバイパス磁極３３は回転軸３８に固定されている。永久磁石３１と非磁性体３５は周方向に交互に配置され，ベース磁極３４内周面に固定されている。番号３９はカバーを示している。
【００６０】
ベース磁極３４は磁気吸着装置のハウジング及び壁面３ａに接する第二吸着磁極を兼ね，主磁極３２と一体的に構成される第一吸着磁極３６と共に壁面３ａに対向して壁面３ａに磁気的に吸着する。第一吸着磁極３６は壁面３ａには微小間隙を介して対向している。バイパス磁極３３は永久磁石３１と径方向に対向すると共に一端をベース磁極３４と一体構成のベース磁極底部３７と微小間隙を介して対向するよう配置されている。
【００６１】
回転軸３８はベース磁極底部３７に摺動回転可能に配置され，回転軸３８の回転偏倚に従って主磁極３２及びバイパス磁極３３がユニットとして一体的に永久磁石３１に対して周方向に回転偏倚する構成である。回転偏倚させる速度は遅いので摺動摩耗が問題にならない程度に主磁極３２及びバイパス磁極３３のユニットと永久磁石３１間の間隙を微小として摺動偏倚させる構成としている。
【００６２】
永久磁石３１の磁化方向は径方向で主磁極３２及びバイパス磁極３３に直交する方向であり，図１に示した励磁装置の構成とは異なるが，永久磁石１１に対向する主磁極１２，バイパス磁極１３の関係と永久磁石３１に対向する主磁極３２及びバイパス磁極３３の関係は同じであり，原理動作も同じである。主磁極３２，バイパス磁極３３，ベース磁極３４，ベース磁極底部３７，第一吸着磁極３６は軟鉄で構成し，回転軸３８及びカバー３９は非磁性のステンレススチールを用いて構成している。
【００６３】
永久磁石３１に並列接続される２つの磁気回路のうちの，一方の第一磁気回路は主磁極３２，第一吸着磁極３６，壁面３ａ，ベース磁極３４とから構成される。永久磁石３１に並列接続するもう一つの第二磁気回路はバイパス磁極３３，ベース磁極底部３７，ベース磁極３４とから構成されている。番号３ｂは第一磁気回路を流れる磁束を示し，番号３ｃは第二磁気回路を流れる磁束を示す。
【００６４】
永久磁石３１に並列接続する第一，第二磁気回路の磁気抵抗はほぼ等しく設定される事で，主磁極３２及びバイパス磁極３３のユニットの回転偏倚を妨げる磁気力を最小に出来る。本実施例ではバイパス磁極３３，ベース磁極底部３７間の空隙の対向面積及び空隙長を磁気抵抗調整部分として第二磁気回路の磁気抵抗を第一磁気回路の磁気抵抗に互いにほぼ等しくなるよう設定している。磁気力が最小で主磁極３２及びバイパス磁極３３のユニットを回転偏倚させるに必要な力は摩擦力を上回る力であるが，余裕を持って設定し，第二磁気回路の磁気抵抗と第一磁気回路の磁気抵抗は前記回転偏倚に支障のない程度に互いに等しく調整する。
【００６５】
図４は図３に於けるＡ−Ａ’に沿う断面図を示す。同図に示すように永久磁石３１はベース磁極３４内周面に固定されて周方向に３個が非磁性体３５と交互に配置されている。各永久磁石３１に対向して回転軸３８に固定された主磁極３２及びバイパス磁極３３が３対配置されている。
【００６６】
主磁極３２及びバイパス磁極３３それぞれの周方向角度長４３，４４は等しく設定され，周方向角度長４２は主磁極３２の周方向角度長４３に主磁極３２及びバイパス磁極３３間の周方向間隙長を加えた量であり，永久磁石３１の周方向角度長４１は周方向角度長４２と等しく設定されている。主磁極３２及びバイパス磁極３３のユニットを永久磁石３１に対して回転偏倚させる偏倚量は主磁極３２の周方向角度長４３以内に規制して永久磁石３１が主磁極３２及びバイパス磁極３３と対向する面積の和は常に一定としている。
【００６７】
永久磁石３１が主磁極３２及びバイパス磁極３３と対向する方向は径方向で図１に示した励磁装置とは構成が異なるが，第一磁気回路及び第二磁気回路の磁束を分流制御する動作原理は同じであるので説明は省略する。
【００６８】
図５はカバー３９とベース磁極底部３７間に収納した回転偏倚付勢手段の平面図である。同図に於いて，アーム５４は回転軸３８に固定され，アーム５４の先端部はピン５５によりプッシュロッド５１と回動可能に結合されている。プッシュロッド５１及びアーム５４はスプリング５２により付勢されているので回転軸３８は反時計回り方向に付勢され，永久磁石３１が主磁極３２と最大面積で対向している。この状態で第一磁気回路を流れる磁束量は最大となり壁面３ａに磁気吸着装置は吸着し，固定される。
【００６９】
プッシュロッド５１をスプリング５２に抗して押し込むとプッシュロッド５１はアーム５４を介して回転軸３８を時計回り方向に回転偏倚させて永久磁石３１はバイパス磁極３３と最大面積で対向する。この状態で第一磁気回路を流れる磁束量は最小となり，磁気吸着装置を壁面３ａに吸着固定する力も最小となるので容易に磁気吸着装置を取り外せる事になる。番号５３はスプリング５１の固定部を示す。
【００７０】
本実施例の磁気吸着装置の動作原理を述べたたようにプッシュロッド５１を押し込んだ状態では第一吸着磁極３６，ベース磁極間３４には磁束は供給されず，磁性体を磁気的に吸引する力は小さく，プッシュロッド５１を離してスプリング５２によりプッシュロッド５１が外部に飛び出ている状態で第一吸着磁極３６，ベース磁極３４間に磁束が供給されるので磁性体を磁気的に吸引する事が出来る。
【００７１】
したがって，本実施例の磁気吸着装置を磁性体の壁面３ａに吸着固定する場合，プッシュロッド５１を押し込み，壁面３ａに押しつけてプッシュロッド５１を離して磁気吸着装置を吸着固定させる。固定位置を調整する場合にもプッシュロッド５１を押し込み，位置調整をした後プッシュロッド５１を離して固定する。
【００７２】
スプリング５２がプッシュロッド５１及びアーム５４を反時計回り方向に付勢して主磁極３２及びバイパス磁極３３を回転付勢する力を壁面３ａから離した状態で主磁極３２及びバイパス磁極３３の組み合わせが永久磁石３１をバイパス磁極３３側に保持する力より小に設定すると，プッシュロッド５１を押し込んで磁気吸引装置を壁面３ａから離した後もプッシュロッド５１は押し込まれたままとなり，固定，解除の操作を更に容易にする事が出来る。
【００７３】
本実施例の磁気吸着装置によれば，壁面３ａ側に供給する磁束量は主磁極３２，バイパス磁極３３，ベース磁極３４等関連する磁極部材が磁気的に飽和しない範囲で軸方向に長い永久磁石３１を採用する或いは強力な永久磁石３１を採用する事で磁気吸着装置の固定力を大に出来る。その場合に壁面３ａを磁気的に吸着する力は強力となるが，本実施例で説明したようにプッシュロッド５１を押し込んで壁面３ａ側に流れる磁束量を低減させる事で容易に磁気吸着装置を壁面３ａから取り外す事が出来る。プッシュロッド５１を押し込む際に必要な力はスプリング５２を付勢する力に抗する力のみであり，強力な永久磁石３１を使用してもその力は小さい。
【実施例３】
【００７４】
本発明の第三実施例である磁気吸着装置を図６から図１１までを用いて説明する。第三実施例は，一部或いは全部を磁性体で構成された被吸着物を磁気吸着装置に固定し，固定及び解放を容易にする構造の磁気吸着装置である。図６は被吸着物を固定した磁気吸着装置の斜視図，図７は磁気吸着装置の磁極構成を示す為の斜視図，図８及び図９は磁気吸着装置の動作原理を説明する為の磁極部の斜視図，図１０は磁気吸着装置のアクチュエータを示す斜視図，図１１は磁気吸着装置のブロック図である。
【００７５】
図６は，磁気吸着装置６１及び被吸着物６３を示す斜視図であり，被吸着物６３は吸着固定面６２に吸着し，固定されている。磁気吸着装置の主要部は吸着固定面６２近傍に集約されており，被吸着物６３を吸着固定する吸着固定部，吸着固定部への磁束供給を制御する制御磁極部とベース磁極部，主として永久磁石を有して偏倚移動する界磁部等に区分されて構成されている。図７，図８は吸着固定部，制御磁極部，界磁部，ベース磁極部等に於ける磁極部の関係を示す為に一部を拡大した斜視図であり，図８は図７より界磁部支持体７７を除去して磁極部間の関係を分かり易く示した図である。
【００７６】
図７，図８に於いて，吸着固定部は吸着磁極７２と非磁性体部７５が交互に並ぶ構成であり，制御磁極部は吸着磁極７２の延長上にバイパス磁極７３を配置し，各バイパス磁極７３は間隙７６を介してベース磁極部７４が対向する構成である。間隙７６の大きさを変えてバイパス磁極７３，ベース磁極部７４間の磁気抵抗を調整される。界磁部は隣接する吸着磁極７２間及び隣接するバイパス磁極７３間に永久磁石７１を配置した構成である。永久磁石７１は吸着磁極７２と非磁性体部７５が交互に並ぶ方向の磁化を持ち，隣接する吸着磁極７２を互いに逆方向に磁化するよう隣接する永久磁石７１の磁化方向は互いに逆になるよう配置されている。永久磁石７１内の矢印は磁化の方向を示している。
【００７７】
界磁部は永久磁石７１を隣接する吸着磁極７２間及び隣接するバイパス磁極７３間を上下に移動可能に構成され，吸着磁極７２と被吸着物６３とで構成する第一磁気回路，バイパス磁極７３とベース磁極部７４とで構成する第二磁気回路に磁束を分流させる。点線８１は第一磁気回路を流れる磁束を，点線８２は第二磁気回路を流れる磁束をそれぞれ示している。永久磁石７１は界磁部支持体７７に固定されている。この実施例で第一磁気回路の両端の磁極となる第一，第二吸着磁極が非磁性体７５を挟んで交互に並ぶ構成であり，単に吸着磁極７２としている。
【００７８】
永久磁石７１が吸着磁極７２及びバイパス磁極７３と対向する面積の和は常に一定とし，且つ第一磁気回路と第二磁気回路の磁気抵抗は等しく設定されるので第一の実施例である励磁装置に於いて，詳しく説明したように界磁部の移動を妨げる磁気力は小さく抑制される。永久磁石７１が上下に移動する方向に存在する非磁性体７５及び７８は永久磁石７１の可動範囲を規制して上記条件を維持するよう構成されている。
【００７９】
図９（ａ）は永久磁石７１を吸着固定面６２側に，図９（ｂ）は永久磁石７１をベース磁極部７４側に偏倚させた場合をそれぞれ示す。図９（ａ）では，永久磁石７１は吸着磁極７２に殆どの面積が対向し，磁束の殆どが吸着磁極７２側に流れて被吸着物６３を吸着固定する。図９（ｂ）では永久磁石７１がバイパス磁極７３に殆どの部分が対向し，磁束の殆どがベース磁極部７４側に流れて被吸着物６３には流れない。被吸着物６３の脱着は図９（ｂ）の状態で行い，図９（ａ）の状態で被吸着物を固定して加工等の処理を行う。図９（ｂ）の状態では吸着固定面６２に於いて，吸着磁極７１には殆ど磁束が供給されないので被吸着物の脱着及び移動調整等は容易である。
【００８０】
バイパス磁極７３とベース磁極部７４間の間隙７６の間隙の大きさを制御するベース磁極部偏倚手段を有し，バイパス磁極７３とベース磁極部７４間の間隙７６の間隙長を変えて第二磁気回路の磁気抵抗調整を行う事が出来る。経時変化或いは被吸着物６３の形状バラツキ，磁気特性変化等により第一，第二磁気回路の磁気抵抗は変動しやすく，第一，第二磁気回路の磁気抵抗のバランスが崩れると界磁部の偏倚に抗する磁気力が大になる。被吸着物６３を吸着固定面６２に吸着固定し，図９（ａ）及び（ｂ）の中間状態に界磁部を位置させ，界磁部に加わる磁気力を検知しながらベース磁極部７４を上下に移動させ，界磁部に加わる磁気力が最小になる位置を基準位置としてベース磁極部７４を配置する。
【００８１】
バイパス磁極７３とベース磁極部７４間の間隙７６の間隙の大きさを制御するベース磁極部偏倚手段を有し，被吸着物６３の吸着固定をロックする手段として使用する事が出来る。すなわち，図９（ａ）に示す状態で被吸着物６３を吸着固定した後にベース磁極部７４を下方に移動させて間隙７６を大にし，第二磁気回路の磁気抵抗を大にする事で界磁部が下方に移動しがたい状態として被吸着物６３の固定ロックとする。本発明では強力な永久磁石を採用した場合でも界磁部の移動に必要な力を小に出来る特徴があるが，その反面で界磁部は僅かな力で被吸着物６３の吸着状態を変える事が出来る側面もあり，上記操作により被吸着物６３を安定的に固定出来る。
【００８２】
図１０は本実施例に於いて，界磁部偏倚手段，ベース磁極部偏倚手段を示す斜視図であり，同図を用いてこれら偏倚手段の構成を説明する。同図に於いて，番号１０１は吸着固定部の吸着固定板を示し，番号１０２は底板を示す。界磁部偏倚手段は界磁部駆動軸１０３及び表面に設けられたネジ部，界磁部支持体７７の挿通孔内周面に形成したネジ面，アクチュエータ１０５によって構成されている。吸着固定板１０１，底板１０２間に回動可能に設けられた界磁部駆動軸１０３を界磁部支持体７７に挿通させると共にアクチュエータ１０５によって回転させる構成とし，界磁部駆動軸１０３表面に設けられたネジ部と界磁部支持体７７の挿通孔内周面に形成したネジ面とを噛み合わせて界磁部支持体７７を上下に駆動し，その駆動量により偏倚量を制御する。
【００８３】
ベース磁極部偏倚手段も界磁部の偏倚手段とほぼ同じ構成であり，ベース磁極部駆動軸１０４及び表面に設けられたネジ部，ベース磁極部７４の挿通孔内周面に形成したネジ面，アクチュエータ１０６によって構成されている。吸着固定板１０１，底板１０２間に回動可能に設けられたベース磁極部駆動軸１０４をベース磁極部７４に挿通させると共にアクチュエータ１０６によって回転させる構成とし，ベース磁極部駆動軸１０４表面に設けられたネジ部とベース磁極部７４の挿通孔内周面に形成したネジ面とを噛み合わせてベース磁極部７４を上下に駆動し，その駆動量によって偏倚量を制御する。
【００８４】
この構成でアクチュエータ１０５，１０６にはステップモータを用いて電源オフ時に於いても界磁部及びベース磁極部の位置は維持される構成とする。他にアクチュエータとして直流モータを用いる事が出来る。ネジ部に於ける斜面勾配を小として或いはギア比の大きなギア構造を介在させて電源オフ時でも界磁部及びベース磁極部の位置は維持する構成に出来る。
【００８５】
本実施例による磁気吸着装置は強い永久磁石７１を用いても比較的小さな力で被吸着物６３を脱着する事が出来，その構成及び原理作用等は上記の通りである。図１１は本実施例の構成をブロック図で示し，同図を用いて本実施例の動作例を説明する。同図に於いて，番号１１１は本実施例で被吸着物を吸着固定する主要部を示し，番号１１２は制御装置を，番号１１３は界磁部の偏倚制御回路を，番号１１４はベース磁極部の偏倚制御回路を，番号１１５は被吸着物の検知手段をそれぞれ示す。番号１１６は操作パネルからの指令或いは上位制御装置からの指令を示す。
【００８６】
磁気吸着装置の組み立て後には第二磁気回路の磁気抵抗の調整を行う。界磁部の偏倚制御回路１１３，アクチュエータ１０５により界磁部をベース磁極部７４側に偏倚させて被吸着物６３をセットし，さらに永久磁石７１が吸着磁極７２とバイパス磁極７３にほぼ等分に対向する位置に界磁部を移動させ，界磁部に加わる力を検知しながらベース磁極部の偏倚制御回路１１４，アクチュータ１０６によりベース磁極部７４を上下に移動させて界磁部に加わる力が最小となる位置を基準位置としてベース磁極部７４を設定する。このプロセスは被吸着物６３が想定より大きく変化した場合，或いは磁気吸着装置の経時的な変化を補正する際に用いる事が出来る。
【００８７】
通常の使用プロセスでは，界磁部の偏倚制御回路１１３，アクチュエータ１０５により界磁部をベース磁極部７４側に偏倚させて被吸着物６３をセットし，検知手段１１５により被吸着物６３の配置を確認して界磁部を上方の吸着固定面６２側に偏倚させて被吸着物６３を吸着固定する。
【００８８】
被吸着物６３を吸着固定する磁界強度を制御する場合には界磁部の偏倚制御回路１１３，アクチュエータ１０５により界磁部の保持位置を適当な中間位置に設定する。界磁部の位置と被吸着物６３に加わる磁界強度の関係は制御部１１２に予め記憶させて制御する構成が望ましい。また，被吸着物６３を吸着固定後に固定ロックとするには，ベース磁極部の偏倚制御回路１１４，アクチュータ１０６によりベース磁極部７４を下方に移動させる。被吸着物６３を取り外すには，ベース磁極部７４を基準位置に戻し，界磁部をベース磁極部７４側に移動させて被吸着物６３を取り外す。
【実施例４】
【００８９】
本発明の第四実施例である磁気吸着装置を図１２から図１４までを用いて説明する。第四実施例は，一部或いは全部を磁性体で構成された被吸着物を磁気吸着装置に固定し，固定及び解放を容易にする構造の磁気吸着装置であり，特に被吸着物形状に合わせて吸着磁極の励磁を制御する磁気吸着装置である。図１２は被吸着物を固定した磁気吸着装置の斜視図，図１３は磁気吸着装置の磁極構成を示す為の斜視図，図１４は磁気吸着装置の動作原理を説明する為の磁極部の斜視図である。
【００９０】
図１２は，磁気吸着装置１２１及び被吸着物１２３を示す斜視図であり，被吸着物１２３は吸着固定面１２２に吸着固定されている。図６に示した第三実施例とほぼ同じであるが，吸着磁極を長さ方向に区分して構成（番号１２４に示す）した事が異なっている。全体の構成も第三実施例に類似する構造であり，以下においては相違点を中心に説明する。図１３，図１４は吸着固定部，制御磁極部，界磁部，ベース磁極部等に於ける磁極部の関係を示す為に一部を拡大した斜視図であり，図１４は図１３より界磁部支持体７７を除去し，界磁部の位置を変えた図である。
【００９１】
図１２，図１３，図１４に於いて，吸着磁極は長さ方向に区分され，吸着磁極１２４の区分に合わせてバイパス磁極及び永久磁石も区分される構成とする。図１３，図１４では被吸着物１２３と接する吸着磁極１３３，１３４と接していない吸着磁極１３２を区別して示し，対応するバイパス磁極を番号１３５から１３７の番号を付して識別している。番号１３１は区分された永久磁石を個別に支持する永久磁石支持部を示している。永久磁石支持部１３１は界磁部支持体７７に固定され，共に上下に移動するよう構成されている。永久磁石支持部１３１は永久磁石を個々にスプリング１４３により吸着磁極と対向する面積を大にする方向に付勢するよう支持している。
【００９２】
その他の構成である吸着磁極１３２とバイパス磁極１３５間，吸着磁極１３３とバイパス磁極１３６との間，吸着磁極１３４とバイパス磁極１３７との間或いはバイパス磁極１３５，１３６，１３７とベース磁極部７４との間の関係は第三の実施例と同じであり，さらに界磁部は永久磁石が吸着磁極に沿って区分されたが，区分された永久磁石と吸着磁極及びバイパス磁極との関係も第三の実施例と同じである。
【００９３】
図１４（ａ）は被吸着物１２３を吸着固定している状態，図１４（ｂ）は被吸着物１２３の吸着固定を解除している状態をそれぞれ示し，第三の実施例と大きく異なる点は図１４（ａ）の状態である。同図に於いて，被吸着物１２３の吸着固定に関与しない吸着磁極１３２，１３３間に対応する永久磁石は番号１４１で，被吸着物１２３の吸着固定に関与する吸着磁極１３３，１３４間に対応する永久磁石は番号１４２として被吸着物１２３の吸着固定への関与有無により代表して番号を付与している。
【００９４】
被吸着物１２３の脱着は図１４（ｂ）の状態で行う。すなわち，界磁部支持体７７をベース磁極部７４側に移動させると永久磁石支持部１３１も共に移動して永久磁石１４１，１４２等をベース磁極部７４側に移動させる。この状態で永久磁石１４１，１４２からの磁束はほぼ全量が第二磁気回路を構成するベース磁極部７４を流れ，吸着磁極１３２，１３３，１３４には殆ど磁束が流れないので被吸着物１２３を容易に脱着し，位置調整をする事が出来る。
【００９５】
被吸着物１２３を配置した後，界磁部支持体７７を吸着固定面１２２側である上方へ移動させると永久磁石支持部１３１も共に移動させられ，永久磁石１４１，１４２等を個々にスプリング１４３により上方に偏倚するよう付勢する。ここで被吸着物１２３は吸着磁極１３３，１３４に接し，吸着磁極１３２には接していない。したがって，吸着磁極１３２，１３３間の永久磁石１４１の第一磁気回路の磁気抵抗は大であり，吸着磁極１３３，１３４間の永久磁石１４２の第一磁気回路の磁気抵抗は第二磁気回路の磁気抵抗とほぼ等しい状態となる。
【００９６】
永久磁石１４２に並列接続する第一，第二磁気回路の磁気抵抗はほぼ等しいので永久磁石１４２の偏倚に抗する磁気力は小であり，永久磁石１４２は界磁部支持体７７と共に移動して吸着磁極１３３，１３４間に磁束を供給して被吸着物１２３を吸着固定する。永久磁石１４１では並列接続する第一磁気回路の磁気抵抗が第二磁気回路の磁気抵抗より大であるので永久磁石１４１をベース磁極部７４側に吸引する磁気力が働いている。スプリング１４３の付勢力をこの磁気力より小に設定するので永久磁石１４１はベース磁極部７４側に留まる事になる。番号１４４は永久磁石１４２が供給する磁束を，番号１４５は永久磁石１４１が供給する磁束を示している。
【００９７】
被吸着物が磁気吸着装置の吸着固定面の吸着磁極全体と接している時には問題が無いが，図１２に示すように一部の吸着磁極と接していない時には第一磁気回路と第二磁気回路の磁気抵抗バランスが崩れ，その差に応じた磁気力が界磁部の偏倚に抗する形で現れる事になる。その場合でも本発明による磁気吸着装置では従来よりも小さな力により界磁部を偏倚させる事が出来るが，第四の実施例では被吸着物形状に応じて自動的に磁束を供給する吸着磁極を選別し界磁部の偏倚駆動に必要な力を小に出来る。また，その場合に被吸着物が接しない吸着磁極には磁束が供給されないので磁性体片を吸着するような事故も少なく出来る。界磁部を上下に移動する構成手段，ベース磁極部を上下に移動させる手段等は第三の実施例と同じであり，再度の説明は省略する。
【実施例５】
【００９８】
本発明の第五実施例である磁気吸着装置を図１５，図１６を用いて説明する。第五実施例は，一部或いは全部を磁性体で構成された被吸着物を磁気吸着装置に固定し，固定及び解除を容易にする構造の磁気吸着装置であり，特に被吸着物形状に合わせて吸着磁極の励磁を制御し，さらに固定ロックを可能にする磁気吸着装置である。図１５は区分化されたベース磁極部及びベース磁極部偏倚手段の斜視図，図１６は磁気吸着装置の動作原理を説明する為の磁極部の斜視図である。
【００９９】
第四実施例である磁気吸着装置は吸着磁極を長さ方向に区分して被吸着物の形状に合わせて吸着磁極に磁束を供給出来る構成であった。しかし，被吸着物を吸着固定後にベース磁極を移動して被吸着物の固定ロックを行う事は困難な構造であった。第五実施例ではさらにベース磁極部も吸着磁極に合わせて区分化し，区分化されたベース磁極部を個別に制御する事により被吸着物の吸着固定をロック出来る構成を示す。ベース磁極部の構成を変えた以外は第四実施例と同じであり，異なった点に集中して説明する。
【０１００】
図１５に示すベース磁極装置１５３に於いて，吸着磁極の分割ライン及び第二磁気回路を流れる磁束の分岐ラインに合わせて区分化されたベース磁極要素１５１及び区分化したベース磁極要素１５１それぞれと組み合わされたアクチュエータ１５２を示している。アクチュエータ１５２は制御部からの指示に応じてベース磁極要素１５１を上下方向に偏倚駆動してベース磁極要素１５１とバイパス磁極１３５，１３６，１３７との間隙長を個別に調整する。
【０１０１】
図１６は第四実施例の図１４に対応する図である。図１６（ａ）は被吸着物１２３を吸着固定している状態，図１６（ｂ）は被吸着物１２３の吸着固定を解除している状態をそれぞれ示し，第四の実施例と大きく異なる点は図１６（ａ）の状態である。番号１６１は吸着磁極１３２，１３３間に対応するベース磁極要素，番号１６２は吸着磁極１３３，１３４間に対応するベース磁極要素を示している。
【０１０２】
被吸着物１２３の脱着は図１６（ｂ）の状態で行う。これは図１４（ｂ）とほぼ同じで，界磁部支持体７７をベース磁極要素１６１，１６２側に移動させると永久磁石支持部１３１も共に移動して永久磁石１４１，１４２等をベース磁極要素１６１，１６２側に移動させる。この状態で永久磁石１４１，１４２からの磁束はほぼ全量が第二磁気回路を構成するベース磁極要素１６１，１６２を流れ，吸着磁極１３２，１３３，１３４には殆ど磁束が流れないので被吸着物１２３を容易に脱着し，位置調整をする事が出来る。
【０１０３】
被吸着物１２３を配置した後，界磁部支持体７７を吸着固定面側である上方へ移動させると永久磁石支持部１３１も共に移動させられ，永久磁石１４１，１４２等を個々にスプリング１４３により上方に偏倚するよう付勢する。ここで被吸着物１２３は吸着磁極１３３，１３４に接し，吸着磁極１３２には接していない。したがって，吸着磁極１３２，１３３間の永久磁石１４１の第一磁気回路の磁気抵抗は大であり，吸着磁極１３３，１３４間の永久磁石１４２の第一磁気回路の磁気抵抗は第二磁気回路の磁気抵抗とほぼ等しい状態となる。
【０１０４】
永久磁石１４２に対して互いに並列に接続されている第一，第二磁気回路の磁気抵抗は互いにほぼ等しいので永久磁石１４２の偏倚に抗する磁気力は小であり，永久磁石１４２は界磁部支持体７７と共に移動して吸着磁極１３３，１３４間に磁束を供給して被吸着物１２３を吸着固定する。永久磁石１４１では並列接続する第一磁気回路の磁気抵抗が第二磁気回路の磁気抵抗より大であるので永久磁石１４１をベース磁極要素１６１側に吸引する磁気力が働いている。スプリング１４３の付勢力をこの磁気力より小に設定するので永久磁石１４１はベース磁極要素１６１側に留まる事になる。番号１４４は永久磁石１４２が供給する磁束を，番号１４５は永久磁石１４１が供給する磁束を示している。
【０１０５】
この状態が図１４（ａ）に示す状態であり，第五の実施例ではさらにアクチュエータ１５２を個々のベース磁極１５１毎に駆動して吸着磁極１３２，１３３間に対応するベース磁極１６１を永久磁石１４１に接近させ，吸着磁極１３３，１３４間に対応するベース磁極１６２を下方に移動させる。これにより永久磁石１４１に関して第二磁気回路の磁気抵抗は小さく，永久磁石１４２に関して第二磁気回路の磁気抵抗は大となり図１６に示す永久磁石１４１，１４２の位置を保持する磁気力を大とし，被吸着物１２３を確実に吸着固定する。
【実施例６】
【０１０６】
本発明の第六実施例である磁気吸着装置を図１７から図２０までを用いて説明する。第六実施例は，一部或いは全部を磁性体で構成された被吸着物を磁気吸着装置に固定し，固定及び解放を容易にする構造の磁気吸着装置である。第三実施例の磁気吸着装置に類似するが，界磁部の移動偏倚方向が異なる構成である。
【０１０７】
図１７は吸着固定部，制御磁極部，界磁部，ベース磁極部等に於ける磁極部の関係を示す為に一部を拡大した斜視図であり，図１８は図１７より界磁部を除去して磁極部間の関係を分かり易く示した図である。更に図１９は磁極構造を示す為の断面図であり，図１９（ａ）は図１７に於けるＢ−Ｂ’に沿う断面を，図１９（ｂ）はＣ−Ｃ’に沿う断面を，図１９（ｃ）はＤ−Ｄ’に沿う断面をそれぞれ示している。図２０は界磁部の位置が異なる場合の磁極間の関係を示す断面図である。
【０１０８】
第六実施例である磁気吸着装置の概観は図６に示した第三実施例と同じである。磁気吸着装置の主要部は吸着固定面近傍に集約されており，被吸着物６３を吸着固定する吸着固定部，吸着固定部への磁束供給を制御する制御磁極部とベース磁極部，主として永久磁石を有して偏倚移動する界磁部等に区分されて構成されている。
【０１０９】
図１７，図１８，図１９に於いて，吸着固定部は吸着磁極１７２と非磁性体部１７５が交互に並ぶ構成であり，制御磁極部は吸着磁極１７２を周期的に切り欠いた延長部を持ち，切り欠いた部分にバイパス磁極１７３を配置し，各バイパス磁極１７３は間隙１７６を介してベース磁極部１７４に対向する構成である。界磁部は隣接する吸着磁極１７２延長部間及び隣接するバイパス磁極１７３間に永久磁石１７１及び非磁性体部を配置した構成である。永久磁石１７１は吸着磁極１７２と非磁性体部１７５が交互に並ぶ方向の磁化を持ち，その方向に隣接する吸着磁極１７２を互いに逆方向に磁化するよう隣接する永久磁石１７１の磁化は互いに逆になるよう配置されている。
【０１１０】
界磁部は非磁性体で構成した磁石支持部１９３内に永久磁石１７１が固定され，磁石支持部１９３は界磁部支持体１７７に固定されている。界磁部支持体１７７は隣接する吸着磁極１７２間及び隣接するバイパス磁極１７３間を吸着磁極１７２の延びる方向に沿って移動可能に構成され，吸着磁極１７２と被吸着物６３とで構成する第一磁気回路，バイパス磁極１７３とベース磁極部１７４とで構成する第二磁気回路に磁束を分流させる。図１８に示す非磁性体１７５と１７８間，隣接する吸着磁極１７２延長部間，隣接するバイパス磁極１７３間で作る空間内を永久磁石１７１を含む界磁部が吸着磁極１７２の延びる方向に移動偏倚する。
【０１１１】
図１９（ａ），（ｂ）に示すように永久磁石１７１の長さ１９７は吸着磁極１７２延長部左端からバイパス磁極１７３左端までの距離１９４に等しく設定され，吸着磁極１７２延長部の長さ１９５及びバイパス磁極１７３の長さ１９６は等しく設定している。永久磁石１７１は吸着磁極１７２延長部及びバイパス磁極１７３に常に対向し，且つ偏倚移動する範囲は吸着磁極１７２延長部の長さ１９５以内に限定している。したがって，永久磁石１７１が吸着磁極１７２延長部及びバイパス磁極１７３と対向する面積の和は常に一定であり，且つ第一磁気回路と第二磁気回路の磁気抵抗は互いにほぼ等しく設定されるので第一の実施例である励磁制御装置に於いて，詳しく説明したように界磁部の移動を妨げる磁気力は小さく抑制される。
【０１１２】
図１９（ｃ）は図１７に於いてＤ−Ｄ’に沿う励磁制御部と界磁部の断面を示し，永久磁石１７１両隣の吸着磁極１７２延長部，バイパス磁極１７３，吸着磁極１９１延長部，バイパス磁極１９２を示している。永久磁石１７１に接続する第一磁気回路は吸着磁極１７１，被吸着物６３，吸着磁極１９１とから構成され，第二磁気回路はバイパス磁極１７３，ベース磁極１７４，バイパス磁極１９２とから構成される。
【０１１３】
図２０は図１９（ｃ）に対応して界磁部の位置が異なる場合を示している。図２０（ａ）は永久磁石１７１が吸着磁極１７２延長部及び吸着磁極１９１延長部に最大限の面積で対向し，殆どの磁束を第一磁気回路に供給している状態を示している。この状態で被吸着物６３を吸着し，固定する。図２０（ｂ）は永久磁石１７１がバイパス磁極１７３及び１９２に最大限の面積で対向し，殆どの磁束を第二磁気回路に供給している状態を示している。この状態では被吸着物６３の吸着固定は解除され，脱着が可能である。
【０１１４】
このように励磁制御部の構成及び界磁部の構成，界磁部の偏倚方向は第三実施例と異なるが，永久磁石１７１と吸着磁極１７２延長部，バイパス磁極１７３との関係は第三実施例に於ける永久磁石７１と吸着磁極７２，バイパス磁極７３と同じであり，動作原理も同じであるので詳細な動作説明は省略する。
【０１１５】
第六実施例は第三実施例と同等な機能を異なる磁極構成で実現した例であり，第三実施例に於いて吸着磁極を分割して被吸着物形状に自動的に対応させる構成とした第四実施例に対応する構成，さらに第五実施例に対応する構成とする事もまた可能である。第六実施例をベースに被吸着物形状に自動的に対応させる構成とするには，吸着磁極１７２延長部の切り欠きに合わせて吸着固定部の吸着磁極１７２を分割し，界磁部に於ける永久磁石１７１を磁石支持部１９３内で界磁部の移動方向に個々に摺動可能に構成し，スプリングで吸着磁極１７２，１９１との対向面積を大にする方向に付勢する構成とする。また，さらに第五実施例で示したようにベース磁極を区分化する構成も同様に可能となる。
【０１１６】
以上，本発明の励磁装置，磁気吸着装置について，実施例を挙げて説明した。これらの実施例は本発明の趣旨，目的を実現する例を示したのであって本発明の範囲を限定するわけでは無い。上記実施例を組み合わせる，或いは実施例の一部を組み合わせて本発明の趣旨，目的を実現するシステムを完成させる等が可能な事は勿論であり，その場合も本発明の趣旨に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明は永久磁石から供給する磁束量を小さな力の機械的偏倚により制御出来る磁束量制御方法を提案し，それを適用して励磁装置，磁気吸着装置を提案している。小さな力で永久磁石からの磁束量を制御出来るので磁気による吸着力を利用する機器であるマグネットホルダー，マグネットスタンド，マグネットチャック等，さらに永久磁石励磁の回転電機装置，永久磁石励磁による磁気冷凍装置，荷電粒子偏向装置等，磁界を利用する各種機器に適用可能であり，特に磁界強度を可変とする分野に適して制御範囲を拡大し，制御を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】第一の実施例による励磁装置及び外部磁性体の縦断面図及び平面図である。
【図２】図１に示された励磁装置の永久磁石位置が異なる場合を示す縦断面図である。
【図３】第二の実施例による磁気吸着装置及び外部磁性体壁面の縦断面図である。
【図４】図３に示された磁気吸着装置構成を示す為の断面図である。
【図５】図３に示された磁気吸着装置の回転偏倚付勢手段を示す平面図である。
【図６】第三の実施例による磁気吸着装置の斜視図である。
【図７】図６に示された磁気吸着装置の磁極構成を示す為の斜視図である。
【図８】図６に示された磁気吸着装置の磁極部の斜視図である。
【図９】図６に示された磁気吸着装置の磁極部の斜視図である。
【図１０】図６に示された磁気吸着装置のアクチュエータを示す斜視図である。
【図１１】図６に示された磁気吸着装置のブロック図である。
【図１２】第四の実施例による磁気吸着装置の斜視図である。
【図１３】図１２に示された磁気吸着装置の磁極構成を示す為の斜視図である。
【図１４】図１２に示された磁気吸着装置の磁極部の斜視図である。
【図１５】第五の実施例による磁気吸着装置のベース磁極部偏倚手段の斜視図である。
【図１６】第五の実施例による磁気吸着装置の磁極部の斜視図である。
【図１７】第六の実施例による磁気吸着装置の磁極構成を示す斜視図である。
【図１８】図１７に示された磁気吸着装置の磁極構成を示す為の斜視図である。
【図１９】図１７に示された磁気吸着装置の磁極部の断面図である。
【図２０】図１７に示された磁気吸着装置の界磁部の位置が異なる場合の磁極間の関係を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１１・・・永久磁石，                    １２・・・主磁極，
１３・・・バイパス磁極，                １４・・・ベース磁極，
１５・・・磁性体，                      １６・・・可動ベース部，
１７・・調整ネジ，                      １８・・・スプリング，
１９・・・微小間隙，                    １ａ・・・磁気空隙，
１ｂ，１ｃ・・スペーサ，                １ｄ，１ｅ・・磁束
３１・・・永久磁石，                    ３２・・・主磁極，
３３・・・バイパス磁極，                ３４・・・ベース磁極，
３５・・・非磁性体，                    ３６・・・第一吸着磁極，
３７・・・ベース磁極底部，              ３８・・・回転軸，
３９・・・カバー，                      ３ａ・・・壁面，
３ｂ，３ｃ・・磁束
４１・・・永久磁石３１の周方向角度長，
４２・・・主磁極３２右端からバイパス磁極３３右端までの周方向角度長
４３・・・主磁極３２の周方向角度長，    ４４・・・バイパス磁極の周方向角度長
５１・・・プッシュロッド，              ５２・・・スプリング，
５３・・・固定部，                      ５４・・・アーム，
５５・・・ピン
６１・・・磁気吸着装置，                ６２・・・吸着固定面，
６３・・・被吸着物
７１・・・永久磁石，                    ７２・・・主磁極，
７３・・・バイパス磁極，                ７４・・・ベース磁極，
７５・・・非磁性体，                    ７６・・・間隙，
７７・・・界磁部支持体，                ７８・・・非磁性体
８１，８２・・磁束
１０１・・・吸着固定板，                １０２・・・底板，
１０３・・・界磁部駆動軸，              １０４・・・ベース磁極部駆動軸，
１０５，１０６・・アクチュエータ
１１１・・・被吸着物を吸着固定する主要部，
１１２・・・制御装置，                  １１３・・・界磁部の偏倚制御回路，
１１４・・・ベース磁極部偏倚制御手段の偏倚制御回路，
１１５・・・被吸着物の検知手段，        １１６・・・指令
１２１・・・磁気吸着装置，              １２２・・・吸着固定面，
１２３・・・被吸着物，                  １２４・・・吸着磁極
１３１・・・永久磁石支持部，            １３２，１３３，１３４・・吸着磁極，
１３５，１３６，１３７・・バイパス磁極
１４１，１４２・・永久磁石，            １４３・・・スプリング，
１４４，１４５・・磁束
１５１・・・ベース磁極要素，            １５２・・・アクチュエータ，
１５３・・・ベース磁極装置
１６１，１６２・・ベース磁極
１７１・・・永久磁石，                  １７２・・・吸着磁極，
１７３・・・バイパス磁極，              １７４・・・ベース磁極，
１７５・・・非磁性体，                  １７６・・・間隙，
１７７・・・界磁部支持体，              １７８・・・非磁性体
１９１・・・吸着磁極，                  １９２・・・バイパス磁極，
１９３・・・磁石支持部，
１９４・・・吸着磁極１７２延長部左端からバイパス磁極１７３左端までの距離，
１９５・・・吸着磁極１７１延長部の長さ，
１９６・・・バイパス磁極１７３の長さ，
１９７・・・永久磁石１７１の長さ
【要約】
【課題】
永久磁石からの磁束量を容易に制御出来る磁束量制御方法を提案し，励磁装置，磁気吸着装置を提案する。
【解決手段】
励磁装置，磁気吸着装置が有する永久磁石に装置外の磁路部分を含む第一磁気回路と装置内に有する第二磁気回路とが並列に接続され，各磁気回路に繋がる磁極と永久磁石間は相対移動可能に対向し，且つ永久磁石が各磁極と対向する面積の和は常に一定として各磁気回路に磁束を分流させ，機械的偏倚により分流磁束量を制御する。両磁気回路の磁気抵抗を等しく設定することで偏倚を妨げる磁気力は最小となり容易に磁束量制御が出来る。
【選択図】  図１【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２０】
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