(57)【要約】  磁場センサを有する磁気結合デバイスが開示される。上記磁気結合デバイスは、上記磁気結合デバイスのポール延長シューの周りに巻き付けられた消磁用コイルを含んでよい。
2020518482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性被加工物に磁気結合するための、磁気結合ツールであって：
前記磁気結合ツールは：
ハウジング；
前記ハウジングによって支持され、複数の永久磁石を含む、切替式磁束源であって、前記複数の永久磁石は、第１の永久磁石と、前記第１の永久磁石に対して可動である第２の永久磁石とを含む、切替式磁束源；
前記ハウジングによって支持され、前記切替式磁束源に磁気結合された、複数の被加工物係合表面であって、前記複数の被加工物係合表面は、前記強磁性被加工物に接触するよう適合され、前記複数の被加工物係合表面のうちの第１の被加工物係合表面は、前記磁気結合ツールのＮ極に対応し、前記複数の被加工物係合表面のうちの第２の被加工物係合表面は、前記磁気結合ツールのＳ極に対応する、複数の被加工物係合表面；
前記ハウジングによって支持された、複数の磁場センサであって、前記複数の磁場センサのうちの第１の磁場センサは、前記複数の被加工物係合表面のうちの前記第１の被加工物係合表面に関連する第１の磁束を監視するよう位置決めされ、前記複数の磁場センサのうちの第２の磁場センサは、前記複数の被加工物係合表面のうちの前記第２の被加工物係合表面に関連する第２の磁束を監視するよう位置決めされる、複数の磁場センサ；並びに
前記複数の磁場センサに動作可能に結合された論理制御回路であって、前記論理制御回路は、前記複数の磁場センサのうちの少なくとも１つからの出力に基づいて、前記磁気結合ツールの少なくとも１つの動作状態を決定するよう構成される、論理制御回路
を備える、磁気結合ツール。
【請求項２】
前記論理制御回路は、前記切替式磁束源がオフ状態にあるかどうかを決定するよう構成される、請求項１に記載の磁気結合ツール。
【請求項３】
前記論理制御回路は、前記複数の磁場センサのうちの少なくとも１つの出力を、前記論理制御回路がアクセス可能なメモリに保存された第１の閾値と比較することによって、前記切替式磁束源がオフ状態にあるかどうかを決定する、請求項２に記載の磁気結合ツール。
【請求項４】
前記論理制御回路は、前記複数の被加工物係合表面のうちの少なくとも１つが前記強磁性被加工物に近接しているかどうかを決定するよう構成される、請求項１に記載の磁気結合ツール。
【請求項５】
前記論理制御回路は、前記複数の磁場センサのうちの少なくとも１つの出力を、前記論理制御回路がアクセス可能なメモリに保存された第２の閾値と比較することによって、前記複数の被加工物係合表面のうちの少なくとも１つが前記強磁性被加工物に近接しているかどうかを決定する、請求項４に記載の磁気結合ツール。
【請求項６】
前記論理制御回路は、前記第１の被加工物係合表面と前記強磁性被加工物との間隔を決定するよう構成される、請求項１に記載の磁気結合ツール。
【請求項７】
前記第１の被加工物係合表面と前記強磁性被加工物との前記間隔は、前記第１の磁場センサの出力を、前記論理制御回路がアクセス可能なメモリに保存された少なくとも１つの閾値と比較することによって、決定される、請求項６に記載の磁気結合ツール。
【請求項８】
前記論理制御回路は、前記強磁性被加工物に対する前記第１の被加工物係合表面及び前記第２の被加工物係合表面の配向を決定するよう構成される、請求項１に記載の磁気結合ツール。
【請求項９】
前記強磁性被加工物に対する前記第１の被加工物係合表面及び前記第２の被加工物係合表面の前記配向は、前記第１の磁場センサの出力を前記第２の磁場センサの出力と比較することによって決定される、請求項８に記載の磁気結合ツール。
【請求項１０】
前記第１の被加工物係合表面と前記強磁性被加工物との間の第１の間隔、及び前記第２の被加工物係合表面と前記強磁性被加工物との間の第２の間隔は、前記第１の磁場センサの前記出力及び前記第２の磁場センサの前記出力が第１の基準を満たす場合に、前記論理制御回路によって、概ね等しいと決定される、請求項９に記載の磁気結合ツール。
【請求項１１】
前記第１の基準は、前記第１の磁場センサの前記出力が、前記第２の磁場センサの前記出力の閾値量以内であることである、請求項１０に記載の磁気結合ツール。
【請求項１２】
前記論理制御回路は、前記強磁性被加工物に対する前記第１の被加工物係合表面及び前記第２の被加工物係合表面の配置が、前記強磁性被加工物のターゲットゾーン内にあるかどうかを決定するよう構成される、請求項１に記載の磁気結合ツール。
【請求項１３】
前記強磁性被加工物に対する前記第１の被加工物係合表面及び前記第２の被加工物係合表面の前記配置は、前記第１の磁場センサの出力が第１の基準を満たし、かつ前記第２の磁場センサの出力が第２の基準を満たす場合に、前記強磁性被加工物のターゲットゾーン内にあると決定される、請求項１２に記載の磁気結合ツール。
【請求項１４】
前記第１の基準は、前記第１の磁場センサの前記出力が磁束値の第１の範囲内にあることであり、前記第２の基準は、前記第２の磁場センサの前記出力が磁束値の第２の範囲内にあることである、請求項１３に記載の磁気結合ツール。
【請求項１５】
磁束値の前記第１の範囲は、前記強磁性被加工物に対して前記ターゲットゾーンの第１の限界位置に位置決めされた前記第１の被加工物係合表面に対応する、第１の限界値と、前記強磁性被加工物に対して前記ターゲットゾーンの第２の限界位置に位置決めされた前記第１の被加工物係合表面に対応する、第２の限界値とを含む、請求項１４に記載の磁気結合ツール。
【請求項１６】
磁束値の前記第２の範囲は、前記強磁性被加工物に対して前記ターゲットゾーンの第１の限界位置に位置決めされた前記第２の被加工物係合表面に対応する、第１の限界値と、前記強磁性被加工物に対して前記ターゲットゾーンの第２の限界位置に位置決めされた前記第２の被加工物係合表面に対応する、第２の限界値とを含む、請求項１４に記載の磁気結合ツール。
【請求項１７】
前記論理制御回路は、前記第２の基準が満たされ、かつ前記第１の基準が満たされていない場合に、前記第１の被加工物係合表面を含む前記磁気結合ツールの第１の端部が前記ターゲットゾーンの外側に位置決めされていることを決定する、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の磁気結合ツール。
【請求項１８】
前記論理制御回路は、前記第１の基準が満たされ、かつ前記第２の基準が満たされていない場合に、前記第２の被加工物係合表面を含む前記磁気結合ツールの第２の端部が前記ターゲットゾーンの外側に位置決めされていることを決定する、請求項１７に記載の磁気結合ツール。
【請求項１９】
前記論理制御回路は、前記強磁性被加工物に対する前記第１の被加工物係合表面及び前記第２の被加工物係合表面の配向を、２つの回転軸において、前記複数の磁場センサの前記出力に基づいて決定するよう構成される、請求項１に記載の磁気結合ツール。
【請求項２０】
前記複数の磁場センサは、第３の磁場センサ及び第４の磁場センサを含み、
前記第１の磁場センサは、前記磁気結合ツールの左半分に位置決めされ、
前記第２の磁場センサは、前記磁気結合ツールの右半分に位置決めされ、
前記第３の磁場センサは、前記磁気結合ツールの前半に位置決めされ、前記前半は、前記左半分の第１の部分と、前記右半分の第１の部分とを含み、
前記第４の磁場センサは、前記磁気結合ツールの後半に位置決めされ、前記後半は、前記左半分の第２の部分と、前記右半分の第２の部分とを含み、
前記論理制御回路は、前記強磁性被加工物に対する前記第１の被加工物係合表面及び前記第２の被加工物係合表面の前記配向を、２つの回転軸において、前記第１の磁場センサ、前記第２の磁場センサ、前記第３の磁場センサ、及び前記第４の磁場センサそれぞれの前記出力に基づいて決定する、請求項１９に記載の磁気結合ツール。
【請求項２１】
前記論理制御回路は、前記強磁性被加工物に対する前記第１の被加工物係合表面及び前記第２の被加工物係合表面の前記配向を、２つの回転軸において、前記複数の磁場センサの前記出力に基づいて決定するよう構成され、
前記第１の磁場センサ及び前記第２の磁場センサはそれぞれ、３次元磁場センサである、請求項１９に記載の磁気結合ツール。
【請求項２２】
前記論理制御回路は更に、前記磁気結合ツールと前記強磁性被加工物との間隔を決定するよう構成される、請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の磁気結合ツール。
【請求項２３】
前記論理制御回路は、前記磁気結合ツールと前記強磁性被加工物との前記間隔を、前記強磁性被加工物に対する前記磁気結合ツールの前記配向とは独立して決定するよう構成される、請求項２２に記載の磁気結合ツール。
【請求項２４】
前記論理制御回路は、ポール延長シューの前記被加工物係合表面のうちの１つ以上が、被加工物に当接しているかどうか、及び前記被加工物係合表面のうちの１つ以上における被加工物の当接が十分であり、所定の位置閾値内であるかどうかを決定するよう構成される、請求項１に記載の磁気結合ツール。
【請求項２５】
前記第２の永久磁石を前記第１の永久磁石に対して移動させるために、前記第２の永久磁石に動作可能に結合された、アクチュエータを更に備える、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の磁気結合ツール。
【請求項２６】
前記アクチュエータはステッピングモータである、請求項２５に記載の磁気結合ツール。
【請求項２７】
前記論理制御回路は、前記第１の永久磁石に対する前記第２の永久磁石の配向を制御するために、前記アクチュエータに動作可能に結合される、請求項２５又は２６に記載の磁気結合ツール。
【請求項２８】
前記第２の永久磁石は、前記第１の永久磁石に対する前記第２の永久磁石の位置を変更するために、前記第２の永久磁石と交差する軸の周りで、前記第１の永久磁石に対して回転可能である、請求項１〜２７のいずれか１項に記載の磁気結合ツール。
【請求項２９】
前記第２の永久磁石は、前記第１の永久磁石に対する前記第２の永久磁石の位置を変更するために、前記第２の永久磁石と交差しない関係にある軸の周りで、前記第１の永久磁石に対して回転可能である、請求項１〜２７のいずれか１項に記載の磁気結合ツール。
【請求項３０】
前記ハウジングによって支持された第１のプラッタと、前記ハウジングによって支持された第２のプラッタとを更に備え、
前記第２のプラッタは、前記第１の永久磁石に対する前記第２の永久磁石の位置を変更するために、前記第１のプラッタに対して移動可能であり、
前記第１のプラッタは：
前記第１の永久磁石を含む、第１の複数の離間した永久磁石であって、前記第１の複数の離間した永久磁石はそれぞれ、Ｎ極側及びＳ極側を有する、第１の複数の離間した永久磁石；並びに
前記第１の複数の永久磁石のうちの隣接した永久磁石の間に介在する、第１の複数のポール部分であって、前記第１の複数の永久磁石は、前記第１の複数のポール部分の各ポール部分が、前記第１の複数の永久磁石のうちの２つの永久磁石の前記Ｎ極側に隣接するＮ極部分、及び前記第１の複数の永久磁石のうちの２つの永久磁石の前記Ｓ極側に隣接するＳ極部分のうちの一方となるように、配設される、第１の複数のポール部分
を備え、
前記第２のプラッタは：
前記第２の永久磁石を含む、第２の複数の離間した永久磁石であって、前記第２の複数の離間した永久磁石はそれぞれ、Ｎ極側及びＳ極側を有する、第２の複数の離間した永久磁石；並びに
前記第２の複数の永久磁石のうちの隣接した永久磁石の間に介在する、第２の複数のポール部分であって、前記第２の複数の永久磁石は、前記第２の複数のポール部分の各ポール部分が、前記第２の複数の永久磁石のうちの２つの永久磁石の前記Ｎ極側に隣接するＮ極部分、及び前記第２の複数の永久磁石のうちの２つの永久磁石の前記Ｓ極側に隣接するＳ極部分のうちの一方となるように、配設され、前記第１の磁気センサは、前記第２のプラッタの前記Ｎ極部分のうちの１つと関連し、前記第２の磁気センサは、前記第２のプラッタの前記Ｓ極部分のうちの１つと関連する、第２の複数のポール部分
を備える、請求項２９に記載の磁気結合ツール。
【請求項３１】
前記ハウジングによって支持された複数のポール延長シューを更に備え、
前記複数のポール延長シューは、前記第１の被加工物係合表面を含む第１のポール延長シューと、前記第２の被加工物係合表面を含む第２のポール延長シューとを含み、
前記ハウジングは、前記第１のポール延長シューと前記第２のポール延長シューとの間に位置決めされた下側を含み、
前記第１のポール延長シュー及び前記第２のポール延長シューは、前記ハウジングの前記下側の下方に延在する、請求項１〜３０のいずれか１項に記載の磁気結合ツール。
【請求項３２】
前記第１のポール延長シュー及び前記第２のポール延長シューは、前記ハウジングから取り外し可能である、請求項３１に記載の磁気結合ツール。
【請求項３３】
前記第１の磁場センサ及び前記第２の磁場センサは、前記第２の永久磁石のエンベロープの外側に位置決めされる、請求項１〜３２のいずれか１項に記載の磁気結合ツール。
【請求項３４】
前記第１の磁場センサは、前記磁気結合ツールの第１の半体内に位置決めされ、
前記第２の磁場センサは、前記磁気結合ツールの第２の半体内に位置決めされる、請求項１〜１９及び２１〜３３のいずれか１項に記載の磁気結合ツール。
【請求項３５】
前記第１のポール延長シューは、前記第１のポール延長シューの前記被加工物係合表面の反対側の磁束検出回路表面に関連付けられ、
前記第１の磁気センサは、前記第１のポール延長シューに関連付けられた前記磁束検出回路の上方に位置決めされる、請求項３１〜３４のいずれか１項に記載の磁気結合ツール。
【請求項３６】
前記ハウジングは第１の凹部を含み、
前記第１のポール延長シューは前記第１の凹部内に受承され、
前記第１の磁気センサは前記第１の凹部の真上に位置決めされる、請求項３５に記載の磁気結合ツール。
【請求項３７】
前記第２のポール延長シューは、前記第２のポール延長シューの前記被加工物係合表面の反対側の磁束検出回路表面に関連付けられ、
前記第２の磁気センサは、前記第２のポール延長シューに関連付けられた前記磁束検出回路の上方に位置決めされる、請求項３１〜３４のいずれか１項に記載の磁気結合ツール。
【請求項３８】
前記ハウジングは第２の凹部を含み、
前記第２のポール延長シューは前記第２の凹部内に受承され、
前記第２の磁気センサは前記第２の凹部の真上に位置決めされる、請求項３５に記載の磁気結合ツール。
【請求項３９】
前記第１の磁場センサ及び前記第２の磁場センサは、前記ハウジング内に位置決めされる、請求項１〜３８のいずれか１項に記載の磁気結合ツール。
【請求項４０】
前記ハウジングによって支持された少なくとも１つの温度センサを更に備え、
前記論理制御回路は、前記少なくとも１つの温度センサに動作可能に結合され、
前記論理制御回路は、前記温度センサの出力に基づいて、前記複数の磁場センサのうちの前記少なくとも１つから受信した前記出力を調整する、請求項１〜３９のいずれか１項に記載の磁気結合ツール。
【請求項４１】
前記第１の磁場センサ及び前記第２の磁場センサはそれぞれ、ベクトル磁力計である、請求項１〜４０のいずれか１項に記載の磁気結合ツール。
【請求項４２】
前記ハウジングによって支持された通信モジュールを更に備え、
前記論理制御回路は、外部制御用電子機器とインタフェース接続するために、前記通信モジュールに動作可能に結合される、請求項１〜４１のいずれか１項に記載の磁気結合ツール。
【請求項４３】
前記磁気結合ツールは更に、複数の消磁用電気巻線を備え、
前記複数の消磁用電気巻線のうちの第１の消磁用電気巻線は、前記複数のポール延長シューのうちの前記第１のポール延長シューの周りに位置決めされ、
前記複数の消磁用電気巻線のうちの第２の消磁用電気巻線は、前記複数のポール延長シューのうちの前記第２のポール延長シューの周りに位置決めされ、
前記論理制御回路は、前記第１の消磁用電気巻線及び前記第２の消磁用電気巻線に動作可能に結合され、
前記論理制御回路は、前記複数の消磁用電気巻線を用いて消磁サイクルを実施するよう構成され、
前記消磁サイクルは、前記第１の消磁用電気巻線及び前記第２の消磁用電気巻線を用いて、ある期間にわたって発振交番磁場を生成することを含む、請求項３１〜３９、４１及び４２のいずれか１項に記載の磁気結合ツール。
【請求項４４】
前記第１のポール延長シュー及び前記第２のポール延長シューはそれぞれ、前記第１及び第２の消磁用電気巻線に被覆された第１の部分を含み、
各前記第１の部分の断面積は、前記第１及び第２の消磁用電気巻線それぞれが励起されたときに生成される磁束の大半、好ましくは全てを、前記第１及び第２の被加工物係合表面それぞれへと配向するために、十分なものである、請求項４３に記載の磁気結合ツール。
【請求項４５】
前記第１の被加工物係合表面及び前記第２の被加工物係合表面はいずれも、前記消磁サイクル中に前記強磁性被加工物に接触し、前記切替式磁束源はオフ状態にある請求項４３又は４４に記載の磁気結合ツール。
【請求項４６】
前記磁気結合ツールの動作状態の指標を提供する出力デバイスを更に備える、請求項１〜４５のいずれか１項に記載の磁気結合ツール。
【請求項４７】
複数の別個の指標を提供する出力デバイスを更に備え、
前記複数の別個の指標は、前記磁気結合ツールの複数の別個の動作状態それぞれに対応する、請求項１〜４５のいずれか１項に記載の磁気結合ツール。
【請求項４８】
前記複数の別個の指標はそれぞれ、前記ハウジングの外部から知覚可能な視覚的指標である、請求項４７に記載の磁気結合ツール。
【請求項４９】
前記出力デバイスは複数のライトを含み、前記複数のライトは、前記複数の別個の指標を提供するよう制御される、請求項４７に記載の磁気結合ツール。
【請求項５０】
強磁性被加工物を持ち上げるためのロボットシステムであって、
前記ロボットシステムは：
基部及び複数の可動アームセグメントを含むロボットアーム；及び
前記基部の反対側の第１の端部において、前記ロボットアームに動作可能に連結される、請求項１〜４９のいずれか１項に記載の磁気結合ツール
を備える、ロボットシステム。
【請求項５１】
磁気結合ツールの少なくとも１つの動作状態を決定する方法であって、
前記方法は：
ハウジングによって支持された切替式磁束源のＮ極に関連する第１の磁束を検出するステップであって、前記切替式磁束源は、第１の永久磁石及び前記第１の永久磁石に対して可動である第２の永久磁石を含む複数の永久磁石を含み、前記第１の磁束は、前記磁気結合ツールの前記Ｎ極の被加工物係合表面から離れた位置において、前記切替式磁束源の第１の側部に向かって検出される、ステップ；
前記切替式磁束源のＳ極に関連する第２の磁束を検出するステップであって、前記第２の磁束は、前記磁気結合ツールの前記Ｓ極の被加工物係合表面から離れた位置において、前記切替式磁束源の第２の側部に向かって検出され、前記第２の側部は前記第１の側部の反対側である、ステップ；並びに
前記磁気結合ツールが第１の動作状態にあるかどうかを、検出された前記第１の磁束及び検出された前記第２の磁束のうちの少なくとも１つに基づいて、決定するステップ
を含む、方法。
【請求項５２】
前記磁気結合ツールの前記第１の動作状態を決定する前記ステップは：
検出された前記第１の磁束が第１の基準を満たすかどうかを決定するステップ；
検出された前記第２の磁束が第２の基準を満たすかどうかを決定するステップ；及び
検出された前記第１の磁束が第１の基準を満たし、かつ検出された前記第２の磁束が第２の基準を満たす場合に、前記磁気結合ツールが前記第１の動作状態にあることを決定するステップ
を含む、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記第１の基準は、前記第１の磁場センサの前記出力が磁束値の第１の範囲内にあることであり、
前記第２の基準は、前記第２の磁場センサの前記出力が磁束値の第２の範囲内にあることである、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
磁束値の前記第１の範囲は、前記強磁性被加工物に対してターゲットゾーンの第１の限界位置に位置決めされた前記第１の被加工物係合表面に対応する、第１の限界値と、前記強磁性被加工物に対して前記ターゲットゾーンの第２の限界位置に位置決めされた前記第１の被加工物係合表面に対応する、第２の限界値とを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
磁束値の前記第２の範囲は、前記強磁性被加工物に対して前記ターゲットゾーンの第１の限界位置に位置決めされた前記第２の被加工物係合表面に対応する、第１の限界値と、前記強磁性被加工物に対して前記ターゲットゾーンの第２の限界位置に位置決めされた前記第２の被加工物係合表面に対応する、第２の限界値とを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
前記第２の基準が満たされ、かつ前記第１の基準が満たされていない場合に、前記第１の被加工物係合表面を含む前記磁気結合ツールの前記第１の側部が、前記強磁性被加工物上の前記ターゲットゾーンの外側に位置決めされていることを決定するステップを更に含む、請求項５２に記載の方法。
【請求項５７】
前記第１の基準が満たされ、かつ前記第２の基準が満たされていない場合に、前記第２の被加工物係合表面を含む前記磁気結合ツールの前記第２の側部が、前記強磁性被加工物上の前記ターゲットゾーンの外側に位置決めされていることを決定するステップを更に含む、請求項５２に記載の方法。
【請求項５８】
前記第１の動作状態は、前記磁気結合ツールがオフ状態にある状態である、請求項５１に記載の方法。
【請求項５９】
前記磁気結合ツールが前記第１の動作状態にあるかどうかを決定する前記ステップは、前記複数の磁場センサのうちの少なくとも１つの出力を第１の閾値と比較するステップを含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記第１の動作状態は、前記複数の被加工物係合表面のうちの少なくとも１つが前記強磁性被加工物に近接している状態である、請求項５１に記載の方法。
【請求項６１】
前記磁気結合ツールが前記第１の動作状態にあるかどうかを決定する前記ステップは、前記複数の磁場センサのうちの少なくとも１つの出力を、前記論理制御回路がアクセス可能なメモリに保存された第２の閾値と比較するステップを含む、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記第１の被加工物係合表面と前記強磁性被加工物との間隔を決定するステップを更に含む、請求項５１に記載の方法。
【請求項６３】
前記強磁性被加工物に対する前記第１の被加工物係合表面及び前記第２の被加工物係合表面の配向を決定するステップを更に含む、請求項５１に記載の方法。
【請求項６４】
前記強磁性被加工物に対する前記第１の被加工物係合表面及び前記第２の被加工物係合表面の前記配向を決定する前記ステップは、前記第１の磁場センサの出力と前記第２の磁場センサの出力とを比較するステップを含む、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
前記磁気結合ツールの前記第１の被加工物係合表面及び前記第２の被加工物係合表面は、前記第１の磁場センサの前記出力及び前記第２の磁場センサの前記出力が第１の基準を満たす場合、前記強磁性被加工物に対して概ね平行である、請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
前記第１の基準は、前記第１の磁場センサの前記出力が、前記第２の磁場センサの前記出力の閾値量以内であることである、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
強磁性被加工物に対して磁気結合するための磁気結合ツールであって、
前記磁気結合ツールは：
ハウジング；
前記ハウジングによって支持され、複数の永久磁石を含む、切替式磁束源であって、前記複数の永久磁石は、第１の永久磁石と、前記第１の永久磁石に対して可動である第２の永久磁石とを含む、切替式磁束源；
被加工物インタフェースをそれぞれ有する、複数のポール延長シューであって、前記複数のポール延長シューは、前記切替式磁束源から磁束を受信するために、前記ハウジングに結合され、受信された前記磁束は、前記複数のポール延長シューの各前記被加工物インタフェースを通して、前記強磁性被加工物に対して利用可能となる、複数のポール延長シュー；
複数の消磁用電気巻線であって、前記複数の消磁用電気巻線のうちの第１の消磁用電気巻線は、前記複数のポール延長シューのうちの第１のポール延長シューの周りに位置決めされ、前記複数の消磁用電気巻線のうちの第２の消磁用電気巻線は、前記複数のポール延長シューのうちの第２のポール延長シューの周りに位置決めされる、複数の消磁用電気巻線；及び
前記切替式磁束源に動作可能に結合された、論理制御回路であって、前記第１の消磁用電気巻線、及び前記第２の消磁用電気巻線、前記論理制御回路は：（ｉ）前記第２の永久磁石を、前記第１の永久磁石に対して第１の配向に位置決めし；（ｉｉ）前記複数の消磁用電気巻線を用いて消磁サイクルを実施するよう構成され、前記消磁サイクルは、前記第１の電気巻線及び前記第２の電気巻線を用いて、ある期間にわたって発振交番磁場を生成することを含む、論理制御回路
を備える、磁気結合ツール。
【請求項６８】
前記第１のポール延長シュー及び前記第２のポール延長シューはそれぞれ、前記第１及び第２の消磁用電気巻線に被覆された第１の部分を含み、
各前記第１の部分の断面積は、前記第１及び第２の消磁用電気巻線それぞれが励起されたときに生成される磁束の大半、好ましくは全てを、前記第１及び第２の被加工物係合表面それぞれへと配向するために、十分なものである、請求項６７に記載の磁気結合ツール。
【請求項６９】
前記第１の被加工物係合表面及び前記第２の被加工物係合表面はいずれも、前記消磁サイクル中に前記強磁性被加工物に接触し、前記切替式磁束源はオフ状態にある、請求項６７又は６８に記載の磁気結合ツール。
【請求項７０】
アーム先端磁気結合ツール（ＥＯＡＭＴ）であって、
前記アーム先端磁気結合ツールは、強磁性被加工物を、前記ツールの作業面に磁気によって固定するために考案されたものであり、
前記アーム先端磁気結合ツールは：
ｉ）オン／オフ切替式磁束源；
ｉｉ）前記磁束源を受承するハウジング構成部品；
ｉｉｉ）少なくとも２つのポール延長シューであって、前記ポール延長シューはそれぞれ、被加工物係合表面と、前記被加工物係合表面の反対側の端部の磁束検出表面とを有し、ここで前記ポール延長シューは、前記ハウジング構成部品に設置されるか、又は前記ハウジング構成部品と一体の部品を少なくとも部分的に形成し、これにより、前記磁束源から磁束を受信して、前記磁束を前記被加工物係合表面において利用可能とする、少なくとも２つのポール延長シュー；
ｉｖ）前記ポール延長シューと同数の、多数の第１の磁場検出センサであって、それぞれ、前記ポール延長シューのうちの関連する１つの前記磁気検出表面から所定の距離だけ離れながらも近接して配置される、第１の磁場検出センサ；及び
ｖ）前記磁場検出センサのうちの１つ以上から出力信号を受信し、１つ以上の前記出力信号から、前記ツールの以下の動作状態のうちの少なくとも１つを決定するよう動作する、論理制御回路
を備え、
前記動作状態は：前記磁束源がオンになっているかオフになっているか；強磁性被加工物が、前記ポール延長シューの前記被加工物係合表面のうちの１つ以上に空間的に近接して存在するかどうか；前記ポール延長シューの前記被加工物係合表面のうちの１つ以上が被加工物に当接しているかどうか；及び前記被加工物係合表面のうちの１つ以上における被加工物の当接が十分であり、所定の位置閾値内であるかどうか、である、アーム先端磁気結合ツール（ＥＯＡＭＴ）。
【請求項７１】
前記第１の磁場センサ及び前記論理制御回路は、更なる（第２の）ハウジング構成部品内に格納され、
前記第２のハウジング構成部品は、好ましくは多部品構成であり、前記第１のハウジング構成部品に固定され、これにより、磁場検出機能及び被加工物‐ツール境界検出機能が統合された、フットプリントが小さなＥＯＡＭＴが提供される、請求項７０に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項７２】
前記磁束源、前記第１のハウジング構成部品、及び前記ポール延長シューは、オン／オフ切替式ダイポール永久磁石ユニット内に含まれる、請求項７０又は７１に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項７３】
前記第１のハウジング構成部品は、中心円筒形ボアを備える強磁性鋼鉄ハウジング構成部品であり、前記中心円筒形ボア内では、直径方向に極形成された２つの円筒形の希土類永久磁石が、前記磁石のうちの一方が前記円筒形ボア内で回転しないように固定され、他方の磁石が、回転可能である前記磁石にインタフェース接続されたアクチュエータ（空気圧式、油圧式、又は電気式）による外部トルクの印加時に自由に回転するように、積層されている、請求項７２に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項７４】
前記ハウジング構成部品は、上側非凹状部分及び下側凹状部分を備え、前記下側凹状部分には、直方体ポールシューが設置され、これにより、前記ポールシューの自由な軸方向末端部に設けられた前記被加工物係合表面に向かう、連続した、空隙を略有しない磁束送達経路が形成され、また前記被加工物係合表面の反対側の前記磁束検出表面が、前記非凹状ハウジング部分の上側末端面に設けられ、前記ハウジングは、略長方形のフットプリントを有する、請求項７２又は７３に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項７５】
前記第１のハウジング構成部品に加えて、第２のハウジング構成部品が設けられ、これは、前記被加工物係合表面の反対側の、前記第１のハウジング構成部品の端部に固定される、請求項７０に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項７６】
前記第２のハウジング構成部品は略非強磁性であり、少なくとも２つの通路を含み、前記通路は好ましくは、前記第１のハウジング構成部品の、前記磁束検出表面の反対側に配置された、末端開口へと延在し、２つの前記第１の磁場検出センサそれぞれを受承する、請求項７５に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項７７】
前記第２のハウジング構成部品はアクチュエータを格納し、前記アクチュエータは、前記第１のハウジング構成部品内に受承された前記回転可能な磁石にインタフェース接続されて、前記磁束源を「オン」及び「オフ」に切り替える、請求項７５又は７６に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項７８】
前記第１の磁場検出センサ（及び追加のいずれの磁場検出センサ）のうちの１つ以上から出力信号を受信して、前記１つ以上の出力信号から前記ツールの動作状態のうちの１つ以上を決定するよう動作可能な、前記論理制御回路は、中央制御基板、好ましくはプリント回路基板を備え、前記基板は、事前にプログラムされた、又はプログラム可能なマイクロプロセッサを、センサ信号のサンプリングのためのアナログ‐デジタルコンバータ（ＡＤＣ）、及び任意のコンディショニング機能と共に内包する、請求項７０に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項７９】
前記中央制御基板の前記論理制御回路は、前記プロセッサのＧＰＩＯ（ｇｅｎｅｒａｌ‐ｐｕｒｐｏｓｅ  ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ：汎用入出力）を、産業用２４Ｖ論理にインタフェース接続するための、追加のトランジスタを備える、請求項７８に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項８０】
前記中央制御基板は、産業用電源から２４Ｖを取り出し、前記２４Ｖを、前記マイクロプロセッサ及び他の回路構成部品が使用するための５Ｖ及び／又は３．３Ｖへと調節するため、並びにこの動作電圧を前記磁場センサに供給するための、電力コンディショニングを更に備える、請求項７９に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項８１】
前記中央制御基板は、通信モジュールを受承するための一連のブランクヘッダを備え、前記通信モジュールは、前記制御基板を、外部の制御用電子機器にインタフェース接続できる、請求項７８〜８０のいずれか１項に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項８２】
前記第１の磁場センサは、ベクトル磁力計、特に、フォームファクタが極めて小さく、かつソリッドステートＩＣで具現化された、ソリッドステート線形ホール効果センサ、又は磁気抵抗センサである、請求項７０に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項８３】
好ましくは１つ以上のＬＥＤの形態の、視覚的状態インジケータを更に備え、
前記視覚的状態インジケータは、前記マイクロプロセッサによって駆動されて、複数のツール状態のうちの事前に定義された１つのツール状態が存在するか又は不在であるとき、例えば：前記磁束源がオン又はオフであるとき；前記磁束源がオンであり、かつターゲットの近接が前記第１の磁場センサによって検出されたとき；前記ツールの前記被加工物係合表面が、ターゲット上の意図されている具体的な領域の外側において、前記被加工物に接触しているとき；及び前記被加工物との前記ツールの係合が閾値限界内であり、安全な磁気結合状態を示しているときを指示する、請求項７０に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項８４】
アーム先端磁気結合ツール（ＥＯＡＭＴ）であって、
前記アーム先端磁気結合ツールは、強磁性被加工物を前記ツールの作業面に磁気によって固定するために考案されたものであり、
前記アーム先端磁気結合ツールは：
ｉ）オン／オフ切替式ダイポール磁束源；
ｉｉ）前記磁束源を受承する第１のハウジング構成部品；
ｉｉｉ）ポール延長シューのペアであって、前記ポール延長シューはそれぞれ、被加工物係合表面を有し、ここで前記ポール延長シューは、前記第１のハウジング構成部品に設置され、これにより、前記磁束源から磁束を受信して、前記磁束を前記被加工物係合表面において利用可能とする、少なくとも２つのポール延長シュー；
ｉｖ）少なくとも１つの、ただし好ましくは前記ポール延長シューと同数の多数の第１の磁場検出センサであって、好ましくは前記ポール延長シューのうちの関連する１つの、前記被加工物係合表面と反対側の端部にある磁気検出表面から、所定の距離だけ離れながらも近接して配置される、第１の磁場検出センサ；
ｖ）消磁用電気巻線のペアであって、それぞれ前記２つのポール延長シューのうちの関連する１つのあるセクションの周りに巻き付けられる、消磁用電気巻線のペア；及び
ｖｉ）（ｉ）前記少なくとも１つの磁場検出センサから出力信号を受信し、１つ以上の前記出力信号から、前記磁束源がオフに切り替えられていることを示す前記ツールの動作状態を決定し、（ｉｉ）前記磁束源のオフ状態の検出後に、前記消磁用電気巻線への電力供給源をオンにし、（ｉｉｉ）前記消磁用電気巻線が所定の時間にわたって発振交番磁場を生成する消磁サイクルを実施するよう動作可能な、論理制御回路
を備える、アーム先端磁気結合ツール（ＥＯＡＭＴ）。
【請求項８５】
前記第１の磁場センサ及び前記論理制御回路は、第２のハウジング構成部品内に格納され、前記第２のハウジング構成部品は、好ましくは多部品構成であり、前記第１のハウジング構成部品に固定され、これにより、被加工物の結合機能、磁場検出機能、被加工物‐ツール境界検出機能、及び消磁機能が統合された、フットプリントが小さなＥＯＡＭＴが提供される、請求項８４に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項８６】
前記磁束源、前記第１のハウジング構成部品、及び前記ポール延長シューは、オン／オフ切替式ダイポール永久磁石ユニット内に含まれる、請求項８４又は８５に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項８７】
前記第１のハウジング構成部品は、中心円筒形ボアを備える強磁性鋼鉄ハウジング構成部品であり、前記中心円筒形ボア内では、直径方向に極形成された２つの円筒形の希土類永久磁石が、前記磁石のうちの一方が前記円筒形ボア内で回転しないように固定され、他方の磁石が、この回転可能な磁石にインタフェース接続されたアクチュエータによる外部トルクの印加時に自由に回転するように、積層されている、請求項８４〜８６のいずれか１項に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項８８】
前記ポール延長シューは、前記第１のハウジング構成部品に着脱可能に固定された第１のポール延長部材と、前記第１の部材に対する延長として着脱可能に固定されて、前記被加工物係合表面を画定する、第２のポール延長部材とを含む、少なくとも２つの構成部品を備える、請求項８４〜８７のいずれか１項に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項８９】
前記消磁用電気巻線は、前記第２のポール延長部材のあるセクションを取り囲む、請求項８８に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項９０】
前記第２のポール延長部材は、被加工物の輪郭又は幾何学的パラメータに適合した、被加工物係合表面を有する、請求項８８又は８９に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項９１】
前記ポール延長シューは、前記消磁用巻線によって被覆されたセクションにおいて、前記消磁用巻線が励起されたときに生成される前記磁束の大半、好ましくは全てを、前記被加工物係合表面へと配向するために十分な断面積を有する、請求項８４〜９０のいずれか１項に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項９２】
前記ポール延長シューは、前記消磁用巻線によって被覆されたセクションにおいて、前記消磁用巻線が励起されたときに生成される前記磁束の大部分を、前記被加工物係合表面へと配向して、前記被加工物係合表面の周りで磁束漏れを生成するために、十分な断面積を有する、請求項８４〜９０のいずれか１項に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項９３】
前記第１のハウジング構成部品は、前記ハウジング構成部品の対向する側部に、上側非凹状部分と、凹状になった下側部分とを備え、
前記ポール延長部材は、前記凹状下側ハウジング部分に設置された直方体であるか、又は前記直方体を備え、これにより、前記上側非凹状ハウジング部分と共に、前記ポール延長シューの自由な軸方向末端部に設けられた前記被加工物係合表面に向かう、連続した、空隙を略有しない磁束送達経路を形成し、また前記被加工物係合表面の反対側の前記磁束検出表面が、前記非凹状ハウジング部分の上側末端面に設けられる、請求項８４〜９２のいずれか１項に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項９４】
前記第１のハウジング構成部品は、前記論理制御回路から前記消磁用電気巻線まで接続リードをガイドするための、貫通孔を備える、請求項９３に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項９５】
前記第２のハウジング構成部品は略非強磁性であり、好ましくは、前記第１のハウジング構成部品の前記貫通孔から前記論理制御回路まで延在する、少なくとも２つの通路を含む、請求項８４〜９４のいずれか１項に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項９６】
前記論理制御回路は、前記ツールがその被加工物係合表面によって前記被加工物に磁気によって固定され、かつ前記磁束源がオフにされて前記被加工物からの分離が実施された後で、前記被加工物の位置に静止したままであるときに、前記消磁サイクルを実施するよう考案されている、請求項８４〜９５のいずれか１項に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項９７】
前記論理制御回路は、中央制御基板、好ましくはプリント回路基板を備え、前記基板は、事前にプログラムされた、又はプログラム可能なマイクロプロセッサと、前記消磁用巻線に消磁用の発振交番磁場を生成させるＡＣ信号を生成するための回路構成とを内包する、請求項９６に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項９８】
前記中央制御基板の前記論理制御回路は、前記プロセッサのＧＰＩＯ（ｇｅｎｅｒａｌ‐ｐｕｒｐｏｓｅ  ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ：汎用入出力）を、産業用２４Ｖ論理にインタフェース接続するための構成部品を備える、請求項９７に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項９９】
前記中央制御基板は更に、産業用電源から２４Ｖを取り出し、前記２４Ｖを、前記消磁サイクルを実施するために前記消磁用電気巻線が必要とする動作値へと調節するための、電力コンディショニングを備える、請求項９８に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項１００】
好ましくは１つ以上のＬＥＤの形態の、視覚的状態インジケータを更に備え、前記視覚的インジケータは、前記マイクロプロセッサによって駆動されて、複数のツール状態のうちの事前に定義された１つのツール状態が存在するか又は不在であるとき、例えば：前記磁束源がオン又はオフであるとき；及び消磁サイクルが実施中であるときを指示する、請求項８４に記載のＥＯＡＭＴ。
【請求項１０１】
前記消磁用電気巻線、及び交換可能なポール延長シュー部材が、前記第１のハウジング構成部品に取り付け可能なモジュール式ユニットを形成し、
前記ポール延長シュー部材は、前記ＥＯＡＭＴを被加工物と磁気結合するにあたって使用したときに、前記ＥＯＡＭＴの磁束送達回路の一部を形成し、また前記ポール延長シュー部材は、前記被加工物の消磁のための前記消磁用巻線を備える、電磁石の一部を形成する、請求項８４〜１００のいずれか１項に記載のＥＯＡＭＴ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２０１７年４月２７日出願の米国仮特許出願第６２／４９０，７０５号「センサ構成を備えた磁気結合ツール」、及び２０１７年４月２７日出願の米国仮特許出願第６２／４９０，７０６号「消磁機能を備えた磁気結合ツール」の利益を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は磁気結合デバイスに関し、上記磁気結合デバイスは、磁気結合デバイスと強磁性被加工物との間の磁気回路の品質、並びに磁気結合デバイスと強磁性被加工物との間の相対位置を示す、１つ以上のパラメータを決定するための、少なくとも１つのセンサを有する。更に、上記磁気結合デバイスは、消磁機能を含んでよい。
【背景技術】
【０００３】
磁場を用いて強磁性ターゲットをデバイスの作業面に引き付ける及び／又は固定する、多数のデバイスが存在する。例としては、被加工物チャック、永久磁石持ち上げ装置、磁気ラッチ、磁気ツールスタンド等といった、磁気クランプデバイスが挙げられる。
【０００４】
一般に、このようなデバイスの大半は、１つ以上の磁束の源を含む。これらの源としては、電磁石、永久電磁石、切替式永久磁石ユニット又は構成、及びこれらの組み合わせが挙げられる。１つ以上の磁石が、上記ターゲットが磁気によって固定されることになるデバイスの１つ以上の作業面に対して供給する磁束を伝達するために、磁気作業回路の作成には、高透磁率ポールシュー又はガイドが使用されることが多い。
【０００５】
多くの用途において、また実際の工作における観点から、このようなデバイスのユーザは主に、作業面においてターゲットに作用する実際の（引張）力を決定することに関心を向け、そうでなければ、デバイスに採用される１つ以上の磁石の定格データにアクセスすることに関心を向け、上記定格データは、磁気作業回路のデバイス内部部品の他の全ての側面が理想的なものであるとして、上記磁石のガウス定格を含む。そして上記ガウス定格により、上記１つ以上の磁石がターゲットに与えることができる理論上の最大引張力を、確立された式を用いて決定でき、ここで、ターゲットのサイズ、幾何学的形状、及び強磁性組成により、ターゲットを磁気的に完全に飽和させることができる。即ち、磁石、ポールシュー及びターゲットからなる回路の外側、特に作業面には、漂遊磁束線が全く、又は無視できる程度にしか存在しないと想定され、ここで、ポールシューとターゲットとの間には「空隙（ａｉｒ  ｇａｐ）」が存在することが多く、これは引張力に悪影響を及ぼす。一部の磁石製造元は、実験室での試験に基づいて、磁石の最大引張力定格値も提供している。
【０００６】
磁気デバイスがターゲットに及ぼす実際の引張力は、磁石のガウス定格から決定できるもの、又は実験によって決定される定格最大引張力とは異なるものとなることが知られている。実際の又は有効な引張力は、ポールシュー‐ターゲット間の境界における不均一な接触（即ち上記境界における空隙の存在）、ポールシュー‐ターゲット間の境界が上記境界の磁束線に対して垂直でないこと、ターゲットが「薄い（ｔｈｉｎ）」寸法を有すること（これは、ターゲット、標的表面の幾何学的形状及びコーティングを通過して外側へと延在する磁束線（漂遊及び磁束漏れ）につながる）等を含む、多数の因子によって低減される。
【０００７】
ロボットアーム及び他の位置決めデバイスを用いて、デバイスをターゲットから離れた動作位置とターゲットに近い動作位置との間で移動させる磁気デバイスにおいては、引張力以外の更なる因子、例えばデバイスの作業面がターゲットの特定の領域又はゾーンに対面するような、デバイスの正確な位置決めの必要性を考慮する必要があり、上記領域又はゾーンは、プレート又は薄型シート金属打抜き加工物のような単純な幾何学的形状から、エンジンカムシャフトといった、より複雑な多曲面形状にまで及び得る。
【０００８】
これらの変数のうちの多くは、このような磁気デバイスの使用において予測が困難又は不可能であるため、ターゲットがデバイスの作業面に安全に取り付けられ、また取り付けられたままであるかどうか、及び引張力が安全又は定格閾値内のままであるかどうかに関して、磁気作業回路の外部部品に関連する定性的及び定量的パラメータに関する使用時のリアルタイムの情報を得るために、多様な操作方法及び測定システムが提案され、このような磁気デバイスに組み込まれている。
【０００９】
磁気グリッパは、産業的オートメーションにおいて鋼鉄製被加工物を取り扱うための一般的なツールである。これらは、大きな保持力を達成し、またロボットシステムへの組み込みが比較的簡単であるが、以下のような具体的な課題を有する。産業分野で利用される多くの磁気グリッパは、空気圧式アクチュエータによって動力供給される。これにより、大半の磁気グリッパと、完全に自動化されたプロセスの制御用電子機器とのインタフェース接続が妨げられる。磁気グリッパと制御用電子機器との間のインタフェース接続がなければ、ロボット（及びオペレータ）にとって、ツールの状態又は被加工物の取り扱い性能に関する磁気グリッパからのフィードバックを得る容易な方法がなくなる。
【００１０】
産業分野において、上記に関する１つの一般的な方法は、磁気グリッパの外側に追加のセンサを設けることにより、ツールが完全にオン若しくは完全にオフになったとき、又はターゲットである部品が磁気グリッパの作業面に接触したとき等といった、様々なツールの状態を検出することである。センサを追加するというこのような方法は機能するものの、多数の追加の特定機能用センサを追加するにはコストがかかる。更に、ツールの外側に追加されたセンサは、ロボットの運動、動作、及び周囲環境からの損傷に弱い。また、追加のセンサによって配線が複雑になり、これによりロボットアームの組み込みがより高コストかつ困難になる。
【００１１】
磁気結合デバイスと被加工物との間のレイアウト及びインタフェース接続にかかわらず、このようなデバイスによる取り扱い中に磁場に曝露された強磁性被加工物は、特に被加工物をデバイスに固定して保持するために十分な引張力を生成するために強い磁場を使用する場合に、この取り扱い動作に由来する残留磁気を保持することがよく知られている。これに関連して、多くの場合、例えば磁気による取り扱いの後に被加工物を機械加工する場合、又は残留磁気が後の被加工物の使用に干渉し得る場合、このような被加工物が、残留磁気を全く有しない又は実現可能な程度まで有しないことが望ましい。
【００１２】
同様に、例えば被加工物が十分に小さい場合には被加工物をＡＣ給電消磁チャンバ（若しくはコイル）の磁場に通すことによって、又は消磁コイルを備えるツールを、低い強度の交番磁場（これが最終的に被加工物から残留磁気を除去する）を生成しながら部品上で移動させることによって、被加工物を低い強度の交番磁場に曝露することにより、被加工物を消磁できることが知られている。
【００１３】
このような方法論の１つの問題は、これらの方法論が、この操作を実施するために、被加工物の取り扱い／機械加工ルーチン中の別個の専用の追加加工ステップ、及び／又は別個の（追加の）ツール／デバイスを必要とすることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
以上の背景に対して、また特に、グリッパ及び被加工物移送設備等のロボットアーム先端（ｅｎｄ  ｏｆ  ａｒｍ：ＥＯＡ）磁気結合ツールへの、センサの組み込みによって提示される、更なる困難を考慮して、磁気結合ツールへのフィードバック手段の組み込みを可能とするよう構成されたデバイス（又はツール）を提供することにより、優れた動作及びロボット光学における磁気技術の使用を可能とすることが望まれている。例示的なフィードバック手段としては、ターゲット（即ち被加工物）がツールの作業面に適切に磁気によって保持されているかどうかの指標、アーム先端磁気ツール（ｅｎｄ‐ｏｆ‐ａｒｍ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｔｏｏｌ：ＥＯＡＭＴ）と被加工物との間の結合の品質の指標、例えば被加工物のターゲットゾーンにおける所定の閾値内でのツールの正確な位置決め、ＥＯＡＭＴに対するターゲット被加工物の近接度の検出、及び他の因子が挙げられる。更に、磁気結合ツールに、改善された消磁機能を設けることも望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本開示の実施形態は、強磁性被加工物を持ち上げる、輸送する、及び／又は保持するための、磁気カプラに関する。
【００１６】
本開示のある例示的な実施形態では、強磁性被加工物に磁気結合するための、磁気結合ツールが提供される。上記磁気結合ツールは、ハウジングと、上記ハウジングによって支持され、複数の永久磁石を含む、切替式磁束源とを備える。上記複数の永久磁石は、第１の永久磁石と、上記第１の永久磁石に対して可動である第２の永久磁石とを含む。上記磁気結合ツールは更に、上記ハウジングによって支持され、上記切替式磁束源に磁気結合された、複数の被加工物係合表面を備える。上記複数の被加工物係合表面は、上記強磁性被加工物に接触するよう適合される。上記複数の被加工物係合表面のうちの第１の被加工物係合表面は、上記磁気結合ツールのＮ極に対応し、上記複数の被加工物係合表面のうちの第２の被加工物係合表面は、上記磁気結合ツールのＳ極に対応する。上記磁気結合ツールは更に、上記ハウジングによって支持された複数の磁場センサを備える。上記複数の磁場センサのうちの第１の磁場センサは、上記複数の被加工物係合表面のうちの上記第１の被加工物係合表面に関連する第１の磁束を監視するよう位置決めされ、上記複数の磁場センサのうちの第２の磁場センサは、上記複数の被加工物係合表面のうちの上記第２の被加工物係合表面に関連する第２の磁束を監視するよう位置決めされる。上記磁気結合ツールは更に、上記複数の磁場センサに動作可能に結合された論理制御回路を備える。上記論理制御回路は、上記複数の磁場センサのうちの少なくとも１つからの出力に基づいて、上記磁気結合ツールの少なくとも１つの動作状態を決定するよう構成される。
【００１７】
上記実施形態のある例では、上記論理制御回路は、上記切替式磁束源がオフ状態にあるかどうかを決定するよう構成される。上記例のある変形例では、上記論理制御回路は、上記複数の磁場センサのうちの少なくとも１つの出力を、上記論理制御回路がアクセス可能なメモリに保存された第１の閾値と比較することによって、上記切替式磁束源がオフ状態にあるかどうかを決定する。
【００１８】
上記実施形態の別の例では、上記論理制御回路は、上記複数の被加工物係合表面のうちの少なくとも１つが上記強磁性被加工物に近接しているかどうかを決定するよう構成される。上記例のある変形例では、上記論理制御回路は、上記複数の磁場センサのうちの少なくとも１つの出力を、上記論理制御回路がアクセス可能なメモリに保存された第２の閾値と比較することによって、上記複数の被加工物係合表面のうちの少なくとも１つが上記強磁性被加工物に近接しているかどうかを決定する。
【００１９】
上記実施形態の更なる例では、上記論理制御回路は、上記第１の被加工物係合表面と上記強磁性被加工物との間隔を決定するよう構成される。上記例のある変形例では、上記第１の被加工物係合表面と上記強磁性被加工物との上記間隔は、上記第１の磁場センサの出力を、上記論理制御回路がアクセス可能なメモリに保存された少なくとも１つの閾値と比較することによって、決定される。
【００２０】
上記実施形態の更に別の例では、上記論理制御回路は、上記強磁性被加工物に対する上記第１の被加工物係合表面及び上記第２の被加工物係合表面の配向を決定するよう構成される。上記例のある変形例では、上記強磁性被加工物に対する上記第１の被加工物係合表面及び上記第２の被加工物係合表面の上記配向は、上記第１の磁場センサの出力を上記第２の磁場センサの出力と比較することによって決定される。上記例の更なる変形例では、上記第１の被加工物係合表面と上記強磁性被加工物との間の第１の間隔、及び上記第２の被加工物係合表面と上記強磁性被加工物との間の第２の間隔は、上記第１の磁場センサの上記出力及び上記第２の磁場センサの上記出力が第１の基準を満たす場合に、上記論理制御回路によって、概ね等しいと決定される。上記例のまた更なる変形例では、上記第１の基準は、上記第１の磁場センサの上記出力が、上記第２の磁場センサの上記出力の閾値量以内であることである。
【００２１】
上記実施形態のまた別の例では、上記論理制御回路は、上記強磁性被加工物に対する上記第１の被加工物係合表面及び上記第２の被加工物係合表面の配置が、上記強磁性被加工物のターゲットゾーン内にあるかどうかを決定するよう構成される。上記例のある変形例では、上記強磁性被加工物に対する上記第１の被加工物係合表面及び上記第２の被加工物係合表面の上記配置は、上記第１の磁場センサの出力が第１の基準を満たし、かつ上記第２の磁場センサの出力が第２の基準を満たす場合に、上記強磁性被加工物のターゲットゾーン内にあると決定される。上記例の更なる変形例では、上記第１の基準は、上記第１の磁場センサの上記出力が磁束値の第１の範囲内にあることであり、上記第２の基準は、上記第２の磁場センサの上記出力が磁束値の第２の範囲内にあることである。上記例のまた更なる変形例では、磁束値の上記第１の範囲は、上記強磁性被加工物に対して上記ターゲットゾーンの第１の限界位置に位置決めされた上記第１の被加工物係合表面に対応する、第１の限界値と、上記強磁性被加工物に対して上記ターゲットゾーンの第２の限界位置に位置決めされた上記第１の被加工物係合表面に対応する、第２の限界値とを含む。上記例のまた更なる変形例では、磁束値の上記第２の範囲は、上記強磁性被加工物に対して上記ターゲットゾーンの第１の限界位置に位置決めされた上記第２の被加工物係合表面に対応する、第１の限界値と、上記強磁性被加工物に対して上記ターゲットゾーンの第２の限界位置に位置決めされた上記第２の被加工物係合表面に対応する、第２の限界値とを含む。また更に別の変形例では、上記論理制御回路は、上記第２の基準が満たされ、かつ上記第１の基準が満たされていない場合に、上記第１の被加工物係合表面を含む上記磁気結合ツールの第１の端部が上記ターゲットゾーンの外側に位置決めされていることを決定する。また更なる変形例では、上記論理制御回路は、上記第１の基準が満たされ、かつ上記第２の基準が満たされていない場合に、上記第２の被加工物係合表面を含む上記磁気結合ツールの第２の端部が上記ターゲットゾーンの外側に位置決めされていることを決定する。
【００２２】
上記実施形態のまた更に別の例では、上記論理制御回路は、上記強磁性被加工物に対する上記第１の被加工物係合表面及び上記第２の被加工物係合表面の配向を、２つの回転軸において、上記複数の磁場センサの上記出力に基づいて決定するよう構成される。上記例のある変形例では、上記複数の磁場センサは、第３の磁場センサ及び第４の磁場センサを含む。上記第１の磁場センサは、上記磁気結合ツールの左半分に位置決めされる。上記第２の磁場センサは、上記磁気結合ツールの右半分に位置決めされる。上記第３の磁場センサは、上記磁気結合ツールの前半に位置決めされ、上記前半は、上記左半分の第１の部分と、上記右半分の第１の部分とを含む。上記第４の磁場センサは、上記磁気結合ツールの後半に位置決めされ、上記後半は、上記左半分の第２の部分と、上記右半分の第２の部分とを含む。上記論理制御回路は、上記強磁性被加工物に対する上記第１の被加工物係合表面及び上記第２の被加工物係合表面の上記配向を、２つの回転軸において、上記第１の磁場センサ、上記第２の磁場センサ、上記第３の磁場センサ、及び上記第４の磁場センサそれぞれの上記出力に基づいて決定する。上記例の別の変形例では、上記論理制御回路は、上記強磁性被加工物に対する上記第１の被加工物係合表面及び上記第２の被加工物係合表面の上記配向を、２つの回転軸において、上記複数の磁場センサの上記出力に基づいて決定するよう構成され、上記第１の磁場センサ及び上記第２の磁場センサはそれぞれ、３次元磁場センサである。上記例の更に別の変形例では、上記論理制御回路は更に、上記磁気結合ツールと上記強磁性被加工物との間隔を決定するよう構成される。また更なる変形例では、上記論理制御回路は、上記磁気結合ツールと上記強磁性被加工物との上記間隔を、上記強磁性被加工物に対する上記磁気結合ツールの上記配向とは独立して決定するよう構成される。
【００２３】
また更なる例では、上記論理制御回路は、ポール延長シューの上記被加工物係合表面のうちの１つ以上が、被加工物に当接しているかどうか、及び上記被加工物係合表面のうちの１つ以上における被加工物の当接が十分であり、所定の位置閾値内であるかどうかを決定するよう構成される。
【００２４】
更に別の例では、上記磁気結合ツールは更に、上記第２の永久磁石を上記第１の永久磁石に対して移動させるために、上記第２の永久磁石に動作可能に結合された、アクチュエータを備える。上記例のある変形例では、上記アクチュエータはステッピングモータである。上記例の別の変形例では、上記論理制御回路は、上記第１の永久磁石に対する上記第２の永久磁石の配向を制御するために、上記アクチュエータに動作可能に結合される。
【００２５】
上記実施形態のまた別の例では、上記第２の永久磁石は、上記第１の永久磁石に対する上記第２の永久磁石の位置を変更するために、上記第２の永久磁石と交差する軸の周りで、上記第１の永久磁石に対して回転可能である。
【００２６】
上記実施形態のまた更に別の例では、上記第２の永久磁石は、上記第１の永久磁石に対する上記第２の永久磁石の位置を変更するために、上記第２の永久磁石と交差しない関係にある軸の周りで、上記第１の永久磁石に対して回転可能である。上記例のある変形例では、上記磁気結合ツールは更に、上記ハウジングによって支持された第１のプラッタと、上記ハウジングによって支持された第２のプラッタとを備える。上記第２のプラッタは、上記第１の永久磁石に対する上記第２の永久磁石の位置を変更するために、上記第１のプラッタに対して移動可能である。上記第１のプラッタは、上記第１の永久磁石を含む第１の複数の離間した永久磁石を備え、上記第１の複数の離間した永久磁石はそれぞれ、Ｎ極側及びＳ極側を有し、第１の複数のポール部分は、上記第１の複数の永久磁石のうちの隣接した永久磁石の間に介在し、上記第１の複数の永久磁石は、上記第１の複数のポール部分の各ポール部分が、上記第１の複数の永久磁石のうちの２つの永久磁石の上記Ｎ極側に隣接するＮ極部分、及び上記第１の複数の永久磁石のうちの２つの永久磁石の上記Ｓ極側に隣接するＳ極部分のうちの一方となるように、配設される。上記第２のプラッタは、上記第２の永久磁石を含む第２の複数の離間した永久磁石を備え、上記第２の複数の離間した永久磁石はそれぞれ、Ｎ極側及びＳ極側を有し、第２の複数のポール部分は、上記第２の複数の永久磁石のうちの隣接した永久磁石の間に介在し、上記第２の複数の永久磁石は、上記第２の複数のポール部分の各ポール部分が、上記第２の複数の永久磁石のうちの２つの永久磁石の上記Ｎ極側に隣接するＮ極部分、及び上記第２の複数の永久磁石のうちの２つの永久磁石の上記Ｓ極側に隣接するＳ極部分のうちの一方となるように、配設され、上記第１の磁気センサは、上記第２のプラッタの上記Ｎ極部分のうちの１つと関連し、上記第２の磁気センサは、上記第２のプラッタの上記Ｓ極部分のうちの１つと関連する。
【００２７】
上記実施形態のまた別の例では、上記磁気結合ツールは更に、上記ハウジングによって支持された複数のポール延長シューを備える。上記複数のポール延長シューは、上記第１の被加工物係合表面を含む第１のポール延長シューと、上記第２の被加工物係合表面を含む第２のポール延長シューとを含み、上記ハウジングは、上記第１のポール延長シューと上記第２のポール延長シューとの間に位置決めされた下側を含み、上記第１のポール延長シュー及び上記第２のポール延長シューは、上記ハウジングの上記下側の下方に延在する。上記例のある変形例では、上記第１のポール延長シュー及び上記第２のポール延長シューは、上記ハウジングから取り外し可能である。
【００２８】
上記実施形態のまた更なる例では、上記第１の磁場センサ及び上記第２の磁場センサは、上記第２の永久磁石のエンベロープの外側に位置決めされる。
【００２９】
上記実施形態の別の例では、上記第１の磁場センサは、上記磁気結合ツールの第１の半体内に位置決めされ、上記第２の磁場センサは、上記磁気結合ツールの第２の半体内に位置決めされる。上記例のある変形例では、上記第１のポール延長シューは、上記第１のポール延長シューの上記被加工物係合表面の反対側の磁束検出回路表面に関連付けられ、上記第１の磁気センサは、上記第１のポール延長シューに関連付けられた上記磁束検出回路の上方に位置決めされる。上記例の別の変形例では、上記ハウジングは第１の凹部を含み、上記第１のポール延長シューは上記第１の凹部内に受承され、上記第１の磁気センサは上記第１の凹部の真上に位置決めされる。上記例の別の変形例では、上記第２のポール延長シューは、上記第２のポール延長シューの上記被加工物係合表面の反対側の磁束検出回路表面に関連付けられ、上記第２の磁気センサは、上記第２のポール延長シューに関連付けられた上記磁束検出回路の上方に位置決めされる。上記例の更なる変形例では、上記ハウジングは第２の凹部を含み、上記第２のポール延長シューは上記第２の凹部内に受承され、上記第２の磁気センサは上記第２の凹部の真上に位置決めされる。
【００３０】
上記実施形態の更なる例では、上記第１の磁場センサ及び上記第２の磁場センサは、上記ハウジング内に位置決めされる。
【００３１】
上記実施形態のまた更なる例では、上記磁気結合ツールは更に、上記ハウジングによって支持された少なくとも１つの温度センサを備え、上記論理制御回路は、上記少なくとも１つの温度センサに動作可能に結合され、上記論理制御回路は、上記温度センサの出力に基づいて、上記複数の磁場センサのうちの上記少なくとも１つから受信した上記出力を調整する。
【００３２】
上記実施形態のまた更なる例では、上記第１の磁場センサ及び上記第２の磁場センサはそれぞれ、ベクトル磁力計である。
【００３３】
上記実施形態のまた別の例では、上記磁気結合ツールは更に、上記ハウジングによって支持された通信モジュールを備え、上記論理制御回路は、外部制御用電子機器とインタフェース接続するために、上記通信モジュールに動作可能に結合される。
【００３４】
上記実施形態の別の例では、上記磁気結合ツールは更に、複数の消磁用電気巻線を備える。上記複数の消磁用電気巻線のうちの第１の消磁用電気巻線は、上記複数のポール延長シューのうちの上記第１のポール延長シューの周りに位置決めされる。上記複数の消磁用電気巻線のうちの第２の消磁用電気巻線は、上記複数のポール延長シューのうちの上記第２のポール延長シューの周りに位置決めされる。上記論理制御回路は、上記第１の消磁用電気巻線及び上記第２の消磁用電気巻線に動作可能に結合される。上記論理制御回路は、上記複数の消磁用電気巻線を用いて消磁サイクルを実施するよう構成される。上記消磁サイクルは、上記第１の消磁用電気巻線及び上記第２の消磁用電気巻線を用いて、ある期間にわたって発振交番磁場を生成することを含む。上記例のある変形例では、上記第１のポール延長シュー及び上記第２のポール延長シューはそれぞれ、上記第１及び第２の消磁用電気巻線に被覆された第１の部分を含み、各上記第１の部分の断面積は、上記第１及び第２の消磁用電気巻線それぞれが励起されたときに生成される磁束の大半、好ましくは全てを、上記第１及び第２の被加工物係合表面それぞれへと配向するために、十分なものである。上記例の別の変形例では、上記第１の被加工物係合表面及び上記第２の被加工物係合表面はいずれも、上記消磁サイクル中に上記強磁性被加工物に接触し、上記切替式磁束源はオフ状態にある。
【００３５】
上記実施形態の更に別の例では、上記磁気結合デバイスは更に、上記磁気結合デバイスの動作状態の指標を提供する出力デバイスを備える。
【００３６】
上記実施形態の更なる例では、上記磁気結合デバイスは更に、複数の別個の指標を提供する出力デバイスを備え、上記複数の別個の指標は、上記磁気結合デバイスの複数の別個の動作状態それぞれに対応する。上記例のある変形例では、上記複数の別個の指標はそれぞれ、上記ハウジングの外部から知覚可能な視覚的指標である。上記例の別の変形例では、上記出力デバイスは複数のライトを含み、上記複数のライトは、上記複数の別個の指標を提供するよう制御される。
【００３７】
本開示の別の例示的実施形態では、強磁性被加工物を持ち上げるためのロボットシステムが提供される。上記ロボットシステムは、基部及び複数の可動アームセグメントを含むロボットアームと、上述の実施形態、例、及び変形例のうちのいずれか１つに記載の磁気結合デバイスとを備え、上記磁気結合デバイスは、上記基部の反対側の第１の端部において、上記ロボットアームに動作可能に連結される。
【００３８】
本開示の更なる例示的実施形態では、磁気結合ツールの少なくとも１つの動作状態を決定する方法が提供される。上記方法は：ハウジングによって支持された切替式磁束源のＮ極に関連する第１の磁束を検出するステップであって、上記切替式磁束源は、第１の永久磁石及び上記第１の永久磁石に対して可動である第２の永久磁石を含む複数の永久磁石を含み、上記第１の磁束は、上記磁気結合ツールの上記Ｎ極の被加工物係合表面から離れた位置において、上記切替式磁束源の第１の側部に向かって検出される、ステップ；上記切替式磁束源のＳ極に関連する第２の磁束を検出するステップであって、上記第２の磁束は、上記磁気結合ツールの上記Ｓ極の被加工物係合表面から離れた位置において、上記切替式磁束源の第２の側部に向かって検出され、上記第２の側部は上記第１の側部の反対側である、ステップ；並びに上記磁気結合ツールが第１の動作状態にあるかどうかを、検出された上記第１の磁束及び検出された上記第２の磁束のうちの少なくとも１つに基づいて、決定するステップを含む。
【００３９】
上記実施形態のある例では、上記磁気結合ツールの上記第１の動作状態を決定する上記ステップは：検出された上記第１の磁束が第１の基準を満たすかどうかを決定するステップ；検出された上記第２の磁束が第２の基準を満たすかどうかを決定するステップ；及び検出された上記第１の磁束が第１の基準を満たし、かつ検出された上記第２の磁束が第２の基準を満たす場合に、上記磁気結合ツールが上記第１の動作状態にあることを決定するステップを含む。上記例のある変形例では、上記第１の基準は、上記第１の磁場センサの上記出力が磁束値の第１の範囲内にあることであり、上記第２の基準は、上記第２の磁場センサの上記出力が磁束値の第２の範囲内にあることである。上記例の更なる変形例では、磁束値の上記第１の範囲は、上記強磁性被加工物に対してターゲットゾーンの第１の限界位置に位置決めされた上記第１の被加工物係合表面に対応する、第１の限界値と、上記強磁性被加工物に対して上記ターゲットゾーンの第２の限界位置に位置決めされた上記第１の被加工物係合表面に対応する、第２の限界値とを含む。上記例のまた更なる変形例では、磁束値の上記第２の範囲は、上記強磁性被加工物に対して上記ターゲットゾーンの第１の限界位置に位置決めされた上記第２の被加工物係合表面に対応する、第１の限界値と、上記強磁性被加工物に対して上記ターゲットゾーンの第２の限界位置に位置決めされた上記第２の被加工物係合表面に対応する、第２の限界値とを含む。別の変形例では、上記方法は更に、上記第２の基準が満たされ、かつ上記第１の基準が満たされていない場合に、上記第１の被加工物係合表面を含む上記磁気結合ツールの上記第１の側部が、上記強磁性被加工物上の上記ターゲットゾーンの外側に位置決めされていることを決定するステップを含む。上記例の別の変形例では、上記方法は更に、上記第１の基準が満たされ、かつ上記第２の基準が満たされていない場合に、上記第２の被加工物係合表面を含む上記磁気結合ツールの上記第２の側部が、上記強磁性被加工物上の上記ターゲットゾーンの外側に位置決めされていることを決定するステップを含む。
【００４０】
上記実施形態の別の例では、上記第１の動作状態は、上記磁気結合ツールがオフ状態にある状態である。上記例のある変形例では、上記磁気結合ツールが上記第１の動作状態にあるかどうかを決定する上記ステップは、上記複数の磁場センサのうちの少なくとも１つの出力を第１の閾値と比較するステップを含む。
【００４１】
上記実施形態のまた別の例では、上記第１の動作状態は、上記複数の被加工物係合表面のうちの少なくとも１つが上記強磁性被加工物に近接している状態である。上記例のある変形例では、上記磁気結合ツールが上記第１の動作状態にあるかどうかを決定する上記ステップは、上記複数の磁場センサのうちの少なくとも１つの出力を、上記論理制御回路がアクセス可能なメモリに保存された第２の閾値と比較するステップを含む。
【００４２】
上記実施形態の更に別の例では、上記方法は更に、上記第１の被加工物係合表面と上記強磁性被加工物との間隔を決定するステップを含む。
【００４３】
上記実施形態のまた更なる例では、上記方法は更に、上記強磁性被加工物に対する上記第１の被加工物係合表面及び上記第２の被加工物係合表面の配向を決定するステップを含む。上記例のある変形例では、上記強磁性被加工物に対する上記第１の被加工物係合表面及び上記第２の被加工物係合表面の上記配向を決定する上記ステップは、上記第１の磁場センサの出力と上記第２の磁場センサの出力とを比較するステップを含む。上記例の別の変形例では、上記磁気結合ツールの上記第１の被加工物係合表面及び上記第２の被加工物係合表面は、上記第１の磁場センサの上記出力及び上記第２の磁場センサの上記出力が第１の基準を満たす場合、上記強磁性被加工物に対して概ね平行である。上記例のまた更なる変形例では、上記第１の基準は、上記第１の磁場センサの上記出力が、上記第２の磁場センサの上記出力の閾値量以内であることである。
【００４４】
本開示のまた更なる例示的実施形態では、強磁性被加工物に対して磁気結合するための磁気結合ツールが提供される。上記磁気結合ツールは：ハウジング；上記ハウジングによって支持され、複数の永久磁石を含む、切替式磁束源であって、上記複数の永久磁石は、第１の永久磁石と、上記第１の永久磁石に対して可動である第２の永久磁石とを含む、切替式磁束源；被加工物インタフェースをそれぞれ有する、複数のポール延長シューであって、上記複数のポール延長シューは、上記切替式磁束源から磁束を受信するために、上記ハウジングに結合され、受信された上記磁束は、上記複数のポール延長シューの各上記被加工物インタフェースを通して、上記強磁性被加工物に対して利用可能となる、複数のポール延長シュー；複数の消磁用電気巻線であって、上記複数の消磁用電気巻線のうちの第１の消磁用電気巻線は、上記複数のポール延長シューのうちの第１のポール延長シューの周りに位置決めされ、上記複数の消磁用電気巻線のうちの第２の消磁用電気巻線は、上記複数のポール延長シューのうちの第２のポール延長シューの周りに位置決めされる、複数の消磁用電気巻線；及び上記切替式磁束源に動作可能に結合された、論理制御回路を備える。上記第１の消磁用電気巻線、及び上記第２の消磁用電気巻線、上記論理制御回路は：（ｉ）上記第２の永久磁石を、上記第１の永久磁石に対して第１の配向に位置決めし；（ｉｉ）上記複数の消磁用電気巻線を用いて消磁サイクルを実施するよう構成され、上記消磁サイクルは、上記第１の電気巻線及び上記第２の電気巻線を用いて、ある期間にわたって発振交番磁場を生成することを含む。
【００４５】
上記実施形態のある例では、上記第１のポール延長シュー及び上記第２のポール延長シューはそれぞれ、上記第１及び第２の消磁用電気巻線に被覆された第１の部分を含み、各上記第１の部分の断面積は、上記第１及び第２の消磁用電気巻線それぞれが励起されたときに生成される磁束の大半、好ましくは全てを、上記第１及び第２の被加工物係合表面それぞれへと配向するために、十分なものである。
【００４６】
上記実施形態の別の例では、上記第１の被加工物係合表面及び上記第２の被加工物係合表面はいずれも、上記消磁サイクル中に上記強磁性被加工物に接触し、上記切替式磁束源はオフ状態にある。
【００４７】
本開示の更なる例示的実施形態では、アーム先端磁気結合ツール（ＥＯＡＭＴ）が提供され、上記アーム先端磁気結合ツールは、強磁性被加工物を、上記ツールの作業面に磁気によって固定するために考案されたものである。上記アーム先端磁気結合ツールは：オン／オフ切替式磁束源；上記磁束源を受承するハウジング構成部品；少なくとも２つのポール延長シューであって、上記ポール延長シューはそれぞれ、被加工物係合表面と、上記被加工物係合表面の反対側の端部の磁束検出表面とを有し、ここで上記ポール延長シューは、上記ハウジング構成部品に設置されるか、又は上記ハウジング構成部品と一体の部品を少なくとも部分的に形成し、これにより、上記磁束源から磁束を受信して、上記磁束を上記被加工物係合表面において利用可能とする、少なくとも２つのポール延長シュー；上記ポール延長シューと同数の、多数の第１の磁場検出センサであって、それぞれ、上記ポール延長シューのうちの関連する１つの上記磁気検出表面から所定の距離だけ離れながらも近接して配置される、第１の磁場検出センサ；及び上記磁場検出センサのうちの１つ以上から出力信号を受信し、１つ以上の上記出力信号から、上記ツールの以下の動作状態のうちの少なくとも１つを決定するよう動作する、論理制御回路を備え、上記動作状態は：上記磁束源がオンになっているかオフになっているか；強磁性被加工物が、上記ポール延長シューの上記被加工物係合表面のうちの１つ以上に空間的に近接して存在するかどうか；上記ポール延長シューの上記被加工物係合表面のうちの１つ以上が被加工物に当接しているかどうか；及び上記被加工物係合表面のうちの１つ以上における被加工物の当接が十分であり、所定の位置閾値内であるかどうか、である。
【００４８】
上記実施形態のある例では、上記第１の磁場センサ及び上記論理制御回路は、更なる（第２の）ハウジング構成部品内に格納され、上記第２のハウジング構成部品は、好ましくは多部品構成であり、上記第１のハウジング構成部品に固定され、これにより、磁場検出機能及び被加工物‐ツール境界検出機能が統合された、フットプリントが小さなＥＯＡＭＴが提供される。
【００４９】
上記実施形態の別の例では、上記磁束源、上記第１のハウジング構成部品、及び上記ポール延長シューは、オン／オフ切替式ダイポール永久磁石ユニット内に含まれる。上記例のある変形例では、上記第１のハウジング構成部品は、中心円筒形ボアを備える強磁性鋼鉄ハウジング構成部品であり、上記中心円筒形ボア内では、直径方向に極形成された２つの円筒形の希土類永久磁石が、上記磁石のうちの一方が上記円筒形ボア内で回転しないように固定され、他方の磁石が、この回転可能な磁石にインタフェース接続されたアクチュエータ（空気圧式、油圧式、又は電気式）による外部トルクの印加時に自由に回転するように、積層されている。上記例の別の変形例では、上記ハウジング構成部品は、上側非凹状部分及び下側凹状部分を備え、上記下側凹状部分には、直方体ポールシューが設置され、これにより、上記ポールシューの自由な軸方向末端部に設けられた上記被加工物係合表面に向かう、連続した、空隙を略有しない磁束送達経路が形成され、また上記被加工物係合表面の反対側の上記磁束検出表面が、上記非凹状ハウジング部分の上側末端面に設けられ、上記ハウジングは、略長方形のフットプリントを有する。
【００５０】
上記実施形態の更なる例では、上記第１のハウジング構成部品に加えて、第２のハウジング構成部品が設けられ、これは、上記被加工物係合表面の反対側の、上記第１のハウジング構成部品の端部に固定される。上記例のある変形例では、上記第２のハウジング構成部品は略非強磁性であり、少なくとも２つの通路を含み、上記通路は好ましくは、上記第１のハウジング構成部品の、上記磁束検出表面の反対側に配置された、末端開口へと延在し、２つの上記第１の磁場検出センサそれぞれを受承する。上記例の別の変形例では、上記第２のハウジング構成部品はアクチュエータを格納し、上記アクチュエータは、上記第１のハウジング構成部品内に受承された上記回転可能な磁石にインタフェース接続されて、上記磁束源を「オン」及び「オフ」に切り替える。
【００５１】
また更なる変形例では、上記第１の磁場検出センサ（及び追加のいずれの磁場検出センサ）のうちの１つ以上から出力信号を受信して、上記１つ以上の出力信号から上記ツールの動作状態のうちの１つ以上を決定するよう動作可能な、上記論理制御回路は、中央制御基板、好ましくはプリント回路基板を備え、上記基板は、事前にプログラムされた、又はプログラム可能なマイクロプロセッサを、センサ信号のサンプリングのためのアナログ‐デジタルコンバータ（ＡＤＣ）、及び任意のコンディショニング機能と共に内包する。上記例のある変形例では、上記中央制御基板の上記論理制御回路は、上記プロセッサのＧＰＩＯ（ｇｅｎｅｒａｌ‐ｐｕｒｐｏｓｅ  ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ：汎用入出力）を、産業用２４Ｖ論理にインタフェース接続するための、追加のトランジスタを備える。上記例の別の変形例では、上記中央制御基板は更に、産業用電源から２４Ｖを取り出し、これを、上記マイクロプロセッサ及び他の回路構成部品が使用するための５Ｖ及び／又は３．３Ｖへと調節するため、並びにこの動作電圧を上記磁場センサに供給するための、電力コンディショニングを備える。上記例の更に別の変形例では、上記中央制御基板は、通信モジュールを受承するための一連のブランクヘッダを備え、上記通信モジュールは、上記制御基板を、外部の制御用電子機器にインタフェース接続できる。
【００５２】
上記実施形態のまた別の例では、上記第１の磁場センサは、ベクトル磁力計、特に、フォームファクタが極めて小さく、かつソリッドステートＩＣで具現化された、ソリッドステート線形ホール効果センサ、又は磁気抵抗センサである。
【００５３】
上記実施形態のまた更に別の例では、上記アーム先端磁気結合ツールは更に、好ましくは上記マイクロプロセッサによって駆動される１つ以上のＬＥＤの形態の、視覚的状態インジケータを備え、これにより、複数のツール状態のうちの事前に定義された１つのツール状態が存在するか又は不在であるとき、例えば：上記磁束源がオン又はオフであるとき；上記磁束源がオンであり、かつターゲットの近接が上記第１の磁場センサによって検出されたとき；上記ツールの上記被加工物係合表面が、ターゲット上の意図されている具体的な領域の外側において、上記被加工物に接触しているとき；及び上記被加工物との上記ツールの係合が閾値限界内であり、安全な磁気結合状態を示しているときを指示する。
【００５４】
本開示のまた更なる例示的実施形態では、アーム先端磁気結合ツールが提供され、これは、強磁性被加工物を上記ツールの作業面に磁気によって固定するために考案されたものである。上記アーム先端磁気結合ツールは：オン／オフ切替式ダイポール磁束源；上記磁束源を受承する第１のハウジング構成部品；ポール延長シューのペアであって、上記ポール延長シューはそれぞれ、被加工物係合表面を有し、ここで上記ポール延長シューは、上記第１のハウジング構成部品に設置され、これにより、上記磁束源から磁束を受信して、上記磁束を上記被加工物係合表面において利用可能とする、少なくとも２つのポール延長シュー；少なくとも１つの、ただし好ましくは上記ポール延長シューと同数の多数の第１の磁場検出センサであって、好ましくは上記ポール延長シューのうちの関連する１つの、上記被加工物係合表面と反対側の端部にある磁気検出表面から、所定の距離だけ離れながらも近接して配置される、第１の磁場検出センサ；消磁用電気巻線のペアであって、それぞれ上記２つのポール延長シューのうちの関連する１つのあるセクションの周りに巻き付けられる、消磁用電気巻線のペア；及び（ｉ）上記少なくとも１つの磁場検出センサから出力信号を受信し、１つ以上の上記出力信号から、上記磁束源がオフに切り替えられていることを示す上記ツールの動作状態を決定し、（ｉｉ）上記磁束源のオフ状態の検出後に、上記消磁用電気巻線への電力供給源をオンにし、（ｉｉｉ）上記消磁用電気巻線が所定の時間にわたって発振交番磁場を生成する消磁サイクルを実施するよう動作可能な、論理制御回路を備える。
【００５５】
上記実施形態のある例では、上記第１の磁場センサ及び上記論理制御回路は、第２のハウジング構成部品内に格納され、上記第２のハウジング構成部品は、好ましくは多部品構成であり、上記第１のハウジング構成部品に固定され、これにより、被加工物の結合機能、磁場検出機能、被加工物‐ツール境界検出機能、及び消磁機能が統合された、フットプリントが小さなＥＯＡＭＴが提供される。
【００５６】
上記実施形態の別の例では、上記磁束源、上記第１のハウジング構成部品、及び上記ポール延長シューは、オン／オフ切替式ダイポール永久磁石ユニット内に含まれる。
【００５７】
更に別の例では、上記第１のハウジング構成部品は、中心円筒形ボアを備える強磁性鋼鉄ハウジング構成部品であり、上記中心円筒形ボア内では、直径方向に極形成された２つの円筒形の希土類永久磁石が、上記磁石のうちの一方が上記円筒形ボア内で回転しないように固定され、他方の磁石が、この回転可能な磁石にインタフェース接続されたアクチュエータによる外部トルクの印加時に自由に回転するように、積層されている。
【００５８】
上記実施形態の更に別の例では、上記ポール延長シューは、上記第１のハウジング構成部品に着脱可能に固定された第１のポール延長部材と、上記第１の部材に対する延長として着脱可能に固定されて、上記被加工物係合表面を画定する、第２のポール延長部材とを含む、少なくとも２つの構成部品を備える。上記例のある変形例では、上記消磁用電気巻線は、上記第２のポール延長部材のあるセクションを取り囲む。上記例の別の変形例では、上記第２のポールシュー部材は、被加工物の輪郭又は幾何学的パラメータに適合した、被加工物係合表面を有する。
【００５９】
上記実施形態のまた別の例では、上記ポール延長シューは、上記消磁用巻線によって被覆されたセクションにおいて、上記消磁用巻線が励起されたときに生成される上記磁束の大半、好ましくは全てを、上記被加工物係合表面へと配向するために十分な断面積を有する。
【００６０】
更に別の例では、上記ポール延長シューは、上記消磁用巻線によって被覆されたセクションにおいて、上記消磁用巻線が励起されたときに生成される上記磁束の大部分を、上記被加工物係合表面へと配向して、上記被加工物係合表面の周りで磁束漏れを生成するために、十分な断面積を有する。
【００６１】
また更に別の例では、上記第１のハウジング構成部品は、上記ハウジング構成部品の対向する側部に、上側非凹状部分と、凹状になった下側部分とを備え、上記ポールシュー延長部材は、上記凹状下側ハウジング部分に設置された直方体であるか、又は上記直方体を備え、これにより、上記上側非凹状ハウジング部分と共に、上記ポール延長シューの自由な軸方向末端部に設けられた上記被加工物係合表面に向かう、連続した、空隙を略有しない磁束送達経路を形成し、また上記被加工物係合表面の反対側の上記磁束検出表面が、上記非凹状ハウジング部分の上側末端面に設けられる。上記例のある変形例では、上記第１のハウジング構成部品は、上記論理制御回路から上記消磁用電気巻線まで接続リードをガイドするための、貫通孔を備える。
【００６２】
上記実施形態の更なる例では、上記第２のハウジング構成部品は略非強磁性であり、好ましくは、上記第１のハウジング構成部品の上記貫通孔から上記論理制御回路まで延在する、少なくとも２つの通路を含む。
【００６３】
上記実施形態のまた更なる例では、上記論理制御回路は、上記ツールがその被加工物係合表面によって上記被加工物に磁気によって固定され、かつ上記磁束源がオフにされて上記被加工物からの分離が実施された後で、上記被加工物の位置に静止したままであるときに、上記消磁サイクルを実施するよう考案されている。上記例のある変形例では、上記論理制御回路は、中央制御基板、好ましくはプリント回路基板を備え、上記基板は、事前にプログラムされた、又はプログラム可能なマイクロプロセッサと、上記消磁用巻線に消磁用の発振交番磁場を生成させるＡＣ信号を生成するための回路構成とを内包する。上記例の別の変形例では、上記中央制御基板の上記論理制御回路は、上記プロセッサのＧＰＩＯ（ｇｅｎｅｒａｌ‐ｐｕｒｐｏｓｅ  ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ：汎用入出力）を、産業用２４Ｖ論理にインタフェース接続するための構成部品を備える。上記例の更に別の変形例では、上記中央制御基板は更に、産業用電源から２４Ｖを取り出し、これを、上記消磁サイクルを実施するために上記消磁用電気巻線が必要とする動作値へと調節するための、電力コンディショニングを備える。
【００６４】
また更なる例では、上記アーム先端磁気結合ツールは更に、好ましくは上記マイクロプロセッサによって駆動される１つ以上のＬＥＤの形態の、視覚的状態インジケータを備え、これにより、複数のツール状態のうちの事前に定義された１つのツール状態が存在するか又は不在であるとき、例えば：上記磁束源がオン又はオフであるとき；及び消磁サイクルが実施中であるときを指示する。
【００６５】
また更なる例では、上記消磁用電気巻線、及び交換可能なポール延長シュー部材が、上記第１のハウジング構成部品に取り付け可能なモジュール式ユニットを形成し、上記ポール延長シュー部材は、上記ＥＯＡＭＴを被加工物と磁気結合するにあたって使用したときに、上記ＥＯＡＭＴの磁束送達回路の一部を形成し、また上記ポール延長シュー部材は、上記被加工物の消磁のための上記消磁用巻線を備える、電磁石の一部を形成する。
【００６６】
他の態様、並びに任意の及び／又は好ましい実施形態は、添付の図面を参照して以下に提供される説明から明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】例示的なアーム先端磁気結合ツールの斜視図
【図２】図１のアーム先端磁気結合ツールの側面図
【図３】図１のアーム先端磁気結合ツールの分解斜視図
【図４】図１のアーム先端磁気結合ツールの例示的な切替式永久磁石ユニット、磁束源、及び交換可能なポール延長シューの分解斜視図
【図５】図１のアーム先端磁気結合ツールの第２のハウジング構成部品の分解斜視図であり、これは、磁束源の切り替えのための例示的なアクチュエータ、ハウジング及び磁束源のポールシューと相互作用するための複数の例示的な磁場センサ、並びに例示的な出力デバイスを介してツール状態データ及び指示を送達するための例示的なオンボード論理制御回路を格納する
【図６】例示的な結合センサプリント回路基板、及び例示的な制御論理プリント回路基板を、例示的な入出力コネクタと共に含む、図５の論理制御回路の斜視図
【図７】図６の側面図
【図８】消磁機能を含む図１のアーム先端磁気結合ツールのある実施形態の斜視図
【図９】図８の構成の側面図
【図１０】オン／オフ切替式永久磁石ユニット、及び磁束源のためのポール延長シューを支承する２つの消磁モジュールである、図８のアーム先端磁気結合ツールの磁束源の分解図
【図１１】図８に示した消磁モジュールのうちの１つの分解図
【図１２】図１１の消磁モジュールを用いた消磁サイクルに使用される例示的な消磁波の形状
【図１３】図１のアーム先端磁気結合ツールの論理制御回路の代表図
【図１４】図１のアーム先端磁気結合ツールの例示的なセンサレイアウトの上面図
【図１５】図１のアーム先端磁気結合デバイスの、簡略化した正面図であり、アーム先端磁気結合デバイス付近に被加工物が存在しない
【図１６】図１のアーム先端磁気結合デバイスの、簡略化した正面図であり、被加工物は、アーム先端磁気結合デバイスから、第１の間隔だけ離間している
【図１７】図１のアーム先端磁気結合デバイスの、簡略化した正面図であり、被加工物は、アーム先端磁気結合デバイスから、第２の間隔だけ離間している
【図１８】図１のアーム先端磁気結合デバイスの、簡略化した正面図であり、被加工物に対して左右に傾斜している
【図１９】図１のアーム先端磁気結合デバイスの、簡略化した正面図であり、被加工物に対して前後に傾斜している
【図２０】図１のアーム先端磁気結合デバイスの、簡略化した正面図であり、被加工物の右側縁部に接触している
【図２１】図１のアーム先端磁気結合デバイスの、簡略化した正面図であり、被加工物の中央部分に接触している
【図２２】図１のアーム先端磁気結合デバイスの、簡略化した正面図であり、第１の限界位置において被加工物に接触している
【図２３】図１のアーム先端磁気結合デバイスの、簡略化した正面図であり、第２の限界位置において被加工物に接触している
【図２４】動作中にアーム先端磁気結合ツールによって実施される、較正サブルーチンを含む制御論理の例示的な処理シーケンス
【図２５】アーム先端カプラとして取り付けられた、図１の例示的な磁気結合デバイスを含むロボットシステム
【図２６】複数の永久磁石及びポール部分を有する例示的なプラッタの分解斜視図
【図２７】図２６のプラッタの上面組立図
【図２８】図２６のプラッタの２つの例の斜視図
【図２９】オン状態に配向された、図２８の２つのプラッタ
【図３０】オフ状態に配向された、図２８の２つのプラッタ
【図３１】直線状のアレイに配設された複数の永久磁石及びポール部分をそれぞれ含む上側組立体及び下側組立体を有する、例示的な磁気結合デバイスの模式図であり、磁気結合デバイスはオン状態にある
【図３２】部分的オン状態の、図３１の磁気結合デバイス
【図３３】オフ状態の、図３１の磁気結合デバイス
【図３４】磁気結合デバイスの動作状態を決定するためのセンサ及び論理制御回路を含む、例示的な直線状アレイ磁気結合デバイスの斜視図
【図３５】図３４の直線状アレイ磁気結合デバイスの斜視図の底面図
【図３６】磁気結合デバイスの動作状態を決定するためのセンサ及び論理制御回路を含む、例示的な円形アレイ磁気結合デバイスの斜視図
【図３７】図３６の円形アレイ磁気結合デバイスの斜視図の底面図
【発明を実施するための形態】
【００６８】
図面、及び本明細書のこれ以前のセクションでは、「上側（ｕｐｐｅｒ）」、「下側（ｌｏｗｅｒ）」、「軸方向（ａｘｉａｌ）」等の用語及び他の参照用語は、本明細書に記載の技術の理解を容易にするために使用されており、特段の記載がない限り、絶対的かつ限定的な参照指標として解釈してはならない。用語「結合する（ｃｏｕｐｌｅｓ）」、「結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」、「カプラ（ｃｏｕｐｌｅｒ）」及びこれらの変化型は、２つ以上の構成部品が物理的に直接接触している構成、及び２つ以上の構成部品が互いに直接接触してはいない（例えば上記構成部品が、少なくとも１つの第３の構成部品を介して「結合され（ｃｏｕｐｌｅｄ）」ている）が、互いに協働又は相互作用する構成の両方を含むために使用される。
【００６９】
図１を参照すると、例示的な磁気結合ツール１０が示されている。磁気結合ツール１０は、強磁性被加工物１７に磁気結合するよう構成される（図２１を参照）。磁気結合ツール１０は、本明細書中では、ロボットシステム７００（図２５を参照）等のロボットシステムのためのアーム先端（「ＥＯＡＭＴ」）ユニットとしての使用に関して説明されるが、強磁性材料のための他の持ち上げ輸送システムと共に使用することもできる。例示的な持ち上げ輸送システムとしては、ロボットシステム、機械式ガントリ、クレーンホイスト、並びに強磁性材料を持ち上げる及び／又は輸送する更なるシステムが挙げられる。更に、磁気結合ツール１０は、溶接、検査、及び他の作業といった作業のために少なくとも１つの部品を保持するための、静止器具の一部としても使用できる。センサ９８を監視することにより論理制御回路２３は、上記静止器具上に保持されている上記部品が正しい位置にあることを確認できる。
【００７０】
図１〜３を参照すると、磁気結合ツール１０は、ハウジング１１と、ハウジング１１によって支持された切替式磁束源１５とを含む（図３を参照）。切替式磁束源１５は、永久磁石３０、３２（図３を参照）を例とする複数の永久磁石を含む。上記複数の永久磁石は、第１の永久磁石３０と、第１の永久磁石３０に対して可動である第２の永久磁石３２とを含む。第１の永久磁石３０は、ハウジング１１に対して固定されて保持されている。磁気結合ツール１０は更に、ハウジング１１によって支持された、複数の被加工物係合表面４４を含む。複数の被加工物係合表面４４は、切替式磁束源１５に磁気結合される。複数の被加工物係合表面４４は、強磁性被加工物１７に接触するよう適合される（図２１を参照）。上記複数の被加工物係合表面のうちの第１の被加工物係合表面４４は、磁気結合ツール１０のＮ極に対応し、上記複数の被加工物係合表面のうちの第２の被加工物係合表面４４は、磁気結合ツール１０のＳ極に対応する。
【００７１】
磁気結合ツール１０は更に、ハウジング１１によって支持された複数の磁場センサ９８を含む（図３を参照）。上記複数の磁場センサのうちの第１の磁場センサ９８は、上記複数の被加工物係合表面のうちの第１の被加工物係合表面４４に関連する第１の磁束を監視するよう位置決めされ、上記複数の磁場センサのうちの第２の磁場センサ９８は、上記複数の被加工物係合表面のうちの第２の被加工物係合表面４４に関連する第２の磁束を監視するよう位置決めされる。磁気結合デバイス１０は更に、複数の磁場センサ９８に動作可能に結合された論理制御回路２３を含む。論理制御回路２３は、記複数の磁場センサ９８のうちの少なくとも１つからの出力に基づいて、磁気結合ツール１０の少なくとも１つの動作状態を決定するよう構成される。
【００７２】
図１〜１１に図示されている実施形態では、磁気結合デバイス１０は、強磁性被加工物１７をツール１０の作業面４４に磁気によって固定するために考案された、アーム先端磁気結合ツール（本明細書中では「ＥＯＡＭＴ」）である。アーム先端磁気結合ツール１０は：オン／オフ切替式磁束源１５；磁束源１５を受承するハウジング１１の第１のハウジング構成部品２２；少なくとも２つのポール延長シュー３８であって、ポール延長シュー３８はそれぞれ、被加工物係合表面４４と、被加工物係合表面４４の反対側の端部の磁束検出表面４６とを有する、少なくとも２つのポール延長シュー３８を備える。ポール延長シュー３８は、第１のハウジング構成部品２２に設置されるか、又はハウジング構成部品２２と一体の部品を少なくとも部分的に形成し、これにより、磁束源１５から磁束を受信して、受信した上記磁束を被加工物係合表面４４において利用可能とする。実施形態では、被加工物係合表面４４はハウジング２２の一部である。ツール１０は更に、多数の磁場検出センサ９８を含む。実施形態では、磁場検出センサの数は、ポール延長シュー３８及び／又は被加工物係合表面４４の数と同数である。各磁場検出センサ９８は、ポール延長シュー３８のうちの関連する１つの上記磁気検出表面から所定の距離だけ離れながらも近接して配置される。ある例では、磁場検出センサ９８は、各ポール延長シュー３８内に位置決めされる。図示されている実施形態では、磁場検出センサ９８は、各ポール延長シュー３８の上方に位置決めされる。ツール１０は更に、磁場検出センサ９８のうちの１つ以上から出力信号を受信し、１つ以上の上記出力信号から、上記ツールの以下の動作状態のうちの少なくとも１つを決定するよう動作する、論理制御回路２３を備え、上記動作状態は：磁束源１５がオンになっているかオフになっているか；強磁性被加工物１７が、ポール延長シュー３８の被加工物係合表面４４のうちの１つ以上に空間的に近接して存在するかどうか；ポール延長シュー３８の被加工物係合表面４４のうちの１つ以上が被加工物１７に当接しているかどうか；及び被加工物係合表面４４のうちの１つ以上における被加工物１７の当接が十分であり、所定の位置決め閾値内であるかどうか、である。
【００７３】
実施形態では、第１の磁場センサ９８及び論理制御回路２３は、更なる（第２の）ハウジング構成部品１８内に格納／受承され、この第２のハウジング構成部品１８自体は多部品構成であってよく、第１のハウジング構成部品２２に結合／固定され、これにより、磁場検出機能及び被加工物‐ツール境界検出機能が統合された、フットプリントが小さなアーム先端磁気結合ツール１０が提供される。
【００７４】
アーム先端磁気結合ツール１０の実施形態では、磁束源１５、第１のハウジング構成部品２２、及びポール延長シュー３８は、（本出願人もその一部である）Ｍａｇｓｗｉｔｃｈ  Ｇｒｏｕｐによって開発されているような、オン／オフ切替式ダイポール永久磁石ユニットをベースとする。特に、改造Ｍａｇｓｗｉｔｃｈ「ＡＲ」シリーズ切替式磁束源を使用してよい。
【００７５】
実施形態では、第１のハウジング構成部品２２は、中心円筒形ボア２４を備える直方体状強磁性鋼鉄ハウジング構成部品であり、中心円筒形ボア２４内では、直径方向に極形成された２つの円筒形の希土類永久磁石３０、３２が積層されている（後者がオン／オフ切替式磁束源を提供する）。磁石のうちの一方３０は、円筒形ボア２４内で回転しないように固定され、他方の磁石３２は、この回転可能な磁石３２にインタフェース接続された好適なアクチュエータ５４（空気圧式、油圧式、又は電気式）を用いた外部トルクの印加時に自由に回転する。鋼鉄製のハウジング２２は、略長方形のフットプリントを有し、中央ボア２４はハウジング１１の中央に配置され、また、壁が厚い対向するハウジング半体が、薄型壁ウェブだけで接続されて、米国特許第６，７０７，３６０号明細書に記載されているようなデバイスの一体ポール延長ピースを提供するように、寸法設定される（上記特許の開示は、参照によりその全体が本出願に明示的に援用される）。下側磁石３０は、Ｎ極／Ｓ極分離平面が上記薄型壁ウェブの間に延在する（架け渡される）状態で、ハウジング構成部品２２に固定され、これにより、上記磁石のＮ極及びＳ極は、ハウジング構成部品２２の隣接する厚い壁部分内へと延在する（図４を参照）。
【００７６】
回転可能な磁石３２を、固定された磁石３０に対して回転させて、これら２つの磁石３０、３２のＮ極及びＳ極が整列されると、鋼鉄製のハウジング２２は磁気分極され、即ち上記ハウジング自体が、ポール延長シューの一部又は両方を提供し、これにより、磁石３０、３２からの磁束を、ポール延長シュー３８の下面においてハウジングの一方の軸方向端部に設けられた、２つの磁気的に分離された被加工物係合表面４４に向かって、再配向する。そしてこれにより、磁気回路を、鋼鉄製ハウジング２２の２つの対向する側部の間に形成できる。これは、ダイポール磁束源を「オン（ｏｎ）」に、即ちオン状態にする。回転可能な磁石３２を、固定された磁石３０に対して回転させて、これら２つの磁石のＮ極及びＳ極が完全にではないが部分的に整列されると、鋼鉄製のハウジング２２は磁気分極され、即ちハウジング２２自体が、ポール延長シューの一部又は両方を提供し、これにより、磁石３０、３２からの磁束を、ポール延長シュー３８の下面においてハウジング２２の一方の軸方向端部に設けられた、２つの磁気的に分離された被加工物係合表面４４に向かって、再配向する。そしてこれにより、磁気回路を、鋼鉄製ハウジング２２の２つの対向する側部の間に形成できる。被加工物係合表面４４において利用できる磁束は、オン状態に比べて低下し、オン状態の被加工物係合表面４４において利用可能な磁束に近づくほど、２つの磁石３０、３２のＮ極及びＮ極がより整列された状態となる。これは、ダイポール磁束源１５を「部分的にオン（ｐａｒｔｉａｌｌｙ  ｏｎ）」に、即ち部分的オン状態にする。上部の磁石３２を、固定された下側の磁石３０に対して回転させて、Ｎ極及びＳ極を整列していない状態とすると、磁気回路はハウジング２２内で閉鎖され、これによりユニットは「オフ（ｏｆｆ）」、即ちオフ状態となり、ユニット１０のオン状態又は部分的オン状態の場合のように、ターゲット被加工物１７が、被加工物係合表面４４に接触したときに「タップ（ｔａｐ）」できる使用可能な磁束が、事実上存在しない。
【００７７】
実施形態では、ポール延長シュー３８に対する磁場検出センサ９８の配置は、切替式磁束源１５のための感知システムを提供する。切替式ダイポール永久磁石ユニット１５がいかなる切替状態（オン状態、部分的オン状態、オフ状態）にあっても、ポール延長シュー３８の下側の被加工物係合表面４４の付近の外側には、常にある程度の磁場が存在する。この漏れは、切替式永久磁石ユニット１５のオフ状態においては極めて小さくすることができ、閉じ込めることができる。ただし、漏れ磁束の量は、ユニット１０自体の内部磁気回路、ユニット１０のオン／部分的オン／オフ状態、及びユニット１０と特定のターゲット被加工物１７との間に形成される磁気回路に大きく依存する。
【００７８】
ユニット１０がオフ状態にある（２つの磁石３０、３２が整列していない状態となって、鋼鉄製のハウジング２２の内側に閉鎖された磁気回路を形成する）とき、ユニット１０はごくわずかな漏れ磁束しか有しないが、感受性磁場センサ９８を適切に配置すれば検出可能である。ユニット１０がオン状態にある（２つの磁石３０、３２が整列し、被加工物係合表面４４上又はその付近に、完全にシャントするターゲット被加工物１７が存在しない）ときには、はるかに高いレベルの漏れ磁束が存在する。ユニット１０が部分的オン状態にあるときには、漏れ磁束のレベルはオン状態より低く、オフ状態より高い。
【００７９】
更に、オン状態又は部分的オン状態では、漏れ磁束の量は、ユニット１０のポールシュー３８と、被加工物係合表面４４にある被加工物１７との間に形成された、作動する磁気回路の品質、並びに被加工物１７自体のサイズ、形状及び材料によっても決定される。この磁気回路の品質は主に、被加工物材料の厚さ及び相対透磁率、並びに被加工物係合表面４４を通した磁石と被加工物１７との間の接触の品質によって決定される。磁気回路の品質が高いほど、ポールシュー３８の、被加工物１７と相互作用する側部において、検出される漏れ磁束が小さくなる。上記磁気回路の品質は、被加工物１７が厚くなるほど、被加工物の相対透磁率が高くなるほど、及びポールシュー３８と被加工物１７との間の接触の面積が大きくなるほど、高くなる。
【００８０】
この「漏れ（ｌｅａｋａｇｅ）」効果により、磁場センサ９８は、Ｍａｇｓｗｉｔｃｈ切替式永久磁石ユニット又は他の好適な切替式磁石ユニットを組み込んだユニット１０の、様々な動作状態を監視及び導出できる。Ｍａｇｓｗｉｔｃｈ「ＡＲ」シリーズデバイスは通常、着脱式ポールシュー３８と共に使用するために設計される。ポールシューのサイズ及び幾何学的形状は、適用分野に適するように選択でき、対向する軸方向端部に輪郭が異なる２つの被加工物係合表面を提供する二重目的（ｄｕａｌ  ｐｕｒｐｏｓｅ）ポールシュー３８を採用してよい。
【００８１】
実施形態では、下側の固定された磁石３０が配置される、（四辺形の断面を有する）第１のハウジング構成部品２２の下側部分は、対向する外側において（即ち壁が厚い部分において）凹部が設けられるか、又は機械加工され、これにより、２つの強磁性ポールシュー３８のための、形状が適合した受容部又は凹部２９が提供される。実施形態では、２つのポールシュー３８の外側は、ハウジング１１に設置されたときに、ハウジング１１の４つの連続した段差のない外面を提供するよう選択され、即ちこれらは直方体又は立方体状である。
【００８２】
第１のハウジング構成部品２２の上側の非凹状部分、及び交換可能に取り付けられた立方体ポールシュー３８を有する第１のハウジング構成部品の下側部分は、ポールシュー３８の自由な軸方向末端部に設けられた被加工物係合表面４４に向かう、連続した、可能な限り磁束の漏れがない、磁束送達経路を形成する。またこの場合には、ポールシュー３８が上記受容部に間隙なく設置されると、被加工物係合表面４４に対向する磁束検出表面４６が、第１のハウジング構成部品２２の上側末端面に設けられることになる。ポールシュー３８は、被加工物係合表面４４をハウジング構成部品２２の下側３７の下方に配置できるよう、延長してよい（図３を参照）。
【００８３】
実施形態では、ＥＯＡＭＴ１０は、第１のハウジング構成部品２２に加えて、第１のハウジング構成部品の、ポール延長シュー３８の被加工物係合表面４４の反対側の端部に固定された、第２のハウジング構成部品１８を備えることになる。第２のハウジング構成部品１８は略非強磁性であり、少なくとも２つの通路７０（図５を参照）を含み、これらは、第１のハウジング構成部品２２の磁束検出表面４６に対向して配置された末端開口へと延在することが好ましく、また２つの上記第１の磁場検出センサ９８のそれぞれを受承する。この構成により、センサ９８は外部損傷から保護され、その一方でこれと同様に、第１のハウジング構成部品２２の磁束検出表面４６からの磁束漏れが、この磁場を歪める恐れがある他の強磁性構成部品と最低限しか干渉せずに、サンプリングされることが保証される。
【００８４】
頑丈さを考慮するために、また第２のハウジング構成部品１８が、第１のハウジング構成部品２２の磁束検出表面４６を通過する磁束線の成形（例えば束ね）に大きな悪影響を及ぼさない磁気特性を有する必要があることに留意して、アルミニウム合金は好ましい材料選択肢であり、また非鉄ステンレス鋼も同様に使用できる。また同様に、必要な低い相対透磁率値を有する（必要に応じて強化された）好適な耐衝撃性ポリマー材料も、使用できることが分かっている。この文脈において、低相対透磁率は、ポールシュー３８及び第１のハウジング構成部品２２の製造に使用される材料の透磁率よりも４〜６桁低いものである。実施形態では、第１のハウジング構成部品２２及びポールシュー３８は、同一の材料から作製される。
【００８５】
好ましくはこれもまた直方体状である第２のハウジング構成部品１８は、有利には、第１のハウジング構成部品２２に受承された回転可能な磁石３２とインタフェース接続されて、磁束源１５をオン状態、オフ状態、及び１つ以上部分的オン状態の間で切り替えるための、アクチュエータ５４を格納する役割、並びに第１のセンサ９８を環境の影響に対して保護するように格納するのに加えて、磁石３０、３２を受承するボア２４を塵芥及び水の侵入に対して密閉する役割を果たすことができる。
【００８６】
実施形態では、論理制御回路２３は、第１の磁場（及びいずれの追加の）検出センサ９８からの出力信号を受信して、上記１つ以上の出力信号から、ツール１０の動作状態のうちの１つ以上を決定するよう動作可能である。実施形態では、論理制御回路２３は、好ましくはプリント回路基板を用いた中央制御基板を備え、上記基板は、事前にプログラムされた、又はプログラム可能なマイクロプロセッサを、センサ信号をサンプリングして必要に応じて調整するためのアナログ‐デジタルコンバータ（ＡＤＣ）、及び上記プロセッサのＧＰＩＯ（汎用入出力）を産業用２４Ｖ論理にインタフェース接続するための追加のトランジスタと共に、内包する。上記基板は有利には、産業用電源から２４Ｖを取り出し、これを、産業ロボット用マイクロプロセッサ及び回路構成部品が通常使用する５又は３．３Ｖへと調節するため、及び磁場センサのための作動電圧を提供するための、電力コンディショニングもホストする。
【００８７】
更に、上記中央制御基板は、通信モジュールを受承するよう構成された一連のブランクヘッダを備えてよく、上記通信モジュールは、上記制御基板を、ロボットコントローラ７７０等の外部の制御用電子機器にインタフェース接続できる（図２５を参照）。このインタフェースは、単一ビットオン／オフ信号を２４Ｖ論理ラインで送信する、独立型Ｉ／Ｏ接続と同等に簡潔なもの、又は完全に産業用のイーサネット（登録商標）接続のように高度なものであってよい。
【００８８】
上述のように、上記中央制御基板は有利には、センサ信号のサンプリングのためにＡＤＣを使用することになるが、同様に、フィルタリング及び必要な信号調整を伴う直接アナログ入力を組み込んでもよく、これにより、マイクロプロセッサは、第１の磁場センサだけでなく、同等に第１及び／又は第２のハウジング構成部品に組み込まれていてよい他のセンサ、例えば温度センサ３１からの信号を受信及び処理できる。
【００８９】
第１の磁場センサ９８は、磁場の合計強度を測定するために使用される簡素なスカラー磁力計であってよい。実施形態では、磁場センサ９８は好ましくは、特に双方向タイプのソリッドステート線形ホール効果センサ、集積回路に組み込むことができる磁気抵抗センサ等の、より複雑で差別化されたベクトル磁力計である。線形ホール効果センサは、極めて小さなフォームファクタを有することができ、またソリッドステートＩＣ（例えばＨｏｎｅｙｗｅｌｌ  ＳＳ３９ＥＴ／ＳＳ４９Ｅ／ＳＳ５９ＥＴシリーズ）で具現化でき、従って第１の磁場センサの好ましい実施形態である。フォームファクタが小さい（例えば３×３×１．５ｍｍ）ことにより、第１の磁場センサ９８を提供するにあたって、異なる磁場検出範囲及び感度を有する様々な線形ホール効果センサを組み込むことができ、また上記様々な線形ホール効果センサは、好適な論理回路を用いて切り替えることができ、これにより、各センサの出力信号を処理し、必要な場合は組み合わせて、ＥＯＡＭＴ１０のポール延長シュー３８の磁束検出表面４６付近の磁場のより明瞭な画像を、必要に応じて取得できる。実施形態では、磁場センサ９８は、３つの直交方向の磁場を感知する機能を有する３次元センサである。例示的な磁場センサは、ドイツ、ノイビーベルク（８５５７９）、アム・カンペオン１‐１５にあるＩｎｆｉｎｅｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ＡＧから入手可能な、モデル番号ＴＬＶ４９３Ｄ‐Ａ１Ｂ６の３次元磁気センサである。
【００９０】
上述のように、実施形態では、温度センサ３１等の追加のセンサを、第１のハウジング構成部品２２の好適なキャビティ内に組み込んでよい。そして、論理回路２３の評価回路（より正確には信号評価及び分析を実施するためにマイクロプロセッサ内で使用されるソフトウェア／プログラム）は、磁場センサ９８の温度依存性ドリフトを補償して、より正確なＥＯＡＭＴ１０位置決めデータを取得する。
【００９１】
更に、実施形態では、追加の磁場センサ９８が含まれる。ユニット１０の代表的な上面図である図１４を参照すると、磁場センサ９８は本明細書中に記載されているように位置決めされ、第１の磁場センサ９８が磁気結合ツール１０の左半分１０１に位置決めされ、第２の磁場センサ９８が磁気結合ツール１０の右半分１０３に位置決めされる。更に、第３の磁場センサ９８が磁気結合ツール１０の前半１０５に位置決めされ、第４の磁場センサ９８が磁気結合ツール１０の後半１０７に位置決めされる。前半１０５は、左半分１０１の第１の部分１０９と、右半分１０３の第１の部分１１１とを含む。後半１０７は、左半分１０１の第２の部分１１３と、右半分１０３の第２の部分１１５とを含む。第３及び第４の磁場センサ９８の追加により、追加のセンサ値が提供され、これらは、磁気結合ツール１０の様々な動作状態の決定に使用できる。例えば、論理制御回路２３は、４つの磁場センサの出力に基づいて、２つの回転軸における、強磁性被加工物１７に対する被加工物係合表面４４の配向、例えば左右傾斜及び前後傾斜を決定してよい。
【００９２】
続いて、論理制御回路２３の機能ブロックに移る。ＥＯＡＭＴ１０に関して必要とされる最も単純な情報は、磁束源１５（ユニット）の切り替え状態の情報、即ち上記ユニットがオフ状態、オン状態、又は部分的オン状態のいずれにあるかである。オフ状態では、ＥＯＡＭＴ１０は、極めて小さな漏れ磁束を有するか、又は漏れ磁束を有しない。オン状態では、被加工物１７との略完璧な磁気作動回路においても、ＥＯＡＭＴの切替式永久磁石ユニット１５は、オフ状態よりも大幅に大きな漏れ磁束を有する。従って、較正プロセスでは、ＥＯＡＭＴ１０のオフ状態における第１の磁場センサ９８のうちの１つ以上の読み取り値を、論理制御回路２３のマイクロプロセッサに関連するメモリ３３（図１３を参照）に、較正値又はハードコーディング済み値として保存でき、磁力計の読み取り値がこのオフ状態値より上に上昇したとき、又はこのオフ状態値より上にある程度ずれたとき、ＥＯＡＭＴ１０は、オン状態又は部分的オン状態にあるものと考えることができる。磁力計の読み取り値が、保存された上記較正値であるか又はその付近であるとき、ＥＯＡＭＴ１０はオフ状態にあるものと考えることができる。実施形態では、較正プロセスを通して、望ましい部分的オン状態の第１の磁場センサ９８の１つ以上の読み取り値を、メモリ３３に、較正値又はハードコーディング済み値として保存してよく、磁力計の読み取り値が、保存された特定の読み取り値まで、又は上記保存された特定の読み取り値の数％以内で上昇したとき、ＥＯＡＭＴ１０は、対応する部分的オン状態にあるものと考えることができる。
【００９３】
論理制御回路２３の別の機能ブロックを用いて、磁束源ユニットをオン又は部分的オン状態としたときに、ＥＯＡＭＴ１０の２つのポール延長シュー３８の被加工物係合表面４４のうちの一方又は両方の下側に強磁性被加工物が存在するかどうかを決定してよい。ＥＯＡＭＴを磁力によって取り付けるターゲット部分が存在しない場合（図１５を参照）、２つのポールシュー３８間には「真の（ｔｒｕｅ）」（即ち外部動作）磁気回路が存在しない。いずれの被加工物１７が、磁場を歪めないようにポールシュー３８から十分に離間していると仮定すると、磁束は、ポールシュー３８の下側末端部の間（主に被加工物係合表面４４の間）の空気を通って延在し、これは事実上、漏れ磁束を表す。これはまた、ポール延長シュー３８の磁束検出表面４６に高い漏れ磁束を存在させ、その結果、磁場センサ９８における比較的高い読み取り値を引き起こす。所与のオン状態又は部分的オン状態に関するこの「最大漏れ磁束（ｍａｘ  ｌｅａｋａｇｅ  ｆｌｕｘ）」を、ＥＯＡＭＴ１０の通常動作において、ハードコーディング済みの状態で（この値が不変であると仮定して）、又は較正の試行から、論理制御回路２３のマイクロプロセッサに関連するメモリ３３に保存することにより、切替式永久磁石ユニットを、保存された「最大漏れ磁束」基準値に対応するオン状態又は部分的オン状態にし、現在のセンサ出力を、オン状態又は部分的オン状態に関する、保存された「最大漏れ磁束」基準値と比較することによって、被加工物が存在するかどうかを決定できる。
【００９４】
被加工物１７の存在又は不在の検出に加えて、論理制御回路２３は、被加工物の存在が検出された場合（現在のセンサ値が、存在の検出に関する、保存された「最大漏れ磁束」未満である場合）に、被加工物係合表面４４と被加工物１７との間隔の指標も提供してよい。実施形態では、論理制御回路２３は、複数の被加工物係合表面４４のうちの少なくとも１つが、強磁性被加工物１７に近接しているかどうかを検出するよう構成される。一例では、論理制御回路２３は、対応するセンサ９８に関する現在の値がある閾値未満に降下したときに、被加工物係合表面４４のうちの１つが被加工物１７に近接しているかどうかを検出する。上記閾値は、較正の試行中に決定してメモリ３３に保存でき、被加工物係合表面４４と被加工物１７との間の既知の間隔に対応してよい（図１６を参照）。一実施形態では、複数の閾値がメモリ３３に保存され、これらはそれぞれ、１つの既知の間隔に対応する。保存された上記複数の閾値により、論理制御回路２３は、被加工物係合表面４４と被加工物１７との間の間隔をより良好に近似でき、また第１の間隔（図１６を参照）と第２のより小さな間隔（図１７を参照）とを区別できる。特に有利なのは、被加工物の近接を正確に決定できることによって、ロボットシステム（図２５を参照）を、磁気結合ユニット１０が被加工物１７から第１の間隔以内となるまでは比較的高速で移動させ、その後は、被加工物１７と接触するまで比較的低速で移動させることができることである。実施形態では、本明細書に記載の様々な較正の試行及び値に関して、異なるタイプの複数の強磁性材料に対して、別個の較正の試行又は値を適用する。というのは、ターゲットのセンサ読み取り値が、ターゲットである強磁性被加工物のサイズ、形状、材料等に基づいて異なり得るためである。
【００９５】
実施形態では、論理制御回路２３は、強磁性被加工物１７に対する第１の被加工物係合表面４４及び第２の被加工物係合表面４４の配向を決定するよう構成される。一例では、強磁性被加工物１７に対する第１の被加工物係合表面４４及び第２の被加工物係合表面４４の配向は、第１の磁場センサ９８の出力と第２の磁場センサ９８の出力とを比較することによって決定される。第１の被加工物係合表面４４と強磁性被加工物１７との間の第１の間隔、及び第２の被加工物係合表面４４と強磁性被加工物１７との間の第２の間隔は、第１の磁場センサ９８の出力及び第２の磁場センサ９８の出力が第１の基準を満たす場合、論理制御回路２３によって概ね等しいものと決定される。一例では、上記第１の基準は、第１の磁場センサ９８の出力が第２の磁場センサ９８の出力の閾値量以内であることである。例示的な閾値量は、絶対差である。別の例では、上記閾値量は百分率差である。第１の基準が満たされている場合、被加工物係合表面４４は、被加工物１７に対して概ね等しい間隔を有する（図１７を参照）。第１の基準が満たされていない場合、被加工物係合表面４４は被加工物１７に対して角度を有する（図１８を参照）。図１４に示すように第３及び第４の磁場センサが組み込まれている場合、ピッチ軸に関する角度（図１９を参照）を、図１８に示されているロール軸に関する角度に加えて決定してもよい。
【００９６】
これらのツール状態及び被加工物検出機能に加えて、ポールシュー３８付近の指定された位置における、少なくとも２つの磁場センサ９８の存在及び具体的配置により、より高度なフィードバックが提供される。これは、個々のポール延長シューの周囲での漏れ磁束の、状況に依存する、場合によっては不均一な分布を、サンプリングし、比較して評価できるためである。
【００９７】
実施形態では、磁束源１５のオン状態において（既知の部分的オン状態にも同様に適用可能である）、磁石のＮ極を有するポール延長シュー３８の被加工物係合表面４４が被加工物１７と良好に接触しているものの、磁石のＳ極を有するポール延長シュー３８が被加工物１７と良好には接触していない場合（図２０を参照）、Ｎ極においてよりもＳ極において高い漏れ磁束が存在することになる。Ｎ極の上方の第１の磁場センサ９８、及びＳ極の上方の第２の磁場センサ９８は、この状態を検出でき、Ｓ極の上方のセンサ９８は、Ｎ極の上方のセンサ９８よりも高い読み取り値を返す。一例では、センサ９８として、双方向性ホール効果センサを用いる。従って、各センサ９８を別個に読み取り、これらの間で読み取り値を比較することにより、論理制御回路２３は、Ｓ極が被加工物１７に良好には接触していないことを決定できる。実施形態では、上記論理制御回路は、このような評価を実施するための機能ブロックを有し、これは、ハードウェア及びマイクロプロセッサソフトウェアで実装できる。一例では、論理制御回路２３は、Ｎ極センサ９８及びＳ極センサ９８の読み取り値が保存されている閾値量を超えた場合に、Ｓ極の接触が良好でないことを決定する。
【００９８】
実施形態では、論理制御回路２３は、強磁性被加工物１７に対する第１の被加工物係合表面４４及び第２の被加工物係合表面４４の配置が、強磁性被加工物１７上のターゲットゾーン１２１（図２１を参照）内であるかどうかを決定するよう構成される。一例では、強磁性被加工物１７に対する第１の被加工物係合表面４４及び第２の被加工物係合表面４４の配置は、第１の磁場センサ９８の出力が第１の基準を満たし、かつ第２の磁場センサ９８の出力が第２の基準を満たす場合に、論理制御回路２３によって、強磁性被加工物１７のターゲットゾーン１２１内にある（図２１〜２３）ものと決定される。例示的な第１の基準は、第１の磁場センサ９８の出力が磁束値の第１の範囲内にあることであり、例示的な第２の基準は、第２の磁場センサ９８の出力が磁束値の第２の範囲内にあることである。
【００９９】
図２１〜２３を参照すると、ターゲットゾーン１２１が図示されている。被加工物１７は、右端部１２５及び左端部１２９を有する材料のシートとして図示されている。ターゲットゾーン１２１は、被加工物１７の、被加工物１７の右端部１２５からの第１のオフセット１２３と、被加工物１７の左端部１２９からの第２のオフセット１２７との間の部分である。一例では、ツール１０が第２のオフセット１２７に近づく、及び／又は第２のオフセット１２７を越える際、左側のポール延長シューが被加工物１７の左端部１２９に近づくため、左側のポール延長シュー３８に関連する漏れ磁束が、右側のポール延長シュー３８に関連する磁束漏れより高くなる。同様に、ツール１０が第１のオフセット１２３に近づく、及び／又は第１のオフセット１２３を越える際、右側のポール延長シューが被加工物１７の右端部１２５に近づくため、右側のポール延長シュー３８に関連する漏れ磁束が、左側のポール延長シュー３８に関連する磁束漏れより高くなる。直線状のターゲットゾーン１２１が図示されているが、二次元ターゲットゾーン１２１を、被加工物１７の長さ及び幅に関して定義してよい。一例では、ツールを第１の限界１２３（図２３を参照）及び第２の限界１２７（図２２を参照）のそれぞれに配置し、これら両方の限界における磁束センサ９８に関する対応する漏れ磁束値をメモリ３３に保存する、較正の試行が実行される。第１の限界位置（図２３を参照）に関して保存される２つの漏れ磁束値は、メモリ３３に「限界位置１（限界位置  １）」（各センサ９８に関して１つずつ、２つの値）として保存される。第２の限界位置（図２２を参照）に関して保存される２つの漏れ磁束値は、メモリ３３に「限界位置２（限界位置  ２）」（各センサ９８に関して１つずつ、２つの値）として保存される。実施形態では、第１の基準の第１の範囲は、磁場センサ９８のうちの一方に関する限界位置１と限界位置２との間の値（限界位置１及び限界位置２を含む）であり、第２の基準の第２の範囲は、磁場センサ９８のうちのもう一方に関する限界位置１と限界位置２との間の値（限界位置１及び限界位置２を含む）である。値の第１の範囲がユニット１０の左側センサ９８に対応し、値の第２の範囲がユニット１０の右側センサ９８に対応すると仮定すると、論理制御回路２３は、第２の基準が満たされ、かつ第１の基準が満たされていない場合には、ツール１０の左端部がターゲットゾーン１２１の外側に位置決めされており、また同様に第１の基準が満たされ、かつ第２の基準が満たされていない場合には、ツール１０の右端部がターゲットゾーン１２１の外側に位置決めされていると決定する。
【０１００】
実施形態では、メモリ３３上の限界位置１及び限界位置２の較正値を使用すること（これらをメモリ３３に保存すること）により、ツールのユーザは、被加工物が提示する信号を、（同一の位置として較正された場合には）特定の磁気作動回路が形成されたときにのみ、又は（２つの異なる位置として較正された場合には）磁気作動回路のある範囲内においてのみ、オンになるように較正できる。Ｎ極及びＳ極の信号位置は、限界位置１／２の「最大漏れ」位置に等しくすることができ、又はより大きな漏れの位置の外側とすることができる。これらの較正は、いわゆるダブルブランク検出（ｄｏｕｂｌｅ  ｂｌａｎｋ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ：ＤＢＤ）、及び部分特異的又は範囲特異的な確認を可能とするものである。Ｎ極及びＳ極の位置を限界位置の外側とすることが自由であることは、特にこれらが比較的薄い鋼鉄製シートの縁部付近にある場合に、ユーザにより高い自由度を与えることを意図したものである。
【０１０１】
実施形態では、このマルチセンサアプローチを用いて、追加のツール状態データを提供することもできる。上述のような状況では、２つのセンサ読み取り値を比較してツールの一般的な状態、及びポール延長シューの被加工物係合表面付近に被加工物が存在するかどうかを決定すること以外に、被加工物に更に近接したとき（即ち存在が既に検出されているものの、近接度がまだ定量化されていないとき）に、各センサから磁場測定値を取得し、各センサの信号の値及び磁力計読み取り値間の差異の値に関する計算を実施することにより、被加工物に対するツールの配向、例えばツール１０を含む磁気グリッパが、平坦な鋼鉄製被加工物に対してどのような角度で位置しているかを決定できる。
【０１０２】
これを更に進めると、既知のパラメータ（サイズ、形状、材料等）を有する所定の被加工物に関するツール１０の較正の試行を使用し、また様々な較正の試行中にセンサ出力信号の処理によって得られる評価回路データをメモリに保存することにより、ポール延長シューが被加工物に接触する前であっても、特に例えば１４に示すように、追加の磁場センサを、既に指定されている位置以外の位置に配置すれば、ＥＯＡＭＴの位置に関する被加工物のターゲット表面に対する配向及び距離を完全に決定できる。ユニット１０は、いずれの状態においても、オフ状態においてさえも、漏れ磁束を表出するため、極めて感度が高いセンサは、オフ状態においてセンサの検出表面でポールシューから発生する漏れ磁束のわずかな変動に応答できる。オフ状態又は既知の部分的オン状態のＥＯＡＭＴが被加工物に近づくと、感度が十分に高い磁力計は、構成部品への近接を示すことができ、また、隠れているロボットのための一種の「ビジョン（ｖｉｓｉｏｎ）」として機能する、ロボットアームのための制御信号へと変換される信号を送達できる
例えば、合計４つの磁力計が存在し、上述のように１つがＮ極シューの磁束検出表面にあり、１つがＳ極シューの磁束検出表面にあり、また２つの更なるセンサが図１４に示すような他の位置にあると仮定すると、ＥＯＡＭＴを被加工物に向かって移動させ、これらのセンサのうちの１つが他のセンサよりも（絶対的に）近くに移動すると、該センサ付近の漏れ磁束線の密度が増大し、被加工物に向かって集束する。（ロボットのアームの端部に結合されたハウジング構成部品の空間的姿勢及び並進移動方向を変更することなく）ＥＯＡＭＴを被加工物に更に近づけると、磁束線は、ハウジング構成部品にわたってより強く再分布し、最も近接したセンサにおける磁束線の密度は、センサと被加工物との間の距離に反比例する。これにより、近接したセンサ上の磁力計において極めて高い読み取り値が生成される。この近接した磁力計の出力を、他の３つの磁力計からの信号出力と比較し、このデータを評価することによって、センサとポール延長シューの作業面との間の既知の空間的関係を考えて、被加工物がどこにあり、またＥＯＡＭＴの作業面にどの程度近接しているかを示すことができる。
【０１０３】
ＥＯＡＭＴの磁力計の出力に対して正確な計算を実施するにあたり、磁束源をオンに切り替えて被加工物との接触を確立する際に、他の機能を実現できる。作動中の磁気回路内の磁束の量と、この作動中の磁気回路が耐えることができる物理的な力の量との間には、直接的な関係が存在し、これは、磁気結合ツールの場合には、ツールのペイロードに対応する。永久磁石からの漏れ磁束は、磁束が一次作動回路中でどの程度「消費（ｃｏｎｓｕｍｅｄ）」（即ち結合）されるかに依存するため、漏れ磁束と、結合ツールによって維持できる最大ペイロードとの間には相関関係が存在する。論理制御回路２３のマイクロプロセッサは、一実施形態では、適切な式でプログラムされ、較正の試行を実施することによって、ツール上の複数の磁力計の読み取り値を組み合わせて用いて、公知のデバイスを用いた場合よりも正確なＥＯＡＭＴの保持力を導出できる。これを「安全性チェック（ｓａｆｅｔｙ  ｃｈｅｃｋ）」として使用して、ＥＯＡＭＴが被加工物をロボットによって移動させる前に持ち上げることができることを保証できる。
【０１０４】
これら全ての状況において、論理制御回路２３のマイクロプロセッサは、ＥＯＡＭＴの各磁力計９８から入力を受信し、計算及び比較を実施する役割を果たす。次にマイクロプロセッサは、上記計算に基づいて、様々なツール状態を決定する。実施形態では、ツール１０は、決定したツール状態及びフィードバックポイントを、外部ロボットコントローラ７７０（図２５を参照）へと通信する。これは、２４Ｖ  Ｉ／Ｏ又は通信モジュール３９によって行われる。フィードバックがロボットコントローラ７７０に通信されると、ロボットコントローラ７７０は、ツール１０の配向及び動作を調整して、動作時の難点又は問題に対処できる。
【０１０５】
論理制御回路２３は、ＥＯＡＭＴ１０のオンボードマイクロプロセッサによる処理のために、センサによって提供された信号の分離、フィルタリング及び増幅を実施するために必要な構成部品を備えることが理解されるだろう。
【０１０６】
実施形態では、ＥＯＡＭＴ１０には、入力デバイス４１及び出力デバイス４３が組み込まれる。例示的な入力デバイスとしては、ボタン、スイッチ、レバー、ダイヤル、タッチディスプレイ、ソフトキー、及び通信モジュール３９が挙げられる。例示的な出力デバイスとしては、視覚的インジケータ、音声インジケータ、及び通信モジュール３９が挙げられる。例示的な視覚的インジケータとしては、ディスプレイ、ライト、及び他の視覚的システムが挙げられる。例示的な音声インジケータとしては、スピーカ、及び他の好適な音声システムが挙げられる。実施形態では、ツール１０は、ＬＥＤウィンドウ１０６の後方に位置決めされた１つ以上のＬＥＤの形態の、単純な視覚的状態インジケータを含み、これらは論理制御回路２３のマイクロプロセッサによって駆動されて、所定のツール状態が存在するとき又は存在しないときを示す（例えば、磁束源１５がオフのときには、赤色ＬＥＤがオンになり；磁束源１５がオンであり、かつターゲット１７の近接が検出されたときには、緑色ＬＥＤが高速で点滅し；ターゲット１７の、意図されている特定の領域１２１の外側において、ターゲット１７に接触しているとき（例えば磁気作動回路が部分的に完成しているとき）には、緑色ＬＥＤが低速で点滅して黄色ＬＥＤがオンになり；黄色ＬＥＤがオフであり、かつ緑色ＬＥＤが安定してオンであることは、閾値限界内でのツールの係合を示し、安全な磁気結合状態を示す）。
【０１０７】
図１〜２９を参照すると、ツール１０の実施形態に関する更なる詳細が提供されている。図１及び２を参照すると、締結用構造体１２、１４（この場合は、締結用ボルト（図示せず）を受承するよう適合された、ツール１０のハウジング構成部品のネジ山付きボア及びダボ孔）によって、アーム先端ツールとして材料取り扱い用ロボット装置７００（図２５を参照）に組み込むことができる、ツール１０の実施形態が示されている。ツール１０をロボットシステム７００のロボットアーム７０４に固定するための他の構成／インタフェース、又は他のタイプの位置決め装置が、当業者には公知である。
【０１０８】
ツール１０には、磁場検出センサ９８と、集積マイクロプロセッサ、論理制御回路２３を伴うオンボードセンサ出力信号処理回路とが組み込まれ、論理制御回路２３は様々なツール状態情報データを提供し、上記データを視覚的に表示する、及び／又はロボットシステム７００のコントローラ７７０によって使用することによって：ツール１０がオン状態、部分的オン状態、又はオフ状態のいずれにあるか；ツール１０が被加工物１７のターゲットゾーン１２１（図２１を参照）に正確に（所定の閾値内で）位置決めされたか；ツール１０とターゲット被加工物１７との間に安全な磁気作動回路が確立されたかを決定でき、またロボットアーム７０４によるツール１０の位置決めを支援できる。
【０１０９】
ツール１０は、切替式永久磁石組立体１６と、アクチュエータ‐電子センサ‐フィードバック組立体１８との、２つの部分組立体を含む。図３は、ツール１０全体の分解図であり、図４及び５はそれぞれ、永久磁石組立体１６と、アクチュエータ５４‐電子センサ‐フィードバック組立体１８とを示す。
【０１１０】
図４を参照すると、米国特許第７，０１２，４９５号明細書（Ｍａｇｓｗｉｔｃｈ）（上記特許の開示全体は、参照により本出願に明示的に援用される）に記載されているような切替式永久磁石デバイス２０のある実施形態が図示されている。切替式永久磁石デバイス２０は、Ｍａｇｓｗｉｔｃｈ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｉｎｃ．によって製造販売されている、ＡＲタイプＭａｇｓｗｉｔｃｈユニットの改造バージョンである。デバイス２０は、強磁性鋼鉄製ハウジング２２を含み、これは図では長方形のフットプリントを有し、基本的に、下側部分よりも幅が大きな上側部分を有し、かつこれら両方の部分が同一の深さを有する、単一の直方体状本体である。一実施形態では、ハウジング２２は、多部品ハウジングである。円形のボア２４は、ハウジング２２の底部から上部まで軸方向に延在し、その軸は、ハウジング２２の幅方向の対称平面と深さ方向の対称平面との交線と一致し、従って、ハウジング２２の対向する深さ方向端部には材料の小さなウェブ２６が残り、これにより、ハウジング２２は、ハウジング２２の高さに沿って、磁気的に略絶縁された複数の部分に細分化される。幅方向ハウジング部分２８の壁厚さは相当なものであり、ボア２４に受承された、直径方向に磁化された２つの円筒形の希土類永久磁石３０、３２によって提供される磁束を、完全に搬送するために十分なものである。シャントプレート３４を挿入して、ボア２４の下端を閉鎖する。底部の磁石３０は、ボア２４内で回転しないよう、また磁石３０のＮ‐Ｓ極分離平面（ｐ）がウェブ部分２６を二分して、対向する幅方向のハウジング部分を、それぞれダイポール磁石３０のＮ極性及びＳ極性によって分極するような配向に、固定される。上部の磁石３２は、その上面に、六角柱の駆動シャフト３６を挿入できるよう、六角柱の陥凹部を有しているものの、理想的には、また可能な限り、下側の磁石３０と同一の磁化特性を有する。
【０１１１】
図では基本的に略直方体の構成（ただし外側の面の縁部は面取りされている）を有する、ハウジング２２に磁気的に適合した材料、又はハウジング２２と同一の材料の、２つの強磁性ポールシュー３８は、ハウジング２２の上側部分の形状を補完するように、ボルト４０及びロケータピン４２を用いて、ハウジング２２の下側部分の幅方向側部に設置される。ポールシュー３８は好ましくは、ハウジング２２の下側３７（図３を参照）を越えて延在するが、ハウジング２２の下側３７と概ね面一であるものとして図示されている。ポールシュー３８は、下面において各被加工物係合表面４４を画定し、これは図示されている実施形態では平面であるが、ツール１０が磁気結合して取り扱う対象の被加工物１７のターゲット表面に対するぴったりとした当接を形成するような、異なる幾何学的形状であってよく、及び／又はそのように輪郭形成されていてよい。ハウジング２２の下側部分に画定された受容部へのポールシュー３８の嵌合は、磁気回路の空隙を最小化するか、又は実際には略回避するようなものであり、換言すれば、ハウジング２２の壁が厚い幅方向部分と、ポールシュー３８とが一体として、磁石３０、３２からハウジング２２の上部及び底部の軸方向端面への磁束経路を形成する。
【０１１２】
上述のように、ポールシュー３８はその下側末端部において、ツールの１つ以上の被加工物係合（又は作業）表面を画定し、その一方で、ハウジング２２の壁が厚い幅方向部分の上面は、本明細書中で磁束検出表面４６と呼ばれるものを画定する。外部磁気作動回路が存在しない場合、及びこれが形成された場合であっても、磁束線は、ポールシュー３８の被加工物係合表面４４及びハウジング２２の磁束検出表面４６の両方を通過する。
【０１１３】
このような切替式永久磁石ユニット２０の更なる詳細については、Ｍａｇｓｗｉｔｃｈ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙの、Ｍａｇｓｗｉｔｃｈ  ＡＲデバイスの磁気定格を含む、公的に入手可能なその製品の技術情報を比較する。例えば、ＡＲ５０は、６２ｋｇの安全作業荷重、及び３１ｋｇの安全せん断荷重で、２４９ｋｇの最大被加工物破壊定格を有し、磁石は、厚さ９．５ｍｍ及び底面フットプリント領域５２×６４ｍｍの強磁性被加工物を完全に飽和させる磁束出力を有する。
【０１１４】
次に図５に移ると、（図２で識別されたような）アクチュエータ‐電子センサ‐フィードバック組立体１８が示されている。図３及び５を参照すると、組立体１８は、４つの部品からなるハウジング組立体４８を備え、その部品は異なる機能的目的のために役立つ。
【０１１５】
下側の、長方形のフットプリントを有するアクチュエータハウジング部品５０は、アルミニウムから作製（機械加工及び／又は鋳造）され、ハウジング部品５０の下面へと開いた貫通通路を備えた長方形陥凹部５２を含み、これは回転アクチュエータ５４を格納する役割を果たす。
【０１１６】
回転アクチュエータ５４はトルク出力シャフト５６を有し、これは、下側ハウジング部品５０が磁気組立体のハウジング２２の上部に、下側ハウジング部品５０の４つのボア５９を通って延在してハウジング２２の上面のネジ山付きボア６０に係合する４つの締結用ボルト５８を用いて密閉固定される、ツール１０の組み立て済み状態にある。トルク出力シャフト５６は、上側の磁石３２に存在する六角形駆動シャフトインサート３６に挿入される。これにより、アクチュエータ５４は、上部の磁石３２をそのハウジング２２内で回転させるための選択的なトルクを印加して、切替式永久磁石デバイス２０を、オフ状態、オン状態、及び部分的オン状態の間で切り替えることができる。この文脈において図４を参照すると、図４から読み取ることができるように、磁石３０、３２両方の上面を横断する線はそれぞれ、磁石３０、３２のアクティブなＮ極とＳ極との分離平面を表す。
【０１１７】
磁石３０、３２両方のＮ極及びＳ極が、ハウジング２２の同一の幅方向側部に、永久磁石３２のＮ極が永久磁石３０のＮ極に完全に重なるように存在する場合、デバイス２０はオン状態となり、ポールシュー３８の被加工物係合表面４４及びハウジング２２の磁束検出表面４６を通過する磁束を提供する。両方の磁石のＳ極及びＮ極が、ハウジング２２の同一の幅方向側部に、永久磁石３２のＮ極が永久磁石３０のＮ極に部分的にのみ重なるように存在する場合、デバイス２０は部分的オン状態となり、ポールシュー３８の被加工物係合表面４４及びハウジング２２の磁束検出表面４６を通過する磁束を提供する。磁石３０、３２両方のＮ極及びＳ極が、ハウジング２２の対向する側部に、永久磁石３２のＮ極が永久磁石３０のＳ極に完全に重なるように存在する（即ち整列されていない）場合、デバイスはオフ状態となり、磁束は、ハウジング２２と磁石３０、３２との間に閉じ込められる。例示的な作動及び感知システムの更なる詳細は、米国特許第７，０１２，４９５号明細書において提供され、上記特許の開示は、参照によりその全体が本出願に援用される。
【０１１８】
下側ハウジング部品５０は、２つの結合用導管６２も含み、アクチュエータ５４はこれらを通して、アクチュエータの構成に応じて油圧又は空気圧流体を受承し、アクチュエータ５４の出力シャフトを回転させ、ユニット２０をオン及びオフにする。一実施形態では、アクチュエータ５４は電気アクチュエータであり、ロボットシステム７００から電力を受け取る。例示的な電気アクチュエータとしては、ステッピングモータが挙げられる。図３及び５の参照番号６４は、フラグ及びハードストップを指し、これは、回転を制限して、ユニット２０の上側の磁石３２に関する、オン状態の回転配向及びオフ状態の回転配向における基準停止／位置を提供するために設けられる。様々な部分的オン状態における上側の磁石３２のための基準停止を選択的に提供するために、引き出し可能なピンを含めてもよい。
【０１１９】
実施形態では、論理制御回路２３は、磁石３２の回転位置を監視して、磁石３２が既知の部分的オン状態及びオフ状態に関する適切な基準位置へと移動したことを確認する。アクチュエータ５４がステッピングモータである例では、論理制御回路２３は、ステッピングモータからの位置信号を監視し、これを、保存されている位置値と比較することによって、磁石３２が要求された部分的オン状態又はオン状態にあるかどうかを決定する。
【０１２０】
実施形態では、磁気結合デバイス１０は、永久磁石３２に結合された回転可能な部材と相互作用できる摩擦ブレーキ等のブレーキを含む。この摩擦ブレーキを作動させることにより、回転可能な部材の現在の位置、従って永久磁石３２の現在の位置を維持できる。
【０１２１】
実施形態では、アクチュエータ５４はステッピングモータであり、ステッピングモータがその出力シャフトを現在の位置に保持できることにより、永久磁石３２も現在の位置に保持され、従って磁気結合デバイス１０も現在の状態（オン状態、オフ状態、部分的オン状態）に保持される。
【０１２２】
ハウジング組立体４８の中間アルミニウム（又は他の強磁性金属）ハウジング部品６６は、長方形のフットプリントを有し、上述の締結用ボルト５８によって下側ハウジング部品５０に固定される。中間ハウジング部品６６は長方形の凹部６８を有し、これは、上部から底部まで延在する凹部６８の幅方向端部にボア６９を備え、この幅方向端部のボア６９は、下側ハウジング部品５０の長方形陥凹部５２の外側に位置しており、また、下側ハウジング部品５０の上部から下面まで延在するか又は上部から延在して底面からわずかな距離の位置で終端する円筒形通路チャネル７０と一致する。
【０１２３】
中間ハウジング部品６６の上部には、これもまた非強磁性金属材料製の、長方形フレーム様の上側ハウジング部品７２があり、その上側開放端部は、長方形の非強磁性カバープレート７４で閉鎖され、この上側ハウジング部品７２は、上側ハウジング部品７２の四隅のボア７８を通って延在する４つの締結用ネジ７６によって、カバープレート７４と中間ハウジング部品６６との間に密閉された状態で挟まれる。なお、締結用ネジ７６のうちの２つは、中間ハウジング部品６６の上部の一方の幅方向側部のネジ山付きボア８０に固定され、他の２つの締結用ネジ７６は、下部ハウジング部品５０の上部ブロック部分８４の幅方向反対側にある２つのネジ山付きボア８２に置かれて固定され、これにより、アクチュエータ‐電子センサ‐フィードバック組立体１８のハウジング組立体４８の全てのハウジング部品５０、６６、７２及び７４が安全に互いに固定される。
【０１２４】
図５を参照すると、アクチュエータ‐電子センサ‐フィードバック組立体１８は更に、論理制御回路２３の一部である磁場センサ‐センサ信号処理回路ユニット９０を含み、これよりこれについて図６及び７を参照して説明する。ユニット９０は、２つのＰＣＢ（ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ：プリント回路基板）、即ち主制御用ＰＣＢ９２と、２つの脚部分９６を備える磁力計センサＰＣＢ９４とを備え、上記２つの脚部分９６は、それぞれの末端部において、上述の線形ホール効果タイプの磁束センサ９８を支持／設置する。
【０１２５】
主制御用ＰＣＢ９２は、マイクロコントローラ（別個には図示せず）と、上記センサ及びマイクロコントローラのＩ／Ｏ信号を外部設備とインタフェース接続するためのＭ１２電子コネクタ１００と、ＰＣＢ９４の水平な脚部に配置された相補的な基板間コネクタ１０４との結合のための、下側の基板間コネクタ１０２とを含み、コネクタ１０２及び１０４は、ＰＣＢ間の機械的接続の提供以外に、産業上公知であるように、各基板上の電子構成部品間で信号を伝導する役割を果たす。
【０１２６】
図３を参照すると、主制御用ＰＣＢ９２は、フレーム様の上側ハウジング部品７２内に位置し、上側ハウジング部品４８の組み立て済み状態では上側ハウジング部品７２内に固定され、基板間コネクタ１０２及び１０４は、中間ハウジング部品６６の長方形貫通通路６８内に配置されることになり、磁力計センサＰＣＢ９４の脚部分９６は、中間ハウジング部品６６の長方形貫通通路６８を通って、下側ハウジング部品５０の２つの円筒形通路チャネル７０内へと延在する。このような全体の構成により、ＰＣＢ９４のホール効果センサ９８が、ハウジング２２の磁束検出表面４６からわずかな距離だけ離れた所定の位置に確実に配置されることになる。基本的には、この構成により、磁力計センサＰＣＢ９４の磁力計センサのうちの一方の磁束センサ９８が、切替式永久磁石デバイス２０のＮ極（ポール延長シュー３８のうちの一方）の上に位置決めされ、もう一方のセンサ９８が、Ｓ極（ポール延長シュー３８のうちのもう一方）の上に位置決めされることが保証される。
【０１２７】
磁場センサ‐センサ信号処理回路ユニット９０は、磁束信号をセンサ９８から主ＰＣＢ９２上のマイクロコントローラ／プロセッサへと電気的に送信できるような、レイアウト及び電子構成部品を有し、主ＰＣＢ９２においてこれらの信号を調整でき、上記信号に埋め込まれた情報を、上記マイクロコントローラによって、一連のアルゴリズムで処理して、Ｍ１２電子コネクタ１００を介してツール状態フィードバックを提供でき、このＭ１２電子コネクタ１００は、マイクロコントローラにリンクされたＭ１２電子コネクタ１００にＭ１２ケーブル組立体を取り付けるために使用されるＭ１２押しネジコネクタ１０５を用いて、カバープレート７４に固定される。
【０１２８】
主ＰＣＢ９２には、１つ以上の出力デバイス１４４、図ではＬＥＤを組み込んでよく、これらは、外部制御デバイスのための信号を使用する以外に、マイクロコントローラ／プロセッサから状態信号を受信して、特定のツール状態の視覚的表示を提供する。これらのツール状態は、フレーム様の上側ハウジング部品７２の壁に存在するＬＥＤウィンドウ１０６を通して、オペレータが視覚的に評価できる。ツール状態は、いずれの場合においても以下を含む：切替式永久磁石組立体１６の磁石ユニット２０がオンであるかオフであるか；Ｎ極ポールシュー３８（即ちその被加工物係合表面４４）がターゲット上にあるかないか（以下で説明するように、設定可能な閾値内であるか）（これはＮ極シューが被加工物に対する良好な磁気保持を有することを示す）；Ｓ極極ポールシュー３８（即ちその被加工物係合表面４４）がターゲット上にあるかないか（以下で説明するように、設定可能な閾値内であるか）（これはＳ極シューが被加工物に対する良好な磁気保持を有することを示す）；及び全体的に良好に引張力が印加されている被加工物の存在（両方の極が被加工物に良好に接触していること）。
【０１２９】
ある例示的実施形態では、以下の操作をツール１０によって行った：（１）（ＡＤＣユニットを有する）マイクロプロセッサを用いて、磁気センサ値を読み取る；（２）マイクロプロセッサを用いて、複数のセンサ値を読み取る；（３）センサ読み取り値を用いて、ツール状態指示用ＬＥＤを特定のセンサ値において点灯させる；（４）センサ読み取り値を用いて、ツールのオン／オフに関するＬＥＤを点灯させる；（５）マイクロプロセッサ上で平均化関数を生成して、センサ値を平均する；（６）上記平均関数を組み込んだ較正関数を生成して、センサに関するオンの値を決定する；及び（７）較正関数からの較正値を用いて、極がターゲットから離れており、ターゲットゾーン１２１の外側であることを決定する。このＥＯＡＭＴ１０の例示的実施形態では、まずＳＴＭ３２０Ｆ０３８  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙボードを使用し、続いてＳＴＭ３２Ｆ０３０Ｒ８Ｔ６を用いたカスタム設計主ＰＣＢ基板を使用し、ソフトウェアコーディングして、プロセッサのメモリにアップロードし、ツールのセンサ及びコントローラの較正を含むツールの機能設定を実施した。
【０１３０】
ツール１０の例示的な較正手順は：上記ツールを、その２つの被加工物係合表面４４がツール１０によって取り扱われる被加工物１７に対向した状態で、様々な位置で配置するステップ；上記様々な位置それぞれに関して、磁石ユニットのハウジングの磁束検出表面４６に近接して配置されたセンサ９８において、磁場センサデータを複数サンプリングするステップ；サンプリングしたデータを平均するステップ；及びツールの動作中にサンプリングした生のセンサデータとの比較によってツールの状態を決定できる閾値をメモリ３３に保存するステップを含む。この目的のために、ＳＴＭ３２０Ｆ０３８  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙボードを、データ入力の切り替えを可能とするように構成した。３ステップ較正手順は、以下を、指定された順序で含む：
１．入力デバイス４１（図１３を参照）の較正入力を切り替える
ａ．ここで、ツールが較正モードとなる
ｂ．電源ＬＥＤの点滅が止まるのを待つ
２．ツールを、その被加工物係合表面が被加工物に「理想的に」接触して対面した状態で配置し、磁束ユニットをオン状態にするか、あるいは既知の部分的オン状態にする
３．較正入力を切り替える
ａ．電源ＬＥＤの点滅が止まるのを待つ
ｂ．電源ＬＥＤの点滅が止まったら、ツールの磁束ユニットをオフにする
４．ツールを、ツールのオペレータ（ユーザ）がオンのターゲット値にしたい範囲にＳ極ポールシューが収まるように、その被加工物係合表面が被加工物上にある状態に配向し、ユニットをオン状態あるいは既知の部分的オン状態とする
５．較正入力を切り替える
ａ．電源ＬＥＤの点滅が止まるのを待つ
ｂ．電源ＬＥＤの点滅が止まったら、ツールの磁束源をオフにする
６．ツールを、ユーザがオンのターゲット値にしたい範囲にＮ極ポールシューが収まるように、部品に対して配向し、ユニットをオン状態あるいは既知の部分的オン状態とする
７．較正入力を切り替える
ａ．電源ＬＥＤの点滅が止まるのを待つ
ｂ．電源ＬＥＤの点滅が止まったら、ユニットをオフにする
８．電源ＬＥＤの点滅が止まったら、ツールを感知モードに戻す
この時点において、ツールの状態出力は、較正されたオン状態又は既知のオン状態に対して適切に機能していなければならない。そうでない場合には、較正ステップを繰り返す。
【０１３１】
感度入力をファームウェアに追加することもでき、これによりユーザは、較正値から多少敏感になるように調整できる。
【０１３２】
オンボードセンサアレイ及び信号処理論理を備えたツールが実現できる別の機能は、いわゆる「ダブルブランク（ｄｏｕｂｌｅ  ｂｌａｎｋ）」監視機能であり、これは、（例えばブランクドロー加工若しくは成形ステーション間の、又はブランクドロー加工若しくは成形ステーションへの、ブランクの移送のために）磁気結合デバイス１０を用いて、強磁性シートブランク又は部分的に成形されたシート材料構成部品を、ステープルからディスタックする（ｄｅ‐ｓｔａｃｋ）ために使用される。この機能は、以下のようなツールの較正を含む：
１．較正入力を切り替える
ａ．ここで、ユーザが較正モードとなる
ｂ．電源ＬＥＤの点滅が止まるのを待つ
ｃ．ツールを、そのポールシューが鋼鉄製の１つのシートに理想的に接触した状態で配置し、ツールの磁束源をオン状態にするか、あるいは既知の部分的オン状態にする（注：このステップは、ユーザがシート材料の厚さを変更する度に必要となる）
２．較正入力を切り替える
ａ．電源ＬＥＤの点滅が止まるのを待つ
ｂ．電源ＬＥＤの点滅が止まったら、ユニットをオフにする
３．電源ＬＥＤの点滅が止まったら、ツールを通常の感知モードに戻す
この時点において、ツールの状態出力は、適切に機能していなければならない。そうでない場合には、較正ステップを繰り返す。後続の動作において、較正済みのオン状態又は部分的オン状態に関する感知された漏れ磁束が、保存された較正済み値よりもある閾値量（絶対量又はパーセンテージ）だけ低い場合、ツール１０は、単一の被加工物ではなく複数の被加工物に結合されている場合がある。 
【０１３３】
本明細書に記載されているように、永久磁石３０、３２の代わりに、磁石の他の構成を用いてよい。図２６〜３０を参照すると、本開示のある例示的な切替式永久磁石組立体２００が示されている。切替式永久磁石組立体２００は、磁束源１５を置換できる。更に、永久磁石組立体２００は、磁気結合デバイス１０のためのハウジング２２とは対照的に、非鉄製ハウジング内に配置される。本明細書中で更に詳細に説明するように、永久磁石システム２００のポール部分２５０は、ハウジングの下側に配置されて被加工物１７に接触する（図２９及び３０を参照）か、又はポール部分２５０の直下に位置決めされて被加工物１７に接触するポール延長部材を有する。
【０１３４】
切替式永久磁石組立体２００は、ハウジング２２内に配置されることになる上側プラッタ２１２及び下側プラッタ２１４を含む。プラッタ２１２及び２１４はそれぞれ、複数の離間した永久磁石２３０と、複数のポール部分２５０とを含む。複数の離間した永久磁石２３０はそれぞれ、図では単一の永久磁石として図示されているが、ハウジング内に位置決めされた複数の永久磁石及び／又は少なくとも１つの永久磁石からなっていてもよい。例示的なプラッタは、米国特許第７，１６１，４５１号明細書、及び独国実用新案第２０２０１６００６６９６号明細書において提供されており、上記文献の開示は、参照によりその全体が本出願に明示的に援用される。
【０１３５】
図２６〜３０の例に戻ると、各永久磁石２３０は、Ｎ極側２３２及びＳ極側２３４を有する。プラッタ２１２及びプラッタ２１４の、永久磁石２３０及びポール部分２５０はそれぞれ、ポール部分２５０のうちの１つが永久磁石２３０のうちの２つの間に位置決めされた閉鎖形状を形成するように配設される。更に、永久磁石２３０は、間のポール部分２５０に接触している２つの永久磁石２３０がそれぞれ、そのＮ極側又はそのＳ極側をポール部分２５０に接触させるように、配設される。隣接する永久磁石２３０のＮ極側がポール部分２５０に接触しているとき、ポール部分２５０はＮ極部分と呼ばれる。隣接する永久磁石２３０のＳ極側がポール部分２５０に接触しているとき、ポール部分２５０はＳ極部分と呼ばれる。
【０１３６】
上側プラッタ２１２及び下側プラッタ２１４はそれぞれ、同数の偶数個の永久磁石２３０、及び同数のポール部分２５０を含む。一実施形態では、上側プラッタ２１２及び下側プラッタ２１４それぞれにおいて、永久磁石２３０及びポール部分２５０は円形の構成に配設される。
【０１３７】
実施形態では、下側プラッタ２１４は、ツール１０の磁石３０と同様に、下側プラッタ２１４を内包するハウジングに対して静止した状態で保持され、また上側プラッタ２１２は、ツール１０の磁石３２と同様に、下側プラッタ２１４に対して回転する。上側プラッタ２１２は、下側プラッタ２１４に対して、中心軸２９４の周りで方向２９０、２９２に回転可能であり、これにより、下側プラッタ２１４の永久磁石２３０及びポール部分２５０に対する上側プラッタ２１２の永久磁石２３０及びポール部分２５０の整列を変更する。
【０１３８】
下側プラッタ２１４のＳ極部分２５０が上側プラッタ２１２のＳ極部分２５０と整列し、かつ下側プラッタ２１４のＮ極部分２５０が上側プラッタ２１２のＮ極部分２５０と整列しているときに、切替式永久磁石組立体２００はオン状態であると考えられる。オン状態では、被加工物は、上側プラッタ２１２及び下側プラッタ２１４の整列したＮ極部分２５０から、被加工物を通って、上側プラッタ２１２及び下側プラッタ２１４の整列したＳ極部分２５０までの、磁気回路の完成により、磁気結合デバイス１０によって保持される。
【０１３９】
下側プラッタ２１４のＳ極部分２５０が上側プラッタ２１２のＮ極部分２５０と整列し、かつ下側プラッタ２１４のＮ極部分２５０が上側プラッタ２１２のＳ極部分２５０と整列しているときに、切替式永久磁石組立体２００はオフ状態であると考えられる。オフ状態では、被加工物は、上側プラッタ２１２の整列したＮ極部分２５０から下側プラッタ２１４のＳ極部分２５０まで、及び上側プラッタ２１２の整列したＳ極部分２５０から下側プラッタ２１４のＮ極部分２５０までの、上側プラッタ２１２及び下側プラッタ２１４内での磁気回路の完成により、磁気結合デバイス１０によって保持されない。
【０１４０】
上側プラッタ２１２のＳ極部分２５０が下側プラッタ２１４のＮ極部分２５０に部分的に重なり、上側プラッタ２１２のＮ極部分２５０が下側プラッタ２１４のＳ極部分２５０に部分的に重なっているときに、切替式永久磁石組立体２００は部分的オン状態であると考えられる。部分的オン状態にあるとき、被加工物は、上側プラッタ２１２及び下側プラッタ２１４の重なったＮ極部分２５０から、被加工物２７を通って、上側プラッタ２１２及び下側プラッタ２１４の重なったＳ極部分２５０までの、磁気回路の完成により、磁気結合デバイス１０によって保持され得る。磁気回路の強度は、上側プラッタ２１２及び下側プラッタ２１４の重なったＮ極部分２５０、並びに上側プラッタ２１２及び下側プラッタ２１４の重なったＳ極部分２５０の、重なりの程度が増大するに従って上昇する。
【０１４１】
図２６を参照すると、上側プラッタ２１２が示されている。上側プラッタ２１２は、中央アパーチャ２２２及び複数の径方向に延在するアパーチャ２２４を有する、円筒形ベース構成部品２２０を含む。径方向に延在するアパーチャ２２４はそれぞれ、永久磁石２３０を受承するようにサイズ設定及び成形される。各永久磁石２３０は、Ｎ極側２３２、Ｓ極側２３４、径方向内側２３６、径方向外側２３８、上部２４０、及び底部を有する。
【０１４２】
図２７を参照すると、上側プラッタ２１２の上面図が示されている。円筒形ベース構成部品２２０は、永久磁石２３０のＮ極側２３２、Ｓ極側２３４、径方向内側２３６、及び径方向外側２３８のそれぞれを取り囲む。一実施形態では、アパーチャ２２４は貫通型アパーチャではなく、円筒形ベース構成部品２２０の底部側からある深さまでのアパーチャであり、従って円筒形ベース構成部品２２０は、ポール部分２５０の上部２４０も取り囲む。図示されている実施形態では、円筒形ベース構成部品２２０は、単一の一体型構成部品である。一実施形態では、円筒形ベース構成部品２２０は、一体に接合された２つ以上の構成部品からなる。
【０１４３】
図２７に示すように、永久磁石２３０は、隣接する磁石のＮ極側２３２が互いに対面し、隣接する磁石２３０のＳ極側２３４が互いに対面するように配設される。この構成により、永久磁石２３０間の円筒形ベース構成部品２２０の部分２５０は、永久磁石２３０のためのポール延長部分として機能する。実施形態では、ベース構成部品２２０、従ってポール部分２５０は、鋼鉄製である。他の好適な強磁性材料をベース構成部品２２０に使用してもよい。
【０１４４】
図２８を参照すると、上側プラッタ２１２が、下側プラッタ２１４に対して分解されて示されている。下側プラッタ２１４は、上側プラッタ２１２と概ね同一である。上側プラッタ２１２を下側プラッタ２１４に対して回転させることにより、切替式永久磁石組立体２００を、オン状態、部分的オン状態、又はオフ状態に配置できる。
【０１４５】
図２９を参照すると、上側プラッタ２１２及び下側プラッタ２１４はオン状態に配設されており、上側プラッタ２１２のＳ極部分２５０は、下側プラッタ２１４のＳ極部分２５０に隣接し、上側プラッタ２１２のＮ極部分２５０は、下側プラッタ２１４のＮ極部分２５０に隣接している。オン状態では、強磁性材料製の被加工物２７は、上側プラッタ２１２及び下側プラッタ２１４の整列したＮ極部分２５０から、被加工物２７を通って、上側プラッタ２１２及び下側プラッタ２１４の整列したＳ極部分２５０までの、磁気回路の完成により、上側プラッタ２１２及び下側プラッタ２１４を含む磁気結合デバイスによって保持される。Ｎ極部分２５０及びＳ極部分２５０の下側表面は、被加工物接触インタフェースを形成する。あるいは、図１のものとは異なる形状ではあるが、ポールシュー３８の例を、Ｎ極部分２５０及びＳ極部分２５０の下側表面と被加工物１７との間に位置決めすることによって、被加工物１７との被加工物接触インタフェース４４を提供してよい。更に、センサ９８を、Ｎ極部分２５０及びＳ極部分２５０のうちの様々なものに隣接して位置決めしてよい。実施形態では、Ｎ極部分２５０のうちの少なくとも１つ、及びＳ極部分２５０のうちの少なくとも１つが、これらに関連付けられたセンサ９８を有し、これにより、各Ｎ極部分及び各Ｓ極部分に関連する漏れ磁束を監視する。図２７に示すように、第１のセンサ９８はＮ極部分２５０に近接して、例えばＮ極部分２５０の真上、又はＮ極部分２５０の径方向外側に配置してよく、第２のセンサ９８はＳ極部分２５０に近接して、例えばＳ極部分２５０の真上、又はＳ極部分２５０の径方向外側に配置してよい。論理制御回路２３は、磁気結合デバイス１０に関して本明細書中で記載されているものと同様の様式で、永久磁石組立体２００に関して較正の試行を実施してよく、これにより、永久磁石組立体２００を含むデバイスの動作状態を決定するためのセンサ値を保存する。
【０１４６】
図３０を参照すると、上側プラッタ２１２のＳ極部分２５０が下側プラッタ２１４のＮ極部分２５０に隣接し、上側プラッタ２１２のＮ極部分２５０が下側プラッタ２１４のＳ極部分２５０に隣接しているときに、上側プラッタ２１２及び下側プラッタ２１４はオフ状態に配設される。オフ状態では、強磁性材料性の被加工物２７は、上側プラッタ２１２の整列したＳ極部分２５０と下側プラッタ２１４のＮ極部分２５０との間、及び上側プラッタ２１２の整列したＮ極部分２５０と下側プラッタ２１４のＳ極部分２５０との間の磁気回路の完成により、上側プラッタ２１２及び下側プラッタ２１４を含む磁気結合デバイスによって保持されない。換言すれば、プラッタ２１２及び２１４は、ポール部分１５０内の磁気回路をシャントして、外部磁場を破壊する。上側プラッタ２１２及び下側プラッタ２１４はまた、上側プラッタ２１２及び下側プラッタ２１４を含む磁気結合デバイスの１つ以上の部分的オン状態を提供するようにも配設できる。
【０１４７】
本明細書に記載されているように、永久磁石３０、３２の代わりに、磁石の他の構成を用いてよい。図３１〜３３を参照すると、本開示のある例示的な切替式永久磁石組立体３００が示されている。切替式永久磁石組立体３００は、磁束源１５を置換できる。更に、永久磁石組立体３００は、磁気結合デバイス１０のためのハウジング２２とは対照的に、非鉄製ハウジング内に配置される。本明細書中で更に詳細に説明するように、永久磁石システム３００のポール部分３５０は、ハウジングの下側に配置されて被加工物１７に接触するか、又はポール部分３５０の直下に位置決めされて被加工物１７に接触するポール延長部材３４０を有する（図３１〜３３を参照）。
【０１４８】
切替式永久磁石組立体３００は、上側組立体３１２及び下側プラッタ３１４を含む。組立体３１２及び３１４はそれぞれ、複数の離間した永久磁石３３０と、複数のポール部分３５０とを含む。複数の離間した永久磁石３３０はそれぞれ、図では単一の永久磁石として図示されているが、ハウジング内に位置決めされた複数の永久磁石及び／又は少なくとも１つの永久磁石からなっていてもよい。
【０１４９】
各永久磁石３３０は、Ｎ極側（Ｎ）及びＳ極側（Ｓ）を有する。組立体３１２及び組立体３１４の、永久磁石３３０及びポール部分３５０は、それぞれ、ポール部分３５０のうちの１つが永久磁石３３０のうちの２つの間に位置決めされた閉鎖形状を形成するように配設される。更に、永久磁石３３０は、間のポール部分３５０に接触している２つの永久磁石３３０がそれぞれ、そのＮ極側（Ｎ）又はそのＳ極側（Ｓ）をポール部分３５０に接触させるように、配設される。隣接する永久磁石３３０のＮ極側（Ｎ）がポール部分３５０に接触しているとき、ポール部分３５０はＮ極部分と呼ばれる。隣接する永久磁石３３０のＳ極側（Ｓ）がポール部分３５０に接触しているとき、ポール部分３５０はＳ極部分と呼ばれる。
【０１５０】
実施形態では、下側組立体３１４は、ツール１０の磁石３０と同様に、下側組立体３１４を内包するハウジングに対して静止した状態で保持され、また上側組立体３１２は、ツール１０の磁石３２と同様に、下側組立体３１４に対して回転する。上側組立体３１２は、下側組立体３１４に対して、方向３９０及び３９２に並進移動可能であり、これにより、下側組立体３１４の永久磁石３３０及びポール部分３５０に対する上側組立体３１２の永久磁石３３０及びポール部分３５０の整列を変更する。下側組立体３１２の永久磁石３３０は、ポールシュー３４０がポール部分３５０に結合されていることにより、被加工物１７から離間している。あるいは、ポール部分は、このような間隔を提供するように延長されていてよい。更に、上側組立体３１２の永久磁石と下側組立体３１４の永久磁石との間にスペーサ（図示せず）が設けられる。
【０１５１】
下側組立体３１４のＳ極部分３５０が上側組立体３１２のＳ極部分３５０と整列し、かつ下側組立体３１４のＮ極部分３５０が上側組立体３１２のＮ極部分３５０と整列している（図２０を参照）ときに、切替式永久磁石組立体３００はオン状態であると考えられる。オン状態では、被加工物１７は、上側組立体３１２及び下側組立体３１４の整列したＮ極部分３５０から、被加工物２７を通って、上側組立体３１２及び下側組立体３１４の整列したＳ極部分３５０までの、磁気回路の完成により、切替式永久磁石組立体３００によって保持される。
【０１５２】
下側組立体３１４のＳ極部分３５０が上側組立体３１２のＮ極部分３５０と整列し、かつ下側組立体３１４のＮ極部分３５０が上側組立体３１２のＳ極部分３５０と整列している（図２２を参照）ときに、切替式永久磁石組立体３００はオフ状態であると考えられる。オフ状態では、被加工物１７は、上側組立体３１２の整列したＮ極部分３５０から下側組立体３１４のＳ極部分３５０まで、及び上側組立体３１２の整列したＳ極部分３５０から下側組立体３１４のＮ極部分３５０までの、上側組立体３１２及び下側組立体３１４内での磁気回路の完成により、切替式永久磁石組立体３００によって保持されない。
【０１５３】
上側組立体３１２のＳ極部分３５０が下側組立体３１４のＮ極部分３５０に部分的に重なり、上側組立体３１２のＮ極部分３５０が下側組立体３１４のＳ極部分３５０に部分的に重なっているときに、切替式永久磁石組立体３００は部分的オン状態であると考えられる。部分的オン状態にあるとき、被加工物１７は、上側組立体３１２及び下側組立体３１４の重なったＮ極部分３５０から、被加工物１７を通って、上側組立体３１２及び下側組立体３１４の重なったＳ極部分３５０までの、磁気回路の完成により、切替式永久磁石組立体３００によって保持され得る。磁気回路の強度は、上側組立体３１２及び下側組立体３１４の重なったＮ極部分３５０、並びに上側組立３１２及び下側組立体３１４の重なったＳ極部分３５０の、重なりの程度が増大するに従って上昇する。
【０１５４】
更に、センサ９８を、Ｎ極部分３５０及びＳ極部分３５０のうちの様々なものに隣接して位置決めしてよい。実施形態では、Ｎ極部分３５０のうちの少なくとも１つ、及びＳ極部分３５０のうちの少なくとも１つが、これらに関連付けられたセンサ９８を有し、これにより、各Ｎ極部分及び各Ｓ極部分に関連する漏れ磁束を監視する。図３１に示すように、第１のセンサ９８はＮ極部分３５０に近接して、例えばＮ極部分３５０の真上、又はＮ極部分３５０の径方向外側に配置してよく、第２のセンサ９８はＳ極部分３５０に近接して、例えばＳ極部分３５０の真上、又はＳ極部分３５０の径方向外側に配置してよい。論理制御回路２３は、磁気結合デバイス１０に関して本明細書中で記載されているものと同様の様式で、永久磁石組立体３００に関して較正の試行を実施してよく、これにより、永久磁石組立体３００を含むデバイスの動作状態を決定するためのセンサ値を保存する。
【０１５５】
図８〜１２を参照すると、実施形態では、磁気結合ツール１０は、磁気結合ツール１０を用いた被加工物の取り扱いに続いて、残留磁気を除去するための、消磁機能を含む。
【０１５６】
ある例示的実施形態では、磁気結合デバイス１０は：オン／オフ切替式ダイポール磁束源１５；磁束源１５を受承する第１のハウジング構成部品２２；及び被加工物係合表面４４をそれぞれ有するポール延長シュー３８のペアを含む。ポール延長シュー３８は、第１のハウジング構成部品２２に設置され、これにより、磁束源１５から磁束を受信して、上記磁束を被加工物係合表面４４において利用可能とする。少なくとも１つの磁場センサ９８、ただし好ましくは上記ポール延長シュー及び／又は被加工物係合表面と同数の多数の第１の磁場検出センサは、好ましくは上記ポール延長シューのうちの関連する１つの、被加工物係合表面４４と反対側の端部にある磁気検出表面４６から、所定の距離だけ離れながらも近接して配置される。消磁用電気巻線１１０のペアであって、それぞれ２つのポール延長シュー３８のうちの関連する１つのあるセクションの周りに巻き付けられる、消磁用電気巻線１１０のペアが設けられる。論理制御回路２３は更に：（ｉ）上記少なくとも１つの磁場検出センサから出力信号を受信し、１つ以上の上記出力信号から、上記磁束源がオフに切り替えられていることを示す上記ツールの動作状態を決定し、（ｉｉ）このときに上記消磁用電気巻線への電力供給源をオンにし、（ｉｉｉ）上記消磁用電気巻線が所定の時間にわたって発振交番磁場を生成する消磁サイクルを実施するよう、動作可能である。
【０１５７】
実施形態では、消磁用電気巻線１１０、及び交換可能なポール延長シュー部材３８は、第１のハウジング構成部品２２に取り付け可能なモジュール式ユニットを形成し、ポール延長シュー部材３８は、ＥＯＡＭＴ１０を被加工物１７と磁気結合するにあたって使用したときに、ＥＯＡＭＴ１０の磁束送達回路の一部を形成し、また、消磁用巻線１１０と共に、被加工物１７の消磁中に消磁動作を行う電磁石の一部を形成する。
【０１５８】
実施形態では、論理制御回路２３は、磁気結合デバイス１０によって取り扱われていた被加工物１７から磁気結合デバイス１０が除去される直前、即ち磁気結合デバイス１０が、被加工物係合表面４４が被加工物１７にある状態で静止しており、磁束源１５がオフにされて結合の解除が実施されたときに、消磁サイクルが実施されるよう、考案されている。消磁サイクルをこのような段階で実施することにより、磁気結合デバイス１０のポールシュー３８は、磁気結合デバイス１０をオフ状態にした後最初に磁気残留を示すことになる被加工物領域に対して、消磁動作を集中させるための、導管として機能する。
【０１５９】
実施形態では、ポール延長シュー３８は、少なくとも２つの構成部品、即ち上記第１のハウジング構成部品に着脱可能に固定された第１のポール延長部材３８ａと、上記第１の部材の延長部分に着脱可能に固定され、被加工物係合表面４４を画定する、第２のポール延長部材３８ｂとからなり、ここで、消磁用電気巻線１１０は、第２のポール延長部材３８ｂのあるセクションを取り囲む。この２部品型のポールシューのレイアウトにより、ＥＯＡＭＴ１０を、消磁機能を有するものとして配備することも、又は第２のポール延長部材３８ｂを第１のポール延長部材３８ａから単に結合解除することにより、消磁機能を有しないものとして配備することもでき、後者の場合には、第１のポールシュー部材３８ａが被加工物係合表面４４を呈する／提供することになる。同様に、これにより、被加工物１７の幾何学的形状に対して最適化された被加工物係合表面４４を提供するために、第２のポール延長部材３８ｂを交換可能とすることができる。
【０１６０】
実施形態では、ポールシュー３８は、消磁用巻線１１０に被覆されたセクションにおいて、消磁用巻線１１０が励起されたときに生成される磁束の大半、好ましくは全てを被加工物係合表面４４へと配向するために十分な、断面を有する。これにより、消磁用巻線１１０によって供給された全ての磁束が、ポール延長シュー３８との接触ゾーンにおける被加工物１７の消磁の実施に有効に使用されることが保証される。当然のことながら、ポールシュー３８が、消磁用巻線１１０に被覆されたセクションにおいて、励起時に生成される磁束の大半の部分（ただし全てではない）を被加工物係合表面４４へと配向して、被加工物係合表面４４周辺に磁束の漏れを生成するために十分な、断面を有することも可能である。この手段は、ポール延長シューと被加工物との間の直接接触部分の外側のゾーンの消磁を支援する。
【０１６１】
実施形態では、論理制御回路２３は更に、パルス幅変調（ＰＷＭ）済み電流を生成するためのＡＣドライバ（ハードウェア又はソフトウェア）を含み、上記電流は、本明細書中で更に詳細に説明されるように、消磁用巻線１１０に供給される。更に、実施形態では、消磁サイクルを実施するための論理制御回路２３の機能ブロックが存在してもよい。
【０１６２】
実施形態では、強磁性ポール延長シュー３８のあるセクションの周りに巻かれている（即ち上記セクションを取り囲んでいる）消磁用巻線１１０は、電磁石を効果的に形成する。制御回路、及び論理制御回路２３のマイクロプロセッサは、電磁石を駆動して、ポールシュー３８の下側において極性及び大きさを交番させるように構成される。ポールシュー３８は常に、ツールの通常の（結合）使用中、対向する方向に磁場を有する。サイズが異なるツールに関して、電磁石のパラメータを変更して、磁場の強度を、磁気結合デバイス１０に配備されている切替式永久磁石の強度に相関させることにより、被加工物に残る残留磁場を、新たな残留磁場を生成することなく克服する。
【０１６３】
消磁機能を実施する２つの電磁石は、典型的なＤＣモータドライブを用いて制御できる。被加工物１７に残る残留磁気を最小化するために、大きさが低下する交番磁場を使用する。この交番磁場は、パルス幅変調（ＰＷＭ）済み波形及び方向ピンを用いて、マイクロコントローラによって（専用のＤＣモータドライブチップを介して）制御される。方向ピンは、消磁用巻線（コイル）に供給される電流の方向を交番させるものである。ＰＷＭ波形は、電磁石を通して見られる実際の磁場を制御するものである。
【０１６４】
ＰＷＭ波形、従って磁場に影響を及ぼすパラメータは、周波数、デューティ比、及び振幅等、多数存在する。異なる幾何学的形状及び鋼鉄組成を有する被加工物１７は、適切な消磁のために異なるパラメータを必要とする。従って、制御回路は、プログラムされたマイクロプロセッサがアクセス可能な所定のパラメータテーブルを保存するための、好適なメモリバンクを備えることができ、あるいは、パラメータが循環して変更される較正の試行中にサンプリングされる、カスタマイズされたデータと、測定された被加工物の残留磁気と、特定の被加工物の所望の消磁レベルを達成する、決定されたＰＷＭ波形に関する「最適な」パラメータのセットとを保存できる。様々な形態のＰＷＭドライバを実現するための例示的なハードウェア回路は、米国特許第３，８９５，２７０号明細書、及び米国特許第４，３８４，３１３号明細書において提供されているが、プログラム可能なマイクロプロセッサに結合されたより一般的な回路も採用してよい。
【０１６５】
図面に戻ると、例示的実施形態が図示されている。図８〜１１を参照すると、消磁機能を含む磁気結合デバイス１０のある例示的実施形態が図示されている。ポールシュー３８は、各ポールシュー３８の周りに巻き付けられた消磁用巻線１１０を含む。
【０１６６】
多部品型の強磁性ポール延長シュー３８が提供される。ポールシュー３８は、締結用ネジ４０のペアを用いて、ハウジング２２の下側部分の幅方向凹状側部に設置される。ポールシュー３８は：基本的に直方体状の第１の部材３８ａであって、これは、その高さに沿って面取りされた縁部を有し、ハウジング２２の下側部分の幅方向側部に設置され、ハウジング２２の上側部分の形状を補完する、第１の部材３８ａ；及び直立したシュー部材３８ａの下側末端部に締結用ネジ３８ｃで固定された、長方形プレート状の第２の部材３８ｂを含む。ポールシュー３８’の別の形状を用いてもよい。
【０１６７】
ポール延長シュー３８は、各被加工物係合表面４４の下側の（即ち第２の部材３８ｂにおける）面を画定し、これらの被加工物係合表面４４は、図示されている実施形態では平面であるが、ツール１０が磁気結合して取り扱うことになる被加工物の、湾曲した又は均一でないターゲット表面に対して、ぴったりとした当接を形成するよう、異なるジオメトリを有してよく、及び／又は輪郭形成されていてよい。ハウジング２２の下側部分に画定された受容部に対するポールシュー部材３８ａの嵌合は、磁気回路の空隙を最小化するか、又は実際には略回避するようなものであり、換言すれば、ハウジング２２の壁が厚い幅方向部分と、ポールシュー３８’とが一体として、磁石３０、３２からハウジング２２の上部軸方向端面及びポールシュー３８の下側端部への磁束経路を形成する。
【０１６８】
図１１を参照すると、消磁用組立体１１０の分解図が示されている。消磁用組立体１１０は、消磁用電気巻線又はコイル１１４を含み、これは、以下で説明されるように制御回路に接続するための２線リボンケーブル１１６を備える、ボビン１１２の周りに巻き付けられる。コイル１１４及びボビン１１２は、非強磁性鋼鉄又は他の材料製である、上部ボビンカバー１１８内に受承され、従ってリボンケーブル１１６は、ボビンカバー１１８の上部壁の開口を通過する。底部ボビンカバー１２０は、締結具１２２によって上部ボビンカバー１１８に締結される。
【０１６９】
そして、切替式永久磁石ユニット２０の、上述のポール延長シュー３８は、直方体のポールシュー構成部品３８ａを、底部ボビンカバー１２０の中央の適切に対応するように成形された開口を通して摺動させて、ボビン１１２を通って延在させ、上部ボビンカバー１１８の相補的な開口を通して突出させることにより、消磁モジュールに組み込まれる。被加工物係合表面４４を提供する、カスタマイズ可能なポールシュー構成部品３８ｂは、締結具３８ｃを用いてポールシュー構成部品３８ａの下側軸方向端部に既に取り付けられているか、又は後から固定することもでき、下側ボビンカバープレート１２０に当接する。上述のように、ポール延長シュー構成部品３８ａ及び消磁用コイル１１４は、消磁サイクルを実施するための専用の電磁石を提供する。
【０１７０】
ここで図１０を参照すると、２線リボンケーブル１１６はそれぞれ、円筒形ボア２４の幅方向側においてハウジング２２の上側部分を通って延在する専用の消磁用配線ボア１２４を通して配線され、続いて２つの消磁用モジュール１１０が、上述の締結用ボルト４０によって、切替式磁石ユニット２０のハウジング２２に取り付けられ、またこれにより、ポール延長シュー３８がユニット２２に固定され、被加工物への取り付けのためのツール１０の通常の動作において使用される切替式磁束源が完成する。
【０１７１】
論理制御回路２３、特に主ＰＣＢ９２には、消磁用モジュール１１０を動作させるため、特に消磁用コイル１１４を通して送られる消磁用ＡＣを生成する（及びその波形を制御する）ために必要な、ハードウェア及びソフトウェアが組み込まれる。消磁用モジュール１１０の２線リボンケーブル１１６は、基板間コネクタ１０２、１０４を介して主制御基板ＰＣＢ９２に接続された極基板ＰＣＢ９４のソケットに取り付けられる。
【０１７２】
リボンケーブル１１６を通ってコイル１１４へと流れる電流（これは、ＰＷＭ変調されている場合には、適切には、消磁用コイル１１４のための動作信号と記述することもできる）は、主制御用ＰＣＢ９２上のマイクロコントローラ及びモータドライバによって制御される。これらの信号は、マイクロコントローラからのＰＷＭ波形によって制御され、高周波ＡＣ信号を提供する。消磁用ＰＷＭ及び方向ピンは、Ｎ極とＳ極との間で正／負を交番させ、各周期の大きさを低下させることによって動作する。消磁される被加工物の材料組成及び幾何学的形状に応じて、周波数、大きさ及び形状を含むがこれらに限定されない、異なる複数の波形パラメータを変更する必要がある。
【０１７３】
ＰＷＭ信号は、被加工物と共に迅速に変化する消磁用回路を効果的に形成し、残留磁気を排除する。例示的なプロセスを本明細書で開示する。
【０１７４】
消磁用コイル１１４に関して、ワイヤのゲージ、長さ及び巻き数（並びにこれらの巻線がポール延長シュー（又は電磁石のコア）からどの程度離れているか）は、コイルのインダクタンス及び抵抗に影響する。インダクタンス及び抵抗の変化は、コイルの立ち上がり時間に影響し、これは、異なるコイル（異なるサイズのユニット）が異なる一連のＰＷＭ波形を必要とすることを意味している。理想的な立ち上がり時間を計算することにより、適切な周波数を決定できる。一般に、消磁用ユニットが大きいほど、必要なコイルの質量は大きくなり、これは立ち上がり時間を増加させ、即ち大きなユニットほど消磁に時間がかかる。
【０１７５】
コイルの巻き方も、コイルのインダクタンス及び抵抗に影響する。コイルを直列に巻く場合、抵抗は、並列の場合の約２倍となる。従って、コイルの巻き方も、ＰＷＭ波形に影響する。
【０１７６】
実施形態では、論理制御回路２３は５つのパラメータを用いて、消磁用コイル１１４の動作を変更する。これらのパラメータとしては、以下が挙げられる：（ａ）プリスケーラ：プリスケーラは、主ＰＣＢ基板のＳＴＭ３２Ｆ０３０Ｒ８Ｔ６のメインクロックからのカウンタクロック周波数を分割する。２４０が、一貫性のために使用されている標準である（周期を２００に設定すると、各パルスの周波数は１ｋＨｚである）；（ｂ）周期：個々のパルスそれぞれの周期（プリスケーラが２４０に設定されている場合、１単位＝５μｓの正の整数）；（ｃ）ステップ：各振幅でのパルスの数（正の整数）；（ｄ）サイクル：消磁に使用される振幅の数（正の整数）；及び（ｅ）振幅：消磁に使用される最大デューティ比（０＜ｘ＜１で浮動）。
【０１７７】
例示的な消磁用波形を図１２に示す。なお、ステップ関数は、正弦波形をより良好に模倣しようとする他のタイプの関数に置き換えることができる。以下は、図１２の波形の生成に使用したパラメータのリストである：（ａ）周期：１０（プリスケーラが２４０に設定されている場合、このグラフでの１時間単位＝５μｓである）；（ｂ）ステップ：３（サイクルあたり３つの正のステップ及び３つの負のステップが存在することに留意されたい）；（ｃ）サイクル：３（波形が正になった後負になることが、合計３回あることに留意されたい。更に、サイクル数は異なる大きさの数に等しいことに留意されたい）；（ｄ）振幅：０．９（最大デューティ比が０．９であり、平均波形大きさはデューティ比／振幅に等しいことに留意されたい。更に、大きさは、最大振幅をサイクル数で除算することにより決定され、０．９／３＝０．３（第１サイクル＝±０．９；第２サイクル＝±０．６；及び第３サイクル＝±０．３）である）。
【０１７８】
上述のパラメータを変更しながら較正の試行を実施することにより、磁気結合ツール１０の消磁の効率及び効力を最適化できる。例えば、以下の表は、Ｍａｇｓｗｉｔｃｈ  ＡＲ７０ユニットをベースとする、消磁機能を有するプロトタイプ結合ツールを用いて得られたデータを使用して作成された。この表は、異なるソフトウェアパラメータの性能、及び観察された最大残留ガウスレベルを比較している。このデータは、残留磁気を保持することが既知である５１２００鋼鉄に関して得られたものである。このデータは、プリスケーラを２４０に設定して得られたものである。
【０１７９】
【表１】
2020518482.tif 000003
【０１８０】
サイクルあたりのステップ数は、２回目及び３回目の試験に比べて、１回目の試験は２倍であった。１回目の試験は残留が比較的小さく、従って２回目及び３回目の試験に関する立ち上がりは十分に長くなかった（ステップの数は立ち上がりに直接関連する）。
【０１８１】
異なるタイプの磁束ユニット、つまり消磁機能を備えるＭａｇｓｗｉｔｃｈ  Ｊ５０ユニットを用いて、
所与の被加工物に関する最良の消磁結果を決定するにあたって較正試験を試行することの重要性を示す、様々な試験を実施した。
【０１８２】
消磁用コイルに供給されるＰＷＭ信号の生成に、以下のソフトウェアパラメータを使用した：プリスケーラ：２４０；周期：２５０；ステップ：１０；サイクル：２０；及び振幅：０．７。これらのパラメータでは、消磁サイクルにおよそ２００ｍｓかかり、コイルの最大消費電流は約０．９Ａであった。このユニットに関して、コイルは並列に巻かれていた。コイルの合計抵抗はおよそ８Ωであった。
【０１８３】
パラメータが変化すると、異なる結果を観察できる。以下のソフトウェアパラメータを使用して、第２の試験のための消磁用コイルに供給されるＰＷＭ信号を生成した：プリスケーラ：２４０；周期：３００；ステップ：１０；サイクル：２０；及び振幅：０．７。これらのパラメータでは、消磁サイクルにおよそ２００ｍｓかかり、コイルの最大消費電流は約０．３Ａであった。このユニットに関して、コイルは直列に巻かれていた。コイルの合計抵抗はおよそ３０Ωであった。
【０１８４】
多数の他のパラメータを試験してから、これらを絞り込んだ。初め、ステップの数ははるかに多かったが、これはより持続的な磁場を生成し、これは消磁に悪影響を与えた。初め、サイクルの数ははるかに少なかったが、ステップの数を減少させると、消磁サイクルを０．５秒未満に維持したままサイクルの回数を増大させることができた。初め、振幅は高かったが、このユニットの周波数を増大させると、トランジスタ切替速度の限界という問題があった。
【０１８５】
上で提供したデータは、プロトタイプの開発に基づくものであり、最適化により、ロボットによる被加工物の取り扱いにおいて受け入れ可能な消磁サイクル時間が得られることを理解されたい。
【０１８６】
図２４を参照すると、論理制御回路２３の機能的処理シーケンス６００が示されている。上記処理シーケンスは：ツールのソフトウェアが、所与の被加工物１７に対して（上で概説した３ステップに比べて）ツールの最初の４回の較正プロセスを採用するにあたって着手するようにプログラムされる、様々なステップ；及び実際のセンサデータと較正済みの閾値センサデータ（平均）との比較に基づいて、被加工物１７との相互作用において起こり得るツールの様々な状態を決定する際に実施されるステップを示す。ツール１０は、ブロック６０２で表されるように、始動ルーチンを実行する。ブロック６０４で表されるように、入力デバイス４１の消磁入力がトリガされたかどうかを確認するためのチェックが行われる。トリガされている場合、ブロック６０６で表されるように、磁束源１５がオフ状態であるかどうかを決定するためのチェックが行われる。オフ状態である場合、ブロック６０８で表されるように、消磁サイクルが実施される。
【０１８７】
消磁入力がトリガされていなかった場合、ブロック６１０で表されるように、入力デバイス４１の較正入力がトリガされたかどうかを確認するためのチェックが行われる。トリガされていた場合、ブロック６１２で表されるように、４ステップの較正の試行が実施される。一例では、磁気結合デバイス１０を、小さな正方形（１００ｍｍ×１００ｍｍ）の単一のシート厚（１ｍｍ）に対して較正する。２つの限界位置を、シートの中央付近の磁気結合デバイス１０の位置に関して較正する。Ｎ極信号を、Ｎ極シューがシートの縁部（隅部ではない）にある状態に関して較正し、Ｓ極信号を、Ｓ極シューがシートの縁部（隅部ではない）にある状態に関して較正する。
【０１８８】
較正入力がトリガされていなかった場合、ブロック６１４で表されるように、磁気センサ９８に関するセンサ値を平均する。一例では、ブロック６１４は、各センサ９８に関して、所定の（極めて短い）測定期間内の磁束データ点をサンプリングする、ツールの磁場センサ値を平均すること、及びこれらの信号を、磁場センサ‐センサ信号処理回路ユニットのオンボードプロセッサによって処理することを伴い、これらは全て、数ミリ秒で実施できる。当然のことながら、これにより、データサンプリングの精度、及びツールの一連のセンサの、異なる複数のツール状態を決定する性能が上昇する。
【０１８９】
ブロック６１６で表されるように、サンプリングした値が、磁束ユニット１５がオン状態（又は較正済みの部分的オン状態）にあることを示すかどうかを確認するためのチェックが行われる。オン状態にない場合、ブロック６１８で表されるように、磁束回路がオフであることが決定される。オン状態にある場合、ブロック６２０で表されるように、磁束回路がオンであることが示される。
【０１９０】
次に、ブロック６２２で表されるように、Ｎ極シューに関連する磁気センサの平均されたセンサ値、及びＳ極シューに関連する磁気センサのセンサ値をチェックして、これらが限界位置１及び限界位置２の較正済み値の範囲内であることを確認する。上述の小さく薄いプレートでは、磁束センサ値は、磁気結合デバイスが上記プレートの中央から離れるように移動すると、急速に変化し始める。上述の両方が上記範囲内にある場合、ブロック６２４で表されるように、ある部品が存在し、ターゲットゾーン内にあることが決定される。上記範囲内にない場合、ブロック６２６〜６３８で表されるように、各磁気センサ９８に関する磁束センサ値を各極位置較正値と比較して、Ｎ極又はＳ極が部品上にあるかどうかを決定する。
【０１９１】
一実施形態では、６ステップの較正手順を実装する。以下のセンサ値が較正される：（１）限界位置１、Ｎ極、最良磁束回路；（２）限界位置１、Ｓ極、最良磁束回路；（３）限界位置２、Ｎ極、最悪磁束回路；（４）限界位置２、Ｓ極、最悪磁束回路；（５）Ｓ極位置；及び（６）Ｎ極位置。この較正手順は、限界位置がシートの隅部に対応する点で、上述の４ステップの較正シーケンスとは異なる。この手順では、磁気結合デバイス１０は、Ｎ極シュー及びＳ極シューの両方がシート上にある限り、限界範囲内にある。センサ値（１）及び（２）に関して、磁気結合デバイス１０をシートの中央に配置して、これらの値を記録する。センサ値（３）に関して、磁気結合デバイス１０を、Ｎ極シューがシートの２つの縁部に隣接した（隅部にある）状態で配置し、Ｎ極シューセンサに関する値を記録する。センサ値（４）に関して、磁気結合デバイス１０を、Ｓ極シューがシートの２つの縁部に隣接した（隅部にある）状態で配置し、Ｓ極シューセンサに関する値を記録する。センサ値（５）及び（６）は、（限界範囲がシート全体である）一例では、センサ値（３）及び（４）と同一である。（３）及び（４）に関するセンサ値が、シートの隅部ではない位置に関するものである場合、センサ値（５）及び（６）は磁気結合デバイスがシートの隅部にある状態で得られるものであるため、センサ値（５）及び（６）は（３）及び（４）とは異なる。図２５を参照すると、例示的なロボットシステム７００が示されている。ロボットシステム７００に関連して記載する実施形態は、他のタイプの機械（例えば機械式ガントリ、クレーンホイスト、持ち上げ及び配置用機械等）にも適用してよい。
【０１９２】
ロボットシステム７００は、電子コントローラ７００を含む。電子コントローラ７７０は、プロセッサ７７２が実行するための、関連するメモリ７７４に保存された追加の論理を含む。ロボット運動モジュール７０２が含まれており、これは、ロボットアーム７０４の運動を制御する。図示されている実施形態では、ロボットアーム７０４は第１のアームセグメント７０６を含み、これは、垂直軸の周りで基部に対して回転可能である。第１のアームセグメント７０６は、第１の関節７１０を介して、第２のアームセグメント７０８に可動結合され、この第１の関節７１０において、第２のアームセグメント７０８は第１のアームセグメント７０６に対して第１の方向に回転してよい。第２のアームセグメント７０８は、第２の関節７１２を介して、第３のアームセグメント７１１に可動結合され、この第２の関節７１２において、第３のアームセグメント７１１は第２のアームセグメント７０８に対して第２の方向に回転してよい。第３のアームセグメント７１１は、第３の関節７１６を介して、第４のアームセグメント７１４に可動結合され、この第３の関節７１６において、第４のアームセグメント７１４は第３のアームセグメント７１１に対して第３の方向に回転してよく、また第３のアームセグメント７１１は、回転関節７１８を介して、第４のアームセグメント７１４に可動結合され、これによって、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の配向を変更できる。磁気結合デバイス１０は、図ではロボットアーム７０４の端部に固定されて図示されている。磁気結合デバイス１０は、被加工物１７（図示せず）をロボットアーム７０４に結合するために使用される。磁気結合デバイス１０が図示されているが、本明細書に記載の磁気結合デバイスのいずれ、及びいずれの個数の本明細書に記載の磁気結合デバイスを、ロボットシステム７００と共に使用してよい。
【０１９３】
一実施形態では、プロセッサ７７２によってロボット運動モジュール７０２を実行する電子コントローラ７７０は、ロボットアーム７０４を第１の停止位置へと移動させ、ここで磁気結合デバイス１０は、被加工物と第１の位置で接触する。プロセッサ７７２によって磁気カプラ状態モジュール７７６を実行する電子コントローラ７７０は、上側の磁石３２を下側の磁石３０に対して移動させて、磁気結合デバイス１０をオン状態又は部分的オン状態のうちの一方とすることにより、被加工物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。実施形態では、磁気カプラ状態モジュール７７６は、論理制御回路２３の機能を含む。従って、論理制御回路２３の機能を、ツール１０内に配置することも、又はツール１０から離して配置することもできる。プロセッサ７７２によってロボット運動モジュール７０２を実行する電子コントローラ７７０は、被加工物を、第１の位置から、第２の所望の離間した位置へと移動させる。被加工物が所望の第２の位置となると、プロセッサ７７２によって磁気カプラ状態モジュール７７６を実行する電子コントローラ７７０は、上側の磁石１２を下側の磁石１４に対して移動させて、磁気結合デバイス１０をオフ状態とすることにより、被加工物をロボットシステム７００から結合解除するように、磁気デバイス１０に命令する。その後電子コントローラ７７０は、このプロセスを繰り返して、別の被加工物１７の結合、移動及び結合解除を行う。一実施形態では、被加工物１７から離れるように移動する前に、コントローラ７７０は、消磁サイクルを実行するように磁気結合デバイス１０に命令する。
【０１９４】
実施形態では、磁気結合デバイス１０は、複数の磁束源１５を直線状アレイとして保持するための、細長ハウジングを有する。複数の磁束源１５を有する例示的なデバイスは、Ｍａｇｓｗｉｔｃｈ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｉｎｃ．が製造販売している、ＬＡＹ  Ｓｅｒｉｅｓユニットである。図３４及び３５を参照すると、磁気結合デバイス４００が示されている。磁気結合デバイス４００は、複数の磁束源１５、図では磁束源１５Ａ〜Ｃを内包したハウジング４０２を含む。ポール延長シュー４０４は、ハウジング４０２の下側に沿って設けられる。各磁束源１５の磁石３２の相対位置は、アクチュエータ４０６によって制御される。各磁束源１５は、磁気結合デバイス１０に関してと同一の様式で動作し、オン状態、オフ状態、及び部分的オン状態のうちのいずれの１つとすることができる。
【０１９５】
更に、磁気結合デバイス４００は、ハウジング４０２内に位置決めされた磁場センサ９８を含む。磁場センサ９８は、磁束源１５のうちの２つ、図では磁束源１５Ａ及び１５Ｃのポールシュー４０４付近に位置決めされているものとして図示されている。実施形態では、磁場センサ９８は、複数の磁束源１５Ａ〜１５Ｃのうちの単一の磁束源１５のみに関連している。実施形態では、磁場センサ９８は、複数の磁束源１５Ａ〜１５Ｃのうちの各磁束源１５に関連している。論理制御回路２３は、磁場センサ９８を監視することによって、ポールシュー４０４の被加工物係合表面４４４及び被加工物１７によって形成される磁気回路の品質、被加工物１７の近接度、又は本明細書で開示されている他の動作状態を決定できる。
【０１９６】
実施形態では、磁気結合デバイス１０は、複数の磁束源１５を円形アレイとして保持するための、細長ハウジングを有する。複数の磁束源１５を有する例示的なデバイスは、Ｍａｇｓｗｉｔｃｈ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｉｎｃ．が製造販売している、ＡＹ  Ｓｅｒｉｅｓユニットである。図３６及び３７を参照すると、磁気結合デバイス４５０が示されている。磁気結合デバイス４５０は、それぞれが被加工物係合表面４５４のペアを有する複数の磁束源１５、図では磁束源１５Ａ〜Ｆを支持するハウジング４５２を含む。各磁束源１５の磁石３２の相対位置は、アクチュエータ４５６によって制御される。各磁束源１５は、これらの間に被加工物１７を通る磁気作動回路が形成されるように動作する。磁気結合デバイス４５０の動作は、米国特許第９，４８４，１３７号明細書に更に詳細に記載されており、上記特許の開示は、参照によりその全体本出願に明示的に援用される。
【０１９７】
更に、磁気結合デバイス４５０は、ハウジング４５２内に位置決めされた磁場センサ９８を含む。実施形態では、磁場センサ９８は、ハウジング４５２の下側表面４６０から下方に延在する円筒形突出部４５８に位置決めされる。図示されている実施形態では、２つの磁気センサ９８が各突出部４５８に位置決めされ、一方が磁束源１５Ｆと磁束源１５Ａとの間に位置決めされ、もう一方が磁束源１５Ｃと磁束源１５Ｄとの間に位置決めされる。実施形態では、磁場センサ９８は、磁束源のうちのいずれの２つの間の突出部４５８に位置決めされる。実施形態では、磁場センサ９８は、円形アレイの直径に沿って、磁束源１５Ａ〜Ｆの隣接する各ペアの間の各突出部に位置決めされる。論理制御回路２３は、磁場センサ９８を監視することによって、磁束源１５Ａ〜Ｆの被加工物係合表面４５４及び被加工物１７によって形成される磁気回路の品質、被加工物１７の近接度、又は本明細書で開示されている他の動作状態を決定できる。
【０１９８】
本発明の範囲から逸脱することなく、上述の例示的実施形態に対して様々な修正及び追加を実施できる。例えば、上述の実施形態は、特定の特徴を参照しているが、本発明の範囲は、異なる特徴の組み合わせを有する実施形態、及び上述の特徴を全て含むわけではない実施形態も含む。従って、本発明の範囲は、請求項の範囲内であるあらゆるこのような代替形態、修正形態、及び変形例を、これらの全ての均等物と共に包含することを意図したものである。
【符号の説明】
【０１９９】
１０      磁気結合ツール、磁気結合デバイス、アーム先端磁気結合ツール、ＥＯＡＭＴ、磁気結合ユニット
１１      ハウジング
１２、１４      締結用構造体
１５      切替式磁束源、オン／オフ切替式磁束源、切替式ダイポール永久磁石ユニット
１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆ    磁束源
１６      切替式永久磁石組立体
１７      強磁性被加工物
１８      第２のハウジング構成部品、アクチュエータ‐電子センサ‐フィードバック組立体
２０      切替式永久磁石デバイス、切替式永久磁石ユニット
２２      第１のハウジング構成部品、鋼鉄製のハウジング
２３      論理制御回路
２４      中心円筒形ボア、中心ボア
２６      ウェブ、ウェブ部分
２７      被加工物
２９      凹部
３０      第１の永久磁石、下側磁石
３１      温度センサ
３２      第２の永久磁石
３３      メモリ
３６      六角形駆動シャフトインサート
３７      ハウジング構成部品２２の下側
３８      ポール延長シュー、ポールシュー、ポール延長シュー部材
３８’    ポールシュー
３８ａ    第１のポール延長部材、第１のポールシュー部材、第１の部材、ポールシュー構成部品
３８ｂ    第２のポール延長部材、第２の部材、ポールシュー構成部品
３８ｃ    締結用ネジ
３９      通信モジュール
４０      ボルト、締結用ボルト
４１      入力デバイス
４２      ロケータピン
４３      出力デバイス
４４      被加工物係合表面、作業面、被加工物接触インタフェース
４６      磁束検出表面
４８      ハウジング組立体
５０      アクチュエータハウジング部品、下側ハウジング部品
５２      長方形陥凹部
５４      アクチュエータ、回転アクチュエータ
５６      トルク出力シャフト
５９      下側ハウジング部品５０のボア
６０      ハウジング２２の上面のネジ山付きボア
６４      フラグ及びハードストップ
６６      中間ハウジング部品
６８      凹部、長方形貫通通路
７０      円筒形通路チャネル
７２      上側ハウジング部品
７４      カバープレート
７６      締結用ネジ
７８      ボア
８０、８２      ネジ山付きボア
８４      上部ブロック部分
９０      磁場センサ‐センサ信号処理回路ユニット
９２      主制御用ＰＣＢ、主制御基板ＰＣＢ
９４      磁力計センサＰＣＢ、極基板ＰＣＢ
９６      脚部分
９８      磁場センサ、磁場検出センサ、磁束センサ、磁力計、ホール効果センサ
１００    Ｍ１２電子コネクタ
１０２、１０４    基板間コネクタ
１０１    磁気結合ツール１０の左半分
１０３    磁気結合ツール１０の右半分
１０５    磁気結合ツール１０の前半、Ｍ１２押しネジコネクタ
１０６    ＬＥＤウィンドウ
１０７    磁気結合ツール１０の後半
１０９    左半分１０１の第１の部分
１１０    消磁用電気巻線、消磁用巻線、消磁用組立体、消磁用モジュール
１１１    右半分１０３の第１の部分
１１２    ボビン
１１３    左半分１０１の第２の部分
１１４    消磁用電気巻線、コイル、消磁用コイル
１１５    右半分１０３の第２の部分
１１６    ２線リボンケーブル
１１８    上部ボビンカバー
１２０    底部ボビンカバー、下側ボビンカバープレート
１２１    ターゲットゾーン
１２２    締結具
１２３    第１の限界
１２４    消磁用配線ボア
１２５    被加工物１７の右端部
１２７    第２の限界
１２９    被加工物１７の左端部
１４４    出力デバイス
２００    切替式永久磁石組立体、永久磁石システム
２１２    上側プラッタ
２１４    下側プラッタ
２２０    円筒形ベース構成部品
２２２    中央アパーチャ
２２４    径方向に延在するアパーチャ
２３０    永久磁石
２３２    Ｎ極側
２３４    Ｓ極側
２３６    径方向内側
２３８    径方向外側
２４０    上部
２５０    ポール部分
２９０、２９２    方向
２９４    中心軸
３００    切替式永久磁石組立体
３１２    上側組立体
３１４    下側組立体
３３０    永久磁石
Ｎ    Ｎ極側
Ｓ    Ｓ極側
３４０    ポール延長部材、ポールシュー
３５０    ポール部分
４００    磁気結合デバイス
４０２    ハウジング
４０４    ポール延長シュー、ポールシュー
４０６    アクチュエータ
４４４    被加工物係合表面
４５０    磁気結合デバイス
４５２    ハウジング
４５４    被加工物係合表面
４５６    アクチュエータ
４５８    円筒形突出部
６００    機能的処理シーケンス
７００    ロボットシステム、材料取り扱い用ロボット装置
７０２    ロボット運動モジュール
７０４    ロボットアーム
７０６    第１のアームセグメント
７０８    第２のアームセグメント
７１０    第１の関節
７１１    第３のアームセグメント
７１２    第２の関節
７１４    第４のアームセグメント
７１６    第３の関節
７７０    ロボットコントローラ、電子コントローラ
７７２    プロセッサ
７７４    メモリ
７７６    磁気カプラ状態モジュール
【図１】
2020518482.tif 000004
【図２】
2020518482.tif 000005
【図３】
2020518482.tif 000006
【図４】
2020518482.tif 000007
【図５】
2020518482.tif 000008
【図６】
2020518482.tif 000009
【図７】
2020518482.tif 000010
【図８】
2020518482.tif 000011
【図９】
2020518482.tif 000012
【図１０】
2020518482.tif 000013
【図１１】
2020518482.tif 000014
【図１２】
2020518482.tif 000015
【図１３】
2020518482.tif 000016
【図１４】
2020518482.tif 000017
【図１５】
2020518482.tif 000018
【図１６】
2020518482.tif 000019
【図１７】
2020518482.tif 000020
【図１８】
2020518482.tif 000021
【図１９】
2020518482.tif 000022
【図２０】
2020518482.tif 000023
【図２１】
2020518482.tif 000024
【図２２】
2020518482.tif 000025
【図２３】
2020518482.tif 000026
【図２４】
2020518482.tif 000027
【図２５】
2020518482.tif 000028
【図２６】
2020518482.tif 000029
【図２７】
2020518482.tif 000030
【図２８】
2020518482.tif 000031
【図２９】
2020518482.tif 000032
【図３０】
2020518482.tif 000033
【図３１】
2020518482.tif 000034
【図３２】
2020518482.tif 000035
【図３３】
2020518482.tif 000036
【図３４】
2020518482.tif 000037
【図３５】
2020518482.tif 000038
【図３６】
2020518482.tif 000039
【図３７】
2020518482.tif 000040
【国際調査報告】
2020518482.tif 000041
2020518482.tif 000042
2020518482.tif 000043
2020518482.tif 000044
2020518482.tif 000045
2020518482.tif 000046
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