特開 2023-175641 マグネットチャック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023175641

(43)【公開日】2023-12-12

(54)【発明の名称】マグネットチャック

(51)【国際特許分類】

   B23Q 7/04 20060101AFI20231205BHJP

   B25J 15/06 20060101ALI20231205BHJP

   B23Q 3/15 20060101ALI20231205BHJP

   H01F 7/02 20060101ALI20231205BHJP

【ＦＩ】

B23Q7/04 K

B25J15/06 S

B23Q3/15 A

H01F7/02 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023080095

(22)【出願日】2023-05-15

(31)【優先権主張番号】P 2022087630

(32)【優先日】2022-05-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000102511

【氏名又は名称】ＳＭＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003683

【氏名又は名称】弁理士法人桐朋

(72)【発明者】

【氏名】安藤 瑞季

(72)【発明者】

【氏名】セバスチャン ビアラス

(72)【発明者】

【氏名】ステファン シュヴァイシング

【テーマコード（参考）】

3C016

3C033

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C016GA03

3C033BB03

3C033HH26

3C033HH30

3C707AS04

3C707DS01

3C707FS08

3C707FU01

3C707GU01

3C707GU03

3C707LV10

(57)【要約】      （修正有）

【課題】積み重ねられた複数のワークのうち１つのワークのみを所定の磁力で吸着することができ、かつ、最大の磁力で保持して搬送することができるマグネットチャックを提供する。
【解決手段】マグネットチャック１０は、互いに直列に配置された第１シリンダ１２および第２シリンダ６４を有する。第１シリンダの第１ピストン２８は永久磁石３６を含み、第１ピストンに連結されたピストンロッド４４が第２シリンダの第２ピストン７６に挿通される。第２ピストンに当接可能なストッパ９０がピストンロッドに固定され、ピストンロッドに対するストッパの位置を変更することができる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

永久磁石の磁力でワークを吸着保持するマグネットチャックであって、
互いに直列に配置された第１シリンダおよび第２シリンダを有し、前記第１シリンダの第１ピストンは前記永久磁石を含み、前記第１ピストンに連結されたピストンロッドが前記第２シリンダの第２ピストンに挿通され、前記第２ピストンに当接可能なストッパが前記ピストンロッドに固定され、前記ピストンロッドに対する前記ストッパの位置を変更することができるマグネットチャック。

【請求項2】

請求項１記載のマグネットチャックにおいて、
前記第１シリンダは、前記第１ピストンの一方に配置される第１エア室と、前記第１ピストンの他方に配置される第２エア室と、前記第１エア室にエアを給排する第１ポートと、前記第２エア室にエアを給排する第２ポートとを備え、前記第２シリンダは、前記第２ピストンの一方に配置される第３エア室と、前記第３エア室にエアを給排する第３ポートとを備え、前記第２エア室および前記第３エア室にエアが供給されたとき、前記ストッパが前記第２ピストンに当接して、前記第１ピストンがストロークエンドから所定量離れた位置に制御され、最大の磁力より小さい所定の磁力でワークを吸着することができるマグネットチャック。

【請求項3】

請求項２記載のマグネットチャックにおいて、
前記第３エア室に供給されるエアの圧力は、前記第２エア室に供給されるエアの圧力と同一であり、前記第３エア室に供給されるエアによる前記第２ピストンの受圧面積は、前記第２エア室に供給されるエアによる前記第１ピストンの受圧面積より大きいマグネットチャック。

【請求項4】

請求項２記載のマグネットチャックにおいて、
前記第３エア室に供給されるエアの圧力は、前記第２エア室に供給されるエアの圧力より大きく、前記第３エア室に供給されるエアによる前記第２ピストンの受圧面積は、前記第２エア室に供給されるエアによる前記第１ピストンの受圧面積と同一であるマグネットチャック。

【請求項5】

請求項１記載のマグネットチャックにおいて、
前記第１シリンダは、前記第１ピストンの一方に配置される第１エア室と、前記第１ピストンの他方に配置される第２エア室と、前記第１エア室にエアを供給する第１ポートと、前記第２エア室を常時大気に開放する第２ポートとを備え、前記第２シリンダは、前記第２ピストンの一方に配置される第３エア室と、前記第３エア室にエアを給排する第３ポートとを備え、前記第１ピストンを付勢するスプリングが前記第２エア室に配置され、前記第３エア室にエアが供給されたとき、前記ストッパが前記第２ピストンに当接して、前記第１ピストンがストロークエンドから所定量離れた位置に制御され、最大の磁力より小さい所定の磁力でワークを吸着することができるマグネットチャック。

【請求項6】

請求項１記載のマグネットチャックにおいて、
前記第１シリンダは、前記第１ピストンの一方に配置される第１エア室と、前記第１ピストンの他方に配置される第２エア室と、前記第１エア室にエアを給排する第１ポートと、前記第２エア室にエアを給排する第２ポートとを備え、前記第２シリンダは、前記第２ピストンの一方に配置される第３エア室と、前記第３エア室にエアを給排する第３ポートとを備え、前記第２ピストンを付勢するスプリングが前記第３エア室に配置され、前記第２エア室および前記第３エア室にエアが供給されたとき、前記ストッパが前記第２ピストンに当接して、前記第１ピストンがストロークエンドから所定量離れた位置に制御され、最大の磁力より小さい所定の磁力でワークを吸着することができるマグネットチャック。

【請求項7】

請求項１記載のマグネットチャックにおいて、
前記第２シリンダはトップカバーを備え、前記ストッパの少なくとも一部は前記トップカバーによって覆われるマグネットチャック。

【請求項8】

請求項１記載のマグネットチャックにおいて、
前記ストッパの外面に目盛りが表示されているマグネットチャック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、永久磁石の磁力でワークを保持するマグネットチャックに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、シリンダ内部のピストンに永久磁石を連結し、ピストンとともに永久磁石を変位させるマグネットチャックが知られている。このようなマグネットチャックでは、流体圧を受けたピストンの変位に追従して永久磁石がワークに接近することに伴い、ワークが吸引保持される。また、ピストンがワークから離間する方向に変位すると、ワークが解放される。

【0003】

ところで、積み重ねられた薄いワークをこのようなマグネットチャックで保持する場合、下のワークにも磁力が伝わり、一度に複数のワークが保持されてしまうという問題がある。ワークを１つだけ保持するためには、ワークの厚さに適した磁力に調整することが必要である。

【0004】

そこで、特許文献１において、永久磁石を含むピストンアセンブリの移動端位置を調整可能なマグネットチャックが提案されている。このマグネットチャックによれば、永久磁石の磁力がちょうど１つのワークを保持するように、永久磁石の位置がアジャスタによって調整される。したがって、積み重ねられた複数のワークのうち１つのワークだけが保持される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－１８６３２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、ワークに及ぼす永久磁石の磁力がちょうど１つのワークを保持するのに適した磁力に調整されているため、ワークを別の場所に搬送する際に、搬送の加速度によって、あるいは、振動の発生によって、ワークが落下する場合がある。

【0007】

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、永久磁石の磁力でワークを吸着保持するマグネットチャックであって、互いに直列に配置された第１シリンダおよび第２シリンダを有する。第１シリンダの第１ピストンは永久磁石を含み、第１ピストンに連結されたピストンロッドが第２シリンダの第２ピストンに挿通され、第２ピストンに当接可能なストッパがピストンロッドに固定され、ピストンロッドに対するストッパの位置を変更することができる。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係るマグネットチャックによれば、ワークに磁力が作用しない位置、ワークが最大の磁力で保持される位置、および、ワークが最大の磁力より小さい所定の磁力で吸着される位置の３つの位置に第１ピストンを制御することが可能である。このため、積み重ねられた複数のワークのうち１つのワークのみを所定の磁力で吸着することができ、かつ、当該ワークを最大の磁力で保持して搬送することができる。ワークは、搬送時の加速度が大きくても、落下することなく安全に搬送される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係るマグネットチャックの外観図である。

【図2】図２は、ワークを吸着するときの図１のマグネットチャックの断面図である。

【図3】図３は、ワークを搬送するときの図１のマグネットチャックの断面図である。

【図4】図４は、ワークを解放するときの図１のマグネットチャックの断面図である。

【図5】図５は、本発明の第２実施形態に係るマグネットチャックの断面図（ワークを吸着するときの断面図）である。

【図6】図６は、本発明の第３実施形態に係るマグネットチャックの断面図（ワークを吸着するときの断面図）である。

【図7】図７は、ワークを搬送するときの図６のマグネットチャックの断面図である。

【図8】図８は、ワークを解放するときの図６のマグネットチャックの断面図である。

【図9】図９は、本発明の第４実施形態に係るマグネットチャックの外観図である。

【図10】図１０は、図９のマグネットチャックの断面図である。

【図11】図１１は、ワークを吸着するときの図９のマグネットチャックの断面図である。

【図12】図１２は、ワークを搬送するときの図９のマグネットチャックの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るマグネットチャック１０について、図１～図４を参照しながら説明する。

【0012】

図１および図２に示されるように、マグネットチャック１０は、第１シリンダ１２と第２シリンダ６４が直列に配置された構造を有する。第１シリンダ１２は、第１シリンダチューブ１４、第１ピストン２８、ボトムカバー４６および中間カバー５８を含む。第２シリンダ６４は、第２シリンダチューブ６６、第２ピストン７６、トップカバー８４を含む。マグネットチャック１０は、例えば、図示しないロボットアームに取り付けられる。

【0013】

まず、第１シリンダ１２の構成を中心に説明する。筒状の第１シリンダチューブ１４は、アルミニウム合金等の常磁性体から構成される。第１シリンダチューブ１４の横断面の外形は、矩形状である。第１シリンダチューブ１４は、円形の第１シリンダ孔１６を有する。第１シリンダチューブ１４の側面は、下部にエア給排用の第１ポート１８を備え、上部にエア給排用の第２ポート２０を備える。第１ポート１８および第２ポート２０には、図示しないエア供給源からエアが供給される。第１ポート１８は、第１シリンダチューブ１４の側壁内を上下に延びるエア通路２２の上端に繋がっている。第１シリンダチューブ１４は、下方に突出する円形の嵌合部１４ａを備える。

【0014】

第１ピストン２８は、シールホルダ３０、コアヨーク３４、永久磁石３６、カバーヨーク３８およびリングプレート４２を含む。円板状のシールホルダ３０は、アルミニウム合金等の常磁性体から構成される。シールホルダ３０の外周には、第１シリンダ孔１６の壁面に摺接するピストンシール３２が装着されている。シールホルダ３０のピストンシール３２は、後述する第１エア室２４と第２エア室２６との間を気密に保持する。シールホルダ３０は、中央に貫通孔を有し、貫通孔の上部から径方向内方に突出するフランジ３０ａを備える。

【0015】

円柱状のコアヨーク３４は、強磁性体である鉄鋼材から構成される。コアヨーク３４は、上方に突出する突出端部３４ａを備え、突出端部３４ａの先端に開口する有底のねじ孔３４ｂを有する。コアヨーク３４の下部は、下方に開口する円形の凹部３４ｃを有する。コアヨーク３４の突出端部３４ａは、シールホルダ３０の貫通孔に下方から挿通され、シールホルダ３０のフランジ３０ａに当接する。

【0016】

ピストンロッド４４は、アルミニウム合金等の常磁性体から構成される。ピストンロッド４４は、シールホルダ３０の貫通孔に上方から挿通され、コアヨーク３４のねじ孔３４ｂに螺合される。これにより、シールホルダ３０およびコアヨーク３４がピストンロッド４４の下端に連結される。コアヨーク３４の突出端部３４ａの根元に第１シール材９４ａが装着されている。第１シール材９４ａは、シールホルダ３０とコアヨーク３４との間を気密に保持する。

【0017】

円筒状の永久磁石３６は、コアヨーク３４の外周に配置され、シールホルダ３０とコアヨーク３４とカバーヨーク３８とリングプレート４２とで囲まれるように取り付けられる。永久磁石３６は、径方向に着磁されている。

【0018】

円筒状のカバーヨーク３８は、強磁性体である鉄鋼材から構成され、永久磁石３６の外周に配置される。カバーヨーク３８の外周は段部３８ａを有し、カバーヨーク３８の上部の外径は、カバーヨーク３８の下部の外径よりも大きい。カバーヨーク３８の外周には、一対のウエアリング４０が装着されている。第１ピストン２８は、一対のウエアリング４０を介して第１シリンダ孔１６に案内支持される。

【0019】

ボトムカバー４６は、ボトムヨーク４８、アウタヨーク５０、第１ハウジング５４および第２ハウジング５６を含む。円柱状のボトムヨーク４８は、強磁性体である鉄鋼材から構成される。ボトムヨーク４８は、第１ピストン２８の下降時にコアヨーク３４の凹部３４ｃに入り込む。ボトムヨーク４８の下部は、径方向外方に突出するフランジ４８ａを備える。

【0020】

円筒状のアウタヨーク５０は、強磁性体である鉄鋼材から構成され、ボトムヨーク４８の外側に配置される。アウタヨーク５０の上部は、径方向外方に突出するフランジ５０ａを備える。アウタヨーク５０の下部は、外周に凹部５０ｂを有し、内周に段部５０ｃを有する。ボトムヨーク４８のフランジ４８ａとアウタヨーク５０の段部５０ｃとの間に環状の連結板５２が配置される。連結板５２は、アルミニウム合金等の常磁性体から構成される。アウタヨーク５０は、連結板５２を介してボトムヨーク４８に固定される。アウタヨーク５０と連結板５２との間、および、連結板５２とボトムヨーク４８との間は、気密に接合されている。

【0021】

筒状の第１ハウジング５４は、アルミニウム合金等の常磁性体から構成される。第１ハウジング５４の横断面の外形は、第１シリンダチューブ１４と同様の矩形状である。第１ハウジング５４の内側に第１シリンダチューブ１４の嵌合部１４ａが嵌合される。第１ハウジング５４の下端部は、径方向内方に突出するフランジ５４ａを備える。

【0022】

円筒状の第２ハウジング５６は、樹脂材料またはゴム材料から構成される。第２ハウジング５６は、アウタヨーク５０の凹部５０ｂに嵌合され固定される。第１シリンダチューブ１４の嵌合部１４ａの下端とアウタヨーク５０の上面とで形成される隙間に第２シール材９４ｂが装着される。第２シール材９４ｂは、第１シリンダチューブ１４とアウタヨーク５０との間を気密に保持する。

【0023】

アウタヨーク５０の上面に環状の第１ダンパ９６ａが配置される。第１ダンパ９６ａは、第１ピストン２８の下降時にカバーヨーク３８の段部３８ａに当接し、衝撃を緩和する。第１ダンパ９６ａの上面は、径方向に延びる複数のスリット（図示せず）を有する。第１シリンダチューブ１４のエア通路２２の下端は、第１ダンパ９６ａのスリットを介して第１シリンダ孔１６に連通する。

【0024】

円盤状の中間カバー５８は、第１シリンダ孔１６の上部に配置され、係止リング６２を介して第１シリンダチューブ１４に固定される。中間カバー５８は、例えば、強磁性体である鉄鋼材から構成されるが、これに限定されない。ピストンロッド４４は、中間カバー５８に挿通され、中間カバー５８から上方に延びる。ピストンロッド４４は、中間カバー５８に装着された第１ロッドパッキン６０に摺接する。

【0025】

中間カバー５８の下端には、第２ダンパ９６ｂが取り付けられている。第２ダンパ９６ｂは、第１ピストン２８の上昇時に、第１ピストン２８のシールホルダ３０に当接し、衝撃を緩和する。中間カバー５８の外周には、第１シリンダ孔１６の壁面に当接する第３シール材９４ｃが装着されている。第３シール材９４ｃは、第１シリンダチューブ１４と中間カバー５８との間を気密に保持する。

【0026】

第１ピストン２８の下方に第１エア室２４が配置され、第１ピストン２８の上方に第２エア室２６が配置される。第１エア室２４は、第１ピストン２８、第１シリンダチューブ１４およびボトムカバー４６によって囲まれる空間である。第２エア室２６は、第１ピストン２８、第１シリンダチューブ１４および中間カバー５８によって囲まれる空間である。

【0027】

第１ポート１８は、第１シリンダチューブ１４のエア通路２２および第１ダンパ９６ａのスリットを介して、第１エア室２４に連通する。第２ポート２０は、第２エア室２６に連通する。第１エア室２４にエアが供給されると、第１ピストン２８が上方に付勢される。第２エア室２６にエアが供給されると、第１ピストン２８が下方に付勢される。第１シリンダ１２の構成は、概ね以上のとおりである。

【0028】

次に、第２シリンダ６４の構成を中心に説明する。筒状の第２シリンダチューブ６６は、アルミニウム合金等の常磁性体から構成される。第２シリンダチューブ６６の横断面の外形は、第１シリンダチューブ１４と同様の矩形状である。第２シリンダチューブ６６は、有底状の第２シリンダ孔６８を有する。第２シリンダ孔６８の内径は、第１シリンダ孔１６の内径よりも大きい。

【0029】

第２シリンダチューブ６６の側面は、エア給排用の第３ポート７０を備える。第３ポート７０には、図示しないエア供給源から、第２ポート２０に供給されるエアと同じ圧力のエアが供給される。ピストンロッド４４は、第２シリンダチューブ６６の底部６６ａに挿通され、第２シリンダチューブ６６の底部６６ａに装着された第２ロッドパッキン７２に摺接する。

【0030】

第２ピストン７６は、アルミニウム合金等の常磁性体から構成される。第２ピストン７６は、第２シリンダ孔６８に嵌合するピストン部７６ａと、ピストン部７６ａから上方に突出する軸部７６ｂとを有する。ピストンロッド４４は、第２ピストン７６に挿通され、第２ピストン７６に装着された第３ロッドパッキン７８に摺接する。第２ピストン７６は、ピストンロッド４４に対して上下に相対移動可能である。

【0031】

第２ピストン７６のピストン部７６ａの外周には、第２シリンダ孔６８の壁面に摺接するピストンシール８０が装着されている。第２ピストン７６のピストンシール８０は、後述する第３エア室７４を外部から気密に保持する。第２ピストン７６のピストン部７６ａの外周には、ウエアリング８２が装着されている。第２ピストン７６は、ウエアリング８２を介して第２シリンダ孔６８に案内支持される。

【0032】

第２ピストン７６のピストン部７６ａの下端には、第３ダンパ９６ｃが取り付けられている。第３ダンパ９６ｃは、第２ピストン７６の下降時に第２シリンダチューブ６６の底部６６ａに当接し、衝撃を緩和する。第２ピストン７６のピストン部７６ａの上端には、第４ダンパ９６ｄが取り付けられている。第４ダンパ９６ｄは、第２ピストン７６の上昇時にトップカバー８４に当接し、衝撃を緩和する。

【0033】

円板状のトップカバー８４は、係止リング８６を介して第２シリンダチューブ６６の上部に固定される。第２ピストン７６の軸部７６ｂは、トップカバー８４に挿通される。中間カバー５８から上方に延びるピストンロッド４４は、第２シリンダチューブ６６の底部６６ａおよび第２ピストン７６を通り、第２ピストン７６から上方に延びる。

【0034】

第２ピストン７６の下方には、第３エア室７４が配置される。第３エア室７４は、第２ピストン７６および第２シリンダチューブ６６によって囲まれる空間である。第３ポート７０は、第３エア室７４に連通する。第３エア室７４にエアが供給されると、第２ピストン７６が上方に付勢される。第２シリンダ６４の構成は、概ね以上のとおりである。

【0035】

複数のタイロッド８８が第２シリンダチューブ６６に挿通され、各タイロッド８８の端部が第１シリンダチューブ１４に螺合される。また、第１ハウジング５４は、図示しないねじ部材により第１シリンダチューブ１４に固定される。これにより、第２シリンダチューブ６６と第１シリンダチューブ１４と第１ハウジング５４の三者が一体的に連結される。このとき、アウタヨーク５０のフランジ５０ａが第１シリンダチューブ１４の嵌合部１４ａと第１ハウジング５４のフランジ５４ａとの間で挟持されるので、アウタヨーク５０も連結固定される。

【0036】

第２ピストン７６から上方に延びるピストンロッド４４の端部は、雄ねじ部４４ａを有する。ピストンロッド４４の雄ねじ部４４ａに、ストッパ９０およびロックナット９２が螺合される。ストッパ９０は、第２ピストン７６の軸部７６ｂの上端に当接可能である。ロックナット９２を緩めれば、ピストンロッド４４に対するストッパ９０の位置を変更することができる。ストッパ９０の位置を変更した後に、再びロックナット９２を締めれば、ストッパ９０が所望の位置で固定される。

【0037】

第２エア室２６のエアによる第１ピストン２８の受圧面積Ｓ１は、第１シリンダ孔１６の断面積とピストンロッド４４の断面積との差に等しい。第３エア室７４のエアによる第２ピストン７６の受圧面積Ｓ２は、第２シリンダ孔６８の断面積とピストンロッド４４の断面積との差に等しい。第２シリンダ孔６８の断面積は、第１シリンダ孔１６の断面積より大きいので、第２ピストン７６の受圧面積Ｓ２は、第１ピストン２８の受圧面積Ｓ１より大きい。

【0038】

次に、マグネットチャック１０の基本的な機能について説明する。マグネットチャック１０の第１ピストン２８は、第１エア室２４、第２エア室２６および第３エア室７４にエアを給排することにより、「上端位置」、「下端位置」および「調整位置」の３つの位置に制御される。

【0039】

「上端位置」は、図４に示されるように、第１ピストン２８が第１シリンダ孔１６内を最も上方まで変位して、シールホルダ３０が第２ダンパ９６ｂに当接するときの位置をいう。「上端位置」は、第１エア室２４にエアを供給し、第２エア室２６および第３エア室７４のエアを排出することによって実現される。第１ピストン２８が「上端位置」に制御されたとき、ボトムカバー４６の下端に強磁性体である鉄板等のワーク（以下、単に「ワーク」という）Ｗが存在しても、永久磁石３６の磁力はワークＷに作用しない。

【0040】

「下端位置」は、図３に示されるように、第１ピストン２８が第１シリンダ孔１６内を最も下方まで変位して、カバーヨーク３８が第１ダンパ９６ａに当接するときの位置（ストロークエンド）をいう。「下端位置」は、第２エア室２６にエアを供給し、第１エア室２４および第３エア室７４のエアを排出することによって実現される。第１ピストン２８が「下端位置」に制御されたとき、ボトムカバー４６の下端にワークＷが存在すれば、ワークＷは最大の磁力で吸着される。

【0041】

「調整位置」は、図２に示されるように、第２ピストン７６が第２シリンダ孔６８内を最も上方まで変位することと関連して、第１ピストン２８が「下端位置」から所定距離上方に離れたときの位置をいう。「調整位置」は、第２エア室２６および第３エア室７４にエアを供給し、第１エア室２４のエアを排出することによって実現される。第１ピストン２８が「調整位置」に制御されたとき、ボトムカバー４６の下端にワークＷが存在すれば、ワークＷは、最大の磁力より小さい所定の磁力（以下「調整磁力」という）で吸着される。

【0042】

なお、第１ピストン２８が「下端位置」および「調整位置」に制御されたとき、永久磁石３６から出る磁束線の大半は、コアヨーク３４、ボトムヨーク４８、ワークＷ、アウタヨーク５０、およびカバーヨーク３８を経て、永久磁石３６に戻る。

【0043】

ボトムカバー４６の下端に複数のワークが積み重ねられている場合、最上位のワークＷのみが吸着されるように、調整磁力の大きさが調整される。ワークＷの材質、重量等に応じて、調整磁力の大きさが異なる。調整磁力の大きさは、ピストンロッド４４に対するストッパ９０の位置を変更することで調整できる。マグネットチャック１０の基本的な機能は、以上のとおりである。

【0044】

次に、ロボットアームに取り付けられたマグネットチャック１０を使用して、床面に積み重ねられた複数のワークのうち最上位のワークＷのみを吸着し搬送する動作について説明する。第１ピストン２８が「上端位置」に制御された状態を初期状態とする。

【0045】

上記初期状態から、ロボットアームが駆動されて、マグネットチャック１０が床面に積み重ねられた複数のワークに上方から接近する。これと並行して、第１エア室２４のエアが排出され、第２エア室２６および第３エア室７４にエアが供給される。

【0046】

第２エア室２６にエアが供給されることにより、第１ピストン２８およびピストンロッド４４が下方に付勢される。第３エア室７４にエアが供給されることにより、第２ピストン７６が上方に付勢される。下方に付勢されたピストンロッド４４と一体のストッパ９０は、上方に付勢された第２ピストン７６に当接する。

【0047】

この場合、第２ピストン７６の受圧面積Ｓ２は、第１ピストン２８の受圧面積Ｓ１より大きく、第２ピストン７６に作用するエアの圧力は、第１ピストン２８に作用するエアの圧力と同じである。このため、上方に付勢された第２ピストン７６がストッパ９０を介してピストンロッド４４を押し上げる力は、ピストンロッド４４を下方に付勢する力を上回る。第２ピストン７６は、第２シリンダ孔６８内を最も上方まで変位し、第４ダンパ９６ｄがトップカバー８４に当接した位置に保持される。また、ピストンロッド４４は、ピストンロッド４４と一体のストッパ９０が第２ピストン７６に当接した状態に保持される。すなわち、第１ピストン２８は、「調整位置」に制御される。

【0048】

第１ピストン２８が「調整位置」に制御された後、マグネットチャック１０が床面に積み重ねられた複数のワークにさらに接近する。ボトムカバー４６が最上位のワークＷに接触すると、当該ワークＷのみが吸着される（図２参照）。その後、マグネットチャック１０が上方に移動し、床面に残されたワークから十分に離れると、第３エア室７４のエアが排出される。

【0049】

第２エア室２６にはエアが継続して供給されるので、第１ピストン２８およびピストンロッド４４は下方に付勢される。一方、第３エア室７４のエアが排出されることにより、第２ピストン７６を上方に付勢する力は消失する。このため、第１ピストン２８は、第１シリンダ孔１６内を最も下方まで変位し、第１ピストン２８のカバーヨーク３８は、第１ダンパ９６ａに当接する。すなわち、第１ピストン２８は、「下端位置」に制御される。このとき、第２ピストン７６は、ストッパ９０に押されて下方に変位し、第３ダンパ９６ｃは、第２シリンダチューブ６６の底部６６ａに当接する。

【0050】

第１ピストン２８が「下端位置」に制御されることにより、ワークＷは最大の磁力で保持される（図３参照）。その後、１つのワークＷのみを保持したマグネットチャック１０は、所定の場所まで移動する。ワークＷは、最大の磁力で保持されているので、搬送時の加速度が大きくても落下することがなく、所定の場所まで安全に搬送される。

【0051】

その後、第２エア室２６のエアが排出され、第１エア室２４にエアが供給される。第１エア室２４にエアが供給されることにより、第１ピストン２８は上方に付勢される。一方、第２エア室２６のエアが排出されることにより、第１ピストン２８を下方に付勢する力は消失する。

【0052】

この場合、第１ピストン２８が上方に付勢される力は、第１ピストン２８がワークＷと引き合う磁力を上回るように設定されている。すなわち、第１エア室２４に供給されるエアの圧力と、第１エア室２４のエアによる第１ピストン２８の受圧面積（第１シリンダ孔１６の断面積）との積が所定以上となるように設定されている。第１ピストン２８は、第１シリンダ孔１６内を最も上方まで変位し、第１ピストン２８のシールホルダ３０は、第２ダンパ９６ｂに当接する。すなわち、第１ピストン２８は、「上端位置」に制御され、ワークＷは、所定の場所で解放される（図４参照）。

【0053】

上述の説明では、第１ピストン２８を「上端位置」から「調整位置」に制御し、床面に積み重ねられた複数のワークのうち最上位のワークＷのみを吸着する場合を想定した。しかしながら、第１ピストン２８を「下端位置」に制御して複数のワークを吸着しておき、その後、第１ピストン２８を「調整位置」に制御して１つのワークＷのみを吸着することも可能である。例えば、複数のワークを同時に別の場所まで搬送した後に、１つのワークＷのみを保持する場合に有用である。

【0054】

この場合、第３エア室７４に供給されるエアにより第２ピストン７６がストッパ９０を介してピストンロッド４４を押し上げる力が、第２エア室２６に供給されるエアによりピストンロッド４４が下方に付勢される力と、第１ピストン２８がワークＷと引き合う磁力とを合わせた力を上回るように設定すればよい。

【0055】

本実施形態に係るマグネットチャック１０によれば、ワークＷに磁力が作用しない「上端位置」、ワークＷが最大の磁力で保持される「下端位置」、および、ワークＷが最大の磁力より小さい所定の磁力で吸着される「調整位置」の３つの位置に第１ピストン２８を制御することが可能である。このため、積み重ねられた複数のワークのうち１つのワークＷのみを吸着することができ、かつ、当該ワークＷを最大の磁力で保持して安全に搬送することができる。

【0056】

また、ピストンロッド４４に対するストッパ９０の位置を変更することにより、「調整位置」においてワークＷに作用する磁力を最適な大きさとすることができる。また、第３ポート７０に供給されるエアの圧力は、第２ポート２０に供給されるエアの圧力と同じであるから、エアの供給システムを簡素化することができる。

【0057】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るマグネットチャック１００について、図５を参照しながら説明する。

【0058】

第２実施形態に係るマグネットチャック１００は、第１シリンダ孔１６の内径と第２シリンダ孔６８の内径との関係、および、第２ポート２０に供給されるエアの圧力と第３ポート７０に供給されるエアの圧力との関係において、マグネットチャック１０と異なる。具体的には、第２シリンダ孔６８の内径は、第１シリンダ孔１６の内径と同じであり、第３ポート７０に供給されるエアの圧力は、第２ポート２０に供給されるエアの圧力より大きい。

【0059】

「上端位置」は、第１エア室２４にエアを供給し、第２エア室２６および第３エア室７４のエアを排出することによって実現される。「下端位置」は、第２エア室２６にエアを供給し、第１エア室２４および第３エア室７４のエアを排出することによって実現される。「調整位置」は、第２エア室２６および第３エア室７４にエアを供給し、第１エア室２４のエアを排出することによって実現される（図５参照）。

【0060】

第１ピストン２８が「調整位置」に制御される場合、第２エア室２６にエアが供給されることにより、第１ピストン２８およびピストンロッド４４が下方に付勢される。第３エア室７４にエアが供給されることにより、第２ピストン７６が上方に付勢される。下方に付勢されるピストンロッド４４と一体のストッパ９０は、上方に付勢される第２ピストン７６に当接する。

【0061】

第３エア室７４のエアによる第２ピストン７６の受圧面積Ｓ２は、第２エア室２６のエアによる第１ピストン２８の受圧面積Ｓ１と同じであるが、第３エア室７４のエアの圧力は、第２エア室２６のエアの圧力より大きい。上方に付勢された第２ピストン７６がストッパ９０を介してピストンロッド４４を押し上げる力は、ピストンロッド４４を下方に付勢する力を上回る。このため、第２ピストン７６は、第２シリンダ孔６８内を最も上方まで変位し、第４ダンパ９６ｄがトップカバー８４に当接した位置に保持される。その後、マグネットチャック１００が床面に積み重ねられた複数のワークに接近し接触すれば、最上位のワークＷのみが吸着される。

【0062】

本実施形態に係るマグネットチャック１００によれば、ワークＷに磁力が作用しない「上端位置」、ワークＷが最大の磁力で保持される「下端位置」、および、ワークＷが最大の磁力より小さい所定の磁力で吸着される「調整位置」の３つの位置に第１ピストン２８を制御することが可能である。このため、積み重ねられた複数のワークのうち１つのワークＷのみを吸着することができ、かつ、当該ワークＷを最大の磁力で保持して安全に搬送することができる。

【0063】

また、ピストンロッド４４に対するストッパ９０の位置を変更することにより、「調整位置」においてワークＷに作用する磁力を最適な大きさとすることができる。また、第２シリンダ孔６８の内径は、第１シリンダ孔１６の内径と同じであるから、第２シリンダチューブ６６の肉厚を第１シリンダチューブ１４の肉厚と同じにすることができ、小型化が容易である。

【0064】

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るマグネットチャック１１０について、図６～図８を参照しながら説明する。なお、第３実施形態に係るマグネットチャック１１０において、上述したマグネットチャック１０と同一または同等の構成要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。

【0065】

図６に示されるように、第２エア室１１２には、第１ピストン２８を下方に付勢するコイルスプリング１１６が配置される。コイルスプリング１１６の内側に円筒状のスプリングガイド１１８が配置される。スプリングガイド１１８の下面は、第１ピストン２８のシールホルダ３０の上面に当接する。スプリングガイド１１８は、アルミニウム合金等の常磁性体から構成される。

【0066】

スプリングガイド１１８の下端は、径方向外方に突出するスプリング受け部１１８ａを備える。中間カバー１２０の下端は、段部からなるスプリング受け部１２０ａを備える。コイルスプリング１１６の上端は、中間カバー１２０のスプリング受け部１２０ａに支持され、コイルスプリング１１６の下端は、スプリングガイド１１８のスプリング受け部１１８ａに支持される。

【0067】

ピストンロッド４４は、スプリングガイド１１８の中央を通り、さらに中間カバー１２０の中央を通って、中間カバー１２０から上方に延びる。スプリングガイド１１８の上面には、ダンパ１２２が取り付けられている。ダンパ１２２は、第１ピストン２８の上昇時に、中間カバー１２０に当接し、衝撃を緩和する。なお、中間カバー１２０は、ロッドパッキンおよびダンパを備えていない。

【0068】

第２シリンダ孔６８の内径は、第１シリンダ孔１６の内径と同じである。第２ポート１１４は、大気開放ポートとして構成されている。すなわち、第２エア室１１２は、第２ポート１１４を介して、常時大気に開放されている。「上端位置」は、第１エア室２４にエアを供給し、第３エア室７４のエアを排出することによって実現される（図８参照）。「下端位置」は、第１エア室２４および第３エア室７４のエアを排出することによって実現される（図７参照）。「調整位置」は、第３エア室７４にエアを供給し、第１エア室２４のエアを排出することによって実現される（図６参照）。

【0069】

第１ピストン２８が「調整位置」に制御される場合、コイルスプリング１１６の付勢力により、第１ピストン２８およびピストンロッド４４が下方に付勢される。第３エア室７４にエアが供給されることにより、第２ピストン７６が上方に付勢される。下方に付勢されたピストンロッド４４と一体のストッパ９０は、上方に付勢された第２ピストン７６に当接する。

【0070】

上方に付勢された第２ピストン７６がストッパ９０を介してピストンロッド４４を押し上げる力は、ピストンロッド４４を下方に付勢する力を上回る。このため、第２ピストン７６は、第２シリンダ孔６８内を最も上方まで変位し、第４ダンパ９６ｄがトップカバー８４に当接した位置に保持される。その後、マグネットチャック１１０が床面に積み重ねられた複数のワークに接近し接触すれば、最上位のワークＷのみが吸着される。

【0071】

本実施形態に係るマグネットチャック１１０によれば、ワークＷに磁力が作用しない「上端位置」、ワークＷが最大の磁力で保持される「下端位置」、および、ワークＷが最大の磁力より小さい所定の磁力で吸着される「調整位置」の３つの位置に第１ピストン２８を制御することが可能である。このため、積み重ねられた複数のワークのうち１つのワークＷのみを吸着することができ、かつ、当該ワークＷを最大の磁力で保持して安全に搬送することができる。

【0072】

また、ピストンロッド４４に対するストッパ９０の位置を変更することにより、「調整位置」においてワークＷに作用する磁力を最適な大きさとすることができる。また、第２エア室１１２にエアを供給する必要がないので、エアの供給システムを一層簡素化することができる。

【0073】

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係るマグネットチャック１３０について、図９～図１２を参照しながら説明する。なお、第４実施形態に係るマグネットチャック１３０において、上述したマグネットチャック１０と同一または同等の構成要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。

【0074】

図９および図１０に示されるように、第１シリンダ１２は、第１シリンダチューブ１４、第１ピストン２８、ボトムカバー４６および第１中間カバー１３２を含む。第２シリンダ６４は、第２シリンダチューブ６６、第２ピストン７６、トップカバー１３６および第２中間カバー１４０を含む。第１中間カバー１３２は、係止リング１４４を介して第１シリンダチューブ１４の上部に固定される。第２中間カバー１４０は、第２シリンダチューブ６６の下部に固定され、第１中間カバー１３２に当接する。

【0075】

筒状の第２シリンダチューブ６６は、円形の第２シリンダ孔６８を有する。第２シリンダ孔６８の内径は、第１シリンダ孔１６の内径と同じである。第２エア室２６は、第１ピストン２８、第１シリンダチューブ１４および第１中間カバー１３２によって囲まれる空間である。第３エア室７４は、第２ピストン７６、第２シリンダチューブ６６および第２中間カバー１４０によって囲まれる空間である。第３ポート７０に供給されるエアの圧力は、第２ポート２０に供給されるエアの圧力と同じである。

【0076】

トップカバー１３６は、円環状のプレート部１３６ａと、プレート部１３６ａの内周から上方に延びる円筒状の本体部１３６ｂとを有する。トップカバー１３６は、プレート部１３６ａの外周において第２シリンダチューブ６６の上部に固定される。トップカバー１３６の本体部１３６ｂは、第２シリンダチューブ６６から上方に突出する。

【0077】

ストッパ１３８は、雌ねじを備えた円筒状のねじ部１３８ａと、ねじ部１３８ａから拡径して下方に延びる円筒状の本体部１３８ｂとを有する。ストッパ１３８は、トップカバー１３６の本体部１３６ｂの内側に挿通され、トップカバー１３６に対して上下に相対移動可能である。ストッパ１３８は、本体部１３８ｂの下端において第２ピストン７６に当接可能である。ストッパ１３８の本体部１３８ｂの少なくとも一部は、トップカバー１３６の本体部１３６ｂによって覆われ、ストッパ１３８の本体部１３８ｂの下端は外部に露出しない。

【0078】

ピストンロッド４４は、第１中間カバー１３２、第２中間カバー１４０および第２ピストン７６に挿通され、第２ピストン７６から上方に延びる。ピストンロッド４４は、第１中間カバー１３２に装着されたロッドパッキン１３４、および、第２中間カバー１４０に装着されたロッドパッキン１４２に摺接する。第２ピストン７６は、ピストンロッド４４に対して上下に相対移動可能である。第２ピストン７６の上部には、第４ダンパ９６ｄが取り付けられている。第４ダンパ９６ｄは、第２ピストン７６の上昇時にトップカバー１３６のプレート部１３６ａに当接し、衝撃を緩和する。

【0079】

ピストンロッド４４の雄ねじ部４４ａにストッパ１３８のねじ部１３８ａおよびロックナット９２が螺合される。ストッパ１３８は、ピストンロッド４４に対して所望の位置に調整された後、ピストンロッド４４に固定される。ストッパ１３８の本体部１３８ｂの上部外面には目盛り１３８ｃが表示されている。作業者は、第１ピストン２８およびピストンロッド４４が最も上方に変位した状態で、トップカバー１３６の上端が指し示す目盛り１３８ｃを読み取ることにより、ストッパ１３８の位置を把握できる。

【0080】

第２ピストン７６を上方に付勢するコイルスプリング１４６が第３エア室７４に配置される。コイルスプリング１４６の上端は、第２ピストン７６が備えるスプリング受け部７６ｃに支持され、コイルスプリング１４６の下端は、第２中間カバー１４０が備えるスプリング受け部１４０ａに支持される。第２中間カバー１４０の上面には、第３ダンパ１４８が取り付けられている。第３ダンパ１４８は、第２ピストン７６の下降時に第２ピストン７６に当接し、衝撃を緩和する。

【0081】

「上端位置」は、第１エア室２４にエアを供給し、第２エア室２６および第３エア室７４のエアを排出することによって実現される（図１０参照）。「下端位置」は、第２エア室２６にエアを供給し、第１エア室２４および第３エア室７４のエアを排出することによって実現される（図１２参照）。「調整位置」は、第２エア室２６および第３エア室７４にエアを供給し、第１エア室２４のエアを排出することによって実現される（図１１参照）。

【0082】

第１ピストン２８が「調整位置」に制御される場合、第２エア室２６にエアが供給されることにより、第１ピストン２８およびピストンロッド４４が下方に付勢される。第１ピストン２８が「調整位置」に制御される場合、第３エア室７４にエアが供給されることにより、また、コイルスプリング１４６の付勢力を受けることにより、第２ピストン７６が上方に付勢される。下方に付勢されたピストンロッド４４と一体のストッパ１３８は、上方に付勢された第２ピストン７６に当接する。

【0083】

第３エア室７４のエアによる第２ピストン７６の受圧面積は、第２エア室２６のエアによる第１ピストン２８の受圧面積と同じであり、第３エア室７４のエアの圧力は、第２エア室２６のエアの圧力と同じである。すなわち、第３エア室７４のエアにより第２ピストン７６が上方に付勢される力は、第２エア室２６のエアによりピストンロッド４４が下方に付勢される力と同じである。上方に付勢された第２ピストン７６がストッパ１３８を介してピストンロッド４４を押し上げる力は、コイルスプリング１４６の付勢力の分だけ、ピストンロッド４４を下方に付勢する力を上回る。このため、第２ピストン７６は、第２シリンダ孔６８内を最も上方まで変位した位置に保持される。

【0084】

なお、第２エア室２６のエアにより第１ピストン２８およびピストンロッド４４が下方に付勢される力は、第１ピストン２８が「下端位置」に制御されたときに第２ピストン７６が受けるコイルスプリング１４６の付勢力を上回るように設定される。すなわち、第２エア室２６に供給されるエアの圧力は、「下端位置」を実現することができる大きさに設定される。

【0085】

本実施形態に係るマグネットチャック１３０によれば、ワークＷに磁力が作用しない「上端位置」、ワークＷが最大の磁力で保持される「下端位置」、および、ワークＷが最大の磁力より小さい所定の磁力で吸着される「調整位置」の３つの位置に第１ピストン２８を制御することが可能である。このため、積み重ねられた複数のワークのうち１つのワークＷのみを吸着することができ、かつ、当該ワークＷを最大の磁力で保持して安全に搬送することができる。

【0086】

また、ピストンロッド４４に対するストッパ１３８の位置を変更することにより、「調整位置」においてワークＷに作用する磁力を最適な大きさとすることができる。この場合、ストッパ１３８の本体部１３８ｂがトップカバー１３６の本体部１３６ｂによって覆われているので、作業者の手指がストッパ１３８の下端と第２ピストン７６との間で挟まれるおそれがない。また、ストッパ１３８の上部外面に目盛り１３８ｃが表示されているので、作業者は、ピストンロッド４４に対するストッパ１３８の位置を容易に調整することができる。

【0087】

本発明に係るマグネットチャックは、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。

【符号の説明】

【0088】

１０、１００、１１０、１３０…マグネットチャック
１２…第１シリンダ １８…第１ポート
２０、１１４…第２ポート ２４…第１エア室
２６、１１２…第２エア室 ２８…第１ピストン
３６…永久磁石 ４４…ピストンロッド
６４…第２シリンダ ７０…第３ポート
７４…第３エア室 ７６…第２ピストン
９０…ストッパ
１１６、１４６…コイルスプリング（スプリング）
１３６…トップカバー １３８ｃ…目盛り

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】