特許 7537771 電磁チャック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-13

(45)【発行日】2024-08-21

(54)【発明の名称】電磁チャック

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/15 20060101AFI20240814BHJP

   B23Q 3/06 20060101ALI20240814BHJP

   B23Q 11/00 20060101ALI20240814BHJP

   B23Q 11/08 20060101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

B23Q3/15 B

B23Q3/06 304H

B23Q11/00 P

B23Q11/08 Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2022066982

(22)【出願日】2022-04-14

(65)【公開番号】P2023157218

(43)【公開日】2023-10-26

【審査請求日】2022-12-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000189154

【氏名又は名称】カネテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001726

【氏名又は名称】弁理士法人綿貫国際特許・商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 直樹

【審査官】荻野 豪治

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５２－１５４７８６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００９－２５５２２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－６９４２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－６９４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国登録特許第１０－２１５７９６７（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２００６／２０２４０１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ １／００

Ｂ２３Ｑ ３／１５

Ｂ２３Ｑ ３／０６

Ｂ２３Ｑ １１／００

Ｂ２３Ｑ １１／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁性体ワークを載置する載置面に前記磁性体ワークを吸着させるための複数の電磁コイルが埋設された本体と、前記載置面に開口する複数の凹穴に収容された複数のサポート部材と、前記凹穴の開口面を覆って前記載置面と面一になると共に、前記サポート部材のプランジャを前記載置面の上方まで突出させるプランジャ挿通孔が形成された蓋体と、を具備し、前記サポート部材が前記載置面に載置された前記磁性体ワークの下面形状に倣って前記プランジャを突出させて当接保持する電磁チャックであって、
前記プランジャ挿通孔の周囲において前記蓋体と前記サポート部材の本体上部とによりシール部材が挟持されて、前記プランジャ挿通孔が前記凹穴の入口付近で閉止され、前記プランジャ挿通孔が、前記載置面に開口し、前記本体上部を底部とする袋穴に形成されていることを特徴とする電磁チャック。

【請求項2】

前記シール部材の外周端部は、前記凹穴において前記蓋体が嵌まり込む段付部に連なる内周面に当接して配設されていることを特徴とする請求項１記載の電磁チャック。

【請求項3】

前記凹穴の底部にはエア供給部に連通するエア供給路が配設されており、
前記サポート部材の上面には、前記エア供給路に連通し前記サポート部材の上面に向けて空気を噴出させる空気噴出口が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の電磁チャック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電磁チャックに関する。

【背景技術】

【0002】

磁性体ワークを電磁石により吸着固定するための電磁チャックには、従来多種多様なものが提案されている。このような電磁チャックの一例として、特許文献１（特開２００９－２５５２２１号公報）に開示されているような構成が知られている。具体的には、磁性体ワークを吸着する複数の電磁コイルが埋設された本体と、磁性体ワークの載置面からプランジャの先端部が突出入可能に設けられた複数のサポート部材と、プランジャの各先端が磁性体ワークの載置面側に当接したときに磁性体ワークを載置面側に吸着させるよう電磁コイルの各々に通電する通電制御部とを具備する。サポート部材は、載置面に載置された磁性体ワークの下面形状に合わせてプランジャの先端部を当接させた際に、磁性体ワークをリフトアップさせずに保持することができ、この状態で磁性体ワークの磁気吸着が可能になっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－２５５２２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されている電磁チャックにより磁気吸着保持された磁性体ワークを切削加工すると、切削加工により生じた加工屑等がプランジャの挿通孔に入り込み、プランジャの突出入に支障をきたすことがある。これを解消するためにプランジャの挿通孔に入り込んだ加工屑等を除去するためにエアブロー処理が行われる。しかしながら、特許文献１においてはサポート部材が収容されている凹穴に連なる加工屑等の排出孔とプランジャの挿通孔が連通しているため、プランジャにエアブロー処理をしても、吹き付けた空気がプランジャの挿通孔から排出孔を経由して電磁チャックの外に抜けてしまい、加工屑等の除去がうまくいかないことがある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

そこで本発明は上記課題を解決するためのものであり、その目的とするところは次のとおりである。すなわち本発明は、磁性体ワークの下面の形状に倣って当接保持するプランジャを有するサポート部材を備えた電磁チャックにおいて、加工屑等の除去を容易に行うことを可能にした電磁チャックを提供することにある。

【0006】

上記課題を解決するため発明者が鋭意研究した結果、以下の構成に想到した。すなわち、本発明は、磁性体ワークを載置する載置面に前記磁性体ワークを吸着させるための複数の電磁コイルが埋設された本体と、前記載置面に開口する複数の凹穴に収容された複数のサポート部材と、前記凹穴の開口面を覆って前記載置面と面一になると共に、前記サポート部材のプランジャを前記載置面の上方まで突出させるプランジャ挿通孔が形成された蓋体と、を具備し、前記サポート部材が前記載置面に載置された前記磁性体ワークの下面形状に倣って前記プランジャを突出させて当接保持する電磁チャックであって、前記プランジャ挿通孔の周囲において前記蓋体と前記サポート部材の本体上部とによりシール部材が挟持されて、前記プランジャ挿通孔が前記凹穴の入口付近で閉止され、前記プランジャ挿通孔が、前記載置面に開口し、前記本体上部を底部とする袋穴に形成されていることを特徴とする。

【0007】

これにより、凹穴においてプランジャ挿通孔とプランジャとの隙間部分から加工屑等の侵入を防ぐことができる。また、サポート部材の本体部と前記蓋体とによりシール部材が挟持されていることで凹穴が凹穴の入り口付近で閉止された袋穴状態になるため、仮に加工屑等がプランジャ挿通孔の周辺に溜まったとしても、プランジャ挿通孔の周辺にエアブローをすればエアブローが跳ね返り、エアブローと共に加工屑等を確実に除去することが可能になる。

【0008】

また、前記シール部材の外周端部は、前記凹穴において前記蓋体が嵌まり込む段付部に連なる内周面に当接して配設されていることが好ましい。

【0009】

これにより、シール部材の配設状態を所定の状態にすることで、サポート部材の本体部と蓋体とによるシール部材の挟持状態をより確実にすることができる。

【0010】

また、前記凹穴の底部にはエア供給部に連通するエア供給路が配設されており、前記サポート部材の上面には、前記エア供給路に連通し前記サポート部材の上面に向けて空気を噴出させる空気噴出口が形成されていることが好ましい。

【0011】

これにより、磁性体ワークと載置面との間の摩擦係数を低下させることができ、磁性体ワークを載置面の目的の位置へ配置しやすくすることができる。また、サポート部材の上面から圧縮空気を噴出することになり、凹穴への加工屑等の侵入防止対策にもなると共に、エアブローを行う際の補助にもなる。さらには、磁性体ワークが磁化して載置面から取り外しにくくなる現象（残留磁気）や、磁性体ワークと載置面との間に加工液が侵入し、密着することで磁性体ワークが載置面から取り外しにくくなる現象が発生した際に、載置面よりも下側から空気を噴出させることにより磁性体ワークが取り外しやすくなる。

【発明の効果】

【0012】

本発明における電磁チャックの構成を採用することにより、凹穴においてプランジャ挿通孔とプランジャとの隙間部分から加工屑等の侵入を防ぐことができる。また、サポート部材の本体部と前記蓋体とによりシール部材が挟持されていることで凹穴を凹穴の入り口付近で袋穴状態にすることができ、仮に加工屑等がプランジャ挿通孔の周辺に溜まったとしても、プランジャ挿通孔の周辺にエアブローをするだけでプランジャ挿通孔から加工屑等を確実に除去することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施形態における電磁チャックの平面図である。

【図2】本実施形態における電磁チャックの正面図である。

【図3】本実施形態における電磁チャックの右側面図である。

【図4】図１中のＩＶ―ＩＶ線における断面図である。

【図5】図４中のＶ部分におけるプランジャの突出状態を示す拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照しながら本発明における電磁チャック１００の構成ついて説明する。本実施形態における電磁チャック１００は、図１～図４に示すように本体１０と、本体１０に埋設された複数の電磁コイル２０およびサポート部材３０と、電磁チャック１００の動作制御を行う制御部４０と、を具備している。本体１０の側周面には、電源コード５０、流体供給カプラ６０およびエアチューブ７０がそれぞれ配設されている。

【0015】

本体１０は軟鉄に代表される磁性体からなり直方体状に形成された上部体１２と、磁性体からなり矩形板状に形成された下部体１４とを有し、上部体１２および下部体１４はねじ留め等によって分解可能に組み立てられている。上部体１２には筒状に形成された電磁コイル２０が所要間隔をあけて複数箇所に埋設されている。本実施形態における電磁コイル２０は、上部体１２の高さ方向に沿って起立させた状態で埋設されている。磁性体である上部体１２の電磁コイル２０の内側部分は、鉄芯として機能して電磁コイル２０と共に電磁石を構成し、磁性体ワークの磁気吸着部になる。互いに隣り合う電磁コイル２０は、上部体１２（本体１０）の磁性体ワークの載置面１１の磁極がＮ極とＳ極が交互配置になるように通電方向または電磁コイル２０の巻線方向もしくは電磁コイル２０どうしの結線が適宜設定されている。電磁コイル２０の直上位置には非磁性体により形成されたセパレータ２２が配設されている。セパレータ２２の上面位置は載置面１１と面一高さとなるように仕上げられている。

【0016】

また、上部体１２には、磁性体ワークの載置面１１の側である上面側に開口し、電磁コイル２０の内側部分にサポート部材３０を収容可能な凹穴１６が形成されている。本実施形態における凹穴１６には内径寸法が徐々に拡径する第１内底部１６Ａ、第２内底部１６Ｂ、第３内底部１６Ｃおよび第４内底部１６Ｄを有する段付き穴に形成されている。このうち最奥位置に形成された第１内底部１６Ａの内径寸法は、サポート部材３０の外径寸法と同径に形成されている。また、第１内底部１６Ａには、それぞれのサポート部材３０の底面に配設されている給油口３２およびエア供給口３４に連通すると共に上部体１２の下面側または側面側に開口するオイル流路１２Ａおよびエア供給路１２Ｂが形成されている。第１内底部１６Ａにはサポート部材３０の底部側の所要高さ範囲部分が嵌合した状態で収容されている。

【0017】

また、第１内底部１６Ａの深さ方向の上側位置には第２内底部１６Ｂが形成されている。第２内底部１６Ｂの内径寸法は、サポート部材３０の外径寸法よりも大径に形成されており、サポート部材３０を第１内底部１６Ａに収容するための作業用スペースになっている。第２内底部１６Ｂの深さ方向の上側位置には蓋体１８の細径部１８Ｂが嵌合する段付部であると共にシール部材配設凹穴としての第３内底部１６Ｃが配設されている。第３内底部１６Ｃは凹穴１６において第２内底部１６Ｂよりもわずかに大径に形成されており、後述するシール部材８０の外周縁部分と蓋体１８の一部が載置される。第３内底部１６Ｃの高さ位置は、サポート部材３０の本体上部３１の上面高さ位置よりもわずかに下方位置に設けられている。第３内底部１６Ｃの深さ方向の上側位置には最上位置内底部であり、載置面１１に開口する第４内底部１６Ｄが配設されている。第４内底部１６Ｄの内径寸法は第３内底部１６Ｃの内径寸法よりもさらに大径に形成されている。

【0018】

このようにして形成された凹穴１６にサポート部材３０の一部である底部が嵌合状態で収容された後、サポート部材３０のプランジャ３６が突出入可能に形成された蓋体１８により凹穴１６の開口面が閉塞される。本実施形態における蓋体１８は、第４内底部１６Ｄに収容される太径部１８Ａと、第４内底部１６Ｄの深さ方向の下側において隣り合う第３内底部１６Ｃに進入して嵌合可能な外径寸法の細径部１８Ｂを有する逆凸形状に形成されている。なお、蓋体１８は板状体に代表される他の公知の形状に形成された形態を採用することもできる。

【0019】

蓋体１８の太径部１８Ａには固定用のねじ孔１８Ｃが穿設されており、細径部１８Ｂの位置には蓋体１８を高さ方向に貫通してサポート部材３０のプランジャ３６を挿通させるプランジャ挿通孔１８Ｄが穿設されている。プランジャ挿通孔１８Ｄの内径寸法は、プランジャ３６の外径寸法よりも十分大径に形成されており、プランジャ挿通孔１８Ｄ内においてプランジャ３６がプランジャ挿通孔１８Ｄに接触することなくスライド移動可能である。また、細径部１８Ｂの下面は第３内底部１６Ｃに当接する外周平坦部１８Ｅと外周平坦部１８Ｅからプランジャ挿通孔１８Ｄに連なる傾斜面１８Ｆにより逆擂鉢形状に形成されている。

【0020】

本実施形態においては、凹穴１６の第１内底部１６Ａにサポート部材３０の底面から所要高さ範囲の部分を嵌合させた状態で収容した後、凹穴１６の開口面となる第４内底部１６Ｄに蓋体１８を装着する際に、第３内底部１６Ｃに平面視円環形状のシール部材８０が載置されている。本実施形態におけるシール部材８０の内周端部８２の平面位置は、プランジャ挿通孔１８Ｄの外周面の平面位置よりも外側位置かつサポート部材３０の本体上部３１の外周面の平面位置よりも内側位置になるように形成されている。また、シール部材８０の外周端部８４の径方向所要範囲部分は、第３内底部１６Ｃの範囲内に位置するように形成されている。本実施形態においては、シール部材８０の外周端部８４は蓋体１８の細径部１８Ｂが嵌合する段付部としての第３内底部１６Ｃに連なる内周面１６Ｅに当接した状態で配設されている。

【0021】

図４からも明らかであるが、シール部材８０は、第３内底部１６Ｃに載置された外周端部８４の径方向における所要範囲部分の高さ位置よりも内周端部８２の高さ位置の方が載置面１１に近く（上方位置に）なっている。これにより、シール部材８０による凹穴１６の閉塞位置（内壁面位置）を載置面１１（凹穴１６の入り口側部分）に可及的に近付けることができる。

【0022】

蓋体１８は、固定用のねじ孔１８Ｃを貫通して、第４内底部１６Ｄにおいて上部体１２に螺合するねじＮにより第４内底部１６Ｄに固定される。これにより、凹穴１６の開口部は蓋体１８によって上部体１２の上面（本体１０の載置面１１）と面一にした状態で覆うことができる。このとき、第３内底部１６Ｃに配設されたシール部材８０は、第３内底部１６Ｃおよびサポート部材３０の本体上部３１と、蓋体１８の外周平坦部１８Ｅおよび傾斜面１８Ｆによって挟持されたシール状態になる。

【0023】

このように凹穴１６にシール部材８０を配設し、凹穴１６の一部およびサポート部材３０の一部と蓋体１８の一部とによりシール部材８０を挟持することにより、プランジャ挿通孔１８Ｄから凹穴１６の内部への加工屑等の侵入による不具合の発生を防止することができる。具体的には、適宜のタイミングで上部体１２の上面（載置面１１）からプランジャ挿通孔１８Ｄにエアブロー処理がなされればよい。プランジャ挿通孔１８Ｄから凹穴１６に入り込んだエアブローの空気は、シール部材８０により袋穴状態になった凹穴１６により加工屑等と共に跳ね返された後、プランジャ挿通孔１８Ｄから上部体１２の載置面１１または上部体１２の外に排出される。これにより、従来技術における電磁チャック１００のように加工屑等の排出経路を作成する必要がなくなり、電磁チャック１００の製造コストを大幅に低減することができる点で好都合である。

【0024】

また、下部体１４には、サポート部材３０に作動油を供給するための油圧ポート１４Ａと、サポート部材３０にエアを供給するためのベントポート１４Ｂが形成されている。油圧ポート１４Ａは、一方の端部が上部体１２に形成されサポート部材３０の給油口３２に連通するオイル流路１２Ａに連通し、他方の端部は給油ポンプＯＰに連通している。ベントポート１４Ｂの一方の端部は、上部体１２に形成されサポート部材３０のエア供給口３４に連通するエア供給路１２Ｂに連通し、他方の端部はエア供給部としてのコンプレッサＣＰに連通している。このように形成された下部体１４は、上部体１２に位置合わせした状態で一体に組み立てられて本体１０を構成している。

【0025】

次に本実施形態における電磁チャック１００の動作について説明する。操作者等により図示しない磁性体ワークが載置面１１に載置された後に、操作者により同じく図示しない作動スイッチが操作されると、制御部４０が電磁チャック１００を作動させる。制御部４０は、プランジャ３６が磁性体ワークに当接すると給油ポンプＯＰからサポート部材３０への作動油の供給を停止し、プランジャ３６が磁性体ワークに当接した時点における載置面１１からの突出量を維持させる。これにより磁性体ワークは下面形状に倣って当接したプランジャ３６によってリフトアップが防止された状態で保持される。この後、制御部４０は、電磁コイル２０への通電を行い、サポート部材３０により当接保持された磁性体ワークを載置面１１に向けて磁気吸着（磁気吸引）させる。この状態でワークに必要な切削加工や研削加工かが行われる。なお、ワークに対する加工は切削加工に限定されるものではなく、他の機械加工をすることもできる。

【0026】

また、制御部４０は、切削加工に代表される機械加工の開始からの経過時間を図示しないタイマにより計測することもできる。制御部４０がタイマにより計測された加工経過時間が予め設定された経過時間に到達したと判断した場合、制御部４０によりコンプレッサＣＰの圧縮エアがベントポート１４Ｂを経由してエア供給口３４に供給される処理を行うこともできる。エア供給口３４は、サポート部材３０の上面におけるプランジャ３６の外側部分に設けられた空気噴出口３８に連通している。したがってエア供給口３４に圧縮エアが供給されると、図５中の矢印に示すように空気噴出口３８からサポート部材３０の上側に向けて圧縮エアが噴出される。

【0027】

空気噴出口３８から圧縮エアを噴出させた際には、シール部材８０により凹穴１６側に圧縮エアや加工屑が入り込むことなく、加工屑等を上部体１２の上面（載置面１１）または電磁チャック１００の外部に排出することができる。そしてサポート部材３０磁性体ワークと載置面１１との間の摩擦係数を低下させることができ、磁性体ワークを載置面１１の目的の位置へ配置しやすくすることもできる。また、磁性体ワークを磁気吸着後の加工が終了し、磁性体ワークの磁気吸着および当接保持の解除スイッチが操作された後、磁性体ワークが磁化して載置面１１から取り外しにくくなる現象（残留磁気）や、磁性体ワークと載置面１１との間に加工液が侵入し、密着することで磁性体ワークが載置面１１から取り外しにくくなる現象が発生した場合であっても、空気噴出口３８から圧縮エアを噴出させることで、磁性体ワークを載置面１１から取り外しやすくすることもできる。

【0028】

このようにして磁性体ワークへの切削加工等が完了した後、ユーザにより図示しない解除スイッチが操作されることで、制御部４０に磁性体ワークへの切削加工等の終了の通知が行われる。すなわち、ユーザにより解除スイッチが操作されると、制御部４０は、電磁コイル２０への通電を停止すると共に給油ポンプＯＰによるプランジャ３６への加圧状態を解除し、サポート部材３０による磁性体ワークの磁気吸着および当接保持を解除する処理を行う。

【0029】

これによりプランジャ３６の上端部が載置面１１以下の高さ位置となり、磁性体ワークは本体１０の載置面１１に直接載置された状態になる。このとき制御部４０は、磁性体ワークの残留磁気を消磁させるため、電磁コイル２０に磁気吸着時とは逆向きに所要時間にわたって通電させる処理を行うこともできる。これにより載置面１１からの磁性体ワークの取り外しを容易に行うことができる。加工が終了した磁性体ワークを取り外した後、ユーザが図示しないクリーニングモードボタンを操作すると、制御部４０はコンプレッサＣＰを作動させ、空気噴出口３８から圧縮エアを所要時間にわたって噴出させる処理を実行することもできる。ユーザは、空気噴出口３８から圧縮エアが噴出している間、コンプレッサＣＰからの圧縮エアを載置面１１の上面側から吹き付ける処理を行い、凹穴１６から加工屑等を排出することができる。このようにして載置面１１および凹穴１６から加工屑等を排出した状態にした後、ユーザが次に加工をする磁性体ワークを載置面１１に載置して、以下同様の手順が繰り返し実行される。

【0030】

以上の本実施形態に基づいて本発明に係る電磁チャック１００の形態について説明を行ったが、本発明は以上の実施形態に限定されるものではない。例えば、以上の実施形態においては、シール部材８０を平面視円環形状に形成したパッキン形状に形成しているが、シール部材８０はこの形状に限定されない。シール部材８０は、サポート部材３０の本体部上面と、蓋体１８の下面とで挟持可能な位置に配設したОリングを採用することもできる。シール部材８０は、蓋体１８とサポート部材３０とにより凹穴１６を袋穴形状にすることができればよく、シール部材８０の具体的形状は特に限定されるものではない。

【0031】

また、以上の実施形態においては、サポート部材３０の底面に給油口３２およびエア供給口３４を有し、これらに連通すると共に上部体１２の下面側または側面側に開口するオイル流路１２Ａおよびエア供給路１２Ｂが形成された形態を例示しているがこの形態に限定されるものではない。サポート部材３０の底面に配設され、サポート部材３０の空気噴出口３８に連通するエア供給口３４と、上部体１２の下面側または側面側に開口するように配設したエア供給路１２Ｂは配設を省略することができる。また、これら構成の配設を省略した際には、サポート部材３０の空気噴出口３８の構成も省略することができる。

【0032】

また、以上の実施形態においては、永久磁石を用いない電磁チャック１００の形態に基づいて本発明を説明しているが、本発明は、永久磁石を有するいわゆる永電磁チャックに対しても適用することが可能である。

【0033】

そして以上に説明した変形例の他、実施形態において説明した変形例等を適宜組み合わせた形態を採用することも可能である。

【符号の説明】

【0034】

１０：本体
１２：上部体，１２Ａ：オイル流路，１２Ｂ：エア供給路,
１４：下部体，１４Ａ：油圧ポート，１４Ｂ：ベントポート，
１６：凹穴，１６Ａ：第１内底部，１６Ｂ：第２内底部，
１６Ｃ：第３内底部（段付部），１６Ｄ：第４内底部，１６Ｅ：内周面,
１８：蓋体，１８Ａ：太径部，１８Ｂ：細径部，１８Ｃ：ねじ孔，
１８Ｄ：プランジャ挿通孔，１８Ｅ：外周平坦部，１８Ｆ：傾斜面
２０：電磁コイル
２２：セパレータ
３０：サポート部材
３１：本体上部，３２：給油口，３４：エア供給口，
３６：プランジャ，
３８：空気噴出口
４０：制御部
５０：電源コード
６０：流体供給チューブ
７０：エアチューブ
８０：シール部材
８２：内周端部，８４：外周端部
１００：電磁チャック
ＯＰ：給油ポンプ
ＣＰ：コンプレッサ
Ｎ ：ねじ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】