▶ マグスウィッチ テクノロジー ワールドワイド プロプライエタリー リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-14
(54)【発明の名称】直線的作動磁気結合デバイス
(51)【国際特許分類】
H01F 7/02 20060101AFI20220106BHJP
B25J 15/06 20060101ALI20220106BHJP
【ＦＩ】
H01F7/02 F
B25J15/06 Z
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021522069
(86)(22)【出願日】2019-10-24
(85)【翻訳文提出日】2021-04-22
(86)【国際出願番号】 US2019057766
(87)【国際公開番号】W WO2020086791
(87)【国際公開日】2020-04-30
(31)【優先権主張番号】62/750,082
(32)【優先日】2018-10-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】519384781
【氏名又は名称】マグスウィッチ テクノロジー ワールドワイド プロプライエタリー リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＭＡＧＳＷＩＴＣＨ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＷＯＲＬＤＷＩＤＥ ＰＴＹ ＬＴＤ．
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】モートン，デイビッド・エイチ
(72)【発明者】
【氏名】カープ，ポール・ジェイ
(72)【発明者】
【氏名】フェルトン，シェーン・エヌ
【テーマコード（参考）】
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C707FS06
3C707FT04
3C707KS04
3C707KS30
3C707KS37
(57)【要約】
本開示は、磁気結合デバイスに関する。より具体的には、本開示は、直線的に作動および非作動するように構成された磁気結合デバイスに関する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
強磁性ワークピースに磁気結合するための磁気結合デバイスであって、ハウジングの第１の端部と前記ハウジングの第２の端部との間に延在する軸を有するハウジングと、
前記ハウジングの前記第２の端部から少なくとも第１の距離に配置された鉄ピースと、
前記ハウジングによって支持された磁気プラッタであって、前記磁気プラッタが、複数の強磁性極ピース部分の間に挿入された複数の永久磁石部分を含む、磁気プラッタと、を備え、
前記磁気プラッタが、前記軸に沿って前記ハウジング内で少なくとも第１の状態および第２の状態の各々に直線的に並進可能であり、前記磁気プラッタが前記第１の状態にあるときに、前記磁気結合デバイスが、前記鉄ピースを通して第１の磁気回路を確立し、前記磁気結合デバイスのワークピース接触インターフェースに第１の磁場を提供するように、前記磁気プラッタが、前記鉄ピースに隣接して配置されており、前記磁気プラッタが前記第２の状態にあるときに、前記磁気結合デバイスが、前記ワークピース接触インターフェースに第２の磁場を提供するように、前記磁気プラッタが、前記鉄ピースから離間して配置されており、前記第２の磁場が、非ゼロの磁場強度である、磁気結合デバイス。
【請求項2】
前記ハウジングの前記第２の端部から少なくとも第２の距離に配置された少なくとも１つの非強磁性ピースをさらに備える、請求項１に記載の磁気結合デバイス。
【請求項3】
前記磁気プラッタが、８ｍｍ以下の距離を並進する、請求項１に記載の磁気結合デバイス。
【請求項4】
前記磁気結合デバイスが、磁気結合デバイスの１立方ｍｍあたり０．２５グラム以上の保持力を提供する、請求項１に記載の磁気結合デバイス。
【請求項5】
前記磁気結合デバイスが、前記磁気プラッタの１立方ｍｍあたり０．３５グラム以上の保持力を提供する、請求項１に記載の磁気結合デバイス。
【請求項6】
前記磁気結合デバイスが、前記ワークピース接触インターフェースの１平方ｍｍあたり０．１５グラム以上の保持力を提供する、請求項１に記載の磁気結合デバイス。
【請求項7】
前記磁気結合デバイスが、第３の状態に直線的に並進可能であり、前記磁気プラッタは、前記磁気プラッタが前記第３の状態にあるとき、前記第１の状態と前記第２の状態との間に配置される、請求項１に記載の磁気結合デバイス。
【請求項8】
前記ハウジングが、前記磁気プラッタを前記第３の状態に解放可能に保持するように構成されたブレーキを備える、請求項７に記載の磁気結合デバイス。
【請求項9】
前記ワークピース接触インターフェースが、複数の離間した突起を備える、請求項１に記載の磁気結合デバイス。
【請求項10】
前記ワークピース接触インターフェースが、前記ハウジングによって解放可能に支持されている、請求項９に記載の磁気結合デバイス。
【請求項11】
前記磁気プラッタが、前記ハウジングによって解放可能に支持されている、請求項１に記載の磁気結合デバイス。
【請求項12】
前記ワークピース接触インターフェースが、四辺形のフットプリントを有する、請求項１に記載の磁気結合デバイス。
【請求項13】
前記四辺形のフットプリントが、長方形フットプリントまたは正方形フットプリントである、請求項１２に記載の磁気結合デバイス。
【請求項14】
前記ハウジングによって支持された感知システムをさらに備え、前記感知システムが、前記ワークピース接触インターフェースで前記強磁性ワークピースが利用可能な磁束のレベルを監視する少なくとも１つのセンサーを含む、請求項１に記載の磁気結合デバイス。
【請求項15】
前記第１の状態と前記第２の状態との間で前記磁気プラッタを直線的に並進させるように構成されたアクチュエータをさらに備える、請求項１に記載の磁気結合デバイス。
【請求項16】
前記アクチュエータが、空気圧アクチュエータ、液圧アクチュエータ、および電気アクチュエータのうちの少なくとも１つである、請求項１５に記載の磁気デバイス。
【請求項17】
前記鉄ピースが、複数の極ピース部分および／または複数の永久磁石部分にまたがる、請求項１に記載の磁気結合デバイス。
【請求項18】
磁気カプラーを強磁性ワークピースに結合および分離する方法であって、前記方法が、前記強磁性ワークピースを前記磁気カプラーのワークピース係合インターフェースと接触させるステップと、
前記磁気結合デバイスの磁気プラッタを、前記ワークピース係合面からの第１の分離から、前記第１の分離よりも小さい前記ワークピース係合面からの第２の分離に移動させるステップと、
前記磁気カプラーを使用して、前記ワークピースを第１の位置から第２の位置に移動させるステップと、
前記磁気プラッタを前記ワークピース係合面から第３の分離に移動させて、前記磁気カプラーを前記ワークピースから切り離し、前記ハウジング内の鉄ピースを通る磁気回路を形成するステップであって、前記第３の分離は前記第２の分離よりも大きい、ステップと、を含む、方法。
【請求項19】
強磁性ワークピースに磁気結合するための磁気結合デバイスであって、通路軸を確定する通路を有するハウジングと、
前記ハウジングによって支持された磁気プラッタであって、前記磁気プラッタが、前記通路軸に沿って第１の位置と第２の位置との間で移動可能であり、前記磁気プラッタが、複数の強磁性極ピース部分の間に挿入された複数の永久磁石部分を含む、磁気プラッタと、
前記ハウジングによって支持されており、かつ前記強磁性ワークピースに接触するように適合された、ワークピース接触インターフェースと、
前記ハウジングによって支持され、前記通路から磁気的にアクセス可能な磁気シャントであって、前記磁気プラッタが前記第１の位置にあることにより、第１の磁気回路が、前記磁気プラッタおよび前記磁気シャントで形成され、前記第２の位置にある前記磁気プラッタにより、第２の磁気回路が、前記磁気プラッタおよび前記ワークピースインターフェースを通る前記強磁性ワークピースで形成される、磁気シャントと、を備える、磁気結合デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、磁気結合デバイスに関する。より具体的には、本開示は、直線的に作動および非作動するように構成された磁気結合デバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
磁気結合デバイスは、強磁性ワークピースを結合して、第１の場所から第２の場所に強磁性ワークピースを輸送し、強磁性ワークピースを保持し、および／または強磁性ワークピースを持ち上げるために使用される。例示的な磁気結合デバイスは、「オフ」位置と「オン」位置との間で直線的に並進可能な磁気プラッタを含み得る切り替え可能な磁気結合デバイスである。磁気プラッタが「オン」状態にあるとき、磁気結合デバイスは、強磁性ワークピースに結合して、例えば、他の用途の中でも、持ち上げ操作、材料ハンドリング、材料保持、磁気的ラッチング、またはオブジェクトを互いに結合することを行うように構成される。
【発明の概要】
【0003】
本明細書に含まれる実施形態は、直線的に作動および非作動するように構成された磁気結合デバイスに関する。実施形態には、以下の例が含まれるが、これらに限定されない。
【0004】
第１の例示的な実施形態では、強磁性ワークピースに磁気結合するための磁気結合デバイスは、ハウジングの第１の端部とハウジングの第２の端部との間に延在する軸を有するハウジングと、ハウジングの第２の端部から少なくとも第１の距離に配置された鉄ピースと、ハウジングによって支持された磁気プラッタであって、磁気プラッタは、複数の強磁性極ピース部分の間に挿入された複数の永久磁石部分を含む、磁気プラッタと、を備え、磁気プラッタは、軸に沿ってハウジング内で少なくとも第１の状態および第２の状態の各々に直線的に並進可能であり、磁気プラッタが第１の状態にあるときに、磁気結合デバイスが、鉄ピースを通して第１の磁気回路を確立し、磁気結合デバイスのワークピース接触インターフェースに第１の磁場を提供するように、磁気プラッタが、鉄ピースに隣接して配置されており、磁気プラッタが第２の状態にあるときに、磁気結合デバイスが、ワークピース接触インターフェースに第２の磁場を提供するように、磁気プラッタが、鉄ピースから離間して配置されており、第２の磁場は、非ゼロの磁場強度である。
【0005】
第２の例示的な実施形態では、磁気カプラーを強磁性ワークピースに結合および分離する方法は、強磁性ワークピースを磁気カプラーのワークピース係合インターフェースと接触させることと、磁気結合デバイスの磁気プラッタを、ワークピース係合面からの第１の分離から、第１の分離よりも小さいワークピース係合面からの第２の分離に移動させることと、磁気カプラーを使用して、ワークピースを第１の位置から第２の位置に移動させることと、磁気プラッタをワークピース係合面から第３の分離に移動させて、磁気カプラーをワークピースから切り離し、ハウジング内の鉄ピースを通る磁気回路を形成することと、を含み、第３の分離は第２の分離よりも大きい。
【0006】
第３の例示的な実施形態では、強磁性ワークピースに磁気結合するための磁気結合デバイスは、通路軸を画定する通路を有するハウジングと、ハウジングによって支持された磁気プラッタであって、磁気プラッタが、通路軸に沿って第１の位置と第２の位置との間で移動可能であり、磁気プラッタが、複数の強磁性極ピース部分の間に挿入された複数の永久磁石部分を含む、磁気プラッタと、ハウジングによって支持されており、かつ強磁性ワークピースに接触するように適合された、ワークピース接触インターフェースと、ハウジングによって支持され、通路から磁気的にアクセス可能な磁気シャントであって、磁気プラッタが第１の位置にあることにより、第１の磁気回路が、磁気プラッタおよび磁気シャントで形成され、第２の位置にある磁気プラッタにより、第２の磁気回路が、磁気プラッタおよびワークピースインターフェースを通る強磁性ワークピースで形成される、磁気シャントと、を備える。
【0007】
複数の実施形態が開示されているが、本発明のさらに他の実施形態は、本発明の例示的な実施形態を示し、説明する以下の詳細な説明から当業者には明らかになるであろう。したがって、図面および詳細な説明は、本質的に例示と見なされるべきであり、限定と見なされるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1A】強磁性ワークピース上に位置付けられた例示的な第１のオフ状態の例示的な磁気結合デバイスの側面断面図を図示する。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本開示は、様々な修正形態および代替形態が可能であるが、特定の実施形態が、例として図面に示され、以下で詳細に説明される。しかしながら、その意図は、記載された特定の実施形態に本発明を限定することではない。それとは逆に、本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内にあるすべての修正物、等価物、および代替物を網羅することを意図している。
【0010】
図ならびに本明細書の前のセクションにおいて、「上方」、「下方」、「軸方向」などの用語、および他の参照用語は、ここで説明する技術の理解を容易にするために使用され、文脈で別段の指示がない限り、絶対的および限定的な参照指標として見なされるべきではない。「結合する」、「結合される」、「結合器」という用語およびそれらの変形は、２つ以上の構成要素が直接物理的に接触している配置および２つ以上の構成要素が互いに直接接触していない（例えば、構成要素が、少なくとも第３の構成要素を介して「結合され」ている）が、それでもなお相互に連携または相互作用する配置の両方を含むために使用される。
【0011】
図１Ａは、第１のオフ状態の、例示的な切り換え可能な磁気結合デバイス１００の側面断面図を図示し、図１Ｂは、磁気結合デバイス１００の正面断面図を図示し、図１Ｃは、磁気結合デバイス１００の正面図を図示する。図２は、第２のオン状態の、図１Ａ～図１Ｃの磁気結合デバイスの正面断面図を図示する。図３は、第３のオン状態の、図１Ａ～図１Ｃの磁気結合デバイスの正面断面図を図示する。
【0012】
磁気結合デバイス１００は、第１のオフ状態（図１Ａ～図１Ｃに示されている）、第２のオン状態（図２に示されている）、および／または第３のオン状態の間で切り換えられ得る。磁気結合デバイス１００がオン状態に切り換えられるときに、磁気結合デバイス１００によって生成される磁場は、１つ上の強磁性ワークピース１０２を通過し、磁気結合デバイス１００を強磁性ワークピース１０２のうちの１つ以上に結合する。磁気結合デバイス１００がオフ状態に切り換えられるときに、磁気結合デバイス１００によって生成される磁場は主に、磁気結合デバイス１００内にとどまり、したがって、磁気結合デバイス１００は、もはや強磁性ワークピース１０２のうちの１つ以上に結合しない。オフ状態およびオン状態は、以下でより詳細に考察される。
【0013】
磁気結合デバイス１００は、ロボットシステム６００（図１４を参照）などのロボットシステムのためのアーム（「ＥＯＡＭＴ」）ユニットの端として使用され得るが、また、強磁性ワークピース１０２のための、他の持ち上げ、輸送、および／または分離システムで使用され得る。例示的な持ち上げおよび輸送システムは、ロボットシステム、機械的ガントリー、クレーンホイスト、および強磁性ワークピース１０２を持ち上げおよび／または輸送するさらなるシステムを含む。加えて、磁気結合デバイス１００は、溶接、検査、および他の動作などの動作のために少なくとも一部を保持するための固定器具の一部としても使用され得る。
【0014】
図１Ａを参照すると、磁気結合デバイス１００は、強磁性ワークピース１０２の上部上に位置付けられており、強磁性ワークピース１０２と接触および係合するように構成されたワークピース接触インターフェース１０４を含む。ワークピース接触インターフェース１０４は、極板１０６であり得る。少なくとも１つの実施形態では、極板１０６は、図１Ｂで図示されているように、複数の離間した突起１０８を含む。他の実施形態では、極板１０６は、離間した突起１０８を含まない。離間した突起１０８は、磁気結合デバイス１００がオン状態にあるときに、磁気結合デバイス１００の磁束が主に第１の強磁性ワークピース１０２’を通過するように、ワークピース接触インターフェース１０４の近くにより多くの磁束を集中させることを容易にし得る。極板１０６および突起１０８の例示的な態様は、以下で考察される。
【0015】
磁気結合デバイス１００はまた、磁気プラッタ１１２を支持するハウジング１１０を含む。磁気プラッタ１１２は、磁気結合デバイス１００がオン状態にあるときに、磁気結合デバイス１００が強磁性ワークピース１０２に結合することを可能にする磁場を生成する。少なくとも１つの実施形態では、磁気プラッタ１１２は、図１Ｂで示されているように、複数の離間した永久磁石部分１１４と複数の極部分１１６とを含む積層磁気プラッタである。複数の離間した永久磁石部分１１４の各々は、１つ以上の永久磁石を含む。一実施形態では、各永久磁石部分１１４は、１つの永久磁石を含む。別の実施形態では、各永久磁石部分１１４は、複数の永久磁石を含む。各永久磁石部分１１４は、正反対に磁化され、Ｎ－極側と、Ｓ－極側と、を有する。
【0016】
各極部分１１６Ａは、２つの永久磁石部分１１４の間に位置付けられており、極部分１１６Ｂは、１つの永久磁石部分１１４に隣接して配置されている。さらに、永久磁石部分１１４は、間で極部分１１６Ａと接触する２つの永久磁石部分１１４の各々が、極部分１１６Ａと接触する、それらのＮ極側またはそれらのＳ極側のいずれかを有するように配置されている。隣接する永久磁石部分１１４のＮ－極側が極部分１１６Ａと接触するときに、極部分１１６ＡはＮ－極部分と呼ばれる。隣接する永久磁石部分１１４のＳ－極側が極部分１１６Ａと接触するときに、極部分１１６ＡはＳ－極部分と呼ばれる。同様に、極部分１１６Ｂについて、永久磁石部分１１４のＳ－極側が極部分１１６Ｂと接触するときに、極部分１１６ＢはＳ－極部分と呼ばれる。逆に、永久磁石部分１１４のＮ－極側が極部分１１６Ｂと接触するときに、極部分１１６ＢはＮ－極部分と呼ばれる。
【0017】
示されている実施形態では、永久磁石部分１１４は、水平軸１１８に沿って配置されている。しかしながら、他の実施形態では、永久磁石部分１１４は、円形構成で配置され得る。さらに、実施形態は、６つの永久磁石部分１１４と７つの極部分１１６とを含む磁気プラッタ１１２を例示しているが、他の実施形態は、より多いまたはより少ない永久磁石部分１１４および極部分１１６を含み得る。例えば、一実施形態では、磁気プラッタ１１２は、１つの永久磁石部分１１４と、２つの極部分１１６と、を含み得、１つの極部分１１６が、永久磁石部分１１４の各側上に配置されている。
【0018】
磁気プラッタ１１２および磁気結合デバイス１００の構成により、磁気結合デバイス１００は、従来の実施形態よりも、強磁性ピース１０２のうちの１つ以上へのより大きな磁束移動を有し得る。これにより、磁気結合デバイス１００が、磁気結合デバイス１００に含まれる磁気ボリューム当たりの、より多いおよび／またはより重い強磁性ワークピース１０２を持ち上げることができることになる。例えば、磁気結合デバイス１００は、磁気結合デバイス１００の立方ｍｍのボリューム当たり０．３５グラム以上の強磁性ワークピース１０２の保持力を有し得る。別の実施例として、磁気結合デバイス１００は、磁気結合デバイス１００のハウジング１１０の立方ｍｍのボリューム当たり０．８グラム以上の強磁性ワークピース１０２の保持力を有し得る。
【0019】
磁気結合デバイス１００を第１のオフ状態と第２のオン状態との間で切り換えるために、磁気プラッタ１１２は、ハウジング１０４の内部空洞１２２内で軸１２０に沿って直線的に並進可能である。実施形態では、軸１２０は、鉛直軸１２０である。代替的に、軸１２０は、鉛直軸以外の軸である。軸１２０は、ハウジング１０４の第１の端部１２４とハウジング１１０の第２の端部１２６との間で延在する。少なくともいくつかの実施形態では、第１の端部１２４は、ハウジング１１０の上方部分であり、第２の端部１２６はハウジング１１０の下方部分であり、本明細書ではそのように呼ばれ得る。しかしながら、少なくともいくつかの他の実施形態では、第１の端部１２４は、ハウジング１１０の上方部分以外のハウジング１１０の一部分であり、第２の端部１２６は、ハウジング１１０の下方部分以外のハウジング１１０の一部分である。磁気プラッタ１１２がハウジング１１０の上方部分１２４の近くに配置されるときに、磁気結合デバイス１００は、第１のオフ状態にある。磁気プラッタ１１２がハウジング１１０の下方部分１２６の近くに配置されるときに、磁気結合デバイス１００は、第２のオン状態にある。第１のオフ状態および第２のオン状態に加えて、磁気プラッタ１１２は、図３で示されているように、上方部分１２４と下方部分１２６との間の１つ以上の中間位置に配置され得る。中間位置は、本明細書で、第３のオン状態と呼ばれ得る。以下で考察されるように、第３のオン状態は、第２のオン状態よりもワークピース接触インターフェース１０４でより少ない磁束を生成し得る。例えば、第３のオン状態は、磁束の大部分が第１のワークピース１０２’のみを通って延在する結果となり得、その結果、少量の磁束のみが第２および第３のワークピース１０２”、１０２’’’を通って延在する。したがって、第３のオン状態は、図示のように、ワークピース１０２’をワークピース１０２”、１０２’’’からディスタックすることを容易にすることができる。
【0020】
磁気プラッタ１１２を鉛直軸１２０に沿って並進させて、磁気結合デバイス１００をオン状態とオフ状態との間、および逆も同様に移行させるために、磁気結合デバイス１００は、アクチュエータ１２８を含む。少なくとも１つの実施形態では、アクチュエータ１２８は、係合部分１３０および非強磁性取り付け板１３２を介して磁気プラッタ１１２に結合されている。すなわち、アクチュエータ１２８は、非強磁性取り付け板１３２に結合された係合部分１３０に結合されており、非強磁性取り付け板１３２は、磁気プラッタ１１２に結合および接触している。アクチュエータ１２８は、係合部分１３０上に力を与えるように構成されており、それに応じて、係合部分１３０は、鉛直軸１２０に沿って並進して、磁気結合デバイス１００をオフ状態からオン状態に、および逆も同様に移行させる。すなわち、磁気結合デバイス１００をオフ状態からオン状態に移行させるために、アクチュエータ１２８は、非強磁性取り付け板１３２および磁気プラッタ１１２に並進する係合部分１３０上に下向きの力を与える。それに応じて、磁気プラッタ１１２は、上方部分１２４から下方部分１２６に並進する。逆に、磁気結合デバイス１００をオン状態からオフ状態に移行させるために、アクチュエータ１２８は、非強磁性取り付け板１３２および磁気プラッタ１１２に並進する係合部分１３０上に上向きの力を与える。それに応じて、磁気プラッタ１１２および非強磁性取り付け板１３２は、下方部分１２６から上方部分１２４に並進する。
【0021】
磁気プラッタ１１２を第３のオン状態に配置するために、アクチュエータ１２８は、係合部分１３０上に力を生成して、磁気プラッタ１１２を上方部分１２４から下方部分１２６に、または逆も同様に並進させ得る。次いで、磁気プラッタ１１２が上方部分１２４から下方部分１２６に、または逆も同様に並進しているときに、ハウジング１１０内および／またはアクチュエータ１２８内に配置されたブレーキ１３４は、図３で示されているように、磁気プラッタ１１２、非強磁性取り付け板１３２および／または係合部分１３０と係合し、第３のオン状態で磁気プラッタ１１２を停止させる。
【0022】
例示的なアクチュエータ１２８は、電気アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、液圧アクチュエータ、および係合部分１３０上に力を与える他の好適なデバイスを含む。例示的な空気圧リニアアクチュエータが図４で示されており、それに関連してより詳細に考察される。例示的な電気アクチュエータは、係合部分１３０に結合された「アンロール」ステータおよびロータを備える電気モーターである。他の例示的な係合部分およびアクチュエータは、「ＳＷＩＴＣＨＡＢＬＥ ＰＥＲＭＡＮＥＮＴ ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＤＥＶＩＣＥ」と題する米国特許第７，０１２，４９５号、「ＭＯＤＵＬＡＲ ＰＥＲＭＡＮＥＮＴ ＭＡＧＮＥＴ ＣＨＵＣＫ」と題する米国特許第７，１６１，４５１号、「ＭＡＧＮＥＴ ＡＲＲＡＹＳ」と題する米国特許第８，８７８，６３９号、「ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＣＯＵＰＬＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ ＷＩＴＨ Ａ ＲＯＴＡＲＹ ＡＣＴＵＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ」と題する２０１５年１０月３０日出願の米国仮特許出願第６２／２４８，８０４号、整理番号ＭＴＩ－０００７－０１－ＵＳ－Ｅ、および「ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＣＯＵＰＬＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ ＷＩＴＨ Ａ ＬＩＮＥＡＲ ＡＣＴＵＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ」と題する２０１５年１１月７日出願の米国仮特許出願第６２／２５２，４３５号、整理番号ＭＴＩ－０００６－０１－ＵＳ－Ｅで開示されており、その全体の開示は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。
【0023】
追加的または代替的に、アクチュエータ１２８は、コントローラ１３６および／またはセンサー１３８Ａを含み得る。コントローラ１３６は、関連するコンピュータ可読媒体、例示的にはメモリ１４２とともにプロセッサ１４０を含む。メモリ１４２は、プロセッサ１４０によって実行されるときに、磁気デバイス１００がオフ状態、第２のオン状態、および／または第３のオン状態にあるように磁気プラッタ１１２を移動させるように、電子コントローラ１３６に対してアクチュエータ１２８に命令させる制御ロジック１４４を含む。例えば、センサー１３８Ａは、アクチュエータ１２８の位置を感知し得、磁気プラッタ１１２の位置に並進するセンサー１３８Ａによって感知される所定の位置に応答して、制御ロジック１４４は、磁気プラッタ１１２が所望の位置に達するときに、磁気プラッタ１１２上に力をかけることを停止するようにアクチュエータ１２８に命令する。
【0024】
少なくとも１つの実施形態では、アクチュエータ１２８は、ステッピングモーターであり、アクチュエータ１２８の回転運動は、アクチュエータ１２８のシャフトと係合部分１３０との間の結合（例えば、ギア）を介して、係合部分１３０の線形運動に変換される。これらの実施形態では、センサー１３８Ａは、ステッピングモーターを駆動するために使用されるパルスをカウントし、パルスの数に基づいて、磁気プラッタ１１２の位置に変換される、ステッピングモーターのシャフトの位置を判定する。すなわち、磁気プラッタ１１２は、パルスの数をカウントすることによってモーターが移動するステップによって、規定された位置まで、鉛直軸１２０に沿って相対的に移動される。別の実施例では、エンコーダをステッピングと一体化して、適切な作動角度が維持されることを確認するステッピングモーターが提供される。
【0025】
別の実施例として、磁気結合デバイス１００は、センサー１３８Ｂを含み得る。センサー１３８Ｂは、ハウジング１１０内の磁気プラッタ１１２の位置を測定し得る。例示的なセンサー１３８Ｂは、磁気プラッタ１１２にはり付けられた反射ストリップを監視する光センサーを含む。他のセンサーシステムが、磁気プラッタ１１２の位置を判定するように使用されてもよい。
【0026】
さらに別の実施例として、磁気結合デバイス１００は、１つ以上のセンサー１３８Ｃ（図１Ｂで図示されている）を含み得る。センサー１３８Ｃは、磁束センサーであり得、一般的に、極板１０６の上の１つ以上の位置に位置付けられ得る。例示的な磁束センサーは、ホール効果センサーを含む。センサー１３８Ｃは、極板１０６の１つ以上のＮ極およびＳ極に近接する漏れ束を測定する。各センサー１３８Ｃでの漏れ束の量は、極板１０６に対する磁気プラッタ１１２の位置、およびワークピース接触インターフェース１０４から強磁性ワークピース１０２に極板１０６のＮ極およびＳ極を通過する束の量に基づいて変化する。極板１０６のＮ極およびＳ極のワークピースインターフェース１０４の反対の場所で磁束を監視することによって、磁気プラッタ１１２の相対位置が判定され得る。実施形態では、磁気結合デバイス１００は、強磁性ワークピース１０２の上部上に位置付けられており、磁気プラッタ１１２がオフ状態から第２のオン状態に移動するときにセンサー１３８Ｃによって測定される磁束は、磁気プラッタ１１２の位置の関数として記録される。磁束の各々は、磁気プラッタ１１２の所望の位置に割り当てられる。センサー１３８Ｃを有する例示的な感知システムは、「Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ ａｔ Ｌｅａｓｔ Ｏｎｅ ｏｆ ａ Ｓｅｎｓｏｒ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ａ Ｄｅｇａｕｓｓ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ」と題する２０１８年４月２７日出願の米国特許出願第１５／９６４，８８４号で開示されており、その全体の開示は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。
【0027】
さらに別の実施例として、磁気結合デバイス１００は、１つ以上のセンサー１３８Ｄ（図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図２、および図３に図示されている）を含み得る。センサー１３８Ｄは、磁束センサーであり得、一般的に、極板１０６に隣接して位置付けられ得る。例示的な磁束センサーは、ホール効果センサーを含む。少なくとも１つの実施例では、センサー１３８Ｄは、極板１０６の１つ以上の突起１０８の端に隣接して位置し、極板１０６の１つ以上のＮ極およびＳ極の側面からの漏れ磁束を測定する。各センサー１３８Ｄでの漏れ束の量は、極板１０６に対する磁気プラッタ１１２の位置、および、極板１０６のＮ極およびＳ極ならびにワークピース接触インターフェース１０４を通過して強磁性ワークピース１０２に到達する束の量に基づいて変化する。極板１０６に隣接する場所で磁束を監視することによって、磁気プラッタ１１２の相対位置が判定され得る。実施形態では、磁気結合デバイス１００は、強磁性ワークピース１０２の上部上に位置付けられており、磁気プラッタ１１２がオフ状態から第２のオン状態に移動するときにセンサー１３８Ｄによって測定される磁束は、磁気プラッタ１１２の位置の関数として記録される。磁束の各々は、磁気プラッタ１１２の所望の位置に割り当てられる。センサー１３８Ｄを有する例示的な感知システムは、「Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ ａｔ Ｌｅａｓｔ Ｏｎｅ ｏｆ ａ Ｓｅｎｓｏｒ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ａ Ｄｅｇａｕｓｓ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ」と題する２０１８年４月２７日出願の米国特許出願第１５／９６４，８８４号で開示されており、その全体の開示は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。
【0028】
少なくともいくつかの実施形態では、磁気結合デバイス１００は、シールド板１３９（図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図２、および図３に図示されている）を含む。シールド板１３９は、磁気プラッタ１１２からの磁束を吸収し、磁気結合デバイス１００がオフ位置にあるときに、磁気結合デバイス１００の外部磁場を低減し得る。シールド板１３９は、大量の磁束を吸収することができる高磁気飽和材料から形成され得る。一例では、シールド板１３９は、ハウジング１１０の外部に位置する。シールド板１３９の上縁は、磁気プラッタ１１２の上面と平面であり得る。追加的または代替的に、シールド板１３９は、ハウジング１１０に沿って下向きに延在し得、その結果、シールド板１３９の下縁は、磁気プラッタ１１２の底部平面を越えて延在する。シールド板１３９は、磁気結合デバイス１００の任意の側に位置することができる。少なくとも１つの実施例では、シールド板１３９は、磁気結合デバイス１００のすべての側面に位置する。別の実施例では、シールド板１３９Ａは、図１Ａ、図１Ｃに示されるように、永久磁石部分１１４の端部に隣接する磁気結合デバイス１００の面上にのみ位置する。別の言い方をすれば、シールド板１３９Ａは、センサー１３８Ｄと同じ側（複数可）に位置し得る。別の実施例では、シールド板１３９Ｂは、図２および図３に示されるように、突起１０８に平行に延在する磁気結合デバイス１１０の側面にのみ位置する。
【0029】
実施形態では、コントローラ１３６は、Ｉ／Ｏデバイス１４６から受信される入力信号に応答して、磁気結合デバイス１００の状態を変更する。例示的な入力デバイスは、ボタンと、スイッチと、レバーと、ダイヤルと、タッチディスプレイと、空気圧バルブと、ソフトキーと、通信モジュールと、を含む。例示的な出力デバイスは、視覚インジケータと、音声インジケータと、通信モジュールと、を含む。例示的な視覚インジケータは、ディスプレイと、ライトと、他の視覚システムと、を含む。例示的な音声インジケータは、スピーカーと、他の好適な音声システムと、を含む。実施形態では、デバイス１００は、制御ロジック１４４のプロセッサ１４０によって駆動される、１つ以上のＬＥＤの形態でのシンプルな視覚ステータスインジケータを含んで、予め定められた磁気結合デバイス１００ステータスが存在するかまたは存在しないときを示す（例えば、磁気結合デバイス１００が第１のオフ状態にあるときに赤色ＬＥＤがオンで、磁気結合デバイス１００が第２のオン状態にあり、強磁性ワークピース１０２が近接していることが検出されるときに緑色ＬＥＤが高速で明滅し、強磁性ワークピース１０２上の意図された特定のエリア（図２２～図２４に関連する考察を参照）の外側で強磁性ワークピース１０２と接触するときに黄色ＬＥＤとともに緑色ＬＥＤがよりゆっくりと明滅し（例えば、部分的に完全な磁気作動回路）、緑色ＬＥＤが安定してオンで黄色ＬＥＤがオフは、磁気結合デバイス１００が閾値限度内で係合していることを示し、安全な磁気結合状態を示す。
【0030】
例えば、一実施形態では、磁気結合デバイス１００は、ロボットアームのアームの端に結合されており、Ｉ／Ｏデバイス１４６は、コントローラ１３６が、第１のオフ状態、第２のオン状態、または第３のオン状態のうちの１つに磁気結合デバイス１００をいつ置くかについての命令をロボットコントローラから受信するネットワークインターフェースである。例示的なネットワークインターフェースは、有線ネットワーク接続と、無線ネットワーク接続のためのアンテナと、を含む。上で考察された実施形態は、電子的、空気圧、または液圧の作動に関するが、代替の実施形態では、磁気結合デバイス１００は、人間のオペレータによって手動で作動され得る。
【0031】
磁気結合デバイス１００はまた、図１Ａで図示されているように、ハウジング１００の上方部分１２４に、または上方部分１２４の近くに配置された１つ以上の強磁性ピース１４８を含み得る。少なくとも１つの実施形態では、非強磁性取り付け板１３２および強磁性ピース１４８は、磁気結合デバイス１００が第１のオフ位置にあるときに、非強磁性取り付け板１３２が強磁性ピース１４８との間で接触して位置するように、ハウジング１１０内に配置されている。さらに、磁気プラッタ１１２の上部分は、強磁性ピース１４８の底部分に接触し得る。別の例示的な実施形態では、強磁性ピース１４８は、磁気プラッタ１１２の側面の下に延在し得る。これらの実施形態では、強磁性ピース１４８は、磁気プラッタ１１２によって生成される磁場のさらなる吸収を提供することによって、磁気プラッタ１１２の漏れを低減し得る。
【0032】
少なくとも１つの実施形態では、非強磁性取り付け板１３２は、非強磁性材料（例えば、アルミニウム、オーステナイト系ステンレス鋼など）で作ることができる。これらの実施形態では、磁気結合デバイス１００が第１のオフ状態にあり、磁気プラッタ１１２および非強磁性取り付け板１３２が、ハウジング１０４の上方部分１１８に、またはその近くに位置するときに、取り付けプラッタ１１２、強磁性ピース１４８、および非強磁性取り付け板１３２の間の１つ以上の回路は、図１Ｂに図示されるように生み出される。さらに、磁気結合デバイス１００が第１のオフ状態にあるときに、内部空洞１１６にエアおよび／または低磁化率を有する別の物質を含む（図１Ａの）ギャップ１５０は、極板１０６と磁気プラッタ１１２との間にあり、それらを分離する。その結果、磁気結合デバイス１００が第１のオフ状態にあるときに、磁気プラッタ１１２からの磁束は、ワークピース接触インターフェース１０４に、および強磁性ワークピース１０２を通ってほとんどまたは全く延在しない。したがって、磁気結合デバイス１００は、強磁性ワークピース１０２から分離され得る。さらに、取り付けプラッタ１１２、強磁性ピース１４８、および非強磁性取り付け板１３２の間の回路のために、磁気プラッタ１１２からの磁束のすべてではないにしてもほとんどがハウジング１１０内に含まれる。
【0033】
強磁性ピース１４８を含むことのさらなる利点は、磁気プラッタ１１２の底と極板１０６との間のギャップ１５０の距離が、磁気結合デバイス１００が非強磁性取り付け板１３２および強磁性ピース１４８を含まない場合よりも短くなり得ることである。すなわち、磁気プラッタ１１２、強磁性ピース１４８、および非強磁性取り付け板１３２の間に生み出される１つ以上の回路は、磁気プラッタ１１２からの磁束のすべてではないにしてもほとんどを、磁気プラッタ１１２の近くに、および極板１０６から離れて、ハウジング１１０内に限定することを容易にする。したがって、磁気結合デバイス１００によって強磁性ワークピース１０２に移動される磁束は、１つ以上の強磁性ワークピース１０２を持ち上げるには不十分である。別の方法で言うと、磁束は、極板１０６の底で事実上ゼロであり得、したがって、磁束は、磁気結合デバイス１０２によって強磁性ワークピース１０２に事実上移動されず、これは、磁気結合デバイス１０２がオフ状態と１つ以上のオン状態との間で移行するときに、磁気プラッタ１１２が移動する必要がある全体的に必要な高さ（以下の高さ１８２を参照）を低減する。
【0034】
逆に、非強磁性取り付け板１３２および強磁性ピース１４８が磁気結合デバイス１０２に含まれない場合、磁気プラッタ１１２からのより少ない磁束が、ハウジング１１０内および／または磁気プラッタ１１２の近くにとどまる。そして、より少ない磁束が磁気プラッタ１１２の近くにとどまるため、磁束が極板１０６を通って下に延在して磁気結合デバイス１００を強磁性ワークピース１０２のうちの１つ以上に結合しないようにするために、磁気プラッタ１１２の底と極板１０６との間のギャップ１５０はより大きくなければならない。ギャップ１５０が図示された実施形態でより小さいことにより、磁気結合デバイス１００は、これらの特徴を有さない他の磁気結合デバイスよりも小さくあり得る。
【0035】
一実施例として、磁気プラッタ１１２が第１のオフ状態から第２のオン状態に移行するように移動し得るギャップ１５０は、８ｍｍ以下であり得る。逆に、第２のオン状態から第１のオフ状態に移行するために、磁気プラッタ１１２は、８ｍｍ以下を移動し得る。
【0036】
図示された実施形態の別の利点は、ギャップ１５０がより小さいことにより、より少ないエネルギーが、ハウジング１１０内の鉛直軸１２０に沿って磁気プラッタ１１２を並進させるようにアクチュエータ１２８によって使用され得ることである。図示された実施形態のさらに別の利点は、アクチュエータ１２８が磁気プラッタ１１２を第１のオフ位置から第２のオン位置に並進させ、磁気プラッタ１１２が極ピース１０６と接触状態になるときに、磁気プラッタ１１２が壊れにくくなることである。これは、低減されたギャップ１５０により、磁気プラッタ１１２が移行中のより少ない運動量を構築した結果である。図示された実施形態のさらに別の利点として、磁気結合デバイス１００がオフ状態にある間に磁気結合デバイス１００が故障した場合、非強磁性取り付け板１３２および強磁性ピース１４８により、磁気結合デバイス１００は、オン状態に移行しない。したがって、磁気結合デバイス１００は、磁気結合デバイスが故障したときにオフ状態からオン状態に移行する磁気結合デバイスよりも安全である。逆に、磁気結合デバイス１００が非強磁性取り付け板１３２および／または強磁性ピース１４８を含まない場合、オフ位置で生み出される磁気回路がないことにより、磁気プラッタ１１２は、オン状態により移行しやすくなり得る。
【0037】
上述のように、磁気プラッタ１０６がハウジング１０４の下方部分１２６に、または下方部分１２６の近くに位置付けられるときに、磁気結合デバイス１００は、第２のオン状態にある。図２で図示されているように、磁気結合デバイス１００が第２のオン状態にあるときに、磁気プラッタ１０６からの磁束は、強磁性ワークピース１０２のうちの１つ以上を通って延在する。したがって、磁気結合デバイス１００が第１のオン状態にあるときに、磁気結合デバイス１００は、１つ以上の強磁性ワークピース１０２に結合するように構成されている。磁束線が両方の強磁性ワークピース１０２’、１０２”を通過するように図示されているが、いくつかの実施形態では、磁束線は主に、強磁性ワークピース１０２’のみを通過する。磁束線が主に、第１の強磁性ワークピース１０２’を通過するときに、磁気結合デバイス１００は、強磁性ワークピース１０２を互いにディスタックおよび分離するように使用され得る。
【0038】
磁気結合デバイス１００が第２のオン状態にあるときに、磁束線が主に第１の強磁性ワークピース１０２’のみを通過することを容易にするために、磁気プラッタ１１２は、取り外し可能で置き換え可能であり得、これにより、異なる強度、高さ、および／または幅の磁気プラッタ１１２が磁気結合デバイス１００で使用されることが可能になる。磁気プラッタ１１２の強度、高さ、および／または幅は、磁気結合デバイス１００が第２のオン位置にあるときに、強磁性ワークピース１０２が十分に互いにディスタックおよび分離され得るように、強磁性ワークピース１０２の厚さに基づいて選択され得る。
【0039】
追加的または代替的に、極板１０６は、取り外し可能で置き換え可能であり得、これにより、異なるタイプの極板１０６が磁気結合デバイス１００で使用されることが可能になる。例えば、極板１０６は、磁気結合デバイス１００が結合されている強磁性ワークピース１０２のタイプに基づいて選択され得る。例えば、磁気結合デバイス１００は、引っかかれるかまたは傷つけられ得ないクラスＡの表面を取り扱い得る。その結果、ワークピース接触インターフェース上に配置されたゴム（または強磁性ワークピース１０２が引っかかれるかまたは傷つけられる可能性を低減する別の材料）を有する極板１０６が選択され、磁気結合デバイス１００内に組み込まれ得る。別の実施例として、異なる突起および／またはギャップを有する極板１０６が、磁気結合デバイス１００が結合されている強磁性ワークピース１０２の厚さに基づいて選択され得る。突起および／またはギャップの関連性のさらなる実施例は、図７～図１３に関連して下記でより詳細に説明されている。
【0040】
図４に関連して以下でより詳細に考察されるように、ハウジング１０４は、磁気プラッタ１１２および／または極板１０６が容易に取り外し可能で置き換え可能であることを可能にする様式で構成されている。
【0041】
追加的または代替的に、磁気結合デバイス１００は、上述のように１つ以上の中間状態に移行し得る。例えば、磁気結合デバイス１００は、図３で図示されているように、第３のオン状態に移行し得る。第３のオン状態は、磁気プラッタ１１２が、磁気結合デバイス１００が第１のオフ状態にあるときの磁気プラッタ１１２の場所と、磁気結合デバイス１００が第２のオン状態にあるときの磁気プラッタ１１２の場所との間で、鉛直軸１２０に沿って位置するときである。同じ磁気プラッタ１１２が使用されている実施形態では、図３で図示されているように、磁気結合デバイス１００が第２のオン状態にあるときよりも少ない磁束が、磁気結合デバイス１００が第３のオン状態にあるときに、ワークピース接触インターフェース１０４を通って強磁性ワークピース１０２内を通る。すなわち、同じ強度の磁気プラッタ１１２が、図２および図３で示された実施形態で使用されていると仮定すると、磁束線は、図２において両方の強磁性ワークピース１０２’、１０２”を通過するが、一方、磁束線は、図３において強磁性ワークピース１０２’のみを通過する。第３のオン状態になることができることによって、磁気結合デバイス１００は、磁気プラッタ１１２を異なる強度の磁気プラッタ１１２に置き換える必要なく、異なる厚さの強磁性ワークピース１０２をディスタックすることができ得る。
【0042】
上述のように、極板１０６は、複数の突起１０８を含む。突起１０８の各々は、極部分１１６のそれぞれの極部分についての極延長部として機能する。すなわち、磁気結合デバイス１００が第２または第３のオン状態にあるときに、極部分１１６のそれぞれのＮ極またはＳ極は、それぞれの突起１０８を通って下に延在する。次いで、Ｎ極部分１１６から、それぞれのＮ－極突起１０８を通り、１つ以上の強磁性ワークピース１０２を通り、Ｓ－極突起１０８を通り、Ｓ極部分１１６を通る磁気回路が生み出される。磁気結合デバイス１００がオン状態にあるときに、各永久磁石部分はこれらの磁気回路のうちの１つを生み出す。図７～図１３に関連して下記でより詳細に説明されているように、突起１０８のサイズおよびその間の距離は、強磁性ワークピース１０２への束移動に影響を及ぼし、強磁性材料１０２のより効果的なディスタックおよび増加した保持力を可能にする。例えば、少なくともいくつかの実施形態では、強磁性ワークピース１０２の強磁性ピース１０２’を通って移動される磁束が最高に集中することを達成し、したがって、強磁性ワークピース１０２’を強磁性ワークピース１０２”、１０２’’’からディスタックすることができる最高の可能性を有するために、突起（例えば、幅および高さ）ならびにその間のギャップのサイズは、強磁性ワークピース１０２の厚さとほぼ一致すべきである。
【0043】
ＮおよびＳ突起１０８を分離するために、極板１０６は、１つ以上の非強磁性ピース１５２（図１Ｂで示されている）を受容するように構成されたスロットを含み得る。非強磁性ピース１５２は、突起１０８の各々の間のそれぞれのエンベロープ１５４（図１Ｂで示されている）内に配置され得る。非強磁性ピース１５２により、永久磁石部分１１４によって生み出される磁気回路は、実質的に非強磁性ピース１５２を通って延在せず、したがって、ＮおよびＳ突起は互いに分離されている。さらに、上述のように、突起１０８により、極板１０６が複数の突起１０８を含まない場合よりも、磁気プラッタ１１２からの磁束がワークピース接触インターフェース１０４により近くになることになる。磁気プラッタ１１２からの磁束がワークピース接触インターフェース１０４のより近くに集中することを容易にする突起１０８の異なる態様は、図７～図１３に関連して下記で考察されている。
【0044】
図４を参照すると、磁気結合デバイス１００の分解図が図示されている。図示されているように、ハウジング１１０は、上方部分１１０Ｂに解放可能で固定可能な下方部分１１０Ａを含む。下方部分１１０Ａは、１つ以上のねじ１５６を使用して、上方部分１１０Ｂに固定され得る。以下で説明されるように、ねじ１５６は、ハウジング１１０内に配置された磁気結合デバイス１１０の構成要素への簡単なアクセスを提供し得る。
【0045】
下方部分１１０Ａおよび上方部分１１０Ｂを接合する前に、下方部分１１０Ａは、極板１０６を受容する。少なくとも１つの実施形態では、下方部分１１０Ａは、極板１０６のタブ１６０を受容するように構成された凹部／切り欠き１５８を含む。タブ１６０は、下方部分１１０Ａ内の極板１０６の適切な位置付けを容易にする。現在設置されている極板１０６とは異なる突起１０８を備える極板１０６が望まれる場合、極板１０６の適切な位置付けは、極板１０６の簡単な交換を容易にし得る。例えば、ハウジング１１０の下方部分１１０Ａは、ねじ１５６を取り外すことによって、上方部分１１０Ｂから分離され得る。次いで、極板１０６が、下方部分１１０Ａから取り外され得る。その後、異なる突起１０８を有する別の極板１０６が、タブ１６０が凹部／切り欠き１５８によって受容されるように、下方部分１１０Ａに挿入され得る。最後に、ねじ１５６が、下方部分１１０Ａを上方部分１１０Ａに固定するように使用され得る。
【0046】
極板１０６を置き換えることに加えて、またはその代わりに、磁気結合デバイス１００の設計はまた、磁気プラッタ１１２の簡単な取り外しおよび交換を容易にする。例えば、図示されているように、非強磁性取り付け板１３２は、１つ以上のねじ１６１を介して磁気プラッタ１１６に結合されている。下方部分１１０Ａを上方部分１１０Ｂから取り外した後、磁気プラッタ１１６が、ねじ１６１がアクセスされ得るように、鉛直軸１２０に沿って下げられ得る。ねじ１６１が外されると、磁気プラッタ１１６が、非強磁性取り付け板１３２から分離され得、別の磁気プラッタ１１６と交換され得る。新しい磁気プラッタ１１６は、ねじ１６１を使用して、非強磁性取り付け板１３２に固定され得る。その後、下方部分１１０Ａおよび上方部分１１０Ｂは、ねじ１５６を使用して、ともに結合され得る。
【0047】
いくつかの場合では、磁気プラッタ１１６が破損または損傷した場合、磁気プラッタ１１６が置き換えられる必要があり得る。他の場合では、磁気プラッタ１１６は、より強いまたはより弱い磁場を生成する磁気プラッタ１１６に置き換えられる必要があり得る。上で考察されたように、磁気プラッタ１１６をより強いまたはより弱い磁気を有する磁気プラッタ１１６に置き換えることは、強磁性ワークピース１０２のディスタックを容易にし得る。例えば、第１の磁気プラッタ１１６は、両方の強磁性ワークピース１０２’、１０２”を持ち上げるために、第１および第２の強磁性ワークピース１０２’、１０２”を通る十分な磁束を生成し得る。しかしながら、第１の強磁性ワークピース１０２’を第２の強磁性ワークピース１０２”から分離することが望ましい場合がある。これらの場合では、第１の磁気プラッタ１１６よりも弱く、第１の強磁性ワークピース１０２’を持ち上げるのに十分な、強磁性ワークピース１０２を通る磁束だけを生成する第２の磁気プラッタ１１６が、第１の磁気プラッタ１１６に置き換えられ得る。
【0048】
図示された実施形態では、アクチュエータ１２８の下方部分１２８Ａは、１つ以上のねじ１６２を使用してハウジング１１０に結合される。したがって、下方部分１２８Ａは、ハウジング１１０に対するカバーとして機能する。さらに、強磁性ピース１４８は、１つ以上のねじ１６２を使用して、アクチュエータ１２８の底部分１２８Ａに結合される。したがって、磁気プラッタ１１２および非強磁性取り付け板１３２がハウジング１１０の上方部分に移動され、磁気結合デバイス１００が第１のオフ位置にあるとき、磁気プラッタ１１２および非強磁性取り付け板１３２は、強磁性ピース１４８の近くおよび／または接触して配置される。次いで、磁気プラッタ１１２のＮ極部分１１６から、強磁性ワークピース１４８のうちの１つを通り、非強磁性取り付け板１３２を通り、他の強磁性ワークピース１４８を通り、磁気プラッタ１１２のＳ極部分１１６に、磁気回路が形成される。回路は、上で考察された磁気結合デバイス１００に対して多くの利点をもたらす。
【0049】
図示されているように、非強磁性取り付け板１３２は、ねじ１６６で係合部分１３０に結合される。係合部分１３０は、第１の部分１３０Ａと、第２の部分１３０Ｂと、を含み、少なくともいくつかの実施形態では、第１の部分１３０Ａは、第２の部分１３０Ｂよりも小さい断面積を有する。少なくとも１つの実施形態では、第１の部分１３０Ａは、底部分１２８Ａで導管１６８を通って延在し、ねじ１６６を介して非強磁性取り付け板１３２に結合される。係合部分１３０を非強磁性取り付け板１３２に結合することにより、鉛直軸１２０に沿った係合部分１３０の並進は、非強磁性取り付け板１３２および磁気プラッタ１１２を鉛直軸１２０に沿って並進させる。
【0050】
鉛直軸１２０に沿って係合部分１３０を並進させるために、アクチュエータ１２８が、空気圧で作動され得る。例えば、アクチュエータのハウジング１２８Ｂは、第１のポート１７４Ａと第２のポート１７４Ｂとを含むポート１７４を含み得る。エアが、エアコンプレッサまたは他の方法を介して、ポート１７４Ａ内に提供されるときに、アクチュエータのハウジング１２８Ｂ内および第２の部分１３０Ｂの上の圧力が増加し、これにより、係合部分１３０が鉛直軸１２０に沿って下向きに移動することになる。係合部分１３０の並進により、磁気プラッタ１１２は、磁気結合デバイス１００が第１のオフ状態から第２のオン状態もしくは第３のオン状態、または第３のオン状態から第２のオン状態に移行されるように、鉛直軸１２０に沿って下向きに移動することになる。アクチュエータのハウジング１２８Ｂ内および係合部分１３０の上でポート１７４Ａ内に提供されるエアを限定するために、アクチュエータ１２８は、１つ以上のねじ１７６を介して、アクチュエータのハウジング１２８Ｂに固定されるカバー（示されていない）を含み得る。追加的または代替的に、第２の部分１３０Ｂの上の圧力に対して第２の部分１３０Ｂの下の圧力を低減するために、エアがポート１７４Ｂから取り出され得、これにより、係合部分１３０が鉛直軸１２０に沿って下向きに移動することになる。
【0051】
逆に、エアがポート１７４Ｂ内に提供されるときに、アクチュエータのハウジング１２８Ｂ内および第２の部分１３０Ｂの下の圧力が増加し、これにより、板が鉛直軸１２０に沿って上向きに移動することになる。係合部分１３０の並進により、磁気プラッタ１１２は、磁気結合デバイス１００が第２のオン状態から第３のオン状態もしくは第１のオフ状態、または第３のオン状態から第１のオフ状態に移行されるように、鉛直軸１２０に沿って上向きに移動することになる。追加的または代替的に、第２の部分１３０Ｂの下の圧力に対して第２の部分１３０Ｂの上の圧力を低減するために、エアがポート１７４Ａから取り出され得、これにより、係合部分１３０が鉛直軸１２０に沿って上向きに移動することになる。
【0052】
少なくともいくつかの他の実施形態では、ポート１７４Ａ、１７４Ｂは、ハウジング１１０Ｂを通して形成され得、圧力または圧力の減少が、磁気プラッタ１１２の上部または磁気１１２の底に適用されて、鉛直軸１２０に沿って磁気プラッタ１１２を並進させ得る。
【0053】
図５および図６は、強磁性ワークピース１０２上の異なる位置での図１Ａ～図１Ｂの磁気結合デバイスの上部断面図を図示する。図５を参照すると、磁気プラッタ１１２が強磁性ワークピース１０２’上に示されている。図示されているように、磁気プラッタ１１２のフットプリントの全体が、強磁性ワークピース１０２’上に置かれている。本明細書で使用されるように、フットプリントという用語は、磁気プラッタ１１２の表面積、すなわち、幅１８０×高さ１８２として定義され得る。最も多くの量の磁束が、磁気プラッタ１１２から強磁性ワークピース１０２’に移動されるために、磁気プラッタ１１２の全体のフットプリントが強磁性ワークピース１０２’上に置かれることが好ましい。磁気プラッタ１１２の全体のフットプリントが強磁性ワークピース１０２’上に置かれるときに、磁気結合デバイス１００は、磁気プラッタ１１２のフットプリントの１平方ｍｍの面積当たり２２．０グラム以上の強磁性ワークピース１０２を持ち上げるように構成され得る。
【0054】
磁気プラッタ１１２の全体のフットプリントを強磁性ワークピース１０２’上に置くことが好ましいが、多くの場合、磁気プラッタ１１２は、図６で示されているように強磁性ワークピース１０２’上に置かれる。これは、磁気結合デバイス１００が、（図１４の）ロボットシステム６００などのロボットシステムのためのアームユニットの端に取り付けられているときに発生し得、磁気プラッタ１１２の強磁性ワークピース１０２’上への配置は、磁気結合デバイス１００の決定された位置、コンピュータビジョン、および／または他の何らかの自動化されたプロセスを使用して実行されている。
【0055】
図６に示されるように、磁気プラッタ１１２が強磁性ワークピース１０２’上に置かれる場合、磁気プラッタ１１２の構成は、いくつかの利点を提供し得る。具体的には、他の磁気結合デバイスと比較して、磁気プラッタ１１２が強磁性ワークピース１０２’を持ち上げるときに、磁気プラッタ１１２が強磁性ワークピース１０２’から剥離する可能性が低くなり得る。すなわち、複数の永久磁石部分１１４が磁気プラッタ１１２に含まれているために、磁気プラッタ１１２が、図６で示されるように強磁性ワークピース１０２’上に置かれているときに、最も左の永久磁石部分１１４のみが強磁性ワークピース１０２’から外れる。したがって、５つの他の磁気回路が依然として、磁気プラッタ１１２と強磁性ワークピース１０２’との間に形成される。したがって、磁気プラッタ１１２は依然として、約８３％の能力（５／６＝．８３）で動作し得る。比較すると、磁気プラッタ１１２が１つの永久磁石部分１１４のみを含む場合、極部分の１／３が強磁性ワークピース１０２’から外れるために、磁気回路の１／３は、強磁性ワークピース１０２’で形成されない。したがって、磁気プラッタ１１２は、約６６％の能力で動作し得る。別の例として、磁気プラッタが１つ以上のＮ極および１つ以上のＳ極を含む円形フットプリントを有し、磁気プラッタが、強磁性ワークピース１０２上に部分的にのみ置かれた場合、極のうちの１つまたは複数の極の大部分が強磁性ワークピース１０２から離れ、それによって磁気プラッタの保持力が大幅に減少する。
【0056】
【0057】
図７は、極板１０６として使用することができる極板２００の例示的な部分の一部の側面図である。極板２００は、極板２００の底部分２０８上に配置された複数の突起２０６を含む。突起２０６の各々は、凹部２１０によって分離されている。加えて、複数の突起２０６は、極板２００のワークピース接触インターフェース２１２を集合的に形成している。
【0058】
極板２００に含まれる複数の突起２０６により、極板２００を含む磁気結合デバイスは、突起２０６を含まない極板を含む磁気結合デバイスよりも、ワークピース接触インターフェース２１２の近くにより強い磁場を生成する。ワークピース接触インターフェース２１２の近くで生成される磁場は、本明細書で浅い磁場と呼ばれ得る。さらに、極板２００上に複数の突起２０６を含むことによって、極板２００を含む磁気結合デバイスは、突起２０６を含まない磁気結合デバイスよりも、極板２００からより深い深さでより弱い磁場を生成する。極板２００からより遠くで生成される磁場は、本明細書で、極板２００によって生成される遠方場磁場または深磁場と呼ばれ得る。別の方法で言うと、突起２０６を有する極板２００を含む磁気デバイスは、突起２０６を含まない同じ高さの連続的なインターフェースを備える極板を含む磁気デバイスよりも、ワークピース接触インターフェース２１２の近くにより強い保持力を有する。
【0059】
極板２００の突起２０６が、より強い浅い磁場およびより弱い遠方場磁場の生成を容易にする結果として、極板２００を含む磁気結合デバイスは、突起２０６のない極板を有する磁気結合デバイスよりも良好に薄い強磁性ワークピース１０２をディスタックするために使用され得る。すなわち、突起２０６を有さない極板を含む磁気デバイスは、複数の薄い強磁性ワークピース１０２が磁気結合デバイスに結合される結果となる、より強い遠方場磁場を生成し得る。薄い強磁性ワークピース１０２のスタックアレイから単一の薄い強磁性ワークピース１０２を得ようとするときに、これは望ましくない結果である。したがって、強磁性ワークピース１０２をディスタックするために、突起２０６のない極板を含む磁気デバイスを使用する代わりに、突起２０６を含む極板２００が使用され得る。
【0060】
実施形態では、突起２０６の幅２１４を変化させることにより、異なる浅い磁場が同じ磁気結合デバイスによって生成されることになる。例えば、磁気突起２０６の幅２１４が増加するにつれて、浅い磁場は減少し、遠方場磁場は増加する。したがって、特定の強磁性ワークピース１０２のために好ましい浅い磁場を生成するために、突起２０６の幅２１４は、ディスタックされる強磁性ワークピース１０２の厚さの約＋／－２５％以内の幅を有し得る。例えば、磁気結合デバイスが２ｍｍの厚さの強磁性ワークピース１０２をディスタックするとき、突起２０６の幅２１４は、約２ｍｍ（例えば、２ｍｍ＋／－２５％）であり得る。実施形態では、これは、ワークピース接触インターフェース２１２から０ｍｍ～２ｍｍの深さの強い浅い磁場を生成する。しかしながら、少なくとも１つの実施形態では、限界未満の厚さを有するいくつかの強磁性ワークピース１０２のために好ましい浅い磁場を生成することについての限度が存在し得る。すなわち、Ｘｍｍ未満の厚さを有する強磁性ワークピース１０２のために、好ましい浅い磁場は、Ｘｍｍの下限にあるが下限以上である幅２１４を有する突起２０６によって生成され得る。すなわち、１／２＊Ｘｍｍの厚さを有するワークピース１０２のために好ましい磁場を生成するために、突起２０６の幅２１４は、１／２＊Ｘｍｍの＋／－２５％の代わりに、Ｘｍｍの下限であり得る。しかしながら、強磁性ワークピース１０２の厚さがＸｍｍ以上である場合、幅２１４は、強磁性ワークピース１０２の厚さにほぼ等しく（例えば、＋／－２５％）あり得る。下限の実施例は、０ｍｍ～２ｍｍの範囲であり得る。しかしながら、これは単なる実施例であり、限定することを意味するものではない。
【0061】
少なくとも１つの実施形態では、極板２００を含む磁気結合デバイスが、異なる厚さを有する強磁性ワークピース１０２に結合しているときに、強磁性ワークピースの厚さの平均である幅２１４を有する極板２００が、極板を変更する必要性を低減するために使用され得る。しかしながら、上記と同様に、下限（例えば、２．０ｍｍ）が適用されてもよく、その結果、強磁性ワークピース１０２の平均厚さが下限未満（すなわち、＜２．０ｍｍ）である場合、幅２１４は、下限（すなわち、２．０ｍｍ）であるように構成され得る。
【0062】
実施形態では、凹部２１０の深さ２１６および／または幅２１８を変化させることにより、異なる浅い磁場が同じ磁気結合デバイス１００によって生成されることになる。実施形態では、特定の強磁性ワークピース１０２のために適切な浅い磁場を生成するために、凹部２１０の深さ２１６および／または幅２１８は、突起２０６の幅２１４とほぼ同じ（例えば、＋／－２５％）であり得る。例えば、突起２０６の幅２１４が２ｍｍである場合、凹部２１０の深さ２１６および／または幅２１８は、約２ｍｍ（例えば、２ｍｍ＋／－２５％）であり得る。実施形態では、これは、接触インターフェース２１２から０ｍｍ～２ｍｍの深さの強い浅い磁場を生成する。しかしながら、上記と同様に、限界未満の厚さを有するいくつかの強磁性ワークピース１０２のために好ましい浅い磁場を生成することについての限度が存在し得る。すなわち、Ｘｍｍ未満の厚さを有する強磁性ワークピース１０２の場合、好ましい浅い磁場は、Ｘｍｍの下限にあるが下限以上である深さ２１６および幅２１８によって生成され得る。すなわち、１／２＊Ｘｍｍの厚さを有する強磁性ワークピース１０２のために好ましい磁場を生成するために、深さ２１６および幅２１８は、１／２＊Ｘｍｍの＋／－２５％の代わりに、Ｘｍｍの下限であり得る。しかしながら、強磁性ワークピース１０２の厚さがＸｍｍ以上である場合、深さ２１６および幅２１８は、強磁性ワークピース１０２の厚さにほぼ等しく（例えば、＋／－２５％）あり得る。
【0063】
上記と同様に、極板２００を含む磁気結合デバイス１００が、異なる厚さを有する強磁性ワークピース１０２に結合しているときに、強磁性ワークピース１０２の厚さの平均である、凹部２１０の深さ２１６および／または幅２１８を有する極板２００が、極板を変更する必要性を低減するために使用され得る。さらに、強磁性ワークピース１０２の平均厚さが下限未満（すなわち、＜２．０ｍｍ）である場合、深さ２１６および幅２１８が下限（すなわち、２．０ｍｍ）であるように構成され得るように、下限（例えば、２．０ｍｍ）が適用され得る。
【0064】
極板２００は、磁気結合デバイス１００に解放可能に結合され得る。したがって、極板２００の突起２０６が、磁気デバイス１００が結合している強磁性ワークピース１０２に対して適切な幅２１４、深さ２１６、および／または幅２１８を有さないときに、極板２００は、より適切な極板２００によって置き換えられ得る。
【0065】
図８は、極板１０６として使用することができる極板３００の別の例示的な部分の一部の側面図である。図７で示されている極板２００と同様に、極板３００は、極板３００の底部分３０８上に配置された複数の突起３０６を含む。突起３０６の各々は、凹部分３１０によって分離されている。複数の突起３０６は、極板３００のワークピース接触インターフェース３１２を集合的に形成している。
【0066】
上記と同様に、突起３０６の幅３１４ならびに／または凹部３１０の深さ３１６および／もしくは幅３１８を変化させることにより、異なる浅い磁場が同じ磁気結合デバイス１００によって生成されることになる。実施形態では、特定の強磁性ワークピース１０２のために適切な浅い磁場を生成するために、突起の幅３１４ならびに／または凹部３１０の深さ３１６および／もしくは幅３１８は、磁気結合デバイス１００に結合される強磁性ワークピース１０２の厚さとほぼ同じ（例えば、＋／－２５％）であり得る。しかしながら、少なくとも１つの実施形態では、限界未満の厚さを有するいくつかの強磁性ワークピース１０２のために好ましい浅い磁場を生成することについての限度が存在し得る。すなわち、Ｘｍｍ未満の厚さを有する強磁性ワークピース１０２のために、好ましい浅い磁場は、Ｘｍｍの下限にあるが下限以上である、幅３１４、深さ３１６、および／または幅３１８によって生成され得る。すなわち、１／２＊Ｘｍｍの厚さを有する強磁性ワークピース１０２のために好ましい磁場を生成するために、幅３１４、深さ３１６、および／または幅３１８は、１／２＊Ｘｍｍの＋／－２５％の代わりに、Ｘｍｍの下限であり得る。しかしながら、強磁性ワークピース１０２の厚さがＸｍｍ以上である場合、幅３１４、深さ３１６、および／または幅３１８は、強磁性ワークピース１０２の厚さにほぼ等しく（例えば、＋／－２５％）あり得る。下限の実施例は、０ｍｍ～２ｍｍの範囲であり得る。しかしながら、これは単なる実施例であり、限定することを意味するものではない。
【0067】
代替的に、極板３００を含む磁気結合デバイスが、異なる厚さを有する強磁性ワークピース１０２に結合しているときに、強磁性ワークピース１０２の厚さのほぼ平均である、幅３１４、深さ３１６、および／または幅３１８を有する極板３００が、極板を変更する必要性を低減するために使用され得る。しかしながら、上記と同様に、強磁性ワークピース１０２の平均厚さが下限未満（すなわち、＜２．０ｍｍ）である場合、幅３１４、深さ３１６、および／または幅３１８が下限（すなわち、２．０ｍｍ）であるように構成され得るように、下限（例えば、２．０ｍｍ）が適用され得る。
【0068】
図９を参照すると、突起３０６の間の凹部３１０は、それらの上方端で連続的な傾斜輪郭（傾斜がすべての点で規定されており、鋭い角がない）を有し得る。湾曲した凹部３１０は、鋭い角を有する凹部を含む極板を含む磁気結合デバイスよりも、強磁性ワークピース１０２へのより高い磁束移動を有し得る。実施形態では、高い磁束移動を提供するために、湾曲した凹部３１０の曲率半径３２４は、凹部３１０の幅３１８の約１／２であり得る。テストデータは、凹部３２４の幅３１８の１／２である、凹部３１０の傾斜輪郭を含むことによって、３％を超える改善が得られ得ることを示している。
【0069】
図１０は、極板１０６として使用することができる別の例示的な極板４００の一部の側面図である。図６および図７にそれぞれ示されている極板２００、３００と同様に、極板４００は、極板４００の底部分４０８上に配置された複数の突起４０６を含む。突起４０６の各々は、凹部４１０によって分離されている。複数の突起４０６は、極板４００のワークピース接触インターフェース４１２を集合的に形成している。
【0070】
上記と同様に、突起４０６の幅４１４ならびに／または凹部４１０の深さ４１６および／もしくは幅４１８を変化させることにより、異なる浅い磁場が同じ磁気結合デバイス１００によって生成されることになる。実施形態では、特定の強磁性ワークピース１０２のために適切な浅い磁場を生成するために、突起４０６の幅４１４ならびに／または凹部４１０の深さ４１６および／もしくは幅４１８は、強磁性ワークピース１０２の厚さとほぼ同じ（例えば、＋／－２５％）であり得る。しかしながら、少なくとも１つの実施形態では、限界未満の厚さを有するいくつかの強磁性ワークピース１０２のために好ましい浅い磁場を生成することについての限度が存在し得る。すなわち、Ｘｍｍ未満の厚さを有する強磁性ワークピース１０２のために、好ましい浅い磁場は、Ｘｍｍの下限にあるが下限以上である、幅４１４、深さ４１６、および／または幅４１８によって生成され得る。すなわち、１／２＊Ｘｍｍの厚さを有する強磁性ワークピース１０２のために好ましい磁場を生成するために、幅４１４、深さ４１６、および／または幅４１８は、１／２＊Ｘｍｍの＋／－２５％の代わりに、Ｘｍｍの下限であり得る。しかしながら、強磁性ワークピース１０２の厚さがＸｍｍ以上である場合、幅４１４、深さ４１６、および／または幅４１８は、強磁性ワークピース１０２の厚さにほぼ等しく（例えば、＋／－２５％）あり得る。下限の実施例は、０ｍｍ～２ｍｍの範囲であり得る。しかしながら、これは単なる実施例であり、限定することを意味するものではない。
【0071】
代替的に、極板４００を含む磁気結合デバイスが、異なる厚さを有する強磁性ワークピース１０２に結合しているときに、強磁性ワークピース１０２の厚さの平均である、幅４１４、深さ４１６、および／または幅４１８を有する極板４００が、極板を変更する必要性を低減するために使用され得る。しかしながら、上記と同様に、強磁性ワークピース１０２の平均厚さが下限未満（すなわち、＜２．０ｍｍ）である場合、幅４１４、深さ４１６、および／または幅４１８が下限（すなわち、２．０ｍｍ）であるように構成され得るように、下限（例えば、２．０ｍｍ）が適用され得る。
【0072】
実施形態では、極板４００はまた、凹部４１０で突起４０６の間に配置された圧縮性部材４２０を含み得る。実施形態では、極板４００を含む磁気デバイス１００が強磁性ワークピース１０２に結合するときに、圧縮性部材４２０が縮む。圧縮性部材４２０の圧縮により、突起４０６と強磁性ワークピース１０２との間の静止摩擦よりも潜在的に大きい、圧縮性部材４２０と強磁性ワークピース１０２との間の静止摩擦が生み出される。したがって、極板４００を含む磁気デバイス１００に結合された強磁性ワークピース１０２は、強磁性ワークピース１０２が圧縮性部材４２０を含まない極板に結合された場合よりも、回転および並進しにくくなり得る。実施形態では、圧縮性部材４２０は、イソプレン、ポリウレタン、ニトリルゴムおよび／または同様のもののポリマーなどの弾性材料で構成され得る。
【0073】
図１１Ａ～図１１Ｂは、極板１０６として使用することができる別の例示的な極板５００を示す。図７、図８、および図１０で示されている極板２００、３００、４００と同様に、極板５００は、極板５００の底部分５０４上に配置された複数の突起５０２を含む。突起５０２の各々は、凹部５０６によって分離されている。複数の突起５０２は、極板５００のワークピース接触インターフェース５０８を集合的に形成している。
【0074】
図示されているように、ワークピース接触インターフェース５０８は、非平面である。実施形態では、非平面のワークピース接触インターフェース５０８は、磁気結合デバイス１００を非平面の表面を有する強磁性ワークピースに結合することを容易にし得る。例えば、極板５００を含む磁気結合デバイス１００は、磁気結合デバイス１００を１つ以上のタイプのロッド、シャフト等（例えば、カムシャフト）に結合するために使用され得る。ワークピース接触インターフェース５０８は、湾曲した表面５１０を含むが、ワークピース接触インターフェース５０８は、任意の他のタイプの非平面の表面を有し得る。例えば、ワークピース接触インターフェース５０８は、ワークピース接触インターフェース５０８を含む磁気結合デバイスが結合することを意図される強磁性ピースと同様の外形を含み得る。
【0075】
非平面のワークピース接触インターフェース５０８を有するにもかかわらず、突起５０２の幅５１２ならびに／または凹部５０６の深さ５１４および／もしくは幅５１６を変化させることにより、異なる浅い磁場が同じ磁気結合デバイスによって生成されることになる。実施形態では、特定の強磁性ワークピース１０２のために適切な浅い磁場を生成するために、突起５５２の幅５１２ならびに／または凹部５０６の深さ５１４および／もしくは幅５１６は、強磁性ワークピース１０２の厚さとほぼ同じ（例えば、＋／－２５％）であり得る。しかしながら、少なくとも１つの実施形態では、限界未満の厚さを有するいくつかの強磁性ワークピース１０２のために好ましい浅い磁場を生成することについての限度が存在し得る。すなわち、Ｘｍｍ未満の厚さを有する強磁性ワークピース１０２のために、好ましい浅い磁場は、Ｘｍｍの下限にあるが下限以上である、幅５１２、深さ５１４、および／または幅５１６によって生成され得る。すなわち、１／２＊Ｘｍｍの厚さを有する強磁性ワークピース１０２のために好ましい磁場を生成するために、幅５１２、深さ５１４、および／または幅５１６は、１／２＊Ｘｍｍの＋／－２５％の代わりに、Ｘｍｍの下限であり得る。しかしながら、強磁性ワークピース１０２の厚さがＸｍｍ以上である場合、幅５１２、深さ５１４、および／または幅５１６は、強磁性ワークピース１０２の厚さにほぼ等しく（例えば、＋／－２５％）あり得る。下限の実施例は、０ｍｍ～２ｍｍの範囲であり得る。しかしながら、これは単なる実施例であり、限定することを意味するものではない。
【0076】
代替的に、極板５００を含む磁気結合デバイスが、異なる厚さを有する強磁性ワークピース１０２に結合しているときに、強磁性ワークピース１０２の厚さの平均である、幅５１２、深さ５１４、および／または幅５１６を有する極板５００が、極板を変更する必要性を低減するために使用され得る。しかしながら、上記と同様に、強磁性ワークピース１０２の平均厚さが下限未満（すなわち、＜２．０ｍｍ）である場合、幅５１２、深さ５１４、および／または幅５１６が下限（すなわち、２．０ｍｍ）であるように構成され得るように、下限（例えば、２．０ｍｍ）が適用され得る。
【0077】
図１２Ａ～図１２Ｂは、極板１０６として使用することができる別の例示的な極板５５０を示す。図７、図８、図１０、図１１Ａ～図１１Ｂで示されている極板２００、３００、４００、５００と同様に、極板５５０は、極板５５０の底部分５５４上に配置された複数の突起５５２を含む。突起５５２の各々は、凹部分５５６によって分離されている。複数の突起５５２は、極板５５０のワークピース接触インターフェース５５８を集合的に形成している。
【0078】
図示されているように、ワークピース接触インターフェース５５８は、非平面である。実施形態では、非平面のワークピース接触インターフェース５５８は、磁気結合デバイス１００を非平面の表面を有する強磁性ワークピースに結合することを容易にし得る。例えば、極板５５０を含む磁気結合デバイスは、磁気結合デバイス１００を強磁性ワークピースの１つ以上の縁、角等に結合するために使用され得る。ワークピース接触インターフェース５５８は、中心点５６２から延在する２つの下向きに傾斜している表面５６０を含むが、ワークピース接触インターフェース５５８は、任意の他のタイプの非平面の表面を有し得る。例えば、ワークピース接触インターフェース５５８は、ワークピース接触インターフェース５５８を含む磁気結合デバイスが結合することを意図される強磁性ピースと同様の外形を含み得る。
【0079】
非平面のワークピース接触インターフェース５５８を有するにもかかわらず、突起５５２の幅５６４ならびに／または凹部５５６の深さ５６６および／もしくは幅５６８を変化させることにより、異なる浅い磁場が同じ磁気結合デバイスによって生成されることになる。実施形態では、特定の強磁性ワークピース１０２のために適切な浅い磁場を生成するために、突起５５２の幅５６４ならびに／または凹部５５６の深さ５６６および／もしくは幅５６８は、強磁性ワークピース１０２の厚さとほぼ同じ（例えば、＋／－２５％）であり得る。しかしながら、少なくとも１つの実施形態では、限界未満の厚さを有するいくつかの強磁性ワークピース１０２のために好ましい浅い磁場を生成することについての限度が存在し得る。すなわち、Ｘｍｍ未満の厚さを有する強磁性ワークピース１０２のために、好ましい浅い磁場は、Ｘｍｍの下限にあるが下限以上である、幅５６４、深さ５６６、および／または幅５６８によって生成され得る。すなわち、１／２＊Ｘｍｍの厚さを有する強磁性ワークピース１０２のために好ましい磁場を生成するために、幅５６４、深さ５６６、および／または幅５６８は、１／２＊Ｘｍｍの＋／－２５％の代わりに、Ｘｍｍの下限であり得る。しかしながら、強磁性ワークピース１０２の厚さがＸｍｍ以上である場合、幅５６４、深さ５６６、および／または幅５６８は、強磁性ワークピース１０２の厚さにほぼ等しく（例えば、＋／－２５％）あり得る。下限の実施例は、０ｍｍ～２ｍｍの範囲であり得る。しかしながら、これは単なる実施例であり、限定することを意味するものではない。
【0080】
代替的に、極板５５０を含む磁気結合デバイスが、異なる厚さを有する強磁性ワークピース１０２に結合しているときに、強磁性ワークピース１０２の厚さの平均である、幅５６４、深さ５６６、および／または幅５６８を有する極板５５０が、極板を変更する必要性を低減するために使用され得る。しかしながら、上記と同様に、強磁性ワークピース１０２の平均厚さが下限未満（すなわち、＜２．０ｍｍ）である場合、幅５６４、深さ５６６、および／または幅５６８が下限（すなわち、２．０ｍｍ）であるように構成され得るように、下限（例えば、２．０ｍｍ）が適用され得る。
【0081】
図１３は、例示的な突起２０６の部分の側面である。図示のように、各突起２０６は、それ自体が突起２０６’を含み得る。突起２０６’は、突起２０６が突起２０６’を含まなかった場合と比較して、浅い磁場をさらに増加させ、遠方場磁場を減少させることができる。代替の実施形態では、突起２０６は、突起２０６’を含まなくてもよい。
【0082】
極板の他の特性は、「ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＬＩＦＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ ＨＡＶＩＮＧ ＰＯＬＥ ＳＨＯＥＳ ＷＩＴＨ ＳＰＡＣＥＤ ＡＰＡＲＴ ＰＲＯＪＥＣＴＩＯＮＳ」と題する２０１８年１月２９日出願の米国仮特許出願第６２／６２３，４０７号、整理番号ＭＴＩ－００１５－０１－ＵＳ－Ｅに記載されており、その全体の開示は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。
【0083】
【0084】
【表1】
【0085】
図１４を参照すると、例示的なロボットシステム６００が図示されている。ロボットシステム６００が図１４で示されているが、それに関連して記載される実施形態は、他のタイプの機械（例えば、クレーンホイスト、ピックアンドプレース機械、ロボット取付け具、など）に適用され得る。
【0086】
ロボットシステム６００は、電子コントローラ１３６を含む。電子コントローラ１３６は、プロセッサ１４０による実行のための関連するメモリ１４２に記憶されたさらなるロジックを含む。ロボットアーム６０４の移動を制御するロボット移動モジュール６０２が含まれている。図示された実施形態では、ロボットアーム６０４は、鉛直軸の周りでベースに対して回転可能である第１のアームセグメント６０６を含む。第１のアームセグメント６０６は、第１のジョイント６１０を通して第２のアームセグメント６０８に移動可能に結合されており、第２のアームセグメント６０８は、第１の方向に第１のアームセグメント６０６に対して回転され得る。第２のアームセグメント６０８は、第２のジョイント６１２を通して第３のアームセグメント６１１に移動可能に結合されており、第３のアームセグメント６１１は、第２の方向に第２のアームセグメント６０８に対して回転され得る。第３のアームセグメント６１１は、第３のジョイント６１６を通して第４のアームセグメント６１４に移動可能に結合されており、第４のアームセグメント６１４は、第３の方向に第３のアームセグメント６１１に対して回転され得、回転ジョイント６１８によって、第３のアームセグメント６１１に対する第４のアームセグメント６１４の向きが変更され得る。磁気結合デバイス１００は例示的に、ロボットアーム６０４の端に固定されて示されている。磁気結合デバイス１００は、強磁性ワークピース１０２（図示せず）をロボットアーム６０４に結合するために使用される。
【0087】
一実施形態では、ロボット移動モジュール６０２を実行するプロセッサ１４０による電子コントローラ１３６は、第１の姿勢までロボットアーム６０４を移動させ、磁気結合デバイス１００は、第１の場所で強磁性ワークピース１０２に接触する。制御ロジック１４４を実行するプロセッサ１４０による電子コントローラ１３６は、磁気デバイス１００に、強磁性ワークピース１０２をロボットシステム６００に結合するために、第１のオフ状態から第２のオン状態または第３のオン状態に移行するように命令する。ロボット移動モジュール６０２を実行するプロセッサ１４０による電子コントローラ１３６は、強磁性ワークピース１０２を第１の場所から第２の、所望の、離間した場所に移動させる。強磁性ワークピース１０２が所望の第２の位置にあると、制御ロジック１４４を実行するプロセッサ１４０による電子コントローラ１３６は、磁気結合デバイス１００に、強磁性ワークピース１０２をロボットシステム６００から切り離すために第２のオン状態から第１のオフ状態に移行するように命令する。次いで、電子コントローラ１３６は、別の強磁性ワークピース１０２を結合、移動、および切り離すプロセスを繰り返す。
【0088】
実施形態では、制御ロジック１４４はまた、磁気結合デバイス１００に関連する強磁性ワークピース１０２の存在、不在、または他の特性を決定し得る。そうするために、磁気結合デバイス１００は、１つ以上の磁場センサーを含み得る。図１５を参照すると、磁場センサー７０２を含む磁気結合デバイス１００の代表的な上部断面図が図示されている。磁場センサー７０２は、本明細書に記載のように位置付けられ、第１の磁場センサー７０２Ａは、磁気結合デバイス１００の左側半分７０４に位置付けられ、第２の磁場センサー７０２Ｂは、磁気結合デバイス１００の右側半分７０６に位置付けられている。加えて、第３の磁場センサー７０２Ｃが、磁気結合デバイス１００の前半分７０８に位置付けられ、第４の磁場センサー７０２Ｄが、磁気結合デバイス１００の後半分７１０に位置付けられている。前半分７０８は、左側半分７０４の第１の部分７１２および右側半分７０６の第１の部分７１４を含んでいる。後半分７１０は、左側半分７０４の第２の部分７１６および右側半分７０６の第２の部分７１８を含んでいる。第３および第４の磁場センサー７０２Ｃ、７０２Ｄの追加は、磁気結合デバイス１００の様々な動作状態を判定するために使用され得る追加のセンサー値を提供する。例えば、４つの磁場センサーの出力に基づく制御ロジック１４４は、左から右への傾斜および前から右への傾斜などの２つの回転軸における強磁性ワークピース１０２に対するワークピース接触インターフェース１０４の向きを決定し得る。
【0089】
次に、制御ロジック１４４の機能ブロックに目を向ける。磁気結合デバイス１００について必要とされる最も単純な情報は、磁気結合デバイス１００のスイッチング状態の情報であり、すなわち、第１のオフ状態、第２のオン状態、または第３のオン状態などの部分的なオン状態にあるユニットである。第１のオフ状態では、磁気結合デバイス１００は、漏れ磁束が非常に少ないか、あるいは全くない。第２のオン状態では、強磁性ワークピース１０２を備えたほぼ完全な磁気作動回路上でさえ、磁気結合デバイス１００は、第１のオフ状態よりもかなり多くの漏れ磁束を有する。したがって、較正プロセスにおいて、磁気結合デバイス１００のオフ状態にある第１の磁場センサー７０２のうちの１つ以上の読み取り値は、制御ロジック１４４のプロセッサ１４０に関連付けられたメモリ１４２（図１５を参照）に、較正された値またはハードコードされた値として記憶することができ、磁力計の読み取り値が、この第１のオフ状態の値を上回るか、このオフ状態の値を上回るいくらかのオフセットが発生するとき、磁気結合デバイス１００は、第２のオン状態または第３のオン状態などの部分的なオン状態にあると見なすことができる。磁力計の読みが較正保存値にある、またはそれに近いとき、磁気結合デバイス１００は、第１のオフ状態であると見なすことができる。実施形態では、較正プロセスを通じて、所望の部分的オン状態にある第１の磁場センサー７０２のうちの１つ以上の読み取り値は、較正値またはハードコードされた値としてメモリ１４２に記憶され得、磁力計の読み取り値が、特定の記憶された読み取り値に上昇したとき、または特定の記憶された読み取り値のあるパーセンテージ内に上昇したとき、磁気結合デバイス１００は、第３のオン状態などの対応する部分的なオン状態にあると見なすことができる。いくつかの実施形態では、磁場センサー７０２は、磁気結合デバイス１００を較正するために磁気プラッタ１１２の位置を判定するために使用される１つ以上の位置センサーで補足され得る。
【0090】
磁気結合デバイス１００がオン状態にあるとき、制御ロジック１４４の別の機能ブロックを使用して、左側半分７０４のみ、右側半分７０６のみの下、または左側半分７０４および右側半分７０６の両方の下に強磁性ワークピース１０２があるかどうかを判定することができる。磁気結合デバイス１００が磁気的に付着するためのターゲット部分が存在しない場合（図１６を参照）、極板１０６を通る「真の」（すなわち、外部作動）磁気回路は存在しない（図１Ｂを参照）。いずれのワークピース１０２も、磁場を歪ませないように極板１０６から十分に離間していると仮定すると、磁束は、（図１Ｂの）極部分１１６の間のエアを通って広がり、漏れ磁束を効果的に表す。これはまた、磁場センサー７０２に高い漏れ磁束が存在する原因となる。所与の第２のオン状態、または第３のオン状態などの部分的オン状態に対するこの「最大漏れ磁束」を、磁気結合デバイス１００の通常の動作における、ハードコードされた（この値が不変であると仮定して）、または較正実行からのいずれかで、制御ロジック１４４のプロセッサ１４０に関連付けられたメモリ１４２に記憶することによって、磁気結合デバイス１００を、記憶された「最大漏れ磁束」基準値に対応する状態で、第２の状態または第３の状態などの部分的な状態に置き、電流センサーの出力を、オン状態または部分オン状態の記憶された「最大漏れ磁束」基準値と比較することによって、強磁性ワークピース１０２が存在するかどうかを判定することが可能である。
【0091】
ワークピース１０２の存在または不在を検出することに加えて、論理制御ロジック１４４はまた、強磁性ワークピース１０２の存在が検出されたときに、ワークピース１０２からのワークピース接触インターフェース１０４の間隔の表示を提供し得る（電流センサー値は、存在検出のために記憶された「最大漏れ磁束」より下）。実施形態では、制御ロジック１４４は、ワークピース接触インターフェース１０４が強磁性ワークピース１０２に近接しているかどうかを判定するように構成される。一例では、制御ロジック１４４は、対応するセンサー７０２の電流値が閾値を下回ったときに、ワークピース接触インターフェース１０４がワークピース１０２に近接しているかどうかを判定する。閾値は、較正実行中に決定され、メモリ１４２に記憶され得、ワークピース接触インターフェース１０４とワークピース１０２との間の既知の間隔に対応し得る（図１７を参照）。一実施形態では、複数の閾値がメモリ１４２に記憶され、各々がそれぞれの既知の間隔に対応する。複数の記憶された閾値により、制御ロジック１４４は、ワークピース接触インターフェース１０４とワークピース１０２との間の間隔のより良い近似を提供し、第１の間隔（図１７を参照）と第２のより小さな間隔（図１８を参照）とを区別することができる。とりわけ利点は、ワークピースの近接性を正確に判定する能力により、ロボットシステム６００（図１４を参照）は、磁気結合ユニット１００がワークピース１０２から第１の間隔内に入るまで、より高速で移動し、その後、ワークピース１０２と接触するまで、より遅い速度で移動することが可能になることである。実施形態では、本明細書で考察される様々な較正の実行および値について、ターゲットセンサーの読み取り値が、ターゲット強磁性ワークピースのそれぞれのサイズ、形状、材料などに基づいて異なる可能性があるという事実のために、異なるタイプの強磁性材料に対して別個の較正が実行されまたは値が取られる。
【0092】
実施形態では、制御ロジック１４４は、強磁性ワークピース１０２に対する第１のワークピース接触インターフェース１０４および第２のワークピース接触インターフェース１０４の向きを判定するように構成される。一例では、強磁性ワークピース１０２に対する、ワークピース接触インターフェース１０４の左側半分７０４およびワークピース接触インターフェース１０４の右側半分７０６の向きは、第１の磁場センサー７０２Ａの出力と第２の磁場センサー７０２Ｂの出力との比較によって決定される。ワークピース接触インターフェース１０４の左側半分７０４と強磁性ワークピース１０２との間の第１の間隔、およびワークピース接触インターフェース１０４の右側半分７０６と強磁性ワークピース１０２との間の第２の間隔は、第１の磁場センサー７０２Ａの出力および第２の磁場センサー７０２Ｂの出力が第１の基準を満たすとき、制御ロジック１４４によって概して等しいと決定される。一例では、第１の基準は、第１の磁場センサー７０２Ａの出力が、第２の磁場センサー７０２Ｂの出力の閾値量内にあることである。閾値量の例は、絶対差である。別の例では、閾値量はパーセンテージの差である。第１の基準が満たされると、ワークピース接触インターフェース１０４の左側半分７０４および右側半分７０６は、ワークピース１０２に対して概して等しい間隔を有する（図１８を参照）。第１の基準が満たされない場合、ワークピース接触インターフェース１０４の左側半分７０４および右側半分７０６は、ワークピース１０２に対して角度が付く（図１９を参照）。図１５に示すように、第３および第４の磁場センサーが組み込まれる場合、図１９に示すロール軸の周りの角度に加えて、ピッチ軸の周りの角度（図２０を参照）も決定され得る。追加的または代替的に、三次元磁束センサーの組み込みは、ピッチ軸の周りの角度（図２０を参照）および／または図１９に示されるロール軸の周りの角度を決定し得る。
【0093】
これらのデバイスステータスおよびワークピース検出機能に加えて、極板１０６上の指定された場所における少なくとも２つの磁場センサー７０２の存在および特定の場所は、より高度なフィードバックを提供する。これは、極板１０６の個々の極部分１１６の周りの状況依存の、潜在的に不均一な漏れ磁束の分布をサンプリングし、比較し、評価することができるためである。
【0094】
実施形態では、第２に、磁気結合デバイス１００のオン状態（既知の部分オン状態に等しく適用可能）において、極板１０６のワークピース接触インターフェース１０４の左側半分７０４が強磁性ワークピース１０２と良好に接触しているが、ワークピース接触インターフェース１０４の右側半分７０６がワークピース１０２との接触が不十分である場合（図２１を参照）、左側半分７０４よりも右側半分７０６の方が漏れ磁束が多い。左側半分７０４の上の第１の磁場センサー７０２Ａおよび右側半分７０６の上の第２の磁場センサー７０２Ｂは、この状態を検出することができ、右側半分７０６の上のセンサー７０２Ｂは、左側半分７０４の上のセンサー７０２Ａよりも高い読み取り値を返す。一例では、双方向ホール効果センサーがセンサー７０２に使用される。したがって、各センサー７０２を別々に読み取り、それらの間の読み取りを比較することによって、制御ロジック１４４は、右側半分７０６がワークピース１０２への接触が不十分であると判定することができる。実施形態では、制御ロジック１４４は、そのような評価を行うための機能ブロックを有し、ハードウェアおよびマイクロプロセッサソフトウェアに実装可能である。一例では、制御ロジック１４４は、センサー７０２Ａとセンサー７０２Ｂとの読み取り値の差が記憶された閾値量を超えるとき、右側半分７０６の接触が不十分であると判定する。別の実施例では、制御ロジック１４４は、センサー７０２Ｂの読み取り値と既知の記憶された値との差が閾値未満である場合、右側半分７０６の接触が不十分であると決定し、既知の記憶された値は、磁気結合デバイス１００の較正中に決定され得る。
【0095】
実施形態では、制御ロジック１４４は、強磁性ワークピース１０２に対するワークピース接触インターフェース１０４の左側半分７０４およびワークピース接触インターフェース１０４の右側半分７０６の配置が、強磁性ワークピース１０２上のターゲットゾーン８０２内にあるかどうかを判定するように構成される（図２２～図２４を参照）。一例では、強磁性ワークピース１０２に対するワークピース接触インターフェース１０４の左側半分７０４およびワークピース接触インターフェース１０４の右側半分７０６の配置は、第１の磁場センサー７０２Ａの出力が第１の基準を満たし、かつ第２の磁場センサー７０２Ｂの出力が第２の基準を満たすとき、強磁性ワークピース１０２のターゲットゾーン８０２（図２２～図２４）内にあると制御ロジック１４４によって決定される。例示的な第１の基準は、第１の磁場センサー７０２Ａの出力が磁束値の第１の範囲内にあり、例示的な第２の基準は、第２の磁場センサー７０２Ｂの出力が磁束値の第２の範囲内にあることである。
【0096】
図２２～図２４を参照すると、ターゲットゾーン８０２が図示されている。ワークピース１０２は、右端８０４および左端８０６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８０２は、ワークピース１０２の右端８０４からの第１のオフセット８０８と、ワークピース１０２の左端８０６からの第２のオフセット８１０との間のワークピース１０２の部分である。一例では、磁気結合デバイス１００が第２のオフセット８１０に近づくおよび／または超えると、ワークピース接触インターフェース１０４の左側半分７０４に関連付けられた漏れ磁束は、ワークピース接触インターフェース１０４の左側半分７０４がワークピース１０２の左端８０６に接近しているため、ワークピース接触インターフェース１０４の右側半分７０６に関連付けられた漏れ磁束よりも高い。同様に、デバイス１００が第１のオフセット８０８に近づくおよび／または超えると、ワークピース接触インターフェース１０４の右側半分７０６に関連付けられた漏れ磁束は、ワークピース接触インターフェース１０４の右側半分７０６がワークピース１０２の右端８０４に接近しているため、ワークピース接触インターフェース１０４の左側半分７０４に関連付けられた漏れ磁束よりも高い。線形ターゲットゾーン８０２として示されているが、二次元ターゲットゾーン８０２が、強磁性ワークピース１０２の長さおよび幅に対して定義されてもよい。一例では、較正実行が実行され、デバイス１００が、第１の限界８０８（図２４を参照）および第２の限界８１０（図２３を参照）の各々に置かれ、両方の限界での磁束センサー７０２Ａ、７０２Ｂの対応する漏れ磁束値が、メモリ１４２に記憶される。第１の限界位置（図２４を参照）に対して記憶された２つの漏れ磁束値は、「限界位置１」としてメモリ１４２に記憶される（２つの値、各センサー７０２Ａ、７０２Ｂについて１つ）。第２の限界位置（図２３を参照）に対して記憶された２つの漏れ磁束値は、「限界位置２」としてメモリ１４２に記憶される（２つの値、各センサー７０２Ａ、７０２Ｂについて１つ）。実施形態では、第１の基準の第１の範囲は、磁場センサー７０２Ａ、７０２Ｂのうちの１つについての限界位置１と限界位置２との間、およびそれらを含む値であり、第２の基準の第２の範囲は、磁場センサー７０２Ａ、７０２Ｂのうちの他方についての限界位置１と限界位置２との間、およびそれらを含む値である。値の第１の範囲がワークピース接触インターフェース１０４の左側半分７０４に対応し、値の第２の範囲がワークピース接触インターフェース１０４の右側半分７０６に対応すると仮定すると、制御ロジック１４４は、第２の基準が満たされ、第１の基準が満たされないとき、磁気結合デバイス１００の左端がターゲットゾーン８０２の外側に位置すると決定し、同様に、第１の基準が満たされ、第２の基準が満たされないとき、磁気結合デバイス１００の右端がターゲットゾーン８０２の外側に位置すると判定する。
【0097】
実施形態では、メモリ１４２で「限界位置１および限界位置２」の較正値を使用（記憶）することにより、特定の磁気作動回路が形成されたとき（同じ位置として較正された場合）または磁気作動回路の範囲内である（２つの異なる位置として較正された場合）ときに、デバイスユーザが強磁性ワークピース１０２の現在の信号を較正して、ただオンになることを可能にする。ワークピース接触インターフェース１０４の左側半分７０４および右側半分７０６は、限界位置１／２の「最大漏れ」位置と同等であるか、またはより大きな漏れ位置でそれの外側にある可能性がある。これらの較正は、いわゆるダブルブランク検出（ＤＢＤ）およびパーツ固有または範囲固有の確認を可能にするものである。ワークピース接触インターフェース１０４の左側半分７０４および右側半分７０６が限界位置の外側にある自由は、特にそれらがより薄い鋼板の縁の近くに着地する場合に、ユーザにより多くの自由を与えることを意図している。
【0098】
実施形態では、この多感覚アプローチを使用して、追加のデバイスステータスデータを提供することも可能である。上記の状況では、２つのセンサー読み取り値を比較して、磁気結合デバイス１００の一般的な状態、およびワークピース接触インターフェース１０４の近くにある強磁性ワークピース１０４の有無を判定するだけでなく、強磁性ワークピース１０２に近接しているときに（すなわち、存在はすでに検出されているが、近接はまだ定量化されていない）、各センサー７０２からより差別化された正確な磁場測定値を取得し、各センサー７０２の信号の値および磁力計の読み取り値間の差の値について計算を行うことによって、デバイス１００を含む磁石グリッパーが平坦な強磁性ワークピース１０２に対してどの角度に座っているかなど、強磁性ワークピース１０２に対する磁気結合デバイス１００の向きを判定することができる。
【0099】
これをさらに進めると、既知のパラメータ（サイズ、形状、材料など）を有する事前定義された強磁性ワークピース１０２に関して磁気結合デバイス１００の較正実行を使用し、様々な較正実行中にセンサー７０２出力信号の処理から得られた評価回路データをメモリ１４２に記憶することによって、ワークピース接触インターフェース１０４が強磁性ワークピース１０２に接触する前であっても、特に、図１５に示すように、追加の磁場センサーが以前に指定された場所以外の場所に置かれている場合、磁気結合デバイス１００の位置に対する強磁性ワークピース１０２のターゲット表面までの向きおよび距離を完全に判定することが可能である。磁気結合デバイス１００は、オフ状態であっても、任意の状態で漏れ磁束を放出するので、非常に感度の高いセンサーは、オフ状態のセンサー検出面で極板１０６から発する漏れ磁束の小さな変動に応答することができる。オフ状態または既知の部分オン状態の磁気結合デバイス１００が強磁性ワークピース１０２に近づくと、次に、適切に感度のある磁力計は、構成要素への近接を示すことができ、それ以外の場合はブラインドロボットの一種の「ビジョン」として機能するロボットアーム６００のための制御信号に変換される信号を配信することができる。別の例として、適切に感度のある磁力計は、磁気結合デバイス１００と強磁性ワークピース１０２との間の距離（例えば、２つの間の深さ）を判定することによってのみ、その二次元位置を判定することができるロボットアーム６００を支援することができる。したがって、ロボットアーム６００は、磁気結合デバイス１００が強磁性ワークピース１０２に接近して衝突を回避しながら（例えば、直接的にまたは非直接的に）減速するようにプログラムすることができる。
【0100】
例えば、合計４つの磁力計が存在すると仮定すると、前述のように、１つはワークピース接触インターフェース１０４の左半分側７０４の磁束検出面にあり、１つはワークピース接触インターフェース１０４の右半分側７０６の磁束検出面にあり、および、図１５に示されるように、２つの追加のセンサーが他の場所にあり、磁気結合デバイス１００を強磁性ワークピース１０２に向かって移動させ、センサー７０２のうちの１つを他のセンサー７０２よりも（絶対的に）近づけるとき、そのセンサー７０２の近くの漏れ磁束線は、密度が増加し、強磁性ワークピース１０２に向かって集束する。磁気結合デバイス１００を強磁性ワークピース１０２にさらに近づけることにおいて（ロボット６００のアームの端に結合された磁気結合デバイス１００の空間的姿勢および並進方向を変えることなく）、磁束線は磁気結合デバイス１００にわたってより強く再分配され、最も近いセンサー７０２上の磁束線の密度は、センサー７０２と強磁性ワークピース１０２との間の距離に反比例する。これは、近接センサー７０２の上の磁力計においてさらに高い読み取り値を生成する。近接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することにより、かつデータを評価することにより、センサー７０２とワークピース接触インターフェース１０４の作業面との間の既知の空間的関係が与えられると、強磁性ワークピース１０２が磁気結合デバイス１００の作業面にどこでどれだけ近いかを知ることができる。別の例として、１つ以上の三次元磁力計を使用して、強磁性ワークピース１０２が磁気結合デバイス１００の作業面にどれだけ近いかを判定することができる。
【0101】
磁気結合デバイス１００の磁力計の出力に対して正確な計算を実行する際に、磁束源がオンにされ、強磁性ワークピース１０２との接触が確立されるときに、他の機能を有効にすることができる。作動中の磁気回路内の磁束の量と、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あり、磁気結合デバイス１００の場合、デバイスの１００ペイロードに対応する。永久磁石からの漏れ磁束は、一次作動回路で「消費される」（つまり束縛される）磁束の量に依存するため、漏れ磁束と、磁気結合デバイス１００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ある。制御ロジック１４４のプロセッサ１４０は、一実施形態では、適切な式でプログラムされ、磁気結合デバイス１００上の磁力計の組み合わされた読み取り値を使用して、既知のデバイスよりも磁気結合デバイス１００のより正確な保持力を導き出すことができるように、較正実行を行うことができる。これは、（ｉ）磁気結合デバイス１００が、ロボット６００によって動かされる前に強磁性ワークピース１０２を持ち上げることができることを確認するための「安全性チェック」、（ｉｉ）磁気結合デバイス１００がフルキャパシティで動作している、および／または（ｉｉｉ）磁気結合デバイス１００は、損傷または劣化せずに動作している、として使用することができる。追加的または代替的に、これらの方法は、部品固有の検出、および／または強磁性ワークピース１０２のある範囲の厚さの検出のために使用され得る。
【0102】
これらの状況のすべてにおいて、制御ロジック１４４のプロセッサ１４０は、磁気結合デバイス１００の磁力計７０２の各々からの入力を受け入れ、計算および比較を行う役割を担う。次に、プロセッサ１４０は、計算に基づいて様々なデバイス状態を判定する。実施形態では、デバイス１００は、決定されたデバイス状態およびフィードバックポイントをロボットコントローラ（例えば、図１４の１３６）に伝達する。これは、２４ＶＩ／Ｏまたは通信モジュール（図示せず）のいずれかによって処理される。フィードバックがロボットコントローラ１３６に伝達されると、ロボットコントローラ１３６は次いで、動作中の課題または問題に対処するために、デバイス１００の向きおよび動作を調整することができる。
【0103】
制御ロジック１４４は、磁気結合デバイス１００のオンボードプロセッサ１４０によって処理するためにセンサーによって提供される信号の分離、フィルタリング、および増幅を行うために必要な構成要素を備えることが理解されよう。
【0104】
磁気結合デバイス１００に組み込まれ得る感知能力およびセンサー配置に関する追加の詳細および実施形態は、２０１８年４月２７日に出願された、「ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＣＯＵＰＬＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ ＷＩＴＨ ＡＴ ＬＥＡＳＴ ＯＮＥ ＯＦ Ａ ＳＥＮＳＯＲ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ ＡＮＤ Ａ ＤＥＧＡＵＳＳ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＹ」と題する、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１８／２９７８６号に開示されており、その開示全体は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。
【0105】
様々な修正および追加が、本開示の範囲から逸脱することなく、考察された例示的な実施形態に対して行われ得る。例えば、上記の実施形態は特定の特徴に言及しているが、本発明の範囲はまた、特徴の異なる組み合わせを有する実施形態と、記載された特徴のすべてを含まない実施形態と、を含む。したがって、本発明の範囲は、そのすべての等価物とともに、特許請求の範囲の範囲内にあるようなすべてのそのような代替、修正、および変形を包含するように意図される。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【国際調査報告】