磁性紧固装置的制作方法

[0001]
本发明涉及磁性紧固装置。


背景技术：

[0002]
关于注塑成型机的模具固定，已知有利用磁性吸附力的磁性紧固装置。磁性紧固装置是在压板安装磁性体板并磁性地固定模具的技术。在板中，用极性不可反转的永磁体包围由磁性体构成的磁极部件的周围，在其背后配置可反转的磁体(铝镍钴合金磁体)，利用线圈控制铝镍钴合金磁体的磁极性，从而能够在封闭于板内的磁路与通过模具的磁路之间进行切换。
[0003]
专利文献1中公开了如下磁性紧固装置：在基座上设置圆形的容纳凹部，将多个圆弧状剖面的永磁体呈圆形地配置而设为圆筒状，在该圆筒中容纳圆形的磁极部件。另外，在专利文献2中，永磁体配置于矩形形状的磁极部件的周围的4条边并被装入于紧固板。
[0004]
现有技术文献
[0005]
专利文献
[0006]
专利文献1：日本特开2017-144525号公报
[0007]
专利文献2：日本特许第5385544号公报


技术实现要素：

[0008]
发明所要解决的技术课题
[0009]
在专利文献1及2中，在将铁芯或钢块(以下称为磁极部件)设置于永磁体中时，如果在设计上不预先对部件彼此之间设置间隙则无法组装。虽然在组装时需要间隙，但是在穿过永磁体和磁极部件的磁路中，由于存在该间隙而磁通泄漏，使回路的磁阻不得不增加。
[0010]
本发明的目的在于提供使从穿过永磁体和磁极部件的磁路中泄漏的磁通减少的磁性紧固装置。
[0011]
用于解决技术课题的技术方案
[0012]
在本发明的磁性紧固装置中，在磁性地紧固模具的由磁性体构成的板的表面侧以包围磁极部件的方式配置有永磁体，在该板的背面侧设置有极性能够反转的可反转磁体，该磁性紧固装置的特征在于，所述磁极部件由多个磁极片构成，各磁极片具有与对置的永磁体对应的形状的第1侧面和相邻的磁极片彼此对置的第2侧面，相邻的磁极片彼此的所述第2侧面隔开间隙而配置，并且所述第1侧面与所述永磁体抵接，所述磁极片从板的表面侧及背面侧被抓持。
[0013]
发明效果
[0014]
根据本发明，磁极片可以自由移动，其与永磁体的相对位置是由永磁体的吸附而决定的。因而，各极片以最小化的间隙被吸附而接触于永磁体。因此，具有几乎不产生各磁极片与永磁体之间的磁通泄漏的效果。
附图说明
[0015]
图1为示出设置有圆形的磁极部件的磁性紧固装置的图，图1的a为主视图，图1的b为分解图，图1的c为消磁状态的磁路图，图1的d为磁化状态的磁路图。
[0016]
图2为示出设置有矩形磁极部件的磁性紧固装置的图，图2的a为主视图，图2的b为分解图。
[0017]
图3为示出实施例1的图，图3的a为分解图，图3的b为示出磁极部件与永磁体的位置关系的图，图3的c为示出组装过程中的情形的图。
[0018]
图4为示出实施例2的图，图4的a为示出磁极部件与永磁体的位置关系的图，图4的b为示出磁极部件与永磁体的最终位置关系的图。
[0019]
图5为示出其它实施例的图。
[0020]
图6为示出磁极部件的其它分割形式的图。
[0021]
附图标记
[0022]
10：磁极部件；11：磁块；14：槽部；15：螺栓；16：铝镍钴合金磁体；17：线圈；18：可反转磁体；19：盖；19a、19b：盖；20：永磁体；21：通孔；22：通孔；23：固定孔；101、102、103、104：磁极片；201、202、203、204：永磁体片。
具体实施方式
[0023]
图1示出设置有圆形的磁极部件的磁性紧固装置的板pl。图示出正交坐标x轴、y轴。在板pl的表面配置有大量磁块11。板pl由磁性体构成，在表面上设置有大量圆形形状的槽部14。由槽部14围着的部位相当于磁块11。
[0024]
图1的b为图1的a中的p-p线处的分解图。z轴为与x轴、y轴正交且从吸附模具的板pl的表面向着板的内部的方向轴。在该图中，在板pl中，在槽部14的z轴方向侧使钢的厚度变薄的部分d1与进而在其内侧使钢的厚度变厚的圆板状的部分d2(作为磁极部件发挥作用)被一体地设置。在使钢的厚度变薄的部分d1，从板pl的背侧嵌入有圆筒状的永磁体20。在永磁体20中，关于作为其外形形状的环的内周侧和外周侧，例如内周侧为s极，外周侧为n极。作为永磁体20，例如能够利用铷磁体。在永磁体20的背面侧(z轴方向侧)，配置有由圆板状的铝镍钴合金磁体16和在其外部周围缠绕的线圈17构成的可反转磁体18。从可反转磁体18的背面侧(z轴方向侧)对板pl嵌入有圆板状的盖19(磁性体)。作为磁极部件发挥作用的部分d2、永磁体20、铝镍钴合金磁体16、线圈17以及盖19包含于磁块11。永磁体20的内周侧与部分d2磁耦合，外周侧与使厚度变薄的部分d1的外周侧(外侧磁轭d3)磁耦合。外侧磁轭d3外嵌于部分d2、永磁体20、铝镍钴合金磁体16、线圈17以及盖19的周围。另外，铝镍钴合金磁体16与部分d2和盖19磁耦合，盖19的外周面与外侧磁轭d3的内周面磁耦合。另外，槽部14的部分d4与其它部分相比被做得更薄，易于磁饱和。由于板pl的表面侧为被板pl的绳覆盖整个面的状态，因此能够从装配模具m1的工作区密封永磁体20及可反转磁体18。在磁性紧固装置中，永磁体20的内周侧为s极，外周侧为n极，构成了由1个磁块11形成磁路的单磁型磁性紧固装置。
[0025]
图1的c示出磁性紧固装置为消磁状态时的情形。铝镍钴合金磁体16为以板pl的表侧(图中为左侧)作为n极、以背侧作为s极的磁体。磁通在由永磁体20、外侧磁轭d3、盖19、铝镍钴合金磁体16、部分d2构成的磁路中通过。在该状态下，在板pl的表面磁通不泄漏，不会
吸附模具m1。
[0026]
图1的d示出磁性紧固装置为磁化状态时的情形。从外部对线圈17流过直流电流，从而使铝镍钴合金磁体16的磁极反转。将铝镍钴合金磁体16设为以板pl的表侧作为s极、以背侧作为n极的磁体。铝镍钴合金磁体16的极性反转，以保持所需的磁通的时间使直流电流流过即可。在板pl的表面侧，永磁体20和可反转磁体18这两者作为s极而耦合于部分d2。在模具m1被按压于板pl的表面的状态下，这些磁通在模具m1中通过。其结果是，形成了由永磁体20、外侧磁轭d3、模具m1、部分d2构成的磁路和由铝镍钴合金磁体16、外侧磁轭d3、模具m1、部分d2构成的磁路。由于铝镍钴合金磁体16作为永磁体其矫顽力相对不高，因此当模具m1消失时，由于永磁体20的磁力，从板pl的表面向着外侧的磁力立即消失。
[0027]
在图1的磁性紧固装置中，设为以永磁体20的内侧作为s极、以外侧作为n极而配置的单磁型磁性紧固装置，但是如果以永磁体20'的内侧作为n极、以外侧作为s极反转地配置，则能够构成由相邻的两个磁块11形成磁路的双磁型磁性紧固装置。
[0028]
图2示出设置有正方形形状的磁极部件的磁性紧固装置。x轴、y轴及z轴与图1同样地定义。图2的a为俯视图，图2的b为1个磁块11的分解图。磁块11与板pl的表面邻接地配置。磁块11具有磁极部件10、在磁极部件10的外周侧配置的多个永磁体20和在磁极部件10的背面侧配置的铝镍钴合金磁体16。磁极部件10和铝镍钴合金磁体16形成为正方形形状。在x轴方向、y轴方向上邻接的磁块11之间的永磁体20被兼用于这双方的磁块11。磁块11与图1的例子同样地能够利用缠绕于铝镍钴合金磁体16的线圈17而控制为磁化状态和消磁状态。螺栓15穿过磁极部件10的通孔21和铝镍钴合金磁体16的通孔22，被拧入至设置于板pl的固定孔23，由此磁块11被固定于板pl。
[0029]
在图1及图2的磁块11中，磁块11在x轴、y轴上的位置被配置于相对于板pl预先设定的位置。永磁体20被配置于磁极部件10与外侧磁轭d3之间或相邻的磁极部件10与磁极部件10之间。永磁体20需要设计为包含误差在内稍小的尺寸，以便能够无障碍地插入至磁极部件10的周围。这是因为，若以在磁极部件10的周围所有方向上都不具有与永磁体20卡合的间隙的方式进行尺寸设计，则在物理上难以插入永磁体20。另一方面，永磁体20的磁通的方向在由x轴和y轴构成的平面内，只得经由这样形成的磁极部件10与永磁体20之间的间隙来形成磁路。
[0030]
以下说明本发明的实施例。本发明使从穿过永磁体和磁极部件的磁路中泄漏的磁通减少，以下基于实施例来进行说明。
[0031]
实施例1
[0032]
以下基于图3对实施例1进行说明。此外，具有与在图1中附加的引用附图标记相同功能的部分被附加有相同的附图标记。实施例1为将本发明应用于设置有图1的圆形的磁极部件10的磁性紧固装置的例子。图3的a为磁块11的分解图。与图1所示的磁极部件10的不同点在于磁极部件10的构造。在实施例1中，磁极部件10被分割为多个磁极片101、102、103、104。在图1的例子中，作为板pl的一部分的部分d2具有作为磁极部件的功能，但在实施例1中，功能被分割为接受来自永磁体20的磁通的部分(以下称为磁极部件10)和作为板pl的表面的一部分(表面部分d5)。表面部分d5为以1片连续地覆盖磁极片101、102、103、104的磁极板，限制磁极片101、102、103、104在z轴方向上的移动，从而在表面部分d5与铝镍钴合金磁体16之间抓持磁极部件10。
[0033]
进一步对磁极片101、102、103、104进行说明。磁极片101、102、103、104为当被集合在由x轴、y轴构成的面上时成为与磁极部件10相同形状的部件。在本例中为圆形形状。磁极部件10被从其中心以相等角度间隔呈放射线状地分割。各磁极片101、102、103、104在磁极部件10的侧壁的一部分形成有曲面。该侧面(称为第1侧面r)由于为以设计所允许的极限接近永磁体20的内径的曲面，因此当被磁性吸附于永磁体20的内周面时，在磁极部件10的侧面与永磁体20的内周面之间几乎没有间隙。另一方面，其它侧面(称为第2侧面t)与邻接的其它磁极片的侧面相对。在其它的图3中，永磁体20也被分割为多个圆弧状的永磁体片201、202、203、204。
[0034]
图3的b为示出磁极部件10与永磁体20的位置关系的图。永磁体片201、202、203、204被外侧磁轭d3外嵌。在组合多个而形成为圆筒形状的永磁体20的内侧设置有磁极片。图3的c为示出组装过程中的情形的图。永磁体片的曲面的曲率半径与外侧磁轭d3的内周径大体一致，以尽量消除由永磁体片的曲面的曲率半径与外侧磁轭d3的内周径之差导致的间隙的方式进行尺寸设计。当永磁体片201、202、203、204被容纳于外侧磁轭d3内时，由于自身的磁力而吸附于外侧磁轭d3。
[0035]
接下来，当将磁极片101、102、103、104插入于永磁体20的内周侧时，各磁极片的第1侧面由于强磁力被吸附而抵接于永磁体20所对置的内周面。在由接下来描述的螺栓15固定以前，磁极片101、102、103、104可以自由移动，其与永磁体20的相对位置是由永磁体20的吸附来决定的。关于永磁体片的圆弧的外周径，以与外侧磁轭d3的内周径大体一致的方式进行尺寸设计，因此磁极片101、102、103、104以几乎无间隙的状态抵接于永磁体20。因此，几乎不产生由各磁极片101、102、103、104与永磁体20之间的间隙引起的磁通下降。当磁极片被吸附而移动时，第2侧面t不会互相干涉。另外，虽然在第2侧面t彼此之间产生间隙，但是因为没有预定磁通横穿该间隙的磁路，因此不会导致磁阻增加。在表面部分d5设置有具有内螺纹的固定孔23，利用螺栓15从盖19侧将盖19、铝镍钴合金磁体16、磁极部件10固定于表面部分d5。因为z轴方向上的固定为利用螺栓15而彼此紧贴固定，因此作为z轴方向上的磁通的障碍的间隙被最小化。
[0036]
在上述实施例1中，虽然将永磁体20分割为多个圆弧状的永磁体片201、202、203、204，但是也可以为不分割的圆筒状的永磁体。在该情况下，在永磁体20与板pl之间需要卡合的间隙，而对于永磁体20与磁极部件10之间的卡合的间隙，能够将其削减。
[0037]
实施例2
[0038]
图4为示出实施例2的图。此外，具有与在图2中附加的引用附图标记相同功能的部分被附加有相同的附图标记。为将本发明应用于具有图2的正方形形状的磁极部件10的磁性紧固装置的例子。磁极部件10被从中心放射线状地分割为4个磁极片101、102、103、104。图4的a中示出将永磁体20设置于磁极部件10的周围的情形。图4的b示出永磁体20和磁极片101、102、103、104的组装后的配置位置。磁极片101、102、103、104被吸附于永磁体20。在本实施例中，与实施例1不同，永磁体20的接触面和磁极片101、102、103、104的第1侧面r不是曲面而是平面。因此，与实施例1相反，在固定永磁体20、磁极片101、102、103、104和板pl时，只要以能够卡合的尺寸形成间隙的方式进行尺寸设计，则由于设置于板pl的永磁体20吸附各磁极片101、102、103、104，因此能够消除永磁体20与各磁极片101、102、103、104之间形成的间隙。在本图中，虽然图示为第2侧面t大幅分离且磁极片101、102、103、104大幅移动，但
在实际的尺寸下仅在让螺栓通过的通孔周围稍有移动。此外，虽然在实施例2中未图示，但需要在磁极片101、102、103、104的表面侧设置以1片连续地限制磁极片101、102、103、104在z轴方向上的移动的磁性板。
[0039]
实施例3
[0040]
图5示出将永磁体20、磁极部件10(在图中未显示磁极片102、磁极片104，仅示出了磁极片101、103)、铝镍钴合金磁体16固定于板pl的各种构造。此外，具有与在其它图中附加的引用附图标记相同功能的部分被附加有相同的附图标记。图5的a为与实施例1对应的表面部分d5与板pl成为一体的磁性紧固装置，为如下双磁型磁性紧固装置：使外侧磁轭d3的部分的宽度变薄，将永磁体20的极性设为内周侧为s极、外周侧为n极，将永磁体20'的极性设为内周侧为n极、外周侧为s极。
[0041]
图5的b在如下方面与图5的a的构造不同：板pl在z轴方向中途被分成表面的部分pl-1和背面侧的部分pl-2。
[0042]
图5的c与图5的a的构造大体相同，仅如下方面不同：板pl和盖19在z轴方向上在表面侧与背面侧位于相反位置。图5的c具有在z轴方向上将图5的a的表侧与背侧设为相反的形式。即，将盖19配置于表侧，将表面部件配置于背侧。永磁体、磁极部件、铝镍钴合金磁体的配置与图5的a的构造相同。此外，设置有将永磁体与板pl表面的环境隔离的密封件。
[0043]
图5的d为在图5的c的构造中在表侧和背侧设置盖19a、19b来夹着永磁体20、磁极部件10、铝镍钴合金磁体16的构造。在图5的e中，设为板pl在z轴方向的中途分成表面的部分pl-1和背面侧的部分pl-2，跨越并插入多个永磁体20、磁极部件10、铝镍钴合金磁体16。如图5的a～图5的e清楚可见，由于将磁极部件10分割为磁极片101-104而使之能自由移动，其结果是在被吸附于永磁体20时，需要固定其机械位置。在这些例子中，以1片磁性板(在各例中，盖19或板pl具有该功能)在z轴的方向上覆盖各磁极片而在与铝镍钴合金磁体16之间机械性地抓持该各磁极片。
[0044]
图6为示出磁极部件10的其它分割形式的图。图6的a-图6的c示出圆形的磁极部件10的其它分割形式的例子，图6的d-图6的f示出正方形的磁极部件10的其它分割形式的例子，图6的g-图6的j示出多边形的磁极部件10的分割形式的例子。此外，关于多边形的磁极部件10，设为多边形的永磁体20或配置为多边形的多个板状的永磁体20包围磁极部件10的周围(但未图示)。
[0045]
在图6的a的分割形式中，分割的中心偏离中心，各磁极片101、102、103的大小不同。在图6的b的分割形式中，分割的中心为两个部位，并且各磁极片101、102、103、104的大小不同。在图6的c的分割形式中，在中央具有大的缺损部。在每种形式中，当各磁极片101、102、103、104吸附于圆筒状的永磁体20时，由各磁极片101、102、103、104的内侧分割线q分割出的第2侧面均处于相互分离的方向，各磁极片101、102、103、104彼此间互不干涉，分别与永磁体20吸附。
[0046]
图6的d的分割形式为在正方形的两条边(在图中为左右的对边)的中途分割的形式。在该形式中，仅在上下方向上与永磁体20紧贴，在左右方向上有可能不紧贴。图6的e示出由穿过正方形的顶点的内侧分割线q分割的形式。图6的f示出与图6的e同样地由穿过正方形的顶点的内侧分割线q分割的形式。在任意形式中，由各磁极片的内侧分割线q分割出的第2侧面均为相互分离的方向，各磁极片彼此互不干涉，与永磁体20吸附。由于内侧分割
线q只要被设定为当各磁极片被吸附于永磁体20时第2侧面彼此互不干涉即可，因此，也可以如图6的c所示，以在磁极部件10中形成缺损的方式来分割。
[0047]
图6的g、图6的h的分割形式为以穿过多边形的顶点的内侧分割线q来分割的形式。图6的i、图6的j的分割形式为以穿过多边形的边的中途的内侧分割线q来分割的形式。在任意形式中，由各磁极片的内侧分割线q分割出的第2侧面均为相互分离的方向，各磁极片彼此互不干涉，与永磁体20吸附。
[0048]
盖19、19a、19b为连接铝镍钴合金磁体16与外侧磁轭d3之间的磁路的磁性体，在上述实施例中，盖19、19a、19b的外周面磁耦合于外侧磁轭d3的内周面。另一方面，在盖19、19a、19b与外侧磁轭d3的卡合中也需要预先设置用于进行卡合的间隙。于是，为了尽可能减小用于进行卡合的间隙，也可以在使盖19、19a、19b的形状尽可能接近外侧磁轭d3的内周面的形状的基础上，如图3、图4、图6所示的磁极部件10的分割形式那样，将盖19、19a、19b分割为多个分割片。当将图3、图4、图6的磁极部件10视为盖19、19a、19b，将磁极片101、102、103、104视为分割片时，能够将在分割盖19、19a、19b而成的各分割片的侧面中的、以设计允许的极限接近应抵接的外侧磁轭d3的内周面的侧面定义为第3侧面，将与邻接的其它分割片的侧面相对的侧面定义为第4侧面。当盖19、19a、19b的各分割片在铝镍钴合金磁体16与外侧磁轭d3之间形成磁路时，各分割片的第4侧面相互分离，第3侧面被吸附于外侧磁轭d3。
[0049]
在第3侧面被吸附于外侧磁轭d3后，通过将树脂灌入至第4侧面的间隙或是从背后按压来固定盖19、19a、19b的各分割片。

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