BG66317B1

BG66317B1 - Electromagnetic gripper

Info

Publication number: BG66317B1
Application number: BG109560A
Authority: BG
Inventors: Atanas асДОБРИНОВ Атан Dobrinov; Velichko чкоДОБРИНОВ Вели Dobrinov; Roman нЗАХАРИЕВ Рома Zahariev; Dimitur имитърКАРАСТОЯНОВ Д Karastoyanov
Original assignee: Tsentralna Laboratoriya Po Mehatronika I PriborostЦЕНТРАЛНА ЛАБОРАТОРИЯ ПО МЕХАТРОНИКА И Пroene - Ban РИБОРОСТРОЕНЕ - БАН
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2013-04-30
Also published as: BG109560A

Abstract

The electromagnetic gripper consists of a body (1), at one end of which two electromagnetic coils (2 and 3) with windings (4 and 5) are located at a distance from each other. Between them, a permanent magnet (6) is placed to which an axle (7) with a toothed rack (8) are immovably fixed, the rack being in contact on both sides with gear-wheels (9 and 10), to which fingers (11 and 12) with removable jaws (13 and 14) are fastened. The adjustable clamp electromagnetic gripper finds application in industry for handling small objects both in hard to access places and in injurious to human health environment. The wider clamp of the jaws (13 and 14) results from the use of the elements of the gear-wheels (9 and 10). Besides, the excellent speed and dynamic characteristics result from the small mass of the mobile part of the gripper. The zero-maximum regulation of the gripping force is performed by changing the value of the voltage fed to the windings (4 and 5) of the coils (2 and 3) of the gripper. Using the feedback by position from an encoder (15) helps to establish the level of opening of the gripper jaws (13 and 14) as well as the gripping force, this offering a possibility for telecontrol of the gripper and for using it in hard to access places and/or injurious to human health environment. Besides, the position and gripping force feedback information makes it possible to identifythe hardness of the details as well as the deviation of the details dimensions from the preset ones.

Description

Изобретението се отнася до електромагнитен хващан, по-специално с регулируем захват, който е приложим в промишлеността, където е необходимо манипулиране на малки обекти, както в труднодостъпни места, така и в среди, вредни за човека.The invention relates to electromagnetic gripping, in particular with adjustable gripping, which is applicable in industry, where the manipulation of small objects is necessary, both in inaccessible places and in environments harmful to humans.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

Известен е електромагнитен хващан [1], състоящ се от тяло, г-образни челюсти със скосени външни ъгли и електромагнитна бобина, включваща намотка с централен осев отвор и подвижна сърцевина, при което тялото е с централен осев отвор с различни диаметри, като в челната част на тялото е изработен радиален канал, а под него в горната част на тялото са изработени два отвора, перпендикулярни на радиалния канал, в долната му част са изработени канали, образуващи ребра за охлаждане на тялото, при което в долната част на осевия отвор е поместена електромагнитната бобина, а в централния осев отвор на намотката е поместена пружина и върху нея е поставена подвижната сърцевина, в челната част на която е изработен радиален канал и отвор, перпендикулярен на него, при което в радиалния канал на тялото и радиалния канал на подвижната сърцевина са поставени г-образните челюсти и са монтирани подвижно към тялото и подвижната сърцевина, посредством щифтове, влизащи в двата перпендикулярни отвора на тялото и в перпендикулярния отвор на подвижната сърцевина.Known electromagnetic gripper [1] consisting of a body, a d-shaped jaw with tapered outer angles, and an electromagnetic coil comprising a coil having a central axial orifice and a movable core, wherein the body has a central axial orifice of different diameters, such as in the front a radial channel is made in the body part, and two openings perpendicular to the radial channel are made in the upper part of the body; in the lower part there are channels formed for the cooling of the body, wherein in the lower part of the axial aperture is placed electro the coil, and in the central axial opening of the coil a spring is placed and on it a movable core is placed, in the front of which a radial channel and an opening perpendicular thereto is made, whereby in the radial channel of the body and the radial channel of the movable core the D-shaped jaws are mounted and mounted movably to the body and the movable core by means of pins entering into the two perpendicular openings of the body and into the perpendicular opening of the movable core.

Недостатък на известния електромагнитен хващач е ограниченият ход на челюстите, както от ъгъла на скосяване, така и от пружината.A disadvantage of the known electromagnetic gripper is the limited travel of the jaws, both from the angle of bevel and from the spring.

Освен това недостатък е, че има две положения на челюстите - отворено и затворено.The disadvantage is that there are two positions of the jaws - open and closed.

Друг недостатък е, че силата на захвата се изменя в много малки граници, зависещи от страничния ход на челюстите. Този недостатък, както и това, че разликата при отворено и затворено положение е малка, води до това, че хващачът е предназначен за конкретен размер на обекта.Another disadvantage is that the force of the grip varies within very small limits, depending on the lateral movement of the jaws. This drawback, as well as the fact that the difference between open and closed position is small, causes the gripper to be designed for a specific object size.

Освен това недостатък е и твърдият зах ват на челюстите вследствие на използването на елемента пружина, която допринася също така за малкия им захват.A disadvantage is the rigid gripping of the jaws due to the use of the spring element, which also contributes to their small gripping.

Техническа същност на изобретениетоSUMMARY OF THE INVENTION

Задачата на изобретението е да се създаде електромагнитен хващач, при който да се увеличи ходът на челюстите, да се премахне твърдият захват и той да може да се използва за обекти с различни по големина размери.It is an object of the invention to provide an electromagnetic gripper in which the jaw stroke is increased, the rigid grip is removed, and it can be used for objects of different sizes.

Задачата на изобретението се решава, като е създаден електромагнитен хващач, състоящ се от тяло, в единия край на което са монтирани на разстояние една от друга две електромагнитни бобини с намотки, като между тях е поместен постоянен магнит с неподвижно закрепена към него ос със зъбна рейка, контактуваща с две зъбни колела, монтирани към другия край на тялото, като към зъбните колела са монтирани палци заедно с подвижни челюсти, при което към едната от челюстите е монтиран енкодер, а към другата е монтиран сензор.The object of the invention is solved by creating an electromagnetic gripper consisting of a body, at one end of which two electromagnetic coils with coils are mounted at one end, with a permanent magnet between them, a fixed axis having a gear tooth fixed to it. a rack in contact with two gears mounted to the other end of the body, with thumbs fitted to the gear wheels together with movable jaws, with an encoder mounted on one of the jaws and a sensor mounted on the other.

Предимства на изобретението са минималните размери, опростената му конструкция, лесната смяна на челюстите, както и доброто охлаждане.Advantages of the invention are the minimum size, simplified construction, easy replacement of the jaws, as well as good cooling.

Друго предимство е разширеният захват на челюстите поради използването на зъбните колела. Освен това, предимство е и отличните скоростни и динамични характеристики в резултат на малката маса на подвижната част на хващача.Another advantage is the extended jaw grip due to the use of gears. In addition, the advantage of excellent speed and dynamic performance is the result of the small mass of the movable part of the gripper.

Предимство е и това, че се регулира усилието на захващане от нула до максимум чрез изменение стойността на подаваното напрежение към намотките на хващача. Друго предимство е, че чрез използването на обратната връзка за положение от енкодер, се установява степента на отваряне на челюстите на хващача, както и усилието на захващане, което дава възможност за телеуправление на хващача и използването му в труднодостъпни места и/или в среди, вредни за здравето на човека. Освен това, чрез информацията от обратните връзки за положение и усилие на захващане се дава възможност за идентифициране твърдостта на детайлите, а също така и отклонението на размерите на детайлите по предварително зададени такива размери.The advantage is that it adjusts the clamping force from zero to maximum by varying the value of the applied voltage to the coils of the gripper. Another advantage is that by using the encoder position feedback, the degree of opening of the gripper's jaws is established, as well as the gripping force, which enables the gripper to be controlled and used in difficult to reach places and / or environments, harmful to human health. In addition, position feedback and clamping force feedback enables identification of the rigidity of the workpiece, as well as the deviation of the dimensions of the workpiece by predefined such dimensions.

Предимство е и използването на сензорThe advantage is the use of a sensor

66317 Bl за установяване на момента на осъществяване на контакт на челюстите на хващача с детайл, както и за измерване на усилието на захващане.66317 Bl for detecting the moment of contact of the jaws of the gripper with the workpiece, and for measuring the clamping force.

Пояснение на приложената фигураExplanation of the attached figure

Приложената фигура 1 представлява поглед отгоре на електромагнитния хващач.Attached figure 1 is a top view of the electromagnetic gripper.

Пример за изпълнение на изобретениетоAn embodiment of the invention

Електромагнитният хващач се състои от тяло 1, в единия край на което са монтирани на разстояние една от друга две електромагнитни бобини 2 и 3 с намотки 4 и 5, които са захранени противоположно с постоянно напрежение, като между тях е поместен постоянен магнит 6 с неподвижно закрепени към него ос 7 със зъбна рейка 8, контактуваща от двете страни със зъбни колела 9 и 10, монтирани към другия край на тялото 1, като към зъбните колела 9 и 10 са монтирани палци 11 и 12, заедно с подвижни сменяеми челюсти 13 и 14, при което към челюстта 13 е монтиран енкодер 15, а към челюст 14 е монтиран сензор 16.The electromagnetic gripper consists of a body 1 at one end of which two electromagnetic coils 2 and 3 are mounted at a distance from each other with windings 4 and 5, which are supplied opposite to a constant voltage, with a permanent magnet 6 fixed between them. attached to it axis 7 with a rack 8, contacting on both sides gears 9 and 10 mounted to the other end of the body 1, with gears 9 and 10 mounted thumbs 11 and 12, together with removable removable jaws 13 and 14, wherein an encoder 15 is mounted to the jaw 13, and to elyust 14 is mounted a sensor 16.

Използване на изобретениетоUse of the invention

Електромагнитният хващач работи по следния начин. Изводите на намотките 4 и 5 се свързват така към източника на постоянно напрежение, че получените в резултат на електромагнитното взаимодействие сили F, и F₂ в областите на полюсите N и S на магнита 6 да действат еднопосочно, т.е. резултантната сила F да е насочена надлъжно на магнитопроводите на електромагнитните бобини 2 и 3 по осовата линия между тях. В резултат на действието на силата F, магнитът 6 се придвижва в посоката на въздействието й до достигане на крайното положение или до момента на прекъсване на напрежението. При смяна на поляритета на подаваното напрежение, силата F сменя посоката си и магнитът 6 започва да се движи в обратната посока.The electromagnetic gripper works as follows. The terminals of the windings 4 and 5 are connected to the DC voltage source so that the electromagnetic interaction forces F, and F ₂ in the regions of the poles N and S of the magnet 6 act in a unidirectional manner, ie. the resultant force F is directed longitudinally to the magnetic lines of the electromagnetic coils 2 and 3 along the center line between them. As a result of the force F, the magnet 6 moves in the direction of its action until it reaches the end position or until the voltage is interrupted. As the polarity of the supply voltage changes, the force F changes its direction and the magnet 6 starts to move in the opposite direction.

Магнитът 6 при надлъжното си придвижване под въздействието на силата F посредством оста 7 привежда в движение зъбната рейкаThe magnet 6 in its longitudinal movement under the influence of force F through the axis 7 drives the rack

8, от двете страни на която са зацепени зъбните колела 9 и 10. При задвижването си в едната или другата посока зъбната рейка 8 завърта в противоположни посоки зъбните колела 9 и 10, заедно с присъединените към тях палци 11 и 12 и заедно с подвижните сменяеми челюсти 13 и 14.8, on both sides of which the gears 9 and 10 are engaged. When driven in one or the other direction, the gear rack 8 rotates the gear wheels 9 and 10 in opposite directions, together with the toes 11 and 12 attached thereto, and together with the removable attachments. jaws 13 and 14.

В резултат на действието на енкодера 15 и високата му разделителна способност се гарантира точното отчитане във всеки един момент на ъгъла на завъртане на зъбното колело 10 /респективно и на 9/, а оттам и степента на отваряне/ затваряне на челюстите 13 и 14. Степента на отваряне/затваряне на челюстите 13 и 14, отчитано от енкодера 15, се контролира в съответния мащаб на положението на управляваното устройство: отварянето/затварянето на хващача. Информация за усилието, упражнявано в момента от челюстите 13 и 14 на това управлявано устройство върху обекта се подава обратно като тактилна обратна връзка чрез действието на сензора 16.As a result of the operation of the encoder 15 and its high resolution, it is ensured that the gear angle of rotation of the gear wheel 10 / respectively 9 and / or the degree of opening / closing of the jaws 13 and 14 is accurately read out at every moment. of opening / closing of the jaws 13 and 14, read by the encoder 15, is controlled at the corresponding scale of the position of the controlled device: opening / closing of the gripper. Information about the effort currently exerted by the jaws 13 and 14 of this controlled device on the object is fed back as tactile feedback by the action of the sensor 16.

Патентни претенцииClaims

Claims

CLAIMS 1. An electromagnetic gripper comprising a body, an electromagnetic coil with a winding and jaws, characterized in that two electromagnetic coils (2 and 3) with windings (4) are mounted at one end of the body (1). and 5), comprising a permanent magnet (6) with a pivotally fixed axis (7) with a rack (8) in contact on both sides with gears (9 and 10) mounted to the other end of the body (5). 1) with thumbs (11 and 12) fitted to the gear wheels (9 and 10) together with the removable removable jaws (13 and 14) jaws (13) is mounted an encoder (15) and to the jaw (14) is arranged a sensor (16).

Attachment: 1 figure