CN103563019A - 磁体、附接设备、附接配置以及附接到物体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁体（1，8），该磁体包括：形成磁场的第一永磁体（24）；以及外壳（19，47）及芯部（22），它们都被设置成将磁通引导至待抓住的物体（33）。该磁体（1，8）还包括滑块（30），该滑块设置成相对于外壳（19，47）和芯部（22）可移动，滑块（30）包括所述第一永磁体（24）以及用于移动该滑块（30）的电磁体（29）。本发明还涉及附接设备（10）、附接配置以及附接到物体的方法。

Description

磁体、附接设备、附接配置以及附接到物体的方法

技术领域

本发明涉及根据此后给出的独立权利要求的前序部分所述的磁体和附接到物体的方法。本发明还涉及附接设备和附接配置，借此例如待操纵的物体或操纵基座等物体可被抓住。

背景技术

用来提升和移动物体的设备大多使用磁体，其中借助磁体的保持力抓住物体。该设备使用一个或若干个磁体，磁体可以是永磁体或电磁体。利用永磁体的问题是其保持力不能调整并且难以与物体分离。电磁体的保持力可通过改变通过电磁体的线圈的电流调整。然而电磁体的问题是维持保持力消耗电能。

发明内容

除了别的因素以外，本发明的目的是减少或甚至消除现有技术中出现的上述问题。

本发明的目的是提供一种磁体、附接配置和方法，其可容易并迅速地用来抓住物体并与其分离。本发明的进一步目的是提供一种磁体、附接设备、附接配置和方法，其消耗尽可能少的电能。

利用本发明，上述缺陷能够减小或甚至完全消除，而且能够获得上面限定的目的，本发明的特征在于以下进一步给出的独立权利要求的特征部分限定的内容。根据本发明的一些优选实施例在以下进一步给出的从属权利要求中公开。

尽管不会总是特别提到，但是本文中提到的实施例和优点能够应用于根据本发明的磁体、附接设备、附接配置、方法和本发明的其它目的。

根据本发明的典型的磁体包括形成磁场的第一永磁体以及设置成将磁通引导到待抓住的物体的外壳和芯部。根据本发明的典型的磁体包括滑块，滑块设置成相对于外壳和芯部可移动并包括所述第一永磁体。根据本发明的典型的磁体还包括用于移动滑块的电磁体。

在根据本发明的磁体中，滑块设置成相对于磁体的剩余部分在保持位置与打开位置之间可移动，以便关闭和打开磁通的回路。滑块借助设有电磁体的磁场相对于外壳和芯部移动。

在保持位置，滑块利用永磁力保持接触外壳和芯部，从而维持磁体内的磁通的闭路的部件。典型地，待附接到磁体的物体（例如待操纵的物体或操纵基座）构成磁体外的磁通的闭路的部件。外壳和芯部的将要接触待抓住的物体的部件构成名称不同的磁极。芯部典型地设置在由外壳限定的区域内。电磁体的线圈典型地设置成围绕芯部并附接到外壳。外壳有利地包括柱形的通孔，芯部和电磁体被设置在通孔内。

当电流沿一定方向引导至电磁体的线圈时，电磁体产生的磁场削弱永磁体的磁场。在一定强度的磁场处，滑块与外壳及芯部分离，由此磁通的闭路中断，磁力减弱，磁体断开，即磁体的保持关闭。磁体的保持与磁体的两个磁极同时分离。

磁体的保持开启，使得电流沿保持被分离时的反方向被引入电磁体的线圈。因此沿线圈的方向引导电流，这样加强永磁体的磁场。现在线圈的磁场开始向其拉动滑块。最后，当力充分增大时，磁体内的磁通闭路再次闭合。使用磁体来抓握的物体关闭磁体外的回路。如果当磁通的回路闭合时电流仍然增大，则保持力甚至可多倍增大。与可移动滑块关联的永磁体可例如是钕磁性材料。本文中的钕磁性材料常常根据其中的一个成分而被简称为钕。

磁场产生的保持力可只用永磁体提供，或既用永磁体又用电磁体提供。当电流被供给通过电磁体的线圈时，根据电流供给到线圈中的方向，保持力抵销或加强永磁体产生的磁场。永磁体和电磁体的磁场可按照本身公知的方式被设定为相互抵销的效果或设定为相互加强。换言之，永磁体的磁场可用来提供保持力，根据需要，该保持力利用电磁体的磁场和/或以机械的方式被减弱或加强。通过控制电流的量，磁体的保持力可因此根据期望来选择。通过断开电流，虽然保持力不会停止，但是磁体仍保存。通过改变附接设备内的磁路或通过削弱永磁体与电磁体形成的场可以机械的方式实现削弱磁性紧固件的保持力。

根据本发明的磁体的优点在于，只有磁体的状态从打开位置改变到保持位置需要电能，反之亦然。换言之，当磁体处于保持位置或打开位置时，磁体不需要电能。

在本发明的实施例中，滑块包括第一滑块部和第二滑块部，它们之间附接第一永磁体。滑块部与永磁体的名称不同的磁极关联地附接。第一永磁体、第一滑块部和第二滑块部有利地是圆板。

在本发明的实施例中，滑块设置成可移动的，使得在磁体的保持位置，第一滑块部接触外壳而第二滑块部接触芯部。

在本发明的实施例中，电磁体的线圈设置成至少部分地围绕芯部。

在本发明的实施例中，芯部包括第二永磁体，第二永磁体设置成使得第一永磁体和第二永磁体的名称不同的磁极彼此相对。由于第二永磁体，磁路可有效率地断开。

在本发明的实施例中，磁体包括至少一个弹簧，弹簧设置成当第一永磁体产生的磁通由于电磁体产生的磁场充分削弱时，使滑块与外壳及芯部机械地分离。在本发明的实施例中，一个或多个弹簧因此被设置在可移动滑块与磁体的其它部件之间。弹簧的回弹系数设置成推动滑块远离磁体的剩余部分并保持滑块远离磁路。回弹系数因此被用来抵抗永磁力。当电磁体产生的磁场被用来减弱永磁场时，在一定强度的电磁场处，弹簧具有推动滑块远离磁体的其它部件的强度。因此闭路中断，磁力减弱，磁体断开，即磁体的保持关闭。当在这种磁体上切换时，附接永磁体部的滑块开始移动，此时磁场比弹簧的回弹系数更强。通过所述弹簧，电磁体需要的功率可调整。弹簧的回弹系数管理磁体的断开部分，由此线圈可制造成小于无弹簧的情况下所需要的。

在本发明的实施例中，磁体包括背板，在该处滑块被设置成附接在磁体的打开位置。通过改变背板的形状和/或金属性能可将附接力调整为合适。

在本发明的实施例中，磁体包括至少一个滑动套管，其设置成控制滑块的运动。滑动套筒的第一端附接到磁体的背板，第二端附接到外壳，滑块在保持位置与打开位置之间运动。磁体有利地具有四个滑动套筒，它们设置在磁体的拐角。如果磁体包括弹簧，它们有利地设置成围绕滑动套筒。

在本发明的实施例中，滑块的将要位于电磁体的线圈内的部分具有缩窄形状。该形状允许使用较大的永磁体和线圈。同时磁体的保持得以改善。

在本发明的实施例中，将外壳的将要接触待抓住的物体的边缘形成为斜边而更薄。斜边的目的是增大接触表面的磁通密度，因此改善磁体的保持。斜边的方向可影响磁体抓住不同厚度的物体的效果。

在本发明的实施例中，磁体包括控制由电磁体产生的磁场的控制装置。通过控制电磁体产生的磁场的强度，可控制磁体的滑动。包括永磁体的滑块可以使磁体在其通常运转期间不用持续地需要外部电源。相对小的电源（例如电池）就可以很好地用作以控制目的运行的电磁体的电源。其可设置为磁体的固定部分。磁体可完全无线地运行，因此通常运转期间不需要外部电线。对磁体可完全无线地控制，由此控制电子设备和电池可以都位于磁体的盖内。控制器和/或电源也可以采取有线的，由此开关和/或控制单元可以位于磁体外。电源可来自于电池或另外的电源。控制电子设备和/或电源可以由若干磁体共用。

在本发明的实施例中，磁体控制装置包括：电源（例如电池）；以及以受控方式从电源引导电流到电磁体、以便控制其运行的装置。

在本发明的实施例中，磁体包括用于接收控制装置的控制信号的无线接收器。

根据本发明的附接设备包括控制装置和根据本发明的至少一个磁体，磁体设置成产生保持力，控制装置用于控制磁体产生的保持力。

附接设备可用来牢牢抓住例如另一附接设备（待操纵的物体和操纵基座）。另一方面，当需要时，附接设备容易与另一附接设备（待操纵的物体和操纵基座）分离。在根据本发明的附接设备中，借助磁体产生的磁场来完成抓住另一附接设备（待操纵的物体和操纵基座）。附接设备具有控制装置，借此可控制由磁体产生的磁场，以便可以抓住和分离。

磁体的保持力的控制可手动地执行，例如通过附接设备中的开关或杆。电流连接到磁体也可设置成自动地发生，例如通过计算机程序控制。可以设置一个或多个磁体以远程使用。远程使用可以是无线。在一实施例中远程使用可以是有线的。

通过控制电磁体产生的磁场的强度，可控制保持力。包括永磁体的滑块可以使得在其通常运转期间附接设备不用持续地需要外部电源作为保持力的来源。相对小的电源（例如电池）就可以很好地用作以控制目的运行的电磁体的电源。其可设置为每个单独的附接设备的固定部分。这样的附接设备可完全无线地运行，因此通常运转期间不需要外部电线。

在本发明的实施例中，保持力是可控制的，使得与附接物体关联，附接设备的磁体的保持力按步骤或程度增大。在本发明的实施例中，保持力是可控制的，使得与分离物体关联，附接设备的磁体的保持力按步骤或程度减小。在本发明的实施例中，如果检测到磁体分离，则保持力可增大。将要分离的磁体例如可通过监控滑块的位置来检测。

在本发明的实施例中，控制装置设置成控制由磁体的电磁体产生的磁场。

在本发明的实施例中，控制装置包括：电源，例如电池；以及以受控方式从电源引导电流到磁体、以便控制其运行的装置。

在本发明的实施例中，控制装置被设置成使得磁体被单独地控制。

在本发明的实施例中，附接设备包括用于接收控制装置的控制信号的无线接收器。

在本发明的实施例中，附接设备包括传感器，其设置成感测附接设备是否附接到物体。

在本发明的实施例中，紧密褶皱（例如橡胶褶皱）附接到外壳的将要接触待抓住的物体的边缘，该褶皱设置成密封磁体与待抓住的物体之间的抓住点。通过经由磁体的外壳在抓住点设置低压，磁体也可被用来抓住非磁性的物体。

根据本发明的附接设备包括根据本发明的第一磁体，在附接设备的第一端，第一磁体设置成产生使附接设备附接到操纵基座或另一附接设备或待操纵的物体的第一保持力；根据本发明的第二磁体位于附接设备的第二端，第二磁体设置成产生使附接设备附接到操纵基座或另一附接设备或待操纵物体的第二保持力；以及控制装置，用于控制第一磁体和第二磁体产生的保持力。

附接设备可具有一个、两个或更多个可控磁体。附接设备也可具有一个或多个其它保持装置。另一保持装置可例如是一些机械保持装置，例如夹子、吸杯或钳子。附接设备可例如具有一个磁体和一个其它保持装置。典型地，附接设备具有至少两个这样的保持装置，其保持力能够受控。另一保持装置本身公知，所以对它们的运行本文不作进一步描述。

在本发明的实施例中，控制装置被设置成使得第一磁体和第二磁体是单独可控制的。在本发明的实施例中，第二磁体由附接设备的杆或开关手动地控制或远程地控制。在本发明的一个实施例中，磁体中的一个手动地控制，一个自动地控制。因此相同的附接设备适合不同的使用目的和情形。

在本发明的实施例中，第一磁体与第二磁体之间设置与磁通隔离的绝缘体，例如由玻璃纤维或其它隔离磁通的材料制造的板。其它合适的材料可例如是铝、塑料、耐酸钢和玻璃。因此一个磁体的运行不会扰乱另一磁体的运行。

在本发明的实施例中，磁体被隔离成防水的。在一实施例中，磁体被浇铸到合适的硬化材料中，例如聚酯树脂。有时防水很重要，因为操纵常常使用液体，液体可另外引起电器件的短路。

在本发明的实施例中，根据本发明的附接设备在水下使用。在本发明的实施例中，整个附接设备被隔离成防水的。根据本发明的防水的附接设备（尤其是那些防水的并可远程使用的）特别适合在水下操纵。

在本发明的实施例中，在附接设备中，控制装置包括以受控方式从电源引导电流到第一和/或第二磁体、以便控制其运行的装置。

在本发明的实施例中，控制装置包括：电源，例如电池；以及从电源引导电流到第一和/或第二磁体的装置。换言之，附接设备因此具有其自己的电源，例如电池。

在本发明的实施例中，附接设备包括用于接收控制装置的控制信号的无线接收器。根据本发明的配置因此包括无线发射器。当使用无线附接设备时，可避免电线。在本发明的实施例中，附接设备包括用于传送信息的无线发射器，这些信息例如是附接设备的运转数据、温度、磁体的分离等从附接设备例如传送到附接设备外的控制单元的数据。

在根据本发明的实施例中，附接设备的控制装置包括无线接收器和/或发射器，以便传送控制数据。

在根据本发明的实施例中，附接设备在通常使用中完全无线运行。换言之，附接设备所需要的电被无线充电，数据传送到附接设备并从附接设备传送以无线方式执行。

在本发明的实施例中，附接设备的控制装置包括用于附接设备的电磁体的控制设备。

在本发明的实施例中，附接设备的至少一端包括机械附接装置，例如钩、销钉、螺栓或钉。第一磁体或第二磁体可因此被设置成移动所述机械附接装置。机械附接装置也可手动移动。这样的附接设备可设置成附加到操纵基座或由任一材料、也可以是非磁材料制造的待操纵物体。

机械附接装置也可用作运动限制器或限制开关。自动控制该配置可设置成将所述限制器或限制开关准确地放置在待操纵物体的期望位置。机械限制器或限制开关可例如放置在待操纵物体的边缘上的预期位置。当这样的限制器或限制开关就位时，待操纵的物体根据它们易于正确地放置。

在本发明的实施例中，附接设备包括框架，在框架的不同端部附接第一保持装置和第二保持装置，例如磁体。框架可例如为管状或立方体。

在本发明的实施例中，附接设备由不锈钢制造，另一实施例由玻璃纤维制造。

在本发明的实施例中，附接设备的框架包括根据需要选择其长度的装置。框架可例如是伸缩的。框架可具有锁定设备，例如夹子，用于按照期望锁定附接设备的长度。长度的锁定也可用永磁体完成。因此相同的附接设备适合不同的使用目的和情形。

在本发明的实施例中，附接设备的框架包括将其弯曲到期望的位置的装置。框架可例如由两部分组成，它们用铰接件或接头（例如用球窝接头）结合在一起。框架可具有锁定设备，例如夹子，用于根据需要锁定位置。位置的锁定也可用永磁体完成。因此相同的附接设备适合不同的使用目的和情形。

在本发明的实施例中，附接设备的框架包括若干液压缸，例如框架的每个边角有一个液压缸。磁体阀等可用来控制液压流体进入缸的通路。当流体能够流动时，液压缸的长度可改变。如果所有液压缸的长度改变相同的量，则框架的长度改变，但是附接设备的端部（其保持设备）不会相对于彼此翻转。另一方面，如果液压缸的长度以不同的方式改变，则附接设备弯曲。换言之，附接设备的端部（其保持装置）相对于彼此翻转。通过关闭磁体阀等，阀能够锁定就位。

根据本发明的附接配置包括：至少一个根据本发明的附接设备；产生附接设备的磁体的控制信号的控制单元；以及将控制信号传送到附接设备的控制装置的数据传送设备。

根据本发明的一个或多个附接设备可用于将待操纵的物体附接到操纵基座。配置包括控制单元，例如可编程计算机及其产生到附接设备的磁体的控制信号的用户界面。控制单元可与附接设备分离。配置还包括用于将控制信号传送到附接设备的控制装置的数据传送设备。数据传送设备可以是无线的，它们可使用一些已知的数据传送方法，例如无线电、光、声音等。

配置的一些实施例包括机器人或相应的不可编程设备，其包括将附接设备放置在例如操纵基座上或附接到其它附接设备的期望位置的装置。

机加工的金属板或其它磁性物质可例如用作操纵基座。系统本身也可用作其自己的操纵基座，即系统可从自身组装操纵基座。夹具也可在没有特别的操纵基座的情况下完全组装。

根据本发明的配置可具有充电设备，当附接设备不进行附接操纵时将附接设备连接到该充电设备。因此附接设备具有必要的装置，例如实现无线充电的连接器和电缆或装置，借助这些装置电源可连接至附接设备。当使用无线附接设备时，可避免电线。

根据本发明的充电设备也可设置成用作附接设备的停驻设备。

在根据本发明的附接物体的典型的方法中，根据本发明的附接设备借助磁体产生的保持力附接到物体。

在本发明的实施例中，滑块相对于外壳和芯部移动，以便关闭和打开磁通的回路，即以便改变保持位置与打开位置之间磁体的状态，当磁通的回路闭合时，即当磁体处于保持位置时，滑块用第一永磁体的磁场与外壳及芯部关联地保持，以及当需要时，第一永磁体提供的磁通因与电磁体产生磁场而至少部分地断开，以便改变磁体的状态到打开位置。

在本发明的实施例中，用至少一个弹簧产生作用力，当第一永磁铁产生的磁通因电磁体产生的磁场充分削弱时，该作用力努力地使滑块与外壳及芯部机械地分离。

在本发明的实施例中，滑块相对于磁体的剩余部分的运动用传感器监控，如果当磁体处于保持位置时检测到运动，则磁体的保持力通过给电磁体线圈更多电流而增大。

当磁体应处于保持位置时，如果滑块努力地移动，给出信息到处理器的传感器可放置在可移动滑块中，例如在背板中，在保持位置，相对于磁体的剩余部分移动的滑块将表示磁体在分离。因此处理器可通过沿合适的方向给线圈更多电流而增大磁体的保持力，这加强了磁通。这样主动监控保持和按照需要增大强度是很重要的，以便系统可靠。关于磁体的保持或分离的信息可传送给用户或磁体所属的系统。例如在焊接、切割和相应的情形时，需要关于保持的实时信息。因此对不同紧固状态的实时监控（例如用在激光焊接中的那些）变得可能。

通过本发明，例如机器人等操纵机器可为自身组装所需形状的提升设备，以从根据本发明的附接设备处理物体并且可以附加部件。

在本发明的一个实施例中，磁体（即，其可移动滑块）随着电流脉冲引导进入线圈而在保持位置与打开位置之间引导。脉冲的持续时间可例如为约半秒或0.1-1秒。

在保持位置，电流脉冲将磁通断开到弹簧使滑块移动远离磁体的剩余部分并因此打开磁通的闭路的程度。磁体因此移动到打开位置。用反向的脉冲使打开位置改变到保持位置，这样增大磁通，使得滑块关联磁体的剩余部分移动，由此再次关闭磁通的回路。

磁体部件的移动例如借助处理器以受控方式通过给线圈例如PWM信号（脉宽调制）来控制。控制也可通过改变电流的电平发生。例如具有10秒总持续时间的脉冲在有信号时可由0.5秒部分组成，在没有信号时由0.1秒部分组成。

本发明的不同实施例适合关联各种物质和操纵方法使用。本发明可用于例如形成斜边、火焰切割、激光切割、水切割、等离子切割、管切割、焊接、打磨、机加工、冲压、喷涂、喷砂、去毛刺、钻孔以及用于临时地相互附接部件。

通过本发明，待操纵的物体附接到其基座可简单地自动进行。可以对机器人编程，以将附接设备放置在操纵基座上的期望位置。机器人和自动机构的程序编制和设计不是本申请的目的，因此本文不进一步讨论。

合适的磁体的尺寸和需要的电流以及材料可以针对各种情形单独选择。例如在一些情况下，如果退磁不是目的，则必须小心永磁体不会被退磁。

磁体的永磁部件可由不同磁性材料实施，例如AINiCo，所谓的稀土磁体，例如钕磁体（即NdFeB、NIB或Neo磁体），或陶瓷磁性材料。例如，AINiCo磁性材料是合适的作为可退磁和重新磁化的磁性材料。AINiCo是金属合金，其由铝（Al）、镍（Ni）和钴（Co）制造。另外合金中可以是铁、铜和钛。典型的合金比为：8-12%的Al，15-26%的Ni，5-24%的Co，最大6%的Cu和1%的Ti，剩余的是Fe。例如，NdFeB和/或陶瓷磁性材料可被用作永磁材料。钕磁体是稀土磁体、钕、铁与硼的合金。陶瓷磁体是用粉末冶金法制造的磁体，其具有大量的金属氧化物。例如，陶瓷铁素体是铁磁性陶瓷材料，其具有氧化铁、硼和钡或锶或钼。一些合适的磁性材料的示例是AINiCo5、NdFeB40MGOe和陶瓷8。第一永磁体有利地由钕制造，第二永磁体由AINiCo材料制造。

根据使用的磁性材料和当时的需要，磁夹的外部尺寸变化。滑块可例如形成为柱形。柱形滑块的直径例如可小于200mm、小于100mm、小于50mm、25-200mm、25或50-100mm。滑块的高度例如可小于100mm或小于50mm或小于10mm或25-100mm或1-25mm或0.5-3mm。为了改进保持，滑块的直径可例如比芯部大10-30%。

根据本发明的附接设备可视为根据本发明的具有可控电源的磁体的一个实施例。在有利的实施例中，磁体通过相对于彼此移动磁体的部件而部分机械地断开和开启。根据本发明的磁体具有滑块，滑块包括永磁体部件，其设置成可相对于磁体的剩余部分移动，滑块可设置成至少部分位于线圈内。一个或多个弹簧可以上描述的方式设置在可移动滑块与磁体的其它部件之间。

在本发明的实施例中，磁体被用作所谓的双稳态磁体。打开及关闭双稳态磁体只需要少量能量。双稳态磁体无需使用电能就能够保持开启和断开。因此根据本发明的配置可用来减少过程中消耗的电能的量。

在本发明的实施例中，磁体用作电控缓冲器，其可同时也用来产生能量。线圈的磁场可用来使线圈内移动的滑块的运动减速。如果例如包括钕的滑块在线圈内移动，则线圈产生电流。因此这是产生电能的发电机。

根据本发明的磁体可用于沿金属表面移动的应用。这样的应用的示例例如是洗涤船舶的底部的装置，以及各种其它机器人，例如焊接和喷涂机器人。在这些应用中，设备沿金属表面移动，因此它们需要强有力的牢牢保持的磁体。这种磁体有利地也能够用少量能量控制。

根据本发明的磁体也可用于至少在打开位置与关闭位置之间控制电磁阀和磁闩。根据现有的科技的电磁阀和磁闩需要保持它们开启或断开的能量，而根据本发明的实施例仅需要用于改变状态的能量。

根据本发明的磁体可用于控制移动，因为滑块设置成移动。该可移动滑块可利用小脉冲移动，由此释放弹簧，并产生移动，其总是保持在极端位置以等候新的脉冲。

根据本发明的磁体可用于使物体退磁。这是通过将磁体放置成接触待退磁的物体以及将电流供给到电磁体而进行的。滑块典型地在退磁过程的期间内被锁定。

根据本发明的磁体/附接设备也可以固定方式、换言之无需磁体地附接到一些物体。附接方式可例如是固定螺钉连接或利用卡合产生的卡口连接，附接目标可例如是提升设备、夹具或防火门。也可使用借助电产生附接，还可以借助液压或高压空气产生附接。也可以利用第二磁体附接。附接也能采用压接连接来进行。尤其当用导体供电时，使用磁体/附接设备的固定附接。在需要为磁体的电池充电的情形，不同的快速附接方法可被证明实用。

在本发明的实施例中，附接设备用于提升金属部件（例如金属板），形成堆叠。

附图说明

以下参照附图更详细地描述本发明，其中

图1示出根据本发明的附接设备，

图2示出拆开的图1的附接设备，

图3示出根据本发明的第二附接设备，图4示出拆开的图3的附接设备，

图5示出根据本发明的打开的磁体，

图6a示出根据本发明的第三附接设备的细节的部分截面，

图6b示出根据本发明的第四附接设备的细节的部分截面，

图7a、7b和7c示出根据本发明的附接设备中的磁通的模拟图，

图8示出根据本发明的配置，

图9示出根据本发明的附接设备，在此附接两个杆钳（lever plier），

图10示出根据本发明的附接设备的充电架，

图11显示操纵站，

图12示出根据本发明的第二磁体，

图13示出拆开的图12的磁体，

图14示出图12的磁体处于保持位置的截面，以及

图15示出图12的磁体处于打开位置的截面。

具体实施方式

为清楚起见，在不同的实施例中，相同附图标记用于至少一些相应的部件。

在图1和图2中所示的主要柱形地形成的附接设备10的中间，具有由例如玻璃纤维或一些其它材料等合适的材料制造的框架3，这些材料允许RF信号穿过。如果附接设备的控制信号是RF信号以外的某物，例如光，则框架的材料可以是适合该目标的一些其它材料。附接设备的其它部分被支撑在框架上或它们被设置在其内或利用螺钉结合在一起。在设备10的下边缘，具有第一磁体8，其旨在将设备10附接到操纵基座。在设备10的上边缘具有第二磁体1，第二磁体1的结构对应第一磁体8，第二磁体用于将设备10附接到待操纵的物体。

磁体1包括外壳19与芯部22，外壳19与芯部22之间设置电磁体部件11，即电磁体。电磁体11的线圈在图中非常示意性地以虚线12绘制。电池6和两个电路板2、7被设置在框架3内，位于第一磁体和第二磁体之间。框架3具有能够打开的维护活板门5，其通入框架，从而例如能够更换电池6。发光二极管灯也通过框架设置，其可用来指示例如电池6的充电状态或电池是否在充电。发光二极管也可用来指示例如第一磁体或第二磁体是否开启或断开。

在下部电路板、即第一电路板7中，具有例如电磁体11的控制电子设备、温度计、和电池6的充电设备。在上部电路板、即第二电路板2中，具有在附接设备10与附接设备以外的控制单元之间传送控制信息和操作信息的无线电发射器/接收器。

图3和图4示出附接设备10，其形状主要是立方体或直角棱镜形。上磁体1用附接螺钉13附接到设备的剩余部分。下磁体8用附接螺钉14附接到设备的剩余部分。上磁体1与下磁体8之间有框架3。框架3内设置支撑结构的连接管15，借此上磁体1连接至下磁体8。除了其它部件以外，电路板2放置在连接管之间，位于所谓的框架部中。设备需要的电部件（例如选择开关16）附接到电路板2，通过电部件可手动地控制附接设备10的切换操作。利用选择开关16，磁体1和8可例如开启和断开。它们可另外用来给出断开附接设备10或触发断开的附接设备10的命令。选择开关16可具有一个或多个发光二极管指示器，可从这些发光二极管指示器看到关于磁体状态的不同信息，例如“打开”或“关闭”或“系统故障”。电池7也附接到电路板2和利用充电设备为电池带来充电电流的充电连接器17。充电连接器17例如也可以是条式的。框架3形成有开口18，以用于选择开关16。框架中害具有充电连接器17的开口（图中未示）。

其中，通信所需的部件（例如RF发射机和接收器、监控磁体状态的传感器和处理器，管理其中数据通信的软件，运转的中断和报警）也附接到电路板2。通信可以是例如与控制附接设备10的设备（即所谓的接口）直接进行的双向通信，或向另一附接设备和/或接口转发信息。运转的中断可例如由磁体1或8的状态、温度或电池的充电程度变差或其它异常引起。运转的中断可例如设定为控制附接设备的程序的极限值，超过极限值将引起中断。

图5示出拆开的根据本发明的磁体8。例如图3和图4中所示的下磁体8可具有图5中所示的结构。图3和图4中的上磁体1可具有相应的结构。磁体的滑块30包括附接在一起的背板23、钕磁体24和前板25。推板的附接螺钉26将推板27附加到背板23。限位螺钉31使磁体8的部件保持在一起。滑块设置成可相对于磁体8的剩余部分移动。当滑块在下部位置时，其部分安放在电磁体的线圈29内。推力弹簧32设置成围绕限位螺钉31，使得它们努力地向上推动滑块30，即远离线圈29和芯部22。推力弹簧32由此帮助线圈29断开磁体8并保持磁体8断开。例如如果线圈29未完全地断开磁体8，而推力弹簧32已经能够将滑块30推离，则磁体通过这些部件之间的配合而断开。推板27使滑块30对中就位并将弹簧32的推力传递到滑块。

图5的磁体8所抓住的物体抵靠磁体8的下表面放置。黄铜板20和21设置在磁体的外壳19内的底部，芯部22位于它们之间。芯部22通过最外部的黄铜板20附接到外壳19，使得磁体8不具有运动部件，这能够从外部看到。较小的黄铜板21附接到芯部22，从而磁体的下表面是平的。在其下部位置，滑块30接触芯部22，由此磁通能够穿过而到达待抓住的物体。当滑块30被向上提升时，磁通到达待抓住的物体的通路被阻止。下磁体的外壳19用作传导磁通的部件。相应地，图3和图4中看到的上磁体的外壳47用作传导上磁体1的磁通的部件。黄铜板20和21隔离磁通，使得其不能从外壳19泄漏到滑块30。在外壳19的下边缘具有斜边28，其旨在接触待抓住的物体。斜边28引导磁通，以便获得更大的保持力并增大磁体的表面附着。因此，由于斜边28的存在，磁体与薄板也很好地保持。

前板25向底部变窄。因此滑块30被缩窄，即成锥形。较大的线圈29可设置成围绕缩窄的滑块30。较大的线圈29可以利用较大的效应，从而可反过来使用较大的永磁体，例如钕磁体24。借助缩窄的滑块，因此获得比没有缩窄时更大的保持力。

图6a示出根据本发明的第三附接设备的细节的部分截面。图6b示出根据本发明的第四附接设备的细节的部分截面。在图6a和图6b中，磁体将要抓住的物体33被绘出成可以看到。图中可看到背板23、外壳19、钕磁体24、前板25、电磁线圈29和芯部22。附接在一起的背板23、钕磁体24和前板25形成可移动滑块30。图6a与图6b之间的区别在于，滑块30的表面和磁体的剩余部分（即图中的外壳19）的接触点34在图6b中是竖向的，即沿滑块的移动方向。在图6a中，接触点34的相应表面相对于滑块30的运动方向倾斜。通过图6b的解决方案，磁通回路的打开和关闭在一些情形下更为高效。

图7a、图7b和图7c示出根据本发明的附接设备的磁体8的磁通的模拟图。图7a示出当滑块30处于下部位置时、即磁体处于保持位置的模拟模型。图7b中的情形与图7a相同，但是在图中用线绘制出磁通的模拟通路。在图7c中，滑块30被提升而远离磁体的剩余部分、即外壳19。磁体因此处于打开位置。从图中能够看到磁通的通路在打开位置如何中断。

图8示出根据本发明的使待操纵的物体附接到操纵基座的配置。该配置包括：控制单元、即接口35；和根据本发明的三个相同的附接设备10、10'以及10"。控制单元35从控制系统（图中未示）向附接设备传送信息。控制单元具有所谓的I/O入口，其可用5V、12V或24V电压控制。控制系统可以是机器人（见图12）、焊接设备、切割设备或其它相应的可编程的设备。在程序中，其可在控制单元35的处理器上运行，其被预先限定当一定I/O命令到达时应完成什么。I/O可例如是8、16、32或64位。

机器人例如向控制单元给出命令[32]。其例如可以表示“打开附接设备的上磁体”。控制单元的入口端口读取命令[32]。附接设备10的上磁体的MAC地址是54321的信息已被预先编程到软件中。因此控制单元发送命令[32]到地址54321。附接设备10中的处理器的软件知道当命令[32]到达时，上磁体应打开。系统中的附接设备可以是相同的。只是它们的MAC地址是专用的。附接设备的MAC地址可用控制单元编程，所以只要附接设备被编程到系统中，任一可用附接设备10、10'或10"均可接收命令。因此，即使附接设备之一未使用，机器人中的程序也无需改变。系统中可同时具有若干、甚至数百个立方体。

帮助抓住待操纵物体33的各种工具可连接至根据本发明的附接设备10。图9示出根据本发明的附接设备10，在此附接两个杆钳39。

图10示出根据本发明的附接设备的充电架40，其具有用于附接设备的六个位置41。当不需要时，附接设备11被存放在充电架中。该架具有充电设备（图中未示），其具有适合附接设备10的充电装置，例如适合图3和图4中看到的充电连接器17的连接器。该架中的附接设备10的电池可因此充电。当被安置在该架中时，附接设备的位置的边缘42有利地也定位该立方体。

图11示出机器人43的操纵位置，其中使用根据本发明的配置。操纵位置具有十八个附接设备10和它们的充电架40，充电架40放置在工具架44中。金属操纵表面45是空置的。机器人具有磁性工具46，利用磁性工具46从充电架40取得附接设备并将它们放置在操纵表面45上。当从附接设备10组装期望的夹具时，将待操纵的物体放置在夹具中，改变工具并开始操纵。

本发明的实施例的操作可例如描述如下。基于利用附接设备10的电路板2上的处理器来执行的软件，期望量级的电流被引导到线圈29。当电流沿一定方向引导至线圈时，线圈产生的磁场削弱永磁铁24的磁场。在一定强度的磁场处，可移动滑块30移动远离磁体的剩余部分。例如当弹簧32具有推动滑块30远离框架的力量时，发生分离，进入打开位置。所以磁通不能通过，磁力减弱，磁体断开，即磁体的保持关闭。当下磁体8的保持断开时，其能够被放置在金属的操纵表面45上或另一附接设备上。此后电流沿保持被分离时的反方向供给到线圈29。因此沿线圈的方向引导电流，这加强了永磁铁24的磁场。现在线圈的磁场开始朝向其拉动永磁体部件24。最终，例如当磁场比弹簧32的回弹系数更强时，滑块30开始向保持位置移动。最后，当力充分增大时，磁通的回路再次闭合。因此磁体接受更多保持力。永磁体部件24可例如是钕磁体。

本发明的实施例的机器人控制该配置的操作可描述如下。控制单元35从机器人43接收命令“打开附接设备10的上磁体1”。控制单元35向附接设备10传送信息。附接设备10接收信息并根据命令打开上磁体1。当上磁体打开附接设备10时，依次向控制单元35发送信息、观察该信息以及将将要由机器人43读取的该信息转发到控制单元的I/O端口：“附接设备10的上磁体1打开”。机器人可因此证实已经收到信息，命令已经实现。

本发明的机器人控制配置的操作的另一实施例可描述如下。控制单元35从机器人43接收命令“打开附接设备10的上磁体1”。控制单元35向附接设备10传送信息。如果附接设备10在一定时间框架内不响应信息，则控制单元35再次尝试。如果附接设备10仍然不应答，则控制单元35给出转发命令。控制单元35在其内存中具有关于系统使用哪个附接设备的信息，其请求最近的其它附接设备转发该信息。现在附接设备10'接收请求以转发信息并将信息转发到附接设备10。附接设备10打开其上磁体并响应附接设备10'的“附接设备10的上磁体1打开”。附接设备10'将信息转发到控制单元35，控制单元35将其转发机器人43。因此信息已被接收，命令已被获知。系统像这样自己运行，因此用户不需要单独观察信息被接收。系统的任何附接设备可用作向系统中的任一其它附接设备的发射器。还可以在附接设备的处理器中将相应的程序编写到控制单元35中，由此附接设备自身可用作其他的控制器，无需单独的控制单元35。

图12示出根据本发明的实施例的磁体，图13示出拆开的相同的磁体。磁体8包括外壳19和芯部22，以及设置成相对于它们可移动的滑块30。滑块30包括附接在一起的背板23、钕磁体24和前板25。芯部22包括AINiCo磁体（图12和图13看不到），其设置成使得AINiCo磁体和钕磁体24的名称不同的磁极彼此相对。

推板的附接螺钉26将推板27附加到背板23。推板27设置成与滑动套筒51关联，使得滑块30能够根据滑动套筒51的控制而移动。滑块30因此设置成相对于磁体8的剩余部分是可移动的。当滑块30处于下部位置时，其部分地安放在电磁体的线圈29内。推力弹簧32设置成围绕滑动套筒51，使得它们努力地向上推动滑块30，即远离线圈29、芯部22和外壳19。由此推力弹簧32帮助线圈29断开磁体8并保持磁体8断开。例如，如果线圈29不完全断开磁体8，而推力弹簧32能够将滑块30推远，则磁体8通过这些部件之间的协作而断开。推板27使滑块30对中就位并将弹簧32的推力传递到滑块30。

磁体8包括后板53，其同时用作磁体8的附接板。螺钉52经由滑动套筒51使磁体8的部件保持在一起。螺钉52附接到滑动套筒51的端部。平台板54安装在后板53与外壳19之间。电磁体所需的控制电子设备集成到电路板55。

图12中的磁体8所抓住的物体抵靠磁体8的下表面放置。在其下部位置，滑块30接触外壳19和芯部22，由此磁通能够经过到待抓住的物体。当滑块30被向上提升时，磁通到待抓住的物体的通路被阻止。磁体的外壳19和芯部22用作引导磁通的部件。

图12中所示的磁体8例如可用附接螺钉56附接到操纵基座或另一相应的物体。

图12中所示的磁体的操作原理借助图14和图15中的磁体的截面更详细地呈现。图14示出磁体处于保持位置，图15处于打开位置。

在磁体8的保持位置，滑块30处于下部位置。因此滑块30的背板23接触外壳19，前板25接触芯部22。钕磁体附接在背板23与前板25之间。滑块30利用永磁力保持接触外壳19和芯部22，从而维持磁体8内的磁通的闭路的部件。磁体所附接的物体33构成磁通的闭路的部件，其位于磁体8的外部。外壳19和芯部22的接触物体33的部件构成磁体8名称不同的磁极。芯部22包含AINiCo磁体57。

当磁体8设置在打开位置时，滑块30处于上部位置。滑块30因此与外壳19和芯部22分离，因此磁通的回路不再闭合。

图中仅示出根据本发明的几个优选实施例。关于本发明的主要构思的重要性较次级的因素、公知的或对于本领域的技术人员明显的因素（例如本发明可能需要的电缆、数据通信设备或支撑结构）未在图中单独示出。对本领域技术人员明显的是，本发明并不仅仅局限于上述示例，而是本发明可在以下提出的权利要求书的范围内变化。从属权利要求呈现本发明的一些可能的实施例，它们本身不能被视为限制本发明的保护范围。

Claims (21)

1.一种磁体，包括：

第一永磁体，用于形成磁场，以及

外壳和芯部，所述外壳和所述芯部被设置成将磁通引导到待抓住的物体；

其特征在于，所述磁体包括：

滑块，所述滑块设置成相对于所述外壳和所述芯部是可移动的，所述滑块包括所述第一永磁铁，以及

电磁体，用于移动所述滑块。

2.根据权利要求1所述的磁体，其特征在于，所述滑块包括第一滑块部和第二滑块部，所述第一永磁铁被附接在所述第一滑块部与所述第二滑块部之间。

3.根据权利要求2所述的磁体，其特征在于，所述滑块被设置成可移动的，使得在所述磁体的保持位置，所述第一滑块部接触所述外壳，而所述第二滑块部接触所述芯部。

4.根据前述权利要求中任一项所述的磁体，其特征在于，所述电磁体的线圈被设置成至少部分地围绕所述芯部。

5.根据前述权利要求中任一项所述的磁体，其特征在于，所述芯部包括第二永磁铁，所述第二永磁铁被设置成使得所述第一永磁铁和所述第二永磁铁的名称不同的磁极彼此相对。

6.根据前述权利要求中任一项所述的磁体，其特征在于，所述磁体包括至少一个弹簧，所述弹簧被设置成当由所述第一永磁铁产生的磁通因所述电磁体产生的磁场而被充分削弱时，所述弹簧使所述滑块与所述外壳及所述芯部机械地分离。

7.根据前述权利要求中任一项所述的磁体，其特征在于，所述磁体包括至少一个滑动套管，所述滑动套管被设置成控制所述滑块的运动。

8.根据前述权利要求中任一项所述的磁体，其特征在于，所述滑块的将要位于所述电磁体的线圈内的部件具有缩窄的形状。

9.根据前述权利要求中任一项所述的磁体，其特征在于，所述外壳的将要接触待抓住的物体的边缘被形成为斜边而更薄。

10.根据前述权利要求中任一项所述的磁体，其特征在于，所述磁体包括用于控制由所述电磁体产生的磁场的控制装置。

11.根据权利要求10所述的磁体，其特征在于，所述控制装置包括：电源，例如电池；以及用于以受控方式从所述电源引导电流到所述电磁体以控制所述电磁体的运行的装置。

12.根据权利要求10或11所述的磁体，其特征在于，所述磁体包括用于接收所述控制装置的控制信号的无线接收器。

13.一种附接设备，其特征在于，所述附接设备包括：

至少一个根据前述权利要求中任一项所述的磁体，所述磁体被设置成产生保持力，以及

控制装置，用于控制由所述磁体产生的保持力。

14.根据权利要求13所述的磁体，其特征在于，所述控制装置被设置成控制由所述磁体的电磁体产生的磁场。

15.根据权利要求13或14所述的附接设备，其特征在于，所述控制装置被设置成使得所述磁体是能够单独控制的。

16.一种附接设备，包括：

第一磁体，位于所述附接设备的第一端，所述第一磁体被设置成产生用于将所述附接设备附接到操纵基座或另一附接设备或待操纵的物体的第一保持力，

第二磁体，位于所述附接设备的第二端，所述第二磁体被设置成产生用于将所述附接设备附接到操纵基座或另一附接设备或待操纵的物体的第二保持力，

控制装置，用于控制由所述第一磁体和所述第二磁体产生的保持力，

其特征在于，所述第一磁体和/或所述第二磁体是根据前述权利要求1-12中任一项所述的磁体。

17.一种附接配置，其特征在于，所述配置包括：

至少一个根据前述权利要求13-15中任一项所述的附接设备，

控制单元，产生用于所述附接设备的磁体的控制信号，以及

数据传送设备，用于将所述控制信号传送到所述附接设备的控制装置。

18.一种用于附接物体的方法，其特征在于，所述方法包括：

借助磁体产生的保持力将根据前述权利要求13-15中任一项所述的附接设备附接到物体。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于：

相对于外壳和芯部移动滑块，以便闭合和打开磁通的回路，也就是以便改变所述磁体的在保持位置与打开位置之间的状态，

当所述磁通的回路闭合时，即所述磁体处于保持位置时，利用所述第一永磁体的磁场使所述滑块与所述外壳及所述芯部保持关联，以及

当需要时，通过利用所述电磁体产生磁场，至少部分地断开由所述第一永磁体提供的磁通，以便将所述磁体的状态改变为打开位置。

20.根据权利要求18或19所述的方法，其特征在于：

利用至少一个弹簧产生力，当由所述第一永磁铁产生的磁通因由所述电磁体产生的磁场而被充分削弱时，所述力努力地使所述滑块与所述外壳及所述芯部机械地分离。

21.根据前述权利要求18-20中任一项所述的方法，其特征在于，

利用传感器监控所述滑块相对于所述磁体的剩余部分的运动，如果当所述磁体处于保持位置时检测到运动，则通过向所述电磁体的线圈供给更多电流来增大所述磁体的保持力。

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