CN107263521A - 具有自动调整和适应功能的磁力吸盘总成 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有自动调整和适应功能的磁力吸盘总成，能够自动适应工件吸附面，包括吸拿装置、驱动装置和脱件装置；脱件装置包括后脱件板、后固定板及前后板连接杆；驱动装置直接固定在脱件装置上，两者之间不存在相对运动，两个装置直接固定到机械手上；吸拿装置由多个执行单元和固定板组成；通过驱动装置驱动吸拿装置拿取和卸下工件。该磁力吸盘总成包括多个独立吸盘，在遇到不规则或不平整工件吸附面时，吸拿装置就会根据工件吸附面的高低进行自适应，能够增减吸盘与吸附面(平面，凸面、凹面等不规则面)的接触面积，从而提高或降低吸附力，能够吸附镂空大而多、有凸起边缘或突出点的工件，确保了更大面积的吸附，实现了自适应功能。
Description
技术领域
本发明属于工业自动化领域，具体而言，涉及一种具有自动调整和适应功能的磁力吸盘总成。
背景技术
汽车工业生产、机床工业生产及其他工业品的生产中会用到不规则金属工件。在自动化生产过程中，金属工件的抓取和卸下由机械自主完成。金属工件可分为有磁性金属材料和无磁性金属材料。对于无磁性金属材料可采用气动或电动手爪实现金属工件搬运，对于有磁性技术材料可以采用磁力吸盘进行工件的搬运。在实际生产中，根据搬运的需求不同，工件通常会被拿高、拿低及翻转等操作。虽然这种复杂的动作可以通过电机、气动及控制系统轻松实现，然而要想进一步提高生产效率，解决拿取金属工件的牢固程度是关键因素。
在自动化生产线中，有相当一部分工件是采用气动机械手爪拿取的。采用这种方式工件不易脱落，稳定性相对较好，但是遇到气源中断或电源中断时，气动机械手爪抓取的工件发生脱落也是在所难免的。另外，采用气动机械手进行拿取的工作效率偏低，尤其是遇到工件摆放有叠加需求的场合时，机械手爪的使用会有一定的局限性；对于经常需要更换工件型号的生产线来说，切换时间会影响生产的节拍。导致产能和生产效率降低。
吸盘通常用于吸取一般不能夹持或卡持的工件或元器件。吸盘一般分为真空吸盘和磁力吸盘。真空吸盘通常用于吸附较为规则的器件，如玻璃、电子器件、食品包装、环形器件等。而磁力吸盘通常用于吸取有磁性(铁、钴、镍等)可吸取的材质。磁力吸盘通常可分为电磁吸盘和永磁吸盘。电磁吸盘是倚靠线圈通电或断电来控制对工件的吸附和放下，永磁吸盘是靠磁块与工件的距离来控制拿取或卸下。无论是电磁块还是永磁磁块都具有极性，磁力吸盘通常也为平面或标准的弧形面。因此，通常的吸取工件也为标准或规则的工件，如遇到不规则或吸附面镂空大的工件，无论是真空吸盘或磁力吸盘在吸拿时，都会出现脱落等现象。
磁力吸盘的吸附力除了与自身的磁通量有关，还与工件实际可吸附面的接触面积有关。实际可吸附面积是指工件面与磁力吸盘的实际接触面积。当工件可吸附表面出现高低不平，有突出边缘或突出点，或有较大的孔时，磁力吸盘的可吸附面积就会减少，吸附面积减少导致吸附力的降低，最终导致工件吸附力降低，严重的情况下工件会脱落。
因此，目前迫切需要出现一种新的磁力吸盘，其能够解决镂空大而多、或者有凸起边缘或突出点的工件的拿取、吸附问题。
发明内容
本发明旨在提供一种具有自动调整和适应功能的磁力吸盘总成，能够增减吸盘与吸附面(平面，凸面、凹面等不规则面)的接触面积，从而提高或降低吸附力，能够吸附镂空大而多、以及有凸起边缘或突出点的工件。
为实现上述目的，本发明提供了一种具有自动调整和适应功能的磁力吸盘总成，其包括多个独立吸盘，能够自适应工件的吸附面，包括吸拿装置、驱动装置和脱件装置；其中，脱件装置包括后脱件板、后固定板及前后板连接杆；驱动装置直接固定在脱件装置上，两者之间不存在相对运动，且两个装置直接固定到机械手上；吸拿装置由多个执行单元和固定板组成；通过驱动装置驱动吸拿装置前进，进行拿取工件和卸下工件。
进一步地，脱件板具有磁块过孔，当磁块伸出过脱件板的磁块过孔时，磁块与工件的吸附面接触实现吸附，当磁块退回到脱件板以后时，卸下工件。
进一步地，驱动装置包括驱动源及连接杆；驱动装置通过连接杆与吸拿装置的吸拿固定板连接。驱动源驱动连接杆实现伸缩的动作，从而带动吸拿固定板的伸缩，进而驱动吸拿装置实现工件的吸附和卸下；驱动的终点位置为工件的吸附面。
进一步地，多个执行单元包括磁块、磁块伸缩体、气源引入口及气源。
进一步地，磁块伸缩体包含连接轴、外缸体以及位于两者之间的粘度密封油脂；执行单元中的磁块与磁块伸缩体中的连接轴连接，连接轴以活塞方式与外缸体配合，并在连接轴与外缸体中间注入粘度密封油脂；外缸体与气源引入口之间进行密封并引入气源。
进一步地，气源通过气源入口与磁块伸缩体连接，从而倚靠气源驱动连接轴伸出。
进一步地，磁块伸缩体在吸取工件时的位置由磁块与工件吸附面的位置决定；卸下工件时，磁块伸缩体中的连接轴的伸出量最长。
进一步地，气源通入的压力为0.2～0.5MPa之间。
进一步地，驱动装置可为直线运动驱动源；优选为气缸、电缸或油缸。
进一步地，脱件装置为非磁性材料。
本发明的有益效果：本发明提供的磁力吸盘总成由于包括多个独立的吸盘(单个执行单元)，在遇到具有不规则或不平整的工件吸附面时，吸拿装置就会根据工件吸附面的高低进行自适应，具体表现形式为，每个执行单元的吸附具有根据工件表面的平整度不同来实现自动调整的功能。当执行单元与工件的凸起的表面位置接触时，则执行单元的伸出量小。当执行单元与工件凹陷的表面位置接触时，执行单元伸出量大。由于执行单元自身存在可以伸缩的功能，从而保证了磁力吸盘总成在吸拿工件过程中，可以更大面积的与工件表面接触吸拿，使工作过程中对于工件的平面，凸面、凹面都有吸附，从而提高了吸附力；也实现了能够吸附镂空大而多、以及有凸起边缘或突出点的工件，可以灵活地增减吸盘总成与吸附面(平面，凸面、凹面等不规则面)的接触面积，从而提高或降低吸附力，实现了一种自适应功能。
附图说明
图1是本发明的磁力吸盘总成的立体结构示意图；
图2是本发明的一个执行单元(独立吸盘)的结构示意图；
图3是本发明的独立吸盘收缩时的结构示意图；
图4是本发明的独立吸盘伸出时的结构示意图；
图5是本发明的吸盘吸附工件时的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
本发明提出了一种具有自动调整和适应功能的磁力吸盘总成，其能够自动适应工件的吸附面。如图1-5所示，该磁力吸盘总成包括吸拿装置100、驱动装置200和脱件装置300。其中，脱件装置300包括后脱件板301、后固定板302及前后板连接杆303。驱动装置200直接固定在脱件装置300上，两者之间不存在相对运动，且两个装置直接固定到机械手上。吸拿装置100由多个执行单元101和一个固定板102组成。固定板102上根据使用吸拿工件的情况安装执行单元101的个数，在整个拿卸过程中固定板102和执行单元101同时移动(伸缩)，工作时，通过驱动装置200驱动吸拿装置100前进，进行拿取和卸下工件000。吸附过程中，独立执行单元101的吸附时间会有时间差，工件000的凸点或凸面先被吸附，凹点或凹面后被吸附。卸下工件000时，执行单元101与工件000同时解吸附。其中，驱动源20可以是气缸、电机等。
图2是本发明的一个执行单元(独立吸盘)的结构图。执行单元101包括磁块10、磁块伸缩体11、气源引入口12及气源13。磁块伸缩体11包含连接轴11a、外缸体11b以及位于两者之间的粘度密封油脂11c。执行单元101中的磁块10与磁块伸缩体11中的连接轴11a 连接，连接轴11a以活塞方式与外缸体11b配合，并在连接轴11a与外缸体11b中间注入粘度密封油脂11c。外缸体11b与气源引入口12之间进行密封并引入气源13。
优选地，气源13通入的压力为0.2～0.5MPa之间。气源13通过气源入口12与磁块伸缩体11连接，从而倚靠气源驱动连接轴11a伸出。本发明对执行单元(独立吸盘)的数量不做规定，独立吸盘的多少与吸取工件的大小和形状有关。工作时，当独立吸盘开启的数量越多，吸力就越大，可吸工件的重量就越大，反之就小。可以根据待拿取工件的重量以及形状等来决定独立吸盘开启的数量。
根据本发明，脱件板301具有磁块过孔，当磁块10伸出过脱件板 301的磁块过孔时，磁块10与工件000的吸附面接触实现吸附。当磁块10退回到脱件板301以后时，卸下工件000。
优选地，驱动装置(200)包括驱动源20及连接杆21；驱动装置 200通过连接杆21与吸拿装置100的吸拿固定板102连接。驱动源20 驱动连接杆21实现伸缩的动作，从而带动吸拿固定板102的伸缩，进而驱动吸拿装置100实现工件000的吸附和卸下。驱动的终点位置为工件000的吸附面。磁块伸缩体11在吸取工件000时的位置由磁块10 与工件000吸附面的位置决定。当卸下工件000时，磁块伸缩体11中的连接轴11a的伸出量最长。
根据本发明，驱动装置200可为直线运动驱动源；优选为气缸、电缸或油缸。脱件装置300可以为非磁性材料。
磁力吸盘是一种接触式的吸拿方式，通常吸拿过程中，工件表面的整面或局部会与磁盘有接触，接触面积的是决定吸附力强弱的重要因素。因此，本发明的技术方案解决了如何大面积实现贴合的问题。
工作中，磁力吸盘总成安装到机械手上，在机械手没有吸拿之前，磁块10的吸附面位于脱件装置300的最前面。磁块的吸附面与脱件装置300的脱件表面间距≥5mm，磁力吸盘总成是倚靠机械手靠近工件 000的。整个执行动作为气源13通过通入气体到外缸体11b中，从而推动连接轴11a带动磁块10到达吸盘的外端。使执行单元101(独立吸盘)处于待吸附的位置。机械手带着磁力吸盘总成靠近工件后，到达工件待吸位置，开启驱动装置200，则驱动源20驱动连接杆21向下移动，从而带动吸拿装置100向工件000移动。当自适应吸盘组中的独立吸盘碰到工件000的高点时，独立吸盘的吸附面就不再运动，但其余的独立吸盘在驱动源20的作用下继续移动，直到磁块10的吸附面与工件有接触后，该独立吸盘的吸附面也就不再运动了。
也就是说，当移动到工件000的吸附面时，驱动装置200关闭了驱动源20，导致连接杆21停止移动，因此，与连接杆21连接的吸拿固定板102停止了移动，吸拿装置100停止移动，执行单元101停止移动，此时工件000的吸附面中的突出点01、凹面02或孔03等都被磁块吸住。当整个磁力吸盘总成的每个独立吸盘的吸附面都与工件贴合上，驱动源20的行程走完。然后磁力吸盘通电，将工件吸附在吸盘上，此时，机械手根据预先设计好的工作，将工件吸拿到指定的位置，然后磁力吸盘断电，独立吸盘上的每个电磁吸盘都断电失去磁力，此时工件与磁盘分开并摆放到指定的位置上，完成了一次完成的吸拿。
粘度密封油脂11c的粘度力大于机械手甩动、摆动对于连接轴11a 的力，因此能够保持记忆的稳定性。此时的独立吸盘会按照刚才的记忆进行保持，直至根据生产需要更换产品型号时，再利用气源13向外缸体11b通入空气，此时，连接轴11a摆脱粘度密封油脂11c的束缚，推动连接轴11a到达外缸体11b的定位档处。当开始吸拿工件时，吸盘自适应现有工件的表面及规格，并对其进行一个新型的匹配，因此实现了定位和自适应的过程。粘度密封油脂11c的粘度力小于气源的推动力，因而能够确保记忆吸盘能及时复位。
拿取的过程是多个执行单元101伸出过前面的挡板301后，与工件000表面接触实现吸附的，工作过程中各个执行单元101是一起系统完成对工件000的表面吸附的，而吸拿装置100中的每个执行单元 101可根据工件表面的凹凸不同倚靠执行单元101中的自调节部分11 来实现非平吸附面的调整，工件000被拿取或卸下时，吸拿装置100 上的多个执行单元101上的磁块10与工件000的表面有接接触。卸下的过程是执行单元回缩，工件000被前面的连接板102挡板挡住，执行单元回缩到连接板102的后面，工件000与吸拿装置100上的多个执行单元101上的磁块10脱开。完成卸件。
当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种具有自动调整和适应功能的磁力吸盘总成，其能够自适应工件的吸附面，包括吸拿装置(100)、驱动装置(200)和脱件装置(300)；其中，
脱件装置(300)包括后脱件板(301)、后固定板(302)及前后板连接杆(303)；
驱动装置(200)直接固定在脱件装置(300)上，两者之间不存在相对运动，且两个装置直接固定到机械手上；
吸拿装置(100)由多个执行单元(101)和固定板(102)组成；通过驱动装置(200)驱动吸拿装置(100)前进，进行拿取工件(000)和卸下工件(000)。
定位油脂104粘度力大于机械手甩动、摆动对于定位杆102力。保持记忆的稳定性。
独立吸盘10由电磁吸盘101、定位杆102、缓冲缸103、定位油脂104及气源105组成。
而此时的独立吸盘会按照刚才记忆的保持，直至根据生产需要，需要更换产品型号时，利用气源105向缓冲缸103通入空气，此时，定位杆102摆脱定位油脂103的束缚，推动定位杆到达缓冲缸的定位档处。空气断开。当开始吸拿工件时，吸盘自适应现有工件的表面及规格，并对其进行一个新型的匹配。实现了自适应的过程。
2.根据权利要求1所述的磁力吸盘总成，其特征在于，所述脱件板(301)具有磁块过孔，当磁块(10)伸出过所述脱件板(301)的磁块过孔时，所述磁块(10)与工件(000)的吸附面接触实现吸附，当磁块(10)退回到所述脱件板(301)以后时，卸下工件(000)。
3.根据权利要求1所述的磁力吸盘总成，其特征在于，所述驱动装置(200)包括驱动源(20)及连接杆(21)；驱动装置(200)通过连接杆(21)与吸拿装置(100)的吸拿固定板(102)连接；
驱动源(20)驱动连接杆(21)实现伸缩的动作，从而带动吸拿固定板(102)的伸缩，进而驱动吸拿装置(100)实现工件(000)的吸附和卸下；驱动的终点位置为工件(000)的吸附面。
4.根据权利要求1所述的磁力吸盘总成，其特征在于，多个所述执行单元(101)包括磁块(10)、磁块伸缩体(11)、气源引入口(12)及气源(13)。
5.根据权利要求4所述的磁力吸盘总成，其特征在于，所述磁块伸缩体(11)包含连接轴(11a)、外缸体(11b)以及位于两者之间的粘度密封油脂(11c)；
所述执行单元(101)中的磁块(10)与磁块伸缩体(11)中的连接轴(11a)连接，所述连接轴(11a)以活塞方式与所述外缸体(11b)配合，并在所述连接轴(11a)与所述外缸体(11b)中间注入粘度密封油脂(11c)；
所述外缸体(11b)与所述气源引入口(12)之间进行密封并引入气源(13)。
6.根据权利要求4所述的磁力吸盘总成，其特征在于，所述气源(13)通过气源入口(12)与磁块伸缩体(11)连接，从而倚靠气源驱动连接轴(11a)伸出。
7.根据权利要求4所述的磁力吸盘总成，其特征在于，
所述磁块伸缩体(11)在吸取工件(000)时的位置由磁块(10)与工件(000)吸附面的位置决定；
卸下所述工件(000)时，所述磁块伸缩体(11)中的连接轴(11a)的伸出量最长。
8.根据权利要求5所述的磁力吸盘总成，其特征在于，所述气源(13)通入的压力为0.2～0.5MPa之间。
9.根据权利要求1所述的磁力吸盘总成，其特征在于，所述驱动装置(200)可为直线运动驱动源；优选为气缸、电缸或油缸。
10.根据权利要求1所述的磁力吸盘总成，其特征在于，所述脱件装置(300)为非磁性材料。
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