CN107708886A - 铁磁板散开和抓持装置 - Google Patents

Abstract

用于从铁磁板材料的堆叠分离和抓持由铁磁材料制成的最外部的板的装置，包括：‑支架结构，具有用于将支架作为机械手臂末端工具(EOAT)附连到机械臂的安装件，该机械臂设置为用于使装置在邻近铁磁板的堆叠的侧部的操作位置和远离铁磁板的堆叠的远离位置之间运动和定位；‑磁性散开装置，安装在支架结构处并且具有可切换的磁体和能由磁体磁化具有相反的极性的成对散开极靴，所述散开极靴位于所述支架处，使得当在装置的操作位置中时，它们面向堆叠的板的侧部并且在至少该堆叠的最外部的板和在下方的板的厚度上延伸，由此，在磁体的开启状态中，由散开极靴在这些板的边缘区域的重叠部分中引起具有相同极性的场并且产生排斥力，由此，最外部的板试图借助磁性排斥提升离开在下方的板；以及较佳地但可选地‑板抓持装置，安装在支架结构处，设置为用于接触最外部的板的面和将该板固定到EOAT，用于在EOAT从它的工作位置移位离开板的堆叠时，取回该板。

Description

铁磁板散开和抓持装置

技术领域

本发明总地涉及材料搬运设备并且具体涉及用于从铁磁板材料的堆叠分离一块或多块铁磁板的磁性装置。

背景技术

当搬运和运输铁磁板材料时，所述板材料参见下文经常但并不总是平板，常常必需从板的水平堆叠提起/移开单独的板并且把它们运输到工作站用于进一步加工。

特别是在汽车制造领域，实践是从平坦金属板冲压/拉制/切割/装凸缘于单独的底盘和车身面板，这些板接着被堆叠并且批量运送到车身装配线和/或子组件工位或线。要在专用的组装工位处组装成车体子单元(例如，门在门组装工位)或要被包含在车体中的堆叠的面板的板条箱被运送并且放置在沿着装配线的专用的配件工位或装配夹具的周缘中，所述车体在它沿着运动的装配线横穿组装工位时形成，并且接着从堆叠中移出单独的板，放置在夹具和其它定位固定件中，其中，面板接着连结到车体部件或车辆框架/底盘中。连结可借助焊接、卷边或其它熟知的操作来实现。

从成堆水平堆叠的板分离最顶上的板而没有也移开倒数第二块板会是有问题的。在板表面处的油或其它液体会导致板相互“粘附”的情况尤其如此。

为了解决该问题，特别是为了从平坦的板材料的堆叠运输单独的板，但也涉及具有大的表面面积的预成形的和拉制的面板，已开发了各种类型的板分离器。

有使用重力和具有横向推进器/柱塞的可移动支承平台的分离器装置，所述推进器/柱塞彼此的相对位移被排序以使一块或多块板从堆叠散开，诸如例如在美国专利4,544,315中描述的。

还已知用于从平坦板金属坯件的顶部(或底部)散开单独的板的磁性分离器装置。这种装置例如在美国专利2,541,985、2,650,092和2,973,959中描述。

也许在美国专利2,973,959(Stolk)中说明性地最佳阐释，并且宽泛地来说，这种装置使用与至少两个被动磁性材料极靴或导轨关联的一个或多个磁体(或电磁体或永磁体)，所述极靴或导轨可被磁化具有彼此相反的极性并且其可定位为邻近板的堆叠的边缘(或侧部)。当被磁化时，极靴则使(一个或多个)磁体的(一个或多个)磁场延伸到铁磁板材料的堆叠中。在堆叠的板的边缘区域中引起的磁通具有相同的方向(在N-S磁化的极靴之间延伸)，并且由此在堆叠中的板中引起沿大致垂直于磁通路径的方向的排斥磁力，由此倾向于像扇子一样将最顶上的堆叠的板相互分开。使用操作的该基本原理的板散开装置分成以下主要的两类：

在第一类中，垂直大堆的磁体定位为邻近铁磁板的垂直堆叠的一侧。磁体的垂直堆叠延伸板的堆叠的整个高度，并且由此可引起在每个板垂直地对齐的边缘部分中的强磁极性。这提供了试图使堆叠中的各板散开和分离的强力并且恒定的磁力。通常，在堆叠中的磁体固定就位或替代地它们能伸缩地远离散开装置的面向板堆叠的外表面。可伸缩的磁体提供了对散开过程更多的控制和提升的安全性。

在第二类中，相对小的但以其它方式具有合适的磁性规格的磁体放置为靠近堆叠的最上部的板的侧边缘。其使堆叠的顶上几块板散开，从而最顶上的板能被提起远离。当连续的最上方的板被移开，磁体使垂直的引导件向下运动以与堆叠中接下来最顶上的板齐平，从而使得随后的板散开，当这些板是要被移除的时。

使用垂直大堆的磁体的类型的装置具有若干固有缺点。沿要求的定向沿着垂直支承结构组装大量的磁体是困难的，具体是由于在每个单独的磁体之间的磁性排斥。在磁体之间的间隔可解决该问题，但是这又削弱了散开效率。此外，与使较大的堆叠散开所需的磁体的数量关联的成本是显著的。安全性也是伴随这种类型的板散开装置的问题，即便磁体是可伸缩的。这种类型的磁性装置不被认为是真正安全的并且是人尽皆知地难以清洁和维护。

具有小的能垂直运动的磁体的散开装置解决了以上缺点中的大部分，但是也具有它们自己的不足。这种类型的散开装置具有相对有限的力(相较于垂直大堆的磁体)并且往往不能对对齐不良的板或低强度铁磁材料的堆叠良好地工作。这对合适于这种类型的散开装置的板厚和尺寸设置了固有的限制。

无论使用何种类型的装置，这两类都具有一些共同不足。两种类型都需要消耗紧邻堆叠的有价值的底面空间的安装固定件(floor space)。考虑到涉及的强磁力和板的堆叠的重量，这些固定件的安装必需可靠并且牢固。这种安装在设备的任何重新装备或重新布置期间难以移动或重新部署。

对应地，两种类型的设备是单独的并且不同于主要的板提升和取回工具，就其本身而言是需要购买、安装和维护的设备的附加件。

在许多现代汽车装配线和工位中，使用机器人来实现平坦的和成形的板、面板(panels)和部件的运送和搬运，具体是使用支承在机械臂或龙门架的端部处的真空或机械抓持工具(所谓的机械手臂末端工具，EOAT)。磁性EOAT也已应用。

例如，美国专利文献8,702,078B2描述了一种能联接到机械臂用于操纵铁磁工件的磁性EOAT。在该美国文献中，该磁性EOAT具有可调节地联接到壳体和适于磁性地附连到工件的磁性构件，该磁性构件提供相对于金属的工件可选择的可变的磁力。当安装到多位置机械臂时，该EOAT可定位为抵靠和磁性地联接到可动地安装到车辆的主体框架的车门、发动机罩、行李箱或其它车辆结构。以这种方式，EOAT可用于改变可动部件的位置，由此便于例如在车辆装配涂装线上车体工件涂装的过程中进入内表面。

诸如上述的EOAT的磁性EOAT可等同地用于磁性地抓持在这样的部件的堆叠上的最顶上的板金属部件，用于随后运送到其它位置。

然而，从接着的板金属面板拆堆(de-stacking)最上部的板的上述问题仍然存在，即如何解决在堆叠的板状铁磁面板之间的粘合张力。外行无法理解为了试图提供具有合适的额定的磁体以克服在堆叠的铁磁材料制成的板之间的粘合力，即具有足够的“拉”力的磁体，在为此目的所需的典型的强磁场中的铁磁板材料的磁性饱和实际上将导致堆叠的板彼此磁性夹紧，而不是允许移除仅仅最外部的板，所述铁磁板材料的磁性饱和是材料的磁性特性和板/面板的厚度的函数。

因此，使用磁性抓持器(提升装置)以从板基本水平的堆叠垂直地移开并且提起最上部的板的铁磁板材料搬运工位使用上述类型的单独的板散开工位。这种磁性散开器紧接着堆叠的板放置，以在拆堆操作中辅助。这实际上是在2010年在埃尔克顿(Elkton)，密歇根州(美国)的高塔汽车厂(Tower Automotive plant)使用的方法，其中，除了包括用于接触板金属件的离散的多个磁体的磁性EOAT升降单元，还使用了传统板散开工位，参见https://www.magnetics.com/downloads/pdf/IMITower.pdf。

注意到传统板散开工位、装置和设备的上述缺点，本发明的一个目标是使能得到辅助拆堆板金属部件和比现有技术中提供的工位/安装紧凑的磁性散开布置或装置。

另一目标是提供可在磁性EOAT中使用的磁性散开装置。

发明内容

为了试图解决这些目标，一方面，本发明提供在广泛的典型实例中用于在使最外部的板从铁磁板材料的堆叠散开离开中使用的板散开装置，包括：

·支架结构，其具有用于将该支架作为机械手臂末端工具(EOAT)附连到机械臂的安装件，所述机械臂设置为使EOAT在邻近铁磁板的堆叠的侧部的操作位置和远离铁磁板的堆叠的远离位置之间运动和定位；以及

·由支架结构支承的磁性散开布置，该散开布置包括至少一个开-关可切换磁体和能由该可切换磁体磁化具有相反的极性的成对散开极构件，该散开极构件间隔开并且构造为使得当在EOAT的操作位置中时，这些构件面向堆叠的侧部并且尺寸上在包括至少堆叠的最外部的板和在下方的板的厚度的长度上延伸，可切换磁体能切换到开启状态中，在开启状态中由散开极靴在最外部的板和接着在下方的板的边缘区域的重叠部分中引起具有相同定向的磁场，并且排斥力沿垂直于所引起的磁场的方向产生，试图通过磁性排斥提升最外部的板的边缘区域离开在下方的板；并且较佳地但可选地

·板抓持布置，其支承在支架结构处并且设置为接触已散开的最外部的板的面和将该板固定到EOAT用于当EOAT从它的工作位置位移离开板的堆叠时它的收回。

借助本发明，提供了直接将磁性散开装置集成到机器人的机械手臂末端工具(或调整工具)，由此，合适的板抓持装置等同地集成到这种EOAT的较佳实施例中。

已根据第一方面开发了本发明的较佳实施例以允许板和面板的拆堆，所述板和面板具有相对大的表面面积(例如0.6至1.6平方米)并且由相对薄规格铁磁板(板厚：0.4至1.2毫米)制成，通常在车身面板的制造中使用。由于横向于这种板的延伸的主平面的相对高的挠性，一旦通过散开装置部件的使用克服了在堆叠的面板的边缘处的带粘性的联接，“剥离(peeling)”(弯曲)力矩将会在通过抓持装置辅助总体拆堆。

将会理解的是，本文和所附权利要求书中使用的术语“板”(sheet)不仅表示薄规格铁磁材料的双向平面的板和面板，而且等同地表示如在诸如车身、机器壳体、盒装结构和许多其它工程机构的复杂结构的制造中使用的单轴向或双轴向弯曲的板和面板。

板抓持装置可以是用于固定板金属和将其从板的堆叠移开的现有技术吸盘装置或常规机械抓持器。

然而，在优选形式中，板抓持布置也使用该可切换磁体布置或其它可切换磁体布置以磁性地附连到最外部的板的面，并且将磁性地散开的最外部的板固定到EOAT，如将会在下文借助磁性抓持装置的较佳但非排它性实施例阐述的，该磁性抓持装置与磁性散开装置协配。

在本发明的另一更较佳方面中，提供用于从这种板的堆叠使最外部的铁磁板材料散开和抓持它的磁性板散开和抓持装置，包括：具有联接件的支承结构，该联接件用于可移除地将散开和抓持装置作为机械手臂末端工具(EOAT)固定到诸如例如多运动机械臂的定位装置，所述定位装置用于使散开和抓持装置与铁磁板的堆叠的横向侧对齐；由支承结构承载的成对铁磁散开极靴，每个散开极靴具有纵向延伸部，当面向堆叠的侧部时该纵向延伸部足以尺寸上跨越至少堆叠的最外部两块板的组合厚度；由支承结构承载的成对铁磁抓持极靴，每个抓持极靴具有相对于散开极靴的纵向延伸部成角度的抵靠面和足以跨越板的边缘区的长度，该抵靠面工作以接纳并且磁性地将堆叠的最外部的板固定到支承结构；以及开-关可切换磁体布置，其由支承结构承载并且可切换用于磁化来自成对散开和抓持极靴中的每一对的极靴中的一个具有相同的极性而成对极靴中的每一对的极靴的另一个具有相反的极性；其中，该装置可操作以(i)当成对散开极靴缘紧邻面向堆叠的边缘和在开启状态中的磁体布置时，在堆叠中至少最外部的板和它的下方的板的边缘区域中引起北-南磁场，(ii)建立在堆叠中最外部的板与在下方的板之间的排斥力，并且将最外部的板从堆叠沿着散开极靴的纵向延伸部散开(分离)以及(iii)推动最外部的板与悬停在堆叠之上的抓持极靴的抵靠面接触，由此磁性地将最外部的板固定到装置。该板可接着在散开和抓持装置借助定位装置移位时被完全从堆叠提升。

通过构造EOAT装置不仅磁性地散开最外部的板而且接触最外部的板的表面而且磁性地将板固定到EOAT，有效地将磁性板散开和抓持功能集成到具有紧凑布局的单独的装置中。作为装置的单件，避免了独立的板散开装置的成本和维护。此外，如果在机械臂上设置该磁性装置作为机械手臂末端工具(EOAT)，则该装置的重新布置或重新定位简单得多并且快得多。此外，如果该机械臂安装到顶板或龙门架，则不耗费附加的底面空间。

较佳地，开-关可切换磁体布置采用由磁转换技术公司(Magswitch Technology,Inc.)在“M”和“AR”系列下制造和出售的类型或与其类似的类型的一个或多个可切换永磁体单元，参见www.magswitch.com.au。

这种可切换磁体单元包括圆柱形的、直径上极化的两个稀土永磁体，它们围绕壳体轴线堆叠并且在专用壳体的圆柱形腔室中接纳相对转动。该专用壳体设计为自身提供用于磁性活性材料永磁体的N和S被动铁磁材料极延伸部件。该壳体进一步成形为允许将不同地成形的附加的极(延伸)靴即散开和抓持极靴附连到可切换磁体单元，在下文较佳实施例的上下文中应注意的。进一步细节参见磁转换(magswitch)网站和/或磁转换集团公司较早的专利文献，具体是WO 01/43147A1,US 6,707,360B和US7,012,498B，其内容以简略交叉引用的方式纳入本文。

在优选形式中，开-关可切换磁体布置将包括提供磁场的来源给装置的散开和抓持两个功能的单独的磁体单元。在该情况下，散开极靴以及抓持(或附连)极靴可有利地由单对由铁磁钢形成的L形极靴提供，一个L形靴是固定的并且与可切换磁体单元相互作用以提供N极延伸元件，而另一(相同的)L形靴当磁体在其开启状态(即存在外部的磁场)时提供S极延伸元件。各L形极靴(借助磁体单元)固定在支架结构处，使得在使用中，当装置在它的靠近板的堆叠的工作位置中时，给出L形极靴的臂的特定定向。如果该堆包括水平地堆叠的板，板边缘将水平地延伸而板的侧部是垂直的。因此，在这种情况下，操作位置将会控制L形极靴中的一个将大致垂直地延伸并且平行于堆叠的侧部(面)，即设置散开极靴，用于将磁通引入到板靠近堆叠的顶部的边缘的部段中。较佳地垂直于散开极靴臂延伸或具有相对于垂直的定向的微小角偏移的其它臂将然后提供抓持极靴。

在替代实施例中，开-关可切换磁体布置可包括上述磁转换单元中的两个，如果期望则可独立地操作，用于对装置的板散开和抓持功能加强和分开的控制。当然地，可在EOAT处设置合适的驱动系以同时切换散开和抓持磁体单元两者打开和关闭。

在特别优选形式中，移位装置是机械臂，而散开和抓持装置是用于安装到该机械臂的机械手臂末端工具。

现将参照附图仅以示例的方式描述本发明的较佳实施例。本发明的附加特征和较佳方面也可从以下描述中收集到。

附图说明

图1是铁磁板材料搬运工位的示意图，其包括根据本发明的一实施例的作为EOAT的、安装到在顶上的定位设备的散开和抓持装置；

图2a是本发明的磁性的散开和抓持装置的第一实施例的分解立体图，其可在图1的工位中使用，示意地示出处于磁性开启状态中的装置的磁性单元；

图2b是图2a中示出的磁性装置完全组装立体图，但示意地示出处于关闭状态中的装置的磁性单元；

图3a是本发明的磁性散开和抓持装置的第二实施例的部分分解立体图，其可在图1的工位中使用；

图3b是图3a中示出的磁性装置的完全组装立体图；

图4示出位于板材料的堆叠侧部并且靠近它的图2a的磁性装置，最上部的板要从该堆叠移开；

图5a至5d是示出图2和4(但等同地图3a、3b)的散开和抓持装置的运行模式的示意和简化视图，其中，图5a示出与铁磁板的堆叠相邻的图4的装置的极延伸构件中的一个的示意和局部侧视图(由此省略该装置的其它部件)，图5b示出在图4的磁性装置的(散开)极延伸靴与堆叠中的板之间的相互磁性作用的示意俯视图，图5c是与图5a类似的示意视图，但其中，板边缘由于由极延伸构件的散开部分投射的在各板中的磁场引起的磁性斥力开始分离(散开)，而图5d是与图5a和5c类似的示意视图，并且最上部的板接触图4的磁性装置的极延伸构件的抓持部分；

图6是根据本发明的磁性散开和抓持装置的两磁体单元第三实施例的侧视图，用于在图1的板分离和提升装置中使用，示意地示出金属板的堆叠的散开了的板；

图7是图6中示出的磁性装置的立体图；以及

图8是根据本发明的磁性散开和抓持装置的另一个两磁体实施例的立体图。

具体实施方式

整个说明书中，表示相对的定向和相对的定位的诸如“上”、“下”、“左”、“右”、“纵向”、“垂直”、“侧部”、“最顶上”、“最底部”的术语和其它术语在附图的上下文中使用，并且用于便于恰当地理解各个共有的部件和特征的相对布置和相互作用。技术人员将容易地理解对这种术语的使用绝不赋予术语所涉及的那些特征任何具体限制。

图1示意地示出板材料搬运工位2的部分，其用于将铁磁材料板或面板3从堆叠4移开，这种板3在其中以大致平行水平的平面堆叠。各板3无需是平面的而可以在板的一个或两个延伸部中弯曲的，并且可以在形貌方面更复杂诸如车身面板板，但是板水平地一个堆叠在另一个之上。

搬运工位2包括被接纳用于沿着在顶上的龙门架粱6的线性位移的支架单元5、合适地支承和铰接在支架单元4处的多肢、多轴线机械臂8和在机械臂8的自由终端处的联接单元9。联接单元9设计为用于如本领域中已知的、使用未示出但在机器人和自动化的相关领域中已知的联接部件来可移除地安装各模块化EOAT 10。为了清除起见，已省略了控制和电源线。

机械臂4图示为从支架单元5悬置，但可等同地是地板(基座)安装的，如也众所周知的。从在顶上的龙门架6悬置机械臂4不需要任何在板堆叠4附近的厂房地板空间，并且因此具有提供在板金属搬运工位2处的操作增加了的灵活性的优点，该工位用于放置堆叠并且接着移开单独的板3和将它们运输到用于加工、成形、与其它部件组装等的工位。

在图2a/2b、3a/3b、4和6至8中示出根据本发明的EOAT 10、100、200、300以及在如在工位2中采用的各种实施例。根据本发明的各种实施例的EOAT 10、100、200、300主要包括磁性板散开装置(或功能结构)12，其辅助将单独的板3从堆叠4拆堆，但也集成顶部板抓持装置(或功能结构)14，其使得在堆叠4中最顶上的板能被在靠近散开了的边缘的上表面处磁性地抓取，以辅助将板从堆叠4移开，该板3初始地从堆叠的板3的剩余部分“散开离开”，如在下文更详细地阐述的。

可设想搬运工位2具有从对应的支架单元悬置的多个机械臂，对应的支架单元则支承在龙门架粱处，而每个机械臂在它们的终端处承载相同的EOAT 10，允许将单独的EATO放置在四边形板的堆叠的四个侧部的每一个侧部处，以共同地进行将顶部的板散开和抓取的操作，由此，通过从紧接着的下一块板“剥去”顶部的板的边缘区域，磁性地悬置的板可接着被提升离开该堆叠，由此便于在将各EOAT抬离该堆叠时破坏在最上部的堆叠的两块板之间的粘合张力。

接着首先转向图2a、2b和3a、3b，这些图示出根据本发明的EOAT10和100的、大致功能上和构造上类似的实施例。因此，标示在第一实施例中的部件和部分的两位数附图标记扩展到在100系列中的三位数附图标记，以标示功能上类似的部件和部分。也因此，将省略对于在图3a和3b中示出但不必参照的部件和部分的详细描述，它们具有与存在于并且参照图2a和2b描述的部件类似的功能和布局。

EOAT 10、100主要包括开-关可切换永磁体单元20、120、安装件或支承结构(在图2中具有螺纹安装孔23的支承环22和在图3中具有用于紧固螺栓的各个通孔的支承板122)和相同地成形和构造的两个极延伸构件(也称为在磁路中的靴)40、140，所述极延伸构件由被动铁磁材料制成并且安装到永磁体单元20、120，以提供如下所述的磁场引导件，EOAT10、100借助所述安装件或支承结构能可移除地固定到在机械臂8处的联接单元9的合适地构造的支承部件。

在所示实施例中的开和关可切换永磁体单元20、120是像由美国科罗拉多州的磁转换技术公司制造和出售的AR型或M型可切换磁性单元。

为此目的，应足以描述磁体单元20、120为包括具有圆柱形通孔的立方形外壳体24、124，在该通孔中容纳不可位移的、圆柱形的、直径上磁化的偶极永磁体和圆柱形的、直径上磁化的(具有等同的磁性规格的)偶极永磁体，其以允许其围绕孔的纵向轴线转动的方式堆叠在固定的磁体的顶部上。偶极磁体是稀土型磁体。

外壳体24、124由铁磁材料制成并且成形为具有磁性地隔离的两个侧壁部分30、32，所述两个侧壁部分由此限定用于单元20、120的各圆柱形磁体的主动N极和S极的一体的被动极延伸构件30、32。这些一体的被动的极30、32(也存在于图3a/3b的实施例中，但未标示)用于当各永磁体切换到单元20、120的开启状态中时，接纳和导向/引导朝向/来自单元20、120的工作空气间隙的源自/终止在永磁体中的磁通(和磁场线)，如下所述。

磁体中可转动的经由中间致动模块27、127联接到安装到环安装件22/板安装件122的步进式致动器或电动机28、128，该中间致动模块装在外壳体24、124的向后端为凸缘。步进式电动机28、128尺寸设计为施加足够的扭矩用于使可转动的永磁体以受控的方式在单元20、120的开启和关闭状态之间转动，即，在开启状态中，磁体单元20、120具有在单元20、120的工作空气间隙处的外磁场，而在关闭状态中，两个圆柱形磁体的磁场被对应地限定在外壳体22、122内。

开启切换状态的特征在于，两个圆柱形偶极磁体的N极和S极“对准”(即当沿着堆叠轴线观察时是叠置的)并且定位为对应地N极化和S极化分别面向的外壳体24、124的侧壁部分30、32，其提供单元20、120的一体的、被动的极延伸构件，如在图2a中通过标示外壳体24的N极化和S极化的侧部而示意地启示的。关闭切换状态的特征在于，圆柱形磁体从打开位置反向地转动180°，即，一个磁体的N极与另一磁体的S极对齐，而一个磁体的S极与另一磁体的N极对齐，从而使得没有在工作空气间隙26处可用于“开孔”的磁场，而侧壁部分30、32未N-S极化，如在图2b中借助N极和S极符号的缺失而示意地启示的。

更多涉及这种单元20、120的基础操作和具体部件的其它技术细节，应参照文献“MIS操作和设计指南(MIS Operations and Design Guidelines)-110636，修订日期2013年8月”公开并且可在http://magswitch.com.au/technical-information/获得以及参照转让给磁转换技术全球私人有限公司(Magswitch Technology Worldwise Pty Ltd)的美国专利6,707,363和7,012,495以及WO 2010135788A1，其内容以交叉引用的方式纳入在此。

较佳地使用AR型磁体单元20、120，假定它们具有已经构造为用于将“外部的”被动极延伸靴或部件附连于其的外壳体24、124，所述被动极延伸靴或部件是能互换的，诸如上述的被动铁磁材料极延伸构件40、140。这可能在图2a中清楚可见。为了提供合适的安装装置，外壳体24(但等同地外壳体124)的两个侧壁部分30、32设有定位盲孔34和螺纹紧固孔35，所述两个侧壁部分在其相对的侧部处提供单元20、120的“一体的”被动极延伸构件，所述定位盲孔和螺纹紧固孔用于接纳、定位和固定定位销36、136和紧固螺栓37、137，其用于固定外部(并且由此附加的)极延伸构件40、140，其提供在下文中的详细的EOAT 10、100的磁性板堆叠散开和最上部的板抓持功能。

在图2a、2b和4中示出的实施例中，极延伸构件40各由相同的(在俯视图中)L形铁磁板构成，所述铁磁板具有较长但较窄的第一腿部42和较短但较宽并且较矮宽(squatter)的第二腿部44，其中，腿部42和44的会聚侧缘43和45垂直于彼此地延伸并且在它们的结合部处限定大致三角形的凹口46而不是90°角落。

如从图4可见的，具有这样的俯视图尺寸和形状的矮宽的腿部44以完全地覆盖横截面为四边形的外壳体24的侧面，所述腿部要无间隙地并且以磁通传导的方式固定到所述外壳体；由此，边缘43将定位为稍超过单元20的空气间隙26。将在图2a中注意到用于定位销36和紧固螺栓37的通孔47、48的存在，所述定位销和紧固螺栓用于将板40固定到外壳体28的外侧。

相反，极延伸构件40的第一腿部42从第二腿部41垂直地突出，并且像指部那样基本上突出超过外壳体24的终端面(空气间隙26)。也将会注意到，L形极延伸构件40这样地安装到外壳体24，即，首先，指部状的腿部突出约平行于单元20的纵向轴线，而指部状部分42的外边缘47大约与外壳体24的外表面齐平。

在图3a和3b中示出的实施例中，外极延伸构件140也是具有较短的腿部142和较长的腿部144的大致L形的铁磁材料板。然而，极板140的外俯视图尺寸比在图2a、2b和4中示出的极板40的那些基本上更大，而且分别用于定位销136和紧固螺栓137的紧固和定位孔134、135的位置被改变为，在保持相同的整体相对构造的同时，使得可切换磁体单元120以相较于图2a中示出的沿不同定向安装L形极构件140。同样，紧固孔位于在腿部142、144之间的过渡区域148中，而不是完全位于较短的腿部144的边界中，所述过渡区域具有尺寸可比拟于单元120的外壳体124的(一个或多个)端面的面积，并且所述紧固孔布置为使得较长的腿部144相对于单元120的纵向轴线倾斜约45°。

将会特别从图3b注意到，较短的L形腿部144的内侧边缘145与较长的L形腿部142的内侧边缘143形成大于90°的角，所述边缘在它们的结合部限定尖锐角部。最后，如在图3a中能清楚看到的，两个极延伸部件140的较长的L形腿部142将对应的抵靠板150经由平头螺钉149安装到它们的内侧边缘143，所述抵靠板用于扩大有效的磁通传输区域，否则其会由极板140的较长的L形腿部142的狭窄的幅材提供。

不想被系连到下面的表述，认为根据图3a和3b的实施例的极延伸构件140的尺寸和布置提供了外磁路，其在执行如下所述的EOAT 100的板散开和最外部的板抓持功能两方面均有提升。

也将注意到，在图2至4的两个实施例中，由于极延伸构件(也称作靴)40、140的统一的性质，较长的L形腿部42、142和较短的L形腿部44、144两者均提供给由单独的可切换永磁体单元20、120产生的磁场的磁通路径，并且有效地提供低磁阻路径以分别地延伸单元20、120的圆柱形的、两个稀土永磁体的N极和S极。这样，磁性联接到磁性单元20、120的一对L形极延伸构件40、140提供了在极延伸构件40、140的不同位置处的不同的磁性功能，即分别在两个L形腿部42、142和44、144处实施的板散开能力和板抓取(或磁性联接)功能。

现在将主要参照构成图5a至5d的简化和示意视图讨论EOAT10、100的运行模式。图5a至5d是在图4中示出的装置的示意和简化局部视图，用于示出图2和4(但等同地图3a、3b)的散开和抓取装置的运行模式。

图5a示出与铁磁板的堆叠相邻的、在图4中示出的EOAT的极延伸构件中的一个的示意和局部侧视图(并且因此省略了该装置的其它部件)。图5b示出在图4的磁性装置的(散开)极延伸靴和堆叠4中的板3之间的相互磁性作用的示意俯视图。图5c是又一与图5a类似的示意视图，但是其中，板边缘由于由极延伸部件40的散开部分42投射在板3中的磁场引起的磁性斥力开始分开(散开)，并且图5d是根据图5a的堆叠4的示意视图，但最顶上的板3接触极延伸构件40的抓持部分44，其固定到图4的磁性装置的可切换永磁体单元(未示出)。

可切换永磁体单元20(120)在开启切换状态中提供用于铁磁材料的磁化的外磁场，并且允许EOAT 10(100)通过首先散开堆叠4的最上部几块板的板边缘(参见图5c)，并且随后磁性抓持板3的最顶部(参见图5d)来从板的堆叠4分离最上部的板3(根据图4和5)，而没有由堆叠4中接着的下方的板的干涉或不磁性地与该板夹紧。由此，装置10(100)设计为从堆叠4拾取单独的板3(即最上方的)，并且接着将其运送离开堆叠4，用于进一步加工。

由单元20(120)产生的磁场经由相反地可磁化的(或可极化的)成对极延伸构件40(140)在堆叠4的最上部几块板处可获得并且被传递到其中，所述极延伸构件由具有均匀的厚度和高耐磨性以及高磁导率的合适的钢板材料形成。

龙门架悬置的机械臂8(参见图1)设计为允许操纵散开和抓持装置10(100)，并且将其在空间中定向，使得极延伸构件40(140)可定位为它们的L形臂部42、44(142、144)处于相对于堆叠4的横向侧的特定空间定向中，如图4所示。同样参见图5a至5d，该位置，操作位置特征在于，极延伸构件40(140)的第二(较短的)臂部44(144)定位为其水平边缘45(145)紧邻(即悬停)板3的堆叠4的最上部的板3的上表面3’之上并且平面平行于最上部的板3延伸，并且首先，较长的臂42(142)定位为与板3的水平边缘3”相对，维持在较长的第一臂部42(142)的垂直延伸的边缘43(143)与堆叠4的侧面之间的小的空气间隙AG。

磁体单元20(在图5a至5d中未示出)的激活引起两个极延伸构件40极化具有相反的极性，由此磁性地引起堆叠4的最顶上的板3的边缘区域3’以从在其之下的板3散开，并且接着被L形极延伸构件40的第二臂部44的面向下的边缘45磁性地吸引并且搁置为磁性地固定抵靠该边缘，由此允许将被抓持的板3运输离开堆叠4。本领域普通工人将会理解，与使用单独的、专用的板散开装置和专用的板升降机布置的系统相比，使用单独的集成的EOAT/装置10、100以(通过磁性地散开)分离并且接着单独地磁性地抓持和随后提升相继的板离开堆叠4是对底面空间和设备更有效率的使用。

在第一工作步骤中(参见图4和5a)机械臂8(未示出)将磁性装置10定位为使得外部安装到单元20的外壳体28的极延伸构件40紧邻板3的堆叠4的上边缘。图5a是为了清楚起见在堆叠的顶部的板旁的、隔离的、单独的极延伸板40的放大图。L形极延伸板40的垂直定向的第一腿部42与在堆叠4中最顶上的板3的水平延伸的边缘3”紧邻。L形极延伸板40的水平延伸的第二腿部44部分地在堆叠4的最顶上的板3的上表面3’之上并且平行该表面延伸。

转换可切换磁体单元(未示出)分别引起在极延伸板40中的N和S磁极。在图5a中示出的极延伸板40具有所引起的南极。极延伸构件40的高磁导率引导磁场B穿过空气间隙AG到最顶上的板3的边缘3”，因为这是完成磁路的最低阻路径。这引起了在边缘区域中相反的极性(即与相邻的极构件的极性相反的极性)，由此导致在堆叠的板3处一系列垂直堆叠的北极N。由于铁磁材料3的每块板都由非常小的空气间隙或润滑剂间隙(具体相对高的阻抗)隔开，磁通MF横向穿过每块单独的板3到局部的南极，所述南极建立在边缘部分3”处直接与另一极延伸构件相对，该极构件具有北极，参见图5b。

如图5a和5b中所示，这有效地建立了具有彼此直接交叠的南极和北极的、垂直堆叠的一系列条形磁体。在极延伸构件40与堆叠的板3的边缘3”之间的间隙AG是小的，并且磁体(未示出，但位于N极化极延伸板和S极化极延伸板40之间)的极性的轴线P平行于边缘3”，使得在板3中所引起的磁通MF足够强以产生在相邻的堆叠的板3之间的排斥力F。如图5c中示意地示出的，磁性排斥(力矢量F)驱使最顶上的各板3的各边缘部分3”分开。因此，最顶上的各板3以散开构造分开，而最上部的板3朝向极延伸板40的第二臂部44的水平面45运动。

当最上部的板3朝向在边缘45处的水平面升起时，在极延伸板40的臂部44处的南极与最顶上的板3之间的磁场B的磁通密度增加。当最顶上的板3靠近水平腿部44时，由磁场B产生的吸引力接管磁性排斥的力F。这相较于其它散开的板3的间隔增大了最顶上的板3与倒数第二的板3之间的间隔。本领域技术人员将会理解，在水平臂部44的水平边缘45与极延伸板40的第一腿部42的垂直边缘43之间的结合部处的切口46用于容纳最顶上的板3的边缘3”，在它被拉到与水平臂44接触时。

参照图5d，当最上部的板3以其面3’与水平腿部44接触时，在两个极延伸构件40之间、穿过附连的板3形成强磁路。该强回路使磁通转向离开极延伸板40的垂直腿部42。进而，在剩余的板3的边缘区域3”中所引起的磁通MF(参见图5)显著减小。由此，在堆叠的板3之间的排斥力F减小，并且先前散开的板3(参见图5c)简单地塌回到堆叠的构造。在上腿部44处增加的磁通B牢固地保持(即抓持)最顶上的板3，使得它能接着由机械臂(未示出)完全提离，如果磁体单元20的额定值足够用于此目的。为了将板3从极延伸板40卸下，简单地停用磁体单元20(未示出)，而所引起的磁通B塌缩，并且吸引力变得可忽略。

图6至8示出另两个类似的实施例，其中，EOAT(磁性装置)300具有两个磁体单元320，其具有与先前参照图1至4描述的磁体单元相同的构造。在根据图6和7示出的实施例中，仅一个可切换磁性单元320包括安装构件，所述安装构件是与图3a和3b所示的类似的板安装件322的形式，借助其可将EOAT单元300固定到在机械臂(未示出)处的联接单元。在另一实施例图8中，已整个省略该联接单元。本领域技术人员当然将理解，这种安装部件可或安装到可切换磁体单元320本身，或安装到在图8中示出的极延伸板或结构340，所述安装部件可由非铁金属或不可磁化钢制成。

在图8的实施例中，设置包括在基本上L形的托架360上的支承结构以支承两个可切换磁体单元320，在每个臂部368、370处一个，所述托架具有平行延伸的、由非铁磁材料制成的两块L形侧板，其隔开并且通过分别位于侧板362的两垂直臂部368、370的终端附近的幅材部分364、366相互连接。磁体单元320的下终端面与臂部368、370的面向内的边缘齐平，所述磁体单元提供用于与铁磁板3附连或磁性相互作用的单元320的偶极工作间隙326(并且形成如参照图2a/2b所述的单元320的外壳体的可N极化和可S极化的侧壁部的一部分)。

虽然乍一看可能显得L形侧板362提供如先前参照图2至4的实施例描述的外部的(或附加的)极延伸构件，但并非如此。相反，L形托架结构360用于固定两个磁体单元320的对应的终端空气间隙面326相对于彼此的相对空间定向，并且从而垂直于彼此延伸。在该实施例中，磁体单元320中的一个提供先前所述的散开功能，而另一磁体单元320用于磁性抓持从下面的板3散开的最上部的板3，并将该板固定在它的工作空气间隙面326处，当单元320转换到(磁场发射的)开启状态时。

相反，在图7的实施例中，本领域技术人员将会注意到当与图3的实施例的极延伸板140相比时，平行的、隔开的两块L形板构件340的形状和构造的相似性。在该实施例中，使用与先前所述的相同的两个单元320、320’，而不是使单独的可切换磁体单元为EOAT 300的散开和抓持两个功能提供磁通源，一个单元(320’)定位为靠近较长的臂342的终端，而一个磁体单元(320)定位为靠近铁磁材料极延伸构件340的较短的臂344的终端，磁体单元320、320’位于铁磁材料极延伸构件之间。可注意到在该实施例中，散开极延伸臂342是板构件340的较短的L形腿，而较长的(上)L形腿部344与它的局部的可切换磁体单元320’协同作用提供抓持功能。

注意到在EOAT 300处的磁体单元320和320’的相对大和远的分离以及借助各自的步进式致动器328在对应的单独的可切换磁体单元320、320’处提供的散开能力和抓持能力的单独致动，较佳地在紧邻磁体单元320320’处和L形板构件340的臂342、344的相邻区域中产生磁路，从而可实现更佳地调节的散开和抓持功能，不仅通过形成当在单独的板或板的堆叠附近或邻抵其时所形成的磁路的一部分的EOAT 300的铁磁部件的几何形的变化，而且通过从在两个单元320、320’的对应的工作空气间隙326处或附近的磁场产生强度和磁通密度的角度来选择不同地额定的可切换磁体单元320、320’。

普通工人会因此理解磁性装置(EOAT)300的各实施例无需具有参照图2至5所述的每个L形极延伸构件，所述磁性装置包含用于单独产生磁场以分别执行散开和抓持功能的两个(或多个)磁体单元320、320’。相反，磁体单元320、320’可由非磁性或铁磁材料制成的L形支承件或支架结构支承，只要在各单元320的工作空气间隙处的极性的轴线定位为垂直于板12延伸，从而执行散开和升降操作。

对于本领域的工人集成的板散开和升降装置的益处和优点将是显而易见的。上述的这些具体实施例仅仅示出本发明的范围和应用性、本领域技术人员将容易理解不偏离宽泛的本发明概念的精神和范围的许多其它更改和改型。

Claims (17)

1.用于在将最外部的板从铁磁板材料的堆叠散开时使用的板散开装置，包括：支架结构，所述支架结构具有将所述装置作为机械手臂末端工具(EOAT)附连到机械臂的安装件，所述机械臂设置为用于使所述EOAT在邻近铁磁板的堆叠的侧部的操作位置和远离铁磁板的堆叠的远离位置之间运动和定位；支承在所述支架结构处的磁性散开布置，所述散开布置包括开-关可切换磁体单元和可由所述可切换磁体单元磁化具有相反的极性的成对散开极延伸构件，所述散开极延伸构件隔开并且构造为使得当在所述EOAT的操作位置中时它们面向板的堆叠的侧部并且尺寸上在等于或大于至少堆叠的板的最外部的板和接着在下方的板的厚度的长度上延伸，可切换的磁体能切换到开启状态，在所述开启状态中，具有相同定向的磁场由散开极靴在最外部的板和接着在下方的板的边缘区域的重叠部分中引起，并且沿垂直于所引起的所述磁场的方向产生排斥力，试图借助磁性排斥提升所述最外部的板的边缘区域离开所述在下方的板。

2.如权利要求1所述的板散开装置，其特征在于，还包括板抓持布置，所述板抓持布置支承在所述支架结构处并且设置为用于接触已散开的最外部的板的面和将该板固定到所述EOAT用于当所述EOAT从它的工作位置移位离开板的堆叠时将该板取回。

3.如权利要求1所述的板散开装置，其特征在于，所述板抓持布置包括所述开-关可切换磁体单元或另一开-关可切换磁体单元和可由所述可切换磁体单元磁化具有相反的极性的抵靠极延伸构件，所述抵靠极延伸构件相对于所述散开极延伸构件定位为，使得在最外部的板由所述散开极延伸构件从所述堆叠散开时，当所述磁体单元在打开位置中时，所述最外部的板被磁性地吸引并且固定到所述抵靠极延伸构件。

4.如权利要求2所述的板散开装置，其特征在于，所述散开布置和所述抓持布置包括共用的成对极延伸构件和单独的可切换永磁体单元，所述可切换永磁体单元用于赋予相反的极性到两个所述极延伸构件。

5.如权利要求3或4所述的板散开装置，其特征在于，所述极延伸构件具有L形形式并且较佳的是板状的。

6.如权利要求2至5中任何一项所述的板散开装置，其特征在于，所述支架结构包括固定到所述可切换磁体单元的外壳体的板状或环状结构，并且其中，所述散开极延伸构件和所述抵靠极延伸构件可移除地固定到所述外壳体。

7.如权利要求1至6中任何一项所述的板散开装置，其特征在于，所述可切换磁体单元包括能在开启状态和关闭状态之间切换的可切换永磁体，在所述开启状态中，存在在所述散开极延伸构件与所述抵靠极延伸构件之间的外磁场，而在所述关闭状态中，在所述散开极延伸构件处经受不到磁性吸引。

8.磁性板散开和抓持装置，用于从铁磁板材料的堆叠磁性地拆堆和抓持最外部的板，包括：

具有联接件的支承结构，所述联接件用于可移除地将散开和抓持装置固定到定位装置，所述定位装置用于使所述散开和抓持装置与铁磁板的堆叠的横向侧对准；

由所述支承结构承载的成对铁磁散开极延伸构件，每个所述散开极延伸构件具有纵向延伸部，当面向板的堆叠的侧部时，所述纵向延伸部足以至少跨越最上部的多块堆叠的板；

由所述支承结构承载的成对铁磁抓持极延伸构件，每个所述抓持极延伸构件具有相对于所述散开极延伸构件的纵向延伸部成角度的抵靠面并且具有足以延伸穿过板边缘和跨过板的面的部分的长度，所述抵靠面工作以接纳和磁性地固定铁磁板的所述堆叠的最外部的板；以及

开-关可切换磁体布置，所述磁体布置用于磁化所述成对散开极延伸构件和所述成对抓持极延伸构件中的每一对的极延伸构件中的一个具有相同极性，而所述对中的每一对的所述极延伸构件的另一个具有相反的极性；

装置工作使得：将所述磁体布置切换到打开-位置中并且使所述成对散开极延伸构件紧邻面向在堆叠的板的侧部处的板边缘(i)引起在至少所述堆叠的最外部的板和接着在下方的板的边缘区域中的北-南磁场，(ii)建立在板之间的排斥力，所述力倾向于从所述堆叠散开最外部的板沿着所述散开极延伸构件的所述纵向延伸部离开接着在下方的板和(iii)推动所述最外部的板与附连极靴的抵靠面接触，由此将所述最外部的板磁性地固定到所述支承结构，用于在所述散开和抓持装置借助所述定位装置位移时所述最外部板的移开。

9.如权利要求8所述的磁性板散开和抓持装置，其特征在于，所述开-关可切换磁体布置包括两个开-关可切换磁体单元，磁体单元中的一个用于磁化所述抓持极延伸构件，而另一个磁体单元用于磁化所述散开极延伸构件，使得所述装置的散开功能和抓持功能是能选择的独立或同步的。

10.如权利要求8所述的磁性板散开和抓持装置，其特征在于，所述开-关可切换磁体布置包括单独的开-关可切换磁体单元，所述磁体单元构造为磁化一对极延伸构件具有相反的极性，所述极延伸构件包括对应的成对所述抓持极延伸构件和所述散开极延伸构件。

11.如权利要求8或9所述的磁性板散开和抓持装置，其特征在于，所述抓持极延伸构件中的一个和所述散开极延伸构件中的一个成一体地形成，并且所述抓持极延伸构件中的另一个和所述散开极延伸构件中的另一个成一体地形成，并且其中，两个成一体的极延伸构件彼此磁性地隔离和设置为由所述可切换磁体单元极化具有相反的极性。

12.如权利要求8至11中任何一项所述的磁性板散开和抓持装置，其特征在于，所述成对抓持极延伸构件和所述成对散开极延伸构件彼此成一体地形成。

13.如权利要求12所述的磁性板散开和抓持装置，其特征在于，由两块L形铁磁金属板提供所述抓持极延伸构件和所述散开极延伸构件。

14.如权利要求8至13中任何一项所述的磁性板散开和抓持装置，其特征在于，所述支承结构附连到所述可切换磁体单元或形成所述可切换磁体单元的一部分。

15.如权利要求8至14中任何一项所述的磁性板散开和抓持装置，其特征在于，所述开-关可切换磁体布置包括开-关可切换永磁体单元。

16.一种磁性板材料拆堆机，包括定位装置和如权利要求8至15中任何一项所述的磁性板散开和抓持装置。

17.如权利要求15所述的拆堆机，其特征在于，所述定位装置是安装到在顶上的龙门架的机械臂。