CN108942736A - 一种阵列式磁吸附装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阵列式磁吸附装置,该磁吸附装置主要包括基架、起吸附作用的磁霸、磁霸驱动机构、张紧机构、自动化设备接口、同步带、同步轮、中间连接件和驱动电机。本装置通过将磁霸阵列式布置从而增大其负载，通过一个电机同时控制三个磁霸，保证其工作具有同步性，降低了自动控制要求，电机只需在装置切换吸附或卸载两者状态时才需工作，因此只需很少的能源消耗。本装置既可以用于自动化设备、机械臂等将其固定于磁性壁面并在需要时可在磁性壁面上自主移动，同时也可用于其末端用来搬运各种磁性材料等。本发明控制简单、用途广泛、能耗低、负载能力大且容易实现自动控制。

Description

一种阵列式磁吸附装置

技术领域

本发明涉及自动化设备技术领域，尤其涉及一种基于永磁吸附原理的阵列式磁吸附装置。

背景技术

目前在工业制造等自动化生产线上的设备绝大多数都是固定在某一位置不能够移动、靠导轨移动、或者是只能在地面上靠轮子移动，但随着产品的多变性、用于特殊场所的设备(石化企业对圆柱形大罐进行探伤检查或喷漆处理、造船厂可移动自动化设备等)对灵活性要求非常高，因此一种用于固定自动化设备、机械臂或者用于其末端执行器的自动化设备具有很大的应用价值。

目前常见的用于固定自动化设备、机械臂多为导轨类、轮式等只能在一定范围内移动，而用于其末端执行器的自动化设备多为真空吸附式，其负载不大只能用于轻载的场合且在吸附过程中一直要消耗能量。在市场上也有部分永磁吸附设备，它的结构简单，吸附力远大于真空吸附，且对壁面的凸凹适应性强，但目前其通常是单个独立使用且一般是手动控制，如用于各种机床上千分表的磁力吸座。

因此，现有技术需要进一步改进和完善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种控制简单、用途广泛、能耗低、负载能力大的阵列式磁吸附装置。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种阵列式磁吸附装置，该磁吸附装置主要包括基架、磁霸、磁霸驱动机构、张紧机构、设备接口、同步带、同步轮、中间连接件、驱动电机、以及用于安装张紧机构的基架槽口。所述基架采用三辐式结构设计，其本体从中部向间隔相同的三个方向延伸并构成支撑辐条。所述支撑辐条端部设有用于安装磁霸、磁霸驱动机构的安装孔。所述设备接口设置在基架中部，与基架固定连接。所述磁霸通过中间连接件安装在支撑辐条端部下方，所述磁霸驱动机构安装在支撑辐条端部上方，并往下穿过安装孔后与磁霸传动连接。所述基架槽口设置在基架边缘，位于支撑辐条之间。所述张紧机构安装在机架槽口上，位于磁霸驱动机构与磁霸驱动机构、磁霸驱动机构与驱动电机之间的位置上。所述驱动电机安装在基架上。所述同步轮分别安装在磁霸驱动机构和驱动电机的输出轴上。所述同步带环绕在同步轮上并与张紧机构配合实现同步带与同步轮之间的预紧配合，从而使驱动电机通过同步带同时驱动支撑辐条上的磁霸。

具体的，所述磁霸驱动机构主要包括驱动轴、紧定螺钉、驱动轴承、以及插柱。所述驱动轴采用阶梯轴设计，从底部到顶部尺寸逐级减小。所述驱动轴承固定在安装孔内。所述驱动轴安装在驱动轴承内，与驱动轴承过盈配合，其顶部与同步轮传动连接，其底部与插柱的一端连接。插柱的另一端插入磁霸内，驱动磁霸实现工作状态的切换。所述紧定螺钉设置在驱动轴顶部，通过螺纹从外部拧入同步轮内，实现同步带与同步轮之间的固定连接。

具体的，所述磁霸包括上永磁体、下永磁体、以及磁霸外基座。所述中间连接件位于支撑辐条下方，并通过螺栓与支撑辐条固定连接，其上端与驱动轴承抵接，下端与磁霸外基座固定连接。所述上永磁体和下永磁体均设置在磁霸外基座内，且下永磁体固定，上永磁体可相对转动。所述插柱插入上永磁体体内，与上永磁体传动连接。

具体的，所述张紧机构主要包括同步带导轮、压紧螺栓、轴端挡圈、张紧轴承、张紧轴、调节螺栓、以及压紧螺母。所述张紧轴采用阶梯轴设计并竖直设置在基架槽口上，其下端与压紧螺母连接实现与基架的固定。所述调节螺栓从基架槽口边缘拧入，并使其端部顶住张紧轴轴体。所述张紧轴承安装在张紧轴顶部，与张紧轴过盈配合。所述轴端挡圈设置在张紧轴承上，所述压紧螺栓拧入张紧轴顶部将轴端挡圈和张紧轴承固定。所述同步带导轮设置在张紧轴顶部，与张紧轴承过盈配合。

作为本发明的优选方案，为了提高吸附及抓取工件的效果，本发明所述支撑辐条至少设置三条，且支撑辐条之间等间距分布。

作为本发明的优选方案，为了减少驱动磁霸时的摩擦力，提高磁霸切换工作状态的效率，本发明所述上永磁体与驱动轴底部之间存在间隙。

作为本发明的优选方案，为了简化驱动轴与同步轮之间的传动连接，提高传动效率，本发明所述驱动轴采用D型轴设计。

作为本发明的优选方案，为了确保整个张紧机构在调整是处于正确的位置，且不会造成松动影响张紧效果，本发明所述张紧轴位于基架槽口处的横截面采用D型结构设计，且调节螺栓端头抵住张紧轴D型结构的切平面处。

作为本发明的优选方案，为了提高磁吸附装置的适用场合，本发明所述驱动电机可采用气动马达替换作为驱动。

本发明的工作过程和原理是：首先，在装置装配时保证各阵列处的磁霸处于相同的工作状态，如同时处于卸载状态。然后，驱动电机输出轴的旋转，通过同步轮及同步带后带动各阵列磁霸驱动机构的同步旋转，从而使磁霸的上永磁体转动。当上永磁体转过180度后驱动电机停止工作，此时本装置处于吸附状态。当阵列式磁吸附装置需要解除吸附状态时只需控制驱动电机使磁霸的上永磁体反转180度，使本装置处于卸载状态，最后，就可以轻松地将阵列式磁吸附装置取下或移动到另一个工作地方。本发明还具有结构简单、操作方便、容易实施的优点。

与现有技术相比，本发明还具有以下优点：

(1)本发明所提供的阵列式磁吸附装置具有控制简单、用途广泛、能耗低、负载能力大且容易实现自动控制的优点。

(2)本发明所提供的阵列式磁吸附装置采用电机驱动同步轮及同步带来控制磁霸的状态，保证了各动作的同步性，降低了自动控制要求，驱动电机也只需在装置切换吸附或卸载两者状态时才需工作，因此只需很少的能源消耗。

(3)本发明所提供的阵列式磁吸附装置只需一个驱动电机就能同时控制阵列式分布的3个执行机构，大大提高了装置的执行效率，并简化了结构设计。

(4)本发明所提供的阵列式磁吸附装置在设计时充分考虑了装置的适用性，将设备接口单独设计成一部件，因此只需跟换设备接口就可以应用的其他设备上，保证了装置具有很强的适应性。

附图说明

图1是本发明所提供的阵列式磁吸附装置的结构示意图。

图2是本发明所提供的张紧机构的剖视图。

图3是本发明所提供的磁霸及磁霸驱动机构的剖视图。

上述附图中的标号说明：

1-基架，2-磁霸，3-磁霸驱动机构，4-张紧机构，5-设备接口，6-同步带，7-同步轮，8-中间连接件，9-驱动电机，11-基架槽口，21-上永磁体，22-下永磁体，23-磁霸外基座，31-驱动轴，32-紧定螺钉，33-驱动轴承，34-螺栓，35-插柱，41-同步带导轮，42-压紧螺栓，43-轴端挡圈，44-张紧轴承，45-张紧轴，46-调节螺栓，47-压紧螺母。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1、图2和图3所示，本实施例公开了一种阵列式磁吸附装置，该磁吸附装置主要包括基架1、磁霸2、磁霸驱动机构3、张紧机构4、设备接口5、同步带6、同步轮7、中间连接件8、驱动电机9、以及用于安装张紧机构4的基架槽口11。所述基架1采用三辐式结构设计，其本体从中部向间隔相同的三个方向延伸并构成支撑辐条。所述支撑辐条端部设有用于安装磁霸2、磁霸驱动机构3的安装孔。所述设备接口5设置在基架1中部，与基架1固定连接。所述磁霸2通过中间连接件8安装在支撑辐条端部下方，所述磁霸驱动机构3安装在支撑辐条端部上方，并往下穿过安装孔后与磁霸2传动连接。所述基架槽口11设置在基架1边缘，位于支撑辐条之间。所述张紧机构4安装在机架槽口上，位于磁霸驱动机构3与磁霸驱动机构3、磁霸驱动机构3与驱动电机9之间的位置上。所述驱动电机9安装在基架1上。所述同步轮7分别安装在磁霸驱动机构3和驱动电机9的输出轴上。所述同步带6环绕在同步轮7上并与张紧机构4配合实现同步带6与同步轮7之间的预紧配合，从而使驱动电机9通过同步带6同时驱动支撑辐条上的磁霸2。

具体的，所述磁霸驱动机构3主要包括驱动轴31、紧定螺钉32、驱动轴承33、以及插柱35。所述驱动轴31采用阶梯轴设计，从底部到顶部尺寸逐级减小。所述驱动轴承33固定在安装孔内。所述驱动轴31安装在驱动轴承33内，与驱动轴承33过盈配合，其顶部与同步轮7传动连接，其底部与插柱35的一端连接。插柱35的另一端插入磁霸2内，驱动磁霸2实现工作状态的切换。所述紧定螺钉32设置在驱动轴31顶部，通过螺纹从外部拧入同步轮7内，实现同步带6与同步轮7之间的固定连接。

具体的，所述磁霸2包括上永磁体21、下永磁体22、以及磁霸外基座23。所述中间连接件8位于支撑辐条下方，并通过螺栓34与支撑辐条固定连接，其上端与驱动轴承33抵接，下端与磁霸外基座23固定连接。所述上永磁体21和下永磁体22均设置在磁霸外基座23内，且下永磁体22固定，上永磁体21可相对转动。所述插柱35插入上永磁体21体内，与上永磁体21传动连接。

具体的，所述张紧机构4主要包括同步带导轮、压紧螺栓42、轴端挡圈43、张紧轴承44、张紧轴45、调节螺栓46、以及压紧螺母47。所述张紧轴45采用阶梯轴设计并竖直设置在基架槽口11上，其下端与压紧螺母47连接实现与基架1的固定。所述调节螺栓46从基架槽口11边缘拧入，并使其端部顶住张紧轴45轴体。所述张紧轴承44安装在张紧轴45顶部，与张紧轴45过盈配合。所述轴端挡圈43设置在张紧轴承44上，所述压紧螺栓42拧入张紧轴45顶部将轴端挡圈43和张紧轴承44固定。所述同步带导轮设置在张紧轴45顶部，与张紧轴承44过盈配合。

作为本发明的优选方案，为了提高吸附及抓取工件的效果，本发明所述支撑辐条至少设置三条，且支撑辐条之间等间距分布。

作为本发明的优选方案，为了减少驱动磁霸2时的摩擦力，提高磁霸2切换工作状态的效率，本发明所述上永磁体21与驱动轴31底部之间存在间隙。

作为本发明的优选方案，为了简化驱动轴31与同步轮7之间的传动连接，提高传动效率，本发明所述驱动轴31采用D型轴设计。

作为本发明的优选方案，为了确保整个张紧机构4在调整是处于正确的位置，且不会造成松动影响张紧效果，本发明所述张紧轴45位于基架槽口11处的横截面采用D型结构设计，且调节螺栓46端头抵住张紧轴45D型结构的切平面处。

作为本发明的优选方案，为了提高磁吸附装置的适用场合，本发明所述驱动电机9可采用气动马达替换作为驱动。

本发明的工作过程和原理是：首先，在装置装配时保证各阵列处的磁霸2处于相同的工作状态，如同时处于卸载状态。然后，驱动电机9输出轴的旋转，通过同步轮7及同步带6后带动各阵列磁霸2驱动机构的同步旋转，从而使磁霸2的上永磁体21转动。当上永磁体21转过180度后驱动电机9停止工作，此时本装置处于吸附状态。当阵列式磁吸附装置需要解除吸附状态时只需控制驱动电机9使磁霸2的上永磁体21反转180度，使本装置处于卸载状态，最后，就可以轻松地将阵列式磁吸附装置取下或移动到另一个工作地方。本发明还具有结构简单、操作方便、容易实施的优点。

实施例2：

请参见图1-图3，本实施例公开了一种阵列式磁吸附装置,包括基架1、起吸附作用的磁霸2、磁霸驱动机构3、张紧机构4、自动化设备接口5、同步带6、同步轮7、中间连接件8和驱动电机9。基架1上设有与其他设备连接的接口5，其通过三颗螺栓固定在基架1上；根据负载的大小可选取合适的磁霸2成阵列式固定在基架1底部，从而尽可能的减轻本装置的质量；磁霸驱动机构3成阵列式固定在基架上面并分别与磁霸2相配合；驱动电机9通过螺栓将其固定在基架1的底部，电机输出轴固定有经紧定螺钉固定的同步轮7并将动力经同步带6输出到各磁霸驱动机构3以控制磁霸2同时达到吸附或卸载状态；张紧机构4用于给同步带6施加预紧力、使同步带6与同步轮7之间有足够大的啮合角。

在本发明的一种实施例中，所述起吸附作用的磁霸2及所述磁霸驱动机构3两者配合工作。所述磁霸2主要由外基座23、上永磁体21及下永磁体22三部分组成。所述磁霸驱动机构3主要由驱动轴31、紧定螺钉32、轴承33、螺栓34及插柱35组成。磁霸2的上永磁体21跟插柱35下端间隙配合，插柱35的上端与驱动机构3的驱动轴31下端的插柱孔间隙配合，驱动轴31下端与上永磁体21之间存有间隙。下永磁体22与磁霸外基座23固定在一起，而上永磁体21相对下永磁体22可相对转动但通过两者的磁吸附作用保证上永磁体21与下永磁体22始终处于接触状态，磁霸外基座23通过螺栓34穿过中间连接件8上的通孔将磁霸2一起固定在基架1的底部。所述轴承33内圈与驱动轴31中部过渡配合，轴承33外圈与基架1过渡配合，且通过中间连接件8压紧轴承33外圈使其固定在基架1上。所述同步轮通过紧定螺钉32固定在D型驱动轴31的顶部且与同步带6相配合。

在本发明的一种实施例中，所述张紧机构4包括压紧螺母47、张紧轴45、调节螺栓46、张紧轴承44、同步带导轮41、轴端挡圈43及压紧螺栓42。所述压紧螺母47将张紧轴45压紧在基架的槽口11中，以保证张紧机构4垂直于基架1。所述调节螺栓46与基架1上的螺纹孔配合、调节螺栓46的顶部与D型轴的切平面配合以确保整个张紧机构4处于正确位置且不会松动。所述轴承内圈与张紧轴45上端间隙配合，轴承外圈与同步带导轮41过渡配合，轴端挡圈43在轴端盖住轴承内圈并通过压紧螺栓42将轴承内圈压紧以保证张紧轴承44的确定位置。

在本发明的一种实施例中，本装置只需一个驱动电机9且同时控制阵列式分布的3个执行机构。所述驱动电机9通过螺栓固定在基架1的底部，电机输出轴固定有经紧定螺钉固定的同步轮7。所述同步轮7与同步带6配合并将动力经同步带6输出各阵列处的执行机构上，这种同步控制保证了各动作的同步性，降低了自动控制要求，驱动电机9也只需在装置切换吸附或卸载两者状态时才需工作，因此只需很少的能源消耗。

在本发明的一种实施例中，本装置基架1上固定有与其他设备连接的接口5。所述设备连接接口5通过螺栓与基架1相连接，因此在必要的情况下我们可以根据使用设备的具体要求很方便快捷的进行接口5的更换，这极大地提高了本装置的使用适应性。

本发明的工作过程和原理如下：

在装置装配时保证各阵列处的磁霸2处于相同的工作状态，如同时处于卸载状态。然后驱动电机9输出轴的旋转，通过同步轮7及同步带6后带动各阵列磁霸驱动机构3的同步旋转，从而使磁霸2的上永磁体21转动。当上永磁体21转过180度后驱动电机9停止工作，此时本装置处于吸附状态。当阵列式磁吸附装置需要解除吸附状态时只需控制驱动电机9使磁霸2的上永磁体21反转180度，使本装置处于卸载状态，此时就可以轻松地将阵列式磁吸附装置取下或移动到另一个工作地方。

在本发明的另一种实施例中，所述磁霸及所述磁霸驱动机构各有4个以圆周阵列的形式分布。

在本发明的另一种实施例中，所述磁霸及所述磁霸驱动机构各有3个以“T”字型分布。

在本发明的阵列磁霸与磁霸驱动机构个数及排列形式不局限于上述形式。

在本发明的另一种实施例中，所述驱动电机也可以为能提供圆周运动的动力装置，如气动马达等。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种阵列式磁吸附装置，其特征在于，包括基架、磁霸、磁霸驱动机构、张紧机构、设备接口、同步带、同步轮、中间连接件、驱动电机、以及基架槽口；所述基架采用三辐式结构设计，其本体从中部向间隔相同的三个方向延伸并构成支撑辐条；所述支撑辐条端部设有安装孔；所述设备接口设置在基架中部，与基架固定连接；所述磁霸通过中间连接件安装在支撑辐条端部下方，所述磁霸驱动机构安装在支撑辐条端部上方，并往下穿过安装孔后与磁霸传动连接；所述基架槽口设置在基架边缘，位于支撑辐条之间；所述张紧机构安装在机架槽口上，位于磁霸驱动机构与磁霸驱动机构、磁霸驱动机构与驱动电机之间的位置上；所述驱动电机安装在基架上；所述同步轮分别安装在磁霸驱动机构和驱动电机上；所述同步带环绕在同步轮上并与张紧机构配合实现同步带与同步轮之间的预紧配合。

2.根据权利要求1所述的阵列式磁吸附装置，其特征在于，所述磁霸驱动机构包括驱动轴、紧定螺钉、驱动轴承、以及插柱；所述驱动轴采用阶梯轴设计，从底部到顶部尺寸逐级减小；所述驱动轴承固定在安装孔内；所述驱动轴安装在驱动轴承内，与驱动轴承过盈配合，其顶部与同步轮传动连接，其底部与插柱的一端连接；插柱的另一端插入磁霸内，驱动磁霸实现工作状态的切换；所述紧定螺钉设置在驱动轴顶部，通过螺纹拧入同步轮内，实现同步带与同步轮之间的固定连接。

3.根据权利要求2所述的阵列式磁吸附装置，其特征在于，所述磁霸包括上永磁体、下永磁体、以及磁霸外基座；所述中间连接件位于支撑辐条下方，并通过螺栓与支撑辐条固定连接，其上端与驱动轴承抵接，下端与磁霸外基座固定连接；所述上永磁体和下永磁体均设置在磁霸外基座内，且下永磁体固定，上永磁体可相对转动；所述插柱插入上永磁体体内，与上永磁体传动连接。

4.根据权利要求1所述的阵列式磁吸附装置，其特征在于，所述张紧机构包括同步带导轮、压紧螺栓、轴端挡圈、张紧轴承、张紧轴、调节螺栓、以及压紧螺母；所述张紧轴采用阶梯轴设计并竖直设置在基架槽口上，其下端与压紧螺母连接实现与基架的固定；所述调节螺栓从基架槽口边缘拧入，并使其端部顶住张紧轴轴体；所述张紧轴承安装在张紧轴顶部，与张紧轴过盈配合；所述轴端挡圈设置在张紧轴承上，所述压紧螺栓拧入张紧轴顶部将轴端挡圈和张紧轴承固定；所述同步带导轮设置在张紧轴顶部，与张紧轴承过盈配合。

5.根据权利要求1所述的阵列式磁吸附装置，其特征在于，所述支撑辐条至少设置三条，且支撑辐条之间等间距分布。

6.根据权利要求3所述的阵列式磁吸附装置，其特征在于，所述上永磁体与驱动轴底部之间存在间隙。

7.根据权利要求2所述的阵列式磁吸附装置，其特征在于，所述驱动轴采用D型轴设计。

8.根据权利要求4所述的阵列式磁吸附装置，其特征在于，所述张紧轴位于基架槽口处的横截面采用D型结构设计，且调节螺栓端头抵住张紧轴D型结构的切平面处。

9.根据权利要求1所述的阵列式磁吸附装置，其特征在于，所述驱动电机可采用气动马达替换作为驱动。