一种多工作面电控永磁吸盘

1.本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种多工作面电控永磁吸盘。


背景技术：

2.电控永磁吸盘是结合电磁和永磁的特性而设计开发的新型夹具。采用电脉冲“开和关”的新型磁力吸盘，“开和关”所需时间少于1秒钟。吸盘在吸持工件进行加工过程中，十分安全可靠。在用磁力吸持工件后，吸盘就会无限期地保持磁性吸力。广泛应用于数控加工中心，铣床，精雕机等。
3.在机械制造领域，电控永磁吸盘应用范围广泛，例如机床夹具、起重机械、快速换模等。电控永磁吸盘的基本原理是使用两种矫顽力不同的永磁材料作为永磁体和可逆磁体，借助磁轭和磁极块形成磁路，通过对控制线圈通以短时的正/反向脉冲电流，改变可逆磁体的极性，从而使吸盘达到对外加载、卸载两种工作状态。电控永磁吸盘具有使用安全便捷、工作效率高、吸力强劲等优点。
4.目前，随着机械行业的快速发展，对吸盘的要求也越来越精细，需要一些多工作面的吸盘来满足厂家的加工需求。多工作面电控永磁吸盘可以应用于多个面都有磁吸力要求的场合。但是，现有技术中的吸盘一般都是单面吸盘，并不存在能够多面同时工作的吸盘，因此，急需研究一种多面能够同时工作的吸盘。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术的不足，本发明提供一种两个以上工作面都能产生磁吸力的多工作面电控永磁吸盘，并且多个工作面的磁吸力能够单独控制，满足多个特殊应用场景进行应用。
6.具体地，本发明提供一种多工作面电控永磁吸盘，其包括壳体，该壳体的六个面中至少一个侧面加工出多个型腔，多个型腔中安装有直角式磁极单元组或单个磁极单元，当安装多个磁极单元时，相邻的磁极单元的表征磁性相异，表征磁性相异的磁极单元之间两两成对且阵列安装于所述壳体的侧面上，所述吸盘的各个工作面能够单独工作或同时工作；
7.其中，直角式磁极单元组包括第一磁极块、第一永磁体、第二磁极块、第二永磁体以及第一可逆磁体，所述第一可逆磁体的外部缠绕有线圈且所述第一可逆磁铁设置为直角梯形，所述第一磁极块和第二磁极块分别连接有一个第一可逆磁体的直角边，两个第一可逆磁体的斜边相互接触从而使第一磁极块和第二磁极块相互垂直安装，所述第一磁极块和第二磁极块分别安装在所述壳体相邻的两个侧面的型腔内，所述第一磁极块的四个侧面分别连接有第一永磁体，所述第二磁极块的四个侧面分别连接有第二永磁体；
8.所述单个磁极单元包括第三磁极块、第三永磁体和第二可逆磁体，第三磁极块的四周分别连接有第三永磁体，所述第三磁极块连接有所述第二可逆磁铁，所述第二可逆磁铁的外部缠绕有线圈；
9.所述第一磁极块、第二磁极块、第三磁极块以及第二可逆磁铁的形状分别与对应的所述型腔的形状相匹配。
10.优选地，所述壳体的六个侧面均加工出型腔。
11.优选地，所述的磁极块的截面形状为正方形、正六边形、圆形或其他形状，所述型腔的结构与磁极块形状相对应。
12.优选地，所述型腔的空隙区域填充有用于固定励磁线圈、可逆磁体和永磁体的材料，所述材料为环氧树脂。
13.优选地，所述壳体的四个侧面均加工出四个型腔，所述壳体上共安装有八个直角式磁极单元组。
14.优选地，所述壳体的侧面的型腔中均安装有单个磁极单元。
15.优选地，所述壳体的侧面安装有直角式磁极单元组和单个磁极单元。
16.优选地，当给线圈通以短时间的正向脉冲电流时，电控永磁吸盘四周的表面处于充磁状态，吸盘的工作面均产生磁吸力，；
17.当工件需要松开时，给线圈通以短时间的反向脉冲电流，此时，电控永磁吸盘四周的工作面处于退磁状态，吸盘的四个工作面均无磁场存在；
18.当给部分线圈通以短时间的反向脉冲电流，电控永磁吸盘四周的表面处于部分退磁状态。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
20.(1)本发明的吸盘的各个侧面均可以安装直角式磁极单元组或单个磁极单元，吸盘的各个工作面能够单独工作或同时工作，满足了不同的应用场景对吸盘的需求。并可以根据需要控制退磁或半退磁，满足不同吸附要求。
21.(2)本发明的直角式磁极单元组设置有两个相互垂直的工作面，因此，当该吸盘作为夹具吸附具有垂直面的工件时，可以在不同方向对被夹紧工件施加载荷，使得双面吸附更加稳定可靠，也能够使工件受力更加均匀，提高加工精度，且拆卸方便，结构简单，便于加工制作，扩展了应用场合。
22.(3)本发明的吸盘的工作面在使用时不仅可以全部充磁或退磁，还可以选择给部分线圈通以反向脉冲电流，从而使吸盘的部分工作面退磁，这样就可以保证吸盘能够吸附在工作台上但是却不需要吸附工件，从而能够满足特殊场景下的应用。
附图说明
23.图1为本发明实施例的结构示意图；
24.图2为本发明实施例壳体的结构示意图；
25.图3为本发明直角式磁极单元组的结构示意图；
26.图4为图3的侧视图；
27.图5为本发明单个磁极单元的结构示意图；
28.图6为图5的侧视图；
29.图7为本发明实施例的俯视图；
30.图8为图7的a-a向剖视图；
31.图9为图8中给线圈通以短时间正向充磁电流状态下的磁路示意图；
32.图10为图8中给线圈通以短时间反向退磁电流状态下的磁路示意图；
33.图11为图8中给部分线圈通以短时间反向退磁电流状态下的磁路示意图；
34.图12为图7的b-b向剖视图；
35.图13为图12中给部分线圈通以短时间正向充磁电流状态下的磁路示意图；
36.图14为图12中给部分线圈通以短时间反向退磁电流状态下的磁路示意图。
37.图中部分附图标记如下：
38.1-壳体，2-第一磁极块，3-第一永磁体，4-第二永磁体，5-第二磁极块，6-第一可逆磁体，7-线圈，8-环氧树脂，9-第二可逆磁体，10-直角式磁极单元组，11-单个磁极单元，12-第三磁极块，13-第三永磁体，14-型腔。
具体实施方式
39.以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
40.图1所示为多工作面电控永磁吸盘，其所采用的壳体1加工出多个型腔14，在各型腔14中安装有直角式磁极单元组10或单个磁极单元11，对于同一多工作面电控永磁吸盘，该型腔14的形状可以相同，也可以不同，可以在每一工作面都加工出型腔，也可以仅仅在其中选择的工作面加工出型腔。
41.本实施例中，如图2所示，该型腔14由正方形型腔组成，相应的，直角式磁极单元组10和单个磁极单元11的磁极块也设置为与型腔14的形状一致的正方形。在其余的实施例中，型腔14的结构也可以设置为其余形状，磁极块与型腔14的形状相匹配即可。
42.在安装磁极块时，当安装多个磁极块时，相邻的磁极单元的表征磁性相异，表征磁性相异的磁极单元之间两两成对且阵列安装于壳体1的侧面上，吸盘的各个工作面能够单独工作或同时工作。当需要单独工作时，给某一面或某几面通以脉冲电流，从而可以使该某一面或某几面具有磁性，从而可以单独工作，或者也可以根据需要对多个工作面进行组合，使组合的几个工作面可以同时具有磁吸力，从而能够满足多个工作面同时工作的需要，从而能够满足多场景的工作需要。
43.如图3和图4所示，在直角式磁极单元组10中，其包括第一磁极块2、第一永磁体3、第二磁极块5以及第一可逆磁体6，其中，第一可逆磁体6的外部缠绕有线圈7。第一磁极块2和第二磁极块5分别连接有一个第一可逆磁体6的直角边，两个第一可逆磁体6的斜边相互接触从而使第一磁极块2和第二磁极块5相互垂直安装，第一磁极块2和第二磁极块5的四个侧面分别连接有第一永磁体3。在本实施例中，对应于正方形型腔14，第一磁极块2设置为正方形，直角式磁极单元组10的第一磁极块2的四个侧面分别与第一永磁体3相接触，且通磁时，各第一永磁体3与第一磁极块2的接触端具有相同的极性。第二磁极块5与第一磁极块2垂直安装，第二磁极块5安装在缠绕有线圈7的第一可逆磁体6的侧面，对应于正方形型腔14，第二磁极块5也设置为正方形。第二磁极块5的四个侧面分别与第二永磁体4相接触，同样，通磁时，各第二永磁体4与第二磁极块5的接触端具有相同的极性。
44.如图5-图6所示，单个磁极单元11包括第三磁极块12、第三永磁体13和第二可逆磁体9，第三磁极块12的四周分别连接有第三永磁体13，在本实施例中，对应于正方形型腔14，第一磁极块2也设计成正方形，第三磁极块12的四个侧面分别与第三永磁体13相接触，且通磁时，各第三永磁体13与第三磁极块12的接触端具有相同的极性，第三磁极块12的下方是
缠绕线圈7的方形第二可逆磁体9。
45.型腔的空隙区域填充有用于固定励磁线圈、可逆磁体和永磁体的材料，本实施例中，该材料为环氧树脂8。在其余的实施例中，根据需要也可以增加机械结构对相邻的结构进行固定。
46.实施例一
47.如图7至图11所示，在本实施例中，壳体1的型腔14中安装有直角式磁极单元组10。壳体1的四个侧面均为工作面，每一个工作面加工出四个型腔，壳体1上在四个侧面上共安装有8组直角式磁极单元组10。直角式磁极单元组10的磁极块与壳体1的表面平齐而成为工作面。并且，型腔14、第一磁极块2和第二磁极块5均设置为正方形。
48.其工作原理如下：
49.使用时，当给线圈7通以短时间的正向脉冲电流时，电控永磁吸盘四周的表面处于充磁状态，此时磁力线的分布示意如图9所示，相邻的磁极单元的磁力线的方向是相反的，并且，每一个磁极单元都对外显示磁力，这时，吸盘的四个工作面都均会产生磁吸力，工件会被牢牢地吸附在吸盘上，吸盘同时可以紧紧地吸附在机床上。在其余的实施例中，根据需要，也可以仅给电控永磁吸盘的某一个或某几个面的磁极单元的线圈7通以短时间的正向脉冲电流，从而仅使电控永磁吸盘的某一个或某几个面对外显示磁吸力，从而满足多种吸附需求。
50.当工件需要松开时，给线圈7通以短时间的反向脉冲电流，这时，电控永磁吸盘四周的工作面处于退磁状态，磁力线分布如图10所示，此时，吸盘的四个工作面均无磁场存在，对外不显磁性，这时工件可以从吸盘上拿下来，吸盘也可以从机床上拿下来。另外，当给部分线圈通以短时间的反向脉冲电流，这时，电控永磁吸盘四周的表面处于部分退磁状态，磁力线分布如图11所示，此时，吸盘的底面仍有磁场存在，而吸盘四周剩下的三个面没有磁场存在，对外不显磁性，这时可以将工件从吸盘上取下，但是，吸盘仍可以牢牢吸附在机床上。
51.本实施例中，直角式磁极单元组10设置有两个相互垂直的工作面，因此，当该吸盘作为夹具吸附具有垂直面的工件时，可以在不同方向对被夹紧工件施加载荷，使得双面吸附更加稳定可靠，也能够使工件受力更加均匀。
52.实施例二
53.如图12至图14所示，在本实施例中，壳体1的侧面的型腔14中均安装有单个磁极单元11。本实施例中，单个磁极单元11的第三磁极块12和型腔14也均设置为正方形。安装时，单个磁极单元11的磁极块与壳体1的表面平齐而成为工作面。下面以壳体1正面的型腔14中安装的单个磁极单元11为例，介绍其工作原理。
54.其工作原理如下：
55.使用时，当给线圈7通以短时间的正向脉冲电流时，电控永磁吸盘的正面处于充磁状态，此时磁力线的分布如图13所示，相邻的磁极单元的磁力线的方向是相反的，并且，每一个磁极单元都对外显示磁力，这时，吸盘的正面产生磁吸力，工件会被牢牢地吸附在吸盘上。在其余的实施例中，根据需要，也可以仅给电控永磁吸盘的某一个或某几个面的磁极单元的线圈7通以短时间的正向脉冲电流，从而仅使电控永磁吸盘的某一个或某几个面对外显示磁吸力，从而满足多种吸附需求。
56.当工件需要松开时，给线圈7通以短时间的反向脉冲电流，这时，电控永磁吸盘的正面处于退磁状态，磁力线分布如图14所示，此时，吸盘的正面无磁场存在，对外不显磁性，这时工件可以从吸盘上拿下来。
57.综上所述，多工作面电控永磁吸盘既可以各个工作面单独使用，也可以结合起来协同工作，因而吸盘可以作为夹具，应用于多个面同时有夹紧要求等场合。
58.在其余的实施例中，也可以根据需要，在壳体1的侧面加工出不同数量的型腔14，并且可以根据需要组合安装直角式磁极单元组10和单个磁极单元11，型腔的形状和尺寸也可以根据需要进行设定，从而满足不同的工作需求。
59.以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。