[发明专利]一种可以自锁的磁性夹紧器

说明书

技术领域

本发明涉及一种可以打开和关闭的磁性夹紧器，其在打开和关闭位置都可以自锁。

背景技术

现有磁性夹紧设备有磁性表座、磁力吸盘、气磁铁等。而在自动化领域，迫切的需要有一种安全可靠可以自锁的磁性夹紧器。

一方面，目前基于类似磁性表座的被动关闭原理（passive shunt）的自动化磁性夹紧器由于磁块和外壳难以加工，使得设计上有很多困难无法实现自动化驱动和安全可靠的自锁，所以安全可靠的工业应用产品少之又少。

另一方面，如CN 1963962 B和CN 205016401 U专利基于主动关闭原理（active shunt）的气动磁铁由于没有打开和关闭位置的自锁装置，从而使得产品的可靠性大大折扣。

此外，磁性夹紧器的设计还必须考虑自锁结构的简单易用和高度可靠性。既要保证对磁块加工精度的要求不高，还要保证自锁的可靠性。因此，本专利申请了一种基于主动关闭原理，采用连杆机构驱动的可以在打开和关闭状态下自锁的磁性夹紧器。

发明内容

除非另有表述，在本说明书和权利要求书中，使用了表述语“磁性夹紧器”，该表述语应理解为这样一个装置：它包括第一永磁铁和第二永磁铁，第一永磁铁在“关闭”和“打开”的位置之间相对外壳转动，在所述“关闭”状态中两个磁铁的姿态使得其呈现相对弱的外磁场，而在所述“打开”状态中两个磁铁的姿态使得其呈现相对较强的外磁场。而第一永磁铁由四杆机构驱动，使得其从“打开”到“关闭”的切换角度为180度，且在关闭的0度和打开的180度都是自锁的。

在第一方面，本发明提供一种这样的可打开和关闭的磁性夹紧器，它包括一个外壳、一个第一永磁铁、一个第二永磁铁，第一和第二永磁铁分别安装在外壳的两个圆柱腔体内，以使得第一永磁铁能在“打开”的位置与“关闭”位置之间相对外壳转动。在“关闭”位置，第一永磁铁的南极和北极与第二永磁铁的南极和北极平行但是反向，以使得磁性夹紧器在外壳内“关闭”呈现相对弱的外磁场；而在“打开”的位置，第一永磁铁的南极和北极与第二永磁铁的南极和北极平行但是同向，以使得磁性夹紧器无法在外壳内“关闭”，从而磁性夹紧器呈现相对强的外磁场。

在第二方面，由于第一永磁铁需要转动180度实现磁性夹紧器的打开和关闭，所以本发明通过设计一种四杆机构实现磁性夹紧器在打开和关闭状态下都是自锁的，不受外界磁力或者受力影响。

优选的是，两个磁铁采用圆柱形或者圆盘形的磁铁，并且有用于连接或者固定的两个通孔。

优选的是，外壳是等截面的低磁阻材料的单体（例如20号钢或者AISI1018钢），内部有两个圆柱形的腔体，且在壳体上有多对隔断磁路的通孔。

优选的是，该外壳采用对称的设计，在圆柱形壳体内设有约束磁块轴线方向运动的卡箍槽。外壳与两个低磁阻材料的极靴相配（例如20号钢或者AISI1018钢），极靴放置在磁铁打开状态的磁极方向，磁块通过极靴把磁性传导到待吸附工件上。

优选的是，由于极靴与被吸附工件表面相接触，可以通过磁块磁通截面积与极靴接触面积的比值来提高极靴接触面处的磁感应强度B_p，从而最大限度发挥磁性夹紧器的磁性吸力。

优选的是，通过四杆机构设计，使得第一永磁铁能在外壳内旋转180度。在第一永磁铁0度关闭的位置，第一永磁铁的南北极和第二永磁体的南北极在外壳和极靴的作用下，实现内部闭合，也就是所谓的主动关闭。而与磁性夹紧器极靴接触的物体处于短路状态，所以这时该磁性夹紧器对外显现较弱的磁性，也就是所谓的关闭状态。在第一永磁体180度的打开位置，由于隔断磁路通孔的作用，第一永磁铁的南北极和第二永磁铁的南北极必须通过极靴传导磁性到被接触工件才能闭合，此时该磁性夹紧器对外显现较强的磁性，也就是所谓的打开位置。

优选的是，四杆机构的驱动运动为直线运动或者旋转运动。

优选的是，外壳底部通过非导磁材料的底盖封闭，且两侧的极靴突出该底盖，从而保证在关闭状态时，较轻的被吸附工件不会因为真空还吸附在极靴上。

优选的是，底部的底盖可以通过销钉连接，约束第二永磁铁的旋转自由度；外壳上的卡箍凹槽通过安装卡箍约束第二永磁铁的轴向自由度，从而保证第二永磁铁相对于外壳固定。

优选的是，外壳的内部圆柱腔体与磁铁之间保证最小的间隙而不干涉，从而降低驱动磁铁的扭矩要求。

优选的是，通过在磁铁和圆柱形腔体之间增加润滑油来降低可能的因为磁铁和腔体加工误差引起的过大摩擦力。