CN102530705A - 磁抓斗 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于抓取并搬运铁磁性工件(19)的磁抓斗(11)，在其中，磁性活塞(21)能够通过工作流体从停用位置(37)转移到工作位置(36)，所述磁抓斗包括检测装置(41)，所述检测装置检测所述工件(19)在所述壳体(16)的端面(18)上的保持或非出现，所述磁性活塞(21)具有保持磁体(34)，该保持磁体能够在所述磁性活塞内赏析移动，设置成保持所述工件(19)并且同时控制检测装置(41)的阀结构(59)。

Description

磁抓斗

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于抓取和搬运铁磁性工件的磁抓斗(magnetic grab)。

背景技术

专利公开文献EP 2085349A1公开了这种通常的磁抓头。该磁抓斗包括壳体，在所述壳体上设有壳体底座，所述壳体底座具有朝向所要抓取的工件的端面。在该壳体内设置磁性活塞，其中所述磁性活塞能够上下移动。在该壳体上安置用于使得所述活塞移动的驱动流体的连接件，从而磁性活塞承受第一工作压力并被转移到工作位置。在该工作位置中，磁性活塞定位在壳体底座上或靠近壳体底座。磁性活塞在另一工作压力下被转移到停用位置，在此磁性活塞定位于远离壳体底座。

利用这种磁抓斗重要的是，进行自动检测以确定是否工件被拾起或不被拾起或者是否在运输过程中工件已经丢失。经由检测装置进行监测，其中所述检测装置单独地被插入到磁性活塞内并且具有可控阀，其中所述可控阀具有单独的永磁体，所述永磁体被引导成其能够在磁性活塞内上下移动，其中保持磁体在磁性活塞内被锚固。检测装置集成在磁性活塞内已经在实践中证明是成功的，但是该检测装置必需多种单独的部件。此外，不利的是，在具有小直径的磁抓斗的情况中，这种检测装置出于空间的原因不再能够被集成到磁性活塞内。

发明内容

因此，本发明的目的在于进一步开发背景技术部分所述类型的磁抓斗，从而允许简化结构并节省部件。

该目的根据本发明通过权利要求1的特征而实现。根据本发明的保持磁体和检测装置在磁性活塞内的结合允许结构简化。为此目的，磁性活塞内的保持磁体布置成其能够在磁性活塞内上下移动并且因而同时用作为检测磁体，该检测磁体打开并关闭检测装置内的阀结构。因此，在工件被磁化并因而工件由磁抓斗抓取时，保持磁体能够处于有效操作位置，并且能够维持检测装置的工作流体的工作压力。在该操作位置中，保持磁体同时关闭检测装置的阀结构并且用作为检测磁体以控制检测装置。由此，检测装置检测部件出现在磁抓斗上。如果部件未被磁抓斗抓取，则保持磁体仍处于无效操作位置，由此，检测装置的阀结构打开，从而工作压力下降并且检测装置检测到没有工件或者工件未被抓取。

能够在磁抓斗内上下移动的磁性活塞优选具有凹部，该凹部被构造成朝向壳体底座开设，并且在该凹部内，保持磁体被引导成其能够上下移动。由此，保持磁体以可靠的方式在磁性活塞内被引导，并且能够与磁性活塞独立地执行升降运动，从而取决于是否工件出现而控制检测装置的阀结构。

优选地，保持磁体在磁性活塞内的滑动引导件中容纳，从而保持磁体能够顺滑地转移到至少一个操作位置中。该滑动引导件优选被构造为杯形升降活塞，其被引导成能够在所述凹部内上下移动。可选地，滑动引导件还能够在保持磁体与磁性活塞的凹部之间被形成。

为了将保持磁体设置在相对于磁性活塞的无效操作位置或开始位置，优选设有弹性元件、尤其弹簧元件，借助于所述弹性元件，保持磁体在凹部内受压。由此，保持磁体在磁性活塞内真空或磁力没有作用地处于开始位置或无效操作位置，在该位置中，阀结构稍微打开。

本发明的另一优选结构提供了，锁定元件在凹部的端侧壁部分上作用，弹性元件通过所述锁定元件被定位在保持磁体或滑动引导件与凹部的接触表面之间。这允许弹性元件以简单的方式被安装并被布置。类似地，在故障的情况中，弹性元件能够容易地被替换。

弹性元件的复位力优选大于保持磁体、阀结构的阀关闭构件的重力或滑动保持件内的保持磁体或阀结构的阀关闭构件的重力，并且所述复位力小于工件出现时的磁力。由此，保持磁体相对于磁性活塞的开始位置或无效操作位置能够容易地被设定，而同时确保了保持磁体转移到操作位置中。在面积方面至少延伸超过磁性活塞直径一半的保持磁体的磁力显著大于至少一个弹性元件的复位力。弹簧元件、尤其弹簧垫圈、片簧或其它压力元件可以用作为弹性元件。

本发明的另一优选结构提供了，通孔作为阀开口在磁性活塞的凹部的底部中设置，所述通孔取决于保持磁体的升降运动而打开并关闭阀关闭构件，该阀关闭构件优选作用在保持磁体上。特别地，阀开口的阀座以圆锥形的方式被构造，而优选具有一个密封元件，在该阀座内作用具有互补形状的阀关闭构件，从而在保持磁体从无效操作位置到有效操作位置的提升运动中，阀关闭构件被转移到关闭位置，并且阀关闭构件的优选圆锥形表面与阀开口相互邻接。由此，用于封闭阀开口所需的关闭力能够经由保持磁体同时地被施加。

此外，在保持磁体在磁性活塞凹部内的无效操作位置中，阀关闭构件优选设置在打开位置。优选地，阀关闭构件经由设定机构被固定，该设定机构的高度能够相对于保持磁体尤其经由螺纹被改变，从而阀关闭构件的关闭运动以相应的方式容易地适合于保持磁体在凹部内的最大升程。

检测装置优选具有通道，所述通道从磁性活塞的凹部底部中的阀开口延伸到至少一个位于所述保持磁体或所述滑动引导件与所述凹部的底部之间的导槽部分并径向向外延伸直到至少一个释放孔，其中所述至少一个释放孔贯穿所述磁性活塞的凹部的外壁。由此，在部件不存在时，在磁抓斗内产生的真空能够减小，所述真空被产生用于实现磁性活塞从停用位置到工作位置的提升运动。只要工件不坐靠磁抓斗的端面或不位于其直接附近，则保持磁体就不从其停用位置转移至工作位置，也就是说，检测装置的阀结构不关闭。由于在部件不存在时仍打开的通道，所以真空经由磁抓斗内的通孔被减小，所述通孔连接至环境，并且检测装置的控制器具检测到不存在部件。

本发明的另一优选结构提供了，在至少一个导槽部分与至少一个释放孔之间，环形导槽被构造在凹部的底部中。因而，少量的导槽部分足以引导空气经由阀结构流至释放孔或经由环形导槽流至多个释放孔。由此，更少制造费用是必须的。另外，组装被简化，这是因为必须考虑特定的安装方向。

此外，至少一个导槽部分优选由凹部的底部内或滑动引导件或保持磁体的外侧内的槽形容腔构成。在没有滑动引导件(其优选具有杯形壳体并与朝向壳体底座的端侧隔开地包围保持磁体)时，这种导槽部分在保持磁体内设置。

根据本发明的另一优选结构，为了所述磁性活塞转移到工作位置中，负压或真空作为工作压力被施加，从而在抓取并搬运所述工件的过程中，所述检测装置维持所施加的工作压力。由此，由于检测并监测磁抓斗所针对的状况而能够容易实现检测。由于采用现有技术已知的磁抓斗的监测原理，还实现了用进一步改进的搬运与检测系统容易改型现有的磁抓斗。

此外，优选设置成，为了所述磁性活塞转移到工作位置中，负压或真空作为工作压力被施加，并且在所述工件不存在、被释放或被放下时，所述工作压力减小。这尤其是基于这样的事实，即由于弹性元件，保持磁体被返回到其无效操作位置并且同时阀结构被打开。由此，环境空气能够经由引入到磁性活塞的动作室内的通孔而流入并能够通过通道流至检测装置。

此外，检测装置优选具有传感器，其中所述传感器检测至少一个用于使得所述磁性活塞转移到操作位置的工作压力。这种结构的传感器使得在设置多个用于工件的磁抓斗时，每个磁抓斗能够由为其所配置的传感器被监测，而传感器优选安装在远离磁抓斗的阀组件内。

附图说明

基于附图所示的实施例在以下说明书中更加详细地解释与说明本发明以及本发明的其它有利实施例和改型。由说明书和附图能够获取的特征根据本发明能够单独地或多个任意组合地被应用。在附图中：

图1示出了磁抓斗的示意性侧视图；

图2示出了图1中沿线I-I的磁抓斗的示意性全剖视图，其中磁性活塞处于停用位置；

图3示出了图1中沿线I-I的磁抓斗的示意性全剖视图，其中磁性活塞处于工作位置；

图4a示出了磁抓斗的磁性活塞的示意性放大图，其中在所述磁性活塞内集成的检测装置处于无效操作位置；

图4b示出了磁抓斗的磁性活塞的示意性放大图，其中在所述磁性活塞内集成的检测装置处于有效操作位置；

图5示出了磁性活塞的示意性侧视图；并且

图6示出了根据图5的磁性活塞的示意性俯视图。

具体实施方式

图1示出了磁抓斗11的示意性侧视图，其中所述磁抓斗具有位于紧固装置14内的颈部12，以便将磁抓斗例如紧固至机器人臂或搬运装置。于相反侧，在优选杯形壳体16上设有壳体底座17，该壳体底座例如螺合至壳体16。该壳体底座17具有端面18，该端面坐靠着将要被抓取的工件19，所述工件部分地被示出为铁磁性板。

图2示出了沿图1中的线I-I的磁抓斗11的剖视图。在壳体16内，磁性活塞21以能够在动作室24内上下移动的方式被引导。根据图2的磁性活塞21设置在停用位置37中，也就是说，所述磁性活塞被保持处于上位置中。

磁性活塞21包括引导环22，密封件23配置给该引导环，该密封件将存在于磁性活塞21上方的动作室24与存在于磁性活塞与壳体底座17之间的活塞室26分开。这两个室24、26的尺寸/体积被定义为与磁性活塞21在壳体16中的位置成反比关系、即与根据图2的停用位置37和根据图3的工作位置36成反比关系。动作室24经由通孔27与环境相连。例如，用于保护动作室24不受污染的筛网28可以在通孔27中设置。活塞室26连接着连接件31，特别是气动连接件，该连接件上连接着压力管线32。该压力管线32通向具有多个控制阀30的阀组件。经由阀组件33，各压力管线32通过控制阀30被启用，而每个压力管线32优选配备一个传感器35，该传感器监测压力管线32中的工作压力。传感器35检测到的信号被发送到评估单元，用来评估以及控制磁抓斗。

为了将磁性活塞21从图2所示的停用位置37定位到根据图3的工作位置36，工作压力、尤其负压或真空经由连接件31施加到活塞室26中。磁性活塞21经由密封件23相对于壳体密封，从而活塞室26(优选连接着压力管线32)形成实际上封闭的空间。尽管与保持磁体34相连的检测装置41的阀结构59仍打开，但是该具有小横截面的开口间隙不会干扰磁性活塞的提升运动。

作为所施加的工作压力的结果，磁性活塞21被转移到下位置。由于工件19的磁化，所以保持力在保持磁体34与铁磁性工件19之间作用。因此，保持磁体34从无效工作位置34被转移到有效工作位置，由此，阀结构59被关闭。工件19仅仅通过该磁保持力被保持，并且相对于壳体底座17被定位。在磁性活塞21的该位置中，另一工作压力、尤其环境压力被施加到动作室内。为了放下工件19，负压或真空被减少或者压力脉冲被引入到活塞室26内，由此，保持磁体34被推回到无效操作位置43，并且阀结构59打开，并且磁性活塞21被推回到相对于壳体底座17的升高位置、即被推回到根据图2的停用位置37。因而，磁性活塞21在活塞室内进行运动，也就是说不需要提供大体积流、压缩空气和真空。

磁性活塞21的保持磁体34用于启动检测装置41，所述保持磁体34同时通过磁性保持所述工件19。保持磁体34和检测装置41的功能和相互作用参照附图4a和4b说明，在所述附图中以放大的方式示出了磁性活塞21。在磁性活塞21内设置凹部45，该凹部被构造成沿壳体底座17的方向开设。在该凹部45内，保持磁体34布置成其能够上下移动，也就是说在凹部45内，保持磁体34能够执行从无效操作位置43到有效位置42的行程。无效操作位置43在图4a中被示出。有效操作位置42在图4b中被示出。

保持磁体34优选在滑动引导件47内容纳，其中所述滑动引导件优选以杯形方式被构造为往复活塞。可选地，保持磁体34还可以直接在凹部45内布置。该滑动引导件47借助于周壁48支靠着凹部45的外壁49，并且因而沿运动的轴向引导。为了将保持磁体34设置在无效操作位置中，设有弹性元件51，其中所述弹性元件在能够连接至外壁49的锁定元件52与滑动引导件47或滑动引导件的周壁48或保持磁体34之间作用。锁定元件52优选以能够释放的方式被构造为环形螺纹元件。弹性元件51能够被构造为压缩弹簧或片簧。类似地，弹性橡胶元件能够被使用。在凹部45内，滑动引导件47具有垫圈54，其中所述垫圈至少部分地在限定凹部45的环形导槽56内接合。保持磁体34在凹部45内的限定的无效操作位置43能够由垫圈54的高度被确定。

检测装置41包括具有阀关闭构件61的阀结构59，其中所述阀关闭构件包括保持部分63，所述保持部分横贯阀开口65，从而在沿滑动引导件47和保持磁体34的纵向中心轴线设置的孔74内接合。优选地，保持部分63被构造为螺纹部，从而阀关闭构件61能够距保持磁体34一距离地设置，并且阀结构59的关闭位置能够适合于保持磁体34从有效操作位置42到无效操作位置43的最大行程。阀关闭构件61优选具有圆锥形末端，该圆锥形末端在圆锥形阀座上作用。有利地，密封件69在该阀座内设置。

在动作室24与活塞室26之间形成通道71，只要检测装置41处于无效状态、即保持磁体34设置在无效操作位置中并且阀关闭构件61相对于阀开口65抬起，则该通道71打开。该通道71包括阀开口65以及还有至少一个邻接的导槽部分73，其中该导槽部分径向向外延伸并且融合到至少一个释放孔74中，其中该释放孔通到环形室76内，该环形室与气动连接件31相连并且邻接活塞室26。

图5示出了磁性活塞21的外部示意图，该磁性活塞的外壁49具有至少一个释放孔74。

图6示出了磁性活塞21的示意性俯视图，其中例如，导槽部分73由虚线示出，所述导槽部分73引至释放孔74。该导槽部分73能够作为凹槽或槽被设置到凹部45的底部中并且实现了阀开口65与释放孔74之间的连接。滑动引导件47上的垫圈54在个别点处被断开，从而形成通至环形导槽56的通道，其中该环形导槽反过来与至少一个释放孔74相连。

为了将保持磁体34设置在无效操作位置43，弹性元件51的复位力被设置成，该复位力大于保持磁体34、滑动引导件47以及阀关闭构件61的重力；或者如果未设置滑动引导件47的话，则该复位力大于保持磁体34和阀关闭构件61的重力。

检测装置41以如下的方式检测并监测由磁抓斗11所保持的工件。

磁抓斗11相对于所要搬运的工件19被定位。同时，负压或真空被施加到活塞室26中，从而磁性活塞21从停用位置37被转移至工作位置36。如果由于磁力而出现工件19的话，则保持工件34由于作用的磁性力而从磁性活塞21内的无效操作位置43被转移到有效操作位置42。同时，阀结构59被关闭，从而用于压力平衡的通道71被封闭，并因而维持真空或负压。因此，控制器具发出信号，即工件19已经被抓取并出现的信号。

如果工件19未被抓取，则保持磁体不会从其无效操作位置43转移到有效操作位置42，并且阀结构59不被关闭。在工件19抓取后其被丢失的情况中，保持磁体34由于弹性元件51的复位力而作为返回行程从有效操作位置42移回到无效操作位置43。在这两种情况中，通道71打开，从而空气能够从动作室24流入并且因而能够实现压力平衡。由于在该过程中设定的压力差，所以控制器具检测到工件19不再存在或者已经没有被抓取。

由于保持磁体34在磁性活塞21内的升降运动以及检测装置41的阀结构59的直接源自于此的致动，所以实现了这种磁抓斗11的结构的进一步简化，以便检测并保持磁抓斗11上的铁磁性工件。

Claims (15)

1.一种用于抓取并搬运铁磁性工件(19)的磁抓斗，其包括壳体(16)，在所述壳体上设有壳体底座(17)，所述壳体底座具有朝向所要抓取的工件(19)的端面(18)，并且所述磁抓斗包括至少一个在所述壳体(16)内安置的磁性活塞(21)以及至少一个配置给所述至少一个磁性活塞(21)的连接件(31、27)，所述连接件用于使得所述磁性活塞(21)移动的驱动流体，从而所述磁性活塞(21)承受第一工作压力并且所述磁性活塞被转移到工作位置(36)，其中在所述工作位置中，所述磁性活塞(21)被定位在所述壳体底座(17)上或靠近所述壳体底座，并且所述磁性活塞由于附加的工作压力被转移到停用位置(37)，其中在所述停用位置中，所述磁性活塞(21)远离所述壳体底座(17)被定位，并且所述磁抓斗还包括位于所述壳体(16)内的检测装置(41)，所述检测装置检测所述工件(19)在所述壳体(16)的端面(18)上的保持或非出现并且取决于有效操作位置(42)或无效操作位置(43)确定所述检测装置(41)的工作流体的工作压力，其特征在于，所述磁性活塞(21)具有用于保持所述工件(19)的保持磁体(34)，所述保持磁体朝向所述壳体底壁(17)并且能够在所述磁性活塞内上下移动，所述保持磁体同时设置成控制所述检测装置(41)的阀结构(59)。

2.根据权利要求1所述的磁抓斗，其特征在于，所述磁性活塞(21)具有凹部(45)，所述凹部构造成朝向所述壳体底座(17)开设，并且在所述凹部内，所述保持磁体(34)被引导成其能够上下移动。

3.根据权利要求1所述的磁抓斗，其特征在于，所述保持磁体(34)在滑动引导件(47)内容纳，其中所述滑动引导件优选被构造为杯形升降活塞并且在所述凹部(45)内引导所述保持磁体(34)。

4.根据权利要求1所述的磁抓斗，其特征在于，所述保持磁体(34)由弹性元件(51)被保持在开始位置或无效操作位置(43)，在该位置中，所述保持磁体(34)在所述凹部(45)内受压。

5.根据权利要求4所述的磁抓斗，其特征在于，所述保持磁体(34)在无效操作位置(43)相对于所述磁性活塞(21)的端侧被向回设置。

6.根据权利要求4所述的磁抓斗，其特征在于，所述凹部(45)的外壁(49)通过锁定元件(52)作用在、优选能够释放地作用在所述端侧上，所述弹性元件(51)通过所述锁定元件被保持在所述保持磁体(34)或所述滑动引导件(47)与所述锁定元件(52)的接触表面之间。

7.根据权利要求4所述的磁抓斗，其特征在于，所述弹性元件(51)的复位力大于所述滑动引导件(47)、所述保持磁体(34)以及所述阀结构(59)的阀关闭构件(61)的重力；或者大于所述保持磁体(34)以及所述阀关闭构件(61)的重力，并且所述复位力小于工件(19)出现时的磁力。

8.根据权利要求1所述的磁抓斗，其特征在于，所述阀结构(59)具有阀开口，其中所述阀开口在所述磁性活塞(21)的凹部(45)的底部中设置并且具有阀座；以及阀关闭构件(61)，其中所述阀关闭构件优选在其上安置有保持部分(63)，该保持部分至少作用在所述保持磁体(34)上。

9.根据权利要求8所述的磁抓斗，其特征在于，在所述保持磁体(34)在所述磁性活塞(21)的凹部内的无效操作位置中，所述阀关闭构件(69)设置在打开位置中。

10.根据权利要求1所述的磁抓斗，其特征在于，所述检测装置(41)包括通道(71)，所述通道从所述阀开口(65)经由至少一个位于所述保持磁体(43)或所述滑动引导件(47)与所述凹部(45)的底部之间的导槽部分(73)径向向外延伸到至少一个释放孔(74)，其中所述至少一个释放孔贯穿所述磁性活塞(21)的凹部(45)的外壁(49)。

11.根据权利要求10所述的磁抓斗，其特征在于，在所述至少一个导槽部分(73)与所述至少一个释放孔(74)之间，环形导槽(56)被构造在所述磁性活塞(21)的凹部(45)的底部上。

12.根据权利要求10所述的磁抓斗，其特征在于，至少一个导槽部分(73)由所述凹部(45)的底部内的槽形或凹槽形容腔提供；或由所述滑动引导件(47)的朝向所述凹部(45)底部的外侧提供；或由所述保持磁体(34)的朝向所述凹部(45)底部的外侧提供。

13.根据权利要求1所述的磁抓斗，其特征在于，为了所述磁性活塞(21)转移到工作位置(36)中，负压或真空作为工作压力被施加，并且所述检测装置(41)利用关闭的阀结构(59)在所述工件(19)抓取并搬运的过程中维持所施加的工作压力。

14.根据权利要求1所述的磁抓斗，其特征在于，为了所述磁性活塞(21)转移到工作位置(36)中，负压或真空作为工作压力被施加，并且在所述工件(19)不存在、被释放或被放下时，所述工作压力经由打开的阀结构(59)而减小。

15.根据权利要求1所述的磁抓斗，其特征在于，可以通过至少一个传感器(35)检测用于使得所述磁性活塞(21)从无效操作位置(43)转移到有效操作位置(42)的至少一个工作压力。

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