电磁自适应箝位夹紧装置及组合式箝位夹紧装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种电磁自适应箝位夹紧装置及组合式箝位夹紧装置，其在第二磁体所产生磁场对第一磁体施加的作用力发生变化的情况下，第一磁体能够在锁紧位置与松弛位置之间移动；在锁紧与松弛位置之间移动时，带动箝位部件执行缩放动作。本实用新型利用电磁永磁直接相互作用进行驱动，实现箝位和夹紧功能，效率更高，结构紧凑；通过改变永磁体和电磁铁的个数和位置，本实用新型装置可以实现不同箝位夹紧力要求的应用场合；且由于采用电永磁场的控制方式，具有一定的防抱死功能；基于本实用新型装置可以完成转动转速控制，转动制动，转动摩擦阻尼控制。同时可以用于研制电梯、传送带甚至是空间交通工具的开发和实现。
【专利说明】
电磁自适应箝位夹紧装置及组合式箝位夹紧装置
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及箝位与夹紧技术，具体地，涉及电磁自适应箝位夹紧装置及组合式箝位夹紧装置，尤其是电磁永磁直接驱动以及转动与平动位置精密控制技术领域中的一种自适应可控电磁箝位与夹紧装置及其组合装置。
【背景技术】
[0002]箝位与夹紧装置主要应用于机构空间位置的自锁以及尺蠖运动的箝位。通过控制箝位与夹紧装置的工作状态，实现对目标物体的箝位与锁紧的主动控制。现有的箝位锁紧装置，主要是机械式锁紧机构，这种机械式锁紧机构不能实现自主控制，效率较低，只能应用在特定的场合。特别的，在需要考虑防抱死性能设计时，这种传统的箝位锁紧装置往往不能满足要求。
[0003]目前没有发现同本实用新型类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种自适应可控电磁箝位夹紧装置及组合式箝位夹紧装置。
[0005]根据本实用新型提供的一种电磁自适应箝位夹紧装置，包括:箝位部件、第一磁体、第二磁体；
[0006]第一磁体与第二磁体之间形成磁路结构；
[0007]在第二磁体所产生磁场对第一磁体施加的作用力发生变化的情况下，第一磁体能够在锁紧位置与松弛位置之间移动；
[0008]当第一磁体由松弛位置移动到锁紧位置时，带动箝位部件执行收紧动作，使被控体锁紧于箝位；
[0009]当第一磁体由锁紧位置移动到松弛位置时，带动箝位部件执行舒展动作，使被控体自由运行；
[0010]其中，箝位部件，具体为:
[0011]-箝位部件为弧状带;弧状带的一端为固定端，弧状带的另一端紧固连接于第一磁体;或者
[0012]-箝位部件为环状带;环状带的相对两端分别紧固连接一第一磁体。
[0013]优选地，第一磁体、第二磁体，具体为:
[0014]-第一磁体为一个或多个永磁体，第二磁体为一个或多个软磁体和励磁线圈;或者
[0015]-第一磁体为一个或多个软磁体和励磁线圈，第二磁体为一个或多个永磁体。
[0016]优选地，还包括基座;基座包括第一腔体、第二腔体，基座采用非导磁材料；
[0017]第一磁体设置在第一腔体中的导轨上;第二磁体位于第二腔体内；
[0018]在第二磁体的驱动下，第一磁体沿导轨移动。
[0019]优选地，第一磁体与第二磁体之间的空间相对位置包括横向对吸或者竖向对吸。
[0020]优选地，箝位部件的内表面设置有:
[0021 ]-磨粒介质；
[0022]-齿形结构；
[0023]-凹槽结构;或者
[0024]-坑洼表面结构。
[0025]优选地，还包括辅助拧紧机构，所述辅助拧紧机构包括丝杆、齿轮、永磁体扇形齿轮、齿轮驱动磁体；
[0026]第一磁体通过丝杆连接齿轮，齿轮与永磁体扇形齿轮啮合，永磁体扇形齿轮受齿轮驱动磁体的驱动带动传动齿轮转动，进一步通过丝杆带动第一磁体移动。
[0027]优选地，当第一磁体在松弛位置与锁紧位置之间移动时，带动箝位部件执行缩放动作，使被控体产生变阻尼特性，实现防抱死功能。
[0028]根据本实用新型提供的一种组合式箝位夹紧装置，包括作动器、上述的电磁自适应箝位夹紧装置；
[0029]在作动器工作时，位于作动器两侧的所述电磁自适应箝位夹紧装置的箝位部件交替执行收紧动作、舒展动作，使作动器驱动位于作动器两侧的目标体形成尺蠖运动，结构整体产生了位移；
[0030]其中，所述交替的周期为作动器伸展与收缩作动的周期。
[0031]根据本实用新型提供的一种组合式箝位夹紧装置，包括多个作动器、与所述多个作动器对应的多个上述的电磁自适应箝位夹紧装置；
[0032]所述多个电磁自适应箝位夹紧装置均位于相对应作动器的同一侧；
[0033]在作动器舒展时，所述电磁自适应箝位夹紧装置的箝位部件进行收紧动作，以带动空间目标体运动；
[0034]当作动器收缩时，所述电磁自适应箝位夹紧装置的箝位部件进行舒展动作，以释放空间目标体，使空间目标体保持不动。
[0035]与现有技术相比，本实用新型解决了结构合理的技术问题，优选的技术方案具有如下有益效果:
[0036]1、本实用新型利用电磁永磁直接相互作用进行驱动，实现箝位和夹紧功能，效率更高，结构紧凑；
[0037]2、通过改变永磁体和电磁铁的个数和位置，本实用新型装置可以实现不同箝位夹紧力要求的应用场合；
[0038]3、本实用新型装置可以对不同的对象以及不同的运动形式进行箝位与夹紧的控制，不同的对象如圆柱体、方形体，不同的运动形式如旋转运动和直线运动，通用性强，应用范围广；
[0039]4、本实用新型装置可自成一套独立的系统，结构简单，组件少，安装与更换方便、简单；
[0040]5、本实用新型装置采用电信号进行箝位与夹紧功能的控制，控制信号简单，便于实现自动化、集成化设计；
[0041]6、区别于传统纯机械式的箝位锁紧机构，本实用新型装置由于采用电永磁场的控制方式，具有一定的防抱死功能；
[0042]7、对环形带的内表面进行一定的处理，或者填充合适的磨粒质，采用有效的控制方式，可以利用本实用新型装置进行目标体振动的主动抑制；
[0043]8、基于本实用新型装置可以完成转动转速控制，转动制动，转动摩擦阻尼控制。同时可以完成电梯、传送带甚至是空间交通工具的开发和实现。
【附图说明】
[0044]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0045]图1为本实用新型装置的基本原理结构图及在锁紧、松弛工作状态下的对比示意图。
[0046]图2至图4为本实用新型装置在水平和竖直方向上的多种结构形式扩展示意图。其中，图2为永磁体，驱动电磁铁反向布置形式；图3为永磁体，驱动电磁铁竖直方向布置形式；图4为多个永磁体，驱动电磁铁，弧状带组合布置形式。
[0047]图5为本实用新型装置功能上的扩展实例之一，其通过磁力缓冲的形式，进行防抱死功能的实现。
[0048]图6和图7为本实用新型装置驱动体对称扩展的两种形式。图6为电磁线圈作动，永磁体对称布置并固定形式;图7为永磁体作动，电磁线圈对称布置并固定形式。
[0049]图8为本实用新型装置对弧状带内表面进行填充磨粒处理的方式举例。
[0050]图9为本实用新型装置对弧状带内表面进行齿状设计处理的方式举例。
[0051 ]图10为本实用新型装置带预紧机构的结构原理示意图。
[0052]图11为主要由丝杠，齿轮副和驱动体组成的辅助预紧机构的结构示意图。
[0053]图12为本实用新型装置扩展组合应用实例之一，用于尺蠖运动的箝位。
[0054]图13为本实用新型装置扩展组合应用实例之二，用于空间目标的运输传送。
[0055]图中:
[0056]I为弧状带，2为被控体，3为永磁体，4为直线导轨，5为基座，6为轭铁，7为励磁线圈，8为磨粒介质，9为齿槽，10为齿状凸起，11为丝杠，12为齿轮副，13为永磁体扇形齿轮，14为齿轮，15为电磁自适应箝位夹紧装置I，16为电磁自适应箝位夹紧装置II，17为作动器I，18为作动器II。
[0057]双箭头表示锁紧状态与松弛状态之间的相互转换。
【具体实施方式】
[0058]下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
[0059]实施例1
[0060]在本实施例中，一种电磁自适应箝位夹紧装置，包括:箝位部件、第一磁体、第二磁体;第一磁体与第二磁体之间形成磁路结构;在第二磁体所产生磁场对第一磁体施加的作用力发生变化的情况下，第一磁体能够在锁紧位置与松弛位置之间移动；
[0061]当第一磁体由松弛位置移动到锁紧位置时，带动箝位部件执行收紧动作，使被控体锁紧于箝位；
[0062]当第一磁体由锁紧位置移动到松弛位置时，带动箝位部件执行舒展动作，使被控体自由运行；
[0063]当第一磁体在松弛位置与锁紧位置之间移动时，带动箝位部件执行缩放动作，使被控体产生变阻尼特性，实现防抱死功能。
[0064]第一磁体为一个或多个永磁体，第二磁体为一个或多个软磁体和励磁线圈；或者第一磁体为一个或多个软磁体和励磁线圈，第二磁体为一个或多个永磁体。软磁体可以为工业纯铁或高磁导率软磁材料。
[0065]如图1所示，在本实施例的一个优选例中，箝位部件为弧状带;弧状带的一端为固定端，弧状带的另一端紧固连接于第一磁体;电磁自适应箝位夹紧装置还包括基座;基座包括第一腔体、第二腔体，基座采用非导磁材料;第一磁体设置在第一腔体中的导轨上;第二磁体位于第二腔体内；在第二磁体的驱动下，第一磁体沿导轨移动;第一磁体与第二磁体之间横向对吸，横向指沿弧状带另一端的切向方向。其中，第一磁体为永磁体、第二磁体为电磁体，该电磁体包括轭铁以及励磁线圈。所述弧状带的材质可以是刚性较大的带，也可以是弹性带，或者由多种材料组合而成的带体。所述弧状带的数量和安装位置可以调整。
[0066]本实施例中提供的电磁自适应箝位锁紧装置，采用电磁-永磁场相互作用来进行驱动控制。当不通电流时，永磁体吸附在轭铁上，带动弧状带收紧，从而锁紧目标物体;通入电流后，永磁体被电磁铁弹开，带动弧状带舒展，从而解锁目标物体。当采用多个线圈和多个永磁体进行驱动时，适用于大型结构件的运动制动控制。
[0067]如图2所示，在本实施例的一个优选例中，与图1所示优选例不同的是，电磁体相对于永磁体的布置方向相反。
[0068]如图3所示，在本实施例的一个优选例中，与图1所示优选例不同的是，第一磁体与第二磁体之间竖向对吸，竖向指沿弧状带另一端的法向方向。
[0069]如图4所示，在本实施例的一个优选例中，与图1所示优选例不同的是，箝位部件为环状带;环状带的相对两端分别紧固连接一第一磁体，即图4中示出的2个第一磁体，这2个第一磁体分别配置有I个对应的第二磁体。所述环状带的材质可以是刚性较大的带，也可以是弹性带，或者由多种材料组合而成的环状体。所述环状带的数量和安装位置可以调整。
[0070]如图5所示，在本实施例的一个优选例中，与图1所示优选例不同的是，第一磁体与第二磁体的磁轴之间相互垂直，而不是相互平行(重合)。因此，通过改变图1中永磁体和电磁驱动体的布置形式为图5所示的优选例，还可以实现防抱死功能，进行缓冲制动。
[0071]如图6所示，在本实施例的一个优选例中，与图1所示优选例不同的是，第一磁体为电磁体，第二磁体包括2个永磁体，其中，电磁体受到这2个永磁体的共同驱动。
[0072]如图7所示，在本实施例的一个优选例中，与图1所示优选例不同的是，第二磁体包括2个电磁体，其中，这2个电磁体共同对作为第一磁体的永磁体进行驱动。
[0073]如图8所示，在本实施例的一个优选例中，与图1所示优选例不同的是，箝位部件的内表面设置有磨粒介质，通过将所述磨粒介质填充在弧状带和被控体之间，能够增大摩擦系数，提供可控渐变的箝位与锁紧力。
[0074]如图9所示，在本实施例的一个优选例中，与图1所示优选例不同的是，箝位部件的内表面设置有齿形结构；而在更多的优选例中，箝位部件的内表面还可以设置凹槽结构或者不规则的坑洼表面结构。
[0075]如图10所示，在本实施例的一个优选例中，与图1所示优选例不同的是，所述电磁自适应箝位夹紧装置还包括辅助拧紧机构。如图11所示，所述辅助拧紧机构包括丝杆、齿轮、永磁体扇形齿轮、齿轮驱动磁体;第一磁体通过丝杆连接齿轮，齿轮与永磁体扇形齿轮啮合，永磁体扇形齿轮受齿轮驱动磁体的驱动带动齿轮运动，进一步通过丝杆带动第一磁体移动。所述辅助拧紧机构能够对弧状带的箝位锁紧力进行预调和修复性调整。
[0076]实施例2
[0077]如图12所示，根据本实用新型提供的一种组合式箝位夹紧装置，包括作动器，还包括所述电磁自适应箝位夹紧装置;在作动器工作时，位于作动器两侧的所述电磁自适应箝位夹紧装置的箝位部件交替执行收紧动作、舒展动作，使作动器驱动位于作动器两侧的目标体形成尺蠖运动，结构整体产生了运动位移;其中，所述交替的周期为作动器伸展与收缩作动的周期。
[0078]具体地，本实用新型提供的一种组合式箝位夹紧装置，通过作动器能够实现尺蠖运动。组合式箝位夹紧装置可以包括多套所述电磁自适应箝位夹紧装置，并配置多个作动器。其中，图12示出了一个基本单元，在每一基本单元中，2个所述电磁自适应箝位夹紧装置对称布置在I个作动器的两侧。作动器工作时，驱动两端的目标体进行运动，此时，作动器一侧的所述电磁自适应箝位夹紧装置处于锁紧状态，对这一侧的目标体进行箝位锁紧，另一侧的所述电磁自适应箝位夹紧装置则处于松弛状态，目标体在作动器的驱动下进行运动。作动器一次伸展作动完成后，两侧的所述电磁自适应箝位夹紧装置分别变换工作状态，这样在作动器进行收缩运动时，目标体整体便产生了一个运动位移。
[0079]实施例3
[0080]如图13所示，根据本实用新型提供的一种组合式箝位夹紧装置，包括多个作动器、与所述多个作动器对应的多个所述电磁自适应箝位夹紧装置;所述多个电磁自适应箝位夹紧装置均位于相对应作动器的同一侧;在作动器舒展时，所述电磁自适应箝位夹紧装置的箝位部件进行收紧动作，以带动空间目标体运动；当作动器收缩时，所述电磁自适应箝位夹紧装置的箝位部件进行舒展动作，以释放空间目标体，使空间目标体保持不动。
[0081]具体地，本实施例中提供的一种组合式箝位夹紧装置，通过外加的作动器能够进行空间目标体的运输与传送。所述组合式箝位夹紧装置可以包括多套所述电磁自适应箝位夹紧装置，多个外加作动器。其中，箝位夹紧装置与作动器配套布置，且均布置在作动器的同一侧。作动器工作时，驱动一端的所述电磁自适应箝位夹紧装置运动，同时，所述电磁自适应箝位夹紧装置均处于箝位锁紧状态，一起带动空间目标体先前运动；当作动器收缩时，所述电磁自适应箝位夹紧装置均处于松弛状态，空间目标体不动。重复进行，从而进行空间目标体的运输和传送。
[0082]以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
【主权项】
1.一种电磁自适应箝位夹紧装置，其特征在于，包括:箝位部件、第一磁体、第二磁体； 第一磁体与第二磁体之间形成磁路结构； 在第二磁体所产生磁场对第一磁体施加的作用力发生变化的情况下，第一磁体能够在锁紧位置与松弛位置之间移动； 当第一磁体由松弛位置移动到锁紧位置时，带动箝位部件执行收紧动作； 当第一磁体由锁紧位置移动到松弛位置时，带动箝位部件执行舒展动作； 其中，箝位部件，具体为: -箝位部件为弧状带;弧状带的一端为固定端，弧状带的另一端紧固连接于第一磁体；或者 -箝位部件为环状带;环状带的相对两端分别紧固连接一第一磁体。2.根据权利要求1所述的电磁自适应箝位夹紧装置，其特征在于，第一磁体、第二磁体，具体为: -第一磁体为一个或多个永磁体，第二磁体为一个或多个软磁体和励磁线圈;或者 -第一磁体为一个或多个软磁体和励磁线圈，第二磁体为一个或多个永磁体。3.根据权利要求1所述的电磁自适应箝位夹紧装置，其特征在于，还包括基座;基座包括第一腔体、第二腔体，基座采用非导磁材料； 第一磁体设置在第一腔体中的导轨上;第二磁体位于第二腔体内； 在第二磁体的驱动下，第一磁体沿导轨移动。4.根据权利要求1所述的电磁自适应箝位夹紧装置，其特征在于，第一磁体与第二磁体之间的空间相对位置包括横向对吸或者竖向对吸。5.根据权利要求1所述的电磁自适应箝位夹紧装置，其特征在于，箝位部件的内表面设置有: -磨粒介质； -齿形结构； -凹槽结构;或者 -坑洼表面结构。6.根据权利要求1所述的电磁自适应箝位夹紧装置，其特征在于，还包括辅助拧紧机构，所述辅助拧紧机构包括丝杆、齿轮、永磁体扇形齿轮、齿轮驱动磁体； 第一磁体通过丝杆连接齿轮，齿轮与永磁体扇形齿轮啮合，永磁体扇形齿轮受齿轮驱动磁体的驱动带动传动齿轮转动，进一步通过丝杆带动第一磁体移动。7.根据权利要求1所述的电磁自适应箝位夹紧装置，其特征在于，当第一磁体在松弛位置与锁紧位置之间移动时，带动箝位部件执行缩放动作，使被控体产生变阻尼特性，实现防抱死功能。8.—种组合式箝位夹紧装置，其特征在于，包括作动器、权利要求1至7中任一项所述的电磁自适应箝位夹紧装置； 位于作动器两侧，设置有所述电磁自适应箝位夹紧装置。9.一种组合式箝位夹紧装置，其特征在于，包括多个作动器、与所述多个作动器对应的多个权利要求1至7中任一项所述的电磁自适应箝位夹紧装置； 所述多个电磁自适应箝位夹紧装置均位于相对应作动器的同一侧。
【文档编号】H01F7/02GK205563122SQ201620056200
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年1月20日
【发明人】杨斌堂, 何泉
【申请人】上海交通大学