一种磁流体模块化机械夹手及工作方法与流程

本发明涉及一种磁流体模块化机械夹手及工作方法。

背景技术：

磁流体是由基载液体和粒状的磁性固体组成的一种胶体分散体系;基载液体即分散介质，普遍为煤油和机械油等，作为分散相的固体磁性颗粒通常是铁磁性物质，如铁、钻、镍和它们的磁性氧化物等。铁磁流体具有胶体稳定性和组分稳定性，以及具有良好的磁化性能。在不施加外磁场的时候，流变液的粘度越小（≤1.0pa•s），流变液的磁流变效应越好。通磁后磁流体的粘度具有显著的变化，且响应快速。目前以磁铁矿为固相颗粒的铁磁流体，其饱和磁化强度最高可达约34000a/m。另一个特点是铁磁流体一般不具有磁滞现象，即不存在剩磁和矫顽力，因为磁性颗粒本身悬浮于基载液中，外磁场移去以后，热运动终使它们变成无规则状态，这就意味着完全退磁。

机械手在自动化工业生产中被广泛使用，帮助人们完成那些危险、重复而枯燥的工作，减少了人类劳动的风险和艰辛，促进生产力的提高。实现夹爪开合运动的机器结构多样：有齿轮齿条式、蜗轮蜗杆式和卡盘形式等。对大负载机械手，最重要的是尽可能减小能耗，蜗轮蜗杆式机构的机械效率很低，不太适合大负载机械工作；齿轮齿条式机构占据空间较大，运作不方便；斜楔式气动卡盘能够大幅减小俯仰时所需转矩，控制也比较简单，但是应用空间较小，方向变化有限。面临多种复杂应用环境，通过智能材料设计新型机械抓取装置是目前自动化生产亟待解决的问题之一。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种响应快速、适用广泛的一种磁流体模块化机械夹手及工作方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种磁流体模块化机械夹手，其组成包括:壳体，所述的壳体具有圆柱腔体，所述的圆柱腔体内具有磁流体，所述的圆柱腔体内设置有顶挡板和薄挡板，所述的薄挡板开有中心孔，所述的中心孔之间通过竖杆连接，所述的顶挡板绕圆周开有一组通气孔，所述的薄挡板绕圆周开有一组通液孔，所述的圆柱腔体的两侧边缘安装有线圈，所述的线圈连接控制器。

所述的一种磁流体模块化机械夹手，所述的壳体的底部连接左直杆和右直杆，所述的左直杆连接左圆管，所述的右直杆连接右圆管，所述的左圆管铰接左执行杆件，所述的右圆管铰接右执行杆件，所述的左执行杆件与所述的右执行杆件同时连接升降机构，所述的升降机构包括所述的竖杆，所述的竖杆连接矩形块，所述的矩形块内具有左凹槽和右凹槽，所述的矩形块的底部具有拱面，所述的左凹槽与所述的右凹槽连接所述的拱面。

所述的一种磁流体模块化机械夹手，所述的左执行杆件连接左圆柱凸块，所述的右执行杆件连接右圆柱凸块，所述的左圆柱凸块装在所述的左凹槽内、并沿着所述的左凹槽滑动、旋转，所述的右圆柱凸块装在所述的右凹槽内、并沿着所述的右凹槽滑动、旋转。

所述的一种磁流体模块化机械夹手，所述的薄挡板为圆盘形，所述的薄挡板为3个，3个所述的薄挡片相互平行。

所述的一种磁流体模块化机械夹手，所述的左执行杆件与所述的右执行杆件均为直角弯曲杆件，所述的左执行杆件与左直杆的中部铰接，所述的右执行杆件与右直杆的中部铰接。

所述的一种磁流体模块化机械夹手，所述的控制器为plc控制器。

一种磁流体模块化机械夹手的工作方法，当机械夹手夹取产品时，夹手整体压向电池，矩形块的拱面最先接触产品并定位，机械夹手整体继续下压，升降机构上升，此时圆柱腔体内的磁流体穿过薄挡板的通液孔，流到圆柱腔体的底部，plc控制器使线圈立刻通电产生磁场，磁流体粘度提高，使得薄挡板在胶状的磁流体作用下保持位置不变；左执行杆件在升降机构内滑动上升，右执行杆件铲起产品；在线圈产生磁场过程中，升降机构位置保持不变，左执行杆件和右执行杆件夹取产品动作；当线圈断电磁场消失时，磁流体粘度瞬间下降，变为牛顿流体在通液孔中流动，升降机构受重力下降，左执行杆件和右执行杆件执行杆件恢复原来位置并释放产品。

有益效果：

1.本发明结构简单，响应快速，适用广泛；通过plc编程控制，多组模块化机械夹手配合使用，能够实现一组产品的定向单点夹取工作。

2.本发明无需安装电机，操作方便、工作效率高，易于拆卸和组装，占用空间小，便于运输管理。

3.本发明的升降机构一端具有若干薄挡板，每个薄挡板上具有通孔，薄挡位于磁流体中，并可在腔做内作往复运动，线圈与控制器相连，结构合理，动作准确。

4.本发明能够实现一组产品的定向单点夹取工作；无需安装电机，操作方便工作效率高，易于拆卸和组装，占用空间小，便于运输管理。

附图说明：

附图1是本产品的结构示意图。

附图2是本产品的升降机构结构示意图。

附图3是本产品的壳体结构示意图。

附图4是本产品的执行杆件结构示意图。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1:

一种磁流体模块化机械夹手，其组成包括:壳体1，所述的壳体具有圆柱腔体9，所述的圆柱腔体内具有磁流体，所述的圆柱腔体内设置有顶挡板3和薄挡板6，所述的薄挡板开有中心孔4，所述的中心孔之间通过竖杆5连接，所述的顶挡板绕圆周开有一组通气孔7，所述的薄挡板绕圆周开有一组通液孔8，所述的圆柱腔体的两侧边缘安装有线圈2，所述的线圈连接控制器。

实施例2:

实施例1所述的一种磁流体模块化机械夹手，所述的壳体的底部连接左直杆10和右直杆11，所述的左直杆连接左圆管12，所述的右直杆连接右圆管13，所述的左圆管铰接左执行杆件14，所述的右圆管铰接右执行杆件15，所述的左执行杆件与所述的右执行杆件同时连接升降机构，所述的升降机构包括所述的竖杆，所述的竖杆连接矩形块16，所述的矩形块内具有左凹槽17和右凹槽18，所述的矩形块的底部具有拱面19，所述的左凹槽与所述的右凹槽连接所述的拱面。

实施例3:

实施例2所述的一种磁流体模块化机械夹手，所述的左执行杆件连接左圆柱凸块20，所述的右执行杆件连接右圆柱凸块21，所述的左圆柱凸块装在所述的左凹槽内、并沿着所述的左凹槽滑动、旋转，所述的右圆柱凸块装在所述的右凹槽内、并沿着所述的右凹槽滑动、旋转。

实施例4:

实施例1所述的一种磁流体模块化机械夹手，所述的薄挡板为圆盘形，所述的薄挡板为3个，3个所述的薄挡片相互平行。

实施例5:

实施例3所述的一种磁流体模块化机械夹手，所述的左执行杆件与所述的右执行杆件均为直角弯曲杆件，所述的左执行杆件与左直杆的中部铰接，所述的右执行杆件与右直杆的中部铰接。

实施例6:

实施例1所述的一种磁流体模块化机械夹手，所述的控制器为plc控制器。

实施例7:

一种磁流体模块化机械夹手的工作方法，当机械夹手夹取产品（如电池）时，夹手整体压向电池，矩形块的拱面最先接触产品并定位，机械夹手整体继续下压，升降机构上升，此时圆柱腔体内的磁流体穿过薄挡板的通液孔，流到圆柱腔体的底部，plc控制器使线圈立刻通电产生磁场，磁流体粘度迅速提高，使得薄挡板在胶状的磁流体作用下保持位置不变；左执行杆件在升降机构内滑动上升，右执行杆件铲起产品；在线圈产生磁场过程中，升降机构位置保持不变，左执行杆件和右执行杆件夹取产品动作；当线圈断电磁场消失时，磁流体粘度瞬间下降，变为牛顿流体在通液孔中流动，升降机构受重力下降，左执行杆件和右执行杆件执行杆件恢复原来位置并释放产品。

实施例8:

实施例1所述的一种磁流体模块化机械夹手，包括壳体、线圈、执行杆件和升降机构，壳体为矩形柱体，中心留有圆柱腔体，圆柱腔体两侧边缘安装线圈且内部充有一定体积的磁流体，线圈与plc控制器相连，圆柱腔体顶部具有通气孔。升降机构一端由竖杆刚性连接三个圆盘形的薄挡板，每个薄挡板对称留有两个通液孔，薄挡板位于圆柱腔内的磁流体内，并可在圆柱腔内上下往复运动。升降机构的另一端通过竖杆连接一矩形块，矩形块两侧开由凹槽，矩形块底部设计成拱形面，用于快速定位电池等产品的曲面。

执行杆件为直角弯曲杆，一端的圆柱凸块可在升降机构的凹槽内滑动，且执行杆件整体可在凹槽内旋转一定角度，执行杆件中间部位与壳体底部的直杆铰接。壳体底部刚性连接两直杆，每个直杆末端垂直安装一定尺寸圆管，用于和执行杆铰接。