包括永磁铁和对磁铁选择性磁化和消磁的线圈的夹具组件制造技术

一种夹具组件，其包含包括多个磁装置的第一夹具。每个磁装置包含永磁铁和围绕永磁铁的线圈。该夹具组件还包含用于向线圈提供脉冲以选择性地对永磁铁磁化和消磁的控制器。

【技术实现步骤摘要】
包括永磁铁和对磁铁选择性磁化和消磁的线圈的夹具组件

技术介绍
考虑堆叠零件被固定在一起的组件运行的示例。这些零件通过数百磅的力被夹紧在一起，同时将紧固件比如铆钉或螺栓插入堆叠件，然后封端。在这个示例中，电磁铁被用来施加夹紧力。例如，电磁铁阵列被定位在堆叠件的一侧，而金属板被定位在堆叠件的相对侧。当驱动电磁铁时，它们产生磁场，磁场的磁力线通过金属板，使金属板向最小磁阻位置移动（向电磁铁方向移动）。其结果是，将这些零件夹紧在一起。为了获得数百磅夹紧力，需要用到大电磁铁和高电流。在夹紧周期中需要不断地施加高电流。在一个长夹紧周期内，所消耗的的总能量相当大。在长夹紧周期中，需要冷却系统来冷却电磁铁，以防过热。空气或其他冷却流体流过电磁铁铜绕组之间的通道。被流体携带出的热量由换热器或其他二次系统排出。
技术实现思路
根据本文的实施例，夹具组件包含由多个磁装置的第一夹具组成。每个磁装置包含永磁铁和围绕永磁铁的线圈。夹具组件还包括控制器，用于向线圈提供脉冲，从而选择性地对永磁铁磁化或消磁。根据本文的另一个实施例，系统包括自动装置末端受动器，所述自动装置末端受动器包含多个围绕加工轴线的磁装置。每个磁装置包括永磁铁和围绕永磁铁的线圈。所述系统还包括控制器，用于向线圈提供脉冲，从而选择性地对永磁铁磁化或消磁。根据本文的另一个实施例，夹紧堆叠件的方法包括：将永磁铁抵靠堆叠件的第一表面定位，将磁通量传导结构抵靠堆叠件的第二表面放置，以及对永磁铁施加外部磁场脉冲，以对永磁铁进行磁化或消磁。本公开的一个方面涉及带有第一夹具的夹具组件，其包含多个磁装置。每个磁装置包括永磁铁和围绕永磁铁的线圈。该夹具组件还包括控制器，用于向线圈提供脉冲，从而选择性地对永磁铁磁化或消磁。在一个示例中，夹具组件还包括第二夹具，它与第一夹具的磁铁形成空气隙，第二夹具提供了磁通路径。在该夹具组件的一个变体中，第二夹具包括用于提供磁通路径的板。在该夹具组件的一个替代方案中，第二夹具包括多个磁装置，它的永磁铁与第一夹具相应的永磁铁对齐放置。在该夹具组件的另一个示例中，每个永磁铁包含铁合金。在该夹具组件的另一个变体中，永磁铁围绕加工轴线被对称设置。在另一个替代方案中，夹具组件还包括至少一个保持器，用于围绕加工轴线保持永磁铁，保持器还在永磁铁之间提供磁通路径。在该夹具组件的又一个示例中，多个保持器从加工轴线的径向向外延伸。在该夹具组件的又一个变体中，至少有一个保持器将永磁铁围绕加工轴线以环形样式设置。在该夹具组件的又一个替代方案中，至少一个磁装置的永磁铁是弯曲的，并且线圈位于弯曲永磁铁的一端。在该夹具组件的又一示例中，控制器被配置为向已选线圈提供脉冲，以提升或降级永磁铁的磁畴取向（alignment）。在该夹具组件的又一个变体中，控制器包含闭环控制装置，响应空气隙传感器，以控制每个线圈中控制线圈的电流持续时间和幅值，使每个永磁铁达到目标磁通量密度。在该夹具组件的又一个替代方案中，该夹具组件还包括向线圈提供脉冲的预储能的电容器系统。本公开的另一方面涉及带有自动装置末端受动器的系统。该末端受动器包括多个围绕加工轴线的磁装置。每个磁装置包括永磁铁和围绕永磁铁的线圈。这个系统还包括控制器，用于向线圈提供脉冲，从而选择性地对永磁铁磁化或消磁。在该系统的一个示例中，末端受动器包含工具组件，用于执行沿至少一个加工轴线上的制造操作（manufacturingoperation）。在一个变体中，该系统还包括磁通量传导结构，它与磁装置形成空气隙。在一个替代方案中，该系统还包括至少一个自动装置，用于定位夹具和磁通量传导结构。本公开的另一个方面涉及夹紧堆叠件的方法。该方法包括：将永磁铁抵靠堆叠件的第一表面定位；将磁通量传导结构抵靠堆叠件的第二表面放置；以及在永磁铁上施加外部磁场脉冲从而对永磁铁磁化或消磁。在该方法的一个示例中，永磁铁围绕加工轴线定位。在该方法的一个变体中，脉冲持续时间的数量级是毫秒级的，而夹紧周期至少为10s。上文中的“示例”、“变体”和“替代方案”可以互换使用。在不同的实施例中，这些特征和功能可以独立实现，也可以在其他实施例中加以组合。实施例的具体细节可以参照下面的说明和附图。附图说明图1是夹具组件的示意图，包括用于选择性地对永磁铁进行磁化和消磁的永磁铁和线圈，以实现磁夹紧；图2是利用夹具组件对堆叠件实现磁夹紧的方法的流程图；图3是磁夹紧过程中磁通流量示意图；图4A和4B是向线圈提供脉冲以选择性地对永磁铁磁化和消磁的示意图；图5和图6是夹具组件实施例的示意图；图7-13是其他夹具组件实施例的示意图；图14A是具有六个磁装置的夹具组件的示意图；图14B是图14A夹具组件的经特殊加工的不同配置的示意图；图15是向夹具组件提供线圈电流的系统的示意图；图16是包括磁夹具组件的机械手系统示意图。具体实施方式参考图1，其图示说明了用于磁夹紧堆叠件的夹具组件110。堆叠件包括一个或更多零件，堆叠件的成分不限定为任何特定材料。夹具组件110包括夹具120，其包含多个磁装置130。每个磁装置130包含永磁铁132和围绕永磁铁132的线圈134。线圈134用于选择性地对它们相应的永磁铁132磁化或消磁。夹具组件110还包括磁通量结构140，它与夹具120中的磁铁132形成空气隙。在夹紧过程中，堆叠件放于永磁铁132和磁通量传导结构140之间的空气隙中。当磁铁132被磁化时，磁通量传导结构140朝向夹具120被拉拽，从而向堆叠件施加夹紧力。当磁铁132被消磁时，夹紧力被移除。在一些实施例中，磁通量传导结构140包含由磁通量传导材料（比如钢）制成的板。在其他实施例中，磁通量传导结构140包含具有相应多个磁装置的第二夹具。第一夹具和第二夹具中的永磁铁对齐以形成空气隙。在其他实施例中，磁通量传导结构140可以是堆叠件中的磁通量传导部件（例如，距夹具120最远的磁通量传导部件）。还参考图2，其图示说明了用夹具组件110实现堆叠件磁夹紧的方法。在方块210中，永磁铁132被定位在堆叠件的第一表面上。一般地，永磁铁132将在被放置在第一表面之前被消磁。在方块220中，磁通量传导结构140抵靠堆叠件的第二表面放置。。在方块230中，永磁铁132在原位（SITU）被磁化。磁通量通过磁通量传导结构140。如图3所示，当磁铁132被磁化时，磁通量（F）从一个磁铁132a通过磁通量传导结构140至另一磁铁132b。（保持器136磁联接至磁铁132a和132b以完成磁回路。）磁通量传导结构140朝向最小磁阻位置移动，即朝向夹具120。结果，位于空气隙AG中的夹紧力被施加至堆叠件S。夹具组件110还包括控制器150，用于向线圈134提供脉冲，从而选择性地对永磁铁132磁化或消磁。控制器150在一个方向上提供线圈电流以磁化磁铁132，并且它在相反方向上提供线圈电流，以对磁铁132消磁。当被供给电流时，线圈134建立足够强度的外部场以提升或降级磁畴取向。脉冲宽度相对于夹紧周期的持续时间来说较短。比如，脉冲宽度的数量级可以是毫秒级，而在一个周期的夹紧力的时间可被施加为10s（或更长）。选择线圈电流的幅值和持续时间来建立改变磁铁132的磁化程度的磁场。线圈电流的幅值可比施加相同的夹紧力的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种夹具组件（110，510，710，810，910，1010，1110，1210，1310，1410），其包含：第一夹具（120，520，720，820，920，1020，1120，1220，1320，1420），其包含多个磁装置（130，132a，132b，540，740，840，940，1040，1140，1240，1340，M1?M6），每个磁装置包括永磁铁（132、542、1342）和围绕所述永磁铁的线圈（134，544，1344）；以及控制器（150），其用于向线圈（134，544，1344）提供脉冲以选择性地对所述永磁铁（132，542，1342）磁化或消磁。

【技术特征摘要】
2012.04.30 US 13/460,7411.一种用于夹紧具有第一表面和第二表面的堆叠件的夹具组件(110，510，710，810，910，1010，1110，1210，1310，1410)，所述夹具组件包含：第一夹具(120，520，720，820，920，1020，1120，1220，1320，1420)，其包含多个磁装置(130，132a，132b，540，740，840，940，1040，1140，1240，1340，M1-M6)，每个磁装置包括永磁铁(132，542，1342)和围绕所述永磁铁的线圈(134，544，1344)；控制器(150)，其用于向线圈(134，544，1344)提供脉冲以选择性地对所述永磁铁(132，542，1342)磁化和消磁；以及第二夹具(140，530，730，830，930，1030，1130，1230，1330)，其大体上与所述第一夹具相对，并与所述第一夹具的所述永磁铁中的至少一个形成空气隙，所述第二夹具提供所述多个磁装置中的至少两个之间的磁通路径；其中所述第一夹具被配置为被定位为抵靠所述堆叠件的所述第一表面；其中所述第二夹具被配置为被定位为抵靠所述堆叠件的所述第二表面；并且其中所述空气隙被配置为接收所述堆叠件。2.根据权利要求1所述的组件，其中所述第二夹具包括提供所述磁通路径的板(730，83...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·萨，D·L·如斯，A·D·马克泽，
申请(专利权)人：波音公司，麻省理工学院，
类型：发明
国别省市：