CN107434207B - 一种自动卸料的电控永磁吸盘 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动卸料的电控永磁吸盘，包括导磁顶板、驱动端板、复合底板和导磁滑块，所述导磁顶板和复合底板之间分别设有磁盒和磁钢，所述导磁滑块通过转轴连接有减速机电机，且所述导磁滑块设在由导磁顶板、复合底板和磁盒组成的夹层空间内，所述转轴通过轴承一与驱动端板连接，所述转轴通过轴承二与磁盒连接。本发明的有益效果：本发明具有极低能耗、安全性高、结构紧凑、自动化程度高和适用用范围广的特点，同时具备调磁功能，并且使用寿命长，节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及永磁吸盘技术领域，具体来说，涉及一种自动卸料的电控永磁吸盘。
背景技术
目前大多数磁力起重都是靠电磁吸附，虽然电磁起重具有操作简便，吸力大的特点，但是其在耗电、安全方面的缺陷不容忽视。例如一个吸力16t的吸盘需要电力约10kW；更主要的是一旦断电，吸盘失磁造成工件掉落。虽然现在有断电保护装置可与之配合使用，但此装置只能保护电源的停电，并不能保护励磁回路的故障。
20世纪30年代，法国BRAILON公司开始把永磁材料应用到吸盘上，在减少能耗及热变形，安全可靠方面都有很好的效果，不会随着吊运时间的增加导致磁力下降，但至今为止自动化程度始终不高，给操作带来极大不便，从而限制了永磁吊运的发展。
永磁型起重器主要有手动永磁吸吊器，全自动永磁吸吊器；永磁型具有自重轻，节能，寿命长的优点，但相较于电磁型自动化程度低，常常需要单独安排工人在一旁协助；而全自动的永磁吸吊器电磁又分靠重力驱动型的自动永磁吸吊器和靠电机驱动型的永磁吸吊器，前者受重力限制一般不能做大，而后者多见与吊运钢板，需要转动磁系，吊运多张钢板及废钢时，由于磁系过大，同时需要配置大功率电机，因此该种技术极大的阻碍了永磁吸吊器朝大型化发展，用于吊运废钢的成功案例几乎没有。
永磁在除铁器上的使用较多，多数需要搭配卸铁皮带使用，而且电机需要持续工作。对于搬运型的盘式除铁器，铁件需要搬运至距离较远的另一条皮带上，现有的皮带式永磁除铁器无法胜任该任务，目前常常采用盘式电磁除铁器来实现定点吸铁，定点卸铁，100％工作制通电，能耗非常高，且冷态与热态的磁场不一致，导致磁场和除铁效果不稳定。
申请号为201120325728.3的中国专利公开一种电动永磁壳式起重器，其磁路结构类似电永磁，只是将磁钢极性翻转的动力由线圈变成了机械驱动，其主要特征是包括壳体底座、罩体、设置在壳体底座上的电控箱和两个钢质半轴瓦，钢质半轴瓦上制有孔，在半轴瓦上的孔内镶装有磁轴，半轴瓦两侧和壳体底座两侧的垂直面上分别镶有固定钕铁硼磁体构成双二级宽体窄极壳式结构；壳体底座一段装有电机和减速机，减速机输出轴通过链轮链条机构连接磁轴轴头，磁轴另一端装有凸块，在凸块侧的磁轴水平方向两侧安装有行程开关。优点是能耗低、稳定性好。但存在以下缺点：由于磁钢需要转动，主磁路中就必须留出转动间隙，这些间隙会造成磁场损失，则需要更多的磁钢来克服这些损失；在制作大型起重器时，磁钢很大，由于磁钢自重增加和吸力的同步增加，转动力矩势必大幅增加，从而造成电机尺寸及功率过大；磁极之间磁路过短，不适用于除铁器或吸吊废钢及多张钢板的大气隙和深透磁的工况。
申请号为201320448589.2的中国专利公开一种电控起重永磁铁，主要特征是：由稀土永磁体、磁轴和磁极组成磁单元，由多个磁单元相互排列组装成磁力吸盘。每个磁单元的稀土永磁体装载磁轴中，有减速电机通过传动机构带动在磁体内转动来实现磁路的变化，从而吸放铁磁性物料。该发明安全节能，解决了永磁型吸盘卸料困难的问题，但由于其传动结构过于复杂，经常有链条及齿轮卡死的现象，故障点多，维护困难；由于也是通过转动磁系来改变磁路，所以同样不适用于大型起重或除铁设备。
因此，研制出一种自动化程度高、故障少、适用范围广的永磁吸盘，便成为业内人士亟需解决的问题。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种自动卸料的电控永磁吸盘，能够克服现有技术的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种自动卸料的电控永磁吸盘，包括导磁顶板、驱动端板、复合底板和导磁滑块，所述导磁顶板和复合底板之间分别设有磁盒和磁钢，所述导磁滑块通过转轴连接有减速机电机，且所述导磁滑块设在由导磁顶板、复合底板和磁盒组成的夹层空间内，所述转轴通过轴承一与驱动端板连接，所述转轴通过轴承二与磁盒连接，所述复合底板由导磁磁材料和非导磁材料拼接而成，分为导磁区域与不导磁区域。
进一步的，所述转轴上设有两处方向相反的外螺纹，且两处方向相反的外螺纹中心对称设置，所述导磁滑块上设有与所述转轴上外螺纹配合使用的螺纹孔。
进一步的，所述减速机电机的驱动轴连接有链轮一，所述转轴连接有链轮二，所述链轮一通过链条与链轮二连接，所述链轮一和链轮二的外侧均设有链轮罩。
进一步的，所述导磁顶板和复合底板的内侧均通过设有导轨，且所述导磁滑块上设有与所述导轨对应的凹槽。
进一步的，所述驱动端板的内侧设有接近开关一，所述磁盒处设有接近开关二。
进一步的，所述导磁顶板吊挂位置处设有载荷传感器。
进一步的，所述由导磁顶板、复合底板和磁盒组成的夹层空间四周安装有侧板和驱动端板。
进一步的，所述轴承一采用调心滚子轴承，所述轴承二采用滑动轴承。
进一步的，所述磁钢的极性方向垂直于复合底板，且垂直于导磁滑块的移动方向。
本发明的有益效果：极低能耗，整个工作过程仅电机在切换工作状态时耗电，与现有技术相比，不需要转动磁系，通过螺纹驱动滑块，仅受滑动摩擦力，只需克服吸力的15％(钢-钢的摩擦系数为0.15，采用其他材质及润滑处理时甚至可低于0.02)即可移动导磁滑块实现吸铁与卸铁，所以电机更小，耗能更低；安全，不会因突然断电或控制柜故障而导致突然掉料，也无因线圈发热而造成吸力下降的情况，卸料状态对外不显磁，不会造成误吸；结构紧凑，转轴同时驱动两件滑块，相较于带式永磁除铁器，省去皮带、托辊、皮带轮；具备调磁功能，可以通过调整短路面积来进行调磁；自动控制，用于除铁时，吸铁量达到载荷传感器设定值即可给行走小车信号移动至卸铁位；适用用范围广，既能够吸附重型物料，也能用于吸吊废钢，而电永磁由于在开放磁路下无法充磁、传统永磁由于卸料困难均无法使用，本发明填补永磁在吊运废钢领域以及永磁除铁器在定点卸铁的空白；寿命长，磁钢无线圈因发热损坏问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的一种自动卸料的电控永磁吸盘的主视图；
图2是根据本发明实施例所述的一种自动卸料的电控永磁吸盘的俯视图；
图3是根据本发明实施例所述的一种自动卸料的电控永磁吸盘的结构示意图；
图4是图2中A-A向剖视图；
图5是图1中B-B向剖视图；
图6是图2中C-C向剖视图；
图7是根据本发明实施例所述的吸料或除铁状态原理图；
图8是图7的磁力线分布图；
图9是根据本发明实施例所述的放料或卸铁状态原理图；
图10是图9的磁力线分布图；
图中：
1、载荷传感器；2、导磁顶板；3、驱动端板；4、轴承一；5、转轴；6、复合底板；7、导磁滑块；8、轴承二；9、链轮二；10、链条；11、链轮罩；12、减速机电机；13、侧板；14、导轨；15、磁盒；16、磁钢；17、接近开关一；18、接近开关二；19、链轮一。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-6所示，根据本发明实施例所述的一种自动卸料的电控永磁吸盘，包括导磁顶板2、驱动端板3、复合底板6和导磁滑块7，所述导磁顶板2和复合底板6之间分别设有磁盒15和磁钢16，所述导磁滑块7通过转轴5连接有减速机电机12，且所述导磁滑块7设在由导磁顶板2、复合底板6和磁盒15组成的夹层空间内，所述转轴5通过轴承一4与驱动端板3连接，所述转轴5通过轴承二8与磁盒15连接，所述复合底板6由导磁磁材料和非导磁材料拼接而成，分为导磁区域与不导磁区域。
在一具体实施例中，所述转轴5上设有两处方向相反的外螺纹，且两处方向相反的外螺纹中心对称设置，所述导磁滑块7上设有与所述转轴5上外螺纹配合使用的螺纹孔。
在一具体实施例中，所述减速机电机12的驱动轴连接有链轮一19，所述转轴5连接有链轮二9，所述链轮一19通过链条10与链轮二9连接，所述链轮一19和链轮二9的外侧均设有链轮罩11。
在一具体实施例中，所述导磁顶板2和复合底板6的内侧均通过设有导轨14，且所述导磁滑块7上设有与所述导轨14对应的凹槽。
在一具体实施例中，所述驱动端板3的内侧设有接近开关一17，所述磁盒15处设有接近开关二18。
在一具体实施例中，所述导磁顶板2吊挂位置处设有载荷传感器1。
在一具体实施例中，所述由导磁顶板2、复合底板6和磁盒15组成的夹层空间四周安装有侧板13和驱动端板3。
在一具体实施例中，所述轴承一4采用调心滚子轴承，所述轴承二8采用滑动轴承。
在一具体实施例中，所述磁钢16的极性方向垂直于复合底板6，且垂直于导磁滑块7的移动方向。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
在具体使用时，本发明包括导磁顶板2、磁盒15、磁钢16、转轴5、轴承一4、轴承二8、导磁滑块7、复合底板6、接近开关一17、接近开关二18、载荷传感器1、驱动端板3、侧板13、减速机电机12、链条10、链轮一9、链轮二19和链轮罩11；磁盒15及磁钢16设置于导磁顶板与复合底板6之间；设置在导磁顶板2上的减速机电机12通过链轮一9和链轮二19传动驱动转轴5，转轴5上设置有两处方向相反的梯形螺纹，导磁滑块7上设置有螺纹孔，通过螺纹驱动两件导磁滑块7在导磁顶板2、磁盒15、复合底板6共同形成的夹层空间内往返移动，实现吸铁和卸铁功能；其中复合底板6是由不锈钢与Q235拼接制成，分为导磁区域与不导磁区域，导磁顶板2与复合底板6内侧均设置有导轨14，导磁滑块7设置有对应凹槽；驱动端板3、磁盒15与转轴5连接处分别设置有轴承一4、轴承二8；驱动端板3、侧板13安装于导磁顶板2、磁盒15、复合底板6共同形成的空间四周，驱动端板3内侧设置有接近开关一17，磁盒15处设置有接近开关二18，导磁顶板2吊挂位置处设置有载荷传感器1，减速机电机12具备变频调速功能。
本发明所述的导轨14用螺栓固定于导磁顶板2与复合底板6内侧，采用燕尾型，材质为铜；所述轴承一4采用调心滚子轴承，所述轴承二8采用滑动轴承；复合底板6由顺磁材料和抗磁材料拼制而成，磁钢16的极性方向垂直于复合底板6，垂直于导磁滑块7的移动方向。
如图7-8所示，阴影部分表示导磁材料，吸料或除铁时：减速机电机通过转轴驱动导磁滑块，电机转速在变频器的控制下先慢后快，当导磁滑块脱离复合底板的导磁区域后所受吸力大幅减少，变频器将电机转速调快，减少不必要的等待时间；将移至图示位置时接近开关一给出信号将减速机电机停止，导磁滑块与磁钢形成“M”型磁回路，对外显磁吸料，从而工作状态完成切换。
如图9-10所示，阴影部分表示导磁材料，卸料或除铁时：减速机电机通过转轴驱动导磁滑块，电机转速在变频器的控制下先快后慢，当导磁滑块进入复合底板的导磁区域后所受吸力大幅增加，变频器将电机转速减慢，将移至图示位置时接近开关二给出信号将减速机电机停止，此时导磁滑块将磁钢短路，自成磁回路，对外不显磁卸料，从而工作状态完成切换。
本发明用于除铁时，一般悬挂于皮带输送机上方，当吸铁量达到载荷传感器的设定值时，给行走小车发出信号移动至卸铁位，并自动执行卸料动作，5-10s后自动返回至原位并自动执行除铁动作，从而与吊梁上的行走小车及行程开关互动实现整个自动除铁、卸铁动作；而目前的盘式电磁除铁器为定时卸铁，如此有可能造成两种后果：①输送带上一段物料的铁件不多，仅吸起少量铁件，而设置时间已到，自动执行无意义的卸铁动作；②输送带上一段物料的铁件很多，除铁器上的铁件早已吸满，却因未到设置时间而不执行除铁动作，导致之后一段时间输送带上的铁件漏除；本发明则避免了这些情况的发生。
综上所述，本发明具有以下特点：极低能耗，整个工作过程仅电机在切换工作状态时耗电，与现有技术相比，不需要转动磁系，通过螺纹驱动滑块，仅受滑动摩擦力，只需克服吸力的15％(钢-钢的摩擦系数为0.15，采用其他材质及润滑处理时甚至可低于0.02)即可移动导磁滑块实现吸铁与卸铁，所以电机更小，耗能更低；安全，不会因突然断电或控制柜故障而导致突然掉料，也无因线圈发热而造成吸力下降的情况，卸料状态对外不显磁，不会造成误吸；结构紧凑，转轴同时驱动两件滑块，相较于带式永磁除铁器，省去皮带、托辊、皮带轮；具备调磁功能，可以通过调整短路面积来进行调磁；自动控制，用于除铁时，吸铁量达到载荷传感器设定值即可给行走小车信号移动至卸铁位；适用用范围广，既能够吸附重型物料，也能用于吸吊废钢，而电永磁由于在开放磁路下无法充磁，传统永磁由于卸料困难，均无法使用，本发明填补永磁在吊运废钢领域以及永磁除铁器在定点卸铁的空白；寿命长，磁钢无线圈因发热损坏问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种自动卸料的电控永磁吸盘，其特征在于，包括导磁顶板(2)、驱动端板(3)、复合底板(6)和导磁滑块(7)，所述导磁顶板(2)和复合底板(6)之间分别设有磁盒(15)和磁钢(16)，所述导磁滑块(7)通过转轴(5)连接有减速机电机(12)，且所述导磁滑块(7)设在由导磁顶板(2)、复合底板(6)和磁盒(15)组成的夹层空间内，所述转轴(5)通过轴承一(4)与驱动端板(3)连接，所述转轴(5)通过轴承二(8)与磁盒(15)连接，所述复合底板(6)由导磁磁材料和非导磁材料拼接而成，分为导磁区域与不导磁区域。
2.根据权利要求1所述的一种自动卸料的电控永磁吸盘，其特征在于，所述转轴(5)上设有两处方向相反的外螺纹，且两处方向相反的外螺纹中心对称设置，所述导磁滑块(7)上设有与所述转轴(5)上外螺纹配合使用的螺纹孔。
3.根据权利要求1所述的一种自动卸料的电控永磁吸盘，其特征在于，所述减速机电机(12)的驱动轴连接有链轮一(19)，所述转轴(5)连接有链轮二(9)，所述链轮一(19)通过链条(10)与链轮二(9)连接，所述链轮一(19)和链轮二(9)的外侧均设有链轮罩(11)。
4.根据权利要求1所述的一种自动卸料的电控永磁吸盘，其特征在于，所述导磁顶板(2)和复合底板(6)的内侧均设有导轨(14)，且所述导磁滑块(7)上设有与所述导轨(14)对应的凹槽。
5.根据权利要求1所述的一种自动卸料的电控永磁吸盘，其特征在于，所述驱动端板(3)的内侧设有接近开关一(17)，所述磁盒(15)处设有接近开关二(18)。
6.根据权利要求1所述的一种自动卸料的电控永磁吸盘，其特征在于，所述导磁顶板(2)吊挂位置处设有载荷传感器(1)。
7.根据权利要求1所述的一种自动卸料的电控永磁吸盘，其特征在于，所述由导磁顶板(2)、复合底板(6)和磁盒(15)组成的夹层空间四周安装有侧板(13)和驱动端板(3)。
8.根据权利要求1所述的一种自动卸料的电控永磁吸盘，其特征在于，所述轴承一(4)采用调心滚子轴承，所述轴承二(8)采用滑动轴承。
9.根据权利要求1所述的一种自动卸料的电控永磁吸盘，其特征在于，所述磁钢(16)的极性方向垂直于复合底板(6)，且垂直于导磁滑块(7)的移动方向。
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Denomination of invention: An electrically controlled permanent magnet suction cup for automatic unloading Effective date of registration: 20231107 Granted publication date: 20190305 Pledgee: Bank of Beijing Limited by Share Ltd. Changsha branch Pledgor: HUNAN KEMEIDA ELECTRIC Co.,Ltd. Registration number: Y2023980064165 |
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