CN108972395B - 磁力吸盘的剩磁吸力消除装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例中公开了一种磁力吸盘的剩磁吸力消除装置，包括：一磁场检测单元，用于检测磁力吸盘与吸附对象之间的磁场强度，并输出与磁场强度成比例的模拟电压信号；一模数转换单元，用于对将模拟电压信号转换为数字采样信号；一微控制单元，用于将数字采样信号与一设定的阈值进行比较，在数字采样信号高于所述阈值时，根据所述数字采样信号的大小，向一供电驱动单元输出对应的用于控制一供电系统电流方向和/或脉冲波占空比的控制信号；和一电磁线圈单元，用于在所述供电系统的作用下产生使所述吸附对象与所述磁力吸盘之间的剩磁吸力消失的磁性力。本发明实施例中的技术方案能够消除磁力吸盘的剩磁吸力。

Description

磁力吸盘的剩磁吸力消除装置

技术领域

本发明涉及磁力控制领域，特别是磁力吸盘的剩磁吸力消除装置。

背景技术

磁力吸盘是专门用于对铁磁性材料进行吸附和固定的吸盘设备。以应用于机械加工领域的磁力吸盘为例，其可通过磁力吸紧待加工的铁磁性工件。磁力吸盘按磁力来源可分有电磁吸盘和永磁吸盘两类。其中，电磁吸盘内装设有多组电磁线圈，通入直流电后产生磁场，吸紧工件；当切断电源后，磁场消失，松开工件。永磁吸盘内装设有整齐排列并被不导磁材料隔开的永久磁体例如永久磁铁，当控制永久磁铁的磁力线通过工件形成闭合回路时，吸紧工件；当控制永久磁铁的磁力线不再通过工件时，即可卸下工件。

其中，永磁吸盘目前有两种实现方式，一种是机械控制方式，一种是电力控制方式。其中，机械控制方式的永磁吸盘还具有一导磁体，当永久磁铁与吸盘面板上的导磁体对准时，磁力线通过工件形成闭合回路，吸紧工件；当转动手柄使永久磁铁与导磁体错开时，磁力线不再通过工件，即可卸下工件。电力控制方式的永磁吸盘(也称电永磁吸盘) 还具有一电磁线圈，当电磁线圈不通电时，永久磁铁的磁力线通过工件形成闭合回路，吸紧工件；当电磁线圈通电时，永久磁铁的磁力线被拉回所述电磁线圈的磁回路中，磁力线不再通过工件，即可卸下工件。

磁力吸盘在使用初期一般都是可以完全消磁的，但长时间工作后便有可能出现剩磁现象，即被吸附的铁磁性工件被磁化，产生了磁力，使得需要卸下工件时其不能顺利被卸下。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提出了一种磁力吸盘的剩磁吸力消除装置，用以消除磁力吸盘的剩磁吸力。

本发明实施例提出的一种磁力吸盘的剩磁吸力消除装置，包括：一磁场检测单元，用于检测磁力吸盘与吸附对象之间的磁场强度，并输出与所述磁场强度成比例的模拟电压信号；一模数转换单元，用于对所述模拟电压信号进行模数转换，得到数字采样信号；一微控制单元，用于在确定所述磁力吸盘结束对所述吸附对象的吸附时，将当前接收的来自所述模数转换单元的数字采样信号与一设定的阈值进行比较，在所述数字采样信号高于所述阈值时，根据所述数字采样信号的大小，输出对应的用于控制一供电系统电流方向和/或脉冲波占空比的控制信号；一供电驱动单元，用于根据所述控制信号控制所述供电系统的电流方向和/或脉冲波占空比；和一电磁线圈单元，用于在所述供电系统的作用下产生使所述吸附对象与所述磁力吸盘之间的剩磁吸力消失的磁性力。从上述方案中可以看出，由于本发明中检测磁力吸盘与吸附对象之间的磁场强度，在该磁场强度大于一设定阈值时，在磁力吸盘与吸附对象之间施加相应的克服所述磁场强度吸力的外力，从而使得吸附对象与所述磁力吸盘之间的剩磁吸力消失。此外，该实施方式可靠性高，无需维护。

在一个实施方式中，所述磁力吸盘为电磁吸盘或电永磁吸盘，所述电磁线圈单元为共用的所述磁力吸盘的电磁线圈。该实施方式可以充分利用已有磁力吸盘的组件，节约资源，降低成本。

在一个实施方式中，所述磁力吸盘为电磁吸盘，所述电磁线圈单元产生的磁性力为使所述吸附对象远离所述磁力吸盘的磁性斥力。在一个实施方式中，所述磁力吸盘为永磁吸盘，所述电磁线圈单元产生的磁性力为加大将永磁吸盘的永久磁体的磁力线拉回电磁线圈磁回路的磁性力。本发明中的实施方式可根据磁力吸盘的类型灵活产生使得吸附对象与所述磁力吸盘之间的剩磁吸力消失的外力。

在一个实施方式中，所述磁场检测单元为霍尔传感器。该实施方式可以利用市场上已有的传感器，实现简单。

在一个实施方式中，所述装置集成在所述磁力吸盘上，且所述磁场检测单元位于所述磁力吸盘用于吸附吸附对象的一侧。该实施方式可以进一步提高磁场强度测量结果的准确性。

在一个实施方式中，所述装置中的磁场检测单元包括：霍尔元件，用于检测磁力吸盘与吸附对象之间的磁场强度，并输出与所述磁场强度成比例的第一电压信号；和信号处理单元，用于对所述第一电压信号进行包括信号放大及温度补偿在内的处理，得到所述模拟电压信号。该实施方式采用霍尔元件及搭建的信号处理单元，因此成本较低。

在一个实施方式中，所述装置集成在所述磁力吸盘上，且所述霍尔元件位于所述磁力吸盘用于吸附吸附对象的一侧。该实施方式可以进一步提高磁场强度测量结果的准确性。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为本发明实施例中磁力吸盘的剩磁吸力消除装置的结构示意图。

图2和图3为本发明实施例中具有本发明实施例中的磁力吸盘的剩磁吸力消除装置的电永磁吸盘的结构示意图。图2为永磁吸盘吸附吸附对象时的示意图；图3为永磁吸盘需要卸下吸附对象时的示意图。

其中，附图标记如下：

标号 含义

100 磁力吸盘的剩磁吸力消除装置

101 PCB电路板

110 磁场检测单元

111 霍尔元件

120 模数转换单元

130 微控制单元

140 供电驱动单元

150 电磁线圈单元

200 电永磁吸盘

210 永久磁铁

300 吸附对象

具体实施方式

本发明实施例中，为了解决磁力吸盘的剩磁现象，考虑根据磁力吸盘与吸附对象之间的磁场强度大小在二者之间施加一使得吸附对象从磁力吸盘上掉落下来的外力。为此，本发明实施例中利用一磁场检测单元来检测磁力吸盘与吸附对象之间的磁场强度，并在该磁场强度大于一设定阈值时，在磁力吸盘与吸附对象之间施加相应的克服所述磁场强度吸力的外力，从而使得吸附对象从所述磁力吸盘上掉落下来。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

图1为本发明实施例中磁力吸盘的剩磁吸力消除装置100的结构示意图。如图1所示，该装置100可包括：磁场检测单元110、模数转换单元120、微控制单元130、供电驱动单元140和电磁线圈单元150。

其中，磁场检测单元110用于实时检测磁力吸盘与吸附对象之间的磁场强度，并输出与所述磁场强度成比例的模拟电压信号。

具体实现时，磁场检测单元110可以为已有的或新增的带有霍尔元件的霍尔传感器，此时该霍尔传感器输出的与检测的磁场强度成比例的模拟电压信号可以满足控制需求。或者，磁场检测单元110也可以为包括霍尔元件(图中未示出)和信号处理单元(图中未示出)的专用检测单元。其中，霍尔元件，用于检测磁力吸盘与吸附对象之间的磁场强度，并输出与所述磁场强度成比例的第一电压信号。信号处理单元，用于对所述第一电压信号进行包括信号放大及温度补偿在内的处理，得到所述模拟电压信号。

模数转换单元120用于实时对所述模拟电压信号进行模数转换，得到数字采样信号。

微控制单元130用于在确定所述磁力吸盘结束对所述吸附对象的吸附时，将当前接收的来自所述模数转换单元的数字采样信号与一预设的阈值进行比较，在所述数字采样信号高于所述阈值时，根据所述数字采样信号的大小，输出对应的用于控制一供电系统电流方向及脉冲波占空比的控制信号。具体实现时，可按照使电磁线圈单元150产生使所述吸附对象与所述磁力吸盘之间的剩磁吸力消失的磁性力的原则，预先设置数字采样信号值与脉冲波占空比的对应关系表。其中，针对不同类型的磁力吸盘，可有不同的数字采样信号值与脉冲波占空比的对应关系表。

其中，微控制单元130可以是在接收到卸下吸附对象的指令，并控制磁力吸盘停止对吸附对象的吸附时，确定所述磁力吸盘结束对所述吸附对象的吸附。或者，也可以是其它的实现方式。此外，微控制单元130可以是在确定所述磁力吸盘结束对所述吸附对象的吸附时，才接收来自模数转换单元120的数字采样信号，也可以是一直接收来自模数转换单元120的数字采样信号，在确定所述磁力吸盘结束对所述吸附对象的吸附时，才将当前接收的数字采样信号与一设定的阈值进行比较。具体如何处理，可根据实际情况设置，此处不对其进行限定。微控制单元130的上述比较及输出控制信号的过程一直持续到当前接收的数字采样信号低压所述设定的阈值为止。

供电驱动单元140用于根据所述控制信号控制所述供电系统的电流方向及脉冲波占空比。

电磁线圈单元150用于在所述供电系统的作用下产生使所述吸附对象与所述磁力吸盘之间的剩磁吸力消失的磁性力。本实施例中，若磁力吸盘为电磁吸盘或电永磁吸盘，则电磁线圈单元150可以为共用的所述磁力吸盘原有的电磁线圈。当然，实际应用中，电磁线圈单元150也可以是另加的电磁线圈单元150。

此外，若磁力吸盘为电磁吸盘或电永磁吸盘，则供电系统可以是为磁力吸盘供电的供电系统。当然，实际应用中，该装置100也可进一步包括自身的供电系统(图1中未示出)。

本实施例中，针对不同类型的磁力吸盘，电磁线圈单元150产生的使所述吸附对象与所述磁力吸盘之间的剩磁吸力消失的磁性力可以不同。例如，对于磁力吸盘为电磁吸盘的情况，本实施例中可控制供电系统改变施加到电磁线圈单元150上的电流方向，从而可使电磁线圈单元150产生使所述吸附对象远离所述磁力吸盘的磁性斥力。同时，也可以控制供电系统的脉冲波占空比，从而产生相应大小的磁性斥力。又如，对于磁力吸盘为永磁吸盘的情况，本实施例中可控制供电系统的脉冲波占空比，使所述电磁线圈单元150产生加大将电永磁吸盘的永久磁体例如永久磁铁的磁力线拉回电磁线圈磁回路的磁性力。

本实施例中的磁力吸盘的剩磁吸力消除装置可以为独立的装置，也可以为全部或部分集成在磁力吸盘内。相应地，磁场检测单元或磁场检测单元中的霍尔元件可位于所述磁力吸盘用于吸附吸附对象的一侧。

下面以将本发明实施例中的磁力吸盘的剩磁吸力消除装置应用于电永磁吸盘的情况为例，图2和图3为本发明实施例中具有本发明实施例中的磁力吸盘的剩磁吸力消除装置 100的电永磁吸盘200的结构示意图。如图2和图3所示，磁力吸盘的剩磁吸力消除装置100中的磁场检测单元110中的霍尔元件111被设置在所述电永磁吸盘200用于吸附吸附对象300的一侧。磁力吸盘的剩磁吸力消除装置100中的电磁线圈单元150共用所述电永磁吸盘200的电磁线圈，其位于电永磁吸盘200的两个永久磁铁210远离吸附对象300的一侧。磁力吸盘的剩磁吸力消除装置100中的模数转换单元120、微控制单元 130、供电驱动单元140以及磁场检测单元110中的信号处理单元均设置在位于所述电永磁吸盘200远离吸附对象300的一侧的PCB电路板101上。

如图2所示，当所述电永磁吸盘200需要吸附吸附对象300时，电磁线圈150未被通电，当所述电永磁吸盘200需要结束对吸附对象300的吸附时，电磁线圈产生将永久磁铁210的磁力线拉回电磁线圈150磁回路的磁性力，并且该磁性力是根据霍尔元件111 检测的电永磁吸盘200与吸附对象300之间的磁场强度确定的，用于使得吸附对象与所述磁力吸盘之间的剩磁吸力消失。

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 (8)

1.一种磁力吸盘的剩磁吸力消除装置(100)，所述装置集成在所述磁力吸盘上，其特征在于，所述装置包括：

一磁场检测单元(110)，用于检测磁力吸盘(200)与吸附对象(300)之间的磁场强度，并输出与所述磁场强度成比例的模拟电压信号；

一模数转换单元(120)，用于对所述模拟电压信号进行模数转换，得到数字采样信号；

一微控制单元(130)，用于在确定所述磁力吸盘(200)结束对所述吸附对象的吸附时，将当前接收的来自所述模数转换单元(120)的数字采样信号与一设定的阈值进行比较，在所述数字采样信号高于所述阈值时，根据所述数字采样信号的大小，输出对应的用于控制一供电系统电流方向和/或脉冲波占空比的控制信号；

一供电驱动单元(140)，用于根据所述控制信号控制所述供电系统的电流方向和/或脉冲波占空比；和

一电磁线圈单元(150)，用于在所述供电系统的作用下产生使所述吸附对象(300)与所述磁力吸盘(200)之间的剩磁吸力消失的磁性力，其中，

所述剩磁吸力消除装置(100)中的电磁线圈单元(150)与磁力吸盘(200)的电磁线圈共用。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁力吸盘为电磁吸盘或电永磁吸盘(200)，所述电磁线圈单元(150)为共用的所述磁力吸盘的电磁线圈。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁力吸盘为电磁吸盘，所述电磁线圈单元(150)产生的磁性力为使所述吸附对象远离所述磁力吸盘的磁性斥力。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁力吸盘为永磁吸盘，所述电磁线圈单元(150)产生的磁性力为加大将永磁吸盘的永久磁体的磁力线拉回电磁线圈磁回路的磁性力。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁场检测单元(110)为霍尔传感器。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述磁场检测单元(110)位于所述磁力吸盘用于吸附吸附对象的一侧。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置中的磁场检测单元(110)包括：

霍尔元件(111)，用于检测磁力吸盘与吸附对象之间的磁场强度，并输出与所述磁场强度成比例的第一电压信号；和

信号处理单元，用于对所述第一电压信号进行包括信号放大及温度补偿在内的处理，得到所述模拟电压信号。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述霍尔元件(111)位于所述磁力吸盘用于吸附吸附对象的一侧。

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