CN206047712U - 一种电永磁控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种电永磁控制系统，该系统包括：与电永磁吸盘的励磁线圈连接，用于采集励磁线圈中的感应电动势的采集模块；与采集模块连接，用于在感应电动势超过预设阈值时，判定被吸物料发生了位移的判断模块。当被吸物料发生了位移时，即错动时，根据麦克斯韦磁场理论，在励磁线圈中会出现磁通量的变化，励磁线圈中就会产生感应电动势，根据该感应电动势的大小即可判断被吸物料是否发生了错动，即当该感应电动势的值大于预设阈值时即判定发生了错动，该系统能够及时发现被吸物料的错动情况，以保障电永磁吸盘所在的设备的运行安全。

Description

一种电永磁控制系统

技术领域

本实用新型涉及电永磁控制器技术领域，特别是涉及一种电永磁控制系统。

背景技术

电永磁吸盘作为一种经济环保的装夹设备在机械制造行业得到了广泛的应用，尤其是作为金属切削工作的加工夹具使用，其既适合普通机床的应用，也适合加工中心的应用。

电磁铁原理的吸盘目前已成为许多机床设备的标配。其利用不同永磁材料的不同特性，通过电控系统对其内部磁路的分布进行控制和转换，使得永磁磁场在系统内部自身平衡，对外表征为消磁放松状态，即不吸料状态，或释放到电永磁铁的工作磁极面，对外表征为充磁夹紧状态，即吸料状态。由于电永磁线圈通电时间极短，具有节能环保等优点。但是，在电永磁吸盘充磁并吸附物料后，有一定的几率发生异常情况造成磁通在外力下出现降低，或者由于加工中剪切力的大小超过了电永磁吸盘的吸力等情况造成工件移动等情况。在物料位置发生移动的情况下，可能会使得对物料进行加工的刀具断裂等情况的发生，从而引发安全事故。

因此，如何避免被吸物料发生移动而造成安全事故，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电永磁控制系统，可以有效避免被吸物料发生移动而造成安全事故。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下技术方案：

一种电永磁控制系统，包括：

与电永磁吸盘的励磁线圈连接，用于采集所述励磁线圈中的感应电动势的采集模块；

与所述采集模块连接，用于在所述感应电动势超过预设阈值时，判定被吸物料发生了位移或所述励磁线圈中的磁通量的降低超出了预设标准阈值的判断模块。

优选地，所述判断模块包括：

与所述采集模块连接，对所述采集模块采集的感应电动势进行信号放大的信号放大电路；

与所述信号放大电路连接，将经过信号放大的感应电动势与阈值参考电压进行比较的比较器电路；

与所述比较器电路以及所述采集模块连接，用于根据所述比较器电路输出的比较信号，判断所述被吸物料是否发生了位移的处理器。

优选地，所述采集模块包括：

与所述励磁线圈的第一端连接的第一继电器电路，所述第一继电器电路的常闭触点连接所述信号放大电路的输入端，所述第一继电器电路和所述处理器连接；

与所述励磁线圈的第二端连接的电流传感器，所述电流传感器的输出端与所述处理器连接；

与所述电流传感器的第一输入端连接的第二继电器电路，所述第二继电器电路和所述处理器连接；

其中，所述第一继电器电路和所述第二继电器电路分别设有对应的用于根据相应继电器的动作进行充放磁的驱动电路。

优选地，还包括：

与所述电流传感器的第一输入端连接的触发可控硅电路，所述触发可控硅电路的一端与所述第二继电器电路连接，所述触发可控硅电路的输入端与所述处理器连接，所述触发可控硅电路用于根据所述处理器的控制信号控制所述第二继电器电路动作。

优选地，所述处理器为STM32单片机。

优选地，所述电流传感器为ASC756-050电流传感器。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本实用新型实施例所提供的电永磁控制系统，包括：与电永磁吸盘的励磁线圈连接，用于采集励磁线圈中的感应电动势的采集模块；与采集模块连接，用于在感应电动势超过预设阈值时，判定被吸物料发生了位移或励磁线圈中的磁通量的降低超出了预设标准阈值的判断模块。当被吸物料发生了位移时，即错动时，根据麦克斯韦磁场理论，在励磁线圈中会出现磁通量的变化，励磁线圈中就会产生感应电动势，根据该感应电动势的大小即可判断被吸物料是否发生了错动，即当该感应电动势的值大于预设阈值时即判定发生了错动，该系统能够及时发现被吸物料的错动情况，以保障电永磁吸盘所在的设备的运行安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型一种具体实施方式所提供的电永磁控制系统结构示意图；

图2为本实用新型一种实施方式中所提供的电永磁控制系统电路结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种电永磁控制系统，可以有效避免被吸物料发生移动而造成安全事故。

为了使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。

请参考图1，图1为本实用新型一种具体实施方式所提供的电永磁控制系统结构示意图。

本实用新型的一种具体实施方式提供了一种电永磁控制系统，包括：与电永磁吸盘的励磁线圈连接，用于采集励磁线圈中的感应电动势的采集模块1；与采集模块1连接，用于在感应电动势超过预设阈值时，判定被吸物料发生了位移或励磁线圈中的磁通量的降低超出了预设标准阈值的判断模块2。

发明人研究发现，电永磁吸盘所在的电永磁机体中包含励磁线圈，励磁线圈围绕在可逆磁钢和磁极的外部，当被吸物移动或是因外力的影响造成磁通降低时，励磁线圈中的磁通量则会发生变化，依据麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场在周围空间产生电场，当导体处于此电场中时，导体中的自由电子在电场力的作用下作定向移动而产生电流即感应电流，如果不是闭合回路，则导体中的自由电子的定向移动使断开处两端积累正、负电荷而产生电势差即感应电动势。

在本实施方式中，电永磁控制系统包括实时采集励磁线圈中感应电动势的采集模块，当电永磁吸盘充磁完成后，一旦被吸物料发生错动，根据麦克斯韦磁场理论，在励磁线圈中必然会出现磁通量的变化，励磁线圈中就会产生感应电动势。在本实施方式中，该系统还包括了判断模块，其中设置有预设阈值，当采集的感应电动势的值大于预设阈值时即判定发生了错动，或者励磁线圈中的磁通量的降低超出了标准要求，此时工作人员即可做出相应地处理，以保障电永磁吸盘所在的设备的运行安全。

请参考图2，图2为本实用新型一种实施方式中所提供的电永磁控制系统电路结构示意图。

在上述实施方式的基础上，本实用新型一种实施方式中的判断模块2包括：与采集模块1连接，对采集模块采集的感应电动势进行信号放大的信号放大电路21；与信号放大电路21连接，将经过信号放大的感应电动势与阈值参考电压进行比较的比较器电路22；与比较器电路22以及采集模块1连接，用于根据比较器电路22输出的比较信号，判断被吸物料是否发生了位移的处理器23。

进一步地，采集模块1包括：与励磁线圈的第一端连接的第一继电器电路11，第一继电器电路11的常闭触点连接信号放大电路21的输入端，第一继电器电路11和处理器23连接；与励磁线圈的第二端连接的电流传感器12，电流传感器12的输出端与处理器23连接；与电流传感器12的第一输入端连接的第二继电器电路13，第二继电器电路13和处理器23连接；其中，第一继电器电路11和第二继电器电路13分别设有对应的用于根据相应继电器的动作进行充放磁的驱动电路。

更进一步地，该系统还包括：与电流传感器12的第一输入端连接的触发可控硅电路14，触发可控硅电路14的一端与第二继电器电路13连接，触发可控硅电路14的输入端与处理器23连接，触发可控硅电路14用于根据处理器23的控制信号控制第二继电器电路13动作。

在本实施方式中，所谓的处理器即电永磁控制系统的处理单元。如图2所示，在本实施方式中处理器优选为STM32单片机，电流传感器优选为ACS756-050电流传感器。在图2中，P+1指的即为励磁线圈的第一端，其与第一继电器电路11的管脚1连接，第一继电器电路11的管脚2即为常闭触点；第一继电器电路11的管脚3连接STM32单片机的管脚6，用以接收该单片机的控制信号。P-1指的即为励磁线圈的第二端，其连接ACS756-050电流传感器的管脚4，该电流传感器通过该管脚采集励磁线圈的感应电流，该电流传感器的管脚1连接单片机的管脚11，用于将采集到的感应电流输出至该单片机，构成回路；该电流传感器的管脚5连接触发可控硅电路，触发可控硅电路的A1端连接第二继电器电路的管脚1。

由于直接测量感应电动势较为复杂，因此，在本实施方式中，励磁线圈、处理器、电流传感器、第一继电器电路、第二继电器电路、信号放大电路和比较器电路构成了一个回路，因此，在该回路中具有与该感应电动势相对应的感应电流。

在本实施方式中，处理器通过控制第一继电器电路、第二继电器电路、触发可控硅电路和相应的驱动电路来控制励磁线圈的充放磁。若在电永磁吸盘充磁完成后，被吸物由于任何原因出现移动或者磁通在外力作用下出现降低，励磁线圈中均会出现磁通量的变化，并产生弱小的感应电动势，在整个系统与励磁线圈构成的回路中就会产生感应电流，通过信号放大电路和AD转换，即可将磁通的变化转化为数字信号，若该数字信号的数量值超过了感应电流的预设阈值时，即认为磁通量的降低超出了标准要求或被吸物发生了错动。

在本实施方式中，优选STM32作为主控单片机，其内部自带2个12位ADC(模数转换器)，12位ADC电压分辨率达到0.0008V(3.3V参考电压)。ACS756-050电流传感器采集电流1A的输出变化为0.04V，因此，采用STM32内部自带ADC进行传感器电压采集完全可以胜任，无需外扩ADC，使得电路更加简便。

需要说明的是，本实施方式只是优选采用STM32作为主控的单片机，ACS756-050作为电流传感器，也可以采用其他的单片机和电流传感器，本实施方式对此并不做限定，只要能够保证相应的元器件能够完成其在本实施方式中所具有的功能即可，具体视情况而定。

还需要说明的是，本实施方式只是优选如图2所示的电永磁控制系统电路结构，其各个功能模块可以有多种实现方式，本实施方式对此并不做限定，具体视情况而定。

综上所述，本实用新型所提供的电永磁控制系统，当被吸物料发生了位移时，即发生错动时，根据麦克斯韦磁场理论，在励磁线圈中会出现磁通量的变化，励磁线圈中就会产生感应电动势，根据该感应电动势的大小即可判断被吸物料是否发生了错动，即当该感应电动势的值大于预设阈值时即判定发生了错动。该系统及方法可以在励磁线圈充磁完成后，实时采集励磁线圈中的感应电动势，并与预设阈值进行比较，能够及时发现被吸物料的错动情况，以保障电永磁吸盘所在的设备的运行安全。

以上对本实用新型所提供一种电永磁控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电永磁控制系统，其特征在于，包括：

与电永磁吸盘的励磁线圈连接，用于采集所述励磁线圈中的感应电动势的采集模块；

与所述采集模块连接，用于在所述感应电动势超过预设阈值时，判定被吸物料发生了位移或所述励磁线圈中的磁通量的降低超出了预设标准阈值的判断模块。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述判断模块包括：

与所述采集模块连接，对所述采集模块采集的感应电动势进行信号放大的信号放大电路；

与所述信号放大电路连接，将经过信号放大的感应电动势与阈值参考电压进行比较的比较器电路；

与所述比较器电路以及所述采集模块连接，用于根据所述比较器电路输出的比较信号，判断所述被吸物料是否发生了位移的处理器。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述采集模块包括：

与所述励磁线圈的第一端连接的第一继电器电路，所述第一继电器电路的常闭触点连接所述信号放大电路的输入端，所述第一继电器电路和所述处理器连接；

与所述励磁线圈的第二端连接的电流传感器，所述电流传感器的输出端与所述处理器连接；

与所述电流传感器的第一输入端连接的第二继电器电路，所述第二继电器电路和所述处理器连接；

其中，所述第一继电器电路和所述第二继电器电路分别设有对应的用于根据相应继电器的动作进行充放磁的驱动电路。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：

与所述电流传感器的第一输入端连接的触发可控硅电路，所述触发可控硅电路的一端与所述第二继电器电路连接，所述触发可控硅电路的输入端与所述处理器连接，所述触发可控硅电路用于根据所述处 理器的控制信号控制所述第二继电器电路动作。

5.根据权利要求2至4任一项所述的系统，其特征在于，所述处理器为STM32单片机。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电流传感器为ASC756-050电流传感器。