一种基于霍尔传感器的自动吊装设备的制作方法

本实用新型涉及工件吊运技术领域，尤其涉及一种基于霍尔传感器的自动吊装设备。

背景技术：

吊装设备常常在钢铁、物流、交通、机械制造等行业得到应用，其中电磁类吊具作为一种安全经济环保的导磁材料吊具设备，其应用更是广泛。常用的电磁类吊具包括永磁型磁力吊具、电磁铁磁力吊具以及电永磁吊具等几大类。

永磁型磁力吊具中，手动型吊具一般是利用手柄转动磁极方向，使永磁铁内部磁场改变方向来吸料和放料。这种吸放料过程需要人工手动操作，人员劳动强度高，而且遇到钢板等较薄的工件时，因为磁路不通畅，会存在手柄无法旋转的情况，费力且操作困难。并且这种吊具还存在透磁深度不可调的情况，无法实现薄工件的单件吊运。

自动型吊具则是依靠吊具自重带动磁极旋转来实现吸料和放料，除了不需要人工手动操作外也存在和手动型吊具相同的缺陷，并且多台吊具联合吊运时，各台吊具的同步性很难统一，实用性不高。

而无论是永磁型磁力吊具，还是电磁铁磁力吊具以及电永磁吊具，都需要通过手动按钮或遥控的方式进行控制，需要工作人员在一旁操控，人为误差风险高，且难以实现自动化吊运生产。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种简单实用、降低人员劳动强度、有效降低误差和风险以及自动化程度高的基于霍尔传感器的自动吊装设备。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种基于霍尔传感器的自动吊装设备，包括用于吊运工件的电永磁吊具以及与吊运行车连接的连接装置，所述电永磁吊具沿竖直方向活动连接于连接装置上，自动吊装设备还包括用于检测电永磁吊具和连接装置之间的相对位置关系、并反馈检测信号至一控制系统以控制电永磁吊具是否对工件执行吸附和释放动作的检测装置；所述检测装置包括霍尔传感器和磁体，所述霍尔传感器和磁体分别装设于电永磁吊具和连接装置上相对应的位置处，或分别装设于连接装置和电永磁吊具上相对应的位置处，霍尔传感器检测得到的磁场强度大于第一设定值时控制电永磁吊具对工件执行吸附或释放动作，小于第一设定值时控制电永磁吊具保持于小于第一设定值之前的状态。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述电永磁吊具设有连接件，所述连接件上设有沿竖直方向布置的条形孔，所述连接装置穿设于条形孔中，并能在条形孔内沿竖直方向活动。

自动吊装设备完全落地时霍尔传感器与磁体的间距为l1，自动吊装设备完全悬空时霍尔传感器与磁体的间距为l2，所述第一设定值为在设定距离l下霍尔传感器检测得到的磁体产生的磁场强度，且l1<l<l2。

基于霍尔传感器的自动吊装设备还包括控制系统，所述控制系统包括：

信号接收单元：用于接收检测装置的信号，并发送至位置检测单元；

位置检测单元：用于接收信号接收单元的信号，并检测电永磁吊具的位置，根据电永磁吊具处于吸附位置或释放位置发送吸附信号或释放信号至执行单元；

执行单元：用于根据吸附信号控制电永磁吊具充磁并执行吸附动作，根据释放信号控制电永磁吊具退磁并执行释放动作。

基于霍尔传感器的自动吊装设备还包括控制系统，所述控制系统包括：

信号接收单元：用于接收检测装置的信号，并发送至执行单元；

执行单元：用于根据信号接收单元的信号控制电永磁吊具改变充磁或退磁状态，执行吸附或释放动作。

所述控制系统还包括：

高度检测单元：用于检测电永磁吊具是否到达设定高度，并于到达设定高度时发送满磁信号至执行单元；

所述执行单元接收信号并控制电永磁吊具以设定励磁电流充磁并吸附工件起吊，并于吸附工件起吊情形下接收高度检测单元发送的满磁信号后控制电永磁吊具加大励磁电流直至满磁吸附工件。

所述执行单元包括：

报警模块：运算得到设定励磁电流产生的单位面积的磁通量与单位面积的满磁通量的比值，并将该比值与报警预设值比对，比值大于报警预设值时发出警报。

所述控制系统还包括：

脱离监测单元：用于接收信号接收单元发送的信号，以及监测电永磁吊具的磁通量变化值，当磁通量骤降时，控制电永磁吊具下降直至接收到信号接收单元发送的信号，并退磁。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的基于霍尔传感器的自动吊装设备，包括用于吊运工件的电永磁吊具以及与吊运行车连接的连接装置。其中电永磁吊具沿竖直方向活动连接于连接装置上，自动吊装设备还包括用于检测电永磁吊具和连接装置之间的相对位置关系、并反馈检测信号至一控制系统以控制电永磁吊具是否对工件执行吸附和释放动作的检测装置。由于电永磁吊具和连接装置之间可以沿竖直方向活动，因此当吊装设备起吊和落地时二者之间的位置关系会发生变化。

起吊过程中，自动吊装设备上升，电永磁吊具受自身重力和其吸附工件的重力共同作用下相对连接装置下移，从而使二者的间距加大，因此检测装置可以得到吊装设备并非处于落地状态，从而控制吊装设备不进行吸附或释放操作，以避免危险事故发生。落地过程中，自动吊装设备下降，电永磁吊具落至地面或其他工作表面上后便会停止下移，此时连接装置会在重力作用下继续下降，直至电永磁吊具的顶部对其产生支撑为止，此期间二者之间的间距缩小，因此检测装置可以得到吊装设备处于落地状态，并可以控制吊装设备相应的进行吸附或释放操作。本实用新型的这种设置方式通过简单的活动连接机构和重力作用原理便可以实现吊装设备的落地检测，从而能够应用于物料工件的自动化吊装，提高了生产效率；且完全不需要工作人员在一旁随行操控，因此大大降低了人力成本和人员劳动强度，同时还避免了人工操控所引入的误操作等风险；并且也无需人员操控所使用的遥控装置等设备，降低了制造维护成本。

本实用新型的检测装置包括霍尔传感器和磁体，霍尔传感器和磁体分别装设于电永磁吊具和连接装置上相对应的位置处，或分别装设于连接装置和电永磁吊具上相对应的位置处。当电永磁吊具和连接装置之间的位置关系发生变化时，磁体与霍尔传感器的位置关系也相应发生了变化，因此霍尔传感器能够感应到的磁场强度也会发生变化。利用这一变化，当霍尔传感器检测得到的磁场强度大于第一设定值时，也即电永磁吊具与连接装置的间距变小，吊装设备落地时，控制电永磁吊具对工件执行吸附或释放动作；小于第一设定值时，也即电永磁吊具与连接装置的间距变大，吊装设备起吊时，控制电永磁吊具保持于小于设定值之前的状态。

附图说明

图1是基于霍尔传感器的自动吊装设备的结构示意图；

图2和图3是基于霍尔传感器的自动吊装设备中连接装置与电永磁吊具的位置示意图。

图例说明：1、电永磁吊具；11、连接件；111、条形孔；2、连接装置；3、检测装置；31、霍尔传感器；32、磁体；4、吊运行车。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文实用新型做更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体实施例。

实施例1：

如图1所示，本实施例的基于霍尔传感器的自动吊装设备，包括用于吊运工件的电永磁吊具1以及与吊运行车4连接的连接装置2，电永磁吊具1沿竖直方向活动连接于连接装置2上，自动吊装设备还包括用于检测电永磁吊具1和连接装置2之间的相对位置关系、并反馈检测信号至一控制系统以控制电永磁吊具1是否对工件执行吸附和释放动作的检测装置3。由于电永磁吊具1和连接装置2之间可以沿竖直方向活动，因此当吊装设备起吊和落地时二者之间的位置关系会发生变化。

起吊过程中，自动吊装设备上升，电永磁吊具1受自身重力和其吸附工件的重力共同作用下相对连接装置2下移，从而使二者的间距加大，因此检测装置3可以得到吊装设备并非处于落地状态，从而控制吊装设备不进行吸附或释放操作，以避免危险事故发生。落地过程中，自动吊装设备下降，电永磁吊具1落至地面或其他工作表面上后便会停止下移，此时连接装置2会在重力作用下继续下降，直至电永磁吊具1的顶部对其产生支撑，二者之间的间距缩小，因此检测装置3可以得到吊装设备处于落地状态，并可以控制吊装设备相应的进行吸附或释放操作。本实施例的这种设置方式通过简单的活动连接机构和重力作用原理便可以实现吊装设备的落地检测，从而能够应用于物料工件的自动化吊装，提高了生产效率；且完全不需要工作人员在一旁随行操控，因此大大降低了人力成本和人员劳动强度，同时还避免了人工操控所引入的误操作等风险；并且也无需人员操控所使用的遥控装置等设备，降低了制造维护成本。

本实施例中，检测装置3包括霍尔传感器31和磁体32，霍尔传感器31和磁体32分别装设于电永磁吊具1和连接装置2上相对应的位置处，或分别装设于连接装置2和电永磁吊具1上相对应的位置处。当电永磁吊具1和连接装置2之间的位置关系发生变化时，磁体32与霍尔传感器31的位置关系也相应发生了变化，因此霍尔传感器31能够感应到的磁场强度也会发生变化。利用这一变化，如图2所示，当霍尔传感器31检测得到的磁场强度大于第一设定值时，也即电永磁吊具1与连接装置2的间距变小，吊装设备落地时，控制电永磁吊具1对工件执行吸附或释放动作；如图3所示，小于第一设定值时，也即电永磁吊具1与连接装置2的间距变大，吊装设备起吊时，控制电永磁吊具1保持于小于第一设定值之前的状态。本实施例中，还可以设置一与霍尔传感器31配合的电路板，从而利用霍尔传感器31检测结果的不同发送象征意义不同的高电平和低电平信号。

本实施例中，电永磁吊具1设有连接件11，连接件11上设有沿竖直方向布置的条形孔111，连接装置2穿设于条形孔111中，并能在条形孔111内沿竖直方向活动，竖直的条形孔111可以限制连接装置2的移动方向。本实施例通过简单的条形孔111结构便实现了电永磁吊具1和连接装置2之间的竖直方向活动连接，制造成本低，并且对加工精度要求不高，因此制造效率更高。本实施例中，连接装置2为一与吊运行车4连接的横梁，横梁两端穿设在条形孔111中。在其他实施方式中，也可以选择在连接装置2的底部设置条形孔111，使电永磁吊具1顶部设置的挂环或挂钩等活动穿设于条形孔111中，或者选择其他活动连接方式，但均应视为本实施例的替换结构，在此不做赘述。

本实施例中，设定自动吊装设备完全落地时霍尔传感器31与磁体32的间距为l1，自动吊装设备完全悬空时霍尔传感器31与磁体32的间距为l2，第一设定值为在设定距离l下霍尔传感器31检测得到的磁体32产生的磁场强度，第一设定值所采用的设定距离l可以在以下范围任意选取：l1<l<l2。

本实施例中，自动吊装设备还包括控制系统，控制系统包括：

信号接收单元：用于接收检测装置3的信号，并发送至位置检测单元；

位置检测单元：用于接收信号接收单元的信号，当接收到电永磁吊具1已落地的信息后，检测电永磁吊具1的位置，以确定当下电永磁吊具1所处位置，当其处于吸附位置时，发送吸附信号至执行单元；当其处于释放位置时，发送释放信号至执行单元；这种设置方式无需人工监控吊装设备所处位置，吊装设备可以自动识别位置并进行相应操作。

执行单元：用于根据吸附信号控制电永磁吊具1充磁并执行吸附动作，根据释放信号控制电永磁吊具1退磁并执行释放动作。

本实施例中，控制系统还包括：

高度检测单元：用于检测电永磁吊具1是否到达设定高度，并于到达设定高度时发送满磁信号至执行单元；

执行单元接收位置检测单元发送的吸附信号并控制电永磁吊具1以设定励磁电流充磁并吸附工件起吊，以确保工件的单件吊装，即便工件是较薄的板状物，也能够通过设定励磁电流的大小实现单件吊运。当处于吸附工件起吊情形下，接收到高度检测单元发送的满磁信号时，代表电永磁吊具1已经带着待吊运工件上升至一定高度，这时控制电永磁吊具1加大励磁电流直至满磁吸附工件。通过这种设置方式既保证了工件的单件吊运，又确保电永磁吊具1的吸附力远大于工件重力，使搬运时有一定的安全系数，防止工件脱离等危险情形，进一步提高了安全性。

本实施例中，电永磁吊具1的充磁动作时间和满磁动作时间一般均能够限定在0.6秒内，因此即便分步进行吸附操作也能够灵活快速的完成吊运。

本实施例中，执行单元包括：

报警模块：运算得到设定励磁电流产生的单位面积的磁通量与单位面积的满磁通量的比值，并将该比值与报警预设值比对，当比值大于报警预设值时，说明满磁通量相比于设定励磁电流所产生的磁通量没有达到目标的提高倍数，即吊运安全倍数不足，那么报警模块会发出警报提醒工作人员进行检查，规避脱离风险。当比值小于报警预设值时，说明吊运安全倍数足够，那么报警模块不执行报警，可以继续安全吊运。

本实施例中，控制系统还包括：

脱离监测单元：用于接收信号接收单元发送的信号，以及监测电永磁吊具1的磁通量变化值，当磁通量骤降时，说明电永磁吊具1吊运的工件可能发生了部分或全部脱离，这时可以控制电永磁吊具1下降直至接收到信号接收单元发送的信号，即控制电永磁吊具1落至地面，并退磁将工件放至地面。

本实施例的使用上述自动吊装设备的吊装方法，其步骤包括：

s1：吸附：电永磁吊具1和连接装置2在吊运行车4的驱使下移动至吸附位置并下降，直至检测装置3检测到电永磁吊具1和连接装置2之间的相对位置小于距离设定值，反馈信号至控制系统控制电永磁吊具1充磁并吸附工件；

s2：移动：电永磁吊具1和连接装置2在吊运行车的驱使下上升并向释放位置移动；检测装置3检测到电永磁吊具1和连接装置2之间的相对位置大于距离设定值，反馈信号至控制系统控制电永磁吊具1保持充磁状态；

s3：释放：电永磁吊具1和连接装置2在吊运行车4的驱使下移动至释放位置并下降，直至检测装置3检测到电永磁吊具1和连接装置2之间的相对位置小于距离设定值，反馈信号至控制系统控制电永磁吊具1退磁并释放工件；

s4：退位：电永磁吊具1和连接装置2在吊运行车4的驱使下上升并避开释放位置；检测装置3检测到电永磁吊具1和连接装置2之间的相对位置大于距离设定值，反馈信号至控制系统控制电永磁吊具1保持退磁状态；

s5：重复步骤s1～s4，直至所有待吊运工件均完成吊运。本实施例的吊装方法自动形成了一个吊运循环，彻底解放了操作人员的双手，减轻了劳动强度，并且步骤较为简单，十分适用于自动化实施。

本实施例还提供了一种使用上述自动吊装设备的起吊方法，其步骤包括：

s1：位置检测单元检测电永磁吊具1处于吸附位置后发送吸附信号至执行单元；

s2：执行单元接收吸附信号后控制电永磁吊具1以设定励磁电流充磁并吸附工件后起吊，确保吊运的第一个工件和下部其他工件之间完全分开，实现单件的吊运；该设定励磁电流根据实际情况中单件工件的厚度、重量进行设置，在此不做赘述；

s3：高度检测单元检测电永磁吊具1起吊后达到设定高度时发送满磁信号至执行单元；

s4：执行单元接收满磁信号后控制电永磁吊具1加大励磁电流直至满磁吸附工件，确保吊运的安全性。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例的控制系统包括：

信号接收单元：用于接收检测装置3的信号，并发送至执行单元；

执行单元：用于根据信号接收单元的信号控制电永磁吊具1改变充磁或退磁状态，执行吸附或释放动作。

即，在一个吊运周期行程中：当电永磁吊具1移动到吸附位置的过程中，执行单元控制其保持于退磁状态；电永磁吊具1在吸附位置落地后，信号接收单元便接收到了检测装置3发送的信号，此时执行单元控制电永磁吊具1改变状态，即从退磁状态改变为充磁状态。之后，电永磁吊具1带动工件起吊并移动到释放位置的过程中，检测装置3之前发送的信号失效，执行单元控制电永磁吊具1始终保持于充磁状态，避免工件脱离。当到达释放位置并落地后，信号接收单元再次接收到检测装置3发送的信号，此时执行单元将再次控制电永磁吊具1改变状态，即从充磁状态改变为退磁状态，执行释放操作。当电永磁吊具1释放完工件后上升时，检测装置3之前发送的信号失效，执行单元控制电永磁吊具1始终保持于退磁状态，直至再次到达吸附位置落地，之后往复，形成吊运循环。

本实施例中的控制系统通过检测装置3直接判定是否需要更改电永磁吊具1的状态，因此判定过程更加简单，进一步简化了吊运操控步骤。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本实用新型的保护范围。