一种基于偏摆结构的磁拉力检测装置及其检测方法与流程

本发明涉及特殊材质工件自动化检测技术领域，特别是涉及一种基于偏摆结构的磁拉力检测装置及其检测方法。

背景技术：

在传统的对磁铁拉力进行质量检测时，一般都使用测力计来计算磁铁的拉力，从而进行筛选。然而由于测力计使用的是弹簧测试，全部采用人工操作，测试效率低。其测量的数值产生的偏差比较大，记录的数据参考价值不高，并且长时间使用之后会使得精确度降低。

公开号为cn103076129a的中国发明专利公开了一种电磁铁拉力测试装置，包括一底板，所述底板上设置有电磁铁固定装置及电磁铁测试装置，所述测试装置上设置有铁块及拉力测试传感器。当需要对电磁铁进行测试时，将电磁铁塞入固定孔中，将电磁铁固定住，当电磁铁通电后产生磁力，将铁块吸住，然后启动气缸，将传感器连接块、传感器跟铁块向后拉，当铁块与电磁铁脱离时气缸便停止运作，由传感器记录下拉开电磁铁与铁块之间的拉力值。从而判断产品是否合格。

该测试装置克服了弹簧测力计测量误差较大的缺陷，但是在测量过程中，需要将待测磁块进入人工固定，测试结束后拆卸并固定下一个待测磁块，不便于对批量磁块进行快速检测，测试效率低下。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中测力计的测量误差较大且不便于对批量磁块快速检测的缺陷，而提供一种基于偏摆结构的磁拉力检测装置，该装置包括外壳、设置于外壳内的偏摆结构和磁拉力组件，通过待测工件对内置偏摆结构的磁拉力作用结合磁拉力组件进行磁拉力检测。整体结构稳定，且其特殊的偏摆结构能够快速的稳定，从而快速测出磁拉力。其外壳采用低碳钢套筒进行磁屏蔽技术，克服外界干扰，提高了检测精度。

本发明的另一个目的，是提供一种检测方法，检测之前首先用标准件标定，获得合格工件磁拉力的数值区间并设定在测力传感器内。检测时将待测环形磁块放置在外壳上表面，通过偏摆结构和磁拉力组件测定磁拉力是否处于合格工件磁拉力的数值区间内，以判断是否合格。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种基于偏摆结构的磁拉力检测装置，其特征在于，包括外壳、设置于外壳内的偏摆结构和磁拉力检测组件，其中：

所述外壳的顶部设有用于对待测磁块进行定位的定位组件；

所述偏摆结构包括导磁环、受所述导磁环驱动顶部发生偏摆并上移的偏摆框和用于稳定所述偏摆框底部的稳定组件；所述稳定组件包括固定在所述偏摆框底部的底座、固定在所述外壳底部上的固定板、将所述底座平衡拉拽固定于所述固定板外周的向心弹簧组、固定于所述固定板下表面的支撑轴和形成在所述底座中心的支撑轴窝，所述支撑轴的端部与所述支撑轴窝相接触；

所述磁拉力检测组件包括固定于所述固定板的下方的测力传感器和固定于所述测力传感器底部的探针座，所述测力传感器的探针与所述导磁环同轴心设置且底部插入所述探针座内，其中所述支撑轴固定于所述探针座的下方。

在上述技术方案中，所述定位组件包括固定于所述外壳的顶部开孔内的定位套、固定于所述定位套上方且凸出于所述外壳顶面的两个定位柱和形成于所述外壳顶面上的上定位面。

在上述技术方案中，所述偏摆框包括与所述导磁环同轴心的圆形的顶托和底托，所述顶托和底托之间设置有吊篮架，所述导磁环固定于所述顶托中部的环状凸起上，所述导磁环和所述环状凸起位于所述外壳的顶部开孔内，所述底座固定于所述底托的上表面上。

在上述技术方案中，所述固定板为三叉板，所述三叉板通过三根立柱固定在所述外壳的底部，所述向心弹簧组包括三根材质、长度相同样的弹簧，每一弹簧的一端固定于所述底座上，另一端固定于所述三叉板的边缘上，三根弹簧轴对称设置。

在上述技术方案中，所述偏摆结构还包括阻尼组件，所述阻尼组件包括所述环状凸起围合形成的用于填充阻尼油的凹槽和固定于所述定位套底部伸入所述凹槽内但不接触槽底的竖杆。

在上述技术方案中，所述导磁环为铁镍合金材质。

在上述技术方案中，所述外壳包括上端盖、下端盖和套筒，所述顶部开孔位于所述上端盖的中部，所述导磁环与所述顶部开孔存在空隙，所述立柱固定在所述下端盖上。

在上述技术方案中，所述上端盖上表面设置有环形指示灯，所述环形指示灯与所述测力传感器通讯连接。

在上述技术方案中，所述套筒的侧壁上设置有门。

在上述技术方案中，所述套筒为磁屏蔽材质。

在上述技术方案中，还包括支架，所述支架包括由顶板、底板和两侧板组成的框架结构，所述顶板和底板之间设置有中间隔板，所述顶板中部开设有与所述基于偏摆结构的磁拉力检测装置顶部形状大小一致的开口，所述基于偏摆结构的磁拉力检测装置的底部固定在所述中间隔板上，顶部与所述顶板持平。

在上述技术方案中，所述框架结构底部支脚上设置有减震器。

本发明的另一个目的，上述基于偏摆结构的磁拉力检测装置的检测方法，将待测磁块通过定位组件定位放置在外壳上表面，待测磁块对导磁环施加向上的磁拉力，带动偏摆结构上移，偏摆结构下部的中心轴窝与测力传感器下方的支撑轴形成轴窝配合，并对测力传感器施加轴向向上的压力，测力传感器测定该压力即为待测磁块的磁拉力。

在上述技术方案中，首先使用标准工件进行标定以获得合格工件的磁拉力数值区间并设定在测力传感器内，检测时将待测磁块放置在外壳上表面，通过偏摆结构和磁拉力组件测定磁拉力是否处于合格工件的磁拉力数值区间内，以判断是否合格。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明提供的基于偏摆结构的磁拉力检测装置在检测时将待测环形磁块放置在外壳上表面，即可通过偏摆结构和磁拉力组件测定磁拉力，便于批量磁块磁拉力的连续检测，减少人工操作步骤，适合在生产线应用，提高检测效率。

2.本发明提供的基于偏摆结构的磁拉力检测装置，导磁环采用铁镍合金材质，在具有高磁导率的同时，剩磁极小可以忽略。因此在检测装置中，在完成一个工件的测量并移出该工件后，下导磁环将因剩磁极小而处于磁性可忽略的状态，不会对下一只环形磁块的测量产生干扰，从而避免了在批量环形磁块检测时剩磁对磁偏心测量的影响，提高了检测精度。

3.本发明提供的基于偏摆结构的磁拉力检测装置结构稳定，其特殊的偏摆结构能够模拟工件的真实工况，设定好工件与导磁环间距，从而快速测出磁拉力。其外壳采用低碳钢套筒进行磁屏蔽技术，克服外界干扰，提高了检测精度。

4.本发明提供的磁块磁拉力检测方法首先使用标准工件进行标定以获得合格工件磁拉力数值区间，测量时无需读取具体数值，只需判定磁拉力是否处于该数值区间，并且通过指示灯显示该工件是否合格，方法简单快速。

附图说明

图1所示为环形磁块的综合检测装置的结构示意图。

图2所示为偏摆结构中稳定组件的局部放大图。

图3所示为环形磁块的综合检测装置顶部放大图。

图4所示为支架结构示意图。

图中：1-定位套，1-1-竖杆，2-螺钉，3-导磁环，4-上端盖，5-顶托，5-1-环状凸起，6-套筒，7-吊篮架，8-，9-固定板，10-耳环，11-测力传感器，12-探针座，13-支撑轴，14-支撑轴窝，15-底座，16-底托，17-固定螺母，18-立柱，19-下端盖，20-定位柱，21-环形指示灯，22-表盘座，23-led灯，24-六角螺钉，25-紧定螺钉，32-弹簧，33-弧形垫片，34-阻尼油，35-待测磁块，36-顶板，37-底板，38-中间隔板，39-减震器。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种结合偏摆结构的环形磁块磁拉力检测装置，包括外壳、设置于外壳内的偏摆结构和磁拉力组件，其中：

所述外壳的顶部设有用于对待测磁块35进行定位的定位组件，以保证待测磁块35与初始状态下的偏摆结构保持同轴心，避免测量误差，提高测量精度。

所述偏摆结构包括导磁环3、受所述导磁环3驱动顶部发生偏摆并上移的偏摆框和用于稳定所述偏摆框底部的稳定组件；所述导磁环3与形成在所述外壳顶部的顶部开孔间存在空隙，所述导磁环3受所述待测环形磁块的吸引带动所述偏摆框顶部在所述空隙内发生偏摆和上移；所述稳定组件包括固定在所述偏摆框底部的底座15、固定在所述外壳底部上的固定板9、将所述底座15平衡拉拽固定于所述固定板9外周的向心弹簧组、固定于所述固定板9下表面的支撑轴13和形成在所述底座15中心的支撑轴窝14，所述支撑轴13的端部与所述支撑轴窝14相接触；

所述磁拉力检测组件包括固定于所述固定板9的下方的测力传感器11和固定于所述测力传感器11底部的探针座12，所述测力传感器11的探针与所述导磁环3同轴心设置且底部插入所述探针座12内，其中所述支撑轴13固定于所述探针座12的下方。

当偏摆结构处于自然状态时，测力传感器11归零。将待测磁块35放置在定位组件上定位，待测磁块35对导磁环3施加向上的磁拉力，带动偏摆结构上移，偏摆结构下部的中心轴窝14与测力传感器11下方的支撑轴13形成轴窝配合，并对测力传感器11施加轴向向上的压力，测力传感器11测定该压力即为待测磁块的磁拉力。所述测力传感器11与处理器即工控机通讯连接，所述处理器接收所述测力传感器11的信号并显示磁拉力值。

为实现快速对批量工件进行连续检测，首先使用标准工件进行标定以获得合格工件的磁拉力数值区间并设定在测力传感器11内，检测时将待测磁块35放置在外壳上表面，通过偏摆结构和磁拉力组件测定磁拉力是否处于合格工件的磁拉力数值区间内，以判断是否合格。

具体来说，所述定位组件包括固定于所述外壳的顶部开孔内的定位套1、固定于所述定位套1上方且凸出于所述外壳顶面的两个定位柱20和形成于所述定位套1顶面和/或所述外壳顶面上的上定位面。所述定位套1设置在所述外壳顶部的顶部开孔内，其外沿通过螺钉2固定在所述外壳顶部。使用时，将待测磁块套在两个定位柱20外缘对其进行轴向定位，并置于上定位面上。两个定位柱20对所述环形磁块的内环侧壁进行定位，所述上定位面对所述环形磁块的底面进行定位，两个定位柱20和上定位面相互配合实现所述环形磁块的精确定位。

实施例2

本实施例是基于实施例1的基础上详细介绍其偏摆结构。

当偏摆结构处于自然状态(不放置待测磁块的状态)时，偏摆结构与待测磁块(环形)处于同轴心，向心弹簧组对偏摆结构整体提供向上的拉力，与偏摆结构整体重力保持平衡。当偏摆结构在待测磁块的磁力作用下，支撑轴13为偏摆结构提供点接触的下支承，可保证偏摆结构能够以它与下支承的接触点为支点，在存在磁偏心的待测磁块的磁场作用下，如同倒置的单摆一样，呈现为具有沿磁中心方向的径向偏摆。

具体来说，所述偏摆框包括与所述导磁环3同轴心的圆形的顶托5和底托16，所述顶托5和底托16之间设置有吊篮架7，所述吊篮架7为三根或多根均匀分布的支撑杆，尽量减少偏摆结构重量同时方便位于其内部的磁拉力检测组件的检修维护。吊篮架7和顶托5之间通过紧定螺钉25固定，所述导磁环3固定于所述顶托5中部的环状凸起5-1的外侧，所述底座15通过固定螺母17固定于所述底托16的上表面上。吊篮架7可发生形变，以使偏摆结构顶部偏移而底部保持稳定。

具体来说，所述固定板9为三叉板，所述三叉板通过三根立柱18固定在所述外壳的底部，所述弹簧组包括三根材质、长度相同样的弹簧32，三根弹簧32的底部固定于所述底座15上，顶部固定于所述三叉板9的耳环10上，三根弹簧以所述环形磁块的轴心为轴对称设置。

为避免偏摆结构本身所存在的不平衡质量(加工过程中可能存在的质量误差)对磁偏心测量的影响，通过结构设计使偏摆结构受到三根均匀分布且刚度尺寸一致的向心弹簧组的约束作用，以避免偏摆结构的任意转动，进而避免偏摆结构不平衡质量对磁偏心测量的影响。同样借助向心弹簧组对偏摆结构的约束作用，以避免偏摆结构对测力传感器的冲击以及对测量的影响。另外，凭借向心弹簧组对偏摆结构的约束作用，还可以在被测偏摆结构完成测量后撤离时，与偏摆结构整体的重力保持平衡，实现对偏摆结构的承接，从而保证了测量的可靠高效。

在放置待测磁块的瞬间，导磁环3带动偏摆结构发生瞬时摆动，在偏摆发生后，由于惯性作用，不稳定的偏摆结构会产生晃动。为保证测量中偏摆结构的快速稳定，缓解偏摆结构在测量过程中的波动，使测量具有稳定性，所述偏摆结构还包括阻尼组件，所述阻尼组件包括所述环状凸起5-1围合形成的用于填充阻尼油34的凹槽和固定于所述定位套1底部伸入所述凹槽内但不接触槽底的竖杆1-1，所述竖杆1-1与所述阻尼油34形成阻尼，所述竖杆1-1不接触槽底，为偏摆结构上移预留空间。阻尼油由具有柔性阻滞作用的专用成分组成，可减轻偏摆结构的晃动并促使其尽快稳定，从而提高测量效率。

所述导磁环3为铁镍合金材质。由于铁镍合金为软磁材料，在具有高磁导率的同时，剩磁极小可以忽略。因此在检测装置中，在完成一个工件的测量并移出该工件后，导磁环3将因剩磁极小而处于磁性可忽略的状态，不会对下一只环形磁块的测量产生干扰。

实施例3

本实施例是在实施例1和实施例2的基础上详细介绍其外壳和支架结构。

所述外壳包括上端盖4、下端盖19和套筒6，所述下端盖19和套筒6之间设置有弧形垫片33，所述上端盖4顶部开孔，所述导磁环3与形成在所述上端盖4的顶部开孔间存在空隙，所述立柱18固定在所述下端盖19上。

所述上端盖4上表面设置有环形指示灯21，所述环形指示灯21与所述测力传感器11通讯连接。所述环形指示灯21嵌装在所述上端盖4上，其上表面与所述上端盖4的上表面持平，下方设置有表盘座22，所述表盘座22通过六角螺钉24固定在上端盖4上。所述环形指示灯21下方均匀交替排布有红色和绿色led灯23。测力传感器11设定有合格环形磁块的磁拉力数值区间，当待测磁块测得磁拉力值处于该数值区间时，绿色指示灯亮起同时工控机上数值显示为绿色，表明产品合格。当测得磁拉力处于该数值区间之外时，红色指示灯亮起同时工控机上数值显示为红色，表明产品不合格。

所述套筒6的侧壁上设置有门8，打开门可以方便对内部元器件进行维修操作。

所述套筒6为磁屏蔽材质，优选低碳钢。由于低磁阻铁磁材料外套筒的磁屏蔽作用，干扰磁场的磁力线将沿套筒表面被转移分流，使得检测装置中的偏摆结构处于一个相对封闭的磁路环境，从而避免了在生产检测现场中动态干扰磁场对测量的影响。

为了方便测量，基于偏摆结构的磁拉力检测装置还包括支架，所述支架包括由顶板36、底板37和两侧板40组成的框架结构，所述顶板36和底板37之间设置有中间隔板38，所述顶板36中部开设有与所述基于偏摆结构的磁拉力检测装置顶部形状大小一致的开口，所述基于偏摆结构的磁拉力检测装置的底部固定在所述中间隔板38上，顶部与所述顶板36持平。顶板36形成一个检测平台，方便快速检测。

作为优选方式，所述框架结构底部支脚上设置有减震器39，防止振动造成的测量偏差。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。