一种节能型机械吊运电磁起重器的制作方法

本发明涉及电磁起重器技术领域，具体来说，涉及一种节能型机械吊运电磁起重器。

背景技术：

自从19世纪末美国WALKER公司制造了电磁吸盘，对铁磁性材料进行搬运作业已经经历了一百多年的历史，随着应用范围的扩大，尤其在车间里应用，就显出了他的缺点；耗能大(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，给操作带来不便，从而限制了它在吊运大型钢板方面的发展。

1974年意大利TECNOMAGNETE公司用磁差原理制造了电永磁吸盘，所谓电永磁吸盘使用电脉冲控制永磁吸盘，由于通电时间短，能耗及发热都很小；又由于靠永磁材料作为磁源，不存在断电失磁引起工件掉落的危险，所以比较安全，只是由于当时缺少高性能的永磁材料，从而未能广泛应用。

20世纪80年代，高性能稀土永磁材料的快速发展给电永磁吸盘带来了生机。20世纪90年代以后，稀土永磁材料之王--铷铁硼价格逐步走低，电永磁吸盘得到了进一步的应用。

目前磁力起重设备主要分为两类，电磁型与永磁型。

我国拥有钢厂众多，仅大型钢厂就有70-80家，小型钢厂更是无法计数，电磁吸盘由于其吸力大，而且可适用于各式各样的被吸物，所以仍然最为普遍。大部分钢厂的钢材的吊运基本上还是采用电磁起重设备，即电磁吸盘。但同时存在以下缺点①耗电，长期工作耗电大。②不可靠；对于超高温钢材(＞600℃)，由于接近居里温度(700℃)，铁磁性能大幅下降，经常出线掉料事故。③不安全；一旦励磁回路出现故障就有高空坠重物事故可能。④寿命不长；起重电磁铁常常因线圈老化而失效，常见寿命5年左右。⑤自重大，与被吸物料的重量比常常到达1:1。⑥占地；为了防止停电或电控柜故障，常常配备蓄电池，即停电保磁系统，在电控柜故障或停电时自动切换启用蓄电池，由于起重电磁铁功率较大，往往需要配备很多的蓄电池，占用天车上本身就不多的空间。

永磁型起重器主要有手动永磁吸吊器，全自动永磁吸吊器，电永磁铁；永磁型具有自重轻，靠永磁体励磁，节能，寿命长的优点；但同时存在较多缺点：①相较于电磁型自动化程度差，常常需要单独安排工人在一旁协助；②吸力小，适用范围小，多用于薄板、中厚板、小方坯等轻型物料，用于吊运废钢、型钢、棒材以及高温物料(＞300℃)时，体积庞大，使用效果不理想；③对吸吊操作要求严格，吸吊面与被吸物须完全贴合才能安全吸吊；④多采用铷铁硼磁块，因此造价昂贵。

中国专利201410021731.4象山伟辉磁业有限公司公开了一种电永磁铁，通过改变通入线圈组件的电流，即可实现工作台上磁场强度的叠加或消失；整个工作周期只有吸放料耗电，属超短时工作制，非常节能。

中国专利201410326810.6江苏磁谷科技股份有限公司公开了一种电控永磁吸盘，通过电机驱动旋转磁块极性，实现磁场强度的叠加或抵消。使用寿命长、安全可靠，同属超短时工作制，非常节能。

虽然电控永磁铁与电永磁铁近些年来取得不断进步，解决了永磁吸吊自动化程度不高的问题，且在非工作状态不显磁，安全可靠；但仍旧具有永磁型的大部分缺点，例如吸力不够，对废钢、型钢、棒材以及高温物料(＞300℃)使用效果不理想，对吸吊要求同样严格，有掉料隐患，造价昂贵(比传统起重电磁铁贵40％-80％)。

因此，研制出一种能耗低、自重轻、造价便宜且具有较高的吊运安全系数和可靠性的电磁起重器，便成为业内人士亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明提出了一种节能型机械吊运电磁起重器，克服了现有产品中上述方面的不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种节能型机械吊运电磁起重器，包括起重器主体，所述起重器主体的一侧设置有托架驱动电机，且该起重器主体的另一侧设置有托框驱动电机；所述托架驱动电机的输出轴连接有L形的旋转托架，所述托框驱动电机的输出轴连接有与该旋转托架对应的旋转托框；所述起重器主体包括设置在内部的电磁线圈以及与该电磁线圈电连接的PLC控制器，所述PLC控制器还电连接托架驱动电机、托框驱动电机、距离传感器和接近开关。

进一步地，所述托架驱动电机的输出轴和托框驱动电机的输出轴各分别连接有一回转轴，每个回转轴活动连接两个轴承座，所述轴承座通过轴承座支架固定安装在起重器主体上。

进一步地，所述旋转托架和旋转托框各分别连接在一回转轴上。

进一步地，所述托架驱动电机和托框驱动电机各分别通过一电机托架固定安装在起重器主体上。

进一步地，所述电机托架的底部均设置有若干防撞筋板，并且其中一个电机托架的底部设置距离传感器。

进一步地，所述起重器主体在与所述旋转托架的同一侧设置有该旋转托架对应的两个接近开关座，且该起重器主体在与所述旋转托框的同一侧设置有与该旋转托框对应的两个接近开关座。

进一步地，每个接近开关座内均设置有若干永磁体和一接近开关。

进一步地，所述旋转托框上设置有与旋转托架对应的开口。

进一步地，所述旋转托架的末端设置有凸型弹片和挡板，所述旋转托框位于凸型弹片和挡板之间。

本发明的有益效果为：①节能，整个工作周期只有吸料和放料时起重电磁线圈工作，而吊运过程不耗电。

②安全可靠；机械吊运，吊运过程中即便电控柜故障或供电问题依旧不会掉坯，另外吊运高温坯难度降低，由于只工作一小段时间，可以设计更高的吸力而不需要过多考虑线圈温升问题。

③自重减轻，降低成本；所需线圈减少，因为变成超短时工作制，线圈可按更高的电流密度设计，可节约线圈50％以上。大型起重电磁铁的自重与成本的减少更为明显。

④寿命更长；超短时工作制，线圈温升低，大幅降低线圈老化概率。

⑤简化停电保磁系统；蓄电池可以降规格选取，减少蓄电池占用的成本和空间。由于吊运过程中即使断电也不会造成掉料，所以也可省去电保磁系统。

⑥减少吊运所需起重电磁铁数量；由于机械力不如电磁力对施力点的要求严格，原4台联吊可以用2-3台节能型机械吊运电磁起重器联吊替代，进而减短横梁长度。

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是本发明实施例所述的节能型机械吊运电磁起重器的正视图一；

图2是根据图1所示的节能型机械吊运电磁起重器的侧视图；

图3是根据图1所示的节能型机械吊运电磁起重器的立体图；

图4是本发明实施例所述的的节能型机械吊运电磁起重器的正视图二；

图5是根据图4所示的节能型机械吊运电磁起重器的A处放大图；

图6是本发明实施例所述的的节能型机械吊运电磁起重器的吸料—吊运工作过程图；

图7是本发明实施例所述的的节能型机械吊运电磁起重器的吊运—卸料工作过程图；

图8是本发明实施例所述的的节能型机械吊运电磁起重器的吊运方坯的工作示意图；

图9是本发明实施例所述的的节能型机械吊运电磁起重器的电气原理图。

图中：

1、起重电磁铁；2、旋转托架；3、旋转托框；4、回转轴；5、轴承座；6、轴承座支架；7、托架驱动电机；8、托框驱动电机；9、电机支架；10、接近开关；11、接近开关座；12、距离传感器；13、凸型弹片；14、挡板；SQ1、接近开关一；SQ2、接近开关二；SQ3、接近开关三；SQ4、接近开关四；SQ5、距离传感器；R、电磁线圈。

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1-5和图9所示，根据本发明实施例所述的一种节能型机械吊运电磁起重器，包括起重器主体1，所述起重器主体1的一侧设置有托架驱动电机7，且该起重器主体1的另一侧设置有托框驱动电机8；所述托架驱动电机7的输出轴连接有L形的旋转托架2，所述托框驱动电机8的输出轴连接有与该旋转托架2对应的旋转托框3；所述起重器主体1包括设置在内部的电磁线圈R以及与该电磁线圈R电连接的PLC控制器，所述PLC控制器还电连接托架驱动电机7、托框驱动电机8、距离传感器12和接近开关10。

在本发明的一个具体实施例中，所述托架驱动电机7的输出轴和托框驱动电机8的输出轴各分别连接有一回转轴4，每个回转轴4活动连接两个轴承座5，所述轴承座5通过轴承座支架6固定安装在起重器主体1上。

在本发明的一个具体实施例中，所述旋转托架2和旋转托框3各分别连接在一回转轴4上。

在本发明的一个具体实施例中，所述托架驱动电机7和托框驱动电机8各分别通过一电机托架9固定安装在起重器主体1上。

在本发明的一个具体实施例中，所述电机托架9的底部均设置有若干防撞筋板，并且其中一个电机托架9的底部设置距离传感器12。

在本发明的一个具体实施例中，所述起重器主体1在与所述旋转托架2的同一侧设置有该旋转托架2对应的两个接近开关座11，且该起重器主体1在与所述旋转托框3的同一侧设置有与该旋转托框3对应的两个接近开关座11。

在本发明的一个具体实施例中，每个接近开关座11内均设置有若干永磁体和一接近开关10。

在本发明的一个具体实施例中，所述旋转托框3上设置有与旋转托架2对应的开口。

在本发明的一个具体实施例中，所述旋转托架2的末端设置有凸型弹片13和挡板14，所述旋转托框3位于凸型弹片13和挡板14之间。

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。

本发明采用的固定连接及安装的方式可用螺栓、焊接等常规手段替换，活动连接方式可用旋转轴、轴承、销等常规手段替换。

所述起重器主体1两侧面中部分别设置旋转托架2和旋转托框3，设置于中部的目的是为了减少旋转托架2与旋转托框3在打开时所占用的空间，同时减短力臂，进而减少功耗，减轻自重，旋转托架2和旋转托框3由轴承座4、轴5以及设置于起重电磁铁侧面的轴承座支架共同支撑，旋转托架2和旋转托框3分别由托架驱动电机7和托框驱动电机8提供动力；托架驱动电机7和托框驱动电机8均通过设置有交流接触器(KM1、KM2、KM3、KM4)的线路与PLC控制器电连接；电机支架9分别设置于电磁铁的正面与背面，为托架驱动电机7和托框驱动电机8提供支撑，同时底部表面设置有防撞筋板；距离传感器12(SQ5)用于配合PLC控制系统及接近开关自动完成吊运周期，其设置于电机支架9底部，既可与电机一同出线，也可与电机共享防撞筋板的保护；接近开关座11同样设置于电磁铁两侧，每侧上下各一件，共4件，每件接近开关座11内部设置有1件接近开关10和若干永磁体，永磁体所产生的吸力稍稍大于旋转托架2与旋转托框3的自重，接近开关10(接近开关一SQ1、接近开关二SQ2、接近开关三SQ3、接近开关四SQ4)用于旋转托架2与旋转托框3的限位，设置在旋转托架2侧的下部接近开关10收到信号时，则托架驱动电机7停止且给托框驱动电机8通电并旋转至被吸物料底部，设置在旋转托架2侧上部接近开关10收到信号后托架驱动电机7停止，旋转托框3侧的下部接近开关10收到信号后旋转托框3停止且起重电磁铁断磁，设置在旋转托框3侧上部接近开关10收到信号后，托框驱动电机8停止，从而配合PLC控制系统及距离传感器完成吊运周期，通过接近开关10和若干永磁体使得接近开关座11既限制了旋转托架2与旋转托框3因惯性继续旋转，又限制旋转托架2和旋转托框3的回摆；所述起重器主体1与目前市面上的起重电磁铁原理结构相同，但线圈不同，线圈按更高的电流密度标准设计(4A/mm以上，传统1.5A/mm)因超短时工作制所以并不会影响使用寿命，且用线更少，自重更轻，成本更低；PLC控制器可配合接近开关与距离传感器可自动完成吸放料成套动作，当距离传感器12第一次给出信号由高至低达到设定的吸放料高度时，自动励磁吸料，当距离传感器12给出信号由低至高达到设定的吊运高度且励磁时，自动将旋转托架2与旋转托框3旋转至被吸物料下方，此时接近开关10给出信号自动断磁，当距离传感器12给出信号由高至低达到设定的吊运高度时，自动励磁，并在3s后将旋转托架2与旋转托框3打开，当距离传感器12第二次给出信号由高至低达到设定的吸放料高度时，自动断磁放料，到此完成一个完整吊运周期。

如图6-7所示，具体工作时：①通电励磁吸料：起重器主体1向物料接近时，第一次向下穿过吸料线，距离传感器12给出信号改变起重器主体1的线圈工作状态，由断磁状态改为励磁状态，将物料吸起，同时控制起重器主体1上升；②旋转托架2旋转至被吸物料下方：当起重器主体1上升穿过吊运线时，距离传感器12给出信号将旋转托架2旋转至被吸物下方；③旋转托框3旋转至被吸物料下方：旋转托架2侧下部接近开关10给出信号将旋转托框3旋转至被吸物料下方；④断电放料至旋转托架2与旋转托框3上：旋转托框侧下部接近开关10给出信号将起重器主体1的线圈断磁，被吸物料放至旋转托架2与旋转托框3上，进入吊运过程；⑤吊运物料至指定地点上方；⑥通电励磁吸料：当起重器主体1下降穿过吊运线时，距离传感器12给出信号改变起重器主体1的线圈工作状态，由断磁状态改为励磁状态，将物料吸起；⑦转开旋转托架2和旋转托框3：励磁3s后旋转托框3自动打开，旋转托框3侧上部接近开关10给出信号将旋转托架2转开，同时控制起重器主体1下降；⑧断电放料至地面：旋转托架2侧的上部接近开关10给出信号，托架驱动电机7停止，起重器主体1向地面靠近并第二次向下穿过吸料线，距离传感器12给出信号，断磁放料。至此在PLC、接近开关10、距离传感器12的相互配合下自动完成了一个吊运周期。

如图8所示，旋转托架2与旋转托框3为不导磁材质，顺磁质或抗磁质,本方案采用20Mn23Al材质,耐磨且强度高；旋转托架2为L型结构，L型末端设置有挡板14和若干凸型铜制弹片13，挡板14的作用在于防止起重器主体1倾斜时被吸物料直接撞开旋转托框3，凸型铜制弹片13的同样作用在于防止起重器主体1倾斜时托框脱出，L型尾部采用斜口设计，保证旋转托框3开合自如；旋转托框下部设置有开口用于固定旋转托架2；全部采用镂空减重设计，在适当位置开孔减重。

综上所述，借助本发明的上述技术方案，①节能，整个工作周期只有吸料和放料时起重电磁线圈工作，而吊运过程不耗电。下面通过工作时间对比对耗能做比较；

则通电时间比16s/360s＝4.44％；需要说明的是，考虑到多出的电机耗电(由于工作时间短，且功率与线圈励磁功率相比一般很小，按1.1倍通电时间估算)，即完成一个吸吊周期节能保守计算达95％(16×1.1/360)以上；对于吊运距离远的工作场合，若吊运时间为10min，则通电时间比为2.93％(16×1.1/600)，保守计算节能达97％以上；②安全可靠；机械吊运，吊运过程中即便电控柜故障或供电问题依旧不会掉坯，另外吊运高温坯难度降低，由于只工作一小段时间，可以设计更高的吸力而不需要过多考虑线圈温升问题；③自重减轻，降低成本；所需线圈减少，因为变成超短时工作制，线圈可按更高的电流密度设计，可节约线圈50％以上。大型起重电磁铁的自重与成本的减少更为明显；④寿命更长；超短时工作制，线圈温升低，大幅降低线圈老化概率；⑤简化停电保磁系统；蓄电池可以降规格选取，减少蓄电池占用的成本和空间。由于吊运过程中即使断电也不会造成掉料，所以也可省去停电保磁系统；⑥减少吊运所需起重电磁铁数量；由于机械力不如电磁力对施力点的要求严格，原4台联吊可以用2-3台节能型机械吊运电磁起重器联吊替代，进而减短横梁长度。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。