一种间隙可调磁力测试装置的制作方法

本发明涉及一种磁力测试装置，尤其涉及一种用于测试间隙吸附磁力的装置。

背景技术：

随着机器人技术的发展，磁性材料被广泛应用于磁力吸附机器人，用于实现大型钢结构件的焊接、检测的自动化和智能化。由于磁力吸附机器人需要实现各个方位的带负载移动，负载随机器人位姿变化较大，因此磁力吸附机器人磁吸附力必须可靠。

现有磁力计算方法受磁场分布影响，计算结果误差较大，不够精确，计算方法复杂，不能考虑安装给磁力造成的影响。因此，为提高磁力吸附机器人的可靠性，亟需一种磁力测试装置，精确测量设备磁力，为磁力吸附机器人设计提供可靠的依据。

有较多专家和学者致力于这方面的研究，如申请号为“201620055418.7”，名称为“两用永磁体斥力测试装置”的发明专利，提供了一种测试永磁体斥力的装置，该装置将永磁体斥力转换为压力信号，可以快速读出不同间距的永磁体斥力，但是该装置只能测量两种固定形状的永磁体，适用范围小，且不能用于永磁体与导磁体之间的吸附力。又如专利号为“cn202929183u”，名称为“一种磁力测试装置”的发明专利，提供了一种测试磁力侧向拉力的磁力测试装置，但是该装置主要用于测试线圈侧向磁力，不能测量横向磁力。

综上所述，现有磁力测试装置适用范围小，测试精度差，不能适用于永磁体于导磁体间隙吸附力的测试。因此，设计一种间隙可调磁力测试装置，用于间隙吸附力、接触吸附力、永磁体与导磁体吸附力等工况磁力测试装置，可以快速、精确测量不同工况下的磁力值，适用于磁力吸附机器人及其它磁力结构磁力的精确测量，为设计提供可靠依据。

技术实现要素：

为解决现有磁力吸附装置吸附力计算误差较大，计算方法复杂，磁力测试装置适用范围小的问题，现在提出一种间隙可调磁力测试装置，实现磁力吸附装置磁力精确、快速测量，为装置研发设计提供可靠依据。

为实现上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种间隙可调磁力测试装置，包括外壳、支撑机构、拉压力传感器、磁体安装系统、间隙调整机构、导磁板和测控系统；

所述支撑机构为水平放置，所述支撑机构上固联有多个拉压力传感器，磁体安装系统水平放置在多个拉压力传感器测头上，所述磁体安装系统下方为导磁板，所述导磁板固联在间隙调整机构上，导磁板可以沿间隙调整机构的导轨平移，调节磁体安装系统与导磁板的吸附间隙，所述间隙调整机构固联在支撑机构上，支撑机构上安装有测控系统，测控系统可以快速、准确测试磁体与导磁体之间不同吸附间隙下的磁吸附力。磁体安装系统与导磁板之间存在磁吸附力，磁体安装系统受到的磁吸附力由多个拉压力传感器共同支承，多个拉压力传感器输出值经过测控系统处理，可以快速读取。

进一步，所述支撑机构包括支脚、底板、导轨安装板和驱动安装板，用于支撑整个测试装置的多个支脚安装在底板下表面，且多个支脚调节底板保持水平；所述底板内部安装有导轨安装板和驱动安装板，所述导轨安装板与驱动安装板的安装面均为倾斜面。

所述导轨安装板的安装面与驱动安装板的安装面相对于底板的倾斜角度一致。驱动安装板的安装面可以设置有台阶状结构，台阶是为了匹配所选电机中心高于丝杆中心高不一致，可根据具体设计改变，只要保证导轨安装板与驱动安装板安装面倾斜角度一致即可。

所述导轨安装板为两个，两个导轨安装板中间设置有驱动安装板。

所述底板上表面分布有多个安装柱，安装柱对应设置在支脚安装位置的上方，所述支脚和安装柱通过螺纹固定连接，安装柱用于安装拉压力传感器，并支撑磁体安装系统，磁体安装系统与底板距离恒定。

所述底板为水平设置。

进一步，所述磁体安装系统包括安装板、滑轨和吸附组件，所述安装板开有腰型孔，滑轨通过螺栓与安装板固联，滑轨安装位置可根据需要沿安装板腰型孔改变。所述滑轨开有通槽，通槽方向与安装板腰型孔方向垂直，吸附组件通过螺栓安装在滑轨的通槽上，吸附组件位置可以根据需要沿滑轨通槽改变。通过安装板腰型孔和滑轨通槽，吸附组件可以根据需要安装在安装板上任意位置。

所述腰型孔至少为两个。

所述安装板上设置有把手。

所述吸附组件数量为一个或多个。

进一步，所述间隙调整机构包括导轨、滑块、转接块、导磁板和驱动模块，导轨安装在导轨安装板的倾斜面上，所述导轨上安装有滑块，所述滑块可以沿导轨平移，所述滑块上安装有转接块，转接块为楔形块，所述转接块倾斜面与基准面夹角大小与导轨安装板的安装面与底板的夹角一致，所述转接块的基准面上安装有导磁板，所述驱动模块安装在驱动安装板倾斜面上。

所述驱动模块包括伺服电机和丝杆螺母副，丝杆轴线与所述导轨平行，螺母与所述导磁板固联，伺服电机驱动丝杆旋转，实现螺母和导磁板沿丝杆轴线的直线运动，直线运动方向与底板呈一定夹角，因此，导磁板沿导轨移动时，导磁板与底板的距离将实时改变，且移动过程中，导磁板始终保持水平，导磁板与磁体安装系统上的吸附组件的吸附间隙也随之改变。

所述转接块的倾斜面与滑块的上表面固联且平行，所述转接块的基准面保持水平。

所述导磁板与底板平行。

进一步，所述测控系统包括伺服电机驱动器、拉压力传感器放大器、电源、控制器和触摸屏，上述器件均安装在底板上，便于布线和搬运。所述伺服电机驱动器输出信号与伺服电机相连，伺服电机驱动器输入信号与控制器相连，拉压力传感器放大器信号输入到控制器相连，控制器与触摸屏相连，电源与控制器、伺服电机、触摸屏、拉压力传感器放大器均相连，拉压力传感器放大器与拉压力传感器相连。

触摸屏将测试需求传入控制器，控制器经处理驱动电机调节导磁板与磁体安装系统的吸附间隙，拉压力传感器将压力转换为电信号，经放大器处理传输到控制器，经处理，将测试结果通过触摸屏输出。

伺服电机驱动器用于接收控制器的信号，驱动伺服电机按给定速度、加速度起、停。传感器核心为应变片，可是将压力转换为电信号，经放大处理，输出对应压力值。电源主要指电源模块，常用的有24v、48v、220v或380v。控制器指可编程控制器，如plc等，实现逻辑控制。

本发明的工作原理：

将待测量吸附组件根据位置要求安装在磁体安装系统的安装板上，再将磁体安装系统整体水平放置在拉压力传感器测头上，通过触摸屏设置吸附组件与导磁板的间距，控制器接收到触摸屏的信号，驱动伺服电机，移动导磁板位置，使导磁板与吸附组件间距达到设定值，导磁板与吸附组件产生稳定吸附力，吸附组件的吸附力通过磁体安装系统转换为对拉压力传感器的压力，拉压力传感器将压力信号经控制器处理后输出到触摸屏，得到吸附组件与导磁板在设定间距下的磁吸附力。同一吸附组件，可以实时调整吸附间隙，快速得到不同吸附间隙下所对应的磁力。

本发明的优点在于：

1、本发明提供了一种间隙可调磁力测试装置，实现了磁性材料磁力快速、精确测量，为磁力吸附机器人及其它磁力吸附装置提供磁力测试数据，为设计提供可靠依据。

2、本发明适用范围广，可用于永磁材料、电磁铁等磁性材料吸附力测量，即可测量接触吸附的磁力，也可以测量不同间隙下的间隙吸附磁力。

3、本发明磁体安装系统结构灵活，适用于多种形状和尺寸规格磁体磁力的测量，磁体可以根据需要进行布局。

4、本发明设计有智能测控系统，间隙调整方便，测试结果快速、准确，开放性好，可以根据需求进行升级和改进，实时读取和记录不同工况下的磁力值。

5、本发明间隙调整机构设计巧妙，采用楔形方式实现导磁板与磁体间隙的调整，通过合理设计楔形角度，可以有效降低磁力对驱动力的影响，节约动力。

附图说明

图1为本发明实施例外观示意图。

图2为本发明实施例内部结构示意图。

图3为本发明实施例磁体安装系统结构示意图。

图4为本发明实施例支撑机构结构示意图。

图5为本发明实施例间隙调整机构与测控系统示意图。

图中，1是磁体安装系统，2是外壳，3是触摸屏，4是导磁板，5是拉压力传感器，6是支撑机构，7是安装板，8是把手，9是滑轨，10是吸附组件，11是底板，12是支脚，13是安装柱，14是导轨安装板，15是驱动安装板，16是导轨，17是滑块，18是转接块，19是丝杆螺母副，20是伺服电机，21是电源，22是伺服电机驱动器，23是控制器，24是拉压力传感器放大器。

具体实施方式

实施例1

一种间隙可调磁力测试装置，包括外壳2、支撑机构6、拉压力传感器5、磁体安装系统1、间隙调整机构、导磁板4和测控系统；支撑机构6为水平放置，所述支撑机构6上固联有多个拉压力传感器5，磁体安装系统1水平放置在多个拉压力传感器5测头上，所述磁体安装系统1下方为导磁板4，所述导磁板4固联在间隙调整机构上，导磁板4可以沿间隙调整机构的导轨16平移，调节磁体安装系统1与导磁板4的吸附间隙，所述间隙调整机构固联在支撑机构6上，支撑机构6上安装有测控系统，测控系统可以快速、准确测试磁体与导磁体之间不同吸附间隙下的磁吸附力。磁体安装系统1与导磁板4之间存在磁吸附力，磁体安装系统1受到的磁吸附力由多个拉压力传感器5共同支承，多个拉压力传感器5输出值经过测控系统处理，可以快速读取。

将待测量吸附组件10根据位置要求安装在磁体安装系统1的安装板7上，再将磁体安装系统1整体水平放置在拉压力传感器5测头上，通过触摸屏3设置吸附组件10与导磁板4的间距，控制器23接收到触摸屏3的信号，驱动伺服电机20，移动导磁板4位置，使导磁板4与吸附组件10间距达到设定值，导磁板4与吸附组件10产生稳定吸附力，吸附组件10的吸附力通过磁体安装系统1转换为对拉压力传感器5的压力，拉压力传感器5将压力信号经控制器23处理后输出到触摸屏3，得到吸附组件10与导磁板4在设定间距下的磁吸附力。同一吸附组件10，可以实时调整吸附间隙，快速得到不同吸附间隙下所对应的磁力。本发明提供了一种间隙可调磁力测试装置，实现了磁性材料磁力快速、精确测量，为磁力吸附机器人及其它磁力吸附装置提供磁力测试数据，为设计提供可靠依据。

实施例2

一种间隙可调磁力测试装置，包括外壳2、支撑机构6、拉压力传感器5、磁体安装系统1、间隙调整机构、导磁板4和测控系统；所述支撑机构6为水平放置，所述支撑机构6上固联有多个拉压力传感器5，磁体安装系统1水平放置在多个拉压力传感器5测头上，所述磁体安装系统1下方为导磁板4，所述导磁板4固联在间隙调整机构上，导磁板4可以沿间隙调整机构的导轨16平移，调节磁体安装系统1与导磁板4的吸附间隙，所述间隙调整机构固联在支撑机构6上，支撑机构6上安装有测控系统，测控系统可以快速、准确测试磁体与导磁体之间不同吸附间隙下的磁吸附力。磁体安装系统1与导磁板4之间存在磁吸附力，磁体安装系统1受到的磁吸附力由多个拉压力传感器5共同支承，多个拉压力传感器5输出值经过测控系统处理，可以快速读取。

进一步，所述支撑机构6包括支脚12、底板11、导轨安装板14和驱动安装板15，用于支撑整个测试装置的多个支脚12安装在底板11下表面，且多个支脚12调节底板11保持水平；所述底板11内部安装有导轨安装板14和驱动安装板15，所述导轨安装板14与驱动安装板15的安装面均为倾斜面。

所述导轨安装板14的安装面与驱动安装板15的安装面相对于底板11的倾斜角度一致。驱动安装板15的安装面可以设置有台阶状结构，台阶是为了匹配所选电机中心高于丝杆中心高不一致，可根据具体设计改变，只要保证导轨安装板14与驱动安装板15安装面倾斜角度一致即可。

所述导轨安装板14为两个，两个导轨安装板14中间设置有驱动安装板15。

所述底板11上表面分布有多个安装柱13，安装柱13对应设置在支脚12安装位置的上方，所述支脚12和安装柱13通过螺纹固定连接，安装柱13用于安装拉压力传感器5，并支撑磁体安装系统1，磁体安装系统1与底板11距离恒定。

所述底板11为水平设置。

进一步，所述磁体安装系统1包括安装板7、滑轨9和吸附组件10，所述安装板7开有腰型孔，滑轨9通过螺栓与安装板7固联，滑轨9安装位置可根据需要沿安装板7腰型孔改变。所述滑轨9开有通槽，通槽方向与安装板7腰型孔方向垂直，吸附组件10通过螺栓安装在滑轨9的通槽上，吸附组件10位置可以根据需要沿滑轨9通槽改变。通过安装板7腰型孔和滑轨9通槽，吸附组件10可以根据需要安装在安装板7上任意位置。

所述腰型孔至少为两个。

所述安装板7上设置有把手8。

所述吸附组件10数量为一个或多个。

进一步，所述间隙调整机构包括导轨16、滑块17、转接块18、导磁板4和驱动模块，导轨16安装在导轨安装板14的倾斜面上，所述导轨16上安装有滑块17，所述滑块17可以沿导轨16平移，所述滑块17上安装有转接块18，转接块18为楔形块，所述转接块18倾斜面与基准面夹角大小与导轨安装板14的安装面与底板11的夹角一致，所述转接块18的基准面上安装有导磁板4，所述驱动模块安装在驱动安装板15倾斜面上。

所述驱动模块包括伺服电机20和丝杆螺母副19，丝杆轴线与所述导轨16平行，螺母与所述导磁板4固联，伺服电机20驱动丝杆旋转，实现螺母和导磁板4沿丝杆轴线的直线运动，直线运动方向与底板11呈一定夹角，因此，导磁板4沿导轨16移动时，导磁板4与底板11的距离将实时改变，且移动过程中，导磁板4始终保持水平，导磁板4与磁体安装系统1上的吸附组件10的吸附间隙也随之改变。

所述转接块18的倾斜面与滑块17的上表面固联且平行，所述转接块18的基准面保持水平。

所述导磁板4与底板11平行。

进一步，所述测控系统包括伺服电机驱动器22、拉压力传感器放大器24、电源21、控制器23和触摸屏3，上述器件均安装在底板11上，便于布线和搬运。所述伺服电机驱动器22输出信号与伺服电机20相连，伺服电机驱动器22输入信号与控制器23相连，拉压力传感器放大器24信号输入到控制器23相连，控制器23与触摸屏3相连，电源21与控制器23、伺服电机20、触摸屏3、拉压力传感器放大器24均相连，拉压力传感器放大器24与拉压力传感器5相连。

触摸屏3将测试需求传入控制器23，控制器23经处理驱动电机调节导磁板4与磁体安装系统1的吸附间隙，拉压力传感器5将压力转换为电信号，经放大器处理传输到控制器23，经处理，将测试结果通过触摸屏3输出。

伺服电机驱动器22用于接收控制器23的信号，驱动伺服电机20按给定速度、加速度起、停。传感器核心为应变片，可是将压力转换为电信号，经放大处理，输出对应压力值。电源21主要指电源21模块，常用的有24v、48v、220v或380v。控制器23指可编程控制器23，如plc等，实现逻辑控制。

本发明的工作原理：

将待测量吸附组件10根据位置要求安装在磁体安装系统1的安装板7上，再将磁体安装系统1整体水平放置在拉压力传感器5测头上，通过触摸屏3设置吸附组件10与导磁板4的间距，控制器23接收到触摸屏3的信号，驱动伺服电机20，移动导磁板4位置，使导磁板4与吸附组件10间距达到设定值，导磁板4与吸附组件10产生稳定吸附力，吸附组件10的吸附力通过磁体安装系统1转换为对拉压力传感器5的压力，拉压力传感器5将压力信号经控制器23处理后输出到触摸屏3，得到吸附组件10与导磁板4在设定间距下的磁吸附力。同一吸附组件10，可以实时调整吸附间隙，快速得到不同吸附间隙下所对应的磁力。

本发明提供了一种间隙可调磁力测试装置，实现了磁性材料磁力快速、精确测量，为磁力吸附机器人及其它磁力吸附装置提供磁力测试数据，为设计提供可靠依据。本发明适用范围广，可用于永磁材料、电磁铁等磁性材料吸附力测量，即可测量接触吸附的磁力，也可以测量不同间隙下的间隙吸附磁力。本发明磁体安装系统1结构灵活，适用于多种形状和尺寸规格磁体磁力的测量，磁体可以根据需要进行布局。本发明设计有智能测控系统，间隙调整方便，测试结果快速、准确，开放性好，可以根据需求进行升级和改进，实时读取和记录不同工况下的磁力值。本发明间隙调整机构设计巧妙，采用楔形方式实现导磁板4与磁体间隙的调整，通过合理设计楔形角度，可以有效降低磁力对驱动力的影响，节约动力。

实施例3

在实施例1和2的基础上，一种间隙可调磁力测试装置，包括支撑机构、拉压力传感器、磁体安装系统、间隙调整机构、导磁板和测控系统。如图1所示，装置通过支撑机构6水平放置，磁体安装系统1水平支承在多个拉压力传感器5的测头上，操作人员通过触摸屏3对装置进行操控，设定吸附间隙，并通过触摸屏3快速读取测试结果。

如图2所示，支撑机构6水平放置，多个拉压力传感器5与支撑机构6的安装柱13固联，多个拉压力传感器5的高度一致，磁体安装系统1水平支撑在多个拉压力传感器5的测头上，支撑机构6内部安装有间隙调整机构，导磁板4安装在间隙调整机构末端，导磁板4与磁体安装系统1的间距可以通过间隙调整机构改变。

如图3所示，磁体安装系统1由安装板7、把手8,滑轨9和吸附组件10组成。安装板7开有腰型孔，滑轨9通过螺栓与安装板7固联，滑轨9安装位置可根据需要沿安装板7腰型孔改变。滑轨9开有通槽，通槽方向与安装板7的腰型孔方向垂直，吸附组件10通过螺栓安装在滑轨9的通槽上，吸附组件10位置可以根据需要沿滑轨9的通槽改变。通过安装板7的腰型孔和滑轨9的通槽，吸附组件10可以根据需要安装在安装板7上任意位置，吸附组件10的数量也可以根据需要安装一个或多个，适用范围较广。

如图4所示，支撑机构6主要由支脚12、底板11、安装柱13、导轨安装板14、驱动安装板15组成。多个支脚12安装在底板11下方，用于支撑整个测试装置，并调节底板11保持水平。底板11上方均布有多个安装柱13，用于安装拉压力传感器5，并支撑磁体安装系统1，磁体安装系统1与底板11距离恒定。底板11内部安装有导轨安装板14和驱动安装板15。导轨安装板14与驱动安装板15的安装面为倾斜面，导轨安装板14的安装面与驱动安装板15的安装面平行。

如图5所示，间隙调整机构主要由导轨16、滑块17、转接块18、导磁板4和驱动模块组成。导轨16安装在导轨安装板14的倾斜面上，导轨13上安装有滑块17，滑块17可以沿导轨16平移，滑块17上安装有转接块18，转接块18为楔形块，转接块18倾斜面与基准面夹角大小与导轨安装板14的安装面与底板11的夹角一致，转接块18的倾斜面与滑块17的上表面固联且平行，转接块18基准面保持水平。转接块18的基准面上安装有导磁板4，导磁板4与底板11平行。驱动模块安装在驱动安装板15的倾斜面上，驱动模块由伺服电机20和丝杆螺母副19组成，丝杆轴线与导轨平行，螺母与导磁板4固联，伺服电机20驱动丝杆旋转，实现螺母和导磁板4沿丝杆轴线的直线运动，直线运动方向与底板呈一定夹角，因此，导磁板沿导轨移动时，导磁板与底板的距离将实时改变，且移动过程中，导磁板4始终保持水平，导磁板4与与磁体安装系统1上的吸附组件10的吸附间隙也随之改变。

如图5所示，测控系统主要包括伺服电机驱动器22、拉压力传感器5、电源21、控制器23、触摸屏3组成，测控系统所有器件均安装在底板11上，便于布线和搬运。触摸屏3将测试需求传入控制器23，控制器23经处理驱动伺服电机20调节导磁板4与磁体安装系统1是的吸附组件10的吸附间隙，拉压力传感器5将压力转换为电信号，经放大器24处理传输到控制器23，经控制器23处理，将测试结果通过触摸屏3输出。

最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而己，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。