一种永磁铁间隙吸附力测量装置的制作方法

本实用新型属于永磁铁性能检测技术领域，尤其是涉及一种可以对间隙式永磁吸附爬壁机器人所用磁铁在不同间隙条件下的磁吸力进行精确测量的永磁铁间隙吸附力测量装置。

背景技术：

间隙式永磁吸附爬壁机器人是一种用途广泛的特种机器人，在该机器人设计开发过程中，需要对其所用的永磁铁进行选型，并确定磁铁的大小、形状、数量，而这些选型的关键在于各型磁铁吸附力的确定。

传统的方法是通过测量磁通密度B，及确定吸附面积S，经过公式F＝(B/4965)2S计算获得磁吸附力。这种方法简单易用，但不够精确。因为在间隙吸附的条件下，不同位置测量的B值可能不同，且间隙吸附时磁感线会呈现发散趋势，S值会有变化。无法得出精确的B值与S值，就会造成吸附力F计算值与实际值的偏差，进而影响到磁铁选型，造成机器人负载能力不足或行动笨拙等情况。

因此需要研制一种测量精确、操作简便的永磁铁间隙吸附力测量装置。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种永磁铁间隙吸附力测量装置，以克服现有技术的缺陷，测量精确、操作简便，可将其用于不同磁铁参数变量条件下，间隙磁吸附力的测量。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种永磁铁间隙吸附力测量装置，包括底座、磁铁安装座和拉动机构；

所述底座包括相互垂直的第一竖板和第一横板；第一竖板上靠近第一横板一侧设有试板安装模块，第一横板上设有磁铁安装座和拉动机构；磁铁安装座可在拉动机构的带动下沿靠近和远离第一竖板的方向直线移动；

所述磁铁安装座上正对试板安装模块的一侧设有磁铁安装模块，磁铁安装模块与试板安装模块位置相对应；磁铁安装座上远离试板安装模块的一侧连接拉力计，所述拉力计与拉动机构连接。

进一步的，所述第一竖板和第一横板呈L型设置；第一竖板和第一横板一体成型或固定连接；所述试板安装模块上安装的试板材质为铁磁性材料。

进一步的，所述第一横板上设有两条光滑导轨，光滑导轨上设有滑块；磁铁安装座安装在滑块上；所述拉动机构位于两条光滑导轨之间，且部分位于磁铁安装座下方。

进一步的，所述拉动机构包括直线单元、电机和电动滑块；所述直线单元平行于光滑导轨设置；所述电机连接直线单元，并驱动安装在直线单元上的电动滑块移动；所述电动滑块通过拉力计固定板连接拉力计；光滑导轨前端和后端均安装有一可移动和夹紧的限位块。

进一步的，所述直线单元包括支架、丝杠和两条导杆；所述支架固定在两条光滑导轨之间；丝杠和两条导杆均位于支架内，且两端均与支架连接；丝杠位于两个导杆之间，且与导杆和光滑导轨平行设置；丝杠上设有电动滑块，电动滑块安装在导杆上；丝杠远离试板安装模块一端伸出支架并通过联轴器连接电机，所述电机固定在第一横板上；两个限位块所在位置分别正对支架的前端和后端。

进一步的，所述磁铁安装座包括相互垂直的第二竖板和第二横板；第二竖板和第二横板一体成型或固定连接；第二竖板平行于第一竖板，第二竖板上正对试板安装模块的一侧设有磁铁安装模块；第二竖板上远离试板安装模块的一侧连接拉力计，第二横板固定在滑块上。

进一步的，所述第二竖板和第二横板的材质为不锈钢；第二竖板和第二横板呈倒T型设置。

进一步的，所述拉力计平行于第一横板设置；拉力计两端分别通过一挂钩与磁铁安装座和拉动机构连接；所述第一竖板和第一横板材质为不锈钢；所述第一横板一侧设有距离测量装置或距离感应装置。当为距离测量装置时，距离测量装置为设在第一横板一侧的刻度，使用时可采用塑料塞尺测量试板与磁铁之间的间隙，确保间隙距离准确。

一种利用如上所述的永磁铁间隙吸附力测量装置测量永磁铁吸附力的方法，旨在将上述永磁铁间隙吸附力测量装置应用到不同磁铁参数变量条件下，间隙磁吸附力的测量的研究中。

一种利用如上所述的永磁铁间隙吸附力测量装置测量永磁铁吸附力的方法，将待测的试板和磁铁分别安装在试板安装模块和磁铁安装模块上，在设定磁铁材质、磁铁密度、磁铁形状、磁铁厚度、吸附面积、试板厚度各参数中的一个为变量，其他参数均不变的条件下，调节磁铁距试板的间隙，测量不同间隙距离下的永磁铁吸附力。

一种如上所述的永磁铁间隙吸附力测量装置在永磁铁间隙吸附力研究中的应用，旨在将其用于永磁铁间隙磁吸附力的研究中。

一种永磁铁间隙吸附力测量装置在永磁铁间隙吸附力研究中的应用，可以是：。

通过对间隙式永磁吸附爬壁机器人所用磁铁在不同间隙条件下的磁吸力进行精确测量,涉及到不同间隙距离(σ)、不同材质(钐钴磁体、钕铁硼磁铁等)、不同密度(ρ)、不同形状(圆形、矩形等)、不同磁铁厚度(h)、不同试板厚度(δ)、不同吸附面积(S)的间隙磁吸附力(F)曲线的回归分析，并得出各变量与间隙磁吸附力之间的关系。

比如，在选用矩形铝铁硼磁铁，h、ρ、δ确定，σ为变量时，研究F曲线的变化；在h改变，其他条件不变的情况下，研究F曲线的变化……

通过对各参数变量在σ不同情况下所产生的F曲线，研究永磁体各项参数变化对间隙吸附力的影响，进而通过回归分析得出F与各变量间的关系式。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种永磁铁间隙吸附力测量装置具有以下优势：

本实用新型所述的一种永磁铁间隙吸附力测量装置，使用时，将待测的试板和磁铁分别安装在试板安装模块和磁铁安装模块上，在距离检测装置或距离感应装置的辅助下，可通过拉动机构带动磁铁安装座，依靠拉力计读取吸附力值，操作方便，安全性高，检测结果准确。

所述的一种利用如上所述的永磁铁间隙吸附力测量装置测量永磁铁吸附力的方法以及永磁铁间隙吸附力测量装置在永磁铁间隙吸附力研究中的应用，与永磁铁间隙吸附力测量装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的永磁铁间隙吸附力测量装置的一个角度的立体示意图；

图2为本实用新型实施例所述的永磁铁间隙吸附力测量装置的第二个角度的立体示意图；

图3为本实用新型实施例所述的永磁铁间隙吸附力测量装置的第三个角度的立体示意图；

图4为本实用新型实施例所述的永磁铁间隙吸附力测量装置的俯视图；

图5为本实用新型实施例所述的永磁铁间隙吸附力测量装置中底座、光滑导轨等的相对位置示意图；

图6为本实用新型实施例所述的永磁铁间隙吸附力测量装置中磁铁安装座的结构示意图；

图7为本实用新型实施例所述的永磁铁间隙吸附力测量装置中直线单元的简单结构示意图；

图8为本实用新型实施例所述的永磁铁间隙吸附力测量装置中丝杠和导杆及部分支架相对位置示意图。

附图标记说明：

1-底座；101-第一竖板；102-第一横板；2-磁铁安装座；201-第二竖板；202-第二横板；3-拉动机构；301-直线单元；3011-支架；3012-丝杠；3013-导杆；302-电机；303-电动滑块；4-试板安装模块；5-磁铁安装模块；6-拉力计；7-光滑导轨；8-滑块；9-拉力计固定板；10-限位块；11-联轴器；12-距离测量装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1-6所示，一种永磁铁间隙吸附力测量装置，包括底座1、磁铁安装座2和拉动机构3；

所述底座1包括相互垂直的第一竖板101和第一横板102；第一竖板101上靠近第一横板102一侧设有试板安装模块4，第一横板102上设有磁铁安装座2和拉动机构3；磁铁安装座2可在拉动机构3的带动下沿靠近和远离第一竖板101的方向直线移动；

所述磁铁安装座2上正对试板安装模块4的一侧设有磁铁安装模块5，磁铁安装模块5与试板安装模块4位置相对应；磁铁安装座2上远离试板安装模块4的一侧连接拉力计6，所述拉力计6与拉动机构3连接。

所述第一竖板101和第一横板102呈L型设置；第一竖板101和第一横板102一体成型或固定连接；所述试板安装模块4上安装的试板材质为铁磁性材料。所述第一横板102上设有两条光滑导轨7，光滑导轨7上设有滑块8；磁铁安装座2安装在滑块8上；所述拉动机构3位于两条光滑导轨7之间，且部分位于磁铁安装座2下方。

所述拉动机构3包括直线单元301、电机302和电动滑块303；所述直线单元301平行于光滑导轨7设置；所述电机302连接直线单元301，并驱动安装在直线单元301上的电动滑块303移动；所述电动滑块303通过拉力计固定板9连接拉力计6；光滑导轨7前端和后端均安装有一可移动和夹紧的限位块10。限位块10的设置，便于控制磁铁与试板之间的距离，并可防止磁铁安装座2与其他部分的挤压和碰撞。

如图7和图8所示，所述直线单元301包括支架3011、丝杠3012和两条导杆3013；所述支架3011固定在两条光滑导轨7之间；丝杠3012和两条导杆3013均位于支架3011内，且两端均与支架3011连接；丝杠3012位于两个导杆3013之间，且与导杆3013和光滑导轨7平行设置；丝杠3012上设有电动滑块303，电动滑块303安装在导杆3013上；丝杠3012远离试板安装模块4一端伸出支架3011通过联轴器11连接电机302，所述电机302固定在第一横板102上；两个限位块10所在位置分别正对支架3011的前端和后端。

所述磁铁安装座2包括相互垂直的第二竖板201和第二横板202；第二竖板201和第二横板202一体成型或固定连接；第二竖板201平行于第一竖板101，第二竖板201上正对试板安装模块4的一侧设有磁铁安装模块5；第二竖板201上远离试板安装模块4的一侧连接拉力计6，第二横板202固定在滑块8上。

所述第二竖板201和第二横板202的材质为不锈钢；第二竖板201和第二横板202呈倒T型设置。

所述拉力计6平行于第一横板102设置；拉力计6两端分别通过一挂钩与磁铁安装座2和拉动机构3连接；所述第一竖板101和第一横板102材质为不锈钢；所述第一横板102一侧设有距离测量装置12。距离测量装置12为刻在第一横板102一侧的刻度，便于控制磁铁与试板之间的间隙距离，测量中会配有塑料塞尺，确保间隙距离准确。拉力计6选用艾德堡数显推拉力计,型号为HP-300,该型拉力计可以记录拉力峰值,拉力测量范围为0-30KG。

本实施例的工作过程为：

将待测的试板和磁铁分别安装在试板安装模块4和磁铁安装模块5上，测试开始时先将磁铁与试板的间隙距离调节为1mm，开动电机302，由拉动机构3带动磁铁安装座2向电机302方向移动，记录磁铁移动过程中的最大拉力，就是间隙为1mm时该型永磁铁的吸附力。要测量其他间隙距离条件下的吸附力，只需要改变测量的初始距离即可。

一种利用永磁铁间隙吸附力测量装置测量永磁铁吸附力的方法，将待测的试板和磁铁分别安装在试板安装模块4和磁铁安装模块5上，在设定磁铁材质、磁铁密度、磁铁形状、磁铁厚度、吸附面积、试板厚度各参数中其中一个为变量，其他参数均不变的情况下，测量不同间隙距离下的永磁铁吸附力。比如：

第一种情况：设定其他参数不变，磁铁厚度为辅助变量(磁铁厚度从10mm-1mm变化)，测试不同厚度时间隙时吸附力的大小。具体为：当磁铁厚度为10mm时，测试当试板和磁铁间歇为1mm、2mm、3mm……10mm时的吸附力；再改变磁铁厚度为9mm时，测试当试板和磁铁间隙为1mm、2mm、3mm……10mm时的吸附力；……

第二种情况：设定其他参数不变，测试不同材质磁铁(钐钴磁体、钕铁硼磁铁等)，在试板和磁铁间隙为1mm、2mm、3mm……10mm时的吸附力。

……

永磁铁间隙吸附力测量装置在永磁铁间隙吸附力研究中的应用：

通过对间隙式永磁吸附爬壁机器人所用磁铁在不同间隙条件下的磁吸力进行精确测量,涉及到不同间隙距离(σ)、不同材质(钐钴磁体、钕铁硼磁铁等)、不同密度(ρ)、不同形状(圆形、矩形等)、不同磁铁厚度(h)、不同试板厚度(δ)、不同吸附面积(S)的间隙磁吸附力(F)曲线的回归分析，并得出各变量与间隙磁吸附力之间的关系。

比如，在选用矩形铝铁硼磁铁，h、ρ、δ确定，σ为变量时，研究F曲线的变化；在h改变，其他条件不变的情况下，研究F曲线的变化……

通过对各参数变量在σ不同情况下所产生的F曲线，研究永磁体各项参数变化对间隙吸附力的影响，进而通过回归分析得出F与各变量间的关系式。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。