基本信息
- 项目名称：
- 基于数字反馈的自动退磁机
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 基于数字反馈的自动退磁机是在固定式退磁器的基础上设计的，具有自动化程度高、采用了光气机电一体化技术，PLC(LOGO)编程技术解决了自动运行的难题，运用可控硅调压原理设计出调压主电路退磁控制系统。当精密零件加工完毕后，直接放在退磁器上，几秒种就可以使得零件退磁，为企业中精密仪器零件的退磁提供了可靠而有效的技术保证，具有广泛的社会效益和经济效益。
- 详细介绍：
- 基于数字反馈的自动退磁机是在固定式退磁器的基础上设计的，具有自动化程度高、采用了光气机电一体化技术，PLC编程技术解决了自动运行的难题。将图8-2的有关线路，器件，安装在绝缘的容器中，便成了便携式的退磁线圈电器箱。独立的箱体可直接放在生产车间的磨床上。零件加工完毕后，直接放在退磁器上，几秒种就可以使得精密零件退磁。非常方便，且制造工艺简单，成本低、效果好。但为了实现自动化，开发研制了一种新型的移动式退磁器。主要解决节约劳动力成本的问题。 基于数字反馈的自动退磁机的设计方案中有两种结构比较成熟，一种是用输送带将需退磁工件送入到退磁线圈箱的下方，然后接通退磁电路，使得工件在线圈磁场的衰减中得到退磁，同时在退磁的过程中还可以启动输送带轮电机、使得工件逐渐远离退磁线圈，在移动过程中加强了退磁的效果。这种结构的还没有完全实现自动化。第二种结构名称为带机械手的退磁器。 工件由机械手提取后送入退磁电器箱的上部，PLC发出指令，机械手将工件放在线圈铁心上。线圈通电、对工件退磁。退磁结束后机械手将工件提取出。送入特斯拉计的上方。特斯拉计检测后，再决定是否要进行进一步的退磁。目前这种退磁方法经过试验已获得良好的效果，退磁仪由退磁电器组合箱担任退磁的功能，箱内有线圈和铁心组成磁场发生元件，线圈采用0.23mm2的漆包线绕制匝数为1300。电流的衰减由热敏电阻控制箱和可变电阻控制箱（两套可选）分别提供。两套控制箱都经过试验效果良好。但热敏电阻不能长期反复使用，所以效率较低。可变电阻控制箱内有步进电机拖动可变电阻的控制旋钮，当PLC向步进电机发出脉冲时、控制旋钮旋转使线圈中的电流发生变化，铁心中的磁场由强变弱，工件的磁场也随着变化而退磁。机械手由直线气缸、升降气缸和真空吸盘组成，直线气缸上面安装有传感器可以对活塞的位置进行确定，当机器手的吸盘到达线圈铁心的位置时，传感器发出信号输送给PLC。传感器采用舌簧式传感器，其特点是体积小、反应灵敏准确。在特斯拉测量计的触点位置安装另一个传感器。其目的是为了准确的将工件输送到特斯拉计的触点处，对工件的磁感强度进行测量。本文的特斯拉测量计采用的型号为LZ-640 。所有自动化运行均由PLC控制，驱动气缸运动的是两位五通电磁阀，位置控制由传感器提供信号。开关量由按钮提供。步进电机的作用是提供电位器的旋钮的动力和旋转量控制。步进电机由PLC发出脉冲信号，由驱动模块接收了PLC的脉冲后，控制步进电机按照事先计算的数据旋转一定量的角度，在旋转的过程中电位器阻值逐步增大，使得电路中的电流减小。从而达到了线圈内的磁场强度减小目的。 从目前国内充退磁市场发展现状看，主要具有以下特点： 能源利用率不断提高，系统功耗逐渐降低，全数字信号控制，提高控制精度及可靠性，具有高输出电流、低输出阻抗，充电速度快，充电电流小，节省电费，减少设备热耗。 自动化、智能化程度不断提高，实现了用机械手轻松取放样品，进一步提高了充退磁装置的自动化程度，减少了人工操作的复杂性，提高定量退磁及弱磁的精确度进一步实现了退磁及筛选工作顺序组合的流水线工作。 如今市场上退磁技术已比较成熟。但是对磨削之后的精密小型零件的退磁，目前拥有精度高,且能大批量连续退磁的退磁工具是现在机械精密工件加工所需需要攻克的一大问题之一，我们设计作品的出发点是为了对小型零件进行退磁，我们根据剩磁会随着交流电流的衰减而衰减，设计出了我们的作品目的在于克服现有技术的不足，提供一种不仅能同时进行多个工件的退磁处理，而且退磁器成本也远低于现有的退磁器。我们的作品装有磁性检测装置，可即时对退磁后的工件进行检测，实现一定范围的闭环退磁。同时我们采用了气动机械手来实现整个退磁的整个自动化过程. 本发明采用将移动式退磁和逐步衰减交流电流两种退磁技术结合起来优势互补，采用了光气机电一体化技术，PLC编程技术解决了自动运行的难题，可控硅技术的运用实现了用小功率信号控制高电压大电流，它具有重量轻、效率高和使用方便等优点，对提高生产效率和降低成本等都有显著效果，从而实现了又好又快的退磁目的。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本作品运用电气自动控制技术、传感器技术、数字式测量技术、步进电机技术提供了一种全自动的退磁设备。该设备针对现有退磁设备的不足，进行了创新和改造。运用机器手对磁场内的工件实施移动逐渐退磁以及用自动调节的电位器形成了衰减的电磁场，实现了两种退磁方法的综合。实现了自动的对工件的消磁处理。在设备上装有磁性检测装置，可对消磁后的工件进行在线检测； 可对0.01—100mT的磁性材料工件进行消磁，消磁效果由特斯拉计进行检测，如果没有达到消磁的效果，可以重复进行消磁直到将工件上的磁感应强度退到设定值，实现一定范围的闭环消磁。同时我们采用了气动机械手来实现整个消磁过程的自动化。该设备对轴承、手术器械、仪表零件的退磁有良好的效果。
科学性、先进性
- 磁性材料零件的剩磁处理一直是生产企业面临的问题，为了对这些零件进行消磁处理，目前采用的技术主要是移动式消磁和逐步衰减交流电流两种。这两种技术各有优势。但也有各自的缺点，移动式消磁是以工件逐步增加与磁场的距离来达到消磁的目的、用这种方法剩磁的极性不会发生变化，时间比较长。而用交流电流衰减的电路来消磁、效果比较好，但衰减电路的发热问题难以解决、另外剩磁难以完全消除，对工件的剩磁的测量也比较困难。 本发明采用将两种消磁技术结合起来。即在交流衰减电路的作用下通电线圈产生交变衰减的磁场，用气动机械手将工件安置在磁场的中心，经过一段时间的消磁处理以后，机械手开始启动，以缓慢的速度将工件逐渐带离磁场中心。工件被机械手带出线圈之外后，可以对工件的剩磁进行测量。如果剩磁量仍然存在的话。还可以重新进行测试。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 基于数字反馈的自动退磁机是在固定式退磁器的基础上设计的，具有自动化程度高、采用了光气机电一体化技术，PLC(LOGO)编程技术解决了自动运行的难题，运用可控硅调压原理设计出调压主电路退磁控制系统。当精密零件加工完毕后，直接放在退磁器上，几秒种就可以使得零件退磁，为企业中精密仪器零件的退磁提供了可靠而有效的技术保证，具有广泛的社会效益和经济效益。我国是机械设备制造大国，目前正向着精细精密制造方向发展，在机械加工、制造过程中，精密零件如微型轴承、手表、仪表等零件的消磁是非常重要的步骤之一。据统计，我国的轴承产量已达到28亿套，由于轴承的特性，精密的轴承都是需要消磁的，而磨床和精密轴承是精细精密制造的重要标志性产品。据中国机床行业发展报告，全国的各类磨床产量约30000台。消磁器作为磨床的附加商品捆绑销售，每年有10000台的销售额，我们发挥与中国磨床业最强的企业之一上海机床厂相邻的地理位置优势，可以使我们占据其中的30%的市场。本产品适合用于轴承，精密小型金属零件、夹具、小模具、工件等。
同类课题研究水平概述
- 如今消磁技术已比较成熟，比如电视机、电脑中就有固定的消磁电路，而我们研究的方向是针对精密加工中的零件的消磁。 特别是对磨削之后的精密小型零件的消磁。目前拥有精度高,且能大批量连续消磁的消磁工具是现在机械精密工件加工所需需要攻克的一大问题之一。 装备工业中的小型精密零件绝大部分是铁磁材料（如：铁、镍、钴及合金等）。若矩形零件表面要达到Ra0.8以上的粗糙度标准时，一般就要经过平面磨削的加工工艺了，而平面磨床固定工作的方法主要是靠电磁吸盘通电产生的磁场将磁性材料吸附在工作台表面。由于铁磁物质在外磁场的作用下，会产生一个与外磁场同方向的附加磁场，此时，铁磁场物质就被磁化了。 据中国机床行业发展报告：全国的各类磨床产量约30000台。消磁器作为磨床的附加商品捆绑销售，每年有10000台的销售额，我们发挥与中国磨床业最强的企业之一上海机床厂相邻的地理位置优势，可以使我们占据其中的30%的市场。消磁器每年作为磨床的附加产品的的市场份额为3000台。 从上数据来看,市场对消磁器产品的需求量呈逐年递增状态,预计到了2014年,机械加工制造商对消磁器的需求数量会达到16万台左右。 同类产品类比 目前已有的工用消磁器可分为两种，一种是通过退磁线包加上交流电源后，在退磁线包中产生交变磁场，当工件从交变磁场中匀速走过，磁场强度因线性衰减而退磁。另一种是通过电感电容之间的充放电产生一震荡衰减的磁场，使得作用于被退磁工件的磁场方向发生变化以及强度递减来达到退磁的目的。 第一种消磁器由于工件必须从交变磁场中匀速走过才能起到消磁的作用，导致工件在进行消磁处理时，只能一个工件一个工件地进行，工作效率比较低，能耗也较大。第二种消磁器虽然能同时进行多个工件的消磁处理，但由于其需要用到脉冲移相技术，并采用油浸式高压无极性大电容，从而导致此类消磁器的成本较高。 本产品提供了一种铁磁性材料精密零件的消磁及检测技术。利用PLC技术模拟出不同输出电流的形式，并将此电流输入至铁心线圈。由此提供消磁及充磁功能。外设有检磁元件可检测铁磁材料的磁性。 本产品适用一种无损检测钢铁材质，如果外加磁场将待测物体进行局部磁化，撤消外加磁场后，对磁化点进行磁场强度测量，通过与预先采集的和各种钢铁材质相对应的参数对比，判断所测钢铁物质的材质。本产品能外设检磁装置故能无损检测钢铁材质。
