[发明专利]一种机床工件退磁控制装置及其退磁方法

说明书

技术领域

本发明涉及退磁领域，尤其涉及一种机床工件退磁控制装置及其退磁方法。 

背景技术

在机械加工过程中，对夹持待加工工件的电磁吸盘进行充磁与退磁是经常遇到的一个辅助加工环节。以平面磨床为例，该设备是一种以电磁吸盘吸附工件，由砂轮对工件进行平面磨削的设备。电磁吸盘的工作原理就是电磁场理论中著名的安培全电流定律：∫Hdl=Jds+?D/?t。在需要电磁吸盘吸附待加工工件时，可在电磁吸盘的励磁线圈两端施加励磁电压，产生励磁电流，从而产生吸附待加工工件的磁场，这个过程就是充磁过程。在加工过程结束后，需要将加工好的工件从吸盘上拆卸下来时，仅仅消除励磁电流是不够的。公知的，铁磁物质具有磁滞现象，因此消除励磁电流，在铁磁物质中依然会有剩磁存在，使得工件难于拆卸。此时就需要对电磁吸盘进行退磁，以抵消剩磁对加工完毕工件的吸附力，这个过程就是退磁过程。 

目前国内现有的电磁吸盘的退磁控制装置基本都采用直流换向衰减法，直流换向衰减法通过不断改变励磁电压的大小和方向，使通过负载线圈的电流逐渐衰减到零，从而进行退磁。这些退磁控制装置的基本结构都采用PWM波驱动由可控开关管构成的H桥逆变电路，如图1所示。在图1中，Q1、Q4管导通Q2、Q3截止时，电感L当中的电流从左至右流过；Q2、Q3管导通Q1、Q4截止时，电感L当中的电流从右至左流过，因此通过改变加在Q1、Q2、Q3、Q4门极逻辑电平的高低，可以改变励磁电流的方向。改变加在PWM波占空比时，可改变图1中直流电源U的大小，从而控制励磁电流的大小。 

从电路理论角度来看，电磁吸盘可视为感性负载。当采用直流换向衰减法进行退磁时，由于线圈中的电流是衰减的，从而使得磁场不断衰减。根据法拉第电磁感应定律，衰减的磁场将在线圈两端感应出感生电动势，感生电动势的大小和线圈电感与电流的变化率成正比。因此在采用直流换向衰减法进行退磁时必须注意：加在励磁线圈两端的反向电压应在线圈中的电流衰减至零后再施加在线圈两端，否则感生电动势将和反向电压同向串联，导致线路中的电流过大，有可能对电路中的元件造成损坏。由电路理论可知，电感中的电流将在经过3到5倍时间常数后基本衰减至零，所以对于退磁装置应在线圈两端每经过3到5倍时间常数施加一次反压。对于电感元件，其时间常数和线路的电感值及电阻有关，因此要想确定施加反压的时间间隔必须知道电路的相关参数。但是对于不同的电磁吸盘，其电感及电阻值均不相同，为此，为了确保线路的安全只能按照最大值确定，从而造成整个退磁过程时间变长，退磁效率低下。 

为了可靠退磁，除了保证每次换向时励磁电流衰减到零，还要使换向次数必须足够多，而且每次衰减幅度要尽可能小。因此，在退磁操作中，控制器输出一组占空比逐步变小、正反极性交替的方波序列，直至方波的占空比接近零。图3是采用现有技术的电感线圈的电流电压波形图。图中，占空比不断减小，直至电流衰减至接近零,所以每次的续流时间也越来越短，但是每次的续流时间都是Td，造成了效率的极大降低。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种能够适应不同电磁吸盘，自动调整施加退磁反压时间和励磁电压的一种机床工件退磁控制装置及其退磁方法。 

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种机床工件退磁控制装置，包括电源输入端和电源输出端，电源输入端与变压整流稳压电路电联，变压整流稳压电路的输出端经DC/DC 变换电路输出直流电压至H桥逆变电路；还包括由数字信号处理器构成的控制回路，控制回路通过AD转换器采集励磁线圈的信息，并根据计算出的励磁线圈等效时间常数产生PWM波，PWM波通过数字信号处理器的输出端输出至DC/DC变换电路，同时PWM波控制H桥逆变电路开关管的轮换导通，以产生幅度衰减、极性可调的退磁电压。 

上述数字信号处理器采用采用BF531。 

上述机床工件退磁控制装置的退磁方法，在待退磁装置的励磁线圈两端施加极性交替变换的PWM波形式的退磁电压，其中，交流电压经DC/DC 变换电路产生直流电压至H桥逆变电路，然后施加于励磁线圈；由数字信号处理器产生施加在励磁线圈上的参数辨识所需的伪随机二进制序列信号，利用AD转换器对励磁线圈中的电流进行采样，然后根据采样信息采用相关分析方法辨识励磁线圈的等效时间常数；每隔3-5倍的时间常数，通过H桥逆变电路改变PWM波的极性。 

所述DC/DC变换电路采用DC/DC Boost升压电路，其输出直流电压充当H桥逆变电路所需直流电源。