CH621659A5

CH621659A5 - Method and device for inductive heating electrically conductive workpieces

Info

Publication number: CH621659A5
Application number: CH50678A
Authority: CH
Inventors: Hans Bigler
Original assignee: Greiner Electronic Ag
Priority date: 1978-01-18
Filing date: 1978-01-18
Publication date: 1981-02-13
Also published as: DE2812166A1

Description

Aufgabe der Erfindung ist, solche Schäden und Störungen ferromagnetischer Metallringe, wie Kugellager usw. Diese Ein-zu vermeiden und eine schonende Erhitzung von Werkstücken richtung umfasst im wesentlichen einen auftrennbaren Eisen-ohne unerwünschte Nebenwirkungen zu erzielen. « kern (UI-Blechpakete) 1 mit der Primär-Induktionsspule 2 und The object of the invention is to avoid such damage and malfunctions of ferromagnetic metal rings, such as ball bearings, etc. This one and gentle heating of workpieces essentially comprises a separable iron without undesirable side effects. «Core (UI laminated core) 1 with the primary induction coil 2 and

Demgemäss befasst sich die Erfindung mit einem Verfahren dem ferromagnetischen Metallring 3 als Sekundärkurzschluss-gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1, und die Aufgabe Windung, sowie die zugehörige elektronische Stellvorrich-wird gemäss dem kennzeichnenden Teil dieses Patentan- tung 4 und die Netzspeisung P-0 von z. B. 220 Volt und 50 Hz. Accordingly, the invention is concerned with a method of the ferromagnetic metal ring 3 as a secondary short circuit - according to the preamble of claim 1, and the winding task, as well as the associated electronic control device - is according to the characterizing part of this patent application 4 and the power supply P-0 from z . B. 220 volts and 50 Hz.

spruchs gelöst Das Ganze kann mit Ausnahme des Ringes 3 und des diesen The whole thing can be done with the exception of the ring 3 and this

Das Verfahren wird vorzugsweise mittels Einrichtungen so durchdringenden abhebbaren I-Eisenpakets in einem Gehäuse durchgeführt, wie sie in den Patentansprüchen 2 und 3 gekenn- untergebracht sein, aus welchem die beiden U-Paketpole herzeichnet sind. Diese Massnahmen ermöglichen einen von der ausragen; was indessen zwecks Vereinfachung nicht näher verBedienung unabhängigen, zuverlässigen und schonenden anschaulicht ist. The method is preferably carried out by means of detachable I-iron packages which penetrate devices in a housing, as are known in patent claims 2 and 3, from which the two U-package poles are drawn. These measures allow one to protrude; which, however, is not clear, independent, reliable and gentle for the purpose of simplification.

Ablauf der kritischen Vorgänge vor und/oder nach der eigentli- Die Stellvorrichtung 4 enthält einen in Serie mit der Induk-chen Betriebsperiode zur Erhitzung des Werkstücks. 55 tionsspule am Netz liegenden Triac 5, welcher von der inte- Sequence of the critical processes before and / or after the actual operation. 55 tion coil on the network Triac 5, which is

Eine besonders vorteilhafte Anwendung des Verfahrens grierten Schaltung 6 getriggert wird, ferner verschiedene nach Patentanspruch 1 umschreibt der Patentanspruch 4. Es Widerstände und Kondensatoren, von welchen einfachheitshal-wird nämlich, wie bereits bekannt, in ferromagnetischen ber nur der Widerstand 6a dargestellt ist, und die zur Speisung A particularly advantageous application of the method based on circuit 6 is triggered, further different according to claim 1 describes claim 4. There are resistors and capacitors, of which, as already known, is shown in ferromagnetic only resistance 6a, and that for feeding

Metallringen nicht nur eine den Kurzschlussstrom und damit und übrigen Beschaltung der integrierten Schaltung dienen, die Widerstandswärme erzeugende elektrische Wechselspan- ßo Ferner ist noch der Kontakt eines Zeitschalters 7 gezeigt, mit-nung induziert, sondern der ferromagnetische Werkstoff wird tels welchem die Heizzeit und damit die Endtemperatur des auch alternierend magnetisiert. Bei ungesteuertem, d. h. dem Ringes 3 eingestellt werden kann. Alle diese Bauelemente sind Zufall überlassenem plötzlichem Ausschalten der Erregung von üblicher Bauart, insbesondere auch die integrierte Schalkann je nach Phasenlage und Werkstoff ein störender perma- tung; sie ist von dem Typ wie sie zur Steuerung und Regelung nenter Magnetismus übrigbleiben. Dieser Restmagnetismus 65 von Motoren und Lampen usw. mittels Triac und in Phasenan-kann, beispielsweise bei einem Kugellager den ordnungsgemäs- schnittechnik gebraucht werden. Metal rings are not only used for the short-circuit current and thus and the other wiring of the integrated circuit, the electrical alternating voltage generating resistance heat. Furthermore, the contact of a timer 7 is shown, also induced, but the ferromagnetic material is determined by means of which the heating time and thus the Final temperature of the magnetized alternately. With uncontrolled, i.e. H. the ring 3 can be adjusted. All of these components are left to chance to suddenly switch off the excitation of the usual type, in particular the integrated switching device can be a disturbing permeation depending on the phase position and material; it is of the type that remains for the control and regulation of nent magnetism. This residual magnetism 65 of motors and lamps etc. by means of a triac and in phases can be used, for example in the case of a ball bearing, for the correct cutting technology.

sen Lauf und die Lebensdauer schwer beeinträchtigen. Einer- Gemäss der Erfindung ist nun aber im Steuerteil der elek- severely affect running and durability. According to the invention, however, in the control part the electronic

seits können die Magnetkräfte zwischen den gehärteten Rin- tronischen Stellvorrichtung 4 ein Zeit-/Spannungswandler vor- On the one hand, the magnetic forces between the hardened ring-shaped actuating device 4 can be a time / voltage converter.

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gesehen, um die Erregung der Heizvorrichtung 1,2,3 derart zu steuern, dass sie allmählich, d. h. stossfrei von Null aus gegen den in der Regel konstanten Betriebswert ansteigt und vom Betriebswert aus gegen Null absinkt. Dieser Zeit-/Spannungs-wandler enthält im vorliegenden Fall eine für Anfang und Ende 5 der Heizperiode gemeinsam wirkende R/C-Schaltung, welche im wesentlichen aus den Widerständen 8 und 9 und dem über diese an der integrierten Schaltung 6 liegenden Kondensator 10 besteht Die Kondensatorspannung ist über die Leitung 11 an einen Steuereingang 12 der integrierten Schaltung 6 io geführt Im Ruhezustand ist der Kondensator 10 auf die volle + Gleichspannung aufgeladen, und der Triac 5 sperrt deshalb mangels Triggersignalen jeden Wechselstromfluss durch die Erregerspule 2. seen to control the excitation of the heater 1,2,3 such that it gradually, i. H. bump-free increases from zero against the generally constant operating value and decreases from the operating value to zero. In the present case, this time / voltage converter contains an R / C circuit which acts jointly for the beginning and end 5 of the heating period and which essentially consists of the resistors 8 and 9 and the capacitor 10 connected to the integrated circuit 6 via them Capacitor voltage is conducted via line 11 to a control input 12 of integrated circuit 6 io. In the idle state, capacitor 10 is charged to the full + DC voltage, and triac 5 therefore blocks any AC flow through excitation coil 2 due to the lack of trigger signals.

Diese Einrichtung arbeitet folgendermassen: Nachdem is man das Gerät mit dem zu erhitzenden Metallring 3 und dem I-Joch des Eisenkernes 1 beschickt hat, wird am Zeitschalter 7 die gewünschte Heizzeit eingestellt. Über den jetzt geschlossenen Kontakt des letzteren und den Widerstand 9 entlädt sich der Kondensator 10, und die Gleichspannung am Steuerein- 20 gang 12 sinkt gegen Null. Über einen internen Vergleicher werden in der integrierten Schaltung entsprechend phasenverschobene Triggerimpulse erzeugt, so dass zunehmend längere Teile der Erregerstromhalbwellen vom Triac 5 freigegeben werden. Auf diese Weise wird der volle Betriebsstrom zum Hei-25 zen allmählich erreicht, ohne dass ein für den Triac, das Heizgerät, den Metallring oder sonstwie gefährlicher Einschaltstrom- This device works as follows: After the device has been charged with the metal ring 3 to be heated and the I-yoke of the iron core 1, the desired heating time is set at the timer 7. The capacitor 10 discharges through the now closed contact of the latter and the resistor 9, and the DC voltage at the control input 12 drops towards zero. An internal comparator generates correspondingly phase-shifted trigger pulses in the integrated circuit, so that increasingly longer parts of the excitation current half-waves are released by the triac 5. In this way, the full operating current for heating is gradually reached without any inrush current that is dangerous for the triac, the heater, the metal ring or any other

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stoss auftritt. bump occurs.

Nach Ablauf der Heizzeit öffnet der Zeitschalterkontakt 7, und der Kondensator 10 lädt sich über die Widerstände 8 und 9 wieder langsam auf die volle + Gleichspannung auf. Entsprechend steuert die integrierte Schaltung die Halbwellenpulse von der vollen Halbperiode entsprechend dem vollen Wert der Erregung allmählich wieder auf Null zurück, und der noch ganz heisse Ring wird unverzüglich entmagnetisiert. Er kann ohne Schwierigkeiten dem ebenfalls entmagnetisierten Eisenkern 1 entnommen und zur Welle zum Aufschrumpfen gebracht werden. After the heating time has elapsed, the timer switch 7 opens and the capacitor 10 slowly charges up again to the full + DC voltage via the resistors 8 and 9. Accordingly, the integrated circuit gradually reduces the half-wave pulses from the full half-cycle back to zero in accordance with the full value of the excitation, and the ring, which is still very hot, is immediately demagnetized. It can be easily removed from the likewise demagnetized iron core 1 and shrunk onto the shaft.

Bei einer Heizzeit von etwa einer bis mehrere Minuten können die Entlade- und Ladezeitkonstanten der R/C-Schaltung 8, 9,10 bzw. die Anstiegs- und Absenkzeiten der Erregung in der Grössenordnung von Bruchteilen einer Sekunde bis wenige Sekunden gewählt werden, so dass keine merklichen Zeit- und Wärmeverluste entstehen. With a heating time of about one to several minutes, the discharge and charge time constants of the R / C circuit 8, 9, 10 or the rise and fall times of the excitation can be selected in the order of fractions of a second to a few seconds, so that there is no noticeable loss of time and heat.

Das Verfahren gemäss der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform und Verwendungsart beschränkt. So können andere Leistungssteiler und Mittel zu deren stossfreien Steuerung benützt werden, und es kann für beschränkte Ansprüche an Bedienungskomfort die Steuerspannung auch nur von Hand mittels eines geeigneten Steuergliedes im gewünschten Sinne auf- und abgesenkt werden. Das Verfahren kann schliesslich auch für andere als ringförmige Werkstücke abgewandelt werden. The method according to the invention is not limited to the embodiment and type of use described above. Thus, other power dividers and means for their smooth control can be used, and the control voltage can also be raised and lowered by hand using a suitable control element in the desired sense for limited demands on ease of use. Finally, the method can also be modified for workpieces other than ring-shaped.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

621659 2 PATENT CLAIMS and balls prevent the latter from rolling freely; at the-

1. Method for inductive heating of electrically conductive side, which usually weighs heavier, can be transported to workpieces, characterized in that the inductive wave and later use Ideinste iron particles inside excitation controlled so that they gradually from zero towards the bearing to be pulled. These particles can often hardly increase the operating value for the heating and / or gradually remove more, since such ball bearings usually already decrease towards zero from the operating value. of the delivery are greased.

2. Device for performing the method according to To counter these dangers, one has so far a special claim 1, characterized in that it provides an electrical demagnetizing device. Immediately after the tronic adjusting device (4) for controlling the excitation current heating, the bearing of the heating device has been removed, the control part of which has at least one time / span and as quickly as possible on the table surface of the meanwhile converter (8,9, 10). provided demagnetizer. After this

3. Device according to claim 2, characterized thereby demagnetizing the bearing could finally be drawn to the shaft, that the adjusting device (4) brings a triac (5) to the pha- / Voltage- These additional measures also only brought about a change in both the ascending and the descending partial success, since the warehouse during transport from the heating to the sense a common R / C circuit (8,9,10). Demagnetizing device still the "contamination"

4. Application of the method according to claim 1, remained exposed. One had completely overlooked the fact that the rings, gradually decreasing from the operating value for the heating towards zero after inductive heating, can simply be left on their iron sinking inductive excitation, for heating and without delay, and immediately demagnetized there.

subsequently demagnetizing ferromagnetic metal 20 There are several advantages to this procedure, particularly rolling elements to be shrunk onto their shaft: Since the iron core is also demagnetized, it can be loosened, the parts separating as a short-circuit secondary winding (3) into which it is easier to separate. The uncomfortable handling of the separable iron core (1) of an excitation induction coil (2) hot bearing is limited to the absolute minimum; inserted and there until the end of the demagnetization on the other hand the risk is reduced that ganges in particular are left at excitation. 25 small ball bearings with low heat storage capacity are cooled down too much and can no longer be shrunk on or only with the risk of sticking in the wrong place. Finally, there can also be a better demagnetizing effect, since the spatial position of the bearing remains unchanged between the heating and demagnetization.

In known methods for inductive heating, when the inductive trically conductive workpieces are present, according to a variant of the invention, the thermal processes of excitation do not occur at any point in time fully slowly, even if the inductive excitation is too arbitrary, but instead starts in a controlled manner no sudden switch on and off. There is a risk of a very high inrush current surge. This has shown that over-magnetization would result in the devices 35 used for this purpose, which, due to adverse effects on the work piece as well as on the workpieces, would not result in subsequent demagnetization, which is difficult to eliminate if the operating earth is full could. Steel parts in the vicinity are also switched on in a jerky manner from zero or set to zero movement, thereby eliminating the risk of damage. Such effects can reduce electrical, injuries or even accidents.

be magnetic or electrodynamic, which lead to damage. In the following, the invention is explained in terms of an exemplary embodiment and faults before, during or after heating, with reference to the drawing in FIG. 1. This shows what it can do. electrical diagram of a device for inductive heating