DE102005042615A1

DE102005042615A1 - Schaltung, Schrumpfbefestigung und Verfahren zur Regelung

Info

Publication number: DE102005042615A1
Application number: DE102005042615A
Authority: DE
Inventors: Franz Haimer; Jiři Dr. Fořt
Original assignee: Franz Haimer Maschinenbau KG
Current assignee: Franz Haimer Maschinenbau KG
Priority date: 2005-09-07
Filing date: 2005-09-07
Publication date: 2007-03-08
Also published as: WO2007028523A1; CN111818685B; CN101273665A; EP1922901B1; JP2009507464A; US20080219034A1; RU2008113168A; CN111818685A; JP5232648B2; RU2406275C2; EP1922901A1; ES2421588T3; US8102682B2

Abstract

Eine Schaltung 1 zur Steuerung der Zufuhr elektrischer Leistung an eine Induktionsspule 2, insbesondere an eine Induktionsspule 2 zum Beheizen einer Schrumpfbefestigung für Werkzeuge, umfasst einen Gleichrichter 3 mit einem Eingang 3a, 3b, 3c zur Einspeisung einer Eingangsleistung und mit einem Gleichrichterausgang. Ferner weist die Schaltung 1 einen Wechselrichter 5 zur Ausgabe einer Wechselspannung mit einem Eingang und einem Wechselrichterausgang 5a, 5b zum Anschluss der Induktionsspule 2, einen Zwischenkreis 4 zur Verbindung des Gleichrichters 3 mit dem Wechselrichter 5, und eine Regeleinheit zur Regelung der Leistungszufuhr an die Induktionsspule 2 auf. Eine Messvorrichtung 6 zur Messung eines Stromwerts A¶2¶ als Eingangsgröße für die Regeleinheit ist an der Ausgangsseite des Wechselrichters 5 angeschlossen. Ein entsprechendes Verfahren zur Regelung der Leistungszufuhr an die Induktionsspule 2 umfasst einen Regelungsschritt, bei dem als Eingangsgröße für die Regelung der Leistungszufuhr an die Induktionsspule 2 der der Induktionsspule 2 zugeführte Stromwert A¶2¶ verwendet wird.

Description

Diese Anmeldung betrifft eine Schaltung zur Steuerung der Zufuhr elektrischer Leistung an eine Induktionsspule, insbesondere an eine Induktionsspule zum Beheizen einer Schrumpfbefestigung für Werkzeuge, umfassend einen Gleichrichter mit einem Eingang zur Einspeisung einer Eingangsleistung und mit einem Gleichrichterausgang, einen Wechselrichter zur Ausgabe einer Wechselspannung mit einem Eingang und einem Wechselrichterausgang zum Anschluss der Induktionsspule, einen Zwischenkreis zur Verbindung des Gleichrichters mit dem Wechselrichter, und eine Regeleinheit zur Regelung der Leistungszufuhr an die Induktionsspule, Leistungszufuhreinheit zur Zufuhr elektrischer Leistung an eine Induktionsspule. Ferner bezieht sich die Anmeldung auf eine Schrumpfbefestigung für Werkzeuge umfassend eine Induktionsspule 2 zum Beheizen der Schrumpfbefestigung durch Erzeugung von Wirbelströmen und/oder durch Erzeugung von Ummagnetisierungswärme, und ein Verfahren zur Regelung der Leistungszufuhr an eine Induktionsspule, insbesondere an eine Induktionsspule zum Beheizen einer Schrumpfbefestigung für Werkzeuge, umfassend einen Regelungsschritt.

Bei Drehmaschinen, Fräsmaschinen, Bohrmaschinen und dergleichen ist das Werkzeug in einem Werkzeugfutteral aufgenommen. Für eine präzise und definierte Bearbeitung eines Werkstücks ist es notwendig, das Werkzeug im Futteral exakt zu positionieren. Die Verwendung von Schrumpffutteralen bzw. Schrumpfbefestigun gen hat sich für die Positionierung und Fixierung von Werkzeugen im Futteral bewährt. Zum Einsatz des Werkzeugs wird das Futteral zunächst erwärmt. Aufgrund der thermischen Ausdehnung der Aufnahme der Schrumpfbefestigung kann das Werkzeug in die Aufnahmeöffnung eingeschoben und dort durch anschließendes Abkühlen im Futteral fixiert werden. Die Positionierung kann auf diese Weise einfach, exakt und zuverlässig vorgenommen werden.

Zur Erwärmung des Schrumpffutterals kann eine Induktionsspule verwendet werden. Diese Spule wird mit einer Wechselspannung versorgt. Jedoch ist darauf zu achten, dass die Maximalbelastbarkeitsgrenze der Induktionsspule nicht überschritten wird. Dazu kann die zuzuführende Leistung bei den meisten Leistungszufuhreinheiten voreingestellt werden. Es versteht sich jedoch von selbst, dass derartige Einstellmöglichkeiten relativ ungenau sind und insbesondere ein relativ großer Abstand zur Maximalbelastbarkeitsgrenze der Induktionsspule eingehalten werden muss.

Eine verbesserte Leistungszufuhreinheit, wie sie in der 1 dargestellt ist, umfasst einen Gleichrichter 3 mit Eingängen 3a, 3b und 3c. An den Ausgang des Gleichrichters ist ein Gleichspannungszwischenkreis 4 angeschlossen. Ein Wechselrichter 5 wandelt die Gleichspannung in Wechselspannung um, um eine Induktionsspule 2 zu betreiben. Als Eingangsspannung wird in der Regel eine Drehspannung mit einer vorgegebenen Spannung, beispielsweise von 360 V bis 500 V, verwendet. Da die Spannungen des bereitgestellten Stroms von Land zu land variieren, muss die Leistungszufuhreinheit je nach Einsatzort speziell ausgerüstet sein, beispielsweise mit Transformatoren oder mit unterschiedlich ausgelegten Komponenten.

Wie aus der 2 hervorgeht, sind auf der Gleichspannungsseite Messgeräte zur Messung der Spannung V1 und des Stroms A1 angeordnet. Diese Messwerte werden als Eingangsgrößen für eine Regeleinheit (nicht dargestellt) verwendet, um die der Spule 2 zugeführte Leistung zu regeln. Die Regelung erfolgt über einen Ist-Soll-Vergleich der Leistung, wobei als Istwert die aus den im Zwischenkreis 4 ge messenen Spannungs- und Stromwerten V1 und A₁ bestimmt wird (im Wesentlichen mittels der Formel P = U × I). Die Bestimmung der Ist-Leistung aus den im Zwischenkreis gemessenen Werten ist messtechnisch relativ einfach, da Variationen der Spannung und des Stroms im Zeitverlauf nicht sehr ausgeprägt sind. Insbesondere treten keine signifikanten Spannungs- und Stromspitzen auf. Beispielsweise fallen im Zwischenkreis keine Ströme über 25 Ampere an, so dass auf teurere und aufwendige Wandlermodule verzichtet werden kann. Damit können für die Messung und Bestimmung der Ist-Werte kostengünstige Komponenten, beispielsweise Wandlermodule, die zur Messung der Stromstärke verwendet werden, eingesetzt werden.

Mit dieser Art von Regelung kann relativ zuverlässig verhindert werden, dass die maximale Belastbarkeitsgrenze der Induktionsspule überschritten wird, insbesondere bei Spannungsschwankungen im Netz und bei Leistungsschwankungen in der Spule durch Aufheizen der Spule. Andererseits ist die Messung von Spannung und Strom im Zwischenkreis relativ ungenau, da die Spannung während des Schrumpfprozesses nicht ideal konstant ist, sondern von der Entladung des Kondensators 7 abhängt. Insbesondere hat sich auch gezeigt, dass die auf der Gleichspannungsseite gemessene Ist-Leistung nur annähernd der der Induktionsspule tatsächlich zugeführten Leistung entspricht. Dadurch besteht auch die Notwendigkeit, Module, die den Messeinrichtungen zur Messung der Regelgrößen nachgeschaltet sind, überzudimensionieren. Dies bedeutet, dass die Module als Vorsichtsmaßnahme vor Überlastung durch Stromspitzen in der Regel weit unterhalb ihrer maximalen Belastungsgrenze betrieben werden.

Ausgehend davon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Genauigkeit der Regelung der Leistungszufuhr an eine Induktionsspule, insbesondere zum Erwärmen einer Schrumpfbefestigung für Werkzeuge, zu verbessern und die damit verbundenen Nachteile auszuräumen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Bereitstellung einer Schaltung nach Anspruch 1, eine Schrumpfbefestigung für Werkzeuge nach Anspruch 7 und ein Verfahren zur Regelung der Leistungszufuhr an eine Induktionsspule nach Anspruch 8.

Die erfindungsgemäße Schaltung zur Steuerung der Zufuhr elektrischer Leistung an eine Induktionsspule, insbesondere an eine Induktionsspule zum Beheizen einer Schrumpfbefestigung für Werkzeuge, umfasst einen Gleichrichter mit einem Eingang zur Einspeisung einer Eingangsleistung und mit einem Gleichrichterausgang, einen Wechselrichter zur Ausgabe einer Wechselspannung mit einem Eingang und einem Wechselrichterausgang zum Anschluss der Induktionsspule, einen Zwischenkreis zur Verbindung des Gleichrichters mit dem Wechselrichter, und eine Regeleinheit zur Regelung der Leistungszufuhr an die Induktionsspule. Die Schaltung weist eine Messvorrichtung zur Messung eines Stromwerts als Eingangsgröße für die Regeleinheit auf, wobei die Messvorrichtung an der Ausgangsseite des Wechselrichters angeschlossen ist.

Der am Wechselrichterausgang gemessene Strom wird also spulenseitig hinsichtlich des Wechselrichters gemessen. Aus dem in der Stromzuführung vom Wechselrichter zur Spule gemessenen Strom kann unmittelbar auf die der Spule zum Messzeitpunkt zugeführten Leistungen zurück geschlossen werden. Mit anderen Worten wird direkt der aktuell durch die Spule fließende Strom gemessen. Die Eingangsgröße für die Regelung entspricht damit der tatsächlichen Regelgröße.

Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass keine „geglätteten" Werte wie im Stand der Technik im Zusammenhang mit der Schrumpftechnik gemessen werden, sondern die aktuelle, tatsächliche zu regelnde Größe. Damit werden insbesondere spulenseitige Phasenverschiebungen zwischen Spannung und Strom, die sich auf die Leistungsabgabe an die Spule auswirken, berücksichtigt. Bei der Messung der Messgrößen im Zwischenkreis im Stand der Technik konnten diese Phasenverschiebungen bei der Bestimmung der gemessenen Leistung nicht berücksichtigt werden. Dadurch ist die gemessene Leistung und die Regelung in der vorliegenden Erfindung exakter.

Infolgedessen kann die Leistungsfähigkeit der in der Schaltung eingesetzten Module voll ausgenützt werden, ohne das Risiko einer Überlastung der Spule in Kauf nehmen zu müssen. In der vorliegenden Erfindung kann also an die Grenzen der Belastung der Bauteile (beispielsweise des IGBT – Insulated Gate Bipolar Transistor) gegangen werden. In anderen Worten können die Bauteile optimal dimensioniert und im Rahmen ihrer Belastbarkeit ausgenützt werden. Bei herkömmlichen Schaltungen mussten dagegen teilweise größere Bauteile zum Schutz vor Überlastung verwendet werden, wie bereits oben beschrieben. Der Überlastschutz wird durch die wesentlich erhöhte Genauigkeit der Messung der Ist-Werte optimiert. Da die aktuell an der Spule anliegende Last genau bestimmt werden kann, kann die Belastung an der Spule und somit die Effektivität der Beheizung erhöht werden. Aufgrund dieser Erhöhung der Spulenbelastung kann, im Vergleich zum Stand der Technik, eine deutlich höhere Last, beispielsweise mindestens 30 % bis 50 %, an die Spule angelegt werden, ohne dass durch Verzögerungen bei der Regelung oder durch Falschbestimmung der Ist-Leistung ein kritischer Bereich erreicht wird.

Bevorzugt umfasst der Zwischenkreis eine Kapazität. Aus dem Kondensator fließt Strom während der Halbperioden der Schwingungen der Spule während der Halbperioden der Schwingungen in jeweils unterschiedlicher Richtung.

Der Wechselrichter ist insbesondere zur Erzeugung einer Wechselspannung mit vorgegebener Frequenz, insbesondere mit einer Frequenz von 5 kHz bis 20 kHz, insbesondere 10 kHz, am Wechselrichterausgang ausgebildet. Die Frequenz ist fest voreinstellbar und wird je nach Einsatzzweck und den Anforderungen optimiert.

Die Regeleinheit regelt die Leistungszufuhr an die an den Wechselrichterausgang angeschlossene Induktionsspule in Abhängigkeit von der Eingangsgröße insbesondere durch Variation einer Impulsbreite der durch den Wechselrichter erzeugten Wechselspannung.

Kürzere Impulsbreiten bedeuten bei konstant eingestellter Frequenz geringere Leistungen. Über diese Art der Steuerung ist die Leistungszufuhr unabhängig von der Eingangsspannung an den Gleichrichtereingängen, da lediglich die Impulsbreiten geregelt und über diese Spannungsschwankungen ausgeglichen werden. So werden jedoch nicht nur Spannungsschwankungen im Netz ausgeglichen. Vielmehr sorgt die Ausführung dafür, dass verschiedene Eingangsspannungen, je nach internationalem Standard (beispielsweise 360 V für Italien, 400 V für Europa, 500 V für USA) eingesetzt werden können. Es ist nicht nötig, wie im stand der Technik weitere Transformatoren einzusetzen, um eine Anpassung an die Gegebenheiten zu erreichen. Schwankungen bzw. Unterschiede in der Eingangs- und/oder Zwischenspannung werden automatisch ausgeregelt. Dies führt zu einer größeren Flexibilität und zu einer Universalität der Schaltung, ohne dass der Aufwand der Gesamtschaltung erheblich ansteigt.

Die Schaltung ist insbesondere mit einer in einem vorgegebenen Spannungsbereich variablen Spannung, insbesondere zwischen 360 V und 500 V, betreibbar. Der bevorzugte Spannungsbereich umfasst die in den wichtigsten Industrieländern momentan geltenden Standardwerte.

Insbesondere ist die Schaltung mit 1-Phasen oder Mehr-Phasen Wechselspannung betreibbar.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch die Bereitstellung einer Schrumpfbefestigung für Werkzeuge, umfassend eine Induktionsspule zum Beheizen der Schrumpfbefestigung durch Erzeugung von Wirbelströmen und/oder durch Erzeugung von Ummagnetisierungswärme, und eine der oben beschriebenen Schaltungen.

Die erfindungsgemäße Schaltung hat sich für Schrumpfbefestigungen für Werkzeuge als besonders geeignet erwiesen. In diesem Anwendungsbereich ist eine besonders exakte Zuführung von Wärme an die Schrumpfbefestigung erwünscht, um ein rasches und exaktes Einpassen der Werkzeuge in die Schrumpfbefestigung zu ermöglichen. Außerdem soll eine Zerstörung der Induktionsspule trotz einer an die Grenzlast der Spule heranreichenden zugeführten Leistung durch ein Überschreiten der Maximalbelastbarkeitsgrenze sowie ein Überhitzen der Werkzeugaufnahme (durch die Genauigkeit der Einstellbarkeit der Erhitzungsdauer) verhindert werden.

Die Aufgabe wird zudem gelöst durch ein Verfahren zur Regelung der Leistungszufuhr an eine Induktionsspule, insbesondere an eine Induktionsspule zum Beheizen einer Schrumpfbefestigung für Werkzeuge, umfassend einen Regelungsschritt, bei dem als Eingangsgröße für die Regelung der Leistungszufuhr an die Induktionsspule der der Induktionsspule zugeführte Stromwert verwendet wird.

Durch den Regelungsschritt, bei dem die Leistung durch eine Messung des Ausgangsstromwerts bestimmt wird, wird eine zeitnahe und exakte Steuerung bzw. Regelung erreicht. Die Belastung der Spule kann durch die erhöhte Genauigkeit ohne das Risiko, eine kritische Belastungsgrenze zu überschreiten, wesentlich gesteigert werden.

Die der Induktionsspule zugeführte Leistung kann unter Verwendung des induktiven Widerstands (Impedanz) der Spule und des durch eine Messvorrichtung gemessenen Stromwert bestimmt wird. Auf eine zusätzliche Messung der Spannung kann dagegen verzichtet werden. Dennoch werden bei der Bestimmung der Ist-Leistung durch die Anwendung des Verfahrens Phasenverschiebungen zwischen Strom- und Spannungswerten des in die Spule eingespeisten Stroms implizit berücksichtigt.

Der Induktionsspule wird bevorzugt eine Wechselspannung mit vorgegebener Frequenz, insbesondere mit einer Frequenz von ca. 5 kHz bis 20 kHz, zugeführt.

Die Regelung der Leistungszufuhr an die Induktionsspule wird in einer besonderen Ausführungsform durch Variation einer Impulsbreite der Wechselspannung durchgeführt. Die der Spule zugeführte Leistung kann somit auch bei einer Veränderung der Eingangsgrößen, der physikalischen Eigenschaften der Komponenten oder bei äußeren Einflüssen verlässlich konstant gehalten werden. Außerdem ist das Verfahren für unterschiedlichen Industriestandards entsprechende Spannungswerte verwendbar, beispielsweise für 360 V, 400 V oder 500 V.

Insbesondere wird das Verfahren an einer Schaltung wie oben beschrieben durchgeführt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels. Es zeigen:
1 eine spezielle Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung; und
2 eine entsprechende Schaltung gemäß dem Stand der Technik.
In der 1 ist eine erfindungsgemäße Schaltung 1 zur Steuerung der elektrischen Leistungszufuhr an eine Induktionsspule 2 dargestellt. Die Schaltung ist auf einer Platine implementiert und stellt somit eine Steuerplatine für die Leistungszufuhr zur Spule 2 dar.
Die Induktionsspule 2 dient insbesondere zum Beheizen einer Schrumpfbefestigung für Werkzeuge. Die Induktionsspule 2 erzeugt während des Erwärmungsvorgangs ein elektromagnetisches Wechselfeld, an das die Schrumpfbefestigung angekoppelt ist. Durch die in der Schrumpfbefestigung erzeugten Wirbelströme und/oder durch Ummagnetisierung bei einer aus ferromagnetischem Material bestehenden Schrumpfbefestigung wird Wärme erzeugt, so dass sich eine Werkzeugaufnahme derart ausdehnt, dass das Werkzeug eingeführt werden kann.
Beim Heizvorgang ist erwünscht, der Induktionsspule 2 eine möglichst konstante und, unter Berücksichtigung der Maximalbelastbarkeit der Komponenten, maximale Leistung zuzuführen. Jedenfalls muss zum einen vermieden werden, dass die Maximalbelastbarkeitsgrenze der Induktionsspule 2 überschritten wird, andererseits soll der Spule 2 eine möglichst hohe Leistung zugeführt werden, um den Aufheizvorgang effektiv durchzuführen und ein Überhitzen der der Werkzeugaufnahme zu vermeiden.
Neben der Spule umfasst die Schaltung einen Gleichrichter 3 mit Eingangkontakten 3a, 3b und 3c, über die eine Eingangspannung, beispielsweise ein Drehstrom eingespeist wird.
Ein am Ausgang des Gleichrichters 3 angeschlossener Zwischenkreis 4 umfasst im Wesentlichen eine Kapazität 7, die, je nach der Durchflussrichtung des Stroms durch die Spule 2 be- bzw. entladen wird.
Ein Wechselrichter 5, dessen Eingang mit dem Zwischenkreis 4 verbunden ist, erzeugt eine modulierte, im Wesentlichen rechteckförmige Wechselspannung mit einer Frequenz von ca. 5 kHz bis 20 kHz. Die Frequenz ist einstellbar und kann vom Benutzer vorgegeben werden. Der vom Gleichrichter 3 in den Zwischenkreis 4 eingespeiste Gleichstrom wird über den Ausgang des Zwischenkreises 4 in den Eingang des Wechselrichters 5 eingespeist.
Die vom Wechselrichter 5 erzeugte Wechselspannung liegt an den Ausgangsanschlüssen 5a und 5b des Wechselrichters 5 an. Die Spule 2 ist an diese Anschlüsse 5a und 5b angeschlossen.
Zwischen den Anschlüssen 5a und 5b ist die Spule 2 angeschlossen. Ferner ist in diesem Bereich ein Strommessgerät 6 angeordnet, das den aktuell durch die Spule fließenden Strom misst. Zur Messung des Stroms A₂ kann jede geeignete Strommessvorrichtung 6 verwendet werden. Bei der Strommessung gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch zu beachten, dass – im Gegensatz zur Strom/Spannungsmessung im Zwischenkreis 4, vgl. 2 – wesentlich höhere Ströme auftreten. In der Spitze können beispielsweise bis zu 400 Ampere gegenüber 25 Ampere im Zwischenkreis 4 anfallen, so dass bei der erfindungsgemäßen Lösung im Messbereich entsprechend dimensionierte Komponenten, beispielsweise Wandlermodule, eingesetzt werden müssen.
Andererseits kann auf eine zusätzliche Spannungsmessung verzichtet werden, da die Leistung aus dem Strom und der Impedanz des Systems bestimmt werden kann.
Ferner wird bei der erfindungsgemäßen Leistungsmessung die Phasenverschiebung zwischen an der Spule anliegender Spannung und durchfließendem Strom implizit berücksichtigt, so dass die Genauigkeit der Messung der Ist-Leistung gegenüber dem Stand der Technik signifikant erhöht wird.
Die gemessenen bzw. aus den Messwerten bestimmten Ist-Werte des Stroms bzw. der Leistung werden von einer Regeleinheit (nicht dargestellt) als Eingangsgröße empfangen. Die Regelung kann beispielsweise auf Basis eines Ist-Soll-Vergleichs einer für die Spule 2 bestimmten, eingestellten Soll-Leistung mit einer aus dem gemessenen Stromwert abgeleiteten Ist-Leistung durchgeführt werden. Nach dem Ist-Soll-Vergleich mit einer vorgegebenen Größe wird die Leistungszufuhr vom Wandler 5 an die Spule 2 bei Bedarf nachgeregelt.
Die Regeleinheit kann an die Schaltung 1 angeschlossen oder in die Schaltung 1 integriert sein.
Durch die erfindungsgemäße Schaltung 1 wird die Regelung genauer und wirkungsvoller, da bei der Messung der Eingangsgrößen im Zwischenkreis 4 die in Folge der Impedanz der Spule 2 auftretenden Phasenverschiebungen nicht berücksichtigt werden.
Die Regeleinheit regelt die zugeführte Leistung im Ausführungsbeispiel an Hand einer Variation der Impulsbreite des Ausgangssignals des Wechselrichters 5 nach. Eine größere Impulsbreite bedeutet eine höhere zugeführte Leistung. Da die Regeleinheit stets so nachregelt, dass Spannungs- und Stromschwankungen, die den Wandlereingang erreichen, ausgeregelt werden. Somit ist auch die Ausgangsleistung am Wandler von der Höhe der Eingangsspannung am Gleichrichter 3 innerhalb eines bestimmten Spannungsbereichs, der im besten Fall sämtliche internationale Standardspannungen umfasst, unabhängig. Auf diese Weise ist die Schaltung ohne Modifikationen innerhalb der internationalen Standards einsetzbar.
Auf diese Weise wird die aus dem Stand der Technik bekannte Schaltung, vgl. 2, durch einen geringeren Bedarf an Bauteilen vereinfacht. Ferner wird die Genauigkeit der Regelung erhöht.
Bei einer höheren Genauigkeit der Regelung kann jedoch die Baueinheit mit Komponenten betrieben werden, deren Leistungsfähigkeit nahezu voll ausgenützt werden kann. Das Risiko einer Überlastung der Spule 2 wird durch die zeitnahe und genaue Regelung verringert. Außerdem müssen, insbesondere durch die Berücksichtigung der Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom, keine signifikanten Abweichungen zwischen real auftretenden Leistungsspitzen und den, beispielsweise im Zwischenkreis 4 gemessenen Leistungen, erwartet werden. Aufgrund dieser Erhöhung der Spulenbelastung kann, im Vergleich zum Stand der Technik, eine deutlich höhere Last an die Spule angelegt sowie ein Überhitzen der Werkzeugaufnahme vermieden werden.

Claims

Schaltung (1) zur Steuerung der Zufuhr elektrischer Leistung an eine Induktionsspule (2), insbesondere an eine Induktionsspule (2) zum Beheizen einer Schrumpfbefestigung für Werkzeuge, umfassend einen Gleichrichter (3) mit einem Eingang (3a, 3b, 3c) zur Einspeisung einer Eingangsleistung und mit einem Gleichrichterausgang, einen Wechselrichter (5) zur Ausgabe einer Wechselspannung mit einem Eingang und einem Wechselrichterausgang (5a, 5b) zum Anschluss der Induktionsspule (2), einen Zwischenkreis (4) zur Verbindung des Gleichrichters (3) mit dem Wechselrichter (5), und eine Regeleinheit zur Regelung der Leistungszufuhr an die Induktionsspule (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung (1) eine Messvorrichtung (6) zur Messung eines Stromwerts (A₂) als Eingangsgröße für die Regeleinheit aufweist, wobei die Messvorrichtung (6) an der Ausgangsseite des Wechselrichters (5) angeschlossen ist.
Schaltung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkreis (4) eine Kapazität umfasst.
Schaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (5) zur Erzeugung einer Wechselspannung mit vorgegebener Frequenz, insbesondere mit einer Frequenz von 5 kHz bis 20 kHz, insbesondere 10 kHz, am Wechselrichterausgang (5a, 5b) ausgebildet ist.
Schaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit die Leistungszufuhr an die an den Wechselrichterausgang (5a, 5b) angeschlossene Induktionsspule (2) in Abhängigkeit von der Eingangsgröße durch Variation einer Impulsbreite der durch den Wechselrichter (5) erzeugten Wechselspannung regelt.
Schaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung (1) mit einer in einem vorgegebenen Spannungsbereich variablen Spannung, insbesondere zwischen 360 V und 500 V, betreibbar ist.
Schaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung (1) mit Ein-Phasen- oder Mehr-Phasen-Wechselstrom, insbesondere in einem Spannungsbereich zwischen 360 V und 500 V, betreibbar ist.
Schrumpfbefestigung für Werkzeuge, umfassend eine Induktionsspule (2) zum Beheizen der Schrumpfbefestigung durch Erzeugung von Wirbelströmen und/oder durch Erzeugung von Ummagnetisierungswärme, und eine Schaltung nach einem der vorher gehenden Ansprüche.
Verfahren zur Regelung der Leistungszufuhr an eine Induktionsspule (2), insbesondere an eine Induktionsspule (2) zum Beheizen einer Schrumpfbefestigung für Werkzeuge, umfassend einen Regelungsschritt, bei dem als Eingangsgröße für die Regelung der Leistungszufuhr an die Induktionsspule (2) der der Induktionsspule (2) zugeführte Stromwert (A₂) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die der Induktionsspule (2) zugeführte Leistung unter Verwendung des induktiven Widerstands der Spule (2) und des durch eine Messvorrichtung (6) gemessenen Stromwert (A₂) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktionsspule (2) eine Wechselspannung mit vorgegebener Frequenz, insbesondere mit einer Frequenz von 5 kHz bis 20 kHz, insbesondere 10 kHz, zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Leistungszufuhr an die Induktionsspule (2) durch Variation einer Impulsbreite der Wechselspannung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren an einer Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchgeführt wird.