DE19956155B4

DE19956155B4 - Machine tool with an electromagnet for attachment to a ferromagnetic workpiece

Info

Publication number: DE19956155B4
Application number: DE1999156155
Authority: DE
Inventors: Christof Kress; Martin Beichter
Original assignee: C&E Fein GmbH and Co
Current assignee: C&E Fein GmbH and Co
Priority date: 1999-11-23
Filing date: 1999-11-23
Publication date: 2011-12-01
Anticipated expiration: 2019-11-24
Also published as: DE50015540D1; EP1103350A2; EP1103350A3; DE19956155A1; EP1103350B1

Abstract

Werkzeugmaschine mit einem Elektromagneten (30) zur Befestigung an einem ferromagnetischen Werkstück, mit einer Schalteinrichtung (S) mit mindestens zwei Schaltzuständen, einem Arbeitszustand, in dem der Elektromagnet (30) und eine Antriebseinrichtung (42) der Werkzeugmaschine (40, 50, 60) aktiviert sind, und einem Haltezustand, in dem der Elektromagnet (30), nicht jedoch die Antriebseinrichtung (42) aktiviert ist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (18, 19, 64, 76, 78, 86) vorgesehen sind, durch die der Strom des Elektromagneten (30) im Haltezustand gegenüber dem Strom des Elektromagneten (30) im Arbeitszustand reduziert ist.Machine tool with an electromagnet (30) for attachment to a ferromagnetic workpiece, with a switching device (S) with at least two switching states, a working state in which the electromagnet (30) and a drive device (42) of the machine tool (40, 50, 60) are activated, and a holding state in which the electromagnet (30) but not the drive device (42) is activated, characterized in that means (18, 19, 64, 76, 78, 86) are provided through which the current of the electromagnet (30) in the holding state is reduced compared to the current of the electromagnet (30) in the working state.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einem Elektromagneten zur Befestigung an einem ferromagnetischen Werkstück, mit einer Schalteinrichtung mit mindestens zwei Schaltzuständen, einem Arbeitszustand, in dem der Elektromagnet und eine Antriebseinrichtung der Werkzeugmaschine aktiviert sind, und einem Haltezustand, in dem der Elektromagnet, nicht jedoch die Antriebseinrichtung, aktiviert ist.The invention relates to a machine tool with an electromagnet for attachment to a ferromagnetic workpiece, with a switching device having at least two switching states, a working state in which the electromagnet and a drive device of the machine tool are activated, and a holding state in which the electromagnet, but not the Drive device is activated.

Eine derartige Werkzeugmaschine ist aus der DE 31 00 933 C2 bekannt.Such a machine tool is from the DE 31 00 933 C2 known.

Bei solchen Werkzeugmaschinen handelt es sich in der Regel um Elektrowerkzeuge, insbesondere Bohrmaschinen, die mit Hilfe eines Magnetständers an dem zu bearbeitenden Werkstück aus ferromagnetischem Material befestigt werden können. Solche Werkzeugmaschinen werden beispielsweise bei Arbeiten an Stromspannungsmasten, im Stahlbau, beim Arbeiten an Trägern usw. eingesetzt, z. B. um Bohrungen zu erzeugen, bei denen mit hohem Drehmoment gearbeitet werden muß.In such machine tools are usually to power tools, in particular drills, which can be fixed by means of a magnetic stator to the workpiece to be machined from ferromagnetic material. Such machine tools are used, for example, when working on power pylons, in steel construction, when working on carriers, etc., for. B. to produce holes in which work must be done with high torque.

Die eingangs erwähnte Werkzeugmaschine weist eine Grundplatte auf, in der eine elektromagnetische Spule zur Befestigung eines Bohrständers bei Erregung der Spule an dem Werkstück vorgesehen ist. Die Spule wird über eine Schaltanordnung angesteuert, wobei auf den magnetischen Fluß der Spule ansprechende, die Stromzufuhr zur Werkzeugmaschine beim Fehlen einer vorgegebenen magnetischen Flußdichte unterbrechende Schalter vorgesehen sind.The machine tool mentioned above has a base plate in which an electromagnetic coil is provided for fastening a drill stand when the coil is excited on the workpiece. The coil is driven via a switching arrangement, responsive to the magnetic flux of the coil, the power supply to the machine tool in the absence of a predetermined magnetic flux density interrupting switches are provided.

Durch eine derartige Sicherheitseinrichtung läßt sich zwar vermeiden, daß der Bearbeitungsvorgang des Werkstückes beginnt, bevor der Elektromagnet aktiviert ist, jedoch hat sich gezeigt, daß sich der Elektromagnet bei längerem Arbeiten stark erwärmen kann, insbesondere, wenn bei der Durchführung einer Vielzahl von Bearbeitungsvorgängen der Elektromagnet ständig eingeschaltet bleibt, da die Werkzeugmaschine zwischen den einzelnen Bearbeitungsvorgängen nicht oder nur mit großem Aufwand abgenommen bzw. entfernt werden kann. Sofern eine größere Anzahl von Bearbeitungsvorgängen notwendig ist, verbleiben derartige Werkzeugmaschinen häufig sogar mehrere Tage oder Wochen an einem Werkstück, wobei der Elektromagnet während dieser Zeit ständig eingeschaltet bleiben muß, um die Fixierung am Werkstück zu gewährleisten. Dies ist mit einem erheblichen Energieverbrauch verbunden.By such a safety device can indeed avoid that the machining process of the workpiece begins before the solenoid is activated, however, it has been found that the electromagnet can heat up significantly during prolonged work, especially when in the implementation of a variety of machining operations of the solenoid constantly remains switched on because the machine tool between the individual processing operations can not be removed or removed only with great effort. If a larger number of machining operations is necessary, such machine tools often remain even several days or weeks on a workpiece, the electromagnet must remain constantly turned on during this time to ensure the fixation on the workpiece. This is associated with a significant energy consumption.

Aus der DE 35 43 143 C2 ist ferner eine Werkzeugmaschine mit einem Elektromagneten und einer Schalteinrichtung mit zwei Schaltzuständen bekannt, wobei ein Ausschalten erst dann ermöglicht ist, wenn der zuvor ausgeschaltete Elektromotor ausgelaufen ist.From the DE 35 43 143 C2 Furthermore, a machine tool with an electromagnet and a switching device with two switching states is known, wherein switching off is only possible when the previously switched off electric motor has expired.

Auch hierbei treten die oben beschriebenen Nachteile auf.Again, the disadvantages described above occur.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, wobei insbesondere einer übermäßigen Erwärmung des Elektromagneten entgegengewirkt werden soll und der Energieverbrauch möglichst reduziert werden soll.The invention has for its object to avoid the disadvantages of the prior art, in particular, an excessive heating of the electromagnet should be counteracted and the energy consumption should be reduced as possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Werkzeugmaschine gemäß der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß Mittel vorgesehen sind, durch die der magnetische Fluß des Elektromagneten im Haltezustand gegenüber dem magnetischen Fluß des Elektromagneten im Arbeitszustand reduziert ist.This object is achieved in a machine tool according to the aforementioned type in that means are provided by which the magnetic flux of the electromagnet is reduced in the holding state against the magnetic flux of the electromagnet in the working state.

Durch die Reduzierung des magnetischen Flusses im Haltezustand wird der Energieverbrauch reduziert und gleichzeitig einer Erwärmung des Elektromagneten entgegengewirkt.By reducing the magnetic flux in the holding state of the energy consumption is reduced while counteracting a heating of the electromagnet.

Es hat sich gezeigt, daß selbst bei reduziertem Stromfluß durch den Elektromagneten die Haltekraft völlig ausreicht, um eine sichere Positionierung der Werkzeugmaschine am Werkstück insbesondere bei Arbeitsunterbrechungen zu gewährleisten. Das volle Haltemoment des Elektromagneten muß lediglich im Arbeitszustand zur Verfügung stehen.It has been found that even with a reduced current flow through the electromagnet, the holding force is completely sufficient to ensure a secure positioning of the machine tool on the workpiece, especially at work interruptions. The full holding torque of the electromagnet must be available only in working condition.

Selbst bei reduziertem Stromfluß durch den Elektromagneten wird infolge der Magnetisierungskennlinie nur ein relativ geringer Rückgang der Haltekraft verzeichnet.Even with reduced current flow through the electromagnet only a relatively small decrease in the holding force is recorded due to the magnetization characteristic.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der Elektromagnet aus einer Wechselspannungsquelle im Haltezustand über einen Einweggleichrichter gespeist, während der Elektromagnet im Arbeitszustand über einen Zweiweggleichrichter gespeist ist.In an advantageous embodiment of the invention, the electromagnet is fed from an AC voltage source in the hold state via a half-wave rectifier, while the electromagnet is energized in the working state via a full-wave rectifier.

Infolge der Induktivität des Elektromagneten wird der Strom durch den Elektromagneten, selbst bei Verwendung eines Einweggleichrichters, zu keinem Zeitpunkt zu Null.As a result of the inductance of the electromagnet, the current through the electromagnet, even when using a half-wave rectifier, at no time to zero.

Auf diese Weise wird die Stromreduzierung durch den Elektromagneten mit besonders einfachen Mitteln erreicht, wobei ein einfacher Schalter in der Regel ausreichend ist, um eine Umschaltung zwischen Einweg- und Zweiweggleichrichtung zu ermöglichen.In this way, the current reduction is achieved by the electromagnet with particularly simple means, with a simple switch is usually sufficient to allow a switch between one-way and two-way rectification.

Auf diese Weise wird der Elektromagnet im Haltezustand lediglich mit einer Halbwelle der gleichgerichteten Wechselspannung angesteuert, während im Arbeitszustand über den Zweiweggleichrichter beide Halbwellen genutzt werden, um den Elektromagneten mit pulsierender Gleichspannung zu versorgen. In this way, the electromagnet in the hold state is driven only with a half-wave of the rectified AC voltage, while in the working state on the full-wave rectifier both half-waves are used to supply the electromagnet with pulsating DC voltage.

Es hat sich gezeigt, daß infolge der Hysterese des Elektromagneten trotz der Reduzierung der Effektivspannung noch ca. 75% an Haltekraft zur Verfügung stehen.It has been shown that, due to the hysteresis of the electromagnet, despite the reduction of the effective voltage, approximately 75% of the holding force is still available.

Dies ist völlig ausreichend, um die Werkzeugmaschine an dem zu bearbeitenden Werkstück zu befestigen und ausreichend präzise zu positionieren. Erst bei der tatsächlichen Bearbeitung des Werkstückes im Arbeitszustand wird die zweite Halbwelle genutzt, um während dieser Zeit die volle Haltekraft als Sicherheitsreserve aufzubringen.This is quite sufficient to attach the machine tool to the workpiece to be machined and to position sufficiently precise. Only in the actual processing of the workpiece in the working state, the second half-wave is used to apply the full holding power as a safety reserve during this time.

Bei dieser Ausführung ist der Gleichrichter zweckmäßigerweise als Brückengleichrichter ausgebildet, wobei der Elektromagnet zwischen dem Pluspol und dem Minuspol des Brückengleichrichters angeschlossen ist und in einem Zweig des Brückengleichrichters ein Schalter zur Umschaltung zwischen Arbeitsstellung und Haltestellung vorgesehen ist.In this embodiment, the rectifier is expediently designed as a bridge rectifier, wherein the electromagnet is connected between the positive pole and the negative pole of the bridge rectifier and in a branch of the bridge rectifier, a switch for switching between working position and holding position is provided.

Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist der Elektromagnet aus einer Wechselspannungsquelle über einen Brückengleichrichter gespeist, wobei dem Brückengleichrichter eingangsseitig eine Diode vorgeschaltet ist und ein Schalter zur Überbrückung der Diode im Arbeitszustand vorgesehen ist.According to a further embodiment of the invention, the electromagnet is fed from an AC voltage source via a bridge rectifier, wherein the bridge rectifier on the input side, a diode is connected upstream and a switch for bridging the diode is provided in the working state.

Eine solche Ausführung ist vorteilhaft, wenn ein Brückengleichrichter als Komplettbauteil verwendet wird, so daß die Einfügung eines Schalters zur Umschaltung zwischen Arbeitsstellung und Haltestellung in einen Zweig des Brückengleichrichters nicht möglich ist. In diesem Fall kann durch Vorschaltung der Diode nur eine Halbwelle genutzt werden, während bei der Überbrückung der Diode beide Halbwellen genutzt werden.Such a design is advantageous when a bridge rectifier is used as a complete component, so that the insertion of a switch for switching between working position and holding position in a branch of the bridge rectifier is not possible. In this case, only one half-wave can be used by connecting the diode, while both half-waves are used in bridging the diode.

Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung besteht der Elektromagnet aus einer Mehrzahl von Einzelmagneten, wobei im Haltezustand nur ein Teil der Einzelmagnete mit Spannung beaufschlagt ist, der kleiner als die Mehrzahl der Einzelmagnete ist, die im Arbeitszustand mit Spannung beaufschlagt sind.According to a further embodiment of the invention, the electromagnet consists of a plurality of individual magnets, wherein in the holding state, only a portion of the individual magnets is subjected to voltage which is smaller than the plurality of individual magnets, which are acted upon in the working state with voltage.

Auch auf diese Weise läßt sich eine Reduzierung der Haltekraft und des Stromverbrauches im Haltezustand erreichen, indem z. B. in diesem Zustand nur ein einziger von zwei Einzelmagneten bestromt wird.In this way, a reduction of the holding force and the power consumption in the hold state can be achieved by z. B. in this state, only a single one of two individual magnets is energized.

Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung des Stroms durch den Elektromagneten im Haltezustand besteht darin, den Elektromagneten im Haltezustand lediglich über einen Vorwiderstand mit Spannung zu beaufschlagen.Another way to reduce the current through the electromagnet in the holding state is to apply the electromagnet in the hold state only via a series resistor with voltage.

Dagegen kann der Vorwiderstand im Arbeitszustand überbrückt werden.In contrast, the series resistor can be bypassed in the working state.

Schließlich kann gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ein elektrisches oder elektronisches Steuerelement vorgesehen sein, über das der Elektromagnet im Haltezustand mit einem reduzierten Strom betrieben wird.Finally, according to a further embodiment of the invention, an electrical or electronic control element can be provided, via which the electromagnet is operated in the holding state with a reduced current.

Hierzu sind zahlreiche elektrische oder elektronische Steuerelemente, z. B. geschaltete Dioden, Transistorschalter oder dergleichen denkbar.For this purpose, numerous electrical or electronic controls, eg. B. switched diodes, transistor switch or the like conceivable.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained not only in the particular combination given, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings. Show it:

1 eine erste Schaltung zur erfindungsgemäßen Ansteuerung eines Elektromagneten, anhand derer das Prinzip der Erfindung verdeutlicht wird; 1 a first circuit for driving an electromagnet according to the invention, based on which the principle of the invention is illustrated;

2 die Schaltung einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine in Prinzipdarstellung; 2 the circuit of a machine tool according to the invention in a schematic representation;

3 eine abgewandelte Ausführung einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine; 3 a modified embodiment of a machine tool according to the invention;

4 eine weitere Abwandlung einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine und 4 a further modification of a machine tool according to the invention and

5, 6 zwei weitere Prinzipschaltungen von abgewandelten Ausführungen der Erfindung. 5 . 6 two further principle circuits of modified embodiments of the invention.

In 1 ist eine Schaltung für einen erfindungsgemäßen Elektromagneten zur Befestigung einer Werkzeugmaschine an einem ferromagnetischen Werkstück insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet.In 1 is a circuit for an electromagnet according to the invention for attaching a machine tool to a ferromagnetic workpiece as a whole with the numeral 10 designated.

Der Elektromagnet 30 ist über einen Brückengleichrichter 20 aus einer Wechselspannungsquelle 12, 14 gespeist.The electromagnet 30 is via a bridge rectifier 20 from an AC source 12 . 14 fed.

Der Brückengleichrichter 20 weist vier Dioden 22, 24, 26, 28 auf, die in bekannter Weise zu der Brückengleichrichterschaltung 20 zusammengeschaltet sind. Der Elektromagnet 30 ist mit seinen beiden Enden zwischen dem Minuspol 32 und dem Pluspol 34 des Brückengleichrichters 20 angeschlossen. Während der eine Wechselstromanschluß des Brückengleichrichters 20 unmittelbar mit dem Speisespannungspol 14 verbunden ist, ist der andere Wechselstromanschluß des Brückengleichrichters 20 über einen Ein-/Ausschalter 16 mit dem Speisespannungspol 12 verbunden. Während der andere Anschluß des Ein-/Ausschalters 16 unmittelbar mit der Anode der Diode 26 verbunden ist, ist die zum Minuspol 32 des Brückengleichrichters 20 führende Diode 22 über einen weiteren Ein-/Ausschalter 18 mit dem Ein-/Ausschalter 16 verbunden. Beide Schalter 16, 18 bilden zusammen eine Schalteinrichtung, die mit dem Buchstaben S bezeichnet ist. The bridge rectifier 20 has four diodes 22 . 24 . 26 . 28 auf, in a known manner to the bridge rectifier circuit 20 are interconnected. The electromagnet 30 is with its two ends between the negative pole 32 and the positive pole 34 of the bridge rectifier 20 connected. During the one AC connection of the bridge rectifier 20 directly to the supply voltage pole 14 is the other ac connection of the bridge rectifier 20 via an on / off switch 16 with the supply voltage pole 12 connected. While the other connection of the on / off switch 16 directly to the anode of the diode 26 is connected to the negative pole 32 of the bridge rectifier 20 leading diode 22 via another on / off switch 18 with the on / off switch 16 connected. Both switches 16 . 18 together form a switching device, which is designated by the letter S.

Die Schaltung 10 funktioniert nun folgendermaßen:
Die Schalteinrichtung S besitzt insgesamt drei Schaltzustände, die durch die Stellungen der Schalter 16, 18 bedingt sind. Ein erster Schaltzustand der Schalteinrichtung S ist der Auszustand, der dann vorliegt, wenn der Schalter 16 in der Stellung AUS ist, so daß der Brückengleichrichter 20 und der Elektromagnet 30 stromlos sind. Ein zweiter Schaltzustand der Schalteinrichtung S ist der Haltezustand, der vorliegt, wenn der Schalter 16 in der Stellung EIN ist und der Schalter 18 in der Stellung AUS ist. In diesem Fall besteht eine Verbindung zwischen dem Speisespannungspol 12 über den Schalter 16, die Diode 26, den Elektromagneten 30 und die Diode 24 zum Speisespannungspol 14. Es handelt sich in diesem Fall um eine Einweggleichrichtung, d. h. daß nur eine Halbwelle der Wechselspannung genutzt wird.The circuit 10 works like this:
The switching device S has a total of three switching states, by the positions of the switch 16 . 18 are conditional. A first switching state of the switching device S is the off state, which is present when the switch 16 in the OFF position, so that the bridge rectifier 20 and the electromagnet 30 are de-energized. A second switching state of the switching device S is the holding state that exists when the switch 16 in the ON position and the switch 18 in the OFF position. In this case there is a connection between the supply voltage pole 12 over the switch 16 , the diode 26 , the electromagnet 30 and the diode 24 to the supply voltage pole 14 , It is in this case a one-way rectification, ie that only a half-wave of the AC voltage is used.

Ein dritter Schaltzustand der Schalteinrichtung S ist der Arbeitszustand, der sich ergibt, wenn beide Schalter 16, 18 geschlossen sind. In diesem Fall wird auch die Diode 22 des Brückengleichrichters 20 mit Spannung versorgt, so daß ein weiterer Zweig des Brückengleichrichters 20 mit Strom versorgt ist, der durch den Weg über die Schalter 16, 18, die Diode 22, den Elektromagneten 30 und die Diode 28 gegeben ist, so daß der Brückengleichrichter 20 nunmehr vollständig genutzt wird und der Elektromagnet 30 aus einem Zweiweggleichrichter gespeist wird, d. h. daß beide Halbwellen der Speisespannung genutzt werden.A third switching state of the switching device S is the working state that results when both switches 16 . 18 are closed. In this case, the diode also becomes 22 of the bridge rectifier 20 energized so that another branch of the bridge rectifier 20 is powered by the way through the switch 16 . 18 , the diode 22 , the electromagnet 30 and the diode 28 is given, so that the bridge rectifier 20 now fully used and the electromagnet 30 is fed from a full-wave rectifier, ie that both half-waves of the supply voltage are used.

Es versteht sich, daß der Schalter 18 natürlich auch in einem anderen Zweig des Brückengleichrichters 20 eingebaut sein kann.It is understood that the switch 18 of course in another branch of the bridge rectifier 20 can be installed.

Eine derartige Schaltung 10 kann für eine Werkzeugmaschine genutzt werden, die mit einem Magnetfuß an einem ferromagnetischen Werkstück (nicht dargestellt) gehalten werden soll. In dem Magnetfuß befindet sich der Elektromagnet 30 in oberflächennaher Anordnung, so daß bei Strom durch den Elektromagneten 30 die Werkzeugmaschine mit ihrem Magnetfuß an ein ferromagnetisches Werkstück angezogen wird, um so die Werkzeugmaschine zu positionieren und in der Arbeitsposition festzuhalten.Such a circuit 10 can be used for a machine tool, which is to be held with a magnetic base on a ferromagnetic workpiece (not shown). In the magnetic base is the electromagnet 30 in a near-surface arrangement, so that when current through the electromagnet 30 the machine tool is attracted with its magnetic base to a ferromagnetic workpiece, so as to position the machine tool and hold in the working position.

Obwohl es grundsätzlich vorteilhaft ist, wenn die Werkzeugmaschine als Elektrowerkzeug ausgeführt ist, besteht auch die Möglichkeit, eine solche Werkzeugmaschine auch mit einem anderen Antrieb, z. B. mit einem Druckluftantrieb auszustatten.Although it is basically advantageous if the machine tool is designed as a power tool, it is also possible, such a machine tool with another drive, for. B. equipped with a pneumatic drive.

Die erfindungsgemäße Schaltung 10 hat nun den Vorteil, daß der Stromverbrauch des Elektromagneten 30 im Haltezustand gegenüber dem Stromverbrauch des Elektromagneten 30 im Arbeitszustand um etwa 50% reduziert ist, da im Haltezustand lediglich eine Halbwelle der Wechselstromspannung genutzt wird, während im Arbeitszustand beide Halbwellen genutzt werden. Dies führt zu einer deutlich geringeren Erwärmung des Elektromagneten 30, was sich insbesondere im Dauerbetrieb bemerkbar macht. Gleichfalls ergibt sich eine drastische Reduzierung des Energieverbrauches, da der Stromverbrauch im Haltezustand um etwa 50% reduziert ist. Dennoch ergibt sich selbst im Haltezustand infolge der Magnetisierungskurve des Kernmaterials des Elektromagneten 30 eine Haltekraft von etwa 75% der Haltekraft des Elektromagneten 30 im Arbeitszustand. Dieser Wert im Haltezustand reicht völlig aus, um die betreffende Werkzeugmaschine vor einem Arbeitsvorgang am Werkstück genau zu positionieren bzw. zwischen verschiedenen Arbeitsvorgängen am Werkstück festzuhalten. Erst während des Bearbeitungsvorgangs selbst ist der volle magnetische Fluß des Elektromagneten 30 notwendig, um eine ausreichende Sicherheitsreserve gegen ein Lösen vom Werkstück oder gegen ein Verrutschen infolge der Bearbeitungskräfte zur Verfügung zu haben.The circuit according to the invention 10 now has the advantage that the power consumption of the electromagnet 30 in the holding state against the power consumption of the electromagnet 30 is reduced by about 50% in the working state, since only one half-wave of the AC voltage is used in the holding state, while both half-waves are used in the working state. This leads to a significantly lower heating of the electromagnet 30 , which is particularly noticeable in continuous operation. Likewise, there is a drastic reduction in energy consumption, since the power consumption in the hold state is reduced by about 50%. Nevertheless, even in the hold state, due to the magnetization curve of the core material of the electromagnet 30 a holding force of about 75% of the holding force of the electromagnet 30 in working condition. This value in the hold state is sufficient to accurately position the machine tool in question before a work operation on the workpiece or hold between different operations on the workpiece. Only during the machining process itself is the full magnetic flux of the electromagnet 30 necessary in order to have a sufficient safety reserve against a release from the workpiece or against slipping due to the machining forces available.

In den 2 bis 4 ist nunmehr die praktische Anwendung einer derartigen Schaltung für eine Werkzeugmaschine 40, 50 bzw. 60 dargestellt.In the 2 to 4 is now the practical application of such a circuit for a machine tool 40 . 50 respectively. 60 shown.

Dabei werden für entsprechende Teile entsprechende Bezugsziffern verwendet.Corresponding reference numerals are used for corresponding parts.

Bei den Werkzeugmaschinen 40, 50 und 60 handelt es sich um Bohrmaschinen, die mit einem Magnetfuß ausgestattet sind, mittels dessen die Bohrmaschine bei Erregung eines Elektromagneten an einem Werkstück festlegbar ist.In the machine tools 40 . 50 and 60 These are drills which are equipped with a magnetic base by means of which the drill can be fixed to a workpiece when an electromagnet is energized.

Die Werkzeugmaschine 40 besitzt eine Antriebswelle, die mittels eines Universalmotors angetrieben wird, der in 2 mit der Bezugsziffer 42 angedeutet ist.The machine tool 40 has a drive shaft which is driven by means of a universal motor, which in 2 with the reference number 42 is indicated.

Zur Steuerung der Schaltung ist wiederum eine Schalteinrichtung S vorgesehen, die einen zweipoligen Hauptschalter 16, 17 und einen Motorschalter 18 umfaßt. Der zweipolige Hauptschalter 16, 17 ist an die beiden Speisespannungspole 12, 14 über einen Netzstecker anschließbar. For controlling the circuit, in turn, a switching device S is provided which is a two-pole main switch 16 . 17 and a motor switch 18 includes. The bipolar main switch 16 . 17 is to the two supply voltage poles 12 . 14 can be connected via a mains plug.

Die beiden Ausgänge des zweipoligen Hauptschalters 16, 17 sind wiederum mit einem Brückengleichrichter 20 verbunden, zwischen dessen Minuspol 32 und Pluspol 34 ein Elektromagnet 30 angeschlossen ist. Der Brückengleichrichter 20 besteht wiederum aus vier Dioden 22, 24, 26, 28, die in bekannter Weise, wie in 1 erläutert, angeschlossen sind. Dabei ist die Diode 22 an den Ausgang des Motorschalters 18 angeschlossen, der als Ein-/Ausschalter ausgebildet ist. An den Ausgang des Motorschalters 18 ist ferner der Universalmotor 42 angeschlossen, der über eine Drehzahlsteuerung 44 und den zweiten Pol 17 des Hauptschalters 16, 17 mit dem anderen Pol 14 der Speisespannungsquelle verbunden ist.The two outputs of the two-pole main switch 16 . 17 are again with a bridge rectifier 20 connected, between its negative pole 32 and positive pole 34 an electromagnet 30 connected. The bridge rectifier 20 again consists of four diodes 22 . 24 . 26 . 28 which, in a known manner, as in 1 explained, are connected. Here is the diode 22 to the output of the engine switch 18 connected, which is designed as an on / off switch. To the output of the engine switch 18 is also the universal motor 42 connected, via a speed control 44 and the second pole 17 of the main switch 16 . 17 with the other pole 14 the supply voltage source is connected.

Der Motorschalter 18 dient zum Ein-/Ausschalten des Motors 42, wobei gleichzeitig hiermit die Umschaltung des Elektromagneten 30 zwischen Haltezustand und Arbeitszustand erfolgt.The engine switch 18 used to turn on / off the motor 42 , whereby at the same time hereby the switching of the electromagnet 30 between holding state and working state.

Eine weitere Abwandlung der Werkzeugmaschine 40 gemäß 2 ist in 3 dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 50 bezeichnet. Der einzige Unterschied zu der Ausführung gemäß 2 besteht darin, daß anstelle eines einpoligen Motorschalters 18 nunmehr ein zweipoliger Motorschalter 18, 19 vorgesehen ist. Während der erste Pol 18 des Motorschalters 18, 19 den Motor 42 über den Pol 16 des Hauptschalters 16, 17 mit dem ersten Pol 12 der Wechselspannungsquelle verbindet, verbindet der zweite Pol 19 des Motorschalters, der mit dem Pol 18 des Motorschalters zur gemeinsamen Betätigung gekoppelt ist, die Kathode der Diode 22 über den ersten Pol 16 des Hauptschalters 16, 17 mit dem Pol 12 der Wechselspannungsquelle.Another modification of the machine tool 40 according to 2 is in 3 represented and in total with the numeral 50 designated. The only difference to the execution according to 2 is that instead of a single-pole motor switch 18 now a two-pole motor switch 18 . 19 is provided. During the first pole 18 of the engine switch 18 . 19 the engine 42 over the pole 16 of the main switch 16 . 17 with the first pole 12 connects the AC voltage source, the second pole connects 19 of the engine switch, with the pole 18 the motor switch is coupled for common actuation, the cathode of the diode 22 over the first pole 16 of the main switch 16 . 17 with the pole 12 the AC voltage source.

Im übrigen sind Aufbau und Funktionsweise der Werkzeugmaschine 50 vollständig identisch mit derjenigen der Werkzeugmaschine 40 gemäß 2.Incidentally, structure and operation of the machine tool 50 completely identical to that of the machine tool 40 according to 2 ,

Eine weitere Abwandlung der zuvor anhand von 3 beschriebenen Werkzeugmaschine 50 ist in 4 dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 60 bezeichnet. Im Unterschied zu der Ausführung gemäß 3 besteht hierbei der Brückengleichrichter 62 nicht aus vier Einzeldioden, sondern ist als ein Komplettbauteil ausgebildet. Wiederum ist der Elektromagnet 30 zwischen dem Pluspol 34 und dem Minuspol 32 des Brückengleichrichters 62 angeschlossen. Der Brückengleichrichter 62 liegt mit einem Wechselstromeingang am Ausgang des zweiten Pols 17 des Hauptschalters 16, 17, der mit dem Pol 14 der Netzspannung verbunden ist, während der andere Wechselstromeingang des Brückengleichrichters 62 über den Pol 16 des Hauptschalters 16, 17 und eine Diode 64 an den anderen Pol 12 der Netzspannung angeschlossen ist. Zur Ein- und Ausschaltung des Motors 42, der über die Drehzahlsteuerung 44 über den zweiten Pol 17 des Hauptschalters 16, 17 an den Pol 14 der Netzspannung angeschlossen ist, dient ein zweipoliger Motorschalter 18, 19. Der Motor 42 ist über den ersten Pol 18 des Motorschalters an den Ausgang des ersten Pols 16 des Hauptschalters 16, 17 angeschlossen. Der zweite Pol 19 des Motorschalters ist eingangsseitig mit dem ersten Pol 18 verbunden und ausgangsseitig an die Kathode der Diode 64 angeschlossen, die mit der Eingangsseite des Brückengleichrichters 62 verbunden ist.Another modification of the previously based on 3 described machine tool 50 is in 4 represented and in total with the numeral 60 designated. Unlike the version according to 3 this is the bridge rectifier 62 not four individual diodes, but is designed as a complete component. Again, the electromagnet is 30 between the positive pole 34 and the negative pole 32 of the bridge rectifier 62 connected. The bridge rectifier 62 is connected to an AC input at the output of the second pole 17 of the main switch 16 . 17 that with the pole 14 the mains voltage is connected while the other AC input of the bridge rectifier 62 over the pole 16 of the main switch 16 . 17 and a diode 64 to the other pole 12 the mains voltage is connected. For switching the motor on and off 42 that about the speed control 44 over the second pole 17 of the main switch 16 . 17 to the pole 14 the mains voltage is connected, serves a two-pole motor switch 18 . 19 , The motor 42 is about the first pole 18 of the motor switch to the output of the first pole 16 of the main switch 16 . 17 connected. The second pole 19 the motor switch is on the input side with the first pole 18 connected and output side to the cathode of the diode 64 connected to the input side of the bridge rectifier 62 connected is.

Die Schalteinrichtung S, die den Hauptschalter 16, 17 und den Motorschalter 18, 19 umfaßt, besitzt wiederum, wie zuvor anhand von 1 beschrieben, drei Schaltzustände. Im ersten Schaltzustand befinden sich sowohl der Hauptschalter 16, 17 als auch der Motorschalter 18, 19 in der Stellung AUS. Wird der Hauptschalter 16, 17 eingeschaltet, während der Motorschalter 18, 19 sich in der Position AUS befindet, so wird der Brückengleichrichter 62 eingangsseitig mit Wechselspannung versorgt, wobei durch die vorgeschaltete Diode 64 jedoch nur eine Halbwelle der Wechselspannung benutzt wird. Wird nun zusätzlich der Motorschalter 18, 19 geschlossen, so wird in diesem dritten Schaltzustand die Diode 64 durch den zweiten Pol 19 des Motorschalters 18, 19 überbrückt, so daß der Brückengleichrichter 62 nunmehr mit der Netzspannung gekoppelt ist und somit beide Halbwellen der Wechselspannung für den Elektromagneten 30 genutzt werden.The switching device S, which is the main switch 16 . 17 and the engine switch 18 . 19 in turn, possesses, as previously with reference to 1 described, three switching states. In the first switching state are both the main switch 16 . 17 as well as the engine switch 18 . 19 in the OFF position. Will the main switch 16 . 17 switched on while the engine switch 18 . 19 is in the OFF position, the bridge rectifier becomes 62 Input side supplied with AC voltage, with the upstream diode 64 However, only a half-wave of the AC voltage is used. Will now also the motor switch 18 . 19 closed, so in this third switching state, the diode 64 through the second pole 19 of the engine switch 18 . 19 bridged so that the bridge rectifier 62 is now coupled to the mains voltage and thus both half-waves of the AC voltage for the electromagnet 30 be used.

In den 5 und 6 sind zwei weitere Schaltungsvarianten der Erfindung schematisch dargestellt, mit denen sich der Strom durch den Elektromagneten 30 im Haltezustand gegenüber dem Strom im Arbeitszustand reduzieren läßt.In the 5 and 6 two further circuit variants of the invention are shown schematically, with which the current through the electromagnet 30 can be reduced in the holding state against the current in the working state.

Wiederum werden für entsprechende Teile entsprechende Bezugsziffern verwendet.Again, corresponding reference numerals are used for corresponding parts.

Bei der Schaltung 70 ist zur Versorgung des Elektromagneten 30 eine Gleichspannungsquelle mit den Polen 72 und 74 vorgesehen. Der Elektromagnet 30 ist über einen Vorwiderstand 76 und einen Ein-/Ausschalter 16 mit beiden Polen 72, 74 der Gleichspannungsquelle verbunden. Parallel zum Vorwiderstand 76 ist ein einpoliger Ein-/Ausschalter 78 angeschlossen, durch den der Vorwiderstand 76 überbrückt werden kann.At the circuit 70 is to supply the electromagnet 30 a DC voltage source with the poles 72 and 74 intended. The electromagnet 30 is via a series resistor 76 and an on / off switch 16 with both poles 72 . 74 connected to the DC voltage source. Parallel to the series resistor 76 is a single pole on / off switch 78 connected by the series resistor 76 can be bridged.

Während bei geöffnetem Schalter 78 der Elektromagnet 30 infolge des Vorwiderstandes 76 lediglich von einem geringeren Strom durchflossen werden kann, wird der Strom bei geschlossenem Schalter 78 erhöht, um so im Arbeitszustand eine erhöhte Haltekraft des Elektromagneten 30 zu erreichen.While with the switch open 78 the electromagnet 30 due to the series resistor 76 only by a smaller current can be traversed, the current is when the switch is closed 78 increased, so in the working state, an increased holding force of the electromagnet 30 to reach.

Eine Abwandlung der Schaltung 10 ist in 6 dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 80 bezeichnet. Der Elektromagnet 30, der nunmehr aus zwei parallel zueinander angeschlossenen Einzelmagneten 82, 84 besteht, ist wiederum zwischen dem Minuspol 32 und dem Pluspol 34 eines Brückengleichrichters 20 angeschlossen, der eingangsseitig über einen einpoligen Ein-/Ausschalter 16 mit dem ersten Pol 12 einer Wechselspannungsquelle bzw. mit seinem anderen Eingang unmittelbar mit dem zweiten Pol 14 der Wechselspannungsquelle verbunden ist.A modification of the circuit 10 is in 6 represented and in total with the numeral 80 designated. The electromagnet 30 , which now consists of two individual magnets connected in parallel 82 . 84 is again between the negative pole 32 and the positive pole 34 a bridge rectifier 20 connected, the input side via a single-pole on / off switch 16 with the first pole 12 an AC voltage source or with its other input directly to the second pole 14 the AC voltage source is connected.

Während einer 82 der Einzelmagnete 82, 84 unmittelbar zwischen dem Minuspol 32 und dem Pluspol 34 des Brückengleichrichters 20 angeschlossen ist, ist der zweite Einzelmagnet 84 über einen einpoligen Ein-/Ausschalter 86 zwischen dem Pluspol 34 und dem Minuspol 32 des Brückengleichrichters 20 angeschlossen.During one 82 the individual magnets 82 . 84 directly between the negative pole 32 and the positive pole 34 of the bridge rectifier 20 is connected, is the second single magnet 84 via a single-pole on / off switch 86 between the positive pole 34 and the negative pole 32 of the bridge rectifier 20 connected.

Sei geschlossenem Hauptschalter 16 und geöffnetem Schalter 86 wird somit lediglich der Einzelmagnet 82 von Strom durchflossen, während bei zusätzlich geschlossenem Schalter 86 beide Einzelmagneten 82, 84 von Strom durchflossen sind.Be a closed main switch 16 and opened switch 86 thus becomes only the single magnet 82 flowed through, while at additionally closed switch 86 both individual magnets 82 . 84 are traversed by electricity.

Es versteht sich, daß darüber hinaus zahlreiche andere Varianten denkbar sind, um im Haltezustand den Stromfluß durch den Elektromagneten gegenüber dem Stromfluß im Arbeitszustand zu reduzieren, um so die Erwärmung und den Energieverbrauch herabzusetzen. Beispielsweise könnten der Widerstand 76 und der Schalter 78 in 5 durch einen elektronischen Schalter ersetzt sein.It is understood that in addition many other variants are conceivable to reduce the current flow through the electromagnet in the holding state against the current flow in the working state, so as to reduce the heating and energy consumption. For example, the resistance could 76 and the switch 78 in 5 be replaced by an electronic switch.

Claims

Machine tool with an electromagnet ( 30 ) for attachment to a ferromagnetic workpiece, with a switching device (S) having at least two switching states, a working state in which the electromagnet ( 30 ) and a drive device ( 42 ) of the machine tool ( 40 . 50 . 60 ) are activated, and a holding state in which the electromagnet ( 30 ), but not the drive device ( 42 ), characterized in that means ( 18 . 19 . 64 . 76 . 78 . 86 ) are provided, through which the current of the electromagnet ( 30 ) in the holding state with respect to the current of the electromagnet ( 30 ) is reduced in the working state.

Machine tool according to claim 1, characterized in that the electromagnet ( 30 ) from an AC voltage source ( 12 . 14 ) in the hold state via a half-wave rectifier ( 24 . 26 ), and that the electromagnet ( 30 ) in the working state via a full-wave rectifier ( 22 . 24 . 26 . 28 ) is fed.

Machine tool according to claim 2, characterized in that the rectifier as a bridge rectifier ( 20 ) is formed, that the electromagnet ( 30 ) between the positive pole ( 34 ) and the negative pole ( 32 ) of the bridge rectifier ( 20 ) and that in one branch of the bridge rectifier ( 20 ) a switch ( 18 . 19 ) is provided for switching between working position and holding position.

Machine tool according to claim 1, characterized in that the electromagnet ( 30 ) from an AC voltage source ( 12 . 14 ) via a bridge rectifier ( 62 ) is fed to the bridge rectifier ( 62 ) on the input side a diode ( 62 ) is connected upstream, and that a switch ( 19 ) for bridging the diode ( 62 ) is provided in the working state.

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the electromagnet ( 30 ) of a plurality (s) of individual magnets ( 82 . 84 ), and that in the holding state, only a part (m) of the individual magnets ( 82 . 84 ) is applied, which is smaller than the majority (s) of the individual magnets ( 82 . 84 ), which are energized in the working state.

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the electromagnet ( 30 ) in the holding state via a series resistor ( 76 ) is energized.

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that an electrical or electronic control element ( 78 ) is provided, via which the electromagnet ( 30 ) is operated in the holding state with a lower power than in the working state.