DE2012406A1

DE2012406A1 - Vorrichtung zum Magnetisieren und Entmagnetisieren eines elektromagnetischen Spannfutters

Info

Publication number: DE2012406A1
Application number: DE19702012406
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. P B23b 51-00 ist
Original assignee: Chiaberge, Primo, Turin (Italien)
Priority date: 1969-03-17
Filing date: 1970-03-16
Publication date: 1970-09-24
Also published as: FR2039634A5

Description

Vorrichtung zum Magnetisieren und Entmagnetisieren eines elektromagnetischen Spannfutters

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Magnetisierungsund Entmagnetisierungsvorrichtung für elektromagnetische Werkstückhalter, wie Spannfutter oder Arbeitstische von Werkzeugmaschinen, die in dieser Beschreibung allgemein als Spannfutter bezeichnet werden.

Bei einer Anzahl von Werkzeugmaschinen, wie Oberflächen-Schleifmaschinen, wird das Werkstück von einem elektromagnetischen Spannfutter gehalten, das durch einen in seiner. Spule fliessenden Gleichstrom ein magnetisches Feld erzeugt. Das Spannfutter hält das Werkstück während der Bearbeitung. Wach Beendigung dieses Vorgangs wird der Magnetisierungsstrom ausgeschaltet, um das Werkstück zu entfernen.

Das Ausschalten des Stromes genügt jedoch wegen der Wirkung des durch die Hysterese hervorgerufenen remanenten Magnetismus nicht, um das Werkstück leicht entfernen zu können.

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ORIGINAL INSPECTED

Diese Wirkung hängt ab von der Grosse des Werkstücks und der Beschaffenheit des Materials, aus dem es zusammengesetzt ist, von der Art des Spannfutters und schliesslich von der Oberflächenbehandlung der sich berührenden Flächen.

Zur Behebung dieser nachteiligen Erscheinung verwendet man durch Umkehren der Polarität der Spannung erzeugte Entmagnetisierungsströme, deren Stärke von einem maximalen Wert, der der den Magnetisierungsstrom erzeugenden Spannung entspricht, bis zu einem nahe Null liegenden Wert herabgesetzt wird.

Vorrichtungen zum Erzeugen von Entmagnetisierungsströmen sind bekannt. Z. B. ist nach der US-Patentschrift 2 825 854 eine Vorrichtung bekannt, bei der die Spannung, die den Entmagnetisierungsstrom liefert, mittelseines Stufentransformators geändert wird. Die den magnetischen Fluss erzeugende Wicklung des Spannfutters wird mit verschiedenen Transformator-Anzapfungen durch Drehkontakte verbunden, die durch ein Schrittschaltrelais o. dgl. bewegt werden.

Andere bekannte Vorrichtungen gebrauchen eine Anordnung, wie sie in den US-Patentschriften 2 229 104 und 2 544 366 sowie in der britischen Patentschrift 1 166 295 beschrieben ist. Dort wird eine Gleichspannung so eingestellt, dass eine Anzahl von abfallenden Stufen einer abwechselnd umgekehrten Polarität entstehen. Man erhält sie dadurch, dass man nacheinander eine Anzahl von Widerständen mit ebenso vielen Einschaltmitteln in Form von Schrittschaltrelais verbindet, und die Polarität durch mechanische Schalter umkehrt.

Weitere bekannte Vorrichtungen verwenden die Entladung eines Kondensators, um einen allmählichen Spannungsabfall zu schaffen, der in aufeinanderfolgenden Stufen von abwechselnd umgekehrter Polarität angelegt wird.

Die bekannten Entmagnetisierungsvorrichtungen haben mehrere

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Nachteile. Tor allem diejenigen, die motorangetriebene Bauteile und/oder Relais aufweisen, sind in ihrem Aufbau sehr kompliziert und träge in ihrer Arbeitsweise. Ausserdem erfordern sie hohe Wartungskosten,' insbesondere deshalb, weil die beweglichen Kontakte, die wegen der hohen Stromdichte und der Funkenbildung einer schnellen Abnutzung ausgesetzt sind, von Zeit zu Zeit ausgewechselt werden müssen. , .

Vorrichtungen mit z. T. Festkörperelementen, die Kondensatoren verwenden, liefern eine Spannung,"deren Inderungen nicht steuerbar sind und daher den Entmagnetisierungsvorgang ungünstig beeinflusstSQ... Im übrigen können derartige -Vorrichtungen nur für kleine JQeistungen, die z. B. 500 W bei 115 V nicht übersteigen, verwendet werden. ■ _: ^%

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Vorrichtung¹ der in Rede ste~; henden Art zu schaffen, die keine von Motoren und/oder Relais ge steuerten elektromechanischen Bauteile hat, und bei der die Werte der magnetischen Induktion des durch den Strom erzeugten Feldes in der Korrelationsebene eine auf der Hysteresisschleife gelegene Ortskurve von Punkten bestimmen, die allmählich nach Kuli geht. Die Vorrichtung soll den Entmagnetisierungsvorgang dadurch veskürzen, dass sie die Totzeiten, die bei den bekannten Vorrichtungen durch die Trägheit der elektromechanischen Bauteile entstehen, vermeidet.

Die Erfindung geht aus von einer elektronischen Vorrichtung zum Magnetisieren und Entmagnetisieren eines elektromagnet!- ■ sehen Spannfutters einer Werkzeugmaschine, mit einem elektronischen Spannungsregler, dessen Ausgang über einen Gleichrichter und einen Festkörper-SCR-Umpoler mit der Spule des Spannfutters verbunden ist. .

Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäss gekennzeichnet durch eine Logikschaltungsanordnung mit einer durch einen Taktgeber j gesteuerten Zählkette, deren Ausgänge in einer kodierten Folge

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wirksam gemacht werden, durch eine an den Ausgängen der Zählkette liegenden Dekodierungsmatrix mit einer Anzahl von Torschaltungen zum Einschalten einer entsprechenden Anzahl von Widerständen in einer bestimmten Zeitfolge, die in Eeihe liegen und mit dem Spannungsregler zwecks Steuerung der Phase seiner Ausgangsspannung verbunden sind und abnehmende Spannungsstufen schaffen, durch einen von Impulsen des Taktgebers der Logikschaltung gesteuerten Kreis zum wählbaren Zünden der SCR des Festkörper-Umpolers zum Umkehren der Polarität der Gleichspannung, die an das Spannfutter gleichzeitig mit dem Einschalten der Widerstände angelegt wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen sowie den Ansprüchen. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltbild mit den Einzelheiten des Festkörper-Umpolers und einen ihm zugeordneten, in der Vorrichtung der Fig. 1 verwendeten, Ausschaltkreis;

Fig. 3 ein Blockschaltbild des synchronisierten Steuerkreises ' zum auswählbaren Zünden der steuerbaren Siliziumgleichrichter (SCR ) der Vorrichtung der Fig. 1. !

In den Zeichnungen bezeichnet 10 ein elektromagnetisches Spann- I

futter einer Werkzeugmaschine (im folgenden kurz "Last" ge- ^: nannt), das z. B. ein mit einer Spule zur Erzeugung eines das Werkstück haltenden magnetischen Flusses versehener Arbeite- _; tisch ist. Die Last 10 ist mit der Vorrichtung gemäss der Er- | findung verbunden, die im ganzen mit 11 bezeichnet ist. Diese ! Vorrichtung versorgt die Last mit einem Magnetisierungsstrom, dessen Grosse den Bearbeitungserfordernissen entsprechend einstellbar ist, ferner mit einem Entmagnetisierungsstrom, der aus aufeinanderfolgenden abnehmenden Stufen von abwechselnd umgekehrter Polarität zum Entmagnetisieren des Spannfutters

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und. des .auf diesem ruhenden Werkstücks "besteht.

Zu. diesem Zweck ist die ¥orrlc.htmig müfc einem Stromregler BS versehen., dessen Hingang -J-J eine Wechselspannung zugeführt wird und dessen Ausgang A—A fiber eine GlieicJhrichterbriicke ED ■ und einem Jestkiörper-Umpoler -3B mit der last 40 verbunden ist, um die Polarität der der üast .zugeführten G-leichspannung umzukehren.

Der "Regler ES enthält einen Silizimn-i'lächengleichriclb.terkreis GPS zwo Steuerung der Phase der Wechselspannung im Eingang. Der OPS-Ereis. wird durch einen Zündkreis CA gesteuert, der seinerseits abwechselnd durch einen Zündregler EA mit .einem unipolaren Transistor gesteuert wird. Dieser Zündregler bestimmt mit Hilfe einer Eeihe. von Widerständen E., Ep ... E₁-, den Zündwinkel der SCE₃ des Kreises GPS.

Die Stromkreise des Eeglers ES haben in erster linie die Auf- i gäbe, dem Eingangszweig der Brücke ED in einem gewünschten i" Augenblick eine Spannung gewünschter Höhe aufzudrücken, die . durch Indern der Zündzeitfolge der SCE_CT des die Phase steuern- ^! den Kreises GPS mittels eines Transistors erhalten wird, der durch das zeitlich aufeinanderfolgende Abschalten der Widerstände E., Eg ... En gesteuert wird.

Das Abschalten steuert einen Logikkreis UL. Er enthält einen astabilen Multivibrator 12 (Taktgeber), der mit einem Zähler CC zusammenarbeitet. Letzter kann von bekannter Art sein und weist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel drei bistabile Kreise in Kaskadenanordnung B^_x Bp, B₇, auf, deren Anzahl von der Anzahl der zu schaltenden Widerstände und damit von der gewünschten Anzahl der Spannungsstufen abhängt.

Der Zähler ist mit einer Dekodierungsmatrix MD ,verbunden, die mehrere Tora ehalt ungen G,., Gg ... Gn aufweist. Sie werden nach-

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einander zum Kurzschliessen der entsprechenden Widerstände E ... Eo durch den Zahler wirksam gemacht, wodurch sie von dem Transistor des Zündreglers EA abgetrennt werden.

Der astabile Multivibrator 12 macht über-einen monostabilen Multivibrator 13 einen Kreis 14 zum Steuern des Zündreglers EA wirksam und steuert über einen weiteren bistabilen Kreis 15 einen Eegelkreis CCI für den Festkörper-Umpoler IEL Der bistabile Kreis 15 ist ein Impulsdiskriminator und ist in der Lage, gerade von ungeraden Impulsen zu unterscheiden und diese abwechselnd dem Kreis CCI für einen noch zu erklärenden Zweck zuzuführen.

Die verschiedenen Blöcke der zuvor beschriebenen Stromkreisanordnung können von einer der bekannten Arten sein. Vorzugsweise sind sie jedoch von der Art, wie sie auf den Seiten 64-bis 87 des S.CE.-Handbuchs der General Electric Company, 1967 beschrieben sind, und die Torschaltungen G., Gp^ ... G-, können integrierte Schaltungen der Art Silec-Cosem SFC 305 sein.

Der Festkörper-Umpoler IS ist vorzugsweise von der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Art und enthält eine Anzahl von SCE D., Dp, D*» D_iL in einer Brückenschaltung. Diese Anordnung ist vorteilhaft, weil sie die Verwendung von mittelangezapften Transformatorenentbehrlich macht, die in SCE-Umpolern der bekannten Art verwendet sind.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung werden die SCE D,|, Dg, D-z, D^ mit Gleichstrom betrieben, was die Verwendung von AusSchaltkreisen erfordert, die mit den Steuerkreisen für diese SCE₀ vereinigt sind.

Eine für diesen Zweck zweckmässige Schaltung zeigt z. B. die Fig. 2. Diese Schaltung entsteht dadurch, dass mit dem Umpoler IS zwei Netzwerke vereinigt werden, von denen Jedes aus einem

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Widerstand und einem Kondensator R^-C. und R₀-C₀ "besteht und mit einem entsprechenden SCR Dr₇-Dg zusammenwirkt. Die "beiden Netzwerke 'Ry.-Gy, und R₀-^ sind durch die Last 10 überbrückt und umfassen eine Schleife, die durch die Verbindungen A-B-C und durch die Verbindungen A-D-E bestimmt ist. Die SCR Dr₇-Dg liegen zwischen den Punkten B und D und einer den -Kathoden der SCR D^-D. entsprechenden Verbindung W.

Die Schaltung arbeitet folgendermassen: wenn die Seite D^-D. des Umpolers IS eingeschaltet ist, hat die Verbindung A gegenüber der Verbindung E ein positives Potential. Dadurch wird der Kondensator C. mit der zwischen diesen Verbindungen herrschenden Spannung geladen, wobei das Laden mit. einer von den Werten von R^, und C/ abhängigen Zeitkonstanten erfolgt. Diese Zeitkonstante wird erheblich kurzer gewählt als die Zeitspanne zwischen zwei Schaltschritten. Um die SCR_g der Brücke., die im "Ein"-Zustand ist, zu sperren, wird SCR-D₁-, gezündet. Wenn eingeschaltet ist, hebt Dr₇ das Potential der Verbindung W über das Potential der Verbindung B an, wodurch die Kathode von SCR-D^ gegenüber ihrer Anode po'sitiv wird und dadurch in dieser SCR einen Strom umgekehrter Polarität erzwingt.

Die SCR-D₂, ist dann gesperrt und schaltet so auch die SCR-D. aus, um die nächste Umpolung zu ermöglichen.

Das durch die SCR-D. gesteuerte Hetzwerk arbeitet in gleicherweise, um die SCR-D^ zu sperren.

Zum Zünden der SCR Dr₇-D_n sind an sich bekannte Zündkreise"

S ( ö

vorgesehen, die durch einen monostabilen Multivibrator gesteuert werden, der durch einen astabilen Multivibrator 12 des Logikkreises UL, wie schon beschrieben, betätigt wird. Der monostabile Multivibrator liefert Impulse, welche Dr₇-Dg durch deren positive Wellenfront zünden, und durch ihre negative ,Wellenfront betätigen sie den bistabilen Kreis 15, der mit den

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die Umpolung bewirkenden monostabilen Multivibratoren verbunden ist, wie nachfolgend beschrieben wird.

Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 5 wird die Sperrung der SCR des Umpolers durch eine Sperrung der SCR des schon erwähnten Phasenregelkreises CPS vor jeder Umpolung verhindert. Dieser Kreis CPS enthält die beiden SCR D^-D,- in Antiparallelschaltung, und bei einer durch den Kreis 14 bewirkten Sperrung schaltet er die Speisung zur Eingangsseite der Brücke RD ab. Daher werden, vor jeder Umpolung, die SCR des Umpolers IS im "Ein"-Zustand durch den Entladestrom der Last 10 allein gehalten, die stark induktiv ist.

Obwohl sich die einen Phase-nreglerkreis mit zwei SCR in AntiparalleIschaltung benutzende Anordnung als vorteilhaft erwiesen hat, soll die Erfindung hierauf nicht beschränkt sein.

Ausserdem kann an die Stelle des beschriebenen Phasenreglerkreises ein TRIAC treten, dessen Schema allgemein bekannt und deshalb nicht gezeigt ist.

Für den Betrieb der SCR des Umpolers weist der Kreis CCI zwei j

I Stromkreis anordnungen K_x,-^ auf, die abwechselnd durch gerade j

und ungerade, vom bistabilen Kreis 15 erzeugte Impulse wirk- j sam gemacht werden. !

K. und K2 sind gleich und jeder hat einen monostabilen Multivibrator 16, gefolgt von einem Zündkreis 14a, der dem schon er- j

wähnten Kreis 14 gleich ist, und von einem Zündregler RA,. mit ^! einem unipolaren Transistor. Der Zündregler RA^ gleicht dem Regler RA. ;

Jeder Kreis RA. steuert zwei gleiche Zündkreise CLp""^'12"-^ 0*22» die ihrerseits die beiden SCR auf jeder Seite der Brücke des Umpolers IS steuern, wobei die Kreise 0^₀-C₀₀

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mit den SCE gemäss ii>g» 3 verbunden sind.

Aus dem Gesagten geht hervor, dass gede iSpannungsumpolung an der Last 10 nach der Sperrung der SCE_s B^-D> des Phasenreglerkreises CPS stattfindet. Dies wird im Hinblick auf das in I¹Xg. 1 gezeigte allgemeine Schaltbild tatsächlich erreicht, weil bei g'edem im monostahilen Multivibrator 13 ankommenden Impuls der Kreis 14- wirksam gemacht wird, Dieser sperrt die SCS Dp-D^- über EA und CA. Dieselbe Steuerung durch den monostabilen Multivibrator 13 macht den bistabilen Kreis 15 wirksam, der abwechselnd durch gerade und ungerade Impulse die Steuerungen TL^-IL^ (I¹Ig-. 3) zum Zünden der SCE auf Jeder Seite der Brücke bewirkt.

Die Umpolung erfolgt nicht augenblicklich, sondern nach einer einstellbaren Zeit, die für die exponentielle Entladung der induktiven Last 10 notwendig ist.

Die beschriebene Vorrichtung versorgt die Last 10 mit einem Magnetisierungsstrom von einstellbarer Grosse, wie dies bereits gesagt wurde. Dieser Strom wird von dem Eegler ES geliefert, dessen Eingang zu diesem Zweck z. B. durch einen zwischen dem Satz der Widerstände E. ... E^ und einem Potentiometer P liegenden Schalter CM geschaltet wird. Der Schalter CM schaltet mit einem Kontakt O^ beim Einschalten des Potentiometers P den astabilen Multivibrator 12 und damit den Logikkreis UL ab.

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Claims

Ansprüche

Elektronische Vorrichtung zum Magnetisieren und Entmagnetisieren eines elektromagnetischen Spannfutters einer Werkzeugmaschine mit einem elektronischen Spannungsregler, dessen Ausgang über einen Gleichrichter und einen Festkörper-SCR Umpolen? mit der Spule des Spannfutters verbunden ist, gekennzeichnet durch eine Logikschaltungsanordnung (UL) mit einer durch einen Taktgeber gesteuerten Zählkette (CC), deren Ausgänge in einer kodierten Folge -wirksam gemacht werden, durch eine-an den Ausgängen der Zählkette liegenden Dekodierungsmatrix (KD) mit einer Anzahl von Tors ehalt ungen (G,- ... G,-,) zum Einschalten einer entsprechenden Anzahl von Widerständen (R^ ... E₁₇) in einer bestimmten Zeitfolge, die in Reihe liegen und jnit dem Spannungsregler (ES) zwecks Steuerung der Phase seiner Ausgangsspannung verbunden sind und abnehmende Spannungsstufen schaffen, durch einen von Impulsen des Taktgebers der Logikschaltung (UL) gesteuerten Kreis zum wählbaren Zünden der SCR_ des Festkörper-Umpolers (IS) zum Umkehren der Polarität der Gleichspannung, die an das Spannfutter (1O) gleichzeitig mit dem Einschalten der Widerstände (R^, ... R₁₇) angelegt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsregler (RS) einen steuerbaren Silizium-Gleichrichterkreis zur Phasensteuerung der Netzwechselspannung aufweist, und der Phasensteuerkreis (CPS) durch einen Zündkreis (CA) gesteuert wird,· dessen Steuerung wiederum durch einen Zündregler (RA) mit einem unipolaren Transistor erfolgt, dessen "Ein"-Zustand durch die Taktgeberimpulse der Logikschaltung (UL) steuerbar ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasensteuerkreis (CPS) zwei SCE in Antiparallelschaltung aufweist (KLg. 3)·
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Taktgeber de*r Logikschaltung (UL) unmittelbar die Zählkette (CC) zum -Einschalten der Widerstände (E^ ... Er,) steuert, und ferner über einen monostabilen Multivibrator (13) den Zündkreis (CA) des Spannungsreglers (ES) und über einen "bistabilen Diskriminator (15) den Steuerkreis zum wählbaren Zünden der SCE_ des'Umpolers (IS) derart steuert, dass die Polarität der Last (1O) nur umkehrbar ist, wenn i die SCE_ des Phasensteuerkreises ausgeschaltet sind.
5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge- .? kennzeichnet, dass der Festkörper-Umpoler (IS) vier SCE (D., Dp, D,, D.) in Brückenschaltung aufweist, und die SCE Paare Jeder Brückenseite durch zwei Zündketten des genannten Antriebskreises einschaltbar sind, und die Zündketten abwechselnd durch die geraden und ungeraden Impulse des bistabilen Diskriminator (15)5 der mit dem Logikkreis vereinigt ist, wirksam gemacht werden (Fig. 2).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 y · dadurch gekennzeichnet, dass der Festkö'rper-Umpoler (IS) zwei Löschungsnetzwerke für die SCE_e aufweist, und jedes Netzwerk

einen widerstand (IL, E~) und mit einem SCE zusammenwirken- j den, einen Kondensator (C^, Cp) zur Aufnahme eines Impulses | aus der Logikschaltung (UL) enthält, die durch den genannten SCE wirksam gemacht, die beiden im "Ein"-Zustand befindlichen SCE_ des Umpolers zwecks Beschleunigene der~Polaritätsumkehrung der Last (10) ausschalten.

Der Patentanwalt

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