DE2251565C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Entmagnetisierung ferromagnetischer Werkstücke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entmagnetisierung ferromagnetischer Werkstücke, bei dem die Werkstücke durch ein magnetisches Wechselfeld geführt werden, das von einer Selbstinduktionsspule erzeugt wird, die Bestandteil eines Serienresonanzkreises ist und durch dessen Resonanz eine der Sättigungsmagnetisierung des zu entmagnetisierenden Werkstückes entsprechende magnetische Induktion erreicht wird, wenn das zu entmagnetisierende Werkstück sich im Magnetfeld der Selbstinduktionsspule befindet, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung

ίο dieses Verfahrens mit einem aus der Reihenschaltung einer Selbstinduktionsspule, eines Kondensators und einer Spannungsquelle bestehenden Serienresonanzkreis und mit Mitteln zur Bewegung des zu entmagnetisierenden Werkstückes durch das Magnetfeld der Selbstinduktionsspule hindurch.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der US-PS 22 40 749 bekannt.

Es ist bekannt und üblich, bei bestimmten Fertigbearbeitungsvorgängen, insbesondere beim Schleifen mechanischer Werkstücke, diese mit Hilfe von Magnetplatten zu halten, was eine große Arbeitsvereinfachung und eine ausgezeichnete Halterung der Werkstücke gewährleistet Jedoch müssen die ferromagnetischen mechanischen Werkstücke nach dieser Bearbeitung und vor ihrer Montage in einer mechanischen Vorrichtung einer wirksamen Entmagnetisierung unterworfen werden. Dies gilt insbesondere für Kugellagerringe oder dergleichen, bei denen, falls sie im magnetisierten Zustand verbleiben würden, die Gefahr bestünde, daß sie zahlreiche metallische Teilchen anziehen, die auf die Rollflächen gelangen könnten und einen äußerst raschen Verschleiß der Lager hervorrufen würden.

Zur Entmagnetisierung derartiger Werkstücke ist es aus der DD-PS 25 692 bekannt, die zu entmagnetisierenden Werkstücke durch ein Entmagnetisierungsfeld senkrecht zu dessen Feldlinien mit konstanter Geschwindigkeit hindurchzubewegen. Das Entmagnetisierungsfeld wird in diesem Fall mit Hilfe eines mit Wechselstrom gespeisten Elektromagneten erzeugt.

Zur Erzielung eines ausreichenden Entmagnetisierungsfeldes sind jedoch sehr hohe Ströme in der Wicklung des Elektromagneten erforderlich und die ständige Erregung des Elektromagneten bringt die Gefahr einer Magnetisierung von in der Nähe der Vorrichtung befindlichen mechanischen Teilen mit sich. Weiterhin ergibt sich auf Grund des hohen elektrischen Stromverbrauchs eine unerwünscht hohe Wärmeentwicklung.

Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es weiterhin aus der US-Patentschrift 30 78 396 bekannt, die Entmagnetisierungsspule hohl auszubilden, so daß die zu entmagnetisierenden Teile durch diese Spule hindurchbewegt werden können. Die Entmagnetisierungsspule wird hierbei vorzugsweise mit der Sekundärwicklung eines Magnetverstärkers zur Steuerung des durch die Entmagnetisierungsspule hindurchfließenden Stromes in Reihe geschaltet, und es sind kapazitive Elemente vorgesehen, die die Erzielung einer Resonanzschwingung in dem so gebildeten Kreis ermöglichen. Da die Selbstinduktivität der Entmagnetisierungsspule sich beim Hindurchbewegen dieser Werkstücke durch die Spule ändert, wird der Kreis vorzugsweise so eingestellt, daß bei in der Spule befindlichen Werkstück der Resonanzpunkt erreicht wird. Auf Grund der geringen Änderung der Selbstinduktivität der Spule beim

^ Hindurchlaufen des Werkstückes ist es jedoch erforderlich, die Einstellung so zu wählen, daß die Resonanzfrequenz selbst bei fehlendem Werkstück in der Spule bereits fast erreicht ist, so daß auch hier im Ruhezustand

noch ein relativ hoher Stromverbrauch auftritt, der bei dieser bekannten Vorrichtung jedoch durch entsprechende Steuerung des Magnetverstärkers verringert werden kann. Diese Steuerung mit Hilfe des Magnetverstärkers erfolgt jedoch relativ träge, so daß eine genaue Steuerung des auf die zu entmagnetisierenden Werkstücke einwirkenden Magnetfeldes nicht erzielt werden kann und weiterhin stellt die Vtiwendung dieses Magnetverstärkers einen erheblichen Aufwand dar.

Auch bei der aus der US-PS 22 40 749 bekannten mit Resonanz arbeitenden Vorrichtung werden die zu entmagnetisierenden Werkstücke durch eine hohl ausgebildete Entmagnetisierungsspule hindurchgeleitet, die mit einem Kondensator zu einem Serienresonanzkreis zusammengeschaltet ist. Bei Hindurchbewegung des Werkstückes wird der Resonanzpunkt erreicht, so daß der Strom durch den Serienresonanzkreis ein Maximum wird. Auch hier ist die Änderung der Selbstinduktion der Spule durch die Hindurchbewegung dps Werkstückes relativ gering, so daß diese Anordnung bereits im Ruhezustand mit einem relativ hohen Strom betrieben werden muß und weiterhin ergibt sich wie bei der vorangehend beschriebenen bekannten Vorrichtung der Nachteil, daß die Spule einen relativ großen Innendurchmesser aufweisen muß, um die Hindurchbewegung auch größerer zu entmagnetisierender Werkstücke zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem bzw. bei der die Stromaufnahme der Selbstinduktionsspule bzw. des Serienresonanzkreises im Ruhezustand sehr gering ist, so daß die entstehende Verlustwärme verringert wird

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kapazität des Kondensators des Serienresonanzkreises so eingestellt wird, daß die Resonanz des Serienresonanzkreises durch die Erhöhung der Selbstinduktion der Selbstinduktionsspule erreicht wird, wenn das Werkstück senkrecht zur Achse der Selbstinduktionsspule an dieser vorbeibewegt wird, und daß die an die Anschlüsse des Serienresonanzkreises angelegte Spannung so gewählt wird, daß die magnetische Induktion bei dieser Vorbeibewegung an einem Wert nahe Null bis auf den der Sättigungsmagnetisierung entsprechenden Wert zunimmt und sodann auf einen Wert nahe Null abnimmt.

Durch diese Ausgestaltung des Verfahrens ergibt sich eine wesentlich größere Änderung der Selbstinduktion beim Vorbeilaufen des zu entmagnetisierenden Werkstückes, so daß ein geringerer Stromverbrauch im Ruhezustand erzielbar ist und die Verlustwärme geringer wird. Die Verwendung eines veränderlichen Kondensators im Serienresonanzkreis ermöglicht dabei eine genaue Einstellung der Resonanz in Abhängigkeit von der Größe der zu entmagnetisierenden Werkstükke.

Die Bewegung eines zu entmagnetisierenden Werkstückes durch ein Entmagp.etisierungsfeld senkrecht zu dessen Feldlinien und mit konsanter Geschwindigkeit ist zwar aus der DD-PS 25 692 bekannt, doch wird hierbei die Änderung der Selbstinduktion zur Erzielung eines Resonanzbetriebs nicht angewendet.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art aus und weist eine hydraulische Vorrichtung auf, die über eine Vorschubeinrichtung direkt derart auf das zu entmagnetisierende Werkstück einwirkt, daß es mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit senkrecht zur Achse der Spule vorgeschoben wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung dieser Vorrichtung weist die Vorschubeinrichtung einen Haltearm und einen Vorschubarm auf, die senkrecht zueinander angeordnet, auf einer Scheibe befestigt und einer Bewegung in einem ersten Drehsinn zum Vorschieben des zu entmagnetisierenden Werkstückes ίο und nachfolgend einer schnelleren Rückwärtsbewegung unterworfen sind, um den Haltearm in eine Stellung zu bringen, in der er das folgende zu entmagnetisierende Werkstück in einer Stellung aufhält, in der die Resonanz des Serienresonanzkreises nicht erreicht ist Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die hydraulische Vorrichtung vom Hydraulikkreis einer Werkzeugmaschine steuerbar, die das zu entmagnetisierende Werkstück bearbeitet.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Resonanzkreis ein Intensitätsdetektor angeordnet, der von der Werkzeugmaschine, die das zu entmagnetisierende Werkstück bearbeitet, mit Strom versorgt wird, derart, daß die Entmagnetisierung angehalten werden kann, wenn der Detektor einen Funktionsfehler des Resonanzkreises feststellt.

Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Vorrichtung wird eine ausgezeichnete Entmagnetisierung des zu entmagnetisierenden Werkstückes erzielt, da beim Vorbeilaufen des Werk-Stückes an der Selbstinduktionsspule wenigstens ein vollständiger Hysteresezyklus durchlaufen wird und andererseits die Sättigungsmagnetisierung bei der Resonanz erreicht wird. Außerdem durchläuft infolge der Vorbeibewegung des Werkstückes an der Selbstinduktionsspule die Fläche des Hysterese-Zyklus einen Maximalwert und nimmt sodann auf einen Wert nahe Null ab, wodurch die Entmagnetisierung gewährleistet wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Entmagnetisierung ferromagnetischer Werkstücke in Vorderansicht,
F i g. 2 die gleiche Vorrichtung in Rückansicht.

Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung weist eine Selbstinduktionsspule 1 mit Weicheisenkern 2 auf, die in Reihe mit einem in dem Gehäuse 3 angeordneten Ohmschen Widerstand und mit einem Veränderlichen Kondensator üblicher Art geschaltet ist. Der in der Zeichnung nicht eigens dargestellte veränderliche Kondensator ist mittels eines Knopfes 4 einstellbar.

Der aus der Selbstinduktionsspule 1, dem Widerstand und dem veränderlichen Kondensator gebildete Serienresonanzkreis wird durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Transformator vervollständigt, der mit der Schaltung über Verbindungsleitungen 5 verbunden ist.

Die Vorrichtung weist weiterhin eine hydraulische

bo Vorrichtung 6 auf, die über Leitungen 7 direkt mit dem Hydraulikkreis einer Werkzeugmaschine verbunden ist, beispielsweise einer Kugellagerringschleifmaschine oder dergleichen. Der Kolben 8 der hydraulischen Vorrichtung 6 ist an seinem freien Ende mit einer

h ι Zahnstange 9 versehen, die sich gegen ein Stützlager 10 abstützt und mit einem Ritzel 11 kämmt. Der Hub des Kolbens 8 wird durch einen verstellbaren Anschlag 12 begrenzt.

Das Ritzel 11 ist drehstarr mit einer Scheibe 13 verbunden, an welcher ein Haltearm 14 und ein Vorschubarm 15 befestigt sind, die miteinander einen Winkel von etwa 90° bilden.

Wie aus F i g. 1 zu erkennen ist. weist die Vorrichtung weiterhin eine schräg angeordnete Rinne 16 auf, die der Form des zu entmagnetisierenden Werkstücks 17 angepaßt ist. bei dem es sich beispielsweise um einen Lagerring handeln kann. Die Selbstinduktionsspule 1 ist von dem zu entmagnetisierenden Werkstück 17 durch eine Schutzplatte 16a getrennt.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt:

Das Werkstück 17 wird nach der Schleifbearbeitung aus der Schleifmaschine ausgestoßen und gelangt unter der Wirkung seines Eigengewichts über eine mit der Schleifmaschine verbundene Rinne 18 in die Vorrichtung zur Entmagnetisierung. Das Werkstück 17, das in diesem Zustand eine remanente Magnetisierung als Folge seiner Bearbeitung aufweist, gelangt in die Rinne 16 und wird durch den in seiner Anfangsstellung befindlichen Haltearm 14 angehalten. Diese Stellung ist in F i g. 1 gestrichelt dargestellt. In dieser Stellung ist das Werkstück keinerlei Magnetfeld von Seiten der Selbstinduktionsspule 1 ausgesetzt, da der Resonanzzustand nicht erreicht ist.

Mit Beginn des Bearbeitungszyklus des nächsten Werkstückes bewirkt die direkt von der Werkzeugmaschine gesteuerte hydraulische Vorrichtung 6 eine Drehung der Scheibe 13 in Richtung des Pfeils 19. Der Haltearm 14 gibt daher das Werkstück 17 frei, das unter der Wirkung seines Eigengewichtes in der schräg angeordneten Rinne 16 abwärts gleitet, bis es in eine solche Stellung bezüglich der Selbstinduktionsspule 1 gelangt, in welcher zwar die Resonanz noch nicht erreicht ist, das Werkstück jedoch durch den von der Selbstinduktionsspule 1 gebildeten Elektromagneten angezogen wird. Das Werkstück 17 kommt daher in dieser Wartestellung zur Ruhe und wird erst durch den zur Anlage gegen das Werkstück 17 gelangenden Vorschubarm 15, der von der mit dem Ritzel 11 drehstarr verbundenen Scheibe 13 in Drehung angetrieben wird, mit konstanter Geschwindigkeit an der Selbstinduktionsspule 1 vorbeigeführt. Das Werkstück 17, das in dieser Weise mit konstanter Geschwindigkeit an der Selbstinduktionsspule 1 vorbeigeführt wird, durchläuft dabei di^p in Fig. 1 voll ausgezogen dargestellte Resonanzstellung.

Der Vorschubarm 15 wirkt weiterhin auf das Werkstück 17, das die Resonanzstellung wieder verläßt und mit konstanter Geschwindigkeit rechtwinklig zu den Feldlinien des von der Selbstinduktionsspule 1 erzeugten Magnetfeldes weiterwandert. Das Werkstück 17 wird so einem gleichmäßig abnehmenden Feld ausgesetzt.

Das Werkstück 17 wird somit in der obenerwähnten Weise durch die Wirkung des Resonanzkreises entmagnetisiert; sobald es der Wirkung der Selbstinduktionsspule 1 nicht mehr ausgesetzt ist, rutscht es unter der Wirkung seines Eigengewichts entlang der schrägen Rinne 16.

Bei der Schnellrückstellung des Werkzeughalters der Schleifmaschine wird die hydraulische Vorrichtung 6 durch den Hydraulikkreis der Schleifmaschine direkt so gesteuert, daß sie die Scheibe 13 und mit diesem die Arme 14 und 15 entgegen der Pfeilrichtung 19 verdreht, derart, daß diese in ihre Anfangsstellung zurückverbracht werden. Sodann wird ein neues Werkstück 17 aus der Schleifmaschine ausgestoßen und der Entmagnetisierungszyklus kann von neuem beginnen.

Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht die vollständige Entmagnetisierung ferromagnetischer mechanischer Werkstücke mit Hilfe einer äußerst einfachen und sicheren Vorrichtung. Hierbei ist insbesondere darauf hinzuweisen, daß die Geschwindigkeit der Vorbeiführung des mechanischen Werkstückes vor dem Resonanzkreis unabhängig von der Fallgeschwindigkeit des Werkstückes in der schrägen Rinne ist, da diese Geschwindigkeit nur von der äußeren Energiezufuhr zu der Werkzeugmaschine abhängt.

Mit der Vorrichtung können beliebig große mechanische Werkstücke entmagnetisiert werden. Die Entmagnetisierung kann unmittelbar nach der mechanischen Bearbeitung des Werkstückes erfolgen. Es ist auch die Entmagnetisierung von durch eine beliebige Ursache magnetisierten Werkstücken möglich, indem man die Werkstücke mittels einer Fördervorrichtung, deren Vorschubgeschwindigkeit lOcm/sec betragen kann, rechtwinklig zu den Feldlinien des Resonanzkreises vorbeiw andern läßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entmagnetisierung ferromagnetischer Werkstücke, bei dem die Werkstücke durch ein magnetisches Wechselfeld geführt werden, das von einer Selbstinduktionsspule erzeugt wird, die Bestandteil eines Serienresonanzkreises ist und durch dessen Resonanz eine der Sättigungsmagnetisierung des zu entmagnetisierenden Werkstücks entsprechende magnetische Induktion erreicht wird, wenn das zu entmagnetisierende Werkstück sich im Magnetfeld der Selbstinduktionsspule befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des Kondensators des Serienresonanzkreises so eingestellt wird, daß die Resonanz des Serienresonanzkreises durch die Erhöhung der Selbstinduktion der Selbstinduktionsspule erreicht wird, wenn das Werkstück senkrecht zur Achse <Jer Selbstinduktionssptle an dieser vorbei bewegt wird, und daß die an die Anschlüsse des Serienresonanzkreises angelegte Spannung so gewählt wird, daß die magnetische Induktion bei dieser Vorbeibewegung von einem Wert nahe Null bis auf den der Sättigungsmagnetisierung entsprechenden Wert zunimmt und sodann auf einen Wert nahe Null abnimmt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem aus der Reihenschaltung einer Selbstinduktionsspule, eines Kondensators und einer Spannungsquelle bestehenden Serienresonanzkreises und mit Mittels zur Bewegung des zu entmagnetisierenden Werkstückes durch das Magnetfeld der Selbstinduktionsspule hindurch, gekennzeichnet durch eine hydraulische Vorrichtung (6), die über eine Vorschubeinrichtung (13, 14, 15) direkt derart auf das zu entmagnetisierende Werkstück (17) einwirkt, daß es mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit senkrecht zur Achse der Spule vorgeschoben wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung einen Haltearm (14) und einen Vorschubarm (15) aufweist, die senkrecht zueinander angeordnet, auf einer Scheibe (13) befestigt und einer Bewegung in einem ersten Drehsinn zum Vorschieben des zu entmagnetisierenden Werkstückes und nachfolgend einer schnelleren Rückwärtsbewegung unterworfen sind, um den Haltearm (14) in eine Stellung zu bringen, in der er das folgende zu entmagnetisierende Werkstück in einer Stellung aufhält, in der die Resonanz des Serienresonanzkreises nicht erreicht ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Vorrichtung (6) vom Hydraulikkreis einer Werkzeugmaschine steuerbar ist, die das zu entmagnetisierende Werkstück bearbeitet.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Resonanzkreis ein Intensitätsdetektor angeordnet ist, der von der Werkzeugmaschine, die das zu entmagnetisierende Werkstück bearbeitet, mit Strom versorgt wird, derart, daß die Entmagnetisierung angehalten werden kann, wenn der Detektor einen Funktionsfehler des Resonanzkreises feststellt.