DE3500011C2 - Process for the controlled demagnetization of rod-shaped, ferromagnetic and tempered semi-finished or finished products in the ongoing production process - Google Patents
Process for the controlled demagnetization of rod-shaped, ferromagnetic and tempered semi-finished or finished products in the ongoing production processInfo
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Abstract
Stahlerzeugnisse in Form langer Edelstahlstangen verlassen die Fertigungs-, Adjustage- und Prüflinien der Herstellerwerke mit ganz unterschiedlichen remanenten Induktionswerten. Um diese Erzeugnisse möglichst remanenzfrei auszuliefern und ihre Weiterbearbeitung durch Elektroschweißen, spanabhebende oder spanlose Verformung mittels ferromagnetischer Werkzeuge in teil- oder vollautomatisierten Werkzeugmaschinen und Fertigungsstraßen ohne Störung und Qualitätseinbuße zu gewährleisten, wird ein Verfahren und eine Anordnung zur geregelten Entmagnetisierung dieser Werkstücke mittels digitaler Regelung gleichstromgespeister Entmagnetisierungsspulen vorgeschlagen, die nach dem letzten Bearbeitungsgang des Werkstücks angeordnet werden kann, keine Bedingung an die Transportgeschwindigkeit des Werkstücks stellt und den laufenden Produktionsprozeß in keiner Weise beeinträchtigt.Steel products in the form of long stainless steel rods leave the manufacturing, finishing and testing lines of the manufacturing plants with very different remanent induction values. In order to deliver these products as remanence-free as possible and to ensure their further processing by electric welding, cutting or non-cutting deformation using ferromagnetic tools in partially or fully automated machine tools and production lines without disruption and loss of quality, a method and an arrangement for the controlled demagnetization of these workpieces by means of digital control of DC-fed demagnetization coils is required proposed, which can be arranged after the last processing step of the workpiece, does not place any condition on the transport speed of the workpiece and does not affect the ongoing production process in any way.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entmagnetisierung von Werkstücken gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for demagnetizing workpieces according to the preamble of the patent claim 1.
Stahlerzeugnisse in Form langer Edelstahlstangen verlassen die Fertigungs-, Adjustage- und Prüflinien der Herstellerwerke mit ganz unterschiedlichen remanenten Induktionswerten. Diese werden bei der Qualitätskontrolle meist an den Stabenden festgestellt und sind innerhalb des gleichen Bundes rein statistisch verteilt. Es werden daher Anstrengungen unternommen, diese Erzeugnisse möglichst remanenzfrei auszuliefern, um ihre -Weiterbearbeitung durch Elektroschweißen, spanabhebende oder spanlose Verformung mittels ferromagnetischer Werkzeuge in teil- oder vollautomatisierten Werkzeugmaschinen und Fertigungsstraßen ohne Störung und Qualitatseinbuße zu gewährleisten.Steel products in the form of long stainless steel rods leave the production, finishing and testing lines of Manufacturing plants with very different remanent induction values. These are used in quality control mostly determined at the ends of the staff and are distributed purely statistically within the same federation. It Efforts are therefore made to deliver these products as remanence-free as possible in order to achieve their - Further processing by electric welding, cutting or non-cutting deformation by means of ferromagnetic Tools in partially or fully automated machine tools and production lines without interference and to ensure a loss of quality.
Bei der spanabhebenden Formgebung bleiben die bei der Bearbeitung des remanenten Materials anfallenden Späne am Werkstuck haften und verhindern so eine ausreichende Maßgenauigkeit und Oberflächengüte. Beim Transport magnetismusbehafteter Materialien wird die Zuverlässigkeit mit induktiven Abtastern oder Hallsonden arbeitender Steuerungen herabgesetzt und kann im Extremfall sogar zum Ausfall einer Produktionslinie führen. Vorteile der Entmagnetisierung ergeben sich außerdem durch die Verminderung des Abriebs in Getrieben und Achslagern und durch die Peduzierung des Ablenkfehlers bei Elektronenstrahlschweißungen. In the case of the metal-cutting shaping, those that arise during the machining of the remanent material remain Chips stick to the workpiece and thus prevent sufficient dimensional accuracy and surface quality. When transporting magnetism-afflicted materials, the reliability with inductive scanners or Hall probes working controls are reduced and in extreme cases can even lead to the failure of a production line to lead. The advantages of demagnetization also result from the reduction in abrasion in gears and axle bearings and through peduction the deflection error in electron beam welding.
Von den Entmagnettsierungsanlagen wird gefordert, daß sie den aufgeprägten Magnetismus des Materials bis auf ein tolerierbares Minimum beseitigen, ohne dieThe demagnetting systems are required to take the impressed magnetism of the material Eliminate to a tolerable minimum without the
is sonstigen Werkstoffeigenschaften zu verändern. Darüber hinaus sollen sie für einen weiten Bereich verschiedener Stababmessungen und Materialzusammensetzungen verwendbar sein und schließlich darf sie den Materialfluß der laufenden Produktion in keiner Weise behindern. is to change other material properties. About that In addition, they should cover a wide range of different rod dimensions and material compositions be usable and finally it must not hinder the flow of material in ongoing production in any way.
Untersucht man lange, magnetismusbehaftete Edelstahlstangen genauer, so stellt man fest, daß diese Aufgabe durch folgende Befunde erschwert wird:If one examines long, magnetism-afflicted stainless steel rods more closely, one finds that this task is made more difficult by the following findings:
— Die stationären Magnetiserungskurven sind nahezu rechteckig und deuten damit auf einen magnetisch
harten Werkstoff mit hohen Romanenzwerten hin.
— Der remanente Magnetismus kann entlang der Stangenachse ständig seine Intensität und mehrfach
seine Polarität wechseln. Es gibt daher auch Fälle remanenzbehafteter Edelstahlstangen, wo
beide Enden gleichpolarisiert sind.- The stationary magnetization curves are almost rectangular and thus indicate a magnetically hard material with high romance values.
- The remanent magnetism can constantly change its intensity and its polarity several times along the rod axis. There are therefore also cases of remanent stainless steel rods where both ends are polarized in the same way.
Aus dem Stand der Technik sind eine Anzahl von Entmagnetisierungsverfahren und -anordnungen bekannt, die sich hinsichtlich der gegebenen Aufgabenstellung und des vorgesehenen Einsatzgebietes unterscheiden inA number of degaussing methods and arrangements are known from the prior art, which differ in terms of the given task and the intended area of application in
Form, Beschaffenheit und Menge der zu entmagnetisierenden WerkstückeShape, quality and quantity of the workpieces to be demagnetized
Art der Felderzeugung, wie über Permanentmagnete, wechsel-, gleichstrom- oder gemischtgespeiste Entmagnetisierungsspulen mit Spannungsstellern, Frequenzwandlern oder Impulsgebern als VorschaltgeräteType of field generation, such as via permanent magnets, alternating, direct current or mixed-supply Degaussing coils with voltage regulators, frequency converters or pulse generators as Ballasts
Art und Bauform der Entmagnetisierungsspule, wie Luftspulen, arniierte Spulen, offene und geschlossene
Poljoche, Überlaufspulen, Tunnel-, Tor- oder Flachspulen, Deutro-Spulen, und Permanentmagnete,
wie Platten, Walzen oder Kreisel
Methode der Entmagnetisierung, wie Änderung der Felderregung durch Variation des Stromwertes
oder Bewegung von Permanentmagneten bei ruhendem Werkstück oder Bewegung des Werkstücks
bei konstantem Feld.Type and design of the demagnetizing coil, such as air-core coils, arnished coils, open and closed pole yokes, overflow coils, tunnel, gate or flat coils, Deutro coils, and permanent magnets such as plates, rollers or gyroscopes
Method of demagnetization, such as changing the field excitation by varying the current value or moving permanent magnets with the workpiece at rest or moving the workpiece with a constant field.
Aus der US-PS 41 58 873 ist ein Verfahren der cingangs genannten Art bekannt. Für die Funktion dieses bekannten Verfahrens wird jedoch eine dritte und vierte ^Spule benötigt, die mit der ersten bzw. zweiten Spule in Reihe geschaltet ist und sich zu diesen in einem bestimmten Abstand befinden. Als Gleichrichterelemenlc werden steuerbare Siliziumgleichrichter eingesetzt. Die von einer Spannungsquelle gelieferten Spannungs- bzw. Stromhalbwellen werden über die Gleichrichterventilc im Phasenanschnitt geschaltet, Ein OszillatorschaltkrcisFrom US-PS 41 58 873 a method of the type mentioned is known. For the function of this known method, however, a third and fourth ^ coil is required, which is connected to the first and second coil in Is connected in series and are located at a certain distance from them. As rectifier elements c controllable silicon rectifiers are used. The voltage resp. Current half-waves are switched in phase control via the rectifier valves, an oscillator circuit
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sendet die Steuerimpulse. Die Gleichrichterschaltung ist für je ein hintereinandergeschaltetes Spulenpaar ausgeführt. Eine Regelung des entmagnetisierenden Feldes ist nicht vorgesehen, lediglich kann die Phasenlage der beiden Gleichrichterschaltungen über einstellbare Widerstände abgeglichen werden.sends the control impulses. The rectifier circuit is designed for one pair of coils connected in series. A regulation of the demagnetizing field is not provided, only the phase position of the two rectifier circuits can be adjusted via adjustable resistors be matched.
In der DE-AS 14 89 988 ist ein Verfarhen mit einer Schaltungsanordnung beschrieben, welches eine kontinuierliche Entmagnetisierung von ferromagnetischen Werkstoffen oei Anwesenheit: magnetischer Störfelder gestattet. Die Halbweilen des entmagnetisierenden Wechselfeldes werden hierum einen dem Störfeld entsprechenden Betrag derart gegensinnig verstärkt bzw. geschwächt, daß das Störfeld bei der Entmagnetisierung kompensiert wird. Nach der Schaltungsanordnung werden zum einen parallel zu dem speisenden. Transformator und der Entmagnetisierungsspule ein regelbarer Widerstand und ein Gleichrichter in Reihe geschaltet und zum anderen zwischen dem speisenden Transformator und der Entmagnetisierungsspule, in Reihe mit dieser, ein Widerstand oder ein gesteuerter Gleichrichter geschaltet, der von einer aus einem Gleichrichter und einem regelbaren Widerstand bestehenden Reihenschaltung überbrückt wird. In der Entmagnetisictungsspule sind dabei die Amplituden der Stromhalbwellen einmal durch regelbare Widerstände oder durch den gesteuerten Gleichrichter regelbar.In DE-AS 14 89 988 is a Verfarhen with a Circuit arrangement described, which a continuous demagnetization of ferromagnetic Materials without presence: magnetic interference fields permitted. The halftime of the demagnetizing The alternating field is amplified or increased in opposite directions by an amount corresponding to the interference field. weakened so that the interference field is compensated for during demagnetization. According to the circuit arrangement will be on the one hand parallel to the dining room. Transformer and the degaussing coil an adjustable resistor and a rectifier connected in series and on the other hand between the feeding transformer and the degaussing coil, connected in series with this, a resistor or a controlled rectifier, that of a series circuit consisting of a rectifier and a controllable resistor is bridged. In the demagnetization coil are the amplitudes of the current half-waves once through adjustable resistors or through the controlled Adjustable rectifier.
Die DE-AS 15 89 889 beschreibt die Ausbildung des in der DE-AS 14 89 988 angegebenen Regelkreises. Danach wird die noch vorhandene Remanenz des Werkstoffs nach Durchlauf durch die Entmagnetisierungseinrichtung fortlaufend gemessen und die gegensinnig" Verstärkung bzw. Schwächung der Halbwellen des Entmagnetisierungsstroms in Abhängigkeil von den gemessenen Remanenzwerten geregelt. Außerdem wird eine Speicherung des zuvor eingestellten Entmagnetisierüngsstroms vorgenommen. Für die praktische Ausführung der Einrichtung ist ein elektromechanischer Regelkreis vorgesehen.DE-AS 15 89 889 describes the design of the control loop specified in DE-AS 14 89 988. Thereafter the remaining remanence of the material after passing through the degaussing device continuously measured and the opposite "amplification or weakening of the half-waves of the demagnetizing current regulated as a function of the measured remanence values. In addition, a The previously set demagnetizing current was saved. For practical implementation an electromechanical control circuit is provided for the device.
In der PE-OS 32 38 609 ist eine weitere Einrichtung zur Entmagnetisierung stabförmiger Werkstücke im Durchlauf durch das magnetische Feld einer Entmagnetisierungsspule beschrieben, bei der vor und hinter der Spule Schalteinrichtungen angebracht sind, die verarbeitbare Signale beim Ein- und Auslaufen der Werkstücks anzeigen.In the PE-OS 32 38 609 there is another facility for the demagnetization of rod-shaped workpieces while passing through the magnetic field of a demagnetization coil described in which switching devices are attached in front of and behind the coil, the processable Display signals when the workpiece is entering and exiting.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 an/ugeben, welches eine konstruktiv einfach aufzubauende und betrieblich zuverlässig arbeitende Anordnung zu seiner Durchführung ermöglicht.The invention is therefore based on the object of providing a method according to the preamble of claim 1 indicate which one is structurally easy to set up and operationally reliable arrangement enables it to be carried out.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemiiß durch die im kennzeichenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by the im characterizing part of claim 1 specified features solved.
Besondere Audführungsarten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Special modes of execution of the invention are the subject matter of the subclaims.
Die mil der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine geregelte Entmagnetisierung von stabförmigen, ferromagnetischen und vergüteten Halb- und Fertigfabrikaten im laufenden Produktionsprozeß, unabhängig von ihrer !sonstigen, auf den Einfluß yon magnetischen Feldern ,bezogenen Umgebung /und unabhängig von ihrer !riagrietischenVorgescnichVe, ermöglicht wird. Für die Optimierung der Etmagnetisierungergebnisse stehen die Regelparameter frei zu Verfügung. Ebenso wird allein durch ihre Variation den wechselnden Verhältnissen bei der Entmagnetisierung unterschiedlicher Materialien und Durchmesser Rechnung getragen. Das Verfahren arbeitet unabhängig von der Transportgeschwindigkeit der zu entmagnetisierenden Werkstücke. Für die geregelte Entmagnetisierung werden nur zwei, in kurzem Abstand voneinander ange-5 ordnete Entmagnetisierungsspulen benötigt. Da als Stromversorgung für das erfindungsgemäße Verfahren Gleichstrom vorgesehen ist, entfällt einerseits der Einsatz teurer Frequenzwandler oder Wechselstromsteller und andererseits treten Probleme wegen der nötigen Eindringtiefe des magnetischen Feldes in das zu entmagnetisierende Werkstück nicht auf.The advantages achieved with the invention are, in particular, that a controlled demagnetization of rod-shaped, ferromagnetic and tempered semi-finished and finished products in the ongoing production process, independent of their! other environment related to the influence of magnetic fields / and irrespective of their diagrammatic design will. The control parameters are freely available for optimizing the magnetization results. The changing conditions during demagnetization are also due to their variation alone different materials and diameters are taken into account. The procedure works independently of the transport speed of the workpieces to be demagnetized. For controlled demagnetization only two demagnetizing coils, arranged at a short distance from each other, are required. There as Power supply is provided for the method according to the invention direct current, on the one hand, the use is omitted expensive frequency converter or AC power controller and on the other hand problems arise because of the necessary Penetration depth of the magnetic field in the workpiece to be demagnetized does not increase.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
der zugehörigen Zeichnungen, in denen eine Ausführungsform einer Einrichtung für die Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt worden ist
In den Zeichnungen zeigtFurther details and advantages of the subject matter of the invention emerge from the following description of the accompanying drawings, in which an embodiment of a device for carrying out the method according to the invention has been shown schematically
In the drawings shows
F i g. 1 einen Dlockschaltplan der geregelten GScichströmen magnetisierung;F i g. 1 a block diagram of the regulated GSC currents magnetization;
F i g. 2 einen Signalflußpian de' --.egelkreises derselben: F i g. 2 a signal flow pian de '-. Control circuit of the same:
F i g. 3 einen Blockschaltplan des digitalen Reglers;
Fig.4 einen Blockschaltplan des verwendeten Meß-Verfahrens;
F i g. 3 is a block diagram of the digital controller;
4 shows a block diagram of the measuring method used;
F i - 5 ein Diagramm über den Zusammenhang der Funktionsverläufe von magnetischer Induktion Bn und Fluß Φ über den Ort χ auf einem Stahlstab;F i - 5 shows a diagram of the relationship between the function profiles of magnetic induction B n and flux Φ via the location χ on a steel rod;
F i g. 6 Beispiele der Verteilung magnetischer Polaritäten auf einem langen Stahlstab;F i g. 6 examples of the distribution of magnetic polarities on a long steel rod;
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm über den Einsatz einer Entmagnesierungseinrichtung in der Produktion;7 shows a flow chart for the use of a demagnesizing device in production;
Fig.8 den Blockschaltplan einer Gesamtanordnung im Produktionsprozeß.8 shows the block diagram of an overall arrangement in the production process.
Die Lagerung und Führung des zu entmagnetisierenden Werkstücks 1 übernimmt in diesem Fall üblicherweise ein Rollgang 2, bestehend aus kontinuierlich angeordneten, aufgeständerten und gelagerten Doppelkonusrollen als Trag- und Führungsrollen, die auf einem Metallgerüst montiert sind. Entlang dieses Rollgangs 2 werden zwei hohlzylinderförmige Entmagnetisierungsspulen 3 und 4 in kurzem Abstand hintereinander derart zentriert angeordnet, daß. auf ihren Durchmesser bezogen, verschieden starke Werkstücke ihre Innenbohrung passieren können. Die Entmagnetisierungsspule 4 trägt zusätzlich in ihrer Symmetrieebene senkrecht zur Transportrichtung eine Meßwicklung 5.In this case, the workpiece 1 to be demagnetized is usually supported and guided a roller table 2, consisting of continuously arranged, elevated and mounted double cone rollers as support and guide rollers that are mounted on a metal frame. Along this roller table 2 two hollow cylindrical degaussing coils 3 and 4 are in a short distance behind one another in such a way centered that. In relation to their diameter, workpieces of different thicknesses their inner bore can happen. The degaussing coil 4 also carries in its plane of symmetry perpendicular to Transport direction one measuring winding 5.
Während die zum Zwecke der Aufmagnetisierung angeordnete Spule 3 über einen steuerbaren Ein/Aus-Schalter 10 mit einer Konstantspannungsquelle 6 verbunden ist, erfolgt die spannungsmäßige Versorgung der entgegengesetzt gepolten Wicklung der Spule 4 über eine von einer Regeleinrichtung 8 gesteuerten Sp<.nr.ungsquelle 7. Die Abtastschalter 9 dienen der Erfassung der Position eines Werkstücks vor Einlauf in die Entmagnetisierungseinrichtung und nach Auslauf derselben sowie der Einstellung definierter Anfangs- und Endzustände der Regeleinrichtung. Das elektrische Signal der Meßwirklung 5 wird der Regeleinrichtung 8 zugeleitet und nach einem vorgegebenen Algorithmus verarbeitet. Die Regeleinrichtung 8 erzeugt ein digitales ^,fiSignal.zum ;Ein/Aus-Schalten del' Konstantsjiannungs-"(qüeiie 6 für■ die?:SpüIe 3 und ein analoges Signal für dieWhile the coil 3, which is arranged for the purpose of magnetization, is connected to a constant voltage source 6 via a controllable on / off switch 10, the voltage to the oppositely polarized winding of the coil 4 is supplied via a voltage source 7 controlled by a control device 8 The scanning switches 9 are used to detect the position of a workpiece before it enters the demagnetization device and after it has run out, as well as the setting of defined initial and final states of the control device. The electrical signal of the measuring effect 5 is fed to the control device 8 and processed according to a predetermined algorithm. The controller 8 generates a digital ^, fiSignal.zum; On / Off Switch del 'Konstantsjiannungs - "(6 qüeiie for the ■: SpüIe 3 and an analog signal for?
steuerbare Spanhungsquclle 7 der Spule 4.
' Die Regeleinrichtung 8 besteht, wie F i g. 2 zeigi, aus
einem Vorverstärker-14, einem Analog/Digital-Wandler
15, einem Integrator 16, einem digitalen Regler 11, einem Digital/Analog-Wandler 12 und einem Pufferver-controllable voltage source 7 of the coil 4.
The control device 8 consists, as shown in FIG. 2 show, from a preamplifier 14, an analog / digital converter 15, an integrator 16, a digital controller 11, a digital / analog converter 12 and a buffer converter
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stärker 13. Der Vorverstärker 14 dient der Aufbereitung der in der Meßwicklung 5 induzierten Spannung zur ausreichenden Aussteuerung des Digital/Analog-Wandlers 15. Der Pufferverstärker 13 dient dem Schutz und der Potentialtrennung des Digital/Analog-Wandlers 12. Die steuerbare Spannungsquelle 7 legt nach Vorgabe der Regeleinrichtung 8 eine vorzeichenrichtige Gleichspannung an die Entmagnetisierungsspule 4. Die Regelalgorithmen des digitalen Reglers 11 sind durch ein Programm realisiert und abgespeichert. Der Integrator 16 ist ebenfalls als Rechenprogramm implementiert. Die Anordnung gliedert sich somit in einen Teil mit digitaler und einen Teil mit analoger Meßwertverarbeitung.stronger 13. The preamplifier 14 is used to prepare the voltage induced in the measuring winding 5 for sufficient control of the digital / analog converter 15. The buffer amplifier 13 serves to protect and isolate the digital / analog converter 12. The controllable voltage source 7 applies a DC voltage with the correct sign as specified by the control device 8 to the degaussing coil 4. The control algorithms of the digital controller 11 are through a program realized and saved. The integrator 16 is also implemented as a computer program. the The arrangement is thus divided into a part with digital and a part with analog measured value processing.
Der digitale Reg.er 11 umfaßt, vergl. F i g. 3, die Zentraleinheit 19 mit Steuereinheit und Arithmetik, den statischen Speicher 17, insbesondere benötigt zum Abspeichern der eingelesenen Induktionsverteilungen, den Festwertspeicher 18 zur Aufnahme des Monitor- und des Anwenderprogramms, die serielle Ein/Ausgabe-Einheii 20 zum Anschluß der Bedienungsperipherie und zur Protokollführung, sowie die parallele Ein/Ausgabe-Einheit 21 in Verbindung mit der Steuerungsbaugruppe 22 zwecks Feststellung des Zustands der Abtastschalter 9, Steuerung der Alarmanzeige und Ausführung von Schaltfunktionen für die Netzgeräte, den ΛνΎ-Schreiber und das Analog-Magnetbandgerät.The digital Reg.er 11 includes, see FIG. F i g. 3, the central unit 19 with control unit and arithmetic, the static memory 17, in particular required for storage the read in induction distributions, the read-only memory 18 for receiving the monitor and of the user program, the serial input / output unit 20 for connecting the operating peripherals and for keeping records, as well as the parallel input / output unit 21 in connection with the control assembly 22 for the purpose of determining the status of the sampling switches 9, control of the alarm display and execution of switching functions for the power supply units, the ΛνΎ recorder and the analog tape recorder.
Im folgenden wird die Betriebsweise der Einrichtung näher erläutert. Erreicht ein auf einem Rollgang 2 transportiertes, magnetismusbehaftetes Werkstück 1 die Entmagnetisierungseinrichtung, dann wird durch Auslösen des Abtastschalters 9a (Fig. 1) über die Regeleinrichtung 8 der Schalter 10 betätigt und der Stromkreis der Spule 3 über die Konstantspannungsquelle 6 ist geschlossen. Es fließt der konstante Strom Λ, der über die Spule 3 eine Aufmagnetisierung des Werkstücks 1 bewirkt. Mit Betätigung des Schalters 9a wurde ebenfalls die steuerbare Spannur.gsquelle 7 auf einen festgelegten Anfangswert eingestellt, ein Strom /2 fließt über die gekennzeichnet gewickelte Spule 4 und bewirkt eine Entmagnetisierung des Stahlstabs 1. Durchfährt das Werkstück 1 die Meßwicklung 5 der Spule 4, wird in ihr eine Spannung induziert. Diese wird der Regeleinrichtung 8 zugeführt, die über die steuerbare Spannungsquelle 7 den Strom /2 nach Amplitude und Richtung so ausregelt, daß die vorhandene Remanenz an jeder Stelle des Werkstücks 1 aufgehoben wird. Verläßt das Werkstück 1 den Abtastschalter 96. werden die Ströme beider Spulen abgeschaltet.The operation of the device is explained in more detail below. If a transported on a roller table 2, magnetism-affected workpiece 1 the degaussing device, then by triggering of the sampling switch 9a (Fig. 1) via the control device 8 the switch 10 is actuated and the circuit of the coil 3 via the constant voltage source 6 is closed. The constant current Λ flows, which causes the workpiece 1 to be magnetized via the coil 3. When the switch 9a was actuated, the controllable voltage source 7 was also set to a fixed value Initial value set, a current / 2 flows through the marked wound coil 4 and causes demagnetization of the steel rod 1. Passes through the workpiece 1 the measuring winding 5 of the coil 4, a voltage is induced in it. This is the control device 8 supplied, which regulates the current / 2 according to amplitude and direction via the controllable voltage source 7 so that that the existing remanence is canceled at every point on the workpiece 1. Leaves the workpiece 1 the sampling switch 96. the currents of both coils switched off.
Der remanente Magnetfluß Φϋαη eines die Spulen 3 und 4 durchlaufenden Stahlstabs 1, F i g. 2, kann als Störgröße im Regelkreis aufgefaßt werden. Er induziert in der Meßwicklung 5 eine Spannung Umd. die bei konstanter Transportgeschwindigkeit ν des Werkstücks 1 nach Gl. (1) der Normalkomponente der Induktion Bn auf der Werkstückoberfläche proportional ist Um— Bn. The remanent magnetic flux Φϋαη of a steel rod 1, F i g passing through the coils 3 and 4. 2, can be viewed as a disturbance variable in the control loop. It induces a voltage U m d in the measuring winding 5. which at constant transport speed ν of the workpiece 1 according to Eq. (1) the normal component of the induction B n on the workpiece surface is proportional environmental B n.
ILt = N-ILt = N-
dtGerman
■»■kU■ »■ kU
B άΑB άΑ
eoeo
(D(D
= M-- I I B„rd(pdx dt J ■· 0 0= M-- II B "rd (pdx dt J ■ · 0 0
= 2πτΝΒπν. = 2πτΝΒ π ν.
65 Über den Analog/Digital-Wandler 15 liest der digitale Regler 11 die Spannung Um ein und integriert sie, Fig.4. Das Integral ist nach GL. (2) proportional dem magnetischen Fluß Φ und damit unabhängig von der Transportgeschwindigkeit v. Es wird im folgenden als Flußistwert bezeichnet <Pist. 65 The digital regulator 11 reads in the voltage Um via the analog / digital converter 15 and integrates it, FIG. 4. The integral is according to GL. (2) proportional to the magnetic flux Φ and therefore independent of the transport speed v. It is referred to below as the actual flow value <Pi st .
B UAB UA
χ 2t χ 2t
.-JJ.-YY
χ 2 χ 2
= J J B„raq> = JJ B "raq>
« 0 « 0
= 2 η r N Bn x. = 2 η r NB n x.
dxdx
(2)(2)
Ein Vergleich mit dem gespeicherten Flußsollwert ί?£=.'.'ergibt die Regeldifferenz als Ausgangspunkt für die Maßnahmen der Regelung. F i g. 5 zeigt beispielhaft die Verläufe der Induktion Bn und des magnetischen Flusses Φ über den Ort χ auf einem Stahlstab und F i g. b Beispiele der Verteilung magnetischer Polaritäten auf einem langen Stahlstab der Länge /.A comparison with the stored nominal flux value ί? £ =. '.' he gives the control difference as a starting point for the measures of the regulation. F i g. 5 shows an example of the courses of the induction B n and the magnetic flux Φ over the location χ on a steel rod and F i g. b Examples of the distribution of magnetic polarities on a long steel rod of length /.
Der Flußsollwert Φςοιι wird zunächst zu Null festgelegt, Sollwert 1. Das Ziel der Regelung ist, auch den Flußistwert Φι,, auf Nuil zu haken und jeder Flußänderung auf '!em Stab sofort mittels einer Stromänderung /2 entgegenzuwirken. Eine verschwindende Änderung des Flusses über die Stablänge bedeutet auch ein Verschwinden der Induktion und eine völlige Entmagnetisierung des Werkstücks nach dem Durchlaufen der Anordnung. Es ist jedoch nicht möglich, die Induktion des Werkstücks isoliert zu messen. Zum einen induzieren die Stromänderungen der Spule 4 ebenfalls Spannungen in der Meßwicklung 5, zum anderen ändert sich die induktive Kopplung zwischen den Wicklungen der Entmagnetisierungsspule 4 und der Nießwieklüng 5 stark, wenn ein Werkstück in die Anordnung einfährt oder sie verläßt.The flux setpoint Φς ο ιι is initially set to zero, setpoint 1. The aim of the control is to also check the flux actual value Φι ,, to Nuil and to counter any change in flux on '! Em rod immediately by means of a current change / 2. A negligible change in the flux over the rod length also means a disappearance of the induction and a complete demagnetization of the workpiece after it has passed through the arrangement. However, it is not possible to measure the induction of the workpiece in isolation. On the one hand, the changes in current in the coil 4 also induce voltages in the measuring winding 5; on the other hand, the inductive coupling between the windings of the degaussing coil 4 and the Nießwieklüng 5 changes greatly when a workpiece enters or leaves the arrangement.
Als Lösung dieser angezeigten Problematik wird die Sollwertvorgabe während des Transports des Werkstücks durch die Anordnung verändert. Wie bereits erwähnt, beginnt die Regelung mit einem Flußsollwert von Null, dem Sollwert 1. Dies bewirkt zunächst einen Anstieg des Stromes /2, wenn sich der in Spule 3 aufmagnetisierte Stab der Spule 4 .^ nähert. Erreicht er ungefähr deren Mitte, beginnt der Strom h zu sinken, da durch die sich nun verstärkende Kopplung zwischen der Wicklung der Spule 4 und der Meßwicklung 5 ein zu hoher Strom bzw. ein zu geringer Magnetismus vorgetäuscht wird. Daher wird nun der Regelvorgang unterbrochen. Der augenblickliche Strom h wird beibehalten, die induzierte Spannung jedoch weiter aufintegriert, bis ein zuvor abgespeicherter Wert erreicht ist. Dieser Wert, der Sollwert 2, dient als Ausgangspunkt für die nun wieder einsetzende Regelung. Zu diesem Zeitpunkt ist der Stahlstab ca. 20 cm weit in die Spule 4 eingefahren und der Grad der induktiven Kopplung hat sich auf seinen Maximalwert stabilisiert. Nähert sich das Stabende der Meßwicklung 5, wird die Kopplung wieder schwächer, und es wird ein zu geringer Strom bzw. ein zu hoher Magnetismus vorgetäuscht, so daß die Reglung den Strom unangemessen erhöhen würde. Dem wird begegnet, indem nun die Regelung beendet und die augenblickliche Stromstärke /2 bis zum Abschalten durch den Schalter 96 beibehalten wird.As a solution to this indicated problem, the setpoint specification is changed during the transport of the workpiece through the arrangement. As already mentioned, the regulation begins with a nominal flux value of zero, the nominal value 1. This initially causes an increase in the current / 2 when the rod magnetized in coil 3 approaches coil 4. ^. If it reaches approximately its middle, the current h begins to decrease because the coupling between the winding of the coil 4 and the measuring winding 5, which is now strengthening, simulates an excessively high current or an insufficiently magnetism. Therefore the control process is now interrupted. The instantaneous current h is retained, but the induced voltage is further integrated until a previously stored value is reached. This value, the setpoint 2, serves as the starting point for the control that is now starting again. At this point in time the steel rod has moved approx. 20 cm into the coil 4 and the degree of inductive coupling has stabilized at its maximum value. If the rod end approaches the measuring winding 5, the coupling becomes weaker again and a current that is too low or a magnetism that is too high is simulated, so that the regulation would increase the current inappropriately. This is countered in that the regulation is now ended and the current strength / 2 is maintained until the switch 96 is switched off.
Es ist auch möglich den Abtastschalter 9έ, bezogenIt is also possible to refer to the sampling switch 9έ
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während des Entmagnetisierens, vergl. Fig.7, können
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