DE2223439C3 - Verfahren und Gerat zum Entmagnetisieren ferromagnetischer Werkstoffe - Google Patents

Description

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freie Entmagnetisierung nicht mehr möglich ist, wo- Die Erfindung wird nachstehend an Hand der

!.^"!ΐΤ^ΓΑ^ Zeichnungen erläutert. Es zeigt

EmdHngüefe der reine= Wechse.suon.haft-

wissen Maximalwert nicht übersteigen, wenn auch der

S des Werkstückes entmagnetisiert werden so,,. η^^^^Τ^£α Eine Entmagne f .erungsfrequenz von 50 Hz ,st nur Mdnug an Hand der Fig. 2 erlämSJ bei kleineren Te:len anwendbar, wahrend dickere und Dip Knrvp ι ,«„. ι \/ . " .

*Xe Werkstücke wegen des magnetischen Skin- _1JS n^^^^S^^^ effektes damit md mehr emwandfre, entmagnet,- Verfahren und dem

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ein Verfahren und ein Gerat zu schaffen, mit dem, magnetisieningsstrom, dessen Wechselstromanteil ausgehend von emer Wechselspannung üblicher Netz- _{durch die Kurve 2 wiedergegeben ist}. _Die auftretende frequenz, ohne größeren technischen Aufwand be, Phasenverschiebung von itwa 90° zwischen Speise-Stücken größeren Durchmessers mit niedrigerer Fre- _spannung gemäß Kurve 1 und EntmagnetisieAingsquenz entmagnetisiert werden kann, wobei auch auf ₂₅ strom ergibt sich unter Berücksichtigung des Umstanhöhere Frequenzen umgestellt werden kann bei dem _{des> daß die praktisch} vorkommenden Entmagnetiüberdies die Nachteile mechanischer Schaltorgare sierungsstromkreise oder Entmagnetisierungsspulen durch Verwendung kontaktloser Schaltelemente eh- _eine vorwiegend induktive Last darstellen. Es sei nun miniert werden können, ohne daß dafür die Gefahr angenommen, daß für die Durchführung des erfineiner zu starken Aufmagnetisierung der Werkstücke 30 dungsgemäßen Verfahrens ein Wert für »n« gewählt zu Beginn der Entmagnetisierung m Kauf genommen _w.;_{rdj der} gleich 1 ist. Damit wird der Wert (2 η + 1) werden müßte und mit dem bei verringertem mecha- _gi_{eich 3j was} bedeutet, daß nur jede dritte Halbwelle nischem und elektrischem Aufwand die Entmagneti- _der Netzwechselspannung ausgenutzt wird für die sierung innerhalb kürzester Zeit und mit vergrößerter Erzeugung des Entmagnetisierungsstromes, während Betriebssicherheit zu bewirken ist. _{35 die daZ}wischenliegenden Halbwellen der Wechsel-

Die Lösung dieser Aufgabe ist bei dem Verfahren spannung nicht ausgenutzt werden. Bei F i g. 2 ist gemäß der Erfindung dadurch ermöglicht worden, davon ausgegangen worden, daß die erste positive daß von den Halbwellen der den Entmagnetisie- Halbwelle der Spannung an die Entmagnetisierungsrungsstrom erzeugenden Wechselspannung üblicher vorrichtung angeschaltet wird, daß die nächstfolgende Netzfrequehz (Speisespannung) nur jede (2n + l)-te 40 negative und die nächstfolgende positive Halbwelle Halbwelle (wobei »n« eine positive ganze Zahl ist) ausgeschaltet werden, die diesen folgende negative an die Entmagnetisierungsvorrichtung weitergeleitet Halbwelle erneut angeschaltet wird, wonach wiederwird, so daß zwischen zwei Halbwellen des erzeugten um die beiden folgenden Halbwellen ausgeschaltet Entmagnetisierungsstromes eine stromlose Pause werden usw. Es folgen einander somit positive und besteht, und daß jede Halbwelle des Entmagnetisie- 45 negative Entmagnetisierungsstrom-Halbwellen in rungsstromes wegen der jeweils erforderlichen Wie- einem zeitlichen Abstand, der dreimal so groß ist wie dereinschaltung durch den dabei als Gleichstrom- der zeitliche Abstand der Halbwellen der erzeugenirapuls entstehenden Ausgleichstrom gegenüber der den Wechselspannung. Infolge der Anschaltvorgänge Wechselstrom-Grundhalbwelle verstärkt ist. wird sich bei jeder an die Entmagnetisierungsvor-

Das Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach 50 richtung angeschalteten Wechselspannungshalbwelle der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der ein Gleichstromimpuls gemäß den Kurven 3 einstel-Taktgeber-Steuereinheit, welche die Zündimpulse für len, der je nach Zeitkonstante des Stromkreises und die kontaktlosen Schaltelemente erzeugt, eine Zähl- Frequenz mehr oder weniger schnell nach einer schaltung zugeordnet ist, welche die Halbwellen der e-Funktion bis auf Null abklingt. Die Überlagerung erzeugenden Wechselspannung zählt, aber nur nach 55 der Gleichstromimpulse 3 und der Wechselstromjeder (2n + l)-ten Halbwelle einen Steuerungsimpuls impulse 2 ergibt den wirksamen Entmagnetisierungsabgibt. strom gemäß den Kurvenzügen 4, dessen Impuls-

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in der amplitude um etwa den Faktor 1,6 größer ist als Zählschaltung der zeitliche Abstand der einen Steuer- einer Halbwelle des Wechselstromanteiles des Entirapuls abgebenden Wechselspannungs-Halbwellen 60 magnetisierungsstromes und dessen Frequenz um den wählbar und demgemäß die Grundfrequenz des Ent- γ

magnetisierungsstromes einstellbar. Faktor gegenüber der Frequenz der erzeu-

Die Taktgeber-Steuereinrichtung kann mit einem

Zeiteinstellglied versehen sein, mit welchem der genden Wechselspannung verkleinert ist, bei dem an-Schaltzeitpunkt der kontaktlosen Schaltelemente 65 genommenen Ausführungsbeispiel also Vs der Netzinnerhalb der an die Entmagnetisierungsvorrichtung frequenz, das ist 16VsHz, beträgt. Durch die Freweitergeleiteten Wechselspannungshalbwelle beliebig quenzverminderung wird die Eindringtiefe des Enteinstellbar ist (Phasenanschnittsteuerung), magnetisierungsfeldes vergrößert, so daß die Erfin-

dung die Entmagnetisierung größerer Werkstücke im tor Cl dienen zur Entstörung der Impulsleitung von Vergleich zu den bekannten Verfahren und Geräten unerwünschten hochfrequenten Storimpulsen. Mit ermöglicht ^{Hüfe eines Transistors ri} werden die Nutzimpulse Bei dcni nach dem erfindungsgemäßen Ve-fahren auf ein für den Zähler IC 2 geeignetes Spannungsarbeitenden Gerät ist an eine Stromversorgung 11 5 niveau verstärkt. Die verstärkten Impulse werden eine Leistungseinheit 12 angeschlossen, die in be- über einen Baustein IC 1.1, welcher der Invertierung kannter Weise mittels antiparallel geschalteter Thyri- der Impulse entsprechend den durch den Zahler /CZ stören die einzelnen Wechselstromhalbwellen schal- vorgegebenen Anforderungen dient, dem Zahler IL 2 tet. Diese Wechselstromhalbwellen werden an einen zugeleitet.

Hochstrom-Transformator 13 oder an eine Ent- io Der Zähler IC 2 zählt nach einem Bmar-Code. Bei magnetisierungsspule 15 weitcrgeleitet. Der Hoch- dem dargestellten Schaltungsbeispiel sind von den strom-Transformator 13 dient vorzugsweise zur Zählerausgängen die zwei Ausgange A und B über direkten Durchflutung von Werkstücken mit Hilfe ein UND-Gatter /C 1.2 mit der Impulsausgangsleider Hochstromkontakte 14. tung verbunden. Der Eingang eines Impulses in den Eine Taktgeber-Steuereinheit 16 dient zur Zün- 15 Zähler IC 2 bewirkt ein Ausgangssignal am Ausdung der Thyristoren in der Leistungseinheit 12 in gang A. Nach zwei Eingangsimpulsen steht ein Auseinem der Verfahren gemäß der Erfindung entspre- gangssignal am Ausgang B, und nach drei Eingangschenden Rhythmus. Der Taktgeber 16 besteht im impulsen ist em Signal an beiden Ausgangen A und B wesentlichen aus einem Zähler, der mit Zündimpul- und demzufolge auch am Ausgang des UND-Gatters sen im Rhythmus der erzeugenden Frequenz gespeist 20 /C 1.2 vorhanden. Entsprechend dem gewählten wird jedoch nur nach jeder (2«+l)-ten Halb- Binär-Code stünde nach sieben Eingangsimpulsen welle ein Ausgangssignal abgibt, welches bewirkt, wieder ein Ausgangssignal an den Ausgangen A und B daß die Zündimpulse während einer Halbwelle den und damit am Ausgang des Gatters /C 1.2. Um das Thyristoren zugeleitet werden. Dabei kann für »/1« zu vermeiden, wird der Zähler ICl durch das Ausjeder einer positiven, ganzen Zahl entsprechende 25 gangssignal des UND-Gatters/C 1.2 über einen Bau-Wert gewählt werden also 1, 2, 3 usw. Wird der stein/C 1.3 zwangsweise zurückgesetzt, so daß er mit Zähler so eingestellt, daß er jeweils bis 3 zählt, so der nächsten Zählung von Eingangsimpulsen wieder wird nach beispielsweise einer positiven Halbwelle von vorn beginnen kann.

die nächste negative und die nächste positive Halb- Der Impulsausgangsklemme 34 ist ein Baustein welle des erzeugenden Wechselstromes nicht aus- 30 /C 1.4 vorgeschaltet, welcher der Invertierung der

genutzt, dagegen bei der dann folgenden negativen Ausgangssignale dient, damit an der Klemme 34 Im-

Halbwelle der Entmagnetisierungsstrom wieder er- pulse in einer Form vorliegen, in der sie von dei

neut eingeschaltet, um die daran anschließende posi- Leistungseinheit 12 verarbeitet werden können. Ein

tive und negative Halbwelle wieder auszusetzen. Die Kondensator Cl dient zur Entstörung der Impulsnächste Halbwelle, die eingeschaltet wird, ist wieder- 35 ausgangsleitung.

um eine positive Halbwelle, wonach sich der geschil- Das vorstehend erläuterte Beispiel »ein Ausgangs-

derte Zyklus wiederholt. signal auf drei Eingangsimpulse« ist willkürlich ge-

Bei Anschluß des Gerätes an eine Netzfrequenz wählt. Durch Anschluß des UND-Gatters IC 1.2 ar

von 50 Hz beträgt die wirksame Entmagnetisierungs- andere vorhandene Ausgänge des Zählers IC 2 würde frequenz dann nur noch ⁵¹VsHz = 16^s/sHz. Durch 40 nur auf jeden 5. oder 7. usw. (2n+ l)-ten Eingangs

diese Frequenzverminderung weist das Entmagneti- impuls ein Ausgangsimpuls folgen. Dementsprechenc

sienmgsgerät gemäß der Erfindung zusätzlich zum wäre die Entmagnetisierungsfrequenz nicht V₃, son

Vorteil der Stromerhöhung noch den Vorteil einer dem V₅, V₇ usw. der Netzfrequenz bzw. der Fre

größeren Eindringtiefe (geringerer Skineffekt) auf. quenz, die den Eingangsimpulsen an Klemme 33 zu Dadurch kann das Gerät für wesentlich größere 45 gründe liegt. Die unterschiedliche Belegung der Aus

Werkstücke bzw. Werkstücke mit größerer Wand- gänge des Zählers IC 2 könnte mit einem in Fig.;

stärke eingesetzt werden als dies mit den bekannten, nicht gezeichneten, jedoch in F i g. 1 symbolisch dar

an 50-Hz-Wechselspannung angeschlossenen Geräten gestellten Schalter in bekannter Weise erfolgen um

möglich ist. damit die Entmagnetisierangsfrequenz in ungeradei F i g. 3 ist ein Schaltbild einer beispielsweisen Aus- 50 Teilern der Netzfrequenz stufenweise eingestellt wer

führungsform eines mit einem Zähler/C 2 ausge- den.

rüsteten Taktgebers. Mit 31 ist die Massenanschluß- Zur Verringerung der während des Entmagnetisie

klemme für den Taktgeber bezeichnet und mit 32 die rungsvorganges auf das Werkstück einwirkende!

Klemme, an der die Versorgungsspannung für den Stärke des umpolenden Magnetfeldes kann das Werk

Taktgeber ansteht. Der untere Teil des Schaltbildes 55 stück entweder allmählich aus dem Entmagnetisie

zeigt die Spannungsstabilisierung für die Versorgungs- rungsfeld herausbewegt werden oder im Einflußbe

spannung für den Taktgeber, bestehend aus den reich des Feldes bleiben, dessen Amplitude in dieser

Transistoren Ί2, Tb, der Diode Dl, den Wider- Fall mit Hilfe einer Phasenanschnittsteuerung de

ständen R 4, R 5, R 6 und R 7 sowie den Kondensa- Thyristoren bis auf Null verringert werden muß. Zu

toren C3 und CA. 33 bezeichnet die Impulseingangs- 60 Einstellung der Zeitkonstante dieser allmähliche

klemme, und 34 ist die Impulsausgangsklemme des Amplitudenverringerung dient ein Geber 17 (F i g. 1'

Taktgebers. In die Impulseingangsleitung eingeschal- Mittels eines Gebers 18 der Taktgeber-Steuereinhe:

tete Widerstände Rl und R 2 sowie ein Kondensa- kann die Frequenz eingestellt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. tude des Entmagnetisierungsstromes stetig aus dem

   Patentansprüche: Entmagnetisierungsfeld herausbewegt werden. Nach

   diesem zuletzt genannten Verfahren arbeiten die be-

   1 Verfahren zum Entmagnetisieren ferroma- kannten Geräte für die kontinuierliche Durchführung inetischer Werkstoffe mit Hilfe eines Magnetfei- 5 der Entmagnetisierung, bei denen das zu entmagnetides wechselnder Richtung und abnehmender sierende Werkstück auf dem Fließband durch das Feldstärke welches durch eine Wechselspannung Spulenfeld einer mit konstantem Entmagnetisierungsüblicher Netzfrequenz erzeugt wird, deren Halb- strom gespeisten Entmagnetisierungsvorrichtung hinwellen mittels kontaktloser Schaltelemente, ζ. B. durchgeführt werden. Bei den bekannten Geräten für Thyristoren, an die Entmagnetisienmgsspule oder io intermittierenden Betrieb, in denen das zu entmagneden dieser vorgeschalteten Transformator ge- tisierende Werkstück zeitweise im Stillstand verbleibt, schaltet werden, dadurch gekennzeich- wird die Amplitude des Entmagnetisierungsstromes net, daß von den Halbwellen der den Ent- während des Stillstandes stufenweise über Widermagnetisierungsstrom erzeugenden Wechselspan- stände oder Regeltransformatoren und mechanische nung üblicher Netzfrequenz nur jede (2n-r l)-te 15 Kontakte herabgesetzt. Für intermittierenden Betrieb Halbwelle (wobei »n« eine positive ganze Zahl ist es auch bereits bekanntgeworden, zwecks Verist) an die Entmagnetisierungsvorrichtung weiter- kürzung der Entmagnerisierungszeit die Verringerung geleitet wird, so daß zwischen zwei Halbwellen der Feldstärke des Entmagnetisierungsfeldes dadurch des erzeugten Entmagnetisierungsstromes eine zu beschleunigen, daß zusätzlich zur Verringerung stromlose Pause besteht, und daß jede Halbwelle ao des Entmagnetisierungsstromes noch die Frequenz des Entmagnetisierungsstromes wegen der jeweils des Entmagnetisierungsfeldes erhöht wird. Hierbei erforderlichen Wiedereinschaltung durch den da- wird ausgenutzt, daß die Eindringtiefe des Magnetbei als Gleichstromimpuls entstehenden Aus- feldes mit steigender Frequenz sinkt,
   gleichsstrom gegenüber der Wechselstrom-Grund- Da mechanische Kontakte stets einer Abnutzung halbwelle verstärkt ist. 35 unterworfen sind, besteht bei den bekannten Geräten,
2. 2. Gerät zur Durchführung des Verfahrens bei denen die Entmagnetisierungsströme über mechanach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nische Kontakte geleitet werden und die Frequenzder Taktgebersteuereinheit (16), welche die Zünd- erhöhung auf mechanischem Wege erfolgt (z.B. impulse für die kontaktlosen Schaltelemente er- durch Nockenscheiben oder ähnliche bewegliche zeugt, eine Zählschaltung (/C2, Fig. 3) züge- 30 Kontakte) eine nicht unbeträchtliche Unsicherheit ordnet ist, welche die Halbwellen der erzeugenden hinsichtlich Kontaktgabe und Lebensdauer. Das wirkt Wechselspannung zählt, aber nur nach jeder sich vor allem beim Einsatz solcher Geräte im Daueren+l)-ten Halbwelle einen Steuerungsimpuls betrieb äußerst nachteilig aus. Zudem ist der Wirabgibt, kungsgrad dieser Geräte bei erheblichem Material-
3. 3. Gerät nach Anspruch 2," dadurch gekenn- 35 aufwand schlecht. Überdies haben mechanische Konzeichnet, daß in der Zählschaltung (/C 2) der zeit- takteinrichtungen besonders beim Schalten hoher liehe Abstand der einen Steuerimpuls abgebenden Ströme gewisse Schaltzeiten, was die Entmagnetisie-Wechselspannungs-Halbwellen wählbar und dem- rungsf requenz nach oben hin begrenzt.

   gemäß die Grundfrequenz des Entmagnetisie- Um diese mit mechanischen Kontakten verbunde-

   rungsstromes einstellbar ist. 4° nen Nachteile zu vermeiden, hat man bereits Ent-
4. 4. Gerät nach den Ansprüchen 2 und 3, da- magnetisierungsgeräte eingeführt, bei denen die Entdurch gekennzeichnet, daß die Taktgeber-Steuer- magnetisierungsströme mittels kontaktloser Schalteinheit (16) mit einem Zeiteinstellglied (17) ver- elemente, ζ. Β. Thyristoren, geschaltet werden. Bei sehen ist, mit welchem der Schaltzeitpunkt der Geräten, die für eine Entmagnetisierungsfrequenz von kontaktlosen Schaltelemente innerhalb der an die 45 50 Hz ausgelegt sind, werden die Thyristoren zum Entmagnetisierungsvorrichtung weitergeleiteten Beginn des Entmagnetisierungsvorganges jeweils zu Wechselspannungshalbwelle beliebig einstellbar einem Zeitpunkt eingeschaltet, für den sichergestellt ist (Phasenanschnittsteuerung). ist, daß nahezu die vollen positiven und negativen

   Halbwellen der Wechselspannung an der Entmagne-

   50 tisierspule bzw. den Entmagnetisierkontakten anliegen. Im Verlauf des Entmagnetisierungsvorganges wird dann der Schaltzeitpunkt der Thyristoren in be-

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät kannter Weise allmählich so weit verschoben, daß ium Entmagnetisieren ferromagnetischer Werkstoffe immer kleinere Anteile der positiven und negativen mit Hilfe eines Magnetfeldes wechselnder Richtung 55 Spannungshalbwellen an der Spule bzw. den Konend abnehmender Feldstärke, welches durch eine takten anliegen, bis der Entmagnetisierungsstrom Wechselspannung üblicher Netzfrequenz erzeugt schließlich auf den Wert »Null« abgesunken ist. wird, deren Halbwellen mittels kontaktloser Schalt- Meist ist zwischen die Schaltanordnung und die elemente, ζ. B. Thyristoren, an die Entmagnetisie- Spule bzw. die Kontakte noch ein Transformator gerungsspule oder den dieser vorgeschalteten Trans- 60 schaltet.

   formator geschaltet werden. Bei diesen bekannten Geräten wirkt sich jedoch

   Die Abnahme der Feldstärke des Magnetfeldes der kurzzeitig nach dem Einschalten auftretende Einwährend des Entmagnetisierungsvorganges erfolgt schalt-Stromstoß nachteilig aus, der sich den Wechvorzugsweise nach einer e-Funktion. Sie kann außer selstromhalbwellen als verhältnismäßig hoher Gleichdurch Herabsetzung der Amplitude des Magnetfeldes 65 stromanteil überlagert. Durch diesen Gleichstromwährend des Entmagnetisierungsvorganges auch da- anteil können die Werkstücke kurz nach dem durch verwirklicht werden, daß die zu entmagnetisie- Einschalten des Entmagnetisiergerätes so stark auf märenden Werkstücke bei konstant gehaltener Ampli- gnetisiert werden, daß eine anschließende einwand-