DE3500011A1 - Method and arrangement for the regulated demagnetisation of rod-shaped, ferromagnetic and heat-treated semi-finished goods or finished goods in a continuous production process - Google Patents
Method and arrangement for the regulated demagnetisation of rod-shaped, ferromagnetic and heat-treated semi-finished goods or finished goods in a continuous production processInfo
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Abstract
Description
Verfahren und AnoLdnung zur geregelten EntmagnetisierungProcess and design for controlled demagnetization
stabförmiger, ferromagnetischer und vergüteter Halb- oder Fertigfabrikate im laufenden Produktionsprozeß Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur geregelten Entmagnetisierung stabförmiger, ferromagnetischer und vergüteter Halb- oder Fertigfabrikate, wie z. B. Stabstahl, Blankstahl, Hohlprofile u. dgl., im Durchlauf durch das magnetische Feld gleichstromgespeister Entmagnetisierungsspulen im laufenden Produktionsprozeß, unabhängig von ihrer sonstigen, auf den Einfluß von magnetischen Feldern bezogenen Umgebung, sowie auf eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.rod-shaped, ferromagnetic and tempered semi-finished or finished products in the ongoing production process The invention relates to a method for controlled demagnetization of rod-shaped, ferromagnetic and tempered semi- or finished products, such as. B. bar steel, bright steel, hollow profiles and the like., In the run due to the magnetic field of DC-powered degaussing coils on the fly Production process, regardless of their other, on the influence of magnetic Field-related environment, as well as an arrangement for carrying out this method.
Stahlerzeugnisse in Form langer Edelstahlstangen verlassen die Fertigungs-, Adjustage- und Prüflinien der Herstellerwerke mit ganz unterschiedlichen remanenten Induktionswerten. Sie werden bei der Qualitätskontrolle meist an den Stabenden festgestellt und sind innerhalb des gleichen Bundes rein statistisch verteilt. Es sind daher Anstrengungen im Gange, 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 Qualitätseinbuße zu gewährleisten.Steel products in the form of long stainless steel rods leave the manufacturing, Finishing and testing lines of the manufacturing plants with very different retentive Induction values. During quality control, they are usually found on the ends of the rod and are distributed purely statistically within the same federation. There are therefore Efforts are underway to deliver these products with as little remanence as possible in order to their further processing by electric welding, cutting or non-cutting deformation using ferromagnetic tools in partially or fully automated machine tools and to guarantee production lines without disruption and loss of quality.
Bei der spanabhebenden Formgebung bleiben die bei der Bearbeitung des remanenten Materials anfallenden Späne am Werkstück 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 Reduzierung des Ablenkfehlers bei Elektronenstrahlschweißungen.In the case of machining, they remain in the machining process of the remanent material sticking to the workpiece and preventing them sufficient dimensional accuracy and surface quality. When transporting magnetism-afflicted Materials the reliability is working with inductive scanners or Hall probes Controls are reduced and in extreme cases can even cause a production line to fail to lead. Advantages of demagnetization also result from the reduction of abrasion in gears and Axle bearings and by reducing the deflection error in electron beam welding.
Von einer solchen Entmagnetisierungseinrichtung wird gefordert, daß sie den aufgeprägten Magnetismus des Materials bis auf ein tolerierbares Minimum beseitigt, ohne die sonstigen Werkstoffeigenschaften zu verändern. Darüberhinaus soll sie für einen weiten Bereich verschiedener Stababmessungen und Material zusammensetzungen verwendbar sein und schließlich darf sie den Materialfluß der laufenden Produktion in keiner Weise behindern.It is required of such a degaussing device that the impressed magnetism of the material down to a tolerable minimum eliminated without changing the other material properties. Furthermore it should cover a wide range of different rod dimensions and material compositions be usable and finally it is allowed to control the material flow of the current production in no way hinder.
Untersucht man lange, magnetismusbehaftete Edelstahlstangen genauer, so stellt man fest, daß diese Aufgabe durch folgende Befunde erschwert wird.If you examine long, magnetism-afflicted stainless steel rods more closely, it is found that this task is made more difficult by the following findings.
- Die stationären Magnetisierungskurven sind nahezu rechteckig und deuten damit auf einen magnetisch harten Werkstoff mit hohen Remanenzwerten hin. - The stationary magnetization curves are almost rectangular and thus indicate a magnetically hard material with high remanence values.
- 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 remanent magnetism can be constant along the rod axis change its intensity and its polarity several times. So there are cases too remanent stainless steel rods, where both ends are polarized 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 in - Form, Beschaffenheit und Menge der zu entmagnetisierenden Werkstücke - Art der Felderzeugung, wie über Permanentmagnete, wechsel--, gleichstrom- oder gemischtgespeiste Entmagnetisierungsspulen mit Spannungsstellern, Frequenzwandlern oder Impulsgebern als Vorschaltgeräte - Art und Bauform der Entmagnetisierungsspule, wie Luftspulen, armierte Spulen, offene und geschlossene Poljoche, Uberlaufspulen, 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.A number of degaussing methods are known in the art and arrangements known that differ in terms of the given task and of the intended area of application differ in - form, quality and quantity the workpieces to be demagnetized - type of field generation, such as via permanent magnets, alternating, direct current or mixed-fed degaussing coils with voltage regulators, Frequency converters or pulse generators as ballasts - Kind and Design of the degaussing coil, such as air-core coils, armored 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 when the workpiece is at rest or when the workpiece is moving when the workpiece is constant Field.
Gemäß der DT - PS 14 89 988 ist ein Verfahren mit einer Schaltungsanordnung bekanntgeworden, welches eine kontinuierliche Entmagnetisierung von ferromagnetischen Werkstoffen bei Anwesenheit magnetischer Störfelder gestattet. Die Halbwellen des entmagnetisierenden Wechselfeldes werden hier um einen dem Störfeld entsprechenden Betrag gegensinnig verstärkt bzw. geschwächt, der Art, 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 Entmagnetisierungsspule sind dabei die Amplituden der Stromhalbwellen einmal durch regelbare Widerstände oder durch den gesteuerten Gleichrichter regelbar. Einzelheiten über die Art der Ausbildung des Regelkreises sind jedoch aus dieser Literaturstelle nicht zu entnehmen.According to DT - PS 14 89 988 is a method with a circuit arrangement became known, which is a continuous demagnetization of ferromagnetic Materials permitted in the presence of magnetic interference fields. The half-waves of the demagnetizing alternating field are here to a corresponding to the interference field Amount strengthened or weakened in opposite directions, the kind that the interference field in the Demagnetization is compensated. After the circuit arrangement, on the one hand parallel to the feeding transformer and the degaussing coil a controllable Resistor and a rectifier connected in series and to the other between the feeding transformer and the degaussing coil in series with it Resistor or a controlled rectifier connected by one of one Rectifier and a controllable resistor bridged existing series circuit will. The amplitudes of the current half-waves are in the degaussing coil once adjustable by adjustable resistors or by the controlled rectifier. Details about the type of design of the control loop are, however, from this one References cannot be found.
Insbesondere wird bei dieser mit Wechselstrom als Stromversorgung betriebenen Anordnung ein Hinweis auf die erreichte Eindringtiefe und damit die Güte der Entmagnetisierung nicht gegeben.In particular, it uses alternating current as the power supply operated arrangement an indication of the reached penetration depth and thus the Quality of demagnetization not given.
Außerdem wird eine Bemerkung bezüglich der Qualität und der Materialzusammensetzung der hier zur Entmagnetisierung gelangenden, ferromagnetischen Werkstücke nicht gemacht.There is also a comment regarding the quality and the material composition of the ferromagnetic workpieces that are demagnetized here.
Der Erfindung liegt daher die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches eine geregelte Entmagnetisierung von stabförmigen, ferromagnetischen und vergüteten Halb- oder Fertigfabrikaten im Durchlauf durch das magnetische Feld gleichstromgespeister Entmagnetisierungsspulen im laufenden Produktionsprozeß, unabhängig von ihrer sonstigen, auf den Einfluß von magnetischen Feldern bezogenen Umgebung, gestattet, sowie eine konstruktiv einfach aufzubauende und betrieblich zuverlässig arbeitende Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.The invention is therefore based on the issue, a method indicate which is a regulated demagnetization of rod-shaped, ferromagnetic and tempered semi-finished or finished products as they pass through the magnetic field DC powered degaussing coils in the running production process, independent from their other environment related to the influence of magnetic fields, allowed, as well as a structurally easy to set up and operationally reliable to create working arrangement for performing this method.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch g e 1 ö s t daß das magnetische Feld einer mit konstantem Gleichstrom gespeisen Spule das Werkstück auf ein bestimmtes Niveau aufmagnetisiert und eine zweite mit geregeltem Gleichstrom gespeiste Spule, die entgegengesetzt polarisiert ist, den aufgepräcten Maqnetismus durch Erzeugen einer negativen Koerzitivfeldstärke gerade wieder aufhebt.According to the invention, this object is achieved in that the magnetic Field of a coil fed with constant direct current, the workpiece on a certain Level magnetized and a second coil fed with regulated direct current, which is oppositely polarized, the imprinted magnetism through creation a negative coercive field strength just picks up again.
Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sich in unmittelbarer Nähe einer mit konstantem Gleichstrom gespeisten Spule eine zweite Spule befindet, die in ihrer Symmetrieebene senkrecht zur Transportrichtung zusätzlich eine Meßwicklung trägt, deren Signale gewandelt und aufbereitet einer Regeleinrichtung zugeführt werden, die nach vorgegebenem Algorithmus den speisenden Gleichstrom dieser zweiten Spule mit Hilfe einer steuerbaren Spannungsquelle regelt, und daß, bezogen auf die Transportrichtung, vor und hinter der Anordnung bzw. vor und zwischen den beiden Spulen der Anordnung Schaltvorrichtungen angebracht sind, deren Signale den Einlauf des Werkstücks in die Anordnung und den Auslauf desselben aus der Anordnung verarbeitbar anzeigen und der Regeleinrichtung die Einstellung definierter Anfangs- und Endzustände ermöglicht.The arrangement for performing the method according to the invention is characterized in that there is a constant direct current in the immediate vicinity fed coil is a second coil, which is perpendicular in its plane of symmetry to the transport direction additionally carries a measuring winding, whose signals are converted and processed to a control device, which according to a predetermined algorithm the feeding direct current of this second coil with the help of a controllable voltage source regulates, and that, based on the direction of transport, in front of and behind the arrangement or before and between the two coils of the arrangement switching devices attached whose signals indicate the infeed of the workpiece in the order and display the discharge of the same from the arrangement and the control device in a processable manner allows the setting of defined initial and final states.
Die mit 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 von magnetischen Feldern bezogenen Umgebung und unabhängig von ihrer magnetischen Vorgeschichte, ermöglicht wird. Die zugrunde gelegte Anordnung ist konstruktiv einfach aufgebaut und arbeitet betrieblich zuverlässig. Für die Optimierung der Entmagnetisierungsergebnisse stehen die Regelparameter frei zur Verfügung.The advantages achieved with the invention are in particular: that a regulated demagnetization of rod-shaped, ferromagnetic and tempered Semi-finished and finished products in the ongoing production process, regardless of their other environment related to the influence of magnetic fields and independent their magnetic history. The underlying arrangement is structurally simple and works reliably. For the The control parameters are freely available to optimize the demagnetization results Disposal.
Ebenso wird allein durch ihre Variation den wechselnden Verhältnissen bei der Entmagnetisierung unterschiedlicher Materialien und Durchmesser Rechnung getragen. Die Anordnung arbeitet unabhängig von der Transportgeschwindigkeit der zu entmagnetisierenden Werkstücke. Für die geregelte Entmagnetisierung werden nur zwei, in kurzem Abstand voneinander angeordnete Entmagnetisierungsspulen benötigt, wobei eine in ihrer Symmetrieebene mit einer zusätzlichen Meßwicklung versehen ist. Da als Stromversorgung für das erfindungsgemäße Verfahren und die Anordnung 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.Likewise, through their variation alone, the changing conditions when demagnetizing different materials and diameters carried. The arrangement works independently of the transport speed of the workpieces to be demagnetized. For the regulated demagnetization only requires two demagnetizing coils arranged at a short distance from each other, one of which is provided with an additional measuring winding in its plane of symmetry. As a power supply for the method and arrangement according to the invention direct current is provided, on the one hand there is no need to use expensive frequency converters or AC power controllers and on the other hand, problems arise because of the necessary depth of penetration of the magnetic Field in the workpiece to be demagnetized.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung für die geregelte Entmagnetisierung stabförmiger, ferromagnetischer und vergüteter Halb- oder Fertigfabrikate schematisch dargestellt worden ist.Further details and advantages of the subject matter of the invention result from the following description of the accompanying drawings, in which a preferred embodiment of an inventive device for the controlled demagnetization of rod-shaped, ferromagnetic and tempered semi- or finished products schematically has been shown.
In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen Block schaltplan der geregelten Gleichstromentmagnetisierung; Fig. 2 einen Signalflußplan des Regelkreises derselben; Fig. 3 einen Blockschaltplan des digitalen Reglers; Fig. 4 einen Blockschaltplan des verwendeten Meßverfahrens; Fig. 5 ein Diagramm über den Zusammenhang der Funktionsverläufe von magnetischer Induktion Bn und Fluß Q über den Ort x auf einem Stahlstab; Fig. 6 Beispiele der Verteilung magnetischer Polaritäten auf einem langen Stahlstab; Fig. 7 ein Ablaufdiagramm über den Einsatz einer Entmagnetisierungseinrichtung in der Produktion; Fig. 8 den Blockschaltplan einer Gesamtanordnung im Produktionsprozeß.The drawings show: FIG. 1 a block circuit diagram of the regulated DC moment magnetization; Fig. 2 is a signal flow diagram of the control loop of the same; 3 shows a block diagram of the digital controller; Fig. 4 is a block diagram the measurement method used; 5 shows a diagram of the relationship between the function profiles of magnetic induction Bn and flux Q over the location x on a steel rod; Fig. 6 examples of the distribution of magnetic polarities on a long steel rod; 7 shows a flowchart for the use of a degaussing device in FIG the production; 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.The storage and guidance of the workpiece 1 to be demagnetized takes over in this case usually a roller table 2, consisting of continuously arranged, elevated and mounted double cone rollers as support and guide rollers, the are mounted on a metal frame. Along this roller table 2 are two hollow cylindrical Degaussing coils 3 and 4 centered in a short distance behind one another in this way arranged that, based on their diameter, their workpieces of different strengths Pass the inner bore can. The degaussing coil 4 carries In addition, a measuring winding in its plane of symmetry perpendicular to the transport direction 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 Spannungsquelle 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 Meßwicklung 5 wird einer Regeleinrichtung 8 zugeleitet und nach einem vorgegebenen Algorithmus verarbeitet. Die Regeleinrichtung 8 erzeugt ein digitales Signal zum Ein/Aus-Schalten einer Konstantspannungsquelle 6 für die Spule 3 und ein analoges Signal für die steuerbare Spannungsquelle 7 der Spule 4.While the arranged for the purpose of magnetization coil 3 over a controllable on / off switch 10 is connected to a constant voltage source 6 is, the voltage is supplied to the oppositely polarized winding of the coil 4 via a voltage source 7 controlled by a regulating device 8. The scanning switches 9 are used to detect the position of a workpiece before entry into the degaussing device and after it has run out and the setting defined initial and final states of the control device. The electrical signal the measuring winding 5 is fed to a control device 8 and according to a predetermined Algorithm processed. The control device 8 generates a digital signal for On / off switching of a constant voltage source 6 for the coil 3 and an analog one Signal for the controllable voltage source 7 of the coil 4.
Die Regeleinrichtung 8 besteht aus einem Vorverstärker 14, einem Analog/Digital-Wandler 15, einem Integrator 16, einem digitalen Regler 11, einem Digital/Analog-Wandler 12 und einem Pufferverstärker 13. Der Vorverstärker 14 dient der Aufbereitung der in der Meßwicklung 5 induzierten Spannung zur ausreichenden Aussteuerung des Analog/Digital-Wandlers 15. Der Pufferverstärker 13 dient dem Schutz und der Potentialtrennung des Digital/Analog-Wandlers 12. Die steuerbare Spannungsquelle 7 leqt 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.The control device 8 consists of a preamplifier 14, an analog / digital converter 15, an integrator 16, a digital controller 11, a digital / analog converter 12 and a buffer amplifier 13. The preamplifier 14 is used for processing the in the measuring winding 5 induced voltage for sufficient control of the analog / digital converter 15. The buffer amplifier 13 is used to protect and isolate the digital / analog converter 12. The controllable voltage source 7 has a voltage as specified by the control device 8 DC voltage with the correct sign to the degaussing coil 4. The control algorithms of the digital controller 11 are implemented and stored by a program. Of the Integrator 16 is also implemented as a computer program.
Die Anordnung gliedert sich somit in einen Teil mit digitaler und einen Teil mit analoger Meßwertverarbeitung.The arrangement is thus divided into a part with digital and a part with analog measured value processing.
Der digitale Regler 11 umfaßt 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-Einheit 20 zum Anschluß der Bedienperipherie 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 X/Y-Schreiber und das Analog-Magnetbandgerät.The digital controller 11 comprises 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 the user program, the serial input / output unit 20 for connection the operating peripherals and for logging, as well as the parallel input / output unit 21 in connection with the control module 22 for the purpose of determining the status the scanning switch 9, control of the alarm display and execution of switching functions for the power supply units, the X / Y recorder and the analog magnetic 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 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 I1, der über die Spule 3 eine Aufmagnetisierung des Werkstücks 1 bewirkt. Mit Betätigung des Schalters 9a wurde ebenfalls die steuerbare Spannungsquelle 7 auf einen festgelegten Anfangswert eingestellt, ein Strom 12 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 12 nach Amplitude und Richtung so ausregelt, daß die vorhandene Remanenz an jeder Stelle des Werkstücks 1 aufgehoben wird. Verläßt das Werkstück 1 den Abtastschalter 9b, werden die Ströme beider Spulen abgeschaltet.The operation of the device is explained in more detail below. Reaches a magnetism-affected workpiece transported on a roller table 2 1 the degaussing device, then by triggering the sampling switch 9a actuated via the control device 8 of the switch 10 and the circuit of the coil 3 via the constant voltage source 6 is closed. The constant current flows I1, which causes workpiece 1 to be magnetized via coil 3. With actuation of the switch 9a, the controllable voltage source 7 was also set to a Initial value set, a current 12 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 will the control device 8 supplied to the controllable voltage source 7 the Current 12 regulates amplitude and direction in such a way that the remanence is present every point of the workpiece 1 is canceled. If the workpiece 1 leaves the scanning switch 9b, the currents of both coils are switched off.
Der remanente Magnetismus Rem eines die Spulen 3 und 4 durchlaufenden Stahlstabs 1, Fig. 2, kann als Störgröße im Regelkreis aufgefaßt werden. Er induziert in der Meßwicklung 5 eine Spannung Uind, die bei konstanter Transportgeschwindigkeit v = konst. des Werkstücks 1 nach Gl. (1) der Normalkomponenten der Induktion Bn auf der Werkstückoberfläche proportional ist Uind ~ Bn Uind = N Derem dt = 2er N Bn v Uber einen Analoa/Digital-Wandler 15 liest der digitale Regler 11 die Spannung Uind ein und integriert sie, Fig. 4. Das Integral ist nach Gl. (2) proportional dem magnetischen Fluß # und damit unabhängig von der Transportgeschwindigkeit v.The remanent magnetism Rem of a steel rod 1, FIG. 2, which passes through the coils 3 and 4, can be interpreted as a disturbance variable in the control loop. It induces a voltage Uind in the measuring winding 5, which at a constant transport speed v = const. Of the workpiece 1 according to Eq. (1) proportional to the normal components of the induction Bn on the workpiece surface is Uind ~ Bn Uind = N Derem dt = 2 N Bn v Via an analog / digital converter 15, the digital controller 11 reads in the voltage Uind and integrates it, FIG. 4. The integral is according to Eq. (2) proportional to the magnetic flux # and therefore independent of the transport speed v.
Es wird im folgenden als Flußistwert bezeichnet OIst = 2## Bn x Ein Vergleich mit dem gespeicherten Fluß sollwert Zoll ergibt die Regeldifferenz als Ausgangspunkt für die Maßnahmen der Regelung. Fig. 5 zeigt beispielhaft die Verläufe der Induktion B und des magnetischen Flusses über den Ort x auf n einem Stahlstab und Fig. 6 Beispiele der Verteilung magnetischer Polaritäten auf einem langen Stahlstab.It is referred to below as the actual flow value OIst = 2 ## Bn x A comparison with the stored flow setpoint in inches results in the control difference as the starting point for the control measures. FIG. 5 shows, by way of example, the courses of the induction B and the magnetic flux over the location x on n on a steel rod, and FIG. 6 shows examples of the distribution of magnetic polarities on a long steel rod.
Der Fluß sollwert OSoll wird zunächst zu Null festgelegt, Sollwert 1. Das Ziel der Regelung ist, auch den Flußistwert Ist auf Null zu halten und jeder Fluß änderung auf dem Stab sofort mittels einer Stromänderung I2 entgegenzuwirken. Eine verschwindende Anderung 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 nach der erfindungsgemäßen Anordnung 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 Meßwicklung 5 stark, wenn ein Werkstück in die Anordnung einfährt oder sie verläßt.The flux setpoint OSoll is initially set to zero, the setpoint 1. The aim of the control is to keep the actual flux value at zero and every Immediately counteract the change in flow on the rod by means of a change in current I2. A negligible change in the flow along the length of the rod also means a disappearance induction and complete demagnetization of the workpiece after it has passed through the arrangement. However, according to the arrangement according to the invention, it is not possible measure the induction of the workpiece in isolation. On the one hand, the current induce changes the coil 4 also voltages in the measuring winding 5, on the other hand changes the inductive coupling between the windings of the degaussing coil 4 and the Measurement winding 5 strong when a workpiece enters or leaves the arrangement.
Als Lösung dieser angezeigten Problematik wird vorgeschlagen, die Sollwertvorgabe während des Transports des Werkstücks durch die Anordnung zu verändern. Wie bereits erwähnt, beginnt die Regelung mit einem Fluß sollwert von Null, dem Sollwert 1. Dies bewirkt zunächst einen Anstieg des Stromes 12, wenn sich der in Spule 3 aufmagnetisierte Stab der zweiten Spule, Spule 4, nähert. Erreicht er ungefähr deren Mitte, beginnt der Strom I2 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 I2 wird beibehalten, die induzierte Spannung jedoch weiter aufintegriert, bis ein zuvor abgespeicherter Wert erreicht ist. Dieser Wert, genannt Sollwert 2, dient als Ausgangspunkt für die nun wieder einsetzende Regelung. Zu diesem Zeitpunkt ist der Stahlstab ca.As a solution to this problem it is proposed that To change setpoint specification during the transport of the workpiece through the arrangement. As already mentioned, the regulation begins with a flow setpoint of zero, the Setpoint 1. This initially causes the current 12 to rise when the in Coil 3 magnetized rod of the second coil, coil 4, approaches. Does he reach about in the middle, the current I2 begins to decrease because of the now increasing Coupling between the winding of the coil 4 and the measuring winding 5 is too high a current or a too low magnetism is simulated. Therefore, the control process is now interrupted. The instantaneous current I2 is maintained, the induced voltage however, it continued to be integrated until one before saved value is reached. This value, called setpoint 2, serves as the starting point for the now resuming regulation. At this point the steel bar is approx.
20 cm weit in die Spule 4 eingefahren und der Grad der induktiven Kopplung hat sic 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 Regelung den Strom unangemessen erhöhen würde. Dem wird begegnet, indem nun die Regelung beendet und die augenblickliche Stromstärke I2 bis zum Abschalten durch den Schalter 9b beibehalten wird.Retracted 20 cm into the coil 4 and the degree of inductive Coupling has stabilized at its maximum value. If the end of the rod approaches the Measuring winding 5, the coupling becomes weaker again and the current is too low or a too high magnetism is simulated, so that the control of the current inappropriately would increase. This is countered by ending the regulation and the current one Amperage I2 is maintained until it is switched off by switch 9b.
Eine weitere bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, den Abtastschalter 9b, bezogen auf die Transportrichtung, vor der Entmagnetisierunasspule 4 anzuordnen, so daß die Abschaltung der Ströme 11 und I2 erfolgt, bevor das Werkstückende die Anordnung verläßt.There is another preferred variant of the arrangement according to the invention therein, the scanning switch 9b, based on the transport direction, in front of the demagnetizing coil 4 to be arranged so that the switching off of the currents 11 and I2 takes place before the end of the workpiece leaves the arrangement.
Die Parameter der Regelung sind neben der Verstärkung v, die sowohl hardwaremäßiq im Zuge der Vorverstärkung vh des Verstärkers 14, Fig. 2, als auch softwaremäßig als Verstärkungsfaktor v5 abgespeichert, beeinflußt werden kann, der Stromanfangswert 12A und der Sollwert 2 des magnetischen Flusses OS2 Die Erfindung bedingt keine zusätzlichen Transportsysteme in der Produktion. Die Entmagnetisierungseinrichtung kann nach dem letzten Bearbeitungsgang des Werkstücks, der z. B. die Rißprüfung mittels magnetischer Verfahren oder Ultraschall beinhalten kann, direkt im Bereich der Bearbeitungs- bzw.The parameters of the regulation are in addition to the gain v, which are both hardwareäßiq in the course of the preamplification vh of the amplifier 14, FIG. 2, as well stored in software as a gain factor v5, which can be influenced Current start value 12A and the nominal value 2 of the magnetic flux OS2 The invention requires no additional transport systems in production. The degaussing device can after the last processing of the workpiece, the z. B. the crack test by means of magnetic methods or ultrasound, directly in the area the processing resp.
Prüfmaschine angeordnet werden. Die Transportgeschwindigkeit des Werkstücks ist beliebig und wird durch die Art der vorangegangenen Bearbeitung bzw. Prüfung bestimmt. Weitergehende Aufgabenstellungen wie eine Meßwerterfassung vor der Entmagnetisierung, eine Erfolgskontrolle nach der Entmagnetisierung oder eine Protokollierung zwecks Dokumentation und Alarmausgabe während des Entmagnetisierens, Fig. 7, können ohne zusätzlichen Aufwand im Bereich des digitalen Reglers implementiert werden und bedingen lediglich die Anordnung von zusätzlichen Abtastschaltern und Meßspulen um je eine Werkstücklänge 1 vor bzw. hinter der Entmagnetisierungseinrichtung und die Installation entsprechender Protokolliergeräte, gemäß dem Blockschaltplan einer möglichen Gesamtanordnung im Produktionsprozeß, Fig. 8.Testing machine can be arranged. The transport speed of the workpiece is arbitrary and is determined by the type of previous processing or examination certainly. Further tasks such as recording measured values before demagnetization, a success check after the demagnetization or a log for the purpose of documentation and alarm output during the demagnetization, Fig. 7, can can be implemented without additional effort in the area of the digital controller and only require the arrangement of additional sampling switches and measuring coils by a workpiece length 1 in front of or behind the degaussing device and the installation of corresponding logging devices, according to the block diagram of a possible overall arrangement in the production process, Fig. 8.
Bezugszeichenliste: 1 Werkstück 2 Rollgang 3 Entmagnetisierungsspule A 4 Entmagnetisierungsspule B 5 Meßwicklung 6 Konstantspannungsquelle 7 Steuerbare Spannungsquelle 8 Regeleinrichtung 9 Abtastschalter 10 Steuerbarer Schalter 11 Digitaler Regler 12 Digital/Analog-Wandler 13 Pufferverstärker 14 Vorverstärker 15 Analog/Digital-Wandler 16 Integrator 17 Statischer Speicher 18 Festwertspeicher 19 Zentraleinheit 20 Serielle Ein/Ausgabe-Einheit 21 Parallele Ein/Ausgabe-Einheit 22 Steuerungsbaugrupe Wicklungssinn der Spule Transportrichtung Verzeichnis der verwendeten Größen und Formelzeichen: Lateinische Buchstaben: Fläche Magnetische Induktion, Flußdichte 1 Stahlstablänge, Werkstücklänge N Windungszahl r Radius t Zeit U Spannung v Geschwindigkeit, Verstärkung x Koordinate, Ort Griechische Buchstaben: Winkel Magnetischer Fluß Indizierung: ind induziert Ist Istwert n Normalkomponente Rem Remanenz Soll Sollwert - Leerseite -LIST OF REFERENCE NUMERALS: 1 workpiece 2 roller table 3 degaussing coil A 4 degaussing coil B 5 measuring winding 6 constant voltage source 7 controllable Voltage source 8 Control device 9 Sampling switch 10 Controllable switch 11 Digital Controller 12 Digital / analog converter 13 Buffer amplifier 14 Preamplifier 15 Analog / digital converter 16 Integrator 17 Static memory 18 Read-only memory 19 Central processing unit 20 Serial Input / output unit 21 Parallel input / output unit 22 Control assembly Winding sense the bobbin transport direction List of sizes used and symbols: Latin letters: area, magnetic induction, flux density 1 steel bar length, workpiece length N number of turns r radius t time U voltage v speed, Gain x coordinate, location Greek letters: Angle Magnetic flux Indexing: ind induced actual actual value n normal component remanence target target value - Blank page -
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