Steueranordnung für Lastmagnete mit steuerbarer Haltekraft

Abstract

 Die erfindungsgemäße Steueranordnung dient zum Einsatz in Hebe- und Fördermaschinen zum Festhalten ferromagne­tischer Werkstoffe und zeichnet sich durch einen gerin­gen Verbrauch an elektrischer Energie und eine erhöhte Betriebssicherheit aus. Die Steueranordnung besteht aus einem Magnetsystem mi einer magnetisierenden und einer neutralisierenden Steuerwicklung (2 bzw. 3), einem Steuerblock (4), dessen erster Eingang mit dem ersten Ausgang eines Nullier- oder Rücksetzsystems (5) verbun­den ist, und einem Speiseblock (6). Der zweite Ausgang des Rücksetzsystems (5) ist mit dem Eingang des Speise­blocks (6) verbunden, dessen fünf Ausgänge mit dem zwei­ten Eingang des Steuerblocks (4), dem ersten Eingang ei­nes Gleichrichterblocks (7), dem zweiten Eingang eines Programmsteuerblocks (8), dem ersten Eingang eines Lo­gikblocks (9) bzw. dem Eingang des Rücksetzsystems (5) verbunden sind. Der Steuerblock (4) hat drei Ausgänge, die mit dem zweiten Eingang des Logikblocks (9), dem ersten Eingang des Umschaltblocks (10) bzw. dem ersten Eingang des Regulierblocks (8) verbunden sind, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des Gleichrichterblocks (7) verbunden ist. Der Gleichrichterblock (7) hat zwei Ausgänge, deren erster mit dem zweiten Eingang des Um­schaltblocks (10) und deren zweiter mit dem Eingang ei­nes Stromgebers (11) verbunden ist, dessen Ausgang an den dritten Eingang des Logikblocks (9) angeschlossen ist. Der erste und der zweite Ausgang des Umschalt­blocks (10) ist mit der magnetisierenden bzw. der neu­tralisierenden Steuerwicklung (2 bzw. 3) verbunden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Last-Hal­teeinrichtung mit regulierbarer Haltekraft, also einen Lastmagneten, der in Hebe- und Fördermaschinen, Kranen, elektrischen Flaschenzügen und anderem und zum Festhal­ten ferromagnetischer Gegenstände verwendet werden kann.

[0002] Aus der BG-PS 27 214 ist bereits eine Steueranordnung für einen Lastmagneten mit einem Vorgabe-Impulsgenerator bekannt, dessen drei Ausgänge mit einem der Eingänge ei­nes Stromwendeblocks, einem ersten Eingang eines Steuer­impulsverteilers mit fünf Eingängen bzw. mit einem der Eingänge eines Generators zur Erzeugung einer stufenwei­se abnehmenden Spannung verbunden ist. Der Generator zur Erzeugung der stufenweise abnehmenden Spannung hat drei Ausgänge, von denen der erste gemeinsam und direkt ver­bunden ist mit zwei anderen Ausgängen, von denen der ei­ne der Eingang zum Steuer- und Signalisierblock ist, wäh­rend der andere den Eingang zum Stromwendeblock bildet. Der zweite Ausgang des Generators zur Erzeugung der stu­fenweise abnehmenden Spannung ist mit dem zweiten Eingang des Steuerimpulsverteilers mit fünf Eingängen verbunden. Der dritte Ausgang des Generators zur Erzeugung der stu­fenweise abnehmenden Spannung ist mit einem der Eingänge eines Komparators mit zwei Eingängen verbunden, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang eines Generators zur Er­zeugung einer linear abnehmenden Spannung verbunden ist. Der Ausgang des Komparators ist mit dem dritten Eingang des Steuerimpulsverteilers verbunden. Der vierte Eingang des Verteilers ist mit einem der zwei Ausgänge des Steuer- und Signalisierblockes verbunden, dessen anderer Ausgang mit dem Eingang des Stromwendeblocks verbunden ist. Der Stromwendeblock und der Steuerimpulsverteiler sind mit­tels ihrer Ausgänge mit zwei getrennten Eingängen des steuerbaren Gleichrichterblocks des Leistungsteils ver­bunden. Der fünfte Eingang des Steuerimpulsverteilers ist über einen gemeinsamen Punkt direkt mit drei anderen Eingängen verbunden, von denen der erste der Eingang zum Stromwendeblock, der zweite der Eingang zum Steuer- und Signalisierblock und der dritte der Eingang zum Generator zur Erzeugung der stufenweise abnehmenden Spannung ist. Ihr gemeinsamer Punkt ist mit dem Ausgang eines Rückstellblocks verbunden. Die Leistungskreise des Stromwendeblocks und die Gleichstromseite des steuerbaren Gleichrichterblocks sind in Reihe mit dem Stromspeisekreis für die Wicklungen der magnetischen Einrichtungen verbunden.

[0003] Ein Nachteil der bekannten Steueranordnung besteht darin, daß eine Programmsteuerung der Haltekraft nicht möglich ist, wodurch ihr Einsatzgebiet und das des Lastmagneten eingeschränkt wird.

[0004] In der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung der Anmelderin mit der Bezeichnung "Lastmagnet" (Anwalts­akte EPAB-36024.5) ist ein Lastmagnet beschrieben, dessen U-förmiges Gehäuse aus magnetisch weichem Werkstoff be­steht, in dem wenigstens zwei Paare von Dauermagneten angeordnet sind. Dabei berührt das eine Ende eines je­den Dauermagneten den Oberteil des Gehäuses und das an­ dere einen gemeinsamen Polschuh. Eine gemeinsame Neutra­lisierwicklung umgibt je einen Magneten eines jeden Dauer­magnetpaares. Alle Magnete und der gemeinsame Polschuh sind von einer Magnetisierwicklung umgeben.

[0005] Für den Betrieb dieses Lastmagneten ist eine ununterbro­chene Speisung mit elektrischer Energie erforderlich, so daß die Steuerwicklung erwärmt und die Haltekraft ver­mindert wird. Außerdem wird bei Ausfall der Speisespan­nung der festgehaltene Gegenstand freigelassen.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuer­anordnung für Lastmagnete mit regulierbarer Haltekraft zu schaffen, durch die eine Regulierung der Haltekraft nach einem festgelegten Programm ermöglicht wird. Der Verbrauch an elektrischer Energie soll vermindert und die Betriebssicherheit soll erhöht werden.

[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patent­anspruch beschriebene Steueranordnung gelöst.

[0008] Mit der erfindungsgemäßen Steueranordnung für Lastmagne­te mit regulierbarer Haltekraft wird der Verbrauch an elektrischer Energie vermindert (nur beim Aufnehmen und bei der Freigabe eines Gegenstandes wird Energie ver­braucht) und die Betriebssicherheit erhöht.

[0009] Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der erfindungs­gemäßen Steueranordnung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Steueranordnung für Lastmagnete und

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer Steueranordnung für Lastmagnete.

[0010] Gemäß Fig. 1 besteht ein Lastmagnet aus einem Dauermagne­ten 1 und zwei Steuerwicklungen, nämlich einer magneti­sierenden und einer neutralisierenden Steuerwicklung 2 bzw. 3. Die Steueranordnung enthält einen Steuerblock 4, dessen erster Eingang mit dem ersten Ausgang eines Rück­setzblockes verbunden ist. Der zweite Ausgang des Rück­setzblockes 5 ist mit dem Eingang eines Speiseblocks 6 verbunden, dessen fünf Ausgänge mit dem zweiten Eingang des Steuerblocks 4, dem ersten Eingang eines Gleichrich­terblocks 7, dem zweiten Eingang eines Regulierblocks 8, dem ersten Eingang eines logischen Blocks 5 bzw. dem Ein­gang des Rücksetzblock 5 verbunden sind. Der Steuerblock 4 hat drei Ausgänge, die mit dem zweiten Eingang des lo­gischen Blocks 9, dem ersten Eingang eines Umschalt­blocks 10 bzw. dem ersten Eingang des Regulierblocks 8 verbunden sind. Der Ausgang des Regulierblocks 8 ist mit dem zweiten Eingang des Gleichrichterblocks 7 verbunden, dessen erster Eingang mit dem zweiten Eingang des Um­schaltblocks 10 und dessen zweiter Ausgang mit dem Ein­gang eines Stromgebers 11 verbunden ist. Der Ausgang des Stromgebers 11 ist mit dem dritten Eingang des logischen Blocks 9 verbunden, dessen Ausgang mit dem dritten Ein­gang des Steuerblocks 4 verbunden ist. Der erste und der zweite Ausgang des Umschaltblocks 10 ist mit der magne­tisierenden Steuerwicklung 2 bzw. der neutralisierenden Steuerwicklung 3 verbunden.

[0011] Gemäß dem in Fig. 2 gezeigten Prinzipschaltbild der Steuer­anordnung enthält der Rücksetzblock 5 ein Hauptschütz 12, das vom Speiseblock 6 über eine Starttaste 13 und eine als Öffner ausgebildete Stoptaste 14 gespeist wird. Der Speiseblock 6 enthält zwei Transformatoren 15 und 16, von denen der erste zwei stabilisierte Gleichrichter 17 und 18 speist und eine synchronisierende Spannung zuführt, während der zweite die Schützschaltungen im Steuerblock 4 speist. Im Steuerblock 4 sind eine Schaltung zur Bestim­mung der Dauer der magnetisierenden und der neutralisie­renden Impulse, die von der stabilisierten Spannung ge­speist wird, und eine Schaltung für die Wahl der Betriebs­weise angeordnet. Die erste Schaltung enthält eine Mag­netisiertaste 19 mit zwei Kontakten, einem Schließer und einem Öffner. Mit ihrem gemeinsamen Ende ist der Pluspol eines Kondensators 20 verbunden, während der Öffner an eine Seite eines elektronischen Zeitrelais 21 angeschlos­sen ist.

[0012] Analog sind auch eine Neutralisierungstaste, eine Konden­sator 23 und ein elektronisches Zeitrelais 24 geschaltet. Die jeweils anderen Klemmen der genannten Elemente sind mit Masse verbunden. Die Schaltung zur Wahl der Betriebs­weise wird durch den Trenntransformator 16 gespeist und besteht aus einem Betriebsweisen-Wählschalter 25 mit sechs Positionen. In jeder Position des Umschalters 25 ist je ein Relais 26, 27, 28, 29, 30 bzw. 31 angeschlos­sen, die mit ihren Kontakten ein Regulierrelais 32 und Schützen 33, 34, 35 und 36 steuern. Diese schalten ihrer­seits durch ihre Kontakte im Umschaltblock 10 die Enden der Wicklungen 2 und 3 um. Der Umschalter 25 ist durch einrastende Tasten realisiert, wobei durch Niederdrücken einer jeden nachfolgenden Taste die vorher gedrückte Taste freigegeben wird. Der Regulierblock 8 enthält einen Zwei-­Halbperioden-Gleichrichter 37, der einem Generator 38 zur Erzeugung einer linear veränderlichen Spannung eine synchronisierte Spannung zuführt. Die linear veränderli­che Spannung wird einem der Eingänge einer Vergleichs­schaltung 39 zugeführt. Einem anderen Eingang der Ver­gleichsschaltung 39 wird über einen Spannungsteiler, der aus einem Potentiometer 40 und einem Widerstand 41 be­ steht, eine Vergleichsspannung zugeführt. Der Ausgang der Vergleichsschaltung ist an einen Eingang eines Ver­stärkers 42 angeschlossen, dessen Ausgang über einen Impulstransformator 43 an die nicht gezeigten Thyristoren des Gleichrichterblocks 7 angeschlossen ist. Im Rechen­block 9 wird das Signal vom Stromgeber 11 über ein Po­tentiometer 44 einem Verstärker 45 zugeführt, mit dessen Ausgang ein Stromrelais 46 verbunden ist.

[0013] Die Steueranordnung der Fig. 2 arbeitet wie folgt:

[0014] Mittels des linearen Schützes 12 wird dem Speiseblock 6 Spannung zugeführt. Die Betriebsweise wird durch Drücken einer seiner Tasten am Umschalter 25 gewählt. Folgende Betriebsweisen sind möglich:

1. Magnetisierung

[0015] Durch Drücken der Taste 25.1 des Umschalters 25 wird das Relais 26 gespeist, das mittels seiner Kontakte die Schützen 33, 35 und 36 einschaltet. Diese schalten ihrer­seits die Kreise der beiden Steuerwicklungen 2 und 3 so um, daß in beiden Strom in der vorgeschriebenen Richtung fließt. Dann wird die Magnetisiertaste 19 gedrückt und der Kondensator 20 aufgeladen. Bei Freigabe der Taste 19 speist die Spannung des Kondensators 20 das elektro­nische Zeitrelais 21, dessen Kontakt 21.1 schließt und über den Gleichrichter 37 dem Generator 38 zur Erzeugung einer linear veränderlichen Spannung die synchronisieren­de Spannung zuführt. Die linear veränderliche Spannung gelangt zu einem der Eingänge des Vergleichsblockes 39. Der Kontakt 32.2 des Regulierrelais 32 ist geschlossen und dem zweiten Vergleichseingang der Vergleichsschal­tung 39 wird eine minimale Spannung zugeführt, die ei­nem minimalen Einschalt-Phasenwinkel der Thyristoren des Gleichrichterblocks entspricht. Der von der Vergleichs­ schaltung 39 erhaltene Impuls wird durch den Verstärker 42 verstärkt und über den Impulstransformator 43 den nicht gezeigten Thyristoren des Gleichrichterblocks 7 zugeführt. Den beiden Steuerwicklungen 2 und 3 wird ein Stromimpuls zugeführt, durch den die Magnete des Magnetsystems 1 in der in Fig. 2 gezeigten Richtung magnetisiert werden. Die Impulsdauer wird durch das Zeitrelais 21 bestimmt.

2. Neutralisierung

[0016] Durch Drücken der Taste 25.2 des Umschalters 25 wird das Relais 37 betätigt, das seinerseits die Schützen 34 und 36 einschaltet. Diese bereiten mittels ihrer Kontakte im Umschaltblock die neutralisierende Steuerwicklung 3 zum Einschalten vor. Mittels der Neutralisiertaste 22 des Kondensators 23 und des elektronischen Zeitrelais 24 wird analog wie bei der Betriebsweise "Magnetisierung" ein Stromimpuls der neutralisierenden Steuerwicklung 3 zugeführt, und zwar entgegengesetzt zu der in Fig. 2 ge­zeigten. Das Magnetsystem wird entmagnetisiert und die Last freigegeben.

[0017] Die Betriebsweisen "Magnetisierung" und "Neutralisierung" sind die für den Betrieb wichtigsten. Die im Folgenden beschriebenen vier Betriebsweisen ermöglichen eine Regu­lierung der Haltekraft. Bei allen wird das Regulierrelais 32 betätigt, das mit seinem Kontakt 32.1 die Betriebs­weisen "Magnetisierung" und "Neutralisierung" blockiert. Durch Öffnen seines Kontaktes 32.2 ermöglicht es eine Regulierung des Einschalt-Phasenwinkels der Thyristoren des Gleichrichterblocks 7. Da die Dauer der Regulierbe­dingungen lang und nicht impulsartig ist, und alle Para­meter der Steuerwicklungen 2 und 3 für den Impulsbetrieb berechnet sind, muß der Strom bei den Betriebsweisen mit Regulierung der Haltekraft kontrolliert oder eingestellt werden. Dies ist mit Hilfe des Stromgebers 11 möglich, dessen Signal mittels des Kontaktes 32.4 des Regulier­relais 32, dem Potentiometer 44 und dem Verstärker 45 und von dort dem Stromrelais 46 zugeführt wird. Mit dem Potentiometer 44 wird das Eingangssignal des Verstär­kers 45 in Abhängigkeit vom zulässigen Strom in den Steuerwicklungen 2 und 3 reguliert. Sobald dieser Strom erreicht ist, unterbricht das Stromrelais 46 den Kreis des Regulierrelais 32 mittels seines Kontaktes 46.1, so daß der Betrieb nur durch Vorgabe eines niedrigeren Stro­mes fortgesetzt werden kann. Die Betriebsbedingugnen III und IV eignen sich zum Heben ferromagnetischer Bleche mit verhältnismäßig großer Dicke, wobei die Betriebswei­se III eine feinere Regulierung bei Blechen mit kleinem Gewicht erlaubt. Die Betriebsweise IV ist für Bleche mit großer Fläche geeignet. Für beide Betriebsweisen ist kenn­zeichnend, daß die Einrichtung entmagnetisiert ist und den Steuerwicklungen eine herabgesetzte Spannung zuge­führt wird. Die Last wird gehoben, dann erfolgt, falls erfor­derlich, das "Magnetisieren" und die Last wird gefördert.

3. Betriebsweise III

[0018] Durch Drücken der Taste 25.3 werden über das Relais 28 die Schützen 33 und 35 eingeschaltet. Hierdurch wird der Kreis der magnetisierenden Steuerwicklung 2 vorbereitet. Dann wird das Regulierrelais 32 eingeschaltet, das durch seinen Kontakt 32.3 dem Gleichrichter 37 Spannung zuführt und, gesteuert durch den Steuerblock 4, seinen Kontakt 32.2 zum Potentiometer 40 öffnet. Der Vergleichsschaltung 39 werden zwei Vergleichsspannungen zugeführt, die eine vom Generator 38 zur Erzeugung der linear veränderlichen Spannung und die andere vom Potentiometer 40, wobei beim Ausgleich der beiden Spannungen dem Verstärker 42 ein Impuls zugeführt wird. Auf diese Weise wird der Einschalt-­Phasenwinkel der Thyristoren bestimmt. Der Gleichrichter­block 7 führt der magnetisierenden Steuerwicklung 2 eine herabgesetzte Spannung zu, die mit der in Fig. 2 gezeig­ten übereinstimmt.

4. Betriebsweise IV

[0019] Die Betriebsweise IV stimmt mit der Betriebsweise III überein, wobei jedoch den Steuerwicklungen 2 und 3 in der in Fig. 2 gezeigten Richtung eine herabgesetzte Span­nung zugeführt wird.

[0020] Die Betriebsweisen V und VI unterscheiden sich wesentlich von den Betriebsweisen III und IV. Bei ihnen wird zuerst die Betriebsweise "Magnetisierung" aussgeführt und die Last gehoben, worauf die beiden Betriebsweisen ausgeführt werden. Ihr Einsatz eignet sich zum Heben dünner Bleche und eingefetteter Bleche, bei denen zwischen den Blechen ein Saugeffekt entsteht, der das Eigengewicht der Bleche übersteigt. Sie eignen sich ferner zum dosierten Entladen.

5. Betriebsweise V

[0021] Nachdem die Last von den übrigen Blechen abgetrennt ist, wird die Taste 25.5 gedrückt, wodurch das Relais 30 und die Schützen 34 und 36 betätigt werden. Mit dem Potentio­meter 40 wird der Einschalt-Phasenwinkel der Thyristoren und als Ergebnis die Größe der gleichgerichteten Spannung des Gleichrichterblocks 7 eingestellt. Der Arbeitspunkt der nicht gezeigten Dauermagnete, die von der neutrali­sierenden Steuerwicklung 3 umgeben sind, geht über in einen niedrigeren, partikulären Hysteresezyklus und das Magnetsystem wird teilweise entmagnetisiert. Die Halte­kraft nimmt ab. Nach Freigabe der überflüssigen Bleche wird, falls erforderlich, die Betriebsweise "Magnetisie­rung" eingeschaltet und die Last gefördert.

6. Betriebsweise VI

[0022] Nachdem die Last abgetrennt ist, wird die Taste 25.6 ge­ drückt, wodurch das Relais 31 und die Schützen 34, 35 und 36 eingeschaltet werden. Den beiden Steuerwicklun­gen 2 und 3 wird entgegen der in Fig. 2 gezeigten Rich­tung eine herabgesetzte Spannung zugeführt. Der Arbeits­punkt aller Magnete geht über in einen niedrigeren par­tikulären Hysteresezyklus und die Haltekraft nimmt ab. Nach Loslassen der überflüssigen Bleche wird, falls er­forderlich, die Betriebsweise "Magnetisierung" einge­schaltet und die Last gefördert.

[0023] Falls eine kleinere Haltekraft erforderlich ist, wird der Zyklus "Magnetisierung" nicht ausgeführt, sondern nur die Taste 25.1 gedrückt, wodurch die Regulierbe­triebsweisen unterbrochen werden.

Ansprüche

1. Steueranordnung für Lastmagnete mit steuerbarer Haltekraft, bestehend aus einem Magnetsystem mit Dauermagneten, einer magnetisierenden und einer neutralisierenden Steuerwicklung (2, 3), einem Steuerblock (4), mit dessen erstem Eingang der erste Ausgang eines Rücksetzsystems verbunden ist, und mit einem Speiseblock (6), dadurch gekenn­zeichnet, daß der zweite Ausgang des Rücksetzsystems (5) mit dem Eingang des Speiseblocks (6) verbunden ist, dessen fünf Ausgänge mit dem zweiten Eingang des Steuer­blocks (4), dem ersten Eingang eines Gleichrichterblocks (7), dem zweiten Eingang eines Programmsteuerblocks (8), dem ersten Eingang eines logischen Blocks (9) bzw. dem Eingang des Rücksetzsystems (5) verbunden sind, wobei der Steuerblock (4) drei Ausgänge aufweist, die mit dem zweiten Eingang des Logikblocks (9), dem ersten Eingang eines Umschaltblocks (10) bzw. dem ersten Eingang des Regulierblocks (8) verbunden sind, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des Gleichrichterblocks (7) verbun­den ist, dessen erster Ausgang mit dem zweiten Eingang des Umschaltblocks (10) und dessen zweiter Ausgang mit dem Eingang eines Stromgebers (11) verbunden ist, dessen Ausgang an den dritten Eingang des Logikblockes (9) an­geschlossen ist, dessen Ausgang mit dem dritten Eingang des Steuerblocks (4) verbunden ist, wobei der erste und der zweite Ausgang des Umschaltblocks (10) mit der mag­netisierenden Steuerwicklung (2) bzw. der neutralisie­renden Steuerwicklung (3) verbunden sind.

Zeichnung