ITBG20110036A1 - Sistema magnetico elettropermanente con indicatore di stato magnetico - Google Patents

Description

Descrizione di un brevetto d’invenzione avente per titolo: “Sistema magnetico elettropermanente con indicatore di stato magnetico"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un sistema magnetico elettropermanente con indicatore di stato magnetico e ad un metodo per realizzare un tale sistema.

I sistemi di bloccaggio magnetico elettropermanente sono apparecchiature destinate all’ancoraggio di materiale ferromagnetico per permettere lavorazioni meccaniche con macchine utensili, o essere utilizzati come mezzi di presa nei sistemi di manipolazione e/o sollevamento.

Un sistema di bloccaggio magnetico elettropermanente à ̈ costituito da una sezione magnetica (detta comunemente modulo magnetico elettropermanente), e dal relativo sistema elettronico di attivazione/disattivazione (detto comunemente unità di controllo).

II modulo magnetico elettropermanente à ̈ costituito da una struttura portante in acciaio dolce, atta a contenere tutti i componenti interni; uno o più espansioni polari in acciaio dolce, di forme e caratteristiche varie per adattarsi alle varie esigenze; un numero variabile di magneti permanenti variamente costituiti e disposti; e uno o più solenoidi necessari per l’attivazione/disattivazione del modulo stesso.

Tipicamente una unità di controllo à ̈ costituita da un rettificatore bidirezionale di potenza controllato, che provvede ad alimentare opportunamente i solenoidi del modulo magnetico elettropermanente; uno o più pannelli di comando al fine di permettere all’operatore di attivare e disattivare il modulo magnetico elettropermanente; una logica di controllo che gestisce il sistema; un sistema di connessione elettrica, tipicamente un cavo, per permettere la connessione tra unità di controllo e modulo magnetico elettropermanente.

Un modulo magnetico elettropermanente à ̈ un sistema magnetico caratterizzato dai seguenti stati.

Magnetizzato: stato stabile, non richiede energia da parte dell’unità di controllo e permane indefinitamente nello stato medesimo.

Smagnetizzato: stato stabile, non richiede energia da parte dell’unità di controllo e permane indefinitamente nello stato medesimo.

Transizione da smagnetizzato a magnetizzato; stato di durata limitata che permette di attivare il magnete; durante questa fase l’unità di controllo eroga energia al modulo magnetico.

Transizione da magnetizzato a smagnetizzato; stato di durata limitata che permette di disattivare il magnete; durante questa fase l’unità di controllo eroga energia al modulo magnetico.

Da quanto detto sopra, un modulo magnetico di tipo elettropermanente non richiede alcuna forma di energia per espletare la propria funzionalità salvo quella fornita in fase di attivazione/disattivazione.

Il compito dell’unità di controllo à ̈ quello di attivare/disattivare il modulo magnetico elettropermanente, mediante operazioni di magnetizzazione, smagnetizzazione o inversione di polarità di una parte o della totalità dei magneti permanenti, contenuti all’interno del modulo stesso.

Fatto salvo il tempo necessario a completare le due operazioni di transizione, l’unità di controllo può essere elettricamente disconnessa dal modulo magnetico.

Inoltre, tipicamente le operazioni di attivazione/disattivazione hanno una durata molto limitata nel tempo, al più pochi secondi.

Come detto in precedenza, l’unità di controllo ed il modulo magnetico sono sottosistemi fisicamente disgiunti connessi attraverso dei cavi elettrici; la loro interconnessione varierà in funzione della tipologia di prodotto.

Può essere fissa, ossia i cavi di connessione non presentano alcun connettore che permetta una disconnessione manuale del modulo magnetico dalla unità di controllo.

Può anche essere rimovibile, ossia i cavi di connessione presentano uno o più connettori che permettono una disconnessione manuale del modulo magnetico dalla unità di controllo.

In ogni caso, la natura della connessione esula da problematiche inerenti il funzionamento intrinseco del sistema ed à ̈ correlata alle sole esigenze di installazione.

Per quanto riguarda l'installazione su macchine utensili quali fresatrici, centri di lavoro CNC e torni, il modulo magnetico à ̈ tipicamente dotato di una connessione di tipo rimovibile (accoppiamento presaspina) al fine di garantire una maggiore semplicità di installazione e di evitare la presenza di cavi elettrici sulla tavola della macchina.

Questa soluzione à ̈ inoltre obbligatoria in caso di macchinari dotati di sistemi di cambio pallet automatizzati.

Tipicamente le unità di controllo utilizzate per magnetizzare/smagnetizzare i moduli magnetici, sono dotate di un sistema di indicazione visiva dello stato del modulo magnetico attraverso lampade.

La conoscenza dello stato magnetico à ̈ di fondamentale importanza al fine di garantire l’incolumità dell’operatore, ad esempio durante le operazioni di posizionamento pezzo sul modulo magnetico, per avviare le operazioni di lavorazione, etc.

Le caratteristiche salienti di questi sistemi di visualizzazione sono i seguenti.

Solitamente non sono installati sul modulo stesso. In questo modo, non si favorisce una facile leggibilità dello stato magnetico durante le operazioni di posizionamento.

Nel caso di moduli magnetici a connessione rimovibile, poiché l’informazione dello stato di magnetizzazione del modulo à ̈ residente nell’unità di controllo, la rimozione della connessione non garantisce la consistenza dell’informazione stessa. In altre parole, la disconnessione dell’unità di controllo dal modulo magnetico, rende impossibile riconoscere lo stato magnetico del modulo in ambienti in cui siano presenti più di un modulo magnetico e/o più di un unità di controllo.

Nel caso di sistemi a connessione non rimovibile (ad esempio sollevatori), l’indicazione dello stato di magnetizzazione à ̈ funzionale alla presenza di energia elettrica; la mancanza di energia banalmente provoca lo spegnimento delle lampade di segnalazione.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di provvedere ad un sistema magnetico elettropermanente con indicatore di stato magnetico in grado di immagazzinare l’informazione relativa allo stato magnetico nel sistema stesso.

Altro scopo à ̈ quello di rendere l’informazione di stato magnetico disponibile all’utente mediante un rapido sistema di consultazione.

Ulteriore scopo à ̈ quello di non richiedere energia per segnalare lo stato magnetico del sistema.

In accordo con la presente invenzione, tali scopi ed altri ancora vengono raggiunti da un sistema magnetico elettropermanente con indicatore di stato magnetico comprendente: un modulo magnetico elettropermanente; una unità di controllo di detto modulo magnetico elettropermanente; una connessione elettrica tra detta unità di controllo e detto modulo magnetico elettropermanente; un indicatore di magnetizzazione di detto modulo magnetico elettropermanente; caratterizzato dal fatto che detto indicatore di magnetizzazione à ̈ un indicatore bistabile alimentato solo durante la magnetizzazione o la smagnetizzazione di detto modulo magnetico elettropermanente.

Tali scopi vengono anche raggiunti da un metodo per realizzare un sistema magnetico elettropermanente con indicatore di stato magnetico di un modulo magnetico elettropermanente caratterizzato dal fatto di comprendente la fase di alimentare un indicatore di magnetizzazione bistabile solo durante la fase di magnetizzazione o di smagnetizzazione di detto modulo magnetico elettropermanente.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti.

I vantaggi di questa soluzione rispetto alle soluzioni dell’arte nota sono diversi.

La soluzione proposta à ̈ quella di fornire un indicatore di magnetizzazione del modulo magnetico elettropermanente bistabile, il cui compito à ̈ associare a ciascuno dei due stati stabili disponibili i corrispondenti stati di magnetizzato e smagnetizzato del modulo magnetico, senza la necessità di mantenerlo alimentato.

Grazie alla caratteristica che non necessita di essere alimentato à ̈ possibile porlo solidale con il modulo magnetico elettropermanente anche in caso di interconnessioni rimovibili.

Sono presenti anche dei sensori in modo da garantire che l'informazione mostrata dall'indicatore sia veritiera e corretta. Infatti in caso di malfunzionamenti durante le fasi di magnetizzazione e di smagnetizzazione non avviene il cambiamento di stato dell'indicatore.

Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione pratica, illustrata a titolo di esempio non limitativo negli uniti disegni, nei quali:

la figura 1 mostra schematicamente un sistema magnetico elettropermanente con indicatore di stato magnetico, in accordo alla presente invenzione;

la figura 2 mostra schematicamente un indicatore di stato magnetico, in accordo alla presente invenzione;

la figura 3 mostra schematicamente lo schema elettrico di un indicatore di stato magnetico, in accordo alla presente invenzione;

la figura 4 mostra schematicamente una interfaccia tra il sistema di controllo del sistema magnetico elettropermanente e il modulo magnetico ellettropermanente contenente l'indicatore di stato magnetico, in accordo alla presente invenzione;

la figura 5 mostra schematicamente un indicatore di stato magnetico, in accordo ad una variante della presente invenzione.

Riferendosi alle figure allegate, un sistema magnetico elettropermanente 10 con indicatore di stato magnetico, in accordo alla presente invenzione, comprende una unità di controllo 11 elettronica per l’attivazione di un modulo magnetico elettropermanente 12, un sistema elettrico di connessione 13 tra l'unità di controllo 11 ed il modulo magnetico elettropermanente 12. Comprende inoltre un indicatore di magnetizzazione 14 solidale al modulo magnetico elettropermanente 12, e una interfaccia 15 tra l'unità di controllo 11 ed il modulo magnetico elettropermanente 12.

Il sistema elettrico di connessione 13 comprende sia i cavi di alimentazione del modulo magnetico elettropermanente 12, necessari per la magnetizzazione e la smagnetizzazione dello stesso, sia i cavi di comunicazione tra l'interfaccia 15, il modulo magnetico elettropermanente 12, e l'indicatore di magnetizzazione 14.

Solitamente l’operazione di verifica della corretta magnetizzazione e/o smagnetizzazione à ̈ effettuata dalla unità di controllo 11 , ad esempio, analizzando in vario modo le principali caratteristiche della corrente assorbita dal sistema magnetico durante le fasi transitorie di magnetizzazione e smagnetizzazione. L’analisi della corrente media, di picco, della carica inviata ecc, sono tutte metodologie note che permettono, alla unità di controllo 11 , di riconoscere correttamente lo stato di magnetizzazione.

L’informazione relativa allo stato del modulo magnetico 12, comunque ottenuta, à ̈ quindi presente nell'unità di controllo 11.

In accordo alla presente invenzione, l'unità di controllo 11 trasferisce l'informazione all’indicatore di magnetizzazione 14 attraverso il sistema elettrico di connessione 13.

L’indicatore di magnetizzazione 14 comprende un connettore 20 per il sistema elettrico di connessione 13, una scheda elettronica di controllo 21 , un motore passo passo 22, ed una ghiera cilindrica bicolore 23 ruotabile connessa al motore 22, meta ghiera à ̈ di un colore e l’altra metà di un altro colore.

La scheda elettronica di controllo 21 comprende un connettore d’ingresso 20 del segnale di controllo proveniente dal sistema elettrico di connessione 13. Un rettificatore 30 a ponte di diodi connesso direttamente al connettore 20; un circuito di pilotaggio 31 del motore passo passo 22, un rilevatore 32 di corrente assorbita dal motore passo passo 22, posto in serie tra il rettificatore 30 ed il circuito di pilotaggio 31 , un sensore (o più sensori) di posizionamento 33 del motore passo passo 22, ed un rilevatore 34 di polarizzazione del segnale di controllo presente ai capi del connettore 20.

Comprende inoltre un circuito 35 di gestione della scheda 21 che comunica con tutti gli elementi della scheda elettronica di controllo 21.

L'interfaccia 15 comprende un circuito di controllo 41 , dell’interfaccia 15 stessa, che comunica con l’unità di controllo 11 ; un circuito 42 di verifica presenza piano (realizzato in modo noto), un circuito di pilotaggio 43 dell'indicatore di magnetizzazione 14, un circuito 44 di verifica della corrente assorbita dall’indicatore di magnetizzazione 14.

Preferibilmente, l'indicatore di magnetizzazione 14 à ̈ solidale al modulo magnetico 12, ossia à ̈ fissato su di esso o comunque posto nelle sue vicinanze, in modo che l'operatore che utilizza il modulo magnetico 12 sia conscio dello stato in cui quest'ultimo si trova.

In alternativa può essere anche separato dal modulo magnetico 12, ed avendo solo una connessione elettrica con l'interfaccia 15.

L’indicatore di magnetizzazione 14 à ̈ stato rappresentato e descritto seconda una forma vantaggiosa di realizzazione ma altre forme di realizzazione sono possibili.

Ad esempio, un indicatore di magnetizzazione 14 può essere realizzato come in figura 5 e comprende un motore passo passo lineare 50, un cilindro 51 di indicazione connesso al motore 50, un circuito 52 elettronico di controllo dell'indicatore, sensori di posizione 53 ed un connettore 54 di connessione al l’interfaccia 15.

L'indicatore di magnetizzazione 14 può anche essere realizzato in altri modi, purché sia di tipo bistabile e non necessiti di alimentazione per rimanere nello stato stabile, l'alimentazione serve solo per passare da uno stato stabile all'altro. Ad esempio potrebbe comprendere un relà ̈ bistabile.

Il funzionamento del sistema secondo l’invenzione appare evidente da quanto descritto ed illustrato e, in particolare, à ̈ sostanzialmente il seguente.

A fronte di una richiesta di magnetizzazione e/o smagnetizzazione, l’unità di controllo 11 provvede inizialmente a verificare che un modulo magnetico 12 risulti ad essa connesso con il sistema elettrico di connessione 13.

Ciò viene effettuato mediante il circuito 42 di verifica presenza piano, interrogando il circuito di controllo 41.

A fronte di una risposta positiva, l’unità di controllo 11 provvede ad alimentare i solenoidi del modulo magnetico 12.

Come detto in precedenza, ad esempio, dall’analisi della corrente assorbita dal modulo magnetico 12 durante la fase transitoria, l’unità di controllo 11 à ̈ in grado di determinare il corretto stato di magnetizzazione o smagnetizzazione del modulo 12.

Determinato, quindi, lo stato del modulo magnetico 12, l’unità di controllo 1 provvede mediante l’interfaccia 15 a trasmettere l'informazione all’indicatore 14.

In particolare la logica di controllo 41 attiva il circuito di pilotaggio 43. Il circuito 43, attraverso il sistema elettrico di connessione 13, provvede a fornire una tensione opportunamente polarizzata all’indicatore 14.

L’indicatore 14 analizzando la tensione ricevuta à ̈ in grado di riconoscere il verso della polarizzazione elettrica della tensione grazie al rilevatore di polarizzazione 34.

Il circuito 35 di gestione, utilizzando l’informazione ottenuta dal rilevatore 34 e quelle ottenute dai sensori 33, à ̈ in grado di determinare una corretta strategia di azionamento del motore passo passo 22 mediante il circuito di pilotaggio 31 del motore passo passo 22.

La corretta strategia di movimentazione prevede che il motore 22 ruoti di 180° al fine di mostrare l’opportuno colore associato allo stato magnetico, mediante la ghiera bicolore 23 (rosso: smagnetizzato, verde:magnetizzato).

Il rilevatore di corrente 32 permette di verificare l’insorgenza di problematiche durante la movimentazione ed interrompere repentinamente la stessa.

Durante la fase di movimentazione, l'indicatore di magnetizzazione 14 assorbe una specifica corrente che viene rilevata dal circuito 44 di verifica della corrente assorbita dall’indicatore di magnetizzazione 14.

Questa informazione, permette al circuito di controllo 41 di determinare il tempo di transizione dell’indicatore e di interdire il funzionamento della unità di controllo 1 finché questa transizione non risulti ultimata.

Dopo aver effettuato l’opportuna movimentazione della ghiera bicolore 23, l’indicatore di magnetizzazione 14 si pone in attesa.

La rimozione della connessione 13 non modifica in alcun modo il posizionamento della ghiera bicolore 23, quindi, l’informazione associata allo stato del modulo magnetico 12 à ̈ disponibile, inalterabile e non necessita di energia per la sua visualizzazione.

Inoltre, l’informazione relativa allo stato magnetico del modulo 12 à ̈ sempre univocamente associata allo stesso, condizione che non à ̈ necessariamente vera nel caso in cui l’informazione relativa allo stato risieda nella unità di controllo 1 ed il sistema di connessione 12 venga disconnesso dal modulo magnetico.

La descrizione dettagliata dei circuiti componenti il sistema magnetico elettropermanente con indicatore di stato magnetico, in accordo alla presente invenzione, non verrà approfondita in quanto un tecnico del ramo dopo aver appreso l'insegnamento dalla precedente descrizione à ̈ in grado di realizzarli.

In pratica, i materiali utilizzati per il sistema magnetico elettropermanente con indicatore di stato magnetico, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a secondo delle esigenze e dello stato della tecnica.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1 . Sistema magnetico elettropermanente con indicatore di stato magnetico comprendente: un modulo magnetico elettropermanente; una unità di controllo di detto modulo magnetico elettropermanente; una connessione elettrica tra detta unità di controllo e detto modulo magnetico elettropermanente; un indicatore di magnetizzazione di detto modulo magnetico elettropermanente; caratterizzato dal fatto che detto indicatore di magnetizzazione à ̈ un indicatore bistabile alimentato solo durante la magnetizzazione o la smagnetizzazione di detto modulo magnetico elettropermanente.
2. 2. Sistema in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto indicatore di magnetizzazione à ̈ posizionato solidale con detto modulo magnetico elettropermanente.
3. 3. Sistema in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto indicatore di magnetizzazione à ̈ di tipo elettromeccanico.
4. 4. Sistema in accordo alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto indicatore di magnetizzazione comprende un motore elettrico connesso ad una ghiera cilindrica bicolore ruotabile.
5. 5. Sistema in accordo alla rivendicazione 4 caratterizzato dal fatto di comprendere un rilevatore di corrente assorbita da detto motore elettrico.
6. 6. Sistema in accordo alla rivendicazione 4 caratterizzato dal fatto di comprendere un sensore di posizionamento di detto motore elettrico.
7. 7. Metodo per realizzare un sistema magnetico elettropermanente con indicatore di stato magnetico di un modulo magnetico elettropermanente caratterizzato dal fatto di comprendente la fase di alimentare un indicatore di magnetizzazione bistabile solo durante la fase di magnetizzazione o di smagnetizzazione di detto modulo magnetico elettropermanente.
8. 8. Metodo in accordo alla rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di associare solidalmente detto indicatore di magnetizzazione a detto modulo magnetico elettropermanente.
9. 9. Metodo in accordo alla rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di bloccare detta fase di alimentare in caso di un malfunzionamento durante la fase di magnetizzazione o di smagnetizzazione di detto modulo magnetico elettropermanente.