ES2268022T3 - Dispositivo de sujeccion magnetico y procedimiento para detectar y controlar un estado de funcionamiento de un dispositivo de sujeccion magnetico. - Google Patents

Abstract

Sistema de sujeción magnético para una pieza de trabajo (12) o para un molde de una máquina de moldeo por inyección, que comprende un dispositivo de imán (16) que presenta una superficie de sujeción para acoplarse a dicha pieza de trabajo o molde en una interfaz de sujeción; una pluralidad de imanes reversibles (52) en dicho dispositivo de imán (16) para establecer una fuerza de sujeción magnética en dicha interfaz de sujeción, incluyendo dichos imanes (52) un elemento de bobina (56); un sistema sensor de permeabilidad (28) asociado operativamente con al menos uno de dichos imanes (52) y que incluye unos primeros medios en forma de una bobina de búsqueda (40) para determinar los cambios totales en el flujo magnético en dicha interfaz de sujeción entre una condición desimantada y una condición imantada de dicho dispositivo de imán (16) y que genera una primera señal de aviso si no se alcanza un valor umbral; unos medios de control (30) para recibir dicha primera señal de aviso y para determinar al menos aproximadamente una fuerza de sujeción ejercida sobre la pieza de trabajo que se ha de sujetar, caracterizado porque comprende también un sistema sensor (27) de movimiento de la pieza de trabajo o del molde asociado operativamente con al menos uno de dichos imanes (52) y que incluye unos segundos medios para determinar cambios en las condiciones de flujo magnético en dicha interfaz de sujeción y que genera una segunda señal de aviso si se excede un valor umbral; y unos medios de control (30) para recibir dicha segunda señal de aviso y detectar condiciones de movimiento entre la pieza de trabajo o el molde y el sistema de sujeción.

Description

Dispositivo de sujeción magnético y procedimiento para detectar y controlar un estado de funcionamiento de un dispositivo de sujeción magnético.

La presente invención se refiere a un sistema de sujeción magnético y a un procedimiento para detectar y controlar un estado de funcionamiento de un dispositivo de sujeción magnético según se define en los preámbulos de las reivindicaciones independientes 1 y 18. Dicho sistema o procedimiento se conoce, por ejemplo, a partir del documento US nº 6.104.270.

En general, los dispositivos de sujeción son necesarios en una amplia variedad de máquinas de manipulación de materiales y de fabricación, tales como robots (industriales), manipuladores o máquinas de moldeo por inyección, por ejemplo para sujetar (de forma soltable) herramientas (tales como pistolas de soldar o mandriles de sujeción) o piezas de trabajo a brazos robóticos en líneas de montaje en la industria del automóvil o de un molde de inyección a un plato de molde.

Las máquinas de manipulación de materiales y de fabricación, tales como robots, manipuladores o máquinas de moldeo por inyección, están provistas generalmente de diversos medios sensores para asegurar que unos mecanismos de acoplamiento de base mecánica e hidráulica sean adecuadamente acoplados para que continúe el funcionamiento de los mismos. Con el objeto de minimizar el tiempo de parada (por ejemplo, para cambiar la herramienta del robot) y maximizar la productividad de estas clases de máquinas, recientemente se han utilizado, cada vez más, mecanismos de acoplamiento magnéticos, por ejemplo dispositivos de cambio de molde rápido para máquinas de moldeo por inyección.

A continuación, los dispositivos de acoplamiento magnético conocidos, que se denominan también mandriles, se ejemplifican con relación a dichos dispositivos de cambio de molde rápido para máquinas de moldeo por inyección. Los dispositivos de cambio de molde rápido de base magnética, a diferencia de los mecanismos de acoplamientos mecánicos e hidráulicos, no requieren normalmente extensas modificaciones del molde y se prestan a la sujeción magnética con una mínima modificación estructural, puesto que pueden acoplarse de forma fácil directamente con las bases de acero planas utilizadas habitualmente para moldes de inyección. Adicionalmente, los dispositivos de cambio de molde rápido de base magnética tienen mayor precisión de sujeción, seguridad mejorada, fácil accesibilidad, bajo mantenimiento y reducido consumo de energía. Además, los dispositivos de cambio de molde rápido de base magnética, en general, no utilizan mecanismos de acoplamiento redundantes, sino que cuentan solamente con la fuerza de sujeción generada por la imantación para mantener el molde en posición precisa y funcional.

Dicha fuerza de sujeción para estos dispositivos de sujeción magnéticos supone que la pieza de trabajo (por ejemplo, la placa trasera de un molde) está realizada en acero dulce y tiene un espesor adecuado y un buen acabado de superficie. Sin embargo, en la práctica, existe una serie de factores que pueden afectar adversamente a la fuerza de sujeción. Por ejemplo, la pieza de trabajo puede estar realizada en un material con propiedades magnéticas inferiores o puede pandearse o cubrirse de suciedad u óxido. Además, la fuerza de sujeción puede ser reducida por un cuerpo extraño que quede atrapado entre el mandril y la pieza de trabajo en el momento de la sujeción. Adicionalmente, aun cuando en condiciones normales de funcionamiento, las fuerzas de sujeción magnéticas generadas son suficientes para retener el molde en el plato de molde, pueden surgir ciertas condiciones de funcionamiento en las que pueden tener lugar transitoriamente grandes fuerzas que tienen el potencial de desalojar el molde. Un rellenado excesivo del molde o un ajuste incorrecto de la carrera del eyector, por ejemplo, puede crear una fuerza que excede la fuerza de sujeción magnética, haciendo que el molde se libere y caiga en la bancada de la máquina.

Los mismos problemas tienen lugar con el dispositivo conocido a partir del documento EP-A-0 544 903. Todos los problemas anteriores pueden reducir la fuerza de sujeción aplicada de los mecanismos de acoplamiento magnéticos. Los sensores actualmente, conocidos en dispositivos de sujeción magnéticos son sensores de corriente e interruptores de proximidad. Sin embargo, los sensores de corriente detectan meramente problemas con el suministro eléctrico y las sondas de proximidad existentes detectan únicamente la presencia física del molde. Adicionalmente, ninguno de los sensores tiene en cuenta completamente las prestaciones magnéticas de los polos de los mecanismos de acoplamiento magnéticos en contacto con el molde. Así, cuando tienen lugar las condiciones de funcionamiento descritas, estos tipos de sensores no disponen de medios adecuados para detectarlas.

Los sensores de proximidad descritos, por ejemplo, se han incorporado al acoplador magnético. En funcionamiento, mientras el molde está en contacto con el mandril magnético, los sensores de proximidad están cerrados y se mantienen las condiciones de funcionamiento. En caso de que el molde se separe una distancia predeterminada del mandril magnético, generalmente 0,2 mm o más, se abren los sensores de proximidad y se inicia una condición de parada de emergencia en la máquina. Tales parámetros de detección no son enteramente adecuados, ya que esta distancia umbral reduce significativamente la fuerza de sujeción y el molde habrá sido desalojado ya de su base antes de la señal del sensor. Un problema adicional puede ser introducido por el montaje inicial del molde. Dependiendo del sistema de control particular, los sensores de proximidad impiden aquí una imantación a menos que el molde esté situado dentro del límite umbral. Esta condición de premontaje es difícil de conseguir en operaciones normales. Aunque no se recomienda, los operadores incrementan frecuentemente el umbral del interruptor de proximidad para permitir el funcionamiento del circuito de imantación. Sin embargo, este enfoque puede dar como resultado un acoplamiento magnético insuficiente para un funcionamiento sostenido. El espaciamiento excesivo en el tiempo de imantación impide que los imanes conmutables del mecanismo de acoplamiento magnético consigan la saturación total, reduciendo así la fuerza de sujeción. Además, el ajuste del umbral incrementa también la cantidad de movimiento tolerable del molde antes de establecer la condición de parada de emergencia, incrementando adicionalmente la posibilidad de que se produzca una separación del molde antes de la señal de emergencia.

Así, es un objetivo de la presente invención proporcionar un dispositivo de acoplamiento magnético para una máquina que asegure fuerzas de sujeción adecuadas para un funcionamiento continuado de la máquina.

Según la presente invención, este objetivo se resuelve de una manera inventiva con un sistema de sujeción magnético según la reivindicación 1.

La utilización de una bobina de búsqueda para medir el flujo magnético en un dispositivo de sujeción magnético para determinar la fuerza de sujeción del dispositivo de sujeción magnético en una pieza de trabajo dada asegura fuerzas de sujeción adecuadas para un funcionamiento continuado y proporciona además un sistema de detección que permite una mayor sensibilidad a la separación del molde, una reducción en las condiciones de alineación de montaje del molde y una seguridad de la saturación magnética en la condición acoplada antes del funcionamiento. Es beneficioso que este principio sea aplicable también a cualquier configuración de imanes, y que la posición y número de bobinas de búsqueda utilizadas pueda adaptarse a una aplicación particular.

La bobina de búsqueda está acoplada magnéticamente a dicho imán conmutable para efectuar una salida de tensión de acuerdo con las condiciones de flujo magnético entre el imán conmutable y la pieza de trabajo relacionada con cambios en dicha fuerza de sujeción magnética.

Según una forma de realización preferida, se proporcionan unos medios de cálculo acoplados a la bobina de búsqueda para proporcionar una señal de salida basada en cambios en dichas condiciones de flujo magnético, en donde dichos medios de cálculo comprenden al menos un circuito de integración conectado a la bobina de búsqueda y/o unos medios de control acoplados a la bobina de búsqueda para proporcionar una señal de control basada en cambios en dichas condiciones de flujo magnético, en particular la tasa de cambio de flujo magnético con respecto al tiempo y/o la permeabilidad magnética.

Así, se proporciona un dispositivo de sujeción magnético que tiene un sistema sensor capaz de detectar condiciones de permeabilidad en la unidad de retención magnética para determinar fuerzas de sujeción aceptables, de acondicionar operaciones continuadas basadas en una detección de movimiento y permeabilidad basada en el flujo, y de proporcionar una señal de control basada en cambios en dicha condición de flujo para controlar la actividad de la pieza de trabajo de acuerdo con la misma.

Según otra forma de realización preferida, la unidad de retención magnética comprende además un polo exterior que tiene un eje central y que está formado de un material ferromagnético, incluyendo dicho polo exterior una base y un casquillo que define una cavidad que se abre hacia fuera desde dicha base, en donde el imán conmutable está situado en dicha cavidad e incluye una bobina de solenoide primaria y un núcleo magnético permanente que tiene un eje magnético alineado con dicho eje central y una polaridad magnética normal en un estado inactivo.

Dentro de esta forma de realización es beneficioso que la unidad de retención magnética comprenda adicionalmente un polo interior cilíndrico formado de un material ferromagnético operativamente acoplado a dicho núcleo magnético permanente y radialmente espaciado hacia dentro desde dicho casquillo y un elemento de banda entre dicho casquillo y dicho polo interior, en donde dicho elemento de banda está formado de un material magnético permanente que tiene una polaridad magnética transversal a dicho eje central y está alineado magnéticamente con una polaridad magnética del núcleo magnético permanente.

Además, es beneficioso que se establezca un circuito magnético interno en el estado inactivo a través de dichos polos interior y exterior, dicho núcleo magnético permanente y dicho elemento de banda, y que se establezca un circuito magnético externo entre los polos interior y exterior y la pieza de trabajo en un estado activo por medio de la bobina de solenoide primaria, invirtiendo la polaridad del imán conmutable.

Dentro de esta forma de realización, la bobina de búsqueda puede rodear la bobina de solenoide principal o el polo interior. Así, la bobina de búsqueda puede disponerse en diversas ubicaciones convenientes para medir un cambio en el flujo magnético.

Según una forma de realización preferida adicional, el dispositivo de sujeción magnético puede comprender al menos una o una pluralidad de unidades de retención magnética adicionales que comprenden respectivamente imanes conmutables que contribuyen a la fuerza de sujeción magnética en la pieza de trabajo.

Dentro de esta forma de realización preferida, al menos una o varias o todas las unidades de retención magnética adicionales comprenden medios sensores, en donde cada uno de dichos medios sensores comprende una bobina de búsqueda adaptada para proporcionar una señal de detección indicativa de que un flujo magnético es aplicable para determinar al menos aproximadamente una fuerza de sujeción ejercida sobre una pieza de trabajo que ha de ser sujetada por la respectiva unidad de retención magnética.

Es beneficioso que un número de espiras de las bobinas de búsqueda de los medios sensores de las diferentes unidades de retención magnética varíe entre las diferentes unidades de retención magnética, en donde al menos una bobina de búsqueda comprende un número significativo de espiras mayor que el de las otras respectivas bobinas de búsqueda.

Es preferible que las bobinas de búsqueda de las unidades de retención magnética sean vigiladas individualmente, en donde las bobinas de búsqueda están conectadas a circuitos de integración individuales de los medios de cálculo y/o los medios de control, o que las bobinas de búsqueda de las unidades de retención magnética están conectadas en serie y se vigila una señal combinada, en donde las bobinas de búsqueda combinadas están conectadas a un primer circuito de integración y en donde al menos una unidad de retención magnética es vigilada como referencia por separado dado que está conectada a un segundo circuito de integración. Aquí, una ganancia del primer circuito de integración puede diferir de una ganancia del segundo circuito de integración.

Según otra forma de realización todavía preferida del dispositivo de sujeción magnético, se visualiza la fuerza de sujeción con unos medios de visualización y/o se comunica la fuerza de sujeción a un equipo adicional, en particular una máquina de moldeo por inyección o un robot industrial, en donde una acción del equipo adicional puede ajustarse a la fuerza de sujeción detectada.

Cuando la fuerza de sujeción puede ser visualizada o comunicada al otro equipo (por ejemplo, una máquina de moldeo por inyección), se permite que el equipo ajuste sus prestaciones de modo que se minimice el riesgo de que la fuerza de sujeción magnética sea excedida por fuerzas generadas por ese equipo.

Según otra forma de realización todavía preferida del dispositivo de sujeción magnético, dicha pieza de trabajo es un componente de molde para una máquina de moldeo por inyección que tiene una cavidad de molde, y dichos imanes conmutables que tienen bobinas de búsqueda están situados junto a dicha cavidad de molde.

Así, puede asegurarse una imantación adecuada y un contacto continuo del material para sistemas magnéticos de cambio de molde rápido en máquinas de moldeo por inyección. Cuando el sensor es capaz de determinar una imantación aceptable entre una mordaza magnética y un molde, el dispositivo de sujeción magnético es aplicable a dispositivos de cambio de molde rápido para máquinas de moldeo en las que pueden detectarse movimientos de molde nocivos a fin de minimizar el riesgo de que el molde se caiga de la mordaza magnética.

En las reivindicaciones dependientes adicionales se exponen otras formas de realización preferidas del dispositivo de sujeción magnético.

En un procedimiento para mantener fuerzas magnéticas adecuadas en una interfaz descrita en el documento US-A-6.104.270, unos sensores detectan la contribución dada por bloques de ferrita y un algoritmo es capaz de corregir sus errores de lectura. No es posible controlar que el flujo magnético en la interfaz sea suficientemente alto para ser eficiente.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un procedimiento para detectar y controlar un estado de funcionamiento de un dispositivo de sujeción magnético, que minimice el riesgo de que una fuerza de sujeción magnética sobre una pieza de trabajo sea superada por fuerzas externas aplicadas a la pieza de trabajo.

Este objetivo adicional se alcanza gracias a un procedimiento según la reivindicación 18.

Formas de realización preferidas adicionales del procedimiento para detectar y controlar un estado de funcionamiento de un dispositivo de sujeción magnética se exponen en otras reivindicaciones dependientes.

A continuación, se describirá la presente invención con mayor detalle con respecto a diversas formas de realización de la misma en conjunción con el dibujo que se acompaña, en el que:

la figura 1 es una vista en perspectiva de un conjunto de mordaza de molde que comprende un dispositivo de sujeción magnético;

la figura 2 es una vista esquemática del extremo de la cabeza de una máquina de moldeo por inyección;

la figura 3 es una vista fragmentada de una unidad de retención magnética que comprende un imán conmutable acoplado a un dispositivo de control y a unos medios sensores;

la figura 4A es un gráfico que representa un cambio en un flujo magnético del imán conmutable con respecto al tiempo que resulta de un movimiento de la pieza de trabajo (molde), un cambio correspondiente de una salida de tensión de una bobina de búsqueda de los medios sensores con respecto al tiempo y una salida resultante de un sistema de detección de movimiento de los medios sensores según la figura 3;

la figura 4B es un gráfico que representa el cambio de flujo magnético con respecto al tiempo para el sistema de detección de flujo de los medios sensores según la figura 3;

la figura 5 es una vista en alzado frontal de un dispositivo de sujeción magnético que incorpora una unidad de retención magnética según la figura 3;

la figura 6 es una vista en perspectiva fragmentada del dispositivo de sujeción magnético de la figura 5;

la figura 7 es una vista en perspectiva fragmentada adicional del dispositivo de sujeción magnético de la figura 5;

la figura 8 es una vista en perspectiva de una unidad de retención magnética sin unos medios sensores en un estado inactivo; y

la figura 9 es una vista en perspectiva de la unidad de retención magnética de la figura 8 en un estado activo.

La figura 2 ilustra esquemáticamente una forma de realización de una máquina de moldeo por inyección 10 que tiene un plato fijado 12 y un plato móvil 14 soportados respectivamente sobre la misma por dispositivos de sujeción magnéticos ("mordazas") 16 adaptados para trabajar como un dispositivo de cambio de molde rápido. En el funcionamiento convencional, muchas fuerzas trabajan contra las fuerzas de retención generadas por las mordazas 16, es decir, unas fuerzas eyectoras 13 debidas al ajuste incorrecto de la máquinas, unas fuerzas inerciales 15 durante el desplazamiento de cierre del molde, unas presiones de tobera 17 y unas fuerzas de apertura 19 del molde.

Para contrarrestar tales efectos y otros aspectos operativos que generan fuerzas de sujeción magnéticas perjudiciales, se coloca un dispositivo de sujeción magnético que tiene un sistema de detección de múltiples funciones, como se describe más abajo, en las interfaces de sujeción, a saber, en las unidades de retención magnética 110.

En la figura 8 y 9 se muestra una forma de realización de la unidad de retención magnética 110, en la que la unidad de retención magnética 110 establece una relación de sujeción magnética con una pieza de trabajo ferromagnética 112 para su ubicación discreta con respecto a una superficie de montaje 114 a la que está sujeta o asociada la unidad de retención magnética 110 con ayuda de medios de sujeción adecuados no mostrados. La pieza de trabajo 112 puede ser unitaria o un componente de un conjunto total o parcialmente de material imantable.

La unidad de retención magnética 110 es generalmente cilíndrica alrededor de un eje central 120 e incluye un polo exterior 122, un polo interior 124, un espaciador no magnético 125, un imán conmutable (reversible) 126 que incluye un núcleo magnético permanente 127 y una bobina de solenoide 128, y un imán permanente no reversible 130. Un perno roscado, no mostrado, se extiende a través de los centros de los componentes anteriormente mencionados para mantener la relación ensamblada. El polo exterior 122 y el polo interior 124 tienen caras polares superiores anulares que están en un plano común para aplicarse a la pieza de trabajo y acoplarse magnéticamente con ésta.

El polo exterior 122 incluye una base circular 132 y un casquillo cilíndrico 134 que se extiende axialmente. La base 132 incluye una abertura roscada coaxial con el eje central 120 para asegurar el extremo roscado del sujetador central. La superficie cilíndrica interior del casquillo 134 y la superficie superior 140 de la base 132 definen una cavidad cilíndrica que se abre hacia arriba. El polo exterior 122 está formado de un material ferromagnético.

El núcleo magnético permanente 127 está formado de un material de coercitividad adecuadamente baja tal como Alnico. El núcleo magnético permanente 127 tiene un diámetro menor que la cavidad del casquillo y está coaxialmente alineado con ésta. El núcleo magnético permanente 127 incluye un agujero pasante central con una relación de holgura con el sujetador. El núcleo magnético permanente 127 tiene una altura en combinación con el polo interior igual a la profundidad de la cavidad. El núcleo magnético permanente 127 está rodeado exteriormente por la bobina de solenoide 128, siendo tal la disposición que el imán conmutable (reversible) 126 tiene un ajuste de holgura con respecto al casquillo. La bobina de solenoide 128 está conectada en un circuito convencional, no mostrado, con la unidad de retención magnética 110 para conmutar entre un estado inactivo mostrado en la figura 8 y un estado activo mostrado en la figura 9, como se describe a continuación.

El polo interior 124 es cilíndrico e incluye un agujero escariado central para recibir la cabeza y el vástago del sujetador. Como se ilustra, el polo interior 124 tiene un diámetro exterior ligeramente mayor que el núcleo magnético permanente 127 y una relación de holgura con la superficie interior del casquillo 134 para definir entre ellos un anillo destinado a recibir y alojar el espaciador 125 y el imán permanente 130. El polo interior 124 está formado de un material ferromagnético.

El imán permanente 130 es cilíndrico y está sujeto por ajuste de interferencia o cualquier otro medio adecuado a la superficie exterior del polo interior 124. El imán permanente 130 tiene un estrecho ajuste deslizante con respecto a la superficie interior del casquillo. El imán permanente 130 tiene una superficie anular inferior axialmente espaciada de la bobina de solenoide (bobina primaria) 128 y una superficie superior espaciada por debajo de las superficies superiores del casquillo 134 y del polo interior 124 para permitir la recepción del espaciador 125. El imán permanente 130 está formado de material permanentemente imantado tal como neodimio hierro boro.

El espaciador 125 es cilíndrico y está retenido por compresión entre el casquillo 134 y el polo interior 124. El espaciador está formado de un material no magnético tal como latón y sirve para sellar el interior frente a contaminantes. En conjunto, las superficies superiores del espaciador 125, el casquillo 134 y el polo interior 124 están sustancialmente en un plano común transversal al eje central 120.

En un estado inactivo, el núcleo magnético permanente 127 tiene un eje magnético paralelo al eje 120 con una orientación de los polos, como se ilustra representativamente. El núcleo de imán permanente 127 está polarizado de manera similar con un eje transversal al eje 120. En consecuencia, se establece un circuito magnético internalizado, como se indica, por inducción del polo exterior 122 y el polo interior 124. Los componentes y las propiedades magnéticas están interrelacionados para internalizar completamente el flujo magnético en el estado inactivo a fin de impedir la atracción hacia el mismo de contaminantes no deseables.

La bobina de solenoide (bobina primaria) 128 se activa momentáneamente de una manera convencional para establecer el estado activo a fin de sujetar la pieza de trabajo. Se invierte entonces la polaridad del núcleo magnético permanente 127 dando como resultado un circuito magnético externalizado a través de la pieza de trabajo que sujeta efectivamente esta última al mismo. Al aplicar una corriente invertida a la bobina de solenoide (bobina primaria) 128, se restablece el estado inactivo liberando la pieza de trabajo de la unidad de retención magnética 110.

Resumiendo la descripción anterior de la unidad de retención magnética 110, ésta comprende preferentemente un polo exterior cilíndrico que tiene un eje central y está formado de un material ferromagnético, incluyendo dicho polo exterior una base circular y un casquillo cilíndrico que define una cavidad cilíndrica que se abre hacia fuera desde dicha base; una unidad magnética reversible (imán conmutable) situada en dicha cavidad que incluye un núcleo cilíndrico que tiene un eje magnético alineado con dicho eje central y una polaridad magnética normal en un estado inactivo; un polo interior cilíndrico formado de un material ferromagnético acoplado operativamente a dicho núcleo y radialmente espaciado hacia el interior desde dicho casquillo; un elemento de banda anular entre dicho casquillo y dicho polo interior, estando formado dicho elemento de banda de un material magnético permanente que tiene una polaridad magnética transversal a dicho eje central y está alineado magnéticamente con dicha polaridad magnética normal del núcleo, con lo que se establece un circuito magnético interno en el estado inactivo a través de dichos polos, dicho núcleo y dicho imán permanente, con exclusión de dicha pieza de trabajo, en donde dicho solenoide es operativo para invertir la polaridad de dicho núcleo, con lo que se establece un circuito externo entre dichos polos y dicha pieza de trabajo.

La unidad de retención magnética descrita 110 puede emplearse en una variedad de aplicaciones en las que se desee acoplar magnéticamente una pieza de trabajo o herramienta ferromagnética a otro dispositivo para transporte, sujeción, ubicación y similar. La unidad de retención magnética 110 puede emplearse como un módulo magnético independiente o en un grupo de unidades de retención magnética 110 y, en particular, está adaptada para acoplar magnéticamente partes y conjuntos tales como moldes o herramientas. En particular, la unidad de retención magnética 110 puede desplegarse aleatoriamente para sujetar configuraciones variables de piezas de trabajo sin interferencias magnéticas de dispositivos contiguos o con éstos. Los ensayos han indicado que la unidad de retención magnética 110 puede desplegarse en una relación de apoyo a tope sin interferencia ni disminución en las prestaciones ferromagnéticas. Tales ensayos indican que el presente diseño de la unidad de retención magnética 110 presenta una pequeña altura de flujo magnético que está equilibrada uniformemente alrededor del perímetro de la misma.

A continuación, se ejemplificará con respecto a una máquina de moldeo por inyección una forma de realización de un dispositivo de sujeción magnético, en particular en relación con sus medios sensores para las unidades de retención magnética preferidas (como se ha expuesto anteriormente), pero sin limitarse a este tipo de máquina. Particularmente, deberá notarse que tales medios sensores pueden incorporarse fácilmente a dispositivos de sujeción magnéticos de diversos tipos utilizados para acoplar piezas de trabajo o herramientas en las que se desee evitar un funcionamiento continuado en caso de que se proporcione una fuerza de sujeción magnética insuficiente (inadecuadas).

Haciendo referencia a las figuras 1, 3 y 5 a 7, cada mordaza (dispositivo de sujeción magnético) 16 comprende una placa de base 20 que incorpora una pluralidad de unidades de retención magnética conmutables anulares 110 como se describe anteriormente. La superficie de acoplamiento 24 de la placa de base 20 es generalmente plana y coextensiva con la superficie coincidente del molde 12. Sin embargo, un solo diseño de placa de base puede manejar una familia de diseños de molde de configuraciones variables, que no son necesariamente superficies complementarias, pero que son suficientes para efectuar un acoplamiento magnético adecuado para la operación de moldeo que se está llevando a cabo.

Haciendo referencia a las figuras 1 y 3, un sistema sensor 26 incluye un sistema sensor de movimiento 27 (denominado también sensor de movimiento o sistema de detección de movimiento) y un sistema sensor de permeabilidad 28 (denominado también sensor de flujo), parcialmente alojados en un controlador 30 conectado a un suministro de potencia 32, accionados por un módulo de control manual 34 y acoplados operativamente con las mordazas (dispositivos de sujeción magnéticos) 16 por cables 31 en conectores 33. El controlador está interconectado con el sistema de control 36 de la máquina de moldeo por un cable 37.

En el sistema sensor de movimiento 27 se ha modificado al menos una de las unidades de retención magnética 110 incorporando una bobina secundaria o de búsqueda 40 con conductores secundarios 42 que llevan a un conector 33 para establecer una unidad de imán de sensor 44.

Como se describirá más adelante, el sistema sensor de movimiento 27 (sistema de detección de movimiento o sensor de movimiento) detecta condiciones de movimiento entre el molde y la mordaza 16 durante el moldeo e impide operaciones si se detectan condiciones de movimiento excesivo. El sistema sensor de permeabilidad 28 (sensor de flujo) detecta condiciones de permeabilidad magnética después de la imantación e impide que se inicien operaciones de moldeo si se detectan condiciones magnéticas inadecuadas. Según la forma de realización mostrada, se utilizan las mismas bobinas de búsqueda para el sensor de movimiento 27 y el sensor de flujo 28, en donde el sensor de flujo 28 mide el cambio total en flujo de estados desimantados a imantados y el sensor de movimiento 27 mide cambios (negativos) en flujo, en vez de un nivel absoluto de flujo.

La unidad de imán de sensor 44, en su capacidad de detección, funciona independientemente o en concierto con otras unidades de imán de sensor 44 en los modos de sujeción (imantado/desimantado). Las unidades de imán de sensor 44 están situadas en la superficie de acoplamiento 24 en ubicaciones de diseño en las que una separación excesiva se estima como no deseable. Por ejemplo, posiciones adecuadas están opuestas en ubicaciones adyacentes a una cavidad del molde. Se prefieren posiciones justo dentro del área definida por un tamaño de molde mínimo recomendado para la mordaza 16. Sin embargo, deberá notarse que la unidad de imán de sensor 44 puede emplearse en un mayor número de dispositivos. Alternativamente, las bobinas primarias (bobinas de solenoide) 56 de las unidades de imán de sensor seleccionadas pueden utilizarse para esta función. Además, las bobinas de búsqueda 40 pueden situarse también alrededor del polo interior 58.

Más específicamente, las unidades de imán de sensor 44 están alojadas en un taladro escariado 50 formado en la placa de base 20 y que se abre hacia arriba en la superficie de acoplamiento 24. Las unidades de imán de sensor 44 incluyen un imán conmutable magnético 52 situado coaxialmente en la base del taladro 50 escariado y rodeado por la bobina principal 56 (bobina de solenoide) y la bobina secundaria 40 (bobina de búsqueda). Un polo interior circular 58 de un material ferromagnético y de diámetro más pequeño que el taladro escariado está soportado encima el imán 52 y tiene una superficie superior 60 coextensiva con la superficie de acoplamiento 24. Un imán permanente anular 62 está acoplado magnética y mecánicamente entre la pared interior del taladro escariado 50 y el polo interior 58. Un anillo de relleno 64 de material no magnético está instalado por encima del imán 62 a haces con el polo interior 58 y la superficie de acoplamiento 24. Como se ha descrito anteriormente, la energización momentánea de la bobina primaria 56 invierte la polaridad del imán 52. En consecuencia, en una condición de polaridad, se establece un circuito magnético interno. En la otra condición de polaridad, se establece un circuito magnético externo a través del molde 12 para proporcionar una pequeña altura de flujo magnético saturado.

El sistema sensor de movimiento 27 es extremadamente sensible y detecta más ligero el movimiento del molde 12 en sentido de alejarse de la placa de base 24 del imán. En funcionamiento, cualquier separación física entre el molde y la placa de base proporcionará una reducción en el flujo magnético a través del imán 52 e inducirá un cambio de tensión en la bobina de búsqueda 40 (bobina secundaria) de acuerdo con principios bien conocidos. El voltaje inducido será función del producto de las espiras de la bobina secundaria y la tasa del cambio de flujo con respecto al tiempo. En consecuencia, se apreciará que un pequeño cambio de flujo durante un corto intervalo de tiempo generará un voltaje significativos.

La salida de la bobina de búsqueda (bobina secundaria) 40 está acoplada a un amplificador 70 que está acoplado con un comparador de voltaje 72. El comparador 72 está acoplado a un relé de enclavamiento 74 en el sistema de control 36 de la máquina de moldeo. Es beneficioso que las salidas de la bobina de búsqueda puedan equiparse con filtros de paso bajo para ayudar a impedir que las interferencias de radiofrecuencia provoquen una activación no deseada del sistema sensor de movimiento. Esto puede ser necesario para cumplir con las normas de compatibilidad electromagnética.

El valor umbral del comparador 72 se establece convencionalmente a un nivel deseado. Se ha utilizado un umbral satisfactorio en aproximadamente un mínimo de alrededor de 14 mV. En funcionamiento, si el voltaje inducido en la bobina de búsqueda 40 produce un voltaje de salida del amplificador 70 en el comparador 72 mayor que el umbral seleccionado, se condiciona inversamente el relé de enclavamiento 74 del sistema de control 36 de la máquina, dando como resultado una respuesta apropiada por el sistema de control 36 e impidiendo típicamente un movimiento adicional o una secuenciación del proceso hasta que se examine y/o se supere la condición que ocasiona la condición de emergencia y, si se desea, se dispare una alarma 75.

La figura 4A representa las condiciones anteriores mostrando en la parte superior de la misma el cambio en el flujo magnético del imán conmutable resultante de un movimiento de la pieza de trabajo (molde) con relación a la mordaza de sujeción 16 (placa de molde), resultando la salida de la bobina de búsqueda del cambio detectado en el flujo magnético en la parte intermedia de la misma y resultando la señal lógica del sensor de movimiento de la salida de la bobina de búsqueda en la parte inferior de la misma.

Como se puede deducir de la parte izquierda del gráfico que muestra el flujo en función del tiempo (parte superior de la figura 4A), el flujo detectado permanece constante mientras la pieza de trabajo (molde) está en una posición fija, como se muestra para cualquier instante sobre la línea de tiempo antes del momento t_{M}. En estas condiciones, la salida de voltaje de la bobina de búsqueda permanece aproximadamente en cero y únicamente se detecta la señal de ruido usual para cualquier circuito electrónico. En consecuencia, la señal lógica del sensor de movimiento permanece también en un valor constante. En la presente forma de realización, el (pre)ajuste en este caso es "uno".

Si tiene lugar un movimiento entre la pieza de trabajo y la mordaza en t_{M} (la línea de trazos vertical izquierda en la figura 4A), se reduce el flujo magnético detectado cuando aumenta la distancia entre la pieza de trabajo y la mordaza. Se muestran las mismas condiciones en el gráfico en la parte superior de la figura 4A después de t_{M}. Debido al cambio detectado (reducción) en el flujo magnético se detecta una señal de voltaje, a saber, una señal de salida de voltaje negativo se deriva de la bobina de búsqueda (como se muestra en el gráfico en la parte media de la figura 4A después de t_{M}).

Deberá notarse que, independientemente de esta señal de salida de voltaje negativo, la señal lógica del sensor de movimiento permanece constante después de T_{M} hasta que la señal de salida de voltaje negativo alcance un cierto valor umbral V_{T}. Dicho valor umbral V_{T} se muestra por la línea horizontal en el gráfico en la parte media de la figura 4A. Después de que la señal de salida de voltaje negativo haya alcanzado el valor umbral V_{T} en el momento t_{s} (la línea de trazos vertical derecha en la figura 4A), se cambia la señal lógica del sensor de movimiento, a saber, en la presente forma de realización el ajuste en este caso se cambia a "cero".

Así, si dicha reducción en la salida del voltaje de la bobina de búsqueda excede un cierto valor umbral (negativo) V_{T}, se activa el sensor de movimiento.

El presente sistema de sensor de movimiento es extremadamente sensible. Se ha determinado en funcionamiento que un 3% de reducción en el flujo en el imán 52 durante un intervalo de tiempo de 5 ms genera un voltaje que excede el umbral anterior. Además, el umbral puede ajustarse de tal modo que un impacto que no provoque un movimiento detectable del molde señalará una condición de emergencia, permitiendo así la predicción del potencial de posteriores consecuencias adversas al tiempo para adoptar acciones correctivas con antelación a las mismas. A menudo, tal nivel de sensibilidad no está justificado y puede ser indicativo de una flexión normal del molde o de impactos menores que no son suficientemente significativos para provocar o augurar el riesgo de separación del molde. En consecuencia, el umbral puede ajustarse para permitir tal discriminación.

Es beneficioso que, además de iniciar una condición de emergencia, el sistema de sensor de movimiento pueda usarse para iniciar una salida de corriente de imantación adicional desde el sistema de control a fin de generar temporalmente un campo electromagnético adicional. Si este campo adicional actúa sobre la pieza de trabajo antes de que la separación de esta pieza de trabajo del mandril exceda una cierta distancia crítica, la fuerza de sujeción adicional creada será suficiente para tirar de la pieza de trabajo hacia atrás en dirección al mandril (dispositivo de sujeción magnético), impidiendo que ésta caiga al suelo y restableciendo la fuerza de sujeción en un nivel más seguro. Esto incrementa además ventajosamente la seguridad del sistema.

Sin embargo, durante la imantación del sistema de sujeción pueden existir condiciones que comprometan la permeabilidad magnética del sistema de sujeción y den como resultado fuerzas de sujeción insuficientes para iniciar o mantener operaciones. Causas ejemplares son condiciones del material del molde tales como falta de espesor adecuado, imperfecto acabado de la superficie, irregularidades del material, alabeado, óxido, material extraño, las propiedades magnéticas del material base del molde y similares, cualquiera de las cuales puede reducir las fuerzas de sujeción. Los actuales sistemas de control pueden detectar imantación pobre debido a fallos eléctricos, pero no responde de condiciones de permeabilidad inadecuadas.

Por tanto, el presente sistema de sensor incluye también un modo de detección de saturación magnética que utiliza el sistema de detección de permeabilidad (sensor de flujo) 28. Esta característica es sinérgica con la detección de movimiento antes descrita, ya que pueden usarse las mismas bobinas de búsqueda, pero el procedimiento de detección es diferente del procedimiento de detección del movimiento durante la sujeción. Así, además de su uso en el sistema sensor de movimiento, la bobina secundaria (bobina de búsqueda) en las unidades de imán de sensor se emplea también para determinar y discriminar condiciones de permeabilidad.

Aquí, la salida del amplificador 70 se acopla a un integrador 80. Antes de la imantación, los integradores son puestos a cero. Después de la imantación, la salida de los integradores es proporcional al cambio de flujo en los imanes 52. La salida del integrador 80 se acopla a un comparador 82. El umbral del comparador 82 se ajusta a un nivel indicativo del flujo que establece una fuerza de sujeción suficiente para las operaciones. En tales condiciones, se acciona un enclavamiento 84 para permitir la operación. Si no cumple con el umbral, se activa la alarma 75 iniciando una condición que ha de ser examinada y resuelta antes de reanudar la sujeción. Los ensayos han indicado que un intersticio de aproximadamente 0,1 mm entre el molde y el plato del molde y la mordaza es suficiente para denotar flujo insuficiente. Como alternativa a la alarma o además de ésta, el controlador puede desimantar automáticamente la mordaza.

La figura 4B representa las condiciones anteriores mostrando el cambio de tasa del flujo entre el estado desacoplado desimantado (estado inactivo) y el estado acoplado imantado (estado activo) por encima del umbral indicativo de fuerza de sujeción suficiente. El cambio en el flujo de los estados desimantados a imantados forma la base del sensor de flujo.

Antes de la imantación final, es importante para ambos sistemas de detección (sensor de movimiento/sensor de flujo) que el molde haga tope físicamente con el mandril para permitir una imantación por saturación. Tal relación es difícil de verificar visualmente por el operador. Si se realiza la imantación con el molde inaceptablemente lejos del mandril, el circuito no se saturará, pero será suficiente para mantener estáticamente una relación de sujeción. Sin embargo, el nivel es insuficiente para mantener el funcionamiento normal y el molde es susceptible de separarse de la máquina.

En la presente forma de realización durante el montaje del molde, un controlador de imán 86 acoplado entre las unidades de imán de sensor 44 y el sistema de control 36 inicia una primera fase de imantación independientemente de la relación física entre el molde y la mordaza. Durante la primera fase de imantación, suponiendo que la distancia entre el molde y la mordaza no sea excesiva, se desarrolla suficiente fuerza para desplazar el molde la distancia restante hacia la mordaza magnética. Un tiempo predeterminado después, suficiente para acomodar el desplazamiento necesario, se inicia una segunda fase de imantación para la sujeción final. Después de esta segunda fase de imantación, si la salida del integrador excede el umbral del comparador 82, se acciona un enclavamiento 84 para permitir la operación. Si no se excede el umbral, el controlador de imán desimanta entonces automáticamente la mordaza y se activa la alarma 75. Esto permite que el molde sea retirado y examinado antes de intentar una operación de sujeción adicional. Además, esta característica de desimantación automática impide la posibilidad de que se deje imantada la mordaza sin que esté presente el molde.

Según una forma de realización preferida de los medios sensores, se utilizan señales de detección de las bobinas de búsqueda que miden el flujo magnético en las unidades de retención magnética para el fin de predecir la fuerza de sujeción (total) del dispositivo sobre una pieza de trabajo dada. La fuerza de sujeción puede ser visualizada o comunicada a otro equipo (por ejemplo, una máquina de moldeo por inyección, un robot industrial o un manipulador) para permitir que el equipo ajuste sus prestaciones de modo que se minimice el riesgo de que la fuerza de sujeción magnética sea excedida por fuerzas generadas por ese equipo.

A continuación, se describirá el principio de utilizar una bobina de búsqueda para medir un cambio en un flujo magnético utilizado dentro de esta forma de realización.

Una única bobina de búsqueda genera una salida de voltaje \varepsilon dada por

\varepsilon = - N d \varphi /dt,

en la que

N es el número de espiras en la bobina de búsqueda,

d\varphi es el cambio en el campo magnético a través de la bobina de búsqueda y

dt es el tiempo durante el cual tiene lugar el cambio en el flujo.

Integrando la salida de voltaje \varepsilon de la bobina de búsqueda y dividiendo por el número de espiras es posible calcular el cambio en el flujo magnético

\Delta \varphi = - (\int \varepsilon dt)/N

A partir de esto y de la información sobre las áreas a través de las cuales pasa este flujo, es posible estimar la fuerza de sujeción.

El principio puede aplicarse a cualquier configuración de imanes, y la posición y el número de bobinas de búsqueda utilizadas pueden adaptarse a una aplicación particular.

Lo que sigue es una descripción de una forma de realización particular con relación a un mandril magnético diseñado para retener moldes en máquinas de moldeo por inyección.

El mandril magnético funciona según el principio establecido del magnetismo electropermanente. El mandril comprende una pluralidad de unidades de retención magnética.

Las bobinas de búsqueda pueden enrollarse alrededor del polo interior (polo central) o del núcleo magnético permanente (preferentemente, un imán Alnico) o alrededor de la bobina de solenoide primaria o en otra ubicación conveniente para medir un cambio en el flujo magnético.

Con el fin de predecir la fuerza de sujeción sobre cualquiera pieza de trabajo (molde) que pueda cubrir cualquier número de unidades de retención magnética, se requieren bobinas de búsqueda en cada unidad de retención magnética. Cada bobina de búsqueda puede controlarse individualmente o, como alterativa, éstas pueden conectarse en serie y se puede vigilar la señal combinada. Si ha de vigilarse la señal combinada de muchas unidades de retención magnética, puede ser necesario entonces también vigilar por separado una o más "unidades de retención magnética de referencia" para permitir que la señal combinada sea interpretada correctamente.

A continuación, se expone un ejemplo en el que un mandril magnético consta de 40 unidades de retención magnética. Dos "unidades de retención magnética de referencia" comprenden bobinas de búsqueda, teniendo cada una de ellas diez espiras, y las 38 unidades de retención magnética restantes tienen cada una de ellas bobinas de búsqueda con una espira. Las bobinas de búsqueda están enrolladas alrededor de la pieza del polo central (polo interior) de cada unidad de retención magnética, por encima de los imanes de NdFeB, y, por tanto, miden el flujo que pasa del polo central (polo interior) al molde. Las dos bobinas de búsqueda de "referencia", que tienen cada una de ellas 10 espiras, están conectadas en serie a un primer circuito de integración que tiene una ganancia de x100. Las otras 38 bobinas de búsqueda están conectadas en serie a un segundo circuito de integración a través de un divisor de potencial u otro circuito para conseguir una ganancia total inferior de x20 a fin de impedir la saturación del circuito de integración.

Inicialmente, el mandril está en la condición de DESCONECTADO (desimantado) (estado inactivo) y, así, hay flujo despreciable pasando a través de las bobinas de búsqueda.

Se sitúa un molde en el mandril cubriendo un cierto número de unidades de retención magnética. Las dos "unidades de retención magnética de referencia" están completamente cubiertas por el molde.

Los circuitos integradores son puestos a cero.

El mandril es imantado.

La salida del primer circuito de integración proporciona un nivel de referencia. Por ejemplo, si el voltaje integrado es 9,5V, se supone entonces que cada bobina de diez espiras proporciona 4,5V.

Dado que las bobinas de búsqueda tienen diez espiras y el integrador tiene una ganancia de x100, se calcula que el cambio en el flujo magnético para cada bote es 4,75 mWb. En este ejemplo, el área del polo central (polo interior) es 28,46 cm^{2} y así la densidad de flujo es 1,67 T. Suponiendo que el área de polo inducida es la misma, entonces la fuerza de sujeción en newton viene dada por

F = B^{2}A/(2\mu _{0}),

en la que

\mu_{0} = 4\pi x 10^{-7}, la permeabilidad del espacio libre (aire).

Así, en este ejemplo

F = 1,67^{2}\ x \ (2 \ x \ 28 , 46 \ x \ 10^{-4})/(2\mu _{0}) = 6316 \ N

Se supone que cada una de las unidades de retención magnética cubiertas que tenga una bobina de búsqueda de una sola espira proporcionará el mismo cambio en el flujo y, por tanto, una salida integrada de 0,095V (dada una ganancia de x20). Las señales de cada una de las unidades de retención magnética se combinan de tal modo que el voltaje de salida del segundo integrador sea la suma de las salidas individuales. Por tanto, usando esta cifra es posible calcular el número total de unidades de retención magnética cubiertas. Dado que se ha calculado ya la fuerza de sujeción por unidad de retención magnética, es posible, por tanto, calcular la fuerza de sujeción total.

Por ejemplo, si la salida de voltaje del segundo integrador es 2,47V, entonces el número de unidades de retención magnética adicionales cubiertas = 2,47/0,095 = 26. Así, con las dos unidades de retención magnética de referencia se cubren un total de 28 unidades de retención magnética.

La fuerza de sujeción total puede calcularse ahora como 6316 x 28 = 176,8 kN.

En la práctica, puede ocurrir que el molde cubra algunas unidades de retención magnética sólo parcialmente. El flujo y la fuerza de sujeción no son directamente proporcionales al área cubierta y puede producirse así algún error en el cálculo. Puede tomarse esto en consideración en el algoritmo utilizado para calcular la fuerza de retención o puede usarse una tabla de datos derivados de ensayos empíricos para refinar aún más el cálculo. Asimismo, sería posible que el sistema de control tuviera información relativa a la distribución de las unidades de retención magnética y usara esto en conjunción con las lecturas de flujo para calcular información adicional sobre cuántas unidades de retención magnética están completamente cubiertas y cuántas están parcialmente cubiertas.

Además, el sistema de control puede monitorizar la temperatura del dispositivo de sujeción magnético a fin de calcular automáticamente cualquier cambio en la fuerza de sujeción que resulte de un cambio en la temperatura. Ventajosamente, esto mejora la precisión de la fuerza visualizada y/o comunicada a la máquina durante el periodo completo de funcionamiento de la máquina. El sistema sensor de flujo descrito anteriormente mide el cambio en el flujo entre el estado suelto y sujeto y calcula una fuerza basada en ese flujo. Sin embargo, durante un periodo de tiempo la temperatura del dispositivo de sujeción puede incrementarse debido a la transferencia de calor (por ejemplo, desde el molde y la tobera de inyección), y esto puede llevar a una reducción en la salida de flujo de los imanes (en particular, de NdFeB) y a una reducción correspondiente en la fuerza de sujeción. Monitorizando la temperatura, la visualización de la fuerza de sujeción y/o la información enviada a la máquina pueden actualizarse continuamente. Además, la monitorización de la temperatura es beneficiosa, puesto que si la temperatura del sistema excede un nivel crítico, pueden producirse daños irreversibles (particularmente a los imanes NdFeB) y así puede usarse el sistema de control para iniciar una condición de emergencia en la que se impide una entrada de calor adicional hasta el momento en que la temperatura desciende de nuevo por debajo de un cierto nivel. Alternativamente, esta protección térmica puede conseguirse de manera más simple utilizando otros sensores térmicos tales como un interruptor térmico y/o un fusible térmico.

Podría ser interesante que un cambio solamente gradual, tal como el que resulta de un incremento gradual en la temperatura, induzca solamente un voltaje minúsculo. Así, en algunos casos particulares, la vigilancia continua del nivel absoluto de flujo utilizando las bobinas de búsqueda descritas anteriormente podría no ser completamente suficiente, ya que el minúsculo voltaje detectado apenas sería distinguible de los voltajes de ruido inherentes a los circuitos electrónicos que provocan una deriva gradual en la salida del circuito integrador. Este problema particular es abordado en una forma de realización adicional del dispositivo de sujeción magnético que incluye unidades de detección magnéticas que funcionan de la misma forma que las descritas previamente, pero que no contribuyen significativamente a la fuerza de sujeción. Esto significa que éstas pueden desimantarse e imantarse en cualquier momento para medir un cambio de flujo dependiente del estado del circuito magnético (internalizado/externalizado) en ese momento.

Ventajosamente, esto tendría en cuenta una reducción en las prestaciones de los imanes debido a una temperatura incrementada, así como cualesquiera otros cambios tales como una separación gradual de la pieza de trabajo del mandil que permita que un valor más preciso de la fuerza de sujeción sea visualizado y/o comunicado a la máquina durante todo el periodo de funcionamiento de la máquina.

La descripción anterior describe un sistema sensor para determinar una imantación aceptable entre una unidad de retención de imán que tiene un imán conmutable que genera una fuerza de sujeción magnética en una pieza de trabajo, que comprende: unos medios de bobina magnéticamente acoplados con dicho imán conmutable para efectuar una salida de voltaje de acuerdo con las condiciones de flujo magnético entre el imán y la pieza de trabajo relacionada con cambios en dicha fuerza de sujeción magnética; y unos medios de control acoplados a dicha salida para proporcionar una señal de control basada en cambios en dichas condiciones de flujo.

Dichos medios de control generan preferentemente dicha señal de control si los cambios en dichas condiciones de flujo exceden un valor umbral, en donde dichos medios de control pueden incluir medios para modificar dicho valor umbral.

Adicionalmente, dicho imán conmutable puede incluir una bobina primaria y dichos medios de bobina pueden comprender una bobina secundaria que rodea dicha bobina principal.

Puede proporcionarse un dispositivo de sujeción magnético que incluye una pluralidad de unidades de retención magnética con imanes conmutables, al menos uno de los cuales incluye dicha bobina secundaria. Sin embargo, se prefiere que varias o todas las unidades de retención magnética con imanes conmutables incluyan una bobina secundaria.

Preferentemente, dicha pieza de trabajo es un componente de molde para una máquina de moldeo por inyección que tiene una cavidad de molde, y dichas unidades de retención magnética que tienen imanes conmutables y dicha bobina secundaria están situadas junto a dicha cavidad de molde. Los cambios en dichas condiciones de flujo magnético se utilizan aquí como una indicación del movimiento de separación entre dicha pieza de trabajo y dichas unidades de retención de imán, y dicho valor umbral es menor que las condiciones de flujo que disminuirían dichas fuerzas de sujeción por debajo de un nivel que mantiene un contacto entre dicho dispositivo de imán y dicha pieza de trabajo. Particularmente, se determinan tales movimientos de separación si un voltaje inducido negativo excede el umbral del sensor de movimiento y no cuando el valor de flujo integrado cae de nuevo por debajo del umbral del sensor de flujo.

Preferentemente, dichos medios de control incluyen medios amplificadores que tienen una entrada para dicha señal de control y una salida amplificada, y medios comparadores que tienen una entrada para dicha salida amplificada y para generar dicha señal de control si dicha salida amplificada está por encima de dicho valor umbral.

Además, preferentemente, dichos medios de control determinan condiciones de flujo en dicha bobina secundaria y generan dicha señal de control si no se alcanza un valor umbral, en donde dichos medios de control pueden determinar el nivel de cambio de flujo entre una condición desimantada para el imán conmutable y una condición imantada para el imán conmutable, y generan dicha señal de control si no se alcanza dicha valor umbral, y en donde dichos medios de control pueden incluir medios integradores de reajuste para recibir dicha salida y generar una salida basada en dicho cambio de flujo, y medios comparadores que reciben dicha salida y generan dicha señal de control si no se alcanza dicho valor umbral.

El sistema sensor puede incluir también un controlador de pieza de trabajo acoplado con dicha señal de control para controlar la actividad de dicha pieza de trabajo de acuerdo con la misma. Dicho controlador de pieza de trabajo puede iniciar además una alarma si dicha señal de control no evidencia un valor umbral. Dicho controlador de pieza de trabajo puede excluir adicionalmente otras actividades de dicha pieza de trabajo si dicha señal de control no evidencia un valor umbral. Además, dicho controlador de pieza de trabajo puede excluir actividades adicionales de dicha pieza de trabajo si dicha señal de control no alcanza un valor umbral basado en dichas condiciones de flujo. Finalmente, dicho controlador de pieza de trabajo puede excluir también actividades adicionales de dicha pieza de trabajo si dicha señal de control excede un valor umbral basado en cambios en dichas condiciones de flujo.

La descripción anterior describe además un sistema de sujeción magnético para un molde de una máquina de moldeo por inyección, que comprende: un dispositivo de imán que tiene una superficie de sujeción para acoplarse a dicho molde en una interfaz de sujeción; una pluralidad de electroimanes permanentes conmutables en dicho dispositivo de imán para establecer una fuerza de sujeción magnética en dicha interfaz de sujeción, incluyendo dichos electroimanes un elemento de bobina; un sistema sensor detector de movimiento asociado operativamente con al menos uno de dichos electroimanes e incluyendo primeros medios para determinar cambios en las condiciones de flujo magnético en dicha interfaz de sujeción y generar una primera señal de aviso si se excede un valor umbral; un sistema sensor de permeabilidad asociado operativamente con al menos uno de dichos electroimanes y que incluye segundos medios para determinar cambios en el flujo entre una condición desimantada y una condición imantada y generar una segunda señal de aviso si no se alcanza dicho valor umbral; y medios de control para recibir dichas señales de aviso y determinar una actividad continuada de dicha máquina de moldeo por inyección basada en las mismas.

El dispositivo de sujeción magnético descrito anteriormente puede incluir medios para iniciar una primera imantación de dicho dispositivo de imán, cesar dicha primera imantación e iniciar una segunda imantación de dicho dispositivo de imán después de dicho cese. La doble imantación no es aquí necesariamente función del sistema sensor, pero se realiza normalmente en cada caso con independencia del flujo medido. La primera imantación actúa para asegurar que la pieza de trabajo (molde) esté en contacto adecuado con el mandril para conseguir las condiciones óptimas para la segunda imantación. La segunda imantación imanta entonces los imanes de Alnico en las condiciones óptimas para maximizar el flujo magnético producido por el Alnico. El cambio en el flujo medido es el resultado combinado de ambos ciclos de imantación.

La descripción anterior describe adicionalmente un procedimiento para mantener fuerzas magnéticas adecuadas en una interfaz entre un dispositivo de sujeción magnético y una pieza de trabajo durante operaciones en ésta, que comprende las etapas siguientes: colocar una bobina inductiva en dicho dispositivo de sujeción junto a dicha interfaz; detectar el cambio en el flujo en dicha bobina durante dichas operaciones; generar una primera condición de alerta si dicho cambio en el flujo excede un valor umbral; detectar el nivel de flujo en dicha bobina antes de dichas operaciones; y generar una segunda condición de alerta si dicho nivel de flujo no alcanza un nivel umbral.

Claims (22)

1. Sistema de sujeción magnético para una pieza de trabajo (12) o para un molde de una máquina de moldeo por inyección, que comprende un dispositivo de imán (16) que presenta una superficie de sujeción para acoplarse a dicha pieza de trabajo o molde en una interfaz de sujeción; una pluralidad de imanes reversibles (52) en dicho dispositivo de imán (16) para establecer una fuerza de sujeción magnética en dicha interfaz de sujeción, incluyendo dichos imanes (52) un elemento de bobina (56); un sistema sensor de permeabilidad (28) asociado operativamente con al menos uno de dichos imanes (52) y que incluye unos primeros medios en forma de una bobina de búsqueda (40) para determinar los cambios totales en el flujo magnético en dicha interfaz de sujeción entre una condición desimantada y una condición imantada de dicho dispositivo de imán (16) y que genera una primera señal de aviso si no se alcanza un valor umbral; unos medios de control (30) para recibir dicha primera señal de aviso y para determinar al menos aproximadamente una fuerza de sujeción ejercida sobre la pieza de trabajo que se ha de sujetar, caracterizado porque comprende también un sistema sensor (27) de movimiento de la pieza de trabajo o del molde asociado operativamente con al menos uno de dichos imanes (52) y que incluye unos segundos medios para determinar cambios en las condiciones de flujo magnético en dicha interfaz de sujeción y que genera una segunda señal de aviso si se excede un valor umbral; y unos medios de control (30) para recibir dicha segunda señal de aviso y detectar condiciones de movimiento entre la pieza de trabajo o el molde y el sistema de sujeción.

2. Sistema de sujeción magnético según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos segundos medios presentan la forma de una bobina de búsqueda (40).

3. Sistema de sujeción magnético según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la bobina de búsqueda (40) está acoplada magnéticamente a uno de dichos imanes reversibles (52, 56) para efectuar una salida de voltaje de acuerdo con las condiciones de flujo magnético entre el imán reversible y la pieza de trabajo (12) relacionado con cambios en dicha fuerza de sujeción magnética.

4. Sistema de sujeción magnético según la reivindicación 3, caracterizado porque presenta unos medios de cálculo acoplados a la bobina de búsqueda para proporcionar una señal de salida basada en cambios en dichas condiciones de flujo magnético, en el que dichos medios de cálculo comprenden al menos un circuito integrador (80) conectado a la bobina de búsqueda (40) y/o unos medios de control acoplados a la bobina de búsqueda para proporcionar una señal de control basada en cambios en dichas condiciones de flujo magnético, en particular la velocidad de variación de flujo magnético con respecto al tiempo y/o a la permeabilidad magnética.

5. Sistema de sujeción magnético según al menos una de las reivindicaciones anteriores 1 a 4, caracterizado porque comprende al menos una unidad de retención magnética (110) que comprende un polo exterior (122) que presenta un eje central y que está constituido por un material ferromagnético, comprendiendo dicho polo exterior una base (132) y un casquillo (134) que define una cavidad que se abre hacia fuera desde dicha base, en el que el imán reversible está situado en dicha cavidad y comprende una bobina de solenoide primaria y un núcleo magnético permanente que presenta un eje magnético alineado con dicho eje central y una polaridad magnética normal en un estado
inactivo.

6. Sistema de sujeción magnético según la reivindicación 5, caracterizado porque la unidad de retención magnética comprende además un polo interior cilíndrico (124) constituido por un material ferromagnético operativamente acoplado con dicho núcleo magnético permanente y radialmente espaciado hacia el interior desde dicho casquillo, y un elemento de banda (125) entre dicho manguito y dicho polo interior, en el que dicho elemento de banda está constituido por un material magnético permanente que presenta una polaridad magnética transversal a dicho eje central y está alineado magnéticamente con una polaridad magnética del núcleo magnético permanente.

7. Sistema de sujeción magnético según la reivindicación 6, caracterizado porque se establece un circuito magnético interno en el estado inactivo a través de dichos polos interior y exterior, dicho núcleo magnético permanente y dicho elemento de banda, y se establece un circuito magnético externo entre los polos interior y exterior y la pieza de trabajo en un estado activo por medio de la bobina de solenoide primaria, invirtiendo la polaridad del imán
reversible.

8. Sistema de sujeción magnético según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque la bobina de búsqueda rodea la bobina de solenoide primaria o el polo interior.

9. Sistema de sujeción magnético según al menos una de las reivindicaciones anteriores 1 a 8, caracterizado porque comprende al menos una o una pluralidad de unidades de retención magnética adicionales (110) que comprenden, respectivamente, imanes reversibles que contribuyen a la fuerza de sujeción magnética en la pieza de trabajo.

10. Sistema de sujeción magnético según la reivindicación 9, caracterizado porque al menos una, varias o todas las unidades de retención magnética adicionales (110) comprenden medios sensores (26), en el que cada uno de dichos medios sensores comprende una bobina de búsqueda (40) adaptada para proporcionar una señal de detección indicativa de un flujo magnético que es aplicable para determinar al menos aproximadamente una fuerza de sujeción ejercida sobre una pieza de trabajo (12) que ha de ser sujetada por la respectiva unidad de retención magnética.

11. Sistema de sujeción magnético según la reivindicación 10, caracterizado porque un número de espiras de las bobinas de búsqueda (40) de los medios sensores de las diferentes unidades de retención magnética (110) varía entre las diferentes unidades de retención magnética, en el que al menos una bobina de búsqueda comprende un número significativo de espiras mayor que el de las otras respectivas bobinas de búsqueda.

12. Sistema de sujeción magnético según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque se vigilan individualmente las bobinas de búsqueda (40) de las unidades de retención magnética, en el que las bobinas de búsqueda están conectadas a circuitos integradores individuales de los medios de cálculo y/o los medios de control o porque las bobinas de búsqueda de las unidades de retención magnética (110) están conectadas en serie y se vigila una señal combinada, en el que las bobinas de búsqueda combinadas están conectadas a un primer circuito integrador, en el que al menos una unidad de retención magnética es vigilada como una referencia por separado, ya que está conectada a un segundo circuito integrador.

13. Sistema de sujeción magnético según la reivindicación 12, caracterizado porque una ganancia del primer circuito integrador es diferente de una ganancia del segundo circuito integrador.

14. Sistema de sujeción magnético según al menos una de las reivindicaciones anteriores 10 a 13, caracterizado porque al menos una de las unidades de retención magnética (110) que comprende unos medios sensores puede desimantarse e imantarse con independencia de las condiciones de sujeción para detectar las condiciones de sujeción, en particular con independencia de la fuerza de sujeción de las unidades de retención magnética adicionales y con independencia de un estado del circuito magnético del sistema de sujeción magnético.

15. Sistema de sujeción magnético según al menos una de las reivindicaciones anteriores 1 a 14, caracterizado porque la fuerza de sujeción es visualizada por unos medios de visualización y/o la fuerza de sujeción es comunicada a otro equipo, en particular una máquina de moldeo por inyección (10), en el que una acción del otro equipo puede ser ajustada a la fuerza de sujeción detectada.

16. Sistema de sujeción magnético según al menos una de las reivindicaciones anteriores 1 a 15, caracterizado porque dicha pieza de trabajo (12) es un componente de molde para una máquina de moldeo por inyección (10) que presenta una cavidad de molde, y dichos imanes reversibles que tienen bobinas de búsqueda (40) están situados junto a dicha cavidad de molde.

17. Sistema de sujeción magnético según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se usan las mismas bobinas de búsqueda (40) respectivamente como primeros y segundos medios de determinación en dicho sistema sensor de permeabilidad (28) y dicho sistema sensor de movimiento (27).

18. Procedimiento para detectar y controlar un estado de funcionamiento de un dispositivo de sujeción magnético en una interfaz de sujeción entre una pieza de trabajo (12) o un molde y dicho dispositivo de sujeción, comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes:

-

colocar al menos una bobina de búsqueda inductiva (40) en dicho dispositivo de sujeción magnético (16),

-

detectar un cambio en el flujo magnético en dicha interfaz, entre una condición imantada y una condición desimantada de dicho dispositivo de sujeción magnético vigilando una salida de voltaje de dicha bobina de búsqueda (40), y

-

estimar la fuerza de sujeción magnética basándose en el cambio en la fuerza magnética en dicha interfaz,

caracterizado porque comprende también las etapas siguientes:

-

detectar condiciones de movimiento de dicha pieza de trabajo o molde con respecto a dicho dispositivo de sujeción magnético en dicha interfaz, e

-

impedir el funcionamiento si se detectan condiciones de movimiento excesivo.

19. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque se determinan condiciones de movimiento entre una pieza de trabajo y el dispositivo de sujeción magnético (16) sobre la base de cambios negativos medidos en el flujo magnético, en el que se impide el funcionamiento si se detectan condiciones de movimiento excesivo, y/o se determinan condiciones de sujeción, en particular la fuerza de sujeción magnética, sobre la base de un cambio total en el flujo magnético de los estados desimantados a imantados, en el que se impide que se inicien operaciones si se detectan condiciones de sujeción inadecuadas.

20. Procedimiento según la reivindicación 18 ó 19, caracterizado porque el flujo magnético es vigilado continuamente y la fuerza de sujeción magnética se calcula continuamente sobre la base del flujo magnético vigilado.

21. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores 18 a 20, caracterizado porque se mide una temperatura del dispositivo de sujeción magnético (16) para calcular automáticamente un cambio en la fuerza de sujeción resultante de un cambio en la temperatura.

22. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores 18 a 21, caracterizado porque se inicia una salida de corriente de imantación adicional para generar temporalmente un campo electromagnético adicional si se detecta movimiento entre una pieza de trabajo y el dispositivo de sujeción magnético (16).