本发明涉及操作磁离合器的方法和装置。更准确地说，本发明涉及使磁离合器有效接合和可靠脱开的控制电路。 到目前为止，机床生产能力大大地受机床运行转速的影响。
更准确地说，利用机械销式离合器与摩擦制动器结合的冲床、剪床和其他单循环工作的机器，其转速由原动机转速、冲压离合器销与原动机齿合的时间延迟和脱开原动机及制动冲头所需时间决定。这里转动速率或速度主要受机械离合器固有的齿合冲击的限制。
随着完善的电子和光电控制电路的发展，在冲压、钻孔、剪切或完成任何机械要求的机器中，特别需要自动检测和定位套准记号的光电单轴和双轴校正器，更有助于缩短或消除所有不需要的系统延迟，把机床的生产能力提到最高。
在这样一些完善的系统中，电离合器和制动器已用来代替机械离合器。这样一些电离合器和制动器，依赖磁触发的铁磁体构件把机械动力传输构件同被驱动构件接合起来。
在一个典型的电磁离合器中，磁引力把旋转的铁磁圆盘同轴上的另一个铁磁圆盘接合起来，带动他转动。电磁体产生的偶合磁通量通常是稳定的，通量穿过空气隙缝、通过旋转的转子，进入接合圆盘。
几个时间延迟与电磁接合装置及其工作有关。这些延迟可概括如下：
1、当电源加于离合器线圈时，通量建立的延迟。
2、通量建立后，接合圆盘构件为了齿合而做的机械运动的延迟。
3、从离合器线圈去掉电源，通量消失地延迟。
4、通量消失后，接合圆盘构件的落下。
第一个延迟由L/R充电电路决定，L是离合器磁化线圈的电感，R是离合器磁化线圈的电阻。采用一般的高阻抗、高电压激励电路，可把这个延迟减到最小。
第二个延迟是磁隙-圆盘惯性和所加磁动力（mmf）的函数。这个延迟通常最小，并受激励离合器磁化线圈电路的影响。
第三个延迟受L/R放电电路特性的影响，但更重要的是所有铁磁材料的剩磁，这主要是材料磁滞特性的关系。
第四个延迟是用于隔离接合圆盘构件的力的函数。
必须了解，若铁磁材料的去磁样品受稳定增加的H值作用（磁场强度），H达到最大值，其中的材料基本上是饱和的。如果磁场强度H减少到零，在B～H曲线上通量下降〔磁感应（高斯）～磁场强度（奥斯特）〕，这与磁场强度H增加时的B～H曲线不同。如果电流反向，在反方向将出现相同的情况。结果两个相隔开的S形曲线在他们的正和负端相交，形成一个称为磁滞回路的回路。
铁磁体可能有无穷个不同的磁滞回路，这仅决定于H减小前，上升特性达到的H最大值。
H的最大值和B～H磁滞特性的最大值，由系统的功率要求确定。
无论如何，与剩磁有关的延迟是最重要的延迟。根据对磁滞回路的观察，在要求脱开时间时，若加于磁线圈的电源首先反向，剩磁能迅速减到零，以尽快脱开接合的机构。
到目前为止，为达到反转作用，已经提出了各种方法和装置。下列专利公开了以前建议的反转磁作用的两个例证：
美国专利号 专利权人
2，615，945 Jaeschke
4，306，268 Cooper
Jaeschke的2，615，945号美国专利公开了一个流体磁隙缝材料的退磁系统，为了减少脱开时间，用一个机械操作的开关，在原来磁化的反方向使电容器放电。
更具体地说，在这个系统中，直流电同时加在电容器上和电磁偶合的场线圈上。在场线圈由电压源激励的同时，电压源和场线圈间串联连接的电阻器网络，依次从高阻转换到低阻。然后，在要求电磁偶合去偶时，与线圈并联的电压源与场线圈断开，且电容器反极性接在闭合回路电路结构中的场线圈两端。
Cooper的4，306，268号美国专利公开了一个用来缩短大提升磁铁去磁时间延迟的复杂系统，以便在磁铁脱开时，得到更好的下降精度。
更具体地说，系统提供一个带有线圈的电磁体，线圈由某一极性的电压激励，以拾取可磁化材料的部件。然后，当要求从电磁体推出或降落这些材料的部件时，电磁体的线圈首先与闭合回路的耗散电路连接，该电路具有能耗散存储的能量的高阻装置。电磁体线圈的电压降到电压源的电位后，电压源反极性接于电磁体线圈，以加速电磁体磁性快速变化，从而推开附着该处的磁化粒子。
下文将更详细介绍本发明的方法和装置与以前提出的各种控制电路的差别。本发明使用一个连续激励的电感器（最好由一个制动器磁化线圈实现），在离合器磁化线圈磁性反转时，电感器被连续激励。由于在本方法和装置中，利用电感器或制动器磁化线圈，通过离合器磁化线圈的电流被精确控制，以预测操作和脱开时间，从而大大降低操作的“每周期”时间。
根据本发明，提供一个操作这类磁离合器系统的方法。系统包括一个具有离合器磁化线圈的磁离合器，当离合器磁化线圈加某个极性的电压时，被启动的线圈把第一个可旋转的构件与第二个可旋转的构件结合起来。而离合器磁化线圈电压断开或者顷刻与反极性电压连接时，线圈使第二个可旋转的构件脱开。上述方法包括如下步骤：提供一个直流电压源;用上述具有给定极性的电压源，在第一个时间间隔，给感应线圈加电压;用上述具有给定极性的电压源，在第一个时间间隔，给离合器磁化线圈加电压，上述两个线圈与该电压源并联;给上述两个线圈并联一个单向电流通道;同时或瞬间断开两个线圈的电压，使线圈电压极性反转，两个线圈的电流总和流过该单向电流通道;把离合器磁化线圈重新与电感器线圈串联起来接在该电压源两端，但是由于该离合器磁化线圈在第二时间间隔内是按与第一次连接时相反的极性和电源相连，因而迫使离合器磁化线圈快速改变磁性，以推开磁离合器的飞轮接合圆盘，在第二个时间间隔以后，再一次把两个线圈从该电压源断开。
再者，按照此发明，提供一个操作这类磁离合器系统的装置，系统包括一个具有离合器磁化线圈的磁离合器，当离合器磁化线圈加某个极性的电压时，被启动的线圈把第一个可旋转的构件与第二个可旋转的构件结合起来。当断开离合器磁化线圈电压，或瞬间反极性接于离合器磁化线圈两端时，离合器磁化线圈便使第二个可旋转的构件脱开。上述装置包括：直流电压源;感应线圈;第一电路装置用于在第一个时间间隔，把具有给定极性的上述电压源的电压加在感应线圈上;第二电路装置，用于在第一个时间间隔，把具有一定极性的上述电压源的电压加在该离合器磁化线圈上;上述两个线圈并联于电压源;单向电流通道与上述两个线圈并联;第一开关装置用于同时或瞬间断开两个线圈的电压，使上述两个线圈极性反转，每个线圈产生的电流流过上述单向电流通道;第二开关装置，用于把上述离合器磁化线圈与上述感应线圈重新串联起来接于该电压源两端，但是由于该离合器磁化线圈在第二时间间隔内是按与第一次连接时相反的极性和电源相连，因而迫使该离合器磁化线圈磁性快速改变，以推开该磁离合器飞轮接合圆盘，同时前述感应线圈处于被激励状态;以及用于操作上述第二开关的装置，它在第二时间间隔后将该线圈与该电源断开。
在本发明的实施例中，作为磁离合的制动器时，电感器是一个制动磁化线圈，而作为冲床时，电感器是制动器系统，在这种情况下，当去激励时制动器处于激励制动方式，被激励时制动器处于非制动方式。
本发明的附图简述如下：
图1是冲床使用的磁离合器与制动器装配的正视图。
图2是本发明装置的简化电路原理图，用于控制图1所示的离合器与制动器系统。
图3是本发明装置实施例的详细电路原理图。
图4是图3所示电路中四个不同点上信号值的电压与时间关系图。
现在较详细地参阅图1，图1示出了一般冲床（没有绘出）的普通电磁制动器和离合器的装配（10）。这样的机器可能是伊利诺斯州、罗林梅多斯的斯巴达有限公司出售的M-38自动配准导向孔冲压机之类的机器。它包括电磁制动器（12）、曲轴（14）、电磁离合器（16）、离合器接合圆盘（18）和飞轮（19）。
冲床的生产能力在很大程度上受其运行转速的影响。剪床和其他单程周期工作的机床和设备也受这种影响，这些机床和设备采用机械销式离合器与摩擦制动器组合结构，它们的工作周期率取决于原动机转速、冲头离合器销与原动机齿合的时间延迟、以及脱开原动机并制动曲轴的时间。
随着采用光电单、双轴配准系统的自动机床的出现，机床的工作速度受到机器运动部件接合、脱开和制动的限制。为了加快和简化冲床之类机器运动部件的快速接合、脱开和制动，电磁离合器（16）和电磁制动器（12）依照本发明指导构成的控制电路（20）结合起来（图2）。
如图2所示，控制电路（20）包括直流电压源（EB），它的正端接到电感线圈（22）的一端（21），通常，电感（22）规定为电磁制动器（12）的线圈（24）。线圈（24）的另一端（23）通过初始闭合的第一个开关（SWI）与直流电源（EB）的负端相连接。电流通过线圈（24）激励制动器，使它具有如图所示的正、负极性，这种极性确定了制动器（12）处于非制动工作方式。显然，在没有电流通过线圈（24）时，制动器（12）处于制动工作方式。
另外，如图所示，直流电源（EB）的正端通过电阻R1连接到离合器（16）的线圈（28）的一端（27），而线圈（28）的另一端（29）连接到开关SWI和线圈（24）的一端（23）。当开关SWI闭合时，离合器（16）被激励，以便通过离合器（16）和离合器接合圆盘（18），把曲轴（14）与转动的飞轮（19）机械地接合起来。
激励线圈（24）和（28）线圈电感的时间常数基本相同，而且要尽可能短。
在使压力曲轴（14）从它的上死点的原始位置转动300°的足够时间内，开关SWI保持在激励状态。在这期间，电流I1a和I2a分别流过线圈（24）和（28），它们的总电流流过开关SWI。
在从上死点算起的300°或-60°上，开关SWI被打开，开关SW2闭合，使得线圈（24）和（28）与电压源串联（如图所示）。
在打开开关SW1并闭合开关SW2时，线圈（24）和（28）的磁场开始消失，同时在线圈（24）和（28）上产生很大的反抗电压，电压的极性如图中虚线所示。这样的电压由方程NB（dφB/dt）和NC（dφc/dt）规定，其中，NB等于制动器线圈（24）的匝数，NC等于离合器线圈（28）的匝数。分析中，忽略不计制动器电感LB和离合器电感LC的电阻。
当开关SW2闭合时，实际上是按照串联加法关系把电压源或电池EB加到产生的制动器线圈电压ND（dφB/dt）上，以迅速消失离合器线圈（28）的磁场，并改变其方向。这样，制动器线圈（24）两端的电压就是（I1b+I2b）R2，其中，R2是支路30中与二极管D1串联的电阻器，支路30连接在接点（31）（制动器线圈（24）与离合器线圈（28）间）和接点32（电阻R1与制动器线圈（24）中间）之间。
离合器线圈（28）的电压为（I1b+I2b）R2+EB，它使离合器线圈（28）中的磁通量较快地消失。
当衰减电流I2b达到零时，由EB+NBdφg/dt产生的新电流I2b开始增大，I2b的方向与离合器线圈（28）中剩磁方向相反，其增长速率为Lc（dI2b/dt）＝LB（dI1b/dt）+EB，以致制动器线圈（24）中仍在衰减的电流帮助反向增长的新电流I2b通过离合器线圈（28）。在I1b+I2b＝o的瞬间，电阻（R2）两端的电压变为零，于是，电流I1b就等于新电流I2b。
这时，I2b的增加取决于方程（LB+LC）dI2/dt＝EB。
当离合器线圈（28）的磁极性快速变化推开离合器的接合圆盘（18）时，现在等于I1b的正在增大的电流I2b则维持制动器线圈（24）被激励和制动器（12）的非工作状态。这种辅助作用，即接合圆盘的脱开帮助离合器加快分离的作用，归因于在“封闭的”接合圆盘（18）的剩磁改变极性以前，离合器铁芯结构的磁极迅速改变磁性，从而有助于推开接合圆盘。
离合器（16）的接合圆盘（18）与离合器的磁极面分开以后，第二个开关SW2去激励，离合器线圈（20）的磁场开始迅速消失，所以制动器线圈（24）也很快去激励，以便使制动器（12）用来制动转动的冲头。在这种方法中，制动器（12）仅在离合器与离合器磁极面分开以后才被启动（直到制动器线圈（24）去激励），因此，决不允许离合器（16）和制动器（12）同时启动。这种互销功能可以防止原动机失控。
现在参见图3和图4，本发明控制电路的实施例由图3中的数字34标记。这里，制动器线圈（24）和离合器线圈（28）如图所示连接到电路板（40）的端柱上，更具体地说，线圈（24）接到电路板（40）的（41）和（42）两个柱上，线圈（28）接到电路板（40）的（43）和（44）两个柱上。此外，如图所示，电路板（40）还包括（45）、（46）、（47）和（48）四个柱。端柱（47）和（48）分别与电压源EB的正极和负极连接，端柱（41）与电压源Eb的正极连接。
端柱（45）与控制冲床曲轴（14）的冲床曲轴逻辑电路（50）连接。冲床曲轴的逻辑电路与系统的逻辑电路相接，系统的逻辑电路可能是一个微处理机。
尾销（46）与冲床自动跳闸逻辑电路（52）相接，当逻辑电路（52）从系统逻辑电路接收到一个短跳闸脉冲（a）时，它自动向端柱（46）发出一个输出信号。
在到目前为止所介绍的控制电路（34）的工作中，参见图4，系统逻辑电路的短跳闸脉冲（a）在冲床自动跳闸逻辑电路（52）中产生一个脉冲（b），脉冲的时间长度足以保证离合器（16）使冲头（14）离开上死点，或某一小的转动角。另外，还产生一个从系统逻辑电路到冲床冲头周期逻辑电路的信号，冲床冲头周期逻辑电路输出的脉冲（c）作为离合器的控制脉冲，其长度是冲床参数的函数。脉冲（b）和（c）在端柱（45）和（46）的输出侧合并，通过二极管D4和D5，以及电阻R3，接通构成开关SW1的晶体管（54）。脉冲（b）加（c）保持开关SW1闭合（晶体管导通）。换句话说，在脉冲（b）和（c）重叠的时间长度内，晶体管（54）导通。如图4所示，脉冲（b）和（c）起于不同的时间，也止于不同的时间。在晶体管（54）导通时，它与结点（31）相接，通过电阻R4到柱（48），而电压源或电池EB的负端激励线圈（24）和（28）。
在第二个脉冲（c）的末尾，晶体管（54）截止，开关SW1也就断开了。脉冲（c）负的后沿经导线（56）和（58）馈给单稳态多谐振荡器的输入端（59），或代表该单稳态多谐振荡器的点（60），而后，从它的输出点（61）向构成开关SW2的晶体管（62）的基极输出一个脉冲（d），这就构成一个完整的电路：从离合器线圈的一端（27）通过尾端（43）到晶体管（62）的集电极（63），再通过第二个开关SW2的晶体管（62）和电阻（64）到电池EB的负极。
如图所示，脉冲（b）和（c）的组合由电压限幅电路（66）限幅，该限幅电路是由电阻R3和齐纳二极管Z1规定，这样就可以提供一个由齐纳二极管Z1确定的、电压高度适当的脉冲了。该电压由流过R4的I1a和I2a的电流产生的电压进行匹配，以提供一个通过开关SW1的恒流、高阻抗激励。
同样，点（60）输出端（61）的脉冲（d）也要受到由电阻R5和齐纳二极管Z2规定的电压限幅电路（68）的限幅，所以齐纳二极管Z2确定的电压由流过电阻（64）的电流I1b和I2b所产生的电压匹配。
如图4所示，开关SW2只能在等于脉冲（d）宽度的短时间内闭合。如前所述，这个时间对于使离合器接合圆盘与离合器磁极面分离来说是足够了。
根据前面的介绍，很明显，本发明的控制电路（20）或（34）有很多优点，有些优点在上面已经介绍了，有一些是本发明所特有的。此外，也很明显，在不违背本发明指导原则的情况下，可以对控制电路（20）或（34）进行一些改进。所以，本发明的范围仅受附带的权利要求的限制。