Ausschaltbare dauermagnetische Hafteinrichtung Es ist bekannt, dauermagnetische Haft einrichtungen, wie sie beispielsweise zum Auf spannen von Werkstücken auf Werkzeug maschinen oder zum vorübergehenden Be festigen von Messuhren, Lampen, Ständern und dergleichen an ferromagnetischen Gegen ständen dienen, ausschaltbar zu machen. Bei diesen bekannten Hafteinrichtungen sind Polschuhe oder Polleitstücke vorgesehen, an denen sich die Dauermagnete in bestimmten Stellungen kurzschliessen, um auf diese Weise die Haftkraft auszuschalten. Es ist ferner vorgeschlagen worden, in einer solchen Haft einrichtung zwei Magnetgruppen vorzusehen.
Die eine Gruppe steht fest und die andere ist derart beweglich, dass entgegengesetzte Pole an den gleichen Leitstücken zur Einwirkung gebracht werden, so dass die magnetische Potentialdifferenz von Leitstück zu Leitstück Null wird. Damit ist die Haftkraft ausge schaltet.
Obwohl sich diese Einrichtungen in der Praxis bewährt haben, zeigen sie den Nach teil, verhältnismässig grosse Eisenmassen für die Rückschlüsse zu benötigen und dadurch schwer und raumgreifend zu sein. Der Er finder hat sich demgegenüber die Aufgabe gestellt, eine ausschaltbare dauermagnetische Hafteinrichtung zu schaffen, die solcher Rückschlusseisenmassen nicht bedarf und die infolgedessen leicht und in kleinen Abmes sungen gebaut werden kann und trotzdem grosse Haftkräfte auszuüben imstande ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst, indem wenigstens zwei lamellenartige, ferro- magnetische Polplatten mittels eines Gestells aus nichtmagnetischem Werkstoff parallel und mit einem Zwischenraum voneinander und ein Dauermagnet derart angeordnet sind, dass der Scheiben- oder streifenförmige Dauer magnet so in den Lamellenzwischenraum einfahrbar ist, dass in der eingeschalteten Stellung die Lamellen verschiedene Polarität erhalten.
Es können mehr als zwei Polplatten mit Zwischenräumen und eine letzteren ent sprechende Anzahl Dauermagnete vorhanden sein. Werden die Dauermagnete aus den Zwischenräumen zwischen den Lamellen herausgefahren, so entfällt zweckmässig die magnetische Induktion der ferromagneti- schen Lamellen und damit die Haftkraft der Spannvorrichtung. Für den Aufbau eines solchen Systems ist ein Dauermagnetwerk stoff mit hoher Koerzitivkraft von Vorteil. Die bekannten metallkeramischen Dauer magnetwerkstoffe auf Ferritbasis haben sich hierzu als besonders geeignet erwiesen. Diese Werkstoffe bestehen aus Eisen-III-Oxyd, Bariumoxyd und gegebenenfalls Bleioxyd, Calziumoxyd, einzeln oder gemeinsam.
Je nach den gegebenen Verhältnissen kann die Anordnung der Polplatten einerseits und der Dauermagnete anderseits so zuein- ander erfolgen, dass das Einfahren der Dauer magnetscheiben in die Polplattenanordnung durch Verschieben in einer Ebene. oder durch Verdrehen um eine Achse erfolgt. Natur gemäss sind auch Abwandlungen dieser Be wegungsmechanismen bzw. eine Kombination beider Bewegungen möglich. Im Falle des Verdrehens um eine Achse ergibt sich eine Anordnung, wie sie bei Drehkondensatoren üblich ist, wobei ein Teil dieses Drehkonden sators , nämlich der Rotor, aus dauermagne tischen Lamellen besteht, während der Stator aus den lamellenartigen Polschuhen gebildet ist. Es ist aber auch die Umkehrung des Prinzips möglich.
In der Zeichnung sind zwei bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegen standes beispielsweise dargestellt.
Fig.1 stellt perspektivisch eine Aus führungsform dar, bei welcher die Magnete in einer Ebene verschoben werden; Fig. 2 stellt perspektivisch eine Anord nung dar, bei der die Magnete auf einer Welle sitzend verdreht werden; Fig. 3, 4 zeigen ein drittes Beispiel im Schaubild.
Auf einer nichtmagnetischen Grundplatte 1 (Fig. 1) sind parallel zueinander die lamel lenartigen Polschuhe 2 aufgestellt. Zwischen den einzelnen Lamellen 2 sind Zwischenräume freigelassen, in die die Dauermagnetstreifen 3 hineinpassen. Diese Dauermagnetstreifen sind, wie aus den eingesetzten Buchstaben ersichtlich, in Richtung ihrer dünnsten Ab messung magnetisiert. Rückwärtig sind sie durch ein Brücke, 4 aus nichtmagnetischem Werkstoff miteinander verbunden, so dass sie gemeinsam in Richtung des Pfeils 5 am Knopf 5' in einer Ebene hin und her gescho ben werden können.
Werden nun die Dauermagnete 3 in die Zwischenräume zwischen die Lamellen 2 ein geschoben, so wird jeweils der Oberseite einer zwischen zwei Dauermagneten liegenden Lamelle eine Polarität induziert, wie durch die eingezeichneten Buchstaben angedeutet. Ein auf die Lamellen 2 aufgelegtes ferro- magnetisches Werkstück würde also fest- gehalten. Wenn die Magnete in die in der Fig. 1 gezeichnete Stellung zurückgebracht wer den, so entfällt die magnetische Induktion der Polschuhlamellen 2 durch die Magnet lamellen 3, so dass auf das zu spannende Werkstück durch die Magnete 3 über die Lamellen 2 keine Einwirkung mehr möglich ; ist.
Das gespannt gewesene Werkstück muss nun mit seinem Restmagnetismus über die Luftspalte der ferromagnetischen Lamellen 2 hinwegarbeiten. Es erhält dieser sekundär entstandene magnetische Kreis eine sehr tief, liegende Formkonstante, so dass der Rest magnetismus weitgehend verschwindet und das Werkstück - selbst wenn es aus Stahl mit deutlicher Koerzitivkraft besteht - leicht abgehoben werden kann. Diese Eigenschaft der beschriebenen Anordnung ist ein zusätz licher, wesentlicher Fortschritt gegenüber den bisher bekannten Spannanordnungen, die nach dem Kurzschlussprinzip arbeiten; denn bei den bekannten Anordnungen wird nicht nur der Erregermagnet, sondern auch das magnetisch induzierte Werkstück kurz geschlossen.
Daher wird bei ihm eine hoch liegende Formkonstante, verbunden mit einem Maximalwert des Restmagnetismus, eingestellt. Das hat aber zur Folge, dass die Werkstücke bei den bisher bekannten dauer magnetischen Haftanordnungen auch in Aus schaltstellung noch mehr oder weniger stark haften bzw. zum Kleben neigen.
Es kann zweckmässig sein, wie bei 6 an gedeutet, eine Eisenabschirmung vorzusehen mit Durchbrechungen, durch die die Magnete 3 hindurchbewegt werden. Ein derartiger Schirm verhindert jegliche Einstreuung von Kraftlinien zu den Lamellen 2 im ausgeschal teten Zustande.
Während im dargestellten Ausführungs beispiel der Fig. 1 die Verschiebung der Magnete parallel zur Haftfläche erfolgt, ist die Anordnung auch so möglich, dass die Ver schiebung der Magnete in einer Ebene senk recht oder unter einem andern Winkel zur Haftfläche vorgenommen wird, ohne dass hierdurch eine Abweichung vom grundsätz lichen gegeben ist. Die Fig. 1 zeigt im übrigen nur das Prinzip der Anordnung. In der Praxis wäre derart zu verfahren, dass von der Grundplatte 1 aus gehend ein in sich geschlossenes Gehäuse ge schaffen wird, an welchem die Oberkanten der Lamellen zur Bildung einer Haftfläche zugänglich sind.
Die Ausführungsform nach Fig. 2 zeigt ein rechteckiges Gehäuse 7, das mit einer zylindrischen Bohrung 8 versehen ist. Von der oberen Fläche des Körpers 7 her sind in Schlitze die Eisenlamellen 9 eingesetzt, die die Hälfte der zylindrischen Bohrung 8 aus füllen. Die andere Hälfte der zylindrischen Bohrung 8 bietet Raum für die halbkreis förmig gestalteten Dauermagnetplatten 10, die parallel zueinander auf eine Welle 11 aufgereiht sind. Der Abstand der einzelnen Dauermagnetscheiben und ihre Breite sind so gewählt, dass die einzelnen Dauermagnet scheiben durch Verdrehen der Welle zwischen die einzelnen Eisenlamellen 9 eingefahren werden können.
Während in der in Fig. 2 dargestellten Lage an der Haftfläche 12 eine Haftkraft nicht ausgeübt wird, ist die Haft kraft an dieser Fläche eingeschaltet, wenn die halbkreisförmigen Magnetscheiben 10 zwischen die Lamellen eingefahren sind. Wie ohne weiteres erkennbar ist, zeigt dieses Haftsystem einen Auf bau, wie er etwa einem Drehkondensator entspricht. Das Gehäuse wird an beiden Stirnenden durch eine Platte (in der Fig. 2 fortgelassen) abgedeckt, die gleichzeitig die Lagerbohrung für die Welle 11 aufweist.
Die Bewegung der Welle wird durch einen Schaltknopf oder Schaltgriff bewirkt, und es ist zweckmässig, Rasterungen vorzusehen, um zu verhindern, dass die Magnetscheiben ungewünscht ihre Stellung verändern.
Es wirkt sich vorteilhaft aus, dass die beschriebene Hafteinrichtung ein nicht magnetisches Gehäuse benötigt. Es ist in folgedessen möglich, dieses aus Aluminium, Aluminiumlegierungen oder einem sonstigen Leichtmetallwerkstoff herzustellen. Ganz be sonders zweckmässig ist es, das Gehäuse ins besondere für die Auführungsform nach Fig. 2 aus Kunststoffen herzustellen, wobei die Eisenlamellen 9 bei der Herstellung des! Gehäuses mit eingegossen, eingepresst oder eingespritzt werden können. Das Haftsystem ist auf diese Weise sehr einfach herzustellen und weist ausserdem ein ausserordentlich geringes Gewicht auf.
Das geringe Gewicht ist besonders auch deshalb von Vorteil, weil bei vielen Haftaufgaben von der Haft einrichtung nicht nur ein besonderer Gegen stand getragen werden muss, sondern auch noch das Eigengewicht, beispielsweise wenn die Hafteinrichtung an einer senkrechten oder überhängenden Fläche befestigt werden muss.
Eine besonders vorteilhafte und den Auf gaben einer rationellen Fertigung entgegen kommende Aufbauform der in Fig. 2 dar gestellten Hafteinrichtung besteht darin, dass das System aus einzelnen Abschnitten gemäss Fig. 3 aufgebaut wird. Darin ist 13 ein antimagnetischer Block beispielsweise aus Kunststoff, in dessen Bohrung 14 eine Dauermagnetscheibe 15 eingebracht ist, die verbunden ist mit einer antimagnetischen Traghülse 16. Die Hülse 16 kann eine Vier kantbohrung 17 zur Aufnahme der Dreh achse erhalten. In einen Absatz 18 des Blok- kes 13 wird die Weicheisenlamelle 19 be festigt.
Vier Bohrungen 20 gestatten inZusam- menwirken mit Fixierungshilfsmitteln wie Führungsstiften 21 das Vereinigen mehrerer i solcher Blöcke durch Spannschrauben zur gewünschten Hafteinrichtung gemäss Fig. 4. Zwei Endflansche 22 und 22' bilden seitlich Begrenzungsflächen, die ihrerseits die Lager für die Schaltachse aufnehmen. Die beiden ; Endflächen können aus Eisen bestehen, wenn darauf geachtet wird, dass sie gleiche Polari tät erhalten.
Die in Fig.3 eingezeichnete Magnet scheibe befindet sich übrigens in Ausschalt-, Stellung. Wird diese Scheibe um l80 ge- dieht, so befindet sie sich in der Einschalt stellung, die in Fig. 4 durch die eingezeich neten Buchstaben angedeutet ist. ' Für die beschriebene Hafteinrichtung ist vornehmlich ein Dauermagnetstoff mit mög- lichst hoher Koerzitivkraft vorzusehen, wie es bei den metallkeramischen Dauermagneten auf Ferritbasis der Fall ist.
Infolge der Cha rakteristik der Magnetisierungskurve dieses Werkstoffes ergeben sich sehr kurze Magnet längen, d. h. verhältnismässig dünne Schei benmagnete und damit eine sehr feine Pol teilung. Daraus aber resultiert eine erheb liche Haftkraft auch für dünne Werkstücke, insbesondere dünne Bleche.
Es ist ferner möglich, die Länge der Haft fläche praktisch beliebig gross zu machen. Dies ist insbesondere deshalb möglich, weil der Bewegung der Magnete in die Zwischen räume zwischen die Lamellen hinein und aus diesen Zwischenräumen heraus ein nur äu sserst geringer Widerstand entgegensteht, eine Folge der geringen Induktion des vorgeschla genen Dauermagnetwerkstoffes.
Es ist zweckmässig, die bewegten Magnet scheiben aus mechanischen Gründen mit nichtmagnetischem Werkstoff wie Messing oder dergleichen zu umkapseln bzw. zu um manteln.
Polschuhanordnung und Magnetanord nung können auch zwei völlig getrennte Bau einheiten sein, die erst zum Zwecke des Spannens ineinandergesteckt werden. .
Statt, wie Fig. 4 zeigt, die Hafteinrich tung aus einzelnen Abschnitten aufzubauen, könnte das Gehäuse aus einem einzigen Kunststoffblock bestehen, in dessen Schlitze Weicheisenlamellen 19 eingesetzt sind.
Disengageable permanent magnetic adhesion device It is known permanent magnetic adhesion devices, such as those used for clamping workpieces on machine tools or for temporary loading of dial gauges, lamps, stands and the like on ferromagnetic objects, can be switched off. In these known adhesive devices, pole pieces or pole pieces are provided on which the permanent magnets short-circuit in certain positions in order to switch off the adhesive force in this way. It has also been proposed to provide two magnet groups in such a device.
One group is stationary and the other is movable in such a way that opposite poles are brought into action on the same conductive pieces, so that the magnetic potential difference from conductive piece to conductive piece becomes zero. So that the adhesive force is switched off.
Although these facilities have proven themselves in practice, they show the disadvantage of requiring relatively large iron masses for the conclusions and thus being heavy and extensive. The He finder has set himself the task of creating a switchable permanent magnetic adhesive device that does not require such return iron masses and as a result can be built easily and in small dimen solutions and still be able to exert great adhesive forces.
This object is achieved according to the invention in that at least two lamellar, ferromagnetic pole plates by means of a frame made of non-magnetic material are arranged parallel and with a gap from one another and a permanent magnet in such a way that the disc or strip-shaped permanent magnet can be moved into the lamellae space so that in the switched-on position, the slats have different polarity.
There can be more than two pole plates with gaps and a corresponding number of permanent magnets. If the permanent magnets are moved out of the spaces between the lamellae, the magnetic induction of the ferromagnetic lamellae and thus the adhesive force of the clamping device are expediently eliminated. For the construction of such a system, a permanent magnet material with high coercive force is advantageous. The known metal-ceramic permanent magnet materials based on ferrite have proven to be particularly suitable for this purpose. These materials consist of iron (III) oxide, barium oxide and, if necessary, lead oxide and calcium oxide, individually or together.
Depending on the given conditions, the arrangement of the pole plates on the one hand and the permanent magnets on the other hand to one another can be such that the permanent magnet disks are moved into the pole plate arrangement by moving them in one plane. or by turning it around an axis. By nature, modifications of these movement mechanisms or a combination of both movements are also possible. In the case of rotation about an axis there is an arrangement as is common with rotary capacitors, part of this rotary capacitor, namely the rotor, consists of permanent magnetic fins, while the stator is formed from the lamellar pole pieces. But it is also possible to reverse the principle.
In the drawing, two preferred embodiments of the subject invention are shown for example.
Figure 1 shows in perspective an imple mentation form, in which the magnets are moved in a plane; Fig. 2 shows in perspective an arrangement in which the magnets are rotated while sitting on a shaft; 3, 4 show a third example in the diagram.
On a non-magnetic base plate 1 (Fig. 1), the lamel len-like pole pieces 2 are set up parallel to each other. Interstices are left between the individual slats 2, into which the permanent magnet strips 3 fit. As can be seen from the letters inserted, these permanent magnetic strips are magnetized in the direction of their thinnest measurement. At the rear they are connected to one another by a bridge 4 made of non-magnetic material so that they can be pushed back and forth in one plane together in the direction of arrow 5 on button 5 '.
If the permanent magnets 3 are now pushed into the spaces between the lamellae 2, a polarity is induced in each case on the upper side of a lamella lying between two permanent magnets, as indicated by the letters drawn. A ferromagnetic workpiece placed on the lamellae 2 would therefore be held in place. If the magnets are brought back to the position shown in FIG. 1, the magnetic induction of the pole piece lamellae 2 by the magnet lamellae 3 is eliminated, so that no influence is possible on the workpiece to be clamped by the magnets 3 via the lamellae 2; is.
The previously clamped workpiece must now work with its residual magnetism over the air gaps of the ferromagnetic lamellae 2. This secondary magnetic circuit is given a very deep form constant, so that the residual magnetism largely disappears and the workpiece - even if it is made of steel with a clear coercive force - can be easily lifted off. This property of the arrangement described is an additional Licher, significant advance over the previously known clamping arrangements that work on the short circuit principle; because in the known arrangements not only the exciter magnet, but also the magnetically induced workpiece is short-circuited.
Therefore, a high shape constant is set in it, combined with a maximum value of the residual magnetism. However, this has the consequence that the workpieces in the previously known permanent magnetic adhesive arrangements still adhere more or less strongly or tend to stick even in the off position.
It may be useful, as indicated at 6, to provide an iron shield with openings through which the magnets 3 are moved. Such a screen prevents any interspersion of lines of force to the slats 2 when switched off ended.
While in the illustrated embodiment example of FIG. 1 the displacement of the magnets takes place parallel to the adhesive surface, the arrangement is also possible so that the displacement of the magnets in a plane perpendicular or at a different angle to the adhesive surface is made without this There is a deviation from the general principle. 1 shows only the principle of the arrangement. In practice, the procedure would be such that starting from the base plate 1, a self-contained housing is created on which the upper edges of the lamellas are accessible to form an adhesive surface.
The embodiment according to FIG. 2 shows a rectangular housing 7 which is provided with a cylindrical bore 8. From the upper surface of the body 7, the iron lamellae 9 are inserted into slots, which fill half of the cylindrical bore 8 from. The other half of the cylindrical bore 8 provides space for the semicircular permanent magnet plates 10 which are lined up parallel to one another on a shaft 11. The distance between the individual permanent magnet disks and their width are selected so that the individual permanent magnet disks can be retracted between the individual iron lamellae 9 by rotating the shaft.
While in the position shown in Fig. 2 on the adhesive surface 12, an adhesive force is not exerted, the adhesive force is switched on on this surface when the semicircular magnetic disks 10 are retracted between the slats. As can be seen without further ado, this adhesive system shows a construction, as it corresponds approximately to a variable capacitor. The housing is covered at both ends by a plate (omitted in FIG. 2), which at the same time has the bearing bore for the shaft 11.
The movement of the shaft is effected by a switch button or switch handle, and it is advisable to provide notches to prevent the magnetic disks from changing their position in an undesired manner.
It is advantageous that the adhesive device described requires a non-magnetic housing. As a result, it is possible to manufacture this from aluminum, aluminum alloys or some other light metal material. It is particularly useful to make the housing in particular for the Auführungsform according to FIG. 2 made of plastics, the iron lamellae 9 in the manufacture of the! Housing can be cast, pressed in or injected with. The adhesive system is very easy to manufacture in this way and also has an extremely low weight.
The low weight is particularly advantageous because, for many detention tasks, the detention device not only has to carry a special object, but also its own weight, for example if the detention device has to be attached to a vertical or overhanging surface.
A particularly advantageous structure of the adhesive device shown in FIG. 2, which meets the requirements of efficient production, is that the system is constructed from individual sections according to FIG. Therein 13 is an anti-magnetic block, for example made of plastic, in the bore 14 of which a permanent magnet disc 15 is inserted, which is connected to an anti-magnetic support sleeve 16. The sleeve 16 can receive a square hole 17 for receiving the axis of rotation. In a shoulder 18 of the block 13, the soft iron lamella 19 is fastened.
Four bores 20, in cooperation with fixing aids such as guide pins 21, allow several such blocks to be united by clamping screws to form the desired adhesive device according to FIG. 4. Two end flanges 22 and 22 'form lateral boundary surfaces which in turn accommodate the bearings for the switching axis. The two ; End faces can be made of iron if care is taken to ensure that they have the same polarity.
The magnetic disk shown in Fig.3 is incidentally in the off position. If this disk is turned 180, it is in the switch-on position, which is indicated in FIG. 4 by the letters drawn in. A permanent magnet with the highest possible coercive force is to be provided for the adhesive device described, as is the case with the metal-ceramic ferrite-based permanent magnets.
As a result of the characteristics of the magnetization curve of this material, the magnet lengths are very short, d. H. relatively thin disc magnets and thus a very fine pole pitch. However, this results in a considerable adhesive force even for thin workpieces, especially thin sheets.
It is also possible to make the length of the adhesive surface practically any size. This is particularly possible because the movement of the magnets into the spaces between the lamellae and out of these spaces is opposed by an extremely low resistance, a consequence of the low induction of the proposed permanent magnet material.
It is useful to encapsulate the moving magnet discs for mechanical reasons with non-magnetic material such as brass or the like or to sheath.
Pole shoe arrangement and Magnetanord voltage can also be two completely separate construction units that are only plugged into one another for the purpose of tensioning. .
Instead, as shown in FIG. 4, the Hafteinrich device to build up from individual sections, the housing could consist of a single plastic block, in the slots of which soft iron blades 19 are used.