CH624331A5 - Method for the ordered displacement of non-magnetic electrically conductive components under the influence of electrodynamic forces - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum geordneten Verschieben von unmagnetischen elektrisch leitenden Bauelementen gemäss dem Oberbegriff des PAI sowie 20 eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Erfindung kann bei automatischer Beladung der technologischen Ausrüstung, bei B earbeitung und Montage von Stückerzeugnissen, zur wirksamen Kontrolle und Sortieren von nach F orm und Grösse verschiedenen asymmetrischen 25 unmagnetischen elektrisch leitenden Bauelementen Verwendung finden. Die Erfindung kann auch zum Einstellen von Bauelementen auf die erforderliche Lage mit eventueller anschliessender Verschiebung über eine B ezugsfläche eingesetzt werden.

30 Bekannt ist ein Verfahren zum Aufteilen von asymmetrischen unmagnetischen elektrisch leitenden Bauelementen in geordnete Ströme. Nach diesem Verfahren erfolgt die Aufteilung in Ströme in einem symmetrischen magnetischen Wechselfeld mit einem zum Symmetriezentrum (zur Sym-35 metrieachse) gerichteten Gradienten. Letzteres wird durch Einengung (Verkleinerung) des Luftspaltes des Elektromagneten je nach dem Herannahen an das Symmetriezentrum erreicht.

Bei der Verwendung dieses Verfahrens führt jedoch die 40 Vergrösserung des Luftspaltes je nach der Entfernung von dem Symmetriezentrum zur Erhöhung des magnetischen Widerstandes und, als F olge davon, zur Steigerung der notwendigen aufgewendeten Leistung. Ausserdem fuhrt es zur Verminderung der an den Enden der Bauelemente zu induzieren-45 den Ströme und infolgedessen zur Verminderung der Kraftwirkung. Die gleiche Ursache führt die Vergrösserung des unnützen Luftrauminhalts mit hoher elektromagnetischer Energiedichte herbei.

Das bekannte Verfahren ist ferner zum geordneten Verso schieben von nur asymmetrischen unmagnetischen Bauelementen geeignet, weil die Aufteilung der Bauteile in geordnete Ströme in symmetrischen Magnetfeldern erfolgt.

Bekannt ist ein Verfahren zum geordneten Verschieben von unmagnetischen Bauelementen während ihrer Montage 55 unter dem Einfluss von elektrodynamischen Kräften, die in einem magnetischen Wechselfeld bei der Zusammen Wirkung der einander teilweise überdeckenden Kreise von Strömen, die durch dieses Feld in den zusammenzubauenden Bauteilen induziert wurden, auftreten (s. SU-Anmeldung in der BRD 60 Nr. P 2609957.0 vom 10. März 1976).

Das bekannte Verfahren gestattet es, die Bauelemente nur in Richtung der Montageachse und zueinander bis zu ihrer Verbindung an den zugeordneten Oberflächen geordnet zu verschieben.

65 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum geordneten Verschieben von unmagnetischen elektrisch leitenden symmetrischen oder asymmetrischen Bauteilen, die einzeln oder in einem kontinuierlichen Strom anfallen, in be

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liebiger erwünschter Richtung unter dem Einfluss von elektrodynamischen Kräften in einem Magnetfeld, sowie eine Einrichtung zur Verwirklichung dieses Verfahrens zu entwickeln.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss derart gelöst, wie im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 und des Anspruches 6 definiert ist.

Das gemäss der vorliegenden Erfindung verwirklichte Verfahren zum geordneten Verschieben von unmagnetischen elektrisch leitenden Bauelementen bietet die Möglichkeit, beliebige, sowohl symmetrische als auch asymmetrische unmagnetische Bauelemente kontaktlos in erwünschter Richtung zu verschieben. Das Verfahren eignet sich besonders zum geordneten Verschieben von Bauteilen, die in einem Strom zugeführt werden, kann aber auch beim geordneten Verschieben von einzelnen unmagnetischen Bauelementen mit gutem Erfolg eingesetzt werden.

Die vorliegenden Varianten der Einrichtungen zur Verwirklichung des Verfahrens zum geordneten Verschieben von Bauteilen sind auf Basis der bekannten Elemente ausgeführt, die in der Elektroindustrie Verwendung finden, und von hoher Sicherheit und bedürfen keines hochqualifizierten Bedienungspersonals.

Nachstehend wird die Erfindung anhand konkreter Ausführungsbeispiele und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch ein unmagnetisches Bauelement und einen stromleitenden Kreis im Magnetfeld,

Fig. 2 in isometrischer Darstellung ein unmagnetisches Bauelement und vier stromleitende Kreise im Magnetfeld,

Fig. 3 einen Schnitt gemäss der Linie III-III in Fig. 2, zwei Stromkreise sind wirksam,

Fig. 4 dito wie in Fig. 3, zwei andere Stromkreise sind wirksam,

F ig. 5 in isometrischer Darstellung eine Variante der Einrichtung zum geordneten Verschieben von Bauteilen nach einer von drei Richtungen,

Fig. 6 in isometrischer Darstellung ein asymmetrisches unmagnetisches Bauelement und vier Kurzschlusskreise im Magnetfeld,

Fig. 7 in isometrischer Darstellung eine Variante der Einrichtung zum geordneten Verschieben von unmagnetischen asymmetrischen Bauelementen,

Fig. 8 in isometrischer Darstellung ein asymmetrisches unmagnetisches Bauelement und zwei Schablonen im Magnetfeld,

Fig. 9 in isometrischer Darstellung eine der möglichen Ausfuhrungsvarianten der Schablonen,

Fig. 10 in isometrischer Darstellung eine Einrichtung zum geordneten Verschieben von flachen asymmetrischen unmagnetischen Bauelementen über eine Oberfläche,

Fig. 11 in isometrischer Darstellung eine mehrteilige Platte,

Fig. 12 ein Prinzipschaltbild der Spulen,

Fig. 13 die Wirkfläche der mehrteiligen Platte,

Fig. 14 eine Variante der Einrichtung zum geordneten Oberflächen verschieben von Bauteilen mit zwei mehrteiligen Platten,

Fig. 15 eine Variante der Einrichtung zum geordneten Oberflächenverschieben von Bauteilen mit einer beweglichen mehrteiligen Platte,

Fig. 16 in isometrischer Darstellung einen Abschnitt einer einlagigen mehrteiligen Platte,

Fig. 17 den Verlauf der Kraft F beim Verschieben eines Bauteils über die Oberfläche der in Fig. 16 dargestellten Platte in Richtung der X-Achse,

Fig. 18 in isometrischer Darstellung einen Abschnitt einer zweilagigen mehrteiligen Platte,

Fig. 19 den Verlauf der Kraft F beim Verschieben eines Bauteils über die Oberfläche der in Fig. 18 dargestellten Platte 5 in Richtung der X-Achse,

Fig. 20 in isometrischer Darstellung eine Variante der Einrichtung mit einer dreilagigen mehrteiligen Platte,

Fig. 21 in isometrischer Darstellung eine Ausfuhrungsvariante des Abschnitts einer dreilagigen mehrteiligen Platte, io Das Wesen des Verfahrens zum geordneten Verschieben von unmagnetischen elektrisch leitenden Bauteilen wird am Beispiel der Fig. 1 erläutert, wo im Querschnitt ein platten-förmiges unmagnetisches Bauelement 1 und ein geschlossener stromleitender Kreis 2 in einem Magnetfeld mit Induktion B i5 gezeigt sind.

Das Verfahren besteht darin, dass ein magnetisches Wechselfeld erzeugt wird, dessen Induktionsvektor B senkrecht zur erwünschten Bewegungsrichtung gerichtet ist. Diesem Feld wird ein Bauelement 1 auf beliebige bekannte Weise zuge-20 führt. In das gleiche Feld wird auch ein geschlossener stromleitender Kreis 2 placiert und darin starr befestigt. Dabei ist der Stromkreis 2 derart angeordnet, dass seine Ebene senkrecht zur Richtung des Induktionsvektors B des Magnetfeldes und in Hinblick auf den geometrischen Mittelpunkt des Bau-25 elements 1 in Richtung der erwünschten Verschiebung versetzt ist. Im Bauelement 1 wird im Magnetfeld ein Stromkreis it und im geschlossenen Kreis 2 ein Strom i2 induziert. Beim teilweisen Überdecken der Ebenen, die von den Stromkreisen ix und i2 umfasst sind, treten elektrodynamische Kräfte auf, 30 die bestrebt sind, die Stromkreise it und Ì2 zusammenzulegen oder symmetrisch zueinander (Gleichgewichtslage) anzuordnen. Da der geschlossene Kreis 2 im Magnetfeld starr befestigt ist, so fängt das Bauelement 1 an, sich unter dem Einfluss einer in Fig. 1 mit Pfeil bezeichneten elektrodynamischen 35 Kraft F in Pfeilrichtung (erwünschte Bewegungsrichtung) zu verschieben. Dabei wird die Feldinduktion B hinreichend zum Entstehen der Kraft F gewählt, die dem Bauelement 1 eine Beschleunigung mitteilt, bei der das letztere an der Gleichgewichtslage vorbeispringt und, nachdem es die Kraft F mit «e entgegengesetztem Vorzeichen überwunden hat, über die Grenzen des Magnetfeldes hinauswandert.

Die in Richtung der erwünschten Verschiebung am Bauelement angreifende Kraft F nimmt zu, wenn zwei identische geschlossene stromleitende Kreise, die symmetrisch zuein-45 ander an den entgegengesetzten Seiten des Bauelements angeordnet sind, in das Magnetfeld placiert werden.

Fig. 2 zeigt in isometrischer Darstellung ein unmagnetisches stromführendes Bauelement 1 mit zwei Paaren von stromleitenden Kreisen 2, 3 und 4, 5. Die Kreise 2,3 sind symmetrisch zueinander an den entgegengesetzten Seiten des Bauelements 1 angeordnet und in Hinblick auf den geometrischen Mittelpunkt des letzteren in gleicher Richtung versetzt, während die Kreise 4, 5 ebenfalls symmetrisch zueinander an den entgegengesetzten Seiten des Bauelements 1 angeordnet und in bezug auf seinen geometrischen Mittelpunkt in Gegenrichtung versetzt sind. Die Stromkreise 2 und 3 sind elektrisch hintereinandergeschaltet und mit einem Schalter 6 versehen. Die Stromkreise 4 und 5 sind auch untereinander in Reihe geschaltet und mit einem Schalter 7 versehen.

Fig. 3, die einen Schnitt gemäss der Linie III-III in Fig. 2 darstellt, zeigt einen Fall, wo der Schalter 6 geschlossen ist und Stromkreise i, und i3, die mit dem Stromkreis ix im Bauelement 1 zusammenwirken, in den Kreisen 2 und 3 induziert 65 werden. Als Ergebnis dieser Wechselwirkung tritt eine elektrodynamische Kraft F auf, die auf das Bauelement 1 einwirkt und dessen Verschiebung in einer in Fig. 3 mit Pfeil bezeichneten Richtung (in Fig. 3 nach links) verursacht.

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Zum Unterschied von Fig. 3 zeigt Fig. 4 einen Fall, wo der Schalter 6 geöffnet und die Kreise 2*und 3 nicht geschlossen sind, während der Schalter 7 geschlossen ist und Stromkreise i* und i5, die mit dem Stromkreis ia im Bauelement 1 zusammenwirken, in den Kreisen 4 und 5 induziert werden. Dabei tritt eine elektrodynamische Kraft F auf, die die Verschiebimg des Bauelements 1 in einer der in Fig. 3 gezeigten entgegengesetzten Richtung (in Fig. 4 nach rechts) hervorruft.

Fig. 5 zeigt eine Variante der Einrichtung zum geordneten Verschieben eines Bauteilstromes nach einer von drei möglichen Richtungen.

Die Einrichtung enthält einen C-förmigen Elektromagneten 8 mit Erregerwicklungen 9 und 10, die an eine (in Fig. 5 nicht dargestellte) Wechselstromquelle angeschlossen sind. Die Pole des Elektromagneten 8 sind gespalten ausgeführt, und auf diese sind zwei Paare Stromkreise 2,3 und 4, 5, die jeweils mit Schaltern 6 und 7 versehen sind, aufgesetzt. Die Einrichtung enthält eine Rüttelrinne 11 zum Zufuhren der Bauelemente 1 an den Wirkungsbereich des Magnetfeldes des Elektromagneten 8 und Rinnen 12,13 und 14 zum Abtransport der Bauelemente 1. Die Rinnen 12 und 14 sind rechtwinklig zur Rüttelrinne 11 gerichtet, die Rinne 13 stellt eine Verlängerung der letzteren dar.

Wenn die Bauelemente 1 durch die Rinne 12 abtransportiert werden müssen, werden die Kreise 2 und 3 mit dem Schalter 6 (kurz) geschlossen. Ströme, die in dem im Raum zwischen den Polen befindlichen Bauelement 1 induziert werden, wirken mit den Kreisen von Strömen, die in den Kreisen 2 und 3 fliessen, zusammen, wodurch das Bauelement 1 mit einer gewissen Geschwindigkeit in einer in Fig. 5 mit Pfeil A bezeichneten Richtung in die Rinne 12 ausgestossen wird. Der weitere Abtransport der Bauelemente, die in die Rinne 12 (bzw. 13 oder 14) gelangten, erfolgt durch bekannte Mittel z.B. durch ihre Vibrationsverschiebung.

Müssen dementsprechend die Bauelemente 1 zur Rinne 14 abtransportiert werden, so wird der Schalter 6 geöffnet und der Schalter 7 geschlossen, und die Bauelemente 1 beginnen in die Rinne 14 ausgestossen zu werden.

Müssen die Bauelemente 1 durch die Rinne 13 abtransportiert werden, so können beide Schalter 6 und 7 geschlossen bzw. geöffnet werden. Dabei findet keine Bewegungsumkehr der Bauelemente 1 statt. In diesem Fall kann selbstverständlich das Magnetfeld auch einfach abgeschaltet werden, was am rationellsten ist.

Das Wesen des vorliegenden Verfahrens sowie eine Ausführungsvariante der Einrichtung sind oben am Beispiel des Vorhandenseins von nur zwei Paaren Stromkreise 2,3 und 4, 5 erläutert, was die Möglichkeit bietet, die Bauteile nur nach drei Richtungen aufzuteilen. Es liegt offen zutage, dass bei Bedarf die Anzahl der Kreispaare (und dementsprechend die Anzahl der Teile der unterteilten Pole der Einrichtung nach Fig. 5) viel grösser sein kann, und dadurch wird die Anzahl von möglichen Richtungen (die Anzahl der Ableitungsrinnen), nach denen die Bauteile verteilt werden können, vergrössert.

Oben wurden die Beispiele des geordneten Verschiebens von unmagnetischen stromführenden (symmetrischen) Bauelementen ohne Asymmetriekriterien behandelt.

Das vorliegende Verfahren bietet die Möglichkeit, asymmetrische unmagnetische stromführende Bauelemente geordnet zu verschieben.

Erläutern wir es am Beispiel eines plattenförmigen Bimetallbauelements. Das Bimetallbauelement ist bekanntlich ein elektrodynamisches Analogon zu einem asymmetrischen Bauelement, weil das Vorhandensein von Öffnung, Gewinde, Schlitz usw. zur Verminderung der Äquivalentleitfähigkeit des Bauelements führt, was eben als bimetallisches Analogon zu-sammengefasst wird. Das Verfahren kann auch auf anders-formige asymmetrische Bauteile ausgedehn werden. Am Beispiel einer Platte kann jedoch das Wesen des Verfahrens einfacher und anschaulicher dargestellt werden.

Ein asymmetrisches unmagnetisches stromführendes Bauelement 15 (F ig. 6) wird in ein magnetisches W echselfeld placiert, dessen Induktionsvektor B senkrecht zur erwünschten Bewegungsrichtung des Bauelements 15 gerichtet ist. Vier geschlossene stromleitende Kreise 2,3,4 und 5 werden in das gleiche Feld placiert und darin starr befestigt. Die Kreise 2,3, 4 und 5 sind in Hinblick auf das Bauelement 15 ähnlich wie für Fig. 2 beschrieben angeordnet, in diesem Fall müssen jedoch die Kreispaare 2,3 und 4,5 in bezug auf eine Ebene, die durch den geometrischen Mittelpunkt des Bauelements 15 geht und parallel zur Richtung des Induktionsvektors B des Magnetfeldes ist, unbedingt symmetrisch angeordnet werden. In den Kreisen 2,3,4 und 5 und im Bauelement 15 werden etwa gleichphasige Induktionsströme i2, i3, ij, i5 und i15 erzeugt. Bekanntlich werden die gleichgerichteten Ströme angezogen und die entgegengesetzten - abgestossen. Oder, was genau dasselbe ist, die parallelen Windungen mit gleicher Stromrichtung werden angezogen und mit entgegengesetzter Stromrichtung - abgestossen. Bei der Gleichheit des Phasenverschiebungswinkels sind alle Ströme in Fig. 6 zu einem beliebigen Zeitpunkt nach ein und derselben Seite gerichtet. Bei einer kleinen Phasenungleichheit kann man sagen, dass die in einer beliebigen Halbperiode gemittelten Werte der Ströme ig, i3, i4, Ì5, ii5 in Richtung übereinstimmen. Daher werden die Stromkreise i2, i3, k, Ì5, i15 immer aneinander angezogen. Da aber die Kurzschlusskreise 2 bis 5 starr befestigt sind, so kann sich nur das Bauelement 15 verschieben. Es sei betont, dass bekannte Mittel zur Gewährleistung einer zuverlässigen Phasengleichheit der induzierten Ströme im Kreis und im Bauelement eingesetzt werden können. Es kann z.B. eine Kette aus Induktivität und Kapazität, die in Reihe geschaltet sind, in den Stromkreis eingeführt werden. Infolge der unterschiedlichen Leitfähigkeit des Werkstoffes des Bauelements 15 ist der Stromkreis i15 immer etwas in Richtung des Endes des Bauelements 15 mit besserer Leitfähigkeit verschoben. Bekanntlich ist die Kraftwechselwirkung zwischen den Stromkreisen zum Abstandsquadrat umgekehrt proportional. In der in Fig. 6 gezeigten Stellung wird daher der Stromkreis i15 stärker an die Stromkreise i2 und i3 angezogen, und das Bauelement 15 verschiebt sich schnell beim entsprechenden Wert der Feldinduktion B in Richtung der Stromkreise i2, i3, passiert die Gleichgewichtslage auf Kosten der zu erreichenden Geschwindigkeit und springt aus dem Wirkungsbereich des Magnetfeldes.

Fig. 7 zeigt eine Variante der Einrichtung zum geordneten Verschieben von asymmetrischen unmagnetischen stromführenden Bauelementen.

Die Einrichtung enthält einen Elektromagneten mit fla-chenPolen 16und 17, die mit zum Anschluss an eine(inFig,7 nicht dargestellte) Wechselstromquelle bestimmten Wicklungen 18 und 19 versehen sind.

Die geschlossenen Kreise 2,3,4und 5 sind in in den Polen 16 und 17 eingearbeiteten Nuten 20 befestigt. Dies bietet die Möglichkeit, die Grösse des Luftspaltes zu vermindern und die Energie Verluste herabzusetzen. Fig. 7 zeigt das Bauelement 15 im Raum zwischen den Polen.

Die Einrichtung arbeitet in Übereinstimmung mit dem bei der Betrachtung der Fig. 6 beschriebenen Verfahren.

Im Fall eines plattenförmigen (dünnen) Bauelements können die Kurzschlusskreise nur an einem der flachen Pole Platz finden. Für ein relativ dickes Bauelement ist es zweckmässig, die Kurzschlusskreise an beiden Polen 16 und 17 anzuordnen. Am universellsten sind radialsymmetrische Felder, die durch die Verwendung von zylinderförmigen Polen mit symmetrisch eingebauten Kurzschlusskreisen, die längs eines Begrenzungskreises dieser Pole angeordnet sind, (angenähert) erzeugt wer5

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den können. Diese Felder können in den Spalten von C- und andersförmigen Elektromagneten erzeugt werden.

Für den Fall, dass den geschlossenen Kreisen eine Konfiguration gegeben ist, die der des durch das Magnetfeld im asymmetrischen Bauelement induzierten Stromkreises ähnlich ist, kann der Strom von asymmetrischen unmagnetischen stromführenden Bauelementen in erwünschter Richtung transportiert werden, wobei asymmetrische Bauteile im Strom nach der Anordnung des Asymmetriekriteriums gleichzeitig in die Sollstellung geordnet werden.

Erläutern wir das Wesen dieser Variante des Verfahrens am Beispiel eines flachen Bauelements 21 (Fig. 8), das der Form nach einem Rotationskörper nahe ist und zwei asymmetrisch angeordnete Schlitze aufweist.

Das Bauelement 21 wird in ein Magnetfeld zwischen zwei geschlossenen stromführenden Kreisen - Schablonen 22 -angeordnet, die im Magnetfeld befestigt sind. Die Schablonen

22 haben eine F orm, die der des Bauelements 21 ähnlich ist, und sind gleichachsig derart angeordnet, dass sich ihre Schlitze untereinander befinden. In dem magnetischen Wechselfeld, dessen Induktionsvektor B zu den Ebenen der Schablonen 22 und zur Ebene des Bauelements 21 senkrecht gerichtet ist, werden im Bauelement 21 und in den Schablonen 22 Stromkreise i21 und i22 induziert, wobei die Wechselwirkung ihrer Magnetfelder zum Auftreten eines Kräftemoments führt, das das Bauelement 21 dreht. Wenn die Stromkreise i2i und i22 vollkommen zusammenfallen (d.h. die Asymmetriekriterien des B auelements 21 und der Schablonen 22 befinden sich genau untereinander), ist das Drehmoment M gleich Null, und die Lage wird geordnet und stabil.

Wenn die Schablonen 22 jeweils aus mehreren mit Schaltern versehenen Spulen bestehend ausgeführt werden, so kann das wie oben beschrieben geordnete asymmetrische unmagnetische stromführende Bauelement 21 aus dem Wirkungsbereich des Magnetfeldes in erwünschter Richtung herausgeführt werden.

Fig. 9 zeigt in isometrischer Darstellung eine mögliche Ausführungsvariante der Schablonen zum geordneten Verschieben des Bauelements 21, von denen jede aus zwei Spulen

23 und 24 besteht, die miteinander mit Hilfe eines Überbrük-kers 25 starr verbunden sind. Jede der Spulen 23 und 24 ist mit einem Schalter 26 versehen. Die F orm der Spulen 23 und 24 ist derart ausgewählt, dass die durch das Magnetfeld darin induzierten Stromkreise i23 und i24 eine Form aufweisen, die der des Stromkreises, der im Bauelement 21 induziert wird, ähnlich ist. Die Schablonen sind auf einer gemeinsamen Grundplatte 27 befestigt.

Die Einrichtung arbeitet wie folgt. Die Schablonen sind in ihrer Ebene zwischen den Polen eines (z.B. C-formigen, in Fig. 9 nicht dargestellten) Elektromagneten schwingbar angeordnet. Dabei wird der Schwingungsausschlag unter der Bedingung des teilweisen Überdeckens der in den Schablonen und im Bauelement 21 induzierten Stromkreise ausgewählt. Durch solche Schwingungen wird der Vorgang des Ordnens von Bauteilen begünstigt. Es wird ein Magnetfeld angeschlossen, dessen Induktionsvektor B senkrecht zu den Ebenen der Schablonen gerichtet ist. Alle Schalter 26 werden geschlossen, und das Bauelement 21 wird in den Raum zwischen den Schablonen placiert. Dabei wird es nach der Anordnung der Asymmetriekriterien derart geordnet, wie oben beschrieben wurde. Danach werden z.B. die Spulen 23 mit Hilfe der Schalter 26 abgeschaltet. Dabei greift am Bauelement 21 eine in Fig. 9 mit grossem Pfeil bezeichnete Kraft F an,und dasBau-element 21 verschiebt sich in der nach der Anordnung der Asymmetriekriterien geordneten Stellung in Pfeilrichtung, wobei es einer (in Fig. 9 nicht dargestellten) Auffangvorrichtung zugeführt wird.

Bei geschlossenen Spulen 23 und abgeschalteten Spulen 24 wird das Bauelement 21 in einer der in Fig. 9 mit Pfeil bezeichneten entgegengesetzten Richtung aus dem Raum zwischen den Polen ausgestossen.

Fig. 10 zeigt in isometrischer Darstellung eine Einrichtung zum geordneten Verschieben und Feststellen an der Oberfläche von flachen unmagnetischen stromführenden Bauelementen.

Die Einrichtung enthält eine Magnetwechselfeldquelle, die als Solenoid 28 mit einer zum Anschluss an eine (in Fig. 10 nicht dargestellte) Wechselstromquelle bestimmten Wicklung 29 ausgeführt ist. Im Magnetfeld des Solenoids 28 ist eine mehrteilige Platte 30 angeordnet, in deren jedem Teil 31 eine unabhängige Elektrospule 32 mit Anschlussdrähten 33 und 34 angebracht ist. Die Anschlussdrähte 33 der Spulen 32 sind jeweils mit dem Kontakt 35 des Schaltpultes 36 verbunden, während die Anschlussdrähte 34 zusammengeschaltet und geerdet sind. Das Schaltpunkt 36 ist in Form eines Satzes von Kontakten 35 atisgeführt, deren Anzahl und Anordnung mit der Anzahl und Anordnung der Teile 31 der Platte 30 übereinstimmen. Fig. 10 zeigt an der Oberfläche der Platte 31 ein zu ordnendes Bauelement 37, während das Schaltpult 36 zur Erleichterung der Programmeinstellung mit einer Schablone 38 versehen ist, deren Form der des zu ordnenden Bauelements 37 ähnlich ist.

Fig. 11 zeigt vergrössert in isometrischer Darstellung die mehrteilige Platte 30 mit den Spulen 32, das zu ordnende Bauelement 37 ist mit punktierter Linie angedeutet.

Fig. 12 zeigt das Prinzipschaltbild der Spulen 32 und Kontakte 35 des Schaltpultes.

In Fig. 13 ist die Wirkfläche einer mehrteiligen Platte mit dem Umriss des zu ordnenden Bauelements (ausgezogene Linie) und mit den Umrissen der erwünschten Anordnung des Bauelements auf der Platte (punktierte Linie) durch mit arabischen Ziffern numerierte Kästchen dargestellt.

Fig. 13 ist zur Erläuterung des Grundsatzes des geordneten Oberflächenverschiebens eines unmagnetischen stromführenden Bauelements angeführt.

Die Einrichtung (Fig. 10, 11, 12 und 13) arbeitet wie folgt:

Das Bauelement 37 wird auf beliebige bekannte Weise der mehrteiligen Platte 30 zugeführt, worauf die Schablone 38, die die jeweiligen Spulen 32 der mehrteiligen Platte 30 durch Andrücken der Kontakte 35 schliesst, zu dessen Einstellen auf eine gesicherte Lage am geeigneten Platz am Schaltpult 36 angebracht wird. Dabei werden jeweils Stromkreise i15, i16, in, iI7, i22 und i28 in den geschlossenen Spulen 32 (in Fig. 13 mit punktierter Linie umrissen) induziert. Ausserdem wird ein Stromkreis i37 auch im Bauelement induziert; die ungeschlossenen Spulen 32 sind stromlos. Bekanntlich werden die gleichgerichteten Stromkreise angezogen und die ungleichgerichteten - abgestossen, und durch die differentiale Wechselwirkung zwischen den einzelnen Stromkreisen der mehrteiligen Platte 30 und den Teilen des im Bauelement induzierten Stromkreises i37 greift also am Bauelement ein Kräftemoment an, das das Bauelement in die erwünschte Stellung wendet (die Richtung des Momentes ist in Fig. 13 mit grossem Pfeil bezeichnet). BeimZusammenlegen des Systems der in den Spulen 32 induzierten Stromkreise i15, i16, in, i17, i22 und i28 mit dem im Bauelement induzierten Stromkreis i37 wird das am Bauelement 37 angreifende Integralmoment gleich Null, und das Bauelement 37 stellt sich in die erforderliche Lage ein.

Zur Verstärkung der Kraftwirkung, die die zu ordnenden Bauteile erfahren, wird eine in Fig. 14 dargestellte Einrichtung vorgeschlagen, bei der die Magnetfeldquelle in Form eines eiförmigen Elektromagneten 39 mit Wicklung 40 ausgeführt ist, wobei neben der mehrteiligen Hauptplatte 30, die als Polkranz des Elektromagneten 39 ausgebildet ist, eine weitere, ebenfalls mit unabhängigen Spulen versehene mehrteilige Platte 41 an

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seinem zweiten Polkranz angeordnet ist. In diesem Fall schliesst die am Schaltpult 36 befindliche Schablone 38 gleichzeitig sowohl erforderliche obere als auch untere Spulen, wobei die Wirkungsweise der Einrichtung erhaltenbleibt.

Die in Fig. 15 dargestellte Variante der Einrichtung ist zum Feststellen und Verschieben von an Grösse verschiedenen Bauteilen bestimmt und unterscheidet sich von der in Fig. 14 gezeigten Einrichtung dadurch, dass bei ihr die mehrteilige Platte 42 in drei Abschnitte «a», «b» und «c» aufgeteilt ist, die der Reihe nach hintereinander angeordnet sind und sich durch Anzahl und Abmessungen der Teile 31 voneinander unterscheiden. Der Abschnitt «a» mit geringerer Anzahl der Teile ist zum geordneten Verschieben von grossen Bauteilen, der Abschnitt «c» mit grösserer Anzahl der Teile - zum Fein einstellen von kleinen Bauteilen bestimmt. Diese Platte 42 ist zum Wechsel der Abschnitte «a», «b» und «c» am Polkranz des Elektromagneten 39 hin- und hergehend verschiebbar angeordnet.

Fig. 16 zeigt in isometrischer Darstellung einen Abschnitt der einlagigen mehrteiligen Platte, die sich aus den Spulen 32 zusammensetzt, deren halbe Längenmessung dem Radius R eines ringförmigen Bauelements 43 gleich ist. Die Anschlussdrähte jeder Spule 32 sind an die jeweiligen Kontakte 35 des Schaltpultes angeschlossen, die das Schliessen und Unterbrechen des Stromkreises der Spule 32 zum geeigneten Zeitpunkt -gewährleisten. Beim Placieren dieser mehrteiligen Platte mit dem darauf befindlichen Bauelement 43 in ein magnetisches Wechselfeld, dessen Induktionsvektor senkrecht zur Ebene der Platte gerichtet ist, greift am Bauelement 43 eine Kraft F an.

In Fig. 17 ist mit Kurven d der Verlauf der Kraft F beim Verschieben des Bauelements 43 auf der Platte in Richtung der X-Achse dargestellt. Auf der X-Achse ist auch ein Querschnitt durch die mehrteilige Platte und das Bauelement 43, die Fig. 16 zeigt, dargestellt. Mit Fx ist der Mittelwert der elektrodynamischen Kraft, die auf das Bauelement 43 bei dessen Verschieben über die Oberfläche der Platte in Richtung der X-Achse einwirkt, bezeichnet. Aus der Analyse von Fig. 17 ist ersichtlich, dass die Kraft F gleich Null ist, nachdem sich das Bauelement 43 mit der Spule 32 vereinigt hat.

In diesem Fall bedeutet das, dass die Lage des Bauelements 43 erst dann gesteuert werden kann, wenn der Radius des Bauelements die halbe Längenabmessung der Spule 32 überschreitet.

Fig. 18 zeigt in isometrischer Darstellung einen Abschnitt einer weiteren Ausführungsvariante der mehrteiligen Platte, die im Gegensatz zu der obenbeschriebenen zweilagig ausgebildet ist. Die erste Lage setzt sich aus den Spulen 32 zusammen und ist ähnlich wie die in Fig. 16 gezeigte mehrteilige Platte ausgeführt. Die zweite Lage ist ähnlich wie die erste ausgeführt, aus der gleichen Anzahl der Spulen 32 zusammengesetzt, unmittelbar unter der ersten Lage angeordnet, aber in Hinblick darauf in Richtung der X-Achse um die halbe Längenabmessung der Spule 32 verschoben.

In Fig. 19 ist mit Kurven d und e der Verlauf der Kraft F, die am Bauelement 43 bei dessen Verschieben über die Oberfläche einer zweilagigen Platte in Richtung der X-Achse angreift, dargestellt. Auf der X-Achse ist ausserdem ein Querschnitt durch die zweilagige Platte und das Bauelement 43, die Fig. 18 zeigt, dargestellt. Mit Fx_2 ist der Mittelwert der elektrodynamischen Kraft, die auf das Bauelement 43 bei dessen Verschieben auf der Platte in Richtung der X-Achse einwirkt, bezeichnet. Vergleichsweise zeigt Fig. 19 auch den Mittelwert Fj der elektrodynamischen Kraft, die am Bauelement bei dessen Verschieben auf der einlagigen Platte angreift.

Bei der Einwirkung eines magnetischen Wechselfeldes auf die viellagige mehrteilige Platte mit dem Bauelement 43 greift die Kraft F gemäss Fig. 1 beim Schliessen des Stromkreises der Spule 32 der ersten Lage am Bauelement 43 an. Beim Unterbrechen des Stromkreises der Spule 32 der ersten Lage und . beim jeweiligen Schliessen des Stromkreises der Spule 32 der zweiten Lage erfahrt das Bauelement 43 die maximale Kraft-5 Wirkung längs der X-Achse (s. Fig. 19).

Beim nächstfolgenden Öffnen des Stromkreises der Spule 32 der zweiten Lage und beim Schliessen der Spule 32 der ersten Lage erfährt das Bauelement 43, sich längs der X-Achse bewegend, wieder die maximale Kraftwirkung usw. Aus F ig. io 18 und 19 ist ersichtlich, dass sich durch die zweilagige Ausführung der mehrteiligen Platte die Möglichkeit bietet, die wirksame Kontrolle auch jener Bauteile durchzuführen, deren Aussenabmessungen der Umrissfläche der Spulen 32 entsprechen oder kleiner als diese sind, so dass man sagen kann, dass i5 sich das Auflösungsvermögen einer derartigen Einrichtung im Vergleich mit den bekannten Einrichtungen dieser Art ver-grössert hat. Ausserdem bietet sich bei dieser Ausführung der mehrteiligen Platte die Möglichkeit, den Mittelwert der an dem zu steuernden Bauelement angreifenden elektrodyna-20 mischen Kraft F wesentlich zu erhöhen. Wie aus dem Diagramm (Fig. 19) ersichtlich, ist Fj_2 > Fi etwa um 30%.

Durch die dreilagige Ausführung der mehrteiligen Platte bietet sich - unter Berücksichtigung dessen, dass die dritte Lage sich in Hinblick auf die erste und zweite Lage in Rich-25 tung der zweiten Koordinatenachse (Y) um den Wert R verschiebt - die Möglichkeit, das Auflösungsvermögen der Einrichtung der gesamten Ebene der mehrteiligen Platte auf dieselbe Weise zu erhöhen.

Fig. 20 zeigt eine Variante der Einrichtung mit der mehr-3o teiligen Platte, die aus drei Lagen 44,45,46 besteht, die in bezug aufeinander um die Grösse der halben Längenabmessung der Spule, d.h. um R, verschoben sind. Die Lage 45 ist in Richtung der X-Achse und die Lage 46 in Richtung der Y-Achse verschoben. Die Anschlussdrähte der Spulen sind über 35 K abel 47,48,49 mit dem Schaltpult 36 verbunden. Jedes Kabel 47,48,49 ist jeweils mittels Schalter 50, 51,52 an das Schaltpult 36 angeschlossen.

Die dreilagige mehrteilige Platte ist am Pol eines drei-schenkligen Elektromagneten 53 mit einer zum Anschluss an 40 eine (in Fig. 20 nicht dargestellte) Wechselstromquelle bestimmten Erregerwicklung 54 angeordnet.

Die in Fig. 20 gezeigte Einrichtung arbeitet wie folgt.

Das Bauelement 37 wird der Oberfläche der dreilagigen mehrteiligen Platte zugeführt und die Schablone 38 am Schalt-45 pult 36 in eine Stellung gebracht, die der Stellung ähnlich ist, welche das Bauelement 37 auf derPlatte einnimmt.Die Erregerwicklung 54 wird an eine Wechselstromquelle angeschlossen. Die Bedienungsperson verschiebt die Schablone 38 über die Kontaktfläche des Schaltpultes 36 zum Abschnitt der Soll-50 läge des Bauelements. Je nach der B ewegungsrichtung der Schablone 38 schliesst die Bedienungsperson durch abwechselndes Schliessen und Öffnen der Schalter 50 bis 52 eine der Lagen 44,45 oder 46 an die Kontakte 35 des Schaltpultes 36 an, so dass das Öffnen der Spulenkreise der Lagen 44 und 46 55 beim Schliessen der Spulenkreise einer Lage 45 (wie Fig. 20 zeigt) gewährleistet wird.

Um die Spulen sämtlicher Lagen der mehrteiligen Platte dem Steuerungsobjekt - d.h. dem Bauelement - zum Aufrechterhalten der Gleichheit der Kraftwirkung des Bauele-60 ments mit jeder einzelnen Spule in verschiedenen Lagen zu nähern, werden die Spulenwindungen der nachfolgenden Lagen zwischen die Spulenwindungen von allen vorhergehenden Lagen eingeführt. Fig. 21 zeigt in isometrischer Darstellung eine Variante dieser Ausführung der dreilagigen Platte. 65 B ei dieser Ausführungs der Platte wirkt das B auelement 55 unmittelbar mit der Spule 32' der ersten Lage zusammen und entfernt sich von der Spule 32" der zweiten Lage und der Spule 32'" der dritten Lage praktisch um die Stärke des Wiek-

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lungsdrahtes der Spule 32', was etwa 0,2 bis 0,5 mm beträgt. Fig. 21 zeigt ein Schema der gegenseitigen Anordnung von einzelnen Spulen 32', 32", 32'", von denen jede ihren Schalter 35', 35", 35'" besitzt. Ihre Kontakte sind am Schaltpult (in Fig. 21 nicht dargestellt) montiert.

Andere Spulen der mehrteiligen Platte sind ähnlich wie die in Fig. 21 behandelten angeordnet, d.h. die Windungen der Spulen 32" sind in Hinblick auf die der Spulen 32' um die Grösse der halben Längenabmessung nach der X-Achse und die Windungen der Spulen 32'" in Hinblick auf die der Spulen 32' und 32" nach der Y-Achse verschoben.

In Fig. 21 ist der Windungsschritt zur Anschaulichkeit der Darstellung betont vergrössert. In realer Ausführung beträgt 5 seine Grösse zwei Durchmesser des Wicklungsdrahtes.

Der Wickelraum ist mit Ferritmasse gefüllt, wodurch eine einheitliche mehrteilige Platte gebildet ist.

Derartige Einrichtungen erscheinen aussichtsreich beim kontaktlosen Manipulieren der Stellung von Bauteilen, darlo unter auch von über die Curie-Temperatur erwärmten Stahlknüppeln während ihrer Bearbeitung.

5 Blätter Zeichnungen

Claims (11)

624331 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum geordneten Verschieben von unmagnetischen elektrisch leitenden Bauelementen unter dem Einfluss von elektrodynamischen Kräften, die in einem magnetischen Wechselfeld durch das Zusammenwirken sich einander wenigstens teilweise überdeckender Stromkreise, die durch dieses Feld induziert werden, auftreten, dadurch gekennzeichnet,

dass ein magnetisches Wechselfeld erzeugt wird, dessen Induktionsvektor (B) senkrecht zur geordneten Verschieberichtung des Bauelementes verläuft, wobei das Bauelement ( 1) in das Wechselfeld eingeführt und im Bauelement ein Kreisstrom induziert wird, dass im Wechselfeld zumindest ein geschlossener stromleitender Kreis (2) angeordnet wird dessen Ebene senkrecht zum Induktionsvektor (B) des Feldes liegt und dass der geschlossene stromleitende Kreis (2) in bezug auf den geometrischen Mittelpunkt des Bauelementes (1) versetzt ist, wodurch das B auelement ( 1) in der gewünschten Richtung bewegt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei geschlossene stromleitende Kreise (2 und 3) im Feld symmetrisch zueinander und an entgegengesetzten Seiten des Bauelementes (1) angebracht werden.

3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Feld entsprechend der Anzahl der genannten stromleitenden Kreise (2 und 3) zusätzliche Stromkreise (4 und 5) angebracht werden, die mit den erstgenannten Stromkreisen (2,3) identisch und in bezug auf eine Ebene, die durch den geometrischen Mittelpunkt des Bauelements (1) geht und zur Richtung des Induktionsvektors (B) des Feldes parallel ist, gegenüber diesen erstgenannten Stromkreisen symmetrisch sind (Fig. 2).

4. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromkreis als ein Profilstück (22) ausgebildet wird, dessen Form der F orm des Stromkreises (i2i), der durch das Feld im Bauelement (21) induziert wird, ähnlich ist.

5 zeichnet, dass die Windungen der Spulen (32", 32"') der nachfolgenden Lagen durch die Windungen der Spulen (32') von allen vorhergehenden Lagen eingeführt sind.

5. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromkreise (22) in Schaukelbewegungen versetzt werden.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, die eine Vorrichtung zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes enthält, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Wirkungsbereich des Magnetfeldes eine mehrteilige Platte (30) befindet, dass in jedem Teil (31) der Platte eine Spule (32) angeordnet ist, und dass die Einrichtung mit einem Schaltpult (36) versehen ist, das in Form eines Satzes von Kontakten (35) ausgeführt ist, deren Anzahl und Anordnung mit der Anzahl und Anordnung der Teile (31) der Platte (30) übereinstimmt, wobei jede Spule (32) mit ihrem einen Anschlussdraht (33) an den jeweiligen Kontakt (35) des Pultes

(36) angeschlossen und mit ihrem anderen Anschlussdraht (34) geerdet ist.

7. Einrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltpult (36) mit einer Schablone (38) versehen ist, deren Form dem Stromkreis (i37) ähnlich ist, der durch das Magnetfeld in dem zu verschiebenden Bauelement

(37) induziert wird.

8. Einrichtung nach Patentanspruch 6 oder 7, bei der ein C-förmiger Elektromagnet zur Erzeugung des Magnetfeldes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung mit einer zusätzlichen mehrteiligen Platte (41), die der erstgenannten Platte ähnlich ist, versehen ist, wobei die Platten (30 und 41) einander gegenüberliegend an den Polen des Elektromagneten (39) angeordnet sind.

9. Einrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrteilige Platte mehrlagig ausgeführt ist, wobei alle Lagen (44,45,46) einander ähnlich ausgebildet sind, und jede nachfolgende Lage (45) in bezug auf die vorhergehende Lage (44) in Richtung einer der Achsen, die die Verschiebungsebene der Bauelemente (37) bilden, um die halbe Längenabmessung der Spule (32) verschoben ist.

10. Einrichtung nach Patentanspruch 9, dadurch gekenn-

11. Einrichtung nach Patentanspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (32) mittels Schalter (50,51,

io 52) derart mit den Kontakten (35) des Schaltpultes (36) verbunden sind, dass beim Schliessen der Schalter (51) der Spulen (32) der einen Lage (45) die Öffnung der Schalter(50,52) der Spulen (32) von anderen Lagen (44,46) gewährleistet ist.