CS238542B1

CS238542B1 - Electromagnetic head with round clamping plate

Info

Publication number: CS238542B1
Application number: CS841548A
Authority: CS
Inventors: Josef Balasik; Jaromir Snizek; Milos Skocovsky; Miroslav Malec; Zdenek Machacek
Original assignee: Josef Balasik; Jaromir Snizek; Milos Skocovsky; Miroslav Malec; Zdenek Machacek
Priority date: 1984-03-05
Filing date: 1984-03-05
Publication date: 1985-11-13
Also published as: CS154884A1

Abstract

Elektromagnetická upínací hlava podle vynálezu je určena bua k orýsování nebo k obrábění obrobků. Hlava sestává z nepohyblivé základní desky z magnetického materiálu, s kruhovým otvorem pro otočné jádro elektromagnetu a s vnějším pláštěm. Na volném čele jádra je uchycena kruhová upínací deska vložená do pláště základní desky, složená s dosedací části tvořící jeden pól a z lícní části tvořící druhý pél. Obě části jsou z magneticky vodivého materiálu a jsou vzájemně odděleny nemagnetickou vrstvou. Obrobek je upnut na lícní desce buá přímo nebo prostřednictvím nástavce. Použití hlavy je zvláší výhodné v oblasti výroby valivých ložisek.The electromagnetic clamping head according to the invention is intended for either scribing or machining workpieces. The head consists of a fixed base plate made of magnetic material, with a circular opening for the rotating core of the electromagnet and with an outer casing. A circular clamping plate inserted into the casing of the base plate is attached to the free end of the core, composed of a contact part forming one pole and a face part forming the other pole. Both parts are made of magnetically conductive material and are separated from each other by a non-magnetic layer. The workpiece is clamped on the face plate either directly or via an extension. The use of the head is particularly advantageous in the field of rolling bearing production.

Description

(54)(54)

Elektromagnetická hlava s kruhovou upínací deskouElectromagnetic head with round clamping plate

Elektromagnetická upínací hlava podle vynálezu je určena bua k orýsování nebo k obrábění obrobků. Hlava sestává z nepohyblivé základní desky z magnetického materiálu, s kruhovým otvorem pro otočné jádro elektromagnetu a s vnějším pláštěm. Na volném čele jádra je uchycena kruhová upínací deska vložená do pláště základní desky, složená s dosedací části tvořící jeden pól a z lícní části tvořící druhý pél. Obě části jsou z magneticky vodivého materiálu a jsou vzájemně odděleny nemagnetickou vrstvou.The electromagnetic clamping head according to the invention is intended either for scribing or for machining workpieces. The head consists of a stationary base plate of magnetic material, with a circular hole for the rotating core of the electromagnet and an outer shell. On the free face of the core there is attached a circular clamping plate inserted into the housing of the base plate, composed of a bearing part forming one pole and a face forming the other pol. Both parts are made of a magnetically conductive material and are separated from each other by a non-magnetic layer.

Obrobek je upnut na lícní desce buá přímo nebo prostřednictvím nástavce. Použití hlavy je zvláší výhodné v oblasti výroby valivých ložisek.The workpiece is clamped on the faceplate either directly or via the attachment. The use of the head is particularly advantageous in the field of rolling bearing production.

238 542238 542

Vynález se týká elektromagnetické hlavy sloužící k upínání obrobků při jejich orýsování nebo při jejich obrábění broušením, případně i jiným dokončování» a podobně.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an electromagnetic head for clamping workpieces during scribing or machining by grinding or other finishing and the like.

Doposud používané elektromagnetické hlavy pozůstávají ze základního tělesa s vystouplými jádry, kolem nichž jsou navinuty cívky a z příložné pólové desky. Elektrický proud je přiváděn k cívkám isolovanými vodiči procházejícími obvykle otvorem v pracovním vřetenu, na němž jsou hlavy upevněny. Přitom je použito zvláštního kolektoru s kontakty, umístěného na konci vřeteníku. Utěsnění vodičů vůči chladicí kapalině je značně obtížné a proto dochází často ke zkratům a zničení takovéhoto uspořádání elektromagnetických hlav. U jiného provedení elektromagnetických hlavfurčených zejména pro ložiskové závody, se používá neotočné cívky, v níž se otáčí elektromagnetické jádro, na které dosedá obvykle obráběný obrobek, například ložiskový kroužek ustavený ještě v kluzných opěrkách. Obrobek je přitahován k elektromagnetickému jádru silou vyvíjenou magnetickým polem, jehož silokřivky se uzavírají okolní atmosférou. Toto provedení je sice jednoduché, avšak při vznikání značného rozptylu elektromagnetického pole se silokřivky šíří do okolí a vyvozují nežádoucí přídavné síly. Kromě toho je zapotřebí zvýšený elektrický příkon, vzniká značný ohřev vřeteníku a jeho tepelné dilatace.The electromagnetic heads used hitherto consist of a base body with protruding cores, around which the coils are wound and a pole plate. Electrical current is supplied to the coils by insulated conductors, usually passing through an opening in the working spindle to which the heads are fixed. A separate collector with contacts is provided at the end of the headstock. Sealing the conductors against the coolant is very difficult and therefore short-circuiting and destroying such an arrangement of electromagnetic heads often occur. In another embodiment of electromagnetic heads especially designed for bearing plants, a non-rotating coil is used in which the electromagnetic core is rotated on which a workpiece to be machined, for example, a bearing ring still mounted in the sliding supports, rotates. The workpiece is attracted to the electromagnetic core by the force exerted by the magnetic field, its field lines being closed by the surrounding atmosphere. Although this embodiment is simple, however, when considerable electromagnetic field scattering occurs, the field lines propagate to the surroundings and impose undesirable additional forces. In addition, increased electrical input is required, and the headstock heats up and heat dilatates.

**

Uniku silokřivek do okolního prostoru se u dalšího provedení elektromagnetických hlav čelí tím, že se při použití stojící cívky přivádějí silokřivky přes dvě poměrně úzké vzduchové mezery do otočně uspořádaného pólového nástavce, z něhož pronikají do obrobku, v němž se uzavírají. Z hlediska energetického a tepelného je toto provedení výhodné, nevýhodou však je potřebaIn another embodiment of the electromagnetic heads, the field lines are prevented from escaping the field lines by using the field coils to feed the field lines through two relatively narrow air gaps into a rotatably arranged pole piece from which they penetrate into the workpiece in which they close. This embodiment is advantageous in terms of energy and heat, but the disadvantage is the need

238 842 typového pólového nástavce nepoužitelného pro větší rozsah roz,měrů obrobků. Používané hlavy s trvalými magnety jsou vzdor své jednoduchosti nevýhodné vzhledem k obtížnému a zdlouhavému upínání a uvolňování obrobků, které vyžaduje ruční pootáčení vřetenem podobně jako u univerzálních sklíčidel soustruhů. Regulace upínací sí ly je nesnadná a výměna obrobků u strojů s automatickou výměnou je obtížná.238 842 type pole piece not usable for a larger range of workpiece dimensions. Despite their simplicity, the permanent magnet heads used are disadvantageous due to the difficult and lengthy clamping and releasing of the workpieces, which requires manual turning of the spindle similarly to the universal lathe chucks. Clamping force control is difficult and workpiece replacement on automatic changeover machines is difficult.

Uváděné nevýhody' odstraňuje ve značné míře provedení elektromagnetické hlavy podle vynálezu. Hlava pozůstává z nepohyblivé základní desky z magneticky vodivého materiálu, opatřené uprostřed kruhovým otvorem pro otočné jádro elektromagnetu, upevněné na příklad na pracovním vřetenu obráběcího stroje a z vnějšího pláště, do něhož přechází základní deska, k níž přiléhá neotočná cívka sevřená nemagnetickým krytem. Podstata vynálezu je v tom, že na volném čele otočného jádra je soustředně uchycena kruhová upínací deska zasahující s vůlí do vnějšího pláště. Upínací deska sestává jednak z dosedací části tvořící jeden pól, jednak z lícní Části tvořící opačný pól. Obě části z magneticky vodivého materiálu jsou od sebe odděleny vrstvou z magneticky nevodivého materiálu. Lícní část přecházející svým obvodem do nákružku obepínajícího po celé šířce upínací desku je opatřena výřezy s výhodou ve tvaru kruhových výsečí, zasahujícími od střed ního čepu z magneticky nevodivého materiálu k nákružku. Dosedací část je opatřena výstupky tvarově shodnými s výřezy lícní části, do nichž tyto výstupky zasahují v jedné lícní rovině s vůlí vytvářející distanční mezery pro vložky z nemagnetického materiálu. Další podstata vynálezu spořívá v tom, že dosedací část a lícní část upínací desky jsou spolu s nemagnetickou vrstvou spojeny v jeden celek.The aforementioned disadvantages are largely eliminated by the embodiment of the electromagnetic head according to the invention. The head consists of a stationary base plate of magnetically conductive material, provided in the center with a circular bore for a rotating electromagnet core, mounted, for example, on a working spindle of a machine tool, and an outer casing into which the base plate adjoins a non-rotatable coil. The essence of the invention is that the free face of the rotatable core is concentrically mounted with a circular clamping plate engaging with play in the outer shell. The clamping plate consists, on the one hand, of a bearing part forming one pole and, on the other hand, of a face part forming the opposite pole. Both parts of the magnetically conductive material are separated from each other by a layer of magnetically non-conductive material. The face portion extending circumferentially into a collar extending over the entire width of the clamping plate is provided with cut-outs preferably in the form of circular sectors extending from a central pin of magnetically non-conductive material to the collar. The seating part is provided with protrusions identical in shape to the cut-outs of the face part, into which the protrusions extend in one face plane with a clearance forming spacing gaps for inserts of non-magnetic material. Another object of the invention is that the bearing part and the face part of the clamping plate are joined together with the non-magnetic layer.

Elektromagnetická hlava podle vynálezu je oproti dosavadním provedením těchto hlav výhodná především tím, že odpadá kolektor s kontakty pro přívod proudu, přičemž je provozně spolehlivá vzhledem k dokonalému utěsnění neotočné cívky proti vnikání chladicí kapaliny. Hmotnost pohybujících se částí hlavy je ρ'σg)ěrně malá a lze je snadno vyvážit. Ve srovnání s typovými pó- 3 238 542 lovými nástavci, používanými zejména v ložiskové výrobě, je použití hlavy podle vynálezu universální pro celý rozsah daného obráběcího stroje. Na kruhové upínací desce je možné upínat součásti buó přímo nebo prostřednictvím kluzných opěrek a jednoduchých magnetických unašečů ve tvaru nemagnetických kotoučů se zalisovánými kolíky z oceli alespoň na funkčních plochách zakalenými.The electromagnetic head according to the invention is advantageous in comparison with the previous embodiments of these heads in that the collector with current supply contacts is eliminated and is operationally reliable due to the perfect sealing of the non-rotating coil against the ingress of coolant. The weight of the moving parts of the head is fairly small and can be easily balanced. Compared to the standard 3 238 542 pole extensions used mainly in bearing production, the use of the head according to the invention is universal for the entire range of the machine tool. On the circular clamping plate it is possible to clamp the components either directly or by means of sliding supports and simple magnetic carriers in the form of non-magnetic disks with pressed-in steel pins at least on the functional surfaces hardened.

K osazení jednoho stroje pro celý rozsah obráběných částí je sice zapotřebí větší počet typových unašečů,avšak jejich výroba je podstatně jednodušší oproti výrobě pólových nástavců při značném zvýšení jejich životnosti. V porovnání s upínacími hlavami, u nichž je použito permanJVních magnetů, je další výhodou snadná regulace prítažné síly změnou elektrického napětí a dále jednoduché upínání a odepínání obrobků. Proto je zvláší výhodné její uplatnění u obráběcích strojů s automatickou výměnou obrobků.Although a larger number of type carriers is required to fit a single machine for the entire range of machined parts, their manufacture is considerably simpler than that of making pole pieces while significantly increasing their service life. Compared to clamping heads where permanent magnets are used, another advantage is the easy control of the contact force by changing the voltage, as well as the simple clamping and unclamping of the workpieces. Therefore, it is particularly advantageous for machine tools with automatic workpiece change.

Na výkresech je zjednodušeně znázorněno provedení elektromagnetické hlavy podle vynálezu. Na obr. 1 je osový řez hlavou, na obr. 2 je pohled na lícní plochu této hlavy, na obr. 3 je rovněž osový řez hlavou jiného provedení a na obr. 4 je pohled na lícní plochu této hlavy.An embodiment of an electromagnetic head according to the invention is shown in simplified form in the drawings. Fig. 1 is an axial section of the head; Fig. 2 is a view of the face of the head; Fig. 3 is an axial section of the head of another embodiment; and Fig. 4 is a view of the face of the head.

Elektromagnetická hlava na obr. 1 a 2 pozůstává z nepohyblivé základní desky 2, upevněné například na čele nezakresleného pracovního vřeteníku obráběcího stroje. Kruhovým otvorem v této základní desce 2 prochází s vůlí otočné jádro 2 upevněné soustředně na pracovním vřetenu 2 obráběcího stroje. Základní deska 2 tvoří celek s vnějším pláštěm 2_ obklopujícím nepohyblivou cívku 2 spolu s ochranným krytem _6 z nemagnetického materiálu. Ochranný kryt 6_ dotlačuje cívku 2 základní desce 2 P°“ mocí šroubů 2· Otočné jádro 2 j^e opatřeno středícím nákružkem 8, do něhož zapadá zalícované vybrání kruhové upínací desky 2 připevněné k otočnému jádru 2 dalšími šrouby 10 a zasahující s vůlí do vnějšího pláště 2· Kruhová upínací deska 2 sestává jednak z dosedací části 11 tvořící jeden pól J, jednak z lícní části 12 tvořící druhý pól S. Obě části 21» 12 jsou z magneticky vodivého materiálu a jsou vzájemně odděleny vrstvou 13 zhotovenou z nemagnetického materiálu. Lícní část 12 přechází na obvo-The electromagnetic head in FIGS. 1 and 2 consists of a stationary base plate 2, mounted, for example, on the face of a non-illustrated headstock of a machine tool. A rotating core 2 mounted concentrically on the working spindle 2 of the machine tool 2 passes through a circular opening in this base plate 2. The base plate 2 is integral with the outer shell 2 surrounding the stationary coil 2 together with a protective cover 6 of non-magnetic material. Protective cover 6_ pushes the coil 2 of the base plate 2 P ° 'by means of screws 2 · rotatable plug 2 j ^e a centering collar 8 into which fits Parallel recesses circular clamping plate 2 secured to the rotary core 2 additional screws 10 and engages with play to the outer casing The annular clamping plate 2 consists, on the one hand, of the abutment portion 11 forming one pole J, and on the other, the face portion 12 forming the other pole S. The two portions 21, 12 are of magnetically conductive material and separated from each other by a layer 13 made of nonmagnetic material. The face portion 12 passes to the perimeter

238 542 du do nákružku 14 obepínajícího v celé šířce upínací desku 2 po jejím obvodě. Tato lícní část 12 je opatřena výřezy 22, do nichž zasahují tvarově shodné výstupky 17 dosedací Části 11. Mezi výstupky 17 a výřezy 15 je ponechána distó^ní mezera vyplněná vložkami 16 z nemagnetického materiálu. V ose souměrnosti je v upínací desce 2 umístěn čep 18 z nemagnetického materiálu opatřený závitovým otvorem k demontáži upínací desky 2 ^{a k} případnému upevnění nemagnetického nástavce 20 pro upínaný obrobek 23. v tomto případě vnější kroužek valivého ložiska. Na obvodu upínací desky 2 je nasazen kroužek 1 9, vytvářející labyrintové těsnění, které slouží k bdstřikování chladící kapaliny. K utěsnění upínací desky 2 ^a P^r° docílení co největší tuhosti a kompaktnosti mohou být obě části 21» IžL spolu s vrstvou 13 spojeny v celek, na příklad spájením nebo slepením, po němž jsou dodatečně opracovány. Magnetický nástavec 20, nakreslený v částečném průřezu, sestává z nemagnetického kotouče 21 ^{a ze} zalisovaných ocelovýcii kolíků 22 uspořádaných kruhovitě tak, aby nepřesahovaly pres distanční mezeru s nemagnetickými vložkami 16. Obrobek 23 je upnut na nástavci 20 a veden v nezakreslených kluzných opěrkách nebo je upnut přímo na upínací desce 2·'238 542 du into the collar 14 surrounding the entire width of the clamping plate 2 along its circumference. This face portion 12 is provided with cut-outs 22 into which the shape-like projections 17 of the abutment portion 11 project. Along the axis of symmetry, a pin 18 of non-magnetic material is provided in the clamping plate 2 with a threaded hole for removing the clamping plate 2 ^and possibly fixing the non-magnetic extension 20 for the workpiece 23 to be clamped, in this case the outer ring of the rolling bearing. A ring 19 is provided on the periphery of the clamping plate 2, forming a labyrinth seal which serves to inject the coolant. To seal the clamping plates 2 ^and P ^R o achieve maximum rigidity and compactness, the two parts 21 »IZL with the layer 13 are connected in the unit, for example, soldering or gluing, after which they are subsequently machined. The magnetic extension 20, drawn in partial cross-section, consists of a non-magnetic disc 21 ^and pressed-in steel pins 22 arranged circularly so that they do not extend beyond the spacer gap with the non-magnetic inserts 16. The workpiece 23 is clamped on the extension 20 and directly on clamping plate 2 · '

Elektromagnetická hlava na obr. 3 a 4 pozůstává rovněž z upínací desky 2 tvořené dvěma částmi. Dosedací část 11 priléliá na volné čelo jádra 2 ^a tvoři jeden pól J. Lícní část 12 oddělená od prostoru cívky 2 vrstvou 13 z nemagnetického materiálu tvoři druhý pól S. Obě části 22, 12 jsou vzájemně odděleny mezerami vyplněnými vložkami 16 z magneticky nevodivého materiálu, které v tomto případě sahají až na obvod dosedací části 21 upínací desky 2·The electromagnetic head in FIGS. 3 and 4 also consists of a two-part clamping plate. The seat portion 11 adheres to the free face of the core 2 ^and forms one pole J. The face portion 12 separated from the coil space by a layer 13 of non-magnetic material forms the second pole S. The two parts 22, 12 are separated from each other by gaps filled with which in this case extend to the circumference of the seating portion 21 of the clamping plate 2;

Po přívodu elektrického proudu do cívky 2 ^se vytvoří elektromagnetické pole, jehož silokrivky vytvářející oba póly S, J procházejí otočným jádrem 2 přes vzduchovou mezeru. Odtud přecházejí do základní desky 2 ^a vnějšího pláště 2 ^a přes druhou vzduchovou mezeru do nákružku kruhové upínací desky _2· Z ní pak do lícní části 12. kde přecházejí do obrobku 23Upon supply of electric current to the coil 2 ^{, an} electromagnetic field ^is created, the lines of which form both poles S, J pass through the rotating core 2 through the air gap. From there they pass into the base plate 2 ^{and the} outer casing 2 ^and through the second air gap into the collar of the circular clamping plate 2, from there to the face portion 12 where they pass into the workpiece 23.

- 5 238 542 bu3 přímo nebo přes kolíky 22 magnetického nástavce 20 a z nich pak do výstupků 17 dosedací části 11 upínací desky 2 představur jící opačný pól J. Z výstupků 17 postupují silokřivky zpět do otočného jádra kde se uzavírají. Přerušením elektrického proudu zaniká elektromagnetické pole a obrobek 23 se uvolňuje.5 238 542 either directly or through pins 22 of the magnetic extension 20 and from there to the projections 17 of the abutment portion 11 of the clamping plate 2 representing the opposite pole J. From the projections 17 the lines of force advance back into the rotating core where they close. By interrupting the electric current, the electromagnetic field disappears and the workpiece 23 is released.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

238 542

An electromagnetic head with a circular clamping plate, consisting of a stationary base plate of magnetically conductive material, provided with a central bore for a rotating electromagnet core, mounted, for example, on a working spindle of a machine tool and an outer casing into which the base plate adjoins a non-rotatable coil clamped by a non-magnetic housing, characterized in that a circular clamping plate 09) is provided concentrically on the free face of the rotary core (3), engaging with play in the outer casing (2) and consisting of a bearing part (11) forming one pole (J) , on the one hand, from the face part (12) forming the opposite pole (S), the two parts (11, 12) of the magnetically conductive material being separated from each other by a layer (13) of magnetically nonconductive material and the face part (12) 14) surrounding the whole width of the clamping plate (9) is provided with a clamping plate (9) The cutout (15), preferably in the form of circular sectors, extending from the central pin (18) of magnetically non-conductive material to the collar (14), while the abutment portion (11) is provided with protrusions (17) identical to the cutouts (15). the cheek portions (12) into which the protrusions (17) engage in one cheek plane with play forming spacing gaps for the inserts (16) of non-magnetic material.

Electromagnetic head according to claim 1, characterized in that the bearing part (11) and the face part (12) of the clamping plate (9) are joined together with the non-magnetic layer (13).