DE102007025196B4

DE102007025196B4 - Magnetische Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE102007025196B4
Application number: DE102007025196.5A
Authority: DE
Inventors: Benno Sterzinger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-05-30
Filing date: 2007-05-30
Publication date: 2023-06-29
Anticipated expiration: 2027-05-31
Also published as: DE102007025196A1; WO2008145090A1

Abstract

Magnetische Spannvorrichtung für zylindrische oder ring-förmige Werkstücke (08) aus magnetisierbaren Werkstoffen, mit einer um eine Drehachse drehbaren Trägerplatte (01) mit mehreren darauf radial nebeneinander angeordneten, abwechselnd polarisierten Magnetpolen (02), wobei mehrere der in radialer Anordnung abwechselnd polarisierten Magnetpole (02) jeweils einem von mehreren Segmentbereichen (03) zugeordnet und innerhalb der Segmentbereiche (03) gleichmäßig verteilt angeordnet sind, wobei die Segmentbereiche (03) voneinander beabstandet sind und sich zwischen benachbarten Segmentbereichen (03) jeweils ein keilförmiger magnetisch inaktiver Bereich (04) befindet, wobei sich innerhalb dieser magnetisch inaktiven Bereiche (04) Aussparungen (05) zur Aufnahme von Greifarmen (09) befinden und wobei die an einen keilförmigen magnetisch inaktiven Bereich (04) angrenzenden Magnetpole (02) weiter voneinander beabstandet sind als die Magnetpole (02) innerhalb eines Segmentbereichs (03).

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine magnetische Spannvorrichtung insbesondere für zylindrische bzw. ringförmige Werkstücke aus magnetisierbaren Werkstoffen mit einer kreisförmigen Trägerplatte mit in radialer Anordnung abwechselnd polarisierten Magnetpolen.
Magnetische Spannvorrichtungen sind seit langem bekannt und werden zur maschinellen Bearbeitung magnetisierbarer, d.h. ferrometallischer Werkstücke, zur Durchführung von Montagearbeiten oder zum Zwecke anderer Operationen, wie beispielsweise Mess- und Prüfaufgaben, die an Werkstücken durchzuführen sind, eingesetzt. Magnetische Spannvorrichtungen dienen zum Festhalten magnetisierbarer Werkstücke auf einer in einzelne Polstücke unterteilten Platte unter Ausnutzung der durch einen Permanentmagneten oder einen Elektromagneten hervorgerufenen magnetischen Kräfte. Der AT 174515 kann eine Magnetspannvorrichtung mit einem aus einzelnen Magneten und unmagnetischen Zwischenlagen abwechselnd geschichteten Magnetpaket, das durch Spannmittel zusammengehalten wird, entnommen werden. In der DE 41 20 338 C1 ist eine Außenrundschleifmaschine mit einem rotierend angetriebenen Elektromagnetfutter beschrieben.
Zum Spannen von zylindrischen bzw. ringförmigen Werkstücken kommen in der Regel magnetische Spannvorrichtungen in runder Bauweise zum Einsatz. Je nach Anordnung der magnetischen Pole wird dabei in Magnetspannfutter mit Parallelpolteilung und Radialpolteilung unterschieden. Magnetspannfutter mit Radialpolteilung zeichnen sich auch bei großem Durchmesser durch eine hohe Steifigkeit und Stabilität aus. Sie sind daher besonders gut für große und schwere Werkstücke geeignet. Eine radiale Polanordnung hat sich auch im Zusammenhang mit der Verwendung von Polschuhen als günstig erwiesen. Ein derartiges Magnetspannfutter mit radialer Polteilung ist aus der DE 42 00 269 C1 bekannt. Die abwechselnd polarisierten Magnetpole sind gleichmäßig symmetrisch verteilt auf einer Trägerplatte angeordnet.
Den Produktblättern „SAV 244.40“ und „SAV 244.70“ der Firma SAV Spann-Automations- und Normteiletechnik GmbH können Elektro-Rundmagnete entnommen werden, die als magnetische Spannvorrichtungen bei der Schleifbearbeitung bzw. Drehbearbeitung von zylindrischen bzw. ringförmigen Werkstücken einsetzbar sind. Die dort beschriebenen Rundmagnete weisen ebenfalls eine radiale Polteilung auf. Die Magnetpole sind auch bei diesen Lösungen gleichmäßig symmetrisch angeordnet.
Insbesondere bei großen und schweren Werkstücken ist es wünschenswert und oft auch erforderlich, diese Werkstücke mit einer entsprechenden Handhabungseinrichtung in die Bearbeitungsmaschine, Montageeinrichtung bzw. Mess- und Prüfeinrichtung einlegen bzw. aus dieser entnehmen zu können. Durch die gleichmäßige Aufteilung der Magnetpole bei den vorbekannten magnetischen Spannvorrichtungen ist jedoch nicht der erforderliche Platz vorhanden, der ein Untergreifen des Werkstücks beim Be- und Entladen ermöglichen würde.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine magnetische Spannvorrichtung in Radialpolbauweise zur Verfügung zu stellen, die ein Untergreifen des Werkstücks beim Be- und Entladen ermöglicht, gleichzeitig sollen nahezu die gleichen magnetischen Spannkräfte wie bei herkömmlichen magnetischen Spannvorrichtungen erzielt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine magnetische Spannvorrichtung gemäß dem beigefügten Anspruch 1. Die erfindungsgemäße magnetische Spannvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Magnetpole mehreren, vorzugsweise drei gleich großen Segmentbereichen zugeordnet sind, welche vorzugsweise symmetrisch auf der Trägerplatte angeordnet sind, wobei die Segmentbereiche voneinander beabstandet sind und sich dadurch zwischen benachbarten Segmentbereichen jeweils ein magnetisch inaktiver Bereich befindet. Innerhalb dieser magnetisch inaktiven Bereiche befinden sich Aussparungen zur Aufnahme von Greifarmen.
Bei abgewandelten Ausführungsformen können die Pole in mehr oder weniger Segmentbereiche unterteilt sein. Ebenso ist es möglich, die Anzahl der Magnetpole in den Segmentbereichen unterschiedlich zu gestalten.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass durch Anordnung der Magnetpole in drei voneinander beabstandeten Segmentbereichen erstmals eine magnetische Spannvorrichtung geschaffen werden konnte, in welche unter Verwendung umgreifender Hebehilfen Werkstücke eingelegt bzw. entnommen werden können. Die innerhalb der magnetisch inaktiven Bereiche befindlichen Aussparungen gestatten ein formschlüssiges Greifen des Werkstücks zum Be- und Entladen. Auf diese Weise können auch besonders große und schwere Werkstücke problemlos in die magnetische Spannvorrichtung eingelegt bzw. aus dieser entnommen werden.
Bislang ist die Fachwelt davon ausgegangen, dass bei magnetischen Spannvorrichtung eine gleichmäßige Aufteilung der Magnetpole vorgenommen werden muss, um dadurch ausreichende magnetische Spannkräfte erzeugen zu können. Abweichend davon wurde jedoch herausgefunden, dass auch bei der erfindungsgemäß vorgenommenen Anordnung der Magnetpole und der daraus resultierenden magnetisch inaktiven Bereiche annähemd die gleichen magnetischen Spannkräfte wie bei herkömmlichen magnetischen Spannvorrichtungen mit gleichmäßig, über die gesamte Trägerplatte verteilt angeordneten Magnetpolen erreicht werden können. Vorzugsweise nehmen die magnetisch inaktiven Bereiche eine kleine Fläche, bezogen auf die Gesamtfläche der Trägerplatte ein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind in die Trägerfläche T-Nuten zur Aufnahme von Polschuhen eingebracht. Auf diese Weise lassen sich Polschuhe besonders einfach integrieren.
Von Vorteil ist es, wenn die das Spannen bewirkende Magnetkraft einstellbar ist. Dabei hat sich die Verwendung eines Steuergeräts zum Einstellen der Magnetkraft als besonders zweckmäßig erwiesen. Die magnetische Spannvorrichtung weist in diesem Fall einen entsprechenden Anschluss für ein derartiges Steuergerät auf. Mittels Steuergerät kann die Magnetkraft an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden, d. h. beispielsweise bei kleineren und damit auch zumeist leichteren Werkstücken kann eine entsprechend niedrigere Magnetkraft eingestellt werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Magnetkraft über Elektromagnete erzeugt werden. Alternativ ist auch eine Erzeugung der Magnetkraft über Permanentmagnete möglich. Im Zusammenhang mit der Verwendung von Permanentmagneten hat sich der Einsatz von Neodym-Magneten als besonders günstig erwiesen. Neodym-Magnete zeichnen sich durch eine hohe und dauerhafte magnetische Spannkraft aus und sind daher zum Spannen großer und schwerer Werkstücke sehr gut geeignet.
Um die Oberfläche der Werkstücke beim Spannen zu schonen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die dem Werkstück zugewandten Segmentflächen mit einem oberflächenschonenden Belag versehen sind.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen die Segmentflächen Zentrierrillen zum Positionieren von Werkstücken auf. Durch die Zentrierrillen wird ein exaktes Ausrichten des zu bearbeitenden Werkstücks ermöglicht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Spannvorrichtung eine mittig angeordnete Durchgangsbohrung. Über diese Durchgangsbohrung kann beispielsweise eine Kühlmittelzufuhr erfolgen. Bei elektromagnetischen Spannvorrichtungen fließt während des Betriebs der Spannvorrichtung Strom. Sie wird dadurch aufgeheizt. Aufgrund einer durch die Erwärmung verursachten Dehnung der Spannvorrichtung kann es zu unerwünschten Bewegungen der fest zu spannenden Werkstücke kommen. Daher ist zumeist eine entsprechende Kühlung der Spannvorrichtung erforderlich. Über die Durchgangsbohrung kann die Spannvorrichtung auch mit einer Zentriervorrichtung zum exakten Positionieren der Spannvorrichtung verbunden werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Spannvorrichtung zur Aufnahme auf einen Flansch ausgebildet ist. Alternativ kann die Spannvorrichtung jedoch auch in einem Drehfutter eingespannt werden.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße magnetische Spannvorrichtung in einer Ansicht von oben;
2 die erfindungsgemäße magnetische Spannvorrichtung mit einem darauf gespannten Werkstück und das Werkstück untergreifenden Greifarmen in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht.

1 zeigt eine erfindungsgemäße magnetische Spannvorrichtung in einer Ansicht von oben. Die erfindungsgemäße magnetische Spannvorrichtung dient insbesondere zum Spannen zylindrischer bzw. ringförmiger Werkstücke aus magnetisierbaren bzw. magnetisch leitfähigen Werkstoffen. Sie umfasst eine kreisförmige Trägerplatte 01 mit radialer Anordnung abwechselnd polarisierter Magnetpole 02. Die Magnetpole 02 sind drei gleich großen Segmentbereichen 03 zugeordnet. Innerhalb dieser Segmentbereiche 03 sind die Magnetpole 02 gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Segmentbereiche 03 sind voneinander beabstandet. Durch diese Beabstandung entstehen zwischen jeweils zwei benachbarten Segmentbereichen 03 magnetisch inaktive Bereiche 04, die vorzugsweise keilförmig gestaltet sind. Innerhalb dieser magnetisch inaktiven Bereiche 04 befinden sich Aussparungen 05. Die Aussparungen 05 können jeweils den gesamten magnetisch inaktiven Bereich 04 umfassen. In jedem Fall müssen sie jedoch eine solche Größe aufweisen, dass sie die Greifarme einer Handhabungseinrichtung aufnehmen können. Die Trägerplatte 01 ist im Übrigen mit T-Nuten 06 zur Aufnahme von Polschuhen versehen.
Die das Spannen der Werkstücke bewirkende Magnetkraft kann über Elektromagnete bzw. Permanentmagnete erzeugt werden. Bei Permanentmagneten hat sich die Verwendung von Neodym-Magneten als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Magnetkraft kann an die jeweiligen Erfordernisse, d. h. Größe und Gewicht des zu spannenden Werkstücks, angepasst werden. Hierzu ist die magnetische Spannvorrichtung mit einem entsprechenden Steuergerät (nicht dargestellt) verbunden.
Die dem Werkstück zugewandten Segmentflächen sind mit einem oberflächenschonenden Belag versehen, der eine Beschädigung der Werkstücke beim Spannen verhindem soll. Die Segmentflächen können Zentrierrillen (nicht dargestellt) aufweisen, welche ein exaktes Positionieren der Werkstücke auf der Spannvorrichtung erleichtern. Die Trägerplatte 01 besitzt eine mittig angeordnete Durchgangsbohrung 07. Über diese Durchgangsbohrung kann eine Kühlmittelzufuhr erfolgen, um auf einfache Art und Weise eine Kühlung der sich während des Betriebs erwärmenden Spannvorrichtung zu erreichen. Mittels der Durchgangsbohrung 07 kann außerdem noch eine Verbindung zu einer Zentriervorrichtung (nicht dargestellt) hergestellt werden, welche dem Ausrichten der Spannvorrichtung dient. Die Spannvorrichtung kann entweder mit einem Flansch verbunden oder in ein Drehfutter eingespannt werden.
2 zeigt die erfindungsgemäße magnetische Spannvorrichtung mit einem darauf gespannten Werkstück und das Werkstück untergreifenden Greifarmen in einer geschnittenen Seitenansicht. Die erfindungsgemäße magnetische Spannvorrichtung dient im dargestellten Fall zur Halterung eines ringförmigen Werkstücks 08. Es ist der Zeitpunkt dargestellt, bei dem das ringförmige Werkstück 08 zum Be- bzw. Entladen von Greifarmen 09 einer Handhabungseinrichtung 10 umgriffen ist. Die Greifarme 09 sind hierzu durch Aussparungen 05, welche sich innerhalb magnetisch inaktiver Bereiche 04 befinden, hindurchgeführt. Das Werkstück 08 wird von den Greifarmen 09 unterhalb seiner Auflagefläche bzw. der Spannfläche formschlüssig gegriffen. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das Werkstück 09 von der Handhabungseinrichtung 10 sicher erfasst werden kann und somit auch gro-ße und schwere Werkstücke problemlos der magnetischen Spannvorrichtung zugeführt bzw. aus ihr entnommen werden können.
Bezugszeichenliste

01: Trägerplatte
02: Magnetpole
03: Segmentbereiche
04: inaktive Bereiche
05: Aussparungen
06: T-Nuten
07: Durchgangsbohrung
08: Werkstück
09: Greifarme
10: Handhabungseinrichtung

Claims

Magnetische Spannvorrichtung für zylindrische oder ring-förmige Werkstücke (08) aus magnetisierbaren Werkstoffen, mit einer um eine Drehachse drehbaren Trägerplatte (01) mit mehreren darauf radial nebeneinander angeordneten, abwechselnd polarisierten Magnetpolen (02), wobei mehrere der in radialer Anordnung abwechselnd polarisierten Magnetpole (02) jeweils einem von mehreren Segmentbereichen (03) zugeordnet und innerhalb der Segmentbereiche (03) gleichmäßig verteilt angeordnet sind, wobei die Segmentbereiche (03) voneinander beabstandet sind und sich zwischen benachbarten Segmentbereichen (03) jeweils ein keilförmiger magnetisch inaktiver Bereich (04) befindet, wobei sich innerhalb dieser magnetisch inaktiven Bereiche (04) Aussparungen (05) zur Aufnahme von Greifarmen (09) befinden und wobei die an einen keilförmigen magnetisch inaktiven Bereich (04) angrenzenden Magnetpole (02) weiter voneinander beabstandet sind als die Magnetpole (02) innerhalb eines Segmentbereichs (03).
Magnetische Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (01) kreisförmig ist und dass die Magnetpole (02) drei gleich großen Segmentbereichen (03) zugeordnet sind, welche symmetrisch auf der Trägerplatte (01) angeordnet sind.
Magnetische Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Segmentbereich (03) dieselbe Anzahl von Magnetpolen (02) zugeordnet ist.
Magnetische Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisch inaktiven Bereiche (04) einen Flächenanteil kleiner als ein Viertel der Gesamtfläche der Trägerplatte (01) einnehmen.
Magnetische Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Trägerplatte (01) T-Nuten (06) zur Aufnahme von Polschuhen eingebracht sind.
Magnetische Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetpole (02) durch Elektromagnete gebildet sind und dass die magnetische Spannvorrichtung mit einem Steuergerät verbunden ist, wobei mittels Steuergerät die Magnetkraft einstellbar ist.
Magnetische Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetkraft über Permanentmagnete erzeugt wird.
Magnetische Spannvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete Neodym-Magnete sind.
Magnetische Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentbereiche (03) dem Werkstück (08) zugewandte Segmentflächen aufweisen, wobei die Segmentflächen Zentrierrillen zum Positionieren des Werkstücks (08) aufweisen.
Magnetische Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine mittig angeordnete Durchgangsbohrung (07) aufweist.
Magnetische Spannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass über die Durchgangsbohrung (07) eine Kühlmittelzufuhr erfolgt.
Magnetische Spannvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie über die Durchgangsbohrung (07) mit einer Zentriervorrichtung verbindbar ist.
Magnetische Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Aufnahme auf einen Flansch ausgebildet ist.
Drehfutter, in welches eine magnetische Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 eingespannt ist.