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Die Erfindung betrifft eine Magnetisierungseinrichtung mit zumindest einem von magnetischen Feldlinien ganz oder teilweise durchsetzbaren Magnetisierungsraum, der einen Eintritts- und einen Austrittsspalt für zu magnetisierende Baueinheiten aufweist, und der mit einer Einrichtung zur Flußkonzentration zur Erhöhung der magnetischen Feldstärke im Magnetisierungsraum versehen ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Magnetisierungsverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
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Es ist bekannt, Bauteile, wie etwa massivmetallische oder elektronische Bauteile, Hochenergiemagnete oder ähnliches, dadurch zu magnetisieren, daß sie einem hinreichend starken äußeren Magnetfeld ausgesetzt werden, so daß sich die Elementarmagnete in dem jeweiligen Bauteil ausrichten können.
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Die
DE 102 27 340 B4 zeigt dabei eine Magnetisierungseinrichtung, die innerhalb einer geschlossenen Kontur von Magnetisierungskörpern einen Eintrittsspalt und einen gegenüber gelegenen Austrittsspalt für die Bauteile aufweist. Dadurch wird es erforderlich, in der Magnetisierungseinrichtung eine Übergabe der jeweiligen Bauteile von einer zuführenden Einrichtung zu einer gegenüber eingreifenden, entnehmenden Einrichtung durchzuführen. Eine derartige Übergabe ist konstruktiv aufwendig und erfordert im industriellen Dauereinsatz eine hohe Genauigkeit, um das Bauteil maßgerecht von der entnehmenden Einrichtung greifen zu können. Insbesondere ist auch ein hoher Kraftaufwand erforderlich, um die dann magnetisierten Bauteile aus der Magnetisierungseinrichtung herauszubefördern.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, auch unter industriellen Serienbedingungen eine preisgünstige und möglichst einfache Magnetisierung von Bauteilen zu ermöglichen, wobei dennoch starke magnetische Feldstärken im Magnetisierungsraum realisierbar sind.
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Die Erfindung löst dieses Problem durch eine Magnetisierungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen und Merkmale der Erfindung wird auf die abhängigen Ansprüche 2 bis 11 und 13 bis 14 verwiesen.
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Mit der Erfindung ist eine Übergabe des Bauteils zwischen Eintritt in die und Austritt aus der Magnetisierungseinrichtung entbehrlich. Vielmehr kann dadurch, daß der Eintritts- und der Austrittsspalt über einen durchgehenden Eingriffskanal miteinander verbunden sind, eine durchgehende Transporteinrichtung durch den Eingriffskanal in den Magnetisierungsraum eingebracht sein (wie zum Beispiel ein Arbeitstrum eines geschlossenen Förderbandes) oder im laufenden Betrieb den Eingriffskanal durchgreifen (wie zum Beispiel ein Drehteller, dessen Drehachse außerhalb des Magnetisierungsraums liegt. Gleichzeitig kann dadurch, daß eine Einrichtung zur Flußkonzentration zur Erhöhung der magnetischen Feldstärke im Magnetisierungsraum vorgesehen ist, eine hohe magnetische Feldstärke im Magnetisierungsraum erreicht werden.
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Günstig umfaßt dabei die Einrichtung zur Flußkonzentration zumindest ein zentral über bzw. unter dem Magnetisierungsraum plaziertes Flußleitstück mit hoher Sättigungsinduktion umfaßt, das jeweils seitlich von Permanentmagneten eingefaßt ist. Dann kann der Fluß aus den Permanentmagneten in dem Werkstück mit hoher Sättigungskonzentration gebündelt werden, so daß im Magnetisierungsraum eine hohe Feldstärke von beispielsweise mehr als 2 T (etwa für die Magnetisierung von NdFeB) erreichbar ist.
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Wenn die Permanentmagnete in Betrieb gegensinnig zueinander gepolt sind und das Flußleitstück großflächige Kontaktbereiche zu den Permanentmagneten und eine deutlich kleinere Fläche zum Magnetisierungsraum aufweist, wird der Fluß gebündelt und auf der kleineren Fläche konzentriert. Die Flußkonzentration ist dabei um so größer, je größer das Verhältnis von Kontaktbereich zum Permanentmagneten zur Fläche zum Magnetisierungsraum ist.
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Um die Flußkonzentration möglichst hoch zu halten und die Feldlinien davon abzuhalten, seitlich aus dem jeweiligen Flußleitstück auszudrängen, müssen die Feldlinien durch ein beidseitiges Magnetfeld bis direkt zum Luftspalt eingezwängt werden, was durch die genannte Konstellation optimiert gelingt.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann daher vorsehen, daß im laufenden Betrieb die Transporteinrichtung den Eingriffskanal durchgreift, wie etwa ein Drehteller, oder daß der Eingriffskanal nur genutzt wird, um die Transporteinrichtung seitlich in den Magnetisierungsraum einzuführen, wie etwa das Arbeitstrum eines umlaufenden, geschlossenen Förderbandes.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Eingriffskanal so groß ist, daß er jederzeit ein Eingreifen einer Transporteinrichtung von außen in den Magnetisierungsraum erlaubt.
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Sofern der Eintritts- und der Austrittsspalt einander gegenübergelegen sind, ergibt sich die Möglichkeit eines effektiven Durchlaufverfahrens zur Magnetisierung.
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Günstig sind der Eintritts- und der Austrittsspalt und der Eingriffskanal ober- und unterseitig von Magnetisierungskörpern begrenzt und der Eingriffskanal seitlich des Eintritts- und des Austrittsspalts gelegen. Dann kann das Durchführen der Bauteile durch die Magnetisierungseinrichtung in einer horizontalen Ebene erfolgen, so daß die Bauteile auf der Transporteinrichtung nur lose aufliegen müssen und keine weitere Halterung benötigen.
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Wenn der Eingriffskanal zumindest die gleiche Höhe wie der Eintritts- und der Austrittsspalt aufweisen, kann die Transporteinrichtung eine relativ große Bauhöhe aufweisen, zum Beispiel kann ein Drehteller unterhalb der eigentlichen Transportebene aussteifende Arme aufweisen, oder ein Förderband kann unterhalb seines Arbeitstrums mit Transportwalzen versehen sein, die durch den Eingriffskanal seitlich in den Magnetisierungsraum mit eingeschoben werden können.
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Es ist zudem vorteilhaft möglich, daß die Höhe des Eintritts- und des Austrittsspalts und des Eingriffskanals höhenverstellbar sind. Beispielsweise können die Magnetisierungskörper in Nuten, Schwalbenschwanzführungen oder ähnlichem höhenverlagerbar gehalten sein und so die Höhe des Magnetisierungsraums je nach Bauteil so weit verkleinern, daß eine hohe energetische Effektivität sichergestellt ist, andererseits ist jedoch die Flexibilität gegeben, daß auch vergleichsweise hohe Bauteile in der Einrichtung magnetisiert werden können.
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Insbesondere umfassen die Magnetisierungskörper für eine effektive Magnetisierung jeweils zumindest ein zentral über dem Flußleitraum plaziertes Flußleitstück mit hoher Sättigungsinduktion. Dieses kann jeweils seitlich von den oben genannten Permanentmagneten eingefaßt sein.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen des Gegenstandes der Erfindung.
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In der Zeichnung zeigt:
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1 eine schematische und perspektivische Ansicht schräg von der Seite der Kernelemente einer Magnetisierungseinrichtung mit einem Eingriffskanal,
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2 eine ähnliche Ansicht wie 1, jedoch mit einer zusätzlichen Höhenverstellbarkeit des Ein- und des Austrittsspalts und des Eingriffskanals,
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3 die Magnetisierungseinrichtung nach 1 in seitlicher Ansicht mit zusätzlich eingezeichneten magnetischen Feldlinien,
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4 eine Draufsicht auf eine Magnetisierungseinrichtung wie in 2 mit einem den Eingriffskanal durchgreifenden Drehteller, auf dem zu magnetisierende Baueinheiten dem Magnetisierungsraum zugeführt und aus diesem herausgeführt werden,
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5 einen Querschnitt durch den Drehteller in der Magnetisierungseinrichtung,
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6 eine Seitenansicht einer Magnetisierungseinrichtung wie in 1 mit einem den Eingriffskanal durchgreifenden Arbeitstrum eines Förderbandes, auf dem die zu magnetisierenden Baueinheiten dem Magnetisierungsraum in einer geradlinigen Bewegung zugeführt und aus diesem herausgeführt werden.
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Die in 1 dargestellte Magnetisierungseinrichtung 1 umfaßt einen Magnetisierungsraum 2, in den zu magnetisierende Baueinheiten 3 einführbar sind. Der Magnetisierungsraum 2 ist (3) im Betrieb von magnetischen Feldlinien 4 ganz oder teilweise durchsetzt. Die Baueinheiten 3 sind über einen Eintrittsspalt 5 in den Magnetisierungsraum 2 einführbar und über einen Austrittsspalt 6 aus diesem herausführbar. Hier liegen Ein- und Austrittsspalt 5, 6 einander gegenüber, was nicht zwingend ist. Auch ist es möglich, daß Ein- und Austrittsspalt identisch sind. Eine Lage gegenüber zueinander ermöglicht jedoch ein zeitsparendes Durchlaufverfahren, was durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung sehr effektiv durchführbar ist.
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Der Eintritts- und der Austrittsspalt 5, 6 sind über einen durchgehenden Eingriffskanal 7 miteinander verbunden. Bei der hier gezeigten Geometrie sind Ein- und Austrittsspalt 5, 6 und Eingriffskanal 7 gleich hoch, was nicht zwingend ist. Sie liegen gemeinsam in einer horizontalen Ebene, die ober- und unterseitig von Magnetisierungskörpern 8, 9 begrenzt sind. Ein- und Austrittsspalt bilden somit gemeinsam mit dem Eingriffskanal 7 eine insgesamt U-förmige Öffnung aus. Rückseitig ist diese Öffnung von einem zumindest Eisen enthaltenden und jochartigen Baukörper 10 begrenzt, über den die Magnetisierungskörper 8, 9 zu einer magnetisch geschlossenen Baueinheit zusammengeführt sind. Der magnetische Fluß 4 kann damit geschlossen werden.
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Es ist günstig, wenn der Eingriffskanal 7 zumindest die gleiche Höhe wie der Eintritts- und der Austrittsspalt 5, 6 aufweist.
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In jedem Fall erlaubt der Eingriffskanal 7 ein Eingreifen einer Transporteinrichtung 11, 12 für die zu magnetisierenden Bauteile 3 von außen in den Magnetisierungsraum 2. Die Transporteinrichtung 11, 12 kann dabei unterschiedlich ausgestaltet sein.
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In 4 ist dargestellt, wie in den Eingriffskanal ein Drehteller 11 als Transporteinrichtung eingreift, der in seinem radial äußeren Bereich eine Vielzahl von Aufnahmen 13, zum Beispiel Vertiefungen, Klemmhalterungen oder ähnliches, für zu magnetisierende Baueinheiten 3 aufweist.
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Alternativ ist auch, wie in 6 dargestellt, möglich, daß ein Arbeitstrum 15 eines linearen Förderbandes 12 durch den Eingriffskanal 7 eingeführt ist. In Arbeitsposition muß das Förderband 12 den Eingriffskanal 7 nicht zwingend nutzen, sondern dieser kann auch nur zum seitlichen Ein- und Ausschieben des Förderbandes 12 genutzt werden. Dann hat das Förderband 12 beispielsweise eine Breite, die den Ein- und Austrittsspalt 5, 6 seitlich nicht überragt.
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Der Eintritts- und der Austrittsspalt 5, 6 erfordern keine eigenen konstruktiven Maßnahmen, sondern sind dadurch gebildet, daß ober- und unterseitig von Magnetisierungskörper 8, 9 angeordnet sind und diese durch ihre Lage den Eintritts- und Austrittsspalt 5, 6 begrenzen. Dies gilt auch für den Eingriffskanal 7 seitlich des Eintritts- und des Austrittsspalts 4, 5. Auch dieser ist lediglich durch die Magnetisierungskörper 8, 9 begrenzt.
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Dabei kann, wie in 2 dargestellt ist, die Höhe des Eintritts- und des Austrittsspalts 5, 6 und des Eingriffskanals 7 höhenverstellbar sein. Hierfür sind beispielsweise schwalbenschwanzartige Vertikalschienen 14 in dem Baukörper 10 vorgesehen, so daß die eigentlichen Magnetisierungskörper 8, 9 daran höhenverstellbar eingreifen können und über Madenschrauben 15 oder ähnliches in der jeweiligen Höhenlage gesichert werden können. Auf diese Weise können die zu magnetisierenden Baukörper 3 sehr unterschiedliche Höhen aufweisen und trotzdem jeweils dicht am Magnetisierungskörper 8, 9 vorbeigeführt werden, so daß ein zu großer Luftspalt zwischen den Magnetisierungskörpern 8, 9 in jedem Fall vermieden werden kann.
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Die Magnetisierungskörper 8, 9 weisen selbst jeweils zumindest ein zentral über bzw. unter dem Magnetisierungsraum 2 plaziertes Flußleitstück 16, 17 mit hoher Sättigungsinduktion auf. Dieses ist seitlich jeweils von großflächigen und aufrecht stehenden Permanentmagneten 18 mit zueinander gegensinniger Polung eingefaßt. Die Fläche der Permanentmagneten 18 und der mit diesen in Verbindung stehenden – hier seitlichen – Kontaktflächen 21 der Flußleitstücke 16, 17 ist dabei groß im Verhältnis zur Grundfläche 22 des Magnetisierungsraums 2. Beispielsweise beträgt das Verhältnis 5:1, so daß sich die o. g. Erhöhung der Konzentration an magnetischer Flußdichte durch das Flächenverhältnis der Flächen 21 zur Fläche 22 ergibt.
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Der Magnetisierungsraum 2 kann beispielsweise ungefähr einen Zentimeter hoch und drei Zentimeter breit sein. Die Permanentmagnete 18 sind dann etwa 8 Zentimeter hoch. So kann sich eine hohe magnetische Kraftflußdichte ergeben. Beispielsweise beträgt die Remanenz 1,2 Tesla. Durch starke Magnete kann eine kleine, kompakte Bauform erreicht werden. Beispielsweise werden NdFeB-Magnete eingesetzt.
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Aufbau und Ausmaße können je nach Anforderung variieren. Auch muß der Magnetisierungsraum 2 nicht nach oben und unten von parallelen Flächen der Flußleitstücke 16, 17 begrenzt sein, sondern diese können beispielsweise auch schräg stehen oder konvex oder konkav geformt sein. Ober- und unterhalb der Transporteinrichtung 11, 12 können im Magnetisierungsraum 2 auch noch Führungen 19 aus nicht magnetischen Werkstoffen vorgesehen sein, die die exakte Ausrichtung der Baueinheiten 3 sicherstellen.
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In jedem Fall ist Verfahren zur Magnetisierung von Baueinheiten 3 durchführbar, die beispielsweise aus einem Magazin 20 automatisiert entnommen und einer Transporteinheit 11, 12 zugeführt werden, von der sei durch den Eintrittsspalt 5 in einen von konzentrierten magnetischen Feldlinien 4 ganz oder teilweise durchsetzbaren Magnetisierungsraum 2 eingeführt, magnetisiert und über den Austrittsspalt 6 als dann magnetisierte Einheiten 3a aus diesem herausgeführt werden, wobei die zu magnetisierenden Baueinheiten 3 sowohl beim Einführen als auch bei der Magnetisierung und beim Herausführen auf einer durchgehenden und über den Eingriffskanal 7 in den Magnetisierungsraum 2 eingeführten Träger einer Transporteinrichtung 11, 12 gehalten sind.
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Wie in den 4 und 5 kann der Träger einen Teil einer rotierbaren Einheit 12, insbesondere eines Drehtellers, bilden. Aus diesem werden die magnetisierten Einheiten dann nach unten herausgedrückt und weitertransportiert.
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Wie in 6 kann der Träger auch das Arbeitstrum eines den Eintritts- und den Austrittsspalt 5, 6 durchdringenden Förderbandes 12 bilden. Dieses muß dann im Betrieb nicht den Eingriffskanal 7 durchgreifen, sondern nur zu seiner Installation bzw. Deinstallation.
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Auch ein Durchführen von Hand oder über einen Seilzug oder über andere Hilfseinrichtungen ist möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Magnetisierungseinrichtung,
- 2
- Magnetisierungsraum,
- 3
- Baueinheiten,
- 3a
- magnetisierte Einheiten,
- 4
- Feldlinien,
- 5
- Eintrittsspalt,
- 6
- Austrittsspalt,
- 7
- Eingriffskanal,
- 8
- oberer Magnetisierungskörper,
- 9
- unterer Magnetisierungskörper,
- 10
- Baukörper,
- 11
- Drehteller,
- 12
- Förderband,
- 13
- Aufnahmen,
- 14
- Vertikalschienen,
- 15
- Madenschrauben,
- 16
- Flußleitstück,
- 17
- Flußleitstück,
- 18
- Permanentmagnete,
- 19
- Führungen,
- 20
- Magazin
- 21
- Kontaktbereiche zu den Permanentmagneten,
- 22
- Fläche zum Magnetisierungsraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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