DE102021118369A1 - Vorrichtung zum Fixieren von Gegenständen, die aus ferromagnetischem Material bestehen oder dieses umfassen - Google Patents

Vorrichtung zum Fixieren von Gegenständen, die aus ferromagnetischem Material bestehen oder dieses umfassen Download PDF

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Horst Flaig
Benjamin King
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (31) zum Fixieren von Gegenständen (12), die aus ferromagnetischem Material bestehen oder dieses umfassen, umfassend zumindest einen Hauptpermanentmagnet (14), einen den Hauptpermanentmagnet (14) zumindest teilweise umschließenden und mit diesem zusammenwirkenden Flusskörper (20) aus ferromagnetischem Material, und eine Zustandsanzeigeeinrichtung (32) zum Anzeigen des Magnetisierungszustands des Hauptpermanentmagnets (14), wobei die Zustandsanzeigeeinrichtung (32) einen bewegbar gelagerten Anzeigekörper (34) mit einem ersten Permanentmagnet (40) umfasst, wobei der erste Permanentmagnet (40) mit dem Hauptpermanentmagnet (14) zusammenwirkt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fixieren von Gegenständen, die aus ferromagnetischem Material bestehen oder dieses umfassen.
  • Derartige Vorrichtungen können für sehr unterschiedliche Anwendungen verwendet werden. Hervorzuhebende Anwendungen sind das Fixieren von Gegenständen, die als Werkstücke oder Werkzeuge ausgebildet sind und in Werkzeugmaschinen eingesetzt werden. Ferner kann die Vorrichtung in Hebeeinheiten wie Kränen eingesetzt werden, um Lasten aus ferromagnetischem Material anzuheben und zu bewegen. Darüber hinaus kann die Vorrichtung in einer Tür eingesetzt werden, um das Türblatt am Türrahmen zu fixieren und bedarfsweise freizugeben.
  • Derartige Vorrichtungen umfassen einen Permanentmagnet, der auch als ein Elektropermanentmagnet ausgestaltet sein kann. Unter einem Elektropermanentmagnet soll im Folgenden ein Permanentmagnet verstanden werden, der mittels einer Magnetisierungsspule umpolbar ist. Dieses Umpolen unter Verwendung der Magnetisierungsspule wird im Folgenden mit einem Überführen der Vorrichtung von einem magnetisierten Zustand in einen entmagnetisierten Zustand und zurück beschrieben. Dabei ist aber zu beachten, dass innerhalb der Vorrichtung der Elektropermanentmagnet immer magnetisch ist, sofern der Permanentmagnet Neodym enthält, außerhalb jedoch, wo die Vorrichtung mit dem ferromagnetischen Material zusammenwirkt und üblicherweise auch in Kontakt tritt, je nach Zustand entweder magnetisch oder unmagnetisch ist. Für den Fall, dass der Permanentmagnet kein Neodym enthält, wird die komplette Vorrichtung entmagnetisiert und ist folglich auch innerhalb der Vorrichtung unmagnetisch.
  • Um den Elektropermanentmagnet von einem in den anderen Zustand überführen zu können, muss für kurze Zeit (üblicherweise ca. 1 sec) elektrische Energie in eine Magnetisierungsspule eingebracht werden, die auf den Elektropermanentmagnet einwirkt. Wenn sich jedoch der Elektropermanentmagnet beispielsweise im magnetisierten Zustand befindet, ist keine weitere elektrische Energie notwendig. Eine gesonderte Steuerung oder Regelung ist nicht notwendig, um den gerade anliegenden Zustand beizubehalten. Der Elektropermanentmagnet kann daher zwei stabile Zustände einnehmen. Hieraus wird bereits erkennbar, dass derartige Vorrichtungen vergleichsweise einfach gesteuert werden können und nur wenig elektrische Energie verbrauchen.
  • Es ist aber nicht zwingend notwendig, eine Magnetisierungsspule zu verwenden, um die Vorrichtung von einem magnetisierten und einen entmagnetisierten Zustand und umgekehrt überführen zu können. Durch manuelles Verschieben von zwei benachbart zueinander angeordneten Bahnen relativ zueinander, auf denen jeweils eine Anzahl von Permanentmagneten angeordnet sind, kann die entsprechende Vorrichtung ebenfalls magnetisiert oder entmagnetisiert werden. Das Verschieben zumindest einer Bahn kann beispielsweise unter Verwendung eines Inbusschlüssels erfolgen. In diesem Fall wird ein reiner Permanentmagnet verwendet, so dass keine elektrische oder elektronische Ansteuerung der Magnetisierungsspule benötigt wird.
  • Eine gewisse Besonderheit im Betrieb derartiger Vorrichtungen ist jedoch, dass man der Vorrichtung nicht ohne weiteres ansehen kann, ob sie sich im magnetisierten oder im entmagnetisierten Zustand befindet. Um jedoch einen sicheren Betrieb der Vorrichtung insbesondere in den oben genannten Anwendungen sicherzustellen, ist die Kenntnis des Zustands, in welchem sich die Vorrichtung gerade befindet, von großer Bedeutung. In der EP 2 742 363 B1 ist eine Zustandsanzeigeeinrichtung beschrieben, mit welcher der Zustand, in dem sich die Vorrichtung gerade befindet, optisch angezeigt werden kann. Wie oben bereits erwähnt, ist es notwendig, eine bestimmte Menge von elektrischer Energie in die Magnetisierungsspule einzubringen, um Elektropermanentmagnete vom magnetisierten Zustand in den entmagnetisierten Zustand und zurück zu überführen. Der hierzu notwendige Schaltvorgang wird auch dafür verwendet, um einen Schrittmotor zu aktivieren, welcher ein zweifarbiges Element zwischen einer ersten Drehstellung und einer zweiten Drehstellung hin- und her dreht. In der ersten Drehstellung ist für einen Benutzer eine erste Farbe und in der zweiten Drehstellung eine zweite Farbe sichtbar. Hieraus kann der Benutzer den momentanen Zustand der Vorrichtung ableiten.
  • Nachteilig hieran ist jedoch, dass davon ausgegangen werden muss, dass mit jeder in die Magnetisierungsspule eingebrachten elektrischen Energie der Elektropermanentmagnet tatsächlich von einem Zustand in den anderen Zustand überführt worden ist. Ist dies aus irgendwelchen Gründen nicht der Fall gewesen, kann dies von einem Benutzer nicht erkannt werden. Folglich kann es zu Fehlinterpretationen und Fehlbedienungen kommen. Darüber hinaus ist aufgrund der Tatsache, dass bei der dort offenbarten Zustandsanzeigeeinrichtung nicht nur ein Schrittmotor, sondern auch entsprechende Steuerungskomponenten benötigt werden, die Ausfallwahrscheinlichkeit vergleichsweise hoch.
  • Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Fixieren von Gegenständen, die aus ferromagnetischem Material bestehen oder dieses umfassen, anzugeben, mit welcher es mit einfachen Mitteln möglich ist, zuverlässig den Magnetisierungszustand des Permanentmagnets anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fixieren von Gegenständen, die aus ferromagnetischem Material bestehen oder dieses umfassen, umfassend
    • - zumindest einen Hauptpermanentmagnet,
    • - einen den Hauptpermanentmagnet zumindest teilweise umschließenden und mit diesem zusammenwirkenden Flusskörper aus ferromagnetischem Material, und
    • - eine Zustandsanzeigeeinrichtung zum Anzeigen des Magnetisierungszustands des Hauptpermanentmagnets, wobei die Zustandsanzeigeeinrichtung
      • ◯ einen bewegbar gelagerten Anzeigekörper mit einem ersten Permanentmagnet, umfasst, wobei
      • ◯ der erste Permanentmagnet mit dem Hauptpermanentmagnet zusammenwirkt.
  • Wie erwähnt, dient die Vorrichtung zum Fixieren von Gegenständen, die aus ferromagnetischem Material bestehen oder dieses fassen. Wenn diese Gegenstände mit der Vorrichtung in Wechselwirkung treten, ändert sich das Magnetfeld, welches vom Hauptpermanentmagnet induziert wird, deutlich. In diesem Fall ist es relativ einfach möglich, auf den Zustand des Hauptpermanentmagnets zu schließen, insbesondere aufgrund der Tatsache, ob eine anziehende Wirkung zwischen der Vorrichtung und dem Gegenstand wirkt. In vielen Anwendungen ist es jedoch notwendig, bereits dann auf den Zustand des Hauptpermanentmagnets schließen zu können, wenn die Gegenstände noch nicht mit der Vorrichtung in Wechselwirkung treten. Vorschlagsgemäß wird die Änderung, welche das Magnetfeld beim Überführen der Vorrichtung vom magnetisierten Zustand in den entmagnetisierten Zustand erfährt, dazu genutzt, den Anzeigekörper zu bewegen. Der Anzeigekörper kann dabei eine rotatorische und/oder eine translatorische Bewegung durchführen. Diese Bewegung kann je nach Ausbildung der Zustandsanzeige so sein, dass sie für den Benutzer der Vorrichtung klar sichtbar ist, beispielsweise, dass der Anzeigekörper aus der Zustandsanzeigeeinrichtung je nach Zustand mehr oder weniger weit herausragt. Dabei kann der Anzeigekörper mit Markierungen versehen sein, die je nach Zustand sichtbar oder verdeckt sind. Alternativ oder kumulativ kann die Bewegung von einem Sensor erkannt und beispielsweise optisch oder akustisch angezeigt werden. Der Anzeigekörper wird ausschließlich aufgrund des wirkenden Magnetfelds bewegt, so dass direkt auf den Zustand des Magnetfelds geschlossen werden kann. Folglich ist es auch ohne eine Wechselwirkung zwischen der Vorrichtung und den Gegenständen möglich, den Zustand des Hauptpermanentmagnets anzeigen zu können. Es sind keine elektrischen Komponenten erforderlich, die im Betrieb der Vorrichtung ausfallen könnten. Die vorschlagsgemäße Zustandsanzeigeeinrichtung kann sowohl für einen Permanentmagnet als auch für einen Elektropermanentmagnet gemäß der zuvor angegebenen Definition verwendet werden.
  • In einer weitergebildeten Ausführungsform kann die Zustandsanzeigeeinrichtung einen zweiten Permanentmagnet aufweisen, der mit dem ersten Permanentmagnet zusammenwirkt. Der zweite Permanentmagnet bewirkt eine Ausbildung eines klar definierten Potenzialgefälles des Magnetfelds, so dass auch klar definiert werden kann, wann sich der Anzeigekörper bewegen soll. Das Potenzialgefälle am Hauptpermanentmagnet wird ausgenutzt. Wenn kein ferromagnetischer Gegenstand gespannt wird, bewegt sich der Anzeigekörper, wenn die magnetische Flussdichte des zweiten Permanentmagneten höher ist als die magnetische Flussdichte am Hauptpermanentmagnet.
  • Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform kann der zweite Permanentmagnet im Flusskörper angeordnet sein. Auch der Anzeigekörper kann im Flusskörper gelagert sein, um diesen möglichst nah an den Hauptpermanentmagnet bringen zu können. Mit der Anordnung des zweiten Permanentmagnets im Flusskörper kann der zweite Permanentmagnet sehr nahe an den Anzeigekörper angeordnet werden. Zudem ist es möglich, mit einem vergleichsweise kleinen zweiten Permanentmagnet die oben erläuterten Wirkungen bereitstellen zu können. Die Zustandsanzeigeeinrichtung kann somit sehr raumsparend ausgestaltet werden.
  • In einer weitergebildeten Ausführungsform kann der zweite Permanentmagnet in den Flusskörper einschraubbar oder eingeschraubt sein. Die Wirkung eines Permanentmagnets auf einen anderen Permanentmagnet ist sehr stark vom Abstand zwischen den beiden Permanentmagneten abhängig. Insbesondere haben Luftspalte und deren Größe einen großen Einfluss auf die Wechselwirkung zwischen zwei Permanentmagneten. Aufgrund der Tatsache, dass in dieser Ausführungsform der zweite Permanentmagnet in den Flusskörper einschraubbar ist, ist es möglich, die Position des zweiten Permanentmagnets in Bezug auf den ersten Permanentmagnet zu verändern. Hierdurch lässt sich einstellen, bei welcher magnetischen Flussdichte der Anzeigekörper bewegt wird.
  • Bei einer weitergebildeten Ausführungsform kann der Anzeigekörper drehbar im Flusskörper gelagert sein und eine Anzeigeplatte zum optischen Anzeigen der Drehstellung aufweisen. Die drehbare Lagerung des Anzeigekörpers lässt sich technisch vergleichsweise einfach umsetzen, beispielsweise mittels eines Gleitlagers.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Anzeigeplatte einen ersten Bereich mit einer ersten optischen Gestaltung und einen zweiten Bereich mit einer zweiten optischen Gestaltung aufweisen. So kann die erste optische Gestaltung als eine erste Farbe und die zweite optische Gestaltung als eine zweite Farbe ausgebildet sein. In dieser Ausführungsform lässt sich der Zustand des Hauptpermanentmagnets auf relativ einfache Weise optisch sichtbar machen.
  • Eine weitergebildete Ausführungsform kann sich dadurch auszeichnen, dass die Vorrichtung einen Sensor umfasst, welcher die Position des Anzeigekörpers detektiert. Wie zuvor erwähnt, ändert sich die Position des Anzeigekörpers in Abhängigkeit des Zustands des Hauptpermanentmagnets. Insofern können weitere Vorgänge in Abhängigkeit der Position des Anzeigekörpers unter Verwendung des Sensors gesteuert werden. Die Vorrichtung kann folglich in eine Steuerung oder Regelung eingebunden werden.
  • Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung einen Kontaktschalter umfassen, welcher vom Anzeigekörper in Abhängigkeit der Position des Anzeigekörpers ausgelöst wird. Wie bereits mehrfach erwähnt, ändert sich die Position des Anzeigekörpers in Abhängigkeit des Zustands des Hauptpermanentmagnets. Der Kontaktschalter wird dann ausgelöst, wenn der Anzeigekörper eine bestimmte Position, insbesondere eine Drehstellung oder Axialstellung, erreicht und an den Kontaktschalter anschlägt. Auch hierdurch kann die Vorrichtung in eine Steuerung oder eine Regelung eingebunden werden.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform kann es sich anbieten, dass der Hauptpermanentmagnet aus einer Legierung aus Eisen mit Aluminium, Nickel, Kobalt und hergestellt ist. Derartige Legierungen werden auch als AlNiCo-Legierungen bezeichnet. Derartige Legierungen zeichnen sich dadurch aus, dass sich ihre Polarisierung auf vergleichsweise einfache Weise ändern lässt.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Hauptpermanentmagnet als ein umpolbarer Permanentmagnet ausgebildet sein und die Vorrichtung eine Magnetisierungsspule zum Magnetisieren des umpolbaren Permanentmagnets umfassen. Infolge einer vergleichsweise kurzzeitigen Bestromung der Magnetisierungsspule lässt sich der Permanentmagnet von einem magnetisierten Zustand in einen entmagnetisierten Zustand und umgekehrt überführen, wodurch sich die Magnetisierung an der Kontaktfläche, an welcher die Vorrichtung mit dem ferromagnetischen Gegenstand in Kontakt tritt, ändert. Mit der Zustandsanzeigeeinrichtung lässt sich insbesondere auf optische Weise anzeigen, ob die Bestromung ausgereicht hat, den Permanentmagnet von einem Zustand in den anderen Zustand zu überführen. Dabei ist anzumerken, dass der Anzeigekörper der Zustandsanzeigeeinrichtung infolge des auf ihn wirkenden Magnetfelds bewegt wird und nicht aufgrund der Bestromung. Insofern wird der tatsächliche Zustand des Magnetfelds angezeigt.
  • Eine weitergebildete Ausführungsform kann sich dadurch auszeichnen, dass der Flusskörper einen ersten Unterabschnitt und einen zweiten Unterabschnitt aufweist. Aufgrund der Tatsache, dass der Flusskörper einen ersten Unterabschnitt und einen zweiten Unterabschnitt aufweist, lässt sich die Herstellung der Vorrichtung vereinfachen, da der Raum, der von dem Flusskörper umschlossen wird, im Vergleich zu einer einteiligen Ausführung des Flusskörpers besser zugänglich ist.
  • Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform kann zwischen dem ersten Unterabschnitt und dem zweiten Unterabschnitt zumindest ein Spalt gebildet werden, in welchem zumindest ein weiterer Hauptpermanentmagnet angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist ein doppeltes Elektropermanent-Magnetsystem realisiert. Mit dem weiteren Hauptpermanentmagnet lässt sich die magnetische Flussdichte erhöhen. Infolgedessen wird auch die Magnetkraft, welche von der Vorrichtung auf den Gegenstand ausgeübt wird, erhöht.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform kann es sich anbieten, dass der weitere Hauptpermanentmagnet aus einer Legierung aus Neodym, Eisen und Bor oder einer Legierung aus Samarium und Kobalt hergestellt ist. Die Verwendung von derartigen Legierungen führt zu einer besonders ausgeprägten Erhöhung der magnetischen Flussdichte.
  • Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
    • 1A eine prinzipielle Draufsicht auf eine aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung zum Fixieren von Gegenständen, die aus ferromagnetischem Material bestehen oder dieses umfassen,
    • 1B eine prinzipielle und nicht maßstabsgerechte Schnittdarstellung entlang der in 1A definierten Schnittebene A-A, wobei sich die Vorrichtung in einem entmagnetisierten Zustand befindet,
    • 1C eine prinzipielle und nicht maßstabsgerechte Schnittdarstellung entlang der in 1A definierten Schnittebene A-A, wobei sich die Vorrichtung in einem magnetisierten Zustand befindet,
    • 1D eine prinzipielle und nicht maßstabsgerechte Schnittdarstellung entlang der in 1A definierten Schnittebene A-A, wobei sich die Vorrichtung in einem magnetisierten Zustand befindet und ein Gegenstand mit der Vorrichtung in Wechselwirkung tritt,
    • 2A eine prinzipielle Draufsicht auf Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Fixieren von Gegenständen, die aus ferromagnetischem Material bestehen oder dieses umfassen,
    • 2B eine prinzipielle und nicht maßstabsgerechte Schnittdarstellung entlang der in 2A definierten Schnittebene B-B, wobei sich die Vorrichtung in einem entmagnetisierten Zustand befindet,
    • 2C eine prinzipielle und nicht maßstabsgerechte Schnittdarstellung entlang der in 2B definierten Schnittebene C-C, wobei nur die zur Erläuterung notwendigen Komponenten gezeigt sind,
    • 2D eine prinzipielle Seitenansicht auf die in 2C gezeigten Komponenten, und
    • 2E eine prinzipielle und nicht maßstabsgerechte Schnittdarstellung entlang der in 2A definierten Schnittebene D-D, wobei sich die Vorrichtung in einem magnetisierten Zustand befindet.
  • Die folgenden Ausführungen beziehen sich, sofern nicht anders angegeben, auf die 1A bis 1D. 1A zeigt eine prinzipielle Draufsicht auf eine aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung 10 zum Fixieren von Gegenständen 12, die aus ferromagnetischem Material bestehen oder ferromagnetisches Material umfassen (siehe 1D). Aus den 1B bis 1D ist erkennbar, dass die Vorrichtung 10 bezogen auf die Schnittebene A-A zwei Hauptpermanentmagnete 14 aufweist, die beispielsweise aus einer Legierung aus Aluminium, Nickel und Kobalt hergestellt sein können. In Bezug auf die in 1B gewählte Darstellung neben den beiden Hauptpermanentmagneten 14 sind jeweils zwei Magnetisierungsspulen 16 angeordnet, welche über einen in 1A erkennbaren Stromanschluss 18 bestromt werden können. Folglich handelt es sich bei den Hauptpermanentmagneten 14 um Elektro-Permanentmagnete. Unter Elektropermanentmagneten sollen im Folgenden mittels der Magnetisierungsspulen 16 umpolbare Permanentmagnete verstanden werden.
  • Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung 10 einen Flusskörper 20, der einen U-förmigen ersten Unterabschnitt 22 und im dargestellten Beispiel zwei quaderförmige zweite Unterabschnitte 24 aufweist. Aufgrund ihrer Form werden die beiden Unterabschnitte 24 auch als Quadratpol bezeichnet. Nicht dargestellt sind Ausgestaltungen der zweiten Unterabschnitte 24 als Parallelpol und als Radialpol. Bei den Parallelpolen weisen die zweiten Unterabschnitte 24 eine rechteckige Form auf, wobei sich die zweiten Unterabschnitte 24 je nach Ausgestaltung über die gesamte Breite der Vorrichtung 10 erstrecken können, was aber nicht zwingend der Fall sein muss. Bei Radialpolen sind die zweiten Unterabschnitte 24 kreissektorförmig um eine zentrale Achse der Vorrichtung 20 angeordnet.
  • Die Unterabschnitte 24 bilden eine Poloberfläche 25, auf welche der Gegenstand 12 aufgelegt werden kann (siehe auch 1D) .
  • Der Flusskörper 20 ist aus einem ferromagnetischen Material, insbesondere aus einem ferromagnetischen Stahl gefertigt. Die beiden Unterabschnitte 22 können auch aus Aluminium gefertigt sein. Die beiden zweiten Unterabschnitte 24 sind beabstandet zueinander und zum ersten Unterabschnitt 22 angeordnet, so dass sich jeweils eine Spalt 26 bildet. In den Spalten 26 ist jeweils ein weiterer Hauptpermanentmagnet 28 angeordnet, der in diesem Fall aus einer Legierung aus Neodym, Eisen und Bor oder einer Legierung aus Samarium und Kobalt gefertigt ist. Oberhalb der weiteren Hauptpermanentmagnete 28 ist ein magnetisch nicht leitendes Harz 30 angeordnet, welches die Spalte 26 nach oben hin verschließt. Ferner kann in den Spalten 26 ein magnetisch nicht leitendes Metall wie Messing, Aluminium oder Kupfer angeordnet oder ein anderes magnetisch nicht leitendes Material angeordnet sein.
  • Wie erwähnt, zeigt 1B die Vorrichtung 10 im entmagnetisierten Zustand. In diesem Zustand ist die Vorrichtung 10 innen nach wie vor magnetisch, allerdings nicht an der Poloberfläche 25. Der Verlauf der Magnetfeldlinien ist annäherungsweise angegeben. In 1C ist die Vorrichtung 10 im magnetisierten Zustand dargestellt, wozu die Magnetisierungsspulen 16 kurzzeitig bestromt werden. Hierdurch werden die Hauptpermanentmagnete 14 in den magnetisierten Zustand überführt. Die hier gezeigte Vorrichtung 10 ist als ein sogenanntes Doppelmagnetsystem ausgestaltet. Bei einem doppelten Magnetsystem sind die Hauptmagnete 14 immer magnetisiert. Diese werden nur umgepolt, wodurch die Vorrichtung 10 vom entmagnetisierten Zustand in den magnetisierten Zustand und umgekehrt überführt wird.
  • Danach kann die Bestromung beendet werden. Auch in 1C ist der Verlauf der Magnetfeldlinien ebenfalls annäherungsweise gezeigt. Man erkennt, dass der sich der Verlauf der Magnetfeldlinien nicht nennenswert ändert, wenn die Vorrichtung 10 vom entmagnetisierten Zustand in den magnetisierten Zustand überführt wird. Einzig die hier nicht dargestellte magnetische Flussdichte ändert sich, wenn sich die Vorrichtung 10 im magnetisierten Zustand befindet. Anzumerken ist, dass keine Richtungsumkehr des Magnetfeldes stattfindet.
  • In 1D ist die Vorrichtung 10 wiederum im magnetisierten Zustand gezeigt, allerdings mit einem Gegenstand 12 aus ferromagnetischem Material, welcher von oben auf die beiden zweiten Unterabschnitte 24 des Flusskörpers 20 aufgelegt ist. Nun erkennt man eine deutliche Änderung des Verlaufs der Magnetfeldlinien, welche nun auch durch den Gegenstand 12 aus ferromagnetischem Material laufen und infolgedessen eine anziehende Kraft zwischen dem Gegenstand 12 und den beiden zweiten Unterabschnitten 24 des Flusskörpers 20 erzeugen. Zudem erkennt man, dass sich die Polung der beiden Hauptpermanentmagneten 14 umgekehrt hat. Die Polung der weiteren Hauptpermanentmagnete 28 bleibt jedoch gleich. Der Grund hierfür liegt in den verwendeten Legierungen. Für einen Benutzer sind jedoch die Änderungen im Verlauf der Magnetfeldlinien nicht erkennbar.
  • In den 2A bis 2E ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 31 zum Fixieren von Gegenständen 12, die aus ferromagnetischem Material bestehen oder dieses umfassen, gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Im Folgenden wird ausschließlich auf die erfindungserheblichen Unterschiede eingegangen.
  • Wie aus 2A erkennbar, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 31 eine Zustandsanzeigeeinrichtung 32 auf, mit welcher der Magnetisierungszustand des Hauptpermanentmagnets 14 angezeigt werden kann. Die Zustandsanzeigeeinrichtung 32 ist in den 2C und 2D anhand von prinzipiellen Zeichnungen gezeigt. Die Zustandsanzeigeeinrichtung 32 umfasst einen bewegbar im Flusskörper 20, im gezeigten Ausführungsbeispiel im ersten Unterabschnitt 22 des Flusskörpers 20, gelagerten Anzeigekörper 34 auf, der von einem rohrförmigen Körper 36 und eine scheibenförmigen Anzeigeplatte 38 gebildet wird. Der rohrförmige Körper 36 und die scheibenförmige Anzeigeplatte 38 sind drehfest miteinander verbunden. Der Anzeigekörper 34 ist im Bereich des rohrförmigen Körpers 36 mittels eines nicht dargestellten Gleitlagers drehbar im Flusskörper 20 gelagert. Darüber hinaus ist ein erster Permanentmagnet 40 am rohrförmigen Körper 36 angeordnet. Zudem umfasst die Zustandsanzeigeeinrichtung 32 einen zweiten Permanentmagnet 42, welcher bezogen auf die in 2B gezeigte Darstellung von unten in den ersten Unterabschnitt 22 des Flusskörpers 20 eingeschraubt ist. In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann der zweite Permanentmagnet 42 auch seitlich angeordnet sein. Im montierten Zustand sind der erste Permanentmagnet 40 und der zweite Permanentmagnet 42 so in der Vorrichtung 31 angeordnet, dass sie mit einem der beiden Hauptpermanentmagneten 14 zusammenwirken können.
  • Zudem ist in 2C erkennbar, dass ein Sensor 44 oder einen Kontaktschalter 46 im Bereich des rohrförmigen Körpers 36 angeordnet ist. Der Sensor 44 und/oder der Kontaktschalter 46 können aber auch im Bereich der Anzeigeplatte 38 angeordnet sein.
  • Aus 2D lässt sich entnehmen, dass die Anzeigeplatte 38 in einen ersten Bereich 48 und einen zweiten Bereich 50 unterteilt ist. Die beiden Bereiche sind im dargestellten Ausführungsbeispiel gleich groß ausgeführt, wobei der erste Bereich 48 eine erste optische Gestaltung und der zweite Bereich 50 eine zweite optische Gestaltung aufweisen, die deutlich voneinander zu unterscheiden sind. Beispielsweise kann die erste optische Gestaltung eine erste Farbe umfassen, während die zweite optische Gestaltung eine zweite Farbe umfasst. Die Farben rot und grün können sich anbieten.
  • Wie erwähnt, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 31 in 2B im entmagnetisierten Zustand dargestellt, während sie in 2E im magnetisierten Zustand dargestellt ist. In beiden Fällen ist kein Gegenstand 12 auf den beiden zweiten Unterabschnitten 24 des Flusskörpers 20 aufgelegt. Wie ebenfalls bereits erwähnt, ist in beiden Fällen der Verlauf der Magnetfeldlinien im Wesentlichen gleich, allerdings ändert sich die magnetische Flussdichte. Aufgrund der Wechselwirkung zwischen dem Hauptpermanentmagnet 14, dem ersten Permanentmagnet 40 und dem zweiten Permanentmagnet 42 wird in dem Fall, dass die Vorrichtung 31 vom entmagnetisierten Zustand in den magnetisierten Zustand überführt wird, der Anzeigekörper 34 in etwa um 180° um seine eigene Achse gedreht, so dass der erste Bereich 48 der Anzeigeplatte 38, der im entmagnetisierten Zustand über dem zweiten Bereich 50 der Anzeigeplatte 38 angeordnet ist, im magnetisierten Zustand unter dem zweiten Bereich 50 angeordnet ist. Je nach Ausgestaltung der Vorrichtung 10 kann die Drehung aber auch deutlich von 180° abweichen und beispielsweise im Bereich zwischen 135° und 180° liegen.
  • Dieser Umstand lässt sich aus einem Vergleich der 2B und 2E gut erkennen. Anzumerken ist, dass sich beim Überführen vom magnetisierten Zustand in den entmagnetisierten Zustand der Vorrichtung 31 nur der Magnetisierungszustand des Hauptpermanentmagnets 14 ändert, während der Magnetisierungszustand des ersten Permanentmagnets 40 und des zweiten Permanentmagnets 42 gleich bleibt.
  • Infolgedessen ist es für einen Benutzer auf einfache Weise ersichtlich, ob sich die Vorrichtung 31 in einem magnetisierten Zustand oder einem entmagnetisierten Zustand befindet, ohne dass ein ferromagnetischer Körper auf den zweiten Unterabschnitten 24 des Flusskörpers 20 abgelegt werden muss.
  • Wie erwähnt, ist die Vorrichtung 31 mit einem Kontaktschalter 46 und/oder einem Sensor 44 ausgerüstet. Der Sensor 44 kann so ausgestaltet sein, dass er die Drehstellung des Anzeigekörpers 38 erfassen kann. Dies kann beispielsweise durch eine optische Erfassung des ersten Bereichs 48 und des zweiten Bereichs 50 erfolgen. Infolgedessen registriert der Sensor 44 die Drehung, die der Anzeigekörper 34 beim Überführen der Vorrichtung 31 vom magnetisierten Zustand in den entmagnetisierten Zustand und umgekehrt durchführt. Hieraus lässt sich ein elektrisches Signal erzeugen, welches dem momentanen Zustand der Vorrichtung 31 entspricht. Dieses elektrische Signal kann für eine Steuerung oder eine Regelung verwendet werden.
  • Der Kontaktschalter 46 tritt mit dem Anzeigekörper 34 in Kontakt, wenn letzterer eine bestimmte Drehstellung erreicht hat.
  • Hierzu kann ein nicht dargestellter exzentrischer Körper am rohrförmigen Körper 36 des Anzeigekörpers 38 befestigt sein. Schlägt der exzentrische Körper am Kontaktschalter 46 an, wird dieser aktiviert. Infolgedessen wird ebenfalls ein elektrisches Signal erzeugt. Auch hierdurch ist eine Einbindung der Vorrichtung 31 in eine Steuerung oder eine Regelung möglich.
  • Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform, bei welcher der Anzeigekörper 38 eine translatorische Bewegung durchführt, kann entsprechend vorgegangen werden.
  • An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, dass die Zustandsanzeigeeinrichtung 32 sinngemäß auch für Vorrichtungen 31 verwendet werden kann, bei denen der Hauptpermanentmagnet 14 nicht als Elektro-Permanentmagnet ausgeführt ist.
  • In dieser nicht dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 31 wird eine erste Bahn, die mit einer Anzahl von beabstandet zueinander angeordneten Hauptpermanentmagneten 14 bestückt ist, relativ zu einer benachbart und parallel angeordneten zweiten Bahn verschoben, die genauso aufgebaut ist wie die erste Bahn. Je nach Stellung der Hauptpermanentmagneten 14 der ersten Bahn zu denjenigen der zweiten Bahn wird die Vorrichtung 31 magnetisiert oder entmagnetisiert. Das Verschieben wird üblicherweise manuell durchgeführt. Mit der Zustandsanzeigeeinrichtung 32 kann festgestellt werden, in welchem Zustand sich die Vorrichtung 31 gerade befindet. Gegebenenfalls kann die Stellung der beiden Bahnen zueinander korrigiert werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Vorrichtung nach dem Stand der Technik
    12
    Gegenstand
    14
    Hauptpermanentmagnet
    16
    Magnetisierungsspule
    18
    Stromanschluss
    20
    Flusskörper
    22
    erster Unterabschnitt
    24
    zweiter Unterabschnitt
    25
    Poloberfläche
    26
    Spalt
    28
    weiterer Hauptpermanentmagnet
    30
    Harz
    31
    Vorrichtung
    32
    Zustandsanzeigeeinrichtung
    34
    Anzeigekörper
    36
    rohrförmiger Körper
    38
    Anzeigeplatte
    40
    erster Permanentmagnet
    42
    zweiter Permanentmagnet
    44
    Sensor
    46
    Kontaktschalter
    48
    erster Bereich
    50
    zweiter Bereich
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2742363 B1 [0006]

Claims (13)

  1. Vorrichtung (31) zum Fixieren von Gegenständen (12), die aus ferromagnetischem Material bestehen oder dieses umfassen, umfassend - zumindest einen Hauptpermanentmagnet (14), - einen den Hauptpermanentmagnet (14) zumindest teilweise umschließenden und mit diesem zusammenwirkenden Flusskörper (20) aus ferromagnetischem Material, und - eine Zustandsanzeigeeinrichtung (32) zum Anzeigen des Magnetisierungszustands des Hauptpermanentmagnets (14), wobei die Zustandsanzeigeeinrichtung (32) o einen bewegbar gelagerten Anzeigekörper (34) mit einem ersten Permanentmagnet (40) umfasst, wobei o der erste Permanentmagnet (40) mit dem Hauptpermanentmagnet (14) zusammenwirkt.
  2. Vorrichtung (31) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsanzeigeeinrichtung (32) einen zweiten Permanentmagnet (42) aufweist, der mit dem ersten Permanentmagnet (40) zusammenwirkt.
  3. Vorrichtung (31) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Permanentmagnet (42) im Flusskörper (20) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung (31) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Permanentmagnet (42) in den Flusskörper (20) einschraubbar oder eingeschraubt ist.
  5. Vorrichtung (31) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anzeigekörper (34) drehbar im Flusskörper (20) gelagert ist und eine Anzeigeplatte (38) zum optischen Anzeigen der Drehstellung aufweist.
  6. Vorrichtung (31) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeplatte (38) einen ersten Bereich (48) mit einer ersten optischen Gestaltung und einen zweiten Bereich (50) mit einer zweiten optischen Gestaltung aufweist.
  7. Vorrichtung (31) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (31) einen Sensor (44) umfasst, welcher die Position des Anzeigekörpers (34) detektiert.
  8. Vorrichtung (31) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (31) einen Kontaktschalter (46) umfasst, welcher vom Anzeigekörper (34) in Abhängigkeit der Position des Anzeigekörpers (34) ausgelöst wird.
  9. Vorrichtung (31) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptpermanentmagnet (14) aus einer Legierung aus Eisen mit Aluminium, Nickel, Kobalt und Kupfer hergestellt ist.
  10. Vorrichtung (31) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptpermanentmagnet (14) als ein umpolbarer Permanentmagnet ausgebildet ist und die Vorrichtung (31) eine Magnetisierungsspule (16) zum Magnetisieren des umpolbaren Permanentmagnets umfasst.
  11. Vorrichtung (31) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flusskörper (20) einen ersten Unterabschnitt (22) und mindestens einen zweiten Unterabschnitt (24) aufweist.
  12. Vorrichtung (31) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Unterabschnitt (22) und dem zweiten Unterabschnitt (24) zumindest ein Spalt (26) gebildet wird, in welchem zumindest ein weiterer Hauptpermanentmagnet (28) angeordnet ist.
  13. Vorrichtung (31) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Hauptpermanentmagnet (28) aus einer Legierung aus Neodym, Eisen und Bor oder einer Legierung aus Samarium und Kobalt hergestellt ist.
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