DE19530397A1 - Electromagnetic holding device for spark erosion working of workpieces - Google Patents
Electromagnetic holding device for spark erosion working of workpiecesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Halte- und Justiervorrichtung, insbesondere für das Spannen und Justieren von ferromagnetischen, elektrisch leitenden Werkstücken bei der funkenerosiven Bearbeitung.The invention relates to an electromagnetic holding and adjusting device, especially for clamping and adjusting ferromagnetic, electrical conductive workpieces in EDM machining.
Die Materialabtragung durch Elektroerosion erfolgt durch eine Funkenentladung zwischen der Werkzeugelektrode und dem im geringsten Abstand (in der Regel 0,01 bis 0,5 mm) befindlichen Werkstück innerhalb eines Dielektrikums. In den Elektroden und in dem entstandenen Entladungskessel wird dabei Energie frei, welche aus elektrischer in thermische und mechanische Energie umgewandelt wird. An der Auftreffstelle des Funkens auf dem Werkstück werden durch die entstehende intensive Erwärmung kleinste Metallteilchen geschmolzen und verdampft. Ein Teil der geschmolzenen Metallteilchen wird durch die thermische und elektromagnetische Energie in das Dielektrikum befördert und von ihm aus dem Bearbeitungsspalt entfernt.Material erosion by electrical discharge machining is carried out by a spark discharge between the tool electrode and the closest distance (usually 0.01 to 0.5 mm) workpiece located within a dielectric. In the Electrodes and in the resulting discharge vessel energy is released, which is converted from electrical into thermal and mechanical energy becomes. At the point of impact of the spark on the workpiece, the resulting intense heating melted tiny metal particles and evaporates. Part of the molten metal particles is removed by the thermal and transported electromagnetic energy into and out of the dielectric removed from the machining gap.
Eine Einschränkung findet die Materialabtragung durch Elektroerosion infolge der Beschränkung auf elektrisch leitfähige Werkstoffe.Material erosion due to electrical erosion is limited Restriction to electrically conductive materials.
Vorteilhaft ist der Einsatz der Funkenerosion für die Bearbeitung komplizierter Werkstückgeometrien und schwer zerspanbarer Werkstoffe, wobei der Bearbeitungsprozeß ohne gegenseitige Berührung von Werkstück und Werkzeug erfolgt, so daß jede mechanische Beanspruchung ausgeschlossen ist und die Fertigung kleinster, präziser Profildurchbrüche ermöglicht wird, da weder Werkstück noch Elektrode verbogen oder verformt werden.The use of spark erosion for machining is more complicated Workpiece geometries and difficult to machine materials, the Machining process without mutual contact between workpiece and tool takes place so that any mechanical stress is excluded and the Production of the smallest, precise profile breakthroughs is made possible because neither Workpiece or electrode are bent or deformed.
Das Fehlen jeglicher mechanischer Beanspruchung des Werkstückes durch das Werkzeug begünstigt den Einsatz magnetischer Werkstückspanner. Dabei sollte eine unerwünschte verfahrenstechnische Beeinflussung der durch die Funkenerosion verursachten Entladung zwischen der 1. Elektrode, dem Werkzeug (z. B. Draht) und der zweiten Elektrode, dem Werkstück durch das Magnetfeld zur Erzielung der maximal möglichen Erodierparameter vermieden werden.The absence of any mechanical stress on the workpiece Tool favors the use of magnetic workpiece clamps. It should an unwanted procedural influence of the Spark erosion caused discharge between the 1st electrode, the Tool (e.g. wire) and the second electrode, the workpiece through the Magnetic field avoided to achieve the maximum possible eroding parameters will.
Während der Einsatz reiner Permanentmagnete durch die gegenüber Elektromagneten geringere Haftkraft sowie den beim Lösen der Werkstücke erforderlichen Kraftaufwand, der durch zusätzlich erforderliche mechanische Abstreifer oder durch mechanisch schaltbare Feldumlenkung mittels Gegeneinanderverschieben zweier Magnetsysteme reduziert werden kann, beschränkt wird, ist die Verwendung reiner Elektromagnete durch das Auftreten von Wärme von ca. 40-60°C infolge des Leistungsverbrauches der Erregerwicklung eingeschränkt.While using pure permanent magnets through the opposite Electromagnets less adhesive force and when loosening the workpieces required effort, by additional mechanical Scraper or by means of mechanically switchable field deflection Moving two magnet systems against each other can be reduced, is restricted, the use of pure electromagnets by the occurrence of heat of approx. 40-60 ° C due to the power consumption of the Excitation winding restricted.
Deshalb werden vorwiegend Permanent-Elektromagnet-Spannsysteme bevorzugt, die durch Überlagerung ihrer Magnetfelder elektromagnetisch schaltbar ist.Therefore, permanent electromagnetic clamping systems are preferred which can be switched electromagnetically by superimposing their magnetic fields.
Eine derartige magnetische Werkstückspannung wird in DE-OS 41 28 771 A1 beschrieben.Such a magnetic workpiece clamping is in DE-OS 41 28 771 A1 described.
Die Aufgabe bestand darin, eine mit Drahtschnitt arbeitende elektroerosive Bearbeitungsvorrichtung zu schaffen, die eine konstante Magnetkraft aufrechterhalten kann, die durch den Anziehungsabschnitt eines magnetischen Werkstoffes gebildet wird und dadurch ein Werkstück und einen Arbeitsabfall in stabiler Weise anzuheben und zu entfernen, wobei der magnetische Werkstoff in Form einer Einspritzdüse für das Dielektrikum gebildet wird.The task was to use a wire cut electroerosive Machining device to create a constant magnetic force can be maintained by the attraction section of a magnetic Formed material and thereby a workpiece and a waste in lift and remove stable, the magnetic material in Form of an injection nozzle for the dielectric is formed.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach DE-OS 41 28 771 A1 unter anderem eine Elektromagnetspule, die fest mit der Magnetdüse verbunden ist und eine Stromversorgung zur Lieferung eines Gleichstromleistung an die Magnetspule, um mindestens einen Teil der Düse zu magnetisieren und damit mindestens einen Teil des Werkstückes anzuziehen, verwendet. Dabei besteht eine der Düsen aus einem Magnetelement mit hoher Restmagnetflußdichte, das den Teil des Werkstückes, der durch die elektroerosive Bearbeitung erhalten wird, nach Unterbrechung der Gleichstromversorgung mit der Restmagnetkraft anzieht. Mittels eines von der Stromversorgung ebenfalls bereitgestellten Wechselstromes an die Elektromagnetspule zur Entmagnetisierung des magnetischen Teiles der Düse wird das Teil des Werkstückes freigegeben.To solve this problem according to DE-OS 41 28 771 A1, among others Electromagnetic coil, which is firmly connected to the magnetic nozzle and a Power supply to deliver a DC power to the solenoid, to magnetize at least part of the nozzle and thus at least one Used to tighten part of the workpiece. One of the nozzles consists of a magnetic element with high residual magnetic flux density, which the part of Workpiece obtained by the electrical discharge machining Interruption of the DC power supply attracts the residual magnetic force. By means of an alternating current also provided by the power supply to the electromagnetic coil for demagnetizing the magnetic part of the The part of the workpiece is released from the nozzle.
Alternativ hierzu wird auch eine magnetische Düse beschrieben, die mit einem Dauermagnet ausgestattet ist, welcher so angeordnet ist, daß er mit der ebenfalls an der Düse angeordneten Elektromagnetspule einen gemeinsamen Magnetkreis hat. Durch Änderung der Flußrichtung eines Gleichstromes kann der Magnetfluß des Dauermagneten annulliert und das Werkstück freigegeben werden.As an alternative to this, a magnetic nozzle is also described which is equipped with a Permanent magnet is equipped, which is arranged so that it also with the arranged on the nozzle electromagnetic coil a common magnetic circuit Has. By changing the direction of flow of a direct current, the magnetic flux can of the permanent magnet is canceled and the workpiece is released.
Durch die Ausstattung der drahtführenden Einspritzdüse mit elektro- und permanentmagnetischen Eigenschaften, verbunden mit der durch die Zuführung des Dielektrikums erforderlichen rostverhindernden Maßnahmen ist die beschriebene Vorrichtung sehr kostenintensiv.By equipping the wire-guiding injection nozzle with electric and permanent magnetic properties combined with that of the feed of the dielectric required anti-rust measures described device very expensive.
Das Prinzip der Überlagerung des Magnetfeldes eines Permanentmagneten während des Werkstückwechselvorganges durch das Magnetfeld eines Elektromagneten wird ebenso in EP 0 406 782 A1 beschrieben, wobei das Flußführungsteil mit angesetztem Wechselteil in Bezug auf die Feldlinien des Elektromagneten vollständig geschlossen ist.The principle of superimposing the magnetic field of a permanent magnet during the workpiece change process by the magnetic field of a Electromagnets are also described in EP 0 406 782 A1, the River guiding part with attached interchangeable part in relation to the field lines of the Electromagnet is completely closed.
Eine ähnliche Überlagerung des Permanentmagnetfeldes durch ein Elektromagnetfeld ist auch Gegenstand eines Magnetspanners, der in EP 0 015 096 A1 beschrieben wird.A similar superimposition of the permanent magnetic field by a Electromagnetic field is also the subject of a magnetic tensioner, which is described in EP 0 015 096 A1 is described.
Bekanntermaßen ist die magnetische Haftkraft abhängig von der magnetischen Induktion, d. h. der Anzahl der Feldlinien/cm² und der Größe der Auflagerfläche, aber auch der Werkstückform, der Güte der Oberfläche des Werkstückes und dessen Materialzusammensetzung.As is known, the magnetic adhesive force depends on the magnetic one Induction, d. H. the number of field lines / cm² and the size of the support surface, but also the workpiece shape, the quality of the surface of the workpiece and its material composition.
Hinsichtlich der Werkstückform erlauben die herkömmlich ausgebildeten Elektro- Magnetspanneinrichtungen eine optimale Haftkraft nur bei blockförmigen Werkstücken auf Grund der Ausbildung ihres Magnetfeldes, während flache Werkstücke nur mit ca. 60% der Haftkraft gehalten werden können, da ein Großteil des Magnetfeldes außerhalb dieser Werkstücke liegt und wirkungslos bleibt. Bestimmend für die Ausdehnung des Magnetfeldes ist der Abstand vom Mittelpunkt des Weicheisenkernes bis zum Topfrand, der dem Durchmesser des Halbkreises des sich über der Polplatte ausbildenden Magnetfeldes entspricht und durch die zwischen Weicheisenkern und Topfrand angeordnete erforderliche Erregerwicklung in seiner Minimierung begrenzt ist.With regard to the shape of the workpiece, the conventionally designed electrical Magnetic clamping devices an optimal adhesive force only in block-shaped Workpieces due to the formation of their magnetic field, while flat Workpieces can only be held with approx. 60% of the adhesive force as a Most of the magnetic field is outside of these workpieces and has no effect remains. The distance from is decisive for the expansion of the magnetic field Center of the soft iron core up to the rim of the pot, which corresponds to the diameter of the Semicircle of the magnetic field forming over the pole plate corresponds and the required between the soft iron core and the rim of the pot Excitation winding is limited in its minimization.
Dabei ist bereits bekannt, daß eine spezielle Ausbildung der Polformen und -teilungen die jeweilige Arbeitsaufgabe optimieren kann. Z. B. bringen sogenannte Pendelpolteilungen gegenüber älteren Polausbildungen die doppelte Haftkraft und Radialpolteilungen sind für platten- oder ringförmige Werkstücke in konzentrischer Anordnung bei Magnetspannfuttern besonders geeignet.It is already known that a special training of the pole shapes and -divisions can optimize the respective work task. For example, bring so-called Pendulum pole divisions double the adhesive force compared to older pole designs and radial pole pitches are for plate or ring-shaped workpieces in concentric arrangement particularly suitable for magnetic chucks.
Auf Grund der bei der Funkenerosionsbearbeitung erzielbaren Präzision hat die Einrichtung des Werkstückes eine große Bedeutung, an die Justierung der Werkstücke werden immer höhere Ansprüche gestellt.Due to the precision that can be achieved in spark erosion machining, the Setting up the workpiece is of great importance to the adjustment of the Workpieces are subject to ever higher demands.
Bekannte Lösungen hierfür werden beschrieben in DE-OS 37 13 131 A1, wobei die erfindungsgemäße Anschlagvorrichtung winkelförmig zweigeteilt und mit Nuten zum Eichen von Referenzflächen und Referenzlöchern mit vorbestimmten Abständen zwischen den Eichflächen versehen ist, und in DE-OS 37 13 145 A1, nach der die erindungsgemäße Lehre aus einem Klotz mit einer Bezugsfläche für die Vorwärts-Rückwärts-Richtung und einer Bezugsfläche für die Rechts-Links- Richtung sowie mit einem konzentrischen Bezugsloch, dessen Position von den beiden Bezugsflächen jeweils einen bestimmten Abstand hat, besteht.Known solutions for this are described in DE-OS 37 13 131 A1, wherein the stop device according to the invention in two parts angularly and with Grooves for calibrating reference surfaces and reference holes with predetermined Distances between the calibration surfaces is provided, and in DE-OS 37 13 145 A1, according to the inventive teaching from a block with a reference surface for the forward-backward direction and a reference surface for the right-left Direction as well as with a concentric reference hole, the position of which from the both reference surfaces each have a certain distance.
Mit Hilfe dieser Anschlagvorrichtung bzw. dieser Lehre wird zwar erreicht, daß die Position des Werkstückes auf dem Tisch zur Verarbeitung in der numerischen Steuerung ermittelt werden kann, ermöglicht oder begünstigt aber nicht die exakte Fixierung der Werkstücke auf dem Tisch in der jeweils erforderlichen Arbeitslage, die genauso entscheidend für eine präzise Fertigung ist.With the help of this stop device or this teaching is achieved that the Position of the workpiece on the table for processing in the numerical Control can be determined, but does not enable or favor the exact Fixation of the workpieces on the table in the required working position, which is just as crucial for precise manufacturing.
Bei Verwendung magnetischer Spannsysteme ist es möglich, die Werkstückaufnahmeform in die Polplatte einzuarbeiten, wobei aber auf die Vermeidung von Beschädigungen von z. B. Erregerspulen, Isolierung oder Abdichtung des Spanners geachtet werden sollte, oder aber die Werkstückaufnahmeform wird in Leitpole eingearbeitet, so daß die Polplattenoberfläche des Spanners unversehrt bleibt. Ebenso bekannt ist es, die Polplatten mit einer sogenannten Z=0-Auflagerkante auszustatten, die ein genaues Einmessen des Werkzeuges gestattet, oder aber ein sogenanntes Sinuslineal, was in genau festgelegtem Bezug zum Werkstückstandort an der Bearbeitungsvorrichtung angebracht ist, hierzu zu verwenden.When using magnetic clamping systems, it is possible to Work in the workpiece holder form in the pole plate, but on the Avoiding damage from e.g. B. excitation coils, insulation or Sealing of the tensioner should be respected, or else the Workpiece holder shape is incorporated into the pole, so that the The pole plate surface of the tensioner remains intact. It is also known that To equip pole plates with a so-called Z = 0 support edge exact measurement of the tool allowed, or a so-called Sinus ruler, which is precisely defined in relation to the workpiece location on the Processing device is appropriate to use for this.
Der Einsatz von Permanent-Elektro-Magnetspanneinrichtungen erfordert die Versorgung der Erregerwicklung des Elektromagneten zumindest zeitweise mit einer von einer externen Spannungsquelle bereitzustellenden Spannung, da es aus Kostengründen nicht ratsam ist, jede Spanneinrichtung mit einer eigenen Spannungsquelle zu versehen.The use of permanent electro magnetic clamping devices requires that Supply of the excitation winding of the electromagnet at least temporarily a voltage to be provided by an external voltage source since it for cost reasons it is not advisable to have each clamping device with its own To provide voltage source.
Herkömmlicherweise werden die Spanneinrichtungen deshalb über Verbindungsleitungen mit der externen Spannungsquelle verbunden (siehe hierzu z. B. EP 0 015 096 A1, EP 0 406 782 A1 oder auch DE-OS 41 28 771 A1), wobei zusätzlich Steuereinheiten starr mit der Spannungsquelle verbunden sind oder aber auch relativ flexibel, jedoch stets über eine weitere Verbindungsleitung mit der Spannungsversorgung in Kontakt stehen.Conventionally, the tensioners are therefore over Connection lines connected to the external voltage source (see here e.g. B. EP 0 015 096 A1, EP 0 406 782 A1 or also DE-OS 41 28 771 A1), wherein additional control units are rigidly connected to the voltage source or but also relatively flexible, but always with another connection line the power supply are in contact.
Diese Verbindungsleitungen, welche auf Grund ihrer nicht vermeidbaren Kontakte mit dem Dielektrikum während des Erodiervorganges aus besonderen Geräteschutzanforderungen entsprechenden und deshalb teuren Materialien bestehen müssen, stellen zudem noch mehr oder weniger eine Behinderung beim ungestörten Bedienen, Warten und Werkstückwechselns derartiger Maschinen dar. Insbesondere die Verbindungsleitung zwischen einer Fernsteuerung und der ortsfesten Versorgungseinrichtung wird hierbei infolge ihrer nicht bestimmbaren Position und eindeutigen Fixierung zu einer Gefahrenquelle.These connecting lines, which due to their unavoidable contacts with the dielectric during the eroding process from special Equipment protection requirements corresponding and therefore expensive materials must also exist, more or less create a disability undisturbed operation, maintenance and workpiece changing of such machines represents in particular the connecting line between a remote control and the Fixed supply facility is due to its undetermined Position and clear fixation to a source of danger.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend beschriebenen Nachteile von bekannten Elektro-Magnetspanneinrichtungen, insbesondere für Funkenerosionsmaschinen zu beseitigen.The invention is based on the object described above Disadvantages of known electro-magnetic clamping devices, especially for Eliminate spark erosion machines.
Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Elektro- Magnetspanneinrichtung zu schaffen, mit der Werkstücke mit nur einer zum Spannen geeigneten Fläche und ansonsten beliebiger Kontur mit einer im gesamten Spannbereich nahezu gleich großen hohen Haftkraft gehalten werden können.In particular, the invention is based on the object of To create magnetic clamping device with the workpieces with only one Clamp suitable surface and otherwise any contour with an in the entire clamping range of almost the same high adhesive force can.
Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, gleichzeitig mit dem Spannen der Werkstücke eine einfache, schnelle und präzise Justierung in der jeweils erforderlichen Arbeitslage zu ermöglichen.The invention is also based on the object, at the same time as clamping of the workpieces a simple, quick and precise adjustment in each to enable the necessary work situation.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige und sichere sowie behinderungsfreie Verbindung zwischen einer Permanent-Elektromagnet- Spanneinrichtung und der ihr zugeordneten externen Spannungsquelle zu schaffen. Another object of the invention is to be an inexpensive and safe as well unobstructed connection between a permanent electromagnet Clamping device and the external voltage source assigned to it create.
Auch eine Aufgabe der Erfindung soll die Verbesserung der Effektivität elektromagnetischer Halte- und Justiervorrichtungen sein.Another object of the invention is to improve effectiveness be electromagnetic holding and adjusting devices.
Zur Lösung der vorstehenden Aufgabenstellungen betrifft die Erfindung eine elektromagnetische Halte- und Justiervorrichtung, insbesondere für das Spannen und Justieren von ferromagnetischen, elektrisch leitenden Werkstücken bei funkenerosiver Bearbeitung, bestehend aus einem Gehäuse, einem Elektromagnet-System mit einer oder mehreren Erregerwicklung/en mit Magnetkörpern und wahlweise mit oder ohne Permanentmagneten, einer oder mehreren durch unmagnetische Trennfugen in magnetische Nord- und Südpole unterteilte Polplatte/n wahlweise mit oder ohne Z=0-Auflagerkante, am Gehäuse vorgesehenen Spannmittelaufnahmen zur Verbindung mit der Auflagerfläche, Verbindungsmitteln zwischen Gehäuse und Polplatte/n sowie einer externen Spannungsquelle und ist gekennzeichnet durch die sternförmige Ausbildung der unmagnetischen Trennfuge der Polplatte innerhalb eines runden oder rechteckigen Haftbereiches mit diesem Bereich angepaßter Strahlenlänge, die Abhängigkeit der Breitenausbildung der unmagnetischen Trennfuge von der Eindringtiefe des Magnetfeldes in das jeweilige Werkstück sowie die zur Verbindung mit der Spannungsquelle aus dem Gehäuse herausgeführte Erregerwicklung.To solve the above problems, the invention relates to a electromagnetic holding and adjusting device, in particular for tensioning and adjustment of ferromagnetic, electrically conductive workpieces EDM machining, consisting of a housing, a Electromagnet system with one or more excitation windings Magnetic bodies and optionally with or without permanent magnets, one or several by means of non-magnetic joints in magnetic north and south poles subdivided pole plate / s optionally with or without Z = 0 support edge, on the housing provided clamping device receptacles for connection to the support surface, Lanyards between housing and pole plate (s) and an external one Voltage source and is characterized by the star-shaped design of the non-magnetic parting line of the pole plate inside a round or rectangular adhesive area with this area adjusted beam length, the Dependence of the width of the non-magnetic joint on the Penetration depth of the magnetic field in the respective workpiece and that for Connection with the voltage source led out of the housing Excitation winding.
Die Erregerwicklung ist insbesondere bei Verwendung reiner Elektromagnete dauerhaft mit der Spannungsquelle verbunden.The field winding is particularly useful when using pure electromagnets permanently connected to the voltage source.
Mit an der Außenseite des Gehäuses der elektromagnetischen Halte- und Justiervorrichtung isoliert angeordneten Schaltkontakten ist die Erregerwicklung bei Einsatz von Permanent-Elektromagneten verbunden, wobei diese Schaltkontakte mit am Gehäuse einer mobilen Spannungsquelle angeordneten Schaltkontakten korrespondieren. With on the outside of the housing of the electromagnetic holding and Switching contacts arranged in isolation is the field winding connected when using permanent electromagnets, these Switch contacts arranged on the housing of a mobile voltage source Switch contacts correspond.
In die Polplatten können Ausrichtkanten zur Justierung der Werkstücke direkt eingearbeitet sein. Ebenso können Schablonen aus nichtmagnetischem Material mit entsprechenden Ausrichtkanten für das Werkstück vor der Polplatte angeordnet und mit dem Gehäuse der elektromagnetischen Halte- und Justiervorrichtung zur Justierung der Werkstücke verbunden sein.Aligning edges for adjusting the workpieces can be inserted directly into the pole plates be incorporated. Stencils made of non-magnetic material can also be used with appropriate alignment edges for the workpiece in front of the pole plate arranged and with the housing of the electromagnetic holding and Adjustment device for adjusting the workpieces.
Die Befestigung dieser Schablonen am Gehäuse der elektromagnetischen Halte- und Justiervorrichtung kann vorzugsweise mit hydraulischen Dehnspann-Dornen erfolgen.The attachment of these templates to the housing of the electromagnetic holding and adjustment device can preferably with hydraulic expansion mandrels respectively.
In einem Gehäuse der elektromagnetischen Halte- und Justiervorrichtung können mehrere Magnet-Systeme mit mehreren Erregerwicklungen und mit jeweils zugeordneten Polplatten und gegebenenfalls Schablonen zu einem Spann- und Justierbalken zusammengefaßt sein, wobei die Erregerwicklungen wahlweise einzeln oder in Kombination mit der Spannungsquelle in Verbindung stehen.Can in a housing of the electromagnetic holding and adjusting device multiple magnet systems with multiple excitation windings and each with assigned pole plates and, if necessary, templates for a clamping and Adjustment bar can be summarized, with the excitation windings optionally individually or in combination with the voltage source.
Die Zeichnungen zeigen an Hand eines Ausführungsbeispieles der elektromagnetischen Halte- und Justiervorrichtung mit Permanent-Elektromagnet- System:The drawings show an embodiment of the electromagnetic holding and adjusting device with permanent electromagnet System:
Fig. 1 die komplette Vorderansicht der elektromagnetischen Halte- und Justiervorrichtung mit Justierschablone und im Schnitt dargestelltem aufgespanntem Werkstück, Fig. 1 a complete front view of the electromagnetic holding and adjusting device with Justierschablone and what is represented in section, the clamped workpiece,
Fig. 2 die Seitenansicht der elektromagnetischen Halte- und Justiervorrichtung mit Justierschablone und aufgespanntem Werkstück, Fig. 2 shows the side view of the electromagnetic holding and adjusting device with Justierschablone and the clamped workpiece,
Fig. 3 die Vorderansicht der Polplatte mit sternförmiger Trennfuge und Z=0- Auflagerkante, Fig. 3 is a front view of the pole plate with a star-shaped parting line and Z = 0- bearing edge,
Fig. 4.1 den vertikalen Schnitt A-A durch die elektromagnetische Halte- und Justiervorrichtung mit Justierschablone und aufgespanntem Werkstück, Fig. 4.1 the vertical section AA through the electromagnetic holding and adjusting device with Justierschablone and the clamped workpiece,
Fig. 4.2 den vertikalen Schnitt B-B durch die elektromagnetischen Halte- und Justiervorrichtung mit Justierschablone und aufgespanntem Werkstück, Fig. 4.2 the vertical section BB through the electromagnetic holding and adjusting device and the clamped workpiece with Justierschablone
Fig. 5 das Detail A des Schnittes B-B gemäß Fig. 4.2, Fig. 5 shows the detail A of the section BB of Fig. 4.2,
Fig. 6 die Prinzipskizze einer elektromagnetischen Halte- und Justiervorrichtung mit mobiler Spannungsquelle. Fig. 6 shows the schematic diagram of an electromagnetic holding and adjusting device with a mobile voltage source.
In den Fig. 1 und 2 wird der Aufbau der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Halte- und Justiervorrichtung dargestellt. Dabei bezeichnet (1) das Gehäuse der Vorrichtung aus rostfreiem ferromagnetischem Material, welches das Elektro-Magnetsystem (2) aufnimmt und durch welches die Erregerwicklung des Elektromagneten nach außen geführt wird. Die mit dem Gehäuse (1) stirnseitig mittels Imbusschrauben als Verbindungsmittel (7) verbundene Polplatte (3) aus rostfreiem ferromagnetischem Material ist mit einer die Pole trennenden, in Form eines achteckigen Sterns ausgebildeten, konzentrisch zur Haftfläche (9) angeordneten Trennfuge (4) aus unmagnetischem Werkstoff, im Ausführungsbeispiel wird Formstoff verwendet, versehen. An der Unterkante der Polplatte ist desweiteren eine Z=0-Auflagerkante für die mikrometergenaue Justierung und Bewegung des Werkstückes (12) angeordnet. Die im Ausführungsbeispiel eingesetzte Justierschablone (10) aus nichtmagnetischem Material mit der Anlagekontur des Werkstückes (12) und zwei Befestigungsbohrungen zur Aufnahme der Verbindungsmittel mit der elektromagnetischen Halte- und Justiervorrichtung ist mittels hydraulischen Dehnspann-Dornen (11) maßgenau mit der Polplatte (3) unverrückbar verbunden. Seitlich am Gehäuse (1) sind Spannmittelaufnahmen (6) zur Befestigung der elektromagnetischen Halte- und Justiervorrichtung auf dem Werkstückaufspannrahmen der Bearbeitungsvorrichtung angeordnet. In Figs. 1 and 2, the structure of the electromagnetic holding and adjusting device according to the invention is illustrated. In this case, ( 1 ) denotes the housing of the device made of rustproof ferromagnetic material which receives the electro-magnet system ( 2 ) and through which the excitation winding of the electromagnet is guided to the outside. The pole plate ( 3 ) made of rustproof ferromagnetic material, which is connected to the housing ( 1 ) on the end face by means of Allen screws as connecting means ( 7 ), is provided with a separating joint ( 4 ) which is arranged in the form of an octagonal star and is concentric with the adhesive surface ( 9 ) non-magnetic material, in the exemplary embodiment molding material is used. A Z = 0 support edge for the micrometer-precise adjustment and movement of the workpiece ( 12 ) is also arranged on the lower edge of the pole plate. The adjusting template ( 10 ) used in the exemplary embodiment, made of non-magnetic material with the contact contour of the workpiece ( 12 ) and two fastening bores for receiving the connecting means with the electromagnetic holding and adjusting device, can be immovably adjusted with the pole plate ( 3 ) by means of hydraulic expansion mandrels ( 11 ) connected. Clamping means receptacles ( 6 ) for fastening the electromagnetic holding and adjusting device to the workpiece clamping frame of the processing device are arranged on the side of the housing ( 1 ).
Die Erregerwicklung des Elektromagneten ist zur Verbindung mit einer externen mobilen Spannungsquelle (13) an die Außenseite des Gehäuses (1) geführt und mit isoliert angeordneten Schaltkontakten in einem Schutzkragen (8) verbunden.The excitation winding of the electromagnet is routed to the outside of the housing ( 1 ) for connection to an external mobile voltage source ( 13 ) and connected to switching contacts arranged in an isolated manner in a protective collar ( 8 ).
Das Werkstück (12) ist an der Auflagekontur der Justierschablone (10) angesetzt und haftet durch die Einwirkung des magnetischen Feldes an der Polplatte (3).The workpiece ( 12 ) is attached to the support contour of the adjustment template ( 10 ) and adheres to the pole plate ( 3 ) due to the action of the magnetic field.
Fig. 3 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Polplatte (3) mit in Form eines achteckigen Sternes ausgebildeter unmagnetischer Trennfuge (4), die mit Formstoff ausgefüllt ist und die Breite (b) aufweist. Diese unmagnetische Trennfuge (4) unterteilt die den Magnetkörper und die Erregerwicklung abschließende Polplatte (3) in nur einen Nord- und einen Südpol und führt das Feld vom Magnetkörper zum Werkstück (12) mit nahezu konstanter Feldstärke an beliebiger Stelle der Haftfläche (9) der Polplatte (3). Die sternförmige Ausbildung der unmagnetischen Trennfuge (4) verlängert dieselbe und führt zu einer besseren Verteilung der Haftkraft und deren Homogenität auf die gesamte Haftfläche (9), da die Haftkräfte an den sich an der Trennfuge (4) gegenüberliegenden Flächen am größten sind. Fig. 3 shows a possible embodiment of the pole plate ( 3 ) with a non-magnetic joint ( 4 ) formed in the form of an octagonal star, which is filled with molding material and has the width (b). This non-magnetic parting line ( 4 ) divides the pole plate ( 3 ) that closes the magnetic body and the field winding into only one north and one south pole and guides the field from the magnetic body to the workpiece ( 12 ) with an almost constant field strength at any point on the adhesive surface ( 9 ) Pole plate ( 3 ). The star-shaped design of the non-magnetic separation joint ( 4 ) extends the same and leads to a better distribution of the adhesive force and its homogeneity over the entire adhesive surface ( 9 ), since the adhesive forces are greatest on the surfaces opposite each other at the separation joint ( 4 ).
Fig. 4.1 und Fig. 4.2 zeigen die vertikalen Schnitte A-A und B-B durch die elektromagnetische Halte- und Justiervorrichtung, die die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung verdeutlichen. Fig. 4.1 and Fig. 4.2 show the vertical sections AA and BB through the electromagnetic holding and adjusting device, which illustrate the operation of the device according to the invention.
Das auf der Auflagekontur der mittels hydraulischer Dehnspann-Dorne (11) fixierten Justierschablone (10) aufgesetzte Werkstück (12) wird durch den Permanentmagneten des Elektromagnet-Systems (2) mittels Magnetkraft an der Haftfläche (9) der Polplatte (3) gehalten. Dabei wird, wie aus den Schnitten A-A und B-B ersichtlich, durch die erfindungsgemäße Ausbildung der unmagnetischen Trennfuge (4) und die dadurch bedingte Polarisierung und variierende Polteilung und Größe der Polschritte der im Prinzip nur einmal vorhandenen Nord- und Südpole eine nahezu konstante Feldstärke an jedem beliebigen Punkt der Haftfläche (9) der Polplatte (3) gewährleistet.The workpiece ( 12 ) placed on the support contour of the adjusting template ( 10 ) fixed by hydraulic expansion mandrels ( 11 ) is held by the permanent magnet of the electromagnet system ( 2 ) by means of magnetic force on the adhesive surface ( 9 ) of the pole plate ( 3 ). As can be seen from the sections AA and BB, the inventive design of the non-magnetic separation joint ( 4 ) and the resulting polarization and varying pole pitch and size of the pole steps of the north and south poles, which in principle only exist once, provide an almost constant field strength at each guaranteed any point of the adhesive surface ( 9 ) of the pole plate ( 3 ).
Das in Fig. 5 dargestellte Detail A des Schnittes B-B gemäß Fig. 4.2 verdeutlicht den Einfluß der Breite (b) der unmagnetischen Trennfuge (4) auf die Eindringtiefe des Magnetfeldes in das Werkstück (12). Dabei entspricht die Feldtiefe in etwa dem Radius des durch die Trennfugenbreite (b) bestimmten Durchmessers der Feldlinien, so daß im vorgegebenen Beispiel erreicht werden kann, daß das Magnetfeld maximal bis zur Breite der Z=0-Auflagerkante (5), die gleichzeitig Begrenzung für das verwendete Werkzeug ist, in das Werkstück (12) eindringen kann, wodurch beispielsweise bei einer Bearbeitung mittels Drahterosion keine unerwünschte magnetische Beeinflussung des Drahtes erfolgt. Ebenso wird dadurch erreicht, daß auch flache Werkstücke mit nahezu der vollen Haftkraft gespannt werden können, da sich das Magnetfeld auch hier so ausbilden kann, daß es nahezu vollständig vom Werkstück absorbiert wird.The detail A of the section BB according to FIG. 4.2 shown in FIG. 5 illustrates the influence of the width (b) of the non-magnetic separation joint ( 4 ) on the depth of penetration of the magnetic field into the workpiece ( 12 ). The field depth corresponds approximately to the radius of the diameter of the field lines determined by the joint width (b), so that in the given example it can be achieved that the magnetic field does not exceed the width of the Z = 0 support edge ( 5 ), which at the same time is a limitation for is the tool used, can penetrate into the workpiece ( 12 ), so that, for example, when machining by means of wire erosion, there is no undesirable magnetic influence on the wire. It is also achieved in this way that even flat workpieces can be clamped with almost the full adhesive force, since the magnetic field can also develop here in such a way that it is almost completely absorbed by the workpiece.
Fig. 6 zeigt die Prinzipskizze der Spannungsversorgung der elektromagnetischen Halte- und Justiervorrichtung. Fig. 6 shows the schematic diagram of the voltage supply of the electromagnetic holding and adjusting device.
Die Verwendung eines Elektromagneten bei der elektromagnetischen Halte- und Justiervorrichtung erfordert eine ständige Verbindung mit einer die Erregerwicklung dieses Elektromagneten mit Spannung versorgenden Spannungsquelle. Die bei einer derartigen Ausbildung des Elektromagnet- Systemes (2) eigentlich als nachteilig empfundene Erwärmung der Vorrichtung auf ca. 40-60°C wird insbesondere bei funkenerosiver Werkstückbearbeitung durch die Zuführung des Dielektrikums kompensiert und eine Kühlung des Werkstückes erreicht.The use of an electromagnet in the electromagnetic holding and adjusting device requires a permanent connection to a voltage source which supplies the excitation winding of this electromagnet with voltage. The heating of the device to approximately 40 ° -60 ° C., which is actually perceived as disadvantageous in the case of such a design of the electromagnet system ( 2 ), is compensated for in particular in the case of spark-erosive workpiece machining by the supply of the dielectric and cooling of the workpiece is achieved.
Soll während der Bearbeitung jegliche die Genauigkeit beeinflussende Wärmeentwicklung vermieden werden, kann die elektromagnetische Halte- und Justiervorrichtung mit einem Permanent-Elektromagneten versehen werden, wobei ebenfalls eine ständige Verbindung zwischen Halte- und Justiervorrichtung und Spannungsquelle vorgesehen sein kann. Da bei Einsatz eines Permanent- Elektromagneten bekannterweise eine Erregung des Elektromagneten nur zum Zwecke des Lösens des Werkstückes (12) erforderlich ist, reicht eine mobile Spannungsquelle in Form eines mit Akkus versehenen Akkugehäuses (13) aus, an dessen Rückseite ein Haftmagnet angeordnet ist, und welches über eine kurze Verbindungsleitung mit einem Schalthandy (14) verbunden ist, welches über mit den Schaltkontakten der elektromagnetischen Halte- und Justiervorrichtung korrespondierende Schaltkontakte sowie einen Taster mit Druckkontakt verfügt, wobei die Schaltkontakte des Handys (14) nur zum Lösen des Werkstückes (12) nach seiner Bearbeitung mit den außenliegenden Kontakten am Gehäuse (1) der elektromagnetischen Halte- und Justiervorrichtung in Verbindung gebracht werden und damit das Feld des Permanentmagneten durch die Erregung eines entgegengesetzten elektromagnetischen Feldes zeitweise kompensiert wird. Das Akkugehäuse (13) samt Schalthandy (14) kann mittels des Haftmagneten stets in Einsatznähe bereitgehalten werden und wird bei Erfordernis sowie bei Nichtgebrauch auf einer Akkuladestation abgelegt, wo es geladen wird und in Bereitschaft für die nächste Schalthandlung steht.If any heat development influencing the accuracy is to be avoided during processing, the electromagnetic holding and adjusting device can be provided with a permanent electromagnet, wherein a permanent connection between the holding and adjusting device and the voltage source can also be provided. Since, when using a permanent electromagnet, excitation of the electromagnet is only required for the purpose of loosening the workpiece ( 12 ), a mobile voltage source in the form of a battery case ( 13 ) provided with batteries is sufficient, on the rear side of which a holding magnet is arranged, and which is connected via a short connection pipe with a switching cell phone (14) which via the switching contacts of the electromagnetic holding and adjusting device corresponding switch contacts and a push-button with pressure contact features, the switching contacts of the mobile phone (14) only for releasing the workpiece (12) after its processing with the external contacts on the housing ( 1 ) of the electromagnetic holding and adjusting device are connected and thus the field of the permanent magnet is temporarily compensated by the excitation of an opposite electromagnetic field. The battery housing ( 13 ) together with the switching cell phone ( 14 ) can always be kept close by using the holding magnet and is placed on a battery charging station where it is needed and not in use, where it is charged and ready for the next switching operation.
Eine derartige Ausbildung vermeidet den Einsatz teurer, korrosionsgeschützter Materialien für die Verbindungsleitung und beseitigt Gefährdungen des Bedienungspersonales insbesondere bei flexiblen Verbindungsleitungen.Such training avoids the use of expensive, corrosion-protected Materials for the connecting line and eliminates hazards to the Operating personnel, in particular with flexible connecting lines.
Zur Verbesserung der Effektivität der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Halte- und Justiervorrichtung können auch mehrere derartige Vorrichtungen mit jeweils separaten Magnet-Systemen in einem Spannbalken zusammengefaßt sein, wobei sich die jeweiligen Magnetfelder sowohl einzeln als auch bei entsprechender Verbindung in jeder beliebigen Kombination der Erregerwicklungen schalten lassen.To improve the effectiveness of the electromagnetic according to the invention Holding and adjusting device can also use several such devices separate magnet systems in a clamping bar be, the respective magnetic fields both individually and at corresponding connection in any combination of Have excitation windings switched.
Die erfindungsgemäße elektromagnetische Halte- und Justiervorrichtung bietet insbesondere bei Verwendung eines Permanent-Elektromagnetsystemes deutliche Vorteile gegenüber den bekannten technischen Lösungen wieThe electromagnetic holding and adjusting device according to the invention offers especially when using a permanent electromagnet system clear advantages over the known technical solutions such as
- - geringe Kosten, da einfacher technischer Aufbau,- low costs because of simple technical structure,
- - geringe Leistungsaufnahme, keine besonderen Anforderungen an Toleranzen der Schaltspannung und des Schaltstromes,- low power consumption, no special requirements for tolerances the switching voltage and the switching current,
- - hohe Präzision bei der Bearbeitung infolge fehlender Erwärmung, da Strom- Spannungszuführung nur beim Werkstückwechsel nach der Bearbeitung erfolgt,- high precision in machining due to the lack of heating, since current Power supply only when changing the workpiece after machining he follows,
- - sehr gute Eignung für automatisierten Betrieb, da die Halte- und Justiervorrichtung mit aufgespanntem Werkstück über Palettenwechsel einrichtungen an andere Arbeitsorte transportiert werden kann.- Very good suitability for automated operation, since the holding and Adjustment device with clamped workpiece via pallet change facilities can be transported to other workplaces.
Claims (9)
- - einem Gehäuse (1),
- - einem Elektromagnet-System (2) mit einer oder mehreren Erreger wicklung/en, Magnetkörper/n sowie wahlweise mit oder ohne Permanentmagneten,
- - einer oder mehreren durch unmagnetische Trennfugen (4) in magnetische Nord- und Südpole unterteilten Polplatte/n (3), wahlweise mit oder ohne Z=0-Auflagerkante (5),
- - am Gehäuse angeordneten Spannmittelaufnahmen (6) für externe Spannsysteme,
- - Verbindungsmitteln (7) zwischen Gehäuse (1) und Polplatte/n (3),
- - einer externen Spannungsquelle (13),
- - a housing ( 1 ),
- - an electromagnet system ( 2 ) with one or more excitation winding / s, magnetic body / s and optionally with or without permanent magnets,
- - one or more pole plates ( 3 ) divided into magnetic north and south poles by non-magnetic separating joints ( 4 ), optionally with or without Z = 0 support edge ( 5 ),
- - Clamping device receptacles ( 6 ) arranged on the housing for external clamping systems,
- - connecting means ( 7 ) between housing ( 1 ) and pole plate (s) ( 3 ),
- - an external voltage source ( 13 ),
- - die unmagnetische Trennfuge (4) der Polplatte (3) sternförmig innerhalb eines runden oder rechteckigen Haftbereiches (9) mit diesem Bereich angepaßter Strahlenlänge ausgebildet ist,
- - die Erregerwicklung des Elektro-Magnetsystems (2) zur Verbindung mit der Spannungsquelle (13) aus dem Gehäuse (1) geführt ist.
- - The non-magnetic parting line ( 4 ) of the pole plate ( 3 ) is formed in a star shape within a round or rectangular adhesive area ( 9 ) with this area adapted to the beam length,
- - The excitation winding of the electro-magnet system ( 2 ) for connection to the voltage source ( 13 ) from the housing ( 1 ) is guided.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE1995130397 DE19530397A1 (en) | 1995-08-18 | 1995-08-18 | Electromagnetic holding device for spark erosion working of workpieces |
Applications Claiming Priority (1)
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