DE202005017182U1 - Gripper and handling device for permanent magnets uses two permanent magnets which are rotatable between arcuate pole pieces to attract or repel workpiece magnets - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Handhabung und Montage von magnetisierten Permanentmagneten, wobei die Aufbringung der Kräfte zum Greifen bzw. Lösen einerseits durch mindestens einen, vorzugsweise zwei oder mehr drehbar gelagerte, ausreichend starke Permanentmagnete und andererseits durch die Magnetkraft des zu handhabenden Permanentmagneten selbst erfolgt.The The invention relates to a device for automatic handling and mounting magnetized permanent magnets, wherein the application the forces to grasp or release on the one hand by at least one, preferably two or more rotatable mounted, sufficiently strong permanent magnets and on the other hand done by the magnetic force of the permanent magnet to be handled itself.
Die Handhabung und Montage von magnetisierten Permanentmagneten, z.B. bei der Herstellung von Läufern für permanent erregte elektrische Maschinen, wie bspw. Synchronmotoren oder Generatoren, ist aufgrund der hohen magnetischen Anziehungskräfte problematisch. Dabei ist zwischen den Anziehungskräften von Magneten untereinander sowie der Anziehung von Objekten aus ferromagnetischem Material, beispielsweise dem Blechpaket eines Läufers, zu unterscheiden. Aufgrund der vorhandenen Magnetfelder wirken sehr starke Kräfte auf die Magnete ein, wodurch besonders Montage- und Positioniervorgänge deutlich erschwert werden. Wesentliches Merkmal von Dauermagneten für solche Läufer ist die Ausrichtung des Magnetfeldes der eingesetzten Magnetkörper, welches stets radial zur Läuferachse ausgerichtet ist.The Handling and assembly of magnetised permanent magnets, e.g. in the production of runners for permanent excited electrical machines, such as synchronous motors or generators, is problematic due to the high magnetic attraction forces. It is between the attractions of magnets among themselves as well as the attraction of objects ferromagnetic material, for example, the laminated core of a runner, to distinguish. Due to the existing magnetic fields act very much strong forces on the magnets, making especially assembly and positioning clearly be made more difficult. Essential feature of permanent magnets for such runners is the orientation of the magnetic field of the inserted magnetic body, which always radial to the rotor axis is aligned.
Abhängig von der konstruktiven Gestaltung müssen bei der Herstellung permanentmagneterregter Maschinen pro Pol einer oder mehrere Dauermagnete auf einen ferromagnetischen Grundkörper, z.B. einen geblechten Läufer, aufgebracht werden. Um eine hohe Leistungsfähigkeit der Maschine zu erzielen, ist es notwendig, die Magnete möglichst spaltfrei unmittelbar nebeneinander anzuordnen. Die während des Montageprozesses auftretenden Wechselwirkungen der Magnetfelder zwischen dem zu handhabenden und montierenden Permanentmagneten, bereits montierten Dauermagneten sowie ferromagnetischen Bauteilen und Montagehilfsmitteln führen in allen sechs Freiheitsgraden zu sehr hohen Magnetkräften und -momenten. Für eine ordnungsgemäße Montage magnetisierter Magnete sind deshalb hohe Haltekräfte notwendig, wobei diese mittels geeigneter Vorrichtungen (Werkzeuge, Greifer) auf das Montageobjekt (Permanentmagnet) übertragen werden müssen.Depending on the constructive design must in the production of permanent magnet excited machines per pole or several permanent magnets on a ferromagnetic body, e.g. one lathed runner, be applied. To achieve high performance of the machine, it is necessary to use the magnets as possible to be arranged directly adjacent to each other without a gap. The during the Assembly process occurring interactions of the magnetic fields between the permanent magnet to be handled and mounted, already assembled permanent magnets and ferromagnetic components and assembly aids lead in all six degrees of freedom to very high magnetic forces and -momenten. For one proper installation Magnetized magnets therefore high holding forces are necessary, these by means of suitable devices (tools, grippers) on the mounting object (Permanent magnet) transmitted Need to become.
Aufgrund der beschriebenen Problematik werden Permanentmagnete heute in der industriellen Serienfertigung in der Regel in unmagnetisiertem Zustand montiert. Das Aufmagnetisieren der Magnete erfolgt anschließend im Pulsfeld-Verfahren. Dabei können jedoch nur schwächere Magnetfelder und damit geringere Motor- bzw. Generatorleistungen realisiert werden als dies bei der Montage magnetisierter Dauermagnete möglich ist. Abhängig von den Produktionsrahmenbedingungen erfolgt die Bestückung entweder manuell oder automatisiert. Bei der manuellen Montage werden die Magnete von Mitarbeitern einzeln per Hand aufgenommen und platziert. Alternativ dazu kann die Montage von unmagnetisierten Magneten auch automatisiert durch ein Handhabungsgerät mit einem geeigneten Greifer erfolgen.by virtue of The problems described are permanent magnets today in the industrial mass production usually in unmagnetized state assembled. The magnetization of the magnets is then carried out in Pulsed-field method. It can but only weaker Magnetic fields and thus lower motor or generator power be realized as this in the assembly of magnetized permanent magnets possible is. Dependent the production conditions are either populated manual or automated. During manual assembly, the Magnets of employees individually picked up and placed by hand. Alternatively, the assembly of unmagnetized magnets can also automated by a handling device with a suitable gripper respectively.
Die Montage von magnetisierten Dauermagneten erfolgt im industriellen Einsatz ausschließlich manuell und ist dabei wegen der sehr problematischen Handhabung der Permanentmagnete beim Fügen mit hohem zeitlichem und finanziellem Aufwand verbunden. Die Permanentmagnete werden hierbei zunächst mit Klebstoff versehen und anschließend durch den Mitarbeiter – zumeist unter Zuhilfenahme eines Fügewerkzeugs – in die endgültige Position gebracht und dort manuell fixiert, bis der Klebstoff ausgehärtet ist. Neben der niedrigen Produktivität birgt dieses Verfahren insbesondere bei der Bestückung von größeren Läufern mit starken Magneten erhebliches Gefahrenpotenzial für das Montagepersonal. Aufgrund der hohen magnetischen Anziehungs- und Abstoßungskräfte können die zu handhabenden Dauermagnete beim Fügen unvermittelt sehr stark beschleunigt werden, wodurch es zu schnellen und unkontrollierbaren Bewegungen der Magnetkörper kommen kann. Hierdurch besteht ein erhebliches Gefahrenpotenzial für den Mitarbeiter, insbesondere durch Verletzungen an Fingern und Händen.The Assembly of magnetized permanent magnets takes place in industrial Use only manually and is because of the very problematic handling of the permanent magnets when joining associated with high time and financial effort. The permanent magnets be here first provided with adhesive and then by the employee - mostly with the aid of a joining tool - into the final Positioned and fixed there manually until the adhesive has cured. In addition to low productivity This process is particularly associated with the equipping of larger runners strong magnets pose a significant risk potential for the assembly personnel. by virtue of The high magnetic attraction and repulsion forces can be handled by the permanent magnets when joining suddenly accelerated very rapidly, which makes it too fast and uncontrollable movements of the magnetic body can come. hereby There is a significant risk potential for the employee, especially through Injuries to fingers and hands.
Die automatisierte Handhabung magnetisierter Permanentmagnete scheiterte bisher an der Verfügbarkeit geeigneter Greifertechnologien, welche einerseits zur Aufnahme der hohen Magnetkräfte geeignet sind und andererseits ein lückenloses Aneinanderreihen der Magnete auf der Polfläche eines Läufers gestatten. So scheitert der Einsatz von Vakuumgreifern an den vergleichsweise geringen Greifkräften, die für die Handhabung von magnetisierten Dauermagneten nicht ausreichen. Dies hat zur Folge, dass die Magnete nicht bis zum Erreichen der endgültigen Ablageposition am Greifer verbleiben, sondern vorher so stark von den umliegenden Magneten angezogen werden, dass sie sich vom Saugnapf lösen. Zudem führen die hohen Magnetkräfte während der Annäherung an die Ablageposition zu einer Verformung des elastischen Saugers, so dass keine präzise Positionierung möglich ist. Der Einsatz von mechanischen Greifern wie bspw. Zweibackengreifern ist bei der Läuferbestückung nicht möglich, da hierfür die Seitenflächen der Einzelmagnete als Greifflächen benötigt werden. Somit können mehrere Dauermagnete nicht spaltfrei auf einem Pol des Läufers angeordnet werden, da stets eine Lücke für die Greiferbacken notwendig wäre.The automated handling of magnetised permanent magnets failed so far on the availability suitable gripper technologies, which on the one hand to accommodate the high magnetic forces are suitable and on the other hand, a complete juxtaposition the magnets on the pole face a runner allow. So fails the use of vacuum grippers to the comparatively low gripping forces, the for the handling of magnetized permanent magnets is insufficient. As a result, the magnets do not reach the final storage position remain on the gripper, but previously so strong of the surrounding Magnets are attracted to detach themselves from the suction cup. moreover to lead the high magnetic forces during the approach to the storage position to a deformation of the elastic nipple, so no precise Positioning possible is. The use of mechanical grippers such as two-jaw grippers is not at the rotor assembly possible, there therefor the side surfaces the individual magnets as gripping surfaces needed become. Thus, you can several permanent magnets are not arranged gap-free on a pole of the rotor be there always a gap for the gripper jaws would be necessary.
Die Verwendung von Dipol-Magnetgreifern zur automatischen Handhabung und Montage von magnetisierten Einzelmagneten ist nicht möglich. Wie bereits erläutert, erfordert der Einsatz in elektrischen Maschinen eine bezogen auf die Läuferachse radiale Ausrichtung der magnetischen Pole der Einzelmagnete. Dies bedeutet, dass die zum Greifen zur Verfügung stehende Oberfläche eines Läufermagneten eine einheitliche Polarität (Nord oder Süd) haben muss. Beim Aufsetzen eines Dipol-Magnetgreifers auf einen Permanentmagneten wird demnach stets einer der beiden Greiferpole angezogen, während der andere durch das Magnetfeld des zu handhabenden Dauermagneten abgestoßen wird. Durch Umpolung des Greiferdipols werden zwar die an den beiden Polen wirkenden Anziehungs- bzw. Abstoßungskräfte verändert, in beiden Fällen liegt jedoch insgesamt in Summe die gleiche Anziehungskraft vor. Darüber hinaus ist ein kontrolliertes Ablegen des gehandhabten Magneten durch Aufhebung des Greifermagnetfeldes nicht möglich, da auch dann die Anziehungskräfte des zu handhabenden Dauermagneten auf den Weicheisenkern des Greifers wirken.The use of magnetic dipole grippers for the automatic handling and assembly of magnetised single magnets is not possible. As already explained, the use in electrical machines requires a radial orientation of the magnetic poles of the individual magnets relative to the rotor axis. This means that the available gripping surface of a rotor magnet must have a uniform polarity (north or south). When placing a dipole magnetic gripper on a permanent magnet, therefore, one of the two gripper poles is always tightened, while the other is repelled by the magnetic field of the permanent magnet to be handled. By reversing the polarity of the gripping dipole, the attraction and repulsion forces acting on the two poles are indeed changed, but in both cases, the total sum of the same attractive forces is present. In addition, a controlled storage of the handled magnet by canceling the gripper magnetic field is not possible because even then act the attractive forces of the permanent magnet to be handled on the soft iron core of the gripper.
Magnetgreifer,
denen das Prinzip eines elektrisch oder permanent erregten magnetischen
Dipols zugrunde liegt, sind nach
In
Die vorliegende Erfindung ermöglicht das automatisierte Handhaben und Montieren von magnetisierten Permanentmagneten unterschiedlicher Polarität mit einem Greiferwerkzeug, bspw. zur Herstellung permanentmagneterregter Läufer von elektrischen Maschinen. Die Erzeugung der Greifkraft erfolgt hierbei durch vorzugsweise zwei drehbare Permanentmagnete, die zum Aufnehmen eine anziehende und zum Ablegen eine abstoßende magnetische Kraft auf den zu handhabenden Dauermagneten ausüben. Die Nord-Süd-Achse der Greifermagnete befindet sich dabei stets in einer Ebene mit der Nord-Süd-Achse der zu handhabenden Permanentmagnete. Die wesentliche Neuheit dieser Vorrichtung liegt in der Fähigkeit zum definierten Aufnehmen und Ablegen von magnetisierten Permanentmagneten unterschiedlicher Polarität. Hierfür werden die Pole der drehbaren Greifermagneten so orientiert, dass auf der unteren Polfassung durch Bündelung der magnetischen Feldlinien ein starker magnetischer Pol erzeugt wird. Dieser ist in Abhängigkeit von der Winkelstellung der drehbaren Greifermagneten entweder als Nord- oder Südpol ausgeprägt. Die Magnetkraft, mit der der zu handhabende Dauermagnet an die untere Polfassung gezogen wird, muss ausreichend groß sein um die während des Fügeprozesses auftretenden Kräfte und Momente aufnehmen zu können. Die Aufnahme von horizontal wirkenden Kräften erfolgt hierbei über die Reibung zwischen Magnet und Polfassung. Zur Steigerung der Reibkraft kann die Berührfläche zwischen Magnet und Polfassung mit einer dünnen Schicht eines Materials mit einem hohen Reibwert versehen werden.The present invention enables Automated handling and mounting of magnetised permanent magnets different polarity with a gripper tool, for example. For the production of permanent magnet runner of electrical machines. The generation of the gripping force takes place in this case by preferably two rotatable permanent magnets, the Pick up an attractive and for putting off a repulsive magnetic force exercise on the permanent magnet to be handled. The north-south axis The gripper magnets is always in a plane with the north-south axis the permanent magnets to be handled. The essential novelty of this Device lies in the ability for the defined picking and depositing of magnetized permanent magnets different Polarity. Therefor the poles of the rotatable gripper magnets are oriented so that the lower pole version by bundling generates a strong magnetic pole of the magnetic field lines becomes. This one is dependent from the angular position of the rotatable gripper magnets either as North or south pole pronounced. The magnetic force with which the permanent magnet to be handled to the lower Polfassung is drawn, must be sufficiently large to the during the joining process occurring forces and to be able to record moments. The Recording of horizontally acting forces takes place via the Friction between magnet and pole socket. To increase the frictional force can the contact surface between Magnet and pole socket with a thin layer of a material be provided with a high coefficient of friction.
Um
einen Dauermagneten aufzunehmen, wird das Greifermagnetfeld so ausgerichtet,
dass es dem Magnetfeld des zu handhabenden Magneten entgegen gerichtet
ist, so dass dieser während
der von einem Handhabungsgerät
ausgeführten
Bewegung des Greifers in die Aufnahmeposition aufgrund der abstoßenden Magnetkräfte fest
in eine Bereitstellungsvorrichtung gedrückt und dort fixiert wird.
Wenn der Greifer die Position zur Aufnahme des zu handhabenden Permanentmagneten
erreicht hat, wird zum Aufnehmen eines Dauermagneten der Pol des Greifers
so ausgerichtet, dass sich Greifer und zu handhabender Permanentmagnet
anziehen (
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:following The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In show this:
In
Um
die magnetische Greif- bzw. Lösekraft
zu erhöhen,
werden die Feldlinien beider Greifermagnete (
Sämtliche
Einzelteile werden zwischen zwei Seitenteilen (
Claims (15)
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE200520017182 DE202005017182U1 (en) | 2005-11-03 | 2005-11-03 | Gripper and handling device for permanent magnets uses two permanent magnets which are rotatable between arcuate pole pieces to attract or repel workpiece magnets |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202005017182U1 true DE202005017182U1 (en) | 2006-01-19 |
Family
ID=35722052
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200520017182 Expired - Lifetime DE202005017182U1 (en) | 2005-11-03 | 2005-11-03 | Gripper and handling device for permanent magnets uses two permanent magnets which are rotatable between arcuate pole pieces to attract or repel workpiece magnets |
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Country | Link |
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DE (1) | DE202005017182U1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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EP4306272A1 (en) * | 2022-07-14 | 2024-01-17 | Syntegon Technology GmbH | Device for handling material to be conveyed within a barrier system |
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-
2005
- 2005-11-03 DE DE200520017182 patent/DE202005017182U1/en not_active Expired - Lifetime
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