DE2757418A1 - ELECTROMAGNETIC CLAMP - Google Patents
ELECTROMAGNETIC CLAMPInfo
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Description
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Spannzeug zum Einspannen von Werkstücken für deren Bearbeiten, zum Beispiel zum Schleifen, Fräsen, Drehen oder dergleichen.The invention relates to an electromagnetic clamping tool for clamping workpieces for their processing, for For example, for grinding, milling, turning or the like.
Es sind elektromagnetische Spannzeuge bekannt, die eine Polplatte mit verschiedener Ausgestaltung der magnetischen Pole und eine Wanne aus magnetischem Material aufweisen, in welcher eine oder mehr Erregerspulen mit vielen Windungen angeordnet sind, die aus einer Gleichspannungsquelle gespeist werden.Electromagnetic clamping tools are known which have a pole plate with different designs of the magnetic Have poles and a trough made of magnetic material, in which one or more excitation coils with many turns are arranged, which are fed from a DC voltage source.
Die Nachteile dieser elektromagnetischen Spannzeuge ergeben sich aufgrund des großen magnetischen Widerstandes in den Luftspalten der eigentlichen Polplatte und der Wanne des elektromagnetischen Spannzeugs, was die Haltekräfte verringert und die mechanische Stabilität der Polplatte verschlechtert. Nachteilig ist ferner das Rücksaugen von Luft in den Spulenraum beim Abkühlen des elektromagnetischen Spannzeugs, wodurch die Isolationseigenschaften der Spule durch Feuchtigkeit verschlechtert werden oder ganz verloren gehen. Außerdem sind die magnetischen Eigenschaften des Materials der Wanne gegenüber der Polplatte schlechter. Schließlich können kleine und dünne Werkstücke nur beschränkt aufgespannt werden.The disadvantages of these electromagnetic clamping tools arise due to the large magnetic resistance in the Air gaps between the actual pole plate and the trough of the electromagnetic clamping tool, which reduces the holding forces and the mechanical stability of the pole plate deteriorates. Another disadvantage is the sucking back of air into the coil space when the electromagnetic chuck cools down, thereby reducing the insulation properties of the coil deteriorated or lost entirely by moisture. In addition, the magnetic properties of the Material of the tub compared to the pole plate worse. After all, small and thin workpieces can only be used to a limited extent be stretched.
Weitere derzeit bekannte Anordnungen zum Spannen von Werkstücken sind Adhäsionsspannzeuge ohne Spannplatte. Im Hauptkörper ist eine Spule mit vielen Wicklungen vorgesehen, die durch synthetisches Harz geschützt ist und die an der ganzen Spannfläche einen offenen magnetischen Kreis erzeugt. Diese Anordnung hat eine schlechtere mechanische und elektrische Stabilität und eignet sich nicht für das Spannen von Werkstücken, die hohen BearbeitungskräftenFurther currently known arrangements for clamping workpieces are adhesion grips without a clamping plate. A coil with many turns is provided in the main body, which is protected by synthetic resin and which has an open magnetic circuit on the entire clamping surface generated. This arrangement has a poorer mechanical and electrical stability and is not suitable for the Clamping workpieces, the high machining forces
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unterliegen, vor allem nicht bei Anwendung von Kühlflüssigkeiten. especially not when using coolants.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin,
die erwähnten Nachteile der bekannten Spannzeuge zu beseitigen. Diese Aufgabe wird durch ein elektromagnetisches
Spannzeug aus einem einzigen kompakten oder geschichteten
Körper aus ferromagnetischem Material gelöst, dessen Oberteil die eine Vielzahl von Polen aufweisende Spannplatte
von aus mit einer Stromquelle verbundenen Stromleitern
bildet, die in Nuten gelagert sind, die durch nicht magnetisches Material verschlossen sind.The object on which the invention is based is to eliminate the aforementioned disadvantages of the known clamping tools. This task is performed by an electromagnetic
Grips from a single compact or layered
Body made of ferromagnetic material, the upper part of which is the clamping plate, which has a large number of poles
from conductors connected to a power source
forms, which are stored in grooves that are closed by non-magnetic material.
Vorteilhafterweise sind die Nuten geradlinig, parallel und
gleichförmig entlang der Spannfläche vorgesehen. Die Stromleiter sind in den Nuten durch einen eingepreßten, nicht
magnetischen Keil befestigt und hermetisch verschlossen. Die Stromquelle ist mit einer Anordnung zum Regeln des Stromes
versehen. Die Stromquelle kann ein Gleichrichter sein, der an die Austrittwicklung eines Transformators angeschlossen
ist, wobei wenigstens an einer Transformatorwicklung umschaltbare Abzweigungen vorgesehen sind. Die Stromquelle
kann auch ein gesteuerter Stromgleichrichter sein.The grooves are advantageously provided in a straight line, parallel and uniform along the clamping surface. The conductors are not pressed into the grooves by one
magnetic wedge attached and hermetically sealed. The power source is provided with an arrangement for regulating the current. The current source can be a rectifier which is connected to the outlet winding of a transformer, with switchable branches being provided on at least one transformer winding. The power source
can also be a controlled current rectifier.
Das erfindungsgemäße Spannzeug sichert eine vollkommen
gleichförmige Verteilung der Dichte der magnetischen Kraft auf der ganzen Spannfläche. Die Dichten der Adhäsionskraft
sind vergleichbar mit oder höher als bei den besten bekannten elektromagnetischen Spitzenspannzeugen. An einem Modell
wurden Kraftdichten bei zu 1oo % besetzter SpannzeugflächeThe chuck according to the invention secures a completely
uniform distribution of the density of the magnetic force over the entire clamping surface. The densities of the adhesive force are comparable to or higher than the best known electromagnetic tip grips. Force densities were obtained on a model with a 100% occupied clamping device area
von 6,3 kp/cm bei einer einem Luftspalt 1 = 2o um entsprechenden Oberflächenrauhigkeit gemessen.of 6.3 kp / cm measured with a surface roughness corresponding to an air gap 1 = 2o µm.
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Die Einfachheit, die Festigkeit und der gedrungene Aufbau des Spannzeugs sowie die niedrige elektrische Arbeitsspannung sichern einen störungsfreien zuverlässigen Betrieb. The simplicity, strength and compact design of the clamping tool as well as the low electrical working voltage ensure trouble-free, reliable operation.
Am Boden der Nut sind ein oder mehrere Stromleiter großen Querschnittes angeordnet. Die Nut ist auf der Oberseite hermetisch durch einen nicht magnetischen eingepreßten Metallkeil ausreichender Höhe verschlossen. Dadurch kann die Platte umgeschliffen werden. Die Platte hat außerdem eine ausreichende mechanische Widerstandsfähigkeit. Schließlich besteht ein vollkommener Wärmekontakt der Stromleiter mit dem Körper des Spannzeuges, so daß die Stromdichte bis auf 1o A/mm gesteigert werden kann.One or more current conductors with a large cross section are arranged at the bottom of the groove. The groove is on the top Hermetically sealed by a non-magnetic pressed-in metal wedge of sufficient height. This can the plate must be reground. The plate also has sufficient mechanical strength. In the end there is perfect thermal contact between the conductors and the body of the clamping device, so that the current density is up to can be increased to 10 A / mm.
Wegen des geringen Spannungsgefälles der Gleichspannung am Stromleiter in der Größenordnung von einigen Zehntelvolt bis einigen Volts entfällt praktisch eine Isolation der Spule.Due to the low voltage gradient of the direct voltage on the conductor in the order of magnitude of a few tenths of a volt Up to a few volts there is practically no insulation of the coil.
Die Herstellung der Spule aus mäanderförmig gelegten profilierten isolierten Leiterbändern ist einfach und ermöglicht ein vorteilhaftes Ersetzen des Kupfers durch Aluminium.The production of the coil from profiled insulated conductor strips laid in a meandering shape is simple and enables an advantageous replacement of copper by aluminum.
Der Bedarf von Kupfer oder Aluminium ist gegenüber bekannten Anordnungen um das Fünffache verringert.The need for copper or aluminum is reduced by five times compared to known arrangements.
Durch Ausklammern der Stahlgußwanne aus dem magnetischen Kreis wird wegen der vorteilhafteren Magnetisationskennlinie des Weichstahls gegenüber dem Gußstahl ein höherer energetischer Wirkungsgrad erzielt.By removing the cast steel tub from the magnetic circuit, the magnetization curve is more advantageous of mild steel compared to cast steel achieves a higher energy efficiency.
Der Körper des erfindungsgemäßen elektromagnetischen Spannzeugs kann aus einem magnetischen Material höherer Güte als Stahl ausgeführt werden, d. h. aus einem Material mit hohen Werten von Br und niedrigen Werten von H. , was einThe body of the electromagnetic clamping tool according to the invention can be made of a magnetic material of higher quality than Steel, d. H. from a material with high values of Br and low values of H. what a
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Erniedrigen des Erregerstromes unter Beibehaltung der Haltekraft ermöglicht. Dadurch v/ird der Verbrauch elektrischer Energie wesentlich verringert.Reduction of the excitation current while maintaining the holding force allows. This makes the consumption electric Energy significantly reduced.
Ferner kann das Spannzeug mit geringer Höhe gebaut werden. Es ist eine Reduzierung bisher von 1o bis 12 cm auf 3 bis 4 cm möglich, v/odurch sich eine Verringerung des Gewichtes des Spannzeugs bis zum 6o % einstellt.Furthermore, the clamping tool can be built with a low height. It is a reduction so far from 10 to 12 cm to 3 to 4 cm possible, thereby reducing the weight of the clamping tool by up to 60%.
Die Größe der Polentfernungen ist unterschiedlich. Die Herstellung der betreffenden Nuten ist einfach.The size of the pole distances is different. The production of the grooves in question is simple.
Die große Variabilität des Aufbaus der eine Vielzahl von Polen aufweisenden Spannfläche, d. h. der Dichte der Pole, zusammen mit der regelbaren Stromquelle ermöglicht ein Schleifen sehr dünner und kleiner Werkstücke sowie ein grobes Bearbeiten von Werkstücken, die dann mit einer großen Adhäsionskraft gehalten werden müssen.The great variability of the structure of the clamping surface having a plurality of poles, i. H. the density of the poles, together with the controllable power source enables grinding of very thin and small workpieces as well as a rough machining of workpieces, which then have to be held with a large adhesive force.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Arbeitsaufwand bei der Herstellung gegenüber herkömmlichen Polplatten und Spulen sov/ie der Materialaufwand für die Stromleiter, den magnetischen Kreis und die elektrische Isolation der Spulen erheblich reduziert v/erden können, so daß sich die Erzeugungs- und Materialkosten um das 5- bis 1o-fache verringern lassen.Another advantage is that the work involved in manufacturing compared to conventional pole plates and Coils as / ie the cost of materials for the current conductors, the magnetic circuit and the electrical insulation of the Coils can be considerably reduced, so that the production and material costs are 5 to 10 times higher let decrease.
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail, for example, with the aid of the drawings. Show it:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine eine Vielzahl von Polen aufv/eisende Spannfläche,1 shows a plan view of a clamping surface on a plurality of poles,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A von Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie B-B von Fig. 1.FIG. 2 is a section along the line A-A of FIG. 1 and FIG. 3 is a section along the line B-B of FIG.
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Das elektromagnetische Spannzeug besteht aus einem kompakten oder geschichteten Körper 1 (Fig. 1) aus ferromagnetischem Material, z. B. aus Weichstahl, an dessen Oberteil eine eine Vielzahl von Polen aufweisende Spannplatte, im folgenden als Multipol-Spannplatte bezeichnet,vorgesehen ist, die durch gleichmäßiges Verteilen einer kleinen Anzahl von StromleiternThe electromagnetic chuck consists of a compact or layered body 1 (Fig. 1) made of ferromagnetic Material, e.g. B. made of mild steel, on the upper part of a large number of poles having clamping plate, hereinafter as Multipole clamping plate referred to, is provided by evenly distributing a small number of conductors
2
2 größeren Querschnittes, etwa 5 mm , gebildet wird, die aus einer regelbaren Gleichstromquelle mit einem Strom in der
Größenordnung von Io A und mehr gespeist werden. Die Stromleiter 2 sind in η Nuten 3 mit einem geeigneten Polabstand
t angeordnet. Die Nuten 3 sind so beschaffen, daß an der Multipol-Spannplatte η + 1 magnetische Pole entstehen.
Ein oder mehrere Stromleiter in Form von isolierten Cu- oder Al-Bändern sind am Boden der Nuten vorgesehen, die
oben durch Einpressen eines geeigneten, nicht magnetischen Keils 4, z. B. aus Messing oder Aluminium, über eine Höhe
von etwa 1o mm hermetisch verschlossen sind. Dadurch wird eine ausreichende mechanische Festigkeit der Spannplatte und
gleichzeitig ein vollkommener Kontakt der Stromleiter 2 mit dem Körper 1 des Spannzeugs erreicht, so daß die Stromdichte
in den Stromleitern 2 sehr hoch sein kann, z. B. bei Cu-Bändern 1o A/mm , ohne daß eine Gefahr einer Zerstörung
der Isolation der Stromleiter 2 durch überhitzung besteht.2
2 larger cross-section, about 5 mm, is formed, which are fed from a controllable direct current source with a current in the order of magnitude of Io A and more. The conductors 2 are arranged in η slots 3 with a suitable pole spacing t. The grooves 3 are designed so that magnetic poles are created on the multipole clamping plate η + 1. One or more current conductors in the form of insulated Cu or Al strips are provided at the bottom of the grooves, which are secured at the top by pressing in a suitable, non-magnetic wedge 4, e.g. B. made of brass or aluminum, are hermetically sealed over a height of about 10 mm. As a result, sufficient mechanical strength of the clamping plate and, at the same time, perfect contact of the current conductors 2 with the body 1 of the clamping device is achieved, so that the current density in the current conductors 2 can be very high, e.g. B. with Cu strips 1o A / mm, without the risk of destruction of the insulation of the conductor 2 by overheating.
Der Raum an den Spulenstirnseiten 5 ist vergossen. Die Stromzuführungen der Stromleiter 2 sind aus dem Körper 1 herausgeführt.The space at the coil end faces 5 is potted. The power supply lines for the current conductors 2 are taken from the body 1 led out.
Die Stromleiter 2 sind in den Nuten in der Fläche des Körpers 1 so eingebettet, daß sie einen geschlossenen Stromkreis bilden. In dem in Fig. 1 gezeigten einfachsten Fall bilden die Stromleiter 2 einen Mäander. Falls eine größere Einspannkraft erforderlich ist, bilden die Stromleiter 2 um die einzelnen Pole Spulen mit mehreren Windungen.The current conductors 2 are embedded in the grooves in the surface of the body 1 so that they form a closed circuit form. In the simplest case shown in FIG. 1, the current conductors 2 form a meander. If a bigger one A clamping force is required, the current conductors 2 form coils with several turns around the individual poles.
L e e r s eR e r s e
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Claims (6)
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| 8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: VON FUENER, A., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. EBBINGHAUS |
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