DE2849959A1

DE2849959A1 - Magnetische hubvorrichtung

Info

Publication number: DE2849959A1
Application number: DE19782849959
Authority: DE
Inventors: Philip Beckley; John Mildoon
Original assignee: British Steel Corp
Current assignee: British Steel PLC
Priority date: 1977-11-22
Filing date: 1978-11-17
Publication date: 1979-05-23
Also published as: IT1109582B; FR2409223A1; NL7811462A; IT7869671A0; FR2409223B1; AU533874B2; BE872185A; SE7811975L; DE2849959C2; NL186956C; NL186956B; JPS5497960A; AU4174478A

Description

Patentanwälte D:pl.-Ing. Curt Wallach

q Dipl.-lng. Günther Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: IJ. November 1978

Unser Zeichen: 16 4j59 -

Anmelder: British Steel Corporation

Grosvenor Place
London, S.W.I.,
England

Bezeichnung: Magnetische Hubvorrichtung

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Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Hubvorrichtung und insbesondere,aber nicht ausschließlich auf eine Hubvorrichtung die Permanentmagnete benutzt.

Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer Hubvorrichtung, wie sie in der DE-OS 28 30 269 beschrieben ist. Derartige Hubvorrichtungen weisen wenigstens eine magnetische Hubeinheit auf, die zwei im Abstand zueinander liegende Permanentmagnete hoher Koerzitivkraft besitzt, die gleiche Pole benachbart zueinander aufweisen, die durch einen Raum voneinander getrennt sind. Die Magnete besitzen äußere feste Polstücke und ein mittleres Polstück, das innerhalb des Raumes zwischen den Magneten relativ zu einer Last beweglich ist, um das zum Anheben der Last verfügbare Hubfeld einzustellen. Eine solche Einstellung ist erwünscht, um das Kompensationsfeld auf ein Minimum zu vermindern, das erforderlich ist, um die Last freizugeben. Das Kompensationsfeld wird gewöhnlich dadurch erzeugt, daß ein Stromimpuls durch einen Freigabemagneten geschickt wird, der im allgemeinen um den Pfad des mittleren Polstücks oder der äußeren Polstücke herumgewickelt ist.

Um den Wirkungsgrad einer solchen Hubvorrichtung zu optimieren, muß der Spalt zwischen dem sich bewegenden Polstück und den benachbarten Permanentmagneten auf eine minimale Dicke reduziert werden, d.h. der Spalt muß so dünn,wie es im Hinblick auf die Bewegung des Polstücks zur Einstellung gerade noch möglieh ist, sein. Bei dieser kritischen Toleranz können nichtmagnetische Fremdkörper ihren Weg in den Spalt finden und es ist noch wesentlicher, daß magnetische Fremdkörper eindringen, die in dem Spalt angezogen werden und progressiv die mechanische Verstellbarkeit verschlechtern. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden.

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Gemäß einem weiten Merkmal der Erfindung weist eine magnetische Hubvorrichtung zwei im Abstand zueinander angeordnete Permanentmagnete auf, die mit ihren gleichen Polen benachbart zueinander, getrennt durch einen Spalt angeordnet sind, wobei feste Polstücke zur Kopplung an einer Last vorgesehen sind, die mit den außen liegenden Polen zusammenwirken, und wobei ein weiteres Polstück innerhalb des Raumes relativ zur Last beweglich ist und durch Verschiebung das zum Anheben verfügbare Feld zwischen den Polstücken und der Last verändert. Erfindungsgemäß ist eine aus nicht-ferromagnetischem Material bestehende Dichtung vorgesehen, die das Eindringen von Fremdkörpern in den Raum zwischen den Magneten verhindert, wobei die Dichtung einen ferromagnetischen Einsatzkörper benachbart zum beweglichen Polstück aufweist, um einen Bereich mit einem relativ niedrigen magnetischen Widerstand zwischen der Last und diesen Polstücken zu schaffen.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzen die Permanentmagnete hohe Koerzitivkraft und es können Ferritmagnete der Magnetoplumbite Bauart sein₀ Zweckmäßigerweise besteht die Dichtung aus einer Platte, die im wesentlichen ganz über den Querschnitt der Hubeinheit zwischen den festen Polstücken verläuft. Die Platte kann aus Messing sein und einen aus Weicheisen bestehenden Einsatz mit niedriger Remanenz aufweisen, wobei der Querschnitt des Einsatzes im wesentlichen identisch ist dem Querschnitt des sich bewegenden Polstücks.

Die Dichtung ist so angeordnet* daß sie innerhalb der Hubvorrichtung eingeschlossen ist, um das von den Permanentmagneten erzeugte Feld zu verändern.

Die Dichtung verhindert das Eindringen von Fremdkörpern in die magnetische Hubvorrichtung. Ferromagnetische Fremdkörper

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bleiben jedoch an den freiliegenden äußeren Oberflächen der Dichtungsplatte magnetisch haften, und erhöhen den magnetischen Widerstand des Kreises einschließlich Hubvorrichtung und Last. Diese Fremdkörper vermindern demgemäß die Hubkapazität.

Es ist üblich, magnetische Fremdkörper von einer Hubvorrichtung dadurch zu trennen, daß augenblicklich das magnetische Hubfeld umgekehrt wird. Das Umkehrfeld wird durch einen Stromimpuls durch den Hubmagneten erzeugt, wenn es sich um einen Elektromagneten handelt, oder es wird der Strom durch die Wicklung eines Hilfsmagneten geschickt, wenn als Hubvorrichtung Permanentmagnete vorgesehen werden. In jedem Fall gibt das im wesentlichen augenblicklich auftretende mittlere Umkehrfeld,das durch einen gepulsten Elektromagneten erzeugt wird, nur jenen Teil der Fremdkörper frei, deren magnetisches Moment äquivalent diesem mittleren Feld ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Verfahren zur Freigabe magnetischer Fremdkörper von einer magnetischen Hubvorrichtung vorgesehen, welches darin besteht, daß eine Stromrampe durch einen Elektromagneten geschickt wird, der in der Vorrichtung angeordnet ist. Die Stromrampe hat eine Anstiegszeit die so gewählt ist, daß eine genügende Zeitdauer für die Partikel von Fremdkörpern mit unterschiedlichem Magnetmoment vorhanden ist, um auf das graduell ansteigende Feld anzusprechen, das durch die Rampe erzeugt wird, und um eine wirksame Freigabe zu gewährleisten.

Die Stromrampe kann durch den Hauptelektromagnet einer elektromagnetischen Hubvorrichtung geschickt werden, oder durch einen Hilfsmagnet, der entweder bei einer elektromagnetischen Hubvorrichtung oder einer permanentmagnetischen Hubvorrichtung angebracht wird. Die Strom/Zeitcharakteristik der Rampe kann rechteckig oder kurvenförmig verlaufen, je nach der erforder-

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lichen Charakteristik des Freigabefeldes und der in Betracht kommenden Fremdkörper oder Brocken.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. la

und Ib Schnittansichten von Hubeinrichtungen, die Permanentmagnete enthalten, in verschiedenen Betriebsstellungen.

Die mit Permanentmagneten arbeitende Hubvorrichtung weist eine Einheit mit äußeren festen Polstücken 2,4 aus einem Material geringer Remanenz auf, z.B. aus Gußeisen. Ferritmagnete 6,8 mit hoher Koerzitivkraft sind an Jedem Polstück so befestigt, daß benachbarte Pole einen Mittelspalt 10 für ein bewegliches Polstück 12 belassen. Das Polstück 12 besteht ebenfalls aus einem Material geringer Remanenz und es ist innerhalb des Spaltes gleitbar, indem ein Magnetfeld von etwa Null besteht, was eine Folge der beschriebenen Formgebung ist.

Die bei 14 dargestellte Last wird durch Berührung mit dem festen Polstück angehoben. Das zum Anheben verfügbare Feld wird durch Anheben des zentralen Polstücks 12 mittels des Teiles 16 eingestellt, um den Gesamtmagnetwiderstand des Kreises einschließlich Magneten 6, 8 und Last 14 zu verändern, und um demgemäß das zum Anheben verfügbare Feld zu ändern. In Fig. la ist das zentrale Polstück 12 in einer Stellung dargestellt, in der es von der Last 14 entfernt ist, um ein geringes Magnetfeld zu erzeugen, das zu gering ist zum Anheben oder welches die Last nach dem Anheben und Absetzen freigibt. In Fig. Ib ist das Polstück in einer Stellung dargestellt, in der ein minimaler magnetischer Widerstand vorhanden ist und das maximale Feld zum Anheben zur Verfügung steht.

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Um die Wirksamkeit des Spaltes zwischen dem beweglichen Polstück 12 und den Permanentmagneten 6, 8 zu optimieren, ist der Spalt auf ein Minimum reduziert, d.h. soweit als es im Hinblick auf eine freie Bewegung des Polstücks 12 möglich ist. Diese freie Bewegung wird durch Trümmer behindert, die den Weg in den Spalt finden. Um solche Fremdkörper abzuhalten, ist eine Platte 18 aus nicht-magnetischem Material, z.B. aus Messing vorgesehen, die den Raum zwischen den äußeren Polstücken 2 und A vollständig abdichtet. Um den magnetischen Widerstand im Magnetpfad zwischen allen Polstücken und einer angehängten Last so gering als möglich zu halten, erstrecken sich die Stirnflächen der festen Polstücke soweit, daß sie mit der Unterseite der Dichtungsplatte 18 fluchten. Außerdem ist ein ferromagnetischer Einsatz 20 vorgesehen, der ebenfalls eine geringe Remanenz aufweist und die gleiche Querschnittsgestalt hat wie das bewegliche Polstück, und dieser Einsatz ist zentral in der Platte 18 vorgesehen und erstreckt sich über deren Dickenabmessung.

Die Dichtungsplatte 18 verhindert, daß Teile in die Hubvorrichtung eindringen, jedoch werden magnetische Teile nichts desto weniger von der freiliegenden Oberfläche angezogen. Um derartige magnetische Brocken freizugeben, ist ein Hilfs-Elektromagnet 22 um den Pfad des beweglichen Polstückes herumgewickelt. Durch diese Wicklung des Elektromagneten wird ein ansteigender Strom hindurchgeschickt, um ein langsam ansteigendes Rückfeld zu erzeugen, das magnetisch Magnetbrocken unterschiedlicher Magnetmomente neutralisiert, so daß diese freigegeben werden. Die ansteigende Stromrampe kann aus irgendeiner herkömmlichen Stromquelle geliefert werden, die gemäß der Charakteristiken des erforderlichen Freigabefeldes programmiert werden kann.

Im typischen Fall hat sich ein maximaler Rampenstrom, der um 1 1/2 mal größer war als der zur Freigabe der Last durch den

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AO

Elektromagneten erforderliche,als zweckmäßig erwiesen, um sämtliche Magnetbrocken freizugeben, die am Hubmagnet jener Bauart anhaften, auf die sich die Erfindung bezieht. Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel eines kleinen Magneten wurde eine Stromrampe benutzt, die von Null auf 100 Ampere während 10 oder 20 see Dauer anstieg. Dieser Strom floß in einer Spule 22 gemäß Fig. Ib, die 90 Windungen besaß.

Die Erfindung wurde vorstehend unter Bezugnahme auf eine magnetische Hubeinrichtung beschrieben, die feste Polstücke zusammen mit einem beweglichen mittleren Polstück aufweist, jedoch kann die Erfindung auch auf eine magnetische Hubvorrichtung Anwendung finden, die nur feste Pole besitzt, oder tatsächlich Elektromagneten aufweist. Die Erfindung ergibt eine verbesserte Wirksamkeit, indem die Brocken auf einen Bereich der Hubvorrichtung begrenzt werden, wo sie wirksamer durch ein langsam ansteigendes Preigabefeld entfernt werden, das durch eine gesteuerte Stromrampe erzeugt wird, die einen geeigneten Elektromagneten durchfließt.

Außerdem gewährleistet der Dichtungskörper nach der Erfindung, daß die beweglichen Pole nur Flußleiter sind und keine Last tragen. Der Dichtungskörper vermeidet daher die Notwendigkeit das zentrale Polstück mit Präzisionsendanschlägen auszustatten

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Claims

Patentanwälte DίρΙ.-Ιηg. C U rt Wal I ach Dipl.-lng. Günther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 17. November 1978

Unser Zeichen: 16 4j9 - K/Ap

Patentansprüche

1. Magnetische Hubvorrichtung mit im Abstand zueinander angeordneten Permanentmagneten, die innen gleiche Pole besitzen, die benachbart zu dem Raum zwischen den Magneten liegen, wobei ein festes Polstück zur Kopplung an eine Last vorgesehen ist, das mit den äußeren Polen zusammenwirkt, und mit einem weiteren Polstück, das beweglich innerhalb des Raumes zwischen den Magneten relativ zur Last verschiebbar ist und das Hubfeld ändert, das zwischen den Polstücken und der Last verfügbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß eine im wesentlichen nicht magnetische Abdichtung (18) vorgesehen ist, die das Eintreten von Brocken oder dgl. in das Innere verhindert.

2, Hubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (18) sich über den Raum zwischen den festen Polstücken (2,4) erstreckt.

3ο Hubvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (6,8) eine hohe Koerzitivkraft besitzen.

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4. Magnetische Hubvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete Ferritmagnete sind.

5. Hubvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung aus einer Platte (18) besteht, die sich über den inneren Querschnitt zwischen den festen Polstücken (2,4) erstreckt.

6. Hubvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (18) aus nicht-ferromagnetischem Metall besteht.

7. Hubvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (18) einen ferromagnetischen Einsatz (20) mit niedriger Remanenz aufweist„

8. Hubvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (20) einen im wesentlichen gleichen Querschnitt besitzt wie das sich bewegende Polstück (12).

9. Hubvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8„ dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektromagnet (22) vorgesehen ist, der das von den Permanentmagneten (6,8) erzeugte Feld modifiziert.

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10. Verfahren zur Betätigung einer permanentmagnetischen Hubvorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 9, die Permanentmagnete aufweist, deren innere gleichartige Pole benachbart zu dem Raum zwischen den Magneten aufweisen, wobei feste Polstücke zur Ankopplung an eine Last vorgesehen sind, die mit den äußeren Polen gehoben wird, wobei ein weiteres Polstück beweglich innerhalb des Raumes relativ zur Last beweglich ist, um die verfügbare Hubkraft zwischen Magnetpolen und Last zu ändern, wobei ein Elektromagnet das von den Permanentmagneten erzeugte Feld modifiziert, dadurch gekennzeichnet, daß eine ansteigende Stromrampe durch die Wicklung des Elektromagneten (22) geschickt wird, und daß die Strom- Zeitcharakteristik der Rampe so gewählt ist, daß ein Magnetfeld erzeugt wird, welches wirksam ist um Fremdkörper oder Brocken ferromagnetischer Art freizugeben, die an den Polstücken hängen.

11. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stromrampe durch dsn Elektromagneten (22) geschickt wird, unabhängig von einem Elektromagneten, der wirksam ist eine an der Hubvjrrichtung hängende Last freizugeben.

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