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Durch elektrische Umpolung schaltbare dauermagnetische
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Haltevorrichtung.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches
1 genannten Art.
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Eine derartige Vorrichtung ist aus dem Prospekt "Tecnomagnete serie
rettifica" der Firma Tecnomagnetica, Milano, Italien bekannt. Bei dieser Konstruktion
ist jede zweite Polplatte mit dem die Endpolplatten verbindenden magnetischen Joch
über einen Zusatzpermanentmagneten verbunden, der an die Umpoleinrichtung angeschlossen
ist. Die dazwischenliegenden Polplatten sind unmittelbar an das Joch angeschlossen.
Jeweils eine an den Zusatzmagneten angeschlossene Polplatte bildet dabei mit den
benachbarten Polplatten und dem zugehörigen Teil des Joches eine M-förmige, zur
Haltefläche hin offene Polanordnung aus, die dann magnetische Haltekräfte aufbringt,
wenn der Zusatzpermanentmagnet zur mittleren Polplatte dieser Anordnung hin dieselbe
Magnetisierung aufweist wie die beiden zwischen den Polplatten liegenden Permanentmagnete.
Bei Umpolung des Zusatzpermanentmagneten werden die beiden zwischen den Polplatten
angeordneten Permanentmagnete durch den Zusatzpermanentmagneten hindurch und durch
die Polanordnung kurzgeschlossen, so daß die Haltefläche kraftfrei wird.
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Diese bekannte Konstruktion geht davon aus, daß Permanentmagnete bei
Anlegen von Magnetfeldern ausreichender Ampèrewindungszahl umpolbar sind. Bei geeigneter
Anordnung gemäß der bekannten Konstruktion läßt sich daher eine Haltevorrichtung
der bekannten Art konstruieren, die ohne bewegte Teile sehr robust vorsehbar ist
und durch Bedienung elektrischer Schalter sehr bequem ein- und ausgeschaltet werden
kann. Dabei bleibt der Vorteil der dauermagnetischen Haltevorrichtungen gegenüber
elektromagnetischen Haltevorrichtungen hinsichtlich der Wärmeentwicklung und des
Energieverbrauches erhalten, da zum Umpolen von Dauermagneten kurze Impulse geringen
Energieinhaltes ausreichen. Einrichtungen dieser Art erfreuen sich daher beispielsweise
als Werkstückspannplatten an Werkzeugmaschinen großer Beliebtheit.
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Die bekannte Konstruktion weist jedoch Nachteile auf.
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So zeichnet sie sich durch einen erheblichen konstruktiven Aufwand
aus, der u. a. dadurch bedingt ist, daß jeder zweiten Polplatte ein Zusatzmagnet
zugeordnet ist. Bei gleicher Materialwahl sämtlicher Permanentmagneten der Vorrichtung
muß der Zusatzmagnet die doppelte Fläche der zwischen den Polplatten angeordneten
Permanentmagnete aufweisen, da er zum Abschalten des Magnetfeldes über der Haltefläche
den vollen magnetischen Fluß beider benachbarter Permanentmagnete aufnehmen muß.
Dadurch ergibt sich bei vorgegebener Haltekraft der Vorrichtung und handelsüblicher
Materialwahl der Permanentmagnete eine erhebliche Polbreite, die zu einem großen
Polschritt (Rastermaß) führt, der sich beim Spannen kleinerer Werkstücke störend
bemerkbar macht. Gibt man andererseits einen bestimmten Polschritt vor, so ist dadurch
die maximale Fläche der zwischen den Polplatten liegenden Permanentmagnete und somit
die erreichbare Haltekraft begrenzt.
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Die Polanordnung der bekannten Vorrichtung hat außerdem den Nachteil,
daß der Kurzschluß der der jeweils mittleren Polplatte benachbarten Permanentmagnete
durch den Zusatz-
permanentmagnet unvollständig ist, insbesondere
aufgrund des starke Magnetfeldumlenkungen erzwingenden kleinen Kurzschlußkreises.
Streufelder auf der Haltefläche sind dabei unvermeidlich, die bei der Bedienung
der abgeschalteten Haltevorrichtung in Form restlicher Haltekräfte stark stören.
Durch die Zusatzpermanentmagnete, deren Bauhöhe sich zur Höhe der zwischen den Polplatten
liegenden Permanentmagnete addiert, ist eine bestimmte Bauhöhe der Haltevorrichtung
vorgeschrieben, die bei der bekannten Konstruktion bei vorgegebenen Anforderungen
an die Haltekraft nicht unterschritten werden kann. Auch die Kosten der bekannten
Konstruktion sind beträchtlich, da u. a. durch die Notwendigkeit der Vorsehung der
Zusatzpermanentmagnete pro Polplatte 1,5 Permanentmagnete vorgesehen sind.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Haltevorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die gegenüber der eingangs genannten bekannten
Konstruktion hinsichtlich des Konstruktionsaufwandes und ihrer Anwendbarkeit verbessert
ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils
des Anspruches 1 gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion sind lediglich zwischen den
Polplatten Permanentmagnete in linearer Anordnung hintereinander vorgesehen. Sind
diese abwechselnd gegensinnig magnetisiert, so bilden sich auf benachbarten Polplatten
in der Haltefläche Magnetpole aus, die, wie bei der bekannten Konstruktion, die
Haltekraft aufbringen.
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Wird jedoch beim Umschalten jeder zweite Permanentmagnet mit der Umpoleinrichtung
umgepolt, so sind alle Permanentmagnete in derselben Richtung magnetisiert. Alle
Permanentmagnete sind dann durch die Polplatten und die übrigen Permanentmagnete
sowie das die Endpolplatten verbindende Joch kurzgeschlossen. Eine Umlenkung des
Magnetfeldes findet
im Bereich unter der Haltefläche nicht statt,
so daß restliche Haltekräfte erzeugende Streufelder auf der Haltefläche nicht auftreten.
Im abgeschalteten Zustand ist die erfindungsgemäße Vorrichtung daher völlig kraftfrei.
Durch die Einsparung von Zusatzpermanentmagneten wird die erfindungsgemäße Konstruktion
billiger und läßt sich in ihrer Bauhöhe gegenüber der bekannten Konstruktion erheblich
verringern. Da die maximal aufbringbaren Haltekräfte im wesentlichen nur vom Querschnitt
der erzeugenden Permanentmagnete, nicht jedoch von deren Dicke abhängt, läßt sich
die Haltekraft durch Vergrößerung derrquerschnittsflächen der Permanentmagnete vergrößern,
ohne daß dabei wie bei der bekannten Konstruktion die Polplattendicke und somit
der Polschritt vergrößert werden muß. Mit der er findungsgemäßen Ausbildung lassen
sich daher sehr fein gerasterte Haltevorrichtungen bauen, die insbesondere zu Spannen
kleinster Teile geeignet sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich also
bei einfacherem und somit billigerem Aufbau durch verbesserte Anwendbarkeit aus.
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Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die Merkmale
des Anspruches 2 gekennzeichnet. Das zum Umklappen eines Permanentmagneten in einer
stromdurchflossenen Spule erzeugte Magnetfeld beeinflußt über die angeschlossene
Polanordnung auch benachbarte, nicht geschaltete Permanentmagnete. Diese können
bei häufigem Umschalten allmählich entmagnetisiert werden. Werden die nicht umgeschalteten
Permanentmagnete gleichzeitig zum Umpolvorgang mit einem elektrisch erzeugten Magnetfeld
parallel zu ihrer ursprünglichen Magnetisierung beaufschlagt, so werden sie quasi
stets aufs neue magnetisiert und bleiben von den geschilderten Störungen unbeeinflußt.
Auf diese Weise wird gewährleistet, daß alle Permanentmagnete stets exakt gleiche
Feldstärke erzeugen und daher im abgeschalteten Zustand der Haltevorrichtung durch
Unsymmetrieen erzeugbare Streufelder vermieden werden, die Haltefläche also völlig
feldfrei ist. Dies ist insbesondere von Vorteil bei Verwendung
von
Keramikmagneten, die einen hohen magnetischen Widerstand aufweisen.
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Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die
Merkmale des Anspruches 3 gekennzeichnet. Auf diese Weise wird der optimale Kurzschluß
der Permanentmagnete im abgeschalteten Zustand der Haltevorrichtung gewährleistet.
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Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die
Merkmale des Anspruches 4 gekennzeichnet. Durch diese Anordnung wird eine Haltefläche
erreicht, die im Haltezustand eine Polanordnung nach Art eines Schachbrettmusters
aufweist, wobei jeder Pol zu allen Nachbarn entgegengesetzte Polarität aufweist.
Da Haltekräfte nur aufgebracht werden, wenn das ferromagnetische Werkstück Pole
entgegengesetzter Polarität übergreift, ergibt sich bei der gewählten Anordnung
eine in allen Richtungen annähernd gleich gute Halterung auch kleiner bzw. schmaler
Werkstücke.
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Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die
Merkmale des Anspruches 5 gekennzeichnet. Auf diese Weise lassen sich auch noch
die Enden der Polplatten an den Seitenflächen der Halterungsvorrichtung zu Halterungszwecken
verwenden, wodurch die Halterungsvorrichtung universeller anwendbar wird.
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Magnetische Haltevorrichtungen, die Werkstücke auf einer Haltefläche
anziehen, sind auch als rotierende Spannfutter von Werkzeugmaschinen geeignet, an
denen das zu bearbeitende Werkstück rotiert und das Werkzeug feststeht, z. B.
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Drehbankfutter. Die Haltefläche ist dabei senkrecht zur Rotationsachse
stehend angeordnet. Bekannte Vorrichtungen dieser Art weisen jedoch erhebliche Nachteile
auf. So sind Vorrichtungen dieser Art bekannt, bei denen Permanentmagnete
durch
Verschieben innerhalb der Vorrichtung aus dem Bereich der Polplatten herausgebracht
werden. Diese Vorrichtungen benötigen jedoch erhebliche Bedienungskräfte zum Außereingriffbringen
der Magnete und weisen im ausgeschalteten Zustand störende Restmagnetisierung auf.
Ferner lassen sie sich aufgrund der bewegten inneren Massen, die nicht mit ausreichender
Genauigkeit ihre Sollage einhalten, nur unzureichend auswuchten, was bei rotierender
Anordnung sehr störend ist. Als Drehbankspannfutter sind außerdem elektromagnetische
Vorrichtungen bekannt, die neben den bekannten Nachteilen der Wärmeentwicklung den
konstruktiven Nachteil aufweisen, daß der Betriebsstrom über wartungsintensive Schleifkontakte
zugeführt werden muß.
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Gemeinsam ist Vorrichtungen dieser Art die Notwendigkeit, die Haltefläche
aus Sicherheitsgründen kreisförmig aus bilden. Dadurch ergeben sich aufgrund der
kreisförmigen Begrenzung der Haltefläche unterschiedliche Breiten des für die Permanentmagnete
zur Verfügung stehenden Platzes.
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Würde man hier dem zur Verfügung stehenden Platz entsprechend Permanentmagnete
unterschiedliche Größe anordnen, so wäre der ideale Kurzschluß der Magnetreihenanordnungen
im ausgeschalteten Zustand der Vorrichtung nicht mehr gewährleistet, und es würden
störende Streufelder auftreten.
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Auch im eingeschalteten Zustand wäre die Haltekraft über den unterschiedlich
großen Magneten unterschiedlich.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit kreisförmiger Haltefläche ist
daher vorteilhaft durch die Merkmale des Anspruches 6 gekennzeichnet. Auf diese
weise können die Permanentmagnete in ihrer Breite optimal der Kreisfläche angepaßt
werden. Durch entsprechende Variation ihrer Höhe weisen sie jedoch alle gleichen
Querschnitt auf, so daß sie von gleicher Stärke sind. Auf diese Weise ist im Haltezustand
der Vorrichtung auf der gesamten Haltefläche eine konstante Haltekraft gewährleistet,
und im ausgeschalteten
Zustand wird durch idealen magnetischen
Kurzschluß die Haltefläche völlig streufeldfrei gehalten. Eine derartige Anordnung
kann beispielsweise nur an den Rändern vorgesehen sein, während etwa in der Mitte
der Haltefläche eine Magnetreihenanordnung mit identischen Permanentmagneten vorgesehen
ist.
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In alternativer Ausbildung ist eine derartige Vorrichtung durch die
Merkmale des Anspruches 7 gekennzeichnet. Diese hat den Vorteil, daß die Permanentmagnete
alle von gleicher Höhe und Dicke sein können, also beispielsweise von einem Stabmaterial
in entsprechender Länge abgeschnitten werden können. Die Permanentmagnete sind hier
jeweils gruppenweise identisch ausgebildet. Jede Gruppe ist als eigene Magnetreihenanordnung
zwischen ihren Endpolplatten mit einem Joch magnetisch geschlossen. In jeder Gruppe
liegen also die idealen Verhältnisse für völligen Kurzschluß im abgeschalteten Zustand
vor.
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Vorteilhaft sind derartige Vorrichtungen durch die Merkmale des Anspruches
8 gekennzeichnet. Da die magnetischen Haltekräfte bei Vorrichtungen dieser Art im
wesentlichen senkrecht zur Haltefläche wirken, können zusätzliche mechanische Zentriereinrichtungen,
wie beispielsweise mittige Zentrierdorne oder seitlich angebrachte Zentrierstifte
u. dgl., vorteilhaft zur Aufnahme seitlicher Stoßbeanspruchungen dienen. Ein Spannen
braucht mit diesen Zentriereinrichtungen jedoch nicht zu erfolgen.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch
dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung
gemäß Linie 1 - 1 in Fig. 2,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Haltefläche
der Vorrichtung gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht eines rotierenden Spannfutters
mit kreisförmiger Haltefläche, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie 4 - 4 in Fig. 3 in
vergrößerter Darstellung, Fig. 5 einen Schnitt nach Linie 5 - 5 in Fig. 4 und Fig.
6 eine Draufsicht auf die Haltefläche einer Variante der Ausführungsform der Fig.
3.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind in der Haltevorrichtung Pohlplatten
1 parallel zueinander und im Abstand angeordnet. Endpolplatten 2, die die Polplattenreihe
abschließen, sind über ein Joch 3 magnetisch verbunden. Die Polplatten 1 sind untereinander
und vom Joch magnetisch isoliert. Die Teile 1, 2 und 3 bestehen aus für diese Zwecke
geeignetem Material mit niedriger Koerzitivkraft und hoher Permeabilität, beispielsweise
weichmagnetischem Eisen.
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In den Zwischenräumen zwischen den Polplatten 1, 2 sind in zueinander
fluchtender Anordnung identische plattenförmige Permanentmagnete 4, 5 angeordnet.
Die Permanentmagnete 4 und 5 liegen in gleicher Anzahl vor. Sie sind mit den Bezugszeichen
4 bzw. 5 in der Weise gekennzeichnet, daß sie in ihrer aus der Fig. 1 ersichtlichen
Reihenanordnung abwechselnd das Bezugs zeichen 4 und das Bezugszeichen 5 tragen.
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Alle Permanentmagnete 4, 5 sind in Richtung der Linearanordnung, also
quer zu den Polplatten 1, 2 magnetisiert und bestehen beispielsweise aus für diese
Zwecke geeignetem permanentmagnetisiertem keramischem Material.
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Die Permanentmagnete 4 bzw. 5 sind von identischen Magnetspulen 6
bzw. 7 in einer Wickelebene quer zur Magnetisierungsrichtung umgeben. Die Spulen
sind der zeichnerischen Einfachheit halber mit nur einer Windung dargestellt. Oberhalb
der Spulen sind die Pol zwischenräume mit Abdeckungen 8 aus Material hohen magnetischen
Widerstandes, beispielsweise Messing, verschlossen. Die die Haltefläche der Vorrichtung
ausbildende Oberseite der Anordnung ist quer zu den Polplatten plan ausgebildet,
beispielsweise geschliffen. Das Innere der Anordnung ist beispielsweise mit Kunststoffmaterial
vergossen.
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Die Spulen, die die in der linearen Anordnung der Fig. 1 auf geradzahligen
bzw. ungeradzahligen Plätzen stehenden
Permanentmagnete 4 bzw.
5 umgeben, sind in Serienschaltung an unterschiedliche Stromkreise angeschlossen.
So sind die den Permanentmagneten 4 zugeordneten Spulen 6 hintereinander in einen
Stromkreis 9 geschaltet, während die Spulen 7 hintereinander in einem Stromkreis
10 liegen.
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Der Stromkreis 9 ist über einen Impulsschalter 11 an eine Gleichspannungsquelle
(+, -) angeschlossen. Der Stromkreis 10 ist über einen Wendeschalter 12 parallel
zum Stromkreis 9 über den Impulsschalter 11. an die Spannungsquelle angeschlossen.
Bei Betätigung des Impulsschalters 11 werden beide Kreise gleichzeitig mit Strom
beaufschlagt, wobei die Stromrichtung im Kreis 9 stets dieselbe ist, im Kreis 10
jedoch über den Wendeschalter 12 nach Belieben gewechselt werden kann.
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Die Spannungsquelle, der Impulsschalter 11 und die Spulen 6, 7 sind
derart ausgelegt, daß bei Betätigung des Impulsschalters 11 von den Spulen 6, 7
Magnetfeldimpulse erzeugt werden, die die Permanentmagnete 4, 5 entgegen ihrer ursprünglichen
Magnetisierungsrichtung umpolen können.
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Mit der dargestellten Beschaltung der Spulen 6, 7 wird erreicht, daß
die Spulen 6 bei jeder Betätigung des Impulsschalters 11 die Permanentmagnete 4
stets in derselben Richtung magnetisieren. Diese behalten also ihre in der Fig.
1 dargestellte Magnetisierungsrichtung, die mit N und S angegeben ist, bei. Die
Permanentmagnete 5 können jedoch durch Betätigung des Wendeschalters 12 und anschließende
Betätigung des Impulsschalters 11 in beliebiger Weie umgepolt werden.
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Haben die umpolbaren Permanentmagnete 5 die in Fig. 1 dargestellte
Magnetisierungsrichtung parallel zur Magnetisierungsrichtung der nicht umpolbaren
Permanentmagnete 4, sind also sämtliche Permanentmagnete 4, 5 der Reihe in derselben
Richtung magnetisiert, so verläuft das von den Per-
manentmagneten
erzeugte Magnetfeld durch die Permanentmagnete 4, 5 und de Polplatten 1, 2 sowie
das Joch 3 in einem magnetischen Kurzschlußkreis. An den oberen, in der t altefläche
der Vorrichtung freiliegenden Enden der Polplatten 1, 2 können bei dieser Anordnung
keine restliche Haltekräfte erzeugenden Streufelder austreten, da bei identischer
fluchtender Anordnung der Permanentmagnete und Polplatten die Magnetfeldlinien völlig
gerade innerhalb der Anordnung verlaufen.
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In diesem in Fig. 1 dargestellten Zustand der Haltevorrichtung ist
deren obere Haltefläche feldfrei. Dort beisp elsweise magnetisch zu spannende ferromagnetische
stücke können völlig frei bewegt werden.
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So 1 nun die Haltevorrichtung eingeschaltet werden, so wird der Wendeschalter
12 in eine Stellung gebracht, bei der die Spulen 7 in umgekehrter Richtung stromdurchflossen
werden wie die Spulen 6. Der Impulsschalter 11 wird gesclossen,und die Permanentmagnete
5 werden in ihrer Magnet W erungsrichtung umgekehrt. Die Permanentmagnete 4 und
5 hohen dann jeweils antiparallele Magnetisierungsrichtung, so daß sich in den Polplatten
unterschiedliche Pole ohne jeden magnetischen Kurzschluß innerhalb der Vorrichtung
ausbilden können. Diese an den Polplatten auftretenden Magnetpole können nur auf
der als Haltefläche dienenden Oberfläche der Vorrichtung in aufgelegten ferromagnetischen
Werkstücken kurzgeschlossen werden, wodurch die erwünschte magnetische Haltekraft
erzeugt wird.
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Zum Ausschalten der Vorrichtung wird wiederum der Wendeschalter 12
umgelegt und der Impulsschalter 11 betätigt.
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Die Permanentmagnete 5 werden wiederum umgepolt.
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Grundsätzlich funktionsfähig ist die beschriebene Anordnung auch
nach Weglassen der Spulen 6 und des zugehörigen Stromkreises 9. Auch dann können
die Permanentmagnete 5 durch
Umpolen ständig in zur Magnetisierungsrichtung
der Permanentmagnete 4 parallele bzw. antiparallele Richtung umgepolt werden. Bei
diesem ständigen Umpolen der dazwischenliegenden Permanentmagnete 5 ergibt sich
je doch eine all mähliche Entmagnetisierung der Permanentmagnete 4 durch in diese
eingreifende entmagnetisierende Felder. Die Permanentmagnete 4 würden allmählich
schwächer gegenüber den stets erneut hoch aufmagnetisierten Permanentmagneten 5.
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Im Abschaltezustand, wenn sämtliche Permanentmagnete in derselben
Richtung magnetisiert sind, ergäbe sich also kein restloser Kurzschluß mehr, so
daß die Haltefläche ständig größer werdende Restmagnetisierung zeigen würde.
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Dies kann jedoch bei einfachen Vorrichtungen bzw. bei geeigneter Materialwahl
der Permanentmagnete tolerierbar sein.
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Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Konstruktion der Fig. 1. Wie
dort ersichtlich, sind in der Vorrichtung drei Magnetreihenanordnungen, wie sie
aus Fig. 1 ersichtlich sind, nebeneinander angeordnet. Pole 1, 1', 1" benachbarter
Reihen sind in Richtung quer zu den Reihen fluchtend angeordnet. Die Pole der verschiedenen
Reihen sind durch Abdeckungen 13 hohen magnetischen Widerstandes magnetisch voneinander
getrennt. Die Anordnung der Permanentmagnete bzw. deren elektrische Beschaltung
ist derart gewählt, daß im eingeschalteten Zustand der Vorrichtung die in benachbarten
Reihen nebeneinanderliegenden Pole 1, 1', 1" unterschiedliche Polarität aufweisen.
Da magnetische Haltekräfte nur beim Auflegen eines ferromagnetischen Werkstückes
auf zwei Pole unterschiedlicher Polarität entstehen, ergibt diese schachbrettartige
Polanordnung eine gute Verwendbarkeit der Vorrichtung für kleine und insbesondere
schmale langgestreckte Teile, für die auf jeden Fall eine Halterung gewährleistet
ist.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Pole an den Seiten der Vorrichtung
parallel zu den Abdeckungen 13 bis in die
Seitenfläche der Vorrichtung
gezogen. Auch dort werden also magnetische ilaltekräfte erbracht. Auch zwischen
den Endpolen 2, 2' und 2" ergeben sich an den Stirnseiten Haltekräfte.
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In der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform sind geradzahlige
und ungeradzahlige l'ermanentmagnete 4 bzw. 5 in gleicher Anzahl vorgesehen. Bei
dieser Anordnung mit einer geraden Anzahl von Permanentmagneten 1 Legen im eingeschalteten
Zustand der Vorrichtung die jeweiligen Endmagnete der Reihe mit gleichem Pol (Nord
bzw. Süd) an der Jochanordnung 2, 3. Auf den Endpolplatten 7 bilden sich also, wie
in Fig. 2 angedeutet, Pole aus, die eine magnetische lialtekraft erzeugen.
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Falls dies nicht erwünscht ist, kann eine Anordnung gewih lt werden,
bei der in jeder Reihe ein nicht tllJlI)O 1 barer Pe rinanentmagne t 1 mehr vorgesehen
ist. Im Haltezustand der Vorrichtung liegen dann an der Jochanordnung 2, 3 die jeweils
angrenzenden Permanentmagnete mit verschiedenen Polen an, so daß sich in der Jechanordnung
bzw. in den Endpolplatten 2 durch magnetischen Kurzschluß kein Pol ausbilden kann.
Die Haltekraft der dazwischenliegenden Polplatten 1 wird dadurch jedoch nicht beeinflußt.
Bei dieser Anordnung ist es auch möglich, bei der mehrreihigen Anordnung gemäß Fig.
2 die dort magnetisch getrennt vorzusehenden Joche 3 als gemeinsame Bodenplatte
und ebenso alle Endpolplatten 2 der Reihen magnetisch verbunden und feldfrei auszubilden.
Für gewisse Anwendungszwecke kann dies von Vorteil sein, wenn verlangt wird, daß
die Stirnseiten und die Bodenflächen der Vorrichtung feldfrei sein sollen.
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Wie bereits erwähnt, ist das innere der Vorrichtung vergossen. Insbesondere
ist also der aus Fig. 1 ersichtliche
Raum zwischen dem Joch 3,
den Endpolplatten 2 und den Polplatten 1 vergossen. Der hhstnntl zwischen den Polplatten
1 und dem Joch 3 kann im Librigen gegenüber der Darstellung in Fig. 1 kleiner gehalten
werden, um die Bauhöhe der Anordnung zu verringern. Durch den Verguß dieses Raumes
mit vorzugsweise einem Material hoher Druckfestigkeit, z. B. einem elektrisch isolierenden
Kunststoffmaterial, ergibt sich eine hohe Druckfestigkeit und Biegesteifigkeit der
Vorrichtung. Auf der Haltefläche, also auf den Polplatten 1 aulliegende Werkstücke
werden also in konstantem Abstand zu einer Werkpl atte gehalten, auf der die Vorrichtung
mit dem Joch 3 aufliegt .Auch unter hohen Arbeitsdrücken, beispielsweise beim schnellen
Schleifen von Werkstückeherflächen, wird das Nachgeben des Werkstückes vermieden,
wodurch eine hochpräzise Bearbeitung des Werkstückes ermöglicht wird.
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Fig. 3 zeigt in Seitenansicht das rotierende Spannfutter 20 einer
Drehbank. Dieses besteht aus rotationssymmetrischen Teilen kreisförmigen Umfanges.
Am Ende einer Antriebswelie 21 ist Leber eine Halteplatte 22 eine erfindungsgemäße
permanentmagnetische Spannvorrichtung 23 befestigt. An der der Spannvorrichtung
23 gegenüberliegenden Seite der Halteplatte 22 ist eine Kontaktplatte 24 angeordnet
Die Kont:aktplatte 24 weist eine in Fig. 3 durch Ausbruch sichbar gemachte, die
Kontaktplatte 24 diametral durchsetzende Buchse 25 auf, in der elektrische Kontakte
26 vorgesehen sind, Von beiden Seiten der Buchse 25 ist ein Stecker 27 einsteckbar.
I)i Kontakte 26 sind an die zur Ummagnetisierung bzw. Erhaltungsmagnetisierung der
Permanentmagnete der Spannvorrichtung 23 dienenden Spulen in geeigneter Weise derart
angeschlossen, daß beispielsweise der Stecker 27, der im dargestellten Falle als
zweipoliger Klinkonstecker dargestellt ist, beim Einstecken von links das Abschalten
und beim Einstecken von rechts (gestrichelte
Darstellung des Steckers)
das Einschalten eler Spannvorrichtung 23 bewirkt. I)ic Kontakte 2t> können jedoch
auch derart ausgebildet sein, daß bei einstecken an beliebigem Ende der Buchse 25
die Spulen stets in derselben Richtung mit Strom beaufschlagt werden und die Wahl
zwischen Einschalt- und Ausschaltvorgang am Stromversorgungsgerät erfolgt. Zur Bequemlichkeit
der Bedienung können iiber den JJmfang der Kontaktplatte 24 mehrere Buchsen vorgesehen
sein. Von Vorteil ist die in der Figur dargestellte durchgängige Ausbildung der
Buchse 25, die ein leichtes Reinigen z. B. mittels E'reß1uft ermöglicht. Bei der
dargestellten Vorrichtung ersetzt der Stecker 27 den Futtcrschlüssel des mechanisch
zu spannenden tibl ichen Futters. I)as kraftraubende Anziehen von Hand entfällt.
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Wie die vergrößerten Schni ttdarstel lungen der Spannvorrichtung 23
gemäß Fig. X und 5 eigen, entspricht die Anordnung der Permanentmagnete und Polplatten
im wesentlichen derjenigen der Fig. 1. So sincl entsprechend den Permanentmagneten
4, 5 und den Spulen 0,7 der Ausführungsform der Fig. 1 Permanentmagnete 3 34, 35
rind Spulen 36 > 37 vorgesehen, die elektrisch derart angeordnet sind, daß beispielsweise
die Magnete 3X stets in gleicher Richtung, die Magnete 35 jedoch in unterschiedlicher
Richtung mit Stromimpulsen beaufschlagt werden. I)ie Magnete sind zwischen Polplatten
31 in Polspalten angeordnet, die mit Abdeckungen 38 verschlossen sind.
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Die dargestellte Magnetreihenanordnung ist jedoch in Gruppen unterteilt.
Wie lig. 5 zeigt, sind drei Gruppen vorgesehen, von denen die mittlere sechs Permanentmagnete
und die beiden äußeren je drei Permanentmagnete aufweisen.
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Zwischen der mittleren und den beiden äußeren Gruppen sowie an den
Enden der äußeren Gruppen sind je eine Endpolplatte 32 vorgesehen, die mit einem
Joch 33 geschlossen sind.
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Jede der drei dargestellten Gruppen bildet also eine magne-
tisch
in sich geschlossene Magnetreihenanordnung gemäß Fig. 1. I)er freibleibende 1 innenraum
ist wiederum vergossen.
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Wie Fig. 5 zeigt, sind die Permanentmagnete 34 bzw. 35 alle von gleicher
Höhe (senkrecht zur oberen Haltefläche der Vorrichtung). Wie Fig. 4 zeigt, haben
die Permanentmagnete jedoch unterschiedliche Breite. Innerhalb jeder der drei Gruppen
ist die Magnetbreite gleich. Zwischen den Gruppen sind die Breiten jedoch unterschiedlich,
so daß sich die aus Fig. 4 ersichtliche stufenartige Anpassung an den Kreisumfang
der Ilaltefläche ergibt.
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Auf diese Weise läßt sich die kreisförmige Haltefläche im wesentlichen
vollständig mit Magneten belegan, wobei lediglich all den gemäß [ig. 4 oberen
ulld unte ren Rändern Stufenecken freibleiben. Der Nachteil ungleichmäßiger Magnetisierung
unci der Nachteil von Rest Feldern im abgeschalteten Zustand wird jedoch vermieden,
da alle permanentmagnetgruppen in sich von idealer Anordnung im Sinne der vorliegenden
Erfindung gewälil t werden können.
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Zur seitlichen Halterung von auf der dargestellten Vorrichtung zu
Spannenden Werkstücken weist die Vorrichtung eine zur fiotlit ionsachse, also ur
Welle 21 konzentrische Bohrung ;iuf, in der ein Zentrierstift 40 angeordnet ist.
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Dieser Zentrierstift 40 dient zum mechanischen Zentrieren ZU bearbeitender,
mit entsprechender Bohrung versehener Werkstücke, wodurch ein paßgenaues Aufsetzen
und im eingeschaltoten Zustand der Vorrichtung ein seitliches Verschieben aufgrund
von Stoßbelastung verhindert wird.
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Fig. 6 zeigt eine Variante der Ausführungsform der Fig. 3 bis 5. Die
Anordnung der Permanentmagnete und Polplatten kann derjenigen entsprechen, die in
den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. In der aus der Figur ersichtlichen Haltefläche
liegen also die Enden von Polplatte 31 und trennende Ab-
deckungen
38 nebeneinander. In der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform der Haltevorrichtung
sind jedoch zusätlich drei Nuten 41 in symmetrischer radial verlaufender Anordnung
vorgesehen, die beispielsweise als T-Nuten oder Schwalbenschwanznuten der üblichen
Ausbildung ve rgesehen sind.
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Diese Nuten können beispielsweise oberhalb der unordnung der Permanentmagnete
sowie der zugehörigen Spulen im Material der Abdeckungen 38 und Polplatten ausgebildet
sein.
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In den Nuten 41 sind entrierstücke 42 vorgesehen, die mittels der
dargestellten Schrauben in den Nuten festklemmbar ausgebildet sind. Es kann fiir
diese Zentrierstücke 42 auch ein gemeinsamer Antrieb zur symmetrischen Verstellung
beispielsweise in jeder Nut 41 eine Spindel vorgesehen sein. Mit den Zentrierstücken
42 können zu spannende Werkstücke von allen erfaßt und zentriert werden.
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In Fig. 6 ist die Haltevorrichtung mit cincr größeren entralen Bohrung
43 dargestellt. Diese durchläuft ersichtlich zwei Polspalte. Die in diesen Polspalten
sitzenden Magnete können jedoch bei einer Magnetanordnung gemß Fig. 4 ohne weiteres
getrennt jeweils in Form zweier gleichsinnig magnetisierter und mit entsprechend
gleichsinnig angeordneten Spulen versehene r Magnete ausgebildet sein. Die j eziels
geteilten Magnete eines Polspaltes sollten allerdings in ihrer Gesamt Fläche der
Magn- rfläche dieser Gruppe entsprechen.
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Die in Fig. 4 dargestellte Magnetanordnung mit Magneten gruppenweise
unterschiedlicher Breite kann in unterschiedlicher Weise variiert werden. So können
die Magnete entsprechend der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung in parallelen Reihen
vorgesehen sein, wobei beispielsweise die Magnete der mittleren Reihe von konstanter
Breite sein können und lediglich die Magnete der beiden äußeren Reihen in Gruppen
unterschiedlicher Breite vorzusehen sind. Die mittlere Reihe kann dabei im Gegensatz
zu den beiden äußeren Reihen aus nur einer Gruppe bestehen.
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ei einer weiteren, in den Figuren nicht dargestellten Variante wird
das Problem der Magnetanordnung auf einer kreisEörmigen Haltefläche auf gänzlich
andere Weise gelöst, wobei die aus Fig. 4 ersichtliche Gruppenanordnung nicht notwendig
ist. Dabei können die Magnete in ihrer Breite einzeln dem Kreisumfang angepaßt werden,
so daß also jeder Magnet eine von seinen Nachbarn unterschiedliche ireite aufweisen
kann. Atif diese Weise läßt sich die Haltefläche unter Vermeidung magnet freier
Ecken jeweils bis genau zum Rand mit Magneten versehen. Zum Ausgleich für die unterschiedliche
Magnetbreite wird bei dieser Ausführungsform die Magnetliöhe in umgekehrter Weise,
also reziprok zur sich ändernden Magnetbreite variiert. Auf diese Weise haben wiedertim
alle Magnete einer Magnetreihenanordnung denselben Querschnitt.
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Diese Ausführungsform kann beispielsweise auch gruppenweise vorgesehen
sein, tim zu starke Höhenänderungen der magnete u vermeiden. so können beispielsweise
die drei Magnetgrtippen der Fig. 1 mit jeweils um Inneren hin anwachsender Magnetbreite
und entsprechend abnehmender Magnethöhe ausgeführt sein.
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Zur Erzielung der schachbrettartigen Polanordnung der Fig.
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2 im lal le einer runden laltefläche kann wiederum die mittlehre Magnet
re i henanordnung mit identischen Magneten ausgeführt sein, während die beiden äußeren
Reihen mit Magneten unterschiedlicher Breite und entsprechend sich ändernder löhe
versehen sind.