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Werkstückhalter mit Dauermagneten und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft magnetische Werkstückhalter, bei welchen die magnetische
Haltekraft durch permanente Magnete erzeugt wird und mechanisch bewegliche Mittel
vorgesehen sind, um den Iiraftfluß jederzeit so ablenken zu können, daß die Halterfl;iche
im wesentlichen entmagnetisiert und dadurch das Abnehmen des Werkstückes erleichtert
%@-ird.
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Es ist bereits ein Werkstückhalter mit Dauermagneten bekanntgeworden,
die zu einem Pack vereinigt gegenüber einer festen, Polschuhe tragenden Deckplatte
derart verschiebbar sind, daß der magnetische I# luß beim Verschieben des Packs
in der einen Richtung von dem Werkstück abgeleitet und dieses somit leicht abnehmbar
wird. Durch Bewegung des magnetischen Packs in der anderen Richtung kann der magnetische
Fluß durch die Polschuhe der Deckplatte hindurch in das Werkstück hineindringen
und hält dieses somit fest.
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Bei dieser und anderen bekannten Vorrichtungen werden die Elemente
eines Wer'kstückhalters dieser Art, auch Spannplatten genannt, für sich getrennt
hergestellt, und zwar die Dauermagnete, magnetisch leitende Stäbe und die erforderliche
magnetische Isolierung zwischen diesen, sodann werden die Einzelteile zu einem Pack
vereinigt und
durch Bolzen miteinander verbunden. Bei der Herstellung
solcher Gegenstände in Serien ist es selbstverständlich wichtig, ein Höchstmaß an
Leistung und Gleichmäßigkeit der Ausführung der zu einer Serie gehörigen einzelnen
Werkstückhalter einer für ein und denselben Zweck bestimmten Konstruktion zu sichern.
Diese bedingt sowohl große Genauigkeit in der Herstellung der Elemente selbst, wie
auch hinsichtlich ihrer Vereinigung zu dien Magnetpack, und schließlich auch vom
Gesichtspunkt des magnetischem Wirkungsgrades aus, um die beste und vollständigste
Ausnutzung der Magnetkraft zu erreichen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen magnetischen Werkstückhalter zu
schaffen, der diese Forderung erfüllt, sowie ein Herstellungsverfahren für diesen
Werkstückhalter, welches schneller und wirtschaftlicher als das bisher übliche arbeitet.
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Der Grundgedanke der Erfindung geht davon aus, daß durch ein geeignetes
Verfahren das nichtmagnetische Material, das zur Isolation erforderlich ist, auch
für den Zweck des mechanischen Aufbaues, nämlich zur Verbindung der Einzelteile
zu einem kompakten einheitlichen Baukörper mit herangezogen werden kann.
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Die Verwendung von unmagnetischen Werkstoffen mit niedrigem Schmelzpunkt
zum Verbinden von Werkstücken durch Eingießen des Werkstoffes in die Zwischenräume
ist an sich ebenfalls bekannt.
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Erfindungsgemäß besteht der verschiebliche Magnetblock aus Dauermagneten
und leitenden Stäben aus magnetischem Material, die zu einem festen Baukörper durch
Ausfüllen der Zwischenräume zwischen den :Magneten und Leiterstäben mit nichtmagnetischem
Material von nigdrigem Schmelzpunkt vereinigt sind.
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Vorzugsweise wird das magnetische Pack aus einer Reihe von magnetisch
leitenden Stäben und einer Reihe von in Absiänden davon angeordneten Magneten aufgebaut
und die einzelnen Bauelemente durch Eingießen von nichtmagnetischem :Metall mit
niedrigem Schmelzpunkt in die Zwischenräume sowohl magnetisch voneinander isoliert
als auch mechanisch fest miteinander verbunden. Dies kann beispielsweise auch in
der Form geschehen, daß die einzelnen hergestellten Leiterstäbe zunächst zu einem
Gitterrahmen vereinigt und die einzelnen Dauermagnete innerhalb des Gitters im Abstand
von den Leiterstäben angeordnet werden, worauf das nichtmagnetische Material, üblicherweise
Weißmetall, in dieses gitterartige Pack so eingegossen wird, daß das Ganze mechanisch
mit dem Magneten und den Leiterstäben zu einem Körper verbunden wird, in welchem
die magnetischen Teile magnetisch gegeneinander isoliert sind.
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Dieses Herstellungsverfahren ergibt Vorteile sowohl in bezug auf die
schnellere Miteinanderverbindung, wie den mechanischen und magnetischen Wirkungsgrad,
da, abgesehen von der Festigkeit und gleichmäßigen Ausführung der fertigen Packe,
die magnetisch leitenden Stäbe in konischer Form gegossen «-erden können, und damit
die Notwendigkeit entfällt, durch Walzen ein Material von besonderem konischem Querschnitt
'herzustellen, wie dies sonst bei Verwendung dieser konischen Form der Fall wäre.
Da ferner keine Bolzen verwendet werden, welche durch die Konstruktion hindurchgehen,
ergibt sich keine Verringerung der Querschnitte des magnetischen Materials, und
demzufolge eine Konstruktion von kleinerer und kompakterer Bauart für eine gegebene
Leistung.
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Bei der vorzugsweisen Ausführungsform besteht eine Aufspannplatte
gemäß der Erfindung aus einem Gußstück aus magnetischem Werkstoff, welches eine
Reihe von leitenden Stäben in Form eines Gitters enthält, wobei in die Gitterräume
zwischen den leitenden Stäben Permanentmagnete eingeführt sind, die gegen die leitenden
Stäbe durch eingegossenen, nichtmagnetischen Werkstoff isoliert sind.
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Die Erfindung umfaßt ferner das Verfahren zur Herstellung von magnetischen
Werkstückhaltern der beschriebenen Art, gemäß welchen die leitenden Stäbe und Magneten
in vorbestimmtem Abstand voneinander angeordnet sind und zu einer festen Konstruktion
verbunden werden, indem nichtmagnetischer Werkstoff in die Zwischenräume eingegossen
wird.
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Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise eine vorzugsweise Ausführungsform
eines magnetischen Werkstückhalters nach der Erfindung. In der Zeichnung stellt
Fig. i eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, des neuen magnetischen Werkstückhalters
dar; Fig. 2 ist ein Schnitt gemäß Linie II-II der Fig. i ; Fig. 3 ist ein Schnitt
gemäß Fig. 111-11I der Fig. i und Fig.4 ein teilweiser Schnitt der Fig. i gemäß
Linie IV-IV.
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Der Halter besteht aus einem hohlen rechteckigen Gehäuse, welches
gebildet wird durch eine Flußstahlgrunäpl,atte i und einen rechteckigem Rahmen 2
aus Aluminiumbronze, welcher die Wandungen des Gehäuses bildet, ferner durch eine
Abdeckplatte 3, deren Oberfläche die Haltefläche für das Werkstück darstellt.
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Die Abdeckplatte 3 weist sieben einander parallele Schlitze auf, die
sich in der Querrichtung im wesentlichen über die ganze Breite des Gehäuseinneren
erstrecken. Innerhalb jedes dieser Schlitze ist ein Polstück 4 von der gleichen
Dicke wie der Körper der Deckplatte gelagert, das, wie dieses, aus einem magnetischen
Werkstoff von hoher Permeabilität besteht. Das Polstück ist etwas schmaler und kürzer
als der Schlitz, in welchem es untergebracht ist. Der Spalt zwischen dem Polstück
und dem Körper der Deckplatte wird völlig durch Eingießen von Weißmetall 5 ausgefüllt,
so daß die Polstücke 4 mit dem Körper der Deckplatte 3 zu einem Stück verbunden,
jedoch gegenüber diesem magnetisch isoliert sind.
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Die Magnetenanordnung ist innerhalb des Gehäuses verschiebbar angeordnet
und ihre Konstruktion bildet den Gegenstand der Erfindung. Bei der
besonderen
dargestellten Ausführungsform besteht sie bzw. (las lack, aus eitlem Gitter aus
Silicium-Eisen, welches eilt einheitliches Gußstück darstellt, aber als aus sielen
quer gerichteten, magnetisch leitenden Stäben 7 bestehend angesehen werden kann,
die sich über die ganze Höhe des Inneren des Gehäuses erstrecken und an ihren Enden
miteinander durch Längsglieder 8 von geringerer Höhe verbunden sind, so daß die
letzteren im Abstand von derDeckplatte enden. Sechs der leitendenStäl@e sind von
gleicher Länge wie die Einsätze in der Deckplatte,, jedoch ist der an einem der
Enden liegende Stab kürzer, so daß an einer Ecke des Gitters eine nahezu rechteckige
Aussparung g verbleibt, in welcher das unten noch zu beschreibende Betätigungsgetriebe
untergebracht wird. Die Zwischenräume zwischen den leitenden Stäben 7 nehmen fünf
lange und einen kurzen Permanentmagnetstab io von der gleichen Höhe wie die leitenden
Stäbe auf, so (laß ihre polaren Stirnflächen an den betreffenden Boden- und Deckplatten
anliegen. Die Permanentmagnete sind etwas schmaler und kürzer als die Zwischenräume
in dem Gitter, in denen sie untergebracht sind. Nachdem sie eingebracht worden sind,
werden die Spalten zwischen ihnen und den leitenden Stäben des Gitters durch Eingießen
von Weißmetall i i ausgefüllt, so daß die Magneten mechanisch mit dem Gitter zu
einem festen Block oder Pack verbunden, aber diesem Gitter gegenüber magnetisch
isoliert sind.
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Damit das Weißmetall die Magneten in ihrer Lage in dem Gitter sicher
hält, ist die innere Seite der Längsglieder 8 des Gitters 6 an ihren unteren Kanten
al)gekantet, wie bei 8° dargestellt, und die leitenden Stäbe 7 sich etwas in Richtung
nach oben bis zum oder in die Nähe des Niveaus des oberen 1?tides des Längsgliedes,
wo sie einen schulterartigen Einsprung aufweisen, so daß ein ollerer Endteil verbleibt,
der die kleinste Dicke aufweist. Diese konische Gestaltung der leitenden Stäbe ist
in der Hinsicht von Vorteil, daß durch die Verteilung des magcietischen Flusses
über den größten Teil der Länge die Verwendung eines Werkstoffe;, wie Silicium-Eisen,
möglich ist und, wenn Material von hoher Permeabilität verwendet wird, bessere Ergebnisse
erzielt werden. Die Permanentmagneten weisen vorspringende Flanschen to" auf, welche
sich über die ganze Länge ihrer oberen Kanten und über einen kurzen Al'stand von
jedem linde ihrer unteren Kanten aus erstrecken.
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Das 13etätigurigsgetriebe ist in der ausgeschnittenen Ecke der Gesamtanordnung
untergebracht. Es besteht aus einer Handkurbel 12, die auf dem verjüngten äußeren
Ende einer horizontalen Welle 13 sitzt, welche drehbar durch einen verstärkten Teil
der Seitenwandung 2 des Gehäuses geführt ist. Die Welle wird durch einen vertikalen
Bolzen 14 gehalten, der in eine Ringrille 15 der Welle eingreift. Das verjüngte
äußere Ende der Welle ist von einem becherförrnigen Dichtungsring 16 umgeben, welcher
ein Austreten von 01 aus dem Gehäuse verhindert. Aus einem Stück mit vier Welle
bestehend ist an deren innerem Ende ein Exzenterzapfen 17 angeformt, welcher drehbar
in ein Loch indem äußeren Ende eines Verbindungsgliedes 18 eingreift, das in der
Längsrichtung des Gehäuses liegt. Das innere Ende dieses Gliedes liegt zwischen
dem kurzen Längselement 6a des Gitters, welches den Raum für den kurzen Magneten
abschließt, und einem Ohransatz 7b, der von dem benachbarten leitenden Stabe vorspringt.
Das Glied 18 ist mit diesen Teilen durch einen Gelenkzapfen i9 verbunden, der vorzugsweise
gegenüber der Mittellinie des Exzenterzapfens 17 abgesetzt ist. Eine Drehung der
Welle um iSo° bewirktdie notwend'igeLängsverschiebung der Magnetanordnung. Diese
Bewegung wird durch das Auftreffen eines vorspringenden Teiles i8° des Verbindungsgliedes
auf die Grundplatte i des Gehäuses begrenzt.
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Wenn der Betätigungsgriff sich in der eingeschalteten Stellung befindet,
so liegen die oberen Flächen der Permanentmagneten io, die so angeordnet sind, daß
gleiche Pole oben liegen, unmittelbar unterhalb und in Berührung mit den unteren
Flächen 3° der Teile der Deckplatte 3, die zwischen den Schlitzen in dieser Platte
verbleiben, wobei diese Teile der Deckplatte die gleiche Breite aufweisen (in der
Längsrichtung des Gehäuses gemessen), wie die oberen Oberflächen. der Magneten.
Die oberen Stirnflächen der leitenden Stäbe 7 liegen unterhalb und in Berührung
mit den in die Deckplatte eingelegten Polstücken .4. Diese Polstücke sind von der
gleichen Breite (in der Längsrichtung des Gehäuses gemessen), wie die oberen Flächen
der dazwischenliegenden leitenden Stäbe 7, wobei die beiden Endstäbe eine geringere
Breite aufweisen. Auf diese Weise fließt, wenn die Magnetanordnung sich in der beschriebenen
Stellung befindet und ein Werkstück aus magnetischem Material auf der Oberfläche
der Platte aufliegt, ein magnetischer Fluß von dem Oberpol eines Magneten io durch
den Körper der Deckplatte 3,-das Werkstück, ein eingelegtes Polstück 4 der Deckplatte,
einen leitenden Stab 7 des Rostes und die Grundplatte i zurück zu dem unteren Pol
des Magneten. Wenn der Handhebel in die Ausschaltstellung bewegt wird, so wird die
@-lagnetanordnung nach dem anderen Ende des Gehäuses um einen solchen Abstand verschoben,
daß die Spalte zwischen den Permanentmagneten io und den leitenden Stäben 7 an einer
Seite der Magneten durch den Körper der Deckplatte 3 und an der anderen Seite der
Magneten durch die in die Deckplatte eingelegten Polstücke 4 überbrückt werden.
Auf diese Weise erfolgt ein magnetischer Fluß von dem oberen zu dem unteren Pol
jedes Magneten durch die Deckplatte 3, die leitenden Stäbe 7 und die Grundplatte
i, wobei praktisch der gesamte magnetische Fluß von dem Werkstück abgeleitet wird,
das deshalb bequem abgenommen werden kann.
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Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die genaue, vorstehend
beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen
möglich, solange der Grundgedanke, zunächst einen Gitterkörper aus den Magneten
io und den
leitenden Stäben 7 zu schaffen und dann die Teile zu
einem kompakten Körper durch Eingießen des nichtmagnetischen Werkstoffs zu verfestigen
und miteinander zu verbinden, beibehalten wird. Beispielsweise bilden bei der dargestellten
und beschriebenen Ausführungsform die leitenden Stäbe ein einheitliches Gußstück.
Selbstverständlich wäre es aber möglich, wenn auch weniger vorteilhaft, diese Gitterkonstruktion
aus getrennten miteinander verschweißten oder vernieteten Teilen zu bilden. Ferner
würde es auch, wenn auch mit geringerem Vorteil, möglich sein, das Gitter aus dem
magnetischen Werkstoff zu gießen und dann besondere magneti-och leitende Stäbe als
Einlagen einzubringen und durch Eingießen des nichtmagnetischen Werkstoffes mit
den ersteren zu verbinden.
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Ferner ist darauf hinzuweisen, daß im Falle großer Abmessungen die
Gitterkonstruktion aus zwei oder mehreren Gittereinheiten hergestellt ,-erden kann,
die vor derri Eingießen des nichtmagnetischen Materials miteinander verbunden werden,
um derart die Einheitlichkeit und sichere Anordnung der Magneten und der leitenden
Stäbe zu sichern.
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Durch die Erfindung wird die Notwendigkeit, Befestigungsbolzen zu
verwenden, völlig vermieden und der nichtmagnetische Werkstoff dient dem zweifachen
Zweck, einerseits die notwendige Isolierung zu bilden, andererseits die Miteinanderverbindung
der Teile zu einem kompakten Körper zu bewirken.