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Mit Dauermagneten ausgerüstete Vorrichtung zum Halten von bzw. zum
Festhalten an Gegenständen aus ferromagnetischen Stoffen bzw. zum Bremsen
Die Erfindung
bezieht sich auf eine mit Dauermagneten ausgerüstete Vorrichtung zum Halten von
bzw. zum Festhalten an Gegenständen aus ferromagnetischen Stoffen, bei welcher eine
oder mehrere als Rotationskörper gestaltete, quer zur Achse magnetisierte Dauermagnetpaare
in entsprechenden Bohrungen eines Gehäuses aus ferromagnetischem Werkstoff durch
Drehung in Arbeitsstellung, in welcher die Pole der Dauermagnetkörper einerseits
mit den Haltepolen und andererseits mit diesem Gehäuse in Verbindung stehen, so
daß der Kraftlinienrückschluß über das Gehäuse erfolgt, bzw. in Ausschaltstellung
(Kurzschlußstellung) gebracht werden können.
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Es sind bereits magnetische Haltevorrichtungen bekanntgeworden, bei
denen ein Dauermagnet an der rückwärtigen Seite einer mit Weicheisenpolen und unmagnetischen
Füllstücken versehenen Spannplatte in der Weise verschoben werden kann, daß bei
der Bewegung des Magnets aus dem Arbeitsbereich dieser durch die Weicheisenpolstücke
nach und nach kurzgeschlossen wird, ohne daß der magnetische Kreis bei dieser Bewegung
eine Unterbrechung erfährt.
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Bei dieser Anordnung, bei der jeweils ein Weicheisenpolstück in der
Kurzschluß stellung zwei benachbarte Magnetpole überbrückt, sind aber die bei dem
Kurzschluß zur Verfügung stehenden Berührungsflächen wegen des notwendigerweise
engen Polabstandes Anlaß zu sehr starken Streuungen, so daß der Magnet schlecht
ausgenutzt wird. Außerdem ist die Reibung bei der Bewegung des stets an
der
Unterseite haftenden Magneten und damit auch die Abnutzung verhältnismäßig groß.
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Nach anderen bekannten Vorschlägen werden unterhalb einer solchen
magnetischen Spannplatte walzenförmEig gestaltete Dauermagnete zwischen den in der
Platte eingelassenen Polschuhen derart drehbar angeordnet, daß die Magnetpole aus
der Betriebsstellung durch Drehung um go0 in die Kurzschlußstellung gebracht werden
können. Hierbei werden aber beide Pole jeweils bei der Bewegung des Ein- und Ausschaltens
in eine neue Lage gebracht, bei der zwar die Magnete in sich verhältnismäßig gut
kurzgeschlossen sind, die dann aber in der Arbeitsstellung am rückwärtigen Ende
eine unverhältnismäßig große Streuung aufweisen, oder aber eine sehr mangelhafte
Kurzschlußstellung besitzen. bei der sich auf der Spannplatte neue Folgepole bilden
können.
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Die bekannten Vorrichtungen weisen ferner den Nachteil auf, daß ihre
Kurzschluß stellung außerordentlich kritisch ist. Schon kleinste Winkelabweichungen
aus der theoretisch richtigen Kurzschlußstellung bewirken Restfelder an den Polschuhen
der Spannflächen, die das Abheben der Werkstücke beträchtlich stören und die Beseitigung
von feinen Spänen sehr erschweren. Darüber hinaus ist bei den bekannten Anordnungen
die Spannfläche an den Polschuhen nicht restlos feldfrei zu bekommen, da sich in
der Kurzschlußstellung durch von den Dauermagnetkörpern herrührende Streufelder
Folgepole ausbilden. Da nämlich in der Kurzschlußstellung die Dauermagnetkörper
magnetisch alle in Serie geschaltet sind, wirken bei der geringen Permeabilität
des normalerweise für diese Zwecke Verwendung findende Magnetmaterials die nicht
von den Polschuhen bedeckten Teile der Dauermagnete durch die hohe, in der Serienschaltung
entstehende magnetische Spannung stark streuend, so daß die Ausbildung der obengenannten
Folgepole an den Polschuhen der Spannfläche unvermeidbar ist.
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Es ist weiterhin ein magnetisches Spannfutter vorgeschlagen worden,
bei welchem U-förmige Magnete um eine senkrecht zu ihren Schenkeln verlaufende Achse
derart verdreht werden, daß sie in der Arbeitsstellung mit ihren beiden Polen an
den Polschuhen der Spannplatte anliegen, während sie in der Kurzschlußstellung durch
einen gesonderten Kurzschließer aus Weicheisen miteinander verbunden sind. Bei diesem
Spannfutter tritt somit der Kurzschließer nur in der Ausschaltstellung in Funktion.
Andererseits bedingt aber diese Magnetkonstruktion-eine verhältnismäßig große Bauhöhe,
die der praktischen Verwendung, besonders bei Werkzeugmaschinen, im Wege steht.
Darüber hinaus ist aber durch die seitliche Anbringung des Kurzschlußkörpers innerhalb
des zum Schutz der Vorrichtung unerläßlichen, sonst aber magnetisch unwirksamen
Gehäuses auch die Baulänge der Vorrichtung so ungewöhnlich groß, daß das Verhältnis
von nutzbarer Magnetspannfläche zu erforderlicher Auflagefläche auf dem Tisch der
Werkzeugmaschine sehr ungünstig ist. Ferner ist zu beachten, daß die unsymmetrische
Anordnung der Dauermagnete zu ihrer Drehachse angesichts der beträchtlichen Kräfte,
die in einer solchen Anordnung auftreten, zwangsweise zu einer weiteren Vergrößerung
der Masse des Gerätes führt, wenn eine solche Vorrichtung betriebssicher sein soll.
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Alle die Nachteile der bekannten Vorschläge werden bei der Erfindung
dadurch vermieden, daß die in der Deckplatte befindlichen Haltepole durch Zwischenlagen
aus unmagnetischem Werkstoff vom Gehäuse magnetisch getrennt sind und der Zentriwinkel
des kreissegmentförmigen Querschnittes der zur Aufnahme der Dauermagnete dienenden
Bohrungen des Gehäuses so groß ist, daß in Kurzschlußstellung das Gehäuse beide
Polflächen der Dauermagnete so vollständig überdeckt, daß der gesamte Kraftfluß
allein über das Gehäuse kurzgeschlossen wird, wobei gleichzeitig die Haltepole und
die Dauermagnetkörper räumlich voneinander getrennt sind. Die erfindungsgemäße Anordnung
ermöglicht somit nicht nur die Einhaltung einer geringen Bauhöhe wegen der Verwendung
an sich bekannter walzenförmiger quer zur Achse magnetisierter Dauermagnete, sondern
die Ausbildung von Folgepolen an der Arbeitsfläche des Spannfutters ist wirksam
durch die räumliche Trennung der Magnetkörper vermieden, die in Ausschaltstellung
vollständig in den Rückschlußkörper eintauchen, so daß alle Kraftlinien innerhalb
dieses Körpers verlaufen. Andererseits werden in Betriebsstellung die Leitstücke
in der Spannplatte auf ihrer gesamten Fläche von dem Fluß der ihnen zugeordneten
Dauermagnete beaufschlagt. Da ferner der Rückschlußkörper gleichzeitig als Gehäuse
dienen kann, ist nahezu jeglicher toter Raum vermieden, so daß praktisch die gleiche
zum Aufspannen der Vorrichtung erforderliche Fläche auch als magnetische Spannfläche
zur Verfügung steht.
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In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens sind in den Kurzschlußstellungen
die magnetischen Achsen beider Magnete des Dauermagnetpaares in dem Kurzschlußkörper
derart ausgerichtet, daß sowohl an den mittleren als auch an den beiden äußeren
Schenkeln dieses Körpers jeweils gleichnamige Pole anliegen. Die beiden Magnete
sind also in der Kurzschlußstellung gewissermaßen gegeneinandergeschaltet, während
sie in der Betriebsstellung hintereinandergeschaltet sind. Diese Maßnahme ergibt
im ersteren Falle ein Minimum an Streuung und im zweiten Falle ein Maximum an Leistung
für die Haltevorrichtung. Diese Haltevorrichtung kann aus jeweils einem Magnetpaar
oder auch aus mehreren nebeneinander zu einem Spannfutter gesetzten Magnetpaaren
bestehen.
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In der letztgenannten Anordnung eignet sich die erfindungsgemäße
Vorrichtung wegen der einfachen Betätigung der Dauermagnete und der guten magnetischen
Wirkung besonders als Magnetbremse für Schienenfahrzeuge, bei welcher die Bremsung
des Fahrzeuges dadurch bewirkt wird, daß Bremsklötze aus ferromagnetischem Material
unter der Einwirkung magnetischer Kräfte an den Schienen festhaften bzw. bei der
Fahrt auf diesen
unter Entwicklung eines großen Reibungswiderstandes
schleifen.
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In der Zeichnung sind Vorrichtungen gemäß der Erfindung beispielsweise
dargestellt, und zwar zeigt Abb. I einen Querschnitt durch eine aus einem Magnetpaar
bestehende Haltevorrichtung in der Betriebsstellung, Abb. 2 einen Querschnitt durch
die E1altevorrichtung in der Kurzschlußstellung, Abb. 3 einen Querschnitt durch
ein aus drei Magnetpaaren zusammengesetztes Spannfutter, Abb. 4 eine Ansicht auf
das Spannfutter der Abb. 3, Abb. 5 die Anwendung der Haltevorrichtung als Schienenbremse
in Seitenansicht, Abb. 6 die Anwendung der Haltevorrichtung als Schienenbremse in
Vorderansicht.
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Hierbei bedeuten I zwei walzenförmige Dauermagnete, die in dem W-förmigen
Kurzschlußkörper 2 derart drehbar gelagert sind, daß die drei Schenkel etwas über
die durch den Drehpunkt der Magnetkörper gelegte Ebene hinaus reichen, so daß in
der Kurzschluß stellung die Magnete ganz in den Kurzschlußkörper hineintauchen.
Bei einer Drehung um go0 treten sie in Berührung mit Polschuhen 3, die in einer
unmagnetischen Platte eingelassen sind. Diese Platte 4 ist über ein Zwischenstück
5 aus ebenfalls unmagnetischem Stoff mit dem Kurzschlußkörper 2 verbunden. Die Magnete
selbst haben etwa rechteckigen Querschnitt und sind an den Polenden walzenförmig
gestaltet, so daß sie sich in den entsprechenden Ausnehmungen des Kurzschlußkörpers
mit geringem Spiel bewegen.
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Bei dem Spannfutter nach Abb. 3 und 4 sind drei Magnetpaare bzw.
sechs walzenförmig abgedrehte mit Polschuhe 6 versehene Dauermagnete 7 so nebeneinander
in dem Kurzschlußkörper 8 drehbar angeordnet, daß Nord- und Südpole abwechselnd
unter den durch unmagnetische Zwischenstücke g voneinander getrennten Haltepolen
10 der Spannplatte liegen. Alle Magnete können durch Drehung um go0 in einer Richtung
aus der Arbeitsstellung in die Kurzschlußstellung gebracht werden und umgekehrt.
In letzterer Lage stehen sich auch hier jeweils gleichnamige Pole einander gegenüber,
so daß an den äußersten Schenkeln 1 1 stets gleichnamige Pole anliegen.
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Bei der in Abb. 5 und 6 veranschaulichten Anwendung einer derartigen
Haltevorrichtung als Schienenbreinse wird die an dem Gestänge 12 eines nicht dargestellten
Hubzylinders befestigte Haltevorrichtung I3 zum Zwecke des Bremsens auf die Schiene
14 herabgelassen, nachdem die Dauermagnete durch Betätigung des Schalthebels I5
in die Arbeitsstellung gebracht sind. Für diese Anwendungsart können sowohl Vorrichtungen
mit einem Magnetpaar als auch solche mit mehreren nebeneinanderliegenden Magnetpaaren
Anwendung finden. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird bei leichter Betätigung
vom Wagengestell aus infolge der guten magnetischen Eigenschaften eine besonders
wirkungsvolle Bremsung hei Schienenfahrzeugen erreicht. Da andererseits in der Kurzschluß
stellung der Magnetismus in den Polschuhen praktisch völlig zum Verschwinden gebracht
wird, besteht auch nicht die Gefahr, daß Eisenteilchen nach dem Abschalten an der
Haltevorrichtung hängenbleiben.