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Anordnung permanenterregter Haftmagnete, insbesondere für Haftplatten,
Spannfutter und Hafteinsätze Die Erfindung betrifft eine Anordnung permanenterregter
Haftmagnete, die insbesondere für Haftplatten, Spannfutter, Hafteinsätze od. dgl.
dienen soll und bei welcher die Haftkraft ausschaltbar ist.
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Derartige magnetische Haftvorrichtungen mit ausschaltbarer Haftkraft
sind an sich bekannt und sind bereits für Spannplatten zum Aufspannen von ferromagnetischen
Werkstücken in Werkzeugmaschinen oder für Hafteinsätze der verschiedensten Art benutzt
worden. Nach einem bekannten Vorschlag wurde die Ausschaltung der Haftkraft dadurch
bewerkstelligt, daß zum Zwecke der leichteren Abnahme des Werkstückes alle Dauermagnete
an den Berührungsflächen ihrer Polschuhe entlang so weit verschiebbar angeordnet
sind, daß der magnetische Kraftlinienfluß der einzelnen Magnete durch die Polschuhe
selbst kurzgeschlossen wird. Dabei stellt der jeweilige Polschuh infolge seiner
hohen Permeabilität eine die benachbarten Pole eines einzelnen Magnets verbindende
Kurzschlußbrücke dar.
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Einer weiteren bekannten Vorrichtung zufolge sind bei einer magnetischen
Aufspannplatte ein oder mehrere drehbare, in Ruhestellung kurzgeschlossene Dauermagnete
vorgesehen, deren Kraftlinienfluß durch Polschuhe auf das Werkstück übergeht. Der
bzw. die drehbaren Magnete sind zylinderförmig ausgebildet, diametral magnetisiert
und so zwischen den Polschuhen drehbar gelagert, daß die Magnete bei Drehung um
eine halbe Polteilung durch je einen Polschuh kurzgeschlossen werden.
Ein
weiterer Vorschlag zur Herabsetzung der Haftkraft bei dauermagnetisch erregten Haftvorrichtungen
geht dahin, zwei Dauermagnete vorzusehen, die mit je einem Pol auf einer gemeinsamen
weichmagnetischen, als Rückschluß dienenden Verbindungsbrücke sitzen und die mit
je einem anderen Pol die an der Haftfläche vorgesehene Polschuhe magnetisch erregen.
Werden diese Polschuhe mit entgegengesetzten Polen erregt, so ist die maximale Haftkraft
vorhanden. Durch Gleichpolbildung an den Polschuhen wird durch Abstoßung der magnetischen
Felder ein Minimum an Haftkraft an der Aufspannfläche erzielt.
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Gemäß einer anderen bekanntgewordenen Haftvorrichtung sind drei Magnetblöcke
vorgesehen, wovon der eine mit Polkappen versehen, drehbar gelagert ist und die
beiden anderen jeweils mit einer Vielzahl von Polleitstücken, die zur Haftfläche
hochgeführt sind, in magnetischer Verbindung stehen. Zur Ausschaltung der Haftkraft
an der Haftfläche wird der nahezu gleich starke drehbare Magnet mit den beiden feststehenden
so zur Einwirkung gebracht, daß durch Kompensation der magnetischen Felder die Haftkraft
praktisch aufgehoben wird. Da aber die magnetischen Blöcke durchgehend mit den Polleitstücken
in Verbindung stehen, findet das Werkstück beim Ausschalten selbst über die Pollenstücke
einen Kurzschluß vor, wodurch je nach dem verbleibenden Restmagnetismus im Werkstück
noch eine gewisse Flaftkraft vorhanden ist. Um diese zu beseitigen, ist die erwähnte
Vorrichtung so aufgebaut, daß der drehbare Magnet um einen Betrag stärker ausgeführt
wird als die beiden feststehenden Magnetblöcke. Dadurch ist es möglich, dem Werkstück
ein Gegenfeld aufzudrücken, wodurch dieses leichter von der Haftplatte abgehoben
werden kann.
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Schließlich wurde eine ausschaltbare magnetische Haftplatte bekannt,
bei welcher zwei Gruppen von Magneten gegeneinander verschiebbar angeordnet sind
und bei welcher in der Ausschaltstellung die Magnete der einzelnen Magnetgruppen
über die Polschuhe in Serie geschaltet sind, wobei jeweils am Ende der Polleistenreihe
je eine Polleiste übrigbleibt, die noch magnetisch erregt ist. Bei dieser Vorrichtung
gibt es daher keine wohldefinierte Ausschaltstellung; vielmehr muß beim Abheben
des Werkstückes durch Drehen eines Handhebels eine ständige Hin- und Herbewegung
der beiden Magnetgruppen hervorgerufen werden, und während dieser Bewegung muß das
Werkstück langsam in Längsrichtung von den Polleitstücken abgezogen werden. Von
dieser bekannten Vorrichtung, bei der ebenfalls benachbarte Polleistenpaare zur
Aufhebung des zwischen ihnen bestehenden magnetischen Feldes in der Abfallstellung
durch gegenpolige Felder von je zwei gleich starken Magneten aus verschiedenen gegeneinander
verschiebbaren Magnetgruppeil gespeist sind, unterscheidet sich die Erfindung durch
die besondere Zuordnung der Magnetpaare in den Halte- und Abfallstellungen zueinander
und zu den Polleisten. Die erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet,
daß in der Abfallstellung die die Feldaufhebung bewirkenden Magnete der verschiedenen
Gruppen auf jeweils dem gleichen Polleistenpaar voll wirksam sind. Durch diese Maßnahme
werden alle nach außen hin auftretenden und zur Haftwirkung beitragenden magnetischen
Felder gegenseitig aufgehoben, und das Werkstück kann mühelos von der Spannplatte
abgenommen werden. Nach dem gleichen Erfindungsgedanken hergestellte Spannfutter
bzw. Hafteinsätze können infolge dieser Maßnahmen von einer Fläche, an der sie vorübergehend
zur Haftung gebracht wurden, ebenfalls leicht abgenommen werden.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist es, daß
die bei den meisten bekanntgewordenen Vorrichtungen benötigten großen Eisenrückschlußmassen
in Fortfall geraten, wodurch erfindungsgemäß hergestellte Haftvorrichtungen wesentlich
leichter aufgebaut werden können. Dies ist vor allem bei solchen Haftvorrichtungen
von besonderem Vorteil, die an einem ruhenden ferromagnetischen Gegenstand, beispielsweise
einer Maschine, selbst haften und gleichzeitig noch eine Nutzlast tragen sollen.
Gegenüber den bekannten Vorrichtungen, bei denen zur Aufhebung des magnetischen
Feldes gegenpolige Felder zweier gleich starker Magnete zusammenwirken, weist die
erfindungsgemäße Anordnung noch den Vorteil auf, daß kein Gegenfeld auf das Werkstück
zur Einwirkung gebracht werden muß, um dieses leichter abzuheben, da bei der erfindungsgemäßen
Anordnung die einzelnen Polleisten untereinander nicht in Verbindung stehen und
somit die dem Werkstück mehr oder weniger innewohnende magnetische Remanenz beim
Ausschalten der Haftvorrichtung keinen Kurzschluß über weichmagnetische Leitwege
vorfindet. Das Werkstück kann daher in der Ausschaltstellung unabhängig von seinen
eigenen Reinanenzeigenschaften in jedem Falle mühelos abgehoben werden.
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In einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung,
bei welcher der Polwechsel durch Verschiebung der Umpolmagnete quer zu den Polleisten
erfolgt, ist in der Haftstellung je nur eine Polleiste beiden Magneten gemeinsam.
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Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung
bestellt auch in der Anwendung auf drehbare Umpolmagnete. Eine derartige Anordnung
ist mit Vorteil bei kleineren Hafteinsätzen oder Spannfuttern zu verwenden. Sie
besteht darin, zwei- oder mehrpolige feststehende Magnete mit axial verlängerten
Polleisten zu versehen und innerhalb dieser Polleisten die Umpolmagnete drehbar
zu lagern.
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Es ist auch möglich, in Weiterführung des Erfindungsgedankens mindestens
einen Inn.enpolmagnetring mit axial verlängerten Polleisten zu versehen, wobei über
den Polleisten mindestens ein drehbarer Umpollnagnetring vorgesehen ist. Dabei kann
zur Herstellung eines Hafteinsatzes ein Magnetstern mit einem Innenpolring verbunden
werden, wobei entweder der Ring die Polleisten
trägt und der Stern
zum Umpolen verdreht wird, oder umgekehrt.
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Vor allem bei größeren Haftflächen und einer Vielzahl von Umpolmagneten
kann es zweckmäßig sein, zur leichteren Betätigung des Ausschaltmechanismus die
Umpolinagnete mit geringer Zeitdifferenz nacheinander umzuschalten.
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In den Abbildungen sind neben schematischen Darstellungen zur Erläuterung
des Prinzips verschiedene Ausführungsformen von Magnetsystemen angegeben, die in
Spannplatten aller Art, Hafteinsätzen u. dgl. verwendet werden können.
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Die Abb. i bis 6 dienen der Erläuterung des bekannten Prinzips. In
Abb. i ist angenommen, daß ein ;#,Iagnetstali i zwei Eisenstücke 2 und 2' speist,
wobei ein Kraftlinienverlauf gemäß den gestrichelten Linien 3 entsteht. Wird in
dieses System ein Dauermagnet d. so eingeführt, daß seine Polarität derjenigen des
Magnets i entgegengesetzt ist, so schließen sich die Kraftlinien über die beiden
A 'la, gnetstäbe i und 4., und es treten nach außen hin aus den Eisenstücken
2 und 2' keine Kraftlinien mehr aus. Infolgedessen wird von ihnen eine magnetische
Haftkraft nicht mehr ausgeübt. Hierzu ist es natürlich erforderlich, daß
die Magnete i und .l. gleich stark sind. Praktisch die gleiche Wirkung kann erzielt
werden, wenn der Magnet a' einen größeren Wert besitzt als der Magnet i, wobei alsdann
die Aufhebung der magnetischen Induktion in den Eisenstücken :2 und 2' durch mehr
oder minder starkes Einschieben des Magnets a' zwischen die Eisenstücke geregelt
wird (Abb. 3). Das gleiche gilt für die Anordnung nach Abb..I, die sich von der
nach Abb. 3 lediglich dadurch unterscheidet, datl der Magnet .1 .' nicht parallel
zum Magnet i verschoben, sondern ihm gegenüber ver,-dreht wird. In Abb.5 ist die
Anordnung so getroffen, daß der Magnet d' über wechselnde Luftspaltbreiten 5 auf
die Leitstücke 2 und 2' einwirkt.. In allen Fällen läßt sich durch Bewegen des Magnets
.I bzw. a' die Kompensation in einfacher Weise einstellen, so daß unter allen Umständen
in den Leitstücken.2 und 2' die Haftkraft aufgehoben wird.
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In Abb. 6 ist ein hufeisenartiger Magnet dargestellt, der aus einem
Weicheisenteil 6 und zwei Dauerniagnetteilen 7 besteht. Die Enden der Teile 7 sind
nord- und südmagnetisiert und tragen Polleisten B. Diese Polleisten 8 können beispielsweise
mit ihren breiten unteren Flächen zur Oberfläche einer Haftplatte aufragen und würden
infolge ihrer magnetischen Erregung ein Eisenstück festhalten, das über die beiden
Leisten hinweggelegt würde. Ein zweiter beweglicher Magnet 9 ist so magnetisiert,
daß sein Südpol einem -Nordpol und sein Nordpol einem Südpol des feststehenden Magnets
gegenübersteht. Wird nun dieser Magnet in Richtung des Pfeiles to verschoben, so
daß er mit seinen Polenden auf die Leisten 8 gelangt, so werden die magnetischen
Felder kompensiert, so. daß das magnetische Feld praktisch verschwindet. Ein auf
die Leisten aufgelegtes Eisenstück kann nunmehr mühelos abgehoben werden. Die Polenden
des Magnets 9 ruhen in der eingeschalteten Stellung des Systems ebenfalls auf Polleitstücken
i i, die aber mit den Leisten 8 keine Verbindung haben. In der Einschaltstellung
beteiligt sich mithin der Magnet 9 an der durch das Gesamtsystem ausgeübten Haftkraft.
Nach dem \.'erschieben in die Ausschaltstellung ist die Erregung in den Leisten
i i aufgehoben, da keine Verbindung mehr mit dem erregenden Magnet besteht, während
in den Leisten 8, wie bereits beschrieben, die Magnetkraft kompensiert ist. Es ist
ohne weiteres ersichtlich, daß diese Anordnung vervielfacht werden kann, um auf
diese Weise eine große Fläche, beispielsweise eine Haftplatte mit ein- und ausschaltbarer
Haftung zu versehen.
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Bemerkenswerterweise bleiben insbesondere bei den hochkoerzitivkräftigen
Dauermagnetlegierungen auf der Basis Eisen-Nickel-Aluminium gegebenenfalls mit Zusätzen
an weiteren Elementen trotz des Gegeneinanderschaltens der Magnete die magnetischen
Eigenschaften praktisch unvermindert erhalten, so daß das bekannte Mittel, die Haftkraft
durch Kompensationsmagnete auszuschalten, ohne weiteres in der Praxis angewendet
werden kann. Es ist ersichtlich, daß die Erfindung in den verschiedensten Formen
praktisch verwirklicht werden kann. Im nachfolgenden werden einige Beispiele solcher
Kompensationssvsteine näher erläutert, die in Spannplatten für die verschiedensten
Verwenrlungszwecke, Spannfutter, Hafteinsätze, Steuerungen, Schalter, Eisenfänger
u. dgl. eingebaut werden können.
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In Abb. 7 ist schematisch die erfindungsgemäße Anordnung dargestellt,
von der bei dein Aufbau verschiedener Ausführungsformen ausgegangen werden kann.
Der feststehende Magnet 12 hat zwei Polleisten 13 und i4.. Der bewegliche
Kompensationsmagnet 15 wirkt zusammen mit einer freien Polleiste 16 und mit
der Polleiste 14 des feststehenden Magnets 12. In der Einschaltstellung wirkt auf
die Leiste 1d. jeweils ein Südpol des feststehenden Magnets 12 und des Kompensationsmagnets
15. Zum Zwecke des Ausschaltens wird der Kompensationsmagnet 15 in Richtung des
Pfeiles 17 bewegt, so daß sein Südpol auf die vom Nordpol des Magnets 12
erregte Leiste 13 und sein Nordpol auf die Leiste 14 gelangt. Die Leiste 16 ist
auf diese Weise nicht mehr erregt, und zwischen den Leisten 13 und 1d. verschwindet
das magnetische Feld, so daß die Haftkraft an allen Leisten aufgehoben ist. Es ist
ersichtlich, daß auch hier Mehrfachanordnungen möglich sind, wobei alsdann bei gerader
Anzahl von Magneten eine ungerade Anzahl von Leisten vorgesehen werden muß.
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Nach Abb. 8 ist ein Magnetkörper 18 mit zwei axial über den Magnetkörper
hinaus verlängerten Polleisten i9 versehen. Innerhalb der gebogenen Polleisten ist
drehbar der Kompensationsmagnet 2o vorgesehen. Aus der Einschaltstellung heraus,
in der beide Magnete mit gleichgerichteten Polen wirken, wird die Ausschaltstellung
durch Drehung des Kompensationsmagnets um i8o° erreicht. Bei dieser Ausführungsform
ist erfindungsgemäß eine
Mehrfachanordnung derart möglich, daß auf
einer größeren Länge der Polleisten i9 feststehende Magnete 18 und drehbare Magnete
2o miteinander abwechseln.
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Um die Arbeit zu verringern, die beim Ausschalten und Einschalten
der Kompensationsmagnete zu überwinden ist, kann es zweckmäßig sein, die Schaltanordnung
so zu gestalten, daß die Kompensationsmagnete ihre Schaltbewegung mit geringer Zeitdifferenz
nacheinander ausführen. Die Schaltbe`vegUng kann mechanisch, hydraulisch, durch
Preßluft oder elektrisch in an sich bekannter Weise erfolgen. In jedem Falle wird
durch geringen Kraftaufwand eine wesentlich stärkere magnetische Haftkraft aufgebaut
oder abgebaut.
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Grundsätzlich die gleiche Anordnung wie in Äbb. 8 ist in Abb. 9 dargestellt,
lediglich mit dem Unterschied, daß der feststehende Magnet 18 ein vierpoliger Sternmagnet
ist und dementsprechend vier Polschuhe i9 aufweist. Der Kompensationsmagliet 2o
ist entsprechend ausgebildet.
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An Stelle eines Sternmagnets kann auch ein Magnetring mit Innenpolen
verwendet werden, vdie dies in Abb. io gezeigt ist. Der feststehende Ring 2i trägt
Polleisten 22, die axial verlängert sind. Über diesen Polleisten dreht sich der
Kompensationsring 23, der entsprechende Form aufweist. Bei diesen vierpoligen Anordnungen
wird der Übergang voll der Einschalt- zur Ausschaltstellung durch eine Drehung uin
9o° erreicht.
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In Abb. i i ist eine Ausführtlligsforni dargestellt, die eine Kombination
aus den beiden Ausführungsformen 9 und io darstellt. Der feststehende Ring 24 trägt
die Polleisten 25. Im Innenraum des Ringes ist der drehbare Kompensationsmagnet
-26 angeordnet. Selbstverständlich könnte hierbei auch die Anordnung umgekehrt werden,
indem der innenliegende Sternmagnet feststeht und die Polleisten trägt, während
der Außenring als Kompensationsmagnet drehbar ist.
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Bei allen Anordnungen nach den Abb. 9 bis i i können jeweils mehrere
feststehende mehrpolige Magnete auf die Polleisten wirken, wobei auf der Länge der
Polleisten feststehende Magnete und Kompensationsmagnete miteinander abwechseln.
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Es hat sich erwiesen, daß zur Erzielung einer bestimmten Haftkraft
durch Anwendung der Maßnahmen gemäß der Erfindung für die Gesamteinrichtung, beispielsweise
einer Haftplatte, gegenüber bekannten Ausführungen mit kurzzuschließenden Magneten
das Vier- bis Achtfache all Gewicht eingespart werden kann, weil die Polleisten
einfach gestaltet werden können, wobei gleichzeitig bei enger Polteilung die magnetische
Energie auf einem engeren Raum zusammengedrängt ist. Außerdem kann das gesamte Gehäuse
aus Leichtmetall gefertigt werden, weil eine Magnetstreuung nach außen nicht auftritt
und daher im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen eine Abschirmung durch ein
ferromagnetisches Gehäuse nicht erforderlich ist.
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Die Ausnutzung der Anordnung des Systems gemäß der Erfindung für Haftplatten
oder Spannfutter, beispielsweise nach Ausführungsform Abb. 7, ist ohne weiteres
deutlich, so daß es einer Darstellung und Erläuterung nicht bedarf. In Abb. 12 ist
eine andere Anwendungsmöglichkeit schematisch dargestellt, nämlich die einer Kraftwagenhaftlampe
mit geringem Raumbedarf. Die Birne 27 mit ihrem Glasschutz 28 und ihren elektrischen
Anschlußteilen 29 und 30 ist in einem Körper 31 untergebracht. Es ist ferner
ein Magnetring 32 mit Polleisten 33 vorgesehen, auf die der drehbare Magnetring
34 einwirkt. Der Magnetring 34 ist fest mit dem Körper 31 verbunden. Wenn die Lampe
an einem Teil des Kraftwagens haftend aufgesetzt ist, so wird durch Drehen des Körpers
31 und damit des Kompensationsmagnets 34 die Haftkraft aufgehoben, die in Einschaltstellung
von den Enden der Polleisten 33 ausgeübt wird. Die Anordnung zeichnet sich durch
besonders geringen Raumbedarf deshalb aus, weil die eigentliche Lampe mit Zubehör,
gegebenenfalls auch mit Stromquelle, im Innenraum der Magnete untergebracht werden
kann.
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Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Kompelisationsanordnung
gemäß der Erfindung den verschiedensten Verwendungszweckenangepaßtwerden kann, wobei
die Benutzung von hufeisenartigell Magneten, Ringmagneten, Sternmagneten, walzenförmigen
Magneten, gegossen, gepreßt, gesintert oder kombiniert gesintert, gestattet, den
einzelnen Sonderanforderungen Rechnung zu tragen. Insbesolidere ein liufeiseliartiger
Magnet, wie in Abb. 6 und 7 dargestellt, der aus Dauermagnetwerkstoff und Eisen
einstü ckig gesintert ist, hat sich bewährt mit Rücksicht darauf, daß in dem Eisenteil
6 stets das magnetische Potential Null herrscht. Infolgedessen hat ein solcher Magnet
eine Kraftlinienstreuung lediglich in Richtung der Polschenkel.