EP0129127A1 - Switchable magnet - Google Patents

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EP0129127A1
EP0129127A1 EP84106298A EP84106298A EP0129127A1 EP 0129127 A1 EP0129127 A1 EP 0129127A1 EP 84106298 A EP84106298 A EP 84106298A EP 84106298 A EP84106298 A EP 84106298A EP 0129127 A1 EP0129127 A1 EP 0129127A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnetic
electromagnet
permanent magnet
load
armature
Prior art date
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Ceased
Application number
EP84106298A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rudi Metz
Herbert Scholl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EMAG Maschinenfabrik GmbH
Original Assignee
EMAG Maschinenfabrik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EMAG Maschinenfabrik GmbH filed Critical EMAG Maschinenfabrik GmbH
Publication of EP0129127A1 publication Critical patent/EP0129127A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/02—Permanent magnets [PM]
    • H01F7/04—Means for releasing the attractive force
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/20—Electromagnets; Actuators including electromagnets without armatures
    • H01F7/206—Electromagnets for lifting, handling or transporting of magnetic pieces or material
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    • H01F7/20—Electromagnets; Actuators including electromagnets without armatures
    • H01F7/206—Electromagnets for lifting, handling or transporting of magnetic pieces or material
    • H01F2007/208—Electromagnets for lifting, handling or transporting of magnetic pieces or material combined with permanent magnets

Definitions

  • the invention relates to a magnetic gripper with an excitation winding on the pole shoes having electromagnets and a permanent magnet which holds the load to be transported in the event of a power failure.
  • the object of the invention is to design a magnetic gripper of the type specified in the preamble of claim 1 such that it can be controlled not only in the operating state in which the electromagnet is effective, but also when only the permanent magnet is effective.
  • a magnetic gripper of the type specified in the preamble of claim 1 in that the pole pieces of the permanent magnet are or are arranged in parallel to that of the electromagnet in extension of the pole pieces of the electromagnet and the magnetic yoke of the permanent magnet, and that in each case only a magnetic yoke of the interrupted magnetic yokes can be closed by an armature which can be displaced between the magnetic yokes.
  • the magnetic gripper can be switched by moving the armature, and there are several options for moving the armature.
  • the armature closes the yoke of the electromagnet
  • there are two oppositely directed pole pieces one pole piece being associated with the electromagnet and the other pole piece with the permanent magnet, so that the effect of the permanent magnet is essentially without influence on the Electromagnet remains.
  • the armature closes the back of the permanent magnet
  • the effects of the permanent magnet and the electromagnet are added, provided the latter is switched on. This is the position of the anchor in which the load is raised and carried.
  • the armature can be moved into one of its two end positions by a coil arranged inside the permanent magnet, depending on the polarity of the current pulse acting on it, in which it closes either the magnetic yoke of the electromagnet or that of the permanent magnet.
  • the magnetic gripper Due to the described design of the magnetic gripper, there is not only the possibility of switching the electromagnet but also the permanent magnet in such a way that it additionally acts on the pole shoes of the electromagnet or not, which also makes it possible to put the load down and, if appropriate, also to pick up the load, when the electromagnet is not in operation.
  • this embodiment offers the essential advantage that this magnetic gripper can be used to demagnetize the transported load if it is made of ferromagnetic material, provided that in a further embodiment of the invention the magnetic body is constructed from several transformer sheets in the manner of an AC magnet and that the excitation windings of the electromagnet can be acted upon by direct current or alternating current.
  • Demagnetization is therefore only possible due to the switchability of the magnetic gripper, since without such a switchability the permanent magnet would not only interfere, but would also be destroyed by this demagnetization process.
  • a magnetic field can be built up between the pole pieces of the electromagnet to compensate for a stray field of the permanent magnet, which is generated, for example, by a permanent magnet which counteracts the stray field or it can be between the pole pieces of the electromagnet, an auxiliary yoke can be provided as a magnetically conductive short circuit.
  • a method for picking up and holding a load made of ferromagnetic material is characterized according to the invention by the use of a magnetic gripper according to one of claims 1 to 7 and further characterized in that the armature is brought into that position by a current pulse in which it Inference of the permanent magnet concludes that the excitation windings are then acted upon by direct current in such a way that the electric field and the permanent field add up and that the direct current is switched off and the armature is brought into a position in which the magnetic return of the Permanent magnet interrupts.
  • This displacement of the armature is explained further above and can be brought about by an opposite direct current pulse, by a specific current pulse in an auxiliary winding in the region of the permanent magnet or by a mechanical auxiliary device.
  • a method for demagnetizing a load consisting of ferromagnetic material is characterized by the use of a magnetic gripper according to one of claims 1 to 7 and further characterized in that the load is placed on a base by means of the magnetic gripper, the direct current is switched off and the armature is in that position is brought in which it closes the magnetic yoke of the electromagnet, that then the excitation winding is acted upon by alternating current, that the field strength of the electromagnet acted upon by alternating current is then reduced to zero and that the pole pieces of the electromagnet are generated at least at the beginning of the alternating current Magnetic field are in close contact with the load. This close contact is necessary in order to allow the magnetic flux through the load without gap losses.
  • the reduction in field strength can be achieved by reducing the current strength. It is also possible to reduce the field strength by increasing the distance between the pole pieces and the load. Finally, it is possible to achieve a reduction in the field strength by a combination of the measures according to claims 10 and 11.
  • reference numerals 1 and 2 denote magnetic alloys which are arranged between a two-part magnetic yoke 3, 3 'and a further two-part magnetic yoke 4, 4'.
  • the magnetic yoke 4, 4 ' is directly connected to pole pieces 5, 6 and, like the latter, is constructed from transformer sheets.
  • the free ends of the pole pieces 5, 6 are designated 7 and 8 and are arranged obliquely to one another so that they form a receiving prism for a ferromagnetic load 9.
  • the pole shoes 5 upd 6 are provided with excitation windings 10 and 11, which can be acted upon both with direct current and with alternating current. Because of the possibility of applying alternating current, the magnetic body is composed of the magnetic yoke 4 and 4 'and the pole pieces 5 and 6 made of transformer sheets in order to avoid the known losses.
  • An armature 13 which can be displaced in the direction of the axis of symmetry in accordance with the double arrow 12 can be moved from its one end position according to FIG. 1, in which it closes the magnetic yoke 3, 3 'into its second end position according to FIG. 2, in which it has the magnetic yoke 4, 4 'closes.
  • the conductive armature has a wedge-shaped upper part 14, a wedge-shaped lower part 15 and a central part 16, which is delimited by parallel walls.
  • the magnetic inferences 3 and 3 'or 4 and 4' have mutually opposite surfaces 17, 17 'and 18, 18' which are inclined as well as the wedge-shaped upper and lower parts 14 and 15 of the armature 13. On these Widespread touches in the respective end positions become created, with the wedge-shaped design of the armature a safe surface contact between the armature and the magnetic yoke is possible.
  • the armature can be shifted to produce various switching states, which are explained below, in various ways.
  • a particularly preferred option is to apply excitation windings 10 and 11 with direct current pulses, the direction of displacement of the armature 13 depending on the polarity of the current pulses.
  • Another possibility is to apply an additional coil 19 with direct current pulses, the direction of displacement here also being dependent on the polarity of the current pulses.
  • This additional coil 19 is provided in the area of the magnetic alloys 1 and 2 between these and the armature 13.
  • the coil 19 is indicated as one possible embodiment in FIG. 1.
  • it is possible to move the armature by mechanical auxiliary devices, for example by pneumatically or hydraulically actuated working cylinders, such a working cylinder being shown schematically in FIG. 2 and denoted by 20.
  • This working cylinder is connected to the armature via a piston rod 21 and can move the armature into one or the other end position after it has been acted upon.
  • the distance of the magnetic yoke 3, 3 'to the magnetic yoke 4, 4' and the size of the armature 13 is chosen so that when the armature is arranged in one end position between the surfaces of the armature and the interrupted magnetic connection, an air gap is present that is denoted by s.
  • the magnetic gripper works as follows.
  • the magnetic gripper is placed with its gripper surfaces 7 and 8 on the load 9 to be transported. It is then ensured by a direct current pulse which flows through the excitation windings 10 and 11 that the armature 13 reaches or remains in the end position shown in FIGS. 1 and 3. Then direct current is sent as a continuous current through the excitation windings 10 and 11 with such a polarity that the magnetic fields of the permanent magnet 1, 2, 3, 3 'and the electromagnet 5, 6, 4, 4', 10 and 11 add up. As a result, the workpiece or the load 9 is held and can be transported by means of the gripper.
  • the permanent magnet is so strong that it can hold the load 9 even in the event of a power failure. Of course, it is also possible to make the permanent magnet so strong that it is able to lift the load without an electrical magnetic field.
  • the magnetic gripper and the load are placed on the base and the direct current is switched off. Thereafter, the excitation coils 2 position 10 and 11 are subjected to a G facilitated current pulse of opposite polarity, whereby the armature 13 in the in Fig. Arrives in which the magnetic yoke 3, 3 'is interrupted and the magnetic yoke 4 and 4' is closed.
  • the demagnetization process can begin.
  • alternating current is sent through the excitation coils 10 and 11, and it is ensured that the field strength steadily decreases from a certain initial value to zero. This can be done by reducing the current or by removing the magnetic gripper from the workpiece 9. However, it is also possible to combine these measures.
  • the armature is in the position shown in FIG. 2 for demagnetizing.
  • a permanent magnet 22 can be provided between the pole shoes 5 and 6, as indicated in FIG. 2, or a magnetic short-circuit line 23 can be provided between the pole shoes 5 and 6 may be arranged.
  • This magnetic short circuit 23 is indicated in Fig. 3.
  • the field generated by a permanent magnet 22 is designed such that it counteracts the stray field of the permanent magnet 1, 2, 3, 3 'and thus prevents an interference effect during demagnetization.
  • the magnetic short circuit 23 short-circuits this leakage flux, so that no disturbing effect of this leakage flux can occur on the gripper surfaces 7 and 8.

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Abstract

Der Magnetgreifer weist einen Elektromagneten (5, 4, 4', 6) und einen in Verlängerung hierzu angeordneten Permanentmagneten (1, 3, 3', 2) auf, wobei die magnetischen Rückschlüsse (4, 4') des Elektromagneten bzw. (3, 3') des Permanentmagneten unterbrochen ausgeführt und durch einen verschiebbar angeordneten Anker (13) abwechselnd schließbar sind. Auf den Polschuhen (5, 6) des Elektromagneten sind Erregerwicklungen (10, 11) angeordnet, die mit Gleichstrom zum Halten der Last und mit Wechselstrom zum Entmagnetisieren der Last beaufschlagbar sind. Zum Aufnehmen und Transportieren der Last wird der Anker in eine Stellung gebracht in welcher der magnetische Rückschluß des Elektromagneten unterbrochen und derjenige des Permanentmagneten geschlossen ist. Der Gleichstrom wird mit einer solchen Polarität durch die Erregerwicklungen geschickt daß sich die Magnetfelder des Elektromagneten und Permanentmagneten addieren. Zum Ablegen der Last wird der Anker in die andere Endstellung gebracht, in welcher er den magnetischen Rückschluß des Elektromagneten schließt und denjenigen des Permanentmagneten öffnet. Damit ist die Wirkung des Permanentmagneten auf die Last ausgeschaltet. Durch Abschalten des Gleichstromes kommt die Last vom Magnetgreifer frei. In diesem Schaltzustand des Magnetgreifers kann durch Erzeugen eines Magnetfeldes mittels Wechselstrom und durch Verringerung der Feldstärke dieses Magnetfeldes die Last entmagnetisiert werden.The magnetic gripper has an electromagnet (5, 4, 4 ', 6) and a permanent magnet (1, 3, 3', 2) arranged in an extension thereof, the magnetic inferences (4, 4 ') of the electromagnet or (3rd , 3 ') of the permanent magnet are interrupted and can be alternately closed by a displaceably arranged armature (13). Excitation windings (10, 11) are arranged on the pole pieces (5, 6) of the electromagnet and can be acted upon with direct current for holding the load and alternating current for demagnetizing the load. To pick up and transport the load, the armature is brought into a position in which the magnetic return of the electromagnet is interrupted and that of the permanent magnet is closed. The direct current is sent through the excitation windings with such polarity that the magnetic fields of the electromagnet and permanent magnet add up. To deposit the load, the armature is brought into the other end position, in which it closes the magnetic yoke of the electromagnet and opens that of the permanent magnet. This eliminates the effect of the permanent magnet on the load. By switching off the direct current, the load is released from the magnetic gripper. In this switching state of the magnetic gripper, the load can be demagnetized by generating a magnetic field using alternating current and by reducing the field strength of this magnetic field.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetgreifer mit einem Erregerwicklungen auf den Polschuhen aufweisenden Elektromagneten und einen Permanentmagneten, der bei Stromausfall die zu transportierende Last hält.The invention relates to a magnetic gripper with an excitation winding on the pole shoes having electromagnets and a permanent magnet which holds the load to be transported in the event of a power failure.

Kombinationen von Gleichstrom- und Permanentmagneten der oben erwähnten Art sind bekannt. Diese Magnetgreifer halten zwar bei Stromausfall die zu tragende Last, doch läßt sich der Permanentmagnet nicht fernsteuern, um ein Ablegen der Last auch bei Stromausfall zu ermöglichen.Combinations of direct current and permanent magnets of the type mentioned above are known. These magnetic grippers hold the load to be carried in the event of a power failure, but the permanent magnet cannot be controlled remotely to enable the load to be put down even in the event of a power failure.

Aufgabe der Erfindung ist es einen Magnetgreifer der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art so auszugestalten, daß er nicht nur im Betriebszustand, in welchem der Elektromagnet wirksam ist aus der Ferne steuerbar ist, sondern auch dann, wenn nur der Permanentmagnet wirksam ist.The object of the invention is to design a magnetic gripper of the type specified in the preamble of claim 1 such that it can be controlled not only in the operating state in which the electromagnet is effective, but also when only the permanent magnet is effective.

Diese Aufgabe wird bei einem Magnetgreifer der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Polschuhe des Permanentmagneten in Verlängerung der Polschuhe des Elektromagneten und der magnetische Rückschluß des Permanentmagneten parallel zu demjenigen des Elektromagneten angeordnet sind bzw. ist,und daß jeweils nur ein magnetischer Rückschluß der unterbrochen ausgeführten magnetischen Rückschlüsse durch einen zwischen den magnetischen Rückschlüssen verschiebbarer Anker schließbar ist.This object is achieved according to the invention in a magnetic gripper of the type specified in the preamble of claim 1 in that the pole pieces of the permanent magnet are or are arranged in parallel to that of the electromagnet in extension of the pole pieces of the electromagnet and the magnetic yoke of the permanent magnet, and that in each case only a magnetic yoke of the interrupted magnetic yokes can be closed by an armature which can be displaced between the magnetic yokes.

Aufgrund dieser Ausgestaltung ist eine Schaltbarkeit des Magnetgreifers durch Verschieben des Ankers gegeben, wobei es mehrere Möglichkeiten gibt den Anker zu verschieben. In der einen Stellung, in welcher der Anker den Rückschluß des Elektromagneten schließt, sind zwei einander entgegengesetzt gerichtete Polschuhe vorhanden, wobei die einen Polschuhe dem Elektromagneten und die anderen Polschuhe dem Permanentmagneten zugeordnet sind, so daß die Wirkung des Permanentmagneten im wesentlichen ohne Einfluß auf den Elektromagneten bleibt. In der anderen Stellung, in welcher der Anker den Rückschluß des Permanentmagneten schließt addieren sich die Wirkungen des Permanentmagneten und des Elektromagneten, sofern letztere eingeschalten ist. Dies ist diejenige Stellung des Ankers, in welcher die Last angehoben und getragen wird.Because of this configuration, the magnetic gripper can be switched by moving the armature, and there are several options for moving the armature. In the one position, in which the armature closes the yoke of the electromagnet, there are two oppositely directed pole pieces, one pole piece being associated with the electromagnet and the other pole piece with the permanent magnet, so that the effect of the permanent magnet is essentially without influence on the Electromagnet remains. In the other position, in which the armature closes the back of the permanent magnet, the effects of the permanent magnet and the electromagnet are added, provided the latter is switched on. This is the position of the anchor in which the load is raised and carried.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Anker durch eine innerhalb des Permanentmagneten angeordnete Spule in Abhängigkeit der Polartität des ihn beaufschlagenden Stromimpulses in eine seiner beiden Endlagen bewegbar sein, in der er entweder den magnetischen Rückschluß des Elektromagneten oder denjenigen des Permanentmagneten schließt.In a further embodiment of the invention, the armature can be moved into one of its two end positions by a coil arranged inside the permanent magnet, depending on the polarity of the current pulse acting on it, in which it closes either the magnetic yoke of the electromagnet or that of the permanent magnet.

Es ist aber auch möglich den Anker durch unterschiedlich gerichtete Stromimpulse in den Erregerwicklungen des Elektromagneten in die jeweiligen Endstellungen zu verschieben.However, it is also possible to shift the armature into the respective end positions by means of differently directed current pulses in the field windings of the electromagnet.

weiterhin besteht die Möglichkeit den Anker durch mechanische Hilfseinrichtungen, wie z. B. durch hydraulische oder pneumatische Arbeitszylinder, umzuschalten.there is also the possibility of the anchor by mechanical auxiliary devices such. B. by hydraulic or pneumatic cylinders.

Letztere Möglichkeit kommt dann zum Einsatz, wenn ein Stromausfall vorliegt.The latter option is used when there is a power failure.

Durch die beschriebene Ausgestaltung des Magnetgreifers besteht nicht nur die Möglichkeit den Elektromagneten sondern auch den Permanentmagneten so zu schalten, daß er zusätzlich auf die Polschuhe des Elektromagneten wirkt oder nicht, wodurch ein Ablegen der Last und gegebenenfalls auch ein Aufnehmen der Last auch dann möglich ist, wenn der Elektromagnet nicht in Betrieb ist.Due to the described design of the magnetic gripper, there is not only the possibility of switching the electromagnet but also the permanent magnet in such a way that it additionally acts on the pole shoes of the electromagnet or not, which also makes it possible to put the load down and, if appropriate, also to pick up the load, when the electromagnet is not in operation.

Darüberhinaus bietet diese Ausgestaltung den wesentlichen Vorteil, daß dieser Magnetgreifer zum Entmagnetisieren der transportierten Last herangezogen werden kann, wenn diese aus ferromagnetischem Werkstoff besteht, unter der Voraussetzung, daß in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Magnetkörper aus mehreren Trafoblechen nach Art eines Wechselstrommagneten aufgebaut ist und daß die Erregerwicklungen des Elektromagneten von Gleichstrom oder Wechselstrom beaufschlagbar sind.In addition, this embodiment offers the essential advantage that this magnetic gripper can be used to demagnetize the transported load if it is made of ferromagnetic material, provided that in a further embodiment of the invention the magnetic body is constructed from several transformer sheets in the manner of an AC magnet and that the excitation windings of the electromagnet can be acted upon by direct current or alternating current.

Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich nach dem Absetzen der Last den Gleichstrommagneten auszuschalten und den Anker so umzuschalten, daß der magnetische Rückschluß des Elektromagneten geschlossen ist, wodurch auch die Wirkung des Permanentmagneten auf die Last im wesentlichen beseitigt ist. Hierauf wird dann Wechselstrom durch die Erregerwicklungen des Elektromagneten geschickt und zur Durchführung der Entmagnetisierung die Feldstärke des durch Wechselstrom erzeugten Magnetfeldes ausgehend von einem bestimmten Höchstwert auf Null verringert.With this configuration, it is possible to switch off the DC magnet after switching off the load and to switch the armature so that the magnetic return of the electromagnet is closed, whereby the effect of the permanent magnet on the load is substantially eliminated. Then alternating current is then sent through the excitation windings of the electromagnet and the field strength of the magnetic field generated by alternating current is reduced to zero from a certain maximum value in order to carry out the demagnetization.

Die Entmagnetisierung ist also erst durch die Umschaltbarkeit des Magnetgreifers möglich, da ohne eine solche Umschaltbarkeit der Permanentmagnet nicht nur stören würde, sondern durch diesen Entmagnetisierungsvorgang auch zerstört werden würde.Demagnetization is therefore only possible due to the switchability of the magnetic gripper, since without such a switchability the permanent magnet would not only interfere, but would also be destroyed by this demagnetization process.

Um die störenden Einwirkungen eines Streufeldes des Permanentmagneten vollständig auszuschalten kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwischen den Polschuhen des Elektromagneten ein Magnetfeld zur Kompensation eines Streufeldes des Permanentmagneten aufgebaut sein, das beispielsweise durch einen Permanentmagneten erzeugt wird, welches dem Streufeld entgegenwirkt oder es kann zwischen den Polschuhen des Elektromagneten ein Hilfsjoch als magnetisch leitender Kurzschluß vorgesehen sein.In order to completely eliminate the disturbing effects of a stray field of the permanent magnet, in a further embodiment of the invention a magnetic field can be built up between the pole pieces of the electromagnet to compensate for a stray field of the permanent magnet, which is generated, for example, by a permanent magnet which counteracts the stray field or it can be between the pole pieces of the electromagnet, an auxiliary yoke can be provided as a magnetically conductive short circuit.

Ein Verfahren zum Aufnehmen und Halten einer aus ferromagnetischem Werkstoff bestehenden Last ist nach der Erfindung gekennzeichnet durch die Verwendung eines Magnetgreifers nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und außerdem dadurch gekennzeichnet, daß der Anker durch einen Stromimpuls in diejenige Stellung gebracht wird, in der er den Rückschluß des Permanentmagneten schließt, daß dann die Erregerwicklungen durch Gleichstrom derart beaufschlagt werden, daß sich das elektrische Feld und das permanente Feld addieren und daß zum Ablegen der Last der Gleichstrom abgeschaltet und der Anker in eine Stellung gebracht wird, in der er den magnetischen Rückschluß des Permanentmagneten unterbricht. Dieses Verschieben des Ankers ist weiter oben erläutert und kann durch einen entgegengesetzten Gleichstromimpuls, durch einen bestimmten Stromimpuls in einer Hilfswicklung im Bereich des Permanentmagneten oder durch eine mechanische Hilfseinrichtung bewirkt werden.A method for picking up and holding a load made of ferromagnetic material is characterized according to the invention by the use of a magnetic gripper according to one of claims 1 to 7 and further characterized in that the armature is brought into that position by a current pulse in which it Inference of the permanent magnet concludes that the excitation windings are then acted upon by direct current in such a way that the electric field and the permanent field add up and that the direct current is switched off and the armature is brought into a position in which the magnetic return of the Permanent magnet interrupts. This displacement of the armature is explained further above and can be brought about by an opposite direct current pulse, by a specific current pulse in an auxiliary winding in the region of the permanent magnet or by a mechanical auxiliary device.

Ein Verfahren zum Entmagnetisieren einer aus ferromagnetischem Werkstoff bestehenden Last ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines Magnetgreifers nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und außerdem dadurch gekennzeichnet, daß die Last mittels des Magnetgreifers auf eine Unterlage abgesetzt wird, der Gleichstrom abgeschaltet und der Anker in diejenige Stellung gebracht wird, in der er den magnetischen Rückschluß des Elektromagneten schließt, daß dann die Erregerwicklung mit Wechselstrom beaufschlagt wird, daß hierauf die Feldstärke des mit Wechselstrom beaufschlagten Elektromagneten bis auf Null verringert wird und daß die Polschuhe des Elektromagneten zumindest zu Beginn des durch den Wechselstrom erzeugten Magnetfeldes in engem Kontakt mit der Last stehen. Dieser enge Kontakt ist notwendig, um den Magnetfluß durch die Last hindurch ohne Spaltverluste zu ermöglichen.A method for demagnetizing a load consisting of ferromagnetic material is characterized by the use of a magnetic gripper according to one of claims 1 to 7 and further characterized in that the load is placed on a base by means of the magnetic gripper, the direct current is switched off and the armature is in that position is brought in which it closes the magnetic yoke of the electromagnet, that then the excitation winding is acted upon by alternating current, that the field strength of the electromagnet acted upon by alternating current is then reduced to zero and that the pole pieces of the electromagnet are generated at least at the beginning of the alternating current Magnetic field are in close contact with the load. This close contact is necessary in order to allow the magnetic flux through the load without gap losses.

Die Verringerung der Feldstärke kann durch Verringerung der Stromstärke erzielt werden. Weiterhin ist es möglich die Verringerung der Feldstärke durch Vergrößerung des Abstandes zwischen den Polschuhen und der Last hervorzurufen. Schließlich ist es möglich die Verringerung der Feldstärke durch eine Kombination der Maßnahmen gemäß den Ansprüchen 10 und 11 zu erzielen.The reduction in field strength can be achieved by reducing the current strength. It is also possible to reduce the field strength by increasing the distance between the pole pieces and the load. Finally, it is possible to achieve a reduction in the field strength by a combination of the measures according to claims 10 and 11.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. In dieser zeigen:

  • Fig. 1 bis 3 verschiedene Schaltzustände eines im Schnitt gezeigten Magnetgreifers nach der Erfindung.
The invention is shown in the drawing, for example. In this show:
  • Fig. 1 to 3 different switching states of a magnetic gripper shown in section according to the invention.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich sind mit den Bezugszeichen 1 und 2 magnetische Legierungen bezeichnet, die zwischen einem zweigeteilten magnetischen Rückschluß 3, 3' und einem weiteren zweigeteilten magnetischen Rückschluß 4, 4' angeordnet sind. Der magnetische Rückschluß 4, 4' steht mit Polschuhen 5, 6 unmittelbar in Verbindung und ist ebenso wie letztere aus Trafoblechen aufgebaut. Die freien Enden der Polschuhe 5, 6 sind mit 7 und 8 bezeichnet und schräg zueinanderliegend ausgebildet, so daß sie ein Aufnahmeprisma für eine ferromagnetische Last 9 bilden. Die Polschuhe 5 upd 6 sind mit Erregerwicklungen 10 und 11 versehen, die sowohl mit Gleichstrom als auch mit Wechselstrom beaufschlagbar sind. Wegen der Beaufschlagungsmöglichkeit mit wechselstrom ist der Magnetkörper bestehend aus dem magnetischen Rückschluß 4 und 4' sowie den Polschuhen 5 und 6 aus Trafoblechen aufgebaut,um die bekannten Verluste- zu vermeiden.As can be seen from the drawing, reference numerals 1 and 2 denote magnetic alloys which are arranged between a two-part magnetic yoke 3, 3 'and a further two-part magnetic yoke 4, 4'. The magnetic yoke 4, 4 'is directly connected to pole pieces 5, 6 and, like the latter, is constructed from transformer sheets. The free ends of the pole pieces 5, 6 are designated 7 and 8 and are arranged obliquely to one another so that they form a receiving prism for a ferromagnetic load 9. The pole shoes 5 upd 6 are provided with excitation windings 10 and 11, which can be acted upon both with direct current and with alternating current. Because of the possibility of applying alternating current, the magnetic body is composed of the magnetic yoke 4 and 4 'and the pole pieces 5 and 6 made of transformer sheets in order to avoid the known losses.

Ein in Richtung der Symmetrieachse entsprechend dem Doppelpfeil 12 verschiebbarer Anker 13 läßt sich von seiner einen Endstellung gemäß Fig. 1, in der er den magnetischen Rückschluß 3, 3' schließt in seine zweite Endstellung gemäß Fig. 2 verschieben, in welcher er den magnetischen Rückschluß 4, 4' schließt. Um eine gute Anlage und damit eine leitende Verbindung mit dem jeweiligen magnetischen Rückschluß zu erzielen, weist der leitende Anker ein keilförmiges Oberteil 14, ein keilförmiges Unterteil 15 und ein Mittelteil 16 auf, welches von parallelen Wänden begrenzt ist. Die magnetischen Rückschlüsse 3 und 3' bzw. 4 und 4' weisen einander gegenüberliegende Flächen 17, 17' und 18, 18' auf, die ebenso geneigt sind, wie die keilförmigen Ober- und Unterteile 14 bzw. 15 des Ankers 13. Auf diese Weise werden großflächige Berührungen in den jeweiligen Endstellungen geschaffen, wobei durch die keilförmige Ausgestaltung des Ankers eine sichere Flächenberührung zwischen dem Anker und dem magnetischen Rückschluß möglich ist.An armature 13 which can be displaced in the direction of the axis of symmetry in accordance with the double arrow 12 can be moved from its one end position according to FIG. 1, in which it closes the magnetic yoke 3, 3 'into its second end position according to FIG. 2, in which it has the magnetic yoke 4, 4 'closes. In order to achieve a good contact and thus a conductive connection with the respective magnetic yoke, the conductive armature has a wedge-shaped upper part 14, a wedge-shaped lower part 15 and a central part 16, which is delimited by parallel walls. The magnetic inferences 3 and 3 'or 4 and 4' have mutually opposite surfaces 17, 17 'and 18, 18' which are inclined as well as the wedge-shaped upper and lower parts 14 and 15 of the armature 13. On these Widespread touches in the respective end positions become created, with the wedge-shaped design of the armature a safe surface contact between the armature and the magnetic yoke is possible.

Die Verschiebung des Ankers zur Erzeugung verschiedener Schaltzustände, die weiter unten erläutert werden, kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Eine besonders bevorzugte Möglichkeit besteht darin die Erregerwicklungen 10 und 11 durch Gleichstromimpulse zu beaufschlagen, wobei die Verschieberichtung des Ankers 13 von der Polarität der Stromimpulse abhängt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin eine zusätzliche Spule 19 mit Gleichstromimpulsen zu beaufschlagen, wobei auch hier die Verschieberichtung von der Polarität der Stromimpulse abhängt. Diese zusätzliche Spule 19 ist im Bereich der Magnetlegierungen 1 und 2 zwischen diesen und dem Anker 13 vorgesehen. Die Spule 19 ist als eine Ausführungsmöglichkeit in Fig. 1 angedeutet. Weiterhin ist es möglich den Anker durch mechanische Hilfseinrichtungen, beispielsweise durch pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagte Arbeitszylinder zu verschieben, wobei in Fig. 2 ein solcher Arbeitszylinder schematisch dargestellt und mit 20 bezeichnet ist. Dieser Arbeitszylinder steht über eine Kolbenstange 21 mit dem Anker in Verbindung und kann sie nach seiner Beaufschlagung den Anker in die eine oder andere Endstellung verschieben.The armature can be shifted to produce various switching states, which are explained below, in various ways. A particularly preferred option is to apply excitation windings 10 and 11 with direct current pulses, the direction of displacement of the armature 13 depending on the polarity of the current pulses. Another possibility is to apply an additional coil 19 with direct current pulses, the direction of displacement here also being dependent on the polarity of the current pulses. This additional coil 19 is provided in the area of the magnetic alloys 1 and 2 between these and the armature 13. The coil 19 is indicated as one possible embodiment in FIG. 1. Furthermore, it is possible to move the armature by mechanical auxiliary devices, for example by pneumatically or hydraulically actuated working cylinders, such a working cylinder being shown schematically in FIG. 2 and denoted by 20. This working cylinder is connected to the armature via a piston rod 21 and can move the armature into one or the other end position after it has been acted upon.

Der Abstand des magnetischen Rückschlusses 3, 3' zum magnetischen Rückschluß 4, 4' und die Größe des Ankers 13 ist so gewählt, daß bei Anordnung des Ankers in der einen Endstellung zwischen den Flächen des Ankers und des unterbrochenen Magnetschlusses ein Luftspalt vorhanden ist, der mit s bezeichnet ist.The distance of the magnetic yoke 3, 3 'to the magnetic yoke 4, 4' and the size of the armature 13 is chosen so that when the armature is arranged in one end position between the surfaces of the armature and the interrupted magnetic connection, an air gap is present that is denoted by s.

Die Funktionsweise des Magnetgreifers ist folgende.The magnetic gripper works as follows.

Aufnehmen der LastPick up the load

Der Magnetgreifer wird mit seinen Greiferflächen 7 und 8 auf die zu transportierende Last 9 aufgesetzt. Hierauf wird durch einen Gleichstromimpuls, der die Erregerwicklungen 10 und 11 durchfließt sichergestellt, daß der Anker 13 in die in den Figuren 1 und 3 dargestellte Endlage gelangt bzw. dort verbleibt. Hierauf wird Gleichstrom als Dauerstrom durch die Erregerwicklungen 10 und 11 mit einer solchen Polarität geschickt, daß sich die Magnetfelder des Permanentmagneten 1, 2, 3, 3' und des Elektromagneten 5, 6, 4, 4', 10 und 11 addieren. Hierdurch wird das Werkstück bzw. die Last 9 festgehalten und kann mittels des Greifers transportiert werden. Der Permanentmagnet ist dabei so stark ausgebildet, daß er auch bei einem Stromausfall die Last 9 halten kann. Selbstverständlich ist es möglich den Permanentmagneten auch so kräftig auszubilden, daß er in der Lage ist ohne elektrisches Magnetfeld die Last anzuheben.The magnetic gripper is placed with its gripper surfaces 7 and 8 on the load 9 to be transported. It is then ensured by a direct current pulse which flows through the excitation windings 10 and 11 that the armature 13 reaches or remains in the end position shown in FIGS. 1 and 3. Then direct current is sent as a continuous current through the excitation windings 10 and 11 with such a polarity that the magnetic fields of the permanent magnet 1, 2, 3, 3 'and the electromagnet 5, 6, 4, 4', 10 and 11 add up. As a result, the workpiece or the load 9 is held and can be transported by means of the gripper. The permanent magnet is so strong that it can hold the load 9 even in the event of a power failure. Of course, it is also possible to make the permanent magnet so strong that it is able to lift the load without an electrical magnetic field.

Ablegen der LastDrop the load

Der Magnetgreifer und die Last werden auf die Unterlage abgesetzt und der Gleichstrom abgeschalten. Hierauf werden die Erregerspulen 10 und 11 mit einem Gleichstromimpuls entgegengesetzter Polarität beaufschlagt, wodurch der Anker 13 in die in Fig. 2 dargestellte Stellung gelangt, in welcher der magnetische Rückschluß 3, 3' unterbrochen und der magnetische Rückschluß 4 und 4' geschlossen ist.The magnetic gripper and the load are placed on the base and the direct current is switched off. Thereafter, the excitation coils 2 position 10 and 11 are subjected to a G facilitated current pulse of opposite polarity, whereby the armature 13 in the in Fig. Arrives in which the magnetic yoke 3, 3 'is interrupted and the magnetic yoke 4 and 4' is closed.

Hierdurch entfällt die Wirkung des Permanentmagneten auf das Werkstück 9, so daß der Magnetgreifer dieses Werkstück freigibt.This eliminates the effect of the permanent magnet on the workpiece 9, so that the magnetic gripper this workpiece releases.

EntmagnetisierenDemagnetize

Nachdem die Wirkung des Elektromagneten und diejenige des Permanentmagneten auf das Werkstück 9 abgeschalten ist, wie dies in dem oben stehenden Absatz unter Ablegen des Werkstückes beschrieben wurde, kann der Entmagnetisierungsvorgang beginnen. Hierfür wird Wechselstrom durch die Erregerspulen 10 und 11 geschickt, und dafür gesorgt, daß die Feldstärke von einem bestimmten Ausgangswert stetig auf Null abnimmt. Dies kann dadurch erfolgen, daß die Stromstärke verringert wird oder daß der Magnetgreifer von dem Werkstück 9 entfernt wird. Es ist aber auch möglich eine Kombination dieser Maßnahmen durchzuführen. Zum Entmagnetisieren befindet sich der Anker in der in Fig. 2 dargestellten Stellung.After the action of the electromagnet and that of the permanent magnet on the workpiece 9 has been switched off, as was described in the paragraph above when the workpiece is deposited, the demagnetization process can begin. For this purpose, alternating current is sent through the excitation coils 10 and 11, and it is ensured that the field strength steadily decreases from a certain initial value to zero. This can be done by reducing the current or by removing the magnetic gripper from the workpiece 9. However, it is also possible to combine these measures. The armature is in the position shown in FIG. 2 for demagnetizing.

Um ein mögliches Streufeld ausgehend vom Permanentmagneten, welches den Entmagnetisierungsvorgang stören könnte, auszuschalten, kann zwischen den Polschuhen 5 und 6 entweder ein Permanentmagnet 22 vorgesehen sein, wie er in Fig. 2 angedeutet ist oder es kann eine magnetische Kurzschlußleitung 23 zwischen den Polschuhen 5 und 6 angeordnet sein. Dieser magnetische Kurzschluß 23 ist in Fig. 3 angedeutet. Das durch einen Permanentmagneten 22 erzeugte Feld ist so ausgebildet, daß es im Streufeld des Permanentmagneten 1, 2, 3, 3' entgegenwirkt und damit eine Störwirkung während des Entmagnetisierens verhindert. Der magnetische Kurzschluß 23 schließt diesen Streufluß kurz, so daß an den Greiferflächen 7 und 8 keine störende Wirkung dieses Streuflusses auftreten kann.In order to switch off a possible stray field starting from the permanent magnet, which could interfere with the demagnetization process, either a permanent magnet 22 can be provided between the pole shoes 5 and 6, as indicated in FIG. 2, or a magnetic short-circuit line 23 can be provided between the pole shoes 5 and 6 may be arranged. This magnetic short circuit 23 is indicated in Fig. 3. The field generated by a permanent magnet 22 is designed such that it counteracts the stray field of the permanent magnet 1, 2, 3, 3 'and thus prevents an interference effect during demagnetization. The magnetic short circuit 23 short-circuits this leakage flux, so that no disturbing effect of this leakage flux can occur on the gripper surfaces 7 and 8.

Claims (12)

1. Magnetgreifer mit einem Erregerwicklungen auf den Polschuhen aufweisenden Elektromagneten und einem Permanentmagneten,der bei Stromausfall die zu transportierende Last hält, dadurch gekennzeichnet , daß die Polschuhe des Permanentmagneten (1, 2, 3, 3') in Verlängerung der Polschuhe (5, 6) des Elektromagneten (5, 4, 4', 6) und der magnetische Rückschluß (3, 3') des Permanentmagneten parallel zu demjenigen (4, 4') des Elektromagneten angeordnet sind bzw. ist und daß jeweils nur ein magnetischer Rückschluß der unterbrochen ausgeführten magnetischen Rückschlüsse (3, 3', 4, 4') durch einen zwischen den magnetischen Rückschlüssen verschiebbaren Anker (13) schließbar ist.1. Magnetic gripper with an excitation winding on the pole pieces having electromagnets and a permanent magnet that holds the load to be transported in the event of a power failure, characterized in that the pole pieces of the permanent magnet (1, 2, 3, 3 ') in extension of the pole pieces (5, 6 ) of the electromagnet (5, 4, 4 ', 6) and the magnetic yoke (3, 3') of the permanent magnet are arranged parallel to that (4, 4 ') of the electromagnet and that only one magnetic yoke is interrupted executed magnetic inferences (3, 3 ', 4, 4') by an armature (13) which can be displaced between the magnetic inferences. 2. Magnetgreifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (13) durch eine innerhalb des Permanentmagneten angeordnete Spule (19) in Abhängigkeit der Polarität des sie beaufschlagenden Stromimpulses in eine seiner beiden Endlagen bewegbar ist, in der er entweder den magnetischen Rückschluß (4, 4') des Elektromagneten oder denjenigen (3, 3') des Permanentmagneten schließt.2. Magnetic gripper according to claim 1, characterized in that the armature (13) can be moved into one of its two end positions by a coil (19) arranged within the permanent magnet, depending on the polarity of the current pulse acting on it, in which it either has the magnetic yoke ( 4, 4 ') of the electromagnet or that (3, 3') of the permanent magnet. 3. Magnetgreifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Anker (13) durch unterschiedlich gerichtete Stromimpulse in den Erregerwicklungen (10, 11) des Elektromagneten in die jeweiligen Endstellungen verschiebbar ist, in denen er entweder den magnetischen Rückschluß (3, 3') des Permanentmagneten oder denjenigen (4, 4') des Elektromagneten schließt.3. Magnetic gripper according to claim 1, characterized in that the armature (13) is displaceable by differently directed current pulses in the excitation windings (10, 11) of the electromagnet in the respective end positions, in which it either the magnetic yoke (3, 3 ') of the permanent magnet or that (4, 4 ') of the electromagnet closes. 4. Magnetgreifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Anker (13) durch mechanische Hilfseinrichtungen (20, 21), wie z. B. hydraulische oder pneumatische Arbeitszylinder, umschaltbar ist.4. Magnetic gripper according to claim 1, characterized in that the armature (13) by mechanical auxiliary devices (20, 21), such as. B. hydraulic or pneumatic working cylinder is switchable. 5. Magnetgreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Magnetkörper (5, 4, 4', 6) aus mehreren Trafoblechen nach Art eines Wechselstrommagneten aufgebaut ist und daß die Erregerwicklungen (10, 11) des Elektromagneten durch Gleichstrom oder Wechselstrom beaufschlagbar sind.5. Magnetic gripper according to one of claims 1 to 4, characterized in that the magnetic body (5, 4, 4 ', 6) is constructed from a plurality of transformer sheets in the manner of an AC magnet and that the excitation windings (10, 11) of the electromagnet by direct current or AC power can be applied. 6. Magnetgreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den Polschuhen (5, 6) des Elektromagneten ein Magnetfeld (22) zur Kompensation eines Streufeldes des Permanentmagneten (1, 2, 3, 3') aufgebaut ist.6. Magnetic gripper according to one of claims 1 to 5, characterized in that a magnetic field (22) for compensating a stray field of the permanent magnet (1, 2, 3, 3 ') is built up between the pole shoes (5, 6) of the electromagnet. 7. Magnetgreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den Polschuhen (5, 6) des Elektromagneten ein Hilfsjoch (23) als magnetisch leitender Kurzschluß vorgesehen ist.7. Magnetic gripper according to one of claims 1 to 5, characterized in that an auxiliary yoke (23) is provided as a magnetically conductive short circuit between the pole shoes (5, 6) of the electromagnet. 8. Verfahren zum Aufnehmen und Halten einer aus ferromagnetischen Werkstoff bestehenden Last, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Magnetgreifers nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und dadurch gekennzeichnet , daß der Anker durch einen Stromimpuls in diejenige Stellung gebracht wird, in der er den Rückschluß des Permanentmagneten schließt, daß dann die Erregerwicklungen durch Gleichstrom derart beaufschlagt werden, daß sich das elektrische Feld und das permanente Feld addieren und daß zum Ablegen der Last der Gleichstrom abgeschaltet und der Anker in eine Stellung gebracht wird, in der er den magnetischen Rückschluß des Permanentmagneten unterbricht und den magnetischen Rückschluß des Elektromagneten schließt.8. A method for receiving and holding a load consisting of ferromagnetic material, characterized by the use of a magnetic gripper according to one of claims 1 to 7 and characterized in that the armature is brought by a current pulse in the position in which it is the conclusion of the permanent magnet concludes that the excitation windings are then acted upon by direct current in such a way that the electric field and the permanent field add up and that the direct current is switched off and the armature is brought into a position in which it interrupts the magnetic return of the permanent magnet and to deposit the load closes the magnetic return of the electromagnet. 9. Verfahren zum Entmagnetisieren einer aus ferromagnetischen Werkstoff bestehenden Last gekennzeichnet durch die Verwendung eines Magnetgreifers nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Last mittels des Magnetgreifers auf eine Unterlage abgesetzt wird, daß der Gleichstrom abgeschaltet und der Anker in diejenige Stellung gebracht wird, in der er den magnetischen Rückschluß des. Elektromagneten schließ, daß dann die Erregerwicklung mit Wechselstrom beaufschlagt wird, daß hierauf die Feldstärke des mit Wechselstrom beaufschlagten Elektromagneten bis auf Null verringert wird und daß die Polschuhe des Elektromagneten zumindest zu Beginn des durch Wechselstrom erzeugten Magnetfeldes in engem Kontakt mit der Last stehen.9. A method for demagnetizing a load consisting of ferromagnetic material characterized by the use of a magnetic gripper according to one of claims 1 to 7, characterized in that the load is deposited by means of the magnetic gripper on a base that the direct current is switched off and the armature in that position is brought in which he closes the magnetic yoke of the electromagnet, that then the excitation winding is acted upon by alternating current, that the field strength of the electromagnet acted upon by alternating current is then reduced to zero and that the pole pieces of the electromagnet are generated at least at the beginning of the alternating current Magnetic field are in close contact with the load. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Verringerung der Feldstärke durch Verringerung der Stromstärke erzielt wird.10. The method according to claim 9, characterized in that the reduction in field strength is achieved by reducing the current strength. 11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Verringerung der Feldstärke durch Vergrößerung des Abstandes zwischen den Polschuhen und der Last hervorgerufen wird.11. The method according to claim 9, characterized in that the reduction in the field strength is caused by increasing the distance between the pole pieces and the load. 12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Verringerung der Feldstärke durch eine Kombination der Maßnahmen gemäß den Ansprüchen 10 und 11 erzielt wird.12. The method according to claim 9, characterized in that the reduction in field strength is achieved by a combination of the measures according to claims 10 and 11.
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