CH617033A5

CH617033A5 -

Info

Publication number: CH617033A5
Application number: CH396776A
Authority: CH
Inventors: Max Baermann
Original assignee: Max Baermann
Priority date: 1975-04-19
Filing date: 1976-03-30
Publication date: 1980-04-30
Also published as: NL7603171A; FR2308177B1; US4055824A; AU497555B2; JPS597203B2; DK147476A; IT1058147B; AU1221876A; GB1512315A; JPS51129696A; CA1064572A; FR2308177A1; DE2517364A1

Description

55 Aufgabe der Erfindung ist es, eine schaltbare, dauermagne-tische Haltevorrichtung für ferromagnetische Gegenstände zu schaffen; bei der unter optimaler Ausnutzung des Magnetmaterials der Raum zwischen den plattenförmigen Polschuhen

Die Erfindung bezieht sich auf eine schaltbare, dauermag- sowohl in der Ein- als auch in der Ausschaltung immer vollstän-netische Haltevorrichtung für ferromagnetische Gegenstände, eo <jig mit Dauermagnetmaterial ausgefüllt werden kann, eine insbesondere für Werkstücke. hohe Haftkraft über die gesamte Haftfläche erzielbar und ein

Es sind bereits schaltbare Magnetsysteme mit zwei um wirtschaftlicher Aufbau bei geringen Schaltkräften möglich ist wenigstens eine Polteilung gegeneinander verschiebbaren

Magnetanordnungen bekannt. Jede dieser Magnetanordnun- Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe bei einer schaltba-

gen besteht aus einer Anzahl plattenförmiger Dauermagnete, 65 ren, dauermagnetischen Haltevorrichtung für ferromagneti-vorzugsweise aus oxydkeramischem Werksoff, die in Richtung sehe Gegenstände, wie z. B. Werkstücke, aus wenigstens zwei ihrer geringsten Dicke magnetisiert sind, und zwischen den ein- Paar plattenförmigen Polschuhen aus weichmagnetischem zelnen Magneten angeordneten plattenförmigen Polschuhen Material, wobei jedes Polschuhpaar durch ein nicht magneti-

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sches Medium getrennt ist, und zwei zwischen den plattenför- tung von grösserer Länge.

migen Polschuhpaaren angeordneten, in Richtung ihrer gering- Nachfolgend sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfin-

sten Dicke magnetisierten Dauermagneten, wobei wenigstens dung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

einer der Dauermagnete gegenüber dem anderen bewegbar ist, Fig. 1 die Einzelteile einer Einheit der Haltevorrichtung in dadurch gelöst, dass ein oder mehrere plattenförmig ausgebil- 5 axialer Richtung auseinandergezogen in perspektivischer Dar-

dete, feststehende Dauermagnete vorgesehen sind, die eine Stellung,

kreisförmige Aussparung aufweisen, in der jeweils ein schei- Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer aus mehreren benförmiger Dauermagnet verdrehbar angeordnet ist, wobei Einheiten zusammengesetzten Haltevorrichtung, wobei jeder sowohl jeder feststehende als auch jeder verdrehbare Magnet feststehende und verdrehbare Dauermagnet zwei in Achsrich-

wenigstens zwei Polpaare mit in axialer Richtung wechselnder 10 tung wechselnde Polpaare aufweist,

Polarität aufweist, und die so gebildeten Dauermagnetanord- Fig. 3 die gleiche Haltevorrichtung wie Fig. 2, wobei jeder nungen in der Einschaltstellung mit gleichnamigen und in der feststehende und verdrehbare Dauermagnet vier in Achsrich-

Ausschaltstellung mit ungleichnamigen Polbezirken der fest- tung wechselnde Polpaare aufweist,

stehenden und verdrehbaren Dauermagnete an den dazwi- Fig. 4 einen senkrechten Axialschnitt der Haltevorrichtung schenliegenden, durch unmagnetische Medien unterteilten Pol-15 in der Ausführungsform gemäss Fig. 2 und 3,

platten auf deren gesamter Fläche anliegen. Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der Haltevorrich-

Durch die erfindungsgemässe Anordnung des verdrehba- tung mit senkrecht zur Drehachse nebeneinanderliegenden ren Magneten innerhalb der kreisförmigen Aussparung des Dauermagnetanordnungen und den an ihren Polflächen anlie-

feststehenden Magneten wird ein maximales Volumen an genden weichmagnetischen Polplatten.

Dauermagnetmaterial bei relativ geringer Bauhöhe pro 20 Eine Einheit der dauermagnetischen Haltevorrichtung Magnetanordnung zwischen den Polplatten untergebracht. gemäss Fig. 1 besteht aus einem plattenförmigen, feststehenden Darüber hinaus werden sämtliche aus den Polflächen der Dauermagneten 1, der eine kreisförmige Aussparung 2 auf-Dauermagnetanordnung austretenden Kraftlinien von den Pol- weist. In dieser Aussparung ist der scheibenförmige, verdrehplatten aufgenommen, weil diese mit ihrer gesamten Fläche auf bare Dauermagnet 3 angeordnet. Der plattenförmige Dauer-den Dauermagnetanordnungen aufliegen. Dadurch wird eine « magnet 1 und der scheibenförmige Dauermagnet 3 besitzen die maximale Haftkraft bei wirtschaftlicher Bauweise erzielt. gleiche Dicke, so dass sie eine Dauermagnetanordnung 4 bil-

Durch die erfindungsgemässe Anordnung wird aber auch den, die ebene Polflächen 5 und 5a bzw. 6 und 6a aufweist.

eine stufenlose Ein- und Ausschaltung des Systems mit relativ Wie aus der Zeichnung durch die eingezeichneten Buchstageringen Verstellkräften ermöglicht, weil keine Bauelemente ben N und S hervorgeht, sind der feststehende und verdrehbare der Haltevorrichtung hierbei gegeneinander bewegt werden 30 Dauermagnet derart magnetisiert, dass sie zwei Polpaare mit in müssen, die unter dem Einfluss einer hohen Kraftliniendichte axialer Richtung wechselnder Polarität aufweisen. Die Pole stehen. sind in diesem Ausführungsbeispiel durch eine gestrichelt ange-

Werden Dauermagnetmaterialien für den verdrehbaren deutete Trennlinie (neutrale Zone) unterteilt.

und für den feststehenden Dauermagneten mit gleichen magne- Wo sich auf den sichtbar dargestellten Polflächen 5 und 5a tischen Eigenschaften verwendet, so ist es zum Zwecke einer 35 der Dauermagnete ein Süd- bzw. Nordpol befindet, liegt auf der vollständigen Ausschaltung der Haltevorrichtung zweckmäs- gegenüberliegenden Polfläche 6 und 6a jeweils der entgegen-

sig, die Polfläche für jeden verdrehbaren Magneten bis zu 10% gesetzte Pol.

grösser als die Fläche jedes feststehenden Dauermagneten aus- Die Dauermagnetanordnung besteht vorzugsweise aus zubilden. Wird für den verdrehbaren Dauermagneten ein einem oxydkeramischen Werkstoff auf der Basis von Barium-, Magnetmaterial mit höherer Induktion verwendet als für den 40 Strontium- oder Bleiferrit. Der Dauermagnetwerkstoff kann feststehenden Magneten, so kann der verdrehbare Magnet ent- entweder gesintert oder in pulverförmigem Zustand mit Kunstsprechend seiner höheren Kraftliniendichte eine kleinere Pol- Stoffbindemittel gemischt und sodann gepresst oder gespritzt fläche aufweisen. werden.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung können die Ferner sind weichmagnetische Polplatten 7 vorgesehen, die

Dauermagnetanordnungen, die aus dem feststehenden und 45 durch ein unmagnetisches Medium 8, wie z. B. Messing, ent-

dem verdrehbaren Teil bestehen, mit den an ihren Polflächen sprechend der Trennung der Dauermagnetanordnung in zwei anliegenden weichmagnetischen Polplatten in Richtung ihrer Bereiche unterteilt sind. Die beiden Polplatten liegen an den

Drehachse je nach der gewünschten Haltekraft hintereinander Polflächen 5 und 6 der Dauermagnetanordnung 4 an. Sowohl in beliebiger Anzahl angeordnet werden. Hierbei können die die weichmagnetischen Polplatten 7 als auch der plattenförmig

Polplatten an ihrem unteren Teil in einer unmagnetischen so ausgebildete, feststehende Dauermagnet 1 weisen Bohrungen 9

Bodenplatte befestigt sein. Die einzelnen Einheiten aus je einer auf, durch die nicht ferromagnetische Spannschrauben (hier

Dauermagnetanordnung und den die Polflächen bedeckenden nicht dargestellt) hindurchgeführt sind, um die gesamte Einheit

Polplatten können auch durch Spannschrauben zusammenge- zu einem festen Körper zu vereinigen. Die auf den Polflächen halten werden, wobei dann die Bodenplatte entfallen kann. der Dauermagnetanordnung aufliegenden weichmagnetischen

Auch eine Verklebung ist möglich. 55 Polplatten sammeln die aus den Polflächen austretenden Kraft-

Zum Zwecke der Verstellung weisen die Polplatten und die linien, die an den Seitenflächen aufgrund ihrer geringeren scheibenförmigen Dauermagnete vorzugsweise eine zentrale Abmessungen stark konzentriert austreten, so dass ein starkes,

Aussparung auf, in die eine mit Betätigungsorgan versehene äusseres Magnetfeld zum Halten der ferromagnetischen

Verstellwelle eingreift. Gegenstände vorhanden ist.

In einer anderen vorteilhaften Ausführung können die 60 Die Dauermagnetanordnung ist in dem gewählten Ausfüh-Dauermagnetanordnungen mit den an ihren Polflächen anlie- rungsbeispiel in einer Stellung gezeigt, in der die Haltevorrich-genden weichmagnetischen Polplatten senkrecht zur Dreh- tung sich im eingeschalteten Zustand befindet. In diesem achse nebeneinander angeordnet sein, wobei die Übertragung Zustand liegen pro Polbezirk gleichnamige Pole des feststehender Drehbewegung zu den einzelnen ve'rdrehbaren Magneten den und des verdrehbaren Dauermagneten j eweils an einer über ein Zwischengetriebe erfolgt. Auch hier kann zur Befesti- es Hälfte der Polplatten an. Durch Verdrehung des scheibenför-gung der einzelnen Elemente wieder eine Bodenplatte vorgese- migen Dauermagneten 3 um 180° befindet sich in einem Polbe-hen sein, in der die einzelnen Polplatten mit ihrem unteren Teil zirk stets ein Nordpol der feststehenden Platte und ein Südpol befestigt sind. Auf diese Weise erhält man eine Haltevorrich- des verdrehbaren, scheibenförmigen Dauermagneten. Die aus

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den Polen austretenden Kraftlinien werden in dieser Schaltstellung über die weichmagnetischen Polplatten kurzgeschlossen, so dass sich die Haltevorrichtung im ausgeschalteten Zustand befindet. Bei Verdrehung um einen Winkelbetrag unter 180° kann man die Haftkraft der Haltevorrichtung stufenlos verändern.

Zum Zwecke der Verdrehung des scheibenförmigen Dauermagneten 3 sind die weichmagnetischen Polplatten 7 und auch der Dauermagnet 3 mit einer zentralen Aussparung 10 und 11 versehen. Die Aussparung 11 des scheibenförmigen Dauermagneten kann eine längliche oder quadratische Form aufweisen. Durch die zentralen Aussparungen 10,11 ist eine in der Zeichnung nicht dargestellte Verstellwelle zum Verdrehen der scheibenförmigen Dauermagnete geführt.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist eine Anzahl der in Fig. 1 dargestellten Bauteile in axialer Richtung hintereinander zu einer würfelförmigen Haltevorrichtung zusammengesetzt. In dieser zusammengesetzten, würfelförmigen Haltevorrichtung sind die Dauermagnetanordnungen 4 zwischen den weichmagnetischen Polplatten 7 abwechselnd spiegelbildlich eingesetzt, damit stets gleichnamige Pole jeder Polfläche an jeder Polplatte anliegen. Auf diese Weise werden die Polplatten durch die Dauermagnetanordnungen so erregt, dass sich an den Haftflächen 12 der weichmagnetischen Polplatten stets Pole wechselnder Polarität ergeben, wie dies durch die eingezeichneten Buchstaben N und S angedeutet ist. Ferner ist die stirnseitige Polplatte in dieser Figur weggelassen, damit man erkennt, dass sich die Haltevorrichtung im eingeschalteten Zustand befindet.

Die grösste Haftkraft wird an den Polflächen der weichmagnetischen Polplatten erzielt, die durch das nicht magnetische Messingstück 8 getrennt sind.

Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der zu einem würfelförmigen Körper zusammengesetzten Haltevorrichtung. Bei dieser Ausführung ist ebenfalls die stirnseitige, weichmagnetische Polplatte weggelassen, so dass man die Magnetisierung der Dauermagnetanordnung 4 erkennt.

In dieser Ausführung weisen sowohl die plattenförmigen, feststehenden Dauermagnete 1 als auch die verdrehbaren Dauermagnete 3 jeweils vier Polpaare mit in axialer Richtung wechselnder Polarität auf. Wie aus der Zeichnung deutlich ersichtlich ist, weisen die feststehenden und verdrehbaren Dauermagnete auf jeder Polfläche vier Polbezirke abwechselnder Polarität auf. Die einzelnen Polbezirke sind in der Zeichnung durch gestrichelte Trennlinien (neutrale Zone) unterteilt. In gleicher Weise müssen die Polplatten durch kreuzweise angeordnete unmagnetische Messingstücke 8 unterteilt sein. Bei dieser Ausführung erfolgt die Ein- und Ausschaltung der Haltevorrichtung durch eine Verdrehung um 90°.

Die Haltevorrichtung gemäss Fig. 3 ist ebenfalls im eingeschalteten Zustand dargestellt. Die sich an den Haftflächen 12

der weichmagnetischen Polplatten ergebenden Pole sind durch die Buchstaben N und S gekennzeichnet.

Aus dem in Fig. 4 gezeigten senkrechten Axialschnitt erkennt man deutlich den Aufbau der einzelnen Teile der Haltevorrichtung. Auf der Verstellwelle 13 sind in axialer Richtung hintereinander die einzelnen Polplatten 7 und die zwischen den Polplatten liegenden feststehenden Dauermagnete 1 und verdrehbaren Dauermagnete 3 angeordnet. Die Verstellwelle ist mit einem Betätigungsorgan 14 verbunden, das sich auf der Frontplatte 15 abstützt. Sämtliche verdrehbaren Dauermagnete 3 sitzen so auf der Verstellwelle, dass sie beim Verdrehen des Betätigungsorgans 1 von der Welle 13 mitgenommen werden.

Zur Erzielung einer ebenen Oberfläche sind die zwischen den Polplatten liegenden feststehenden Dauermagnete 1 an ihren Umfangsflächen von einem unmagnetischen Material 18, z. B. Aluminium, umgeben.

In Fig. 5 ist eine Haltevorrichtung in perspektivischer Darstellung gezeigt, die aus mehreren Dauermagnetanordnungen mit an ihren Polflächen anliegenden weichmagnetischen Polplatten gemäss Fig. 2 besteht, wobei die einzelnen Einheiten I, II und III senkrecht zur Drehachse nebeneinander angeordnet sind. Auf diese Weise erhält man eine Haltevorrichtung von beliebiger Länge und Dicke, je nach dem gewünschten Verwendungszweck.

Die Ein- und Ausschaltung dieser Haltevorrichtung erfolgt mittels einer die drehbaren Dauermagnete tragenden Ver-stllwelle 13 durch ein Betätigungsorgan 14 gemäss Fig. 4, das in der vorliegenden Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet ist.

Um die Drehbewegung auch auf die übrigen Verstellwellen 13a usw. übertragen zu können, sind auf den einzelnen Verstellwellen Zahnräder 16 angeordnet, die mit Zwischenzahnrädern 17 in Eingriff stehen.

Wie ohne weiteres erkennbar ist, ist die erfindungsgemäss vorgeschlagene Haltevorrichtung aus einfachen Bauteilen aufgebaut, die sich mit geringen Herstellungskosten zusammensetzen lassen.

Die feststehenden und verdrehbaren Dauermagnete können in rationeller Weise aus einer Mischung von Dauermagnetpulver und Kunststoffbindemittel durch Spritzen oder Pressen hergestellt werden. Es liegt im Rahmen der Erfindung, für die Dauermagnete als Dauermagnetwerkstoff ein anisotropes Dauermagnetmaterial zu verwenden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es ist z. B. denkbar, an den Polflächen der stirnseitig liegenden Polplatten weitere Haltevorrichtungen rechtwinklig anzubringen, so dass sich eine rechtwinklig oder U-förmig ausgebildete Haltevorrichtung ergibt.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

617033 2 PATENTANSPRÜCHE aus einem Material mit hoher Permeabilität, z. B. Weicheisen.

1. Schaltbare, dauermagnetische Haltevorrichtung für fer- Die eine Anordnung liegt derart der anderen Anordnung romagnetische Gegenstände, insbesondere für Werkstücke, gegenüber, dass die Pole der plattenförmigen Polschuhe, in mit wenigstens zwei Paaren plattenförmiger Polschuhe aus denen die Kraftlinien infolge der Abmessungen dieser Pol-weichmagnetischem Material, wobei jedes Polschuhpaar durch 5 schuhe stark konzentriert sind, gleiche Polarität haben, so dass ein nicht magnetisches Medium getrennt ist, und zwei zwischen ein starkes, äusseres Magnetfeld zum Festhalten der ferromag-den plattenförmigen Polschuhpaaren angeordneten, in Rieh- netischen Gegenstände vorhanden ist. Wird die eine Magnet-tung ihrer geringsten Dicke magnetisierten Dauermagneten, anordnung um wenigstens eine Polteilung gegenüber der wobei wenigstens einer der Dauermagnete gegenüber dem anderen verschoben, so stehen sich Pole ungleichnamiger Pola-anderen bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder 10 rität gegenüber, so dass das Magnetsystem über die Polschuhe mehrere plattenförmig ausgebildete, feststehende Dauermag- kurzgeschlossen wird und das äussere Feld praktisch ver-nete (1) vorgesehen sind, die eine kreisförmige Aussparung (2) schwindet.

aufweisen, in der jeweils ein scheibenförmiger Dauermagnet Derartige Magnetsysteme können sowohl stabförmig aus-

2. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- rung relativ hohe Kräfte, weil die Haftkräfte zwischen den anzeichnet, dass in bezug auf gleiche magnetische Eigenschaften einanderliegenden Polschuhschmalseiten der beiden Anord-des verwendeten Dauermagnetmaterials für die feststehenden 25 nungen wegen der grossen Kraftliniendichte sehr hoch sind, und verdrehbaren Magnete (1,3) die Polfläche (5a, 6a) jedes Es ist auch bereits eine magnetische Haltevorrichtung mit verdrehbaren Dauermagneten (3) bis zu 10% grösser ist als die Dauermagneten bekannt geworden, bei der zur Ein- und Aus-Fläche (5,6) jedes feststehenden Dauermagneten (1). Schaltung des Systems geringere Schaltkräfte erforderlich sind.

3. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Diese magnetische Haltevorrichtung besteht aus plattenförmi-zeichnet, dass der verdrehbare Dauermagnet (3) bei Yerwen- 30 gen Polschuhpaaren aus weichmagnetischem Material, wobei dung eines Magnetmaterials mit höherer Kraftliniendichte im zwischen jedem Polschuhpaar ein nicht magnetisches Medium, Verhältnis zu dem feststehenden Magneten (1) mit niedrigerer wie z. B. Luft, vorhanden ist, und wenigstens zwei zwischen den Kraftliniendichte eine entsprechend kleinere Polfläche (5a, 6a) plattenförmigen Polschuhpaaren angeordneten Dauermagne-aufweist. ten, vorzugsweise aus Dauermagnetmaterial auf der Basis von

(3) verdrehbar angeordnet ist, wobei sowohl jeder feststehende gebildet sein und geradlinig gegeneinander verschoben wer-als auch jeder verdrehbare Magnet wenigstens zwei Polpaare 15 den; sie können jedoch auch ringförmig ausgebildet und gegen-mit in axialer Richtung wechselnder Polarität aufweist, und die einander verdreht werden (DE-PS 1 088 625).

so gebildeten Dauermagnetanordnungen (4) in der Einschalt- Bei dieser bekannten Magnetanordnung müssen die plat-

stellung mit gleichnamigen und in der Ausschaltstellung mit tenförmigen Polschuhe mit den dazwischenliegenden plattenungleichnamigen Polbezirken der feststehenden und verdreh- förmigen Dauermagneten, die zusammen eine Einheit bilden, baren Dauermagnete an den dazwischenliegenden, durch 20 gegeneinander verschoben werden.

unmagnetische Medien (8) unterteilten Polplatten (7) auf deren Die Verschiebung der einen Magnetanordnung gegenüber gesamter Fläche anliegen. der anderen Magnetanordnung erfordert bei dieser Ausfüh-

4. Haltevorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch 35 Bariumferrit, die in Richtung ihrer geringsten Dicke magneti-gekennzeichnet, dass zum Zwecke der Verdrehung, die Polplat- siert sind und mit ihren Polflächen an den plattenförmigen Polten (7) und die scheibenförmigen Dauermagnete (3) eine zen- schuhpaaren anliegen. Eine Reihe dieser Dauermagnete wird trale Aussparung (10,11) aufweisen, in die eine Verstellwelle gegenüber der anderen Reihe zwischen den feststehenden Pol-(13) eingreift. schuhpaaren um eine Polteilung verschoben. In der einen Stel-

5. Haltevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- 40 lung ist die magnetische Haltevorrichtung eingeschaltet, da an zeichnet, dass die Dauermagnetanordnungen (4), die aus dem jeder Polschuhplatte gleichnamige Pole der beiden Dauermag-feststehenden und verdrehbaren Teil (1,3) bestehen, mit den an netreihen anliegen, während in der Ausschaltstellung an jeder ihren Polflächen (5,5a, 6,6a) anliegenden weichmagnetischen Polschuhplatte jeweils ein Nord- und Südpol der Dauermagnet-Polplatten (7) in Richtung der Drehachse hintereinander reihe anliegt, so dass sich die aus den Polen austretenden angeordnet sind. 45 Kraftlinien über die Weicheisenplatten kurzschliessen (DE-OS

6. Haltevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- 2 304 818).

zeichnet, dass die Dauermagnetanordnungen (4), die aus dem Eine derartig ausgebildete schaltbare, dauermagnetische feststehenden und verdrehbaren Teil (1,3) bestehen, mit den an Haltevorrichtung besitzt den Nachteil, dass in der einen Schalt-ihren Polflächen anliegenden weichmagnetischen Polplatten Stellung der Raum zwischen den Polschuhplattenpaaren an bei-(7) senkrecht zur Drehachse nebeneinander angeordnet sind 50 den Enden der Haltevorrichtung - bedingt durch die Verschie-und die Übertragung der Drehbewegung zu den einzelnen ver- bung der Dauermagnetreihen um eine Polteilung - nicht volldrehbaren Magneten über ein Zwischengetriebe (16,17) kommen mit Dauermagnetmaterial ausgefüllt ist. Daraus ergibt erfolgt. sich an den beiden Enden der Haltevorrichtung eine geringere

Haftkraft.