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Magnetische Aufspannvorrichtung mit durch Dauermagnete erzeugter und
durch Verdrehen der Dauermagnete ein- und ausschaltbarer Haltekraft Es sind dauermagnetische
Aufspannvorrichtungen bekannt, bei denen eine Außenfläche durch eine Polplatte gebildet
ist, die mindestens einen nutenähnlichen Längskanal aufweist, in welchem ein als
Flachstab ausgebildeter, um die Mittelachse des Längskanals drehbarer Erregermagnet
angeordnet ist. Es ist auch bekannt, daß der drehbare Erregermagnet zumindest an
einem Ende mit einem Drehmechanismus verbunden wird. Ferner ist es bekannt, in derartigen
Anordnungen die permanentmagnetischen Erregermagnete mit allseitigem Zwischenraum
zur Wandung des Längskanals symmetrisch zu einer Axialebene der Bohrung anzuordnen
und einen solchen Zwischenraum mit unmagnetischem Material auszufütlen.
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Es ist ferner bereits bekannt, in Aufspannvorrichtungen dieser Art
den Drehkörper aus einem Dauermagnet und einer diesen umgebenden Hülle oder Hülse
zu bilden und mehrere drehbare Dauermagnete in Spannvorrichtungen der genannten
Art gemeinsam anzutreiben.
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Diese bekannten Aufspannvorrichtungen weisen allerdings den übelstand
auf, d'aß das Magnetsystem auf der Polplatte mit relativ hohem Druck anliegt, wodurch
zum Ein- bzw. Ausschalten oft recht erhebliche Kräfte erforderlich sind. Überdies
bedingt diese Konstruktionsart ein gewisses Spiel zwischen Magnetsystem, Polplatte
und Grundplatte, um ein Verstellen des Magnetsystems zu ermöglichen. Dadurch kann
die Polplatte bei Belastung eine gewisse Durchbiegung erfahren, welche die Bearbeitungspräzision
der aufgespannten Werkteile begrenzt. Diese Schwierigkeiten sind besonders gravierend
beim Aufspannen von planen Druckbildträgern mit magnetisierbarer Unterlage an das
Druckwerk einer Druckmaschine. Besonders für den letztgenannten Zweck sind Aufspannvorrichtungen
mit geringer Höhe bei hohem Haftvermögen insbesondere für dünne Bleche unerläßlich.
Überdies muß die Aufspannvorrichtung so beschaffen sein, daß sie jede Durchbiegungsmöglichkeit
ausschließt. Hierbei sind z. B. für Kupfertiefdruck Aufspannflächen gegebenenfalls
zylindrischer Gestalt bis zu 2 m2 keine Seltenheit.
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Permanentmagnetische Aufspannvorrichtungen und Magnetzylinder mit
solchen Oberflächendimensionen lassen sich aber auf bekannte Art nicht mehr herstellen,
da die zum Bewegen der Magnetsysteme erforderlichen Kräfte so bedeutend werden,
daß sie mit den üblichen Mitteln nicht mehr aufgebracht werden können. Zudem ist
die Konstruktion einer Vorrichtung mit so großer Oberfläche, sollen sämtliche an
sie zu stellenden Bedingungen erfüllt sein, nur mit einem außerordentlichen Aufwand
möglich. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine besonders stabile
Aufspannvorrichtung zu schaffen, die sich einfach aufbauen und zusammensetzen läßt.
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Die Erfindung betrifft eine dauermagnetisch erregte, durch Verdrehen
von Dauermagneten ein- und ausschaltbare Aufspannvorrichtung, die mindestens eine
durch die Außenfläche einer Polplatte oder entsprechender Polstücke gebildete Haftfläche
aufweist, wobei in dem die Polstücke tragenden Grundkörper mindestens eine Bohrung
vorgesehen ist, die einen Drehkörper mit einem als Flachstab ausgebildeten, um die
Mittelachse der Bohrung drehbaren Erregermagnet aufnimmt, der zumindest an einem
Ende mit einem Drehmechanismus verbunden ist. Die erfindungswesentliche Ausbildung
einer solchen Einrichtung besteht darin, daß der Drehkörper aus mindestens einem
an der Bohrungswand anliegenden und in
dieser allseitig geführten
Lagerungsteil aus magnetisch nichtleitendem Material und aus mindestens einem flachstabförmigen
Dauermagnet zusammensteckbar ausgebildet ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung hervor: Fig. 1 zeigt
eine bereits vorgeschlagene Aufspannvorrichtung, deren Konstruktion sich eng an
bekannte Konstruktionen dieser Art anschließt. Bei Aufspannvorrichtungen dieser
Art kann die vorliegende Erfindung angewendet werden; Fig. 2 und 3 erläutern den
an sich bekannten Flußverlauf bei eingeschalteter bzw. abgeschalteter Polplatte;
Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Führungszylinder mit Durchbrechungen zur Aufnahme
der Magnete; Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie B-B in Fig. 4; Fig. 6 und 7 zeigen
Zentrierte 1e für die Permanentmagnete; Fig. 8 zeigt in perspektivischer Darstellung
das Zusammenkuppeln mehrerer Magnete durch Führungs-bzw. Kupplungsteile; Fig. 9
stellt eine andere Zentrieranordnung an einem Permanentmagnet dar; Fig. 10 ist ein
Längsschnitt durch ein Kupplungsstück nach Fig. 8; Fig. 11 ist eine Frontansicht
des Teils nach Fig. 10; Fig. 12 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch eine Verbindungsanordnung
nach Fig. 8; Fig. 13 zeigt eine Vorrichtung zum Verstellen der Magnete zwecks Ein-
bzw. Ausschaltens des magnetischen Haftflusses in der Polplatte; Fig. 14 zeigt einen
Schnitt nach der Linie A -A in Fig. 13.
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In einem ferromagnetischen Grundkörper 1 mit einer ebenen Aufspannfläche
gemäß Fig. 1, der vorteilhaft aus Weichstahl oder Weicheisen, gegebenenfalls mit
einem Legierungszusatz, wie z. B. Kobalt, besteht, sind parallel zur Längsachse
nutenförmige Vertiefungen und parallel zur Breitenachse ebenfalls nutenförmige,
aber weniger tiefe Rillen eingearbeitet. In diese Rillen sind ferromagnetische Teile
4 eingelegt. Diese Teile bestehen aus einem Flachstab mit seitlichen, kammartig
angeordneten Zähnen, die symmetrisch links und rechts vom Stab verteilt sind. Die
Dicke dieser Teile entspricht der Tiefe der parallel zur Breitenachse verlaufenden
Rillen des Grundkörpers 1, während ihre übrigen Dimensionen so bemessen sind, daß
mit Ausnahme der Auflagefläche eine Berührung dieser Teile mit dem Grundkörper vermieden
ist.
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Nach dem Einlegen der Teile 4 in die Rillen des Grundkörpers 1 werden
die freien Zwischenräume der Rillen mit einem nichtmagnetischen Material, wie z.
B. Weichlot, Kunstharz 0d. dgl., ausgefüllt, wodurch diese Teile gleichzeitig fest
mit dem Grundkörper verbunden werden. In die so vorbereitete Rufspannplatte werden
zur Aufnahme von Permanentmagneten parallel und symmetrisch zur Längsachse der Teile
4 Polbohrungen 6 bis 6" eingearbeitet. Die Dicke der eingelegten Teile 4 ist so
gewählt, daß diese Teile 4 einen Teil der Bohrungswandung bilden.
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Fig. 1 zeigt den Grundkörper mit den eingelegten Teilen. 4 nach der
Herstellung der Polbohrungen 6 bis 6". Während die erste Polbohrung noch leer ist,
weisen die beiden anderen Polbohrungen je einen Erregermagneten 7 bzw. 8 auf. Bei
lotrechter Stellung des Magnets 7 ist in diesem Bereich der Polplatte ein Haftfluß
wirksam, wogegen bei waagerechter Stellung des Magnets 8 der magnetische Fluß vollständig
innerhalb des Grundkörpers verläuft, so daß dieser Teil der Polplatte nicht erregt
wird. Bei erregter Polplatte werden die Haftpole der einen magnetischen Polarität
durch den Grundkörper selbst und die Haftpole der entgegengesetzten Polarität durch
die Teile 4 gebildet.
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Der Verlauf des magnetischen Flusses ist in Fig. 2 bei erregter und
in Fig. 3 bei nicht erregter Polplatte noch gesondert wiedergegeben.
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Bei schmalen Aufspannvorrichtungen genügt es im allgemeinen, die Magnete
an ihren beiden Enden erfindungsgemäß zu lagern. Bei größerer Breite der Aufspannvorrichtung
ist es dagegen vorteilhafter, mehrere kurze Teilmagnete pro Polbohrung zu verwenden,
um durch Einfügen von Führungs- und Verbindungsteilen nach der Erfindung eine Durchbiegung
der Magnete zu verhindern. Diese Durchbiegung kann bei längeren Magneten durch die
Anziehungskräfte zwischen den Magnetpolen und der Bohrungswandung zustande kommen.
Auch aus Fabrikationsgründen ist die Verwendung von mehreren zusammengekuppelten
Magneten vorzuziehen.
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Die die Magnete 8 aufnehmenden Bohrungen 6 sind gemäß Fig. 1 kreisrund
und dienen unmittelbar als Lagerschalen für die Permanentmagnete., die zu diesem
Zweck in geeigneten Führungs- bzw. Kupplungsgliedern gehaltert sind.
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Ein Ausführungsbeispiel des Führungszylinders nach der Erfindung ist
in Fig. 4 dargestellt, während Fig. 5 einen Längsschnitt nach der Linie B-B der
Fig. 4 zeigt. Der aus diamagnetischem Material bestehende Führungszylinder 57 weist
symmetrisch zu seiner Zentralachse angeordnete, radiale und schlitzförmige Durchbrechungen
58, 59 und 60 auf. Der in der Zeichnung dargestellte Führungszylinder ist zur Aufnahme
dreier Magnete bestimmt. Er kann aber auch für eine beliebige andere Anzahl von
Magneten ausgebildet sein. Anfang und Ende dieses Führungszylinders sind in der
Zeichnung abgebrochen, entsprechen im übrigen aber der Ausführung der F1ihrungs-
und Kupplungsteile.
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Der in die Durchbrechung 58 eingesetzte Magnet 20 weist wiederum
eine Aussparung 21 auf, die zur Aufnahme eines Zentrierteiles dient. Eine gleiche
Aussparung befindet sich ebenfalls am nicht sichtbaren Teil des Magnets. Der Führungszylinder
57 hat jeweils am Anfang und am Ende einer seiner Durchbrechungen 58, 59 und 60
senkrecht zu diesen orientierte, vorteilhaft rechteckige Löcher a, b, c und
d,
die zur Aufnahme eines entsprechend geformten Zentrierstabes dienen. Durch
diese Zentrierstäbe werden die Magnete in den Zylinderdurchbrechungen befestigt.
Allerdings können diese Löcher auch rund sein. In diesem Falle ist der Durchmesser
des Zentnerbolzensgleich der Breite der Aussparungen 21 am Magnet.
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Fig. 8 zeigt in. perspektivischer Darstellung eine Verbindung mehrerer
Magnete miteinander. Die Flachmagnete 18, 19 und 20, deren Pole senkrecht zur Längsachse
der Magnete orientiert und entsprechend abgerundet sind, weisen an ihren beiden
Enden Aussparungen 21 auf, die zur Aufnahme von Zentrierteilen dienen. Ein solcher
Zentnerteil ist in einer beispielsweisen Ausführungsform in Fig. 6 dargestellt.
Der
prismatische Kopf 23, welcher so dimensioniert ist, daß er spielfrei in die entsprechend
ausgebildeten Aussparungen 21 des Magnets 20 paßt, weist einen Bolzen 22 auf, welcher
in einer Zentrierbohrung 23 (Fig. 10) der Kupplungsteile 24 bzw. 24' steckt und
damit den Magnet konzentrisch in den Kupplungsteilen hält. Dieser Kupplungsteil,
welcher in Fig. 10 im Längsschnitt und in Fig. 11 in Frontansicht dargestellt ist,
besteht aus einer Walze, welche an ihren beiden Enden je einen radialen Schlitz
25 bzw. 25' aufweist, dessen Breite so bemessen ist, daß der flache Magnet spielfrei
hineinpaßt. Ihr Durchmesser ist etwas größer als der Polkreisdurchmesser der Magnete,
dagegen gleich dem Durchmesser der Polbohrung. Hierdurch ist eine direkte Berührung
der Magnetpole mit Teilen der Polbohrung ausgeschlossen. Alle diese Führungs- und
Kupplungsteile sind aus diamagnetischem Material angefertigt. An Stelle des Zentrierteiles
nach Fig.6 kann auch ein Zentrierzylinder 26, wie er in Fig. 7 dargestellt ist,
verwendet werden. In diesem Falle sind an den Enden der Magnete entsprechende Bohrungen
angebracht, wie dies beispielsweise aus Fig. 9 hervorgeht. Dieser Zentrierstift
26 paßt wiederum in die Bohrung 23 des Kupplungsstückes nach den Fig. 10 bzw. 11.
Bei schmalen Aufspannvorrichtungen, wo nur je ein Magnet pro Polbohrung verwendet
wird, werden an den beiden Magnetenden Führungsteile nach den Fig.4 und 5 angebracht,
durch welche, ähnlich wie bei den Kupplungsteilen nach Fig. 8, die Magnete konzentrisch
in den Polbohrungen geführt sind. Diese Führungsteile werden aber auch bei Zusammenkuppeln
mehrerer Magnete jeweils an den beiden äußersten Magnetenden angebracht. Eine Magnetanordnung
mit einem Kupplungsteil und einem Führungsteil ist in Fig. 12 im Längsschnitt dargestellt.
Die Magnete 18 und 19 sind durch den Kupplungstei124 auf die bereits erwähnte Art
miteinander verbunden, während der Führungsteil 27 des Magnets 19, dessen Zentrieranordnung
im übrigen derjenigen des Kupplungsteiles 24 entspricht, einen zylinderförmigen
Ansatz 28 aufweist, welcher in eine Bohrung einer Lagerplatte, welche die Polbohrungen
der Aufspannvorrichtung abdeckt, hineinpaßt. Der Führungsteil 27 weist noch
eine Aussparung 29 auf, welche zur Aufnahme eines Verstellwerkzeuges dient, mit
welchem der Magnet fluß ein- bzw. ausgeschaltet wird.
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An Stelle von Führungs- und Kupplungsteilen können zum konzentrischen
Halten der einzelnen Magnete in den Polbohrungen auch durchgehende Führungszylinder
mit entsprechenden Durchbre.chungen zur Aufnahme der Magnete verwendet werden. Die
Erregermagnetanordnung nach der Erfindung ist bei mannigfachen Ausbildungen von
Aufspannflächen, z. B. auch bei zylindrischen Aufspannflächen, anwendbar.
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Im allgemeinen ist es erwünscht, daß durch den Schaltmechanismus sämtliche
Magnete gleichzeitig verstellt werden. Eine solche Schaltanordnung ist in Fig. 13
teils schematisch und in Fig. 14 in einer Schnittansicht nach der Linie A-A der
Fig. 13 dargestellt.
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Auf der zapfenförmigen Verlängerung 28 des Führungsteiles 27 (Fig.
14) ist ein aus diamagnetischem Material bestehendes Zahnrad 31 aufgezogen. Dieses
Zahnrad steht mit zwei ebenfalls aus diamagnetischem Material bestehenden Zahnstangen
33 und 34 im Eingriff. Mit diesen Zahnstangen sind noch die mit den Führungsteilen
der übrigen Magnete verbundenen Zahnräder 30 und 32 im Eingriff. Durch das Verstellen
des Magnets bzw. des mit ihm verbundenen Zahnrades 31 werden durch die Zahnstangen
auch die übrigen Zahnräder und somit die entsprechenden Magnete ebenfalls mitverstellt.
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Ein Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 13 ist in Fig. 14 dargestellt.
Die erwähnten Zahnstangen bewegen sich in entsprechend ausgebildeten Führungsteilen
aus diamagnetischem Material, die durch einen ebenfalls aus diamagnetischem Material
bestehenden Abschlußtei135 am Grundkörper angeschraubt sind. Beim Drehen des Zahnrades
31 bewegen sich die beiden Zahnstangen bis zum Endanschlag. Ihre Länge ist so bemessen,
daß sich die Magnete um einen. Winkel von etwa 90° verstellen lassen. Bei sehr breiten
Aufspannvorrichtungen kann es vorteilhaft sein, auf beiden Seiten des Grundkörpers
eine Verstellvorrichtung anzubringen.