DE4328171A1 - Magnetgreifer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Magnetgreifer für manuelles und automatisches Handhaben von Objekten insbesondere von Ringbandkernen.

Zum Greifen und Transportieren von Ringbandkernen werden magnetische Dipole verwendet, die einen großen Feldschluß über Luft aufweisen und bei Annäherung an ein Objekt gleich mehrere im Umkreis des magnetischen Feldes liegende Objekte anziehen. Dies macht es nachteiligerweise erforderlich, die Objekte vom Greifer wieder zu vereinzeln. Zum Abtrennen einzelner oder mehrerer angezogener Objekte müssen diese entweder mechanisch unter häufig erheblichem Kraftaufwand abgezogen werden oder es muß bei der Verwendung von Elektromagneten eine Stromabschaltung erfolgen, welche wiederum unerwünschte Induktionsströme auslösen kann. Daher werden als Lasthebemagnete Dauermagnetsysteme wegen ihrer größeren Sicherheit anstelle von elektrisch erregten Systemen zunehmend bevorzugt. Zur elektrischen Schaltung der Dauermagnete ist auch bereits vorgeschlagen worden, den Dauermagnetfluß zeitweilig von den Polflächen zu verdrängen, die Dipole ab- und anschließend wieder aufzumagnetisieren oder eine Hälfte des Dauermagnetmaterials umzupolen.

Zum Entstapeln von Platinen ist ein Magnetsystem mit zwei unterschiedlichen Polteilungen bekannt, bei dem zum "Ansaugen" der Platine ein elektromagnetischer Teil aktiviert wird und für das Halten bzw. den Weitertransport der magnetischen Platine ein permanentmagnetischer Teil ausgenutzt wird. Hiermit will man den Vorteil nutzen, daß nur zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt, nämlich während des Ansaugens, ein kurzer Stromstoß benötigt wird. Die Permanentmagnete führen den magnetischen Fluß derart durch die Eisenplatinen, daß sich dieser jeweils an der Systembodenplatte selbst behindert, was dazu führt, daß kein Streufluß erzeugt wird. Diese in der DE 38 22 842 C1 beschriebene Ausführung ist jedoch zum einen für andere Anwendungsfälle konzipiert, zum anderen verhältnismäßig aufwendig.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Magnetgreifer zu schaffen, der einfach und kostengünstig aufgebaut, zuverlässig schaltbar und in der Lage ist, Objekte, zum Beispiel Ringbandkerne einzeln anzuheben.

Diese Aufgabe wird durch den Magnetgreifer nach Anspruch 1 gelöst, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen zwei durch einen Luftspalt getrennten Polschuhen Permanentmagnete derart angeordnet sind, daß durch Bewegung mindestens eines der Permanentmagnete eine Magnetfeldkompensation oder die Erregung eines Magnetfeldes in den Polschuhen alternativ einstellbar ist. Der erfindungsgemäße Magnetgreifer verzichtet vollständig auf Elektromagnete und arbeitet allein mit Permanentmagneten. Die Magnetfeldkompensation erfolgt durch Antiparallelstellung der magnetischen Dipole über eine Drehbewegung, so daß das notwendige Drehmoment wegen der Scherbewegung zu den Kraftlinien sehr gering ausfällt, also keine hohen Anriebskräfte für die Drehmechanik aufgewendet werden müssen.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 beschrieben.

So besteht der Magnetgreifer im einfachsten Fall aus zwei Permanentmagneten, von denen einer drehbar gelagert ist. Bei Antiparallelstellung ist die Reluktanz, nämlich der Widerstand, den der magnetische Fluß erfährt, durch beide Dipole minimal, so daß in den Weicheisen-Polschuhen kein Feld vorhanden ist. Stellt man die Permanentmagnete parallel, so addieren sich beide Felder. Da die Reluktanz über Luft erheblich größer als über den Weicheisenkern mit einem kleinen Luftspalt ist, bilden sich magnetische Feldlinien über den einen Polschuh, den Ringbandkern und über den anderen Polschuh zum Magneten aus, d. h., der Ringbandkern schließt die magnetischen Polschuhe kurz. Da der hierbei auftretende magnetische Streufluß minimal ist, wird auch nur der kurzschließende Magnetkern angezogen, während die daneben- oder darunterliegenden Kerne liegen bleiben. Stellt man die Permanentmagnete wieder antiparallel, verschwindet der magnetische Fluß in den Polschuhen, so daß der Ringbandkern abfällt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die beiden Permanentmagnete aneinanderliegend und durch einen Luftspalt getrennt angeordnet. Da vorzugsweise nur einer der Permanentmagnete gedreht wird, wird dies zweckmäßigerweise der obere sein. Die Drehung gegenüber dem darunterliegenden Permanentmagnet erfolgt durch den Luftspalt verschleißfrei. Zur einfacheren Abstimmung werden gleich große und eine gleiche Magnetisierung aufweisende Permanentmagnete verwendet, mit denen eine Kompensation des magnetischen Gesamtfeldes möglich ist. Der drehbar gelagerte Permanentmagnet wird bevorzugt mit einem Motor oder einem pneumatischen Antrieb gekoppelt sein, um die Drehbewegung automatisieren zu können.

Eine weitere Verbesserung der Magnetgreifer-Wirkung ergibt sich durch eine optimierte Gestaltung der Polschuhe. Vorzugsweise sind diese - beim Greifen von Ringbandkernen - jeweils an ihrer den Dauermagneten abgewandten Seite der Geometrie des zu greifenden Objektes angepaßt, beispielsweise konisch verjüngt ausgebildet, so daß der magnetische Kraftfluß zur Polspitze hin "verdichtet" werden kann. Werden die Polschuhe an ihrem betreffenden Ende im Querschnitt halbkreis- oder kreissegmentförmig ausgebildet, wobei die sich parallel im Abstand gegenüberliegenden Flächen eben sind, erreicht man, bezogen auf die durch den Luftspalt gebildete Spiegelachse, eine Achsensymmetrie der magnetischen Flußlinien, die ein gleichmäßiges Anheben der Ringbandkerne ohne Streuflußerscheinung gewährleistet. Diese Wirkung wird noch verstärkt, wenn die Außenmantelfläche der Polschuhe an ihrem sich verjüngenden Ende eine Krümmung aufweist, die etwa gleich der Krümmung des aufzunehmenden Ringbandkerninnenmantels ist.

An ihrem entgegengesetzt liegenden Ende besitzen die Polschuhe jeweils eine Ausnehmung, in der die Permanentmagnete gelagert sind. Hierbei ist der untere der Permanentmagnete gegenüber der Auflagefläche der Polschuhe magnetisch isoliert, vorzugsweise durch eine zwischengelagerte Messingplatte.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, die einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Magnetgreifer für Ringbandkerne zeigt.

Der dargestellte Magnetgreifer besteht im wesentlichen aus zwei Polschuhen 10, 11, die eine nach unten hin sich verjüngende Form aufweisen. Zwischen den Polschuhen 10 und 11 befindet sich ein Luftspalt 12 mit einer über seine Länge gesehen konstanten Breite. In einer Querschnittsansicht der Polschuhspitzen wird jeder der Polschuhe eine Kreissegmentform haben. Die Spitzen der Polschuhe tauchen in die mittlere Öffnung eines Ringbandkernes 13 ein, wobei sich im Idealfall die gekrümmten Polschuhaußenmäntel ringförmig an den Ringbandkerninnenmantel anlegen.

Im oberen, der Polschuhenspitze entgegengesetzten Bereich besitzt der Magnetgreifer eine Ausnehmung, auf deren Grund in übereinandergestapelter Reihenfolge eine Messingplatte 14, ein erster feststehender Dipol 15 und ein drehbarer Dipol 16 angeordnet sind. Der obere Dipol kann mittels eines motorisch oder pneumatisch antreibbaren Drehzylinders 17 jeweils um 180° geschwenkt werden. Zwischen den beiden Dipolen (Permanentmagneten 15 und 16) befindet sich ein schmaler Luftspalt 18, wodurch die Drehung des Dipoles 16 gegen den Dipol 15 verschleißfrei erfolgt.

In der dargestellten Anordnung besitzen beide Permanentmagnete 15 und 16 einen magnetischen Kraftfluß in Richtung der Pfeile 19 und 20, sie sind also gleichgerichtet. Dies führt zu einer Addition der Felder. Da die Reluktanz über dem Luftspalt 12 erheblich größer ist als über dem Polschuh-Weicheisenkern- Polschuh-Weg, ergibt sich ein durch die Pfeile 21 bis 25 verdeutlichter kurzgeschlossener magnetischer Fluß. Der magnetische Kurzschluß bedingt auch, daß der außerhalb des Magnetgreifers und des Ringbandkernes 13 liegende magnetische Streufluß minimal ist. Das Magnetfeld wirkt praktisch nur auf den Ringbandkern 13. Stellt man die Permanentmagnete 15 und 16 nach Drehung um 180° antiparallel, heben sich die Felder auf, d. h., der magnetische Fluß durch die Polschuhe 10 und 11 und damit den Ringbandkern 13 verschwindet, so daß sich der Ringbandkern 13 von den Polschuhen 10, 11 löst.

Für den Fall, daß die Ringbandkerne eine vieleckige Innenkontur haben, kann die Außenmantelform der Polschuhe 10, 11 auch dieser andersartigen Innenmantelkontur angepaßt sein.

Claims (8)

1. Magnetgreifer für manuelles und automatisches Handhaben von Objekten insbesondere von Ringbandkernen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei durch einen Luftspalt (12) getrennten Polschuhen (10, 11) Permanentmagnete (15, 16) derart angeordnet sind, daß durch Bewegung mindestens eines der Permanentmagnete (16) eine Magnetfeldkompensation oder die Erregung eines Magnetfeldes in den Polschuhen (10, 11) alternativ einstellbar ist.

2. Magnetgreifer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Permanentmagnete (15, 16), von denen einer (16) drehbar gelagert ist.

3. Magnetgreifer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Permanentmagnete (15, 16) aneinanderliegend und durch einen Luftspalt (18) getrennt angeordnet sind.

4. Magnetgreifer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (15, 16) so groß sind und eine solche Magnetisierung (19, 20) aufweisen, daß eine Kompensation des magnetischen Gesamtfeldes möglich ist.

5. Magnetgreifer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbar gelagerte Permanentmagnet (16) mit einer Drehvorrichtung, beispielsweise einem Motor (17) gekoppelt ist.

6. Magnetgreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe (10, 11) jeweils an ihrer den Dauermagneten (15, 16) abgewandten Seite der Geometrie des zu greifenden Objektes angepaßt, beispielsweise konisch verjüngt ausgebildet sind.

7. Magnetgreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe (10, 11) an ihrem weiteren Ende jeweils eine Ausnehmung aufweisen, in der die Permanentmagnete (15, 16) gelagert sind.

8. Magnetgreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der untere der Permanentmagnete (15) gegenüber der Auflagefläche der Polschuhe (10, 11) magnetisch isoliert ist, vorzugsweise durch eine zwischengelegte Messingplatte (14).