DE2720573A1

DE2720573A1 - Verfahren zur herstellung einer deckplattenanordnung fuer magnetische spannvorrichtungen mit ineinandergreifenden fingern

Info

Publication number: DE2720573A1
Application number: DE19772720573
Authority: DE
Inventors: Dominic Francis Pignataro
Original assignee: Walker Magnetics Group Inc
Current assignee: Walker Magnetics Group Inc
Priority date: 1976-05-28
Filing date: 1977-05-07
Publication date: 1977-12-08
Also published as: FR2352630A1; GB1543292A; US4023267A

Description

* Patentanwälte

Dipl.Ing. D. Karl Brose
D-8023 MOnchen-Pullach WlN«Slr.2,T.Mda.79)3O7U933072

6. Mai 1977

Walker Magnetics Group, Inc., eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Massachusetts, USA, Rockdale Street, Worcester , Massachusetts - USA

Verfahren zur Herstellung einer Deckplattenanordnung für magnetische Spannvorrichtungen mit ineinandergreifenden Fingern

Die Erfindung betrifft magnetische Spannvorrichtungen, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Deckplattenanordnung mit ineinandergreifenden Fingern für eine solche Spannvorrichtung.

Elektrisch erregte magnetische Spannvorrichtungen werden häufig zum Halten von Eisen- oder Stahlwerkstücken während spanabhebender Bearbeitungsvorgänge verwendet. Eine übliche Art der Spannvorrichtung ist die sogenannte Spannvorrichtung mit ineinandergreifenden Fingern (interlock chuck) , bei der sich mehrere magnetische Finger von verschiedenen Teilen eines Spulenkerns aus erstrecken, wobei Finger mit unterschiedlicher Polarität so ineinandergeschachtelt sind, daß sie einen verwickelten oder stark verteilten magnetischen Spalt bilden zum Halten von Teilen unterschiedlicher Größe, Gestalt und Dicke.

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Es wurden verschiedene Techniken angewendet zur Herstellung der' in -diesen Spannvorrichtungen verwendeten magnetischen Finger. Bei einer bisherigen Konstruktion wurden Finger mit fIiessender oder gekrümmter Form aus flachem Material durch Brennen geschnitten und mit Abstandstücken zusammengebaut. Bei einer weiteren in der D-PS 1147459 beschriebenen Konstruk tion wird eine massive Platte durch Brennen zickzackförmig ausgeschnitten, wobei der Winkel des Schneidkopfs so verändert wird, daß ein geneigter Spalt gebildet wird. Die Neigung des Spalts ist dabei so getroffen, daß der Spalt an der oberen Fläche stark verwickelt ist und an der unteren Fläche der Platte im wesentlichen dem üblichen im wesentlichen geraden · Spalt in der Spulenform folgt. Es wurden weitere komplexe Polschuhausbildungen konstruiert durch Gießen der Formen unter Verwendung üblicher Gießereitechniken, z. B. des Sandgusses.

Unter den verschiedenen Zielen der Erfindung können angegeben werden: die Schaffung eines Verfahrens zum verhältnismäßig leichten Herstellen von Deckplattenanordnungen für magnetische J Spannvorrichtungen mit ineinandergreifenden Fingern, die j Schaffung eines Verfahrens, das leicht erhältliches Lager- j material verwendet, die Schaffung eines Verfahrens, das eine ι Polschuhanordnung mit in hohem Maße wünschenswerten magnetischejn Eigenschaften erzielt, und die Schaffung eines verhältnismäßig! einfachen und billigen Verfahrens. Weitere Ziele und Merkmale j ergeben sich aus der weiteren Beschreibung.

Das Verfahren nach der Erfindung verwendet bei der Herstellung ! der magnetischen Finger magnetisierbares langgestrecktes I Stangenmaterial mit rechteckigem Querschnitt. Es wird eine Reihe von Paralellen zur Längsrichtung des Stangenmaterials geneigten Schnitten im Stangenmaterial ausgeführt zur Bildung einer Folge von flachen parallelogrammförmigen Teilen. Eine Reihe von parallelogrammförmigen Teilen wird mit abwechselnden Teilen zusammengebaut, die so umgekehrt sind, daß die Teile nur ein gemeinsames dreieckiges Gebiet überdecken. Aneinandergrenzende parallelogrammförmige Teile werden durch flache

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J dreieckige Abstandsstücke voneinander getrennt, die den ι «ich überdeckenden Abschnitten der parallelogrammförmigen ! Teile entsprechen und dazwischen eingeschachtelt sind. Die I zusammengebauten Teile und Abstandsstücke werden durch

Schmelzen, z. B. durch Schweißen, vereinigt - zur Bildung einer : fest zusammenhängenden Polschuheinheit. Sie so gebildete Polschuheinheit wird dann mit wenigstens zwei weiteren Polschuheinheiten zusammengebaut, die der ursprünglichen Polschuheinheit wenigstens zur Hälfte ähnlich sind. Die Anordnung ist ; so getroffen, daß die überstehenden Abschnitte der paralleloi grammförmigen Teile der entsprechenden Polschuheinheiten in- ! einandergeschachtelt und im Abstand angeordnet sind, wodurch I eine Deckplattenanordnung für ein magnetisches Spannfutter ; mit ineinandergreifenden Fingern gebildet wird. Vorzugsweise I wird ein nicht magnetisches Material in den Rsum zwischen den : ineinandergeschachtelten Fingern gegossen.

i '

i Die Erfindung betrifft kurz zusammengefaßt eine magnetische i Spannvorrichtung der Bauart mit ineinandergreifenden Fingern,

deren wesentliche Bestandteile durch Ausführung paralleler \ schräger Schnitte in übliches Stangenmaterial hergestellt i werden zur Bildung einer Folge von parallelogrammförmigen j Teilen. Eine Reihe der parallelogrammförmigen Teile wird ■ mit abwechselnden Teilen zusammengebaut, die so umgekehrt sind. daß sie sich nur über einem gemeinsamen dreieckigen Bereich überdecken, wobei aneinandergrenzende parallelogremmförmige Teile durch eingeschachtelte dreieckige Abstandsstücke voneinander getrennt sind. Die durch eine solche Anordnung vorgej sehenen überstehenden Finger können dann mit weiteren oder zur Hälfte ähnlichen Polschuheinheiten in Eingriff gebracht werden zur Bildung einer Abdeckplatte für eine magnetische i Spannvorrichtung mit ineinandergreifenden Fingern.

! Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

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Fig. 1 eine auseinandergeζοgene Schrägansicht von Abschnitten einer gemäß der Erfindung hergestellten Deckplatte für eine magnetische Spannvorrichtung mit ineinandergreifenden Fingern;

Fig. 2 eine Draufsicht auf übliches Stangenmaterial, das bei der Herstellung der in der Spannvorrichtung von , Fig. 1 verwendeten magnetischen Finger verwendet wird;

Fig. 3 einen Querschnitt des Stangenmaterials von Fig. 2 im wesentlichen entlang der Linie 3-3 von Fig. 2;

Fig. 4 eine Darstellung des wiederholten schrägen Schneidens des Stangenmaterials von Fig. 2 zur Bildung der j bei der magnetischen Spannvorrichtung verwendeten , Teile;

Fig. 5 das Vorgehen_T bei dem eine Folge von Parallelogramm- ι förmigen Teilen mit abwechselnden umgekehrten Teilen zusammengebaut werden;

Fig. 6 die dreieckige Form eines Abstandsstücks, das bei der Anordnung von Fig. 5 zwischen aneinandergrenzenden paralIeIogrammförmigen Teilen verwendet wird;

Fig. 7 und 8 magnetische Finger und Abstandsstücke, die bei der Bildung einer Polschuheinheit verwendet werden, die der in Fig. 5 gezeigten zur Hälfte ähnlich ist}

Fig. 9 eine schematische Draufsicht auf eine fertiggestellte und zusammengebaute magnetische Spannvorrichtung der in Fig. 1 gezeigten Art;

Fig. 10 einen Querschnitt im wesentlichen entlang der Linie

>.« >.«. %M^r Veranschaulichung .__ . .. _ , , . . 10-10 von Fig. 9/aes vorgehenf?, mit dem die Deckplatte

der Spannvorrichtung mit einer magnetischen Spulen- und Kernanordnung zur Bildung einer vollständigen 709849/0749

j magnetischen Spannvorrichtung kombiniert wird;

Fig. 11 einen Schnitt entlang der Linie 11-11 von Fig. 9 einer j angrenzenden Polaritätslage;

Fig. 12 eine schematische Draufsicht auf eine magnetische Spannvorrichtung mit zwei Spulen;

\ Fig. 13 einen Schnitt im wesentlichen entlang der Linie 13-13 \ von Fig. 12;

: Fig. 14 einen Schnitt im wesentlichen entlang der Linie 14-14 j von Fig. 12.

Entsprechende Bezugszeichen geben bei allen Ansichten der Zeichnung entsprechende Teile an.

Zur allgemeinen Beschreibung der magnetischen Anordnung ist eine kurze Bezugnahme auf Fig. 9 bis 11 von Nutzen. Gemäß Fig. 9 enthält die obere Fläche der ineinandergreifenden Form einer magnetischen Spannvorrichtung wenigstens zwei Reihen von Polflächen, wobei abwechselnde Polflächen in jeder Eeihe, wie in der Zeichnung angegeben, entgegengesetzte magnetische Polarität haben. Anstatt einer Verwendung eines komplexen gewundenen Musters zur Erzeugung von Polschuhen abwechselnder Polarität verwendet die Konstruktion der Spannvorrichtung mit ineinandergreifenden Fingern magnetische Finger, die sich von den Polen einer verhältnismäßig üblichen Spulenkernkonstruktion aus erstrecken. Bei der in Fig. 9 bis 11 gezeigten Konstruktion wird ein im wesentlichen üblicher E-förmiger Kern 11 verwendet, der in den Hohlräumen des E eine einzige Spule 13 aufnimmt. Über dem Kern und der Windung ist eine Abdeckplatte 15 angeordnet, die eine Vielzahl von magnetischen Wegen vorsieht, die ineinander verschachtelt sein können zur Bildung der in Fig. 9 gezeigten Polflächen mit abwechselnder Polarität.

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Bei der in Fig. 9 bis 11 gezeigten Ausführungsformen gehen ■ alle in Fig. 9 gezeigten Südpolseiten S vom mittleren Schenkel des E-förmigen Kerns 11 aus. Der mit diesem mitt leren Schenkel verbundene magnetische Aufbau ist, wie im folgenden im einzelnen beschrieben, so aufgebaut, daß eine Reihe von magnetischen Fingern gebildet wird, von denen aufeinanderfolgende Finger zuerst zu einer Seite (Fig. 10) und dann zur anderen Seite (Fig. 11) gerichtet sind. Die Hälfte der Nordpole N, d. h. solche in einer Reihe, empfangen ihren Magnetfluß von einem der Außenarme des E-förmigen Kerns, während die Nordpolseiten in der anderen Reihe den ■ Magnetfluß vom anderen Außenarm des E-förmigen Kerns j empfangen. ;

Wie vorher angegeben, ist die ineinandergreifende Magnet- j kreisanordnung nicht neu. Die Erfindung betrifft vielmehr j ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines j solchen Magnetkreisaufbaus. Gemäß dem Verfahren nach der '■ Erfindung werden für eine ineinandergreifende Konstruktion j sich eignende magnetische Finger aus Stangenmaterial 21 mit rechteckigem Querschnitt hergestellt. Ein solches Material ist in Fig. 2 und 3 gezeigt. Das vorliegende Material wird so ausgewählt, daß es eine verhältnismäßig hohe Permeabilität aufweist und leicht bearbeitet werden kann, z. B. Weicheisen. Durch Ausführen einer Reihe von parallelen Schnitten im Stangenmaterial unter einer Schrägstellung gegenüber seiner Längserstreckung wird eine Reihe flacher parallelogrammförmiger Teile 23 gebildet. Ein solcher Schneidvorgang ist in Fig. 4 schematisch dargestellt.

Eine Reihe der parallelogrammförmigen Teile 23 wird mit abwechselnden Teilen zusammengebaut, die so umgekehrt sind, daß sich die Teile nur über einem gemeinsamen dreieckigen Bereich überdecken. Diese Anordnung ist in Fig. 5 gezeigt. Die Anordnung beinhaltet die Anordnung von dreieckigen Abstandsstueken 27 zwischen aneinandergrenzenden parallelogrammförmigen Teilen, wobei die Abstandsstückform in Fig. 6

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gesondert dargestellt ist. Die Abstandsstücke 27 sind flache dreieckige Elemente und können auch aus magnetisierbarem flachem Stangenmaterial, z. B. durch Herstellen schräger Schnitte unter abwechselnden Winkeln, geschnitten werden.

Die Fugen zwischen den zusammengebauten parallelogrammformigen Teilen und den Abstandsstücken werden durch Schmelzen, z. B. j Schweißen, miteinander verbunden, so daß die Anordnung eine ^; fest zusammenhängende Einheit bildet, d. h. wie bei 31 in Fig. 1 angegeben, wobei Schweißnähte mit 33 bezeichnet sind. ; Eine Polschuheinheit, etwa die bei 31 in Fig. 1 angegebene, kann an irgendeiner Seite in Eingriff gebracht werden mit einer im wesentlichen ähnlichen weiteren Einheit oder mit einer ; Einheit, die zweckmäßigerweise als zur Hälfte ähnlich bezeichnet werden kann. Zur Bildung einer Deckplatte für eine ver- ! hältnismäßig einfache Spannvorrichtungskonstruktion mit nur ; einer einzigen Spule, z. B. wie in Fig. 9 bis 11 gezeigt, j wird die Polschuheinheit 31 mit zwei zur Hälfte ähnlichen Ein-¹ heiten 35 in Eingriff gebracht, vergl. Fig. 1. In erster j Annäherung kann jede zur Hälfte ähnliche Einheit 35 als die ■ Anordnung betrachtet werden, die sich aus einem Verteilen der ■ Anordnung 31 längs einer zentralen Ebene ergibt,die sich über j die Länge der Anordnung erstreckt. Es ist jedoch zweckmäßiger,j die äquivalente magnetische Konstruktion unter Verwendung ^: von Teilen zusammenzubauen, die bereits entsprechend der gewünschten endgültigen Ausbildung geformt sind. Geignete Formen sind in Fig. 7 und 8 gezeigt. De die zur Hälfte ähnlich* Einheit nur in einer Richtung überstehende Finger 37 aufweist,! können die Abstandsstücke 39 eine Dicke aufweisen, die gleich i derjenigen eines Fingers plus zwei Abstandsstücken der in der ; mittleren Einheit 31 verwendeten Art ist. ι

Zur Vervollständigung der Deckplattenanordnung, nach dem die mittlere Polschuheinheit 31 und die eingreifenden zur Hälfte ähnlichen Polschuheinheiten 35 uncl 37 ineinandergreifend zusammengebracht sind, wird in die Anordnung vorzugsweise ein nicht magnetisches Grundmaterial gegossen, z. B. eine nicht mangetische Legierung, etwa Letternmetall, wie bei 40

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in Fig.* 9 bis 11 angegeben. Dies ergibt eine die Spule schützende ununterbrochene obere Fläche und verriegelt auch die Polschuheinheiten miteinander in fester Beziehung und erleichtert deren Zusammenbau mit dem Kern und den Grundkerneinheiten auf übliche Weise, z. B. durch Verschraubung oder Kunstharzverbindung. Anstelle des Letbernmetalls könnte ein Kunstharz verwendet werden. Nach dem Gießen ist es normalerweise erwünscht, wenigstens die obere Fläche spanabhebend zu bearbeiten zur Erzielung einer flachen glatten Oberfläche. Die ursprünglichen Abmessungen der Elemente werden vorzugsweise so gewählt, daß dies möglich ist und daß die gewünschten fertig bearbeiteten Abmessungen noch erhalten werden.

Die Erfindung sieht ein besonders einfaches, anpassungsfähiges und richtungsweisendes Verfahren zur Herstellung einer Spannvorrichtung der Bauart mit ineinandergreifenden Fingern vor unter Verwendung von genormten Materialien und Stangematerial. Da die ineinandergreifenden Finger ihrerseits parallelogrammförmig sind, bleibt ferner der für den Magnetfluß zur Verfügung stehende Querschnitt über die gesamte Länge der Finger konstant und ermöglicht einen wirkungsvollen Gebrauch des Materials.

Wie oben angegeben, kann eine magnetische Einheit, etwa die bei 31 in Fig. 1 angegebene, nicht nur mit zur Hälfte ähnlichen Einheiten, sondern auch mit im wesentlichen ähnlichen Einheiten zur Bildung eines sich wiederholenden Musters in Eingriff gebracht werden. Ein solches sich wiederholendes Muster kann zur Herstellung von größeren Polplatten für Spannvorrichtungen mit ineinandergreifenden Fingern verwendet werden, z. B. unter Verwendung von Mehrfachspulen. Eine zwei Spulen 41 und 43 verwendende Gesamtordnung ist in Fig. 12 bis 14 schematisch dargestellt. Ein mit den beiden Spulen verwendeter magnetischer Grundkern 45 weist fünf Schenkel oder abstehende Abschnitte auf, im Gegensatz zu den drei Schenkeln des herkömmlicheren E-förmigen Kerns von Fig. 10 und 11.

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Die mi£ diesem zwei Spulen verwendenden Grundkern verwendete Deckplatte 47 verwendet drei Polschuheinheiten 51 bis 53» von denen jede den Polschuheinheiten 31 von Fig. 1 ähnlich ist, und verwendet ebenfalls komplementäre zur Hälfte ähnliche Polechuheinheiten 55 und 57, die den zur Hälfte ähnlichen Polschuheinheiten 35 und 37 der Ausführungsform von Fig. 1 entsprechen. Das Muster kann offensichtlich unbegrenzt auegedehnt werden, wobei hinsichtlich der leichten Herstellung und des leichten Zusammenbaus jede Version die für die ursprüngliche Konstruktion angegebenen Vorteile aufweist.

Im Hinblick auf das obige ist ersichtlich, daß die verschiedenen Ziele der Erfindung erzielt werden und daß weitere vorteilhafte Ergebnisse erreicht wurden.

Da bei den obigen Konstruktionen verschiedene Abänderungen ohne Abgehen vom Bereich der Erfindung gemacht werden können, ist es ersichtlich, daß der gesamte in der obigen Beschreibung oder in der Zeichnung dargelegte Inhalt als Erläuterung und nicht im begrenzenden Sinn ausgelegt werden soll.

Alle in der Beschreibung und den Zeichnungen angegebenen Merkmale sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims

■<:. Patentansprüche
·» '

M. !verfahren zur Herstellung einer Deckplattenanordnung für magnetische Spannvorrichtungen mit ineinandergreifenden Fingern, gekennzeichnet durch Verwenden ■ von magnetisierbarem langen Stan'genmaterial mit recht- _; eckigem Querschnitt, durch Ausführen einer Reihe von : parallelen zur Längsrichtung des Stangenmaterials schrägen ; Schnitten im Stangenmaterial zur Bildung einer Folge von i flachen parallelogrammförmigen Teilen, durch Vorsehen einer; Reihe von flachen dreieckigen Abstandsstücken aus magnetisierbarem Material, von denen jedes einem kleineren Ab- \ schnitt der Parallelogrammform entspricht, durch Zusammen- J bauen einer Reihe der parallelogrammförmigen Teile, wobei abwechselnde Teile so umgekehrt sind, daß sich die Teile über einem gemeinsamen dreieckigen Bereich überdecken, wobei aneinandergrenzende parallelogrammförmige Teile durch Abstandsstücke getrennt werden, die an den dreieckigen Bereichen mit parallelogrammförmigen Teilen inein- I ander geschachtelt sind, durch Schmelzverbinden der zusammen gebauten parallelogrammförmigen Teile mit den Abstandsstücken zur Bildung einer fest zusammenhaltenden Polschuheinheit, und durch Zusammenbauen der Polschuheinheit mit wenigstens zwei weiteren Polschuheinheiten, die der ersten Polschuheinheit wenigstens zur Hälfte ähnlich sind, wobei die überstehenden parallelogrammförmigen Abschnitte der entsprechenden Polschuheinheiten ineinandergeschachtelt und im Abstand angeordnet sind zur Bildung der Deckplatten-; anordnung für die magnetische Spannvorrichtung mit ineinandergreifenden Fingern. j
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengebauten Polschuheinheiten mit nicht magnetischem Material zusammengegossen werden und eine ununterbrochene obere Fläche aufweisen.
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INSPECTED
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die oberen und unteren Flächen der Polschuhanordnung
nach dem Gießen hinterschnitten werden zur Bildung ebener Flächen trotz irgendwelchen Fehleingriffs der Elemente ; der Polschuhanordnung. !

4. Verfahren zur Herstellung einer Deckplattenanordnung j für magnetische Spannvorrichtungen mit ineinandergrei- j fenden Fingern, gekennzeichnet durch ' Bildung einer ungeraden Zahl von Polschuheinheiten

gemäß Anspruch 1, wobei eine Polschuheinheit mit zwei j

weiteren Polschuheinheiten gemäß dem letzten Merkmal des j

Anspruchs 1 zusammengebaut wird, und wobei die gegen- j überliegenden Seiten der anderen beiden Polschuheinheiteni

mit zur Hälfte ähnlichen Polschuheinheiten zusammenge- I

baut werden zur Bildung einer Abdeckplattenanordnung für j eine magnetische Spannvorrichtung mit mehreren Spulen.

5. Elektromagnetische Aufspannvorrichtung mit mindestens
einer in einer Nut einer aus magnetisierbarer«! Werkstoff
bestehenden Bodenplatte angeordneten Magnetspule und einem auf die Bodenplatte aufsetzbaren Deckel, der in der. Aufspannebene in wenigstens zwei miteinander verzahnte Polfelder wechselnder Polarität aufgeteilt ist, die durch mit unmagnetischem Werkstoff ausgefüllte Trennfugen voneinander getrennt sind und sich ihrer Länge nach in der Aufspannebene senkrecht zur Spulenrichtung erstrecken und bei der
die ganze Bodenplatte durch die Spulennut in gleich große
nord- und südmagnetische Auflageflächen unterteilt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel aus mit Fingern oder sonstigen Vorsprüngen ineinandergreifenden Einheiten (31, 35) gebildet ist, welcfte^über
Zwischenstücke (27, 39) miteinander verbundenen Abschnitten (31» 35) eines vorzugsweise stangenförmigen Ausgansmaterials bestehen.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einheiten (31» 35) teilweise nur Je zur Hälfte ähnlich bzw. kongruent gestaltet sind.

7» Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeich net durch eine mittlere, mit zweiseitig ange ordneten Fingern ausgestattete Einheit (31) und zwei seitliche, mit einseitig angeordneten Fingern versehene Einheiten (35}

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