DE3319928A1

DE3319928A1 - Magnetgreifer

Info

Publication number: DE3319928A1
Application number: DE19833319928
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: EMAG Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: EMAG Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 1983-06-01
Filing date: 1983-06-01
Publication date: 1984-12-06
Also published as: DE3319928C2; EP0129127A1; JPS606584A; ES533007A0; US4554610A; ES8505311A1

Description

Magnetgreifer

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.

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.

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, soncLern auch dann, wenn nur der Permanentmagnet

wirksam ist.

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.

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.

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.

Es ist aber auch möglich den Anker durch unterschiedlich gerichtete Stromimpulse in den Erregerwicklungen des Elektromagneten in die jeweiligen Endstellungen zu verschieben.

Weiterhin besteht die Möglichkeit den Anker durch mechanische Hilfseinrichtungen, wie z. B. durch hydraulische oder pneumatische Arbeitszylinder, umzuschalten.

Letztere Möglichkeit kommt dann zum Einsatz, wenn ein Stromausfall vorliegt.

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.

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 Viechseistrommagneten aufgebaut ist und daß die Erregerwicklungen des Elektromagneten von Gleichstrom oder Wechselstrom beaufschlagbar sind.

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.

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.

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.

Ein Verfahren zum Aufnehmen und Halten einer aus ferro- ■ magnetischem 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.

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.

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.

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.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich sind mit den Bezugszeichen 1 und 2 magnetische Legierungen bezeichnet, die

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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 und 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.

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, 4¹ 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 3¹ 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 inkers 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.

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 verschie-ben.

Der Abstand des magnetischen Rückschlusses 3, 3¹ 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 vor-

handen ist, der mit s bezeichnet ist.

Die Funktionsweise des Magnetgreifers ist folgende.

Aufnehmen der Last

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, 3¹ und des Elektromagneten 5, 6, 4, 4¹, 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.

Ablegen der Last

Der Magnetgreifer und die Last werden auf die Unterlage abgesetzt und der Gleichstrom abgeschalten. Hierauf v/erden 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 4¹ geschlossen ist.

Hierdurch entfällt die Wirkung des Permanentmagneten auf das Werkstück 9, so daß der Magnetgreifer dieses Werkstück

freigibt.

Entmagnetisieren

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.

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. 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 Entmagnetisieren verhindert. Der magnetische Kurzschluß 23 schließt diesen Streufluß kurz, so daß an den Greiferflächen 7 und 8 keine störende Wirkung dieses Streuflusses auftreten kann.

Claims

Patentansprüche

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, 3¹) des Permanentmagneten parallel zu demjenigen (4, 4¹) 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.

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.

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, 3¹) des Permanentmagneten oder denjenigen (4, 4') des Elektromagneten schließt.

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.

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.

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, 3¹; aufgebaut ist.

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.

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.

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.

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10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Verringerung der Feldstärke durch Verringerung der Stromstärke erzielt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Verringerung der Feldstärke durch Vergrößerung des Abstandes zwischen den Polschuhen und der Last hervorgerufen wird.

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.