ES2635624T3 - Electromagnetic adjustment device - Google Patents

Abstract

Dispositivo de ajuste electromagnético que presenta una carcasa (1), un inducido (5) desplazable longitudinalmente a un eje dentro de la carcasa (1) entre dos posiciones finales, con dos discos de inducido (7, 8) relativamente separados mutuamente y conectados a una espiga de inducido (6), con dos sistemas magnéticos, cada uno de los cuales comprende una disposición anular de uno o más imanes permanentes (13, 14) que están polarizados radialmente al eje y están dispuestos entre los discos de inducido (7, 8) fijamente y de forma segura a la carcasa respectivamente, conformando con éstos un sistema de entrehierros que presenta entrehierros (L1, L2) axialmente variables y con una bobina anular (12) asociada con el sistema magnético respectivo y que puede conectarse a una fuente de corriente, estando cada sistema magnético y el sistema de entrehierros configurados de tal manera que el inducido (5) se puede sostener en cualquiera de las dos posiciones extremas sin excitación de la bobina (12) y siendo desplazable por excitación de la bobina (12) desde una de sus posiciones finales respectivas hacia la posición extrema opuesta, estando uno de los dos sistemas magnéticos dispuesto a cada lado de la bobina (12).Electromagnetic adjustment device having a casing (1), an armature (5) longitudinally movable to an axis within the casing (1) between two end positions, with two armature discs (7, 8) relatively mutually separated and connected to an armature pin (6), with two magnetic systems, each of which comprises an annular arrangement of one or more permanent magnets (13, 14) that are radially polarized to the axis and are arranged between the armature discs (7, 8) fixedly and securely to the housing respectively, forming with these a gap system that has axially variable gap (L1, L2) and with an annular coil (12) associated with the respective magnetic system and that can be connected to a source current, each magnetic system and the air gap system configured in such a way that the armature (5) can be held in either of the two extreme positions without excitation of the coil (12) and being movable by excitation of the coil (12) from one of its respective end positions towards the opposite extreme position, one of the two magnetic systems being arranged on each side of the coil (12).

Description

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DESCRIPCIONDESCRIPTION

Dispositivo de ajuste electromagneticoElectromagnetic adjustment device

El invento trata de un dispositivo de ajuste electromagnetico que presenta un inducido desplazable longitudinalmente a un eje dentro de la carcasa, entre dos posiciones finales, presentando al menos un sistema magnetico que esta conectado a un iman polarizado radialmente al eje y conformando con el inducido un sistema de entrehierros y con una bobina anular que puede conectarse a una fuente de corriente. El invento trata tambien del uso de un dispositivo de ajuste electromagnetico en un husillo de motor.The invention is about an electromagnetic adjustment device that has a longitudinally movable armature induced within an axis within the housing, between two final positions, presenting at least one magnetic system that is connected to a magnet polarized radially to the axis and forming with the armature a air gap system and with an annular coil that can be connected to a current source. The invention also concerns the use of an electromagnetic adjustment device in a motor spindle.

El documento DE 197 12 293 A1 describe un dispositivo de ajuste que funciona electromagneticamente con dos excitadores mutuamente separados y con un sistema de imanes que presenta una bobina excitadora respectivamente, entre las cuales esta dispuesto un disco de inducido unido de forma fija a una espiga de ajuste. El disco de inducido esta situado entre dos muelles opuestos y puede ser movido por los sistemas de imanes en dos posiciones de conmutacion. Uno de los sistemas de imanes esta asociado con un iman permanente que esta polarizado en la direccion de movimiento del inducido y estabiliza el inducido en un estado no energizado en una posicion de conmutacion. Si el inducido debe mantenerse en la otra posicion de conmutacion, se requiere suministro de corriente continua.Document DE 197 12 293 A1 describes an adjustment device that operates electromagnetically with two mutually separate excitators and with a magnet system having an exciter coil respectively, between which an armature disk is fixedly attached to a spindle of adjustment. The armature disk is located between two opposite springs and can be moved by magnet systems in two switching positions. One of the magnet systems is associated with a permanent magnet that is polarized in the direction of movement of the armature and stabilizes the armature in a non-energized state in a switching position. If the armature must be maintained in the other switching position, direct current supply is required.

El documento EP 0 568 028 A1 describe ademas un motor lineal electromagnetico que comprende un inducido, dos zapatas polares interiores, dos zapatas polares exteriores, dos imanes permanentes, asf como una bobina, en la que el inducido con las zapatas polares interiores y las zapatas polares exteriores conforma un sistema de entrehierros de cuatro entrehierros que se modifican en la direccion axial, que son del mismo tamano en la posicion central. Los imanes permanentes estabilizan el inducido en la posicion central cuando la bobina se desenergiza. Las zapatas polares estan conformadas en forma de media concha y conforman con los dos sistemas de imanes permanentes en forma de media concha dos sistemas de imanes de polos fijos.EP 0 568 028 A1 also describes an electromagnetic linear motor comprising an armature, two inner polar shoes, two outer polar shoes, two permanent magnets, as well as a coil, in which the armature with the inner polar shoes and the shoes External poles form a four-air gap system that is modified in the axial direction, which are of the same size in the central position. Permanent magnets stabilize the armature in the central position when the coil is de-energized. The polar shoes are formed in the form of half-shell and two fixed-pole magnet systems form two permanent magnet systems in the form of half-shell.

El documento DE 200 00 397 U1 describe un dispositivo magnetico que presenta una carcasa exterior magneticamente conductora en la que estan dispuestos un nucleo de hierro movil axialmente y una bobina que rodea el nucleo de hierro. En ambos lados de la bobina estan previstos coaxialmente a estos, imanes permanentes, que se enfrentan entre sf con el mismo polo magnetico. Los imanes permanentes conforman dos circuitos magneticos, mediante los cuales el nucleo de hierro se puede mantener en dos posiciones de trabajo. Al excitar la bobina en una u otra direccion de la corriente, el nucleo de hierro se puede mover hacia la otra posicion de trabajo respectivamente en la que permanece cuando la bobina no esta energizada. La forma cilmdrica del nucleo de hierro y la polarizacion de los imanes permanentes no permiten esperar altas fuerzas de retencion en las posiciones de trabajo.Document DE 200 00 397 U1 describes a magnetic device having a magnetically conductive outer shell in which an axially movable iron core and a coil surrounding the iron core are arranged. On both sides of the coil are provided coaxially to these, permanent magnets, which face each other with the same magnetic pole. The permanent magnets form two magnetic circuits, through which the iron core can be held in two working positions. By exciting the coil in one or another direction of the current, the iron core can move towards the other working position respectively in which it remains when the coil is not energized. The cylindrical shape of the iron core and the polarization of the permanent magnets do not allow high retention forces to be expected in the work positions.

A partir del documento DE 102 07 828 B4 se conoce un iman de elevacion electromagnetico para conseguir fuerzas de retencion elevadas en las posiciones finales estables. Consiste en un estator con dos sistemas de imanes espaciados axialmente, cada uno de los cuales presenta un devanado de excitacion para generar un flujo electromagnetico. Entre los dos sistemas magneticos, se grna un inducido que lleva una disposicion de iman permanente, que esta polarizado perpendicularmente a su direccion de movimiento, para sujetar de forma permanente el inducido sin energizar el devanado de excitacion. La disposicion del iman permanente se encuentra en este caso entre los dos devanados de excitacion, por lo que su efectividad se ve afectada debido al flujo de fuga.From DE 102 07 828 B4, an electromagnetic lifting magnet is known to achieve high retention forces in stable final positions. It consists of a stator with two axially spaced magnet systems, each of which has an excitation winding to generate an electromagnetic flow. Between the two magnetic systems, an armature is drawn that carries a permanent magnet arrangement, which is polarized perpendicularly to its direction of movement, to permanently hold the armature without energizing the excitation winding. The disposition of the permanent magnet is in this case between the two excitation windings, so its effectiveness is affected due to the leakage flow.

Ademas, el material generalmente quebradizo de la disposicion del iman permanente sufre de un movimiento desigual del devanado.In addition, the generally brittle material of the permanent magnet arrangement suffers from uneven winding movement.

Ademas, la patente de US 2008/0284261 A1 describe un accionamiento de ajuste electromagnetico que consiste en una estructura de estator ferromagnetico estacionaria, al menos un dispositivo de bobina y al menos un iman permanente que puede posicionarse establemente en dos posiciones. Ademas, el accionamiento de ajuste comprende una estructura movil con dos partes ferromagneticas diferentes que estan dispuestas en cada lado de la estructura del estator y forman un circuito magnetico con la respectiva estructura del estator. El iman permanente puede conectarse a las partes ferromagneticas en una posicion de compensacion estable sin corriente en el extremo de carrera.In addition, US Patent 2008/0284261 A1 describes an electromagnetic adjustment drive consisting of a stationary ferromagnetic stator structure, at least one coil device and at least one permanent magnet that can be stably positioned in two positions. In addition, the adjustment drive comprises a mobile structure with two different ferromagnetic parts that are arranged on each side of the stator structure and form a magnetic circuit with the respective stator structure. The permanent magnet can be connected to the ferromagnetic parts in a stable compensation position without current at the end of the stroke.

El documento DE 201 14 466 U1 describe un dispositivo de ajuste electromagnetico con un elemento de ajuste que conforma una zona de cogida en el extremo y que se puede mover. Se proporciona una disposicion de bobina estacionaria con relacion al elemento de ajuste. El elemento de ajuste tiene al menos de forma segmentada unos elementos de iman permanentes que estan disenados para interactuar con una zona central estacionaria. El iman permanente sirve para mantener el elemento de ajuste de forma segura en la carcasa, en un estado de reposo, mediante la cooperacion con la zona central. Ademas, puede generarse un efecto repulsivo por medio de un iman permanente y, por lo tanto, el desplazamiento del elemento de ajuste desde una carcasa correspondiente medianteDocument DE 201 14 466 U1 describes an electromagnetic adjustment device with an adjustment element that forms a catch zone at the end and that can be moved. A stationary coil arrangement is provided in relation to the adjustment element. The adjustment element has at least segmented permanent magnet elements that are designed to interact with a central stationary zone. The permanent magnet serves to keep the adjustment element securely in the housing, in a state of rest, by cooperating with the central area. In addition, a repulsive effect can be generated by means of a permanent magnet and, therefore, the movement of the adjustment element from a corresponding housing by

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energizacion de los elementos de bobina para producir un contra-campo electrico. Al desconectar la corriente de la bobina, el elemento de ajuste puede ser devuelto a su posicion de reposo en la zona central.energization of the coil elements to produce an electric counter-field. When the coil current is disconnected, the adjustment element can be returned to its resting position in the central zone.

El invento se basa en el objetivo de proporcionar un dispositivo de ajuste electromagnetico del tipo mencionado al principio, que es estable en ambas posiciones extremas sin excitacion con corriente y puede al menos absorber altas fuerzas de sujecion en una posicion final. Ademas, el dispositivo de ajuste debe ser simple y economico de producir.The invention is based on the objective of providing an electromagnetic adjustment device of the type mentioned at the beginning, which is stable in both extreme positions without current excitation and can at least absorb high clamping forces in a final position. In addition, the adjustment device must be simple and economical to produce.

Este objetivo se consigue mediante un dispositivo de ajuste electromagnetico con las caractensticas especificadas en la reivindicacion 1. Modelos de fabricacion preferentes del dispositivo de ajuste se indican en las reivindicaciones 2 a 9.This objective is achieved by an electromagnetic adjustment device with the features specified in claim 1. Preferred manufacturing models of the adjustment device are indicated in claims 2 to 9.

De acuerdo con el invento, el dispositivo de ajuste electromagnetico comprende una carcasa con un inducido que se extiende a lo largo de un eje en la carcasa entre dos posiciones extremas, comprendiendo dos discos de inducido que estan dispuestos a una distancia entre sf y que estan conectados de forma fija a una espiga de inducido, asf como un sistema de imanes que comprende una disposicion en forma de anillo de imanes permanentes radialmente polarizados con respecto al eje, que esta dispuesto de forma fija en la carcasa entre los discos de inducido, conformando con estos un sistema de entrehierros con entrehierros axialmente variables, y una bobina en forma de anillo que esta dispuesta entre los dos sistemas magneticos y que puede conectarse a una fuente de corriente. Los sistemas magneticos y los sistemas de entrehierros estan disenados en este caso de tal manera que el inducido puede ser asegurado en cualquiera de las dos posiciones extremas sin la excitacion de la bobina por flujo magnetico permanente y puede ser movido a la posicion final opuesta energizando la bobina desde una posicion final, existiendo dos sistemas de iman que respectivamente presentan una disposicion anular de imanes permanentes polarizados radialmente en el mismo sentido, estando dispuesto uno de los dos sistema de imanes en cada lado de la bobina.According to the invention, the electromagnetic adjustment device comprises a housing with an armature that extends along an axis in the housing between two extreme positions, comprising two armature discs that are arranged at a distance between sf and that are fixedly connected to an armature pin, as well as a magnet system comprising a ring-shaped arrangement of permanent magnets radially polarized with respect to the axis, which is fixedly arranged in the housing between the armature discs, forming with these an air gap system with axially variable air gaps, and a ring-shaped coil that is arranged between the two magnetic systems and that can be connected to a current source. The magnetic systems and the air gap systems are designed in this case such that the armature can be secured in either of the two extreme positions without the excitation of the coil by permanent magnetic flux and can be moved to the opposite final position by energizing the coil from a final position, there are two magnet systems that respectively have an annular arrangement of permanent magnets radially polarized in the same direction, one of the two magnet systems being arranged on each side of the coil.

El dispositivo de ajuste de acuerdo con el invento tiene la ventaja de que el inducido se puede fabricar a partir de elementos simples, los dos discos de inducido que conducen el flujo magnetico, por ejemplo, pueden ser de material magnetico suave y la espiga de inducido puede fabricarse en material no magnetico o material magnetico suave. Un inducido conformado de esta forma es insensible a cargas de impacto y asegura asf una larga vida util del dispositivo de ajuste.The adjustment device according to the invention has the advantage that the armature can be manufactured from simple elements, the two armature discs that conduct the magnetic flux, for example, can be of soft magnetic material and the armature spike. It can be manufactured in non-magnetic material or soft magnetic material. An armature shaped in this way is insensitive to impact loads and thus ensures a long service life of the adjustment device.

Los imanes permanentes estan dispuestos entre cuerpos de polo incrustados en la carcasa y por lo tanto estan protegidos contra el estres dinamico. Cada iman permanente puede, en esta disposicion, consistir en imanes individuales dispuestos anularmente o bien en forma de un iman en forma de anillo. Ademas, pueden utilizarse imanes fabricados de materiales magneticos sensibles, por ejemplo materiales compuestos, que permitan altos valores de polarizacion y potencias de campo. La disposicion de los imanes permanentes entre cuerpos polares y directamente adyacentes a los discos de inducido permite unas fuerzas de retencion elevadas cuando la bobina no es excitada con corriente. Ademas, el uso de una sola bobina contribuye a bajos costes de fabricacion y a medidas de construccion reducidas.The permanent magnets are arranged between pole bodies embedded in the housing and therefore are protected against dynamic stress. Each permanent magnet may, in this arrangement, consist of individual magnets arranged annularly or in the form of a ring-shaped magnet. In addition, magnets made of sensitive magnetic materials, for example composite materials, which allow high polarization values and field powers can be used. The arrangement of permanent magnets between polar bodies and directly adjacent to the armature discs allows high retention forces when the coil is not energized with current. In addition, the use of a single coil contributes to low manufacturing costs and reduced construction measures.

El inducido, el sistema de imanes y la bobina, pueden ser simetricos en rotacion. Ademas, pueden proporcionarse dos sistemas de imanes con respecto al plano central radial de la bobina y que estan dispuestos para estar uniformemente polarizados radialmente.The armature, the magnet system and the coil can be symmetrical in rotation. In addition, two magnet systems can be provided with respect to the radial center plane of the coil and which are arranged to be uniformly polarized radially.

De acuerdo con una propuesta adicional del invento, el iman o los imanes y la bobina estan dispuestos entre cuerpos polares internos y externos fabricados de material magnetico blando, que tienen la forma de anillos cerrados. El espesor axial de los discos de inducido es preferiblemente el mismo, pero tambien puede ser diferente con el fin de proporcionar diferentes fuerzas de sujecion en los dos cojinetes terminales.According to an additional proposal of the invention, the magnet or the magnets and the coil are arranged between internal and external polar bodies made of soft magnetic material, which have the form of closed rings. The axial thickness of the armature discs is preferably the same, but it can also be different in order to provide different clamping forces in the two end bearings.

De acuerdo con una propuesta adicional del invento, al menos un disco de inducido puede estar disenado cilmdricamente y dispuesto en una camara cilmdrica de la carcasa que esta cerrada por un lado, estando el disco de inducido sellado en su periferia contra la pared de la camara por medio de una junta. De esta manera, la camara con el disco de inducido forma un recinto cerrado, de modo que el elemento contenido en el recinto, preferentemente aire, se comprima cuando el disco de inducido penetra en el recinto y el inducido se desacelera en el camino hacia la posicion final, siguiendo esta direccion de movimiento y amortiguando el alcance de la posicion final. Sorprendentemente, se ha constatado que un volumen de aire relativamente pequeno ya es suficiente para efectuar un amortiguamiento eficaz del tope de inducido.According to a further proposal of the invention, at least one armature disc can be cylindrically designed and arranged in a cylindrical chamber of the housing that is closed on one side, the armature disc being sealed at its periphery against the chamber wall through a board. In this way, the chamber with the armature disk forms a closed enclosure, so that the element contained in the enclosure, preferably air, is compressed when the armature disc penetrates the enclosure and the armature decelerates on the way to the final position, following this direction of movement and damping the reach of the final position. Surprisingly, it has been found that a relatively small air volume is already sufficient to effect effective damping of the armature stop.

De acuerdo con el invento, la carcasa del dispositivo de ajuste, que tambien forma la camara, esta constituida preferentemente por un material no magnetico, para evitar la fuga del flujo magnetico y para concentrar el flujo en el inducido.According to the invention, the housing of the adjustment device, which also forms the chamber, is preferably constituted by a non-magnetic material, to prevent the leakage of the magnetic flux and to concentrate the flux in the armature.

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Una utilizacion particularmente ventajosa del dispositivo de ajuste de acuerdo con el invento comprende, segun la reivindicacion 9, una utilizacion sobre un husillo de motor, que en una carcasa de husillo comprende un electromotor y un husillo accionable de forma rotatoria por este, presentando un alojamiento de herramienta para una herramienta prevista para el mecanizado de piezas mediante arranque de virutas, estando el husillo conformado como un arbol hueco, presentando en su taladro longitudinal un dispositivo de sujecion de accion rapida mantenido en su posicion de cierre por medio de un muelle para sujetar una herramienta o un portaherramientas, estando la carcasa del dispositivo de ajuste fijada al alojamiento del husillo con un eje orientado coaxialmente hacia el husillo, acoplandose el inducido a un empujador que es desplazable axialmente en un taladro longitudinal del husillo y, superando la fuerza elastica, el dispositivo de sujecion puede moverse a una posicion de liberacion.A particularly advantageous use of the adjustment device according to the invention comprises, according to claim 9, a use on a motor spindle, which in a spindle housing comprises an electromotor and a spindle rotatably operable by it, presenting a housing of tool for a tool intended for the machining of parts by chip removal, the spindle being shaped like a hollow tree, presenting in its longitudinal bore a fast-acting clamping device maintained in its closed position by means of a spring to hold a tool or a tool holder, the housing of the adjustment device being fixed to the spindle housing with an axis coaxially oriented towards the spindle, the armature being coupled to a pusher that is axially movable in a longitudinal bore of the spindle and, exceeding the elastic force, the clamping device can move to a release position n.

El uso segun el invento permite prescindir de costosos y a menudo desventajosos dispositivos de ajuste que son accionados por energfa neumatica o hidraulica y que han sido habituales desde entonces para accionar dispositivos de sujecion de herramientas en husillos de motor. Con la ayuda del dispositivo de ajuste de acuerdo con el invento, se pueden conseguir fuerzas de ajuste suficientemente altas con un tamano adecuado y un peso aceptable para presionar conjuntamente los conjuntos de sujecion mediante muelle de dichos dispositivos de sujecion de herramientas y para liberar el dispositivo de sujecion. Con el dispositivo de acuerdo con el invento, fuerzas de sujecion necesarias para sostener el dispositivo de sujecion de la herramienta en la posicion de liberacion tambien pueden producirse con la ayuda de los imanes permanentes, de manera que la bobina es solo para liberar el dispositivo de sujecion de la herramienta y tiene que ser accionada brevemente para volver a la posicion de sujecion.The use according to the invention makes it possible to dispense with expensive and often disadvantageous adjustment devices that are driven by pneumatic or hydraulic energy and which have been customary since then to drive tool holding devices on motor spindles. With the aid of the adjustment device according to the invention, sufficiently high adjustment forces can be achieved with a suitable size and an acceptable weight to jointly press the spring clamping assemblies of said tool holding devices and to release the device of subjection. With the device according to the invention, clamping forces necessary to hold the tool holding device in the release position can also be produced with the help of permanent magnets, so that the coil is only for releasing the device from tool clamping and has to be operated briefly to return to the clamping position.

El uso segun el invento permite de este modo que para sujetar y aflojar la herramienta y para accionar la herramienta para llevar a cabo trabajos de mecanizado, se requiera solo una energfa de accionamiento, es decir, corriente electrica.The use according to the invention thus allows that to hold and loosen the tool and to operate the tool to carry out machining work, only one drive energy, that is, electric current, is required.

Como muestra el ejemplo de fabricacion, el dispositivo de ajuste puede ser unido directamente al husillo de motor.As the manufacturing example shows, the adjustment device can be attached directly to the motor spindle.

Sin embargo, el invento incluye tambien modelos de fabricacion en los que los movimientos de ajuste y la fuerza de ajuste son transferidos por un sistema de transmision mecanica, por ejemplo, un cable de presion y traccion, o por medio de un sistema de transmision hidraulico para el husillo de motor. Este ultimo puede ser ventajoso con el fin de mantener reducido el peso del husillo de motor.However, the invention also includes manufacturing models in which the adjustment movements and the adjustment force are transferred by a mechanical transmission system, for example, a pressure and traction cable, or by means of a hydraulic transmission system. for the motor spindle. The latter can be advantageous in order to keep the weight of the motor spindle reduced.

El invento se explica con mayor detalle a continuacion con referencia a modelos de fabricacion, que a modo de ejemplo se ilustran en el dibujo. Se muestra en la:The invention is explained in greater detail below with reference to manufacturing models, which by way of example are illustrated in the drawing. It is shown in:

figura 1, una seccion transversal a traves de un dispositivo de ajuste electromagnetico segun el invento,Figure 1, a cross section through an electromagnetic adjustment device according to the invention,

figura 2, una representacion de las lmeas de campo cuando la bobina se energiza para producir una fuerza de ajusteFigure 2, a representation of the field lines when the coil is energized to produce an adjustment force

en una primera direccion,in a first direction,

figura 3, una representacion de las lmeas de campo en el caso de una bobina no energizada y en una posicion mantenida magneticamente permanente segun la figura 2,Figure 3, a representation of the field lines in the case of a non-energized coil and in a position maintained magnetically permanent according to Figure 2,

figura 4, una representacion de las lmeas de campo en el caso de la bobina energizada en la direccion opuesta para generar una fuerza de ajuste en una segunda direccion,Figure 4, a representation of the field lines in the case of the coil energized in the opposite direction to generate an adjustment force in a second direction,

figura 5, seccion transversal a traves de un husillo de motor provisto de un dispositivo de ajuste segun el invento.Figure 5, cross section through a motor spindle provided with an adjustment device according to the invention.

El dispositivo de ajuste electromagnetico mostrado en la figura 1 comprende una carcasa en forma de copa 1 con una superficie cilmdrica que se extiende a lo largo del eje del taladro 2 que esta cerrado en un extremo por una base de la carcasa 3 y en el otro extremo por una tapa 4 sujetada en la carcasa 1. En la carcasa 1 se encuentra un inducido 5, que esta montado de forma movil en la direccion del eje, y que esta compuesto de una espiga de inducido 6 y de discos de inducido 7, 8 fijados a esta y distanciados mutuamente. La espiga de inducido 6 se extiende a traves de un taladro 2 en la tapa 4 y es guiada en el mismo. Los discos de inducido 7, 8 tienen superficies laterales paralelas y superficies laterales cilmdricas con las que estan montadas en casquillos 9 de deslizamiento, que estan dispuestos en el taladro 2 de la carcasa 1.The electromagnetic adjustment device shown in Figure 1 comprises a cup-shaped housing 1 with a cylindrical surface that extends along the axis of the bore 2 which is closed at one end by a base of the housing 3 and at the other end by a cover 4 held in the housing 1. In the housing 1 there is an armature 5, which is movably mounted in the direction of the shaft, and which is composed of an armature pin 6 and armature discs 7, 8 fixed to this and distanced each other. The armature pin 6 extends through a hole 2 in the cover 4 and is guided therein. The armature discs 7, 8 have parallel side surfaces and cylindrical side surfaces with which they are mounted on sliding bushes 9, which are arranged in the bore 2 of the housing 1.

En el espacio intermedio entre los discos de inducido 7, 8, estan dispuestos un cuerpo polar anular interior 10 y a una distancia radial de este, un cuerpo polar anular exterior 11. En el espacio de diseno anular entre los dos cuerpos polares 10, 11 se encuentra una bobina 12 que tiene al menos un bobinado y un iman permanente 13, 14 en ambos lados de la bobina 12 respectivamente. Los dos imanes permanentes 13, 14 estan dispuestos radialmente en la misma direccion y por lo tanto polarizados transversalmente a la direccion de movimiento de la bobina de inducido 5 y conforman dos sistemas de imanes con los cuerpos polares 10, 11 y los discos de inducido 7, 8. Los imanes permanentes 13, 14 estan dispuestos de forma anular alrededor del cuerpo polar 10 y pueden estar conformados como imanes anulares o bien como una disposicion de imanes individuales polarizados uniformemente. Los cuerpos polares 10, 11 y los imanes permanentes 13, 14 estan conectados de manera fija entre sf, y el cuerpo polar exteriorIn the intermediate space between the armature discs 7, 8, an inner annular polar body 10 and at a radial distance from it, an outer annular polar body 11 are arranged. In the annular design space between the two polar bodies 10, 11, Find a coil 12 that has at least one winding and a permanent magnet 13, 14 on both sides of the coil 12 respectively. The two permanent magnets 13, 14 are arranged radially in the same direction and therefore polarized transversely to the direction of movement of the armature coil 5 and form two magnet systems with the polar bodies 10, 11 and the armature discs 7 , 8. The permanent magnets 13, 14 are arranged annularly around the polar body 10 and can be shaped as annular magnets or as an arrangement of uniformly polarized individual magnets. The polar bodies 10, 11 and the permanent magnets 13, 14 are fixedly connected between sf, and the outer polar body

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11 esta fijado axialmente en la carcasa 1 por medio de los casquillos de deslizamiento 9, que se apoyan en la base del carcasa 3 y en la tapa 4.11 is axially fixed in the housing 1 by means of the sliding bushes 9, which rest on the base of the housing 3 and on the cover 4.

En lugar de la disposicion simetrica de los imanes permanentes 13, 14 con respecto a la bobina 12, estos tambien pueden estar dispuestos adyacentemente en un lado de la bobina 12, preferentemente del disco de inducido 7, o puede estar conformada por un unico iman permanente de espesor correspondiente, por ejemplo un iman anular.Instead of the symmetrical arrangement of the permanent magnets 13, 14 with respect to the coil 12, these may also be arranged adjacently on one side of the coil 12, preferably of the armature disk 7, or it may be formed by a single permanent magnet of corresponding thickness, for example an annular magnet.

Un entrehierro axialmente variable L1, L2 de un sistema de entrehierros esta situado entre cada disco de inducido 7, 8, los imanes permanentes adyacentes 13, 14 y el lado adyacente de los cuerpos polares 10, 11, estando cada entrehierro L1, L2 asociado a un sistema de imanes.An axially variable air gap L1, L2 of an air gap system is located between each armature disk 7, 8, the adjacent permanent magnets 13, 14 and the adjacent side of the polar bodies 10, 11, each air gap L1, L2 being associated with A magnet system.

Los dos cuerpos polares 10, 11 y los discos de inducido 7, 8 se componen de un conductor magnetico que conduce el flujo magnetico, en especial de un material magnetico blando. La espiga de inducido 6 tambien puede estar fabricada de un material conductor de flujo magnetico, pero preferentemente esta fabricada de material no magnetico, para contrarrestar una dispersion del flujo. La carcasa 1, la tapa 4 y los casquillos de deslizamiento 9 estan fabricados por lo tanto de material no magnetico.The two polar bodies 10, 11 and the armature discs 7, 8 are composed of a magnetic conductor that conducts the magnetic flux, especially a soft magnetic material. The armature pin 6 can also be made of a magnetic flux conductive material, but preferably it is made of non-magnetic material, to counteract a flow dispersion. The housing 1, the cover 4 and the sliding bushes 9 are therefore made of non-magnetic material.

El disco de inducido 7 adyacente a la base de la carcasa 3 esta dispuesto en una camara 16 formada por la carcasa 1 y los casquillos de deslizamiento 9 que la rodean y esta sellado mediante un anillo de obturacion 17 frente a los casquillos de deslizamiento 9. Como resultado, el aire que se encuentra entre la base de la carcasa 3 y el disco de inducido 7 se sella cuando el disco de inducido 7 se mueve en la direccion de la base de la carcasa 3. De este modo se amortigua eficazmente la consecucion de la posicion final que limita el movimiento de inducido 5 en la direccion de la base de la carcasa 3.The armature disc 7 adjacent to the base of the housing 3 is arranged in a chamber 16 formed by the housing 1 and the sliding bushes 9 that surround it and is sealed by a sealing ring 17 in front of the sliding bushes 9. As a result, the air between the base of the housing 3 and the armature disc 7 is sealed when the armature disc 7 moves in the direction of the base of the casing 3. This effectively dampens the attainment. of the final position that limits the movement of armature 5 in the direction of the base of the housing 3.

En el caso del dispositivo de ajuste electromagnetico descrito, el inducido 5 se puede mantener con una elevada fuerza, comparativamente, en sus dos posiciones extremas por medio de la fuerza magnetica de los imanes permanentes 13, 14. La posicion central de inducido 5, con igualmente grandes entrehierros L1, L2 es inestable. Con el fin de mover el inducido 5 hacia una u otra posicion final, la bobina 12 se excita brevemente con una corriente, determinando la direccion de la corriente la direccion del movimiento del inducido.In the case of the electromagnetic adjustment device described, the armature 5 can be maintained with a high force, comparatively, in its two extreme positions by means of the magnetic force of the permanent magnets 13, 14. The central armature position 5, with Equally large air gaps L1, L2 is unstable. In order to move the armature 5 to one or another final position, the coil 12 is briefly excited with a current, the direction of the current determining the direction of the armature's movement.

Las figuras 2 a 4 muestran las lmeas de campo del flujo magnetico en diferentes estados de funcionamiento del dispositivo de ajuste. Se muestra en este caso respectivamente la mitad de la seccion axial de las piezas conductoras del flujo magnetico.Figures 2 to 4 show the field lines of the magnetic flux in different operating states of the adjustment device. In this case, half of the axial section of the conductive parts of the magnetic flux is shown respectively.

En el caso del ejemplo mostrado en la figura. 2, la bobina 12 se excita con una corriente de una determinada direccion, que genera un campo de la bobina similar al campo del iman permanente 14. Ambos campos se complementan entre sf y producen un fuerte flujo electromagnetico, el cual se desvfa a traves del disco de inducido 7 por medio del iman permanente 13. El campo del iman permanente 13 se debilita en este caso, pero aun genera fuerza. Una fuerza de gran magnitud actua sobre el inducido 5 en la direccion de la flecha F, por medio de la cual el inducido se mueve hacia la posicion final derecha.In the case of the example shown in the figure. 2, the coil 12 is excited with a current of a certain direction, which generates a coil field similar to the field of the permanent magnet 14. Both fields complement each other and produce a strong electromagnetic flux, which deflects through the armature disc 7 by means of permanent magnet 13. The field of permanent magnet 13 weakens in this case, but still generates force. A force of great magnitude acts on the armature 5 in the direction of the arrow F, by means of which the armature moves towards the right end position.

La figura 3 muestra la posicion final derecha de inducido 5 despues de la excitacion de la bobina 12. El iman permanente 13, que ya no se debilita por el campo de bobinas, genera un campo fuerte que registra el disco de inducido 7 y sostiene el inducido 5 en la posicion final con una fuerza F. El campo del iman permanente 13 se refuerza adicionalmente de una parte del campo del iman permanente 14. El flujo del iman permanente 14 que es guiado a traves del disco de inducido 8 se debilita en gran medida en este caso por el gran entrehierro L2 y por lo tanto es poco eficaz.Figure 3 shows the right end position of armature 5 after coil 12 excitation. Permanent magnet 13, which is no longer weakened by the coil field, generates a strong field that registers armature disc 7 and holds the induced 5 in the final position with a force F. The field of the permanent magnet 13 is further reinforced by a part of the field of the permanent magnet 14. The flow of the permanent magnet 14 which is guided through the armature disk 8 is greatly weakened. measured in this case by the large air gap L2 and is therefore inefficient.

La figura 4 muestra el curso del flujo magnetico cuando la bobina 12 se excita con una corriente de la direccion opuesta con el fin de mover el inducido 5 en la direccion opuesta. Entonces, el campo de la bobina refuerza el campo del iman permanente 13 y debilita el campo del iman permanente 14 y el iman permanente 14 dirige el flujo comun de la bobina 12 y del iman permanente 13 hacia el disco de inducido 8, de tal modo que el inducido 5 se mueve a la posicion final izquierda. En este movimiento, la amortiguacion producida por la camara 16 es particularmente eficaz.Figure 4 shows the course of the magnetic flux when the coil 12 is excited with a current of the opposite direction in order to move the armature 5 in the opposite direction. Then, the field of the coil reinforces the field of the permanent magnet 13 and weakens the field of the permanent magnet 14 and the permanent magnet 14 directs the common flow of the coil 12 and the permanent magnet 13 towards the armature disk 8, thereby that the armature 5 moves to the left end position. In this movement, the damping produced by the chamber 16 is particularly effective.

El dispositivo de ajuste electromagnetico descrito es particularmente adecuado para el accionamiento del dispositivo de sujecion de herramienta de un husillo de motor. La figura 5 muestra una aplicacion de este tipo en la que se combinan un dispositivo de ajuste electromagnetico 20 con un husillo de motor 21. El husillo de motor 21 consta de una carcasa de husillo de varias partes 22, de un devanado de estator 23, y de un husillo 25 soportado por medio de cojinetes rodantes 24 con un rotor 26. El husillo 25 esta provisto de un taladro longitudinal continuo 27 que en el extremo inferior en el dibujo, desemboca en un taladro conico 28 para recibir un cono de la herramienta 29. El cono de la herramienta 29 puede estar colocado directamente en una herramienta de mecanizado o, como se muestra en el dibujo, en un soporte de herramienta 30. En el taladro longitudinal 27 esta montado axialmente desplazable unThe electromagnetic adjustment device described is particularly suitable for driving the tool holding device of a motor spindle. Figure 5 shows an application of this type in which an electromagnetic adjustment device 20 is combined with a motor spindle 21. The motor spindle 21 consists of a multi-part spindle housing 22, of a stator winding 23, and of a spindle 25 supported by means of rolling bearings 24 with a rotor 26. The spindle 25 is provided with a continuous longitudinal bore 27 which, at the lower end of the drawing, empties into a conical bore 28 to receive a cone of the tool 29. The tool cone 29 may be placed directly on a machining tool or, as shown in the drawing, on a tool holder 30. In the longitudinal bore 27 an axially movable mounting is mounted.

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dispositivo de sujecion de accion de accion rapida 31 y un empujador 32 unido de forma fija a este. El dispositivo de sujecion de accion rapida 31 coopera con un perno de sujecion 33 que se sujeta al cono de herramienta 29. En la posicion de sujecion mostrada en el dibujo, el perno de sujecion 33 es abrazado en arrastre de forma por el dispositivo de sujecion de accion rapida 31 y se introduce en el husillo 25 por medio de la fuerza de arandelas elasticas pretensadas 34, mediante lo cual el cono de la herramienta 29 se sujeta en el taladro conico 28. Las arandelas elasticas 34 estan dispuestas en el empujador 32 y estan soportadas en direccion axial en la cabeza 35 del empujador 32 por un lado y en un anillo de tope 36 por otro lado, el cual se apoya contra un hombro en el taladro longitudinal 27.quick-acting action holding device 31 and a pusher 32 fixedly attached thereto. The quick-acting fastening device 31 cooperates with a fastening bolt 33 that is fastened to the tool cone 29. In the fastening position shown in the drawing, the fastening bolt 33 is clamped in shape by the fastening device of fast action 31 and is introduced in the spindle 25 by means of the force of prestressed elastic washers 34, whereby the tool cone 29 is held in the conical bore 28. The elastic washers 34 are arranged in the pusher 32 and they are supported in axial direction on the head 35 of the pusher 32 on the one hand and on a stop ring 36 on the other hand, which rests against a shoulder in the longitudinal bore 27.

El dispositivo de ajuste 20 se corresponde esencialmente con el dispositivo de ajuste que se muestra en la figura. 1 y por lo tanto se designa con los mismos sfmbolos de referencia. El dispositivo de ajuste 20 puede ser fijado al extremo de la carcasa del husillo 22 alejada del portaherramientas 30 con la ayuda de la tapa 4. El extremo de la espiga de inducido 6 que sobresale de la tapa 4 se engancha en el taladro longitudinal 27 del husillo 25 y, en la posicion retrafda del inducido 5, en la carcasa 1, este se encuentra con su superficie frontal opuesto a la cabeza 35 del empujador 32 con una distancia corta. Radialmente tambien existe una holgura entre el extremo de la espiga de inducido 6 y la pared del taladro longitudinal 27, de modo que la espiga de inducido 6 no es tocada por el husillo 25 cuando gira durante las operaciones de mecanizado y por el cabezal 35 que gira con este. En esta posicion descrita del dispositivo de ajuste 20, el portaherramientas 30 esta sujetado por el dispositivo de ajuste 31 con la ayuda de la fuerza de las arandelas elasticas 34. El inducido 5 se mantiene en la posicion retrafda sin la excitacion de la bobina 12 por medio del sistema magnetico de imanes permanentes 14 y por el disco de inducido 8.The adjustment device 20 essentially corresponds to the adjustment device shown in the figure. 1 and therefore designated with the same reference symbols. The adjusting device 20 can be fixed to the end of the spindle housing 22 away from the tool holder 30 with the aid of the cover 4. The end of the armature pin 6 protruding from the cover 4 is engaged in the longitudinal bore 27 of the spindle 25 and, in the retracted position of the armature 5, in the housing 1, it meets its front surface opposite to the head 35 of the pusher 32 with a short distance. Radially there is also a gap between the end of the armature pin 6 and the wall of the longitudinal bore 27, so that the armature pin 6 is not touched by the spindle 25 when it rotates during machining operations and by the head 35 which tour with this. In this described position of the adjusting device 20, the tool holder 30 is held by the adjusting device 31 with the help of the force of the elastic washers 34. The armature 5 is held in the retracted position without the excitation of the coil 12 by medium of the permanent magnet magnet system 14 and the armature disc 8.

Si el portaherramientas 30 con una herramienta fijada en este debe ser reemplazado, despues de la parada del husillo 25 se energiza la bobina 12 con una corriente mediante la cual, como se muestra en la figura 2, la espiga de inducido 6 se mueve hacia la posicion extrafda de la carcasa 1. En este caso, la espiga de inducido 6 contacta con la cabeza 35 del empujador 32 y mediante el dispositivo de sujecion de accion rapida 31 presiona el empujador 32 contra la fuerza de las arandelas elasticas 34 tan abajo que el perno se sujecion 33 es liberado del dispositivo de sujecion de accion rapida 31 y el cono de la herramienta 29 se afloja. De este modo, el portaherramientas 30 y la herramienta fijada en este pueden retirarse manualmente o automaticamente.If the tool holder 30 with a tool fixed on it must be replaced, after the spindle 25 stops the coil 12 is energized with a current by which, as shown in Figure 2, the armature pin 6 moves towards the out of position of the housing 1. In this case, the armature pin 6 contacts the head 35 of the pusher 32 and by means of the quick-acting clamping device 31 presses the pusher 32 against the force of the elastic washers 34 so low that the clamping bolt 33 is released from the quick-acting clamping device 31 and the tool cone 29 is loosened. In this way, the tool holder 30 and the tool fixed therein can be removed manually or automatically.

Despues de soltar el dispositivo de sujecion de accion rapida 31, la bobina es desenergizada 12 y se mantiene la posicion de liberacion del dispositivo de sujecion de accion rapida 31 sin excitacion de la bobina, unicamente por los imanes permanentes 13, 14 como se muestra en la figura 2, contra la fuerza de las arandelas elasticas 34.After releasing the quick-acting clamping device 31, the coil is de-energized 12 and the release position of the fast-acting clamping device 31 is maintained without excitation of the coil, only by permanent magnets 13, 14 as shown in Figure 2, against the force of the elastic washers 34.

Despues de la insercion de la nueva herramienta en el taladro conico 28 del husillo 25, la bobina 12 se energiza a la inversa para sujetar una nueva herramienta como se muestra en la figura 3, y el inducido 5 se mueve hacia atras en la carcasa 1. Con la ayuda de las arandelas elasticas 34, el perno de sujecion 33 de la nueva herramienta es cogido por el dispositivo de sujecion 31 y se sujeta en el taladro conico 28 del husillo 25.After insertion of the new tool into the conical bore 28 of the spindle 25, the coil 12 is energized in reverse to hold a new tool as shown in Figure 3, and the armature 5 moves backwards in the housing 1 With the aid of elastic washers 34, the fastening bolt 33 of the new tool is picked up by the fastening device 31 and is held in the conical bore 28 of the spindle 25.

Claims (9)

55 1010 15fifteen 20twenty 2525 3030 3535 4040 45Four. Five REIVINDICACIONES 1. Dispositivo de ajuste electromagnetico que presenta una carcasa (1), un inducido (5) desplazable longitudinalmente a un eje dentro de la carcasa (1) entre dos posiciones finales, con dos discos de inducido (7, 8) relativamente separados mutuamente y conectados a una espiga de inducido (6), con dos sistemas magneticos, cada uno de los cuales comprende una disposicion anular de uno o mas imanes permanentes (13, 14) que estan polarizados radialmente al eje y estan dispuestos entre los discos de inducido (7, 8) fijamente y de forma segura a la carcasa respectivamente, conformando con estos un sistema de entrehierros que presenta entrehierros (L1, L2) axialmente variables y con una bobina anular (12) asociada con el sistema magnetico respectivo y que puede conectarse a una fuente de corriente, estando cada sistema magnetico y el sistema de entrehierros configurados de tal manera que el inducido (5) se puede sostener en cualquiera de las dos posiciones extremas sin excitacion de la bobina (12) y siendo desplazable por excitacion de la bobina (12) desde una de sus posiciones finales respectivas hacia la posicion extrema opuesta, estando uno de los dos sistemas magneticos dispuesto a cada lado de la bobina (12).1. Electromagnetic adjustment device having a housing (1), an armature (5) movable longitudinally to an axis within the housing (1) between two final positions, with two armature discs (7, 8) relatively mutually separated and connected to an armature pin (6), with two magnetic systems, each of which comprises an annular arrangement of one or more permanent magnets (13, 14) that are radially polarized to the axis and are arranged between the armature discs ( 7, 8) fixedly and securely to the housing respectively, forming with them an air gap system that has axially variable air gaps (L1, L2) and with an annular coil (12) associated with the respective magnetic system and that can be connected to a current source, each magnetic system and the air gap system being configured in such a way that the armature (5) can be held in either of the two extreme positions without excitation of the coil (12) and being movable by excitation of the coil (12) from one of its respective end positions to the opposite extreme position, one of the two magnetic systems being arranged on each side of the coil (12). 2. Dispositivo de ajuste de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque el inducido (5), el sistema magnetico y la bobina (12) estan configurados para ser simetricos alrededor del eje.2. Adjustment device according to claim 1, characterized in that the armature (5), the magnetic system and the coil (12) are configured to be symmetrical about the axis. 3. Dispositivo de ajuste de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el sistema magnetico o los sistemas magneticos incluyen piezas polares radialmente interiores y radialmente exteriores (10, 11) de un material que conduce el flujo magnetico.3. Adjustment device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the magnetic system or the magnetic systems include radially inner and radially outer polar parts (10, 11) of a material that conducts the magnetic flux. 4. Dispositivo de ajuste de acuerdo con la reivindicacion 3, caracterizado porque un cuerpo polar interior radialmente (10) en forma de anillo cerrado se extiende dentro de los imanes permanentes (13, 14) y de la bobina (12).4. Adjusting device according to claim 3, characterized in that a radially inner ring body (10) in the form of a closed ring extends within the permanent magnets (13, 14) and the coil (12). 5. Dispositivo de ajuste de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque un cuerpo polar exterior radialmente (11) rodea los imanes permanentes (13, 14) y la bobina (12) en una configuracion anular.5. Adjustment device according to one of claims 3 or 4, characterized in that a radially outer polar body (11) surrounds the permanent magnets (13, 14) and the coil (12) in an annular configuration. 6. Dispositivo de ajuste de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque vana el espesor axial de los discos de inducido (7, 8).6. Adjustment device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the axial thickness of the armature discs (7, 8) varies. 7. Dispositivo de ajuste de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque un disco de inducido (7) es cilmdrico y esta dispuesto en una camara cilmdrica (16) de la carcasa que tiene un lado cerrado, y porque el disco de inducido (7) tiene su circunferencia sellada con respecto a la pared de inducido (16) por medio de una junta (17).7. Adjustment device according to one of the preceding claims, characterized in that an armature disk (7) is cylindrical and is arranged in a cylindrical chamber (16) of the housing having a closed side, and because the armature disk (7) has its circumference sealed with respect to the armature wall (16) by means of a gasket (17). 8. Dispositivo de ajuste de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la carcasa (1) esta realizada en un material no magnetico.8. Adjustment device according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (1) is made of a non-magnetic material. 9. Uso de un dispositivo de ajuste (20) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes sobre un husillo de motor (21) que aloja en una carcasa de husillo (22) un motor electrico y un husillo (25) que esta accionado en rotacion por dicho motor y presenta un dispositivo de montaje para recibir una herramienta para mecanizar una pieza de trabajo, estando dicho husillo (25) configurado como un eje hueco que incluye en su taladro longitudinal (27) un dispositivo de sujecion de accion rapida (31) sujeto en una posicion de cierre por la fuerza del muelle para sujetar una herramienta o un portaherramientas (30), estando la carcasa (1) del dispositivo de ajuste (20) asegurada directa o indirectamente a la carcasa del husillo (22), y en el que el inducido (5) es capaz de asociarse operativamente con un empujador (32) deslizable axialmente en un taladro longitudinal (27) del husillo (25) en el sentido de transferir una fuerza y un movimiento y de mover el dispositivo de sujecion de accion rapida (31) en una posicion de liberacion mediante la superacion la fuerza del muelle.9. Use of an adjustment device (20) according to one of the preceding claims on a motor spindle (21) housing an electric motor and a spindle (25) in a spindle housing (22) which is actuated in rotation by said motor and presents a mounting device to receive a tool for machining a workpiece, said spindle (25) being configured as a hollow shaft that includes in its longitudinal bore (27) a quick-acting clamping device (31 ) held in a closed position by the force of the spring to hold a tool or a tool holder (30), the housing (1) of the adjustment device (20) being directly or indirectly secured to the spindle housing (22), and wherein the armature (5) is capable of being operatively associated with a thrust (32) axially slidable in a longitudinal bore (27) of the spindle (25) in the sense of transferring a force and a movement and moving the clamping device of action fast (31) in a release position by exceeding the force of the spring.