DE2757418A1 - Elektromagnetisches spannzeug - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Spannzeug zum Einspannen von Werkstücken für deren Bearbeiten, zum Beispiel zum Schleifen, Fräsen, Drehen oder dergleichen.

Es sind elektromagnetische Spannzeuge bekannt, die eine Polplatte mit verschiedener Ausgestaltung der magnetischen Pole und eine Wanne aus magnetischem Material aufweisen, in welcher eine oder mehr Erregerspulen mit vielen Windungen angeordnet sind, die aus einer Gleichspannungsquelle gespeist werden.

Die Nachteile dieser elektromagnetischen Spannzeuge ergeben sich aufgrund des großen magnetischen Widerstandes in den Luftspalten der eigentlichen Polplatte und der Wanne des elektromagnetischen Spannzeugs, was die Haltekräfte verringert und die mechanische Stabilität der Polplatte verschlechtert. Nachteilig ist ferner das Rücksaugen von Luft in den Spulenraum beim Abkühlen des elektromagnetischen Spannzeugs, wodurch die Isolationseigenschaften der Spule durch Feuchtigkeit verschlechtert werden oder ganz verloren gehen. Außerdem sind die magnetischen Eigenschaften des Materials der Wanne gegenüber der Polplatte schlechter. Schließlich können kleine und dünne Werkstücke nur beschränkt aufgespannt werden.

Weitere derzeit bekannte Anordnungen zum Spannen von Werkstücken sind Adhäsionsspannzeuge ohne Spannplatte. Im Hauptkörper ist eine Spule mit vielen Wicklungen vorgesehen, die durch synthetisches Harz geschützt ist und die an der ganzen Spannfläche einen offenen magnetischen Kreis erzeugt. Diese Anordnung hat eine schlechtere mechanische und elektrische Stabilität und eignet sich nicht für das Spannen von Werkstücken, die hohen Bearbeitungskräften

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unterliegen, vor allem nicht bei Anwendung von Kühlflüssigkeiten.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die erwähnten Nachteile der bekannten Spannzeuge zu beseitigen. Diese Aufgabe wird durch ein elektromagnetisches
Spannzeug aus einem einzigen kompakten oder geschichteten
Körper aus ferromagnetischem Material gelöst, dessen Oberteil die eine Vielzahl von Polen aufweisende Spannplatte
von aus mit einer Stromquelle verbundenen Stromleitern
bildet, die in Nuten gelagert sind, die durch nicht magnetisches Material verschlossen sind.

Vorteilhafterweise sind die Nuten geradlinig, parallel und gleichförmig entlang der Spannfläche vorgesehen. Die Stromleiter sind in den Nuten durch einen eingepreßten, nicht
magnetischen Keil befestigt und hermetisch verschlossen. Die Stromquelle ist mit einer Anordnung zum Regeln des Stromes versehen. Die Stromquelle kann ein Gleichrichter sein, der an die Austrittwicklung eines Transformators angeschlossen ist, wobei wenigstens an einer Transformatorwicklung umschaltbare Abzweigungen vorgesehen sind. Die Stromquelle
kann auch ein gesteuerter Stromgleichrichter sein.

Das erfindungsgemäße Spannzeug sichert eine vollkommen
gleichförmige Verteilung der Dichte der magnetischen Kraft auf der ganzen Spannfläche. Die Dichten der Adhäsionskraft sind vergleichbar mit oder höher als bei den besten bekannten elektromagnetischen Spitzenspannzeugen. An einem Modell wurden Kraftdichten bei zu 1oo % besetzter Spannzeugfläche

von 6,3 kp/cm bei einer einem Luftspalt 1 = 2o um entsprechenden Oberflächenrauhigkeit gemessen.

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Die Einfachheit, die Festigkeit und der gedrungene Aufbau des Spannzeugs sowie die niedrige elektrische Arbeitsspannung sichern einen störungsfreien zuverlässigen Betrieb.

Am Boden der Nut sind ein oder mehrere Stromleiter großen Querschnittes angeordnet. Die Nut ist auf der Oberseite hermetisch durch einen nicht magnetischen eingepreßten Metallkeil ausreichender Höhe verschlossen. Dadurch kann die Platte umgeschliffen werden. Die Platte hat außerdem eine ausreichende mechanische Widerstandsfähigkeit. Schließlich besteht ein vollkommener Wärmekontakt der Stromleiter mit dem Körper des Spannzeuges, so daß die Stromdichte bis auf 1o A/mm gesteigert werden kann.

Wegen des geringen Spannungsgefälles der Gleichspannung am Stromleiter in der Größenordnung von einigen Zehntelvolt bis einigen Volts entfällt praktisch eine Isolation der Spule.

Die Herstellung der Spule aus mäanderförmig gelegten profilierten isolierten Leiterbändern ist einfach und ermöglicht ein vorteilhaftes Ersetzen des Kupfers durch Aluminium.

Der Bedarf von Kupfer oder Aluminium ist gegenüber bekannten Anordnungen um das Fünffache verringert.

Durch Ausklammern der Stahlgußwanne aus dem magnetischen Kreis wird wegen der vorteilhafteren Magnetisationskennlinie des Weichstahls gegenüber dem Gußstahl ein höherer energetischer Wirkungsgrad erzielt.

Der Körper des erfindungsgemäßen elektromagnetischen Spannzeugs kann aus einem magnetischen Material höherer Güte als Stahl ausgeführt werden, d. h. aus einem Material mit hohen Werten von Br und niedrigen Werten von H. , was ein

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Erniedrigen des Erregerstromes unter Beibehaltung der Haltekraft ermöglicht. Dadurch v/ird der Verbrauch elektrischer Energie wesentlich verringert.

Ferner kann das Spannzeug mit geringer Höhe gebaut werden. Es ist eine Reduzierung bisher von 1o bis 12 cm auf 3 bis 4 cm möglich, v/odurch sich eine Verringerung des Gewichtes des Spannzeugs bis zum 6o % einstellt.

Die Größe der Polentfernungen ist unterschiedlich. Die Herstellung der betreffenden Nuten ist einfach.

Die große Variabilität des Aufbaus der eine Vielzahl von Polen aufweisenden Spannfläche, d. h. der Dichte der Pole, zusammen mit der regelbaren Stromquelle ermöglicht ein Schleifen sehr dünner und kleiner Werkstücke sowie ein grobes Bearbeiten von Werkstücken, die dann mit einer großen Adhäsionskraft gehalten werden müssen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Arbeitsaufwand bei der Herstellung gegenüber herkömmlichen Polplatten und Spulen sov/ie der Materialaufwand für die Stromleiter, den magnetischen Kreis und die elektrische Isolation der Spulen erheblich reduziert v/erden können, so daß sich die Erzeugungs- und Materialkosten um das 5- bis 1o-fache verringern lassen.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine eine Vielzahl von Polen aufv/eisende Spannfläche,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A von Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie B-B von Fig. 1.

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Das elektromagnetische Spannzeug besteht aus einem kompakten oder geschichteten Körper 1 (Fig. 1) aus ferromagnetischem Material, z. B. aus Weichstahl, an dessen Oberteil eine eine Vielzahl von Polen aufweisende Spannplatte, im folgenden als Multipol-Spannplatte bezeichnet,vorgesehen ist, die durch gleichmäßiges Verteilen einer kleinen Anzahl von Stromleitern

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2 größeren Querschnittes, etwa 5 mm , gebildet wird, die aus einer regelbaren Gleichstromquelle mit einem Strom in der Größenordnung von Io A und mehr gespeist werden. Die Stromleiter 2 sind in η Nuten 3 mit einem geeigneten Polabstand t angeordnet. Die Nuten 3 sind so beschaffen, daß an der Multipol-Spannplatte η + 1 magnetische Pole entstehen. Ein oder mehrere Stromleiter in Form von isolierten Cu- oder Al-Bändern sind am Boden der Nuten vorgesehen, die oben durch Einpressen eines geeigneten, nicht magnetischen Keils 4, z. B. aus Messing oder Aluminium, über eine Höhe von etwa 1o mm hermetisch verschlossen sind. Dadurch wird eine ausreichende mechanische Festigkeit der Spannplatte und gleichzeitig ein vollkommener Kontakt der Stromleiter 2 mit dem Körper 1 des Spannzeugs erreicht, so daß die Stromdichte in den Stromleitern 2 sehr hoch sein kann, z. B. bei Cu-Bändern 1o A/mm , ohne daß eine Gefahr einer Zerstörung der Isolation der Stromleiter 2 durch überhitzung besteht.

Der Raum an den Spulenstirnseiten 5 ist vergossen. Die Stromzuführungen der Stromleiter 2 sind aus dem Körper 1 herausgeführt.

Die Stromleiter 2 sind in den Nuten in der Fläche des Körpers 1 so eingebettet, daß sie einen geschlossenen Stromkreis bilden. In dem in Fig. 1 gezeigten einfachsten Fall bilden die Stromleiter 2 einen Mäander. Falls eine größere Einspannkraft erforderlich ist, bilden die Stromleiter 2 um die einzelnen Pole Spulen mit mehreren Windungen.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   Elektromagnetisches Spannzeug, gekennzeichnet durch einen kompakten oder geschichteten Körper (1) aus ferromagnetischem Material, dessen Oberteil eine eine Vielzahl von Polen aufweisende Spannfläche ist, die von an eine Stromquelle angeschlossenen Stromleitern (2) gebildet wird, die in Nuten (3) gelagert sind.
2. 2. Elektromagnetisches Spannzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Nuten (3) geradlinig und parallel zueinander verlaufend und gleichförmig über der Spannfläche vorgesehen sind.
3. 3. Elektromagnetisches Spannzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Stromleiter (2) in den Nuten (3) durch einen eingepreßten, nicht magnetischen Keil (4) befestigt und hermetisch verschlossen 13
4. 4. Elektromagnetisches Spannzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Stromquelle mit einer Einrichtung zum Regeln des abgegebenen Stroms versehen ist.
5. 5. Elektromagnetisches Spannzeug nach einem der Ansprüche

   1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Stromquelle ein gesteuerter Stromgleichrichter ist.
6. 6. Elektromagnetisches Spannzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle ein Gleichrichter ist, der an die Austrittwicklung eines Transformators angeschlossen ist, wobei wenigstens eine der Transformatorwicklungen umschaltbare Abzweigungen besitzt.

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