Magnetische Aufspannvorrichtung Es sind verschiedene magnetische Aufspannvor richtungen bekanntgeworden, bei welchen anstelle von Elektromagneten Dauermagnete verwendet wer den. Diese Dauermagnete sind so zwischen einer Bo denplatte und einer Polplatte angeordnet, dass durch deren Verstellen der Haftfluss der Polplatte ein- bzw. ausgeschaltet wird.
Diese bekannten Aufspannvorrichtungen weisen allerdings den übelstand auf, dass das Magnetsystem auf der Polplatte mit relativ hohem Druck anliegt, wodurch zum Ein- bzw. Ausschalten oft recht erheb liche Kräfte erforderlich sind. Überdies bedingt diese Konstruktionsart ein gewisses Spiel zwischen Ma gnetsystem, Polplatte und Grundplatte, um ein Ver stellen des Magnetsystems zu ermöglichen. Dadurch kann die Polplatte bei Belastung eine gewisse Durch biegung erfahren, welche die Bearbeitungspräzision der aufgespannten Werkteile begrenzt. Magnetische Aufspannvorrichtungen wurden schon für andere Zwecke als zum Aufspannen von Werkteilen ver wendet, beispielsweise wurde schon vorgeschlagen, biegsame Druckbildträger, welche wenigstens teil weise magnetisierbar sind, durch Magnetzylinder am Druckwerk der Druckmaschine anzubringen.
Allerdings wurden alle für diesen Zweck be kanntgewordenen Magnetzylinder elektrisch erregt. Solchen Magnetzylindern haftet der schwerwiegende Nachteil an, dass sie bei Stromunterbrechung zu schweren Unfällen führen können, da infolge der hohen Geschwindigkeit des Druckbildträgers derselbe beim Ausfallen der magnetischen Haftkraft mit grosser Wucht vom Zylinder abgeschleudert wird.
Permanentmagnetische Aufspannvorrichtungen und Magnetzylinder mit Oberflächen bis zu einigen Quadratmetern lassen sich aber auf bekannte Art nicht mehr herstellen, da die zum Bewegen der Ma gnetsysteme erforderlichen Kräfte so bedeutend wer- den, dass sie mit den üblichen Mitteln nicht mehr aufgebracht werden können. Zudem ist die Kon struktion einer Vorrichtung mit so grosser Ober fläche, sollen sämtliche an sie zu stellende Bedingun gen erfüllt sein, nur mit einem ausserordentlichen. Aufwand möglich.
Die vorliegende Erfindung soll diese Mängel be seitigen und betrifft eine magnetische Aufspann vorrichtung, bei der eine Aussenfläche durch eine Polplatte gebildet ist, die mindestens einen nuten ähnlichen Längskanal aufweist, in welchem ein als Flachstab ausgebildeter, um die Mittelachse des Längskanals drehbarer Erregermagnet angeordnet ist, der zumindest an einem Ende mit einem Drehmecha nismus verbunden ist.
Kennzeichnend hierbei ist, dass jeder als kreis runde Bohrung ausgebildete Längskanal der Pol platte das Drehlager für eine aus mindestens einem permanentmagnetischen Flachstab und mindestens einem im Querschnitt kreisrunden, nicht magnetisier- baren Lagerungs- und Halterungsteil zusammen gesetzte Erregermagneteinheit bildet, wobei der La gerungsteil an der Bohrungswandung anliegt und den permanentmagnetischen Flachstab mit allseiti gem Zwischenraum zur Bohrungswandung in einer zu einer Axialebene der Bohrung symmetrischen; Lage abstützt.
Es folgt die Beschreibung von Ausführungsbei spielen der Erfindung an Hand der Zeichnung.
Fig. 1 zeigt eine Aufspannvorrichtung im Schau bild. Die Fig. 2 und 3 erläutern den Flussverlauf bei eingeschalteter bzw. abgeschalteter Polplatte. Fig. 4 zeigt einen Führungszylinder mit Durchbrechungen zur Aufnahme der Permanentmagnete. Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie B -B in Fig. 4. Die Fig. n und 7 zeigen Zentrierteile für die Permanentmagnete. Fig. 8 zeigt in perspektivischer Darstellung das Zu- sammenkuppeln mehrerer Magnete durch Führungs- bzw. Kupplungsteile.
Fig. 9 stellt eine andere Zen trieranordnung an einem Permanentmagneten dar. Fig. 10 ist ein Längsschnitt durch ein Kupplungs stück nach Fig. B. Fig. 11 ist eine Frontansicht des Teils nach Fig. 10. Fig. 12 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch eine Verbindungsanordnung nach Fig. B. Fig. 13 zeigt eine Vorrichtung zum Verstel len der Magnete zwecks Ein- bzw. Ausschaltens des magnetischen Haftflusses in der Polplatte. Fig. 14 zeigt einen Teil des Schnittes nach der Linie<B><I>A -A</I></B> in Fig. 13. Fig. 15 stellt einen Magnetzylinder zum Aufspannen von magnetisierbaren und biegsamen Druckbildträgern dar. Fig. 16 zeigt eine Vorrichtung zum Verstellen der Magnete zwecks Ein- bzw. Aus schaltens des magnetischen Haftflusses der Polfläche eines Magnetzylinders. Fig. 17 zeigt schliesslich ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung zum Ein- bzw.
Ausschalten des magnetischen Haftflusses der Polplatte eines Magnetzylinders.
In einem ferromagnetischen Grundkörper 1 ge mäss Fig. 1, der vorteilhaft aus Weichstahl oder Weicheisen, gegebenenfalls mit einem Legierungs zusatz, wie z. B. Kobalt, besteht, sind parallel zur Längsachse nutenförmige Vertiefungen und parallel zur Breitenachse ebenfalls nutenförmige, aber weniger tiefe Rillen eingearbeitet. In diese Rillen sind ferromagnetische Teile 4 eingelegt. Diese Teile bestehen aus einem Flachstab mit seitlichen, kamm artig angeordneten Zähnen, die symmetrisch links und rechts vom Stab verteilt sind. Die Dicke dieser Teile entspricht der Tiefe der parallel zur Breiten achse verlaufenden Rillen des Grundkörpers 1, während ihre übrigen Dimensionen so bemessen sind, dass, mit Ausnahme der Auflagefläche, eine Be rührung dieser Teile mit dem Grundkörper vermie den ist.
Nach dem Einlegen der Teile 4 in die Rillen des Grundkörpers 1 werden die freien Zwischenräume der Rillen mit einem nichtmagnetischen Material, wie z. B. Weichlot, Kunstharz oder dergleichen, ausge füllt, wodurch diese Teile gleichzeitig fest mit dem Grundkörper verbunden werden.
In die so vorbereitete Aufspannplatte werden zur Aufnahme von Permanentmagneten parallel und symmetrisch zur Längsachse der Teile 4 Pol bohrungen 6 bis 6" eingearbeitet. Die Dicke der eingelegten Teile 4 und deren untere Fläche sind so gewählt, dass diese Teile 4 einen Teil der Bohrungs wandung bilden.
Fig. 1 zeigt den Grundkörper mit den eingelegten, Teilen 4 nach der Herstellung der Polbohrungen 6 bis 6". Während die erste Polbohrung noch leer ist, weisen die beiden andern Polbohrungen je eine Erregereinheit 7 bzw. 8 auf. Bei lotrechter Stellung des Magneten 7 ist in diesem Bereich der Polplatte ein Haftfluss wirksam, wogegen bei waagrechter Stellung des Magneten 8 der magnetische Fluss voll ständig innerhalb des Grundkörpers verläuft, so dass dieser Teil der Polplatte nicht erregt wird. Bei er- regter Polplatte werden die Haftpole der einen ma gnetischen Polarität durch den Grundkörper selbst und die Haftpole der entgegengesetzten Polarität durch die Teile 4 gebildet. Der Lagerungs- und Halterungsteil der Erregereinheit ist nicht darge stellt.
Der Verlauf des magnetischen Flusses ist in Fig. 2 bei erregter und in Fig. 3 bei nichterregter Polplatte noch gesondert wiedergegeben.
Bei grösserer Breite der Aufspannvorrichtung ist es vorteilhaft, mehrere kurze Teilmagnete pro Pol bohrung zu verwenden und durch Einfügen von Führungs- und Verbindungsteilen eine Durchbie gung der Magnete zu verhindern. Diese Durchbie gung kann bei längeren Magneten durch die An ziehungskräfte zwischen den Magnetpolen und der Bohrungswandung zustande kommen. Auch aus Fa brikationsgründen ist die Verwendung von mehre ren, zusammengekuppelten Magneten vorzuziehen.
Die die Magnete 8 aufnehmenden Bohrungen 6 sind im Querschnitt kreisrund und dienen unmittel bar als Lagerschalen für die Permanentmagnete, die zu diesem Zweck in geeigneten Führungs- bzw. Kupplungsgliedern gehaltert sind.
Ein Ausführungsbeispiel eines solchen Führungs zylinders ist in Fig. 4 dargestellt, während Fig. 5 einen Längsschnitt nach der Linie B -B der Fig. 4 zeigt. Der aus diamagnetischem Material bestehende Führungszylinder 57 weist symmetrisch zu seiner Zentralachse angeordnete, radiale und schlitzförmige Durchbrechungen 58, 59 und 60 auf. Der in der Zeichnung dargestellte Führungszylinder ist zur Auf nahme dreier Magnete bestimmt. Er kann aber auch für eine beliebige andere Anzahl von Magneten aus gebildet sein. Anfang und Ende dieses Führungs zylinders sind in der Zeichnung abgebrochen, ent sprechen im übrigen aber der Ausführung der Füh- rungs- und Kupplungsteile.
Der in die Durchbrechung 58 eingesetzte Magnet 20 weist eine Aussparung 21 auf, die zur Aufnahme eines Zentrierteils dient. Eine gleiche Aussparung befindet sich ebenfalls am nicht- sichtbaren Teil des Magneten. Der Führungszylinder 57 hat jeweils am Anfang und am Ende einer seiner Durchbrechungen 58, 59 und 60 senkrecht zu diesen orientierte, vor teilhaft rechteckige Löcher cc, <I>b,</I> c und<I>d,</I> die zur Aufnahme eines entsprechend geformten Zentrier stabes dienen. Durch diese Zentrierstäbe werden die Magnete in den Zylinderdurchbrechungen befestigt. Allerdings können diese Löcher auch rund sein.
In diesem Falle ist der Durchmesser des Zentrier bolzens gleich der Breite der Aussparungen 21 am Magneten.
Fig. 8 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Verbindung mehrerer Magnete miteinander. Die Flachmagnete 18, 19 und 20, deren Pole senkrecht zur Längsachse der Magnete orientiert und entspre chend abgerundet sind, weisen an ihren beiden Enden Aussparungen 21 auf, die zur Aufnahme von Zentrierteilen 22, 23 dienen. Ein solcher Zentrier teil ist in einer beispielsweisen Ausführungsform in Fig. 6 dargestellt. Der prismatische Kopf 23, welcher so dimensioniert ist, dass er spielfrei in die entspre chend ausgebildeten Aussparungen 21 des Magneten 20 passt, weist einen Bolzen 22 auf, welcher in einer Zentrierbohrung 23' (Fig. 10) der Kupplungsteile 24 bzw. 24' steckt und damit den Magneten konzen trisch in den Kupplungsteilen hält.
Dieser Kupp lungsteil, welcher in Fig. 10 im Längsschnitt und in Fig. 11 in Frontansicht dargestellt ist, besteht aus einer Walze, welche an ihren beiden Enden je einen radialen Schlitz 25 bzw. 25' aufweist, dessen Breite so bemessen ist, dass der flache Magnet spielfrei hineinpasst. Ihr Durchmesser ist etwas grösser als der Polkreisdurchmesser der Magnete, dagegen gleich dem Durchmesser der Polbohrung. Hierdurch ist eine direkte Berührung der Magnetpole mit Teilen der Polbohrung ausgeschlossen. Alle diese Führungs und Kupplungsteile sind aus diamagnetischem Ma terial angefertigt.
Anstelle des Zentrierteils nach Fig. 6 kann auch ein Zentrierzylinder 26, wie er in Fig. 7 dargestellt ist, verwendet werden. In diesem Falle sind an den Enden der Magnete entsprechende Bohrungen ange bracht, wie dies beispielsweise aus Fig. 9 hervor geht. Dieser Zentrierstift 26 passt wiederum in die Bohrung 23' des Kupplungsstückes 24 nach den Fig. 10 bzw. 11.
Bei schmalen Aufspannvorrichtungen, wo nur je ein Magnet pro Polbohrung verwendet wird, werden an den beiden Magnetenden Führungsteile nach den Fig. 4 und 5 angebracht, durch welche, ähnlich wie bei den Kupplungsteilen nach Fig. 8, die Ma gnete konzentrisch in den Polbohrungen geführt sind. Diese Führungsteile werden aber auch bei Zusam menkuppeln mehrerer Magnete jeweils an den beiden äussersten Magnetenden angebracht. Eine Magnet anordnung mit einem Kupplungsteil und einem Führungsteil ist in Fig. 12 im Längsschnitt darge stellt.
Die Magnete 18 und 19 sind durch den Kupplungsteil 24 auf die bereits erwähnte Art mit einander verbunden, während der Führungsteil 27 des Magneten 19, dessen Zentrieranordnung im übrigen derjenigen des Kupplungsteils 24 entspricht, einen zylinderförmigen Ansatz 28 aufweist, welcher in eine Bohrung einer Lagerplatte, welche die Pol bohrungen der Aufspannvorrichtung abdeckt, hinein passt. Der Führungsteil 27 weist noch eine Aus sparung 29 auf, welche zur Aufnahme eines Ver- stellwerkzeuges dient, mit welchem der Halte magnetfluss ein- bzw. ausgeschaltet wird.
Anstelle von Führungs- und Kupplungsteilen können zum konzentrischen Halten der einzelnen Magnete in den Polbohrungen auch durchgehende Führungszylinder mit entsprechenden Durchbre chungen zur Aufnahme der Magnete verwendet wer den.
Im allgemeinen ist es erwünscht, dass durch den Schaltmechanismus sämtliche Magnete gleich- zeitig verstellt werden. Eine solche Schaltanordnung ist in Fig. 13 teils schematisch und in Fig. 14 in einer Schnittansicht nach der Linie A-A der Fig. 13 dargestellt.
Auf der zapfenförmigen Verlängerung 28 des Führungsteils 27 (Fig. 14) ist ein aus diamagneti schem Material bestehendes Zahnrad 31 aufgezogen. Dieses Zahnrad steht mit zwei, ebenfalls aus dia magnetischem Material bestehenden Zahnstangen 33 und 34 in Eingriff. Mit diesen Zahnstangen sind noch die mit den Führungsteilen der übrigen Ma gnete verbundenen Zahnräder 30 und 32 in Eingriff. Durch das Verstellen des Magneten bzw. des mit ihm verbundenen Zahnrades 31 werden durch die Zahn stangen auch die übrigen Zahnräder und somit die entsprechenden Magnete ebenfalls mitverstellt.
Ein Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 13 ist in Fig. 14 dargestellt. Die erwähnten Zahnstangen bewegen sich in entsprechend ausgebildeten Füh rungsteilen aus diamagnetischem Material, die durch einen ebenfalls aus diamagnetischem Material be stehenden Abschlussteil 35 am Grundkörper an geschraubt sind. Beim Drehen des Zahnrades 31 be wegen sich die beiden Zahnstangen bis zum End- anschlag. Ihre Länge ist so bemessen, dass sich die Magnete um einen Winkel von etwa 90 verstellen lassen. Bei sehr breiten Aufspannvorrichtungen kann es vorteilhaft sein, auf beiden Seiten des Grundkörpers eine Verstellvorrichtung anzubrin gen.
In Fig. 15 ist ein Magnetzylinder zum Aufspan nen von magnetisierbaren und biegsamen Druckbild trägern dargestellt. Die Polteilung an der Magnet zylinderfläche ist die gleiche wie beim Ausführungs beispiel nach Fig. 1. In dem vollen Metallzylinder, der hier als Grundkörper dient, sind axiale und ra diale, nutenförmige Vertiefungen ausgespart, in welche, ähnlich wie bei der Aufspannvorrichtung nach Fig. 1, ferromagnetische Teile 36 bis 36"" mit kammartig angeordneten Zähnen eingelegt und mit dem Rotationsgrundkörper des Magnetzylinders durch ein diamagnetisches Material verbunden sind.
Wenn die eingelegten Teile flach sind, stehen sie auf der Zylinderoberfläche teilweise vor. Durch Drehen oder Schleifen können diese Teile bis auf den Zylinderdurchmesser abgetragen werden. Nach erfolgtem Einlegen der Teile 36 bis 36'111 werden, wieder symmetrisch und parallel zur Längsachse die ser Teile Polbohrungen im Rotationskörper einge arbeitet, in welche die Magnete in der beschriebenen Art eingesetzt werden.
Der Magnetzylinder ist auf einer Achse 37 auf gezogen. Zwei Flanschteile 38 und 39 schliessen den Magnetzylinder an seinen beiden Enden ab. In die sen Teilen, welche ebenfalls aus nichtmagnetischem Material, wie z. B. Messing, rostfreiem, nicht magnetischem Stahl oder einem andern geeigneten Material bestehen, sind Verstellvorrichtungen für die Magnete eingebaut.
Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Verstell- vorrichtung ist in Fig. 16 dargestellt. Bei dieser Vor richtung sind auf den Führungsteilen der Magnete, wie sie der Ausführungsform nach Fig. 12 entspre chen, Zahnräder fest aufgezogen. Diese Zahnräder 40 bis 40"""' sind mit einem festen Zahnkranz 42 in Eingriff. Konzentrisch zu der Zylinderachse 37 ist ein Zahnrad 43, welches ein Zahnkranzsegment 44 aufweist, angeordnet. Dieses Zahnrad ist ebenfalls mit den Magnetzahnrädern 40 bis 40"""' in Eingriff.
Beim Drehen eines Verstellrades 41, welches in das Zahnradsegment 44 eingreift, werden sämtliche Magnete des Zylinders .gleichzeitig verstellt. Durch eine Anschlagvorrichtung 45 wird der Verstellwinkel des Zahnrades 43 begrenzt. Dieser Winkel ist so bemessen, dass eine Verstellung der Magnete um etwa 90 ermöglicht wird.
Dünne und biegsame Druckbildträger, die z. B. für Kupfertiefdruck aus einer kupferplattierten Stahl folie bestehen, lassen sich durch das gleichzeitige Aus- bzw. Einschalten des gesamten magnetischen Haftflusses nur selten vollkommen plan auf den Magnetzylinder aufspannen. Dies rührt daher, dass die Folie beim Aufspannen auf den Magnetzylinder sofort magnetisch an allen Berührungsteilen haftet, wodurch kleine Unebenheiten infolge eines Luft einschlusses zwischen Zylinder und Folie, oder die infolge kleiner Spannungsdeformationen der Folie selbst entstehen können, sich wegen der hohen Haft reibung nur schwer ausglätten lassen.
Dieser Übelstand lässt sich durch eine weitere Massnahme beheben. Sie besteht in einer schritt weisen Einschaltung des magnetischen Haftflusses. Eine Teilansicht einer Vorrichtung, bei welcher die zu den einzelnen Magneten gehörenden Haftzonen nacheinander eingeschaltet werden, ist in Fig. 17 dargestellt. Zur Vereinfachung der Darstellung wurden alle für das Verständnis der Wirkungsweise entbehrlichen Teile weggelassen.
Bei dieser Vorrichtung sind anstelle der Zahn räder 40 bis 40"""' der Fig. 16 sogenannte Malteser räder 46 bis 46"" mit den einzelnen Magnetführungs teilen verbunden. Diese Malteserräder weisen neben den beiden Sperrbahnen 47 und 48 noch eine Schalt nute 49 auf, in welche ein Antriebsstift 54 einer Schaltvorrichtung 53 eingreift. Konzentrisch zu der Zylinderachse ist ein mit einem Zahnkranz 50 ver- sehenes Schaltrad 51 angeordnet. Dieses Schaltrad weist eine abgerundete Aussparung 52 auf, deren Durchmesser dem Krümmungsradius des Malteser rades entspricht und seine Drehung während des Schaltvorganges ermöglicht.
In den Zahnkranz 50 des Rades 51 greift ein Zahnrad 55 ein, dessen Aussparung 56 zur Auf nahme eines Verstellwerkzeuges dient. Beim Drehen des Schaltrades 51 im Uhrzeigersinn werden alle Magnete nacheinander verstellt. Nach einer voll ständigen Drehung dieses Rades wird dasselbe, da der Mitnehmerbolzen 54 auf der Rückseite des Mal teserrades zum Aufliegen kommt, arretiert. Bei ent gegengesetzter Drehung werden die Magnete wie- derum nacheinander verstellt und nach einer voll ständigen Drehung, das heisst wenn alle Magnete wieder gleich ausgerichtet sind, wiederum arretiert.