CN101166606A - 具有单片工作面的磁性的和机械的机件保持设备 - Google Patents

Abstract

一种电永磁设备，具有用于磁性地和/或机械地保持工件的单片工作面，包括：基板(2)和含铁的单片工作面(1)，所述基板具有容纳可逆磁体(6)和电绕组(3)的凹穴或凹槽，所述工作面具有磁极(4)，所述磁极(4)由狭槽(7)分界并且在所述工作面(1)的相对侧，凹槽设置在所述狭槽(7)的下面，用于容纳不可逆永磁体(5)。

Description

具有单片工作面的磁性的和机械的机件保持设备

技术领域

本发明涉及一种磁性地和/或机械地保持工件的电永磁机件保持设备。更具体地，本发明涉及一种电永磁(为简洁和方便起见，在说明书中后文简称为EPM)机件保持设备，该电永磁机件保持设备具有单片含铁的工作面，该工作面具有分开磁极的、为希望的形状和构造的狭槽，从而使得该设备适于在工作/机械加工/固定的过程中磁性地和/或机械地保持工件。通常这些狭槽围绕磁极的周界制成，从而使得工作面的有效磁性面积的减小最小化。本发明也涉及一种具有至少一个不可逆永磁体以及至少另一个适当放置的可逆永磁体的机件保持设备，其可以通过电力上的切换而用于机件保持，藉此在不使用另外的磁极分离器的情况下工件材料被保持在适当位置。

背景技术

在例如CNC加工中心(CNC machining center)、铣床、放电加工机床(EDM)、磨床等的金属加工机器中，磁性工件保持设备经常用作工作台，藉此要被加工的工件可以通过磁力牢固地保持在工作台上，然后可以在工件上执行加工操作。

磁铁的主要特性是由于在南北磁极之间的被称为“磁通量(flux)”的磁性能量流而形成的其吸引铁磁性材料的能力。当铁磁性工件放置在磁铁的磁极之间时，“磁通量”通过，工件由此被吸引。吸引或牵引的强度随着在工件与磁铁之间分开的距离的减小而变大。而且，磁铁的吸引强度是进入工件内的磁通量的电磁感应量的函数。同时，已经观察到的是，平滑的表面相比于不平或粗糙的表面更易于被吸引或保持在适当的位置。

在现有技术中，已知磁通量翻转类型的电永磁铁(EPM)机件保持设备，其中磁路通过翻转装置的永磁体的磁极而被激活或无效。这是永磁体和电磁性装置的组合：其具有后者的优点同时不具有前者的缺点。这些装置使用永磁体装置的内能，而不是机械的“开”或“关”，它需要与电磁性装置相似但是仅仅由电绕组暂时输送的电脉冲。一旦被开启，这些装置就持续无限时间提供磁力，而和外部能量源无关。例如，授予意大利米兰的Michele Cardone的美国专利No.4507635涉及一种磁性固定设备，包括下面的组合：设置有基板和侧壁的外部铁磁冠；至少一组四个磁极片，其限定固定表面的多对对应的磁极，所述磁极片使得他们的纵向轴线与基板成直角并且与正方形的顶点一致。而且，所述设备包括多个用于提供前述磁极的永磁体，所述多个永磁体置于磁极片之间，并置于后者与所述铁磁冠之间。

当前可获得的磁铁的类型具有由单独的磁极之间的非磁性绝缘体分开的磁极(北极和南极)。所述通常使用的磁性绝缘材料可以从环氧树脂、铝、黄铜、不锈钢等中选择。

因为每一种材料的热膨胀系数不同，所以现有的磁性机件保持装置的工作面在加工操作中温度升高时是不稳定的。这种差别导致不稳定的表面并经常形成小开口，从而冷却剂(有时在加工过程中使用浸没式冷却剂流体)进入机件保持装置的内部并使得绕组/接头短路，或有损于绕组的绝缘电阻。

一般地，在该传统的机件保持装置中，所有的磁极被单独加工并被组装，这出现了在顶部工作面上存在弱点的可能性。而且，因为很多数量的零件需要处理，所以使得制造过程困难并且耗费时间。

不实际的是维修这些卡盘，因为维修的任何过程都必须首先损坏卡盘。

而且，传统的磁性机件保持设备的另一缺点是其不能用于保持反磁性或顺磁性工件，结果反磁性或顺磁性工件通常必须从机床的加工台上移除，或者例如夹子或钳子的保持装置必须安装在设备的顶部以保持反磁性或顺磁性工作对象。夹紧工件的任何其它设置也大大减小了工作面的有效磁性面积。

发明内容

本发明目的在于防止发生上述不利之处并找到上述不利之处的解决方案。

本发明的主要目的是提供一种新颖的双目的磁性和/或机械机件保持设备，用于加工/处理/固定可以是铁磁性、反磁性或甚至顺磁性的工件。

本发明的进一步目的是提供一种具有单片含铁的工作面的机件保持设备，所述工作面具有分开磁极的狭槽。

本发明的再一目的是提供一种工件保持设备，所述工件保持设备具有单片含铁的工作面，所述工作面具有用于插入夹紧和保持装置以便保持被处理的反磁性或顺磁性工件的T形狭槽。

本发明的另一目的是提供一种具有单片工作面的EPM机件保持设备，其中设置了在所述设备的整个长度和/或宽度上延伸的多个倒T形或截顶的哑铃形的狭槽(T形狭槽)，所述狭槽分开磁极并同时可以用来将被处理的工作对象夹紧。

本发明的又一方面是提供一种磁性机件保持设备，其具有能够用于磁性地固定含铁的金属部件、构件或整个设备的含铁的单片工作面。

前述目的通过本发明实现，本发明涉及一种用于磁性地和/或机械地保持工件的EPM机件保持设备，包括基板和含铁的单片工作面，所述基板具有容纳可逆永磁体和电绕组的凹穴或凹槽，所述工作面具有磁极，所述磁极由狭槽分界并且在所述工作面的相对侧，凹槽设置在所述狭槽的下面用于容纳不可逆永磁体。

所述机件保持装置通常设置有为倒T形的T形槽，其延伸过机件保持设备的长度和/或宽度，所述T形狭槽不仅分开磁极，而且使得工件或工作对象可以被磁性地和/或机械地保持。

所述狭槽的形状可以形成为：在T形狭槽的位置内为截顶的哑铃形状，或便于操作/固定的其它任何适当的形状，后者优选便于操作和易于获得夹紧设备。

通常这些狭槽围绕磁极的周界制造，从而使得磁极的有效磁性面积的减小最小。T形狭槽使得例如黄铜、铝、不锈钢、铜等的反磁性或顺磁性材料能够被夹紧并被处理。

附图说明

下面将通过本说明书的说明性附图描述本发明，其中：

图1显示了机件保持设备的纵截面视图；

图2显示了磁性地保持铁磁工作对象的电永磁机件保持设备的视图；和

图3描述了在机械夹子的帮助下保持工件的电永磁机件保持设备的视图。

具体实施方式

参照前述附图，在图1中，设备的机件保持面为(1)，基板为(2)，(3)显示了电绕组，区分的磁极是(4)，第一套永磁的但是可逆的磁体以(6)表示，而第二套永磁的但是不可逆的磁体由(5)表示。机件保持面(1)也显示了延伸过机件保持设备的长度和/或宽度的T形狭槽(7)，其在处理反磁性或顺磁性工件时发生作用。

图2显示了磁性地保持铁磁性工作对象(8)的组件，避免了对配置其它保持装置的需要。

在图3中，显示了利用机械夹子(9)的帮助保持通常为反磁性或顺磁性的工作对象(8)的本发明的设备(1)的视图。

从前述可以看出的是，本发明的磁性台(magnetic bed)也被用作加工台，从而提高了原来的机械加工台的寿命。

保持设备的工作面由单块(monolithic block)铁磁性材料获得，其中磁极通过在所述单块上制造狭槽而被区分，这消除了使用填充材料的需要。

而且，代替使用基于较早使用的磁极的数量的很多磁极片，在本示例中只有单块铁磁性材料需要处理，这使得其制造相对简单，并且牢固和稳定。

本发明的另一实施例在于提供一种磁性机件保持设备，其是在上面描述和说明的电磁性机件保持设备的变型，配备有能够用于固定/提升铁磁金属部件、构件或整个机器的、由铁磁性材料制成的单片工作面。所述变化的电永磁机件保持器适于保持铁磁性物体，并具有至少两个磁极，所述至少两个磁极中的每一个具有不可逆永磁体、和可逆永磁体，所述可逆永磁体由用于影响可逆磁体的磁极的翻转的电绕组围绕。

该设备通过两件铁磁性材料获得，一个用作顶部工作面，而另一个用作基板，其中磁极在机件保持器的顶部工作面上通过在单块上形成凹槽而被分界，且空腔形成在磁极的相对侧上以便定位可逆和不可逆永磁体，可逆永磁体放置在由电绕组围绕的磁极的后侧，而不可逆永磁体放置在最靠近顶部工作面的表面上。顶部工作面提供了稳定和防止泄漏的工作表面。

第二单片铁磁表面可以以这样的方式引入，即第二单片铁磁表面以夹入中间的方式将可逆永磁体保持在磁极与基板之间，并保持在基板上，且凹穴被形成用于容纳直接在分界的磁极下面的不可逆永磁体。

如前面指出的，传统设备的结构稳定性不令人满意，特别是在执行大负荷机械加工应用时尤其如此。通常为环氧化合物的填充材料也容易产生问题，因为它导致机件保持表面的不均匀受热，从而导致精度的问题。冷却剂泄漏/渗漏到磁体内影响设备的性能。

通过由单片铁磁体加工出顶部工作面和侧壁(这使得结构非常牢固)重新设计机件保持设备，本发明成功解决了上述问题。

本发明的单片结构也具有用于给磁极分界的凹槽，这消除了使用填充材料的需要。而且，代替在传统的设备中基于磁极的数量所需要的多个磁极片，只有单个铁磁块需要被处理，这使得制造非常容易。

本发明的主要优点概括如下：

1、“T”形狭槽的存在使得工件的处理很牢固，即使对于被机械保持的反磁性或顺磁性物质。

2、因为单铁磁块，所有的磁极和侧壁被良好的连接，这增加了结构的稳定性。

3、工作面是完全防泄漏的，并且没有液体/冷却剂可以从顶部工作面渗入。

4、因为工作面由单块铁磁性材料制造(且在工作面上磁极被很好地标出)，所以消除了在顶部使用填充材料的需要。

5、因为本设备的工作面由单块铁磁性材料制造，所以在例如研磨、剪切、磨削等的加工操作中产生的热量均匀地分布在整个机件保持表面上，从而很大地减小了任何不均匀变形的可能性。

6、狭槽围绕磁极的周界制造，这保证了有效磁性面积的减小最小。

7、维修电绕组不存在任何问题或困难，因为可以仅仅通过分开基部和顶部工作面而容易地接近绕组。

8、这保证了磁路的简单制造，这通常分开不同极性的相邻磁极，使得制造成本的显著减小同时还具有更好的性能。

对于本领域普通技术人员显而易见的是，对本发明还可以做出另外的修改和改进。由此在此描述和说明的部分的特定组合仅仅是以变型的方式代表本发明的一个实施例，而不是用来限制在本发明的精神和保护范围内的可选装置或特征。

在尤其参照临时并且完整的说明书附图详细描述本发明之后，本发明将由权利要求更加具体地限定。

Claims (11)

1.一种电永磁设备，具有用于磁性地和/或机械地保持工件的单片工作面，包括：基板(2)和含铁的单片工作面(1)，所述基板具有容纳可逆磁体(6)和电绕组(3)的空凹穴或凹槽，所述工作面具有磁极(4)，所述磁极(4)由狭槽(7)分界并且在所述工作面(1)的相对侧，凹槽设置在所述狭槽(7)的下面，用于容纳不可逆永磁体(5)。

2.根据权利要求1所述的机件保持设备，其中所述工作面具有四边形部分，且凹槽在所述表面之下以容纳多个可逆和不可逆永磁体、电绕组以及分界的磁极。

3.根据权利要求1所述的机件保持设备，其中所述机件保持面(1)具有T形狭槽(7)；所述T形狭槽不仅分开磁极而且使得工件或工作对象(8)被磁性地和/或机械地保持。

4.根据权利要求1或3所述的机件保持设备，其中所述狭槽的形状为：在T形狭槽的位置内为截顶的哑铃形状，或便于操作/固定的其它任何合适的形状。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的机件保持设备，其中所述狭槽围绕磁极的周界制造，这保证了工作面的有效磁性面积的减小最小。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的机件保持设备，其中在此描述的反磁性或顺磁性材料当利用夹子(9)或其它任何合适的保持装置帮助被保持在适当位置时，可以被加工或处理。

7.根据上述权利要求中任一项所述的磁性机件保持设备，其中保持设备的工作面由单块铁磁性材料获得，其中磁极通过在所述块内形成狭槽/凹槽而被分界，这消除了使用填充材料的需要，且代替使用基于以前使用的磁极数量的很多磁极片，在本示例中只有单块铁磁性材料需要被处理，这使得保持设备的制造相对简单并且使得保持设备牢固和稳定。

8.根据前述权利要求中任一项所述的磁性机件保持设备，包括在适于保持含铁的物体的电永磁机件保持器中的永磁体的组合，所述机件保持器具有至少两个磁极；所述至少两个磁极中的每一个具有非可逆永磁体以及可逆永磁体，所述可逆永磁体由用于影响可逆永磁体的磁极性的翻转的电绕组围绕。

9.根据权利要求7或8所述的机件保持设备，其由两件铁磁性材料获得，一个用作顶部工作面，而另一个用作基板，其中磁极在机件保持器的顶部工作面上通过在单块上形成凹槽而被分界，且空腔形成在磁极的相对侧上以便放置可逆和不可逆永磁体，可逆永磁体放置在由电绕组围绕的磁极的后侧，而不可逆永磁体放置在最靠近顶部工作面的表面上。

10.根据权利要求7或8所述的机件保持设备，其中第二单片铁磁表面可以以此方式放入，即第二单片铁磁表面以夹入中间的方式将可逆永磁体保持在磁极与基板之间，并保持在基板上，且凹穴被形成用于容纳直接在分界的磁极下面的不可逆永磁体。

11.一种电永磁机件保持设备，具有能够大体上如前特别参照附图所述磁性地和/或机械地保持工件的所有含铁的单片工作面。

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