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Elektromagnetische Festspannvorrichtung für Werkstücke aus magnetischem
Werkstoff Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Festspannvorrichtung für
Werkstücke aus magnetischem Werkstoff, bei welcher das unabhängig abgestützte Werkstück
mit seiner den Magnetpolen zugewendeten Unterseite im Abstand von den unter einem
spitzen Neigungswinkel zur Unterseite verlaufenden Polflächen gehalten ist und bei
welcher zur Überleitung des magnetischen Kraftflusses in das Werkstück Keilstücke
als Überbrückung dienen, die bis zur satten Anlage am Werkstück selbsttätig längs
der Polflächen verschiebbar sind.
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Bei einer von anderer Seite vorgeschlagenen elektromagnetischen Festspannvorrichtung
dieser Art erfolgt die Verschiebung der Keilstücke bereits vor dem Auflegen des
Werkstücks und vor dem Einschalten des Stromes durch Federn, die dabei die Keilstücke
in ihre Grenzlage bringen. Der Neigungswinkel der Polflächen ist dabei größer, als
der Reibungswinkel bemessen ist. Wird dann das Werkstück auf die Keilstücke aufgelegt,
so werden die Keilstücke durch das Gewicht des Werkstücks wieder zurückgedrückt.
Dann erfolgt das Einschalten des Stromes. Der dadurch erzeugte Kraftfluß- soll ein
weiteres Verschieben der Keilstücke unter dem Gewicht des Werkstücks und unter der
zusätzlichen, von den Werkzeugen auf das Werkstück ausgeübten Kraft verhindern.
Es hat sich indessen gezeigt, daß dieser Erfolg nicht zuverlässig eintritt.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Festspannvorrichtung
so auszugestalten, daß die Keilstücke das Werkstück bei dessen Bearbeitung unnachgiebig
abstützen, ohne indessen auf das Werkstück eine Hubkraft auszuüben, durch die das
Werkstück verbogen werden könnte.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Neigungswinkel
der Polflächen kleiner als der in erregtem Zustand der Vorrichtung wirksame Reibungswinkel
bemessen ist und daß das Verschieben der Keilstücke bis in die Anlagestellung unter
der Einwirkung des magnetischen Kraftflusses erfolgt. Infolgedessen verschieben
sich die Keilstücke erst nach der Einschaltung des elektrischen Stromes bis in Anlage
an der Unterseite des Werkstücks. Die Kraft, welche die Keilstücke dabei auf das
Werkstück ausüben, kann verhältnismäßig gering bemessen sein; denn ein Zurückgleiten
der Keilstücke unter dem Gewicht des Werkstücks ist durch die geringe Bemessung
der Neigungswinkel der Polflächen zuverlässig verhindert.
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Vorzugsweise sind die Magnetpole mit einer Nut versehen, deren Grund
parallel zur Unterseite des Werkstücks verläuft und die eine Leiste zur unabhängigen
Abstützung des Werkstücks aufnimmt.
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Die Maßnahme, beim Einschalten einer elektromagnetischen Spannplatte
die Magnetwirkung der Spannplatte zum Bewegen von Spannmitteln auszunutzen, die
sich gegen das Werkstück abstützen, ist an sich bekannt.
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Die Erfindung eignet sich insbesondere zum Aufspannen von für den
Fahrkorb eines Aufzuges bestimmten Führungsschienen auf dem Tisch einer Hobelmaschine.
Denn die Erfindung bietet die Mög-
lichkeit, diese Schiene auch dann auf der
Oberseite völlig eben abzuhobeln, wenn ihre Unterseite nicht völlig eben ist. In
diesem Falle gestattet die Erfindung die Möglichkeit eines Aufspannens der Führungsschienen,
ohne daß diese dabei elastisch verformt werden und ohne daß sie sich daher nach
dem Ausspannen verwerfen.
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In der Zeichnung ist ein lotrechter Schnitt durch einen der Elektromagnete
einer erfindungsgemäß ausgebildeten Festspannvorrichtung dargestellt.
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Auf einer Tragplatte 10, bei der es sich um den Tisch einer Hobelmaschine
handeln. kann, sind reihenweise Elektromagnete aufgeschraubt, von denen einer in
der Zeichnung im Querschnitt wiedergegeben ist. Dieser Elektromagnet besteht aus
einer rechteckigen Eisenplatte 12 mit beiderseitigen Flanschen 13, die Paßstifte
11 und (nicht dargestellte) Schrauben aufnehmen. Die zur Tragplatte 10 parallele
obere Fläche 14 der Platte 12 hat eine zur lotrechten Mittelachse 15 gleichachsige
Ringnut, die eine Magnetspule 46 aufnimmt und durch einen fünfteiligen Deckel verschlossen
ist. Dieser Deckel, dessen rechteckiger Umriß mit demjenigen der Platte 12 zur Dekkung
kommt,
besteht aus drei im Abstand voneinander angeordneten parallelen, im Grundriß rechteckigen
Leisten 16, 17 und 18 aus Eisen und aus dazwischenliegenden Leisten 19 und 20 aus
einem nichtmagnetischen Werkstoff, z. B. Messing. Während die Unterseite dieses
Deckels eben ist, hat seine Oberseite eine zu den Leisten 19 und 20 parallele, zwischen
ihnen liegende flache Nut 21, von der aus geneigte ebene Flächen 22 und 23 bis zu
den Mittellinien der Leisten 19 und 20 ansteigen. Jenseits dieser Mittellinien der
beiden Leisten 19 und 20 befinden sich nach außen abfallende ebene Flächen 24 und
25.
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Außerdem hat der Deckel eine rechtwinklig zur Nut 21 verlaufende Quernut,
deren Boden 26 parallel zur Fläche 14 verläuft und die ebenso tief ist wie die Nut
21.
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Diese Quernut dient zur Aufnahme einer Leiste, die oben aus dem Deckel
herausragt und eine obere, zum Nutengrund 26 parallele Auflagefläche für das Werkstück
W hat. Bei dem Werkstück kann es sich beispielsweise um eine Schiene von T-Querschnitt
handeln, die mit der Außenfläche F ihres waagerechten Flansches auf der magnetischen
Festspannvorrichtung festzuspannen ist. Mit der Fläche F ruht das Werkstück auf
der in die Quernut einsetzbaren (in der Zeichnung nicht dargestellten) Leiste.
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Die Flächen 22, 23, 24 und 25 bilden die Polflächen der Elektromagnete,
die zu der gegenüberliegenden Fläche F des unabhängig von ihnen abgestützten Werkstücks
schwach geneigt sind. Von der Fläche F sind die Polflächen durch zwischengefügte
Keile 27, 28, 29 und 30 getrennt, die sich beim Einschalten des Stromes infolge
des Kraftflusses bis zur satten Anlage an das Werkstück W verschieben. Der Kraftfluß
ist durch die beiden Kraftlinien 31. und 32 angedeutet. Wie ersichtlich, weist der
Elektromagnet zwei Paare nebeneinanderliegender, je durch eine nichtmagnetische
Leiste 19 bzw. 20 getrennter Polflächen 22, 24 bzw. 23, 25 auf, die nach
der Leise hin dachförmig ansteigen. Die verschiebbaren Keile sind auf den geneigten
Flächen in Richtung aufeinander zu und voneinander fort geführt. Als Führung können
Stifte 33 dienen, die aus den Polflächen nach oben herausragen und in Nuten 34 eingreifen,
die in die Unterseiten der Keile eingefräst sind. Jede spanabhebend zu bearbeitende
Schiene W versäuft über eine Reihe von Magneten der beschriebenen Bauart hinweg.
Je nach ihrer Länge stützt sich die Schiene entweder nur mit jedem Ende oder mit
den Enden und auch in der Mitte auf (nicht näher veranschaulichte) Leisten, die
in die Quernut des Deckels des Magnets eingesetzt sind und auf dem Grunde 26 dieser
Nut ruhen.
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Nachdem die Werkstücke in dieser Weise mit ihren Fld°n au`' diY Leisten
aufgelegt sind, werden die Magnete erregt. Bekanntlich sucht sich der Kraftfluß
eines jeden Magnets zu verkürzen. Dies hat aber zur Wirkung, daß die beiden Keile
27 und 28 in Richtun; aufeinander und ebenso auch die Keile 29 und 30 in Richtung
aufeinander magnetisch gezogen werden. Sie verschieben sich dabei auf den geneigten
Polflächen 22, 24 und 23, 25 schräg aufwärts, bis sie zur satten Anlage an das Werkstück
gelangen. Die Magnetkraft preßt dann das Werkstück, die Keile und die von den Deckeln
gebildeten Joche der Magnete mit so hoher Kraft aufeinander, daß das Werkstück durch
die Schnittkräfte nicht verrückt werden kann.
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Wird der Strom nach beendigter Bearbeitung des Werkstücks wieder abgeschaltet
und wird das Werkstück abgenommen, dann tritt eine überraschende Wirkung ein: Die
Keile gleiten auf den Polflächen der Magnete wieder herab. Dies ist so zu erklären,
daß die Größe des Reibungswinkels nicht nur von der Oberflächengüte der Polfläche
22 bis 25 und der Unterseiten der Keile 27 bis 30 abhängt, sondern auch von der
jeweiligen magnetischen Erregung. Durch die magnetische Erregung erhöht sich nämlich
der Reibungswinkel. Während im Erregungszustand der spitze Neigungswinkel kleiner
als der Reibungswinkel ist, ergibt sich nach Abschaltung des elektrischen Stromes,
daß der spitze Neigungswinkel nunmehr größer als der Reibungswinkel wird. Infolgedessen
gleiten die Keile nach Abschalten des Stromes auf den Polflächen der Magnete von
selbst herab.
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Jede der Polflächen 22 bis 25 ist durch die Quernut mit dem Grund
26 in zwei Felder unterteilt. Auf jedem dieser Felder ist ein Keil verschiebbar
geführt.
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Das veranschaulichte Ausführungsbeispiel kann in mannigfacher Hinsicht
abgeändert werden. So wäre es z. B. möglich, die Polflächen als Schraubenflächen
und die Keile als Drehkeile auszubilden. Auch wäre es möglich, die Keile mit Federn
zu versehen, durch die sie nach Ausschalten des Stromes und nach Abnehmen des Werkstücks
auf den geneigten Polflächen herabgeschoben werden, so daß sie in die Ausgangslage
gelangen.