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    • 专利摘要:

    公开号:WO1984000914A1
    申请号:PCT/T1983/000026
    申请日:1983-08-26
    公开日:1984-03-15
    发明作者:Reinhold Gasper
    申请人:Zimmer Johannes；
    IPC主号:B23Q3-00
    专利说明:
    [0001] Elektromagnetbalken
    [0002] Technisches Gebiet
    [0003] Die Erfindung betrifft einen Elektromagnetbalken bzw. einen balkenoder trägerförmigen Arbeitstisch beliebiger Länge für Druck-, Beschich-tungs- und sonstige Bearbeitungsmaschinen, die mit magnetischer Anpreßkraft arbeiten, wobei mindestens ein Elektromagnet mit einem Magnetkern und einer Magnetspule sowie einer Magnetschlußleiste und eine Tragkonstruktion vorgesehen sind. Gegebenenfalls kann der erfindungsgemäße Magnetbalken auch in Walzen eingebaut werden. Bei derartigen Magnetbalken bzw. Arbeitstischen ist es ein großes Problem, daß diese auch bei großen Baulängen bzw. Arbeitsbreiten in jedem Temperaturbzw. Betriebszustand vollkommen gerade bzw. eben bleiben und deshalb für höchste Präzisionsaliforderungen eingesetzt werden können.
    [0004] Stand der Technik
    [0005] Die bisher bekannten Konstruktionen bestehen meistens aus einer Platte, die mit einer Tragkonstruktion versteift wird und in die Elektromagnete eingesetzt sind. Die einzelnen Elektromagnete sind an ihrem freien Polende in die Platte eingesetzt (z.B. eingeschraubt) und am anderen Polende mittels der Schlußleiste miteinander verbunden.
    [0006] Da es für die Verwendung der Magnetbalken wünschenswert bzw. verfahrenstechnisch erforderlich ist, daß der Magnetbalken möglichst gerade und möglichst eben sein soll, ist es erforderlich, mit zunehmender Baulänge die Platte samt Tragkonstruktion zunehmend stärker zu dimensionieren. Die, wie vorbeschrieben, schon aus mechanischen Stabilitätsgründen schwierige Aufgabenstellung wird zusätzlich noch dadurch sehr erschwert, daß Magnetbalken in der Praxis - gebrauchsbedingt - nicht nur mechanisch, sondern vor allem auch elektrisch beansprucht und hiedurch starken Temperaturschwankungen ausgesetzt werden. Im ruhenden Zustand, d.h. stromlos, ist der Magnetbalken kalt. Je nach eingestellter Anpreßkraft bzw. Stromstärke entstehen verschieden hohe Betriebstemperaturen.
    [0007] Nach dem bisherigen Stand der Technik ist es nahezu unmöglich, lange Magnetbalken, d.h. Magnetbalken für große Arbeitsbreiten, ausreichend stabil und temperaturunabhängig zu bauen.
    [0008] Nach dem heutigen Stand der Technik sind bei Magnetbalken größerer Baulänge temperaturabhängige Verbiegungen unvermeidbar. Die Größenordnung solcher unerwünschter Verbiegungen kann bei langen Magnetbalken mehr als 1 mm betragen und kann somit erhebliche Ungenauigkeiten für den durch den Magnetbalken zu leistenden Bearbeitungsvorgang zur Folge haben.
    [0009] Mitunter werden Kühlgebläse eingebaut, um damit die Temperatur und somit auch den Geradheitszustand konstant halten zu können. Es gibt auch noch andere Kühlmethoden. Kühlungen sind nicht nur kostenaufwendig, sondern sind nur als eine notdürftige Maßnahme anzusehen, um die wäimebedingten Verbiegungen behelfsmäßig in einigermaßen akzeptablen Grenzen halten zu können.
    [0010] Volle Präzision in der Geradheit von Elektromagnetbalken, die verschiedenen Arbeitsbelastungen bzw. Stromstärken und daraus folgenden Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, ist nach dem bisherigen Stand der Technik nicht zu erreichen.
    [0011] Aufgabe der Erfindung
    [0012] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein neuartiges Konstruktionsprinzip, das Verbiegungen durch Temperaturungleichmäßigkeit unmöglich macht.
    [0013] Dieser Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß nicht die absoluten Temperaturunterschiede, sondern nur die im Inneren des Konstruktionsgefüges relativ zueinander auftretenden Temperaturunterschiede die störenden Verbiegungen verursachen.
    [0014] Offenbarung der Erfindung
    [0015] Erfindungsgemäß wird jetzt bei dem eingangs erwähnten Elektromagnetbalken bzw. bei dem balken- oder trägerförmigen Arbeitstisch vorgeschlagen, daß jeder Magnetkern wenigstens an seinem die Magnetschlußleiste tragenden Polende mit einem zur Ebene der Achsen der Magnetkerne symmetrischen Trägerprofil wärmeschlüssig verbunden ist. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    [0016] Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben. Fig. 1 zeigt eine Konstruktion des Standes der Techik, Fig. 2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Magnetbalkenkonstruktion, Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Erfindung und Fig. 4 eine weitere Ausführungsform. Fig. 5 zeigt eine andere Art einer erfindungsgemäßen Konstruktion.
    [0017] Gemäß Fig. 1 ist die Platte 1 durch eine Tragkonstruktion 2 versteift, und in die Platte 1 sind Elektromagnete 3 eingesetzt. Die einzelnen Elektromagnete 3 sind an ihren freien Polenden 4 mit der Platte 1, z.B. durch Einschrauben, verbunden, und sie sind am anderen Polende mittels der Schlußleiste 5 miteinander verbunden.
    [0018] Die in Fig. 2 dargestellte erste Art der erfindungsgemäßen Magnetbalkenkonstruktion besteht aus einem kastenförmigen Träger 6, 6' aus in sich gleichartigem und, durch seine Formgebung bedingt, außerdem auch gleichmäßig und auf die Mittelebenen 7, 7' bezogen, symmetrisch geformtem Material, wie z.B. Leichtmetall.
    [0019] In diese Konstruktion, die z.B. durch Verschraubungen 8, 8' und Distanzhülsen 9, 9' verbunden ist, werden die Elektromagnetsysteme 3 (mit Drahtspulen 18 bewickelte Magnetkerne 17, vorzugsweise in gepaarter Anordnung) so eingesetzt, daß die Wärmeableitung an beiden Polenden 4, 4' durch formschlüssige Verbindung mit dem kastenprofil 6, 6' symmetrisch und gleichmäßig nach allen Seiten erfolgt. An den Polεnden 4' erfolgt der Wärmeübergang durch die Magnetschlußleiste 10.
    [0020] Das Polende 4 ist in das Kastenprofil 6 eingeschrauht , und das Polende 4' ist mittels Verschraubung 11 sowie Magne mit dem Kasten
    profil 6' verbunden.
    [0021] Als ein weiteres erfindungsgemäßes Kennzeichen kann an den magnetleit fähigen Schlußleisten 10 zusätzlich noch eine magnetisch nicht leit fähige Wäτmeableitschiene 12 befestigt werden, die dann ihrerseits durch formschlüssige Verbindung den Wärmeübergang zu dem der Arbeitsseite gegenüberliegenden Teil des Träger- und Wärmeableitprofiles be wirkt.
    [0022] Diese Variante wurde in Fig. 3 dargestellt.
    [0023] Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Magnetbalkenkonstruktion in einer Variante, bei der die Magnetkerne an ihrem der Arbeitsfläche 13 zugewendeten Polende 4 nicht in das Profil 6 eingeschraubt sind, sondern durch die Klemmverbindung 8 und 9 zwischen den beiden Profilhälften 6, 6' festgehalten werden, sodaß die aus dem freien Polende 4 der Kerne austretende Magnetkraft das Profil 6 bzw. die Wand 13 durchdringen muß.
    [0024] Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäß konstruierten Magnetbalken mit einem gewölbten Profil 14, dessen Form für den Einbau in eine Magnetwalze 15 geeignet ist.
    [0025] Beim Einbau in Magnetwalzen ist die Geradheit von besonders großer Wichtigkeit, um den Spalt zwischen Magnetbalken und Walzenmantel so gering wie möglich einstellen zu können. Die Symmetrieebene 7' ist, dem Erfindungsgedanken folgend, nicht im Sinne einer Formalsymmetrie , sondem im Sinne einer Wämeableitungssymmetrie zu verstehen.
    [0026] Zusätzlich wurde in den Fig. 2 und 4 die Möglichkeit der Anbringung zusätzlicher Kühlrippen 16 strichliert angedeutet.
    [0027] Die Möglichkeiten, Doppel- oder Dreifachmagnetbalken unter Zugrundelegung des Erfindungsgedankens zu konstruieren, ergibt sich als logische Folgerung und wurde deshalb zeichnerisch nicht dargestellt.
    [0028] In Fig. 5 ist eine zweite Art der erfindungsgemäßen Konstruktion dargestellt. Zur Darstellung wurde eine Magnetwalze gewählt, in der der oder die Elektromagnete angeordnet sind. Es ist aber selbstverständlich auch möglich., die erfindungsgemäße Konstruktion in einem anderen Mantel vorzusehen. Das von der Arbeitsfläche abgewandte Ende der Magnetkerne 17 ruht auch hier wieder auf einer Magnetschlußleiste 24. Diese Magnetschlußleiste 24 ist in ein H-förmiges Trägerprofil 19 in dessen Querholm 20 eingesetzt. Die Verbindung zwischen dem eigentlichen Trä gerprofil und der Magnetschlußleiste 24 kann z.B. durch Schrauben 23 erfolgen. Das H-förmige Trägerprofil 19 ist entweder im Bereich seiner Querholme 20 an Trägern 25 aufgehängt oder aber die Längsholme 21 ruhen auf entsprechenden Trägern (nicht dargestellt). In diesem Fall ist jedoch die Magnetschlußleiste 24 nur auf der einen Seite mit einem Magnetkern 17 verbunden. Dadurch, daß der Magnetkern 17 mit dem symmetrischen Trägerprofil 19 eine Konstruktionseinheit bildet, erfolgt auch eine symmetrische Wärmeableitung der durch den Stromdurchfluß durch die Spulen 18 hervorgerufenen Wärme. Es ergibt sich so eine bimetalleffektfreie Tragbalkenkonstruktion, die sowohl als wärmeableitender als auch als Abstrahlungskörper dient.
    [0029] Dadurch, daß hier für den Magnetbalken keine Deckplatte vorgesehen wird, kann der Magnetkern 17 ganz nahe an den Mantel 26 herangeführt werden und gegebenenfalls sogar an diesem anliegen. Meist wird jedoch ein minimaler Spalt 22 zwischen dem Ende des Magnetkernes 17 und dem Mantel 26 belassen. Zusätzlich braucht der Kern 17 nur minimal über die Enden der Spulen 18 hervorstehen. Dadurch ergibt sich ein sehr geringer Abstand zu jenen Vorrichtungen, auf: die mit dem Magnetfeld eingewirkt werden soll, also z.B. eine Rakel aus magnetisierbarem Material, Anpreßvorrichtungen u.dgl. Dies bedeutet, daß man entweder bei gleicher Stromzufuhr zu den Spulen 18 ein stärkeres Magnetfeld hat oder aber, daß man die gleiche Magnetkraft mit einem geringeren Energieaufwand erreichen kann, was wiederum eine verringerte Wärmeerzeugung hervorruft.
    [0030] Die Längsholme 21 des Trägerprofils 19 können sich entweder einstückig über die gesamte Länge des Magnetbalkens erstrecken,oder aber jedes Trägerprofil 19 umschließt nur einen bzw.
    wobei dann die einzelnen Trägerprofile durch die
    Elektromagnete erstreckende Magnetschlußleiste 24 und
    die Aufhängeleisten 25 miteinander verbunden sind,
    nstruktion ist hier abschnittsweise aufgeteilt.
    [0031] Zur Unterstützung der Wärmeabfuhr kann noch zusätzlich eine Kühlung vorgesehen sein, z.B. ein Gebläse, das in der Mitte des Elektromagnet¬ balkens vorgesehen ist. Zu diesem Zweck kann z.B. auf der einen Seite der H-förmigen Trägerprofile 19 ein Kanal gebildet sein, der über die Länge verteilte Öffnungen aufweist, aus denen dann entsprechende Kühliuft austritt.
    [0032] Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß der in der Fig. 5 in der unteren Hälfte dargestellte Elektromagnet weggelassen werden kann. Die Ausführungsform mit den zwei einander gegenüberliegenden Elektromagneten kann bei einer Kraftoptimierung oder in Spezialfällen angewendet werden. Sind die Elektromagnete nur mit der einen Seite der Magnetschlußleiste 24 verbunden, so können der oder die Querholme 20 auch tiefer gesetzt werden, sodaß dann die Kerne 17 verlängert werden können.
    [0033] Die Erfindung ist auf die dargestellten Ausführungsformen nicht beschränkt.
    权利要求:
    ClaimsP at en t ans p r ü c h e
    1. Elektromagnetbalken bzw. balken- oder trägerförmiger Arbeitstisch beliebiger Länge für Druck-, Beschichtungs- und sonstige Bearbeitungsmaschinen, die mit magnetischer Anpreßkraft arbeiten, wobei mindestens ein Elektromagnet (3) mit einem Magnetkern (17) und einer Magnetspule (18) sowie einer Magnetschlußleiste (10, 24) und eine Tragkonstruktion (2, 6) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Magnetkern (17) wenigstens an seinem die Magnetschlußleiste (10, 24) tragenden Polende (4') mit einem zur Ebene (7) der Achsen der Magnetkerne (17) symmetrischen Trägerprofil (6, 6'; 19) wärmeschlüssig verbunden ist.
    2. Elektromagnetbalken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Magnetkern (17) an seinem die Magnetschlußleiste (10, 24) tragenden Polende (4') mit einem bimetalleffektfreien Trägerprofil (6, 6'; 19) zu einer konstruktiven Einheit verbunden ist.
    3. Elektromagnetbalken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (17) an seinen beiden Polendεn (4, 4') wärmeleitschlüssig mit einem kastenförmigen Trägerprofil (6, 6') verbunden ist.
    4. Elektromagnetbalken nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das kastenförmige Trägerprofil (6, 6') auch senkrecht zur Ebene (7) der Magnetkerne durch die Achsen der Magnetkerne (17) symmetrisch ausgebildet ist (Ebene 7') .
    5. Elektromagnetbalken nach einem der Anspruche durch gekennzeichnet, daß das kastenförmige Trägerprofil form- und materialgleichen oder annähernd gleichen lhlbprofilen symmetrisch zusammengesetzt und verschraubt ist.
    6. Elektromagnetbalken nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Polende (4) in die der Bearbeitungszone zugewendete Wand (13) des Trägerprofiles (6) verschraubt ist.
    7. Elektromagnetbalken nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Bearbeitungsseite abgewendete Polende (4') über mindestens eine Verbindungsleiste (12) mit der von der Bearbeitungszone abgewendeten Seite des Trägerprofiles (6) wärmeleitfähig verbunden ist.
    8. Elektromagnetbalken nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (17) mit seinen beiden Polflächen (4, 4') zwischen die beiden Hälften des Trägerprofiles (6, 6') wärmeleitschlüssig durch Klemmung verbunden ist.
    9. Elektromagnetbalken nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Magnetbalken zur Vermeidung ungleichmäßiger Wärmeableitung punktförmig abgelagert wird.
    10. Elektromagnetbalken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Magnetkern (17) an seinem die Magnetschlußleiste (24) tragenden Polende (4') mit einem H-förmigen Trägerprofil (19) verbunden ist.
    11. Elektromagnetbalken nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das H-förmige Trägerprofil (19) im Bereich seines Querholmes (20) aufgehängt ist.
    12. Elektromagnetbalken nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das H-förmige Trägerprofil (19) auf seinen Längsholmen (21) aufruht.
    13. Elektromagnetbalken nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß symmetrisch zum Querholm (20) des H-förmigen Trägerprofiles (19) je ein Elektromagnet (5) vorgesehen ist.
    14. Elektromagnetbalken nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Magnetkern (17) die Längsholme (21) des H-föraiigen Profiles (19) überragt und bis auf einen minimalen Abstand (22) an die Arbeitsfläche (13) herangeführt ist, wobei der Magnetkern (17) die Magnetspule (18) nur geringfügig überragt.
    15. Elektromagnetbalken nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Magnetkern (17) ein eigenes H-förmiges Trägerprofil (19) vorgesehen ist und die einzelnen Trägerprofile (19) durch mindestens eine Leiste miteinander verbunden sind.
    16. Elektromagnetbalken nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschlußleiste (24) in den Querholm (20) eingesetzt und mit diesem verbunden ist, vorzugsweise durch eine Schraubverbindung (Schraube 23) .
    17. Elektromagnetbalken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Trägerprofil (6, 6'; 19) eine Kühlung zugeordnet ist.
    18. Elektromagnetbalken nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlvorrichtung ein Gebläse vorgesehen ist.
    19. Elektromagnetbalken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittig zum Trägerprofil (6, 6'; 19) eine Kühlung angeordnet ist, deren Wirkung von der Mitte zu den fnden gerichtet ist.
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