專利名稱：單件磁性設(shè)備和所述單件磁性設(shè)備的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種權(quán)利要求1的前序部分中限定的單件磁性設(shè)備(monolithic magnetic apparatus)和該磁性設(shè)備的制造方法。如這里所使用的那樣，術(shù)語“磁性設(shè)備”是想要指-永磁體設(shè)備，即，該設(shè)備在用于夾持或用于將其狀態(tài)從致動(dòng)狀態(tài)改變至非致動(dòng)狀 態(tài)、或?qū)⑵錉顟B(tài)從非致動(dòng)狀態(tài)改變至致動(dòng)狀態(tài)時(shí)不需要任何電源，并且在設(shè)備中以適當(dāng)?shù)?配置形成有永磁體。-電永磁體(electro-permanent)設(shè)備，即，該設(shè)備在用于夾持時(shí)不需要任何電源 并且當(dāng)其被激活和被停止時(shí)需要電源，并且在設(shè)備中以適當(dāng)?shù)呐渲眯纬捎锌赡嬗来朋w，如 果需要，還形成有靜永磁體(static permanent magnet)。-電磁設(shè)備，即，該設(shè)備在用于夾持時(shí)需要電源，該設(shè)備的磁芯由鐵磁體材料制成。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，參考圖IA和圖1B，制造例如永電雙磁體型(electro-permanent dual-magnet type)磁性夾持設(shè)備1的工藝包括第一步驟由塊體(block)制成殼體2，以 形成底部2B，其中“N”個(gè)磁極件3A布置在殼體2的內(nèi)表面2C上。另外，殼體2可以通過利用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方法將各種組件組裝在一起 而形成。在永電雙磁體型設(shè)備中，各磁極件3A(見圖1B)至少包括-一個(gè)磁極件集流器5，-一個(gè)可逆永磁性磁芯4，和-一個(gè)電線圈3(還已知為螺線管)，用于改變可逆永磁性磁芯4的磁化狀態(tài)，其繞 可逆永磁性磁芯4延伸。特別地，從圖IB中能夠看到，電線圈3具有如下構(gòu)造限定了用于接收比如 AlNiCo型磁體的可逆永磁性磁芯4的空間，其中磁極件集流器5被布置在可逆永磁性磁芯 4上方。另外，磁極件3A還可以包括一個(gè)以上的、例如由鐵氧體或者NdFeB等制成的、也被 適當(dāng)?shù)囟ㄏ虻撵o磁體9，靜磁體9能夠產(chǎn)生用于夾持鐵元件(ferrous element)P的另外的 永磁場。仍參考圖IA和圖1B，能夠注意到，各磁極件3A的磁極件集流器5均由具有長方形 平面形狀的大致平行六面體的鐵磁性件構(gòu)成。應(yīng)注意到，如這里所使用的，術(shù)語“磁極件集流器5”想要指如下元件其具有一側(cè) 5A，該一側(cè)5A的表面在磁性設(shè)備1處于去致動(dòng)狀態(tài)時(shí)為磁中性，而在磁性設(shè)備1被致動(dòng)時(shí) 為磁活性。由此，換句話說，磁極件集流器5可以使其六個(gè)面中的四個(gè)面沿一個(gè)方向定向磁 場、使其第五個(gè)面的磁場的方向改變?yōu)榕c其余四個(gè)面中的磁場相同或相反的極性，并且使其第六個(gè)面5A -在第五個(gè)面產(chǎn)生的磁場具有與其余四個(gè)面的磁場相反的極性時(shí)第六個(gè)面5A為 磁沖性(磁性設(shè)備去致動(dòng))，或者-當(dāng)?shù)谖鍌€(gè)面產(chǎn)生的磁場具有與其余四個(gè)面的磁場相同的極性時(shí)第六個(gè)面5A為 磁活性(磁性設(shè)備致動(dòng))。簡言之，磁極件集流器5是設(shè)計(jì)用以將可逆永磁性磁芯4產(chǎn)生的磁通傳遞到表面 5A以形成磁性夾持面2A的元件。應(yīng)注意到，“N”個(gè)磁極件集流器5的表面5A —起形成磁性夾持面2A，用于牢固地 夾持待加工和/或進(jìn)行其它操作的鐵元件P。換句話說，當(dāng)磁性設(shè)備1處于致動(dòng)狀態(tài)時(shí)，“N”個(gè)磁極件集流器5的表面5A被致 動(dòng)，以磁性夾持鐵元件P。還應(yīng)該注意到，關(guān)于磁性設(shè)備的術(shù)語“致動(dòng)/去致動(dòng)”想要指通過由電線圈3產(chǎn)生 的適當(dāng)?shù)碾姶艌龅淖饔枚淖兛赡嬗来朋w4的磁化狀態(tài)的可能性。然后，該工藝包括如下步驟例如借助于被接收在適當(dāng)?shù)目?中的螺釘6將磁極件 3A與殼體2連接，使得螺線管3-可逆磁體4組件被夾持成為一個(gè)組合件(pack)。特別地，已知為單獨(dú)的元件的各磁極件集流器5被容納在殼體2中并由螺釘6固 定到殼體2的底部2B。螺釘6通常被布置在磁極件集流器5的中央位置。然而，通過簡單地將磁極件集流器5固定到殼體2的底部2B，無法保證磁極件集流 器在加工被夾持的工件P期間保持其穩(wěn)定性。實(shí)際上，各磁極件3A的磁極件集流器5對于加工被夾持的工件P期間產(chǎn)生的振動(dòng) 非常敏感，所產(chǎn)生的振動(dòng)將對于磁性夾持設(shè)備的精度和壽命產(chǎn)生不利影響。另外，在加工鐵元件P特別地需要使用極端14時(shí)，這樣的極端14可以分別一個(gè)或 多個(gè)磁極件3A連接。因?yàn)闃O端14 一定程度上作用為杠桿臂并且進(jìn)一步增強(qiáng)了振動(dòng)，因此使用極端14 增加了引入到各個(gè)磁極件集流器5上的機(jī)械應(yīng)力。另外，還提供了填充步驟10，由此能夠使磁性設(shè)備1大體上具有雜質(zhì)抗?jié)B性和/或 液體抗?jié)B性，并且能夠填充任何的間隙。用于填充的示例性材料是樹脂100。這樣獲得的夾持面2A是結(jié)合在一起的，但是是使用若干不同類型的材料形成的。由此，夾持面2A由形成各磁極件集流器5的鐵磁性材料和圍繞這樣的磁極件集流 器5的填充材料制成。這樣產(chǎn)生了夾持面2A的不同的堅(jiān)固性，這主要是由填充材料(比如樹脂等)造成 的；樹脂耐受性(resistant)較差，影響了夾持面2A的總體堅(jiān)固性，設(shè)定了能夠作用于待加 工的工作P上的應(yīng)力的極限。另外，由于磁性設(shè)備1的運(yùn)行溫度和夾持面2A的溫度改變，形成夾持面2A的材料 的熱膨脹系數(shù)之間的差異影響到鐵工件P的質(zhì)量和加工精度。但是，磁性設(shè)備1的殼體2的底部2B由一種類型的材料形成，例如由鐵磁性材料 等形成。
由于單件鐵磁性材料比形成夾持面2A的不同材料的組件的耐受性高，因此，與夾 持面2A相比，這為底部2B提供了更好的堅(jiān)固性。因此，殼體2的底部2B的強(qiáng)度比夾持面2A的強(qiáng)度高。為部分補(bǔ)償夾持面2A的較弱的強(qiáng)度，磁性設(shè)備1的殼體2必須被強(qiáng)化，例如通過 形成肋和/或增加底部2B的厚度來強(qiáng)化殼體2。即使在例如形成肋和/或增強(qiáng)底部2B的厚度時(shí)，由于這樣的措施對于磁極件集流 器的較弱的穩(wěn)定性狀態(tài)沒有影響，因此也不能消除夾持面2A的弱的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性的 問題。但是，設(shè)置肋減小了夾持面2A的磁活性區(qū)域，并且更大的底部2B的厚度增加了形 成磁性設(shè)備1所要求的材料的量，由此減小了用于加工待加工工件的機(jī)床的可用空間。還應(yīng)該注意到，機(jī)加工期間產(chǎn)生的應(yīng)力能夠在填充材料100中產(chǎn)生經(jīng)時(shí)裂隙。這可能會(huì)造成冷卻液的滲透，使冷卻液可能到達(dá)電線圈3，產(chǎn)生短路。另外，考慮到各磁極件集流器5僅由被接收在適當(dāng)?shù)目?中的一個(gè)螺釘6保持，以 使螺線管3-可逆磁體4組件能夠組合成一個(gè)組合件，磁極件集流器5抵抗在加工鐵工件期 間產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力的能力較弱。上述說明清楚地示出，對于制造用于夾持鐵元件的磁性設(shè)備的制造商及對于設(shè)備 的用戶，強(qiáng)烈地感覺到需要一種快捷、簡單和更可靠的組裝方法以及耐受性更好和更為可 選的磁性設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供用于夾持鐵工件的如下磁性設(shè)備其具有的結(jié)構(gòu)和功 能的特點(diǎn)能夠滿足上述需求，同時(shí)消除上述的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。該目的通過權(quán)利要求1中限定的、用于磁性夾持鐵元件的磁性設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。該目的還通過權(quán)利要求18中限定的用于磁性夾持鐵元件的磁性設(shè)備的制造方法 來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明提供了單件磁性設(shè)備，其顯著地衰減了由機(jī)床傳遞到被加工的鐵工件的機(jī) 械振動(dòng)，并且提供了增強(qiáng)的機(jī)械穩(wěn)定性。另外，本發(fā)明提供了如下的磁性設(shè)備其夾持面整體由金屬制成，并能夠降低夾持 面和待加工的工件之間的振動(dòng)。另外，本發(fā)明還允許用一件的鐵磁性材料來形成在現(xiàn)有技術(shù)中由若干單獨(dú)的部件 實(shí)現(xiàn)的構(gòu)件，由此節(jié)省了加工時(shí)間。因?yàn)橹惶幚硪患⑶也恍枰葆數(shù)木o固操作，因此進(jìn)一步節(jié)省了安裝時(shí)的時(shí)間。另外，因?yàn)閱渭Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生了連續(xù)的金屬表面，因此這樣獲得的磁性設(shè)備有效地防 止液體滲透到電線圈附近。最后，除易于將靜磁體安裝在通過去芯形成的接收部(receptacle)中之外，該方 法提供了單個(gè)的、獨(dú)立的磁極件，該磁極件不受具體尺寸的約束，比如不受各磁極件的距離 和豎直/水平定向的約束，并且允許磁極件的任意所期望的配置。


根據(jù)下面的參考附圖對本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的說明，本發(fā)明的磁性設(shè)備的 其它的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚，所給出的實(shí)施方式僅是說明性的，而不是限制性的，在附圖 中圖IA是現(xiàn)有技術(shù)的磁性設(shè)備的立體圖；圖IB是沿圖IA中的磁性設(shè)備的線II-II截取的局部截面圖，其中該磁性設(shè)備在 雙磁體模式下運(yùn)行；圖2A是磁性設(shè)備的第一實(shí)施方式的立體圖；圖2B是圖2A的磁性設(shè)備的局部剖視立體圖；圖2C是形成圖2A的磁性設(shè)備的磁極件的裝置的分解圖；圖2D和圖2E分別是圖2A的磁性設(shè)備的支撐結(jié)構(gòu)的平面圖和截面圖；圖2F是圖2A中的磁性設(shè)備在其兩面均被磁性致動(dòng)的狀態(tài)下的截面圖；圖3A是磁性設(shè)備的第二實(shí)施方式的立體圖；圖;3B是圖3A的磁性設(shè)備的截面圖；圖4示出了參考圖3A示出的磁性設(shè)備的可能的使用狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式下文中，將參考永電雙磁體型磁性設(shè)備說明本發(fā)明，但使用永磁體設(shè)備或電磁性 設(shè)備也能夠獲得類似的結(jié)果。參考附圖2A至圖2E，附圖標(biāo)記10總地指示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的磁性夾 持設(shè)備。磁性設(shè)備10包括支撐結(jié)構(gòu)11，在支撐結(jié)構(gòu)11的厚度S的范圍內(nèi)具有至少一個(gè)磁 極件30A。該支撐結(jié)構(gòu)11具有用于容納磁極件30A的至少一個(gè)接收部(receptacle)或凹部 R0優(yōu)選地，磁性設(shè)備包括多個(gè)(“N”個(gè))磁極件30A，各個(gè)磁極件30A均被容納在其 對應(yīng)的凹部R中。特別地，支撐結(jié)構(gòu)11在相反的較大的表面分別形成有第一側(cè)(first side) 12和 第二側(cè)(second side) 13。優(yōu)選地，第一側(cè)12和第二側(cè)13彼此平行地延伸，由此限定各自的表面。如將在下文中更好的說明的那樣，第一側(cè)12限定的表面作用為用于磁性地夾持 待加工的鐵元件(ferrous element)Pl的夾持面，而由第二側(cè)13限定的表面作用為用于磁 性設(shè)備的基部和/或只要滿足一定的條件就作用為用于磁性地夾持另外的鐵元件P2的另 外的夾持面。應(yīng)注意到，一個(gè)磁極件30A具有至少一個(gè)對應(yīng)的磁極件集流器50，其中磁極件集 流器50的側(cè)部50A形成所述第一側(cè)12的一部分。優(yōu)選地，N個(gè)磁極件30各自包括一個(gè)對應(yīng)的磁極件集流器50，從而全部的側(cè)部50A 能夠形成磁性設(shè)備10的夾持面。現(xiàn)在參考圖2B和圖2C，即分別為磁性設(shè)備10的局部剖視圖和磁極件單元30A的分解圖，能夠看到，這樣的磁極件單元30A還包括磁芯40，比如可逆永磁性磁芯 (reversible permanentmagnetic core)；和電線圈30，用于改變可逆永磁性磁芯40的磁 化狀態(tài)。例如，可逆永磁性磁芯40被具體化為AlNiCo磁體。仍參考圖2B和圖2C，還能夠看到，磁極件30A能夠包括另外的磁芯90，比如永磁 化的非可逆型磁芯。比如鐵氧體或NdFeB等制成的非可逆型磁芯90被適當(dāng)?shù)囟ㄏ虿⑶也贾贸山咏?一磁極件集流器50的側(cè)面50C。另外，磁極件30A還包括鐵磁元件60，其中鐵磁元件60被設(shè)計(jì)成抵靠著第一磁芯 40布置，用于填充將第一磁芯40引入凹部R并且使電線圈30抵靠第一磁極件集流器50的 底部50B后留下的間隙。特別地，鐵磁元件60的側(cè)部60A形成第二側(cè)13的一部分。另外，仍參考圖2B和圖2C，提供了間隙填充步驟，用于例如通過澆鑄樹脂100而覆 蓋電線圈30并且還確保鐵磁元件60、第一磁芯40和電線圈30的結(jié)合。因此，樹脂100被設(shè)計(jì)成確保這些元件不松動(dòng)，并確保電線圈30區(qū)域的雜質(zhì)抗?jié)B 性和/或液體抗?jié)B性。在磁性設(shè)備10的優(yōu)選實(shí)施方式中，形成磁極件30A的這些元件被具體化為圓形的 平面形狀的元件。有利地，第一磁極件集流器50有利地與支撐結(jié)構(gòu)11形成為單件，以生成單件磁性 設(shè)備10A。由此，如圖2B、圖2C和圖2E所示，第一磁極件集流器50是支撐結(jié)構(gòu)11的一部分。為此，凹部(或接收部)R被保持在支撐結(jié)構(gòu)11的厚度S內(nèi)，并成為支撐結(jié)構(gòu)的部 分。特別地，同樣參考圖2C和圖2E，凹部R具有特別的形狀，該形狀包括-凹部R的第一部分，其具有直徑Dl和從第二側(cè)13的表面確定的深度S’，和一凹部R的第二部分，其具有等于凹部的第一部分的直徑Dl的外徑，并且具有內(nèi) 徑D2及從第二側(cè)13的表面確定的深度§ ,從而所述凹部R的第二部分形成圓環(huán)狀的空腔。特別地，這樣的圓環(huán)具有等于凹部R的第二部分的深度§與凹部R的第一部分的深 度S’之差的深度S”。換句話說，在磁性設(shè)備10的優(yōu)選的方面中-在形成第一磁極件集流器50的底部50B之外，凹部R的第一部分還接收磁芯40、 用于改變磁芯40的磁化狀態(tài)的電線圈30和鐵磁元件60 ；和-在形成集流器50的、沿橫切側(cè)部50A的方向延伸的側(cè)面50C之外，凹部R的第二 部分還接收非可逆型永磁性靜磁體90。因此，第一磁極件集流器50有利地與支撐結(jié)構(gòu)11形成為單件。實(shí)際上，第一集流器50通過厚度S”’與支撐結(jié)構(gòu)成為一體，其中厚度S”’由下面 的關(guān)系式限定S'" = S-S其中
-S是支撐結(jié)構(gòu)11的厚度，是凹部R的深度，這意味著深度§等于凹部R的第一部分的深度S’與圓環(huán)的深 度S”的和。簡言之，第一磁極件集流器50是從支撐結(jié)構(gòu)11形成的構(gòu)件，并且與支撐結(jié)構(gòu)11 形成為單件。這樣獲得的支撐結(jié)構(gòu)11固有地產(chǎn)生了磁性設(shè)備10的加強(qiáng)肋IlA并且形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)。關(guān)于可以形成磁極件30A的元件，應(yīng)注意到，在磁性設(shè)備10的優(yōu)選實(shí)施方式中，上 述元件在為圓形形狀之外，還應(yīng)該布置為被整體上保持在凹部R的厚度§內(nèi)并保持在直徑 Dl中。為此，還參考圖2C:-磁芯40被具體化為具有高度H和直徑D的圓柱體，-電線圈30被具體化為具有高度HI、外徑D3和稍大于直徑D的內(nèi)徑的環(huán)形元件， 從而能夠包圍磁芯40，-鐵磁元件60被具體化為具有高度H2和具有等于D、即等于磁芯40的直徑的直 徑的圓柱體。但是，關(guān)于磁芯90，其優(yōu)選地被保持在圓環(huán)的深度S”內(nèi)。特別地，磁芯90被具體化為多個(gè)部分，該多個(gè)部分的組合形成環(huán)形元件。這樣的 環(huán)形元件具有等于或小于深度S”的高度H3 ；等于或稍小于凹部R的第二部分的外徑Dl 的外徑和等于或稍小于凹部R的第二部分的內(nèi)徑D2的內(nèi)徑。特別地，如附圖所示，因?yàn)榧庸て陂g產(chǎn)生的較強(qiáng)的機(jī)械應(yīng)力由磁性設(shè)備的第一側(cè) 12抵抗，其中第一側(cè)12比第二側(cè)13更堅(jiān)固，因此形成磁極件30A的元件的連接不需要螺釘 緊固件。由于通過施加到第二側(cè)13的填充材料(比如樹脂等)確保了結(jié)合，所以能夠避免 在磁極件30A中使用螺釘緊固件；這樣的填充材料足以抵抗施加到通常被牢固地聯(lián)接到工 作面的第二側(cè)13的較小的機(jī)械應(yīng)力，其中所述工作面(見表面17)為圖4所示的形式。另外，不使用螺釘緊固件有利地允許在磁極件30A中使用實(shí)心磁芯40。結(jié)果相當(dāng)大地提高了磁性設(shè)備10的性能，或者節(jié)省了制造所述磁芯40所需要的 磁性材料的量。還應(yīng)注意到，與圖IA和圖IB中示出的實(shí)施方式相比，第一集流器50與支撐結(jié)構(gòu) 11的單件設(shè)計(jì)允許磁性設(shè)備10更好地分配機(jī)械應(yīng)力。因此，這樣限定的支撐結(jié)構(gòu)11允許更為有效地吸收加工工件(未示出)期間產(chǎn)生 的應(yīng)力和振動(dòng)。還應(yīng)該注意到，N個(gè)磁極件30A可以自由地配置在支撐結(jié)構(gòu)11中，即，不用遵循預(yù) 定的幾何圖案。不過，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，“N”個(gè)磁極件30A根據(jù)預(yù)定的圖案被布置在支撐結(jié)構(gòu)11 內(nèi)，其中“N”個(gè)磁極件30A根據(jù)矩陣圖案來布置。優(yōu)選地，在“N”個(gè)磁極件30A的矩陣圖案中，中心C沿著形成矩陣的行和/或列布置。
另外，根據(jù)磁性設(shè)備10的使用的通常模式，可以在磁極件集流器50的中心C處形 成盲孔15。優(yōu)選地，這些盲孔15可以是逐漸消失的(wither)螺紋盲孔或填充單獨(dú)的螺旋型 螺紋插入件。附件可以與螺紋盲孔15聯(lián)接以更易于加工，附件比如是極端的的螺桿(未示出)。特別地，如果螺紋盲孔15形成于磁極件30A的中心C處，并且磁極件30A以矩陣 的圖案布置，然后這樣的螺紋盲孔15沿與具有正交笛卡爾軸X-Y的參考系的軸平行的預(yù)定 的軸排列。另外，支撐結(jié)構(gòu)11包括位于磁性設(shè)備10的第一側(cè)12的附加的多個(gè)盲孔15A。特別地，盲孔15A介于“N”個(gè)磁極件30A之間。如果“N”個(gè)磁極件30A以矩陣圖案布置，則這樣的盲孔15A沿著預(yù)定的正交笛卡 爾軸X-Y排列。有利地，盲孔15A以百分之一的精度相對于比如磁性設(shè)備IOA的頂點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)形 成于第一側(cè)12，以形成基準(zhǔn)標(biāo)記。附加的盲孔15A的存在有利于被加工的鐵工件適當(dāng)?shù)囟ㄎ唬蛘邽橛蓹C(jī)床對鐵工 件所進(jìn)行的加工提供絕對基準(zhǔn)。另外，這些盲孔15和15A可以形成為具有不同的孔徑，以更易于確定哪個(gè)孔是設(shè) 計(jì)用以接收附件，哪個(gè)孔設(shè)計(jì)作為基準(zhǔn)孔。還應(yīng)該注意到，除單件支撐結(jié)構(gòu)的特征之外，磁性設(shè)備10還具有如下特征由第 一側(cè)12所限定的表面被稱為“整體鐵磁性夾持面”。換句話說，由第一側(cè)12形成的夾持面有利地配置成不包含填充材料。該方面的特別有利之處在于在夾持面上無樹脂或其它材料(比如黃銅等)確保 了在涉及夾持面溫度升高的加工處理的情況下不會(huì)發(fā)生故障、變形(比如樹脂剝離等)。換句話說，第一側(cè)12的表面是由一種材料形成的平面，所述材料比如是形成磁性 設(shè)備10的支撐結(jié)構(gòu)11的材料及形成磁極件30A的各磁極件集流器50的材料。因此，在磁性設(shè)備10的具體的實(shí)施方式中，由第一側(cè)12限定的夾持面表現(xiàn)為連續(xù) 的鐵磁性面，其中，除盲孔15和/或15A之外，沒有可見的分離的磁極件區(qū)域。應(yīng)注意到，因?yàn)檫B續(xù)的鐵磁性面有助于更為有效地分配磁通因此，即使在以前不 可能的情況下，這樣的連續(xù)的鐵磁性面也能在保持小的工件時(shí)具有改進(jìn)的性能?，F(xiàn)在特別地參考圖2D和圖2E，能夠注意到，磁性設(shè)備10的支撐結(jié)構(gòu)11由具有預(yù) 定的寬度L、長度1和等于這樣的支撐結(jié)構(gòu)11的預(yù)定的厚度S的厚度的鐵磁性板形成。在圖2E的具體視圖中，支撐結(jié)構(gòu)11具有用于容納形成磁極件30A的元件的兩個(gè) 凹部R。應(yīng)注意到，凹部R的第一部分可以通過使用磨削機(jī)(millingmachine)去除材料而 形成，而凹部R的第二部分可以使用去芯器(corer)實(shí)現(xiàn)。該工具通常通過移除非常少量的材料用以制成用于0形環(huán)的接收部，或者形成大 直徑的通孔，從而明顯地節(jié)省時(shí)間和加工動(dòng)力。但是，在該具體的情況中，對上述的鐵磁性板進(jìn)行若干去芯步驟，以界定 (delimit)沿橫切側(cè)面50A的方向延伸的磁極件集流器50的側(cè)面50C。
換句話說，連續(xù)地重復(fù)去芯步驟，以限定形成凹部R的第二部分的圓環(huán)。 特別地，去芯處理有利地允許使凹部R的深度§是外徑Dl和內(nèi)徑D2之差的至少兩倍。不論如何，將應(yīng)當(dāng)明白，如果凹部R的外徑Dl和內(nèi)徑D3之間的差不大于6mm，通過 去芯形成凹部R的處理比通常的車削(turning)、磨削或鉆孔處理更具有成本效益。這相當(dāng)大地節(jié)省了磁性設(shè)備的制造成本，因?yàn)?用于形成磁性設(shè)備的鐵磁性材料的去除的材料量可以達(dá)到比根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)從磁 性設(shè)備去除的材料的量少大約50%的值；-用于形成磁性設(shè)備所需的鐵磁性材料的量可以達(dá)到比根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所需的量少 大約35%的值。另外，應(yīng)當(dāng)明白，如果第一集流器50與支撐結(jié)構(gòu)11形成為單件，則不需要個(gè)別地 形成和處理磁極件集流器。這相當(dāng)大地節(jié)省了用于裝配和校準(zhǔn)磁性設(shè)備的時(shí)間。有利地，被執(zhí)行以獲得凹部的第二部分的去芯處理提供了單個(gè)并且獨(dú)立的磁極件 30A的磁極件集流器50，由此產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)在于不受具體尺寸約束，這些具體的尺寸比如是 磁極件30A或單個(gè)磁極件30A之間的豎直/水平距離?，F(xiàn)有參考圖2F，示出了上述的磁性設(shè)備10的運(yùn)行狀態(tài)，在該狀態(tài)中，兩側(cè)12和13 被磁性致動(dòng)并且由此處于自夾持構(gòu)造(self-clamping configuration)。由此，磁性設(shè)備10可以實(shí)現(xiàn)為夾持面12和承載面13兩者能夠被磁性地致動(dòng)。在以如下方式形成鐵磁元件60時(shí)，這是可以的能夠?qū)⒂纱判?0產(chǎn)生的全部或者 大部分磁通也傳送通過所述鐵磁元件60。在該情況中，磁極件能夠設(shè)置于磁性設(shè)備10的接近鐵磁元件60的第二側(cè)13，這使 得該第二側(cè)13的表面被磁性地致動(dòng)，由此適于在該第二側(cè)13的表面上自夾持鐵元件。如果磁性設(shè)備10是自夾持式，則鐵磁元件60被具體化為第二磁極件集流器。在該情況中，首先應(yīng)注意到，當(dāng)磁性設(shè)備IOA被致動(dòng)時(shí)，磁極件30A在該第一側(cè)12 上產(chǎn)生至少一個(gè)第一磁通Fl。這樣的磁通Fl能夠磁性地夾持例如以與第一側(cè)12的表面接觸的方式放置的第一 鐵元件。有利地，第一磁通Fl在第二側(cè)13限定了用于磁性地夾持第二鐵元件P2的附加的
磁性夾持面。換句話說，當(dāng)磁性設(shè)備10處于工作狀態(tài)時(shí)，磁極件30A至少產(chǎn)生相同的第一磁通 Fl，該第一磁通Fl適于確保磁性夾持第二鐵元件P2。由此，至少第一磁通Fl從第二側(cè)13發(fā)射至預(yù)定的磁場深度T。應(yīng)理解，如這里所使用的那樣，術(shù)語“磁場深度T”想要指磁通在兩個(gè)不同磁極件 30A之間完全短路所需要的鐵磁性材料的最小厚度。特別地，由磁性設(shè)備10從第二側(cè)13的表面產(chǎn)生的并且從所述第二側(cè)13發(fā)射的磁 場可以具有最多等于第二磁極件集流器60的最大線性尺寸的磁場深度T。應(yīng)注意到，術(shù)語“第二磁極件集流器60的最大線性尺寸”想要指最大厚度值和/或 最大直徑值。
因此，可以從第二側(cè)13的表面產(chǎn)生磁通，所產(chǎn)生的磁通具有如下的磁場深度T 能 夠產(chǎn)生足以牢固地將鐵元件P2固定至磁性設(shè)備10的磁力。另外，磁芯90能夠在該第一夾持側(cè)12產(chǎn)生第二磁通F2，使得所述第一鐵元件Pl 能夠被所述第一磁通Fl和第二磁通F2磁性地夾持。由此，在上述的自夾持構(gòu)造中，能夠在第二側(cè)13上提供用于將磁性設(shè)備10夾持到 機(jī)床床體的足夠的磁性力，在圖4中示出了它的一個(gè)典型運(yùn)行構(gòu)造。應(yīng)注意到，術(shù)語“用于將磁性設(shè)備10夾持到機(jī)床床體的足夠的磁性力”想要指力 的值比磁性設(shè)備10能夠從第一側(cè)12施加于被加工的工件的最大的力高至少15%。還是在本實(shí)施方式中，應(yīng)注意到，該第二磁極件集流器60的側(cè)部60A形成第二側(cè) 13的一部分?，F(xiàn)在參考圖3A和圖3B，示出了磁性設(shè)備IOA的第二實(shí)施方式，其中先前說明的元 件標(biāo)注有相同的附圖標(biāo)記。與上面參考圖2A至圖2E所述的實(shí)施方式不同，磁性設(shè)備IOA不具有用于聯(lián)接極 端的盲孔15。進(jìn)一步有用地，注意到，在這種情況下，凹部R的第二部分并不是設(shè)計(jì)用以容納靜 磁體90，而僅用以定位第一磁極件集流器50的側(cè)面50C。特別地，圖3A和圖;3B的磁性設(shè)備IOA僅能形成自夾持的構(gòu)造。有利地，除了單件的特性之外，磁性設(shè)備IOA還具有如下特征第一側(cè)12的表面是 “整體鐵磁性夾持面”，即，其中未形成孔的平面。有利地，由第一側(cè)12限定的夾持面是由一種材料形成的，比如形成磁性設(shè)備的支 撐結(jié)構(gòu)11的材料。還應(yīng)該注意到，自夾持構(gòu)造的磁性設(shè)備10和先前參考圖3A和圖;3B說明的磁性設(shè) 備IOA在相同的性能狀態(tài)下具有比現(xiàn)有技術(shù)的磁性設(shè)備小的厚度S，這是因?yàn)椴淮嬖诖判?設(shè)備的磁通短路底部。另外，由于不再需要在磁性設(shè)備的殼體2上形成加強(qiáng)肋，因此通過增加能夠安裝 到第一側(cè)12上的磁極件30A的數(shù)目，磁性設(shè)備IOA及自夾持構(gòu)造的磁性設(shè)備10能夠提高 第一側(cè)12的表面的夾持力。另外，在另一個(gè)實(shí)施方式中，鐵磁元件60還可以以短路由磁芯40產(chǎn)生的全部或者 大部分磁通的方式形成，以使所述第二側(cè)13的表面磁中性，S卩，由磁性設(shè)備IOA的第二側(cè)13 產(chǎn)生磁性力的值不足以進(jìn)行磁性設(shè)備IOA夾持?，F(xiàn)有參考圖4，示出了磁性設(shè)備10或者IOA的可能的運(yùn)行構(gòu)造。應(yīng)注意到，如圖4所示，磁性設(shè)備10或者IOA的第二側(cè)13可以被磁性地保持抵靠 于機(jī)床床體18，或者通過介于磁性設(shè)備10或IOA與機(jī)床床體之間的機(jī)械部件機(jī)械地固定。在磁性設(shè)備10或IOA的本實(shí)施方式中，當(dāng)加工鐵元件Pl時(shí)，設(shè)置具有單件結(jié)構(gòu)的 磁性設(shè)備10或IOA以及設(shè)置磁性設(shè)備10或IOA的作為“整體鐵磁性夾持面”的夾持面，防 止了作用于第一側(cè)12的任何不期望的機(jī)械應(yīng)力，由此提高了磁性設(shè)備10或IOA的耐受性， 由此改進(jìn)了加工鐵元件Pl的精度。如上面的說明中清楚地所示的那樣，本發(fā)明的磁性設(shè)備滿足了上述需求，并且還 克服了在本公開的背景技術(shù)中提出的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚地理解，在不偏離如所附的權(quán)利要求書中限定的本發(fā)明的 范圍的前提下，可以對上文中所說明的內(nèi)容進(jìn)行多種改變和變形。
權(quán)利要求
1.一種用于磁性夾持鐵元件(Pi)的磁性設(shè)備，其包括支撐結(jié)構(gòu)(11)，所述支撐結(jié)構(gòu)(11)由鐵磁性材料形成，其中，在所述支撐結(jié)構(gòu)(11)的 厚度(S)內(nèi)保持至少一個(gè)磁極件(30A)；第一側(cè)(12)和第二側(cè)(13)，所述第一側(cè)(12)和所述第二側(cè)(13)形成于所述支撐結(jié)構(gòu) (11)的較大的相反面；所述磁極件(30A)包括至少一個(gè)第一磁極件集流器(50)，所述第一磁極件集流器(50) 適于將由所述磁性設(shè)備產(chǎn)生的至少一個(gè)第一磁通(Fl)傳輸?shù)剿龅谝粋?cè)(12)；所述磁性設(shè)備的特征在于，所述至少一個(gè)第一磁極件集流器(50)被保持在所述支撐 結(jié)構(gòu)(11)的所述厚度(S)內(nèi)并且與所述支撐結(jié)構(gòu)(11)形成為一件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性設(shè)備，其特征在于，各所述第一磁極件集流器(50)的側(cè) 部(50A)形成所述第一側(cè)(1 的一部分，所述第一側(cè)(1 是由所述鐵磁性材料形成的平 面，使得所述第一側(cè)(1 為整個(gè)金屬面，各所述第一磁極件集流器(50)都與所述支撐結(jié)構(gòu) (11)形成為一件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁性設(shè)備，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)(11)包括保持在 所述支撐結(jié)構(gòu)(11)的所述厚度(S)內(nèi)的至少一個(gè)凹部(R)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁性設(shè)備，其特征在于，所述凹部(R)包括第一部分，所述第 一部分具有直徑(Dl)和從所述第二側(cè)(1 的表面限定的第一深度(S’)，所述凹部(R)的 所述第一部分形成所述第一磁極件集流器(50)的底部(50B)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的磁性設(shè)備，其特征在于，所述凹部(R)包括第二部分，所 述第二部分具有內(nèi)徑(D2)、等于所述凹部的所述第一部分的直徑(Dl)的外徑和從所述第 二側(cè)(1 的表面限定的第二深度(§ 所述凹部(R)的所述第二部分形成所述第一磁極 件集流器(50)的側(cè)面(50C)，所述側(cè)面(50C)沿橫切所述側(cè)部(50A)的方向延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁性設(shè)備，其特征在于，所述凹部(R)的所述第二部分的所述 第二深度(§ )是所述凹部(R)的所述第一部分的直徑(Dl)與所述凹部(R)的所述第二部 分的內(nèi)徑(D2)之差的至少兩倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的磁性設(shè)備，其特征在于，所述磁極件(30A)包 括鐵磁元件(60)，所述鐵磁元件(60)的側(cè)部(60A)形成所述第二側(cè)(1 的一部分，用于改 變磁化狀態(tài)的電線圈GO)和至少一個(gè)第一磁芯GO)介于所述第一磁極件集流器(50)的 底部(50B)和所述鐵磁元件(60)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的磁性設(shè)備，其特征在于，所述磁極件(30A)包 括第二磁芯(90)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁性設(shè)備，其特征在于，所述凹部(R)的所述第一部分適于容 納所述鐵磁元件(60)、所述磁芯00)和用于改變所述至少一個(gè)第一磁芯GO)的磁化狀態(tài) 的所述電線圈(30)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的磁性設(shè)備，其特征在于，所述凹部(R)的所述第二部分 適于容納所述第二磁芯(90)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的磁性設(shè)備，其特征在于，多個(gè)(N個(gè))磁極件 (30A)被配置在所述支撐結(jié)構(gòu)中，以形成具有預(yù)定數(shù)目的行和列的矩陣。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁性設(shè)備，其特征在于，所述鐵磁元件(60)是被設(shè)計(jì)成將 所述至少一個(gè)第一磁通(Fl)傳輸?shù)剿龅诙?cè)(1 的第二磁極件集流器，所述鐵磁元件 (60)具有預(yù)定的高度0 )和與所述第一磁芯GO)的直徑(D)相等的直徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的磁性設(shè)備，其特征在于，在所述磁性設(shè)備的至少一種運(yùn)行 狀態(tài)中，所述磁極件(30A)，所述至少一個(gè)第一磁通(Fl)在所述第二側(cè)(1 限定第二磁性 夾持面，用于磁性夾持第二鐵元件(P2)，所述至少一個(gè)第一磁通(Fl)從所述第二側(cè)(13)出 來預(yù)定的磁場深度(T)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的磁性設(shè)備，其特征在于，牢固地將所述第二鐵元件(P2)固 定于所述第二側(cè)(13)的所述第二夾持面所需要的磁性力的值比所述磁性設(shè)備能夠作用于 所述第一側(cè)(1 的夾持面上的最大力高至少15%。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的磁性設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)第一磁通(Fl) 從所述第二側(cè)(1 出來的所述預(yù)定的磁場深度(T)等于或大于所述第二磁極件集流器 (60)的最大線性尺寸，所述磁場深度適于牢固地夾持所述第二鐵元件(P2)。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的磁性設(shè)備，其特征在于，所述磁極件(30A)具 有圓形的平面形狀。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的磁性設(shè)備，其特征在于，所述第一磁芯GO) 是永磁化的可逆型磁芯，所述第二磁芯(90)是永磁化的非可逆型磁芯。
18.一種磁性設(shè)備的制造方法，包括如下步驟提供鐵磁性材料板，所述鐵磁性材料板具有預(yù)定的寬度(L)、長度(1)和厚度，所述鐵 磁性材料板在其相反的較大的表面限定第一側(cè)(1 和第二側(cè)(13)；所述制造方法的特征在于，所述方法還包括以下附加步驟從所述鐵磁性材料板(11)的所述第二側(cè)(1 的表面去除一定量的所述鐵磁性材料， 以產(chǎn)生至少一個(gè)凹部(R)，其中，所述凹部(R)由具有預(yù)定深度(S’)和直徑(Dl)的第一部 分形成，所述凹部(R)的所述第一部分形成第一磁極件集流器(50)的底部(50B)，從所述鐵磁性材料板去除另外量的所述鐵磁性材料，以形成所述凹部(R)的第二部 分，所述凹部(R)的所述第二部分形成所述第一磁極件集流器(50)的側(cè)面(50C)，使得所述第一磁極件(50)與所述支撐結(jié)構(gòu)(11)形成為一件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的磁性設(shè)備的制造方法，其特征在于，所述凹部(R)的所述第 二部分形成沿橫切所述側(cè)部(50A)的方向延伸的側(cè)部(50C)，其中，所述凹部(R)的所述第 二部分具有內(nèi)徑(擬)和與所述第一部分的直徑(Dl)相等的外徑；以及從所述第二側(cè)(1 的表面限定的深度(§ )，所述深度(§ )是所述凹部(R)的所述第 二部分的與所述第一部分的直徑(Dl)相等的外徑與所述凹部(R)的所述第二部分的內(nèi)徑 之差的至少兩倍。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的磁性設(shè)備的制造方法，其特征在于，還包括以下附加 步驟提供第一磁芯GO)；提供電線圈(30)；提供鐵磁元件(60)，其中，所述鐵磁元件(60)的側(cè)部(60A)限定所述第二側(cè)(1 的一部分；在所述凹部(R)的所述第一部分中，以使所述電線圈(30)包圍所述第一磁芯00)的 方式將所述第一磁芯GO)和所述電線圈(30)容納在所述第一磁極件集流器(50)的底部 (50B)和所述鐵磁元件(60)之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的磁性設(shè)備的制造方法，其特征在于，還包括以下附加步驟 提供第二磁芯(90)；將所述第二磁芯(90)容納在所述凹部(R)的所述第二部分中。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的磁性設(shè)備的制造方法，其特征在于，還包括以下附加 步驟通過澆鑄樹脂(100)填充間隙。
23.根據(jù)權(quán)利要求18至22中的任一項(xiàng)所述的磁性設(shè)備的制造方法，其特征在于，使 用去芯器執(zhí)行從鐵磁性材料的所述支撐結(jié)構(gòu)(11)去除另外的鐵磁性材料以形成所述凹部 (R)的所述第二部分的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于磁性夾持鐵元件(P1)的磁性設(shè)備，其包括支撐結(jié)構(gòu)(11)，其中，在其厚度(S)內(nèi)保持至少一個(gè)磁極件(30A)；第一側(cè)(12)和第二側(cè)(13)，形成于所述支撐結(jié)構(gòu)(11、11A)中的較大的相反表面，所述磁極件(30A)包括至少一個(gè)第一磁極件集流器(50)，所述第一磁極件集流器(50)適于將由所述磁性設(shè)備產(chǎn)生的至少一個(gè)第一磁通(F1)傳輸?shù)剿龅谝粋?cè)(12、13)。本發(fā)明的特征在于所述至少一個(gè)第一磁極件集流器(50)被保持在所述支撐結(jié)構(gòu)(11)的厚度(S)內(nèi)并且與所述支撐結(jié)構(gòu)(11)形成為一件。
文檔編號(hào)B23Q3/154GK102112271SQ200880128796
公開日2011年6月29日 申請日期2008年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月22日
發(fā)明者喬瓦尼·科斯馬伊, 安東尼諾·吉利奧, 米凱萊·卡爾多內(nèi), 羅伯托·法蘭達(dá) 申請人:意大利泰磁公司, 米蘭綜合工科大學(xué)