(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄製エレメント（Ｐ１）を磁気的クランプするための磁気装置であって、
所定の幅（Ｌ）、長さ（ｌ）および厚さ（Ｓ）の強磁性材料から形成された支持構造（１１）と、
前記支持構造（１１）における比較的大きな、対向する表面に形成された第１および第２のサイド（１２，１３）と、
少なくとも１つの第１のポールピースコレクタ（５０）と、第１の磁気コア（４０）と、前記第１の磁気コア（４０）の磁化状態を変化させるための電気コイル（３０）と、第２の磁気コア（９０）と、を備える少なくとも１つのポールピース（３０Ａ）と、
を有し、
前記少なくとも１つの第１のポールピースコレクタ（５０）は、前記磁気装置により発生された少なくとも１つの第１の磁束（Ｆ１）を前記第１のサイド（１２）に伝達するように構成されている磁気装置において、
前記少なくとも１つのポールピース（３０Ａ）は、前記支持構造（１１）の厚さ（Ｓ）内に保持されており、前記少なくとも１つの第１のポールピースコレクタ（５０）は前記支持構造（１１）とワンピースに成形されており、一体型磁気装置（１０Ａ）を形成し、
前記第１の磁気コア（４０）は永久的に磁化された可逆型磁気コアであり、前記第２の磁気コア（９０）は永久的に磁化された非可逆型磁気コアである、
ことを特徴とする磁気装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの第１のポールピースコレクタ（５０）の各々の側方部分（５０Ａ）が前記第１のサイド（１２）の一部分を形成し、前記第１のサイド（１２）は前記強磁性材料の平坦な表面から形成され、前記第１のサイド（１２）は全体が金属表面である請求項１記載の磁気装置。
【請求項３】
前記支持構造（１１）は、前記支持構造（１１）の厚さ（Ｓ）内に保持された少なくとも１つの凹部（Ｒ）を有する請求項１記載の磁気装置。
【請求項４】
前記凹部（Ｒ）は、前記第２のサイド（１３）の表面から規定される第１の深さ（Ｓ'）と直径（Ｄ１）を備える第１の部分を有し、前記凹部（Ｒ）の前記第１の部分は前記少なくとも１つの第１のポールピースコレクタ（５０）の底部（５０Ｂ）を形成する請求項３記載の磁気装置。
【請求項５】
前記凹部（Ｒ）は、前記第２のサイド（１３）の表面から規定される第２の深さ（Ｓ＾）と、前記凹部（Ｒ）の第１の部分の前記直径（Ｄ１）に等しい外径と、内径（Ｄ２）を備える第２の部分と、を有し、
前記凹部（Ｒ）の前記第２の部分は、前記少なくとも１つの第１のポールピースコレクタ（５０）の側方表面（５０Ｃ）を形成し、前記側方表面（５０Ｃ）は前記側方部分（５０Ａ）に対して横方向に延在している請求項３記載の磁気装置。
【請求項６】
前記凹部（Ｒ）の前記第２の部分の第２の深さ（Ｓ＾）は、前記凹部（Ｒ）の前記第１の部分の前記直径（Ｄ１）と、前記凹部（Ｒ）の前記第２の部分の前記内径（Ｄ２）と、の差の少なくとも２倍である請求項５記載の磁気装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つのポールピース（３０Ａ）は、強磁性エレメント（６０）と、前記強磁性エレメント（６０）の側方部分（６０Ａ）と、磁化状態を変化させるための電気コイル（３０）と、前記少なくとも１つの第１のポールピースコレクタ（５０）の底部（５０Ｂ）と前記強磁性エレメント（６０）との間に挿入された前記第１の磁気コア（４０）と、を有し、
前記側方部分（６０Ａ）は前記第２のサイド（１３）の一部分を形成する請求項１記載の磁気装置。
【請求項８】
前記凹部（Ｒ）の前記第１の部分は、前記強磁性エレメント（６０）、前記第１の磁気コア（４０）、および、前記第１の磁気コア（４０）の磁化状態を変化させるための前記電気コイル（３０）を収容するように構成されている請求項７記載の磁気装置。
【請求項９】
前記凹部（Ｒ）の前記第２の部分は、前記第２の磁気コア（９０）を収容するように構成されている請求項１記載の磁気装置。
【請求項１０】
複数（Ｎ）の前記ポールピース（３０Ａ）が前記支持構造（１１）に配置されており、所定数の行および列を備えるマトリクスを形成している請求項１記載の磁気装置。
【請求項１１】
前記強磁性エレメント（６０）は、前記少なくとも１つの第１の磁束（Ｆ１）を前記第２のサイド（１３）に伝達するよう設計された第２のポールピースコレクタであり、前記強磁性エレメント（６０）は前記第１の磁気コア（４０）の直径（Ｄ）に等しい直径と所定の高さ（Ｈ２）を有する請求項７記載の磁気装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのポールピース（３０Ａ）が前記磁気装置の少なくとも１つの動作状態にあるとき、前記少なくとも１つの第１の磁束（Ｆ１）は、第２の鉄製エレメント（Ｐ２）を磁気的にクランプするための前記第２のサイド（１３）における第２の磁気的クランプ面を規定し、前記少なくとも１つの第１の磁束（Ｆ１）は所定の磁界深度（Ｔ）を備える前記第２のサイド（１３）から到来する請求項１１記載の磁気装置。
【請求項１３】
前記第２の鉄製エレメント（Ｐ２）を前記第２のサイド（１３）の前記第２のクランプ面に対してしっかり確保するために必要な磁力は、磁気装置が前記第１のサイド（１２）のクランプ面上に発揮することのできる最大の磁力よりも少なくとも１５％高い力の値である請求項１２記載の磁気装置。
【請求項１４】
前記第１のサイド（１３）から発する前記少なくとも１つの第１の磁束（Ｆ１）の前記所定の磁界深度（Ｔ）は、前記第２のポールピースコレクタ（６０）の最大長さ寸法に等しいかまたはこれより大きく、前記磁界深度（Ｔ）は前記第２の鉄製エレメント（Ｐ２）をしっかりクランプするように構成されている請求項１２記載の磁気装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのポールピース（３０Ａ）は円形平坦形状を有する請求項１記載の磁気装置。
【請求項１６】
請求項１記載の磁気装置の製造方法であって、
所定の幅（Ｌ）、長さ（ｌ）および厚さを備える強磁性材料のプレートを準備し、前記プレートは対向する大きな平面に第１と第２のサイド（１２，１３）を規定する磁気装置の製造方法において、
強磁性材料の前記プレート（１１）から、少なくとも１つの凹部（Ｒ）を形成するために前記第２のサイド（１３）から前記強磁性材料を除去し、
このとき前記凹部（Ｒ）が、所定の深さ（Ｓ'）と直径（Ｄ１）の第１の部分から形成されるようにし、前記凹部（Ｒ）の前記第１の部分が第１のポールピースコレクタ（５０）の底部（５０Ｂ）を形成するようにし、
強磁性材料の前記プレートから、前記凹部（Ｒ）の第２の部分を形成するための前記強磁性材料をさらに除去し、前記凹部（Ｒ）の前記第２の部分が前記第１のポールピースコレクタ（５０）の側方表面（５０Ｃ）を形成するようにし、
これにより前記第１のポールピースコレクタ（５０）が、前記支持構造（１１）とともに１つの部材から形成されるようにする、ことを特徴とする製造方法。
【請求項１７】
前記凹部（Ｒ）の前記第２の部分が側方表面（５０Ｃ）を形成し、前記側方表面（５０Ｃ）は前記側方部分（５０Ａ）に対して横方向に延在し、
前記凹部（Ｒ）の前記第２の部分は、
前記第１の部分の直径（Ｄ１）に等しい外径と、
前記外径より小さい内径（Ｄ２）と、
前記第２のサイド（１３）の表面から規定される深さ（Ｓ＾）と、
を有し、
前記深さ（Ｓ＾）は、前記第１の部分の直径（Ｄ１）に等しい前記外径と前記凹部（Ｒ）の前記第２の部分の前記内径との差の少なくとも２倍である請求項１６記載の磁気装置の製造方法。
【請求項１８】
第１の磁気コア（４０）を設け、
電気コイル（３０）を設け、
強磁性エレメント（６０）を設け、前記強磁性エレメント（６０）の側方部分（６０Ａ）が前記第２のサイド（１３）の一部分を規定するようにし、
前記電気コイル（３０）が前記第１の磁気コア（４０）を包囲するようにし、前記第１の磁気コア（４０）と前記電気コイル（３０）を、前記凹部（Ｒ）の前記第１の部分の中に、前記第１のポールピースコレクタ（５０）の底部（５０Ｂ）と前記強磁性エレメント（６０）との間で収容する請求項１６記載の磁気装置の製造方法。
【請求項１９】
第２の磁気コア（９０）を設け、
前記第２の磁気コア（９０）を、前記凹部（Ｒ）の前記第２の部分の中に収容する請求項１８記載の磁気装置の製造方法。
【請求項２０】
隙間をレジン（１００）の鋳物により充填する付加的ステップを含む請求項１８記載の製造方法。
【請求項２１】
強磁性材料を強磁性材料の前記支持構造（１１）から付加的に除去して、前記凹部（Ｒ）の前記第２の部分を形成するステップは、芯抜き器を使用して実行される請求項１６記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１記載された一体型磁気装置およびそのような装置の製造方法に関する。
【０００２】
ここで用語「磁気装置」は以下のことを意味する。
・永久磁石装置、すなわちその状態をアクティブからインアクティブに、またはその反対に切り替えるため、またはクランプのために使用される場合に電力を必要としない装置であって、装置内に適切に配置された永久磁石により形成されるもの。
・電気永久磁石装置、すなわちクランプのために使用する場合には電力を必要としないが、それが作動および非作動されるためには電力を必要とする装置であって、可逆永久磁石と、必要であれば装置内に適切に配置された静止永久磁石により形成されるもの。
・電磁石装置、すなわちクランプのために電力供給を必要とし、磁気コアが強磁性材料からなるもの。
【背景技術】
【０００３】
図１Ａと１Ｂに示された従来技術の磁気クランプ装置の製造方法は、例えば電気永久磁石デュアルマグネット型であり、ブロックからなるハウジング２を有し、このハウジングは底部２Ｂと、底部の内面２Ｃ上に配置されたＮ個のポールピース３Ａとを備える。
【０００４】
その他、ハウジング２は種々のコンポーネントを、当業者には公知の方法により組み立てることによって作製することができる。
【０００５】
各ポールピース３Ａ（図１Ｂ参照）は、電気永久磁石デュアルマグネット装置の場合、少なくとも、
・１つのポールピースコレクタ５、
・１つの可逆永久磁石コア４、そして
・可逆永久磁石コア４の周囲に拡がる磁化状態を変化するための１つの電気コイル３（ソレノイドとしても知られる）を有する。
【０００６】
とりわけ図１Ｂから、電気コイル３は、可逆永久磁石４を収容するための空間を画定するように構成されていることが分かる。可逆永久磁石はＡｌＮｉＣｏ型の磁石であり、その上にポールピースコレクタ５が配置される。
【０００７】
さらにポールピース３Ａはまた、フェライトまたはＮｄＦｅＢからなる１つまたは複数の静止磁石９を有する。この静止磁石９は、金属エレメントＰをクランプするために付加的な永久磁界を発生することができるよう適切に配向されている。
【０００８】
図１Ａと１Ｂを参照すると、各ポールピース３Ａのポールピースコレクタ５が、正方形の平面形状を備える、平行六面体の強磁性ピースからなることが分かる。
【０００９】
ここで使用されるよう用語「ポールピースコレクタ５」とは、一方の側５Ａの表面が、磁気装置１が非作動のときに磁気的に中性であり、磁気装置１が作動されるときに磁気的にアクティブになるエレメントを指すよう意図するものである。
【００１０】
したがって言い替えると、ポールピースコレクタ５は、その６つの面のうちの４つの面で磁界が１つの方向に配向されており、第５の面では磁界の方向を、他の４つの面の磁界方向と同じまたは反対の極性に変化することができ、第６の面は、
・第５の面に発生された磁界が、他の４つの面の磁界と反対の極性を有するとき（磁気装置が非作動である）、磁気的に中性であり、または
・第５の面に発生された磁界が、他の４つの面の磁界と同じ極性を有するとき（磁気装置が作動されている）、磁気的にアクティブである。
【００１１】
簡単に言えば、ポールピースコレクタ５は、可逆永久磁石コア４により発生された磁束を面５Ａに伝達し、磁気的なクランプ表面２Ａを形成するように設計されたエレメントである。
【００１２】
「Ｎ個の」ポールピースコレクタ５の面５Ａは全体として、機械加工すべきおよび／または他の操作をすべき金属エレメントＰをしっかりとクランプするための磁気的クランプ面２Ａを形成する。
【００１３】
言い替えると、装置１がアクティブ状態であるとき、「Ｎ個の」ポールピースコレクタ５の表面５Ａが活性化され、鉄製エレメントＰ１を磁気的にクランプする。
【００１４】
さらにここで使用される、磁気装置に関しての「アクティブ／インアクティブ」の用語は、可逆永久磁石４の磁化状態を、電気コイル３により発生される適切な磁界の作用によって変化できることを意味するためのものである。
【００１５】
したがってこの工程は、ポールピース３Ａが、例えば適切なホール７に収容されたネジ６によってハウジング２と関連されるステップを含んでおり、ソレノイド３と可逆磁石４をパック内に、アセンブリとしてクランプすることができる。
【００１６】
とりわけ別個のエレメントとして知られる各ポールピースコレクタ５は、ハウジング２内に収容されており、その底部２Ｂにネジ６によって固定されている。
【００１７】
部磁６は通例、ポールピースコレクタ５に対して中央位置に配置されている。
【００１８】
それにもかかわらず、ポールピースコレクタ５をハウジング２の底部に単純に固定しているため、ポールピースコレクタが、クランプされたワークピースＰの機械加工中に安定して維持されることが保障されない。
【００１９】
実際、各ポールピース３Ａのポールピースコレクタ５は、クランプされたワークピースＰの機械加工中に発生する振動に対して非常に脆弱であり、この振動は磁気クランプ装置の精度および寿命に有害な影響を与える。
【００２０】
さらに、鉄製エレメントＰをマッチングするためにとくに必要であれば、ポール延長部１４を１つまたは複数のポールピース３Ａに関連させることができる。
【００２１】
ポール延長部１４の使用は、それぞれのポールピースコレクタ５に引き起こされる機械的ストレスを増大させる。なぜならこれらは梃子として作用し、振動を増幅するからである。
【００２２】
さらに充填ステップ１０が設けられており、これにより磁気装置１は不純物および／または液体の浸透に対して実質的に不浸透性であり、隙間を充填することができる。
【００２３】
使用される充填物の例はレジン１００である。
【００２４】
このようにして得られたクランプ面２Ａには結合力があるが、複数の異なるタイプの材料を使用して形成される。
【００２５】
したがってクランプ面２Ａは、各ポールピースコレクタ５を形成する強磁性材料と、このポールピースコレクタ５を包囲する充填材料から作製される。
【００２６】
そのため、おもに（レジンのような）充填材料のため、クランプ面２Ａの頑強性が異なる。レジンの耐性は比較的弱く、クランプ面２Ａの頑強性全体に影響し、機械加工されるワークピースＰに及ぼされる応力の限界を決定する。
【００２７】
さらにクランプ面２Ａを形成する材料の熱膨張率が異なることは、磁気装置１の動作温度およびクランプ面２Ａの温度の変化のため、鉄製ワークピースＰ１の機械加工の品質と精度に影響する。
【００２８】
しかし磁気装置１のハウジング２の底部２Ｂは、１種の材料、例えば強磁性材料から作製される。
【００２９】
このことは底部２Ｂに、クランプ面２Ａと比較して大きな頑強性を与える。なぜなら一体的な強磁性材料は、クランプ面２Ａを形成する種々の材料のアセンブリよりも耐性があるからである。
【００３０】
したがってハウジング２の底部２Ｂは、クランプ面２Ａよりも強度が高い。
【００３１】
クランプ面２Ａの強度の弱さを部分的に補償するために、磁気装置１のハウジング２を、例えばリブ形成および／または底部２Ｂの厚さの増大により補強しなければならない。
【００３２】
機械的強度の脆弱性とクランプ面２Ａの安定性の問題は、例えばリブが形成され、および／または底部２Ｂの厚さが増大されても除去することができない。なぜならこのような手段は、ポールピースコレクタの安定性条件の弱さの改善にはつながらないからである。
【００３３】
しかしリブを設けることはクランプ面２Ａの磁気活性エリアを減少させ、底部２Ｂの厚さの増大は磁気装置１を形成するのに必要な材料量を増大させる。それゆえ、機械加工されるワークピースを機械加工する工作機械に対して使用可能なスペースが減少する。
【００３４】
さらに機械加工中に発生する応力は、時間とともに充填材料１００に割れ目を引き起こす。
【００３５】
これは冷却液の浸透の原因ともなり、冷却液が電気コイル３に達し、短絡を引き起こす。
【００３６】
さらに各ポールピースコレクタ５は、適切なホール７に収容された１つのネジ５によってのみ保持されているので、ソレノイド３と可逆磁石４のアセンブリを１つのパックにまとめることができるが、ポールピースコレクタ５は、鉄製ワークピースの機械加工中に発生する機械的応力に対する抵抗力が低い。
【００３７】
上記のことは、鉄製エレメントをクランプする磁気装置の製造と、そのユーザの両方に対して、より迅速、簡単かつ信頼性のある組立て工程と、磁気装置のさらなる耐性と信頼性が非常に欠けていることを示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
したがって本発明が基礎とする課題は、上記の必要性を満たす構造および機能を特徴とし、上記従来技術の欠点を除去する、金属ワークピースをクランプするための磁気装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
この課題は、請求項１に記載された、鉄製エレメントを磁気的にクランプする磁気装置により解決される。
【００４０】
この課題はまた、請求項１８に記載された、鉄製エレメントを磁気的にクランプする磁気装置の製造方法により解決される。
【００４１】
本発明は、工作機械により機械加工される鉄製エレメントに伝達される機械的振動を格段に減衰し、向上された機械的安定性を付与する。
【００４２】
本発明はまた、クランプ面が完全に金属製である磁気装置を提供し、またクランプ面と機械加工されるワークピースとの間の振動を低減することができる。
【００４３】
さらに本発明により、強磁性材料の１つのピースを成形のために使用することができる。このことは従来技術では複数の別個のワークピースから行われており、これにより機械加工時間が短縮される。
【００４４】
また時間短縮は取付け工程でも得られる。なぜならただ１つのピースが処理加工されるので、作業中に締め付けのためのネジが必要ないからである。
【００４５】
このようにして得られた磁気装置はまた、電気コイル付近での液体の浸透から効率的に保護される。なぜなら一体型構造が連続的に金属表面を形成するからである。
【００４６】
最後に、コアリングにより形成された容器に静止磁石を容易に適合できることに加えて、この工程は、独立して単一のポールピースを提供する。このポールピースは、種々のポールピースの距離および垂直／水平配向のような特定の寸法に束縛されず、所望のポールピース配置構成を可能にする。
【００４７】
本発明の磁気装置のさらなる側面および利点は、有利な実施例の以下の説明および添付図面から明らかである。この実施例は説明のためのものであり、限定ではない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１Ａ】従来技術の磁気装置の斜視図である。
【図１Ｂ】デュアルマグネットモードで動作するときの、図１Ａの磁気装置のラインＩＩ−ＩＩに沿った部分断面図である。
【図２Ａ】磁気装置の第１の実施形態の斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａの磁気装置の部分断面斜視図である。
【図２Ｃ】図２Ａの磁気装置のポールピースを形成するデバイスの展開図である。
【図２Ｄ】図２Ａの磁気装置の支持構造の平面図および断面図である。
【図２Ｅ】図２Ａの磁気装置の支持構造の平面図および断面図である。
【図２Ｆ】両面が磁気的にアクティブである、図２Ａの磁気装置の断面図である。
【図３Ａ】磁気装置の第２の実施形態の斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａの磁気装置の部分断面図である。
【図４】図３Ａに示された磁気装置の可能な使用形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
本発明を、電気永久磁石デュアルマグネット型の磁気装置を参照して説明するが、永久磁石または電磁石を使用しても同様の結果が得られる。
【００５０】
添付の図２Ａから２Ｅを参照すると、数字１０は本発明の第１の実施形態による磁気クランプ装置を示す。
【００５１】
磁気装置１０は、厚さＳ内に少なくとも１つのポールピース３０Ａを備える支持構造１１を有する。
【００５２】
この支持構造１１は、ポールピース３０Ａを収容するための少なくとも１つの容器または凹部Ｒを有する。
【００５３】
好ましくは、磁気装置は複数の「Ｎ個の」のポールピース３０Ａを有し、各ポールピースはそれぞれ凹部Ｒに収容されている。
【００５４】
とりわけ支持構造１１は、それぞれ対向する大きな平面にある第１と第２のサイド１２，１３により形成されている。
【００５５】
好ましくは第１と第２のサイド１２，１３は互いに平行に延在しており、これによりそれぞれの平面を規定している。
【００５６】
より良く説明するためにこの後、第１のサイド１２により規定される表面は、機械加工される鉄製エレメントＰ１を磁気的にクランプするクランプ面として作用し、第２のサイド１３により規定される表面は、磁気装置に対するベースとして、および／または所定の条件が満たされる限りにおいて付加的な鉄製エレメントＰ２を磁気的にクランプする付加的クランプ面として作用する。
【００５７】
１つのポールピース３０Ａは、少なくとも１つの第１のポールピースコレクタ５０を有し、その側方部分５０Ａは第１のサイド１２の一部を形成する。
【００５８】
好ましくは、複数Ｎ個のポールピース３０はそれぞれ１つのポールピースコレクタ５０を含み、これによりすべての側方部分５０Ａは磁気装置１０のクランプ面を形成することができる。
【００５９】
図２Ｂと２Ｃを参照すると、磁気装置１０の部分断面図とポールピースユニット３０Ａの展開図がそれぞれ示されており、このようなポールピースユニット３０Ａがさらに、可逆永久磁石コアである磁気コア４０と、この可逆永久磁石コア４０の磁化状態を変化するための電気コイル３０を有することが分かる。
【００６０】
例えば可逆永久磁石コア４０はＡｌＮｉＣｏ磁石により実現されている。
【００６１】
なお図２Ｂと２Ｃを参照すると、ポールピース３０Ａが、永久的に磁化された非可逆型の磁気コアである磁気コア９０を付加的に含むことができる。
【００６２】
非可逆型磁気コア９０はフェライトまたはＮｄＦｅＢからなり、適切に配向され、第１のポールピースコレクタ５０の側面５０Ｃの近傍に配置されている。
【００６３】
ポールピース３０Ａも強磁性エレメント６０を有し、この強磁性エレメント６０は、第１の磁気コア４０を凹部Ｒに導入した後に残る隙間を充填するために、第１の磁気コア４０に接して配置されるよう構成されている。さらに電気コイル３０は第１のコレクタ５０の底部５０Ｂに接している。
【００６４】
とりわけ強磁性エレメント６０の側方部分６０Ａは、第２のサイド１３の一部分を形成する。
【００６５】
さらに図２Ｂと２Ｃを参照すると、例えばレジン１００を鋳込むことにより、電気コイル３０を被覆し、また強磁性エレメント６０、第１の磁気コア４０および電気コイル３０の密着を保障するための隙間充填ステップが設けられている。
【００６６】
したがってレジン１００は、これらのエレメントが剥がれないことを保障し、不純物および／または液体が電気コイル３０のゾーンに浸透しないことを保障する。
【００６７】
磁気装置１０の好ましい実施形態では、ポールピース３０Ａを形成するこれらのエレメントは、円形平坦形状のエレメントにより実現されている。
【００６８】
有利には、第１のポールピースコレクタ５０は、支持構造１１とともに１つの部材から形成され、一体型磁気装置１０Ａを形成している。
【００６９】
したがって図２Ｂ，２Ｃ，２Ｅに示すように、第１のポールピース５０は支持構造１１の一部分である。
【００７０】
この目的のために凹部（または容器）Ｒが、支持構造１１の厚さＳ内に保持されており、これも支持構造１１の一部分である。
【００７１】
図２Ｃと２Ｅを参照すると、凹部Ｒは特定の形状を有しており、
・第２のサイド１３の表面から決定される直径Ｄ１と深さＳ'を有する凹部Ｒの第１の部分と、
・凹部の第１の部分の直径に等しい外径を有する凹部Ｒの第２の部分とを有し、この第２の部分は、第２のサイド１３の表面から決定される内径Ｄ２と深さＳ＾を有する。これにより第２の部分は環状のリング空洞部を形成する。
【００７２】
とりわけこのような環状リングは、凹部Ｒの第２の部分の深さＳ＾と凹部Ｒの第１の部分の深さＳ'との差に等しい深さＳ''を有する。
【００７３】
言い替えると、磁気装置１０の好ましい構成では、
・第１のポールピースコレクタ５０の底部５０Ｂを形成することに加えて、凹部Ｒの第１の部分が、磁気コア４０、磁気コア４０の磁化状態を変化させるための電気コイル３０、および強磁性エレメント６０を受け入れ、
・側方部分５０Ａに対して横方向に延在するコレクタ５０の側面５０Ｃを形成することに加えて、凹部Ｒの第２の部分は非可逆的永久静止磁石９０を受け入れる。
【００７４】
したがって第１のポールピースコレクタ５０は、支持構造１１とともに１つの部材から形成されている。
【００７５】
実際、第１のコレクタ５０は支持構造と、厚さＳ'''にわたり一体であり、この厚さは以下の関係により定義される。
【００７６】
Ｓ'''＝Ｓ−Ｓ＾
ここで
・Ｓは支持構造１１の厚さであり、
・Ｓ＾は凹部Ｒの深さであり、深さＳ＾は凹部Ｒの第１の部分の深さＳ'と環状リングの深さＳ''の和に等しい。
【００７７】
したがって第１のポールピースコレクタ５０は、支持構造１１からの１つの部材により形成され、支持構造と一体である。
【００７８】
このようにして得られた支持構造１１は、装置１０の補強リブ１１Ａを形成し、ハニカム構造を有している。
【００７９】
ポールピース３０Ａを形成するエレメントに関し、磁気装置１０の好ましい実施形態では、環状の形状は別にして、上記のエレメントは凹部Ｒの厚さＳと直径Ｄ１の内に完全に保持されるよう配置されている。
【００８０】
このために図２Ｃを参照すると、
・磁気コア４０は、高さＨ、直径Ｄのシリンダ体により実現されており、
・電気コイル３０は、高さＨ、外径Ｄ３、内径は直径Ｄよりわずかに大きく、磁気コア４０を包囲することのできる環状エレメントにより実現されており、
・強磁性エレメント６０は、高さＨ２、磁気コア４０の直径と同じ直径Ｄのシリンダ体により実現されている。
【００８１】
しかし磁気コア９００に関して、これは有利には環状リングの深さＳ''内に保持される。
【００８２】
とりわけ軸コア９０は、その合成物が環状エレメントを形成する複数の部材により実現されている。このような環状エレメントは、深さＳ''に等しいか、またはそれより小さい高さＨ３を有し、外径および内径は凹部Ｒの第２の部分の外径Ｄ１および内径Ｄ２に等しいか、またはそれよりわずかに小さい。
【００８３】
とりわけ添付図面に示されるように、ポールピース３０Ａを形成するエレメントの接続はネジ固定部を必要としない。なぜなら機械加工中に発生する強い機械的応力が、第２のサイド１３より頑強である磁気装置の第１のサイド１２により受け止められるからである。
【００８４】
ポールピース３０Ａにネジ固定部を使用することを回避することができる。なぜなら、第２のサイド１３に適用された充填材料（例えばレジン）により密着が保証されているからである。このような充填剤は、第２のサイド１３に及ぼされる小さな機械適応力に十分に耐えることができ、この第２のサイド１３は、図４に示した形式では作業面（表面１７参照）と常にしっかりと結合されている。
【００８５】
ネジ固定がなくても有利には、固体の磁気コア４０をポールピース３０Ａに使用することができる。
【００８６】
その結果、磁気装置１０の性能が格段に改善されるか、または前記磁気コア４０の作製に必要な磁気材料の量が節約される。
【００８７】
支持構造１１を備える第１のコレクタ５０が一体的に設計されているので、磁気装置１０は図１Ａおよび１Ｂに示した実施形態と比較して、機械的応力をより良好に分散することができる。
【００８８】
したがって支持構造１１は、ワークピース（図示せず）の機械加工中に発生する応力および振動をより効率的に吸収するよう構成されている。
【００８９】
「Ｎ個の」ポールピース３０Ａは支持構造１１内に自由に配置することができる。すなわち、所定の幾何パターンにしたがうことなく自由に配置することができる。
【００９０】
それにもかかわらず好ましい実施例によれば、「Ｎ個の」ポールピース３０Ａが構造１１内に所定のパターンにしたがって配置されており、例えば「Ｎ個の」ポールピース３０Ａは、マトリクスパターンにしたがって配置することができる。
【００９１】
好ましくは「Ｎ個の」ポールピース３０Ａのこのパターンの中心Ｃは、マトリクスを形成する列および／または行に沿って配置される。
【００９２】
装置１０の通常の使用モードによれば、めくらホール１５をポールピースコレクタ５０の中心Ｃに形成することができる。
【００９３】
好ましくはこれらのめくらホール１５は、ねじ付きめくらホールであるか、またはヘリコイル型の別個のネジ付きインサートにより満たされる。
【００９４】
整合性を良くするために付属物をねじ付きめくらホール１５に関連させることができる。これは例えばポール延長部の脚である（図示せず）。
【００９５】
とりわけねじ付きめくらホール１５がポールピース３０Ａの中心Ｃに形成されており、ポールピース３０Ａがマトリクスパターンに配列されていれば、ねじ付きめくらホール１５は直交デカルト座標軸Ｘ−Ｙの基準系の軸に平行な所定の軸に沿って整列される。
【００９６】
支持構造１１は付加的な複数のめくらホール１５Ａを有し、これらのめくらホールは装置１０の第１のサイド１２上に配置されている。
【００９７】
とりわけめくらホール１５Ａは、「Ｎ個の」ポールピースの間に挿入されている。
【００９８】
「Ｎ個の」ポールピース３０Ａがマトリクスパターンで配置されている場合、このようなめくらホール１５Ａは所定の直交デカルト軸Ｘ−Ｙに沿って配列される。
【００９９】
有利には、めくらホール１５Ａは第１のサイド１２上に、磁気装置１０Ａの頂点のような基準点に関して１００分の一の精度で形成されており、基準マスクを形成する。
【０１００】
付加的なめくらホール１５Ａがあることにより有利には、機械加工される鉄製ワークピースの適切な位置決めが促進される。またはこのようなめくらホール１５Ａは、鉄製ワークピース上で工作機械により実行される機械加工のための絶対的基準を提供する。
【０１０１】
さらにこれらのホール１５と１５Ａは、どのホールが受け入れのために設計されており、どれが基準ホールとして設計されているかを容易に決定することができるように、異なる直径で穿孔されて形成されている。
【０１０２】
支持構造の一体的な側面に加えて、磁気装置１０は、第１のサイド１２により規定される表面が、いわゆる「全体強磁性クランプ面」であるという側面も有する。
【０１０３】
言い替えると、第１のサイド１２により形成されるクランプ面は、有利には充填材料を含まないように構成されている。
【０１０４】
この側面は、レジンまたは他の材料（例えば真鍮）がクランプ面にないことにより、エラーのないこと、および（レジンの剥離のような）変形が、クランプ面温度を上昇を含む機械加工プロセス時に発生しないことを保証する。
【０１０５】
言い替えると、第１のサイド１２の表面は、１種の材料、すなわち例えば磁気装置１０の支持構造１１と、ポールピース３０Ａの各ポールピースコレクタ５０を形成する材料からなる平坦な表面である。
【０１０６】
したがって磁気装置１０の特別の実施形態では、第１のサイド１２により規定されたクランプ面が、ホール１５および／または１５Ａは別にして別個のポールピースゾーンが可視でない連続強磁性表面として現れる。
【０１０７】
このような連続強磁性表面は、小さなワークピースを保持する場合には改善された性能を有する。なぜなら連続強磁性表面がより効率的に磁束を分散させ、以前は不可能であった個所でも使用することができるようになるからである。
【０１０８】
図２Ｄと２Ｅを参照すると、磁気装置１０のサポート面１１が、所定の幅Ｌ、長さｌ、および構造１１の厚さＳに等しい厚さの強磁性プレートから形成されていることが分かる。
【０１０９】
とくに図２Ｅでは、支持構造１１が、ポールピース３０Ａを形成するエレメントを収容する２つの凹部Ｒを有する。
【０１１０】
凹部Ｒの第１の部分は、フライス盤を使用して材料を除去することにより得られ、凹部Ｒの第２の部分はコアラーを使用して得られる。
【０１１１】
これらのツールは、通例、Ｏリングのための容器を作製するために、または大直径のホールを非常にわずかな材料除去で、時間と機械電力を節約して形成するために使用される。
【０１１２】
しかしこの特殊なケースでは、多数のコアリングステップが、側方表面５０Ａに対して横方向に延在するポールピースコレクタ５０の側方表面５０Ｃを画定するために、上記の強磁性プレート上で実行される。
【０１１３】
言い替えると、コアリングステップは、凹部Ｒの第２の部分を形成する環状リングを規定するために連続的に反復される。
【０１１４】
とりわけコアリングプロセスは有利には、凹部Ｒの深さＳ＾が、外径Ｄ１と内径Ｄ２の差の少なくとも２倍であることを可能にする。
【０１１５】
いずれにしろ、凹部Ｒをコアリングにより形成するプロセスは、通常のターニング、フライス、または穿孔よりも、凹部Ｒの外径Ｄ１と内径Ｄ３の差が６ｍｍを越えない場合には効率的である。
【０１１６】
このことは磁気装置の製造コストを格段に節約する。なぜなら、
・装置を形成するために除去される強磁性材料の量が、従来の形式による磁気装置から除去される材料量の約５０％以下であり、
・装置を形成するために必要な強磁性材料の量が、従来の形式で必要とされる材料量の約３５％以下だからである。
【０１１７】
第１のコレクタ５０が支持構造１１とともにワンピースで成形されていれば、ポールピースコレクタを個別に形成し、処理する必要がない。
【０１１８】
このことは磁気装置の組立ておよび較正のための時間を格段に節約する。
【０１１９】
有利にはコアリングプロセスは、凹部の第２の部分を得るために実行され、単独の独立したポールピース３０Ａのポールピースコレクタ５０を提供する。このポールピースコレクタ５０は、ポールピース３０Ａまたは単独のポールピース３０Ａ間の垂直／水平距離のような特別の寸法により制限されないという利点を備える。
【０１２０】
図２Ｆを参照すると、上記の磁気装置１０が運転状態で図示されている。運転状態では、両方のサイド１２と１３が磁気的にアクティブであり、したがって自己締着状況にある。
【０１２１】
したがって磁気装置１０は、クランプ面１２と支承面１４の両方が磁気的に活性化可能であるように実現される。
【０１２２】
このことは、強磁性エレメント６０が、磁気コア４０、すなわち前記強磁性エレメント６０により発生される磁束のすべてまたはほとんどを伝達できるように形成されている場合に可能である。
【０１２３】
この状況では、磁気ポールピースを磁気装置１０の第２のサイド１３に、第２のポールピース６０に近接して設けることができ、これにより第２のサイド１３の表面が磁気的にアクティブとなり、したがって第２のサイド１３の表面上で鉄製エレメントを自己クランプするのに適したものとなる。
【０１２４】
磁気装置１０が自己クランプ型であれば、強磁性エレメント６０は第２のポールピースコレクタにより実現される。
【０１２５】
この状況でポールピース３０Ａは、磁気装置１０Ａがアクティブであるときに、少なくとも第１の磁束Ｆ１を第１のサイド１２に発生する。
【０１２６】
このような磁束Ｆ１は、第１のサイド１２の表面に接触して配置された第１の鉄製エレメントを磁気的にクランプすることができる。
【０１２７】
有利には第１の磁束Ｆ１は、第２のサイド１３における付加的な磁気クランプ面を規定する。この付加的な磁気クランプ面は、第２の鉄製エレメントＰ２を磁気的にクランプするためのものである。
【０１２８】
言い替えると、磁気装置１０が動作状態にあるとき、ポールピース３０Ａは、第２の鉄製エレメントＰ２の磁気的クランプを保証する少なくとも同じ磁束Ｆ１を発生する。
【０１２９】
したがって少なくとも第１の磁束Ｆ１は、第２のサイド１３から所定の磁界深度Ｔで放射される。
【０１３０】
ここで使用される用語「磁界深度Ｔ」は、磁束が２つの異なる隣接ポールピース３０Ａ間で完全に短絡されるために必要な、強磁性材料の最小厚さを意味するものである。
【０１３１】
とりわけ磁気装置１０により第２のサイド１３の表面から発生され、第２のサイド１３から放射される磁界は磁界深度Ｔを有しており、これは第２のポールピースコレクタ６０の最大長さ寸法に等しい。
【０１３２】
第２のポールピースコレクタ６０の最大長さ寸法とは、最大厚さおよび／または直径の値を意味する。
【０１３３】
したがって磁束は、サイド１３の表面から発生され、鉄製エレメントＰ２を磁気装置１０にしっかりと確保するのに十分な磁力を発生するような磁界深度Ｔを有する。
【０１３４】
さらに磁気コア９０は第２の磁束Ｆ２を第１のクランプサイド１２に発生することができる。これにより第１の鉄製エレメントＰ１は前記第１の磁束Ｆ１と第２の磁束Ｆ２により磁気的にクランプされる。
【０１３５】
したがって上記の自己クランプ構成では、磁気装置１０を工作機械ベッドにクランプするために、第２のサイド１３に十分な磁力を供給することができる。その典型的な構成が図４に示されている。
【０１３６】
磁気装置１０を機械工具ベッドにクランプするために十分な磁力とは、このような磁気装置１０が第１のサイド１２の表面から機械加工されるワークピースに発揮することのできる最大力よりも少なくとも１５％大きな力の値を意味する。
【０１３７】
この実施形態でも、第２のポールピースコレクタ６０の側方部分６０Ａが、第２のサイド１３の一部分を形成する。
【０１３８】
図３Ａと３Ｂを参照すると、磁気装置１０Ａの第２の実施形態が示されており、前に説明したエレメントには同じ参照番号が付してある。
【０１３９】
図２Ａから２Ｅを参照して上に説明した実施形態とは異なり、磁気装置１０Ａはポール延長部と共働するめくらホール１５を備えていない。
【０１４０】
この場合、凹部Ｒの第２の部分は静止磁石９０を含むようには設計されておらず、第１のポールピースコレクタ５０の側方表面５０Ｃを配置するためにだけ用いられる。
【０１４１】
とりわけ図３Ａと３Ｂの磁気装置は、自己クランプ構成でだけ形成することができる。
【０１４２】
有利には一体的な側面に加えて、磁気装置１０Ａはまた、サイド１２の表面が「完全に強磁性クランプ面」であるという側面を有する。すなわちホールが形成されていない平坦な表面である。
【０１４３】
有利には、第１のサイド１２により規定されるクランプ面は１種の材料、例えば磁気装置の支持構造１１を形成する材料から作製される。
【０１４４】
自己クランプ構成にある磁気装置１０と、前に図３Ａと３Ｂを参照して説明した磁気装置１０Ａは、同じ性能条件の下で従来の装置よりも薄い厚さＳを有する。これは装置の底部を短絡する磁束がないためである。
【０１４５】
さらに自己クランプ構成にある磁気装置１０と磁気装置１０Ａは、サイド１２の表面のクランプ力を、第１のサイド１２に取り付けられるポールピース３０Ａの数を増大することにより上昇させることができる。なぜなら、装置のハウジング２に補強用のリブを形成する必要がないからである。
【０１４６】
その他の点で別の実施形態では、磁気コア４０により発生される磁束のすべて、またはほとんどを短絡するように強磁性エレメント６０を形成することができ、これにより第２のサイド１３の表面が磁気的に中立になる。すなわち磁力値は、磁気装置１０Ａをその第２のサイド１３によりクランプするに不十分である。
【０１４７】
図４を参照すると、磁気装置１０または１０Ａの可能な動作構成が示されている。
【０１４８】
図４に示されるように、磁気装置１０または１０Ａの第２のサイド１３は、工作機械のベッド１８に磁気的に保持される。または磁気装置１０または１０Ａと工作機械ベッドとの間に挿入される機械的手段により機械的に確保される。
【０１４９】
磁気装置１０または１０Ａのこの実施形態では、鉄製エレメントＰ１が機械加工される場合、磁気装置１０または１０Ａが一体構造であり、磁気装置１０または１０Ａのクランプ面が「全体で強磁性クランプ面」であることにより、サイド１２上での不所望な機械的応力が防止され、これにより磁気装置１０または１０Ａの耐性が増大し、したがい鉄製エレメントＰ１の機械加工精度が改善される。
【０１５０】
上記の説明から明らかなように、本発明の磁気装置は上記の必要性を満たし、本明細書の導入部分に述べた従来技術の欠点を克服する。
【０１５１】
当業者であれば、請求項に請求された本発明の枠を逸脱することなしに多数の変更および変形の実施が可能である。
【図１Ａ】
0005449324.tif 000002
【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
0005449324.tif 000005
【図２Ｃ】
0005449324.tif 000006
【図２Ｄ】
0005449324.tif 000007
【図２Ｅ】
0005449324.tif 000008
【図２Ｆ】
0005449324.tif 000009
【図３Ａ】
0005449324.tif 000010
【図３Ｂ】
0005449324.tif 000011
【図４】
0005449324.tif 000012