Brevet FR2032300A1 — publié le 19701127

La présente invention concerne les domaines Se la technique où une orientation des corps est requise, et plus précisément les procédés d'orientation par un champ électrique des corps en matériaux aux propriétés diélectriques accusées, ainsi que les dispositifs pour la réalisation desdits procédés. Cette invention peut entre utilise lors de l'automatisation des processus de production pour l'orientation de différentes pièces au cours de leur fabrication et au cours de l'assemblage, avec ces pièces, d'ensembles, appareils et machines correspondants. On connaît l'utilisation d'un champ électrique homogène continu pour l'orientation des corps oblongs Par exemple, pour améliorer le tamisage des grais on les verse sur un tamis qui sert simultånément a d'électrode et au-dessus duquel on -place la deuxième électrode. Sous 1 taction du champ électrique continus les grains s'orientent suivant la direction du champ. Mais il est impossible d'utiliser un champ électrique continu pour orienter les pièces constitutives de différents dispositifs d'après des signes déterminés. Cela est empêché par l'influence mutuelle de certaines pièces orientées, leur collage aux éléments constructifs disposés près de la zone d'orientation, une nouvelle orientation spontanée des pièces, ainsi que par d'autres facteurs. La présente invention a pour but ltélaboration d'un procédé d'orientation de corps (de pièces) par un champ électrique, procédé ne comportant pas les inconvénients indiqués, dus à l'utilisation d'un champ électrique continu, ainsi que la création de dispositifs pour la réalisation dudit procédé, qui assurent une orientation nette des corps (des pièces) d'après un signe distinctif déterminé (intérieur ou extérieur), par exemple des pièces symétriques telles que douilles, tiges, etc..., exécutées en différents matériaux, ainsi que des pièces asymétriques ayant à l'un de leurs bouts un filetage, une fente, un trou, etc... On y arrive par le procédé d'orientation de corps en matériaux à propriétés diélectriques accusées dans un champ électrique formé entre des électrodes qui embrassent la zone d'orientation, procédé qui, selon l'invention, consiste en ce que le corps à orienter est introduit dans une zone dorientation où on crée un champ électrique alternatif La fréquence et l'intensité de-ce champ sont réglées en fonction des signes distinctifs du corps à orienter de façon à créer le couple nécessaire de forces agissant sur le corps. Il convient de créer dans la zone d'orientation un champ électrique alternatif non homogène. Il convient également de créer dans la zone d'orientation un champ électrique alternatif avec une hétérogénéité telle, que les valeurs de l'intensité du champ correspondent aux valeurs courantes des coordonnées du tronçon de ligne entre le commen cernent et la fin de la zone d'orientation. Il est préférable que 1'intensité du champ augmente depuis le commencement vers la fin de la zone d'orientation. Il convient de créer dans la zone d'orientation un champ électrique alternatif avec une non-homogéné#ité telle, que l'intensité du champ varie périodiquement depuis le commencement vers la fin de la zone d'orientation. Il convient aussi de régler la valeur de l'intensité du champélectrique à un niveau qui assure une décharge en couronne, mais inférieure au niveau correspondant à la décharge par étincelles. Pour réaliser le procédé proposé on peut utiliser les dispositifs suivants: - un dispositif comprenant deux électrodes planes parallèles situées l'une en face de l'autre, un alimentateur pour l'amenée des corps dans la zone d'orientation et un auget ou analogue destiné à évacuer les corps orientés; - un dispositif comportant deux électrodes situées l'une en face de l'autre et formant la zone d'orientation entre les bords du coté d'arrivée des corps et un auget ou analogue pour l'amenée des corps dans la zone d'orientation et l'évacuation des corps orientés; - un dispositif comportant deux électrodes planes formant une zone d'orientation et disposées-sous un angle aigu l'une par rapport à l'autre et des augets ou analogues pour l'amenée des corps dans la zone d'orientation et ltévacuation des corps orientés.Il convient d'exécuter l'électrode inférieure sous for me d'un auget ou analogue vibrant actionné par un électroaimant, et d'exécuter l'électrode supérieure de façon quElle puisse pivoter; - un dispositif comportant des électrodes sous forme de lames situées verticalement et/ou obliquement et formant au moins une zone d'orientation sous forme d'un canal qui se rétrécit, et il convient de doter les électrodes de saillies dirigées l'une vers l'autre et disposées à la fin de la zone d'orientation; - un dispositif comportant deux électrodes dotées de saillies pointues, par exemples d'aiguilles dirigées l'une vers l'autre et entre lesquelles se forme la zone d'orientation. le procédé proposé et les dispositifs pour sa réalisation, exécutés conformément à la présente invention résolvent avec succès les problèmes énumérés plus haut. Pour mieux comprendre l'invention on donne plus bas, à titre d'exemple non limitatif, une description détaillée du procédé proposé d'orientation de corps par un champ électrique et des variantes concrètes des dispositifs pour sa réalisation, illustrés dans les dessins annexés où: - la figure 1représente le procédé d'orientation de corps (de pièces) par un champ électrique alternatif homogène; - la figure 2 représente schématiquement un dispositif pour l'orientation de corps (de pièces) par un champ électrique alternatif homogène; - la figure 3 illustre le procédé d'orientation de corps (de pièces) par un champ électrique alternatif non homogène; - la figure 4 représente un dispositif pour l'orientation de corps (de pièces) par un champ électrique non homogène créé par effet de bord;; - la figure 5 représente schématiquement un dispositif pour l'orientation de corps (de pièces) par un champ électrique non homogène, dans lequel une électrode est disposée obliquement audessus de l'autre; - la figure 6 représente schématiquement une vue d'ensemble du dispositif pour l'orientation de corps (de pièces) par un champ électrique non homogène, dans lequel deux électrodes planes sont disposées verticalement et créent une zone d'orientation sous forme d'un canal qui se rétrécit; - la figure 7 représente le dispositif de la figure 6, vu en plan; - la figure 8-représente schématiquement le dispositif pour l'orientation de corps (de pièces) par un champ électrique non homogène, avec des électrodes disposées sous un certain angle par rapport à la verticale;; - la figure 9 représente schématiquement un #dispositif pour l'orientation de corps (de pièces) par un champ électrique non homogène, avec quatre électrodes qui créent trois zones d'orientation en forme de canaux qui se rétrécissent; - la figure 10 représente schématiquement une vue d'ensemble d'un dispositif pour ltorientation de corps (de pièces), avec des électrodes dotées d'aiguilles; - la figure 11 représente le dispositif de la figure 10, vu de côté; - la figure 12 représente une coupe suivant X II de la figure# 11. lie procédé proposé consiste en ce que dans une zone d'orientation 1 (figure 1) on créé un champ électrique alternatif en appliquant aux électrodes 2 et 3 la tension d'une source de courant alternatif 4; on établit l'intensité du champ et la fréquence requises pour assurer une orientation nette des corps d'après leurs signes distinctifs, et on introduit dans la zone d'orientation 1 le corps à orienter, par exemple la pièce 5. Sous l'action du champ électrique apparaît un couple de forces qui, en faisant tourner la pièce 5, la met dans la position requise. Sur la figure 1 la pièce orientée est montrée en trois positions: la position initiale 5' dans laquelle elle est introduite, dans la zone d'orientation 1, durant le processus d'orientation 5'#, et dans la position finale orientée 5"' dans laquelle eILe est évacuée de la zone d'orientation. En créant dans la zone dbrientation un champ électrique homogène (par exemple à l'aide d'électrodes planes disposées parallèlement et dont la longueur dépasse considérablement celle de la zone d'orientation), on peut réaliser une orientation efficace de différentes pièces en matériaux isolants d'après des éléments constructifs internes, par exemple d'après une nervure intérieure d'un cylindre creux, de façon que cette nervure se place le long du champ. le dispositif pour l'orientation de corps par un champ alternatif homogène peut être très simple, compact et par conséquent facile à incorporer dans une partie quelconque des machinesoutils automatiques, des groupes et des m2ehinès-transfert. L'une des variantes possibles de ce dispositif est représentée schématiquement sur la figure 2. lie dispositif comporte deux électrodes planes 2 et 3 disposées parallèlement et formant une zone d'orientation 1, un alimentateur 6 pour l'amenée des pièces à orienter 7 - 9 dans la zone d'orientations un mécanisme trans porteur sous forme d'un auget ou analogue vibrant 10 par lequel les pièces indiquées 7 - 9 sont évacuées de# B zone d'orientation et une source d'alimentation 4 dont la tension et la fréquence peuvent être réglées par un moyen connu quelconque. L'alimentateur 6 est disposé à une certaine distance des bouts des électrodes pour que les pièces à orienter ne soient pas soumises à l'action du champ non homogène qui se forme par effet de bord, ce qui peut provoquer une orientation préliminaire indésirable des pièces d'après certains signes liés à leur asymétrie structurale ou géométrique. lie dispositif fonctionne de la façon suivante. La pièce 7 à orienter tombant dans la zone d'orientation sur l'auget vi brant 10 n'est pas orientée (position 7'). les forces du champ électrique agissent (position 7") sur la pièce à orienter et la tournent pour la mettre dans une position à laquelle le flux d'induction pasaant par cette pièce atteint sa valeur maximale. Dans le cas considéré on obtient ce résultat lorsque la pièce à orienter 7 se trouve dans la position 7"', vu-que la plus grande partie du flux d'induction passe alors dans un milieu (ma tériau avec lequel a été fabriquée la pièce) à constante diélec trique plus élevée que celle de l'air remplissant le trou de la pièce et ayant une constante diélectrique proche de l'unité. De façon analogue, d'après leurs signes constructifs in témeurs et extérieurs sont orientées des pièces de types 8 et 9 réprésentées en position orientée. Des exemples d'orientation de corps par un champ électrique alternatif non homogène sont décrits ci-après. En créant dans la zone d'orientation un champ électrique non homogène, par exemple par effet de bord,# comme indiqué sur la figure 3, (dans ce cas; la non homogénéité est telle que l'in- tensité du champ augmente dans le sens allant depuis le commencement jusqu'à la fin de la zone d'orientation), on peut assurer une orientation efficace de différentes pièces, par exemple d'après un signe distinctif déterminé par l'asymétrie électrique, c'est-à-dire de pièces qui sont asymétriques géométriquement ou de pièces symétriques géométriquement -mai-s comportant des parties disposées de différents côtés de l'axe de symétrie, et constituées de différents matériaux qui se distinguent par leurs valeurs de constante diélectrique. Si l'on introduit dans la zone d'orientation 1 (figure D) une pièce avec les signes distinctifs indiqués, par exemple une bride Il avecdifférentes épaisseurs de parois verticales, sous l'action des forces du champ électrique elle passe de la position Il' à la position 11" et se déplace entre les électrodes 2 et 3 dans cette position orientée. De cette façon, les pièces sont, dans ce cas, orientées lors de leur introduction dans l'espace interélectrodes, en tournant de manière quesa partie possédant une meilleure conductibilité pour le flux électrique soit placée suivant le sens de mouvement (la bride tourne de manière que sa paroi la plus épaisse soit placée suivant le sens de mouvement). Un dispositif correspondant est indiqué sur la figure 4. Il comporte deux électrodes planes 2 et 3 disposées parallèlement et entre les bords desquelles se trouve la zone d'orientation 1, un moyen de transport sous forme d'un auget ou analogue 12 qui amène dans la zone d'orientation 1 les pièces 11' à orienter et évacue les pièces orientées vil", ainsi qu'une source d'alimentation 4 dont la tension et la fréquence peuvent être réglées par un moyen connu quelconque. lia figure 5 montre un autre dispositif pour l'-orientation de-s- pièces fabriquées en matériau isolant (diélectrique) dans un champ alternatif non homogène dont la non homogénéité est telle que l'intensité du champ augmente depuis le commencement de la zone d'orientation vers sa fin, mais dans ce cas la non homogéné ité du champ électrique est assurée non pas par l'effet de bord mais par une disposition approprié-e d'une électrode par rapport à l'autre. Dans ce dispositif l'électrode 13 est formée par un auget ou analogue vibrant, actionné par un système de commande électromagnétique comportant un électro-aimant 14 alimenté par le réseau alternatif et une armature 15 fixée rigidement à l'é- lectrode 13.La seconde électrode 16 est fixée par une charnière 17 permettant de disposer cette électrode sous un angle déterminé par rapport à l'électrode 13, ce qui assure la non homogénéité requise du champ électrique dans la zone d'orientation constituée par l'espace entre les électrodes. L'électrode 16 est fixée dans une position déterminée par la vis 18. L'auget ou analogue 19 sert à introduire les pièces à orienter 20 dans la zone d'orientation 21 et l'auget ou analogue 22 sert à évacuer ces corps de la zone d'orientation. lies électrodes 13 et 16 sont con nectées à la source d'alimentation 4 dont la tension et la fré quence peuvent être réglées par des moyens connus quelconques. Le dispositif fonctiorre de IL façon suivante. On établit la tension et la fréquence qui assurent les conditions requises pour l'orientation des pièces d'un type donné (par exemple pour les douilles de 15 mm de diamètre et 40 mm de longueur indi quées sur le dessin, de telles conditions sont créées avec une tension de 50 kV et une fréquence de 50 Hz). les pièces 20, en arrivant sur l'auget vibrant 13 exécutant des mouvements os cillatoires, se déplacent sous l'action des forces du champ électrique vers la fin de la zone d'orientation et pivotent en venant dans la position orientée 20'. Dans cette position elles arrivent dans l'auget 22 et sont évacuées de la zone d'orienta tion. Un autre dispositif pour l'orientation de pièces en maté riaux isolants dans un champ alternatif non homogène qui présente une non homogénéité telle, que l'intensité du champ augmente depuis le commencement vers la fin de la zone d'orientation, est représenté sur les figures 6 et 7. Ce dispositif comporte deux électrodes 23 et 24 exécutées sous forme de lames disposées ver ticalement et créant une zone d'orientation 25 en forme de canal qui se rétrécit. Aux électrodes est appliquée une tension alternative réglable en valeur eten frequence par des moyens connus. lie dispositif assure le transport des pièces à orienter 26 et leur orientation lors de leur passage dans la zone d'orientation située entre les électrodes 23 et 24. Il convient de mettre à la terre l'une des électrodes, par exemple l'électrode 24, comme indiqué sur les figures 6 et7. lors de l'entrée de la pièce dans la zone d'orientation (position 26'), elle est déplacée dans cette zone par les forces,du champ électrique, en passant si multanément à l'état orienté (position 26"). Les flèches indiquent le sens de déplacement de la pièce sous l'action des forces du champ électrique. le dispositif comporte, à la fin de la zone d'orientation des saillies 27 grâce auxquelles la pièce 26 est arrentée et fixée en position orientée entre les saillies mentionnées. Si l'on dispose les électrodes 23 et 24 sous un certain angle par rapport à la verticale, comme indiqué sur la figure 8, dans la zone d'orientation 25 le champ électrique crée des forces qui agissent sur la pièce 26 et sont opposées à la force de la pesanteur et dont la valeur peut être réglée en modifiant l'angle d'inclinaison des électrodes 23 et 24 par rapport à la verticale. Le nombre d'électrodes peut êre supérieur à 2. Dans ce cas, plusieurs zones d'orientation sont formées. La figure 9 montre un dispositif comportant quatre électrodes 28, 29, 30 et 31 entre lesquelles existent trois zones d'orientation 32, 33 et 34. Dans chacune de ces zones on peut orienter les pièces d'après un signe distinctif déterminé; par exemple, dans la zone 72 on peut orienter la pièce 35 en forme de cube, dans la zone 33 la pièce 36 à surface cylindrique,q#iien#upe,a la forme d'unehal- tère, dans la zone 34 la pince 37 en forme de cylindre avec un trou rectangulaire. TJn grand avantage du dispositif représenté sur les figures 6 et 7 et de ses variantes (figures 8 et 9) est la possibilité de réaliser l'orientation et le transport simultané des pièces sans les placer sur des embases rigides, grâce au fait que la composante verticale des forces du champ électrique com pense partiellement ou entièrement l'action de la force de pe santeur. La pièce peut flotter à la surface d'un bain liquide situé sous les électrodes, être maintenue par un coussin d'air ou, enfin, être maintenue seulement par les forces du champ électrique. En outre, il est possible de créer des dispositifstrès simples pour l'orientation et le transport simultané de dif férentes pièces, par exemple vers la zone d'assemblage d'ensem bles à partir de ces pièces. lies figures 10 et 12 montrent un dispositif pour la réali sation du procédé d'orientation de corps en matériaux à pro priétés diélectriques accusées par un champ alternatif non homo gène dont la non homogénéité est telle que l'intensité du champ varie périodiquement depuis le commencement jusqu'à la fin de la zone d'orientation.Ce dispositif comporte des électrodes 38 et 39 avec des saillies sous forme d'aiguilles 40 orientées l'une vers l'autre et entre lesquelles se trouve la zone d'orientation 41. les aiguilles 40 sont réparties uniformément en quinconce sur la surface de chaque électrode. les aiguilles plus longues sont montées de façon qu'elles soient disposées en regard de la partie étroite de la pièce à orienter 42, les aiguilles plus courtes devant se trouver en regard de la partie large de la pièce. On doit aussi assurer à peu près la même distance entre une partie quelconque de la surface du corps et les aiguilles.La distance "a" (figure 12) entre les aiguilles à la surface de chaque électrode est adoptée égale à 0,25 - 0,5 de la cote "b" du corps (figure 11), et la longueur des aiguilles "1" (figure 12) doit être à peu près cigale à la distance adoptée entre elles. L'auget ou analogue 43 sert à amener les pièces 42 dans la zone d'orientation 41 et à évacuer de cette dernière les pièces orientées. Un tel dispositif permet d'assurer une action plus efficace du champ électrique sur les pièces à orienter et par conséquent d'augmenter la vitesse et la précision de leur orien tation. l'action sur les pièces à orienter est efficace au maximum lorsque la valeur de l'intensité du champ électrique est égale à la valeur pour laquelle a lieu une décharge en couronne. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits -et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. REVENDICÂ#I0i# 1. Procédé d'orientation de corps en matériaux à propriétés diélectriques accusées par un champ électrique formé entre des électrodes qui embrassent une zone d'orientation, caractérisé en ce que le corps à orienter est introduit dans la zone d'orientation où est créé un champ électrique alternatif dont la fréquence et l'intensité sont établies en fonction des signes distinctifs du corps à orienter afin d'assurer le couple requis de forces agissant sur ce corps. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on crée dans ladite zone d'orientation un champ électrique non homogène. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans la zone d'orientation est créé un champ électrique alternatif avec une non homogénéité telle pour laquelle les valeurs de l'intensité correspondent aux valeurs courantes des coordonnées d'un tronçon de ligne entre le commencement et la fin de la zone d'orientation. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'intensité du champ augmente depuis le commencement jusqu'à la fin de la zone d'orientation. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'intensité du champ varie périodiquement depuis le commencement jus qu'à la fin de la zone d'orientation. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la valeur de l'intensité du champ est maintenue à une valeur qui assure une décharge en couronne, mais inférieure au niveau de la décharge par étincelles. 7. Dispositif pour l'orientation de corps en matériaux à propriétés diélectriques accusées, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux électrodes planes disposées parallèlement l'une en regard de l'autre, un alimentateur pour l'introduction des corps à orienter dans#la zone d'orientation et un auget ou analogue pour l'évacuation des corps orientés. 8. Dispositif pour l'orientation de corps en matériaux à propriétés diélectriques accusées, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte deux électrodes disposées l'une en regard de l'autre et formant une zone d'orientation entre leurs bords du coté d'introduction des corps à orienter et un auget ou analogue pour l'introduction des corps à orienter dans la zone d'orientation et l'évacuation des corps orientés. 9 Dispositif pour l'orientation de corps en matériaux à propriétés diélectriques accusées,pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte deux électrodes planes disposées sous un angle aigu l'une au-dessus de l'autre et entre lesquelles se forme une zone d'orientation, et des augets ou analogues pour l'introduction des corps à orienter dans la zone d'orientation et pour l'évacuation des corps orientés. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'électrode inférieure est réalisée sous forme d'un auget ou analogue vibrant actionné par un disposit#if de commande électromagnétique, et que l'électrode supérieure peut être réglée en position par pivotement. il. Dispositif pour l'orientation de corps en matériaux à propriétés diélectriques accusées, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 4 à 4, caractérisé en ce qutil comporte des électrodes en forme de lames disposées verticalement et/ou obliquement par rapport à la verticale et créant au moins une zone d'orientation sous forme d'un canal allant en se rétrécissant. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les électrodes sont dotées de saillies dirigées l'une vers l'autre et situées à la fin de la zone d'orientation. 13. Dispositif pour l'orientation de corps en matériaux à propriétés diélectriques accusées, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1,2,3,5 et 6, caractérisé en ce qu'il comporte deux électrodes dotées de saillies pointues, par exemple d'aiguilles, dirigées l'une vers 11 autre et entre lesquelles se forme la zone d'orientation. 54. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les saillies pointues précitées sont réparties uni formément sur la surface de chaque électrode tournée vers la zone d'orientation et que la longueur des saillies est déterminée par la forme des corps à orienter et est établie de façon à assurer à peu près la même distance entre le corps et les bouts libres des saillies.