Brevet FR2030104A1 — publié le 19701030

i 2030104 la présente invention concerne un procédé d'orientation, dans un champ magnétique, de corps conducteurs d'électricité,, de préférence en matériaux non magnétiques, et les dispositifs pour sa réalisation, et peut être utilisé dans différents do-5 maines de la technique où l'orientation de corps conducteurs d'électricité est nécessaire, en particulier lors de l'automatisation des processus de production, pour l'orientation des pièces lors de leur fabrication et l'assemblage, avec ces pièces, d'ensembles, de machines et d'appareils correspondants. 10 On connaît un procédé d'orientation de corps conducteurs d'électricité, selon lequi. on réalise l'orientation des corps mentionnés par interaction entre le champ magnétique d'un aimant permanent et les courants alternatifs induits dans les corps à orienter. 15 le procédé mentionné assure seulement l'orientation des corps (des pièces) d'une position quelconque à une position intermédiaire, mais n'assure pas une orientation permettant au corps de prendre une position finale donnée, à partir d'une position arbitraire ou d'une position intermédiaire quelconque 20 d'après un signe distinctif (ergot, trou, fente dans l'un des côtés du corps, différence de structure, etc...). En plus, ce procédé ne permet pas d'effectuer la fixation de la position des corps orientés, qui est nécessaire dans la plupart des processus de production. 25 la présente invention a pour but d'éliminer les incon vénients indiqués. Elle vise la création d'un procédé d'orientation, dans »n champ magnétique, de corps conducteurs d'électricité, de préférence en matériaux non magnétiques, et de dispositifs pour la 30 réalisation de ce procédé qui assurent simultanément l'orientation et la fixation de la position du corps par rapport à deux ou à un plus grand nombre de plans dans l'espace, perpendiculaires l'un à 1'autret la possibilité de varier de façon simple et commode les paramètres du champ magnétique non homogène dans la 35 zone d'orientation des corps, et permettant aussi de réaliser l'orientation simultanée des corps en plusieurs flux, ainsi que leur orientation sous l'action de non-homogénéités de différen 69 44999 2 2030104 tes formes du champ pendant la chute des corps à travers des circuits magnétiques disposés successivement. Selon l'invention on y parvient grâce au fait que, dans le procédé proposé, l'orientation des corps conducteurs d'élee-5 tricité est réalisée en faisant agir sur eux un champ magnétique non homogène engendré par un courant alternatif et dont l'induction diminue dans le sens allant vers la partie centrale de la zone d'orientation. Il est préférable de choisir la fréquence du courant al— 10 ternatif créant le champ magnétique non homogène de manière à assurer une relation donnée entre la réactance inductive et la résistance pure du corps. Pour réaliser le procédé proposé on peut utiliser les dispositifs suivants: 15 - un dispositif comportant au moins un électroaimant avec un enroulement alimenté en courant alternatif et un circuit magnétique entre les pôles duquel s'étend la zone d'orientation. La forme des pôles et leur disposition l'un par rapport à l'autre sont réalisées de façon qu'il se forme tin champ magnétique non 20 homogène dont l'induction diminue dans le sens allant vers la partie centrale de la zone d'orientation. Dans le dispositif indiqué il convient de réaliser chaque pôle de 1'électroaimant avec au moins une échancrure en Y du côté de la zone d'orientation; 25 - un dispositif comportant au moins deux électroaimants à circuits magnétiques en 0, montés de façon que leur disposition mutuelle puisse être variée, chacun des électroaimants indiqués étant alimenté en courant alternatif à fréquence réglable } 30 - un dispositif comportant un électroaimant dont le cir cuit magnétique est exécuté avec des noyaux en C portant des enroulements et fermés sur des pôles communs situés l'un au-dessus de l'autre, le pôle supérieur comportant au moins un orifice pour l'introduction des corps dans la zone d'orientation et le 35 pôle inférieur comportant au moins un orifice pour la sortie- des corps orientés. Dans le dispositif mentionné, le circuit magnétique peut 69 44999 3 2-03,01C 4 être à plusieurs étages avec des pièces polaires à chaque étage, et il convient de réaliser les.pôles à orifices du circuit magnétique sous, forme de.pyramides tronquées dirigées l'une vers l'autre par leurs bases les plus petites,-la. forme de chaque orifice 5 destiné à l'évacuation des corps de la zone d'orientation devant correspondre à la forme du corps orienté vu en plan. Le procédé proposé d'orientation des corps conducteurs d'électricité et les dispositifs pour sa réalisation résolvent avec succès les problèmes exposés ci-dessus. 10 Pour mieux expliquer l'invention on donne plus bas une description détaillée d'exemples non-limitatifs d'exécution du procédé proposé d'orientation des corps et des dispositifs pour sa réalisation, en se reportant aux dessins annexés"dans lesquels: - la figure 1 représente une vue d'ensemble du disposi-15 tif dont les pièces polaires.comportent chacune une échancrure en V; - la figure 2 montre la répartition du champ magnétique dans l'espace interpolaire et la direction des forces agissant sur le corps dans différentes parties de la zone d'orientation; 20 - la figure 3 représente les pièces polaires du dispo sitif selon la figure 1, où, les échancrures en Y sont disposées sous un angle par rapport à. la verticale, en formant ainsi un évasement dirigé vers le haut; - la figure 4 représente les pièces polaires du disposi-25 tif selon la figure 1, dont chacune comporte deux échancrures en Y; - la figure 5 représente une vue d'ensemble d'un dispositif comprenant deux électroaimants à circuits magnétiques en o; 30 -la figure 6 représente l'une des variantes de montage du système électromagnétique dans le dispositif selon la figure 5, avec possibilité de varier la disposition réciproque des électroaimants ; - la figure 7 représente une vue d'ensemble du disposi-35 tif comportant un électroaimant dont le circuit magnétique est réalisé avec des noyaux en C fermés sur des pôles communs, pour l'orientation des corps en un seul flux; 69 44999 4 2030104 - la figure 8 représente un dispositif selon la figure 7 pour l'orientation des corps simultanément en deux flux; - la figure 9 représente un dispositif selon la figure 7, comportant un circuit magnétique à plusieurs étages et des 5 pièces polaires dans chaque étage. Le procédé proposé d'orientation des corps conducteurs d'électricité est le suivant. On introduit le corps 1 (figure 1) dans l'espace interpolaire et on le soumet à l'action d'un champ magnétique non 10 homogène créé par un courant alternatif, en orientant ainsi le corps 1 dans la direction requise. Le champ magnétique non homogène est dans ce cas formé par un électroaimant comportant un enroulement 2 alimenté en courant alternatif et un circuit magnétique 3 à pièces polaires 4 et 5 entre les pôles desquelles 15 s'étend la zone d'orientation du corps 1. L'induction du champ magnétique alternatif non homogène ainsi formé diminue dans le sens allant vers la partie centrale de la zone d'orientation et à cette fin on choisit une forme convenable des pôles de l'électroaimant et on les dispose convenablement l'un par rap-20 port à l'autre. Dans le dispositif représenté sur la figure 1 les pièces polaires 4 et 5 comportent à cette fin, du côté de la zone d'orientation, une échancrure en V. Une telle configuration des pièces polaires forme un plan de fixation plus accusé et disposé, comme on le voit de la figure 2, dans la partie 25 centrale de l'espace interpolaire entre les sommets des échancrures en Y. Dans cette partie de l'espace interpolaire, la valeur de l'induction est inférieure à sa valeur dans les autres parties de cet espace. Dans le procédé décrit on peut varier le couple de forces agissant sur le corps à orienter et 30 à cette fin on varie, par des moyens connus, la fréquence du courant alternatif créant le champ magnétique non homogène. On peut, par exemple, choisir une fréquence à laquelle la réactance inductive et la résistance pure du corps sont égales, et de cette façon on assure le couple maximal de forces agissant sur le corps 35 à orienter. On peut exécuter les échancrures en V des pièces polaires 4 et 5 sous un angle par rapport à la verticale, comme in 44999 5 2030104 cliqué sur la figure 3. Il se forme alors une zone d'orientation s'élargissant vers le haut, ce qui assure la fixation du corps en un point déterminé de l'espace. A titre d'exemple, on a indiqué sur la figure 3 un corps exécuté sous forme d'un étrier 6. De tels corps sont orientés dans l'espace interpolaire indiqué et sont fixés, quelle que soit leur- position initiale, dans la position indiquée sur la figure 3. La valeur de l'angle d'ouverture de l'échancrure en Y et l'inclinaison de l'ouverture par rapport à la verticale sont choisies de façon à obtenir un plan accusé de fixation en fonction de la distance interpolaire choisie. Les pièces polaires peuvent être exécutées avec deux ou avec un plus grand nombre d'échancrures en Y, comme indiqué sur la figure 4. Dans ce cas on peut fixer la position du corps simultanément d'après plusieurs signes distinctifs, par exemple de signes constructifs. Sur la figure 4 est représenté, à titre d'exemple, une pièce cylindrique ayant un corps diélectrique 7 à l'intérieur duquel se trouve une armature non magnétique conductrice d'électricité sous forme d'une mince tige 8 à deux disques 9 et 10. De tels corps peuvent être orientés et leur position peut etre fixée d'après l'armature intérieure cachée. A cette fin on règle la distance entre les sommets des échancrures de chaque pièce polaire selon la distance entre les disques 9 et 10 de 1'armature. Un tel espace interpolaire peut être utilisé pour l'orientation et la fixation en position simultanées des corps en plusieurs flux, à condition que la dimension des corps corresponde à la distance entre les ouvertures des échancrures en Y et lorsqu'il faut fixer la position des corps seulement d'après un seul signe. Le procédé indiqué d'orientation des corps peut etre réalisé à l'aide d'un autre dispositif analogue, dans, lequel le champ magnétique non homogène qui doit agir sur les corps à orienter est formé par deux électroaimants à circuits magnétiques 11 et 12 (figure 5) en C avec les enroulements correspondants 13 et 14 alimentés en courant alternatif. Les électroaimants sont dirigés l'un veis l'autre par leurs pôles de même nom, en formant dans la zone d'orientation un champ magnétique 69 44999 6 2030104 commun. Dans le cas considéré, le corps à orienter est une tige asymétrique 15 dont une extrémité porte un filetage ; en conséquence, les bouts d'une telle tige ont des conductibilités élec-5 triques différentes, et les corps sont orientés d'après l'un de leurs bouts. A l'aide des deux électroaimants il est commode d'assurer la non-homogénéité requise du champ magnétique dans la zone d'orientation, et à cette fin on dispose les pôles inférieurs de 10 même nom des électroaimants à une distance l'un de l'autre légèrement supérieure au diamètre du corps à orienter, et on dispose les pôles supérieurs de même nom à une distance qui assure l'orientation la plus précise. Grâce à l'action d'un tel champ magnétique non homogène en éventail, aux extrémités du corps à 15 orienter sont appliquées les composantes totales, de valeurs différentes, des forces électrodynamiques et qui tendent à chasser le corps de la zone d'orientation, ce qui a pour effet de mettre le corps à orienter dans la position indiquée en pointillé sur la figure 5. En faisant tourner les électroaimants 20 l'un par rapport à l'autre et en les éloignant l'un de l'autre dans un même plan, il est facile de former un champ magnétique non homogène dans le plan même de la zone d'orientation, et pour former une zone d'orientation avec un champ magnétique non homogène dans l'espace, il convient d'utiliser plus de deux élec-25 troaimants en C. La figure 6 montre une variante du dispositif, comprenant quatre électroaimants à circuits magnétiques 16, 17, 18, 19 dont les enroulements respectifs 20, 21, 22, 23 sont connectés à une source de courant monophasé ou à différentes sources; dans ce 30 dernier cas, des champs de différentes fréquences sont engendrés. Les électroaimants, à l'aide de portes-électroaimants 24, 25, 26 et 27 et de montants de support 28, 29, 30 et 31, sont montés sur une embase 32 de façon qu'il soit possible de modifier leur disposition mutuelle. Avec une telle disposition des 35 électroaimants il est possible non seulement d'orienter des corps en forme de chapeaux ou analogues carrés selon leur bout mais aussi de les faire tourner selon leurs faces. 69 44999 7 2030!C4 le procédé d'orientation des corps peut aussi etre réalisé à l'aide du dispositif représenté sur la figure 7. On voit d'après la figure 7 que dans ce dispositif l'é-lectroaimant comporte un circuit magnétique formé par des noyaux 5 " 35 en forme de C, fermés sur des pôles communs 33 et 34. Les pôles 33 et 34 sont superposés et sur chaque noyau 35 est placé un enroulement 36 à faible nombre de couches. Le pôle supérieur 33 comporte un orifice pour l'introduction du corps 37 dans la zone d'orientation et le pôle inférieur 34 comporte un orifice 10 pour la sortie du corps orienté, la forme de l'orifice inférieur correspondant à la forme du corps vu en plan. Les pôles 33 et 34 sont exécutés sous forme de pyramides tronquées dirigées l'une vers l'autre par leurs bases les plus petites, ce qui augmente la concentration du flux magnétique suivant le périmètre de la po- 15 sition initiale possible du corps 37. Une telle exécution du circuit magnétique assure dans la zone d'orientation un champ magnétique non homogène en forme d'entonnoir qui permet d'orienter les corps sur une faible trajectoire de leur chute. En disposant les noyaux 35 suivant tout le périmètre des pôles 33 et 34, on 20 peut obtenir une répartition plus uniforme du flux magnétique dans la zone d'orientation avec une induction qui diminue dans le sens allant versla partie centrale de cette zone. Dans un tel dispositif il est facile de composer le circuit magnétique en noyaux distincts 35. A l'aide d'un petit 25 lot de noyaux de différentes dimensions il est commode de confectionner différents dispositifs destinés à un tel usage. Le dispositif indiqué peut etre utilisé pour l'orientation simultanée de différents corps asymétriques en flux distincts. Dans ce cas, par exemple pour l'orientation des deux corps 38 30 et 39 (figure 8), deux zones dbrientation sont formées dans le dispositif, dont chacune est analogue à celle représentée sur la figure 7. En plus, dans un tel dispositif, le circuit magnétique peut etre à plusieurs étages. Une telle exécution du circuit magnétique est efficace au maximum lorsqu'il est impossible d'orien-35 ter définitivement le corps dans un seul espace interpolaire. La figure 9 montre un dispositif dans lequel le circuit magnétique à deux étages est destiné à l'orientation, par exemple 69 4499:9 8 ,2 03 0,104 de corps 40 en forme de croix. Dans le premier étage un tel corps est orienté par un plan suivant la trajectoire de chute et dans le second étage, dans la zone d'orientation entre les pôles 33 et 34, le corps est tourné et fixé selon son profil en 5 croix en une position déterminée d'avance. Les dispositifs proposés sont facilement associés à des dispositifs d'alimentation connus et ont un grand rendement. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été don-10 nés 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. 69 44999 9 2030104 EEVEHDICATIONS 1. Procédé d'orientation, dans un champ magnétique, de corps conducteurs d'électricité, de préférence en matériaux non magnétiques, caractérisé en ce que les corps sont orientés 5 sous l'action d'un champ magnétique non homogène créé par un courant alternatif et dont l'induction diminue dans le sens allant vers la partie centrale de la zone d'orientation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence du courant alternatif créant un champ magné- 10 tique non homogène est choisie suivant une relation donnée entre la réactance inductive et la résistance pure du corps. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications t e"fr 2, caractérisé en ce qu'il comprend au moins vin électroaimant comportant un enroulement alimenté 15 en courant alternatif et un circuit magnétique entre les pôles duquel s'étend une zone d'orientation, la forme desdits pôles et leur disposition l'un par rapport à l'autre étant telles, qu'il se forme un champ magnétique non homogène dont l'induction diminue dans le sens allant vers la partie centrale de la zone 20 d'orientation. 4. Dispositif selon la revendication 3» caractérisé en ce que chaque pôle de 1'électroaimant comporte au moins une échancrure en V du côté de la zone d'orientation. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon les 25 revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux électroaimants comportant des circuits magnétiques en C montés de façon à ce que leur disposition réciproque puisse être modifiée, et des enroulements alimentés en courant alternatif. 30 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un électroaimant comportant un circuit magnétique qui est formé par des noyaux en C fermés sur des pôles communs superposés et qui porte des enroulements alimentés en courant alternatif, le pôle 35 supérieur ayant au moins un orifice pour l'introduction des corps dans la zone d'orientation et le pôle inférieur ayant au moins un orifice pour l'évacuation des corps orientés. 69 44.999 2.030104 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit magnétique formé par des noyaux en G fermés sur des pôles communs est à plusieurs étages avec des pièces polaires à chaque étage. . 5 8. Dispositif selon les revendications 6 et 7, caracté risé en ce que les pôles des circuits magnétiques comportant des orifices sont réalisés sous forme de pyramides tronquées dirigées l'une vers l'autre par leurs bases les plus petites, et que la forme de chaque orifice destiné à l'évacuation des corps 10 de la zone d'orientation correspond à la forme des corps orientés vus en plan.