Brevet FR2464125A1 — publié le 19810306

I La présente-invention a pour objet un bloc magnétique à aimants permanents et à dispositif mécanique de commande mar- che-arrêt. On connait déjà des blocs magnétiques,notamment appelés plateaux magnétiques, à aimants permanents, dans lesquels le circuit magnétique comprend une partie mobile qui est déplaça- ble à l'aide d'un dispositif mécanique permettant une commuta- tion " marche-arrêt ". Dans la position " marche ",les lignes de force du champ magnétique se referment par l'extérieur et permettent l'attraction de pièces métalliques de sorte que l'appareil est utilisable comme accessoire de machine-outil, pour la fixation de pièces à usiner. Dans la position " arrêt", il y a " shuntage " du flux magnétique, en ce sens que les lignes de force se referment par l'intérieur du bloc,les -15 pièces posées sur l'appareil n'étant alors plus attirées. Bien que satisfaisants dans leur principe général,les blocs magnétiques actuels de ce genre présentent encore des imperfec- tions. En particulier,les forces magnétiques ne sont pas tou- jours symétriques par rapport à l'axe de la partie mobile du circuit magnétique, de sorte que l'effort mécanique de déplace- ment pour le passage de la position " marche " à la position "arrêt ",et vice-versa, est élevé. Ceci nuit à la fiabilité et à la longévité du dispositif de commande mécanique. En outre, les dispositions actuelles ne permettent pas, en générale d'avoir des blocs magnétiques actifs sur toute leur périphérie. La présente invention vise à améliorer les blocs magnéti- ques à aimants permanents simultanément sur ces deux points. A cet effet, le bloc magnétique à aimants permanents et à dispositif mécanique de commande marche-arrêt selon l'invention comprend essentiellement,montés dans des évidements d'un corps formé d'une alternance de plaques polaires et d'entrefers si- tués dans des plans transversaux, au moins un premier ensemble magnétique de même pas polaire que le corps, constitué par deux empilements parallèles entre eux, de direction longitudina- le,dans lesquels des aimants permanents alternent avec des pièces polaires,les polarités des aimants étant telles que les pièces polaires sont alternativement " Nord " et " Sud ", et au moins un second ensemble magnétique, de même pas polaire que le corps et le premier ensemble magnétique,constitué par un empilement, parallèle aux précédents et disposé entre ceux-ci, dans lequel des aimants permanents alternent avec des pièces polaires, les polarités des aimants étant aussi telles que les pièces polaires sont alternativement Il Nord " et "I Sud ',les deux ensembles magnétiques précités étant équivalents en flux et des moyens étant prévus pour déplacer l'un de ces ensembles magnétiques, en direction longitudinale et sur la longueur d'un pas polaire, par rapport à l'autre ensemble magnétiquïe et au corps, entre une position" marche I dîans laquelle les flux des deux ensembles magnétiques s'ajoutent et une position " arrêt " dans laquelle les mêmes flux se neutralisent. Ce bloc magnétique comprend, suivant une forme de réalisa- tion préférée, deux empilements latéraux fixes,constituant le premier ensemble magnétique, et un empilement central mobile, associé au dispositif de commande marche-arrêt. La disposition des deux ensembles magnétiques équivalents en flux est telle que: -dans une première position de l'empilement central mobile, les flux de ces deux ensembles s'additionnent, ce qui crée une induction magnétique extérieure susceptible d'attirer des pièces sur le bloc; -dans une seconde position de l'empilement central mobile,déca- lée d'un pas polaire par rapport à la position précédente,les flux des deux ensembles magnétiques sont " court-circuités Il par l'intérieur du bloc, l'induction extérieure étant annulée. Les forces magnétiques étant, comme on le comprend aisé- ment, symétriques par rapport à l'axe de l'empilement central mobile, l'effort de déplacement à exercer est faiblece qui assure la longévité du dispositif de commande mécanique.De plus, les plaques polaires du corps sont actives sur toute leur périphérie, de sorte que le bloc magnétique, considéré dans son ensemble, possède plusieurs faces actives. Par ail- leurs, la disposition transversale des plaques polaires et en- trefers du corps permet d'avoir un pas polaire relativement fin, autorisant la fixation de pièces à usiner assez petites. Le dispositif de commande est avantageusement monté à une extrémité du bloc, et il est par exemple du type bielle-ma- nivelle,avec notamment un arbre tournant comportant un ergot excentré et une tige de liaison entre ledit ergot et l'empile- ment central mobile. Pour des raisons de facilité d'usinage,les aimants per- 3 22464125 manents et les pièces polaires de chaque empilement ont,dans un mode de réalisation particulier, tous une forme annulaire et sonttdans ce cas, montés sur une tige commune ou sur un tube commun, des moyens étant prévus pour immobiliser axiale- ment l'empilement sur ladite tige ou ledit tube. Suivant une autre possibilité intéressante, -seuls les ai- mants et les pièces polaires de l'empilement central mobile sont de forme annulaire et sont montés sur une tige commune ou sur un tube commun, et immobilisés axialement sur ladite tige ou ledit tube, les aimants des empilements latéraux fixes ayant sensible- ment la forme de demi-anneaux et étant logés dans des évidements de plaques en matérau amagnétique, insérées entre des plaques polaires communes aux deux empilements latéraux. Avantageusement, le bloc magnétique possède,dans ce cas,une semelle en matériau tel qu'acier doux, en contact avec une sur deux des plaques polaires précitées,ayant toutes la même polari- té, tandis que les autres plaques polaires, de polarité inverse, sont maintenues à distance de ladite semelle, de manière à en être isolées magnétiquement. Grâce à cette disposition, on récu- père des fuites magnétiques et on diminue la rémanence en posi- tion de"court-circuitage ". Bien que le déplacement relatif des deux ensembles magnéti- ques soit en principe d'un pas polaire, pour le passage de la position " marche " à la position " arrêt ", des moyens peuvent être prévus, suivant une caractéristique annexe,pour un déplace- ment relatif supplémentaire de l'un des ensembles magnétiques par rapport à l'autre, de manière à réaliser une inversion de polarité des plaques polaires du corps permettant la démagnéti- sation des pièces fixées sur le-bloc. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique an- nexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux for- mes d'exécution de ce bloc magnétique à aimants permanents et à dispositif mécanique de commande marche-arrêt: Figure 1 est une vue de dessus, avec coupes partielles, d'un bloc magnétique conforme à l'invention, représenté en posi- tion "l marche "; Figure 2 est une vue en coupe longitudinale de ce bloc ma- gnétique, toujours en position " marche t,suivant 2-2 de figure 1; Figure 3 en est une vue en coupe transversale,pagsant à travers les trois empilements magnétiques, suivant 3-3 de figure 2; Figure 4 est une autre vue en coupe transversale de ce bloc magnétique, faite à l'extrémité de celui-ci o se trouve le dis- positif de commande; Figure 5 est une vue de dessus similaire à figure 1, mais montrant le même bloc magnétique en position " arrêt"; Figure 6 est une vue de dessus,avec coupes partielles,si- milaire à figure 1,montrant une autre forme de réalisation d'un bloc magnétique conforme à l'invention; Figure 7 en est une vue en coupe longitudinale,suivant 7-7 de figure 6; Figure 8 en est une vue en coupe transversale,suivant 8-8 de figure 7. Le bloc magnétique représenté aux figures 1 à 5 comprend une semelle rectangulaire 1 et un corps parallélépipédique cons- titué par un empilement de plaques 2 d'acier extra-doux, à hau- te perméabilité magnétique,qui alternent avec des plaques 3 en matériau amagnétique, tel que laiton, dural, acier inoxydable... Les plaques 1 et 2 possèdent deux ouvertures circulaires latéra- les4, de même diamètre, qui encadrent une ouverture circulaire centrale 5 de diamètre plus important, ces plaques 1 et 2 étant maintenues au moyen de tirants 6 entre des plaques d'ex- trémité amagnétiques 7 et des pièces terminales 8,9 de formes différentes de celle des plaques courantes. Ainsi lés deux pla- ques d'extrémité amagnétiques 7 ne possèdent pas d'ouvertures circulaires latérales, tandis que les deux pièces terminales 8 et 9 ne comportent aucune des ouvertures circulaires des pla- ques 1 et 2. Le corps du bloc magnétique possède deux évidements cylin- driques latéraux, d'axes respectifs 10 et 11 parallèles entre eux, qui résultent de la succession des ouvertures circulaires latérales 4 des plaques 1 et 2. Ces évidements reçoivent l'en- semble magnétique fixe, constitué par deux empilements identi- ques dans lesquels alternent des aimants permanents 12 à force coercitive élevée,notamment du type " Ferrite ", et des pièces polaires 13 en matériau à grande perméabilité magnétique,plus particulièrement en acier extra-doux. Dans chaque empilement, les aimants permanents 12 et les piècespolaires 13 ont une forme annulaire et sont montés sur une tige commune 14, qui comporte un filetage 15 à l'une de ses extrémités. L'empilement est immobilisé axialement sur la tige 14, à une extrémité par une goupille 16 traversant ladite tige, et à l'autre extrémité par un écrou 17 vissé sur le filetage 15. Les aimants permanents 12 sont aimantés parallèlement aux axes 10 et 11 des empilements considérés, et ils sont disposés sur les tiges 14 avec des polarités alternées, de sorte que dans chaque empilement on a alternativement une pièce polaire 13 qui est Il Nord ", une pièce polaire 13 qui est " Sud ", une pièce polaire 13 qui est " Nord ", etc...., ces polarités étant symbo- lisées sur les figures par les lettres N et S. Chaque pièce polaire 13 est située dans le plan d'une plaque 2 à haute per- méabilité magnétique du corps,tandis que chaque aimant 12 est situé dans le plan d'une plaque 3 en matériau amagnétique du corps. La disposition est telle que les pièces polaires 13 correspondantes, c'est-à-dire situées dans un même plan, des deux empilements, sont de même polarité. Ainsi chaque plaque 2 du corps peut constituer elle-même une pièce polaire extérieu- re, aimantée par la polarité commune générée par les deux empi- lements magnétiques fixes précédemment décrits, tandis que les plaques 3 forment des entrefers. Un ensemble magnétique mobile est monté dans l'évidement cylindrique central, d'axe 18 parallèle aux axes 10 et 11 et équidistant de ces derniers, qui résulte de la succession des ouvertures circulaires centrales 5 des plaques 1 et 2. Cet en- semble est constitué par un troisième empilement dans lequel alternent encore des aimants permanents 19 à force coercitive élevée,notamment du type " Ferrite", et des pièces polaires 20 en matériau à grande perméabilité magnétique,plus particulière- ment en acier extra-doux. Dans cet empilement central, les aimants permanents 19 et les pièces polaires 20 ont aussi une forme annulaire et sont montés sur un tube commun 21. A une extrémité, le tube 21 est fileté extérieurement et porte une bague vissée 22, qui vient en appui contre la première pièce polaire 20. A son autre ex- trémité, le tube 21 est fileté intérieurement et reçoit une tête vissée 23, autour de laquelle est montée la dernière pièce polaire 20', de forme quelque peu différente des autres. La tê- te 23 comporte un filetage extérieur sur lequel est vissé un écrou 24 appliqué contre la dernière pièce polaire 20', et ainsi l'ensemble des aimants 19 et pièces polaires 20 se trouve immobilisé axialemet sur le tube 21. Les aimants permanents 19 sont aimantés parallèlement à l'axe 18 de l'empilement considéré, et ils sont disposés sur le tube 21 avec des polarités alternées, de sorte que l'on a alter- nativement une pièce polaire 20 qui est " Nord ",une pièce polaire 20 qui est " Sud", une pièce polaire 20 qui est " Nord", etc....,ces polarités étant symbolisées sur les figures par les lettres N et S. Le pas polaire de cet empilement central,c'est-à- dire la distance égale à la somme de l'épaisseur d'un aimant 19 et de l'épaisseur d'une pièce polaire 20, est égal au pas polai- re des deux empilements formant l'ensemble magnétique fixe.En outre, l'empilement central mobile est équivalent en flux à l'ensemble magnétique fixe constitué par les deux empilements latéraux. L'empilement central est mobile,le long de son axe 18,et peut être déplacé d'une longueur égale à un pas polaire à l'aide d'un dispositif de commande 25 logé dans la pièce terminale 8. Dans l'exemple représenté, le dispositif de commande 25 est réa- lisé suivant le principe bielle-manivelle. Il comprend essentiel- lement un arbre 26 monté tournant dans un logement cylindrique transversal d'axe 27 de la pièce terminale 8, cet arbre 26 com- portant à une extrémité un ergot 28 excentré par rapport à l'axe 27, et une tige 29 qui relie l'ergot 28 à la tête 23,en traver- sant de part en part le tube 21. L'arbre 26 est monté tournant dans son logement avec in- terposition de deux bagues 30 et 31. Ce logement débouche sur l'une des faces latérales de la pièce 8, de sorte que l'extré- mité de l'arbre 26 opposée à l'ergot 28 est acessible de l'ex- térieur.Une conformation creuse à six pans 32 est prévue à cette extrémité de l'arbre 26, près de laquelle est encore mé- nagée une gorge annulaire recevant un joint 33. Dans sa partie centrale, située entre les deux bagues 30 et 31, l'arbre 26 présente une entaille 34,dans laquelle est introduit un doigt fixe 35, de direction radiale, solidaire de la pièce 8. L'association de l'entaille 34 et du doigt 35 cons- titue un système de butée autorisant une rotation de l'ordre de 1800 de l'arbre 26. La tige de liaison 29 est filetée à ses deux extrémi- tés. Une extrémité est vissée dans une pièce 36 montée pivotan- te sur l'ergot 28,tandis que l'autre extrémité de la tige 29 est vissée dans un taraudage axial 37 de la tête 23 du tube 21. Dans la position"marché,illustrée par les figures 1 et 2, l'empilement central occupe une position telle que ses pièces polaires 20 " Nord " sont situées en regard des pièces polaires 13 " Nord " des deux empilements latéraux fixes,les pièces polai- res 20 "Sud" se situant alors en regard des pièces polaires 13 " Sud". Compte tenu-de cette position relative des pièces polai- resles lignes de force 38 du champ magnétique peuvent se refer- mer seulement par l'extérieur en passant à travers les plaques 2 à haute perméabilité magnétique du corps, ce qui permet la fi- xation de pièces sur le bloc magnétique.Il est à noter que l'in- duction magnétique extérieure ainsi créée résulte,dans son ensem- ble,de l'addition des flux engendrés par les deux empilements latéraux fixes et du flux engendré par l'empilement central mo- bile,ces trois empilements fonctionnant "en parallèle " du point de vue magnétique. Pour passer de la position"marche" à la position"arrêt",on manoeuvre l'arbre 26 à l'aide d'une clé à six pans appropriée, introduite en 52,de manière à lui faire décrire une rotation de 1800,au cours de laquelle l'ergot excentré 28 vient dans une po- sition diamétralement opposée à sa position initiale.L'excentra- tion de l'ergot 28 est choisie de telle sorte que son déplace- ment mesuré suivant l'axe 18 soit égal à-un pas polaire. Ainsi, comme le montre la figure 5, l'empilement central mobile est dé- placé lui-même d'un pas polaire,par l'intermédiaire de la tige 29;il occupe alors une position telle que ses pièces polaires 20 Nord" sont situées en regard des pièces polaires 13 tSud"des deux empilements latéraux fixes,les pièces polaires 20 "Sud" se situant elles en regard des pièces polaires 13 "Nord ".Compte tenu de cette position relative des pièces polairesles lignes de force 39 du champ magnétique peuvent se refermer par l'inté- rieur du bloc,les flux équivalents engendrés par l'ensemble ma- gnétique fixe d'une part et par l'ensemble magnétique mobile d'autre part se neutralisant par"soustraction";l'induction magné- tique extérieure se trouve ainsi annulée et les pièces placées sur le bloc ne sont plus retenues. En plus de la commande" marche-arrêt" qui vient d'être dé- crite, il est possible de provoquer une inversion des polarités qui permet la démagnétisation des pièces fixées sur le bloc magnétique. A cet effet, il suffit de prévoir que le dispositif de commande puisse déplacer l'empilement central mobile d'un pas polaire supplémentaire;-en continuant ainsi le déplacement de l'ensemble magnétique mobile, on aimante les pièces polaires 2 du corps en sens inverse, d'o le phénomène de démagnétisation. Le même résultat peut être obtenu en prévoyant que l'ensemble magnétique jusqu'ici considéré comme " fixe " est déplaçable de manière à créer une inversion de polarité des pièces polaires 2. Les figures 6 à 8 représentent une autre forme de réalisation du bloc magnétique objet de l'invention. Les parties correspon- dantes de celles visibles sur les figures 1 à 5 sont désignées par les mêmes références, et ne sont pas décrites une nouvelle fois. En particulier, la structure de l'empilement central - mobile, avec ses aimants 19 et ses pièces polaires 20 de forme annulaireet le dispositif de comrande 25 permettant de déplacer l'empilement central le long de son axe 18, ne sont pas modifiés par rapport à la forme de réalisation précédemment décrite. Par contre, la partie fixe du bloc magnétique des figures 6 à 8 est réalisée différemment, bien qu'elle conserve le même principe. Ainsi les deux empilements latéraux fixes sont consti- tués par des aimants permanents 12 ayant sensiblement la forme de demi-anneaux. Ces aimants sont logés à l'intérieur d'évide- ments rectangulaires 4, ménagés dans les plaques 3 en matériau amagnétique ( voir en particulier la figure 8). Ces plaques 3 en matériau amagnétique sont insérées entre des plaques polaires 2a et 2b, dont la disposition particulière, bien visible sur la figure 7, est la suivante: Une plaque polaire sur deux, à savoir chacune des plaques désignées par 2 a est en contact avec la semelle 1 en acier doux. Les autres plaques polaires, désignées par 2b, sont maintenues à distance de la semelle 1, soit par un intervalle rempli d'air, soit par un matériau intercalaire amagnétique. Ainsi toutes les plaques 2a correspondant par exemple à une polarité " Nord "sont court-circuitées par la semelle 1, alors que toutes les plaques 2b de polarité inverse, "Sud " dans l'exemple considéré restent isolées magnétiquement de la semelle 1. Bien entendu, le pas polaire de l'empilement central mobile reste ici égal à celui des deux empilements fixes, et s le flux de l'empilement central,créé par les aimants 19, est toujours équivalent à celui résultant de l'ensemble des aimants, latéraux fixes 12, de sorte que le fonctionnement n'est pas modifié, dans son principe,par rapport à la première forme de réalisation décrite. Dans les deux exemples de réalisation décrits, la forme des aimants, annulaire ou dérivée d'une forme annulaire, quoique n'étant pas obligatoire, est avantageuse en ce sens qu'en fabrication elle facilite l'obtention de caractéristiques BXH régulières pour les aimants en ferrite qui sont frittés. Comme il va de soi, et comme il résulte déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécu- tion de ce bloc magnétique à aimants permanents et à dispositif mécanique de commande marche-arrêt qui ont été décrites ci-des- sus, à titre d'exemples; elle en embrasse, au contraire,toutes les variantes de réalisation et d'application qui relèvent du meme principe, et en particulier les modifications et adaptations suivantes entrent dans le cadre de l'invention: -La forme annulaire des aimants et pièces polaires des empile- ments magnétiques n'est pas limitative, et peut être remplacée par une forme carrée, rectangulaire,... notamment pour les empilements fixes. -Dans le dispositif de commande à excentrique décrit, la clé amovible peut être remplacée par un levier ou autre organe de manoeuvre, et l'ensemble de ce dispositif peut aussi être rem- placé par un dispositif équivalent,par exemple un dispositif à vis et écrou, ou encore un petit vérin pneumatique ou hydrauli- que. -Le principe de l'invention reposant sur un mouvement relatif d'ensembles magnétiques, la disposition générale peut être in- versée en ce sens que l'empilement central devient l'ensemble magnétique fixe, tandis que les deux empilements latéraux for- ment l'ensemble magnétique mobile. -Enfin, suivant la largeur ou la surface active désirée,les ensembles magnétiques avec la disposition précédemment décrite peuvent être multipliés, en étant par exemple montés bout à bout ou côte à côte. -REVENDICATIONS - 1.- Bloc magnétique à aimants permanents et à dispositif mécanique de commande marche-arrêt,caractA'risé en cequ'il com- prend essentiellement, montés dans des évidements d'un corps formé d'une alternance de plaques polaires et d'entrefers situés dans des plans transversaux,au moins un premier ensemble magné- tique de même pas polaire que le corps, constitué par deux empilements parallèles entre eux, de direction longitudinale, dans lesquels des aimants permanents alternent avec des pièces polaires, les polarités des aimants étant telles que les pièces polaires sont alternativement " Nord" et " Sud", et au moins un second ensemble magnétique, de même pas polaire que le corps et le premier ensemble magnétique,constitué par un empilement, parallèle aux précédents et disposé entre ceux-ci,dans lequel des aimants permanents alternent avec des pièces polaires,les polarités des aimants étant aussi telles que les pièces polai- res sont alternativement " Nord " et " Sud ",les deux ensembles magnétiques précités étant équivalents en flux et des moyens étant prévus pour déplacer l'un de ces ensembles magnétiques, en direction longitudinale et sur la longueur d'un pas polaire, par rapport à l'autre ensemble magnétique et au corps,entre une position" marche " dans laquelle les flux des deux ensembles magnétiques s'ajoutent et une position " arrêt " dans laquelle les mêmes flux se neutralisent. 2.- Bloc magnétique selon la revendication lcaractérisé en ce qu'il comprend deux empilements latéraux fixes, consti- tuant le premier ensemble magnétique, et un empilement central mobile, associé au dispositif de commande marche-arrêt. 3.- Bloc magnétique selon la revendication 2,caractérisé en ce que le dispositif de commande, monté à une extrémité du bloc, est du type biellemanivelle,avec notamment un arbre tournant comportant un ergot excentré et une tige de liaison entre ledit ergot et l'empilement central mobile. 4.- Bloc magnétique selon la revendication 3,caractérisé en ce que l'arbre du dispositif de commande présente une en- taille dans laquelle est introduit un doigt fixe,de direction radiale, l'association de l'entaille et du doigt constituant un système de butée autorisant une rotation de l'ordre de 1800 de l'arbre. 5.- Bloc magnétique selon l'une quelconque des revendica- il 2464125 tions 1 à 4, caractérisé en ce que les aimants permanents et les pièces polaires de chaque empilement ont une forme annulai- re et sont montés sur une tige commune ou sur un tube commun, des moyens étant prévus pour immobiliser axialement l'empile- ment sur ladite tige ou ledit tube. 6.- Bloc magnétique selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 4,caractérisé en ce que seuls les aimants et les pièces polaires de l'empilement central mobile sont de forme annulaire et sont montés sur une tige commune ou sur un tube commun, et immobilisés axialement sur ladite tige ou ledit tube, les aimants des empilements latéraux fixes ayant sensiblement la forme de demi-anneaux et étant logés dans des évidements de plaques en matériau amagnétique,insérées entre des plaques polaires communes aux deux empilements latéraux. 7.- Bloc magnétique selon la revendication 6,caractérisé en ce qu'il possède une semelle en matériau tel qu'acier doux, en contact avec une sur deux des plaques polaires précitées, ayant toutes la m9me polarité, tandis que les autres plaques polaires, de polarité inverse, sont maintenues à distance de ladite semelle, de manière à en être isolées magnétiquement. 8.- Bloc magnétique selon la revendication 3 et la revendi- cation 5 ou 6,caractérisé en ce que les aimants permanents et pièces polaires de l'empilement central mobile sont montés sur un tube commun, et en ce que la tige de liaison avec le dis- positif de commande relie l'ergot excentré précité à une extré- mité de l'empilement, en traversant de part en part ledit tube. 9.- Bloc magnétique selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour un déplacement relatif supplémentaire de l'un des ensem- bles magnétiques par rapport à l'autre, de manière à réaliser une inversion de polarité des plaques polaires du corps per- mettant la démagnétisation des pièces fixées sur le bloc.