Brevet FR2534511A1 — publié le 19840420

Porte-Pièce magnétique à aimants permanents dont l'état d'aimantation est commutable La présente invention concerne un porte-pièce magnétique à aimants permanents dont l'état d'aimantation est commutable et elle a trait, plus particulièrement, à un porte-pièce magnétique à aimants permanents du type mince. Un porte-pièce classique caractéristique de ce type est décrit, par exemple, dans la demande de brevet français nu 7118322 Le porte-pièce magnétique à aimants permanents décrit dans cette demande de brevet français comprend une plaque mobile qui est logée dans une structure de châssis et qui peut être déplacée dans la direction de la disposition ou arrangement des parties polaires magnétiques d'un plateau de support de pièce fixé à la structure de châssis Sur cette plaque mobile, des pièces polaires en acier doux et des aimants permanents sont disposés de façon alternée suivant un pas égal dans la direction de déplacement de cette plaque, les sens d'aimantation des aimants étant dirigés soit vers le haut soit vers le bas dans la même direction De même, sur la structure de châssis, des pièces polaires en acier doux et des aimants permanents sont disposés de façon alternée, le long de la plaque mobile, suivant le même pas que le pas des pièces polaires et des aimants permanents de la plaque mobile, les sens d'aimantation des aimants de la structure de châssis étant dirigés dans la -même direction que les sens d'aimantation des aimants permanents de la plaque mobile. Lorsque les aimants permanents mobiles de la plaque mobile sont amenés en alignement transversal avec les aimants permanents fixes de la structure de châssis, les parties polaires magnétiques du plateau de support de pièce se trouvent aimantées de manière à établir des pôles magnétiques inversés alternativement le long de la direction de leur arrangement, grâce à quoi le plateau de support de pièce se trouve dans un état aimanté Dans ce cas, les pièces polaires mobiles se trouvant sur la plaque mobile et les pièces polaires fixes se trouvant sur la structure de châssis établissent, en co- opération avec les aimants permanents mobiles adjacents et les aimants permanents fixes-adjacents, respectivement, des circuits magnétiques. Par contre, lorsque l'on déplace la plaque magnétique de manière à faire venir ces aimants permanents mobiles en alignement dans le sens transversal avec les pièces polaires fixes de la structure de châssis, ce qui a pour effet que les pièces polaires mobiles de la plaque mobile sont amenées en alignement dans le sens transversal avec les aimants permanents fixes de la structure de châssis, les paires, alignées trans- versalement, des aimants permanents et des pièces polaires établissent des circuits magnétiques, grâce à quoi le plateau de support de pièce se trouve dans un état-désaimanté. Comme il apparait d'après ce qui précède, les pièces polaires établissent, en coopération avec les aimants permanents correspondants, des circuits magnétiques fermés, que le plateau de support de pièce se trouve dans l'état aimanté ou dans l'état désaimanté Il est concevable, par conséquent, qu'en remplaçant les pièces polaires par des aimants permanents aimantés de façon inverse aux sens d'aimantation des aimants permanents mentionnés précédemment, on puisse réduire de moitié la hauteur des aimants permanents respectifs sans diminuer la puissance magnétique globale. Toutefois, dans le porte-pièce classique à aimants permanents, on utilisait comme aimants permanents des aimants en alnico ayant une force coercitive faible, et il n'était pas possible de remplacer les pièces polaires par de tels aimants permanents En particulier, en raison de leur force coercitive faible, il était nécessaire d'assembler les aimants en alnico dans l'état d'une matière ferromagnétique non aimantée conjoin- tement avec les pièces polaires dans la plaque mobile et dans la structure de châssis et, après avoir fixé en outre à cet ensemble le plateau de support de pièce, etc, pour compléter cet ensemble afin d'obtenir le circuit magnétique d'un porte- pièce, on appliquait un champ magnétique extérieur à la, matière ferromagnétique pour aimanter celle-ci de manière à obtenir des aimants permanents Par conséquent, s'il fallait remplacer les pièces polaires par les aimants permanents, il était nécessaire d'aimanter un grand nombre de ces pièces ferromagnétiques dans des sens s'inversant alternativement le long de la direction de leur disposition, au cours de 11 opé- ration d'aimantation mentionnée ci-dessus Une telle opération d'aimantation est dans la pratique très difficile, voire impossible. C'est pourquoi, dans le porte-pièce classique à aimants permanents, l'utilisation des pièces polaires était essentielle et il était nécessaire d'utiliser des aimants permanents ayant une hauteur relativement grande pour éviter une réduction de la puissance magnétique, de sorte qu'il était impossible de réduire la hauteur hors tout du porte-pièce. La présente invention a donc pour objet un porte-pièce à aimants permanents du type mince ayant une hauteur inférieure à celle du porte-pièce classique. La présente invention est basée sur le fait que des aimants permanents ayant une force coercitive élevée, comme par exemple des aimants en ferrite ou des aimants en un métal de terres rares, peuvent être incorporés dans le circuit magnétique dans leur état aimanté sous la forme d'aimants permanents sans réduction notable de la puissance magnétique contrairement au cas des aimants en alnico. La presente invention est caractérisée par le fait que l'on utilise des aimants permanents ayant une force coercitive élevée comme aimants permanents fixes supportés par la struc- ture de châssis du porte-pièce magnétique, et comme aimants permanent mobiles supportés par la plaque mobile montée de façon déplaçable dans la structure de châssis, et par le fait que les aimants permanents fixes et les aimants permanents mobiles sont disposés, respectivement, de telle sorte que leurs sens d'aimantation soient inverses alternativement le long des directions respectives de leur arrangement ou disposition. En particulier, la présente invention permet d'obtenir un porte-pièce magnétique à état d'aimantation commutable comprenant une structure de châssis formée par une matière non magnétique, une plaque de fond destinée à recouvrir une ouverture inférieure de la structure de châssis, un plateau de support de pièce disposé de manière à recouvrir une ouver- ture supérieure de la structure de châssis et muni d'une pluralité de parties polaires magnétiques de plateau isolées magnétiquement les unes des autres et disposées suivant un pas prédéterminé dans une direction, une plaque mobile logée dans la structure de châssis parallèlement au plateau de support de pièce et adaptée pour être déplacée dans la direc- tion de la disposition des parties polaires magnétiques de plateau, une pluralité d'aimants permanents fixes disposés suivant le même pas que le pas des parties polaires magnétiques de plateaux pour se trouver en regard de celles-ci près des c 8 tés de la plaque mobile le long de la direction du déplace- ment de cette dernière et aimantés dans la direction de l'épaisseur de cette plaque mobile, et une pluralité d'aimants permanents mobiles supportés par la plaque mobile en vue d'un déplacement d'un seul bloc avec cette dernière, ces aimants étant disposés suivant le même pas que le pas desdits aimants permanents fixes le long de la direction du déplacement de la plaque mobile et étant aimantés dans la direction de l'épaisseur de cette plaque mobile Les aimants permanents fixes et les aimants permanents mobiles sont formés par un aimant de force coercitive élevée En outre, ils sont disposés de telle sorte que leurs sens d'aimantation soient inversés alternativement le long de la direction de leur disposition. D'autres objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront dans la description du mode de realisation préféré donnée ci-après en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en plan, avec parties arrachées, d'un porte-pièce magnétique à aimants permanents selon la présente invention dans son état aimanté; la figure 2 est une vue en coupe par Il-II de la figure 1; la figure 3 est une vue similaire à la figure 1 mais illustre le porte-pièce magnétique à aimants permanents de la présente invention dans son état désaimanté. En se référant aux dessins, on voit que le porte-pièce magnétique 10 à aimants permanents de la présente invention comprend une structure de châssis 12 rectangulaire dans son ensemble et formée par une matière non magnétique, une plaque de fond 14 en matière magnétique, telle que du fer doux, disposée de manière à recouvrir l'ouverture inférieure de la structure de châssis 12 et fixée à cette structure de châssis 12, et un plateau 16 de support de pièce, disposé de manière à recouvrir l'ouverture supérieure de la structure de châssis 12 et fixé à cette structure de châssis 12 a Comme il est bien connu, le plateau 16 de support de pièce comporte un grand nombre de parties polaires magnétiques 16 a et 16 b qui sont disposées suivant un pas prédéterminé dans la direction longitudinale, et les parties polaires magnétiques adjacentes 16 a et 16 b sont isolées magnétiquement les unes des autres par un élément non magnétique 16 c Dans le mode de réalisation illustré, les parties polaires magnétiques 16 b de plateau se raccordent les unes aux autres Toutefois, comme il est bien connu, elles peuvent 8 tre, dans le cas contraire, isolées magnétiquement par une matière non magnétique telle que celle mentionnée ci-dessuso Le long des parties latérales longitudinales 12 a de la structure de châssis 12 sont formés de nombreux trous 18 qui correspondent aux parties polaires magnétiques 16 a et 16 b mentionnées ci-dessus avec le môme pas que le pas de ces parties polaires magnétiques de plateau Les trous 18 sont alignés les uns avec les autres dans la direction longitudinale des parties 12 aet chaque trou 18 s'étend verticalement à travers la partie correspondante 12 a de la structure de châssis 12 En outre, dans la partie centrale de la structure de châssis 12 est disposée unl plaque de support 20 formée par une matière non magnétique La plaque de support 20 fait partie de la structure de châssis 12 à laquelle elle est fixée solidement et elle s'étend dans la direction longitudinale de cette structure de châssis 12 aà une certaine distance des parties latérales pré- citées 12 a Dans la plaque de support 20 sont ménagés de nombreux trous 22, qui sont disposés de manière à constituer une paire dans la direction transversale de la plaque de support et à être alignés dans la direction longitudinale de la plaque de support 12 Chaque trou 22 s'étend verticalement, c'est-à-dire dans la direction de l'épaisseur de la plaque de support, à travers cette plaque de support 20 Les trous correspondants 22 sont alignés dans le sens transversal avec les trous 18 des parties latérales 12 a. Dans chacun des trous 18 et 22, un aimant permanent 24 en forme de disque, ayant une force coercitive élevée, comme par exemple un aimant en ferrite ou un aimant en métal de terres raresest placé Chaque aimant 24 est aimanté dans la direction de son épaisseur Les aimants permanents 24 se trouvant dans les trous 18 sont disposés de telle sorte que leurs sens d'aimantation soient inversés alternativement le long de la direction longitudinale de la structure de châssis 12 Les aimants permanents 24 se trouvant dans les trous Z 2 sont dis- posés de telle sorte que leurs sens d'aimantation soient inversés alternativement le long de la direction longitudinale de la structure de châssis 12 et coïncident avec les sens d'aimantation des aimants permanents 24 présents dans les trous correspondants 18 dans la direction transversale de la structure de châssis 12 Les aimants permanents 24 sont supportés solidement par la structure de châssis 12. Dans un évidement forme entre la plaque de support 20 et les deux parties latérales 12 a le long des deux côtés de la plaque de support, des plaques mobiles 2 b sont placées parallèlement au plateau 16 de support de pièce, et chaque plaque mobile 26 est adaptée pour être déplacée dans la direction longitudinale de la structure de chassis 12, c'est-à-dire dans la direction de la disposition des parties polaires magnétiques 16 a et 16 b du plateau Les plaques mobiles 26 sont reliées à une de leurs extrémités par un organe de liaison 28 de telle sorte qu'elles peuvent être actionnées d'un seul bloc, Chaque plaque mobile 26 est munie de deux rangées longitu- dinales de trous 30 présentant le même pas longitudinal que le pas longitudinal des parties polaires magnétiques précitées du plateau, c'est-à-dire le pas longitudinal des trous 18 ou 22. Chaque trou 30 s'étend verticalement à travers la plaque mobile 26, clestà-dire dans la direction de l'épaisseur de cette dernière, et dans chaque trou est-placé un aimant perma- nent 32 en forme de disque, ayant une force coercitive élevée similaire à celle de l'aimant permanent 24 e Les aimants perma- nents 32 sont disposés de telle sorte que leurs sens d'aiman- tation coincident mutuellement dans la direction transversale de la structure de châssis 12 et s'inversent alternativement le long de la direction longitudinale de la structure de chassis 12. En ce qui concerne la plaque de liaison précitée 28, on a prévu un mécanisme d'actionnement 34 pour déplacer les plaques mobiles 26 d'un pas des trous 30 dans la direction longitudi- nale de la plaque mobile 260 Par exemple, comme représenté sur la figure 2, le mécanisme d'actionnement 34 comprend un axe d'actionnement 38 supporté de façon tournante par un palier 36 fixé au plateau 16 de support de pièce, une plaque circulaire 40 fixée à l'extrémité inférieure de l'axe d'actionnement et un axe 42 monté de façon excentrée sur la plaque circulaire 40, ledit axe excentré étant placé de façon coulissante dans une fente 44 formée dans la plaque de liaison Zbo On peut donc faire tourner l'axe d'actionnement 38 pour déplacer les plaques mobiles 26 jusqu'à une position de support de pièce ou position "active" dans laquelle les sens d'aiman- tation des aimants permanents 24 supportés par la plaque de support fixe 20 et les parties latérales 12 a et 12 b de la structure de châssis 12 sont alignés transversalement avec les sens d'aimantation des aimants permanents 32 des plaques mobiles 26, comme représenté sur la figure 2 On peut de même actionner l'axe 38 de manière à déplacer les plaques mobiles 26 jusqu'à une position de libération de pièce ou position "inactive" dans laquelle les sens d'aimantation des aimants permanents 24 sont différents transversalement des sens d'aimantation des aimants permanents 32 des plaques mobiles 26 comme représenté sur la figure 3. Dans la position "active", en dessous des parties polaires magnétiques 16 a et 16 b, les aimants permanents 24 et 32 sont en regard des parties polaires magnétiques correspondantes 16 a et 16 b de plateau, leur sens d'orientation étant le même le long des directions longitudinales des parties polaires magné- tiques correspondantes du plateau, grâce à quoi les parties polaires magnétiques 16 a et 16 b du plateau sont aimantées de manière que leurs sens d'orientation s'inversent alternative- ment le long de la direction de leurs dispositions, c'est-à-dire le long de la direction longitudinale de la structure de châssis, et le porte-pièce 10 se trouve dans un état aimanté. Dans l'état aimanté, si une pièce à usiner magnétique est placée sur le plateau 16 de support de-pièce, chaque aimant permanent 24 établit, en coopération avec les aimants permanents 24 adjacents dans le sens longitudinale un circuit magnétique fermé s'étendant à travers les parties polaires magnétiques correspondantes 16 a ou 16 b du plateau et la pièce à usiner placée sur ce dernier De même, chaque aimant permanent j 2 se trouvant sur la plaque mobile 26 établit, en coopération avec les aimants permanents 32 adjacents dans le sens longitudinal, un circuit magnétique fermé similaire à celui décrit ci-dessus. Dans chaque circuit magnétique fermé, la paire des aimants permanents 24 et 24 ou 32 et 32 agit comme la source d'aiman- tation Dans l'état aimanté mentionné ci-dessus, on peut donc obtenir une force d'attraction ou de support élevée. Dans la position "inactive", un circuit magnétique fermé est établi entre les aimants permanents 24 et 32 adjacents dans le sens transversal, grâce à quoi chaque partie polaire magnétique du plateau n'est pas aimantée et le porte-pièce 10 se trouve dans un état désaimanté. Dans le porte-pièce 10 de la présente invention, on utilise des aimants permanents de force coercitive élevée comme aimants permanents 24 et 32 Par conséquent, il n'est pas nécessaire de les monter à l'état non aimanté dans le porte-pièce puis de les aimanter par l'application d'un champ magnétique extérieur, comme c'était le cas dans le porte-pièce classique mentionné précédemment, et mgme si on les monte dans les parties prédéterminées à l'état aimanté en tant qu'aimants permanents, les aimants permanents 24 et 32 formés par une matière magnétique de force coercitive élevée ne perdent pas leur puissance magnétique* Par conséquent, on peut monter les aimants permanents 24 et 32 dans les parties prédéterminées de manière telle que leurs sens d'aimantation s'inversent alternativement dans la direction de leur arrangements comme mentionné ci-dessus, grâce à quoi il n'est pas nécessaire d'utiliser des pièces polaires comme cela est indispensable dans le porte-pièce classique, et on peut utiliser à la place des pièces polaires des aimants permanents 24 et 32 aimantés de façon inverse. Les paires d'aimants permanents adjacents 24 et 24 ou 30 et 30 agissent comme les sources d'aimantation des circuits magnétiques fermés respectifs dans l'état aimanté précité, grâce à quoi même si l'épaisseur des aimants 24 et 32 est plus faible que celle des aimants permanents du porte-pièce classique, le porte-pièce 10 de la présente invention présente une force d'attraction magnétique sensiblement égale ou supérieure à celle que l'on peut obtenir à l'aide du porte-pièce classique, et on peut donc réduire la hauteur globale du porte-pièce 10. Il est preferable d'utiliser un aimant en métal de terre rare pour les aimants permanents 24 et 32 étant donné que l'aimant en métal de terre rare a une densité de flux magnétique supérieure à celle d'un aimant en ferrite. Dans ce qui précède, la présente invention a été décrite à propos d'un porte-pièce rectangulaire Toutefois, il est bien entendu que la présente invention peut aussi Atre appliquée à un porte-pièce circulaire ayant une structure de châssis circulaire En outre, on peut modifier faculta- tivement le nombre des aimants permanents fixes et mobiles 24 et 32 ainsi que les combinaisons de leurs arrangements. il REVENDICATIONS 1 Porte-pièce magnétique à aimants permanents dont on peut commuter l'état d'aimantation, caractérisé par le fait qu'il comprend une structure de châssis ( 12) formée d'une matière non magnétique, une plaque de fond ( 14) destinée à recouvrir une ouverture inférieure de la structure de châssis, un plateau ( 16) de support de pièce disposé de manière à recouvrir une ouverture supérieure de la structure de châssis et pourvu d'une pluralité de parties polaires magnétiques ( 16 a-16 b) de plateau isolées magnétiquement les unes des autres et disposées suivant un pas prédéterminé dans une direction, une plaque mobile ( 26) logée dans la structure de châssis parallèlement au plateau de support de pièce et adaptée pour être déplaçable dans la direction de la disposition des parties polaires magnétiques de plateau, une pluralité d'ai- mants permanents fixes ( 24) disposés suivant le même pas que le pas des parties polaires magnétiques de plateau de manière à se trouver en regard de celles-ci près des côtés de la plaque mobile le long de la direction du déplacement de cette plaque mobile et aimantés dans la direction de l'épaisseur de la plaque mobile,ainsi qu'une pluralité d'aimants permanents mobiles ( 32) qui sont supportés par la plaque mobile en vue d'un déplacement d'un seul bloc avec cette dernière et qui sont disposés suivant le même pas que le pas desdits aimants permanents fixes le long de la direction de déplacement de la plaque mobile et sont aimantés dans la direction de l'épaisseur de la plaque mobiles les aimants permanents fixes et les aimants permanents mobiles étant formés par un aimant de force coercitive élevée, et les sens d'aimantation des aimants permanents fixes et des aimants permanents mobiles étant inversés respectivement de façon alternée le long des directions respectives de leurs arrangements. 2 Porte-pièce magnétique à aimants permanents suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les aimants permanents fixes et les aimants permanents mobiles sont des aimants en métal de terres rares. 3 Porte-pièce magnétique à aimants permanents suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un mécanisme d'actionnement adapté pour déplacer la plaque mobile, ce mécanisme d'actionnement comprenant un palier ( 36) présent sur le plateau de support de pièce, un axe d'actionnement ( 38) supporté de façon tournante par le palier, une plaque circu- laire ( 40) fixée à l'axe d'actionnement, et un axe ( 42) présent de façon excentrée sur la plaque circulaire, cet axe excentré ( 44) étant accouplé fonctionnellement à la plaque mobile.