Brevet FR2546792A1 — publié le 19841207

Mandrin masnéti Lue Dermanent. L'invention concerne généralement un mandrin magnétique du type dans lequel, lorsque des circuits magnétiques sont commutés, une pièce peut 9 tre retenue de façon serrée sur la surface de retenue de pièce ou peut gtre libérée de celle-ci, et plus particulièrement un mandrin magnétique permanent qui peut -tre mis en actionet hors d'action par des aimants permanents supérieurs (fixes) montés sur une plaque de rete- nue de pièce et des aimants permanents inférieurs d'un élément coulissant. En se référant d'abord à la figure 1, on décrira un mandrin magnétique de la technique antérieure La figure 1 est une coupe longitudinale fragmentaire d'un mandrin magnétique de la technique antérieure La figure l A montre l'état hors d'action (l'état désexcité) tandis que la figure l B montre l'état en action (pour retenir une pièce de façon serrée sur la surface de retenue de pièce) Une plaque de base 1 formée d'une matière non magnétique présente une paroi verticale 2 formée d'une matière non magnétique Des pièces polaires magnétiques 3 formées de fer doux et des aimants permanents 4 sont stratifiés alternativement et des isolateurs magnétiques sont interposés entre la pièce polaire 3 et l'aimant permanent 4 Ainsi est formée une plaque de retenue de pièce Dès pièces polaires magnétiques 6 formées de fer doux et des aimants permanents 7 sont disposés alternativement à l'inté- rieur d'une botte définie par la plaque de base 1, la paroi 2 et la pièce de telle sorte que les mgmes p 8 les des aimants permanents adjacents 7 sont opposés entre eux Les pièces polaires 6 et les aimants permanents 7 constituent un élément magnétique coulissant. On décrira maintenant le mode de fonctionnement du mandrin magnétique de la technique antérieure, présentant la structure décrite ci-dessus Quand l'élément magnétique coulis sant est placé dans la position indiquée sur la figure l A, un circuit magnétique F 1 n'apparait pas à la surface supérieur -2- de la plaque de retenue de pièce Par suite, le mandrin magné- tique est hors d'action, de sorte qu'une pièce est libérée. Quand l'élément magnétique est placé dans la position indiquée sur la figure 1 B, le circuit magnétique F 2 appara t à la surface supérieure de la plaque de retenue de pièce Par suite, le mandrin magnétique est mis en action de sorte qu'une pièce est retenue en position de façon serrée. Dans le mandrin magnétique de la technique antérieure, tel qu'il est représenté sur la figure 1, on effectue la mise en action ou hors d'action en faisant coulisser les aimants inférieurs relativement aux aimants supérieurs (la plaque de retenue de pièce) de sorte que l'on peut obtenir une excellente caractéristique de magnétisme résiduel Toutefois, la direction des p 8 les magnétiques des aimants permanents coulissants est parallèle à la plaque de retenue de pièce (donc, horizontale). Par suite# la position de la plaque de retenue de pièce (depuis la surface inférieure de la plaque de base 1) doit 8 tre élevée. En outre, quand les pièces polaires magnétiques 3 formées de matière magnétique s'éloignent des pièces polaires magnétiques 6, lorsqu'on met en action ou hors d'action le mandrin magné- tique, une forte charge est engendrée par suite du phénomène de magnétostriction dans lequel les parcours magnétiques entre les pièces polaires 3 et 6 deviennent plus étroits, en vertus du fait que les pièces polaires magnétiques 3 s'éloi- gnent des pièces polaires magnétiques 6, augmentant ainsi la résistance magnétique dans ces parcours magnétiques Par suite, un inconvénient du mandrin magnétique de la technique antérieure est qu'il faut une grande force poir mettre en action ou hors d'action le mandrin magnétique et que par conséquent, il faut prévoir un mécanisme de coulissement qui puisse résister à - une si grande force. Le but principal de l'invention est donc de fournir un mandrin magnétique permanent qui ait une meilleure caractéris- tique de magnétisme résiduelle, dont la plaque de retenue de pièce soit mince et dans lequel l'effort nécessaire à la mise 3 - en action ou hors d'action soit réduit. En vue des buts ci-dessus et d'autres buts, l'invention propose un mandrin magnétique permanent dans lequel des premiers aimants permanents ayant une grande force coercitive sont assemblés dans une plaque de retenue de pièce de telle sorte que les m&mes p 8 les magnétiques des aimants permanents adjacents sont opposés entre eux, des seconds aimants permanents ayant une grande force coercitive sont incorporés à un élément magnétique coulissant qui est disposé en dessous de la plaque de retenue de pièce, et les deuxièmes aimants permanents sont disposés de telle sorte que les pôles opposés des aimants permanents apparaissent alternativement à la surface supérieure de l'élément magnétique coulissant qui est mise en contact avec la surface inférieure de la plaque de retenue de pièce. L'invention sera expliquée plus endétail ci-dessous à propos d'exemples non limitatifs et en regard des dessins annexés sur lesquels s La figure 1 est une coupe longitudinale fragmentaire d'un mandrin magnétique de la technique antérieure s La figure 2 est une coupe longitudinale d'un mode d'exé- cution préférentiel de l'invention; Les figure 3 A et 3 B sont des coupes fragmentaires de celui-ci, à plus grande échelle; - Les figure 4 et 5 sont des vues par le haut d'éléments magnétiques coulissants respectifs selon l'invention; La figure 6 est une vue par le haut d'un autre élément magnétique coulissant selon l'invention; Les figures 7 A à 7 D sont des vues montrant diverses modi- fications des plaques de retenue de-pièce selon l'invention: Les figures SA à BD sont des vues servant à expliquer des éléments respectifs des plaques de retenue de pièce selon les figures 7 A à 7 D; La figure 9 A est une vue par le haut, partiellement en coupe, d'un autre mode d'exécution de l'invention: La figure 9 B est une vue latérale correspondante et -4 - La figure 10 est une coupe longitudinale correspondante. Les mêmes références servent à désigner des parties similaires sur toutes les figures 2 à 10. Ainsi qu'il est déjà mentionné, on ccrira les modes d'exécution préférentiels de l'invention à propos des figures 2 à 10 La figure 2 montre en coupe longitudinale un premier mode d'exécution de l'invention Des pièces polaires 11 & formées de fer doux et des aimants permanents 12 ayant une grande force coercitive sont disposés alternativement en série et des pièces polaires magnétiques terminales llb sont fixées fermement aux extrémités de la série Des isolateurs 13 sont disposés sur les aimants permanents 12 Ainsi est définie une plaque de retenue de pièce Les aimants permanents 12 sont disposés horizontalement de telle sorte que les mêmes p 8 les des aimants permanents adjacents sont opposés entre eux, Les aimants permanents 12 sont formés d'une matière magnétique de ferrite ou d'une matière magnétique de terres rares Etant donné que les matières magnétiques ont une grande fozce - coercitive et un faible magnétisme résiduel, elles ont des caractéristiques qui permettent de les aimanter avant de les assembler en mandrins magnétiques et de réduire la longueur des p 8 les magnétiques (c'est-à-dire que chaque aimant perma- nent peut être mince) En outre, leur perméabilité e est pratiquement égale à la perméabilité Ho dans le vide de sorte que le phénomène de magnétostriction peut être évité. Un élément magnétique coulissant formé d'un cadre 14 et d'aimants permanents à grande force coercitive est fixé de manière à pouvoir coulisser à la surface inférieure de la plaque de retenue de pièce Les aimants permanents 15 sont disposés au même pas que les aimants permanents 12 et les pièces polaires magnétiques lla et la direction de flux magné- tique ast perpendiculaire à la surface de retenue de pièce (donc verticale) Les p 8 les nord et sud des aimants permanents apparaissent alternativement a la surface inférieure de la plaque de retenue de pièce Les aimants permanents 15 sont -5-, formés d'une matière magnétique de ferrite ou de-terre rare. Si les aimants permanents 12 et 15 sont formés de la même matière magnétique# l'aire du p 8 le magnétique de l'aimant permanent 12 est inférieure à la moitié de l'aire du p 8 le magnétique de l'aimant permanent 15 mais l'épaisseur de l'aimant permanent 12 est plus que double de l'épaisseur de l'aimant permanent 15 Si l'aire est inférieure à la moitié et si l'épaisseur est double, c'est parce qu'il est préféra- ble que le mandrin magnétique soit légèrement excité en sens inverse, étant donné qu'une pièce présente un magnétisme résiduel Le cadre coulissant 14 est formé d'une matière non magnétique et une extrémité du cadre magnétique 14 est reliée à un mécanisme de coulissement (came excentrique) 16 monté sur la plaque de retenue de pièce de sorte que l'on peut faire coufisser dbn pas les aimants permanents 15. L'élément magnétique coulissant est enfermé par un cadre principal de corps 17 et une plaque inférieure 18, constituant ainsi un mandrin magnétique permanent Le cadre principal de corps 17 est formé d'une matière non magnétique tandis que la plaque inférieure est formée d'une matière magnétique telle que le fer doux. En se référant maintenant à la figure 3, on décrira le mode de fonctionnement du mandrin magnétique présentant la structure décrite ci-dessus La figure 3 est une vue fragmen- taire de la figure 2 à plus grande échelle et la figure 3 A montre un état hors d'action (état désexcité) tandis que la figure 3 B montre un état en action (pour retenir une pièce). Quand les pièces polaires magnétiques lla des aimants permanents 15 sont d'une polarité différente de celle des pièces polaires magnétiques lla des aimants permanents 12 com- me indiqué sur la figure 3 A, un circuit magnétique F 1 est courtcircuité par les pièces polaires magnétiques 111 et la plaque inférieure 18 Par suite, aucun circuit magnétique n'apparait à la surface supérieure de la plaque de retenue de pièce Donc le mandrin magnétique-permanent est hors d'action. 6 - Par contre$ quand les pièces polaires magnétiques lla des aimants permanents 15 ont la même polarité que les pièces polaires ll des aimants permanents 12 comme indiqué sur la figure-3 B# les lignes magnétiques de flux passent d'une pièce polaire magnétique lla à la pièce polaire magnétique adjacente 11 a Par suite, comme indiqué en F 2, le circuit magnétique apparatt à la surface supérieure de la plaque de retenue de pièce Donc, le mandrin magnétique permanent est en action. La figure 4 est une vue fragmentaire par le haut de l'élément magnétique coulissant de la-figure 2 Les mxmes références sont utilisées pour désigner des parties similaires sur les figures 2 et 4 Le cadre coulissant 14 est muni de multiples trous ronds ayant le même pas que les aimants perma- nents 12 Les aimants permanents 15 sont adaptés dans ces trous ronds de telle sorte que les pôles nord et sud appa- raissent alternativement Le mécanisme de coulissement ou came excentrique 16 est adapté dans un trou allongé 19 de sorte que les aimants permanents 15 sont décalés d'un pas Les trous dans lesquels sont adaptés les aimants permanents 15 sont ronds de sorte que l'usinage pour le perçage des trous est grandement facilité. La figure 5 est une vue fragmentaire par le haut du cadre coulissant 14 quand les aimants permanents 15 ont une surface polaire rectangulaire Les m 8 mes références sont uti- lisées pour désigner des parties similaires sur les figures 4 et 5 Dans le cas de la figure 5, l'usinage est plus diffi- cile que dans le cas de la figure 4, mais une particularité est que la force-d'attraction est accrue. La figure 6 montre un autre mode d'exécution de la dispo- sition d'aimants permanents de l'élément magnétique coulissant. Les aimants permanents 15 constituent des aimants plastiques- formés d'une matière magnétique de terres rares ou d'une matière magnétique de ferrite On divise un aimant rectangu- laire en segments puis on les aimante de sorte que l'on peut former des aimants permanents similaires à ceux de la figure 5. 7 - Le deuxième mode d'exécution a pour particularité que la fabrication et la disposition des aimants permanents 15 sont plus faciles que celles des aimants permanents 15, comme indiqué sur la figure 5. Les figures 7 A à 7 D montrent diverses-modifications de la plaque de retenue de pièce selon l'invention Dans le cas de la figure 7 A, les aimants permanents sont formns dbne matière magnrtique de terres rares de sorte qu'ils peuvent avoir une épaisseur réduite Par suite, les isolateurs 13 peuvent être minces par voie de conséquence La figure 7 B montre l'utili- sation d'aimants de ferrite Sur les figures 7 C et 7 D, chaque isolateur 13 est muni d'une ou plusieurs couches magnétiques llc Autrement dit, chaque isolateur 13, comme indiqué sur la figure 7 C, présente une couche magnétique 11 c tandis que chaque isolateur 13, comme indiqué sur la figure 7 D, présente deux couches magnétiques espacées llc Quand chaque isolateur 13 est formé d'une matière magnétique et d'une matière non magnétique, m&me une pièce mince peut être retenue-fermement en position par le mandrin magnétique permanent Autrement dit, les lignes magnétiques de flux sortant de la pièce polaire magnétique 1 lc entrent dans une pièce et alors dans la couche magnétique lla et retournent à la pièce, puis à la couche de matière magnétique ll Donc, un nombre relativement grand de lignes magnétiques de flux peuvent passer à travers une pièce mince ayant une résistance magnétique relativement élevée de sorte que la pièce peut être retenue fermement en position Il s'ensuit que lorsque chaque isolateur 13 comprend un grand nombre de couches de matière magnétique llc, une pièce mince peut être retenue fermement en position. Les figures 8 A à 8 D sont des vues latérales de la couche de matière magnétique llcg de 1 'isolateur 13 et de la pièce polaire magnétique lla à lld La couche de matière magnétique ll, et l'isolateur-13 sont de préférence adaptés dans un évidement de l'aimant permanent 12 et il est préférable aussi que la pièce polaire magnétique 11 a soit formée séparément et 8 - corresponde à l'évidement de l'aimant permanent 12 La raison en est que les lignes magnétiques de flux peuvent facilement passer à travers la pièce polaire magnétique lla. Les figures 9 A et 9 B et la figure 10 montrent un autre mode d'exécution d'un mandrin magnétique permanent selon l'invention Dans ce mode d'exécution, la plaque de retenue de pièce est ronde La figure 9 A est une vue par le haut, partiellement en coupe; la figure 9 B une vue latérale et la figure 10, une coupe longitudinale Etant donné que la plaque de retenue de pièce est ronde, un élément magnétique coulis- sant 15 est également rond L'élément magnétique coulissant est disposé de telle sorte qu'il peut être déplacé verti- calement par une came 16 montée sur une plaque inférieure 18. Le cadre principal de corps 17 sert à guider l'élément magné- tique coulissant 15. Dans les modes d'exécution décrits ci-dessus, les lignes magnétiques deflux venant des aimants permanents 15 passent à travers la plaque inférieure 18 formée de matière magnétique mais il est entendu qu'une culasse peut être interposée entre l'élément magnétique coulissant et la plaque inférieure 18. Dans ce dernier cas, la plaque de retenue de pièce a une épaisseur accrue de celle de la culasse, mais la plaque 18 peut être formée de matière non magnétique. Comme décrit plus haut, selon l'invention, les aimants permanents sont formés d'une matière magnétique de ferrite OU de-terres rares ayant une grande force coercitive et la direc- tion des lignes magnétiques de fluor des aimants permanents coulissants est perpendiculaire à la surface inférieure de la plaque de retenue de pièce (c'est-à-dire verticale) Par conséquent, on fournit un mandrin magnétique permanent qui a une meilleure caractéristique de magnétisme résiduel et dont la plaque de retenue de pièce est mince La culasse de lélé- ment coulissant peut être éliminée et seuls les isolateurs et les aimants permanents de perméabilité relativement rédui- te sont amenés en contact avec les pièces polaires magnétiques de la plaque de retenue de pièce de sorte que le phénomène de magnétostriction qui se produit quand on commute le mandrin magnétique permanent entre les états en action et hors d'action peut être éliminé et que par conséquent, l'effort nécessaire peut être notablement réduit. - REVENDICATIONS 1. Mandrin magnétique permanente, caractérisé par le fait qu'il comprend: -une plaque de retenue de pièce dans laquelle sont stra- tifiés alternativement B d'une part, des premiers aimants permanents ( 12) ayant une grande force coercitive, dont chacun présente un isolateur magnétique ( 13) disposé sur le c 8 té d'une surface d'attraction de la plaque de retenue de pièce et qui sont disposés chacun sur le c 8 té opposé de la surface d'attrac- tion, d'autre partdes pièces polaires magnétiques(lla)> les mêmes p 8 les des premiers éléments permanents qui sont adjacents entre eux ayant une relation d'opposition entre eux y un élément magnétique coulissant dans lequel des deuxiè- mes aimants permanents ( 15) ayant une grande force coercitive sont disposés à plat, avec un pas égal au pas de stratification de plaque de retenue de pièce, ces deuxièmes aimants permanents ( 15) étant disposés de telle sorte que les lignes magnétiques de flux sont perpendiculaires à la plaque de retenue de pièce et que les p 8 les magnétiques opposés des deuxièmes aimants permanents adjacents ont une relation d'oppositkon entre eux l'élment magnétique coulissant étant mis en contact de coulissement avec la surface inférieure de la plaque de retenue de pièce, un mécanisme de coulissement ( ser l'élément magnétique coulissant d'un pas égal au pas de stratification, dans la direction de stratification de la plaque de retenue de pièce; et une plaque inférieure ( 18) disposée en contact avec la surface inférieure de l'élément magnétique coulissant, la - plaque inférieure ( 18) et les premiers et deuxièmes aimants permanents de la plaque de retenue de pièce et de l'élément magnétique coulissant établissant des circuits magnétiques. 2. Mandrin selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément magnétique coulissant comprend un aimant ( 15), sous la forme d'une plaque,qui est aimanté à un pas égal au pas de stratification de la plaque de retenue de pièce. il - 3. Mandrin selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément magnétique coulissant comprend plusieurs aimants rectangulaires ( 15). 4. Mandrin selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'élément magnétique coulissant comprend un aimant ( 15) en forme de plaque qui est polarisé par un procédé d'aimantation divisionnaire. 5. Mandrin selon la revendication 1,caractérisé par le fait que l'élément magnétique coulissant comprend des aimants ( 15) en forme de disque. Mandrin selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacun des isolateurs magnétiques ( 13) de la plaque de retenue de pièce comprend une ou plusieurs couches de matière magnétique (llc). 7 Mandrin selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la couche (llc) de matière magnétique de chacun des isolateurs magnétiques ( 13) de la plaque de retenue de pièce comprend des matières magnétiques et des matières non magné- tiques qui sont stratifiées alternativement. 8 Mandrin selon, la revendication 5, caractérisé par le fait que la couche de matière magnétique de chaque isolateur magnétique ( 13) et les pièces polaires magnétiques ( 11 â) ont une structure de stratification formée d'une matière magnéti- que et dune matière non magnétique. 9 Mandrin selon la revendication 4 caractérisé par le fait que les premiers et deuxièmes aimants permanents consti- tuent des aimants de ferrite. 10. Mandrin selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les premiers et deuxièmes aimants permanents constituent des aimants de terres rares.