Brevet FR2584328A1 — publié le 19870109

"PLATEAU MAGNETIQUE A AIMANTS PERMANENTS, AVEC COMMANDE MARCHE-ARRET" La présente invention concerne un plateau magné- tique à aimants permanents, avec commande marche-arrêt, comprenant audessus d'une semelle un ensemble de pièces polaires et d'entrefers apparaissant à la surface du pla- teau, un ensemble d'aimants permanents fixes aimantés dans une direction commune, et un ensemble d'aimants permanents mobiles aimantés perpendiculairement aux précédents, un mécanisme de commande étant prévu pour déplacer en trans- lation l'ensemble des aimants mobiles entre une première position, dans laquelle les lignes de force résultant de tous les aimants se referment par l'intérieur du plateau magnétique, et une seconde position, dans laquelle les lignes de force issues de tous les aimants se referment par l'extérieur du plateau magnétique. Un tel plateau magnétique est notamment utilisable pour le maintien de pièces à usiner, sur des machines- outils, l'ensemble de tous les aimants permanents créant sur au moins une face active du plateau, dans la seconde position dite position de marche, une force d'attraction apte à retenir des pièces métalliques appliquées contre cette face. Ce genre de plateau magnétique, dans lequel la direction d'aimantation des aimants permanents mobiles est perpendiculaire à la direction d'aimantation des ai- mants permanents fixes, est déjà connu par les brevets français 2 017 322 et 2 536 321. Dans les plateaux magnétiques de ce genre actuel- lement connus, les pièces polaires et les entrefers réali- sent un fractionnement de la face active du plateau unique- ment dans le sens longitudinal, étant donné que chaque pièce polaire et chaque entrefer s'étend transversalement sur toute la largeur du plateau magnétique. Il en résulte que la tenue par attraction des pièces posées sur le pla- teau est bonne dans une direction privilégiée, mais mau- vaise dans la direction perpendiculaire à la précédente. Le but de la présente invention est de fournir un plateau magnétique à aimants permanents du genre consi- déré qui, tout en conservant une réalisation relativement simple et économique, possède un circuit magnétique agencé de manière à produire une attraction magnétique parfaite- ment répartie sur toute la face active du plateau, et agissant avec la même efficacité dans la direction longi- tudinale et dans la direction transversale. A cet effet, dans le plateau magnétique à aimants permanents selon l'invention: - les pièces polaires, toutes fixes, sont dispo- sées en damier ou en quadrillage suivant des rangées longitudinales et transversales, séparées les unes des autres par les entrefers; - des aimants permanents formant un premier ensem- ble sont insérés sous les entrefers entre les pièces po- laires situées en vis-à-vis et appartenant à deux rangées transversales voisines, tous ces aimants permanents étant aimantés suivant la direction longitudinale du plateau magnétique, avec alternance de leurs polarités aussi bien longitudinalement que transversalement; - d'autres aimants permanents formant un second ensemble sont insérés sous les entrefers entre les pièces polaires situées en vis-à-vis et appartenant à deux ran- gées longitudinales voisines, tous ces autres aimants permanents étant aimantés suivant la direction transver- sale du plateau magnétique, également avec une alternance de leurs polarités aussi bien longitudinalement que trans- versalement; et - l'un des deux ensembles d'aimants permanents est déplaçable au moyen d'un mécanisme de commande, sur la longueur du pas des pièces polaires, entre une position dans laquelle chaque pièce polaire reçoit sur ses faces latérales des polarités d'aimants de noms opposés, neu- tralisant chaque pièce polaire donc l'ensemble du plateau magnétique, et une autre position dans laquelle chaque pièce polaire reçoit sur ses faces latérales des polarités d'aimants toutes de même nom, faisant de chaque pièce polaire un pôle actif Nord ou Sud. Ainsi, le plateau magnétique à aimants permanents selon l'invention a sa face active divisée aussi bien longitudinalement que transversalement par les entrefers, et en position de marche cette surface présente des rangées longitudinales, et des rangées transversales de pièces polaires formant des pôles de polarités alternées le champ magnétique d'attraction est, en conséquence, réparti de façon régulière sur toute la face active, et la tenue des pièces posées sur le plateau est aussi bonne dans la direction longitudinale que dans la direction transversale, ce qui est particulièrement avantageux dans les applications au maintien de pièces à usiner par un outil, auquel cas le déplacement de l'outil est possible aussi bien longitudinalement que transversalement dans les mêmes conditions de tenue de la pièce. De plus, le plateau magnétique possède une densité d'aimants élevée, contribuant à l'obtention d'un excellent rendement, et une épaisseur réduite puisque tous les aimants, longitu- dinaux et transversaux, sont aimantés parallèlement à la semelle et peuvent être disposés en une couche unique située entre la semelle et les entrefers. Dans une forme de réalisation de ce plateau magné- tique à aimants permanents, la semelle est réalisée en un matériau amagnétique et toutes les pièces polaires, disposées en damier ou en quadrillage, reposent directe- ment sur la semelle amagnétique, sans risque de court- circuitage du flux magnétique. Dans une variante, la semel- le est réalisée en un matériau magnétique et toutes les pièces polaires qui, en position de marche, forment des pôles actifs de même nom reposent directement sur la semelle magnétique, tandis que toutes les autres pièces polaires, formant en position de marche des pôles actifs de nom opposé aux précédents, sont isolés magnétiquement de la semelle, ce qui évite le court-circuitage du flux magnétique dans la position de marche. Dans tous les cas, les pièces polaires ont la forme de simples blocs parallélépipédiques, obtenus et montés économiquement. Avantageusement, les aimants permanents insérés entre les rangées longitudinales et transversales de pièces polaires sont des aimants permanents en forme de pastilles circulaires, de faible épaisseur, dont les axes sont parallèles à la semelle. De tels aimants, pos- sédant les caractéristiques magnétiques requises et appar- tenant notamment à la catégorie "cobalt-terres rares", sont disponibles dans le commerce et peuvent être utilisés directement sans aucun usinage, ce qui contribue à abais- ser le prix de revient du plateau magnétique. De préférence, ceux des aimants permanents en forme de pastilles circulaires qui forment l'ensemble d'aimants permanents mobiles sont portés par des peignes mobiles en matériau amagnétique, logés et montés coulissants dans des lames d'air ménagées, sous les entrefers, entre les rangées longitudinales ou transversales de pièces polaires, tous les peignes étant liés au mécanisme de commande de manière à être déplacés simultanément au moyen de ce méca- nisme. Les peignes ne nécessitent pas d'être liés directe- ment les uns aux autres pour occuper à tout moment des positions correspondantes; ils peuvent être couplés unique- ment par l'intermédiaire du mécanisme de commande, lequel comprend par exemple un arbre rotatif pourvu de moyens de manoeuvre et portant des dentures de pignon en prise avec des crémaillères formées à une extrémité des diffé- rents peignes. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, une forme de réalisation de ce plateau magné- tique à aimants permanents, ainsi qu'une variante: Figure 1 est une vue en plan par dessus d'un pla- teau magnétique à aimants permanents conforme à la présen- te invention, avec semelle amagnétique; Figure 2 est une vue en élévation du plateau magné- tique de figure 1; Figure 3 est une vue en coupe longitudinale verti- cale de ce plateau magnétique, suivant III-III de figure 1, en position d'arrêt; Figure 4 est une vue en coupe longitudinale verti- cale similaire à figure 3, mais montrant le plateau magné- tique en position de marche; Figure 5 est une vue en coupe transversale de ce plateau magnétique, suivant V-V de figure 3, en position d'arrêt; Figure 6 est une vue en coupe transversale similai- re à figure 5, mais correspondant à la position de marche; Figure 7 en est une vue en coupe horizontale, suivant VII-VII de figure 3, en position d'arrêt; Figure 8 est une vue en coupe horizontale similaire à figure 7, mais en position de marche; Figure 9 est une vue partielle, en coupe longitudi- nale verticale, d'une variante de ce plateau magnétique avec semelle magnétique. Le plateau magnétique représenté au dessin comporte une semelle rectangulaire (1), surmontée d'un corps fixe (2) de forme générale parallélépipédique. Dans la forme de réalisation principalement décrite, et montrée aux figures 1 à 8, la semelle (1) est réalisée en un matériau amagnétique. Le corps (2) du plateau magnétique comprend des pièces polaires en acier doux (3) toutes fixes, disposées en damier ou en quadrillage suivant des rangées longitu- dinales et transversales. Chaque pièce polaire (3), se présentant comme un bloc parallélépipédique de section horizontale carrée, repose par sa face inférieure directe- ment sur la semelle amagnétique (1), tandis que sa face supérieure forme une petite portion de la face supérieure active du plateau magnétique. Entre les rangées de pièces polaires (3), aussi bien dans la direction longitudinale que dans la direction transversale, sont prévus des entrefers amagnétiques (4) qui se croisent en formant une sorte de grille. Les pièces polaires (3), situées en bordure du plateau magnétique, sont apparentes sur les deux côtés longitudinaux du plateau, o elles sont également sépa- rées les unes des autres par des prolongements latéraux des entrefers (4). Les pièces polaires (3) ne sont pas apparentes aux deux extrémités du plateau magnétique, o sont prévues des pièces de fermeture (5,6). Entre les rangées transversales de pièces polaires (3), sous les entrefers (4) séparant ces rangées les unes des autres, sont insérés des aimants permanents fixes (7 et 8), en forme de pastilles circulaires de faible épais- seur, d'axe horizontal. Chaque aimant (7 ou 8) est placé entre deux pièces polaires (3) situées en vis-à-vis et appartenant à deux rangées transversales voisines. Dans chaque ligne d'aimants transversale, alternent des aimants permanents (7) tous aimantés suivant la direc- tion longitudinale du plateau magnétique et dans un même sens, et des aimants permanents (8) tous aimantés égale- ment dans la direction longitudinale du plateau magnétique mais en sens inverse des aimants précédents (7). De plus, les pièces polaires de chaque rangée longitudinale sont séparées les unes des autres alternativement par des ai- mants permanents (7) aimantés dans un sens donné et par des aimants permanents (8) aimantés dans le sens opposé des précédents. Cette double alternance des polarités des aimants fixes (7 et 8), à la fois longitudinale et trans- versale, est bien illustrée aux figures 3 à 8. Entre les rangées longitudinales de pièces polaires (3), sous les entrefers (4) subsistent des lames d'air verticales longitudinales dans lesquelles prennent place d'autres aimants permanents (9 et 10), portés par des peignes mobiles (11) en matériau amagnétique, montés coulis- sants dans ces lames d'air. Chaque peigne (11) présente une série d'ouvertures circulaires, dans lesquelles sont insérés les aimants per- manents mobiles (9 et 10), en forme de pastilles circu- laires de faible épaisseur d'axe horizontal, le pas séparant ces aimants mobiles (9 et 10) étant égal au pas des pièces polaires (3). Dans chaque ligne d'aimants longitudinale, correspondant à un peigne (11), alternent des aimants permanents (9) tous aimantés suivant la direc- tion transversale du plateau magnétique et dans un même sens, et des aimants permanents (10) tous aimantés égale- ment dans la direction transversale du plateau magnétique mais en sens inverse des aimants précédents (9). Les différents peignes (11) sont tous déplaçables longitudinalement de manière simultanée, sur la longueur d'un pas polaire, à partir d'un même mécanisme de commande marche-arrêt (12) logé à une extrémité du plateau magné- tique, sous l'une des pièces de fermeture (5). Dans la forme de réalisation ici décrite à titre d'exemple, le mécanisme de commande (12) comprend un arbre rotatif transversal (13), muni d'un levier de manoeuvre extérieur (14) à l'une de ses extrémités, et comportant des dentures de pignon (15) régulièrement espacées sur sa longueur. Chaque denture de pignon (15) est en prise avec une cré- maillère (16) formée à une extrémité d'un peigne (11), de telle sorte que le mouvement de rotation de l'arbre (13) provoque un déplacement en translation de l'ensemble des peignes (11). Le mécanisme de commande (12) est conçu, par exemple, de telle sorte qu'une rotation d'un demi-tour du levier (14) et de l'arbre (13) correspond au déplacement sur la longueur d'un pas polaire de tous les peignes (11), donc de tous les aimants permanents mobiles (9 et 10). Les différents peignes (11), étant ainsi couplés par l'intermédiaire du mécanisme de commande (12), occupent à tout moment des positions correspondantes, ce qui permet de distinguer des lignes d'aimants mobiles (9 et 10) non seulement longitudinales, mais aussi transversales. Dans chaque ligne d'aimants mobiles transversale, également, alternent des aimants permanents (9) aimantés dans un sens donné et des aimants permanents (10) aimantés dans le sens opposé des précédents. Cette double alternance des polari- tés des aimants mobiles (9 et 10), à la fois longitudina- le et transversale, est elle aussi bien illustrée aux figures 3 à 8. Il est à noter que pour des raisons d'équilibrage des flux, les aimants permanents fixes (7 et 8) situés en bordure du plateau magnétique, de même que certains aimants permanents mobiles (9 et 10) placés à une extré- mité des peignes (11), sont dimensionnés différemment, en étant notamment conformés toujours sous la forme de pastilles mais de diamètre inférieur à celui des autres aimants, comme le montre le dessin. Les aimants permanents fixes (7 et 8) et mobiles (9 et 10) sont choisis avec une force coercitive élevée et sont, par exemple, des aimants au samarium-cobalt ayant une induction rémanente de 8000 à 9000 gauss, et un champ magnétique de 7800 à 9000 oersted. Les figures 3,5 et 7 représentent le plateau magné- tique dans sa position dite d'arrêt, pour laquelle tous les peignes (11) sont amenés le plus "à gauche", en se référant au dessin. Les aimants mobiles (9 et 10) sont alors positionnés, entre les pièces polaires (3) situées en vis-à-vis et appartenant à des rangées longitudinales voisines, de telle sorte que chaque pièce polaire (3) reçoit, généralement sur ses quatre faces latérales, des polarités d'aimants Nord et Sud qui se compensent. Pour une pièce polaire (3) non située en bordure du plateau, deux faces latérales opposées sont situées en regard de polarités d'aimants Nord, et les deux autres faces laté- rales sont situées en regard de polarités d'aimants Sud - Voir notamment la figure 7. Toutes les lignes de force (17) du champ magnétique se referment ainsi à l'intérieur du corps (2) du plateau, et toutes les pièces polaires (3) apparaissent comme "neutres" sur la face supérieure du plateau. Bien qu'elles soient entourées seulement par trois aimants, les pièces polaires (3) situées en bordure du plateau magnétique sont elles aussi "neutres", compte tenu du dimensionnement particulier signalé plus haut pour certains aimants. En déplaçant l'ensemble des peignes (11) sur la longueur d'un pas polaire vers "la droite", par référence au dessin, le plateau magnétique est amené dans sa posi- tion dite de marche, illustrée par les figures 4, 6 et 8. Chaque aimant permanent mobile (9) prend alors la place occupée précédemment par un aimant permanent mobile (10) de polarité inverse, et vice-versa. Il en résulte que chaque pièce polaire (3) reçoit, sur ses quatre faces latérales ou sur trois faces latérales dans le cas d'une pièce polaire située en bordure, des polarités d'aimants qui sont soit toutes Nord, soit toutes Sud. Les pièces polaires (3) forment ensemble, vues par dessus, un damier de pôles alternativement Nord et Sud, qui rend la face supérieure du plateau active et lui permet d'attirer des pièces métalliques, au travers desquelles se referment alors les lignes de force (18) du champ magnétique - Voir notamment les figures 4 et 6. La semelle (1) étant amagné- tique, il n'existe ici aucun risque de court-circuitage du flux magnétique. La figure 9 est relative à une variante de ce plateau magnétique, dans laquelle la semelle (1) est, au contraire de ce qui précède, réalisée en un matériau magnétique. Pour éviter dans ce cas le court-circuitage du flux magnétique, toutes les pièces polaires (3a) qui, en position de marche, forment des pôles de même nom, par exemple des pôles Nord, reposent directement sur la semel- le (1). Par contre, toutes les autres pièces polaires (3b), qui en position de marche forment par exemple des pôles Sud, sont isolées de la semelle (1) par des embases amagnétiques (19). Cette variante ne comporte aucune modification par rapport à la forme de réalisation princi- palement décrite, en ce qui concerne la disposition des aimants fixes et mobiles, et les éléments visibles sur la figure 9 sont désignés par les mêmes repères que les élé- ments correspondants des figures 1 à 8. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation de ce plateau magnéti- que à aimants permanents qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes respectant le même principe, quels que soient, notamment, les formes et les matériaux cons- titutifs des aimants, ou encore les détails de structure du mécanisme de commande marche-arrêt. REVENDICATIONS 1. Plateau magnétique à aimants permanents, avec commande marche-arrêt, comprenant au-dessus d'une semel- le (1) un ensemble de pièces polaires (3) et d'entrefers (4) apparaissant à la surface du plateau, un ensemble d'aimants permanents fixes (7,8) aimantés dans une direc- tion commune, et un ensemble d'aimants permanents mobiles (9,10) aimantés perpendiculairement aux précédents, un mécanisme de commande (12) étant prévu pour déplacer en translation l'ensemble des aimants permanents mobiles (9,10) entre une première position, dans laquelle les lignes de force (17) résultant de tous les aimants se referment par l'intérieur du plateau magnétique, et une seconde position, dans laquelle les lignes de force (18) issues de tous les aimants se referment par l'extérieur du plateau magnétique, caractérisé en ce que: - les pièces polaires (3), toutes fixes, sont dis- posées en damier ou en quadrillage suivant des rangées longitudinales et transversales, séparées les unes-des autres par les entrefers (4); - des aimants permanents (7,8) formant un premier ensemble sont insérés sous les entrefers (4) entre les pièces polaires (3) situées en vis-à-vis et appartenant à deux rangées transversales voisines, tous ces aimants permanents (7,8) étant aimantés suivant la direction longitudinale du plateau magnétique, avec une alternance de leurs polarités aussi bien longitudinalement que trans- versalement; - d'autres aimants permanents (9,10) formant un second ensemble sont insérés sous les entrefers (4) entre les pièces polaires (3) situées en vis-à-vis et apparte- nant à deux rangées longitudinales voisines, tous ces autres aimants permanents (9,10) étant aimantés suivant la direction transversale du plateau magnétique, également avec une alternance de leurs polarités aussi bien longitu- dinalement que transversalement; et - l'un des deux ensembles d'aimants permanents (9, &4328 ) est déplaçable au moyen du mécanisme de commande (12), sur la longueur du pas des pièces polaires (3), entre une position dans laquelle chaque pièce polaire (3) reçoit sur ses faces latérales des polarités d'aimants de noms opposés, neutralisant chaque pièce polaire donc l'ensemble du plateau magnétique, et une autre position dans laquelle chaque pièce polaire (3) reçoit sur ses faces latérales des polarités d'aimants toutes de même nom, faisant de chaque pièce polaire (3) un pôle actif Nord ou Sud. 2. Plateau magnétique à aimants permanents selon la revendication 1, caractérisé en ce que la semelle (1) est réalisée en un matériau amagnétique et en ce que toutes les pièces polaires (3), disposées en damier ou en quadril- lage, reposent directement sur la semelle amagnétique (1). 3. Plateau magnétique à aimants permanents selon la revendication 1, caractérisé en ce que la semelle (1) est réalisée en un matériau magnétique et en ce que toutes les pièces polaires (3a) qui, en position de marche, for- ment des pôles actifs de même nom reposent directement sur la semelle magnétique (1), tandis que toutes les autres pièces polaires (3b), formant en position de marche des pôlesactifs de nom opposé aux précédents, sont isolés magnétiquement (en 19) de la semelle (1). 4. Plateau magnétique à aimants permanents selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les aimants permanents (7,8,9,10), insérés entre les rangées longitudinales et transversales de pièces po- laires (3), sont des aimants permanents en forme de pastil- les circulaires, de faible épaisseur, dont les axes sont parallèles à la semelle (1). 5. Plateau magnétique à aimants permanents selon la revendication 4, caractérisé en ce que les aimants per- manents (9,10) en forme de pastilles circulaires, formant l'ensemble d'aimants permanents mobiles, sont portés par des peignes mobiles (11) en matériau amagnétique, logés et montés coulissants dans des lames d'air ménagées, sous les entrefers (4), entre les rangées longitudinales ou transversales de pièces polaires (3), tous les peignes (11) étant liés au mécanisme de commande (12) de manière à être déplacés simultanément au moyen de ce mécanisme. 6. Plateau magnétique à aimants permanents selon la revendication 5, caractérisé en ce que les différents peignes mobiles (11) sont couplés uniquement par l'inter- médiairt du mécanisme de commande (12), lequel comprend un arbre rotatif (13) pourvu de moyens de manoeuvre (14) et portant des dentures de pignon (15) en prise avec des crémaillères (16) formées à une extrémité des différents peignes (11).