FR3129618A1 - outil de préhension magnétique - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un outil de préhension magnétique (1) comportant un aimant annulaire (14) logé dans une cloche (10) et emprise radialement entre une paroi périphérique (12) et un cylindre (13). Les épaisseurs et les matériaux de la paroi périphérique (12) et du cylindre (13) sont tels qu’ils permettent aux lignes de champs magnétique produites par l’aimant annulaire (14) de se propager plus favorablement au travers de la pièce à saisir manipulée par l’outil de préhension magnétique (1) et de se refermer au travers dudit outil de préhension magnétique (1). Il en ressort une force magnétique développée par l’outil de préhension magnétique (1) accrue, relativement aux outils de préhension magnétique connus, sans accroitre la surface de l’aimant annulaire en regard de la pièce à saisir. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1
Description
Le contexte technique de la présente invention est celui des procédés de fabrication, et notamment celui de la manutention des pièces sur des chaînes d’usinage ou d’assemblage. Plus particulièrement, l’invention a trait à un outil de préhension magnétique.
Dans l’état de la technique, on connait des outils de préhension magnétique ou électromagnétiques qui utilisent une force magnétique créée au niveau de l’outil de préhension pour saisir, soulever ou manipuler une pièce à saisir située à proximité. Dans de tels outils de préhension, la forcé magnétique est créée soit par un aimant permanent dans le cas des outils de préhension magnétique, soit par une bobine de conducteurs électriques dans laquelle circule un courant d’intensité non nulle dans le cas des outils de préhension électromagnétique.
Dans le cas plus particulier des outils de préhension magnétique, on connait l’utilisation d’un aimant permanent de forme cylindrique logé dans une cloche afin de le protéger et de le lier à un robot manipulateur par exemple. De tels outils de préhension magnétique connus présentent des limitations liées à leur géométrie et à leur conception. En effet ces limitations proviennent du flux magnétique généré par l’aimant permanent et de la collaboration entre l’outil de préhension magnétique et la pièce à saisir pour propager ce flux magnétique : si la pièce à saisir est de grande épaisseur, typiquement supérieurs à 5 mm, prise selon une direction perpendiculaire à l’axe de l’aimant cylindrique, alors les lignes de champ magnétique peuvent se refermer en passant au travers de ladite pièce à saisir. Consécutivement, la force magnétique développée par l’outil de préhension et la pièce à saisir est importante et permet justement de saisir ladite pièce à saisir. En revanche si la pièce à saisir présente une épaisseur fine, typiquement de quelques millimètres ou moins, alors les lignes de champs électriques ne peuvent pas se refermer et la force magnétique développée par l’outil de préhension et la pièce à saisir est trop faible pour permettre de saisir ladite pièce à saisir.
La présente invention a pour objet de proposer un nouvel outil de préhension magnétique afin de répondre au moins en grande partie aux problèmes précédents et de conduire en outre à d’autres avantages.
Un autre but de l’invention est de permettre de pouvoir manipuler des pièces à saisir de faible épaisseur.
Un autre but de l’invention est de permettre une meilleure circulation du flux magnétique produit par l’aimant permanent au travers de la pièce à saisir.
Un autre but de l’invention est de proposer un tel outil de préhension magnétique qui soit simple, robuste et économique.
Selon un premier aspect de l’invention, on atteint au moins l’un des objectifs précités avec un outil de préhension magnétique permettant de manipuler par magnétisme une pièce à saisir, l’outil de préhension magnétique comportant (i) une cloche, (ii) un aimant annulaire logé dans la cloche et fixé solidairement à elle, l’aimant annulaire s’étendant de manière symétrique autour d’un axe longitudinal et étant délimité radialement par rapport audit axe longitudinal par une face intérieure et une face extérieure, (iii) un cylindre logé dans la cloche et s’étendant entre l’axe longitudinal et la face intérieure de l’aimant annulaire.
La cloche de l’outil de préhension magnétique conforme au premier aspect de l’invention présente une forme cylindrique. La cloche s’étend de manière symétrique autour d’un axe central. Elle comporte avantageusement (i) une embase fermant la cloche selon un plan sensiblement perpendiculaire à l’axe central, et (ii) une paroi périphérique délimitant radialement la cloche par rapport à l’axe central. La paroi périphérique s’étend en saillie par rapport à l’embase, préférentiellement selon un axe perpendiculaire à l’embase et/ou parallèlement à l’axe central. La cloche a pour effet technique d’encapsuler l’aimant annulaire afin notamment de le protéger. En outre, la cloche permet de mettre en appui l’outil de préhension contre la pièce à saisir.
Respectivement à l’axe central de la cloche, la paroi périphérique de la cloche s’étend avantageusement au moins jusqu’à un bord libre de l’aimant annulaire logé dans ladite cloche. Cette configuration avantageuse permet de proposer un entrefer nul entre l’aimant annulaire et la pièce à saisir, le bord libre de l’aimant annulaire étant alors en appui contre la pièce à saisir lorsque l’outil de préhension magnétique conforme au premier aspect de l’invention est utilisé.
Préférentiellement, la paroi périphérique de la cloche s’étend au-delà du bord libre de l’aimant annulaire logé dans ladite cloche, afin de proposer un entrefer non nul entre l’aimant annulaire et la pièce à saisir. Cette configuration avantageuse permet de protéger l’aimant annulaire en évitant de le mettre en contact avec la pièce à saisir.
Selon l’invention, l’aimant de l’outil de préhension est donc désormais annulaire, et le cylindre est logé à l’intérieur de l’aimant annulaire relativement à l’axe longitudinal dudit aimant annulaire. Cette configuration particulièrement avantageuse permet ainsi de refermer les lignes de champ magnétique générées par l’aimant annulaire, même dans le cas où la pièce à saisir est de très faible épaisseur, de quelques millimètres ou inférieure à un millimètre.
Le cylindre forme ainsi une enveloppe périphérique intérieure à l’aimant annulaire et à la paroi périphérique de la cloche, relativement à l’axe central de ladite cloche et à l’axe longitudinal de l’aimant annulaire.
L’outil de préhension magnétique conforme au premier aspect de l’invention comprend avantageusement au moins un des perfectionnements ci-dessous, les caractéristiques techniques formant ces perfectionnements pouvant être prises seules ou en combinaison :
- l’axe longitudinal de l’aimant annulaire est préférentiellement colinéaire avec la cloche de l’outil de préhension ;
- l’aimant annulaire est un cylindre dont un profil directeur est un anneau, une génératrice s’étendant parallèlement à l’axe longitudinal de l’aimant annulaire ;
- l’aimant annulaire est du type d’un aimant permanent ;
- un diamètre de la face intérieure de l’aimant annulaire est compris entre 14 et 18 mm, préférentiellement égal à 16 mm. La face intérieure de l’aimant annulaire est la face de l’aimant annulaire proximale de l’axe longitudinal de l’aimant annulaire ;
- un diamètre de la face extérieure de l’aimant annulaire est compris entre 20 et 24 mm, préférentiellement égal à 20 mm. La face extérieure de l’aimant annulaire est la face de l’aimant annulaire distale de l’axe longitudinal de l’aimant annulaire ;
- la cloche présente un profil transverse en U. En particulier, la cloche comporte une embase et une paroi périphérique qui s’étend en saillie à partir de l’embase, une épaisseur de l’embase étant inférieure à une épaisseur de la paroi périphérique ;
- la cloche est formée d’un matériau amagnétique. En particulier, la paroi périphérique de la cloche est formée d’un matériau métallique, préférentiellement en acier ;
- la paroi périphérique de la cloche est formée d’une tôle d’épaisseur supérieure à 2 mm, préférentiellement égale à 3 mm. Cette configuration permet de proposer une faible réluctance magnétique au niveau de la paroi périphérique, afin de favoriser la fermeture des lignes de champs magnétique au travers de la pièce à saisir ;
- le cylindre est formé d’un matériau amagnétique. En particulier, le cylindre est formé d’un matériau métallique. Préférentiellement, le cylindre est formé d’une tôle d’épaisseur supérieure à 2 mm, préférentiellement égale à 3 mm. Cette configuration permet de proposer une faible réluctance magnétique au niveau du cylindre, afin de favoriser la fermeture des lignes de champs magnétique au travers de la pièce à saisir ;
- le cylindre et la cloche sont avantageusement formés d’un même matériau ;
- le cylindre et la paroi périphérique de la cloche sont de même épaisseur ;
- le cylindre est en appui contre la face intérieur de l’aimant, sans jeu radial relativement à l’axe longitudinal ;
- la somme d’une épaisseur de la paroi périphérique de la cloche et d’une épaisseur du cylindre est supérieur à une épaisseur de la pièce à saisir afin d’optimiser la fermeture des lignes de champs magnétiques au travers de la pièce à saisir ;
- l’outil de préhension magnétique comporte un électroaimant configuré pour générer une force électromagnétique contraire à une force magnétique produite par l’aimant annulaire lorsque l’électroaimant est alimenté par un courant électrique non nul. Cette configuration permet ainsi d’annuler la force magnétique produite par l’aimant annulaire et de rendre ainsi l’outil de préhension magnétique inactif, par exemple durant des phases d’approches de la pièce à saisir ;
- en particulier, l’électroaimant comporte un enroulement d’un conducteur électrique autour d’un axe colinéaire avec l’axe longitudinal de l’aimant annulaire ;
- l’électroaimant est coaxial avec l’aimant annulaire ;
- l'embase de la cloche de l’outil de préhension est en appui contre l’aimant annulaire, l’embase étant interposée entre l’électroaimant et l’aimant annulaire.
Des modes de réalisation variés de l’invention sont prévus, intégrant selon l’ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
Bien entendu, les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.
En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
En référence aux FIGURES 1 et 2, l’invention concerne un outil de préhension magnétique 1 permettant de manipuler par magnétisme une pièce à saisir, de préférence métallique, et préférentiellement magnétique. De manière avantageuse mais non limitative, l’outil de préhension magnétique 1 est particulièrement adapté à la préhension de pièces de tôlerie, de faible épaisseur. Par faible épaisseur, on comprend ici des pièces dont l’épaisseur est inférieure à quelques millimètres, par exemple inférieur à 2 mm.
Selon l’invention, l’outil de préhension magnétique 1 comporte :
- une cloche 10 s’étendant de manière symétrique autour d’un axe central O1 et comportant une embase 11 et une paroi périphérique 12 qui s’étend en saillie par rapport à l’embase 11. De manière préférentielle, la paroi périphérique 12 s’étend simultanément perpendiculairement à l’embase 11 et parallèlement à l’axe central O1. Ainsi, la paroi périphérique 12 de la cloche 10 délimite radialement ladite cloche 10 par rapport à l’axe central O1 ;
- un aimant annulaire 14 logé dans la cloche 10, l’aimant annulaire 14 s’étendant de manière symétrique autour d’un axe longitudinal O2 et étant délimité radialement par rapport audit axe longitudinal O2 par une face intérieure 143 et une face extérieure 142. L’aimant annulaire 14 est avantageusement du type d’un aimant permanent ;
- un cylindre 13 logé dans la cloche 10 et s’étendant radialement entre l’axe longitudinal O2 et la face intérieure 143 de l’aimant annulaire 14.
L’aimant 14 est ainsi logé sans jeu radial entre la paroi périphérique 12 de la cloche 10 et le cylindre 13.
L’aimant annulaire 14 est fixé solidairement à la cloche 10, entre, d’une part, la paroi périphérique 12 et le cylindre 13, et, d’autre part, l’embase 11. La fixation de l’aimant annulaire 14 à la cloche 10 est assurée par tous moyens connus, tels que par exemple par collage ou par encastrement.
Comme visible sur la , la cloche 10 présente ainsi un profil transverse en U, délimité par l’embase 11 et la paroi périphérique 12, afin de loger l’aimant permanent 14.
De manière avantageuse, l’axe central O1 et l’axe longitudinal O2 sont confondus.
Selon une direction parallèle à l’axe longitudinal O2, l’aimant permanent 14 s’étend depuis l’embase 11 ou à distance de ladite embase 11 et en direction d’une face d’appui 121 de la paroi périphérique 12 formant une face libre relativement à l’embase 11.
Selon un mode de réalisation préféré et visible sur la , un bord libre 141 de l’aimant permanent 14 est situé en retrait par rapport à la face d’appui 121 de la paroi périphérique 12. En complément, le cylindre 13 présente une surface d’appui 131 située à distance de l’embase 11 de la cloche 10. De manière avantageuse, la face d’appui 121 et la surface d’appui 131 sont coplanaires. Cette configuration avantageuse permet ainsi de proposer une surface d’appui plus stable pour l’outil de préhension magnétique 1 conforme au premier aspect de l’invention.
En effet, lors de son utilisation pour manipuler une pièce à saisir, la cloche 10 de l’outil de préhension magnétique 1 est mise en appui contre ladite pièce à saisir au niveau de la face d’appui 121 et de la surface d’appui 131 de la paroi périphérique 12 de la cloche et, respectivement du cylindre 13.
Alternativement, le bord libre 141 de l’aimant permanent est coplanaire avec la face d’appui 121 et/ou la surface d’appui 131.
Afin de mieux orienter les lignes de champ magnétique lorsque l’outil de préhension magnétique 1 est utilisé avec des pièces à saisir présentant des faibles épaisseurs, l’embase 11 présente une épaisseur inférieure à une épaisseur de la paroi périphérique 12. L’épaisseur de l’embase 11 est déterminée selon une direction parallèle à l’axe central O1, et l’épaisseur de la paroi périphérique 12 est déterminée selon une direction perpendiculaire à l’axe central O1.
En particulier, la paroi périphérique 12 de la cloche 10 est formée d’une tôle d’épaisseur supérieure à 2 mm afin de proposer une faible réluctance magnétique et de favoriser la fermeture des lignes de champs magnétique au travers de la pièce à saisir.
Complémentairement, le cylindre 13 est formé d’une tôle d’épaisseur supérieure à 2 mm afin de proposer une faible réluctance magnétique au niveau du cylindre 13 et de favoriser la fermeture des lignes de champs magnétique au travers de la pièce à saisir. L’épaisseur du cylindre 13 est déterminée selon une direction perpendiculaire à l’axe central O1.
D’une manière générale, le cylindre 13 et la paroi périphérique 12 de la cloche 10 sont de même épaisseur. De plus, la somme des épaisseurs de la paroi périphérique 12 de la cloche 10 et du cylindre 13 est supérieur à une épaisseur de la pièce à saisir afin d’optimiser la fermeture des lignes de champs magnétiques au travers de la pièce à saisir. L’épaisseur de la pièce à saisir est évaluée au niveau de l’outil de préhension magnétique 1, et plus particulièrement au niveau de la cloche 10, et selon une direction parallèle à l’axe central O1.
Afin de favoriser les effets magnétiques de l’outil de préhension magnétique 1, la cloche 10 et le cylindre 10 sont formés d’un matériau amagnétique, préférentiellement du même matériau et préférentiellement encore d’un matériau métallique, tel que par exemple de l’acier.
Comme visible plus particulièrement dans l’exemple de réalisation illustré sur la , l’outil de préhension magnétique 1 comporte un électroaimant 16 configuré pour générer une force électromagnétique contraire à une force magnétique produite par l’aimant annulaire 14 lorsque l’électroaimant 16 est alimenté par un courant électrique non nul. L’électroaimant 16 est alimenté en courant électrique via un câble d’alimentation 15 qui s’étend au travers de l’embase 11 de la cloche 10.
L’électroaimant 16 est préférentiellement coaxial avec l’aimant annulaire 14 et la cloche 10. Selon une direction parallèle à l’axe central O1, l’électroaimant 16 est situé dans une position intermédiaire entre l’embase 11 de la cloche 10 et l’aimant permanent 14. Alternativement, l'embase 11 de la cloche 10 est en appui simultanément contre l’aimant annulaire 14 et l’électroaimant 16, l’embase 11 étant interposée entre ledit électroaimant 16 et l’aimant annulaire 14 de sorte que l’électroaimant 16 et l’aimant annulaire 14 sont situés de part et d’autre de ladite embase 11 relativement à l’axe central O1.
En synthèse, l’invention concerne un outil de préhension magnétique 1 comportant un aimant annulaire 14 logé dans une cloche 10 et emprise radialement entre une paroi périphérique 12 et un cylindre 13. Les épaisseurs et les matériaux de la paroi périphérique 12 et du cylindre 13 sont tels qu’ils permettent aux lignes de champs magnétique produites par l’aimant annulaire 14 de se propager plus favorablement au travers de la pièce à saisir manipulée par l’outil de préhension magnétique 1 et de se refermer au travers dudit outil de préhension magnétique 1. Il en ressort une force magnétique développée par l’outil de préhension magnétique 1 accrue, relativement aux outils de préhension magnétique connus, sans accroitre la surface de l’aimant annulaire en regard de la pièce à saisir.
Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. Notamment, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux.
Claims (9)
- Outil de préhension magnétique (1) permettant de manipuler par magnétisme une pièce à saisir, l’outil de préhension magnétique (1) comportant :
- une cloche (10) ;
- un aimant annulaire (14) logé dans la cloche (10) et fixé solidairement à elle, l’aimant annulaire (14) s’étendant de manière symétrique autour d’un axe longitudinal (O2) et étant délimité radialement par rapport audit axe longitudinal (O2) par une face intérieure (143) et une face extérieure (142) ;
- un cylindre (13) logé dans la cloche (10) et s’étendant entre l’axe longitudinal (O2) et la face intérieure (143) de l’aimant annulaire (14). - Outil de préhension magnétique (1) selon la revendication précédente, dans lequel la cloche (10) comporte une embase (11) et une paroi périphérique (12) qui s’étend en saillie de l’embase (11), une épaisseur de l’embase (11) étant inférieure à une épaisseur de la paroi périphérique (12)
- Outil de préhension magnétique (1) selon la revendication précédente, dans lequel la cloche (10) est formée d’un matériau amagnétique.
- Outil de préhension magnétique (1) selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel la paroi périphérique (12) de la cloche (10) est formée d’une tôle d’épaisseur supérieure à 2 mm, préférentiellement égale à 3 mm.
- Outil de préhension magnétique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le cylindre (13) et la cloche (10) sont formés d’un même matériau.
- Outil de préhension magnétique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le cylindre (13) et la paroi périphérique (12) de la cloche (10) sont de même épaisseur.
- Outil de préhension magnétique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le cylindre (13) est en appui contre la face intérieure (143) de l’aimant, sans jeu radial relativement à l’axe longitudinal (O2).
- Outil de préhension magnétique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la somme d’une épaisseur de la paroi périphérique (12) de la cloche (10) et d’une épaisseur du cylindre (13) est supérieur à une épaisseur de la pièce à saisir.
- Outil de préhension magnétique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’outil de préhension magnétique (1) comporte un électroaimant (16) configuré pour générer une force électromagnétique contraire à une force magnétique produite par l’aimant annulaire (14) lorsque l’électroaimant (16) est alimenté par un courant électrique non nul.
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2021
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