BRPI0822611B1 - aparelho magnético monolítico e processo para fabricar o dito aparelho magnético monolítico - Google Patents

Abstract

APARELHO MAGNÉTICO MONOLÍTICO E PROCESSO PARA FABRICAR O DITO APARELHO MAGNÉTICO MONOLÍTICO A presente invenção refere-se a um aparelho magnético para a fixação magnética de elementos ferrosos (Pl), que compreende uma estrutura de suporte (11) com pelo menos uma peça polar (30A) mantida dentro de sua espessura (S), um primeiro e um segundo lados (12,13) sendo formados na dita estrutura de suporte (11,11A) nas superfícies opostas maiores, a dita peça polar (30A) compreendendo pelo menos um primeiro coletor de peça polar (50), o dito primeiro coletor de peça polar (50) sendo adaptado para conduzir pelo menos um primeiro fluxo magnético (Fl) gerado pelo dito aparelho magnético para o dito primeiro lado (12,13). A invenção é caracterizada pelo fato de pelo menos um dito primeiro coletor de peça polar (50) ser mantido dentro da espessura (S) da dita estrutura de suporte (11) e ser formado de uma peça com a dita estrutura de suporte (11).

Description

APARELHO MAGNÉTICO MONOLÍTICO E PROCESSO PARA FABRICAR O DITO APARELHO MAGNÉTICO MONOLÍTICO CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um aparelho magnético monolítico e ao processo para fabricar o dito aparelho, conforme definido no preâmbulo da reivindicação 1.

[002] Conforme usado aqui, o termo "aparelho magnético" se destina a indicar:

• - um aparelho de ímã permanente, isto é, um aparelho que não exige nenhum suprimento de energia quando usado para fixação ou para mudar seu estado de ativo para inativo e vice-versa, e que é formado com imãs permanentes em uma disposição apropriada dentro do aparelho;
• - um aparelho eletropermanente, isto é, um aparelho que não exige nenhum suprimento de energia, quando usado para fixação, e que exige suprimento de energia, quando for ativado e desativado, e que é formado com ímãs permanentes reversíveis e, caso necessário, com ímãs permanentes estáticos em uma disposição apropriada dentro do aparelho;
• - um aparelho eletromagnético, isto é, um aparelho que exige suprimento de energia, quando usado para fixação, cujo núcleo magnético é formado de material ferromagnético.

ANTECEDENTES

[003] Na técnica anterior, também com referência às figuras 1A e 1B, o processo para fabricar um aparelho de fixação magnético 1, por exemplo, do tipo eletropermanente de dois ímãs, inclui uma primeira etapa na qual um alojamento 2 é formado a partir de um bloco, para formar um fundo 2B, com inúmeras peças polares "N" 3A dispostas em sua superfície interna 2C.

[004] De outro modo, o alojamento 2 pode ser formado montando vários componentes entre si com métodos bem conhecidos daqueles versados na técnica.

[005] Cada peça polar 3A (vide figura 1B), no caso de um aparelho eletropermanente de dois imãs, compreende pelo menos:

• - um coletor de peça polar 5,
• - um núcleo magnético permanente reversível 4, e

[006] - uma bobina elétrica 3 (também conhecida como solenoide) para mudar o estado de magnetização do núcleo magnético permanente reversível 4, que se estende em torno do núcleo magnético permanente reversível 4.

[007] Particularmente, pode ser visto a partir da figura 1B que as bobinas elétricas 3 apresentam tal configuração de modo a definirem um espaço para receber o ímã permanente reversível 4, tal como um ímã do tipo AINiCo, acima do qual é colocado o coletor de peça polar.

[008] Adicionalmente, as peças polares 3A podem também compreender um ou mais ímãs estáticos 9, por exemplo, formados de ferri-ta ou NdFeB, também adequadamente orientados, que podem gerar um campo magnético permanente adicional para fixar o elemento ferroso P.

[009] Ainda com referência às Figuras 1A e 1B, pode ser notado que o coletor de peça polar 5 de cada peça polar 3A consiste de uma peça ferromagnética substancialmente paralelepípeda apresentando uma forma plana quadrada.

[0010] Será notado, conforme usado aqui, que o termo "coletor de peça polar" 5 se destina a indicar um elemento que apresenta um lado 5A cuja superfície é magneticamente neutra, quando o aparelho magnético 1 estiver desativado, e magneticamente ativa, quando o aparelho magnético 1 estiver ativado.

[0011] Desse modo, em outras palavras, o coletor de peça polar 5 pode ter quatro de suas seis superfícies nas quais o campo magnético é orientado em uma direção, a quinta superfície na qual a direção do campo magnético pode ser mudada para uma polaridade que é idêntica ou oposta ao campo magnético nas outras quatro superfícies, e uma sexta superfície 5A, que é:

• - magneticamente neutra, quando o campo magnético gerado na quinta superfície apresenta uma polaridade oposta ao campo magnético das outras quatro superfícies (o campo magnético está inativo) ou
• - magneticamente ativa, quando o campo magnético gerado na quinta superfície apresenta a mesma polaridade que o campo magnético das outras quatro superfícies (o aparelho magnético está ativado).

[0012] Em resumo, o coletor de peça polar 5 é um elemento projetado para conduzir o fluxo magnético gerado pelo núcleo magnético permanente reversível 4 para a superfície 5A para formar a superfície de fixação magnética 2A.

[0013] Será notado que as superfícies 5A dos coletores de peças polares "N" formam juntas a superfície de fixação magnética 2A para tenazmente fixar os elementos ferrosos P para serem usinados e/ou para outras operações.

[0014] Em outras palavras, quando o aparelho 1 estiver no estado ativo, as superfícies 5A dos coletores de peças polares "N" 5 serão ativadas para magneticamente fixar os elementos ferroso P.

[0015] Deverá ser adicionalmente notado que o termo "ati-var/desativar", no que diz respeito ao aparelho magnético, se destina a indicar a possibilidade de mudar o estado de magnetização do ímã permanente reversível 4 pela ação de um campo eletromagnético adequado gerado pela bobina elétrica 3.

[0016] Em seguida, o processo inclui a etapa de associar as peças polares 3A com o alojamento 2, por exemplo, por meio de um parafuso 6 recebido em um furo adequado 7, de modo que a montagem de solenoide 3 - ímã reversível 4 possa ser fixada em um envoltório.

[0017] Particularmente, cada coletor de peça polar 5, que é conhecido como sendo um elemento separado é acomodado dentro do alojamento 2 e fixado em seu fundo 2B pelo parafuso 6.

[0018] O parafuso 6 é geralmente colocado em uma posição central com relação ao coletor de peça polar 5.

[0019] Contudo, com a simples fixação do coletor de peça polar 5 no fundo 2B do alojamento 2, não há nenhuma garantia de que o coletor de peça polar mantenha sua estabilidade durante a usinagem da peça fixa P.

[0020] Certamente, os coletores de peça polar 5 de cada peça polar 3A são muito sensíveis às vibrações produzidas durante a usinagem da peça fixa P, o que causa efeitos prejudiciais em termos de precisão e vida do aparelho de fixação magnético.

[0021] Além disso, as extensões polares 14 poderão ser respectivamente associadas a uma ou mais peças polares 3A, quando o uso de tais extensões for especificamente necessário para usinar os elementos ferrosos P.

[0022] O uso de extensões polares 14 aumenta os esforços mecânicos induzidos nos respectivos coletores de peça polar 5, porque eles de algum modo atuam como braços de alavanca e adicionalmente intensificam as vibrações.

[0023] Adicionalmente, também é provida uma etapa de enchimento 10, por meio da qual o aparelho magnético 1 pode se tornar substancialmente impenetrável a impurezas e/ou infiltrações de líquido, podendo ser preenchidos quaisquer espaços vazios.

[0024] Um material exemplificativo a ser usado para enchimento é a resina 100.

[0025] A superfície de fixação 2A assim obtida é aderente, embora seja formada usando vários tipos diferentes de materiais.

[0026] Desse modo, a superfície de fixação 2A é formada tanto do material ferromagnético que forma cada coletor de peça polar 5 como do material de enchimento que circunda o dito coletor de peça polar 5.

[0027] Isto resulta em uma tenacidade diferente da superfície de fixação 2A, principalmente devido ao material de enchimento (tal como resina); a resina é menos resistente e afeta toda a tenacidade da superfície de fixação 2A e ajusta o limite dos esforços que podem ser exercidos sobre a peça P a ser usinada.

[0028] Adicionalmente, a diferença entre os coeficientes de expansão térmica dos materiais que formam a superfície de fixação 2A afeta a qualidade e a precisão de usinagem das peças ferrosas P, à medida que a temperatura de operação do aparelho magnético 1 e a temperatura da superfície de fixação 2A mudam.

[0029] Entretanto, o fundo 2B do alojamento 2 do aparelho magnético 1 é formado de um tipo de material, por exemplo, material ferromagnético.

[0030] Isto confere uma maior tenacidade ao fundo 2B, conforme comparado com a superfície de fixação 2A, porque o material ferromagnético monolítico é mais resistente do que a montagem de diferentes materiais que formam a superfície de fixação 2A.

[0031] Por isso, o fundo 2B do alojamento 2 apresenta uma maior resistência do que a superfície de fixação 2A.

[0032] A fim de parcialmente compensar a resistência mais pobre da superfície de fixação 2A, o alojamento 2 do aparelho magnético 1 tem que ser reforçado, por exemplo, com a formação de nervuras e/ou o aumento da espessura do fundo 2B.

[0033] Os problemas de uma resistência e uma estabilidade mecânicas mais pobres da superfície de fixação 2A não podem ser eliminados mesmo quando, por exemplo, forem formadas nervuras e/ou a espessura do fundo 2B for aumentada, porque estas medidas não têm nenhum efeito sobre as pobres condições de estabilidade do coletor de peça polar.

[0034] Entretanto, a provisão de nervuras reduz a área magneticamente ativa da superfície de fixação 2A, e uma maior espessura do fundo 2B aumenta a quantidade de material exigido para formar o aparelho magnético 1, o motivo pelo qual é reduzido o espaço útil disponível para a ferramenta da máquina para usinar a peça a ser usinada.

[0035] Deverá ser adicionalmente notado que os esforços gerados durante a usinagem podem causar fraturas no material de enchimento 100 com o tempo.

[0036] Isto pode causar infiltrações de líquidos refrigerantes, que podem atingir as bobinas elétricas 3 e gerar curtos-circuitos.

[0037] Além disso, considerando que cada coletor de peça polar 5 é apenas retido por um parafuso 5 recebido em um furo apropriado 7, de modo que a montagem de solenoide 3 - ímã reversível 4 possa ser montada em um envoltório, o coletor de peça polar 5 apresenta uma pobre capacidade de suportar esforços mecânicos gerados durante a usinagem de peças ferrosas.

[0038] O acima mostra claramente que, tanto para os fabricantes de aparelho magnético para fixar elementos ferrosos como para os usuários dos mesmos, é grandemente sentida a necessidade de processos de montagem mais rápidos, mais simples e mais confiáveis, bem como de um aparelho magnético mais resistente e confiável.

[0039] Por isso, a presente invenção se baseia na questão de prover um aparelho magnético para fixar peças ferrosas, que apresenta tais características estruturais e funcionais para satisfazer as necessidades acima, enquanto impede as desvantagens acima da técnica anterior.

[0040] Esta questão é endereçada por um aparelho magnético para magneticamente fixar os elementos ferrosos, conforme definido na reivindicação 1.

[0041] A questão também é endereçada por um processo para fabricar um aparelho magnético para magneticamente fixar elementos ferrosos, conforme definido na reivindicação 18.

[0042] A presente invenção provê um aparelho magnético monolítico que produz um amortecimento significativo das vibrações mecânicas transmitidas pela ferramenta da máquina à peça ferrosa que é usinada e que confere uma maior estabilidade mecânica.

[0043] Também, a presente invenção provê um aparelho magnético cuja superfície de fixação é inteiramente formada de metal, podendo também reduzir as vibrações entre a superfície de fixação e a peça a ser usinada.

[0044] Além disso, a presente invenção adicionalmente permite que uma peça de material ferromagnético seja usada para formar o que é obtido na técnica anterior a partir de inúmeras peças separadas, provendo assim economias de tempo de usinagem.

[0045] Economias de tempo adicionais são também conseguidas durante a montagem, porque uma única peça é manipulada, não sendo exigida nenhuma operação de aperto de parafuso.

[0046] Também, o aparelho magnético assim obtido é efetivamente protegido de infiltrações de líquido perto das bobinas elétricas, porque a estrutura monolítica cria uma superfície de metal contínua.

[0047] Finalmente, além do fácil ajuste do ímã estático no receptáculo formado por perfuração, este processo provê uma única peça polar independente, não limitada por dimensões específicas, tal como a distância e a orientação vertical/horizontal das várias peças polares, e permitindo qualquer disposição de peça polar desejada.

[0048] Características e vantagens adicionais do aparelho magnético da presente invenção ficarão evidentes a partir da seguinte descrição de uma concretização preferida das mesmas, que é fornecida por meio de ilustração e sem limitação com referência às figuras anexas, nas quais:

[0049] a figura 1A é uma vista em perspectiva de um aparelho magnético da técnica anterior;

[0050] a figura 1B é uma vista parcialmente em seção tomada ao longo da linha II - II do aparelho magnético da figura 1A, quando o mesmo opera em um modo de ímã duplo;

[0051] a figura 2A é uma vista em perspectiva de uma primeira concretização do aparelho magnético;

[0052] a figura 2B é uma vista em perspectiva parcialmente em seção do aparelho magnético da figura 2A;

[0053] a figura 2C é uma vista explodida dos dispositivos que formam a peça polar do aparelho magnético da figura 2A;

[0054] as figuras 2D e 2E são, respectivamente, uma vista plana e uma vista em seção da estrutura de suporte do aparelho magnético da figura 2A;

[0055] a figura 2F é uma vista em seção do aparelho magnético da figura 2A com ambas as superfícies magneticamente ativas;

[0056] a figura 3A é uma vista em perspectiva de uma segunda concretização do aparelho magnético;

[0057] a figura 3B é uma vista em seção do aparelho magnético da figura 3A; e

[0058] a figura 4 mostra uma possível condição de uso do aparelho magnético que é mostrado com referência à figura 3A.

[0059] A presente invenção será descrita adiante com referência a um aparelho magnético do tipo eletropermanente de ímã duplo, mas resultados similares serão alcançados usando um ímã permanente ou um aparelho eletromagnético.

[0060] Com referência às figuras de 2A a 2E anexas, o numeral 10 indica, em geral, um aparelho de fixação magnético, de acordo com uma primeira concretização da presente invenção.

[0061] O aparelho magnético 10 compreende uma estrutura de suporte 11, apresentando pelo menos uma peça polar 30A dentro de sua espessura S.

[0062] Esta estrutura de suporte 11 apresenta pelo menos um receptáculo ou rebaixo R para acomodar a peça polar 30A.

[0063] Preferivelmente, o aparelho magnético compreende uma pluralidade peças polares "N" 30A, cada qual sendo acomodada em seu respectivo rebaixo R.

[0064] Particularmente, a estrutura de suporte 11 é formada com os respectivo primeiro e segundo lados 12, 13 nas superfícies opostas maiores.

[0065] Preferivelmente, o primeiro e o segundo lados 12, 13 se estendem paralelos entre si, definindo assim respectivas superfícies.

[0066] Conforme melhor explicado adiante, a superfície definida pelo primeiro lado 12 atua como uma superfície de fixação para magneticamente fixar um elemento ferroso P1 a ser usinado, ao passo que a superfície definida pelo segundo lado 13 atua como uma base para o aparelho magnético e/ou como uma superfície de fixação adicional para magneticamente fixar um elemento ferroso adicional P2, contanto que certas condições sejam cumpridas.

[0067] Será notado que uma peça polar 30A apresenta pelo menos um respectivo coletor de peça polar 50, uma porção lateral 50a da qual forma uma porção do dito primeiro lado 12.

[0068] Preferivelmente, a pluralidade de peças polares "N" 30 inclui cada respectivo coletor de peça polar 50, de modo que todas as porções laterais 50A possam formar a superfície de fixação do aparelho magnético 10.

[0069] Com referência agora às figuras 2B e 2C, isto é, em uma vista parcialmente em seção do aparelho magnético 10 e uma vista explodida de uma unidade de peça polar 30A, respectivamente, pode ser visto que a unidade de peça polar 30A adicionalmente compreende um núcleo magnético 40, tal como um núcleo magnético permanente reversível, e uma bobina elétrica 30 para mudar o estado de magnetização do núcleo magnético permanente reversível 40.

[0070] Por exemplo, o núcleo magnético permanente reversível 40 é concretizado por um ímã AINiCo.

[0071] Ainda com referência às figuras 2B e 2C, pode ser adicionalmente visto que as peças polares 30A podem incluir núcleos magnéticos adicionais 90, tais como núcleos magnéticos do tipo não reversível permanentemente magnetizado.

[0072] Os núcleos magnéticos não reversíveis 90, tais como aqueles formados de ferrita ou NdFeB são adequadamente orientados e colocados próximo às faces laterais 50C do primeiro coletor de peça polar 50.

[0073] Também, a peça polar 30A também compreende um elemento ferromagnético 60 que se destina a ser colocado contra o primeiro núcleo magnético 40 para encher o espaço vazio que permanece depois da introdução do primeiro núcleo magnético 40 no rebaixo R e da bobina elétrica 30 contra o fundo 50B do primeiro coletor 50.

[0074] Particularmente, uma porção lateral 60A do elemento ferromagnético 60 forma uma porção do segundo lado 13.

[0075] Além disso, ainda com referência às figuras 2B e 2C, uma etapa de enchimento de espaço vazio é provida para cobrir as bobinas elétricas 30 e também para assegurar a aderência do elemento ferromagnético 60, do primeiro núcleo magnético 40 e da bobina elétrica 30, por exemplo, por meio da fundição da resina 100.

[0076] Por isso, a resina 100 se destina a assegurar que estes elementos não sejam desprendidos e que seja assegurada a impenetrabilidade de impurezas e/ou infiltrações de líquido na zona da bobina elétrica 30.

[0077] Na concretização preferida do aparelho magnético 10, estes elementos que formam a peça polar 30A são concretizados por elementos de forma plana circular.

[0078] Vantajosamente, o primeiro coletor de peça polar 50 é vantajo samente formado de uma peça com a estrutura de suporte 11, para criar um aparelho magnético monolítico 10A.

[0079] Dessa forma, conforme mostrado nas figuras 2B, 2C e 2E, a primeira peça polar 50 é parte da estrutura de suporte 11.

[0080] Para esta finalidade, os rebaixos (ou receptáculos) R são mantidos dentro da espessura S da estrutura de suporte 11 e são parte da estrutura de suporte.

[0081] Particularmente, também com referência às figuras 2C e 2E, os rebaixos R apresentam uma forma específica, que inclui:

• - uma primeira porção do rebaixo R apresentando um diâmetro D1 e uma profundidade S', determinada a partir da superfície do segundo lado 13, e
• - uma segunda porção do rebaixo R apresentando um diâmetro externo igual ao diâmetro D1 da primeira porção do rebaixo e um diâmetro interno D2 e uma profundidade Ŝ determinada a partir da superfície do segundo lado 13, de modo que a dita segunda porção forme uma cavidade na forma de anel anular.

[0082] Particularmente, tal anel anular apresenta uma profundidade S" igual à diferença entre a profundidade Ŝ da segunda porção do rebaixo R e a profundidade S' da primeira porção do rebaixo R.

[0083] Em outras palavras, em um aspecto preferido do aparelho magnético 10:

• - além de formar o fundo 50B do primeiro coletor de peça polar 50, a primeira porção dos rebaixos R do primeiro coletor de peça polar 50, a primeira porção dos rebaixos R também recebe o núcleo magnético 40, a bobina elétrica 30 para mudar o estado de magnetização do núcleo magnético 40 e do elemento ferromagnético 60; e
• - além de formar a superfície lateral 50C do coletor 50, que se estende em uma direção transversal à porção lateral 50A, a segunda porção dos rebaixos R também recebe os ímãs estáticos permanentes não reversíveis 90.

[0084] Por isso, o primeiro coletor de peça polar 50 é vantajosamente formado de uma peça com a estrutura de suporte 11.

[0085] Certamente, o primeiro coletor 50 é integral com a estrutura de suporte através de uma espessura S'" definida pela seguinte relação
S''',= S - Ŝ
onde:

• - S é a espessura da estrutura de suporte 11,
• - Ŝ é a profundidade do rebaixo R, o que significa que a profundidade Ŝ é igual à soma da profundidade S' da primeira porção do rebaixo R e da profundidade S" do anel anular.

[0086] Em suma, o primeiro coletor de peça polar 50 é formado de uma peça da estrutura 11 e é monolítico com a mesma.

[0087] A estrutura de suporte 11 assim obtida inerentemente cria nervuras de reforço 11A do aparelho 10 e forma uma estrutura alveo-lada.

[0088] Com relação aos elementos que podem formar a peça polar 30A, será notado que, na concretização preferida do aparelho magnético 10, além de terem uma forma circular, os elementos acima serão também dispostos para serem inteiramente mantidos dentro da espessura S do rebaixo R e no diâmetro D1.

[0089] Para esta finalidade, também com referência à figura 2C:

• - o núcleo magnético 40 é concretizado por um corpo cilíndrico apresentando uma altura H e um diâmetro D,
• - a bobina elétrica 30 é concretizada por um elemento anular apresentando uma altura H1 e um diâmetro externo D3 e um diâmetro interno ligeiramente maior do que o diâmetro D, de tal modo que o núcleo magnético 40 possa ser encerrado,
• - o elemento ferromagnético 60 é concretizado por um corpo cilíndrico apresentando uma altura H2 e um diâmetro que pode ser igual a D, isto é, ao diâmetro do núcleo magnético 40.

[0090] Contudo, com relação ao núcleo magnético 90, este é preferivelmente mantido dento da profundidade S" do anel anular.

[0091] Particularmente, o núcleo magnético 90 é concretizado por uma pluralidade de porções cuja composição forma um elemento anular. Tal elemento anular apresenta uma altura H3 que é igual ou menor do que a profundidade S" e diâmetros externo e interno iguais ou ligeiramente menores do que o dia externo D1 e o diâmetro interno D2 da segunda porção do rebaixo R.

[0092] Particularmente, conforme mostrado nas figuras anexas, a conexão dos elementos que formam a peça polar 30A não exige prendedores de parafuso, porque os esforços mecânicos mais fortes gerados durante a usinagem são suportados pelo primeiro lado 12 do aparelho magnético que é mais tenaz do que o segundo lado 13.

[0093] O uso de prendedores de parafuso nas peças polares 30A pode ser evitado porque a aderência é assegurada pelo material de enchimento (tal como resina) aplicado no segundo lado 13; tal material de enchimento é suficiente para suportar os esforços mecânicos menores exercidos sobre o dito segundo lado 13 que é sempre firmemente acoplado a uma superfície de trabalho (vide superfície 17), do tipo conforme mostrado com referência à figura 4.

[0094] Também, a falta de prendedores de parafuso vantajosamente permite o uso de um núcleo magnético sólido 40 na peça polar 30A.

[0095] Isto resulta ou em desempenhos consideravelmente melhores do aparelho magnético 10 ou em economias na quantidade de material magnético exigido para a fabricação do dito núcleo magnético 40.

[0096] Deverá também ser notado que o desenho monolítico do primeiro coletor 50 com a estrutura 11 permite que o aparelho magnético 10 melhor distribua os esforços mecânicos, conforme comparado à concretização, conforme mostrado nas figura 1A e 1B.

[0097] Por isso, a estrutura de suporte 11 assim definida permite uma absorção mais efetiva dos esforços e vibrações que surgem durante a usinagem da peça (não mostrada).

[0098] Será adicionalmente notado que as peças polares "N" 30A podem ser livremente dispostas dentro da estrutura 11, isto é, sem seguir um padrão geométrico predeterminado.

[0099] Não obstante, de acordo com uma concretização preferida, as peças polares "N" 30A são dispostas dentro da estrutura 11 de acordo com um padrão predeterminado no qual as peças polares "N" 30A são dispostas de acordo com um padrão de matriz.

[00100] Preferivelmente, neste padrão de matriz das peças polares "N" 30A, o centro C fica localizado ao longo das linhas e/ou colunas que formam a matriz.

[00101] Também, de acordo com os modos usuais de uso do aparelho 10, furos cegos 15 podem ser formados no centro C do coletor de peça polar 50.

[00102] Preferivelmente, estes furos cegos 15 podem ser furos cegos roscados contraídos ou enchidos com um inserto roscado separado do tipo helicoidal.

[00103] Um acessório pode ser associado com o furo cego roscado 15 para uma usinagem mais fácil, tal como a espiga de uma extensão de pólo (não mostrada).

[00104] Particularmente, se os furos cegos roscados 15 forem formados no centro C de uma peça polar 30A e as peças polares 30A forem dispostas no padrão de matriz, então, tais furos cegos roscados 15 serão alinhados ao longo de eixos predeterminados que são paralelos aos eixos de um sistema de referência com eixos cartesianos ortogonais X-Y.

[00105] Também, a estrutura de suporte 11 compreende uma pluralidade adicional de furos cegos 15A que são localizados no primeiro lado 12 do aparelho 10.

[00106] Particularmente, os furos cegos 15A são interpostos entre as peças polares "N" 30A.

[00107] Se as peças polares "N" 30A forem dispostas em um padrão de matriz, então, tais furos cegos 15A serão alinhados ao longo de eixos Cartesianos ortogonais predeterminados X-Y.

[00108] Vantajosamente, os furos cegos 15A são formados no primeiro lado 12 com resolução centesimal com relação a um ponto de referência, tal como o ponto mais alto do aparelho magnético 10A, para formar uma máscara de referência.

[00109] A presença dos furos cegos adicionais 15A vantajosamente facilita o posicionamento adequado das peças ferrosas que são usinadas ou provê uma referência absoluta para usinagem a ser executada nas peças ferrosas por uma ferramenta de máquina.

[00110] Além disso, estes furos 15 e 15A podem ser formados com diferentes diâmetros internos para mais facilmente determinar quais furos se destinam a receber os acessórios e quais são designados a serem furos de referência.

[00111] Será adicionalmente notado que, além da característica de estrutura de suporte monolítica, o aparelho magnético 10 apresenta também a característica de que a superfície definida pelo primeiro lado 12 é uma "superfície de fixação inteiramente ferromagnética" assim chamada.

[00112] Em outras palavras, a superfície de fixação formada pelo primeiro lado 12 é vantajosamente disposta para não conter nenhum material de enchimento.

[00113] Este aspecto é altamente vantajoso pelo fato de a falta de resina ou outro material (tal como bronze) na superfície de fixação assegurar que nenhuma falha, deformação (tal como resina descascada) ocorra no caso de processos de usinagem que envolvem um aumento da temperatura de superfície de fixação.

[00114] Em outras palavras, a superfície do primeiro lado 12 é uma superfície plana formada de um material, tal como o material que forma a estrutura de suporte 11 do aparelho magnético 10 bem como material que forma cada coletor de peça polar 50 das peças polares 30A.

[00115] Por isso, na concretização específica do aparelho magnético 10, a superfície de fixação definida pelo primeiro lado 12 aparece como uma superfície ferromagnética contínua na qual nenhuma zona de peça polar separada fica visível, exceto os furos 15 e/ou 15A.

[00116] Será notado que a superfície ferromagnética contínua apresenta um desempenho aperfeiçoado, quando da retenção de pequenas peças, porque a superfície ferromagnética contínua ajuda a distribuir mais efetivamente o fluxo magnético e a disponibilizá-lo mesmo quando isto não tenha sido possível antes.

[00117] Com referência agora particularmente às figuras 2D e 2E, pode ser notado que a superfície de suporte 11 do aparelho magnético 10 é formada de uma chapa ferromagnética de largura predeterminada L, comprimento I e com uma espessura igual à espessura S de tal estrutura 11.

[00118] Na vista específica da figura 2E, a estrutura de suporte 11 apresenta dois rebaixos R para acomodar os elementos que formam as peças polares 30A.

[00119] Deve ser notado que a primeira porção dos rebaixos R pode ser obtida pela remoção de material usando uma máquina de fre-sar, ao passo que a segunda porção dos rebaixos R pode ser obtida usando um perfurador.

[00120] Esta ferramenta é geralmente empregada para formar receptáculos para anéis em O ou para formar furos atravessantes de diâmetro grande por meio da remoção de muito pouco material com economias claras de tempo e potência de máquina.

[00121] Contudo, neste caso específico, são executadas inúmeras etapas de perfuração na chapa ferromagnética acima, para delimitar a superfície lateral 50C do coletor de peça polar 50 que se estende em uma direção transversal à superfície lateral 50A.

[00122] Em outras palavras, as etapas de perfuração são sucessivamente repetidas para definir o anel anular que forma a segunda porção dos rebaixos R.

[00123] Particularmente, o processo de perfuração vantajosamente permite que a profundidade S do rebaixo R seja pelo menos duas vezes a diferença entre o diâmetro externo D1 e o diâmetro interno D2.

[00124] Será apreciado que o processo para formar o rebaixo R por meio de perfuração apresenta um custo mais efetivo do que o torneamento, a fresagem ou o escareamento comuns, se a diferença entre o diâmetro externo D1 e o diâmetro interno D3 do rebaixo R não for maior do que 6 mm.

[00125] Isto provê economias consideráveis em termos de custos de fabricação para o aparelho magnético, porque:

• - a quantidade de material ferromagnético a ser removido para formar o aparelho pode alcançar valores de cerca de 50% menor do que a quantidade de material removido do aparelho magnético de acordo com a técnica anterior;
• - a quantidade de material ferromagnético exigida para formar o aparelho pode alcançar valores de cerca de 35% menores do que a quantidade exigida de acordo com a técnica anterior.

[00126] Também, será apreciado que, se o primeiro coletor 50 for formado de uma peça com a estrutura de suporte 11, não haverá nenhuma necessidade de individualmente formar e manipular os coletores de peça polar.

[00127] Isto provê economias consideráveis em termos de tempo para montagem e calibração do aparelho magnético.

[00128] Vantajosamente, o processo de perfuração que é executado para obter a segunda porção dos rebaixos provê um coletor de peça polar 50 de uma única peça polar independente 30A, com a consequente vantagem de não ser limitado por dimensões específicas, tal como a distância vertical/horizontal entre as peças polares 30A ou a única peça polar 30A.

[00129] Com referência agora à Figura 2F, o aparelho magnético 10, conforme descrito acima é mostrado no estado de operação no qual ambos os lados 12 e 13 são magneticamente ativos e, consequentemente, na configuração autofixável.

[00130] Desse modo, o aparelho magnético 10 pode ser implementado de tal modo que tanto a superfície de fixação 12 como a superfície de apoio 13 possam ser magneticamente ativadas.

[00131] Isto será possível, quando o elemento ferromagnético 60 for formado de tal maneira a poder conduzir todo ou a maior parte do fluxo magnético gerado pelos núcleos magnéticos 40 também através do dito elemento ferromagnético 60.

[00132] Nesta situação, as peças polares magnéticas podem ser providas no segundo lado 13 do aparelho magnético 10 perto da segunda peça polar 60, o que faz com que a superfície de tal segundo lado 13 seja magneticamente ativa e, portanto, adaptada para a autofi-xação de elementos ferrosos na superfície de tal segundo lado 13.

[00133] Se o aparelho magnético 10 for do tipo autofixável, então, o elemento ferromagnético 60 será concretizado por um segundo coletor de peça polar.

[00134] Nesta situação, será primeiramente notado que as peças polares 30A irão gerar pelo menos um primeiro fluxo magnético F1 no dito primeiro lado 12, quando o aparelho magnético 10A estiver ativo.

[00135] Tal fluxo magnético F1 pode magneticamente fixar os primeiros elementos ferrosos, por exemplo, colocados em contato com a superfície do primeiro lado 12.

[00136] Vantajosamente, o primeiro fluxo magnético F1 define uma superfície de fixação magnética adicional no segundo lado 13, para magneticamente fixar os segundos elementos ferrosos P2.

[00137] Em outras palavras, quando o aparelho magnético 10 estiver em um estado operante, as peças polares 30A irão gerar pelo menos o mesmo fluxo magnético F1 adaptado para assegurar a fixação magnética dos segundos elementos ferrosos P2.

[00138] Desse modo, pelo menos o primeiro fluxo magnético F1 é emitido do segundo lado 13 para uma profundidade de campo predeterminada T.

[00139] Será notado que, conforme usado aqui, o termo "profundidade de capo T" se destina a indicar a espessura mínima do material ferromagnético exigido para que o fluxo magnético fique totalmente em curto-circuito entre duas peças polares diferentes 30A.

[00140] Particularmente, o campo magnético gerado pelo aparelho magnético 10 a partir da superfície do lado 13 e emitido a partir do dito segundo lado 13, ode ter uma profundidade de campo T que é principalmente igual à dimensão linear máxima do segundo coletor de peça polar 60.

[00141] Será notado que o termo "dimensão linear máxima" do segundo coletor de peça polar 60 se destina a indicar o valor máximo da espessura e/ou diâmetro.

[00142] Por isso, um fluxo magnético pode ser gerado a partir da superfície do lado 13, apresentando tal profundidade de campo T para gerar uma força magnética suficiente para firmemente fixar o elemento ferroso P2 no aparelho magnético 10.

[00143] Além disso, os núcleos magnéticos 90 podem gerar um segundo fluxo magnético F2 em tal primeiro lado de fixação 12, de modo que os ditos primeiros elementos ferrosos P1 possam ser magneticamente fixados pelo dito primeiro fluxo F1 e pelo dito segundo fluxo F2.

[00144] Desse modo, na configuração autofixável acima, uma força magnética suficiente poderá ser provida no segundo lado 13 para fixar o aparelho magnético 10 em um suporte de ferramenta de máquina, uma configuração de operação típica da mesma sendo mostrada na figura 4.

[00145] Será notado que o termo "força magnética suficiente para fixar o aparelho magnético 10 no suporte da máquina" se destina a indicar um valor de força pelo menos 15% mais alto do que a força máxima que tal aparelho magnético 10 pode exercer a partir do primeiro lado 12 da peça que é usinada.

[00146] Será notado, novamente nesta concretização, que a porção lateral 60A de tal segundo coletor de peça polar 60 forma uma porção do segundo lado 13.

[00147] Com referência agora às figuras 3A e 3B, é mostrada uma segunda concretização de um aparelho magnético 10A, no qual elementos anteriormente descritos são indicados por numerais de referência idênticos.

[00148] Diferentemente da concretização conforme descrita acima com referência às figuras 2A a 2E, o aparelho magnético 10A não apresenta furos cegos 15 para associação de extensões polares.

[00149] É adicionalmente útil notar que, neste caso, a segunda porção dos rebaixos R não é projetada para conter o ímã estático 90, mas apenas serve para localizar as superfícies laterais 50C do primeiro coletor de peça polar 50.

[00150] Particularmente, o aparelho magnético 10A das figuras 3A e 3B pode ser apenas formado na configuração autofixável.

[00151] Vantajosamente, além da característica monolítica, o aparelho magnético 10A também apresenta a característica de que a superfície do lado 12 é uma "superfície de fixação inteiramente ferromagnética", isto é, uma superfície plana sem qualquer furo formado na mesma.

[00152] Vantajosamente, a superfície de fixação definida pelo primeiro lado 12 é formada de um material, tal como o material que forma a estrutura de suporte 11 do aparelho magnético.

[00153] Será adicionalmente notado que o aparelho magnético 10 na configuração autofixável e o aparelho magnético 10A anteriormente descrito com referência às figuras 3A e 3B, sob as mesmas condições de desempenho, apresentam uma espessura menor S do que o aparelho da técnica anterior, devido à falta de um fundo de curtos-circuitos de fluxo magnético do aparelho.

[00154] Além disso, o aparelho magnético 10 na configuração autofixável e o aparelho magnético 10A podem aumentar a força de fixação da superfície do lado 12, com o aumento do número de peças polares 30A que podem ser instaladas no primeiro lado 12, porque não há nenhuma necessidade de formar nervuras de reforço no alojamento 2 do aparelho.

[00155] De outro modo, em outra concretização, o elemento ferromagnético 60 pode ser também formado de tal maneira a pôr em curto-circuito todo ou a maior parte do fluxo magnético gerado pelos núcleos magnéticos 40, para que a superfície do dito segundo lado 13 seja magneticamente neutra, isto é, um valor de força magnética que seja insuficiente para fixar o aparelho magnético 10A por seu segundo lado 13.

[00156] Com referência agora à figura 4, é mostrada uma possível configuração operacional do aparelho magnético 10 ou 10A.

[00157] Será notado que, conforme mostrado em tal figura 4, o segundo lado 13 do aparelho magnético 10 ou 10A pode ser magneticamente mantido contra um suporte 18 de uma ferramenta de máquina, ou mecanicamente preso por um meio mecânico interposto entre o aparelho magnético 10 ou 10A e o suporte de máquina.

[00158] Nesta concretização do aparelho magnético 10 ou 10A, quando o elemento ferroso P1 estiver sendo usinado, a provisão do aparelho magnético 10 ou 10A com uma estrutura monolítica e a provisão de uma superfície de fixação do aparelho magnético 10 ou 10A, isto é, uma "superfície de fixação inteiramente ferromagnética" impede quaisquer esforços mecânicos indesejados no lado 12, conferindo assim uma maior resistência ao aparelho magnético 10 ou 10A e, consequentemente, aperfeiçoando a precisão com a qual o elemento ferroso P1 é usinado.

[00159] Conforme claramente mostrado na descrição acima, o aparelho magnético da presente invenção cumpre a necessidade acima mencionada e também impede as desvantagens da técnica anterior, conforme explicado na introdução desta descrição.

[00160] Aqueles versados na técnica irão obviamente apreciar que inúmeras mudanças e variantes poderão ser feitas ao que foi descrito até agora, sem se afastar do escopo da invenção, conforme definido nas seguintes reivindicações.

Claims (20)

1. Aparelho magnético para fixação magnética de elementos ferrosos (P1), que compreende:

   • - uma estrutura de suporte (11) formada de material ferromagnético apresentando uma largura predeterminada (L), um comprimento (I) e uma espessura (S);
   • - um primeiro e um segundo lados (12, 13) sendo formados na dita estrutura de suporte (11) nas superfícies opostas maiores;
   • - pelo menos uma peça polar (30A) compreendendo um elemento ferromagnético (60), pelo menos um primeiro coletor de peça polar (50), um primeiro núcleo magnético (40) sendo interposto entre o fundo (50B) do primeiro coletor de peça polar (50) e o dito elemento ferromagnético (60), e uma bobina elétrica (30) para mudar o estado de magnetização do primeiro núcleo magnético (40), o dito pelo menos um primeiro coletor de peça polar (50) sendo adaptado para conduzir pelo menos um primeiro fluxo magnético (F1) gerado pelo dito aparelho magnético para o dito primeiro lado (12); o dito pelo menos um primeiro coletor de peça polar (50) sendo formado de uma peça com a dita estrutura de suporte (11) para criar um aparelho magnético monolítico (10A);

   caracterizado pelo fato de pelo menos uma peça polar (30A) ser mantida dentro da espessura (S) da dita estrutura de suporte (11).
2. Aparelho magnético, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma porção lateral (50A) de cada primeiro coletor de peça polar (50) forma uma porção do dito primeiro lado (12), o dito primeiro lado (12) sendo uma superfície plana formada do dito material ferromagnético, de modo que o dito primeiro lado (12) seja uma superfície inteiramente metálica, cada primeiro coletor de peça polar (50) sendo formado de uma peça com a dita estrutura de suporte (11).
3. Aparelho magnético, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a dita estrutura de suporte (11) compreende pelo menos um rebaixo (R) mantido dentro da espessura (S) da dita estrutura de suporte (11).
4. Aparelho magnético, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o dito rebaixo (R) compreende uma primeira porção apresentando uma primeira profundidade (S') definida a partir da superfície do dito segundo lado (13) e um diâmetro (D1), a dita primeira porção do dito rebaixo (R) formando um fundo (50B) do dito primeiro coletor de peça polar (50).
5. Aparelho magnético, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o dito rebaixo (R) compreende uma segunda porção apresentando uma segunda profundidade (Ŝ) definida a partir da superfície do dito segundo lado (13) e um diâmetro externo igual ao diâmetro (D1) da primeira porção do rebaixo e um diâmetro interno (D2), a dita segunda porção do dito rebaixo (R) formando a superfície lateral (50C) de pelo menos um dito primeiro coletor de peça polar (50), a dita superfície lateral (50C) se estendendo transversal à dita porção lateral (50A).
6. Aparelho magnético, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a segunda profundidade (Ŝ) da dita segunda porção do dito rebaixo (R) é pelo menos duas vezes a diferença entre o diâmetro (D1) da dita primeira porção do dito rebaixo (R) e o diâmetro interno (D2) da dita segunda porção do dito rebaixo (R).
7. Aparelho magnético, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que na dita peça polar (30A) uma porção lateral (60A) do dito elemento ferromagnético (60) forma uma porção do dito segundo lado (13).
8. Aparelho magnético, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma dita peça polar (30A) compreende segundos núcleos magnéticos (90).
9. Aparelho magnético, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a dita primeira porção do dito rebaixo (R) é adaptada para acomodar o dito elemento ferromagnético (60), o dito primeiro núcleo magnético (40) e a dita bobina elétrica (30) para mudar o estado de magnetização do dito primeiro núcleo magnético (40).
10. Aparelho magnético, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a dita segunda porção do dito rebaixo (R) é adaptada para acomodar os ditos segundos núcleos magnéticos (90).
11. Aparelho magnético, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dito elemento ferromagnético (60) é um segundo coletor de peça polar que se destina a conduzir pelo menos um primeiro fluxo magnético (F1) para o dito segundo lado (13), o dito elemento ferromagnético (60) apresentando um diâmetro igual ao diâmetro (D) do dito primeiro núcleo magnético (40) e uma altura predeterminada (H2).
12. Aparelho magnético, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que as ditas peças polares (30A), em pelo menos um estado operante do dito aparelho magnético, o dito pelo menos um primeiro fluxo magnético (F1), define uma segunda superfície de fixação magnética no dito segundo lado (13) para magneticamente fixar os segundos elementos ferrosos (P2), pelo menos um dito primeiro fluxo magnético (F1) se originando do dito segundo lado (13) com uma profundidade de campo predeterminada (T).
13. Aparelho magnético, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a força magnética exigida para tenazmente fixar o dito segundo elemento ferroso (P2) contra a dita segunda superfície de fixação do dito segundo lado (13) é um valor de força pelo menos 15% mais alto do que a força máxima que o dito aparelho magnético pode exercer sobre a superfície de fixação do dito primeiro lado (12).
14. Aparelho magnético, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a dita profundidade de campo predeterminada (T) de pelo menos um dito primeiro fluxo magnético (F1) que se origina do dito segundo lado (13) é igual ou maior do que a dimensão linear máxima do dito segundo coletor de peça polar (60), tal profundidade de campo sendo adaptada para firmemente fixar os ditos segundos elementos ferrosos (P2).
15. Aparelho magnético, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as peças polares (30A) apresentam uma forma plana circular.
16. Processo para fabricar um aparelho magnético, de acordo com a reivindicação 1, o dito processo compreendendo as etapas de:

    • - prover uma chapa de material ferromagnético apresentando uma largura predeterminada (L), um comprimento (I) e uma espessura, a dita chapa definindo um primeiro e um segundo lados (12, 13) nas superfícies maiores opostas;

    caracterizado pelo fato de incluir as etapas adicionais de:

    • - remover da dita chapa (11) de material ferromagnético tal quantidade de dito material ferromagnético, da superfície do dito segundo lado (13) de modo a criar pelo menos um rebaixo (R), onde o dito rebaixo (R) é formado de uma primeira porção de profundidade predeterminada (S') e o diâmetro (D1), a dita primeira porção do dito rebaixo (R) formando um fundo (50B) do primeiro coletor de peça de polo (50),
    • - remover da dita chapa de material ferromagnético uma quantidade adicional do dito material ferromagnético para formar uma segunda porção do dito rebaixo (R) formando a superfície lateral (50C) do dito primeiro coletor de peça de polo (50),
    • - tal que o primeiro coletor de peça de polo (50) é formado de uma peça com a dita estrutura de suporte (11).
17. Processo para fabricar um aparelho magnético, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a dita segunda porção do dito rebaixo (R) forma uma porção lateral (50C) que se estende transversal à dita porção lateral (50A) e onde a dita segunda porção do dito rebaixo (R) compreende:

    • - um diâmetro externo igual ao diâmetro (D1) da dita primeira porção e um diâmetro interno (D2) e
    • - uma profundidade (Ŝ) definida a partir da superfície do dito segundo lado (13), a dita profundidade (Ŝ) sendo pelo menos duas vezes a diferença entre o diâmetro externo igual ao diâmetro (D1) da dita primeira porção e o diâmetro interno da dita segunda porção do rebaixo (R).
18. Processo para fabricar um aparelho magnético, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas adicionais de:

    • - prover um primeiro núcleo magnético (40);
    • - prover uma bobina elétrica (30);
    • - prover um elemento ferromagnético (60) onde uma porção lateral (60A) do dito elemento ferromagnético (60) define uma porção do dito segundo lado (13);
    • - acomodar o dito primeiro núcleo magnético (40) e a dita bobina elétrica (30) com esta circundando o dito primeiro núcleo magnético (40), na dita primeira porção do dito rebaixo (R), entre o fundo (50B) do dito primeiro coletor (50) e o dito elemento ferromagnético (60).
19. Processo para fabricar um aparelho magnético, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas adicionais de:

    • - prover um segundo núcleo magnético (90);
    • - acomodar o dito segundo núcleo magnético (90) na dita segunda porção do dito rebaixo (R).
20. Processo, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que inclui a etapa adicional de encher os espaços vazios por meio da fundição da resina (100).

Images