Brevet FR2372109A1 — publié le 19780623

L'invention concerne une bobineuse à commande numérique ou par coordonnées, destinée à la fabrication de bobines à usage électronique. Plus particulièrement, l'invention concerne une bobineuse du type à tourelle dans laquelle le guide-fil enrouleur est comman-5 dé, de manière en elle-même connue, en rotation autour de l'axe X et en translation le long de ce même axe X et le support des enroulements est mis en translation suivant les axes Y et Z sous commande numérique, pour permettre la formation de plusieurs enroulements distincts et espacés entre eux sur le support. 10 II est connu que, depuis plusieurs années, on emploie la com mande numérique par coordonnées dans les machines-outils, par exemple les fraiseuses, les aléseuses, les perceuses etc. Le principe suivant lequel fonctionne cette commande numérique est donc largement connu et il ne semble donc pas nécessaire de l'expliquer ici. 15 Relativement récemment, on a proposé d'appliquer la commande numérique à des machines fonctionnant dans le domaine de la fabrication de composants électroniques. Un exemple d'une telle application se présente dans la fabrication en série de "circuits imprimés" où les diverses perforations sur le circuit imprimé, selon un schéma 20 de circuit préétabli, sont exécutéès par plusieurs pointes perforatrices agissant en parallèle et dont la position relativement aux circuits imprimés est déterminée sous commande numérique. De façon analogue, on a appliqué la commande numérique au réglage des circuits intégrés et en dernier lieu seulement, on a pensé à l'enroule-25 ment de bobines. Dans ce dernier cas, on connaît par exemple des bobineuses dans lesquelles plusieurs supports de bobine sont fixés sur un appui à plaque disposé dans un plan horizontal ou vertical et qui est déplacé dans ce plan suivant deux directions perpendiculaires entre 30 elles ; ce mouvement de l'appui à plaque est utilisé pour amener successivement chacun des axes des différents supports de bobine à coïncider avec l'axe du guide-fil qui effectue l'enroulement. Une bobineuse basée sur line telle conception de fonctionnement a été créée évidemment dans le but d'obtenir une productivité élevée 35 étant donné que non seulement ëlle fabrique plusieurs enroulements simultanément mais elle élimine - à la différence des machines connues - une grande partie des temps morts nécessaires à des changements mécaniques, là où il suffit de changer une bande perforée ou magnétique. 40 D'autre part, cette machine a une utilisation limitée, princi- 2 2372109 paiement parce qu'elle est en mesure d'exécuter un seul enroulement, ou tout au plus l'entortillement des extrémités de bobine, donc des opérations réalisables toutes deux par le même guide-fil, suivant un programme d'enroulement bien préétabli. 5 Si toutefois on désire fabriquer une bobine relativement plus complexe - par exemple une bobine à deux enroulements superposés de caractéristiques différentes - cela ne peut pas être absolument obtenu automatiquement avec la machine à commande numérique ci-dessus. , 10 En effet, avec une telle machine, il est indispensable de dé charger la bobine après le premier enroulement et d'effectuer une reprise pour chaque enroulement successif, ce qui, évidemment, réduit sensiblement la productivité : il faut en effet se rappeler que dans cette machine, les temps de chargement et le déchargement 15 des pièces sont des. temps morts effectifs puisque-la machine est arrêtée pendant ces opérations. Dans la technique d'enroulement de bobine, des machines beaucoup plus connues et plus répandues sont d'autre part les bobineuses à tourelle dans lesquelles on peut effectivement obtenir des bobines, 20 même complexes, qui sont complètement finies. Ces machines sont basées sur une conception différente de fonctionnement : on charge les supports de bobine vides sur des broches de soutien faisant saillie radialement par rapport à des positions de support d'une tourelle pouvant tourner pas à pas faisant 25 partie de la machine, et on les transfère successivement à travers différents postes de travail fixes de la machine. Ces postes peuvent exécuter chacun une des opérations voulues et plus précisément : avant tout, l'opération de base d'enroulement, précédée et/ou suivie de l'entortillement des extrémités, ensuite les opérations complé-30 mentaires de soudure des extrémités, d'application de cire et de ruban etc., puis encore éventuellement un deuxième enroulement et ainsi de suite. Dans ces machines, chaque position de support de la tourelle présente une seule broche de soutien de même qu'il n'y a qu'un seul 35 guide-fil à chaque poste d'enroulement, ou bien il y a autant de broches de soutien que de guide-fil à chaque poste d'enroulement. Jusqu'ici, on n'a pas ressenti le besoin de combiner en une seule machine les deux conceptions de fonctionnement exposées ci-dessus, c'est-à-dire, en pratique, de réaliser une bobineuse à tourelle 40 dans laquelle, à chaque position de support de la tourelle, soit 3 2372109 associée - en remplacement de la ou des broches de soutien - une plaque de soutien capable de porter un nombre de bobines égal à un multiple du nombre des guide-fil. En effet, il s'agirait de réaliser une machine dans laquelle non seulement la tourelle devrait 5 être mise en mouvement pour faire avancer chaque position de support en passant par les postes de travail successifs, mais en outre, la plaque de soutien devrait d'une manière ou d'une autre être mise en translation relativement à la position de support correspondante. En réalité ; 10 - d'une part, on ne voyait pas quels avantages pourrait apporter une solution de ce type, relativement à une bobineuse normale à tourelle, compte tenu du fait que la productivité serait accrue de façon négligeable : en effet, les temps morts correspondant au chargement et au déchargêment des bobines sont déjà absorbés dans 15 les temps d'enroulement (étant donné que dans les machines à tourelle, le chargement s'effectue, en un poste donné, en même temps que s'effectue l'enroulement à un autre poste) et en outre les temps morts correspondant au déplacement des supports de bobine d' un poste de travail à. l'autre sont comparables aux temps de dépla- 20 cernent et de positionnement d'une plaque de soutien de plusieurs bobines en face du guide-fil, même dans une machine à commande numérique ; - d'autre part, même si l'on avait pu voir quelque modeste avantage de productivité dans une machine ainsi conçue, la complication liée 25 à la réalisation d'une plaque de soutien mobile suivant les axes Y et Z, le coût d'un groupe à commande numérique associé à chaque position de la tourelle pour effectuer ce mouvement et enfin la difficulté même de réaliser la liaison entre position mobile de la tourelle et groupe à commande numérique, nécessairement fixe, ont dë- 30 conseillé jusqu'ici une telle' application. Très récemment toutefois est apparu le besoin de réaliser - comme unité complète inséparable - un ensemble de plusieurs bobines électriques identiques entre elles et convenablement reliées. Un ensemble de ce type est prévu, par exemple, pour utilisation 35 dans les centraux téléphoniques, et comprend en général une plaque de base sur laquelle sont montées plusieurs bobines identiques -munie chacune de deux enroulements superposés - disposées par exemple suivant plusieurs rangées et plusieurs colonnes perpendiculaires ■ entre elles. 40 Selon la technique de construction actuellement connue, on ré 4 2372109 alise cet ensemble en utilisant des bobines identiques provenant d'une fabrication en série quelconque, convenablement reliées entre elles. L'invention a pour but de réaliser un ensemble de bobines du 5 type décrit plus haut, en tant qu'unité complexe et finie, dans une bobineuse.du type à tourelle où l'enroulement des bobines s'effectue sur plusieurs supports de bobine réalisés d'une seule pièce avec une plaque de soutien commune. Un autre but de l'invention est de réaliser une bobineuse ca-10 pable de fonctionner selon les deux conceptions de fonctionnement exposées plus haut, c'est-à-dire une machine du type à tourelle dans laquelle d'autre part, à chaque position de travail de la tourelle, est associé un ëtrier portant plusieurs supports de bobine, avec possibilité de translation suivant les axes Y et Z, la 15 commande de ces mouvements de translation étant rendue possible par des moyens simples et économiques, sous commande numérique par coordonnées. Ces buts ainsi que d'autres sont atteints, selon l'invention, par une bobineuse du type à tourelle dans laquelle chacune des po-20 sitions de support de la tourelle est amenée à avancer pas I pas en des postes fixes successifs de la machine, caractérisée par le fait qu'à chaque position de support de la tourelle est associé un étrier d'ancrage de la plaque de soutien des supports de bobine ainsi qu'une paire de patins pouvant coulisser sur deux guides res^ 25 pectifs disposés suivant les axes Y et Z, un premier guide étant solidaire de la tourelle tandis qu'un deuxième guide est solidaire du patin qui peut coulisser sur le premier guide, 1'étrier d'ancrage étant solidaire du patin porté par le deuxième guide, et en outre par le fait qu'un groupe à commande numérique par coordonnées dont 30 les sorties sont constituées par une paire de' curseurs reliés entre eux, mobiles suivant les axes Y et Z, est prévu dans au moins un des postes de travail fixes de la machine, les patins étant munis chacun de moyens d'accrochage libérables conçus pour accrocher et ancrer les patins chacun à.un des curseurs reliés entre eux. 35 D'autres caractéristiques et avantages de la machine selon 1' invention ressortiront par ailleurs de la description ci-après d'un mode d'exécution préférentiel, donné toutefois à titre d'exemple pur et simple et illustré par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue d'ensemble très schématique d'un pos-40 te de travail fixe d'une bobineuse à tourelle dans laquelle est 5 2372109 appliqué un dispositif de commande des mouvements de la plaque de soutien des bobines suivant Y et Z, selon 1'invention ; - la figure 2 est une vue par le haut, également très schématique, du groupe de la figure 1 ; 5 - la figure 3 est une vue frontale suivant la flèche F de la figure 1, du groupe des deux curseurs reliés entre eux de la commande numérique. Comme on l'a représenté, la bobineuse selon l'invention comprend, de façon tout à fait connue, une base fixe A sur laquelle 10 est montée de manière à pouvoir tourner une tourelle dont le plateau tournant 1 est seul représenté. Sur le plateau tournant 1 est fixée l'êquerre 2, qui représente la position de support, fixée à la tourelle. On a représenté une seule équerre 2 mais il est entendu qu'une telle équerre - avec tout 15 le groupe qui lui est associé et qui est représenté par les dessins et décrit ci-après - est prévue à chaque position de support de la tourelle et qu'elle est semblable quant au reste. On peut tenir compte du fait que les positions de support des tourelles des bobineuses modernes vont d'un minimum de deux à dix-huit et davantage, 20 réparties uniformément à.la périphérie. Selon l'invention, dans l'êquerre 2 est fixé un premier guide 3 disposé horizontalement c'est-à*-dire suivant l'axe Y. Sur ce guide peut coulisser un premier patin 3A. Sur le dessin, la liaison entre guide 3 et patin 3A est indiquée schématiquement par un encastrement 25 à queue d'aronde mais évidemment, on utilisera un système de coulis-sement, de type en lui-même connu, qui permette un mouvement doux et très précis du patin 3A sur le guide 3 . Du patin 3A est solidaire un deuxième guide 4 disposé vertica-*-lement, donc suivant l'axe Z. Sur le guide 4 peut coulisser un deu-30 xième patin 5. Le patin 5 forme un étrier d'attache et d'ancrage d'une plaque 6 servant à soutenir plusieurs supports de bobine 6a sur chacun desquels doit être enroulée une bobine. L'enroulement des bobines sur les supports 6a est effectué par 35 la tête enrouleuse 7-elle aussi très schématisée - au moyen d'une série de guide-fil 7a agissant en parallèle, pouvant coulisser suivant l'axe X et tourner autour de cet axe. Naturellement, le groupe de guide-fil 7a, en parallèle est seulement représenté ici à titre d'exemple mais on pourra évidemment opérer aussi avec un seul guide-40 fil, par une technique en elle-même essentiellement connue, ne 6 2372109 faisant pas partie de l'invention de toute façon. Pour en revenir au groupe de patins 3A et 5 selon l'invention, il faut préciser que de l'extrémité supérieure du patin 5 est solidaire une dent 5a qui, faisant saillie vers l'axe central ou vers 5 l'intérieur de la machine, présente une forme allongée horizontalement et est éventuellement munie de bords d'extrémité émoussés formant accès. Un bras 4a est en outre solidaire de l'ensemble de patin 3A et de guide 4 et se prolonge lui aussi vers 1'intérieur de la machine 10 en passant au dessus du guide 3. A son extrémité libre, la plus intérieure, le bras 4a porte un verrou 8 mobile verticalement ; dans sa position abaissée, le verrou 8 est conçu pour s'engager dans un siège correspondant formé par la plaquette à fourchette 8a solidaire de l'êquerre 2, de manière à bloquer le patin 3A sur lé guide 3. 15 Le groupe constitué par les guides et les patins, 3, 3A, 4 et 5, avec les éléments annexes 5a, 4a, 8 et 8a, forme une unité qui, comme on l'a déjà dit, est solidaire de chaque position de support de la tourelle ou du plateau tournant 1 ; cette unité est donc déplacée successivement à travers les différents postes fixes de la 20 machine. Dans l'un de ces postes fixes -ou éventuellement aussi en plus d'un poste - est prévu par contre le groupe ou tête enrouleuse 7, 7a. Au même poste où est placée la tête enrouleuse 7 travaille aussi un groupe à commande numérique -«- pour la commande des mouve-25 ments de la plaque 6 au moyen des patins 3A et 5 - dont on a omis tout l'ensemble de commande (dont la structure ne fait évidemment pas partie de l'invention et est déjà bien connue par ailleurs) les "sorties" étant pratiquement seules représentées. En effet, on a représenté, faisant partie du groupe IL commande 30 numérique : - un premier moteur pas-à-pas 9 et un deuxième moteur pas-à-pas 10 sur lesquels intervient directement la commande numérique, pour en provoquer la rotation dans un sens ou dans le sens opposé, suivant des angles de rotation programmés ; 35 - une première vis 11 commandée par le moteur 9 et qui entraîne un écrou correspondant logé à l'intérieur d'un premier curseur 12 ; la vis 11 est disposée horizontalement de sorte que le curseur 12 est mobile suivant l'axe Y ; - une deuxième vis 14 commandée par le moteur 10 et qui entraîne un 40 écrou correspondant logé à l'intérieur d'un deuxième curseur 15 ; 7 2372109 la vis 14 est disposée verticalement de sorte que le curseur 15 est mobile suivant l'axe Z ; - un étrier de liaison 16, solidaire du curseur 12 et supportant le moteur 10, la vis 14 et le curseur 15. Par contre, le moteur 9 est 5 monté sur un châssis support dont on a seulement indiqué schématiquement la plaque 17, ce châssis étant monté fixe sur la base A de la bobineuse. Comme on l'a déjà dit, le dessin est très schématique - pour mettre en évidence les seules parties qui intéressent l'invention -10 de sorte qu'on n'a pas représenté non plus la façon dont est conformé le châssis 17 ni comment il est fixé sur la base A. Les vis 11 et 14 sont également représentées montées en porte'-à-faux sur les supports respectifs 17 et 16, mais il est évident que la construction sera plus complexe et plus stable et propre à assurer une 15 grande précision de mouvement des deux patins 3A et 5. Chacun des deux curseurs 12 et 15 est en outre muni, selon 1' invention, de moyens d'accrochage conçus pour rendre les curseurs solidaires des patins respectifs 3A, 5, Pour le curseur 15, les moyens d'accrochage sont simplement 20 constitués par une paire d'arrêts superposés, sous la forme de deux galets 18 dont les tourillons ont des axes horizontaux perpendiculaires eu plan de la plaque 6, donc orientés suivant l'axe X, et superposés verticalement. Entre ces deux galets s'engage, comme le montre le dessin, la dent 5a du patin 5, Etant donné que le curseur 25 15 se meut seulement verticalement et que le patin 5 aussi se meut seulement verticalement, l'engagement réalisé entre galets 18 et dent 5a suffit à assurer une liaison obligatoire et parfaite entre curseur 15 et patin 5. Pour le curseur 12, les moyens d'accrochage sont constitués par 30 un siège d'encastrement de l'extrémité supérieure du verrou 8 ; ce siège, à son tour, est de préférence formé d'une paire de galets 19 dont les tourillons ont des axes horizontaux également perpendiculaires à la plaque 6 et placés côte à côte horizontalement. Entre ces deux galets vient s'engager, comme on l'a dit, l'extrémité supé-35 rieure du verrou 8 quand ce dernier est soulevé, comme indiqué ci-après. Etant donné que le curseur 12 se meut seulement horizontalement et que le patin 3A aussi se meut seulement horizontalement, 1' engagement réalisé entre galets 19 et verrou 8 suffit à assurer une liaison obligatoire et parfaite entre curseur 12 et patin 3A. 40 II faut encore noter que : quand le curseur 15 se meut verticalement, il entraîne le patin 5 8 2372109 et ce mouvement n1interesse nullement le patin 3A sur lequel le patin 5 peut coulisser librement ; ~ quand le curseur 12 exécute un mouvement horizontal, il entraîne le patin 3A. Ce mouvement intéresse naturellement le patin 5 qui 5 est entraîné à son tour horizontalement mais il intéressé aussi le groupe comprenant le curseur 15, la vis 14 et le moteur 10, qui est solidaire du curseur 12 par l'intermédiaire de 1'étrier de liaison 16 ; la dent 5a ne risque donc pas de se dégager des galets 18 par le mouvement horizontal du patin 5. 10 Par conséquent, par 1'intermédiaire du moteur 9, du curseur 12 et du patin 3A d'une part, du moteur 10, du curseur 15 et du patin 5 de l'autre, le groupe de commande numérique peut parfaitement commander les mouvements respectivement horizontal et vertical de la plaque 6. 15 La plaque 6 est alors amenée à une position de début de tra vail, par exemple la position représentée par la figure 1, où un premier groupe de supports de bobine 6a est positionné relativement aux axes de rotation des guide-fil 7a ; ces derniers peuvent alors exécuter des enroulements respectifs tandis qu'évidemment la plaque 20 6 reste fixe. L'enroulement d'un premier groupe de bobines étant terminé, la plaque 6 est déplacée, sous commande numérique, de manière à positionner un nouveau groupe de supports 6a en face des guide-fil 7a. A la fin de l'enroulement de toutes les bobines, la plaque 6 25 est ramenée à sa position zéro, ce qui est essentiel, comme on le verra, au fonctionnement ultérieur correct de la machine. Cette position zéro correspond à la position où le patin 3A est centré relativement au guide 3, ou à celle où 1'axe du verrou 8, solidaire de ce patin, coïncide avec l'axe du siège 8a, et où, en outre, le pa-30 tin 5 se trouve dans sa position la plus basse, appuyé contre une butée fixe de fin de course, non représentée, solidaire du guide 4. On peut imaginer que cette position zéro est celle qui est représentée par les dessins. Une fois que les patins ont été amenés à cette position, à la fin de l'enroulement de toutes les bobines, 35 le verrou 8 est amené à descendre et à s'engager dans le siège 8a. Ce mouvement du verrou 8 est provoqué par le bras 20a qui est à son tour commandé par un cylindre pneumatique 20 ou par une autre com- Dans sa descente, le verrou 8 vient s'engager dans le siège 40 8a de sorte qu'il bloque le bras 4a, rendant l'ensemble de patin 3a 9 2372109 et de guide 4 solidaire de l'êquerre 2 de sorte qu'il n'a plus la possibilité de se mouvoir horizontalement. Dans cette descente, le verrou 8 se dégage simultanément des galets 19, détachant ainsi le curseur 12 du patin 3A. 5 A ce moment, le plateau tournant 1 est libre d'exécuter le déplacement d'un pas, en même temps que la tourelle et la position de support représentée et aussi en même temps que toutes les autres positions de support identiques. L'ensemble de la commande numérique et particulièrement ses éléments de "sortie" 9, 11, 12 et 10, 10 14, 15, restent donc immobiles, au même poste de travail où se trouve la tête enrouleuse 7, 7a. Le mouvement du plateau tournant est permis, dans la position zéro ci-dessus, non seulement par le fait que le verrou 8 s'est dégagé des galets 19 du curseur 12 mais aussi parce que la dent 5a, 15 - grâce à sa conformation et à. sa disposition horizontale * peut se libérer purement et simplement, lors du mouvement du plateau tournant en direction périphérique, en se dégageant latéralement des galets 18 dans la même direction F' (figure 3) que le plateau tournant lui-même. 20 On comprend très facilement que, de la même façon que la dent 5a du patin 5 d'une position de support donnée se dégage du galets 18 de la commande numérique, la dent 5a d'une position de support suivante -• qui se trouve également en position zéro, ayant quitté précédemment le poste d'enroulement * s'insère purement et simple*-25 ment entre les galets 18, grâce aussi aux bords d'accès émoussés de la dent 5a elle-même. Une fois qu'une position de support suivante de la tourelle a atteint le poste d'enroulement et que la dent 5a associée à son patin 5 s'est insérée automatiquement entre les galets 18, le cy-30 lindre 20 est actionné en sens opposé, le bras 20a monte, et le verrou 8 associé à cette nouvelle position de support est amené à s'engager entre les galets 19 pour réaliser la liaison avec le curseur 12 de la commande numérique. Il paraît opportun de préciser ici que la liaison entre 1' 35 extrémité d'actionnement du bras 20a de la commande 20, fixe au poste d'enroulement, et le verrou 8 solidaire de la position de support, mobile avec la tourelle, s'effectue aussi de façon analogue à la liaison entre galets 18 et dent 5a, étant donné que, dans le verrou 8, est prévue une encoche 8b pratiquée horizontalement, dans 40 laquelle s'engage précisément le bras 20a. 10 2372109 Il est entendu que l'invention ne doit pas être considérée comme limitée au mode d'exécution représenté qui est d'ailleurs très schématique et doit être considéré comme un exemple purement indicatif, et qu'elle est susceptible de toutes variantes possibles, 5 à la portée d'un praticien, sans que le mode ici décrit sorte pour autant du cadre de l'invention. Il faut signaler particulièrement que la disposition du guide horizontal solidaire de l'êquerre 2 et du guide vertical solidaire du patin horizontal n'est pas obligatoire mais que l'on pourrait adopter sans inconvénient une dispo-10 sition inversée. 11 2372109 REVENDICATIONS 1. Bobineuse du type à tourelle, dans laquelle une tourelle portant plusieurs positions de support des bobines à enrouler, uniformément distribuées à sa périphérie, est amenée à avancer pas à 5 pas relativement à plusieurs postes de travail fixes, uniformément distribués à la périphérie de la tourelle, bobineuse caractérisée par le fait qu'à chacune des positions de support est associé un étrier portant plusieurs supports de bobine, monté de façon mobile dans le plan vertical suivant les directions Y et Z, et par le fait 10 qu'un groupe à commande numérique, dont les sorties sont constituées par une paire de curseurs reliés entre eux, mobiles suivant les axes Y et Z, est prévu dans au moins un des postes de travail fixes, et qu'en outre des moyens d'accrochage libérables sont associés à 1'étrier porte-bobines de manière à lier temporairement 1'étrier 15 aux curseurs reliés entre eux, 2. Bobineuse selon la revendication 1, caractérisée par le fait .qu'à chaque position de support de la tourelle est associée une paire de patins pouvant coulisser sur deux guides respectifs disposés suivant les axes Y et Z, un premier guide étant solidaire de la 20 tourelle tandis qu'un deuxième guide est solidaire d'un premier patin pouvant coulisser sur le-premier guide, et que le deuxième patin, pouvant coulisser sur le deuxième guide, porte l'étrier porte-bobines. 3. Bobineuse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens d'accrochage entre un curseur du groupe à commande 25 numérique et le patin mobile dans la direction de l'axe Z sont constitués par une dent portée pair le patin et ayant un profil allongé dans la direction de l'axe Y et par une paire d'arrêts superposés, solidaires du curseur, qui entourent la dent, 4. Bobineuse selon la revendication 3, caractérisée par le 30 fait que les arrêts superposés sont constitués par deux galets montés de manière à pouvoir tourner librement sur des tourillons en porte-à-faux ayant des axes horizontaux dirigés suivant l'axe X. 5. Bobineuse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens d'accrochage entre un curseur du groupe à com- 35 mande numérique et le patin mobile dans la direction de l'axe Y sont constitués par un verrou solidaire du patin et mobile dans la direction de l'axé Z et par un siège d'encastrement correspondant destiné au verrou, solidaire du curseur. 6. Bobineuse selon la revendication 5, caractérisée par le 40 fait que le siège d'encastrement du verrou, solidaire du curseur, 12 2372109 est constitué par une paire de galets montés de manière à pouvoir tourner librement sur des tourillons ayant des axes orientés suivant la direction de l'axe X. 7. Bobineuse selon la revendication 6, caractérisée par le fait qu'un deuxième siège de logement du verrou est solidaire du guide du patin portant le verrou lui-même, le verrou s'engageant dans ce siège pour bloquer le patin sur le guide.