Brevet FR2438329A1 — publié le 19800430

La présente invention concerne des dispositifs, destinés à être utilisés dans des constructions électriques, pour enrouler des bobinages sur des circuits magnétiques fermés, notamment sur des noyaux de transformateurs de puissance, en particulier des noyaux d'encombrements I-II. Actuellement, ces bobinages sont enroulés principalement sur des bobineuses horizontales ordinaires, puis ils sont montés sur les noyaux des circuits magnétiques dont les culasses supérieures sont préalablemant démontées. Suivant une autre solution connue, les tôles de culasse sont assemblées directement dans les bobines. Le développement des transformateurs d'encombrements I-II à noyaux fermés enroulés en continu, dont les caractéristiques techniques sont bien supérieures à celles des transformateurs à circuits magnétiques feuilletés, est actuellement retardée pour les raisons relatives, en particulier, à l'enroulement des bobinages. On connaît (brevet USA 2.334.131) un dispositif pour enrouler des bobinages sur les noyaux fermés à deux colonnes dont le mécanisme de bobinage se compose de deux pignons démontables qui tournent sur des douilles également démontables montées directement sur les extrémités d'une colonne du noyau. Sur ces pignons se trouve fixé un mandrin, constitué de deux segments (demi-cylin dres), sur lequel la bobine est enroulée. Les deux parties des pignons sont assemblées à l'aide de taquets spéciaux et de vis. Les deux pignons sont reliés par deux fourches à des montants d'un cadre et mis en rotation par une commande appropriée. Les inconvénients de ce dispositif de bobinage sont les suivants, Le fait de monter les douilles en deux pièces, sur lesquelles tournent les roues dentées, directement sur la colonne d' un noyau ne présentant aucune portée usinée, nuit à la précision et à la rapidité de l'ajustage du mandrin de bobinage. Il faut prévoir un jeu important entre la colonne du noyau et le mandrin, pour monter les douilles et pour qu'il n'y ait pas de contact entre la surface intérieure du mandrin en rotation et la surface de la colonne du noyau, d'où une augmentation du diamètre intérieur des bobines et par suite des dimensions du transformateur. En outre, le fait de réaliser les roues dentées démontables en deux pièces, et leur assemblage à l'aide de taquets et de vis spéciales, nécessitent beaucoup de travail manuel, car l'exécution des enroulements sur chaque colonne du noyau comprend des opérations de démontage et de montage, ce quia pour conséquence de diminuer notablement la productivité de travail des opérateurs utilisant ce dispositif. Par ailleurs, l'utilisation de paliers lisses non graissés dans le mécanisme de bobinaye diminue le-rendement de la bobineuse (on ne peut pas graisser les paliers non étanchés car l'enroue lement et le circuit magnétique risqueraient d'être encrassés pat la graisse). Enfin, l'utilisation d'engrenages sans protection est préjudiciable au point de vue de la sécurité du travail. On connaît également un autre dispositif, selon une demande UKSS (auteurs V. Olshevski et G. Andreev) du 28 Juillet 1969, réalisé sous forme d'une machine comprenant un mécanisme de fixation et d'orientation du circuit magnétique, des mécanismes d'alimentation, de tension et d'étalage du fil, un mécanisme d'enroulement du fil sur les noyaux du circuit magnétique, et un organe d'entraînement de ce dernier mécanisme. Le mécanisme d'enroulement du fil est réalisé sous forme de deux pignons dont les parties en C sont complétées par des pièces d'insertion de façon à former un cercle. Chaque pignon porte sur trois roulements et est relié axialement à un mandrin constitué de deux sections à bords de raccordement obliques. La pièce d'insertion présente des saillies percées de trous taraudés,alors que la partie en C est dotée d'encoches dont les parois sont percées de trous débouchants par lesquels passent des boulons fixant la position de la pièce d'insertion dans le pignon. Le mandrin est fixé à l'aide de gorges pratiquées dans les pignons, les sections du mandrin étant dotées de brides en C. Ce dispositif présente également des inconvénients dont les principaux sont les suivants. La fixation des pièces d'insertion à faces de raccordement latérales non-parallèles dans les roues dentées en C après le montage du mandrin sur le noyau du circuit magnétique et avant le début du bobinage, se fait à la main en vissant deux vis dans chaque pièce d'insertion. Après avoir exécuté l'enroulement sur le noyau, on doit effectuer d'autres opérations manuelles, à savoir: dévisser les vis, enlever les pièces d'insertion et les ranger près de la bobineuse. Pour bobiner les enroulements sur les noyaux suivants,on doit à nouveau procéder manuellement, c'est-à-dire remettre en place les pièces d'insertion et visser les vis. Ces opérations nécessitent beaucoup de travail et sont, en outre, dangereuses au point de vue de la sécurité du travail. Le centrage (dans le sens radial) des roues dentées,avec pièces d'insertion à l'aide de trois rouleaux qui roulent dans des gorges circulaires décalées des roules dentées, -n'est pas sûr, puisque, d'une part, une casse du palier de l'un des rouleaux risque de provoquer la casse des roues dentées, d'autre part, comme la gorge de guidage (le chemin de roulement) se situe latéralement au lieu d'être dispos suivant l'axe du pignon, celui-ci, lors du travail, se situe en porte-à-faux et, pour assurer le fonctionnement correct des roues dentées, il faut centrer les deux roues de manière précise à l'aide du mandrin sur lequel la bobine est enroulée, et, d'autre part enfin,le mandrin se composant de deux pièces et n'étant pas assez rigide, caril n'est pas doté d'une bride entourant complètement sa circonférence, il se produit une flèche due à l'effort de tension du fil à enrouler, et il est impossible d'assurer un bon fonctionnement des engrenages aux vitesses de rotation élevées nécessaires pour l'exécution des enroulements en fil de section ronde. Il y a lieu de signaler que le mandrin-se composant de deux pièces (demi-douilles) à joint oblique est difficile à extraire de la bobine après son enroulement, puisque, dans les sections des deux extrémités, la longueur du périmetre des demi-douilles du mandrin est sus rieur à la moitié de la longueur de la circonférence totale du mandrin (suivant le diamètre intérieur du mandrins En outre, le mandrin ne constitue pas une pièce entière avant d'être monté dans les endroits d positionnement spéciaux ménagés dans les roues dentées comportant des pièces d'insertion d'où le mandrin est centré et bloqué. Pour cette raison, il est très difficile de monter le mandrin et de régler le position du circuit magnétique par rapport à la surface intérieure de telle manière que le noyau du circuit magnétique ne touche pas le mandrin au cours du bobinage. Etant donné que les rouleaux de guidage ne sont qu'au nombre de trois et qu'ils ne doivent pas se trouver dans la zone de l'ouverture de la roue dentée quand les pièces d'insertion sont démontées, le montage du circuit magnétique sur un chariot se de plaçant dans le plan horizontal conduit d une aujmentation de l'aire occupée par la bobineuse et occdsicnn- des servitude de travail du fait que l'on est obligé de faire rouler le circuit magnétique au poste de travail de l'opérateur de bobinage chaque fois qu'on termine l'enroulement sur un noyau du circuit magnéto que. Du fait que des engrenages sans protection se trouvent du côté de l'opérateur, car il faut mettre en place (ou enlever) les pièces d'insertion dans l'ouverture des roues dentées pour monter le noyau et le mandrin, il existe un risque d'accidents de travail. La fixation de la pièce d'insertion dans la roue dentée à l'aide de boulons nécessite des dimensions importantes des saillies de la pièce d'insertion et une profondeur importante des encoches de la roue dentée. La réalisation des brides-segments du mandrin sous forme de demi-bagues a pour conséquence de diminuer la fiabilité du raccordement mandrin-pignon et la précision de centrage du mandrin. L'invention a principalement pour objet de procurer un dispositif perfectionné pour enrouler des bobinages sur des noyaux (circuits magnétiques)fermés, qui permette d'éviter les inconvénients des dispositifs antérieurs ci-dessus rappelés, tout en assurant le rendernent des bobineuses horizontales existantes utilisées pour l'enroulement de bobines sur des mandrins. L'invention vise notamment à modifier le système de blocage du circuit magnétique à bobiner dans la monture du dispositif de manière à assurer un rendement élevé et une commodité du processus de bobinage grdce à la réduction du temps nécessaire pour introduire le noyau du circuit magnétique et pour extraire de la monture le circuit magnétique avec les enroulements bobinés. Le dispositif selon l'invention pour enrouler des bobinages sur des circuits magnétiques fermés à noyaux parallèles est caractérisé en ce qu'il comprend une monture remontable serrant le noyau du circuit ma noétique pendant le bobinage, et un système de rouleaux porteurs sur lesquels tourne la monture sous l'action d'un élément d'entraînement. Ce dispositif selon l'invention diffère des dispositifs connus par le fait que la monture présente une encoche radiale à parois parallèles, la distance entre ces parois étant supérieure à l'épaisseur du noyau du circuit magnétique et inférieure à la distance entre deux rouleaux porteurs voisins, et que cette ouverture est comblée par une pièce d'insertion de manière à former un cercle co-plet, ladite pièce d'insertion étant reliée à une commande qui provoque sa translation radiale lors de l'introduction du noyau dans le mandrin et lors de son extraction. Ce mode de réalisation facilite notablement les opérations d'introduction du noyau du circuit magnétique dans le mandrin en rotation et d'extraction dudit noyau, et augmente la résistance mécanique et la fiabilité du système de bobinage du fait que la pièce d'insertion radiale d'une largeur minimale requise, ne modifie pas les conditions de blocage de la monture circulaire dans les rouleaux porteurs. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif selon l'invention pour enrouler des bobinages comporte une commande du mouvement de translation de la pièce d'insertion comprenant un mécanisme à crémaillère dont la crémaillère comporte une broche disposée librement dans une gorge circulaire commune pratiquée dans les faces du mandrin et de la pièce d'insertion concentriquement par rapport à l'axe de rotation.du mandrin. Cette solution est très pratique au pointue vue de la construction et du fonctionnenent, pour assurer des déplacements d'a justage de la pièce d'insertion sous forme de bande qui est la caractéristique principale de l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un mode de réalisation préféré mais non limitatif, description se référant aux dessins annexés dans lesquels -la figure 1 est une vue d'ensemble d'un dispositif conforme à l'invention pour enrouler des bobinages sur des noyaux fermés, -la figure 2 représente un mécanisme de fixation et d'orientation du circuit magnétique dans le dispositif suivant la figure 1; -la figure 3 est la vue suivant la flèche A de la figure 2; -la figure 4 représente le mécanisme de bobinage du dispositif selon l'invention; -la figure 5 est une coupe selon V-V ,figure 4; -la figure 6 représente le sous-ensemble de bobinage du dispositif suivant la figure 1; -la figure 7 est une vue suivant la flèche B de la figure 6;; -la figure 8 est une coupe selon VIlI-VIlI figure 6; -la figure 9,enfin, est une coupe selon IX-IX figure 8. Le dispositif illustré figure 1 pour enrouler des bobinages sur des noyaux fermés comprend un mécanisme 1 de fixation et d'orientation du circuit magnétique, un mécanisme 2 de bobinage, un étaleur 3 des fils, un serre-fil 4, un frein 5, un chariot 6 à deux bobines1 et un dispositif d'alimentation 7 avec un rouleau de fil 8 qui sert à alimenter directement la bobineuse en fil de section ronde. Le mécanisme 1 (fig.2,3) sert à fixer le circuit magnétique et à l' > rienter par rapport à l'axe de rotation du mécanisme 2 de bobinage (fig.1). Le mécanisme 1 de fixation et d'orientation du circuit magnétique comprend un cadre soudé mobile 9 (fig.2,3), deux supports 10 et 11 pour un dispositif 12 d'orientation du circuit magnétique, une commande 13 de déplacement des supports 10 et 11, et une commande 14 de montée et de descente du cadre 9. Le mécanisme 1 de bobinage proprement dit est destiné à enrouler les bobines sur des noyaux de circuits magnétiques enroulés en continu de configuration tridimensionnelle. Le mécanisme de bobinage comprend un bâti soudé 15 (fig. 4,5) et possède sa propre commande comprenant un moteur électrique 16, des réducteurs 17 et 18 et un arbre 19. - En outre, le mécanisme de bobinage comprend un groupe 2C de bobinage, un volant 21, un réducteur 22, un arbre 23, une maniveile 24, et une échelle 25 d'ajustage du sous-ensemble de bobinage. Le sous-ensemble de bobinage comprend un corps droit 26 (fig.6) et un corps gauche 27 mobiles, ainsi qu'un mandrin 28. Le corps gauche 27 comporte un compteur 29 destiné à choisir le programme de comptage du nombre nécessaire de spires de l'enroulement et à fournir la commande d'arrêt du moteur électrique lorsque le bobinage est terminé. Dans les corps mobiles 26 et 27 (fig.7,8) sont montés des pignons 30 et une monture 31 dotée d'une denture extérieure et d'une ouverture par laquelle passe le mandrin 28 monté sur le noyau du circuit magnétique. Une fente de la monture 31 disposée sur le corps 27 reçoit une pièce d'insertion 32 à ajustage glissant. Dans une fente d'une autre monture identique 31, portée par le corps 26, est introduite une pièce d'insertion 33, également à ajustage glissant. La pièce d'insertion 32 diffère de la pièce d'insertion 33 en ce qu'elle présente un fraisage pour l'extrémité de l'enroulement. Les pièces d'insertion sont réalisées de manière que, une fois introduites dans les fentes des parties en C des montures, elles forment avec celles-ci des montures 31 rondes monoblocs.Les pièces d'insertion 32 et 33 sont retenues uans les montures 3 par un élément fixateur 34 (fig.7,8) à deux positions. Ces deux positions sont obtenues en faisant tourner l'élément fixateur 34 jusqu'à l'une ou l'autre de ses positions extrêmes (fig.7). Les montures 31 prévues dans les corps 26,27 s'appuient sur des rouleaux porteurs 35 (fig.7) par une gorge, d'une largeur égale à celle desdits rouleaux 35, pratiquée à mi-épaisseur de la couronne dentée, en divisant celle-ci en deux dentures parallèles. La profondeur de cette gorge est plus grande que celle des creux des dents de la couronne prévues sur la monture 31. Les rouleaux 35 tournent sur des axes dont l'une des extrémités est montée-dans les corps 26,o7 et dont l'autre extrémité est montée dans des cales amovibles. L'écartement des rouleaux 35 est légèrement supérieur à la largeur des pièces d'insertion 32 et 33, cette largeur étant, à son tour, légèrement supérieure à l'épaisseur du noyau du circuit magnétique à bobiner. Les montures 31 et les pièces d'insertion 32, 33 présentent sur leurs faces une encoche circulaire commune 36 dans laquelle s'engage une cheville reliée à la crémaillère 38 (fig.7,9). La crémaillère 38 est en prise sur l'arbre-pignon 39. Sur l'arbrepignon 39 est monté un moyeu 40 portant des poignées 41. Le moyeu 40 est doté d'un verrou à bille 42 qui sert à verrouiller le moyeu dans une certaine position de la poignée 41 par rapport aux corps 26 et 27. Pendant leur extraction des fentes des montures 31, les pièces d'insertion 32 et 33 glissent dans des rainures 43 des cales 44 et 45 (fig.9) fixées sur les corps Une vis 48 (fig.9) sert à empêcher la crémaillère 38 de tomber du corps -6 ou o7. La monture 31 et les pièces d'insertion 32,33 présentent un alésage 49 (fig.7,8) dont le diamètre est égal au diamètre extérieur des brides du mandrin 28 (fig.7,8). Le mandrin 28, monté dans le sous-ensemble de bobinage (fig.6),est placé et centré dans l'alésage 49. Les pièces d'insertion 3t,33 et les montures 31 sont, en outre, dotées de griffes (tenons) 50 montées à la presse (fig.7,8). Le dispositif selon l'invention pour enrouler des bobinages sur des noyaux fermés (fig.1) fonctionne de la façon suivante. Si le bobinage des noyaux des circuits magnétiques fermés doit s'effectuer avec du fil de sections rectangulaire, le fil de section rectangulaire est amené au mandrin a du mécanisme 2 de bobinage depuis le chariot 6 à deux bobines (fig.6) par le dispositif d'alimentation 7, le serre-fil 4 et l'étaleur 3. Le mandrin 28 entoure le noyau fermé monté dans le mécanisme de fixation 1 du circuit magnétique.(+ig.1). Si le bobinage des noyaux fermés des circuits magnétiques doit s'effectuer avec du fil de section ronde, le fil de section ronde est débité directement du rouleau 8 vers le frein 5, puis il passe au mandrin 28 du mécanisme de bobinage 2 par l'étaleur 3. Comme dans le cas du bobinage en fil rectangulaire, le mandrin 28 entoure le noyau fermé monté dans le mécanisme 1 de fixation et d'orientation du circuit magnétique. Le mécanisme 1 de fixation et d'orientation (fig. Les supports 10 et 11 sont déplacés sur le bâti 9 à l'aide de la commande 13. Avec les supports 10 et 11 se déplacent les dispositifs 12 d'orientation montés sur ces supports. Quand les supports se rapprochent l'un de l'autre, le circuit magnétique se trouve serré. Les supports 10 et Il et le dispositif d'orientation 17 sont réalisés de manière telle que le circuit magnétique puisse être déplacé vers le haut, vers le bas, vers la gauche et vers la droite, ou bien, animé d'un mouvement de balancement. Après l'ajustage et le montage du circuit magnétique, on met les mandrins 28 sur les noyaux du circuit magnétique. Le mandrin se trouve ainsi monté sur le noyau du circuit magnétique et est prêt pour le bobinage et pour être monté sur le mécanisme de bobinage 2 (fig.1). Pour monter le mandrin sur le mécanisme de bobinage 2, on thune le verrou 34 (fig.7,8) dans une position telle que les pièces d'insertion 32, 33 puissent être retirées des montures 31 des corps 6,27. Cette opération s'effectue comme suit. En faisant tourner le moyeu 40 à l'aide des poignées 41 (fig.9), on fait tourner l'arbre-pignon 39. Cet arbre-pignon 39 est engrené sur la crémaillère 38 qui se déplace vers le haut sur une saillie de 1 cale 44. En se deplaçant vers le hut, la crémaillère 38 fait monter par son axe la pièce d'insertion 33 dans le corps 6 (fig.7) et la pièce d'insertion 32 dans le corps 27 (fig. 8). En sortant des fentes 31, les pièces d'insertion 32 et 33 s'engayent par leurs languettes dans les rdinures 43 (fig.9) des cales 44 et 45, se déplacent vers le haut et restent engagees dans lesdites cales 44 et 45. Les pièces d'insertion 32, 33 sont bloquées dans cette position par le verrou 42 (fig.9. On fait alors tourner les montures 31 de 1800, de manière que leurs fentes se trouvent dirigées vers le bas. Les pignons sont mis en rotation par le moteur électrique 16 (fig.4) par l'intermédiaire des réducteurs 17 et 18 et de l'arbore 19, de sorte que la rotation des pignons 30 (fig. 7,8) se transmet aux montures 31. On peut faire tourner les pignons et réyler leur angle de rotation à l'aide du volant 21. Après avoir fait tourner les montures 31 avec leurs fentes orientées vers le bas, on règle la position des corps 26 et 27 (fig,S) suivant la longueur du mandrin à utiliser. Ce réglage de position en longueur s'effectue en faisant tourner la vis 23 à l'aide du volant 24. il en résulte que les corps 26 et 27 dotés des écrous correspondants sont rapprochés ou écartés l'un de l'autre suivant la longueur du mandrin. On lit ensuite la distance obtenue sur l'échelle ;5 (fig.4). Les corps o6 et Le mandrin présente un fraisage pour y introduire les extrémités des fils (les prises) à l'origine de l'enroulement. Après avoir placé les extrémités du fil dans les fraisages, on met en marche ie rnoteur électrique 16 (fig.5). La rotation du moteur électrique 16 se transmet à l'arbre 19 par les réducteurs 17, 18, puis, par les pignons 30 (fig.8,9), aux montures 31 qui entraînent le mandrin c8 par les tenons 50. Le fil est enroulé sur le mandrin. L'enroulement du fil sur le mandrin se fait au pas donné,la vitesse de rotation du mandrin et la vitesse de déplacement des chariots étant en interdépendance. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède,l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse au contraire, toutes les variantes. -REVGNDIC^TICNS- 1.- DisS,ositif pour enrouler des bobinages sur des circuits magnétiques fermés à branches parallèles, comprenant une monture démontable embrassant le noyau du circuit magnétique lors du bobinage, et un système de rouleaux porteurs sur lesquels tourne cette monture entraînée par une commande, le susdit dispositif étant caractérise par le fait que, dans la monture, il est pratiqué une ouverture radiale à parois parallèles, la distance entre ces parois étant au moins égale à l'épaisseur du noyau du circuit magnétique et au plus égale à la distance entre deux rouleaux porteurs voisins, et ladite ouverture étant remplie par une pièce d'insertion qui complète le cercle de la monture et qui est reliée à une commande communiquant un mouvement de translation à la pièce d'insertion, pour introduire le noyau du circuit magnétique dans la monture et pour l'en extraire. 2.- Dispositif pour enrouler des bobinages selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite commande communiquant le mouvement de translation à la pièce d'insertion comporte un engrenage à crémaillère dont la crémaillère comporte une cheville disposée librement dans une encoche annulaire commune pratiquée sur la face frontale- de la monture et dans la pièce d1insertion,oet- te encoche étant concentrique par rapport à l'axe de rotation de la monture.