Brevet FR2471691A1 — publié le 19810619

La présente invention a pour objet une machine à former et isoler simultanément les spires constituées de un ou plusieurs éléments conducteurs disposés parallèlement pour la constitution de bobines d'induits de machines tournantes électriques de puissance. Les conducteurs dont il s'agit sont par exemple en cuivre. Chaque bobine est réalisée en trois phases - roulage des spires sur les deux axes du bras pivotant d'un tour entraîné en rotation autour dun axe central, assurant la formation d'un élément appelé navette, - isolation de ces spires et, - étirage de la navette en vue de la formation de la bobine. Les deux dernières phases peuvent entre inverse es suivant la technique utilisée Actuellement, l'isolation des spires dune bobine peut être réalisée de différentes façons selon la constitution de la spire elle-morne et selon les tensions dçessais et de services auxquels elle sera soumise. Conformément à une première possibilité, la spire ne comporte qu'un ou deux conducteurs sur sa largeur - Si la tension d'utilisation n'est pas très élevée, le cuivre conducteur est guipé de une ou plusieurs couches de verre ou de polyester et peut, éventuellement, recevoir au préalable un émaillage sur sa surface, - Si la tension d'utilisation est plus élevée, une isolation plus efficace peut etre obtenue par pose d'un papier mica sur chaque conducteur élémentaire. Ces deux opérations sont exécutées par le guipeur, et la mise en forme ou roulage ultérieur des spires ne pose pas de difficultés. Conformément à une seconde possibilité, chaque spire est constituée de plusieurs conducteurs sur sa hauteur et de un ou deux conducteurs sur sa largeur. - Si la tension n'est pas trop élevée, de même que dans le premier cas, on utilise un ou plusieurs guipages. - Si la tension est plus élevée, il est possible d'utiliser comme pour les tensions élevées du premier cas, un papier mica sur chaque conducteur ou à la rigueur sur les deux conducteurs extérieurs de la spire, intéressés à la tension avec la spire suivante, les conducteurs intermédiaires ne comportant qu'un guipage comme isolation. -Ce système présente l'inconvénient d'entraîner un mauvais remplissage de l'encoche. L'épaisseur relativement forte de ces isolants se multiplie avec le nombre des conducteurs et prend une place importante au détriment de la section de ceux-ci. La solution consiste alors à isoler, par une ou plusieurs couches de papier mica, ltensemble des cuivres élémentaires qui constituent la spire. Cependant, cette opération est longue et onéreuse à réaliser car la pose du ruban se fait entièrement manuellement après formation complète de la bobine après roulage, étirage et moulage. Il est connu pour réaliser les spires d'utiliser un appareil appelé "tour" comportant un bras monté pivotant autour d'un axe central et transversal,et entraîné en rotation autour de cet axe, comportant deux doigts transversaux à proximité do ses extrémités, sur lesquels les conducteurs prennent appui lors de la formation de la navette. Si, au cours de l'opération de roulage, le ruban isolant est déposé mécaniquement autour des conducteurs constitutifs de la spire directement à la sortie du tondeur, le frettage de l'isolation rend solidaire les conducteurs du fait de la longueur importante entre le tendeur et l'axe de roulage des têtes de bobines. Le rayon de chaque tête étant faible, les conducteurs superposés doivent pouvoir glisser les uns sur les autres par suite de la croissance des rayons, proportionnellement à l'épaisseur et au nombre des conducteurs.Or, si le dépôt du ruban est réalisé à la sortie du tendeur, les différents conducteurs ne peuvent pas glisser les uns relativement aux autres au niveau des têtes de la spire. La présente invention vise 3 remédier à ces inconvé nient s. A cet effet, la machine quelle concerne comprend, associée à un tour comportant un bras pivotant autour d'un axe central transversal et entraîné en rotation autour de cet axe, présentant deux doigts transversaux à proximité de ses extrémités sur lesquels les conducteurs prennent appui lors de la formation de la spire, une tête d'enruban- nage de l'isolant qui, disposée entre le tendeur et le tour, est traversée par le faisceau de conducteurs à isoler et comprend :: - un châssis sur lequel est montée une couronne associée à des moyens d'entraînement en rotation, portant des rouleaux de rubans isolants, cette couronne étant traversée par le faisceau de conducteurs et située dans un plan perpendiculaire à celui-ci et, - un système d'entraînement de la tête le long du faisceau de conducteurs à isoler, les moyens dtentraînement des différents organes mobiles étant tels que l'axe du tour étant horizontal et l'amenée du faisceau de conducteurs se faisant dans le plan horizontal contenant cet axe, et perpendiculairement à celui-ci, en partant d'une position dans laquelle le bras du tour est horizontal, la tête d'enrubannage est tout d'abord bloquée sur le faisceau de conducteurs à une distance du doigt; solidaire de la navette et situé de son côté, de tordre d'une dizaine de centimètres, le tour étant animé d'un mouvement de rotation au cours duquel la tête d'enrubannage est bloquéé sur le faisceau de conducteurs jusqu'à ce que l'angle de rotation de la navette soit de l'ordre de 135e, instant à compter duquel la tête se déplace sur le faisceau en sens inverse de ltenroulement tout en réalisant 1'enrubannage, le tour étant alors entraîné à une vitesse plus lente, la tête se déplaçant le long du faisceau de conducteurs jusqu'à une position dans laquelle elle est éloignée du doigt précité que comporte la navette d'une dizaine de centimètres, cette position précédant le retour à l'horizontale de la navette après pivotement de 1800, le cycle recommençant par une rotation à vitesse rapide du tour. D'un point de vue pratique, avant de réaliser une telle opération, l'extrémité de la spire a été amarrée, après isolation, à l'axe de départ de la navette, et le tour a effectué une rotation de 180f. Au cours du mouvement de rotation du tour, et notamment entre un angle de pivotement compris entre 900 et 135- environ, la navette se forme de façon traditionnelle avec possibilité de glissement des conducteurs les uns sur les autres, compte tenu du fait que l'enrubannage n'a été effectué que sur une longueur très faible à compter de la tête de spire considérée. Il est possible de considérer qu'à un angle d'une valeur de 135, le glissement des conducteurs isolés les uns sur les autres est terminé, ce qui permet de poursuivre 1'enrubannage. En outre, la mise en mouvement de la tête d'tnrubannage est également rendue nécessaire pour éviter qu'elle ne vienne en contact avec la navette- en formation sur le tour. Le tour ralentit sa rotation pour permettre à la tête d'enrubannage de se dégager de la longueur de la navette, sans jamais la toucher. Quand la dernière spire a été terminée, la tête d'enrubannage poursuit sa course afin d'isoler une longueur de conducteur égale à la longueur de la navette, correspondant au départ de la navette suivante. Selon une caractéristique de l'invention, le secteur d'angle de pivotement du bras compris entre 90 et 135 correspond à un ralentissement de la vitesse de rotation du tour. Ceci permet aux conducteurs de jouer les uns relativement aux autres par glissement. Dans le secteur d'angle compris entre 135 et 180-, la vitesse de rotation du tour est modulée sur la vitesse de déplacement de la tête et tend vers zéro. En début de cycle, la vitesse de rotation du tour n'est pas constante, mais augmente progressivement pour atteindre une valeur maximale après pivotement d'un angle de l'ordre de 45'. Selon une autre caractéristique de l'invention, la tête d'enrubannage est montée sur un portique assurant son déplacement de manière parfaitement équilibrée tant dans un plan horizontal que dans un plan vertical pour suivre les mouvements qui lui sont imposés par le tour. Il peut s'agir notamment d'un rail horizontal supportant la tête qui est lui-même déplaçable verticalement et maintenu en équilibre par des contrepoids. Pour éviter d'avoir un portique de longueur trop importante, notamment pour réaliser l'isolation du faisceau sur une longueur correspondant à la longueur de la navette, après formation et isolation d'une navette, il est intéres sant que le portique soit A monté déplaçable sur des rails horizontaux En ce qui concerne la tête d'enrubannage, elle comprend un bâti à a' la partie postérieure, e'est-à-dire située du côté du tour, de laquelle est montée une couronne entraînée en rotation et portant au moins un rouleau de ruban de matériau isolant, le or portant également à sa partie postérieure, et au centre de la couronne deux galets d'axes parallèles destinés à prendre appui sur les chants du faisceau de conducteurs et entraînée en rotation eu synchronisme avec la couronne à partir d'un meme moteur à vitesse constante, la partie avant du bâtir comportant deux trains de galets d'axes horizontaux dent certains sont entraînés an rotation, aptes å prendre appui sur les faces supérieure et inférieure du faisceau de conducteurs, des doyens de guidage latéral étant également prévus au niveau de la partie avant de la toto. Il est ainsi réalisé un excellent centrage du faisceau do conducteurs après réglage des galets verticaux et horizpntaux assurant le guidage, le déplacement et le blocage en fonction de la position du tour, de la tête d'enrubannage sur le faisceau de conducteurs. Selon une autre caractéristique de l'invention, les trains de galets horizontaux entratnent la tête à une vitesse légèrement supérieure à celle nécessaire à une pose correcte du ruban. Ceci permet de maintenir une certaine tension du faisceau de conducteurs à l'intérieur de la machine. Les conducteurs passent ensuite entre les galets verticaux qui règlent exactement l'avance désirée pour réaliser l'enrubannage par la couronne tournante porte-rouleaux. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cette machine Figure 1 est une vue très générale de face de l'ensem- ble de la machine Figure 2 est une vue en coupe transversale de la tête d'enrubannage selon la ligne 2-2 de figure 3 Figure 3 est une vue en coupe transversale de la tête d'enrubannage selon la ligne 3-3 de figure 2 Figures 4 à 9 sont six vues correspondant à six phases de la formation d'une demi-spire. La machine selon l'invention comprend un tour 2 destiné à réaliser la formation des navettes de deux ou plusieurs spires, de forme traditionnelle c'est-à-dire comprenant un bras support de navette 3 articulé en son centre autour d'un axe vertical 4, ce bras présentant, à proximité de ses extrémités, des doigts 5 destinés à assurer la formation des têtes de la navette l'extrémité du faisceau de conducteurs étant fixée au démarrage dans une pince 6. Le dispositif d'entraînement du tour est de type connu et n'a pas été représenté au dessin. Le tour assure le dévidage du faisceau 7 de conducteurs à partir d'un tendeur non représenté au dessin. Sur le faisceau de conducteurs est placée, entre le tour et le tendeur, une tête d'enrubannage 8. Cette tête d'enrubannage est supportée par un portique comportant un rail horizontal 9, lui-même déplaçable verticalement et maintenu suspendu par des contrepoids 10. La longueur du rail 9 est légèrement supérieure à la longueur de la navette 3. L'ensemble est réalisé de telle sorte que la tête d'enrubannage 8 soit toujours parfaitement équilibrée. Afin d'augmenter les possiblités d'enrubannage, le portique est lui-même monté de manière déplaçable sur des glissières horizontales 12. La texte 8 d'enrubannage comprend un bti 13 à la partie postérieure duquel est montée une couronne 14 pivotante dans un plan perpendiculaire au faisceau 7 de conducteurs. Cette couronne porte, dans la forme d'exécuticn représentée au dessin, deux rouleaux 15 de ruban isolant. Le nombre de rouleaux pourrait être différent, il est néanmoins intéressant que la disposition de ceux-ci soit symétrique par rapport au faisceau de conducteurs, de manière à exercer une tension latérale régulièrement répartie sur celui-ci. La couronne 14 est entraînée à partir d'un moteur 16 à vitesse constante. -Ce moteur entraîne également, a partir de la couronne 14 et par l'intermédiaire d'un jeu d'entre nages 17, un arbre 18 sur lequel sont montés, avec possibilité de réglage longitudinal, deux couples coniques 19 assurant 1'entra^inement en sens inverses de deux arbres 20 d'axes verticaux sur chacun desquels est calé un galet 22. Les extrémités supérieures des arbres 20 sont montées dans des paliers 23 eux-m8mes coulissants sur une colonne de guidage 24 parallèlement à l'arbre 18. De ce fait, l'écartement entre les deux galets 22 qui sont destinés à venir prendre appui sur les chants du faisceau, est réglable par déplacement des supports 25 portant les cages contenant les couples coniques 19 et présentant des paliers pour le passage des arbres 20. La partie avant du bâti porte deux trains de galets horizontaux, respectivement 26 et 27,- destinés à venir prendre appui, respectivement sur la face inférieure et sur la face supérieure du faisceau de conducteurs. Deux des galets 26 sont entraînés par on moteur 28 à vitesse variable. Dlun point de vue pratique, il est tout d'abord procédé au réglage, par l'intermédiaire du dispositif 29, du train de galets inférieurs, le train de galets supérieurs venant simplement en pression sur la face supérieure du faisceau de conducteurs. La partie avant du bâti porte également des moyens de guidage latéral constitués de chaque côté du faisceau par deux galets 30 entre lesquels sont situées deux plaques 32. La position des galets 30 et des plaques 32 est également réglable. Le principe de fonctionnement de cette machine est le suivant. Dans la position représentée à la figure 4, l'extrémité de la spire a été amarrée à l'axe de départ de la navette 3 et le tour a effectué une rotation de lôO, le faisceau de conducteurs étant prêt à s'enrouler autour du deuxième doigt. La tête d'enrubannage est stoppée et maintenue en position par son système entraineur sur la spire à isoler à environ une dizaine de centimètres du doigt de la navette. Le tour entame une rotation et le doigt entrain. la spire ainsi que la tête dlenrubannage immobilisée sur elle, de bats en haut et de gauche à droite. Le démarrage s'effectue lentement, la navette du tour atteignant sa vitesse maximale sensiblement dans la position représentée à la figure 5. Au cours de la formation de cette tête de la navette les conducteurs peuvent glisser librement les uns sur les autres. Arrivée dans la position représentée à la figure 6, la tête d'enrubangage est toujours bloquée sur le faisceau de conducteurs, mais le bras du tour commence à ralentir son mouvement. Peu avant l'arrivée dans la position représentée à la figure 7, la tête d'enrubannage commence à se déplacer sur le faisceau de conducteurs, l)a couronne, portant les rouleaux de ruban isolant, pivotant autour de l'axe constitué par le faisceau de conducteurs afin de réaliser le revêtement de ceux-ci. Le tour ralentit sa rotation pour permettre a la tête d'enrubannage de se dégager de la longueur de la navette sans jamais toucher celle-ci. La figure 8 du dessin schématique annexé représente la position de la tête d'enrubannage juste avant arrêt de celle-ci. Dès que la tête d'enrubannage sgest arrêtée, c'est-a-dire avant meme que la navette revienne a sa position horizontale, le tour repasse en phase d'accéléra- tion, avant de commencer un nouveau cycle Quand la dernière boucle aura ainsi été terminée, la tette d'enrubennage poursuivra sa course, isolant le faisceau de conducteurs sur une longueur égale à celle de la navette, afin de permettre le démarrage dune nouvelle bobine Dans le cas où la navette ne comporte qu'un seul cuivre en épaisseur, la tete d'enrubannage reste on position très proche du tendeur, asservissant son fonctionnement à la vitesse de déplacement de la spire. Toutes ces opérations se font automatiquement de mansarde continue, des sécurités et contrôles électriques permettant une production optimale de la machine en toute sécurité Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration a la technique easistante en fournissant une machine permettant de réaliser a la fois le roulage roulage et l'isolation des spires en une seule opération. Cette technique est très intéressante en ce sens qu'elle permet d'éviter une opération manuelle d'enrubanna- go qui est extrêmement longue et fastidieuse Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de de cette machine, décrite ci-dessus à titre d'exemple 9 elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. - REVENDICATIONS 1. - Machine à former et isoler simultanément les spires constituées de un ou plusieurs éléments conducteurs disposés parallèlement,pour la constitution de bobines d'induits de machines tournantes électriques de puissance, caractérisée en ce qu'elle comprend, associée à un tour comportant un bras support de navette monté pivotant autour d'un axe central transversal et entraîné en rotation autour de cet axe, présentant deux doigts transversaux à proximité de ses extrémités sur lesquels les conducteurs prennent appui lors de la formation de la navette, une tête d'enrubannage de l'isolant qui, disposée entre le tendeur et le tour, est traversée par le faisceau de conducteurs à isoler et comprend - un châssis sur lequel est montée une couronne associée à des moyens d'entraînement en rotation, portant des rouleaux de rubans isolants, cette couronne étant traversée par le faisceau de conducteurs et située dans un plan perpendiculaire à celui-ci et, - un système d'entrainement de la tête le long du faisceau de conducteurs à isoler, les moyens d'entraînement des différents organes mobiles étant tels que l'axe du tour étant horizontal et l'amenée du faisceau de conducteurs se faisant dans le plan horizontal contenant cet axe, et perpendiculairement à celui-ci,en partant d'une position dans laquelle le bras du tour est horizontal, la tête d'enrubannage est tout d'abord bloquée sur le faisceau de conducteurs à une distance du doigt, solidaire de la navette et situé de son côté, de l'ordre d'une dizaine de centimètres, le tour étant animé d'un mouvement de rotation au cours duquel la tête d'enrubannage est bloquée sur le faisceau de conducteurs jusqu'à ce ce que l'angle de rotation de la navette soit de l'ordre de 135 , instant à compter duquel la tête se déplace sur le faisceau en sens inverse de l'enroulement tout en réalisant l'enrubannage, le tour étant alors entraîné à une vitesse plus lente, la tette se déplaçant le long du faisceau de conducteurs jusqu'à une position dans laquelle elle est éloignée du doigt précité que comporte le bras support de navette dune dizaine de centimètres, cette position précédant le retour à l'horizontale de la navette après pivotement de 180 , le cycle recommençant par une rotation à vitesse rapide du tour. 2. - Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le secteur d'angle de pivotement du bras de la navette compris entre 90 et 1350 environ correspond à un ralentissement de la vitesse de rotation du tour. 3. - Machine selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que, dans le secteur d'angle de pivotement du bras compris 135 et 180 , la vitesse de rotation du tour est modulée sur la vitesse de déplacement de la tôte et tend vers zéro. 4. - Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que, en début de cycle, la vitesse de rotation du tour n'est pas constante, mais augmente progressivement pour atteindre une valeur maximale après pivotement d'un angle de l'ordre de 45 . 5. - Machine selon 1tune quelconque des revendications i à 4, caractérisée en ce que la tête d'enrubannage est montée sur un portique assurant son déplacement de manière parfaitement équilibrée tant dans un plan horizontal que dans un plan vertical pour suivre les mouvements qui lui sont imposés par le tour. 6. - Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la tête d'enrubannage comprend un bâti à la partie postérieure, c'est-à-dire situee du côté du tourS de laquelle est montée une couronne entraînée en rotation et portant au moins un rouleau de ruban de matériau isolant 9 le bâti portant également, à sa partie postérieure, et au centre de la couronne deux galets d'axw parallèles destinés à prendre appui sur les chants du faisceau de conducteurs et entraînés en rotation en synchronisme avec la couronne à partir d'un même moteur à vitesse constante, la partie avant du bâti comportant deux trains de galets d'axes horizontaux dont certains sont entrainés en rotation, aptes à prendre appui sur les faces supérieure et inférieure du faisceau de conducteurs, des moyens de guidage latéral étant également prévus au niveau de la partie avant de la tête. 7. - Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que les trains de galets horizontaux entrainent la tête à une vitesse légèrement supérieure à celle nécessaire à une pose correcte du ruban.