Brevet FR2474468A1 — publié le 19810731

Tète enrouleuse pour machine à bobiner utilisable pour bobiner des pièces ou noyaux allongés. L'invention concerne une tète enrouleuse ayant un magasin à fil pour emploi dans une machine à bobiner, notamment pour l'enroulement de fil ou de matériau isolant sur un organe allongé ou tube et sur un noyau. La tête enrouleuse peut être utilisée pour le bobinage de noyaux toriques, mais peut aussi être utilisécpour le bobinage d'autres noyaux. Dans des machines existantes pour le bobinage sur noyaux toroldaux annulaires, principalement avec un matériau en forme de fil, on utilise des têtes enrouleuses à magasin, essentiellement des types suivants: 1) Type à magasin de fil bobine 2) Type à magasin tubulaire 3) Type à deux anneaux 4) Type à un seul anneau ) Machine à bandager. Dans les têtes enrouleuses à magasindeMlbobinéccnnues par exemple selon la demande allemande publiée sous le nO 1 228 719, le magasin de fil se déplace suivant un trajet circulaire autour de l'organe à bobiner et en même temps tourne autour de son propre axe. Cette disposition présente les inconvénients suivants: le matériau doit, au cours d'une opération préalable, être enroulé dans le magasin à bobiner dans la réserve et la capacité du magasin est limitée d'une part vis-à-vis des dimensions du trajet circulaire, d'autre part vis-à-vis de l'organe à bobiner. Dans le cas de bobinage de noyaux annulaires, qu'ils soient ouverts ou fermés, le magasin et donc la capacité d'apport sont limitées par la taille de l'ouverture dans le noyau annulaire, ce qui est aussi un inconvénient. Dans les machines à magasin tubulaire, telles que celles que fait par exemple connaître le brevet EUA Re 17.559, on utilise un tube formé en anneau circulaire, le matériau à bobiner étant enroulé en hélice dans le tube, Pendant l'opération de bobinage on fait tourner l'anneau dans son propre plan, autour de son propre centre et autour de l'organe à bobiner. L'inconvénient de cette disposition est qu'il faut, au cours d'une opération préalable et à l'aide d'une machine spéciale, enrouler le matériau de bobinage et le pousser dans le tube. Une tête à deux anneaux telle que celle du brevet britannique nO 660 218 consiste en un anneau d'avancement et un anneau magasin. Les deux anneaux présentent presque le même diamètre et un axe de rotation commun. L'inconvénient de cette disposition est qu'il faut d'abord que les deux anneaux effectuent un mouvement de rotation, bloqués l'un sur l'autre, lors de la mise en place du matériau dans l'anneau magasin, après quoi on supprime le blocage, on inverse le sens de rotation et le bobinage peut s'effectuer de manière analogue aux deux procédés mentionnés ci-dessus. Le fait aue la section transversale du type à deux anneaux soit accrue par rapport au type à magasin tubulaire en raison de la présence de l'anneau d'avancement implique une augmentation de la taille minima du trou des noyaux annulai- res aussi bien ouverts que fermés. Dans les machines du type à un anneau, par exemple selon le brevet EUA no 3 662 965, on utilise un anneau fermé à section en U doté d'une glissière latérale. L'inconvénient de ce type est qu'il faut d'abord faire tourner l'anneau un certain nombre de fois pour mettre en place le matériau à bobiner, après quoi on inverse le sens de rotation et le bobinage peut s'effectuer, à l'aide de la glissière latérale, de manière analogue au cas de la machine de type à deux anneaux. Lorsqu'il s'agit de noyaux annulaires, aussi bien ouverts que fermés, le plan de bobinage est décalé par rapport au centre du trou, ce qui implique une consommation accrue de fil. De plus la dimension minimum du trou augmente avec l'épaisseur de la glissière latérale. La machine à bandager est utilisée pour recouvrir un bobinage fini d'une feuille isolante en forme de ruban. Une telle machine comporte par exemple un magasin comportant deux anneaux identiques entre lesquels sont placés des galets cylindriques rapprochés. On a tenté d'utiliser ce principe pour bobiner du fil (machine selon la demande allemande divulguée sous le numéro n0 2 427 588). Ce principe, lorsqu'on l'utilise pour du fil, présente deux inconvénients principaux: d'une part le trou résiduel dans le noyau annulaire sera important car seule la partie extrême des galets munis d'un seul flanc supporte la réserve de fil. D'autre part, étant donné que chacun des galets munis de flancs roule pendant le processus de bobinage il y a une friction importante entre la réserve de fil et le flanc et le fil casse si l'on introduit plus d'une couche de fil dans le magasin. De plus les différents types de magasins décrits ci- dessus ont en commun que, pendant l'opération de bobinage, la tension du fil est établie à l'aide d'un frein à friction. Ce type de frein ne peut avoir pour effet que d'augmenter la tension nominale du fil sans permettre de modifier la plage de tension du fil. Le but de la présente invention est de fournir une tête enrouleuse fonctionnant suivant un principe nouveau, et prévue notamment, mais pas uniquement, pour le bobinage de noyaux annulaires, éliminant les inconvénients des procédés connus de bobinage. On cherche en particulier à réduire le temps de bobinage et à simplifier la manipulation à un point permettant une commande par robot. La présente invention fournit donc une tête enrouleuse à magasin de fil utilisable dans une machine pour le bobinage de fil ou matériau isolant sur organe allongés ou sur noyaux, notamment sur noyaux fermés tels que noyaux annulaires, ladite tête comportant des moyens d'actionnement et éventuellement de freinage, la tête d'enroulement étant caractérisée en ce que la section de la chambre de stockage du magasin à fil présente une hauteur et une largeur notablement supérieures au diamètre du fil, en ce que pendant le processus de bobinage la réserve de fil est fixe dans le magasin et en ce que le magasin est conçu pour être vidé par le fond. Ceci permet de commencer le bobinage sur un noyau en même temps que l'on remplit le magasin, car le matériau à bobiner, de préférence du fil de cuivre émaillé, descend directement dans le magasin et en sort par le fond en un endroit quelconque pour venir en contact avec l'organe à bobiner. Lors de la rotation du magasin, il y a simultanément bobinage sur le support et remplissage du magasin. Lorsque le magasin est suffisamment rempli, on coupe le fil et la quantité de fil emmagasinée dans le magasin est bobinée sur le support sans qu'il soit nécessaire de modifier le sens de rotation ni même d'arrêter le magasin. Si on vide le magasin par le fond face à un point quelconque fixe sous le. fond du magasin, sur un moyen d'avance du fil, séparé du magasin et situé sur un axe de rotation commun avec celui du magasin si bien que le magasin et le moyen d'avance de fil tournent librement l'un par rapport à l'autre mais dans le même sens de rotation préala- blement établi, on peut avoir un point fixe bien défini d'o le fil quitte le fond du magasin. Le magasin sera bien adapté, même aux fils de diamètre important. Du fait que le magasin est conçu pour se vider par le fond à travers une fente flexible, on a le plus petit trou résiduel possible dans le cas de bobinage de noyaux annulaires car la tête enrouleuse remplie n'occupe pas un espace beaucoup plus grand que la quantité de fil qu'on y a bobiné. On obtient en conséquence un trou résiduel bien plus faible que ce que l'on peut obtenir avec des machines bobineuses connues. Si le magasin et le moyen d'avance de fil sont constitués chacun de deux organes sensiblement annulaires placés concentriquement sur le même axe de rotation, on obtient une tête enrouleuse de faibles dimensions ce qui permet d'obtenir un trou restant de faible taille dans un noyau annulaire. On peut aussi obtenir un trou résiduel de petite taille dans une autre réalisation caractérisée en ce que le magasin a un diamètre plus grand que celui du moyen d'avance de fil et entoure ledit moyen, en ce que la section du magasin a sensiblement la forme d'un O ou d'un U o le fil se trouve rassemblé, en ce que le magasin a une fente centrale flexible par laquelle le fil peut être tiré, et en ce que le magasin et le moyen d'avance du fil sont supportés par des jeux individuels de paliers. Suivant un autre mode de réalisation, caractérisé en ce que le barillet présente un diamètre plus grand que celui du moyen d'avance de fil et entoure ledit moyen, en ce que la section du barillet essentiellement la forme d'un O ou d'un U o le fil est recueilli et en ce qu'une partie du fond du barillet est constituée par des paliers montés sur le moyen d'avance de fil et servant à réduire les frottements entre les moyens annulaires concentriques et formant, en même temps, le point fixe quelconque sur lequel le barillet sera vidé, on obtient une réduction des frottements qui permet de travailler à des vitesses de bobinage plus élevées. Si le magasin et le moyen de transfert de fil forment un anneau ouvert on pourra procéder au bobinage de noyaux annulaires fermés ou autres noyaux semblables sans avoir à ouvrir la tête enrouleuse. On peut obtenir une machine à bobiner de fonctionne- ment très sûr et facilement réglable en utilisant une tête enrouleuse dans laquelle le palier entre magasin et moyen d'avance de fil comprend un ou plusieurs chemins de roule- ment à bille ou comprend des paliers à glissement ou des roulements à bille montés sur le moyen d'avance. Dans une autre réalisation encore le magasin est freiné par un dispositif de freinage séparé qui n'agit que sur le magasin, ce qui permet d'obtenir une tension de fil constante durant le processus de bobinage. Dans des réalisations particulièrement avantageuses de la fente flexible, cette fente peut être soit constituée dans le fond du magasin par un matériau élastique, soit formée de deux parties annulaires dont au moins une est fixée élastiquement et concentriquement à l'anneau du magasin à fil. Une réalisation, très simple du point de vue mécanique, de la fente flexible est obtenue si les anneaux symétriques du magasin sont suspendus entre des paliers élastiques de manière à etre poussés l'un contre l'autre par des forces élastiques. On peut attendre des vitesses de bobinage très éle- vées de fil fin avec une tête à fente flexible, en formant la fente par une zone d'air en surpression constituant coussin d'air qui supporte une partie-de la réserve de fil, cette surpression d'air étant établie à l'aide de moyens formant buse durant la rotation du magasin. L'invention sera expliquée ci-après en détail en faisant référence aux dessins qui l'accompagnent dans les- quels: La figure 1 montre une tête enrouleuse selon l'invention avec fente flexible; la figure 2 est une vue en coupe de la tête enrou- leuse selon la figure 1 la figure 3 montre une tête enrouleuse selon l'invention avec magasin et moyen d'avance de fil ouverts la figure 4 est une coupe à travers les paliers de la tête enrouleuse montrée en figure 3; la figure 5 montre une forme de réalisation avec anneaux ouverts; la figure 6 montre une forme de réalisation à deux jeux de paliers; la figure 7 représente en détail la forme de réalisation à fente flexible selon la figure 6; et la figure 8 montre une forme de réalisation de la structure du magasin selon les figures 6 et 7. La figure 1 montre une tête enrouleuse qui comprend un magasin à fil 42 supporté par des galets de guidage 60 et mis en rotation par des moyens moteurs 61 par l'intermé- diaire d'une courroie 51. Le matériau du genre fil 45 est amené d'une réserve de fil 46 au magasin 42 à travers des moyens de guidage 47 à l'aide de la courroie 51. De là, le fil est conduit à travers le fond du barillet, doté d'une fente flexible 62 (figure 2),pour venir en contact avec le noyau 49 à bobiner. L'extrémité libre du fil 45 est maintenue contre le noyau 49 et s'enroule autour du noyau lorsque le magasin 42 est mis en rotation. Pour que les spires se placent correctement sur le noyau il faut que celui-ci et la tête enrouleuse se déplacent mutuellement pendant l'opération de bobinage. Ceci peut être assuré de façon classique à l'aide de moyens de maintien 50 portant le noyau 49. Sur la figure 2 on voit que le magasin est constitué de deux anneaux symétriques 42 fixés l'un à l'autre par les galets de guidage 40. La fente flexible 62 est ménagée entre deux lèvres de caoutchouc 65. On voit sur la figure 1 que le magasin 42 est composé de deux secteurs à faces d'assemblage 57 ce qui permet d'ouvrir l'anneau sans fin du magasin pour mettre en place des noyaux annulaires fermés. La figure 3 montre une tête enrouleuse constituée d'un moyen d'avance de fil Il et d'un magasin 12 de fil, le moyen et le magasin pouvant tourner librement l'un par rapport à l'autre grâce à des paliers 13. La rotation du moyen d'avance de fil Il est obtenue à l'aide d'organes moteurs particuliers 14 sous forme de roues dentées ou de roues à friction en prise avec le moyen d'avance 11. Le fil 15 est déplacé d'une réserve de fil 16 placée en dehors de la tête enrouleuse par des moyens de guidage 17 jusqu'au magasin 12 d'o il est guidé jusqu'au noyau 19 à bobiner, à partir du fond du magasin en passant par un point fixe 18 sur le moyen d'avance 11. L'extrémité libre du fil est maintenue contre le noyau 19 et, lorsque le moyen d'avance 11 et par là m-me le point fixe 18 sont mis en rotation, le fil 15 s'enroule autour du noyau et simultanément le magasin 12 se remplit de fil. Pour mettre en place correctement les spires sur le noyau 19 il faut que ce noyau et la tête enrouleuse se déplacent mutuellement durant l'opération de bobinage. Ceci peut être obtenu de façon classique à l'aide de moyens de maintien 20 pour le noyau 19. On voit sur la figure 3 un dispositif de freinage 21 comprenant une courroie 21 qui entoure le magasin 12 sur une partie de sa périphérie et vient en prise avec elle. La figure 3 montre quatre paliers identiques 13 entre le moyen d'avance 11 et le magasin 12, la figure 4 montrant le détail d'un de ces paliers 13. Dane cette réalisation, le moyen d'avance est partagé en deux anneaux 22 placés symétriquement. Le palier comprend deux roulements à billes 23 placés chacun dans un anneau ou cage 22 et reliés l'un à l'autre par un arbre commun 24 qui maintient les deux anneaux ensemble. Le magasin comprend deux anneaux symétriques 25 placés entre les deux anneaux 22 du moyen d'avance et positionnés par rapport à eux à l'aide d'un galet 26 sur l'arbre 24. Les deux anneaux 25 du magasin peuvent rouler sur le galet 26, ce qui permet au magasin 12 de tourner par rapport au moyen d'avance 11 autour de l'axe de rotation commun. Un des galets 26 peut former le point fixe 18 sur le moyen d'avance 11, point par lequel le fil 15 est tiré du fond du magasin 12. On voit sur les figures 3 et 4 que le magasin 12 et le moyen d'avance de fil 11 sont partagés en secteurs à faces d'assemblage 27 si bien que le magasin 12 et le moyen de transfert 11 en anneaux fermés peuvent être ouverts pour mettre en place des noyaux annulaires fermés. Le fil 15 est extrait du fond du barillet par dessus le galet 26 formant ledit point fixe 18. La figure 5 montre une réalisation o le moyen d'avance de fil 11 et le magasin 12 sont des anneaux ouverts qui peuvent être mis en place directement sur des noyaux fermés. La figure 6 montre une réalisation o le magasin 12 entoure le moyen d'avance de fil 11. Le magasin est alors supporté par des paliers séparés 30 portés par des consoles montées sur la machine à bobiner et le moyen d'avance est constitué par un anneau d'une seule pièce, mais interrompu, libre par rapport au magasin. La figure 7 montre en détail les paliers 30 et 31, le magasin 12 doté de lèvres en caoutchouc 32 et le moyen d'avance 11 de la réalisation selon la figure 6. La figure 8 montre une autre réalisation du magasin selon les figures 6 et 7. Cette figure montre un exemple concret de réalisation d'un magasin à section circulaire telle que le trou résiduel dans un noyau annulaire bobiné soit du même ordre de grandeur que la section de l'ensemble barillet-anneau de transfert. On peut décrire une opération de bobinage à l'aide d'une tête enrouleuse selon l'invention connue comportant les étapes suivantes: a) on amène le fil depuis le touret de réserve et on le fait passer à travers le fond du magasin pour l'amener au contact du noyau et le maintenir sur ce noyau; b) on commence à faire tourner le magasin. Pour chaque spire mise en place sur le noyau, on extrait une longueur correspondante de fil du magasin à travers son fond, de sorte que le point d'extraction se déplace d'une longueur de spire (ou un décalage équivalent intervient entre le magasin et l'anneau de guidage). En même temps, le barillet effectue un mouvement correspondant à une fois sa propre circonférence plus une longueur de spire, si bien qu'une longueur de fil correspondante s'emmagasine dans le magasin c) on coupe le fil lorsque le magasin a stocké une réserve de fil suffisante pour le bobinage à effectuer. On poursuit alors l'opération de bobinage jusqu'à ce que le barillet soit vide. La tête enrouleuse selon l'invention est utilisable pour bobiner du fil ou du matériau isolant sur organe allongé de tout type, qu'il soit courbe ou rectiligne. En particulier elle permet de bobiner des noyaux pour des bobines électriques et des transformateurs et autres articles, tels que des noyaux torotdaux fermés. REVENDICATIONS 1. Tête enrouleuse de fil à magasin (12, 42), pour machine à bobiner d'enroulement de fil sur des organes allongés ou des noyaux, notamment des noyaux fermés, tels que des noyaux annulaires, ladite tête comportant un dispositif d'actionnement et éventuellement de freinage, caractérisée en ce que la section de la chambre de stockage du magasin à fil (12, 42) présente une hauteur et une largeur notablement supérieures au diamètre du fil, en ce que pendant le processus de bobinage la réserve de fil est fixe dans le magain (12, 42) et en ce que le magasin (12, 42) est conçu pour être vidé par le fond. 2. Tête enrouleuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le barillet (12) se vide par le fond face à un point quelconque fixe (18) sous le fond du barillet, sur un moyen d'avance de fil (11), qui est séparé du barillet (12) et disposé sur un axe de rotation commun avec celui du barillet si bien que le barillet (12) et le moyen de trans- fert de fil (11) tournent librement l'un par rapport à l'autre mais dans le même sens de rotation préalablement choisi. 3. Tête enrouleuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le magasin à fil (42) est construit pour se vider par le fond à travers une fente flexible (62). 4. Tète enrouleuse selon la revendication 2, caractérisée en ce que le magasin (12) et le moyen d'avance de fil (11) sont constitués chacun de deux organes (22, 25) sensiblement annulaires, placés concentriquement sur le même axe de rotation. 5. Tète enrouleuse selon la revendication 4, caractérisée en ce que le magasin à fil (12) présente un diamètre plus grand que celui du moyen d'avance de fil (11) et entoure ce dernier, en ce que la section du barillet a sensiblement la forme d'un O ou d'un U o le fil se trouve rassemblé, en ce que le magasin présente une fente centrale flexible (32) par laquelle le fil (15) peut être tiré, et en ce que le magasin (12) et le moyen d'avance de fil (11) 1l sont supportés par des jeux de paliers (30, 31) individuels. 6. Tête enrouleuse selon la revendication 4, caractérisée en ce que le magasin (12) présente un diamètre plus grand que celui du moyen d'avance de fil (11) et entoure ce dernier, en ce que la section du barillet (12) a sensiblement la forme d'un 0 ou d'un U o le fil se trouve rassemblé, en ce qu'une partie du fond du barillet est constituée par des paliers (12, 24, 26) montés sur le moyen d'avance de fil et servant à réduire les frottements entre les moyens annulaires concentriques (22, 25) et formant, en même temps, le point fixe quelconque (18) par lequel le barillet se vide. 7. Tëte enrouleuse selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisée en ce que le magasin (12) et le moyen d'avance de fil (11) forment tous deux un anneau ouvert. 8. Tète enrouleuse selon la revendication 5, caractérisée en ce que le palier (13, figure 8) entre magasin (12) et moyen d'avance de fil (11) comprend un ou plusieurs roulements à billes. 9. Tête enrouleuse selon la revendication 6, caractérisée en ce que le palier (13, figure 8) comprend des paliers lisses ou des roulements à billes (23) montés sur le moyen d'avance de fil (11). 10. Tête enrouleuse selon l'une quelconque des revendications 2, 4, 5 et 6, caractérisée en ce que le moyen à fil (12) est freiné par un dispositif de freinage (21) n'agissant que sur le magasin. 11. Tête enrouleuse selon l'ensemble des revendica- tions 3 et 5, caractérisée en ce que la fente flexible (62) dans le fond du magasin est ménagée dans un matériau élastique (32, 63). 12. Tête enrouleuse selon la revendication 3, caractérisée en ce que le fond du magasin est constitué de deux parties annulaires (63) dont au moins une est fixée élastiquement et concentriquement à l'anneau du magasin (42) qui lui est associé. 13. Tête enrouleuse selon la revendication 3, caractérisée en ce que deux anneaux symétriques (42) du magasin sont suspendus entre paliers élastiques de manière à être poussés l'un contre l'autre par des forces élastiques. 14. Tête enrouleuse selon la revendication 3, caractérisée en ce que la fente flexible est formée par une zone d'air en surpression formant coussin d'air qui supporte une partie de la réserve de fil. 15. Tête enrouleuse selon la revendication 14, caractérisée en ce que la surpression d'air est établie à l'aide de moyens formant buse durant la rotation du magasin.