Brevet FR2567335A1 — publié le 19860110

Installation automatique de bobinage d'induits de moteurs électriques. L'invention concerne une installation automatique de bobinage d'induits de moteurs électriques, notamment à courant continu. Plus particulièrement, l'invention s'appli que au bobinage d'induits de moteurs électriques dans les quels les enroulements à bobiner comportent un très petit nombre de spires de conducteur. Dans un tel cas, par exemple avec deux spires par enroulement, le bobinage automatique des induits est difficile à réaliser de façon satisfaisante, car il est nécessaire d'engager simultanément dans les encoches de l'induit un .certain nombre d'enroulements relativement rigides, sans af fecter leurs caractéristiques électriques et notamment leur isolement, par des contraintes mécaniques trop fortes. L'un des buts de la présente invention est de proposer une installation automatique de bobinage d'induits de moteurs électriques, capable d'assurer une cadence horaire de bobinage supérieure à cent. Un autre but de l'invention est de procurer une instal lation de bobinage d'induits d'encombrement réduit, d'accès facile, et de grande sécurité de fonctionnement. La présente invention a pour objet une installation automatique de bobinage d'induits de moteurs électriques, du type dans lequel les enroulements à bobiner ont un petit nombre de spires de conducteur, et sont présentés juxtaposés dans des conteneurs, caractérisé en ce qu'elle comporte : des piliers supportant une plate-forme inférieure, un marbre central et un marbre supérieur ; entre la plate- forme inférieure et le marbre central, un poste d'approvisionnement en induits à bobiner constitué d'un manipulateur et d'un vérin axial jouant le rôle d'ascenseur pour amener l'induit à bobiner au-dessus du marbre central au-dessus du marbre supérieur, un poste d'approvisionnement en conducteurs constitué d'un retourneur qui saisit les conteneurs et les vide dans un chargeur rectiligne ; et entre le marbre supérieur et le marbre central, un coeur de bobinage recevant de dessous l'induit à bobiner et de l'extérieur, radialement, les conducteursXet guidant ces conducteurs au cours de sa rotation autour de l'induit fixe pendant l'opération de bobinage. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le manipulateur est monté sur une colonne -sur laquelle il peut pivoter et coulisser verticalement - le vérin porte un plateau sur lequel est disposée une tête-support de l'induit à bobiner - la tête-support comporte un limiteur de couple à billes pour éviter des contraintes de rotation anormales sur l'induit au cours du bobinage - le limiteur de couple agit sur une tige qui fait fléchir une lame-ressort dont l'extrémité quitte la proximité d'un capteur, de façon à déclencher une alarme en cas d'incident ;; - en cas d'incident, l'opération de bobinage est interrompue et des vérins à vis commandés par moteurs électriques provoquent la remontée du marbre supérieur le long de colonnes portées par les pieds de l'installation,ce qui entraîne la remontée de tous les éléments mécaniques relatifs aux conducteurs - le chargeur rectiligne déverse un par un les conducteurs dans un distributeur annulaire qui comprend autant de logements qu'il y a d'encoches à l'induit - le distributeur comporte un diaphragme susceptible d'ouvrir simultanément le fond de chaque logement pour laisser descendre les conducteurs dans une zone de conformation annulaire - des couteaux déplacés radialement vers l'axe de l'installation assurent le transfert des conducteurs dans un descenseur annulaire - le descenseur est commandé par un vérin situé dans l'axe de l'installation et % sa partie supérieure - des couteaux déplacés radialement vers l'axe assurent le ripage des conducteurs du descenseur vers le coeur de bobinage - les couteaux sont déplacés par des coulisseaux à crémaillère mus par des pignons. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui suit faite avec référence au dessin annexé sur lequel on peut voir Figure 1, une vue extérieure d1ensemble d'un mode de réalisation de l'installation automatique de bobinage d'induits de moteurs électriques, selon l'invention Figure 2, une vue selon la ligne A-A de la figure 1 représentant la saisie des induits à bobiner -Figure 3, une vue selon la ligne B-B de la figure 1, montrant la répartition des conducteurs dans le distri- buteur Figure 4, une vue selon la ligne C-C de la figure 1, montrant les étapes du bobinage proprement dit En se reportant à la figure 1, on peut voir que l'installation automatique de bobinage d'induits de moteurs électriques selon l'invention comporte un bâti constitué de quatre piliers 1 munis d éléments de mise à niveau 2,assembles entre eux par une plate-forme inférieure 3 et un marbre central Son Ces quatre piliers portent à leur partie supérieure des colonnes 14 sur lesquelles peut coulisser verticalement un marbre supérieur 5. Dans l'axe vertical 15 de l'installation est disposé, sous la plateau forme 3, un vérin 9 dont la tige 16 porte un plateau triangulaire 17.Les sommets de ce plateau 17 sont fixés sur trois colonnes de pré-guidage iD 7, 8 coulissant dans des paliers lisses tels que 19 prévus dans la plate-forme 3. Le plateau 17 porte une tete-support d'induits 18 Le vérin 9 joue le roule d'ascenseur pour les induits à bobiner. Lorsqu'il est rétracte, les colonnes 6, 7, 8 sont sous la plate-forme 3, le plateau 17 et la tete- support 18 sur la plate-forme 3, en attente de chargement. Lorsque le vérin 9 est étendu, les différents éléments se trouvent dans la position de bobinage représentée figure 1. Par son mouvement d'extension, le vérin 9 fait monter l'induit à bobiner du poste d'approvisionnement placé enle la plate-òrme 3 et le marbre-centlal 4, au poste fie bobinage situe au-dessus du marbre centrai 9. Le poste d'approvisonneTaent (figure 2) comprend essentiellement une goulotte 10 dans laquelle sont acheminés les induits 13 à bobiner, et un manipulateur à pince 11 monté sur une colonne 12 sur laquelle il peut pivoter et se déplacer verticalement. Sur la goulotte 10, les induits 13 sont présentés indexés, c'est-à-dire toujours avec la même orientation matérialisée par un index. Les induits sont arrêtés par un cliquet, et libérés un par un au moyen d'un échappement. Ils arrivent alors en position 13a, où le manipulateur à pince li vient les saisir. Le manipulateur monte alors le long de la colonne 12,-d'une hauteur symbolisée en 20, puis il pivote pour amener l'induit dans la position 13b (figure 23 et il descend pour poser l'induit sur la tEte-support 18.Il se retire alors en position neutre dlattente, et le vérin 9 joue le rôle d'ascenseur pour amener l'induit dans la positon de bobinage 13c (figure 1). Par rapport à la tête-support 18, l'induit est indexé et mainteu par une broche 21 La tête-support 18 comprend un limiteur de couple à billes symbolisé en 22. Au cours de l'opération de bobinage, si l'effort subi par l'induit dépasse la limite admissible, alors l'induit tourne en faisant échapper les billes du limiteur de couple. Ces billes repoussent alors vers le bas un disque portant une tige 23 qui, à son tourj appuie sur une lame-ressort 24 dont l'extrémité s'éloigne alors, vers le bas, d'un capteur de proximité 25. Lorsque celuici ne voit plus l'extrémité de la lame-ressort 24, il déclenche une sécurite : arrêt du processus de bobinage et relevage du marbre supérieur 5 en haut des colonnes 14 pour libérer l'accès à l'induit. Le marbre supérieur 5 porte un retourneur 26, qui reçoit à gauche un conteneur 27 dans lequel les conducteurs 28 à bobiner sont présentés avec leurs extrémités vers le bas. Lorsque le retourneur 26 a fait une rotation dans le plan de la figure 1, de 1800, il libère les conducteurs 28 qui tombent dans un chargeur 29, oti ils sont tous parallèles entre eux avec leurs extrémités vers le haut. Sous le chargeur 29 qui est rectiligne (figure 3), se trouve un distributeur 30 circulaire. Le chargeur 29 et le distributeur 30 comprennent chacun autant de logements régulièrement répartis, respectivement 31 et 32, qu'il y a d'encoches prévues dans l'induit à bobiner.Les logements 32 du distributeur ont leur fond obturé par un diaphragme 33 susceptible de s'effacer pour laisser descendre simultanément tous les conducteurs. Le chargeur 29 est animé d'un mouvement rectiligne le long de son axe. Le distributeur est animé d'un mouvement circulaire autour de son axe (figure 3). Le synchronisme entre les mouvements du chargeur 29 et du distributeur 30 est assuré en 34, de façon que le conducteur d'un logement 31 du chargeur 29 tombe dans un logement 32 du distributeur 30 lorsque ces deux logements sont superposés. Au cours de cette opération, on compte les conducteurs pour vérifier qu'ils sont en nombre égal au nombre des encoches de l'induit. Le diaphragme 33 s'ouvre alors pour tous les logements 32 du distributeur et les conducteurs 28 descendent dans une zone de conformation 35 de forme annulaire, où ils ont toujours leurs extrémités vers le haut. Dans cette zone de conformation,on redresse les conducteurs par application radiale de couteaux 36, puis on verifie leur planéité et leur épaisseur. S'il manque un conducteur, on procède au bobinage d'un induit qui sera rejeté ultérieurement. S'il y a deux conducteurs dans un emplacement, ou s'il y a un conducteur hors gabarit, alors une sécurité joue il y a arrêt du processus de bobinage, et ouverture de ltins- tallation vers le haut par soulèvement du marbre supérieur 5 le long des colonnes 14 au moyen des vérins à vis à commande électrique 37. Un groupe moto-réducteur non représenté et une transmission à chaîne, par exemple analogue à celle qui sera décrite plus loin, assurent, par l'intermédiaire de pignons 38 et de coulisseaux 39 à crémaillère , la progression radiale vers l'axe 15 des couteaux 36, qui transfèrent les conducteurs dans un descenseur 40 de forme annulaire puis se retirent. Ce descenseur 40 est mu par un vérin 41 placé dans l'axe 15 de l'installation, à la partie supérieure. Pour simplifier le dessin, la position basse du descenseur 40 n'a pas été représentée.Cependant, la place correspondante des conducteurs 28 a été représentée en 28a, autour ducoeur 42. Cecoeur 42 (figure 4), placé sur un plateau 43 susceptible de tourner, est en forme générale de cylindre épais, et muni de fentes radiales 44 en nombre égal aux encoches de l'induit. En face de chaque fente radiale 44 est disposé un couteau 45 guidé par une glissière 46 et solidaire d'un coulisseau 47 à crémaillère susceptible d'être entraînée par un pignon 48. A leur partie arrière, les coulisseaux 47 portent des pièces de raccordement ou enclumes 49, sur lesquelles sont susceptibles d'agir des taquets 50. Ces taquets sont montés pivotants sur des axes 51 reliant les deux disques parallèles 52 et 53 constituant une couronne extérieure 54. Cette couronne 54 est susceptible d'être entraînée en rotation et ramenée à sa position d'origine par un groupe moto-réducteur de blocage 55 assurant un mouvement circulaire d'un excentrique 56 glissant entre deux doigts parallèles 57 et 58 solidaires de la couronne 54. Les mouvements de rotation du plateau 43 sont assurés par un groupe moto-réducteur de bobinage 59 dont le pignon 60 entraîne par l'intermédiaire d'une transmission à chaîne 65 par exemple une couronne dentée 61 solidaire du plateau 43. Un groupe moto-réducteur 62 entraîne un pignon 63 qui,par l'intermédiaire d'une transmission à chaîne 66 par exemple, entraîne un plateau denté 64 double. Ce plateau entraîne à son tour, par une transmission à chaîne 67, un jeu de pignons tels que 48, qui engrènent chacun sur une creamaillère d'un coulisseau tel que 47. Lorsque les conducteurs sont dans le descenseur 40, autour du coeur 42, le groupe moto-réducteur 62 assure un déplacement des couteaux 45 pour transférer les conducteurs à l'intérieur du coeur 42 : c'est l'opération de ripage dont le résultat est représenté en 68 sur la figure 4. Le descenseur 40 remonte alors sous l'action du vérin 41 et l'induit à bobiner arrive, simultanément, dans le coeur 40 sous l'action du vérin 9. Ensuite, le groupe moto-réducteur 62 sollicite les coulisseaux 47 et les couteaux 45 introduisent les conducteurs dans une encoche de l'induit : c'est l'opération d'accostage représentée en 69. On passe alors à l'opération de bobinage proprement dite. Le groupe moto-réducteur 59 fait tourner le plateau 43 d'un nombre entier de pas d'encoches pour arrêter en face d'une encoche les brins extérieurs des conducteurs. Pendant ce temps, le groupe moto-réducteur -62 continue de faire avancer les coulisseaux à crémaillère 47 pour que les couteaux 45 restent en appui positif sur les conducteurs jusqu'a ce qu'ils soient en face de l'encoche désirée. Les deux groupes moto-réducteurs 59 et 62 s'arreC;Cent alors et le groupe moto-réducteur 55 de blocage fait faire un tour à l'excentrique 56. Pendant ce tour, la couronne 54 tourne un peu, les taquets 50 s'appliquent sur les enclumes 49 et placent ainsi les conducteurs dans les encoches pour terminer le bobinage. Le groupe moto-réducteur 62 assure alors le retrait des couteaux 45 hors du coeur, et l'induit bobiné redescend grâce au vérin 9. Il est alors pris par le manipulateur à pince 11, ou par un manipulateur de sortie, qui le remet sur la goulotte 10 d'évacuation. Les séquences d'opérations peuvent se résumer de la façon suivante Mouvements des oonducteurs - Arrivée du conteneur 27 et retournement dans le chargeur 29, - Passage dans le distributeur 30 à diaphragme, - Ouverture du diaphragme 33 et passage dans la zone de conformation 35, - Transfert radial dans le descenseur 40 par les couteaux 36 sous l'action du groupe moto réducteur non-représenté agissant sur le pignon 38, - Retrait des ccuteaux 36 SOllS l'action du même groupe zioto-reducteur to-rnant dans l'autre sens, - Descente du descenseur 40 autour du coeur 42, - Ripage des conducteurs dans le coeur 42 par 45 les couteauxtocus l'action du groupe moto- réducteur 62 tournant à gauche, - Remontée du descenseur 40. Mouvements des induits - Arrivée des induits 13 indexés sur la goulotte 10 - Echappement d'un induit 13, et arrivée en butée; - Saisie d'un induit par le manipulateur 11 ; - Mise en place de l'induit sur la tête-support 18 ; - Retour du manipulateur 11 - Montée de la tête-support 18 sous l'action du vérin 9. Cette opération se déroule simultanément avec la remontée du descenseur 40. Induit 13c se trouve alors dans la position de la figure 1 : il est indexé et maintenu par les deux goupilles 21 et 70. Mouvement de bobinage - Accostage en 69 sous l'action du groupe moto réducteur 62 tournant à gauche - Déverrouillage du plateau 43 ; - Bobinage, par rotation du plateau 43 d'un nombre entier de pas d'encoches, sous l'action du groupe moto-réducteur 59 tournant à droite - Suivi des conducteurs pendant le bobinage avec appui positif, rapprochement radial des conteaux 45, sous l'action du groupe moto-réducteur 62 tournant à droite; - Arrêt des deux groupes moto-réducteurs 59 et 62,et verrouillage en position du plateau 43 - Blocage des conducteurs dans les encoches, par rotation de la couronne 54 sous l'action du groupe moto-réducteur 55 ; - Recul des coulisseaux 47 sous l'action du groupe moto-réducteur 62 tournant à droite;; - Descente de l'induit bobiné sous l'action du vérin 9, saisie de l'induit par le manipulateur 11 ou un autre manipulateur de sortie, et remise de l'induit sur la goulotte 10. Dans le cadre de la description, on a beaucoup mentionné de liaison par chaîne. Il va de soi qu'on peut y substituer une transmission par engrenages. Selon la réalisation décrite de l'invention, si le diamètre de l'induit varie, il suffit de changer le coeur 42 et les enclumes 49. Si c'est la hauteur de l'induit qui varie, il n'y a pas lieu de modifier l'installation. Enfin si le nombre d'encoches varie, il faut changer les conteneurs 27, le chargeur 29, le distributeur 30, le descenseur 40 et le plateau 43 avec tout ce qu'il porte. Il faut remarquer que l'installation de bobinage selon l'invention, tout en réalisant des opérations et des mouvements très complexes, apparaît d'une grande simplicité de construction et d'une grande sécurité de fonctionnement. Les fonctions relatives aux induits, qui sont lourds, sont concentrées dans le bas, et celles relatives aux conducteurs, qui sont légers, sont regroupées dans le haut.Dans le coeur de bobinage, l'induit à bobiner est indexé et maintenu par deux goupilles, et il reste fixe pendant toute l'opération de bobinage. C'est le plateau portant le coeur et les conteaux qui tourne d'un nombre entier de pas d'encoches, toujours dans le même sens. Le coeur est amovible et maintenu sur le plateau par 6 vis, ce qui facilite son remplacement lorsqu'on change dew dimensions pour l'induit. A ce sujet, la longueur de l'induit peut varier sans inconvénient, seuls les conducteurs devant être adaptés aux nouvelles longueurs des encoches. En revanche, si le diamètre de l'induit varie, il est nécessaire de changer le coeur. Pour que la machine soit toujours adaptée au nouveau diamètre d'induit, il suffit de remplacer les enclumes 49 pour rattraper la différence de rayon. Enfin, si I'on-veut bobiner des induits dont le nombre d'encoches soit différent, il est nécessaire de remplacer le plateau 43 et tout ce qu'il porte, et il faut en outre remplacer les éléments relatifs aux conducteurs : conteneurs, chargeur, distributeur, ensemble de conformation et de transfert dans le descenseur, ainsi que le descenseur luimême. Les entraînements mécaniques sont assurés par chaîne ou par engrenages. La séquence des opérations est commandée par un automate programmable. En fonctionnement continu, l'installation selon l'invention permet d'assurer une cadence de production d'induits bobinés de l'ordre de 300 à l'heure. REVENDICATIONS 1. Installation automatique de bobinage d'induits de moteurs électriques, du type dans lequel les enroulements à bobiner ont un petit nombre de spires de conducteur, et sont présentés juxtaposes dans des conteneurs, caractérisée en ce qu'elle comporte ; des piliers (1) supportant une plate-forme inférieure (3), un marbre central (4) et un marbre supérieur (5) ; entre la plate-forme inférieure (3) et le marbre central (4), un poste d'approvisionnement en induits à bobiner constitué d'un manipulateur ( et d'un vérin axial(9) jouant le rôle d'ascenseur pour amener l'in- duit à bobiner (13c) au-dessus du mabre central (4); au-dessus du marbre supérieur (5)' un poste d'approvisionnement en conducteurs (28) constitué d'un retourneur (26) qui saisit les conteneurs (Z7) et les vide dans un chargeur (29) rectiligne ; et entre le marbre supérieur (5) et le marbre central (4) un coeur de bobinage (42) recevant de dessous l'induit à bobine' (13c) et de l'extérieur, radialement, les conducteurs (28a) et guidant ces conducteurs au cours de sa rotation autour de l'induit fixe pendant l'opé- ration de bobinage. 2. Installation selon la revendication 1, caraccé- risée en ce que le manipulateur (11) est monté sur une colonne (12) sur laquelle il peut pivoter et coulisser verticalement. 3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le vérin (9) porte un plateau (17) sur lequel est disposée une tnte-support (183 de l'induit à bobiner. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la tête-swpport comporte un limiteur de couple à billes (22) pour éviter des contraintes de rotation anormales sur l'induit au cours du bobinage. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le limiteur de couple (22) agit sur un i tige (23) qui fait fléchir une lame-ressort (24) dont l'extrémité quitte la proximité d'un capteur (25), de façon à dclenche: une alarme en cas d'incident. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'en cas d'incident, ltopération de bobinage est interrompue et des vérins à vis (37) commandés par moteurs électriques provoquent la remontée du marbre supérieur (5) le long de colonnes (14) portées par les pieds (1) de l'installation, ce qui entraîne la remontée de tous les élements mécaniques relatifs-aux conducteurs. 7. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le chargeur rectiligne (29) déverse un par un les conducteurs dans un distributeur annulaire (30) qui comprend autant de logenents (32) qu'il y a d'encoches à l'induit. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisee en ce que le distributeur (30) comporte un diaphragme (33) susceptible d1ouvrir simultanément le fond de chaque logement (32) pour laisser descendre les conducteurs dans une zone de conformation (35) annulaire. 9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que des couteaux (36) déplacés radialement vers l'axe (15) de 11 installation assurent le transfert des conducteurs dans un descenseur annulaire (40). 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que le descenseur (40) est commandé par un vérin (41) situé dans l'axe de l'installation, et à sa partie supérieure. 11. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que des couteaux (45) déplacés radialement vers l'axe (15) assurent le ripage des conducteurs du descenseur vers le coeur (42) de bobinage. 12. Installation selon la revendication 11 caractérisée en ce que les couteaux (45) sont déplacés par des coulisseaux (47) a crémaillère mus par des pignons (48). 13. Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que xes coulisseaux (47) présentent a leur partie a-rllere des enclumes (49) susceptibles de recevoir des taque J de blocage. 14. Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que les taquets (50) sont montés pivotants sur des axes (51) portés par une couronne extérieure (54) susceptible d'effectuer un mouvement de va-et-vient en rotation.