Brevet FR2622733A1 — publié le 19890505

SYSTEME AUTOMATIQUE DE MONTAGE DE NOYAU DE TRANSFORMATEUR La présente invention concerne un système automatique de montage de noyau de transformateur. Il est bien connu que les noyaux de transformateur consistent en des structures laminées placées les unes sur les autres, divisées en couches qui sont échelonnées de façon appropriée de telle façon que les lignes des joints ne tombent jamais dans le même plan. Cette invention concerne en particulier une machine automatique de montage capable de réaliser des noyaux de transformateur du type à trois colonnes, c'est-à-dire une colonne gauche 1 d'un côté, une colonne droite 2 d'un autre côté, une colonne centrale 3, une culasse inférieure 4 et une culasse supérieure 5 (cf. figure 1). Naturellement les définitions "droite", "central", "gauche", "supérieur" et "inférieure" ne sont utilisées que dans le but de simplifier la description suivante. La figure 1 représente schématiquement un noyau de transformateur de ce type. Lors du montage du noyau d'un transformateur, la culasse supérieure est montée dans une étape ultérieure, et donc le système automatique de montage selon la présente invention ne concerne que le montage des structures laminées formant les trois colonnes et la culasse inférieure. Comme représenté à la figure 2, chaque élément du noyau, que ce soit une culasse ou une colonne, est constitué de plu- sieurs étages (11 dans la figure), toujours en nombre impair, numéroté ici de G1 à Gll, l'agencement étant tel que la section transversale de chaque élément du noyau puisse être approximati- vement inscrite à l'intérieur d'une circonférence. Evidemment l'étage central G6 est le plus gros, alors que les étages restants sont disposés symétriquement sur chaque côté de cet étage central. Chaque étage est constitué de plusieurs couches ou lames identiques, dont le nombre est généralement compris entre 2 et 4. Les diverses couches formant le noyau peuvent être disposées de deux façons différentes connues comme superposi- tion "simple" et superposition "complexe". La figure 3 représente la configuration en superposition simple: les lignes continues indiquent que les positions des lames identiques et superposées de la i-ème couche; les traits interrompus indiquent les positions des lames identiques et superposées des i-lème et i+lème couches. Dans cette configuration, les lames de chacune des couches successives occupent alternativement l'une et l'autre des deux positions représentées. La figure 4 représente la configuration dite de superposi- tion complexe: les lignes continues sur des extrémités des colonnes et de la culasse inférieure, et dans la zone centrale de la culasse inférieure, indiquent les positions des lamies de la couche centrale; les lignes interrompues, d'autre part, indiquent les positions des couches disposées au-dessus et au-dessous de ladite couche centrale, dont les extrémités sont coupées symétriquement, échelonnées dans une plage comprise entre des valeurs maximum et minimum pré-établies. Les structures lames des colonnes latérales et de la culasse inférieure sont toutes identiques l'une à l'autre, pour un même étage, mais elles sont échelonnées couche par couche en direction longitudinale. Les lames d'un étage défini de la colonne centrale sont identiques, mais elles sont assemblées dans la position opposée, les couches étant disposées symétriquement par rapport à la couche centrale. Les lames formant le noyau sont constituées de tôle d'acier ou silicium à grains orientés d'une épaisseur conve- nable comprise habituellement entre 0,2 et 0,4 mm. On obtient les lames à partir de ces tôles par estam- page, à la suite de quoi elles sont empilées sur des plateaux métalliques dans l'ordre inverse de celui de la séquence dans laquelle il faudra les empiler pour former les différents éléments du noyau (cf. figures n 5 à 7). A partir des pla- teaux 7, 8 et 9, les lames sont amenées vers un cadre sup- port 10 approprié, qui comporte des montants 11, 12 et 13 et des entretoises 14 et 15 reproduisant la forme du noyau de transformateur. En fait, les lames des colonnes 1, 2 et 3 doivent être transférées sur les montants 11, 12 et 13, tandis que celles des culasses 4 et 5 doivent être transférées sur les entre- toises 14 et 15. Le cadre support 10 doit présenter une forme appropriée et une résistance suffisante pour permettre les opérations auxquelles le noyau de transformateur doit être soumis après empilement correct des structures laminées. Le système de montage selon l'invention a pour but de permettre d'empiler correctement les lames du noyau, d'une façon automatique, en partant des plateaux 7 à 9, qui doivent être disposés autour du cadre support 10. Les plateaux de support peuvent être déplacés, par exemple, sur des rails, à partir de l'emplacement de chargement des lames dans l'ordre inverse, mentionné ci-dessus, vers leurs positions respectives autour du cadre support du noyau en cours de montage. Après avoir été vidé lors de la mise en place du noyau sur le cadre support, les plateaux retournent à leur zone de chargement et sont prêts pour former un autre noyau, libérant ainsi la zone entourant le cadre support qui est chargé de toutes les lames du noyau, exceptées celles de la culasse supérieure. A ce moment, il faut déplacer le cadre support vers une autre station o on le bascule en position verticale de façon à terminer le transformateur. Selon la présente invention, on utilise quatre ponts roulants séparés pour charger les différentes lames du noyau dans des étapes successives à partir des divers plateaux sur le cadre support. Ces ponts roulants sont disposés en cercle autour de la station de chargement du cadre support et peuvent en être écartés suffisamment pour permettre audit cadre de se déplacer librement jusqu'à la station de basculement et de revenir. Cette disposition en cercle des quatre ponts roulants permet à chacun d'eux de fonctionner en séquences continues. Il est simplement nécessaire que chacune de ces séquences de fonction- nement soit échelonnée de telle façon que les deux phases de descente d'un cadre supportant une structure laminée et de levage du cadre vide soient alternées sans interruption. Les deux étapes suivantes sont identiques, mais concer- nent un pont roulant différent. De cette façon, des structures laminées différentes seront déposées sur le cadre support, de façon continue. Naturellement, les déplacements des quatre ponts rou- lants doivent être programmés de façon à prendre en compte l'échelonnement des lames selon la configuration choisie. De cette façon, on peut atteindre une vitesse élevée du montage de noyau de transformateur, sans temps d'attente pour les différents ponts roulants. De cette façon le coût d'inves- tissement du système est justifié par son taux de productivité élevé. Un mode de réalisation préféré de l'invention sera décrit ci-dessous, à titre d'exemple, en référence aux figures anne- xées o: - la figure 1 est un schéma montrant un noyau de trans- formateur avec trois colonnes et deux culasses; - la figure 2 est une coupe transversale suivant II-II de la figure 1, à plus grande échelle; la figure 3 représente la façon dont les lames de noyau de transformateur sont superposées l'une à l'autre selon la disposition de "superpo- sition simple"; - la figure 4 est similaire à la figure précédente mais concerne la disposition de "superposition complexe", - les figures 5 à 7 représentent les plateaux sur lesquels sont empilées les lames des colonnes et de la culasse inférieure dans l'ordre inverse de celui utilisé pour le montage du noyau; - la figure 8 montre schématiquement le cadre support pour les lames de noyau de transformateur, cadre qui doit être suffisamment solide pour pouvoir être basculée dans une position verticale après l'empilement des lames du noyau; - la figure 9 représente la disposition des quatre ponts roulants selon l'invention, avec des sta- tions de chargement et la station de bascu- lement du cadre support; - la figure 10 représente en coupe l'un desdits quatre ponts roulants, prise suivant la ligne X-X de la figure 9; - la figure Il est une coupe suivant XI-XI de la figure 9. Les figures 1 à 8 ont déjà été commentées dans la partie d'introduction de la description, et on n'y reviendra qu'à titre de référence. La figure 9 est une vue en plan du cadre support 10 du noyau de transformateur en cours de construction; ledit cadre support se déplace sur des rails 110 entre une station de chargement (A) et une station de basculement du noyau de transformateur (B). A la station de chargement (A) le cadre support 10 est en position horizontale et les lames consti- tuant le noyau y sont déposées en étapes successives. Lorsque l'on a achevé d'empiler les lames du noyau, on déplace le cadre support 10 le long des rails de guidage 110 depuis la station de chargement (A) jusqu'à la station de basculement (B). La figure 9 montre le cadre 10 au poste de bascule- ment (B), mais encore en position horizontale; dans une étape ultérieure, non représentée ici et qui n'est pas concernée par la présente invention, on fait basculer le cadre support 10 vers la position verticale par rotation autour de son bord inférieur 111 en utilisant un équipement approprié. Les rails 110 doivent s'étendre suffisamment pour per- mettre au cadre 10 d'être déplacé de la station (A) vers la station (B) et vice versa. Sur la gauche et sur la droite (par référence à la figure 9) de la station de chargement (A), sont disposées deux paires de rails de guidage 112/S et 112/D qui se terminent en face des rails 110 du cadre support 10, sans les croiser. Deux ponts roulants symétriques 113/S et 113/D utilisés pour monter les colonnes de droite et de gauche du noyau de transformateur à la station (A) se déplacent le long de ces rails 112/S et 112/D. Ainsi qu'il ressort particulièrement des figures 9, 10 et 11, le pont roulant 113/D est un pont portique qui se déplace le long de rails 112/D qui possèdent un cadre 114 équipé de ventouses, et qui est susceptible d'effectuer des mouvements verticaux en étant actionné par des bras 115 en parallélogramme articulé, qui sont supportés, à leur tour, par un cadre 116 qui ne se déplace pas verticalement. Au moyen de chariots 117 et 118 appropriés, le cadre 116 est mobile à la fois transversalement et longitudinalement en diagonale par rapport au pont portique 113/D. La structure représentée schématiquement aux figures 10 et 11 n'est donnée qu'à titre indicatif. Il est important de noter que le pont roulant 113/D doit se déplacer le long des rails 112/D perpendi- culairement aux rails 110, pour amener les lames de la colonne de droite du plateau 7 jusqu'au cadre support 10 placé à la station (A). Ce mouvement transversal (par référence à la figure 9) doit être accompagné d'un mouvement vertical pour lever chaque ensemble de lames du plateau d'empilement 7 et l'abaisser sur le cadre 10. De plus, des chariots auxiliaires 117 et 118 capables d'effectuer de petits mouvements dans un plan horizontal sont appelés à permettre, de positionner au fur et à mesure, les lames selon les configurations représentées sur les figures 3 et 4. Les plateaux 7, 8 et 9 sont susceptibles de se déplacer à partir de leur position de travail, le long de la sta- tion (A), vers des positions de chargement (non représentées sur la figure) sans interférer avec leurs ponts roulants respectifs 113/D, 113/S, 113/B et 113/A; ils doivent donc se déplacer sur des rails indépendants. La figure 10 représente les rails de guidage 119 situés entre les rails 112/D et correspondant au plateau 107 pour la colonne de droite. Les lames sont prélevées une par une par le cadre à ventouses sur la pile 102 disposée sur la plateau 7; après quoi, dans une seconde étape, le pont portique 113/D se dépla- ce jusqu'au dessus de la position de la colonne de droite 2 du noyau de transformateur situé sur le cadre support 10 position- né à la station (A). Dans cette position, avant de placer la nouvelle lame au-dessus des lames de la colonne de droite déjà positionnées sur le cadre 10, on utilise les chariots auxiliaires 117 et 118 pour placer la lame suspendue dans sa position finale correcte, échelonnée, comme le demande la disposition repré- sentée aux figures 3 et 4. Dans une troisième étape, la lame est placée sur. la colonne 2 en cours de montage; le cadre 114 est ensuite levé et le pont portique 113/D revient. Le pont portique 113/D peut travailler simultanément avec le pont portique 113/S, sans interférences. En d'autres termes, les lames des colonnes de droite et de gauche peuvent être positionnées simultanément, par des mouvements symétriques. En-dessous de la station de chargement (A) (en se réfé- rence à la figure 9) est disposé un troisième pont porti- que 113/B utilisé pour le chargement des lames de la culasse inférieure 4 sur le cadre support 10. Sa forme et ses déplacements sont en tous points simi- laires à ceux des ponts roulants 113/D et 113/D, et il est donc équiper des rails de guidage 112/B et travaille en conjonc- tion avec le plateau 9 d'empilement contenant les lames pour la culasse inférieure. La forme du pont portique 113/A, situé au-dessus de la station (A) (en référence à la figure 9) est quelque peu différente. Les rails de guidage 112/A de ce pont roulant, en fait, sont supportés par un chariot 123 qui peut se déplacer transversalement sur des rails auxiliaires 124 perpendiculai- res aux rails de guidage 110 du cadre support 10. En fait, le pont roulant 113/A, se comporte de manière sensible symétrique par rapport au pont roulant 113/B; il diffère de ce dernier en ce qu'il effectue un déplacement plus long sur les rails 112/A, car il doit déposer les lames de la colonne centrale entre les deux colonnes latérales, et doit donc se déplacer pratiquement jusqu'au milieu du cadre 10. En plus de ceci, le chariot auxiliaire 123 est déplacé dans une direction ou une autre, transversalement aux rails 110, le long des rails 124, pour laisser un passage libre pour le cadre 10 lorsqu'il se déplace de la station (A) à la station (B) après achèvement du montage des lames du noyau. Il est important de souligner que chacun des cadres 114 de levage doit exécuter des mouvements de montée, de descente, de réglage sur un plan horizontal (pour prendre en compte l'échelonnement des struc- tures laminées des différentes couches), en avant et en arrière par rapport au cadre 10. Seule une partie de ces déplacement interfère avec les déplacements correspondants des autres cadres 114, et donc les déplacements des divers ponts roulants peuvent être programmés de telle façon que le travail soit échelonné d'un pont roulant à l'autre, ce qui leur permet de travailler de façon continue avec un taux de productivité élevé. Evidemment, les déplacements des ponts roulants et de l'équipement auxiliaire est de préférence programmé et com- mandé par un ordinateur spécial; de plus, ces ponts sont équipés des capteurs de positionnement et de commande suscep- tibles de fournir audit ordinateur les données d'entrée néces- saires. REVENDICATIONS 1.- Système auxiliaire de montage de structure laminée de noyaux de transformateurs du type à trois colonnes paral- lèles et deux culasses, dans lequel les différentes lames du noyau peuvent être placées les unes au-dessus des autres dans une configuration "simple" ou "complexe" et caractérisé par le fait que le système comporte: - un cadre support (10) mobile entre une station (A) de chargement de lames de noyau et une station (B) de basculement du noyau formé; - quatre plateaux séparés (7 à 9) appelés à recevoir les lames des trois colonnes et de la culasse inférieure et mobiles entre les positions d'alimentation en lames autour des côtés du cadre support (10) de la station (A) et une position de chargement de lames, éloignée de la station (A) dudit cadre; - quatre ponts roulants 113/D/S/B/A, susceptibles de se déplacer radialement autour de la station (A) dudit cadre de support (10) et équipés de moyens levage, capables de se déplacer dans un plan horizontal et de descendre des lames qui sont prélevées sur leurs pla- teaux respectifs (7 à 9) et déposées sur le cadre sup- port (19) lorsque celui-ci est à la station (A). 2.- Système automatique de montage de noyaux de transfor- mateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacun desdits plateaux et chacun desdits ponts roulants est associé à des rails indépendants. 3.- Système automatique de montage de noyaux de transfor- mateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits ponts roulants (113/D/S/B/A) est équipé d'un cadre 114, de préférence muni de ventouses, pour prendre les lames sur leurs plateaux respectifs (7 à 9) et les déposer ensuite une à une, sur le cadre support (10). 4.- Système automatique de montage de noyaux de transfor- mateur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que chacun desdits cadres à ventouses (114) est équipé de moyens de levage et de descente, de préférence du type à parallélo- gramme articulé, et avec des moyens de déplacement dans un plan (117, 118) capables de permettre des réglages mineurs de la position des lames. 5.- Système automatique de montage de noyaux de transfor- mateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le pont roulant situé entre les stations (A) et (B) est équipé de moyens de guidage supplémentaires (124) qui lui permettent d'être déplacés en dehors de la trajectoire du cadre (10) lorsque celui-ci est transféré de la station (A) à la sta- tion (B) et vice versa. 6.- Système automatique de montage de noyaux de transfor- mateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est équipé de moyens de commande et de vérification comportant de préférence un ordinateur spécial. 7.- Système automatique de montage de noyaux de transfor- mateur selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il est équipé d'un nombre approprié de capteurs de positionnement pour ses divers éléments mobiles, susceptibles de fournir les signaux d'entrée nécessaires audit ordinateur.