METHOD OF WINDING COILS, AND COIL-WINDING APPARATUS

Abstract: 1. Method of producing coils by winding flat wire (37) applied against a mandrel (22) fixed to a rotating plate (20) by means of a push member acting at right angles to the axis of the rotating plate (20), characterized in that the shaping of the coils is obtained by means of paired rollers called push rollers (11) mounted pivotably on a first pivot (10) and constantly applying the flat wire (37) against the contour of the mandrel (22), in rotational movement about the pivot of the rotating plate (20), with a specific force exerted in a direction perpendicular in one and the same plane to the first pivot (10) and to the pivot of the rotating plate (20), and in that the push rollers (11) apply the flat wire (37) on the contour of the mandrel (22) at a zone situated, with respect to the axis of rotation of the mandrel, opposite from the arrival of the flat wire.

Description: PROCEDE DE BOBINAGE ET MACHINE A BOBINER UTILISANT CE PROCEDE. La fabrication des bobines des pâles principaux et des pôles auxiliaires utilisés dans des moteurs de traction se fait généralement, par enroulement à plat de fils de cuivre méplats sur des mandrins de formes appropriées. Pour obtenir une grande compacité de la bobine il faut qul au cours de l1enroulement,les spires de la bobine restent constamment et parfaitement jointives, Il faut donc que le fil méplat soit constamment appliqué sur le mandrin lors de la fabrication de la bobine. L'application, sur le mandrin, de la spire en voie de conformation se fait gêné- ralement en tendant le fil méplat contre le mandrin. Dans les machines à bobiner utilisant ce procédé la difficulté réside à garder une tension maximum sans toutefois dépasser larlimite élastique du matériau à bobiner pour ne pas obtenir des sections et des longueurs de bobine nun conformes aux valeurs imposées. Il est fréquent que par manque de souplesse dans le réglage de l'effort de traction de ces machines à bobiner, l'effort de traction exercé sur le fil méplat dépasse la limite élastique et engendre des rebus fâcheux, D'autres procédés sont utilisés pour conformer la bobine sur le mandrin. Cependant toutes les machines actuelles présentent le défaut commun consistant en un démandrinage lent et laborieux dû à la force de serrage des spires de la bobine sur le mandrin. L'enlèvement de la bobine terminée, du mandrin sur laquelle elle a été conformée, se fait manuellementpar une série d'opérations qui dégagent progressivement la bobine. Ces manipulations sont souvent longues et délicates. Le procédé de bobinage et la machine utilisant ce procédé revendi quels dans l'invention remédient aux inconvénients précités et augmentent fortement les cadences de production. Le procédé consiste à conformer chaque spire, sur toute sa longueur par des galets jumelés appliquant la spire contre le mandrin avec un effort de termine et à dégager du mandrin la bobine ainsi conformee par une seule opération automatique. Pour appliquer ce procédé, la machine est équipée de gales pousseurs jumelés, montés librement en bout d'un verin à grand débattement fournissant une poussée quasi-constante pour conformer la spire sur un mandrin centré au milieu d'un plateau tournant. De plus au milieu de ce plateau tournant est disposé un équipement constitué d'une part d'un mandrin fixé au plateau tournant et d'autre part d'une plaque d'éjection faisant paire avec le mandrin et conformée pour s'adapter parfaitement à la périphérie du mandrin choisi. Cette plaque d'éjection est poussée par une série de tiges, guidées au travers du plateau tournant. Cette même machine possède encore un dispositif de matriçage conformant simultanément la fin d'une bobine et le début de la suivante. L'invention est exposée plus en détails à l'aide des figures 1, 2, 3 et 4 qui montrent un exemple de réalisation d'une machine appliquant le procédé revendiqué. La figure 1 est une coupe en élévation représentant le bâti principal de la machine et ses équipements permettant la conformation des spires sur le mandrin et le démandrinage de la bobine terminée. La figure 2 représente les mêmes éléments dans une vue en plan. La figure 3 montre en élévation un châssis auxiliaire et son équi peinent de matriçage. La figure 4 est une vue en plan du châssis auxiliaire et de son équipement de matriçage Sur la figure 1, un châssis principal 1 supporte un vérin 2, appelé verin de conformation dont la tige 3 est solidarisée à un chariot 4 libre de se déplacer au moyen de patins 5 coulissant dans des glissières 6 entées sur une table 7 du châssis 1. Le chariot 4 est muni d'une potence 8 sur laquelle s'articule une tête de conformation 9 libre d' osciller autour d'un axe 10 implanté verticalement dans la potence 8. La tête de conformation 9 est constituée de deux galets jumelés 11, appelés galets pousseurs, libres de pivoter chacun autour d'un axe 12 implanté verticalement dans un plateau supérieur 13 de la tête de conformation 9. Le châssis 1 porte encore un second vérin 14, appelé vérin d'extraction, adossé à un plateau d'extraction 15. Le vérin d'extraction 14 présente une longue tige dont la partie inférieure 16 prend appui sur une traverse 17 du châssis 1 et dont la partie supérieure 18 est maintenue au centre du plateau tournant 20 à l'aide d'un centreur 19 solidarisé au plateau tournant 20. Selon le volume d' huile admis dans le cylindre du vérin d'extraction 18, celui-ci monte ou descend le long de sa tige en entraînant dans son mouvement le plateau d'extraction 15 qui lui est adossé. Lorsque le plateau d'extraction 15 est poussé vers le haut, il appuye sur des tiges d'éjection 21 qui coulissent librement dans le plateau tournant 20. Sur le plateau tournant 20 est fixé un mandrin 22 autour duquel est disposé une lunette 23, appelée extracteur, de formes et de dimensions adaptées à celle du mandrin 22. Le plateau tournant 20 est monté sur une roue dentée 24 équipée d'un roulement à rouleaux 25 posé sur une couronne d'appui 26 du châssis 1. La roue dentée 24 du plateau tournant 20 est entraînée par un pignon 27 monté en bout d'arbre d'un moteur 28. Dans l'exemple de réalisation présenté en figure 1, le moteur 28 est un moteur hydraulique commandé par une pompe 29 et un moteur électrique 30. Alors que la figure 1 représente les galets pousseurs 11 en retrait du mandrin 22, la figure 2 montre les galets pousseurs Il contre le mandrin 22. Les figures 3 et 4 sont relatives à un châssis auxiliaire 31 muni d'une tablette supérieure 32 sur laquelle sont fixés respectivement un équipement de nettoyage 33 de fils de cuivre méplats, un équipement de matri çage 34 et un équipement de guidage 35. L'équipement de nettoyage 33 comporte une paire de galets verticaux 36 chargés de diriger le fil de cuivre méplat 37 venant d'un dérouleur, non représenté, entre deux plateaux 38 garnis chacun d'une bande abrasive 39 et dont le rapprochement est commandé par une manivelle 40. Le fil méplat 37 passe alors dans 1' équipement de matriçage 34 constitué notamment d'un poinçon 41 et d'une matrice 42 dont le rôle est de conformer simultanément les deux extrémités situées respectivement en début et en fin des deux bobines qui seront successivement enroulées. La conformation des extrémités de bobine est nécessaire pour permettre le brasage ultérieur des connexions. Le poinçon 41 est commandé par un vérin 43 appelé verin de matriçage. L'ensemble poinçon 41-matrice 42 est réglable en hauteur par un dispositif actionné par une manivelle de commande 44. D'autre part le fil de cuivre méplat 37 est guidé en hauteur par des galets horizontaux 48 disposés par paires à l'aval et à l'amont de l'équipement de matriçage 34 pour soutenir le fil méplat 37 par le champ. Ces galets horizontaux 45 sont réglables en hauteur à l'aide de boutonnières 46 faites dans des montants 4? fixés à la tablette supérieure 32. Le réglage des galets horizontaux 45 permet d'amener le fil méplat 37 dans le plan de la lunette 23, L'équipement de guidage 35 du cassis auxiliaire 31 comporte deux paires de galets verticaux. Une première paire de galets verticaux 48 empêche le basculement du fil méplat sortant de l'équipement de matri çage 34. L'autre paire de galets verticaux 49 positionnent convenablement le fil méplat par rapport au plateau tournant 20. Lorsque le fil méplat 37, au sortir du dérouleur, est passé successivement à travers l' équipement de nettoyage 33, l'équipement de matriçage 34 et l'équipement de guidage 35 du châssis auxiliaire 31, le bout de fil méplat est ensuite maintenu fermemefft contre le mandrin 22 solidarisé au plateau tournant 20. Lors de l'opération de bobinage, le verin d'extraction 14 est en position basse permettant ainsi à la lunette 23 de s'appuyer sur le plateau tournant 20. L'opération de bobinage débute en amenant la tête de conformation 9 à l'aide du vérin de conformation 2 contre le mandrin 22. Le plateau tournant 20 est ensuite démarré au moyen du moteur hydraulique 28. Compte tenu de la forme et des dimensions du mandrin 22, le chariot 4 auquel le tête de conformation 9 est fixée, subit des déplacements importants peu compatibles avec un effort à peu près constant que devrait exercer le vérin de conformation 2. Pour réduire les variations de la force exercée par le vérin de conformation 2, suite aux variations importantes de volume mis sous pression dans le vérin de conformation 2 lors des déplacements du chariot 4, on adjoint, au volume du vérin de conformation 2, un réservoir de grande capacité 50. De la sorte, les débattements du piston du vérin de conformation 2 influence très faiblement la pression régnant à l'intérieur des volumes cumulés du vérin de conformation 2 et du réservoir supplémentaire 50. La mobilité de la tête de conformation 9 permet, à tout instant, de maintenir les deux galets pousseurs Il en contact permanent avec le mandrin 22. Il en est évidemment de meme, lorsque le début du fil méplat 37 est entra me par le mandrin 22 sous les galets pousseurs 11 qui obligent le fil méplat à épouser intimement la forme du mandrin 22. Lorsque la première spire est à peu près terminée, on introduit le matériau isolant en bande pour isoler chaque spire. Par rotation du plateau tournant 20, la bobine se forme spire par spire jusqu' à ce qu'un dispositif de comptage 51 arrête automatiquement le plateau tournant 20 lorsque le bobinage atteint le nombre de spires présélectionné. Peu avant la fin du bobinage de l'enroulement en voie de conformation sur le mandrin 22, le plateau tournant 20 est arreté, pour permetre à l'équipement de matriçage 34 de conformer simultanément la fin de la bobine en conformation sur le mandrin 22 et le début du fil méplat qui servira à la fabrication de la bobine suivante. Il faut remarquer que la mise à l'arrêt de la machine est toujours précédée du retrait de la tête de conformation 9. Le matriçage des extrémités du fil méplat est obtenue à l'aide du vérin de matriçage 43 poussant le poinçon 41 dans la matrice 42. Après matriçage, le plateau tournant 20 est ensuite redémarré pour terminer la bobine. Lorsque le bobinage est terminé, le plateau tournant 20 est de nouveau arrêté et en actionnant le vérin d'extraction 14, l'opérateur remonte le plateau d'extraction 15 qui pousse les tiges d'éjection 21. En coulissant dans le plateau tournant 20, les tiges d'éjection 21 repoussent la lunette 23 qui dégage du mandrin 22 la bobine terminée. Cette opération de démandrinage est très rapide et n'entraîne aucune détérioration ou déformation de la bobine terminée. Le mandrin 22 et la lunette 23 qui lui est associée peuvent avoir des formes variables selon les dimensions de bobines à fabriquer. Des trous taraudés sont prévus dans le plateau tournant 20 pour fixer fermement les différentes formes de mandrin 22 à l'aide de vis. Des trous alésés sont répartis dans le plateau-tournant 20 pour disposer les tiges d'éjection 21 de manière a s'adapter aux différentes formes de lunette 23. Les commandes des différentes opérations se font au départ d'un pupitre non représenté. Sur ce pupitre sont groupées les commandes du vérin de conformation 2, du vérin d'extraction 14, du vérin de matriçage 43, de la vitesse et du sens de rotation du plateau tournant 20, du compteur de spires et d'un arrêt d'urgence. De plus la rotation du plateau tournant 20 est instantanément interrompue dès que l'opérateur lâche le pied d'une pédale de sécurité connectée au pupitre de commande. Une manivelle 52 permet à l'équipement de matriçage 34 de se déplacer le long de la tablette 32 pour prédéterminer la longueur du fil méplat avant matriçage et bobinage de la dernière spire. L'invention couvre également les équivalents techniques de l'exemple de réalisation donné dans les figures 1, 2, 3 et 4. La lunette d' extraction 23 généralement constituée en une seule pièce peut être faite en plusieurs parties utilisables pour différentes formes ou différentes dimensions du mandrin 22. Il en est de même pour le mandrin 22 qui peut être réalisé en plusieurs pièces pour faciliter l'accrochage de début d'une spire. Dans un autre exemple de réalisation la tête de conformation 9 peut être soutenue par un étrier monté en bout de tige 3 du vérin de conformation 2 et guidé par une longue coulisse se déplaçant entre deux rangées de roulements rectilignes montés sur un portique solidaire du châssis 1.

Claims: REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de bobines par enroulement de fil méplat (37) sur un mandrin (22) fixé à un plateau tournant (20, caractérisé en ce que la bobine est conformée par un jeu de galets jumelés (11), appelés galets pousseurs, montés, parallèlement à l'axe de rotation du plateau tournant (20), sur une tête pivotante (9) appelée te#te de conformation, libre de pivoter selon un axe parallèle à l'axe de rotation du plateau tournant (20) et applicable contre le mandrin (22) avec un effort de poussée à peu près constant. 2. Procédé de fabrication de bobines par enroulement de fil méplat (37) sur un mandrin (22) fixé à un plateau tournant (20), caractérisé en ce que la bobine est dégagée du mandrin (22), sur lequel elle est enroulée, par une lunette d'extraction (23) épousant en tout ou partie les contours du mandrin (22) et soumise à une poussée (21) répartie sur tout ou partie de sa périphérie. 3. Machine à bobiner pour exécuter le procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tête de conformation (9) est montée sur un chariot (4) muni de patins (5) se déplaçant sur des glissières (6) et solidarisé à un moyen fournissant une force à peu près constante. 4. Machine à bobiner pour exécuter le procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tête de conformation (9) est montée sur un étrier muni d'une longue coulisse se déplaçant entre deux rangées de roulements rectilignes disposés sur un portique solidaire du châssis (1) et solidarisé à un moyen fournissant une force à peu près constante. 5. Machine à bobiner selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que le moyen fournissant une force à peu près constante est un vérin (2), appelé vérin de conformation, dont la tige (3) est reliée, par l'intermédiaire d'un système de guidage orienté vers l'axe de rotation du plateau tournant (20) à la tête de conformation (9) et dont le cylindre est raccordé à un réservoir (50) de grand volume. 6. Machine à bobiner pour exécuter le procédé selon la revendication 2, caractérisée en ce que la lunette d'extraction (23) est poussée le long du mandrin (22) par une série de tiges d'éjection (21) réparties dans le plateau tournant (20) et coulissant simultanément sous la poussée d'un plateau d'extraction (15) actionné par un vérin d'extraction (14). 7. Machine à bobiner selon la revendication 6, caractérisée en ce que la lunette d'extraction (23) est réalisée en plusieurs parties, chacune d'elles agissant, sur la bobine, au moins à chaque coin du mandrin (22). 8. Machine à bobiner selon une des revendications précédente caractérisée en ce qu'un châssis auxiliaire (31)supporte un équipement de matriçage (34) agissant à la fois à la fin dtune bobine et au début de la suivante et en ce que l'équipement du matriçage (34) est réglable en hauteur (44) et en longueur (52). 9. Machine à bobiner selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un châssis auxiliaire (31) supporte un équipement de nettoyage (33) de fil méplat (37) consituté de deux bandes abrasives (39) adossées à des plateaux dont l'écartement est réglable (40).

Inventors: GOUTTIERRE, JEAN
Applicants: ATELIERS DE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES DE CHARLEROI (ACEC) SOCIETE ANONYME
Application year: 1982
Main classification: H02K15
IPC codes: H02K15, H01F41