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La présente invention, relative à des perfectionnements apportés aux machines à bobiner divers stators, concerne plus particulièrement les machines qui comportent une navette de diamè- tre variable effectuant un mouvement rectiligne de va-et-vient et un mouvement de rotation, pour enrouler simultanément plusieurs fils isolés dans les encoches statoriques de machines électriques.
En utilisant les machines à bobiner de ce genre, on consta- te, d'une part, que leur adaptation aux divers types d'enroulement,.4
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à effectuer présente des difficultés qui limitant leur domaine d'utilisation. D'autre part, on trouve que la durée du bobinage proprement dit, , est relativement courte par rapport à celle de diverses autres opérations accessoires, telles que la mise en place du stator, sa préparation, les divers réglages, la mise en place des éléments isolants et des cales d'encoches, le démontage du stator fini etc. Il en résulte que ces machines sont relative- ment mal utilisées.
L'un des objets de la présente invention, due à MM. R.
LOUIS, et J. MASSE, est de perfectionner ces machines en vue de pouvoir réaliser rapidement et facilement lesbobinages statori- ques les plus divers. Un autre objet consiste à éliminer les pertes de temps qui correspondent aux opérations accessoires afin d'améliorer sensiblement l'utilisation des machines à bobi- ner.
Suivant l'une des caractéristiques essentielles de l'inven tion, le stator à bobiner est monté entre deux jeux de doigts de bobinage amovibles et réglables qui sont disposés devant les dents statoriques pour guider et maintenir les fils à enrouler dans les encoches, et déplacés radialement pour définir les fort- mes et les positions des têtes de plusieurs bobines qui sont successivement juxtaposées et superposées, ces bobines étant réalisées pratiquement sans perte' de temps.
On comprendra mieux les autres caractéristiques et les avantages de l'invention, en se reportant à la description d'un exemple de réalisation et aux dessins annexés sur lesquels la fig, 1 est une élévation en coupe axiale partielle d'un. montage du stator en cours de bobinage, la fig.2 est une vue en bout de cet ensemble, la fig. 3 est un exemple schématique du bobinage réalisé, la fig. 4 est un détail des doigts, la fig. 5 représente le montage de deux postes de travail sur un chariot, la fig. 6 schématise le système cinématique de commande, et la f'ig. 7 est une variante.
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Sur les fig. 1 et 2, on voit un stator feuilleté 1 qui est à bobiner et qui comporte des encoches 2,2a, 2b etc. AUX deux extrémités du stator sont disposés dans les plans radiaux, des jeux de doigts de bobinage amovibles 3,3a, 3b etc. Chaque jeu comporte au maximum un nombre de doigts égal à celui des dents statoriques, et chaque doigt est constitué par une branche sensi- blement radiale qui est suivie d'une branche sensiblement horizon- tale de forme appropriée. Comme le montre la fig. 2, ces doigts sont placés devant les dents statoriques, étant insérés en nombre voulu dans deux anneaux de support 4 et 4A qui encadrent le sta- tor 1. Ces anneaux peuvent être attachés, par exemple au moyen de boulons 6, à un plateau orientable 5 qui. porte le statorau moyen de pièces de fixation appropriées 5A.
Au lieu d'utiliser cette disposition simple qui a été représentée sur la fig,1 pour simplifier le dessin, on peut accélérer et faciliter la mise en place des anneaux 4 et 4A en donnant aux extrémités des boulons 6 la forme de dispositifs appropriés à encliquetage, analogues par exemple aux boutons de pression bien connus.
Chaque anneau de support 4 ou 4A contient une bague de verrouillage et de positionnement 7 ou 7A qui est destinée à main-. tenir les doigts en place et à modifier, s'il y a lieu, leurs positions. Lorsqu'un doigt est inséré à fond, comme représenté fig. 1, entre les pièces 4 et 7, il est d'abord maintenu élasti- quement dans une position initiale par une bille 8 qui est pous- sée dans une entaille du doigt par un ressort de compression.
Les bagues 7 et 7A comportent d'autre part des'nervures en saillie g et 29 (voir'figure 2). Les nervures 9 ont pour cen- tre l'axe du stator, mais les nervures 29 sont inclinées par rap- port à la circonférence. Il en résulte qu'en faisant tourner la bague 7 d'un petit angle, on fait pénétrer ses nervures 9 et 29 dans des encoches prévues à cet effet sur les doigts 3,3a, 3b etc. et ceux-ci se trouvent ainsi verrouillés.
Si ce mouvement de @
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rotation de la bague 7 continue jusqu'à la fin de course qui est définie par des butées 17A et 17B, le doigt désigné par 3 reste immobile, alors que d'autres doigts effectuent des mouvements radiaux en se rapprochant de l'axe du stator 1 pour atteindre les nouvelles positions qui sont désignées par 3A sur la fig, 1. pour retirer les doigts, il suffit de faire retourner la bague 7 dans la position de déverrouillage représentée sur la fige 2.
Dans ces conditions, pour obtenir par exemple le bobinage triphasé à 4 pales schématiquement représenté sur la fig. 3, on amène d'abord les doigts en position haute et on bobine (comme il sera décrit dans la suite) les sections I et II dont les têtes des bobines sont formées près des extrémités du stator 1. Ensuite, les doigts sont rapprochés de l'axe par rotation de la bague 7 pour le bobinage des sections III et IV, à l'exception des doigts
3 qui restent dans les positions hautes pour maintenir en place les sections I et II déjà formées. Il en résulte que les têtes des bobines des sections III et IV peuvent se former librement et sans détérioration dans d'autres plans qui sont plus éloignés du stator 1, et cette formation s'effectue de façon à réduire au minimum la longueur totale du stator bobiné.
Le bobinage est effectué¯ au moyen d'un arbre horizontal creux 10, animé d'un mouvement de va-et-vient le long de l'axe du rotor 1. Cet arbre 10 porte à son extrémité une navette ou "téte" de bobinage 11, à l'intérieur de celle-ci peuvent glisser plusieurs "aiguilles" de bobinage 12, 12A et '12B dont le nombre correspond au nombre de bobines à enrouler simultanément. Chacune de ces aiguilles est tubulaire et comporte un canal axial par - lequel passe un fil isolé à bobiner.
La branche d'arrivée de ce fil est désignée par 13 et la branche de sortie par 13A. présen- tant un rayon de courbure approprié, chaque aiguille comporte sur sa grande circonférence une crémaillère courbe 14 qui coopère avec une crémaillère droite 15; cette dernière fait partie d'une
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tige mobile de commande 19 qui est logée dans l'arbre creux 10.
Lorsque cette tige 19 est déplacée axiàlement par rapport à l'ar- bre 10, les aiguilles de bobinage glissent donc entre la position de diamètre maximum qui est représentée en 12 en traits pleins et la position de diamètre minimum représentée en 12' par des traits mixtes.
Pour décrire le fonctionnement de cet ensemble dans un cas particulier du bobinage d'un stator triphasé, on supposera que la navette 11, vue en bout sur la fig. 2, se déplace vers le spectateur, ses aiguilles 12, 12A et 12B étant rentrées. Le fil 13A qui sort de l'aiguille 12 se loge dans l'encoche 2a. Lorsque la navette se rapproche de sa fin de course du côté du spectateur, ses aiguilles sortent du corps de 11 , et la navette effectue une rotation dans le sens de rotation des aiguilles d'une montre pour que le fil 13A contourne l'extrémité du doigt 3b en formant une boucle autour de ce doigt. Lorsque l'aiguille 12 arrive au droit de l'encoche 2f du stator, elle rentre dans le corps de 11, ayant posé le fil en boucle sur les doigts 3b, 3c, 3, 3'c et 3'b.
La navette passe ensuite de l'autre coté du stator 1 ppur loger le fil dans l'encoche 2f après avoir formé une boucle analogue sur les doigts correspondants de l'autre côté : on obtient ainsi aux deux extrémités du stator 1 les têtes de bobines qui sont repré- sentées schématiquement en sur la fig. 3.
L'étape suivante consiste à augmenter, à l'aide d'une manette de réglage prévue à cet effet, l'angle de rotation de la navette 11 en fin de course. Il en résulte que le fil 13 A qui sort de l'aiguille 12 est logé dans les nouvelles encoches stato- riques 2 et 2g, en contournant les doigts 3a et 3'a et en formant des têtes de bobines désignées par II, qui se placent en superpo- sition sur les têtes de bobines I, comme le montre la fig. 3.
Pour enrouler ensuite les bobines III et IV, on fait tourner d'un angle approprié le plateau 5 avec le stator 1 et les
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anneaux de support 4 et 4A; d'autre part, on rapproche de l'axe du stator les doigts 3'c, 3'b, 3'a etc. qui doivent intervenir, en les mettant dans les positions 3A.
Dans ce qui précède, on n'a considéré que le fonctionne- ment de l'aiguille 12 et d'une partie correspondante des doigts, mais il est entendu qu'en même temps, les aiguilles 12A et 12B coopèrent avec d'autres doigts pour enrouler d'autres bobines, de sorte que, dans le cas d'un moteur triphasé, par exemple, les trois phases sont bobinées simultanément.
Suivant la fig. 4, on peut donner aux doigts de bobinage, dont un est représenté en 16, une épaisseur plus grande et les décaler un peu dans le sens du bobinage qui est indiqué à titre d'exemple par la flèche 16A; de cette façon, on recouvre le bec de la dent qui se trouve à l'entrée de l'encoche 2A à bobiner, et on évite ainsi tout accrochage du fil à bobiner. pour faciliter et améliorer la formation progressive des têtes de bobines sur les bras des doigts 3, on peut disposer sur l'arbre 10 une bague coulissante 45 que l'on voit sur la fig, 1.
Cette bague, qui est poussée vers le stator 1 par un res- sort de compression 46, comporte une ou plusieurs tiges radiales 47 de mise en place qui passent entre les doigts 3 comme repré- senté, afin de comprimer élastiquement les têtes des bobines en formation.
Lorsque la navette 11 se rapproche de sa fin de course à droite, elle repousse vers la droite la bague 45 en éloignant les tiges 47. Un dispositif analogue peut être disposé du c8té opposé du stator.
Suivant une variante représentée sur la fig. 7, la forma- tion progressive des têtes des bobines peut être améliorée par un autre dispositif. Le plateau 5 est pourvu de pièces 48 qui portent des bras pivotants 49; ceux-ci se terminent par des cuillères pivotantes 50 de guidage. Les pièces 49 et 50 sont
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élastiquement maintenues dans les positions représentées. Le fil à bobiner 13A est d'abord logé par l'aiguille 12 dans la cuillère 50; étan tendu, il produit un effort dans le sens de la flèche N.
Cet effort amène le bras pivotant 49 dans la position 49A (représentée en traits mixtes) où le fil fait basculer la cuil- lère 50 dans la position 50A, de sorte que la boucle descend dans le sens de la flèche M pour se loger finalement dans le creux du doigt de bobinage'3, après quoi les pièces 49 et 50 reviennent élastiquement dans leurs positions de départ représen- tées.
On comprendra que l'exemple du bobinage suivant la fig.
3 n'est pas limitatif. En modifiant le nombre et la forme des doigts leurs positions respectives et les courses de la navette on peut utiliser la même machine pour bobiner des stators diffé' rents, ayant un autre nombre de pôles et de phases ainsi qu'une autre forme et répartition des têtes de bobines.
Afin d'éviter les pertes de temps et d'améliorer l'uti- lisation de la machine à bobiner décrite, on adopte suivant un autre aspect de l'invention un agencement général à deux postes de travail qui est représenté schématiquement surla fig. 5. un chariot 20,qui 'peut se déplacer le long d'une table transversale
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"f' 21, comporte deux montages complets :l'un de ces montages est/ constitué par le plateau 5 avec ses anneaux de support 4 et 4A et le stator 1 dont l'axe est désigné par x-x; l'autre comporte un plateau 25 avec ses anneaux 24. et 24A et un autre stator 21 dont l'axe est désigné par y-y.
On place l'un de ces montages, par exemple le premier, de façon à faire coïncider son axe x-x avec l'axe z-z de la navette 'il qui réalise le bobinage du stator 1, comme il a été décrit.
Pendant l'exécution de ce bobinage, on effectue sur l'autre montage toutes les opérations accessoires, par exemple les suivantes : sur le stator déjà bobiné 21, on met en place
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les cales d'encoches et les pièces isolantes éventuellement insérées entre les têtes des bobines des diverses phases, on remplace ce stater par un nouveau qui est à bobiner, on met en place les doigts de bobinage qui sont nécessaires, on règle convenablement leurs Dositions etc.
Dès que le bobinage du sta- tor 1 est terminé, on le remplace par le nouveau stator 21 en faisant glisser le chariot 20 pour faire coïncider les axes y-y et z-z, et on dffectue sur le stator 1 toutes les opéra.tions accessoires pendant le bobinage du nouveau stator 21 . Dans ces conditLons, la machine, qui peut être desservie par deux person- nes, fonctionne pratiquement sans arrêts.
Un exemple d'avancement général pour commander la machi- ne décrite est schématiquement représenté sur la fig. 6. Un méca- nisme de commande approprié 25, entraîné par un moteur 26 et constitué par exemple par des cames et des coulisses réglables con représentées, fait osciller un bras de commande 27 qui effec' tu. une course angulaire réglable S. Ce bras 27, qui pivote autour d'un axe 27A, se termine par une fourche 28 qui,. au moyer de deux bielles 29, attaque un système de renvoi 30. Ce système est porté par un arbre creux 31 qui effectue un mouvement de va et-vient dans des paliers 32.
A l'intérieur de l'arbre 31 est logé l'arbre tubulaire 10 déjà décrit qui peut tourner autour de son axe avec la navette 11 qu'il porte, et à l'intérieur de l'arbre 10 se trouve la tige de commande '19 déjà mentionnée qui effectue des déplacements relatifs longitudinaux pour actionner comme il a été décrit, les aiguilles 12, 12A et 12B de la navet- te. Le mécanisme 25 comporte des organes de commande et de régla- ge schématiquement représentés en 25A et prévus pour modifier et régler rapidement la course S, las positions limites de la navet- te, son angle de rotation, la course de ses aiguilles, etc.
La rotation de la navette 'il esL commandee par un sys- tème de tringlerie qui est constitué par un bras 33, une bielle
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34 parallèle au bras de commande 27, un levier angulaire 35, une bielle 36, un levier 37 et des engrenages appropriés, logés dans le système 30 pour faire tourner l'arbre 10. Si le bras 33 est maintenu, dans une position fixe, la bielle 34 oscille avec le bras 27 sans se déplacer axialement, et le levier 37 ne tour- ne pas.
Si, par contre, le mécanisme 25 est commandé et réglé pour que le bras 33 effectue des mouvements angulaires désirés ayant une amplitude réglable, ce qui est obtenu par exemple au moyen d'un des organes 25A agissant sur un coulisseau approprié, le levier 37 effectue des oscillations angulaires désirées en provoquant les rotations de l'arbre 10 et'de la navette 11 qui, en fin de course, tourne d*un angle désiré, comme il a été dé- crit,
Une tringlerie analogue, constituée par des éléments
33A à 37A, commande par l'intermédiaire de renvois appropriés qui sont logés dans le système 30, les déplacements axiaux de la tige de commande 19;
celle-ci actionne, comme il a été décrit, la crémaillère centrale 15 de la fig, 1 et "l'éclatement" des aiguilles 12, 12A, 12B qui forment les boucles des fils 13 à enrouler.
Chacun de ces fils 13 peut être fourni par une bobine
40, convenablement freinée au moyen d'un frein 41, et passer autour d'une poulie 42 qui est portée par un bras 43 sollicité par un ressort 44 pour tendre le fil. Des freins ou guides 45A peuvent être placés s'il y a lieu, sur l'arbre 10 comme représen- té, pour améliorer les mouvements des fils au cours des déplace- ments rapides de l'arbre 10 et de la formation des boucles.
Il est à noter que l'extrémité de droite de l'arbre
31 qui est représenté sur la fig. 6 peut comporter symétriquement un autre arbre creux et une autre navette qui coopère avec un autre chariot analogue à 20 et portant, lui aussi, deux montages de stators. Cette double disposition permet d'utiliser le même
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système cinématique pour bbbiner simultanément deux stators au lieu d'un seul et pour effectuer les opérations auxiliaires sur deux autres stators.
Il va de soi que les formes de réalisation qui ont été décrites ne sont données qu'à titre d'exemples non limitatifs et qu'elles peuvent être modifiées de diverses façons dans le cadre de la présente invention.