<Desc/Clms Page number 1>
Procédé pour transformer un mouvement de rotation uniforme en un mouvement intermittent, de va-et-vient et dispositif de mise en oeuvie du procédé.
L'invention est relative à un procédé pour transformer un mouvement de rotation uniforme en un mouvement alternatif inter- . mittent ou de va-et-vient.
La transformation d'un mouvement de rotation uniforme en un mouvement alternatif intermittent peut être nécessaire dans des domaines d'application très divers. C'est ainsi, par exemple, que dans les dispositifs de bobinage automatique des stators, induits ou
<Desc/Clms Page number 2>
rotors des machines électriques, il est nécessaire que la navette de bobinage ou pièce analogue qui guide le fil puisse, dans les po- sitions extrêmes de sa course, tourner successivement dans un sens et dans l'autre par rapport à la pièce à bobiner et, en concordance avec le pas du bobinage, alors que, pendant l'introduction du fil dans la rainure, une telle rotation relative soit empêchée dans une mesure répondant aux exigences de la pratique.
Un procédé connu pour produire ce mouvement alternatif de rotation consiste à utiliser des cames. La puissance maximale que peuvent fournir les mécanismes de ce genre est toutefois assez limitée car, si le nombre d'oscillations de rotation devient important, les vibrations inévitables du dispositif prennent une ampleur inadmissible..
Il est également courant d'utiliser des quadrilatères articulés entraînés par aes manivelles pour transformer un mouvement de rotation uniforme en un mouvement intermittent, de va-et-vient mais là aussi le nombre des oscillations de rotation possibles est limité.
Pour qu'un maneton de manivelle puisse s'engager dans les fentes d'une croix de Halte et en ressortir aussi progressivement que possible, il a déjà été proposé de faire tourner ce maneton de manivelle non pas autour d'un centre fixe mais autour d'un centre se déplaçant suivant une trajectoire circulaire, et de prévoir une roue satellite dentée solidaire en rotation de la manivelle et roulant à l'intérieur d'une couronne dentée pivotante, avec un rapport de mul- tiplication de 4 1. En choisissant convenablement le rapport entre le rayon de la manivelle et celui de la trajectoire circulaire, il est possible de donner au parcours du maneton de manivelle la forme d'un carré à angles arrondis, dont les côtés sont plus ou moins redressés.
Si la croix de Malte est alors conformée et disposée par rapport à la trajectoire du maneton de manivelle pour que celui-ci entre dans la fente de la croix de Malte au milieu de l'un des côtés
<Desc/Clms Page number 3>
du carré et en ressorte, après un quart de tour, au milieu du coté adjacent du carré ; les mouvements d'entrée et de sortie sont beau- coup plus aplatis dans la direction de la fente qu'avec, un mouvement .
' circulaire du maneton de manivelle et la croix de Malte est accélé- rée et ralentie bien plus'progressivement au cours de sa rotation.
Le but poursuivi, par l'invention est de transformer un mouvement de rotation uniforme en un mouvement alternatif ou de va-et-vient intermittente.sans intervention de cames d'entraînement ni de quadrilatères entraînés par manivelle, afin d'obtenir, avec -une disposition géométrique simple, des puissances élevées.
Le procède résolvant ce problème part du principe connu qu'on peut faire décrire au maneton d'une manivelle d'un mécanisme d'entraînement comportant une*croix de Malte, une trajectoire de forme carrée. Il consiste à utiliser le mouvement de rotation pour imprimer au centre de rotation d'un point excentrique un déplacement uniforme sur une trajectoire circulaire, dont le rayon est égal, au moins approximativement, à neuf fois celui de l'excentrique, à impri- mer au point excentrique un mouvement giratoire de sens inverse dans le plan de la trajectoire circulaire autour du centre de l'excentri- ' que, mouvement dont le nombre de tours absolu est égal à trois fois le nombre de tours avec lequel le centre de l'excentrique se déplace . autour du centre de la trajectoire circulaire,
et à capter direc- tement ou indirectement la projection du mouvement absolu du point excentrique sur l'un des axes du plan de déplacement commun au centre de l'excentrique et au point excentrique, cette projection re- présentant le mouvement alternatif. Il est possible d'obtenir de cette manière, sur une plage relativement étendue, un arrêt du mouve- ment, notable et suffisant dans de nombreuses applications pratiques.
Dans une forme de mise en oeuvre perfectionnée du procédé de l'invention, le mouvement résiduel dans les zones d'immobilisation peut être affaibli encore davantage. Pour la captation indirecte du
<Desc/Clms Page number 4>
mouvement alternatif, la projection du déplacement'du point excentri- que sur l'axe précité est en premier lieu transformée en un mouvement oscillatoire de rotation, à vitesse et accélération proportionnelles, d'un deuxième point excentrique autour d'un centre fixe en position, sur un angle égal ou approximativement égal à 180 , la projection sur un axe passant par les points extrêmes dudit mouvement oscilla- toire de rotation étant ensuite utilisée pour qu'on y prélève direc- tement le mouveiaent alternatif.
Cette forme de mise en oeuvre perfectionnée permet nôtum- ment de faire varier l'amplitude du mouvement alternatif par simple modification de l'excentricité du deuxième point excentrique, ce qui - est pratiquement 'impossible pour,le premier point excentrique sans un changement simultané du rayon de la trajectoire circulaire.
Un dispositif convenant particulièrement bien à la mise ,en oeuvre du procédé de l'invention comporte un mécanisme planétaire dont la roue satellite .est entraînée par roulement sur une roue centrale non tournante, à l'aide d'un porte-satellite auquel est imprimé un mouvement de rotation uniforme, une manivelle solidaire . ' en rotation de la roue satellite et pourvue d'un maneton de manivelle excentrique s'engageant dans un coulisseau se déplaçant librement dans un guidage linéaire perpendiculaire à l'axe du mécanisme, guidage qui est porté par une coulisse formant avec lui un angle droit et mobile perpendiculairement à l'axe du mécanisme et sur laquelle peut être directement prélevéle mouvement alternatif.
Pour avoir une construction logique et compacte du dispo- sitif de l'invention, il est avantageux de donner à la roue centrale non tournante la forme d'une roue planétaire, avec laquelle engrène une roue intermédiaire assujettie au porte-satellite et qui entraîne le satellite par engrènement.
Un moyen pour freinér encore davantage le mouvement alter- natif intermittent dans les positions extrêmes .. du dispositif consiste à prelever le mouvement indirectement sur la coulisse au moyen d'une
<Desc/Clms Page number 5>
crémaillère solidaire de cette coulisse et dans laquelle s'engage un pignon qui entraîne une deuxième manivelle qui tourillonne à poste fixe et porte un maneton excentrique, qui s'engage dans un coulisseau se déplaçant librement dans un guidage linéaire dirigé perpendiculai- rement à l'arbre de la manivelle et porté par une deuxième coulisse' qui forme un angle droit avec ledit guidage et qui est mobile perpen- diculairement à l'axe de manivelle, le mouvement alternatif étant pré- levé sur cettedeuxième coulisse.
Le rayon de la deuxième manivelle est avantageusement réglable entre certaines limites, de sorte que, pour un angle d'oscillation constant de cette manivelle, il est pos- sible de faire varier à la demande la course du mouvement alternatif.
Une faculté de réglage de cet ordre est suffisante dans de nombreux cas. C'est ainsi, par exemple, que si le dispositif est utilisé pour entraîner la navette d'un appareil destiné au bobinage automatique des stators de moteurs électriques demandant toujours un pas d'enroulement constant, cette faculté de réglage est largement suffisante pour adapter l'appareil bobineur. S'il s'agit, par contre, de stators destinés à des moteurs à courant triphasé comportant plu- sieurs bobines à pas d'enroulement différents, il faut modifier le rayon de la deuxième manivelle à chaque changement du pas d'enroule- ment.
Dans une forme de réalisation particulière du dispositif pour ' la mise en oeuvre du procédé de l'invention, avec prélèvement indi- rect du mouvement alternatif sur la coulisse se déplaçant perpendi- culairement à l'axe du mécnisme, il est possible d'éviter cette manoeuvre supplémentaire, grâce à un organe animé d'un mouvement : oscillatoire qui capte directement le mouvement alternatif et qui est entraîné par la coulisse au moyen d'un levier oscillant à deux bras, de leviers dont le rapport des longueurs est variable.
L'organe animé d'un mouvement oscillatoire est constitué, de préférence, par un, un segment denté, oscillant autour d'un axe fixe et en prise avec un pignon denté, auquel sont ainsi imprimés des oscillations de ro- tation.
<Desc/Clms Page number 6>
La description qui va suivre en regard du dessin annexée donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La figure 1 est un schéma de principe, qui montre un mécanisme planétaire comportant une couronne à denture interne dans laquelle roule un satellite.
La figure 2 est un diagramme illustrant les relations géométriques qui interviennent pour engendrer une trajectoire carrée ' à l'aide d'un mécanisme planétaire suivant la figure 1.
La figure 3 est un diagramme reproduisant une partie d'une ; trajectoire différente de la précédente.
La figure 4 représente un mécanisme conforme à l'invention destiné à un dispositif poux le bobinage des stators des petits moteurs électriques.
La figure 5 est une coupe partielle d'une manivelle régla- ble faisant partie du mécanisme de la figure 4.
La figure 6 est une coupe par VI-VI de la figure
La figure 7 représente en perspective une variante de réalisation du mécanisme selon l'invention, destinée en particulier à un dispositif pour le bobinage des stators des petits moteurs électriques à courant alternatif ou triphasé.
La figure 1 représente une couronne à denture interne 11, . dont le diamètre primitif 12 engrène avec une roue satellite 13, de diamètre primitif 14. La couronne dentée 11 est immobilisée en 15 et la roue satellite 13 tourillonne sur un porte-satellite non représenté, au cours de la rotation de celui-ci autour du centre du système, l'axe A de la roue satellite 13 se déplace sur une trajec- toire circulaire 16 de rayon R en roulant dans la couronne dentée 11 dans le sens opposé à celui suivant lequel tourne le porte-satellite.
<Desc/Clms Page number 7>
Le rayon du çercle primitif 14 de la roue planétaire est égal au tiers du rayon R de la trajectoire circulaire 16, de sorte que le rayon du cercle primitif 12 de la couronne 11 est égal à 4 x R.
3 Le rapport de multiplication entre la couronne dentée 11 et la roue satellite 13 est par conséquent de 1 4, ce qui veut dire que si la couronne dentée tournait, le porte-satellite étant immobilisé la roue satellite ferait quatre tours autour de son axe A pendant un tour complet de la couronne, mais comme la couronne dentée est fixe, ainsi qu'il a été signalé plus haut, et qu'au centraire le porte-satellite peut tourner, quand la roue satellite tourne autour de son axe A en sens inverse du porte-satellite de rayon R autour de son centre Z, la roue satellite 13 n'exécute en valeur absolue que trois tours pour un tour complet de son axe A autour du centre Z.
En d'autres termes, l'angle de rotation absolu de la roue satellite dans une unité de temps donné est égal à trois fois l'angle de rota- tion parcouru pendant la même unité de temps par le porte-satellite.
Pour mieux faire comprendre ces relations, on a tracé à la figure 1 un système de coordonnées, avec un axe horizontal 1 et un axe vertical y, On suppose qu'à l'instant t = o le porte-satelli-i te occupe la position représentée, pour laquelle le rayon R joignant ; les points Z et A coïncide avec la direction positive de l'axe des x. On considère tout d'abord un point excentrique quelconque P de la roue planétaire 13 situé également sur l'axe des x à l'instant t = o, à une distance r de l'axe A dans la direction du centre Z.
Si le porte-satellite tourne en sens inverse des aiguilles d'une montre d'un angles compris entre l'axe des x et le rayon R du porte- satellite, le rayon excentrique r décrit, d'après les,hypothèses ci- dessus et comme le montre la figure 2, un angle de valeur absolue égale à # Ó par rapport à la direction de l'axe des x, tandis que l'angle compris entre le rayon R du porte-satellite et le rayon excen- trique r est égal à 3 Ó + Ó = 4 Ó.
La trajectoire décrite par le
<Desc/Clms Page number 8>
point excentrique P peut donc être définie dans le système de coor- données considéré par les équations : x = R cos Ó - r cos 3 Ó (1) y - R sin Ó + r sin 3Ó (2)
On sait qu'en choisissant convenablement la valeur du rapport entre,le rayon R du porte-satellite et le rayon excentrique r on peut donner à la trajectoire 17 du point P la forme générale d'un carré à angles arrondis. Il est évident que, pour un rayon excentri- que r relativement petit, la forme de cette trajectoire se rapproche ' d'un cercle de rayon R, dans lequel la courbure des c8tés du carré formé n'est que très légèrement inférieure à celle de la circonfé- rence décrite par le rayon R.
Pour un rayon excentrique relative- ment grand, on obtient par contre une trajectoire dont les côtés du carré sont incurvés en leur milieu vers le centre Z du système.
La partie de droite d'une telle trajectoire 19 est repré- sentée à la figure 3. A égale distance de part et d'autre du point . ' médian Po du côté du carré représenté, on trouve sur la trajectoire, des points Pl et P2, situés à la même distance transversale xo de l'axe des y parallèle audit côté du carré, que le point médiam po
En appelante!.. et - 0(1 les angles de rotation du porte-satellite qui correspondent respectivement aux points p1 et p2 et en introduisant: les valeurs de x données par l'équation (1), on peut établir pour les points p1 et P2 la relation suivante:
EMI8.1
R cos oc 1 - r cos 3 oc 1 - R - r (3)
EMI8.2
Ainsi qu'il a été signalé plus haut, les points Pl et P2 en question n'existent que si les c8tés du carré de la trajectoire sont incurvés vers l'intérieur en leur milieu.
Ces points sont . d'autant plus voisins du point médian du c8té du carré considéré que cette courbure est plus faible. En conséquence, pour obtenir un re-
<Desc/Clms Page number 9>
dressement optimum des côtés du carré, il faut, par une réduction progressive du rayon excentrique r, rapprocher ces points au point médian commun Po jusqu'à les faire coïncider avec lui.
Etant donné que d'après l'équation ci-dessus, l'angle¯1 définissant la posi- tion des points p1 et P2 tend alors vers zéro, on peut obtenir la valeur limite lim - x pour Ó1 voisin de zéro, en multipliant le numérateur et le dénominateur de l'équation (4) par 1 + cosÓ1 et en appliquant les relations connues:
EMI9.1
cos 3 oC ! cos 30( - 3 cos 0< et sin 20( + cos 2 oC = 1 on aboutit au résultat:
limR = 9 r (5)
EMI9.2
Ceci signifie que pour un redressement optimum des cotés du carré, ' le rayon du porte-satellite doit être égal à neuf fois le rayon excentrique, comme représenté approximativement aux figures 1 et 2. l'invention met à profit ces lois fondamentales, en ne prélevant sur cette trajectoire que la projection sur l'un des deux axes, par exemple l'axe des x, pour une valeur de R égale ou. sensiblement égale à 9 r. En réalité, pendant que le point excen- trique parcourt le côté droit ou le côté gauche du carré, le mouve- ment prélevé ne s'arrête pas absolument.
Sur une portion relati- , vement importante de ce côté, limitée par exemple à la figure 2 par les points PA et PB symétriques par rapport à l'axe des x, l'écart ' ¯x sur la valeur xo au point d'intersection de la trajectoire avec l'axe des x est très faible, de sorte que, sur une fraction impor- tante de l'angle de rotation du porte-satellite et, par suite, pendant un demi-tour de celui-ci, l'immobilisation obtenue est suffisante pour de nombreuses applications pratiques. Il est évi- dent que cette immobilisation se produit de nouveau pendant le deuxième demi-tour du porte-satellite, tandis que le mouvement de va-et-vient recherché a lieu dans les périodes intermédiaires.
<Desc/Clms Page number 10>
Il est avantageux de choisir, pour le rapport entre le rayon R du porte-satellite et le rayon excentrique r, une valeur lé- gêrement inférieure à 9 : 1, en acceptant la faible courbure vers l'intérieur des portions médianes des côtés du carrée qui résulte des . explications données en regard de la figure 3.
A. la condition que cette courbure soit juste suffisante pour que la distance ¯ xo mesurée sur l'axe des x entre une double tangente 19 à la trajectoire et le point Po (figure 3) ne dépasse pas la valeur admise dans la pratique pour l'écart entre le mouvement prélévé et l'arrêt absolu, il est possible d'étendre de façon optimum la durée pratiquement utilisable de l'immobilisation à toute la plage comprise entre le point supé-' rieur p1 et le point inférieur P2
La figure 4 représente à titre d'exemple un mécanisme pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, dans son application à un dispositif pour le bobinage des stators des petits moteurs élec- triques. Ce mécanisme comprend un arbre d'entraînement 21, qui tou- rillonne à poste fixe en 22 et 23, par exemple dans un bâti non re- présenté.
L'arbre 21 est entraîné par un moteur électrique ou autre, au moyen d'une roue à denture droite 24 Sur l'extrémité opposée de l'arbre 21 est monté en porte-à-faux un porte-satellite 25 ayant la forme d'un carter, en.deux pièces 27, 28 assemblées par des vis 26.
Dans le porte-satellite 25 tourne un arbre 29 portant un satellite 31, qui engrène avec un deuxième satellite 32, calé sur un arbre intermédiaire 33 qui tourillonne également dans le porte-sa- tellite 25 et qui est en prise avec une roue dentée 34 disposée à l'extérieur du porte-satellite. La roue dentée 34 engrène avec un planétaire 35, concentrique à l'arbre d'entraînement 31, sans en être solidaire, mais qui est bloqué en rotation comme indiqué en 36.
L'arbre 29 traverse la face postérieure du porte-satellite et porte à son extrémité libre une manivelle 37 pourvue d'un bouton
38 dirigé axialement, qui s'engage dans l'alésage correspondant d'un coulisseau 39.
<Desc/Clms Page number 11>
Le coulisseau 39 peut se déplacer verticalement dans le guidage 41 d'une coulisse 42, dans laquelle sont pratiqués deux per- çages, qui traversent horizontalement la coulisse à une certaine dis- tance du guidage du coulisseau 39 et d'où sortent deux tiges de glis- sement 43, 44, fixées à leurs extrémités et sur lesquelles la cou- lisse 42 peut se déplacer horizontalement et normalement à l'axe de 'l'arbre 21.
Sur sa face supérieure, la coulisse 42 porte une crémail- lère horizontale 45. à denture tournée vers le haut et dans laquelle s'engage un pignon 46, calé sur un arbre 48, qui tourne dans un pa- lier fixe 47 et dont l'extrémité'opposée porte une manivelle 49 munie d'un maneton 51 dirigé axialement. L'excentricité du maneton 51 peut être réglée, ainsi qu'il sera exposé plus loin, à l'aide d'une , vis 52
Le maneton 51 pénètre dans un perçage correspondant prati- qué dans un coulisseau 53, susceptible de se déplacer verticalement dans la glissière 54 d'une coulisse 55.
De même que la coulisse 42, la coulisse'55 porte deux alésages horizontaux, d'où sortent deux tiges de glissement 56,57 fixées à leurs extrémités et sur lesquelles la cculisse 55 peut se déplacer horizontalement et perpendiculaire- ment à l'axe de l'arbre 48.
Le fonctionnement du mécanisme qui vient d'être décrit est le suivant :
On suppose que l'arbre 21 est entraîné en sens inverse des aiguilles d'une montre (flèche 61) par le moteur non représenté au moyen de la roue dentée 24. Comme le porte-satellite 25 est soli- daire en rotation de l'arbre 21 il tourne aussi dans le sens de la flèche 61, de sorte que les arbres 29 et 33, excentrés, pivotent au- tour de l'arbre 21, tandis que la roue dentée 34 roule suivant la di- rection de la flèche 62, sur la roue planétaire fixe 35.
Ce mouve- ment en développante'de la roue dentée 34 est transmis par l'arbre 33
<Desc/Clms Page number 12>
au satellite 32 ; la roue 31 engrenant avec celle-ci, ainsi que la manivelle 37 qui en est solidaire par l'arbre 29, tournent par consé- quent en sens'inverse de la flèche 61, comme le montre la flèche 63.
Ainsi en remplaçant la couronne à denture interne de la figure 1 par la roue planétaire de la figure 4, on obtient une ro- tation du satellite 31 en sens opposé à celle du porte-satellite, le seul point -important en ce qui concerne le rapport de transmission entre les roues dentées 31, 32 et 34, 35 étant que le rapport de ; multiplication total entre le satellite 31 solidaire de la manivelle ' 37 et la roue planétaire 35 soit de 4 : 1,
La manivelle 37 est disposée sur l'arbre 29 de manière à être tournée radialement vers l'arbre 21 lorsque la rotation du porte-satellite 25 amène l'arbre 29 à la même hauteur que l'arbre 21.
En raison du rapport de multiplication précité de 4 : 1, entre le . , satellite 31 et la roue planétaire 35, là manivelle 37 est ) également dirigée radialement vers l'intérieur pour les positions au porte- satellite 25 décalées de 90 et 1800 par rapport à la première, et le bouton de manivelle 38 exécute un mouvement analogue à un carré autour de l'arbre 21, dans la direction de la flèche 61, mouvement qui est fonction du rapport entre l'excentricité du bouton'de mani- velle et la distance séparant l'arbre 29 de l'arbre 21.
La composante horizontale de ce mouvement (valeur de x dans le système de coordonnées des figures 1 à 3) est transmise par le coulisseau 39 à la coulisse 42, tandis que la composante vertica- le (valeur de y) détermine un déplacement à vide du coulisseau 39 à l'intérieur du guidage 41.
Pour de nombreuses applications, il suffit de prélever le mouvement de va-et-vient Intermittent désiré directement sur la cou- lisse 42. Le mécanisme représenté à la figure 4 comporte toutefois un dispositif, qui assure une stabilité,encore plus grande du mouve- ment alternatif dans les zones d'immobilisation. La crémaillère 45 transforme le mouvement alternatif de la coulisse 42 en un mouve-
<Desc/Clms Page number 13>
ment oscillatoire tournant de la manivelle 49, par l'intermédiaire du pignon 46 et de l'arbre 48 tourillonnant à poste fixe.
La dimension du pignon 46 est telle que l'amplitude du mouvement oscillatoire est au moins d'environ 180 . La manivelle 49 est en outre disposée de façon à occuper une position sensiblement horizontale aux extrémités de l'amplitude.
La composante horizontale du mouvement oscillatoire exécuté par la manivelle 49 est convertie, comme pour la coulisse 42, en un déplacement horizontal du curseur 55, tandis que la composante ver- ticale détermine comme précédemment un déplacement à vide du coulis- seau 53 dans la glissière 54.
On expose en détail plus loin comment le mouvement oscil- latoire tournant intermittent est prélevé sur la coulisse 55.
La stabilisation supplémentaire du mouvement de va-et-vient intermittent dans les zones d'immobilisation que cette disposition permet d'obtenir repose sur l'utilisation des points morts de la manivelle 49/53 aux extrémités du mouvement oscillatoire tournant, de sorte que, même si la coulisse 42 s'écarte notablement de ses positions extrêmes pendant la rotation du bouton de manivelle 38, il ne peut en résulter pour la coulisse 55 des écarts qui, par rap- port à ses positions extrêmes, soient supérieurs à la valeur auto- risée dans chaque cas.
Il a déjà été signalé que le mécanisme de la figure 4 est destiné à un dispositif de bobinage des stators des petits moteurs électriques : ce mécanisme utilise le mouvement oscillant pour gui- der, par rapport au stator, les moyens qui Introduisent le fil dans. les encoches du stator conformément au pas d'enroulement désiré.
Sur sa face opposée à la glissière 54, la coulisse 55 porte une cré- maillre horizontale 64, avec laquelle engrène un pignon 65 dont les faces supérieure et inférieure sont munies chacune d'un bossage 66,
67, par lesquels le pignon est supporté radialement et axialement.
<Desc/Clms Page number 14>
Dans la direction de son axe, le pignon 65 est percé d'un trou de section carrée, traversé par une barre 71 de section identique qui tourne avec le pignon, mais peut coulisser axialement. La barre car- rée 71 sert de support aux moyens de guidage du fil non repréeentés et un mouvement montant et descendant(lui est imprimé par un dispo- sitir d'entraînement quelconque, à came, par exemple à une cadence identique à la rotation du pignon 65, mais aéphasée par rapport à celle-ci. Les dispositifs de ce genre sont connus et il est inutile de les représenter et de les décrire en détail. Il va de soi que le mouvement montant et descendant recherché peut être fourni par un ; deuxième mécanisme analogue à celui qui figure su dessin.
Un autre avantage de la présence de la deuxième manivel- le 49 disposée après la coulisse 42 est de pouvoir régler la manivel- le 49 pour faire varier la course du mouvement alternatif intermit- tent prélevé sur la coulisse 55, sans que ce réglage entraîne un changement de la forme du mouvement. Lorsqu'il s'aglt d'un disposi-- tif pour le bobinage de moteurs électriques, il est par conséquent possible de faire varier ou de régler ainsi (avec précision)le pas . d'enroulement.
Les figures 5 et 6 représentent une manivelle réglage aménagée de cette manière. A son extrémité tournée vers la manivel- le, l'arbre 48 porte une tête carrée 72, mobile radialement dans une rainure profilée 73 d'un carter de manivelle 74 portant le maneton 51. La tête carrée 72 est munie d'un alésage 75, dont le portion mé- diane de plus petit diamètre est taraudée.
. L'extrémité de la rainure profilée 73 opposée au maneton 51 est formée par un couvercle encastré 76 qu'une vis cylindrique 77 maintient bloqué dans la rainure Dans le couvercle 76 est percé un trou 78 traversé par une vis 52 à tête moletée 81. Le filetage de la vis de réglage 5!? s'engage dans le taraudage de l'alésage 75. La face terminale interne de la tête moletée 81 vient s'appliquer sur
<Desc/Clms Page number 15>
la face externe du couvercle 76 et est maintenue en position par un cir-clip 82, logé dans une gorge de la vis de réglage 52 et s'appuyant sur la face interne du couvercle 76.
En faisant tourner la tête moletée 81, il est possible de déplacer radialement le car- ter de manivelle 74 par rapport à la tête carrée 72 de l'arbre 48. c'est-à-dire de faire varier de manière quelconque l'excentricité du maneton 51 par rapport à l'arbre 48.
La variante de réalisation du dispositif selon l'inven- tion représentée à la figure 7 comporte le même mécanisme planétai- re que le dispositif de la figure 4. Les éléments qui sont identi- ques dans les deux cas portent les mêmes références et il est super- flu de les décrire à nouveau.
Dans le mécanisme de la figure 7, il est prévu une cou- lisse 42' dont l'une des extrémités longitudinales porte deux pa- liers 85, 86 écartés verticalement l'un de l'autre. Dans les alé- ' sages coaxiaux de ces deux paliers passe un axe 87, grâce auquel l'extrémité percée d'une biellette 88 est articulée sur la coulisse 42' entre les paliers 85 et 86.
A l'autre extrémité de la biellette 88 sont articulées, au moyen d'un axe 91, deux barres d'accouplement parallèles 89, 90, reliées à leur tour par un axe d'articulation 92 à un segment denté
93, susceptible de pivoter horizontalement autour d'un axe fixa 94.
Le segment denté 93 est en prise avec un pignon 65, muni d'un bossage.cylindrique 66 sur la face supérieure et d'un bossage
67 sur sa face inférieure. Ces deux bossages servant respectivement de palier radial 68 et de palier axial 69 au pignon 65. Celui-ci est percé suivant son axe d'une ouverture de section carrée, traver- sée par une tige 71 de même section, qui est solidaire en rotation du pignon, mais peut-coulisser axialement dans celui-ci.
La tige carrée 71 sert par exemple de support à la navet- te non représentée d'un dispositif destiné au bobinage automatique des stators de moteurs électriques. Un mouvement montant et descen- dant lui est imprimé par un dispositif d'entraînement quelconque,
<Desc/Clms Page number 16>
une came, par 'exemple, à une cadence identique à la rotation du pignon 65, mais déphasée par rapport à celle-ci. Les dispositifs d'entraînement de ce genre sont connus et il est inutile de les re- présenter et de les décrire en détail. Il va de soi que le mouvement montant et descendant recherché peut aussi être fourni par un deuxiè- me mécanisme analogue à celui'', qui figure au dessin.
La biellette 88 se déplace dans un palier situé entre ses axes d'articulation et qui se compose de deux coussinets 95, 96, de préférence en bronze ou cuivre rouge, ou équivalent entre lesquels la biellette 88 peutglisser longitudinalement et qui sont assemblés à l'aide de boulons 97. Dans l'exemple de réalisation représenté, les coussinet(sont constitués par des corps de révolution dont les faces en regard sont fraisées planes, le coussinet supérieur enserre par un collier de centrage un appendice central du coussinet inférieur, tandis que celui-ci porte un évidement, perpendiculaire aux faces la- térales planes, qui sert de logement à la biellette 88.
Le palier en deux pièces 95, 96 est monté à pivotement autour d'un axe vertical, à l'aide,de deux pivots, dont seul le pivot supérieur 98 est visible sur le dessin, entre les extrémités des branches horizontales d'un étrier 99, supporté par deux barres de gui- dage 100 et 101 auxquelles il est fixé.Les barres de guidage 100, 101 peuvent coulisser longitudinalement en 102, 103, 104 et 105 dans le bâti non représenté de la machine et leurs extrémités sont réunies par des traverses 106, 107.
Devant la traverse 106 est installé un vérin à double effet 108 dont le piston 109 est relié par une tige 110 à la traverse 106.
Des soupapes 111 et 112 permettent l'admission, dans les chambres du cylindre 108 situées devant et derrière le piston 109, d'un fluide comprimé pneumatique ou hydraulique fourni par une source non repré- sentée. Les cnambres du cylindre peuvent également être mises à l'air libre par les soupapes 111, 112.
<Desc/Clms Page number 17>
Devant la traverse 107 bd trouve un dispositif de butée réglable, qui se compose d'un axe 113 prolongeant la traverse 107, d'un tambour gradins et d'un mécanisme pour le déplacement dudit tambour.
Le tambour à gradins comporte un plateau 115 qui tourillonne à poste fixe en 114 et dont la face tournée vers la traverse 107 por- te un certain nombre d'organes de butée interchangeables, de hauteurs différentes et répartis sur le tambour (le dessin montre trois de ces organes 116, 117 et 118). Ces organes interchangeables peuvent avoir la l'orme de segments'comme le montre le dessin, ou n'importe quelle autre fome. Il est avantageux de prévoir aur le plateau 115 autant d'organes qu'il y a de valeurs différentes désirées de la course du mouvement alternatif intermittent.
Le mécanisme de déplacement comporte une croix de Malte 119 coaxiale avec le tambour à gradins, solidaire en rotation de celui- ci et dont la division correspond au nombre des gradins du tambour, ainsi que d'un disque d'arrêt 121 en l'orne de croissant, disposé sur un arbre de commande 120 et pourvu d'un doigt d'entraînement 122.
L'agencement et le fonctionnement d'un tel mécanisme d'entrainement par croix de Halte à auto-verrouillage sont connus et n'ont pas be- soin d'être décrits en détail. L'arbre de commande 120 est relié par l'intermédiaire d'un réducteur 123 à un moteur électrique 124, qui peut être raccordé par un interrupteur 125 à une source de cou- rant quelconque, par exemple à un réseau de courant triphasé et qui tourne dans un sens déterminé au moment de la fermeture de l'interrup- teur 125..
Le fonctionnement du mécanisme ci-dessus est le suivant:
On suppose que l'arbre 21 est entraîné à partir du moteur non représenté par la roue dentée 24, en sens inverse des aiguilles d'une montre comme l'indique la rlèche 61. Comme le porte-satellite 25 est solidaire en rotation de l'arbre 21, il tourne lui-même dans le sens de la flèche 61 ; les arbres excentriques 29 et 33 tournent autour de l'arbre 21, cependant que la roue dentée 34 roule dans le
<Desc/Clms Page number 18>
sens de la flèche 62 sur la roue planétaire fixe 35.
Le mouvement en développante de la roue dentée 34 est transmis par l'arbre 33 au sa- tellite 32, de sorte que le satellite 31 qui engrène avec le précé- dant, ainsi que la manivelle 37 reliée à la roue 31 par l'arbre 29, sont entraînés en rotation dans le sens opposé à celui de la flèche
61, comme l'indique la flèche 63.
Le bouton de manivelle 38 exécute alors comme il a été déjà exposé un déplacement suivant une trajectoire semblable à un carré, dans la direction de la flèche 61, autour de l'arbre 21. La compo- sante horizontale de ce déplacement (valeur x) est transmise par le coulisseau 39 à la coulisse 42', tandis que sa composante verticale (valeur y) détermine une course à vide du coulisseau 39 à l'intérieur du guidage 41.
Dans son mouvement de va-et-vient, la coulisse 42' entraîne l'extrémité antérieure de la biellette 88 et fait pivoter celle-ci, en même temps que le palier en deux pièces 95., 96, autour de l'axe des pivots dans l'étrier 99. La biellette 88 se comporte alors com- me un levier oscillant double,'dont l'autre bras transmet au segment denté 93, par l'intermédiaire des barres d'accouplement 89 et 90, un mouvement alternatif, correspondant mais en sens inverse, avec une période d'immobilisation intermédiaire, de sorte que le segment den- té 93 exécute lui-même un mouvement oscillatoire alternatif et fait tourner également le pignon 65 et sa barre carrée 71 suivant un mouvement alternatif intermittent.
Il est évident que l'angle de rotation du segment denté 93 dépend du rapport entre les bras de levier de la biellette 88, mesu- rés à partir de son axe d'articulation. Dans l'exemple de réalisation représenté, ce rapport des bras de levier peut être modifié de deux manières.
Il est supposé en premier lieu que les soupapes 111 et 112 occupent la positicn pour laquelle la chambre antérieure du cylindre
108 est à l'air libre et la chambre postérieure sous pression, de
<Desc/Clms Page number 19>
sorte que l'axe de butée 113 est repoussé, par l'intermédiaire de la tige de piston 110, de la traverse 106, des barres de guidage 100,
101 et de la traverse 107, contre le tambour à gradins 115-118 et ; que l'étrier 99 est immobilisé dans une position déterminée par rap- port au bâti de la machine.
L'extrémité antérieure de la biellette
88 décrirait dans ces conditions, si elle n'était pas articulée à la coulisse 42', un arc de cercle dans un plan horizontal au cours du pivotement alternatif du palier en deux pièces 95, 96. Etant donné toutefois que la coulisse 42' exécute un mouvement linéaire, l'extrémité antérieure de la biellette 88 doit suivre ce mouvement linéaire et est contrainte de glisser alternativement dans un sens . et dans l'autre dans le palier 95,96 en même temps qu'elle pivote.
Il en résulte une variation ininterrompue du rapport entre les deux bras de levier de la biellette 88. Le bras de levier antérieur, ar- ticulé à la coulisse 42;, atteint sa valeur minimum lorsque la biel- lette 88 occupe sa position de pivotement moyenne formant un angle droit avec le déplacement de la coulisse, et sa valeur maximum dans les deux positions extrêmes; l'inverse se produit en ce qui concerne l'autre bras de levier, relié au segment denté 93 par les barres d'accouplement 89, 90.
Dans la position moyenne de pivotement de la biellette 88, le segment denté 93, se déplace par conséquent par rap- port à la coulisse 42' plus rapidement que dans les positions extrê- ; mes, ce qui entraîne une stabilisation supplémentaire souhaitable des mouvements du segment denté 93 dans les positions extrêmes.
Cette variation du rapport des bras du levier a donc lieu en fonction du déplacement. Dans la mécanisme de la figure 7, il est possible en outre de modifier graduellement le centre de pivotement, afin de faire varier l'angle d'oscillation du segment denté 93, et, par suite, l'angle de rotation du pignon 65 et de sa tige carrée 71 entre les positions extrêmes du mouvement de va-et-vient. Les bar- res de guidage 100,101 et l'étrier 99 sont déplacés à cet effet rela- tivement au bâti de la machine, à l'aide du vérin et du dispositif assurant le déplacement du tambour à gradins.
<Desc/Clms Page number 20>
Cette opération de réglage se fait comme suit. La-soupa- pe 112 est en,premier lieu inversée pour mettre à l'air libre la chambre postérieure du cylindre 108. Le moteur 124 est ensuite mis en route en fermant l'interrupteur 125 jusqu'à ce que le doigt d'en- traînement 122 ait exécuté un tour complet autour de l'arbre 120 en faisant progresser d'une division la croix de Malte 119 et le tam- bour à gradins,. Le moteur 124 est aménagé et/ou branché à la sour- ce de courant de telle manière que son sens de rotation corresponde à une rotation du tambour à gradins pour laquelle l'organe'de butée qui vient se placer devant'l'axe 113 a une hauteur plus faible.
La ' chambre postérieure du cylindre 108 est alors mise en communication avec la source de fluide comprimé par une inversion de la soupape
112, et la pression qui s'exerce sur le piston 109 ramène les barres de guidage et l'étrier 99 vers l'avant jusqu'à ce que l'axe 113 ren- contre le nouvel organe de butée : les barres de guidage et l'étrier se trouvent alors immobilisés dans cette nouvelle position.
Ce cycle d'opérations se répète dans le même ordre pour chaque autre réglage de l'angle de pivotement du segment denté 93,. dû pignon 65 et de sa tige carrée 71 ; 'en partant de l'organe de butée ayant la plus grande hauteur, l'angle de pivotement des élé- ments précités augmente à chaque nouveau réglage. Les deux soupapes . 111 et 112 sont enfin inversées, de sorte que la chambre antérieure du cylindre 108 est mise sous pression et la chambre postérieure à l'air libre, de sorte que les barres de guidage et l'étrier sont ramenés dans leur position initiale.
Il est évident que les soupapes 111 et 112 ainsi que l'in- terrupteur 125 peuvent être commandées par un appareillage automa- tique de type connu, aussi bien dans l'ordre de leur entrée en ac- tion qu'en fonction de certaines conditions, par exemple du nombre des mouvements alternatifs de là tige carrée 71.
Il va de soi que des modifications peuvent être apportées au mode de réalisation qui vient d'être décrit, notamment par sub- stitution de moyens techniques équivalents sans que l'on sorte pour
<Desc/Clms Page number 21>
cela du cadre de la présente Invention.
<Desc / Clms Page number 1>
A method of transforming a uniform rotational motion into an intermittent, reciprocating motion and device for implementing the method.
The invention relates to a method for transforming a uniform rotational movement into an inter- reciprocating movement. mittent or back and forth.
The transformation of a uniform rotational motion into an intermittent reciprocating motion may be necessary in a wide variety of fields of application. It is thus, for example, that in devices for automatic winding of stators, induced or
<Desc / Clms Page number 2>
rotors of electric machines, it is necessary that the winding shuttle or similar part which guides the wire can, in the extreme positions of its stroke, turn successively in one direction and the other with respect to the part to be wound and , in accordance with the pitch of the winding, while, during the introduction of the wire into the groove, such relative rotation is prevented to an extent meeting the requirements of the practice.
One known method of producing this reciprocating rotational motion is to use cams. The maximum power that mechanisms of this type can provide is however quite limited because, if the number of rotational oscillations becomes large, the inevitable vibrations of the device take on an unacceptable extent.
It is also common to use articulated quadrilaterals driven by aes cranks to transform a uniform rotational movement into an intermittent, reciprocating movement, but here too the number of possible rotational oscillations is limited.
So that a crank pin can engage in the slots of a Halte cross and come out as gradually as possible, it has already been proposed to rotate this crank pin not around a fixed center but around of a center moving along a circular path, and to provide a toothed satellite wheel rotatably secured to the crank and rolling inside a pivoting toothed ring, with a gear ratio of 4 1. By choosing suitably the ratio between the radius of the crank and that of the circular path, it is possible to give the path of the crank pin the shape of a square with rounded angles, the sides of which are more or less straightened.
If the Maltese cross is then conformed and arranged in relation to the trajectory of the crank pin so that it enters the slot of the Maltese cross in the middle of one of the sides
<Desc / Clms Page number 3>
square and comes out, after a quarter turn, in the middle of the adjacent side of the square; entry and exit movements are much more flattened in the direction of the lunge than with a movement.
The circular crank pin and the Maltese cross is accelerated and decelerated much more gradually during its rotation.
The object pursued by the invention is to transform a uniform rotational movement into an alternating or intermittent reciprocating movement without the intervention of drive cams or of quadrilaterals driven by a crank, in order to obtain, with - a simple geometrical arrangement, high powers.
The process solving this problem starts from the known principle that the crankpin of a crank of a drive mechanism comprising a * Maltese cross can be described as a square trajectory. It consists in using the rotational movement to impart to the center of rotation of an eccentric point a uniform displacement on a circular path, the radius of which is equal, at least approximately, to nine times that of the eccentric, to be printed at the eccentric point a gyratory movement in the opposite direction in the plane of the circular path around the center of the eccentric, a movement of which the absolute number of revolutions is equal to three times the number of revolutions with which the center of the eccentric moves. around the center of the circular path,
and in sensing directly or indirectly the projection of the absolute movement of the eccentric point on one of the axes of the displacement plane common to the center of the eccentric and to the eccentric point, this projection representing the reciprocating movement. In this way it is possible to obtain, over a relatively wide range, a stopping of movement which is noticeable and sufficient in many practical applications.
In an improved embodiment of the method of the invention, residual movement in areas of immobilization can be further weakened. For the indirect capture of
<Desc / Clms Page number 4>
reciprocating movement, the projection of the displacement of the eccentric point on the aforementioned axis is first transformed into an oscillatory movement of rotation, at proportional speed and acceleration, of a second eccentric point around a center fixed in position , over an angle equal to or approximately equal to 180, the projection on an axis passing through the end points of said oscillatory rotational movement then being used so that the reciprocating movement can be taken there directly.
This perfected form of implementation now makes it possible to vary the amplitude of the reciprocating movement by simply modifying the eccentricity of the second eccentric point, which is practically impossible for the first eccentric point without a simultaneous change of the eccentric point. radius of the circular path.
A device particularly suitable for implementing the method of the invention comprises a planetary mechanism, the planet wheel of which is driven by rolling on a non-rotating central wheel, using a planet carrier on which is printed. a uniform rotational movement, an integral crank. '' in rotation of the planet wheel and provided with an eccentric crank pin engaging a slide moving freely in a linear guide perpendicular to the axis of the mechanism, which guide is carried by a slide forming a right angle with it and movable perpendicular to the axis of the mechanism and from which the reciprocating movement can be taken directly.
In order to have a logical and compact construction of the device of the invention, it is advantageous to give the non-rotating central wheel the shape of a planetary wheel, with which engages an intermediate wheel attached to the planet carrier and which drives the planet gear. satellite meshing.
One way to further brake the intermittent reciprocating movement in the extreme positions of the device consists in picking up the movement indirectly from the slide by means of a
<Desc / Clms Page number 5>
rack integral with this slide and in which engages a pinion which drives a second crank which is journalled in a fixed position and carries an eccentric crank pin, which engages in a slide moving freely in a linear guide directed perpendicularly to the crank shaft and carried by a second slide 'which forms a right angle with said guide and which is movable perpendicular to the crank axis, the reciprocating movement being taken from this second slide.
The radius of the second crank is advantageously adjustable between certain limits, so that, for a constant oscillation angle of this crank, it is possible to vary the stroke of the reciprocating movement on demand.
An adjustment capability of this order is sufficient in many cases. It is thus, for example, that if the device is used to drive the shuttle of an apparatus intended for the automatic winding of the stators of electric motors always requiring a constant winding pitch, this adjustment faculty is largely sufficient to adapt the winding device. If, on the other hand, they are stators intended for three-phase current motors comprising several coils with different winding pitches, the radius of the second crank must be modified at each change of the winding pitch. .
In a particular embodiment of the device for carrying out the method of the invention, with indirect sampling of the reciprocating movement on the slide moving perpendicular to the axis of the mechanism, it is possible to avoid this additional maneuver, thanks to an organ driven by an oscillatory movement which directly captures the reciprocating movement and which is driven by the slide by means of an oscillating lever with two arms, levers whose length ratio is variable.
The organ driven by an oscillatory movement is preferably constituted by a toothed segment, oscillating about a fixed axis and in engagement with a toothed pinion, to which rotational oscillations are thus imparted.
<Desc / Clms Page number 6>
The description which will follow with regard to the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the particularities which emerge both from the text and from the drawing forming, of course, part of said invention.
FIG. 1 is a block diagram showing a planetary mechanism comprising a ring gear with internal teeth in which a satellite rolls.
Figure 2 is a diagram illustrating the geometrical relationships which intervene to generate a square trajectory using a planetary mechanism according to figure 1.
Figure 3 is a diagram showing part of a; different trajectory from the previous one.
FIG. 4 represents a mechanism according to the invention intended for a device for the winding of the stators of small electric motors.
Figure 5 is a partial section of an adjustable crank forming part of the mechanism of Figure 4.
Figure 6 is a section through VI-VI of figure
FIG. 7 shows in perspective an alternative embodiment of the mechanism according to the invention, intended in particular for a device for winding the stators of small AC or three-phase electric motors.
FIG. 1 represents an internally toothed crown 11,. the pitch diameter 12 of which meshes with a planet wheel 13, of pitch diameter 14. The toothed ring 11 is immobilized at 15 and the planet wheel 13 is journaled on a planet carrier not shown, during the rotation of the latter around the center of the system, the axis A of the planet wheel 13 moves on a circular path 16 of radius R while rolling in the ring gear 11 in the direction opposite to that in which the planet carrier rotates.
<Desc / Clms Page number 7>
The radius of the pitch circle 14 of the planetary wheel is equal to one third of the radius R of the circular path 16, so that the radius of the pitch circle 12 of the ring 11 is equal to 4 x R.
3 The multiplication ratio between the ring gear 11 and the planet gear 13 is therefore 1 4, which means that if the ring gear rotated, the planet carrier being immobilized, the planet gear would make four turns around its axis A during a complete revolution of the crown wheel, but since the toothed crown is fixed, as it was indicated above, and that in the center the planet carrier can turn, when the planet gear turns around its axis A in direction inverse of the planet carrier of radius R around its center Z, the planet wheel 13 executes in absolute value only three turns for one complete revolution of its axis A around the center Z.
In other words, the absolute angle of rotation of the planet wheel in a given unit of time is equal to three times the angle of rotation traversed during the same unit of time by the planet carrier.
To better understand these relations, we have drawn in Figure 1 a system of coordinates, with a horizontal axis 1 and a vertical axis y, It is assumed that at the instant t = o the satellite-holder occupies the position shown, for which the radius R joining; the points Z and A coincide with the positive direction of the x-axis. We first consider any eccentric point P of the planetary wheel 13 also located on the x axis at the instant t = o, at a distance r from the axis A in the direction of the center Z.
If the planet carrier rotates counterclockwise by angles between the x-axis and the radius R of the planet carrier, the eccentric radius r described, according to the above assumptions and as shown in Figure 2, an angle of absolute value equal to # Ó with respect to the direction of the x-axis, while the angle between the radius R of the planet carrier and the eccentric radius r is equal to 3 Ó + Ó = 4 Ó.
The trajectory described by the
<Desc / Clms Page number 8>
eccentric point P can therefore be defined in the coordinate system considered by the equations: x = R cos Ó - r cos 3 Ó (1) y - R sin Ó + r sin 3Ó (2)
It is known that by suitably choosing the value of the ratio between the radius R of the planet carrier and the eccentric radius r, the trajectory 17 of the point P can be given the general shape of a square with rounded angles. It is evident that, for a relatively small eccentric radius r, the shape of this trajectory approaches a circle of radius R, in which the curvature of the sides of the square formed is only very slightly less than that of the circumference described by the radius R.
For a relatively large eccentric radius, on the other hand, we obtain a trajectory whose sides of the square are curved in their middle towards the center Z of the system.
The right part of such a trajectory 19 is shown in FIG. 3. At an equal distance on either side of the point. 'median Po on the side of the square represented, we find on the trajectory, points Pl and P2, located at the same transverse distance xo from the y axis parallel to said side of the square, as the midpoint po
By calling! .. and - 0 (1 the angles of rotation of the planet carrier which correspond respectively to the points p1 and p2 and by introducing: the values of x given by equation (1), we can establish for the points p1 and P2 the following relation:
EMI8.1
R cos oc 1 - r cos 3 oc 1 - R - r (3)
EMI8.2
As indicated above, the points P1 and P2 in question only exist if the sides of the square of the trajectory are curved inward in their middle.
These points are. all the more close to the midpoint of the side of the square considered the smaller this curvature. Accordingly, to obtain a re-
<Desc / Clms Page number 9>
optimum erection of the sides of the square, it is necessary, by a progressive reduction of the eccentric radius r, to bring these points closer to the common midpoint Po until they coincide with it.
Since, according to the above equation, the anglē1 defining the position of the points p1 and P2 then tends towards zero, we can obtain the limit value lim - x for Ó1 close to zero, by multiplying the numerator and denominator of equation (4) by 1 + cosÓ1 and applying the known relations:
EMI9.1
cos 3 oC! cos 30 (- 3 cos 0 <and sin 20 (+ cos 2 oC = 1 we get the result:
limR = 9 r (5)
EMI9.2
This means that for optimum rectification of the sides of the square, the radius of the planet carrier must be equal to nine times the eccentric radius, as shown approximately in Figures 1 and 2. The invention takes advantage of these fundamental laws, by not taking from this trajectory as the projection on one of the two axes, for example the x-axis, for a value of R equal to or. substantially equal to 9 r. In reality, while the eccentric point traverses the right side or the left side of the square, the movement sampled does not absolutely stop.
On a relatively large portion of this side, limited for example in Figure 2 by the points PA and PB symmetrical with respect to the x-axis, the difference '¯x on the value xo at the point of intersection of the trajectory with the x-axis is very small, so that, over a large fraction of the angle of rotation of the planet carrier and, consequently, during a half-turn of the latter, the immobilization obtained is sufficient for many practical applications. It is evident that this immobilization occurs again during the second half-turn of the planet carrier, while the sought-for back-and-forth movement takes place in the intermediate periods.
<Desc / Clms Page number 10>
It is advantageous to choose, for the ratio between the radius R of the planet carrier and the eccentric radius r, a value slightly less than 9: 1, accepting the slight inward curvature of the middle portions of the sides of the square. which results from. explanations given with regard to figure 3.
A. the condition that this curvature is just sufficient so that the distance ¯ xo measured on the x axis between a double tangent 19 to the trajectory and the point Po (figure 3) does not exceed the value admitted in practice for l The difference between the movement taken and the absolute stop, it is possible to optimally extend the practically usable duration of the immobilization to the entire range between the upper point p1 and the lower point P2
FIG. 4 shows by way of example a mechanism for implementing the method of the invention, in its application to a device for winding the stators of small electric motors. This mechanism comprises a drive shaft 21, which rotates at a fixed position at 22 and 23, for example in a frame not shown.
The shaft 21 is driven by an electric motor or the like, by means of a spur gear 24 On the opposite end of the shaft 21 is cantilevered a planet carrier 25 having the shape of 'a casing, en.deux parts 27, 28 assembled by screws 26.
In the planet carrier 25 rotates a shaft 29 carrying a planet gear 31, which meshes with a second planet gear 32, wedged on an intermediate shaft 33 which also pivots in the satellite carrier 25 and which is engaged with a toothed wheel 34 arranged outside the satellite carrier. The toothed wheel 34 meshes with a sun gear 35, concentric with the drive shaft 31, without being integral with it, but which is locked in rotation as indicated at 36.
The shaft 29 passes through the rear face of the planet carrier and carries at its free end a crank 37 provided with a button
38 directed axially, which engages in the corresponding bore of a slide 39.
<Desc / Clms Page number 11>
The slide 39 can move vertically in the guide 41 of a slide 42, in which two holes are made, which cross horizontally through the slide at a certain distance from the guide of the slide 39 and from which two rods emerge. slide 43, 44, fixed at their ends and on which the slide 42 can move horizontally and normally to the axis of the shaft 21.
On its upper face, the slide 42 carries a horizontal rack 45 with teeth facing upwards and in which a pinion 46 engages, wedged on a shaft 48, which rotates in a fixed bearing 47 and whose The opposite end carries a crank 49 provided with a crank pin 51 directed axially. The eccentricity of the crank pin 51 can be adjusted, as will be explained later, using a screw 52
The crank pin 51 enters a corresponding hole made in a slide 53, capable of moving vertically in the slide 54 of a slide 55.
Like the slide 42, the slide 55 carries two horizontal bores, from which emerge two slide rods 56,57 fixed at their ends and on which the slide 55 can move horizontally and perpendicular to the axis of tree 48.
The operation of the mechanism which has just been described is as follows:
It is assumed that the shaft 21 is driven in an anti-clockwise direction (arrow 61) by the motor not shown by means of the toothed wheel 24. As the planet carrier 25 is rotatably integral with the shaft 21 it also rotates in the direction of arrow 61, so that the eccentric shafts 29 and 33 pivot around the shaft 21, while the toothed wheel 34 rolls in the direction of the arrow 62 , on the fixed sun gear 35.
This involute movement of toothed wheel 34 is transmitted by shaft 33
<Desc / Clms Page number 12>
to satellite 32; the wheel 31 meshing with the latter, as well as the crank 37 which is integral with it by the shaft 29, consequently rotate in the reverse direction of the arrow 61, as shown by the arrow 63.
Thus, by replacing the ring gear with internal teeth of FIG. 1 by the sun gear of FIG. 4, one obtains a rotation of the satellite 31 in the opposite direction to that of the planet carrier, the only point -important as regards the transmission ratio between the toothed wheels 31, 32 and 34, 35 being that the ratio of; total multiplication between the satellite 31 integral with the crank '37 and the planetary wheel 35 is 4: 1,
The crank 37 is arranged on the shaft 29 so as to be turned radially towards the shaft 21 when the rotation of the planet carrier 25 brings the shaft 29 to the same height as the shaft 21.
Due to the aforementioned 4: 1 multiplication ratio, between the. , planet gear 31 and planetary wheel 35, the crank 37 is also directed radially inwards for the positions at the planet carrier 25 offset by 90 and 1800 with respect to the first, and the crank knob 38 performs a similar movement to a square around the shaft 21, in the direction of the arrow 61, a movement which is a function of the ratio between the eccentricity of the crank button and the distance separating the shaft 29 from the shaft 21.
The horizontal component of this movement (value of x in the coordinate system of figures 1 to 3) is transmitted by the slide 39 to the slide 42, while the vertical component (value of y) determines an empty movement of the slide 39 inside guide 41.
For many applications, it suffices to take the desired Intermittent reciprocating movement directly from the slide 42. The mechanism shown in FIG. 4 however comprises a device which ensures even greater stability of the movement. alternative ment in immobilization zones. The rack 45 transforms the reciprocating movement of the slide 42 into a movement.
<Desc / Clms Page number 13>
rotating oscillatory ment of the crank 49, via the pinion 46 and the pivoting shaft 48 at a fixed position.
The dimension of pinion 46 is such that the amplitude of the oscillatory movement is at least about 180. The crank 49 is further arranged so as to occupy a substantially horizontal position at the ends of the amplitude.
The horizontal component of the oscillatory movement executed by the crank 49 is converted, as for the slide 42, into a horizontal movement of the cursor 55, while the vertical component determines as before an empty movement of the slide 53 in the slide. 54.
How the intermittent rotating oscillation movement is taken from the slide 55 is discussed in detail below.
The additional stabilization of the intermittent reciprocating movement in the immobilization zones that this arrangement provides is based on the use of the dead centers of the crank 49/53 at the ends of the rotating oscillatory movement, so that, even if the slide 42 deviates appreciably from its extreme positions during the rotation of the crank button 38, this cannot result for the slide 55 in deviations which, with respect to its extreme positions, are greater than the value auto - laughing stock in each case.
It has already been pointed out that the mechanism of FIG. 4 is intended for a device for winding the stators of small electric motors: this mechanism uses the oscillating movement to guide, with respect to the stator, the means which introduce the wire into. the notches of the stator in accordance with the desired winding pitch.
On its face opposite to the slide 54, the slide 55 carries a horizontal rack 64, with which engages a pinion 65, the upper and lower faces of which are each provided with a boss 66,
67, by which the pinion is supported radially and axially.
<Desc / Clms Page number 14>
In the direction of its axis, the pinion 65 is pierced with a hole of square section, crossed by a bar 71 of identical section which rotates with the pinion, but can slide axially. The square bar 71 serves as a support for the wire guide means, not shown, and an upward and downward movement (is imparted to it by any cam drive device, for example at a rate identical to the rotation of the pinion 65, but phase-shifted therewith Devices of this kind are known and it is unnecessary to represent and describe them in detail It goes without saying that the desired upward and downward movement can be provided by a; second mechanism similar to that shown in the drawing.
Another advantage of the presence of the second crank 49 disposed after the slide 42 is to be able to adjust the crank 49 to vary the stroke of the intermittent reciprocating movement taken from the slide 55, without this adjustment causing a change in the form of movement. When it comes to a device for winding electric motors, it is therefore possible to vary or adjust the pitch in this way (with precision). winding.
Figures 5 and 6 show an adjusting crank arranged in this way. At its end facing the crank, the shaft 48 carries a square head 72, movable radially in a profiled groove 73 of a crank housing 74 carrying the crank pin 51. The square head 72 is provided with a bore 75. , whose middle portion of smaller diameter is tapped.
. The end of the profiled groove 73 opposite the crank pin 51 is formed by a recessed cover 76 which a cylindrical screw 77 keeps locked in the groove. In the cover 76 is drilled a hole 78 through which a screw 52 with a knurled head 81 passes. adjusting screw thread 5 !? engages in the tapping of the bore 75. The internal end face of the knurled head 81 comes to rest on
<Desc / Clms Page number 15>
the outer face of the cover 76 and is held in position by a cir-clip 82, housed in a groove of the adjustment screw 52 and resting on the inner face of the cover 76.
By rotating the knurled head 81, it is possible to move the crank case 74 radially with respect to the square head 72 of the shaft 48. i.e. to vary the eccentricity in any way. of the crankpin 51 relative to the shaft 48.
The variant embodiment of the device according to the invention shown in FIG. 7 comprises the same planetary mechanism as the device of FIG. 4. The elements which are identical in the two cases bear the same references and are it is superfluous to describe them again.
In the mechanism of FIG. 7, there is provided a slide 42 ', one of the longitudinal ends of which bears two bearings 85, 86 spaced vertically from one another. Through the coaxial bores of these two bearings passes an axis 87, by virtue of which the pierced end of a link 88 is articulated on the slide 42 'between the bearings 85 and 86.
At the other end of the connecting rod 88 are articulated, by means of a pin 91, two parallel coupling bars 89, 90, connected in turn by an articulation pin 92 to a toothed segment
93, capable of pivoting horizontally around a fixed axis 94.
The toothed segment 93 is engaged with a pinion 65, provided with a cylindrical boss 66 on the upper face and a boss
67 on its underside. These two bosses serving respectively as a radial bearing 68 and as an axial bearing 69 for the pinion 65. The latter is pierced along its axis with an opening of square section, traversed by a rod 71 of the same section, which is integral in rotation. of the pinion, but can slide axially therein.
The square rod 71 serves for example as a support for the turnip (not shown) of a device intended for the automatic winding of the stators of electric motors. An upward and downward movement is imparted to it by any drive device,
<Desc / Clms Page number 16>
a cam, for example, at a rate identical to the rotation of the pinion 65, but out of phase with the latter. Driving devices of this kind are known and it is unnecessary to represent and describe them in detail. It goes without saying that the desired upward and downward movement can also be provided by a second mechanism similar to that '', which appears in the drawing.
The connecting rod 88 moves in a bearing located between its articulation axes and which consists of two bearings 95, 96, preferably in bronze or red copper, or equivalent between which the connecting rod 88 can slide longitudinally and which are assembled to the using bolts 97. In the exemplary embodiment shown, the bearings (are formed by bodies of revolution whose opposite faces are milled flat, the upper bearing encloses by a centering collar a central appendage of the lower bearing, while the latter carries a recess, perpendicular to the plane side faces, which serves as a housing for the rod 88.
The two-piece bearing 95, 96 is mounted to pivot about a vertical axis, using two pivots, of which only the upper pivot 98 is visible in the drawing, between the ends of the horizontal branches of a caliper 99, supported by two guide bars 100 and 101 to which it is fixed. The guide bars 100, 101 can slide longitudinally at 102, 103, 104 and 105 in the frame (not shown) of the machine and their ends are joined by sleepers 106, 107.
In front of the cross member 106 is installed a double-acting cylinder 108, the piston 109 of which is connected by a rod 110 to the cross member 106.
Valves 111 and 112 allow the admission, into the chambers of cylinder 108 located in front of and behind piston 109, of compressed pneumatic or hydraulic fluid supplied by a source not shown. The cylinder chambers can also be vented through valves 111, 112.
<Desc / Clms Page number 17>
In front of the cross member 107 bd is an adjustable stop device, which consists of an axis 113 extending the cross member 107, a step drum and a mechanism for moving said drum.
The stepped drum comprises a plate 115 which is journalled at a fixed position at 114 and whose face facing the cross member 107 carries a certain number of interchangeable stop members, of different heights and distributed over the drum (the drawing shows three of these organs 116, 117 and 118). These interchangeable organs may have the elm segments' as shown in the drawing, or any other form. It is advantageous to provide the plate 115 with as many members as there are different desired values of the stroke of the intermittent reciprocating movement.
The displacement mechanism comprises a Maltese cross 119 coaxial with the stepped drum, integral in rotation with the latter and the division of which corresponds to the number of steps of the drum, as well as a stop disc 121 in the ornament. crescent, disposed on a control shaft 120 and provided with a drive finger 122.
The arrangement and operation of such a self-locking Halt cross drive mechanism are known and need not be described in detail. The control shaft 120 is connected via a reduction gear 123 to an electric motor 124, which can be connected by a switch 125 to any current source, for example to a three-phase current network and which turns in a determined direction when the switch 125 is closed.
The operation of the above mechanism is as follows:
It is assumed that the shaft 21 is driven from the motor not shown by the toothed wheel 24, in an anti-clockwise direction as indicated by the arrow 61. As the planet carrier 25 is integral in rotation with the shaft 21, it itself turns in the direction of arrow 61; the eccentric shafts 29 and 33 rotate around the shaft 21, while the toothed wheel 34 rolls in the
<Desc / Clms Page number 18>
direction of arrow 62 on the fixed sun gear 35.
The involute movement of the toothed wheel 34 is transmitted by the shaft 33 to the satellite 32, so that the satellite 31 which meshes with the preceding one, as well as the crank 37 connected to the wheel 31 by the shaft 29, are rotated in the opposite direction to that of the arrow
61, as indicated by arrow 63.
The crank knob 38 then executes, as has already been explained, a displacement following a path similar to a square, in the direction of the arrow 61, around the shaft 21. The horizontal component of this displacement (value x) is transmitted by the slide 39 to the slide 42 ', while its vertical component (value y) determines an empty stroke of the slide 39 inside the guide 41.
In its reciprocating movement, the slide 42 'drives the front end of the rod 88 and rotates the latter, at the same time as the two-piece bearing 95., 96, around the axis of the rods. pivots in the caliper 99. The connecting rod 88 then behaves like a double oscillating lever, the other arm of which transmits to the toothed segment 93, by means of the tie rods 89 and 90, a reciprocating movement, corresponding but in the opposite direction, with an intermediate period of immobilization, so that the tooth segment 93 itself performs a reciprocating oscillatory movement and also rotates the pinion 65 and its square bar 71 in an intermittent reciprocating motion.
It is obvious that the angle of rotation of the toothed segment 93 depends on the ratio between the lever arms of the link 88, measured from its hinge axis. In the exemplary embodiment shown, this ratio of the lever arms can be modified in two ways.
It is assumed in the first place that the valves 111 and 112 occupy the position for which the anterior chamber of the cylinder
108 is in the open air and the posterior chamber under pressure,
<Desc / Clms Page number 19>
so that the stop pin 113 is pushed back by means of the piston rod 110, the cross member 106, the guide bars 100,
101 and cross member 107, against stepped drum 115-118 and; that the bracket 99 is immobilized in a determined position relative to the frame of the machine.
The front end of the connecting rod
88 would describe under these conditions, if it were not articulated to the slide 42 ', an arc of a circle in a horizontal plane during the reciprocating pivoting of the two-piece bearing 95, 96. However, given that the slide 42' executes linear movement, the forward end of link 88 must follow this linear movement and is forced to slide alternately in one direction. and in the other in the bearing 95.96 at the same time as it pivots.
This results in an uninterrupted variation of the ratio between the two lever arms of the link 88. The front lever arm, articulated to the slide 42 ;, reaches its minimum value when the link 88 occupies its middle pivoting position. forming a right angle with the movement of the slide, and its maximum value in the two extreme positions; the reverse occurs with respect to the other lever arm, connected to the toothed segment 93 by the tie rods 89, 90.
In the middle pivoting position of the link 88, the toothed segment 93 therefore moves relative to the slide 42 'more rapidly than in the extreme positions; mes, which results in a desirable additional stabilization of the movements of the toothed segment 93 in the extreme positions.
This variation in the ratio of the arms of the lever therefore takes place as a function of the displacement. In the mechanism of Fig. 7, it is further possible to gradually change the center of pivoting, in order to vary the angle of oscillation of the toothed segment 93, and, consequently, the angle of rotation of the pinion 65 and of its square rod 71 between the extreme positions of the reciprocating movement. The guide bars 100, 101 and the caliper 99 are moved for this purpose relative to the frame of the machine, using the jack and the device ensuring the movement of the stepped drum.
<Desc / Clms Page number 20>
This adjustment operation is carried out as follows. The valve 112 is first inverted to vent the rear chamber of the cylinder 108. The engine 124 is then started by closing the switch 125 until the finger on. - drag 122 has executed a complete turn around shaft 120 by advancing by one division the Maltese cross 119 and the stepped drum ,. The motor 124 is arranged and / or connected to the current source in such a way that its direction of rotation corresponds to a rotation of the stepped drum for which the stop member which is placed in front of the axis 113 has a lower height.
The posterior chamber of cylinder 108 is then placed in communication with the source of compressed fluid by an inversion of the valve.
112, and the pressure exerted on the piston 109 brings the guide bars and the caliper 99 forward until the pin 113 meets the new stop member: the guide bars and the caliper are then immobilized in this new position.
This cycle of operations is repeated in the same order for each further adjustment of the pivot angle of the toothed segment 93 ,. due pinion 65 and its square rod 71; Starting from the stop member having the greatest height, the pivot angle of the aforementioned elements increases with each new adjustment. The two valves. 111 and 112 are finally reversed, so that the anterior chamber of cylinder 108 is pressurized and the posterior chamber in the open air, so that the guide bars and the caliper are returned to their initial position.
It is obvious that the valves 111 and 112 as well as the switch 125 can be controlled by an automatic device of known type, both in the order of their entry into action and according to certain conditions. , for example of the number of reciprocating movements of the square rod 71.
It goes without saying that modifications can be made to the embodiment which has just been described, in particular by substituting equivalent technical means without going out to
<Desc / Clms Page number 21>
that within the scope of the present invention.