CH656597A5 - Machine electromecanique de bobinage et de fixation des extremites d'un fil. - Google Patents

Description

Cette invention a pour objet une machine électromécanique de bobinage et de fixation des extrémités d'un fil pouvant s'appliquer avantageusement à tous les types de bobinage avec fils métalliques, fibres textiles, fibres synthétiques, où la fixation du fil est nécessaire, au début, pendant et à la fin de l'enroulement; cette fixation se fait aux extrémités qui peuvent être verticales ou horizontales sur le support de bobinage.

Le procédé généralement utilisé actuellement consiste à exécuter avec le mandrin des angles positifs et négatifs, l'axe du mandrin étant centré de façon fixe sur l'enroulement, pour mettre le fil autour du crochet approprié à l'aide de moyens mécaniques externes.

Pourtant, ces crochets étant normalement placés dans des positions géométriques diverses et à des distances variables, il en résulte une certaine difficulté de sélection avec perte de temps et une qualité inférieure pour la production. La fixation initiale étant avant l'enroulement différente de la fixation finale et en considérant que les fixations peuvent de toute façon être de type horizontal ou vertical, il en résulte une grande complication électrique et mécanique avec changement des références et angles différents du mandrin; tout cela rend la mise au point laborieuse et dans bien des cas absolument impossible.

La machine selon l'invention est définie par la revendication 1. Elle permet de centrer très facilement le mandrin et le fil avec le point d'ancrage au-delà de la position de bobinage. Quand les trois axes de la machine ont été contrôlés, le positionnement sur la barre de fixation est considérablement simplifié et, en outre, les deux points de travail étant rapprochés, on obtient une qualité maximale de fonctionnement sans risquer d'interférence avec d'autres points de fixation, ce qui permet aussi une vitesse supérieure de plus de 40% à celle atteinte avec les dispositifs traditionnels.

La machine selon l'invention permet en effet de centrer le point de fixation quelle que soit sa translation géométrique sur le support de bobinage. Des temps très courts et une qualité maximale peuvent être obtenus avec le mandrin bloqué et grâce au mouvement X, Y, Z

qui, s'effectuant en dehors de l'enroulement, place le point très près du mandrin pour contrôler la fixation en spirale du fil; celle-ci s'obtient en synchronisant le mouvement des trois axes autour du fil,

avec circuit circulaire ou elliptique ou encore avec la description d'un carré.

La machine, après avoir fixé le fil, se remet en position de centrage maximal et exécute le bobinage avec rotation des mandrins autour du support d'enroulement.

Les caractéristiques et les avantages de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description suivante faite à titre d'exemple mais non limitative et avec l'aide des dessins en annexe.

La figure 1 est une vue d'ensemble du dispositif.

Les figures 2a et 2b illustrent la table à mouvements croisés d'axes X-Y.

La figure 3 illustre le porte-outils d'axe Z.

Les figures 4a, 4b, 4c illustrent la tête et les mandrins.

Les figures 5, 6, 7, 7a illustrent des exemples de fixation en position horizontale avec une tige de fixation.

Les figures 8, 9, 10, 10a illustrent des exemples de fixation en position verticale sur une tige de fixation.

Le dispositif illustré schématiquement à la figure 1 comprend un support principal de base 1, un chariot 2 transversal déplaçable suivant l'axe Y, mû par le moteur pas à pas 3, un chariot 4 longitudinal déplaçable suivant l'axe X, avec un mouvement orthogonal par rapport au chariot 2 et mû par le moteur pas à pas 5, un chariot 6 vertical déplaçable suivant l'axe Z avec mouvement perpendiculaire par rapport au chariot 4, mû par le moteur pas à pas 7. Au-dessus du chariot 4 est montée la tête de bobinage 8 portant un ou plusieurs mandrins de bobinage 9 suivant les exigences de production. Les mandrins 9 sont généralement appelés étriers quand ils tournent autour du support de bobinage 10 portant le fil qui passe à travers le trou central de l'arbre principal et sort de la partie antérieure du bras sur des petits tubes ou guide-fils. La puissance de rotation est fournie par le moteur principal 11.

Les figures 2 à 4 illustrent plus en détail la machine.

La vis mère 12 du chariot 4 longitudinal X est mise en mouvement par le moteur pas à pas 5. Les vis sans fin 13-14 sont réglées pour supprimer le jeu avec la vis mère 12 dépendant du chariot 4 longitudinal X. Le chariot 4 se déplace sur des glissières 15-16, une vis de réglage 17 supprime le jeu de ces glissières en donnant à tout le système une rigidité maximale et un glissement très doux.

La tête de bobinage 8 et le support 8a sont montés sur le chariot 4. Le moteur principal 11 (fig. 4a) bridé sur cette tête se meut suivant les axes X-Y durant la phase d'enroulement et celle de fixation, étant partie intégrante de cette tête. Ce moteur 11, avec des rapports favorables de vitesse et de couplage, alimente l'arbre de renvoi 18 au moyen de poulies 19 et de la courroie 20. Cet arbre de renvoi a deux fonctions:

1. il transmet la rotation aux arbres 9a des mandrins 9 à l'aide de la courroie dentée 21 et de la poulie dentée 22;

2. il porte le frein d'arrêt F. Ce frein a comme fonction de bloquer les arbres 9a des mandrins 9 en phase de fixation aux extrémités, pour ne pas perdre les références nécessaires.

La courroie dentée 21 entraîne donc les arbres 9a des mandrins 9.

La courroie dentée 21 parcourt un trajet obligé depuis les cylindres tendeurs 23-24 entourant pratiquement une partie de la circonférence de la poulie dentée 25 jusqu'à chaque mandrin. Ces derniers 9 sont montés sur des coussinets à grande vitesse 26 pour garantir une vitesse de bobinage élevée. Le disque encodeur 27, lu convenablement avec un circuit électronique monté sur la fixation de la cathode 28, non seulement envoie les signaux nécessaires au microprocesseur de commande, mais il fait fonction de synchronisateur électronique entre le moteur principal 11 et le moteur pas à pas 5 de la vis 12 du chariot 4 pour le pas de bobinage nécessaire. En outre, ce disque doit signaler la position d'arrêt exacte des mandrins dans la position désirée et fixée d'avance, garantie par le frein d'arrêt F. Le disque 29 sur l'arbre 9a du mandrin avec le palpeur de lecture approprié monté sur l'êquerre de support 30 fonctionne comme sé-

s io

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

656 597

Symboles:

io y

+

4-

i- *

Uh

O = Douille guide-fil du mandrin. • = Barre de fixation.

1 — Position de départ.

2 — Position obtenue en déplaçant toute la tête sur l'axe Y dans la direction indiquée.

3 — Position obtenue en déplaçant le porte-outils suivant l'axe Z dans la direction indiquée.

Position obtenue comme sous 2, mais en direction opposée.

30

-O—

35

Position obtenue comme sous 3, mais en direction opposée.

curité supplémentaire en vérifiant la position exacte d'arrêt de la cinématique, ensemble avec la fonction du disque encodeur 27. Le trajet des fils qui, partant du dépôt placé derrière le système, arrivent jusqu'aux supports à enrouler et à ancrer est amplement expliqué dans un chapitre plus loin. La base principale 1 fait fonction de support pour tout le dispositif formé par les chariots 2 et 4. Le chariot 2 se déplace sur les glissières 31-3la contrôlées par les vis de réglage 32 pour annuler le jeu et obtenir une rigidité maximale. La vis mère 33, avec ses vis sans fin 34-35 de réglage et de récupération du jeu placées sur coussinets, est mise en mouvement par le moteur pas à pas 3 qui en tournant déplace transversalement dans les deux sens tout le chariot et par conséquent aussi le chariot 4 et la tête porte-mandrins 8 pour centrer les bobines à enrouler durant la phase de bobinage et pour centrer le point d'ancrage pendant la phase de fixation initiale, finale ou intermédiaire du bobinage. Pour garantir la rigidité du système à grande vitesse d'enroulement, pendant que le chariot 4 et la tête porte-mandrins 8 dispose l'enroulement par couches, le cylindre 36 bloque le chariot 2 au moyen de la cheville 37.

Ce blocage se relâche durant la phase de recherche du point d'ancrage et pendant toute la fixation du fil sur l'extrémité concernée. Puis, quand tout le système se centre automatiquement pour commencer le bobinage suivant, ce blocage est réactivé.

Le chariot axial 6 déplaçable suivant l'axe Z à course verticale est actionné par le moteur pas à pas 7. Ce chariot supporte les bobines sur lesquelles se fait l'opération d'enroulement du fil et de fixation aux extrémités.

Pour automatiser la production, il est possible de monter divers chariots 6 à mouvement et course verticale sur une table rotative R; le groupe de friction électromagnétique 38 sert à déconnecter la commande de ces chariots 6 en phase de rotation de la table R. Le chariot 6 se déplace sur des barres en acier trempé 39 à l'aide de roulements à billes 40. La vis 41 sur les paliers actionne le chariot 6 accouplé avec elle au moyen de vis sans fin 42 avec reprise du jeu axial par le ressort à compression 43. Les trous représentés sur le chariot 6 servent à loger les porte-bobines 10 portant les noyaux à bobiner et auxquels il faut fixer les extrémités du fil.

Les figures 5, 6, 7 représentent la séquence des mouvements X, Y, Z pour une fixation du fil sur une tige ou barre horizontale à axe parallèle à l'axe du mandrin de bobinage.

La figure 5 représente la position de centrage maximum de l'axe du mandrin sur l'axe de la bobine d'enroulement. Le fil, comme on le voit, passe au centre du mandrin et, à travers des passages obligés, sort du tube antérieur guide-fil. Dans cette phase, le mandrin tourne autour du porte-bobines, en enroulant le fil et en le mettant par couches, grâce au déplacement suivant l'axe X dans la zone d'enroulement.

A la figure 6, après la fin du bobinage est représentée la phase suivante de positionnement des axes pour le début de la fixation du fil sur l'extrémité. Suivant l'axe X, le mandrin accomplit une course T jusqu'en dehors de la zone de bobinage et se positionne sur la longueur de la barre de fixation. Suivant l'axe Y, le mandrin accomplit une course latérale S par rapport à l'axe de la bobine, en centrant parfaitement l'axe de la barre de fixation. On a maintenant obtenu un centrage partiel de l'axe du mandrin avec la barre de fixation.

La figure 7 illustre la phase d'approche entre la douille guide-fil du mandrin et la barre de fixation. La course d'approche U suivant l'axe Z vertical, commandée par le microprocesseur de la machine au moyen du moteur pas à pas, permet de contrôler exactement le comportement et les positions du fil. Depuis cette position, tout l'ensemble du dispositif est positionné pour effectuer la fixation du fil sur la barre. A titre d'exemple, la séquence des mouvements nécessaires pour obtenir un tour de fixation sur la barre en position horizontale est donnée ci-dessous.

Les croquis du dispositif doivent être considérés comme vus depuis le centre du mandrin.

dans cette position, le mouvement du système recommence à partir de 2.

Ces séquences de mouvements alternés entre l'axe Z qui fait mouvoir le porte-outils et l'axe Y qui fait mouvoir toute la tête, sont 45 exécutées à des fréquences élevées pour le nombre de rotations dépendant des tours de fil qu'il faut obtenir sur la barre de fixation. Précisons encore que le dispositif permet la fixation en spirale. Celle-ci se fait simplement en insérant un mouvement selon la direction de l'axe X de la tête à la fin de chaque spire avant d'exécuter la sui-50 vante. Comme illustré à la figure 7a, E représente le mouvement suivant l'axe X entre chaque spire.

A la fin de la phase de fixation, tout le dispositif est remis en position zéro sur les axes X, Y, Z pour se remettre en position de bobinage.

55 Les figures 8, 9,10 représentent la séquence des mouvements X, Y, Z pour une fixation de type vertical à axe orthogonal au mandrin de bobinage.

La figure 8 représente la position de centrage maximum de l'axe du mandrin avec l'axe de la bobine d'enroulement. Comme on le 60 voit, le fil passe au centre du mandrin et, à travers un trajet obligatoire, sort du tube antérieur. Dans cette phase, le mandrin tourne autour du porte-bobines en enroulant le fil et en le plaçant par couches suivant le déplacement de l'axe X dans la zone d'enroulement.

65 La figure 9 illustre la fixation du fil à la fin d'un bobinage.

Suivant l'axe X, le mandrin accomplit une course T en dehors de la zone d'enroulement en se positionnant au-delà de la barre de fixation. Suivant l'axe Y, le mandrin accomplit une course latérale S par

1 I

40 |

~r

656 597

4

rapport à l'axe de la bobine, en se plaçant à la distance désirée sur le côté de la barre de fixation.

Nous avons maintenant obtenu un positionnement partiel pour la fixation du fil entre la barre et le mandrin.

La figure 10 représente la phase d'approche entre la douille gui-de-fil du mandrin et la barre de fixation. La course d'approche U suivant l'axe Z en sens vertical, commandée par le microprocesseur de la machine au moyen du moteur pas à pas, permet de contrôler exactement le comportement et les positions du fil. Depuis cette position, tout l'ensemble du dispositif est positionné pour effectuer la fixation du fil sur la barre de fixation.

Ci-dessous, on trouvera une représentation très schématique de la séquence des mouvements qui, dans ce cas et pour ce genre de fixation, sont exécutés avec les axes Y-Z.

• Exemple de la séquence des mouvements pour obtenir un tour de is fixation sur la barre en position verticale.

Les croquis du dispositif doivent être considérés comme vus sur un plan horizontal.

Symboles:

4-

4-

Symboles:

O = Douille guide-fil du mandrin. • = Barre de fixation.

-L

Position de départ.

25

1

-f x

Position obtenue en déplaçant le support de tête selon l'axe X dans la direction indiquée.

35

O = Douille guide-fil du mandrin. • = Barre de fixation.

Position obtenue en déplaçant le support selon l'axe Y dans la direction indiquée.

4 — Position obtenue comme sous 2, mais en direction opposée.

5 — Position obtenue comme sous 3, mais en direction opposée.

Depuis cette position, le mouvement du dispositif recommence à partir du point 2. Ces séquences de mouvements alternés entre l'axe X et l'axe Y qui font se déplacer toute la tête porte-mandrins, sont exécutées à des fréquences élevées pour un nombre de rotations dépendant des tours de fixation que l'on veut obtenir. Il faut en outre préciser que le système permet la fixation en spirale, aussi avec une barre verticale.

Cela se fait simplement en insérant un mouvement en direction de l'axe Z du porte-outils à la fin de chaque spire, avant d'exécuter la.suivante. Cela est illustré à la figure 10a où E représente le déplacement suivant l'axe Z à la distance désirée entre chaque spire fixée.

A la fin de la phase de fixation, tout le dispositif est remis en position zéro sur les axes X, Y, Z pour se remettre en position de bobinage.

10 feuilles dessins

Claims (5)

656 597

1. Machine électromécanique de bobinage et de fixation des extrémités d'un fil, caractérisée par le fait qu'elle comporte une table à mouvements croisés suivant les axes X et Y orthogonaux formée de deux chariots mus chacun par un moteur, un ensemble porté par cette table comprenant au moins un mandrin de bobinage et son dispositif d'entraînement, une coulisse déplaçable suivant l'axe Z orthogonal aux axes X et Y, située en face des mandrins, entraînée dans des déplacements verticaux par un moteur pas à pas, et au moins un porte-bobines monté sur cette coulisse.

2. Machine selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte un dispositif de commande des moteurs pas à pas positionnant, avant et/ou après chaque opération de bobinage, une barre de fixation d'une bobine fixée sur le porte-bobines approximativement en regard d'un guide-fil du mandrin pour permettre d'enrouler le fil sur cette barre par des déplacements relatifs du mandrin et du porte-bobines.

2

REVENDICATIONS

3. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle comporte plusieurs mandrins entraînés simultanément en rotation et dans leur translation axiale.

4. Machine selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée par le fait que, pendant la fixation du fil sur une barre de fixation solidaire de la bobine, le mandrin est entraîné en plus dans un mouvement axial de va-et-vient suivant l'axe X.

5. Machine selon la revendication 4, caractérisée par le fait que, pendant la fixation du fil sur une barre de fixation solidaire de la bobine, la coulisse, déplaçable suivant l'axe Z, effectue un mouvement de va-et-vient.