EP0264578A1 - Procédé de bobinage et machine de bobinage et de fixation des extrémités d'un fil pour la mise en oeuvre dudit procédé - Google Patents

Procédé de bobinage et machine de bobinage et de fixation des extrémités d'un fil pour la mise en oeuvre dudit procédé Download PDF

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EP0264578A1
EP0264578A1 EP87112292A EP87112292A EP0264578A1 EP 0264578 A1 EP0264578 A1 EP 0264578A1 EP 87112292 A EP87112292 A EP 87112292A EP 87112292 A EP87112292 A EP 87112292A EP 0264578 A1 EP0264578 A1 EP 0264578A1
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EP
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winding
frame
mandrels
coils
rotation
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EP87112292A
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Philippe Bonello
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SARCEM SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/06—Coil winding
    • H01F41/09—Winding machines having two or more work holders or formers

Definitions

  • the object of the present invention is a method as well as a machine for winding and fixing the ends of a wire more particularly intended for winding large series of miniaturized coils as commonly used in recording and reading devices of the its for example.
  • the main aim of the present invention is to allow pseudo-continuous operation of the winding machines for increase the production rate.
  • winding method according to the present invention which consists in mounting one or more winding mandrels of the "flyer" type on a frame so as to be movable in three directions orthogonal to this frame as well as to be able to be driven in rotation relative to this frame and to move linearly step by step at least one coil facing this mandrel.
  • the winding machine for implementing the process described is distinguished by a frame, electro-mechanical means making it possible to move one or more winding mandrels of the "flyer" type in three orthogonal directions and in rotation about their axes with respect to to said frame, as well as by a feed device moving linearly step by step a series of coils facing said winding mandrels.
  • the present method of winding and fixing a wire to the terminals of a coil consists in mounting one or more winding mandrels of the "flyer" type with respect to a fixed frame or base such that these winding mandrels perform relative to this frame all the relative displacements, linear along three orthogonal axes X, Y, Z and rotary around their axis, necessary for the winding and the fixing of the wire, and to move linearly step by step a series of coils opposite of these winding mandrels, the displacement of the coils serving only for the supply of the coil bodies and for the extraction of the finished coils; this displacement of the coils occurring between two successive winding operations.
  • This winding machine for implementing the described method is illustrated, schematically and in an embodiment by way of example, in the accompanying drawing.
  • This winding machine comprises a frame 1 or fixed base intended to be fixed to the ground or on a support.
  • This frame 1 has a support 2 on which is mounted a first electric motor 3, for example a stepping motor, driving by means of a toothed belt 4 and gears 5,6 a lead screw 7 pivoted in a support 8 secured to the frame 1.
  • a first electric motor 3 for example a stepping motor, driving by means of a toothed belt 4 and gears 5,6 a lead screw 7 pivoted in a support 8 secured to the frame 1.
  • This lead screw 7 cooperates with a nut 9 secured to a table 10, mounted on the frame 1 using slides 11.
  • a nut 9 secured to a table 10, mounted on the frame 1 using slides 11.
  • This table 10 comprises a support 12 on which is mounted a second electric stepping motor 13 driving in rotation, by means of a toothed belt 14 and pinions 15,16, a second mother screw 17 pivoted in a support 18 secured to the table 10.
  • This second lead screw 17 cooperates with a nut 19 secured to a frame 20 mounted to slide on said table 10 by means of slides 21.
  • a rotation of the motor 13 drives the frame 20 in a corresponding linear movement relative to the table 10 along the direction Y orthogonal to the direction X of movement of the table 1 relative to the frame 1.
  • the frame 20 includes a support 22 on which is mounted a third electric stepper motor. step 23, driving a third mother screw 27 in rotation by means of a toothed belt 24 and pinions 25,26.
  • This third lead screw 27 is pivoted in a support 28 secured to the frame 20 and cooperates with a nut 29 secured to a slide 30 sliding on the frame 20 by means of slides 31.
  • Any rotation of the third motor 23 causes a corresponding linear displacement of the slide 30 relative to the frame 20 in a direction 2 orthogonal to the directions X and Y.
  • This slide 30 carries a block 41 in which are pivoted several winding mandrels 32 with axes mutually parallel and parallel to the direction Y of movement of the frame 20.
  • Each of these winding mandrels or “flyer” comprises an eccentric thread guide 33 through which the wire is unwound during the winding operation.
  • the rotary axis of the mandrel 32 comprises two pinions 34, 35, one connected by a toothed belt 36 to pinions carried by the rotary axis of each of the other mandrels and the other connected to a pinion. 37 by a belt 38, pinion 37 driven in rotation by an electric motor 39 for example of the stepping type, fixed on a support 40 integral with the block 31.
  • the motor 39 for example of the stepping type
  • the block 41 carries a base 42 on which the winding mandrels 32 are pivoted along axes parallel and parallel to the direction Z of movement of the slide 30.
  • the motor 39 is mounted on this base and its pinion 38 directly drives all the pinions 43 respectively fixed to each rotary axis corresponding to a mandrel 32, by a belt 44.
  • FIG. 7 schematically and partially illustrates a device for feeding and extracting the coils.
  • This device comprises a guide 50 disposed opposite the mandrels 32 in which slides a conveyor belt 51 provided with holes each receiving a coil body 52 provided with an input terminal 53 and an output terminal 54.
  • a device d The drive formed by rollers 55, 56 makes it possible to cause the conveyor belt 52 to advance over a desired distance, corresponding to the replacement of the wound reels by the same number of reel bodies to be wound.
  • This supply and discharge device is pseudo continuous and can be placed either horizontally if the mandrels are vertical or vertically if the mandrels are horizontal.
  • the conveyor belt 52 can be replaced by a support band coming from an injection or molding part with the bodies of coils to be wound.
  • the winding machine also includes, for each mandrel 32, a thread breaker 45 fixed to the slide 30.
  • Blank reels can be loaded on pallets for transfer to and from the winding position.
  • the machine described can constitute a work station, the winding station, of a complete installation for manufacturing coils.

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  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

On monte un ou plusieurs mandrins de bobinage (32) du type "flyer" sur un bâti (1) de manière à être déplaçable suivant trois directions orthogonales (X, Y, Z) par rapport à ce bâti (1) ainsi qu'à pouvoir être entraîné en rotation par rapport à ce bâti (1). On déplace linéairement pas à pas une série de bobines en regard de ces mandrins (32).

Description

  • La présente invention a pour object un procédé ainsi qu'une machine de bobinage et de fixation des extrémités d'un fil plus particulièrement prévu pour le bobinage de grandes séries de bobines miniaturisées telles que communément utilisées dans les appareils d'enregistrement et de lecture du son par exemple.
  • Pour réaliser de telles bobines, il existe à l'heure actuelle deux types de machines, les unes procèdent au bobinage par l'entraînement en rotation de la bobine sur elle-même (c.f. par exemple DE-OS-2.632.671; DE-OS-3.049.406 ou US 4.157.165) et les autres utilisent un mandrin de bobinage ou "flyer" comportant un guide-fil entraîné en rotation autour du corps d'une bobine pour son bobinage (c.f. DE-OS-2.120.217 ou CH 656.597).
  • Quel que soit le type de machine de bobinage utilisé, il est nécessaire que celle-ci prévoie quatre mouvements relatifs entre le porte-bobine et le guide-fil, trois déplacements linéaires orthogonaux et une rotation; dans toutes les machines existantes ces mouvements relatifs sont provoqués par des mécanismes distincts l'un portant le ou les porte-bobines et l'autre portant le ou les guide-fils correspondants. Du fait que le porte-bobine est déplaçable suivant au moins une direction par rapport au reste de la machine, il est impératif, avant le bobinage, de charger des bobines vides sur les porte-bobines, puis de les évacuer après leur bobinage. Ces opérations d'alimentation des bobines et d'évacuation de celles-ci après bobinage provoquent forcément un mode de travail de ces machines à bobiner qui est discontinu et qui occasionne une perte de temps et donc une limitation de la cadence de production des bobines.
  • Or, à l'heure actuelle, le nombre de ces bobines miniatures augmente très largement pour satisfaire à la demande et les prix étant toujours plus limités, le but principal de la présente invention est de permettre un fonctionnement pseudo-continu des machines à bobiner pour en augmenter la cadence de production.
  • Ce but est atteint par le procédé de bobinage selon la présente invention qui consiste à monter un ou plusieurs mandrins de bobinage du type "flyer" sur un bâti de manière à être déplaçable suivant trois directions orthogonales par rapport à ce bâti ainsi qu'à pouvoir être entraîné en rotation par rapport à ce bâti et à déplacer linéairement pas à pas au moins une bobine en regard de ce mandrin.
  • La machine à bobiner pour la mise en oeuvre du procédé décrit se distingue par un bâti, des moyens électro-mécaniques permettant de déplacer un ou plusieurs mandrins de bobinage du type "flyer" suivant trois directions orthogonales et en rotation autour de leurs axes par rapport audit bâti, ainsi que par un dispositif d'alimentation déplaçant linéairement pas à pas une série de bobines en regard desdits mandrins de bobinage.
  • Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple une forme d'exécution de la machine à bobiner selon la présente invention.
    • La figure 1 est une vue d'ensemble en perspective illustrant la machine à bobiner sans son dispositif d'alimentation en bobine.
    • Les figures 2 à 5 illustrent des sous-ensembles de la machine illustrée à la figure 1.
    • La figure 6 est une vue partielle de la machine illustrée à la figure 1 illustrant une partie de son dispositif d'alimentation en bobine.
    • La figure 7 est un détail à plus grande échelle du dispositif d'alimentation en bobine.
    • Les figures 8 à 13 illustrent différentes phases du bobinage d'une bobine et de la fixation des extrémités du fil sur des cosses d'entrée et de sortie de cette bobine.
  • Le présent procédé de bobinage et de fixation d'un fil aux cosses d'une bobine consiste à monte r un ou plusieurs mandrins de bobinage du type "flyer" par rapport à un bâti ou socle fixe de telle façon que ces mandrins de bobinage effectuent par rapport à ce bâti tous les déplacements relatifs, linéaires suivant trois axes orthogonaux X,Y,Z et rotatif autour de leur axe, nécessaire au bobinage et à la fixation du fil, et à déplacer linéairement pas à pas une série de bobines en regard de ces mandrins de bobinage, le déplacement des bobines servant uniquement à l'alimentation des corps de bobines et à l'extraction des bobines terminées; ce déplacement des bobines intervenant entre deux opérations de bobinage successives.
  • Grâce à ce procédé et à la machine pour sa mise en oeuvre qui sera décrite ci-après, il est possible de produire des bobines suivant un processus pseudo-continu ce qui permet d'augmenter de façon très appréciable la cadence de production en réduisant grandement les temps morts qui jusqu'ici étaient nécessaires pour positionner un à un les corps de bobines sur les porte-bobines entre deux opérations de bobinage.
  • La machine de bobinage pour la mise en oeuvre du procédé décrit est illustrée, schématiquement et dans une forme d'exécution à titre d'exemple, au dessin annexé. Cette machine à bobiner comporte un bâti 1 ou socle fixe destiné à être fixé au sol ou sur un support. Ce bâti 1 présente un support 2 sur lequel est monté un premier moteur électrique 3, par exemple un moteur pas à pas, entraînant par l'intermédiaire d'une courroie crantée 4 et de pignons 5,6 une vis mère 7 pivotée dans un support 8 solidaire du bâti 1.
  • Cette vis mère 7 coopère avec un écrou 9 solidaire d'une table 10, montée sur le bâti 1 à l'aide de glissières 11. Ainsi lors de la rotation du moteur 3 dans un sens ou dans l'autre, on obtient un déplacement relatif de la table 10 par rapport au bâti 1 suivant une première direction X dans un sens correspondant.
  • Cette table 10 comporte un support 12 sur lequel est monté un second moteur électrique pas à pas 13 entraînant en rotation, par l'intermédiaire d'une courroie crantée 14 et des pignons 15,16, une seconde vis mère 17 pivotée dans un support 18 solidaire de la table 10.
  • Cette seconde vis mère 17 coopère avec un écrou 19 solidaire d'un cadre 20 monté coulissant sur ladite table 10 par l'intermédiaire de glissières 21. Une rotation du moteur 13 entraîne le cadre 20 dans un déplacement linaire correspondant par rapport à la table 10 suivant la direction Y orthogonale à la direction X de déplacement de la table 1 par rapport au bâti 1.
  • Le cadre 20 comporte un support 22 sur lequel est monté un troisième moteur électrique pas à pas 23, entraînant une troisième vis mère 27 en rotation par l'intermédiaire d'une courroie crantée 24 et de pignons 25,26. Cette troisième vis mère 27 est pivotée dans un support 28 solidaire du cadre 20 et coopère avec un écrou 29 solidaire d'une coulisse 30 coulissant sur le cadre 20 par l'intermédiaire de glissières 31.
  • Toute rotation du troisième moteur 23 provoque un déplacement linéaire correspondant de la coulisse 30 par rapport au cadre 20 suivant une direction 2 orthogonale aux directions X et Y.
  • Cette coulisse 30 porte un bloc 41 dans lequel sont pivotés plusieurs mandrins de bobinage 32 d'axes parallèles entre eux et parallèles à la direction Y du déplacement du cadre 20. Chacun de ces mandrins de bobinage ou "flyer" comporte un guide-fil excentré 33 au-travers duquel le fil se dévide pendant l'opération de bobinage. Dans l'exemple illustré l'axe rotatif du mandrin 32 comporte deux pignons 34,35, l'un relié par une courroie crantée 36 à des pignons portés par l'axe rotatif de chacun des autres mandrins et l'autre relié à un pignon 37 par une courroie 38, pignon 37 entraîné en rotation par un moteur électrique 39 par exemple du type pas à pas, fixé sur un support 40 solidaire du bloc 31. Ainsi tous les mandrins de bobinage 32 sont entraînés en rotation simultanément par le moteur 39.
  • Dans la varian te illustrée à la figure 6, le bloc 41 porte une base 42 sur laquelle les mandrins de bobinage 32 sont pivotés suivant des axes parallèles et parallèles à la direction Z de déplacement de la coulisse 30. Le moteur 39 est monté sur cette base et son pignon 38 entraîne directement tous les pignons 43 solidaires respectivement de chaque axe rotatif correspondant à un mandrin 32, par une courroie 44.
  • On voit ainsi qu'en remplacement le support 40 par la base 42, on transforme la machine de bobinage d'une machine à mandrins horizontaux en une machine à mandrins verticaux. Ceci permet d'adapter la machine à bobiner facilement et rapidement aux principales conditions de bobinage existantes.
  • La figure 7 illustre schématiquement et partiellement un dispositif d'alimentation et d'extraction des bobines. Ce dispositif comporte un guide 50 disposé en regard des mandrins 32 dans lequel coulisse une bande transporteuse 51 munie de perçages recevant chacun un corps de bobine 52 muni d'une cosse d'entrée 53 et d'une cosse de sortie 54. Un dispositif d'entraînement formé par des rouleaux 55,56 permet de provoquer l'avance de la bande transporteuse 52 sur une distance désirée, correspondant au remplacement des bobines terminées par un même nombre de corps de bobines à bobiner.
  • Ce dispositif d'alimentation et d'évacuation est pseudo continu et peut se placer soit horizontalement si les mandrins sont verticaux soit verticalement si les mandrins sont horizontaux.
  • Dans des variantes la bande transporteuse 52 peut être remplacée par une bande support venue d'une pièce d'injection ou de moulage avec les corps de bobines à bobiner.
  • La machine à bobiner comporte encore pour chaque mandrin 32 un casse-fil 45 fixé sur la coulisse 30.
  • Le procédé de bobinage décrit et le fonctionnement de la machine de bobinage décrite comprennent les opérations successives suivantes :
    • a. La mise en place par le dispositif d'alimentation d'un nombre de corps de bobines à bobiner correspondant au nombre de mandrins de la machine à bobiner. Simultanément on réalise l'évacuation des bobines terminées pendant l'opération de bobinage précédente.
    • b. Les fils sortant des guide-fils 33 étant fixés dans les casses-fils 45 correspondants, les mandrins sont positionnés, à l'aide des moteurs 3,13 et 23, de manière à ce que les guide-fils 33 soient placés de manière à ce que, lorsqu'ils sont entraînés en rotation, ils tournent autour de la cosse d'entrée 53 du corps de bobines 52 correspondant sans interférer avec le corps de bobine ni avec la cosse de sortie 54 (figure 8).
    • c. Les mandrins sont entraînés en rotation de quelques révolutions pour fixer le fil à la cosse d'entrée 53.
    • d. Le mandrin effectue une demie rotation et le fil est coupé par un coupe-fil monté sur ce mandrin.
    • e. Les mandrins sont positionnés par les moteurs 3,13 et 23, en position de bobinage soit de manière à circuler autour du corps des bobines lorsqu'ils sont entraînés en rotation (figure 10).
    • f. Les mandrins sont entraînés en rotation par le moteur 39 et dans un va-et-vient axial par le moteur 23 ou 13 suivant l'exécution pour réaliser le bobinage désiré.
    • g. Les mandrins sont positionnés à l'aide des moteurs 3, 13 et 23 de manière à ce que le guide-fil 33 tourne autour de la cosse de sortie 54 lors d'une rotation du mandrin sans interférer avec la came d'entrée 53 ou le corps de bobine 52 (figure 11).
    • h. Les mandrins sont entraînés en rotation pour fixer le fil à la came de sortie 54.
    • i. Les mandrins sont déplacés à l'aide des moteurs 3,13 et 23 pour pincer le fil dans le casse-fil 45 correspondant (figure 12).
    • j. Une rotation d'un demi tour des mandrins coupe les fils à l'aide des coupe-fils.
    • k. Le dispositif d'alimentation évacue les bobines réalisées et place une nouvelle série de corps de bobines en position de bobinage.
  • Un avantage supplémentaire de la machine décrite découle de l'utilisation des casse-fils car d'une part les bobines sont totalement terminées lorsqu'elles sont extraites de la machine et on économise de grande longueur de fil. En effet dans les machines existantes, le fil n'est pas cassé entre le bobinage de deux bobines successives qui restent reliées ensemble et ne sont séparées qu'ultérieurement.
  • Les bobines vierges peuvent être chargées sur des palettes en vue de leur transfert en et hors de position de bobinage.
  • Enfin il est évident que la machine décrite peut constituer un poste de travail, le poste de bobinage, d'une installation complète de fabrication de bobines.

Claims (10)

1. Procédé de bobinage et de fixation d'un fil, caractérisé par le fait qu'on monte un ou plusieurs mandrins de bobinage du type "flyer" sur un bâti de manière à être déplaçable suivant trois directions orthogonales par rapport à ce bâti ainsi qu'à pouvoir être entraîné en rotation par rapport à ce bâti; et qu'on déplace linéairement pas à pas une série de bobines en regard de ces mandrins.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on coupe le fil entre deux opérations de bobinage successives et qu'on le maintien en attente.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 1a revendication 2, caractérisé par le fait qu'on déplace linéairement les corps de bobines pour les mettre en position de bobinage et simultanément déplace linéairement les bobines réalisées précédemment pour les évacuer.
4. Machine à bobiner pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte un bâti, des moyens électro-mécaniques permettant de déplacer un ou plusieurs mandrins de bobinage du type "flyer" suivant trois directions orthogonales et en rotation autour de leurs axes par rapport audit bâti, ainsi que par un dispositif d'alimentation déplaçant linéairement pas à pas une série de bobines en regard desdits mandrins de bobinage.
5. Machine selon la revendication 4, caractérisée par le fait que l'axe de chaque mandrin est perpendiculaire au plan de déplacement d'une table sur le bâti.
6. Machine selon la revendication 4, caractérisée par le fait que l'axe de chaque mandrin est parallèle au plan de déplacement d'une table sur le bâti.
7. Machine selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisée par le fait qu'elle comporte encore un cadre coulissant sur la table suivant une direction orthogonale à la direction de déplacement de la table par rapport au bâti.
8. Machine selon la revendication 7, caractérisée par le fait qu'elle comporte encore une coulisse déplaçable linéairement par rapport au cadre suivant une direction orthogonale aux directions de déplacement de la table et du cadre, et par le fait que cette coulisse porte les mandrins de bobinage.
9. Machine selon la revendication 8, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens d'entraînement de la table, du cadre, et de la coulisse dans leurs déplacement linéaires, ainsi que des moyens d'entraînement en rotation des mandrins de bobinage.
10. Machine selon la revendication 9, caractérisée par le fait qu'elle comporte un dispositif d'alimentation permettant, par un déplacement linéaire, de mettre simultanément en position de bobinage une série de bobines.
EP87112292A 1986-09-19 1987-08-25 Procédé de bobinage et machine de bobinage et de fixation des extrémités d'un fil pour la mise en oeuvre dudit procédé Withdrawn EP0264578A1 (fr)

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