Aparato para insertar unas ramas de bobinas (13a, 13b) de bobinas de alambre enrolladas previamente y unas cuñas de cubierta (14) en unas ranuras (11) de un núcleo (10) de máquina dinamoeléctrico,

presentando el núcleo de máquina un taladro (10''), comprendiendo el aparato:

una montura de núcleo (70-74) para soportar el núcleo;

un primer conjunto empujador (50) que presenta una carrera de inserción para avanzar a través del taladro en paralelo al eje longitudinal (10'''') del taladro a fin de insertar las ramas de bobina en las ranuras;

unas guías de bobina (60-63) configuradas para guiar las ramas de bobina durante la carrera de inserción,

un segundo conjunto empujador (96, 97) configurado para empujar las cuñas de cubierta (14) hacia dentro de las ranuras (11) a lo largo de las ramas de bobina;

unas guías de cuña de cubierta (70-74) configuradas para guiar las cuñas de cubierta;

estando caracterizado el aparato porque el segundo conjunto empujador comprende:

- unos medios (97, 100, 101) provistos de una primera secuencia de movimiento para empujar un primer grupo de cuñas (30, 32, 33, 35, 36, 38) hacia unas respectivas ranuras durante la carrera de inserción; y - unos medios (96, 102) provistos de una segunda secuencia de movimiento para empujar por lo menos un segundo grupo de cuñas (31, 34, 37) hacia unas respectivas ranuras durante la misma carrera de inserción del primer conjunto empujador (50)

Aparato y procedimientos para insertar bobinas y cuñas de cubierta en las ranuras de núcleos de máquinas dinamoeléctricas.

Antecedentes y sumario de la invención

La presente solicitud se refiere a un aparato y unos procedimientos para fabricar núcleos enrollados de máquinas dinamoeléctricas. Por ejemplo, el aparato y los procedimientos pueden utilizarse en la fabricación de estatores para motores o alternadores eléctricos.

El aparato y los procedimientos son particularmente aplicables a técnicas de fabricación que incluyen una primera etapa para preparar bobinas de alambre en una herramienta de inserción y una etapa posterior para transferir las bobinas de alambre desde la herramienta de inserción hasta las ranuras dentro del núcleo. El equipo y los procesos que se refieren a este campo de la tecnología se describen en la patente US nº 5.921.288 cedida conjuntamente.

Los presentes aparato y procedimientos se ocupan particularmente de la inserción de bobinas enrolladas previamente en ranuras de núcleo. Cuando se insertan bobinas preenrolladas en ranuras de núcleo, se insertan también cuñas de cubierta en las ranuras de núcleo de la máquina. Las cuñas de cubierta pueden actuar como superficies de apoyo que mantienen las espiras de alambre de la bobina en un estado compacto dentro de las ranuras. Las cuñas de cubierta actúan como aislante eléctrico entre las bobinas y una parte del núcleo de máquina que forma expansiones de polo en las aberturas de las ranuras.

Las cuñas de cubierta se insertan normalmente en las ranuras de forma simultánea con la inserción de las bobinas o poco después de ésta. Las cuñas de cubierta son empujadas normalmente por barras de inserción de cuña hacia dentro de partes de aberturas de ranuras que están al descubierto sobre una cara extrema de un estator. Las barras de inserción de cuña se mueven generalmente en una dirección paralela al eje del taladro del núcleo.

Las bobinas se insertan normalmente en ranuras empujando sus dos ramas laterales a través de una parte de aberturas de ranura respectivas que discurren a lo largo del interior del taladro de una cara extrema del estator a la otra. Frecuentemente, se usa un dispositivo de empuje que avanza a través del taladro del núcleo de la máquina para poner las ramas de la bobina dentro de las respectivas ranuras cuando el dispositivo de empuje se traslada a través del taladro. Al final de este proceso, las cabezas de bobina, que se unen a las ramas de bobina para formar la bobina completa, son obligadas a extenderse a través de las caras extremas del núcleo y a salir de las ranuras de las ramas de bobina que se están uniendo.

Dentro de una única ranura puede haber insertada más de una sola rama de bobina, insertándose, por tanto, más de una bobina en las ranuras del núcleo. En dicha situación, dentro de las ranuras, las espiras de alambre de las ranuras están insertadas de manera más compacta y, por tanto, generan resistencia incrementada cuando se mueven las ramas de la bobina a través de las ranuras para alcanzar la posición final de la bobina. Como resultado, las cuñas de cubierta encuentran también resistencia incrementada hbox{cuando se mueven a lo largo de las ranuras para alcanzar su posición final.}

Con rellenos de alambre elevados en las ranuras, la resistencia mecánica incrementada experimentada por las cuñas de cubierta durante el movimiento puede provocar que las cuñas de cubierta se desplacen insuficientemente y, por tanto, permanezcan en posiciones finales que no son deseables. Esta situación corresponde a dejar áreas de bobina sin cobertura de aislamiento y puede ser perjudicial para garantizar un aislamiento fiable de la máquina dinamoeléctrica. En casos de excesiva resistencia mecánica, la cuña de cubierta puede llegar a recalcarse y, por tanto, a dañarse, lo que da como resultado finalmente que el núcleo de la máquina sea un artículo defectuoso.

El aparato conocido por la patente US nº 3.872.568 inserta las cuñas requeridas para un estator largo utilizando por lo menos dos carreras de inserción del empujador de bobina. Durante una primera carrera de inserción del empujador de bobina, las cuñas de un primer grupo, que son una fracción del total de cuñas requeridas por el estator, se insertan en las ranuras de estator por un primer dispositivo de movimiento. Simultáneamente, las cuñas de un segundo grupo se llevan a una posición intermedia por un segundo dispositivo de movimiento, de modo que las cuñas del segundo grupo puedan insertarse en el estator durante una carrera de inserción sucesiva del empujador de bobina.

Esta solución reduce la longitud de las cuchillas requeridas para insertar las cuñas debido al uso de dos dispositivos de movimiento independientes para los dos grupos de cuñas y debido a que cada dispositivo de movimiento lleva a cabo solamente una parte de la carrera de inserción total requerida para las cuñas.

La patente US nº 3.402.462 describe una solución para insertar dos ramas de bobinas preenrolladas en las ranuras de un núcleo utilizando un elemento de empuje distinto para empujar cada rama de bobina hacia dentro de la misma ranura del núcleo. El elemento de empuje para empujar la primera rama de bobina contra el fondo de la ranura no está provisto de un movimiento radial.

La ausencia de un movimiento radial no permite el prensado completo de la primera rama de bobina contra el fondo de la ranura y el primer elemento de empuje no puede moverse hacia a través a través del núcleo después de la carrera de inserción.

Sumario de la invención

Por tanto, sería deseable insertar bobinas enrolladas previamente y cuñas de cubierta en ranuras de núcleo de máquina de una manera que reduzca la probabilidad de que las cuñas de cubierta se desplacen insuficientemente o que las cuñas de cubierta se dañen durante el proceso de inserción.

Sería deseable también insertar simultáneamente bobinas enrolladas previamente y cuñas de cubierta en ranuras de núcleo de máquina de tal manera que las ramas de bobina sean posicionadas correctamente dentro de las ranuras del núcleo de máquina y las cabezas de bobina sean correctamente posicionadas más allá de los extremos del núcleo.

Los objetivos mencionados son particularmente necesarios para operaciones de inserción que necesitan realizarse en un tiempo breve, con alto relleno de conductor en las ranuras y para núcleos dimensionados de manera compacta.

Con la invención, el núcleo de máquina con un taladro que necesite recibir las bobinas y las cuñas de cubierta puede ser soportado por una montura de componente. Un primer conjunto empujador que tiene una carrera de inserción para avanzar a través del taladro paralelo al eje longitudinal del taladro puede insertar las múltiples ramas de bobina en las ranuras. El primer conjunto empujador puede estar provisto de múltiples superficies de empuje distanciadas en una dirección paralela al eje longitudinal para empujar las respectivas bobinas a través del taladro.

El primer conjunto empujador puede estar provisto también de brazos para empujar las cuñas de cubierta y las ramas de bobina hacia dentro de las ranuras de núcleo. Los brazos pueden ser móviles radialmente con respecto al taladro para empujar las ramas de bobina inicialmente insertadas bien dentro de la profundidad de las ranuras.

Las guías de bobina están configuradas para guiar las bobinas durante la carrera de inserción. Un conjunto empujador de cuña está configurado para empujar las cuñas de cubierta hacia dentro de las ranuras simultáneamente o poco después de la inserción de las bobinas. El conjunto empujador de cuña comprende medios para empujar un primer grupo de cuñas con una primera secuencia de movimiento y medios para empujar un segundo grupo de cuñas con una segunda secuencia de movimiento durante la misma carrera de inserción para insertar las bobinas. Los grupos de cuñas están destinados a ser insertados con bobinas específicas de las múltiples bobinas presentes.

Pueden ubicarse unos moldes en partes específicas de las ranuras de modo que, durante una carrera de inserción, las ramas de bobina no sean capaces de ocupar el espacio ocupado por los moldes. Los moldes pueden retirarse antes de realizar una operación de inserción sucesiva, de modo que las ramas de bobina insertadas sucesivamente encuentren un espacio exacto en el que se ubiquen y, por tanto, encuentren menos resistencia durante la inserción.

Para insertar todas las ramas de bobina necesarias en un núcleo,...

1. Aparato para insertar unas ramas de bobinas (13a, 13b) de bobinas de alambre enrolladas previamente y unas cuñas de cubierta (14) en unas ranuras (11) de un núcleo (10) de máquina dinamoeléctrico, presentando el núcleo de máquina un taladro (10'), comprendiendo el aparato:

una montura de núcleo (70-74) para soportar el núcleo;

un primer conjunto empujador (50) que presenta una carrera de inserción para avanzar a través del taladro en paralelo al eje longitudinal (10'') del taladro a fin de insertar las ramas de bobina en las ranuras;

unas guías de bobina (60-63) configuradas para guiar las ramas de bobina durante la carrera de inserción,

un segundo conjunto empujador (96, 97) configurado para empujar las cuñas de cubierta (14) hacia dentro de las ranuras (11) a lo largo de las ramas de bobina;

unas guías de cuña de cubierta (70-74) configuradas para guiar las cuñas de cubierta;

estando caracterizado el aparato porque el segundo conjunto empujador comprende:

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que la secuencia de movimiento del segundo grupo de cuñas (31, 34, 37) comprende que el segundo grupo de cuñas se mueva delante del primer grupo de cuñas (30, 32, 33, 35, 36, 38).

3. Aparato según la reivindicación 2, en el que el primer conjunto empujador comprende un primer juego de superficies de empuje (51, 52) situadas a un primer nivel en una dirección paralela al eje longitudinal (10'') y un segundo juego de superficies de empuje (55, 53, 54) situadas a un segundo nivel en la dirección paralela al eje longitudinal, insertándose el segundo grupo de cuñas (31, 34, 37) en unas ranuras que presentan unas ramas de bobinas (23'', 24'', 25'') de bobinas soportadas por el segundo juego de superficies de empuje.

4. Aparato según la reivindicación 3, en el que el segundo grupo de cuñas (55, 53, 54) están delante del primer grupo de cuñas (30, 32, 33, 35, 36, 38) durante la carrera de inserción de tal modo que el segundo grupo de cuñas se muevan en la proximidad de ramas de bobinas (23'', 24'', 25'') de bobinas soportadas por el segundo juego de superficies de empuje durante la carrera de inserción.

5. Aparato según la reivindicación 3, en el que el primer conjunto empujador (50) comprende un tercer juego de superficies de empuje (56, 57, 58) situadas a un tercer nivel en la dirección paralela al eje longitudinal; insertándose el primer grupo de cuñas (30, 32, 33, 35, 36, 38) en unas ranuras que presentan unas ramas de bobinas soportadas por el tercer juego de superficies de empuje.

6. Aparato según la reivindicación 1, en el que la secuencia de movimiento de dicho segundo grupo de cuñas (31, 34, 37) termina antes que la secuencia de movimiento de dicho primer grupo de cuñas (30, 32, 33, 35, 36, 38).

7. Aparato según la reivindicación 1, en el que dichos medios para empujar el segundo grupo de cuñas comprenden un primer soporte móvil (96) para soportar unos vástagos de empuje (41) para empujar unas respectivas cuñas del segundo grupo de cuñas (31, 34, 37).

8. Aparato según la reivindicación 1, en el que dichos medios para empujar el primer grupo de cuñas (30, 32, 33, 35, 36, 38) comprenden un segundo soporte móvil (97) que soporta unos vástagos de empuje (42) para empujar unas respectivas cuñas del primer grupo de cuñas.

9. Aparato según las reivindicaciones 7 y 8, en el que los soportes móviles primero y segundo (96, 97) pueden ser movidos uno con respecto a otro por medio de un accionador (102) conectado entre los soportes móviles primero y segundo.

10. Aparato según la reivindicación 7 y 8, en el que se detiene el movimiento del primer soporte móvil durante la carrera de inserción antes de detener el movimiento del segundo soporte móvil.

11. Aparato según la reivindicación 1, en el que por lo menos dos ramas de distintas bobinas son insertadas en una ranura y que comprende además unos brazos radiales (56', 57', 58') que son móviles en la dirección radial (R) del núcleo para que entren en las ranuras con el fin de empujar una de las distintas ramas de bobina (26'') hacia el fondo de las ranuras.

12. Aparato según la reivindicación 5 y 11, en el que los brazos radiales (56', 57', 58') se mueven en la dirección radial (R) en un lado del tercer juego de superficies de empuje (56, 57, 58).

13. Aparato según la reivindicación 11, en el que el primer conjunto empujador (50, 122) comprende unos respectivos asientos (122'), cada uno de ellos para recibir un brazo radial (56', 57', 58'), y unos medios para hacer girar los brazos radiales hacia fuera de los asientos con el fin de mover los brazos radiales en las direcciones radiales (R).

14. Procedimiento para insertar unas ramas de bobinas (13a, 13b) de bobinas enrolladas previamente y unas cuñas de cubierta (14) en unas ranuras (11) de un núcleo (10) de máquina dinamoeléctrico, presentando el núcleo de máquina un taladro (10'), comprendiendo dicho procedimiento:

hacer avanzar un primer elemento empujador (50) para una carrera de inserción a través de dicho taladro en paralelo a un eje longitudinal (10'') de dicho taladro a fin de insertar dichas bobinas en dichas ranuras; estando caracterizado el procedimiento porque comprende además las etapas de empujar un primer grupo de cuñas (30, 32, 33, 35, 36, 38) con una primera secuencia de movimiento hacia dentro de las ranuras del núcleo durante la carrera de inserción y empujar por lo menos un segundo grupo de cuñas (31, 34, 37) con una segunda secuencia de movimiento hacia las ranuras del núcleo durante la misma carrera de inserción de dicho primer elemento empujador (50).

15. Procedimiento según la reivindicación 14, que comprende además mover el segundo grupo de cuñas (31, 34, 37) delante del primer grupo de cuñas (30, 32, 33, 35, 36, 38).

16. Procedimiento según la reivindicación 14, que comprende además proporcionar al primer elemento empujador (50) un primer juego de superficies de empuje (51, 52) situadas a un primer nivel en una dirección paralela al eje longitudinal y un segundo juego de superficies de empuje (55, 53, 54) situadas a un segundo nivel en la dirección paralela al eje longitudinal, insertándose el segundo grupo de cuñas en unas ranuras que presentan unas ramas de bobinas de bobinas soportadas por el segundo juego de superficies de empuje; y mover el segundo grupo de cuñas (31, 34, 37) delante del primer grupo de cuñas (30, 32, 33, 35, 36, 38) de tal modo que el segundo grupo de cuñas se muevan en la proximidad de ramas de bobinas (23'', 24'', 25'') soportadas por el segundo juego de superficies de empuje durante la carrera de inserción.

17. Procedimiento según la reivindicación 16, que comprende además proporcionar al primer elemento empujador (50) un tercer juego de superficies de empuje (56, 57, 58) situadas a un tercer nivel en la dirección paralela al eje longitudinal; e insertar el primer grupo de cuñas (30, 32, 33, 35, 36, 38) en unas ranuras que presentan unas ramas de bobinas soportadas por el tercer juego de superficies de empuje.

18. Procedimiento según la reivindicación 14, en el que por lo menos dos ramas de diferentes bobinas son insertadas en una ranura y que comprende además mover unos brazos radiales (56', 57', 58') en la dirección radial (R) del núcleo para que entren en las ranuras con el fin de empujar una de las distintas ramas de bobina (26'') hacia el fondo de las ranuras.

19. Procedimiento según la reivindicación 17 y 18, en el que dichos brazos radiales (56', 57', 58') se mueven en la dirección radial (R) a un lado de dicho tercer juego de superficies de empuje (56, 57, 58).