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

Aparato para insertar unas ramas de bobina (13a, 13b) de bobinas de alambre prearrolladas y unas cuñas de cubierta (14) en el interior de unas ranuras (11) de un núcleo (10) de máquina dinamoeléctrica,

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

un soporte 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 el interior de las ranuras y en el que el primer conjunto empujador (50) comprende unas superficies de empuje (51-58) para empujar las ramas de bobina (21', 26'') que penetran en las ranuras (C);

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 el interior 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; en el que por lo menos dos ramas de bobina (21', 26'') de unas bobinas distintas son insertadas en una ranura (C),

estando caracterizado el aparato por que comprende además unos brazos radiales (56', 57', 58') que se pueden mover en la dirección radial (R) del núcleo (10) para penetrar en las ranuras para empujar una de las ramas de bobina (26'') distintas hacia el fondo de las ranuras y en el que se desplaza un brazo radial (56', 57', 58') en la dirección radial (R) a lo largo de un lado de una superficie de empuje (56, 57, 58).

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 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 un soporte 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 está provisto de brazos para empujar las cuñas de cubierta y las ramas de bobina hacia dentro de las ranuras de núcleo. Los brazos son 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, pueden requerirse varias carreras de inserción, cada una para diferentes grupos de bobinas. En esta situación, un determinado número de grupos de moldes puede estar presente en partes de las ranuras durante la primera... [Seguir leyendo]

1. Aparato para insertar unas ramas de bobina (13a, 13b) de bobinas de alambre prearrolladas y unas cuñas de cubierta (14) en el interior de unas ranuras (11) de un núcleo (10) de máquina dinamoeléctrica, presentando el 5 núcleo de máquina un taladro (10â?) , comprendiendo el aparato:

un soporte 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 (10â?â?) del taladro a fin de insertar las ramas de bobina en el interior de las ranuras y en el que el primer conjunto empujador (50) comprende unas superficies de empuje (51-58) para empujar las ramas de bobina (21â?, 26â?â?) que penetran en las ranuras (C) ;

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 el interior 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; en el que por lo menos 20 dos ramas de bobina (21â?, 26â?â?) de unas bobinas distintas son insertadas en una ranura (C) , estando caracterizado el aparato por que comprende además unos brazos radiales (56â?, 57â?, 58â?) que se pueden mover en la dirección radial (R) del núcleo (10) para penetrar en las ranuras para empujar una de las ramas de bobina (26â?â?) distintas hacia el fondo de las ranuras y en el que se desplaza un brazo radial (56â?, 57â?, 58â?) en la dirección radial (R) a lo largo de un lado de una superficie de empuje (56, 57, 58) .

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que el primer conjunto empujador (50) comprende:

un primer juego de superficies de empuje (51, 52) situadas en un primer nivel en una dirección paralela al eje 30 longitudinal;

un segundo juego de superficies de empuje (55, 53, 54) situadas en un segundo nivel en la dirección paralela al eje longitudinal (10â?â?) ; y un tercer juego de superficies de empuje (56, 57, 58) situadas en un tercer nivel en la dirección paralela al eje longitudinal (10â?â?) ; en el que las superficies de empuje empujan las ramas de bobina que penetran en las ranuras; y en el que el segundo nivel se encuentra más adelante en la dirección de inserción que el primer nivel y el tercer nivel se encuentra más adelante en la dirección de inserción que el segundo nivel.

3. Aparato según la reivindicación 2, en el que se desplaza un brazo radial (56â?, 57â?, 58â?) en la dirección radial (R)

sobre un lado de una superficie de empuje del tercer juego de superficies de empuje (56, 57, 58) . 40

4. Aparato según la reivindicación 2, en el que es insertada una rama (21â?â?) de una bobina (21) en un ranura (D) empujando con una superficie del primer juego de superficies de empuje (51, 52) y es insertada una rama (24â?) de otra bobina (24) en la misma ranura (D) empujando con una superficie del segundo juego de superficies de empuje (53, 54, 55) .

5. Aparato según la reivindicación 2, en el que es insertada una rama (24â?â?) de una bobina (24) en una ranura (E) empujando con una superficie del segundo juego de superficies de empuje (53, 54, 55) y es insertada una rama (27â?) de otra bobina (27) en la misma ranura (E) empujando con una superficie del tercer juego de superficies de empuje (56, 57, 58) .

6. Aparato según la reivindicación 1, en el que el segundo conjunto empujador comprende:

unos medios (97, 100, 101) provistos de una primera secuencia de movimiento para empujar un primer grupo de cuñas de cubierta (30, 32, 33, 35, 36, 38) hacia el interior de unas ranuras respectivas durante la carrera de 55 inserción; y unos medios (96, 102) provistos de una segunda secuencia de movimiento para empujar por lo menos un segundo grupo de cuñas de cubierta (31, 34, 37) hacia el interior de unas ranuras respectivas durante la misma carrera de inserción.

7. Aparato según la reivindicación 6, en el que los medios previstos para las secuencias están programados para 60 conseguir que una extensión considerable de la longitud de una cuña de cubierta (31â?) sea adyacente a una rama de bobina (23â?â?) cuando se produce el empuje de la rama de bobina (23â?â?) durante la carrera de inserción.

8. Procedimiento para insertar unas ramas de bobina (13a, 13b) de bobinas prearrolladas y cuñas de cubierta (14)

en el interior de las ranuras (11) de un núcleo de máquina dinamoeléctrica (10) , presentando el núcleo de máquina 65 un taladro (10â?) , comprendiendo dicho procedimiento:

hacer avanzar un elemento empujador (50) para una carrera de inserción a través de dicho taladro paralela a un eje longitudinal (10â?â?) de dicho taladro para insertar por lo menos dos ramas de bobina distintas de las bobinas en las ranuras y empujar las ramas de bobina (21â?, 26â?â?) que penetran en las ranuras con las superficies de empuje (51-58) del primer conjunto empujador (50) ;

empujar y guiar las cuñas de cubierta (30, 32, 33, 35, 36, 38) hacia el interior de las ranuras del núcleo durante la carrera de inserción;

caracterizado por que comprende además las etapas que consisten en desplazar los brazos radiales (56â?, 57â?, 58â?) en la dirección radial (R) del núcleo para penetrar en las ranuras para empujar una de las ramas de bobina distintas (26â?â?) hacia el fondo de la ranura; y desplazar un brazo radial (56â?, 57â?, 58â?) en la dirección radial (R) a lo largo de un lado de una superficie de empuje.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, que comprende además empujar las ramas de bobina (20â?, 20â?â?) que penetran en las ranuras con las superficies de empuje (51, 52) situadas en un primer nivel (50) en una dirección paralela al eje longitudinal (10â?â?) ;

empujar las ramas de bobina (23â?, 23â?â?) que penetran en las ranuras con las superficies de empuje (53, 54, 55) situadas en un segundo nivel (50) en una dirección paralela al eje longitudinal (10â?â?) ;

empujar las ramas de bobina (26â?, 26â?â?) que penetran en las ranuras con las superficies de empuje (56, 57, 58) situadas en un tercer nivel (50) en una dirección paralela al eje longitudinal (10â?â?) ; en el que el segundo nivel se encuentra más adelante en la dirección de inserción que el primer nivel y el tercer nivel se encuentra más adelante en la dirección de inserción que el segundo nivel.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, que comprende además desplazar un brazo radial (56â?, 57â?, 58â?) en la dirección radial (R) sobre un lado de una superficie de empuje situada en el tercer nivel.

11. Procedimiento según la reivindicación 9, que comprende además empujar una rama (21â?â?) de una bobina (21) en una ranura (D) con una superficie del juego de superficies de empuje (51, 52) situadas en el primer nivel; y empujar una rama (24â?) de una bobina adicional (24) en la misma ranura (D) con una superficie del juego de superficies de empuje (53, 54, 55) situadas en el segundo nivel.

12. Procedimiento según la reivindicación 9 que comprende además empujar una rama (24â?â?) de una bobina (24) en una ranura (E) con una superficie del juego de superficies de empuje (53, 54, 55) situadas en el segundo nivel; y empujar una rama (27â?) de una bobina adicional (27) en la misma ranura (E) con una superficie del juego de superficies de empuje (56, 57, 58) situadas en el tercer nivel.

13. Procedimiento según la reivindicación 8, que comprende:

empujar con una primera secuencia de movimiento un primer grupo de cuñas de cubierta (30, 32, 33, 35, 36, 38) hacia el interior de unas ranuras respectivas durante la carrera de inserción; y empujar con una segunda secuencia de movimiento por lo menos un segundo grupo de cuñas de cubierta (31, 34, 37) hacia el interior de unas ranuras respectivas durante la misma carrera de inserción.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, que comprende programar las secuencias para conseguir que una extensión considerable de la longitud de una cuña de cubierta (31â?) sea adyacente a una rama de bobina (23â?â?) cuando se produce el empuje de la rama de bobina (23â?â?) durante la carrera de inserción.