ES2251323B1 - Sistema semi-automatico para la fabricacion de bobinas de induccion electrica. - Google Patents
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Abstract
El sistema semi-automático para la fabricación de bobinas de inducción eléctrica de gran tamaño, está formado por una mesa de fabricación de bobinas sobre la que se actúa mediante un cabezal articulado que confiere la presión precisa a cada una de las espiras de la bobina y que se ayuda de un sistema de tensión y guiado del conductor, controlándose mediante un sistema programado remoto en el que se introducen, en función de las características del bobinado a fabricar, las órdenes oportunas. Dicho sistema permite disminuir el tiempo de ciclo de fabricación pues elimina tareas que actualmente se realizan de forma manual, tales como control de las dimensiones y el prensado de bobinas, consiguiendo además mayor precisión en el tamaño requerido para las bobinas. Este proceso regula y controla la tensión mecánica del conductor, evitando el riesgo de alargamientos y deformaciones del mismo, disponiendo así de bobinas de mejor calidad.
Description
Sistema semi-automático para la
fabricación de bobinas de inducción eléctrica.
La presente memoria descriptiva se refiere a una
solicitud de patente de invención relativa a un sistema
semi-automático para la fabricación de bobinas de
inducción eléctrica de gran tamaño, formado por una mesa de
fabricación de bobinas sobre la que se actúa mediante un cabezal
articulado que confiere la presión precisa a cada una de las
espiras de la bobina y que se ayuda de un sistema de tensión y
guiado del conductor. Todo ello está a su vez controlado mediante
sistema programado remoto en el que se introducen, en función de
las características del bobinado a fabricar, las órdenes oportunas
al mismo.
La evidente utilidad de la invención consiste en
que mejora sustancialmente el procedimiento actual de fabricación
realizando una disminución del tiempo de ciclo de fabricación dado
que elimina tareas como el prensado de bobinas consiguiendo además
una mayor precisión en el tamaño requerido para las mismas.
Por otro lado, la utilización de este proceso
regula y controla la tensión mecánica del conductor evitando el
riesgo de alargamientos y deformaciones del mismo, con lo cual se
dispone de bobinas de mejor calidad.
El campo de aplicación de la presente invención
es el de la fabricación de bobinados para motores y transformadores
eléctricos, más concretamente para equipos de gran tamaño y
especialmente para sistemas de alta tensión eléctrica.
La fabricación de bobinas de inducción para
equipos eléctricos de gran tamaño presenta una serie de
complicaciones derivadas tanto de los materiales a emplear como del
dimensionado de los mismos, que convierte su proceso de construcción
y ensamblado en una tarea básicamente artesanal.
Se debe establecer desde un primer momento la
forma de la bobina y adecuar el conductor tanto en número de
espiras como las que debe presentar cada capa de forma que cumpla
con las características que le serán requeridas en el equipo donde
vayan alojadas.
Al tratarse habitualmente de condiciones de gran
tensión sobre el conductor, éste sufre deformidades que redundan en
una mala conformación de la bobina. Asimismo, la colocación de cada
espira requiere de un ajuste a base de herramientas manuales,
mazos, cuñas, etc... con lo que el procedimiento es puramente
manual.
No se tiene conocimiento de un sistema como el
que la invención propone, capaz de eliminar tanto el procedimiento
de trazado de la bobina como el de ajuste de cada una de las
espiras, sustituyendo las técnicas manuales más laboriosas en este
tipo de bobinado para equipos de gran tamaño habitualmente dedicado
a los sistemas de alta tensión.
El sistema semi-automático para
la fabricación de bobinas de inducción eléctrica de gran tamaño que
la invención propone está constituido por una mesa de bobinado, un
cabezal articulado con doble sistema de presión, un equipo
automático de guiado de cable, el conjunto de carretes de conductor
a bobinar y una mesa de control programable.
La mesa de bobinado está constituida por un
tablero donde se sitúan los topes y moldes adecuados para las
dimensiones de la bobina que se pretende fabricar. Esta mesa
permite elevar la bobina, una vez terminada, mediante un conjunto de
regletas encajadas en la mesa impulsadas por un sistema hidráulico
de presión. Se colocan los útiles manuales de aprieto, para así
mantener la bobina en sus dimensiones finales. Una vez realizada
esta operación la bobina se retira de la mesa por elevación para
pasar al siguiente proceso "curado de bobinas" donde ya las
capas quedan unidas unas a otras manteniendo la forma y dando
rigidez a la bobina para su posterior manipulación.
El cabezal del sistema se encuentra montado
sobre un brazo giratorio fijado sobre un soporte vertical anclado
al suelo. Dispone en el extremo que actúa sobre la mesa y el
conductor de dos conjuntos de eje/rueda que coordinadamente
conforman las bobinas realizadas con el conductor.
La rueda de presión hidráulica con eje vertical
tiene como función garantizar la correcta longitud de entrada de
cables durante el proceso de bobinado, aplicando presión para
mantener la forma rectangular y esquinas redondeadas de estas
bobinas. El material del que está hecha esta rueda es un plástico
técnico para evitar daños en el papel que recubre los conductores
de cobre para su aislamiento, en cada capa que forman las espiras
de la bobina. La regulación del aprieto de la rueda contra los
cables se obtendrá mediante un cilindro hidráulico unido por sus
extremos al brazo giratorio y al soporte vertical, y conectado a una
instalación óleo hidráulica capaz de mantener una presión uniforme
independientemente de la posición del brazo.
El conjunto de ruedas de presión neumática con
eje horizontal opera manteniendo la planicidad de la bobina, y
dispone para regular la presión de cilindros neumáticos.
Mediante la acción de ambos conjuntos, el
cabezal presiona y conforma cada una de las espiras, además, se
lleva un registro para cada una de ellas según van entrando en la
bobina de forma que se dispone de la dimensión real de la bobina en
fabricación, a través de la medición de la posición de la rueda
prensora, comparándola con el valor teórico que debiera tener. Así,
el sistema siguiendo unos criterios objetivos previamente
programados podrá o bien detener el proceso para que el operario
realice una intervención requerida sobre la bobina, o bien
simplemente le informará de la desviación dimensional de la misma
respecto de los valores teóricos. Para aproximarse a dichos
valores, el operario podrá detener el proceso de bobinado para
colocar rellenos manualmente y conseguir de esta manera alcanzar la
dimensión teórica final.
La guiadera automática de cables es un conjunto
de mordazas montado sobre rail de forma que sigue el movimiento de
la máquina en la entrada de los cables y hace que éste siempre se
presente tangente a la rueda hidráulica de presión del cabezal.
El sistema de control lo está constituido por un
autómata con interfaz de pantalla táctil y mando manual de control
para asegurar la seguridad de los operarios de la máquina. Desde el
autómata se controlan todas las funciones del sistema, giro de la
mesa de bobinaje, empuje del conjunto del cabezal, movimiento del
brazo giratorio y posición de la guiadera en cada instante. A través
de ordenador se pueden importar archivos de texto que contienen
datos de entrada (información de la bobina a fabricar y parámetros
del sistema para controlar dicha fabricación) y exportar datos de
salida (información sobre el proceso) a través de una red local.
Entre los datos de salida que se registran están:
- Dimensiones reales de las bobinas terminadas
- Tiempo de bobinado
- Tiempos de paradas programadas
- Tiempos de Set up del torno
- Alarmas.
Pudiendo, de esta manera establecer relaciones
entre los procesos.
Para completar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, se acompañan a la presente memoria
descriptiva y como parte integrante de la misma 2 hojas de planos,
en las cuales con carácter ilustrativo y no limitativo se ha
representado lo siguiente:
En la figura número 1 se muestra en esquema la
disposición y componentes del sistema
semi-automático para la fabricación de bobinas de
inducción eléctrica de gran tamaño.
La figura número 2 muestra un detalle del
cabezal de presión.
La figura número 3 presenta la disposición con
la que actúa la guiadera automática de cables.
A la vista de estas figuras puede observarse el
aspecto exterior y otras características de la invención.
Siguiendo la figura número 1 se muestra la
disposición de los diferentes componentes del sistema
semi-automático para la fabricación de bobinas de
inducción eléctrica de gran tamaño. Se dispone de una zona donde se
ordenan los diferentes carretes (6) de conductor que alimentarán a
la bobinadora. De estos parte el conductor a bobinar que es guiado
por la guiadora automática (5) que se encuentra montada en un rail
(7).
De la guiadera (5) parte el conductor hacia el
cabezal de presión (2) de forma que el hilo se presenta tangente a
las ruedas de ajuste que este cabezal posee. El cabezal se
encuentra montado en un brazo que en la figura se ha representado
en la posición de trabajo (2) y en la de reposo (4). El cambio de
una a otra se produce mediante giro sobre el soporte (3), quedando
el extremo libre para las acciones de trabajo sobre la mesa
bobinadora (1).
La mesa (1) está constituida por un tablero
donde se sitúan los topes y moldes adecuados para las dimensiones
de la bobina que se pretende fabricar. Esta mesa permite elevar la
bobina, una vez terminada, mediante un conjunto de regletas
encajadas (9) en la mesa impulsadas por un sistema hidráulico de
presión.
Todo el sistema se encuentra gobernado por una
unidad de control (8) a la que llegan las medidas referidas a:
- -
- Número de espiras (vueltas) de la bobina en proceso
- -
- Tiempo de bobinado,
- -
- Tiempos de paradas programadas.
- -
- Tiempos de Set up del torno, y
- -
- Alarmas.
Dispone asimismo de la posición real del cabezal
de presión (2) que compara con la posición teórica de la bobina en
cada momento de su desarrollo, ejecutando una parada del proceso
cuando la diferencia requiera de acción de rellenado manual.
El cabezal que se muestra en detalle en la
figura número 2 tiene como función la colocación de las espiras del
conductor. Para ello dispone de ruedas verticales (10) de presión
que regulan la altura y aseguran la planitud de cada capa de la
bobina. Dichas ruedas mantienen su presión en función de lo
programado para sus respectivos sistemas neumáticos (12). Para
asegurar que en cada momento el conjunto de cables entrante en la
bobina es pisado por las ruedas verticales, éstas tienen acoplados
unos discos auxiliares horizontales encargados de mantener el
contacto con dichos cables entrantes.
El cabezal dispone de una rueda de presión
horizontal (11) cuya función es presionar al conductor que forma la
espira sobre la capa inmediatamente anterior de manera que se
obtenga la forma precisa de la bobina. La presión con que esta
rueda realiza su trabajo viene regulada por un cilindro hidráulico
(12).
Para ayudar a que se mantenga la tensión del
conductor y el ángulo predeterminado de entrada durante el proceso
de bobinado se dispone de una guiadora de cable que está
representada en la figura número 3. En dicha figura se puede
apreciar un conductor (13) que es recibido en los rodillos
posteriores de la guiadora y dirigido por un sistema de mordazas
(14) hacia los rodillos de salida (15) para desde allí, terminar en
modo tangente a la rueda horizontal del cabezal de
presión.
presión.
La guiadora se encuentra montada sobre un rail
(16) lo que le permite mantener la salida del conductor tal y como
es requerido para su bobinado, como antes ha quedado
mencionado.
No se considera necesario hacer más extensa esta
descripción para que cualquier experto en la materia comprenda el
alcance de la invención y las ventajas que de la misma se derivan.
Los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos serán
susceptibles de variación siempre y cuando ello no suponga una
alteración de la esencialidad de la invención. Los términos en que
se ha descrito esta memoria deberán ser tomados en sentido amplio y
no limitativo.
Claims (4)
1. Sistema semi-automático para
la fabricación de bobinas de inducción eléctrica de gran tamaño
esencialmente caracterizado porque dispone de un cabezal de
presión (2 y 4) montado sobre un soporte (3) alrededor del cual
pivota, y que dispone de un conjunto de ruedas verticales (10) y una
rueda horizontal (11) de modo que actúa sobre el conductor a
bobinar para que el conjunto de espiras quede perfectamente
conformado sin precisar de intervención de trabajo manual sobre el
mismo.
2. Sistema semi-automático para
la fabricación de bobinas de inducción eléctrica de gran tamaño,
según la primera reivindicación, caracterizado porque la
acción de la guiadora (5) evita tensiones de tracción en el
conductor a bobinar, eliminando el riesgo de estiramiento del
mismo.
3. Sistema semi-automático para
la fabricación de bobinas de inducción eléctrica de gran tamaño,
según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
gobierno programado previamente en la unidad de control (8) es
trasladado a los elementos hidráulicos (12) que mantienen la
presión adecuada en las ruedas verticales (10) y horizontal (11),
de forma que se evita el proceso de prensado al quedar
convenientemente posicionadas cada una de las espiras del
bobinado.
4. Sistema semi-automático para
la fabricación de bobinas de inducción eléctrica de gran tamaño,
según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
mediante el gobierno programado previamente en la unidad de control
(8) se dispone tanto de la forma de la bobina como del número de
espiras que se colocaran en cada una de las capas que la conforman,
vigilando dicho sistema la posición de la rueda horizontal (11) del
cabezal (2) a fin de que en caso de alejamiento del valor teórico
previsto puedan colocarse en su caso rellenos que proporcionen la
forma previamente programada.
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