PT2128877E - Dispositivo e método para enrolar um fio plano - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "DISPOSITIVO E MÉTODO PARA ENROLAR UM FIO PLANO" A invenção diz respeito a um dispositivo para enrolar um fio plano não circular, em especial apresentando uma área de secção transversal retangular, num núcleo, o qual, através de uma ferramenta de enrolamento que apresenta uma flange, pode ser acionado rotativamente, para produzir uma bobina de uma camada do fio plano que apresenta vários enrolamentos adjacentes. A invenção diz ainda respeito a um método para enrolar um fio plano num núcleo para utilização no dispositivo. A DE 197 39 520 C2 já descreve um dispositivo para enrolar um fio plano num núcleo, o qual pode ser acionado rotativamente através de uma ferramenta de enrolamento que apresenta uma flange, com uma chumaceira de apoio respetivamente apresentando uma flange e uma ferramenta de enrolamento, que rodeia o núcleo circunferencialmente pelo menos progressivamente de forma a que a flange limite no núcleo uma zona de enrolamento que rodeia uma bobina de fio plano com vários enrolamentos adjacentes. A distância relativa da chumaceira de apoio em relação à ferramenta de enrolamento é aqui regulável, ao fazer com que entre a bobina e a flange possa ser fixada uma abertura para o fio plano a introduzir. A partir da DE 1 940 938 A é dado a conhecer um dispositivo de enrolamento para produção de bobinas de fio plano, através do qual são enroladas várias voltas adjacentes de lado num mandril de perfil. Para isso, o mandril de perfil é realizado na transversal aproximadamente com uma forma oval e ao mesmo tempo torcido em forma de espiral e 2 combinando com um rolo compressor respetivamente adjacente radial e axialmente contra a bobina, para evitar um desalinhamento dos enrolamentos por causa do esforço de contrapressão do fio aquando da retirada do mandril. Um desalinhamento do enrolamento é automaticamente anulado por via da forma oval do mandril aquando da extração do mandril da bobina, de forma a que a forma final da bobina fique sem qualquer desalinhamento e com isso possa ser usada toda a secção transversal interior. A DE 1 638 530 A descreve também ainda uma bobina de fio plano com bobinas fixas, nas quais os fios planos ficam de lado. A DE 29 05 996 AI diz respeito a uma bobina de indução produzida com um fio plano. Para poder deformar a bobina de acordo com o enrolamento e assim evitar o deslizamento dos enrolamentos uns para os outros, a secção transversal do fio plano usado é escolhida de forma a que os enrolamentos que constituem a bobina fiquem inseridos uns nos outros após a bobinagem. Para isto, o fio plano pode apresentar uma forma transversal curvilinea. A DE 11 88 194, bem como a JP 2004071604 A, dizem também ainda respeito à produção de bobinas de fio plano. A invenção tem por objetivo alcançar um dispositivo para enrolar um fio plano e possibilitar uma compensação de tolerância simples. Por exemplo, o comprimento da bobina deve ser determinado independentemente do número de voltas, para assim possibilitar que várias bobinas sejam intercambiáveis. Para além disso, a invenção tem por objetivo alcançar um método para aplicação com o dispositivo. 3 0 objetivo é alcançado de acordo com a invenção com um dispositivo de acordo com as caracteristicas da reivindicação 1. A forma de realização da invenção pode ser inferida a partir das reivindicações dependentes e o método de acordo com a reivindicação 11.

De acordo com a invenção, também é previsto um dispositivo através do qual é regulável uma inclinação do fio plano em relação a um plano transversal da bobina e/ou em relação ao plano de um enrolamento respetivo. 0 comprimento do fio plano não determina assim diretamente também o comprimento da bobina produzida a partir dele. Também é possível variar o comprimento da bobina independentemente do comprimento do fio plano utilizado. Desta forma podem na prática então ser simultaneamente introduzidas as bobinas em vários núcleos paralelos se, por via das tolerâncias do fio plano, o comprimento da bobina aumentar de forma desigual e irregular. De acordo com a invenção é também possível pela primeira vez enrolar o fio plano num núcleo não rotativamente simétrico, em que é alcançada a curvatura de fio variável ao longo do perímetro de forma surpreendentemente simples através de uma alteração parcial da inclinação do fio plano em relação ao plano transversal da bobina. Por outras palavras, o raio de curvatura divergente pode ser portanto ajustado no enrolar do núcleo por exemplo quadrado, não através da deformação do fio plano, mas sim através do seu posicionamento de viés, ou seja da inclinação, de forma a que possam ser evitados danos no fio plano. Com isto pode-se prescindir de rolos de compressão para fixação das voltas durante o enrolamento, tornando assim o dispositivo mais simples. A abertura definida pela distância da flange e/ou de uma flange em relação à última volta introduzida é assim mantida essencialmente constante durante o enrolamento. 4

Aqui o fio plano tem de preferência duas extremidades que delimitam a sua extensão, em que uma extremidade interior é colocada no lado exterior do núcleo através da guia de fio de forma a que a extremidade interior de cada volta descreva um primeiro plano e uma extremidade exterior de cada volta, que fica de costas para o núcleo, descreva um segundo plano, em que ambos os planos correm paralelamente um ao outro e apresentam um espaçamento definido pelo ângulo de inclinação, para assim criar, tipo mola de disco, uma zona interior do fio de plano recuada na direção do eixo do núcleo em relação a uma zona exterior do fio plano. A configuração assim em forma de cone truncado ou cónica dos enrolamentos permite que estes sejam por conseguinte introduzidos de forma limitada, criando assim um comprimento predefinido. 0 fio plano fica aqui nem de lado nem plano, mas sim inclinado a partir da superfície do núcleo para a frente ou para trás.

Para além disso provou-se também vantajoso se através da guia de fio puder ser regulada uma zona de contacto esfericamente côncava e/ou convexa de cada enrolamento em relação a uma volta adjacente, para que por conseguinte também o fio plano apresente um arqueamento transversal à sua extensão principal e desta forma possa ser realizada uma fixação efetiva dos enrolamentos adjacentes. É especialmente vantajosa uma adaptação do dispositivo de acordo com a invenção, na qual a abertura pode ser ajustada para ser maior do que a dimensão mais pequena da zona transversal e mais pequena do que a dimensão maior da zona transversal do fio plano, para que por conseguinte seja excluida uma posição plana do fio plano no núcleo por causa da dimensão da abertura. Além disso é então também garantida uma posição fixa do fio plano se não puder ser 5 garantida uma orientação do fio plano apenas pela guia do fio. É especialmente promissor que o dispositivo apresente uma guia de fio que possa ser movida na direção do eixo de rotação do núcleo para uma posição diante da abertura e que através da guia de fio seja regulável uma inclinação do fio plano em relação a um plano transversal da bobina. Através disto, torna-se possível por via da ligeira posição inclinada dos enrolamentos prever no dispositivo uma disposição múltipla do processo de enrolamento. São ajustadas assim tolerâncias do fio plano, bem como desvios das posições relativas dos componentes do dispositivo. Ao mesmo tempo podem ser ajustadas tolerâncias do fio, bem como os dispositivos de enrolamento, por via das diferentes inclinações dos enrolamentos de bobinas, que são simultaneamente enroladas em diferentes dispositivos de enrolamento. Também é possível o nivelamento de diferentes números de enrolamentos para assim diminuir o custo de produção e possibilitar uma utilização universal, bem como, se necessária, uma permutabilidade de diferentes bobinas entre si.

Uma outra adaptação igualmente prática é então alcançada quando o núcleo apresenta uma forma transversal não-redonda e/ou não-circular para assim poder realizar aplicações e configurações da bobina quase arbitrárias.

Aqui provou ser especialmente simples quando o núcleo apresenta na sua posição de retirada um perímetro reduzido em relação a uma posição de enrolamento. 0 núcleo por exemplo em forma de mandril apresenta para isto em especial uma zona transversal ajustável que é de preferência realizada através de um corte longitudinal do núcleo. Uma cavilha de segurança fixa a forma transversal 6 predeterminada na posição de enrolamento e possibilita o colapso do núcleo para a posição de retirada, de forma a que a bobina possa ser removida sem problemas do núcleo.

Para isto é apropriado que o núcleo possa ser deslocado na posição de retirada em relação à ferramenta de enrolamento, de forma a que a bobina após a remoção do núcleo possa ser retirada entre as flanges da ferramenta de enrolamento e da chumaceira de apoio, de resto inalteradas no seu posicionamento.

Além disso provou-se especialmente adequado que a flange seja pré-esforçada em relação à bobina, em especial através de um elemento de mola, para após o enrolamento comprimir um determinado número de enrolamentos deste enrolamento parcial. Desta forma podem ser niveladas tolerâncias da chumaceira de apoio, ferramenta de enrolamento e do fio, em especial numa disposição múltipla de dispositivos de enrolamento, sem se chegar a uma redundância do trajeto percorrido. 0 elemento de mola poderia ser regulável para ajuste da força da mola. Em alternativa, para este objetivo, a chumaceira de apoio pode em especial ser deslocada axialmente.

Uma outra adaptação igualmente importante é alcançada quando o dispositivo apresenta várias ferramentas de enrolamento para produção simultânea de várias bobinas. Estas bobinas podem aqui apresentar diferentes números de voltas e comprimentos de fio, uma vez que o respetivo comprimento da bobina no núcleo pode ser produzido também em conformidade com diferentes comprimentos de fio ou com um número diferente de voltas através da respetiva posição de inclinação. 7 0 segundo objetivo referido, alcançar um método para enrolar um fio plano com uma superfície transversal retangular num núcleo para aplicação no dispositivo, é alcançado de acordo com a invenção ao fazer com que para enrolar um fio plano com uma superfície transversal retangular através da guia de fio seja regulada uma inclinação do fio plano em relação a um plano transversal da bobina e o fio plano seja enrolado num núcleo com uma forma transversal não rotativamente simétrica, em especial não-redonda ou não-circular. Desta forma, o número de voltas de uma bobina pode ser correspondentemente alterado independentemente do comprimento total da bobina através do ângulo de inclinação. Em simultâneo é também possível enrolar o fio plano num núcleo com uma forma transversal oval ou angular, pelo que a curvatura do fio variável ao longo do perímetro é atingida através de uma alteração parcial da inclinação do fio plano em relação ao plano transversal da bobina.

Para isto, a distância da flange é ajustada para que a abertura entre a bobina e a flange mediante o ângulo de inclinação desejado seja maior do que a dimensão mais pequena da zona transversal, mas mais pequena do que a dimensão maior da zona transversal, pelo que por causa do movimento antecipado da guia do fio é alcançada a posição de inclinação desejada. A partir daqui resulta em especial uma bobina cujas extremidades são moldadas de forma côncava ou convexa. Através das voltas de forma côncava ou convexa são então produzidas bobinas completas com o mesmo comprimento, independentemente das várias disposições de diferentes dispositivos de enrolamento. É ainda possível produzir bobinas do mesmo comprimento total com diferente número de enrolamentos.

Para retirar a bobina pronta, o núcleo é colapsado, portanto a secção transversal é reduzida e de seguida puxada para fora. A bobina pode assim ser retirada sem alteração da distância da flange.

Após um número de voltas predeterminado, o processo de enrolamento é brevemente interrompido e a bobina é esforçada com uma pré-tensão de forma a que seja assegurada uma disposição uniforme de enrolamentos adjacentes. A invenção permite várias formas de realização. Para melhor esclarecimento dos seus princípios básicos é representada uma delas na figura e será descrita de seguida. Esta mostra numa vista de cima um dispositivo 1 de acordo com a invenção para enrolar um fio plano 2 num núcleo 3, o qual é introduzido de forma móvel numa ferramenta de enrolamento 4 e através desta pode ser acionado rotativamente. Durante o processo de enrolamento, a ferramenta de enrolamento 4 encontra-se fixada de forma efetiva com uma chumaceira de apoio 5, a qual acolhe pelo menos parcialmente o núcleo 3, que é desta forma móvel juntamente com a ferramenta de enrolamento 4. Tanto a ferramenta de enrolamento 4, como também a chumaceira de apoio 5, apresentam respetivamente uma flange 6, 7 que delimita a zona de enrolamento e com isso o comprimento máximo de uma bobina 8 a produzir. Através de um movimento da chumaceira de apoio 5 na direção da seta 9, a distância da chumaceira de apoio 5 em relação à ferramenta de enrolamento 4 é ajustada de forma a que entre a bobina 8 e a flange 7 se crie uma abertura 10 para o fio plano 2 a introduzir, o qual permite apenas uma posição de viés, que permite portanto um apoio do lado estreito 11 no núcleo 3, que se pode verificar na representação detalhada. A introdução do fio é feita por uma guia de fio 12 do dispositivo 1, que pode ser guiado na direção da seta 13 paralelamente a um eixo de rotação 14 do 9 núcleo 3 para uma posição diante da abertura 10. Desta forma é ajustado um ângulo de inclinação a do fio plano 2 em relação a um plano transversal 15 da bobina 8, através do qual pode ser simultaneamente variado o comprimento total da bobina. Para após o enrolamento de um determinado número de voltas comprimir a bobina parcialmente produzida, a flange 7 da chumaceira de apoio 5 pode ser pré-carregada através de um elemento de mola 16 em relação à bobina 8. Para retirar a bobina 8 produzida, o núcleo 3 é conduzido desde a sua posição enrolada ilustrada para uma posição de retirada com uma zona transversal reduzida, em que através de uma unidade de acionamento 17, é removida uma cavilha de segurança 18 e o núcleo 3 é assim colapsado. Um outro elemento de acionamento 19 de um gancho de cabo serve para a fixação do fio plano 2 antes do inicio do próprio processo de enrolamento, em especial portanto para capturar e fixar o inicio do fio para cada novo processo de enrolamento que principia. O gancho de fio integrado permite que o fio plano 2 seja fixado durante a troca de núcleo, para assim alcançar uma forma de funcionamento sem perda de fio. O final do fio que se projeta da guia de fio 12 de um processo é utilizado para formar no processo que se segue o inicio do fio.

Lisboa, 03 de Abril de 2013

Claims (15)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo (1) para enrolar um fio plano (2) num núcleo (3) que é acionado por rotação através de uma ferramenta de enrolamento (4) que tem uma flange (6), tendo uma chumaceira de apoio (5) que tem respetivamente uma flange (7) e uma ferramenta de enrolamento (4) que rodeia pelo menos secções da circunferência do núcleo (3) de forma a que as flanges (6, 7) delimitem uma zona de enrolamento no núcleo (3) , a referida zona de enrolamento tendo uma bobina (8) de fio plano (2) com várias voltas localizadas lado a lado, em que a distância relativa da chumaceira de apoio (5) em relação à ferramenta de enrolamento (4) é regulável de forma a que entre a bobina (8) e a flange (7) possa ser definida uma abertura (10) para o fio plano (2) a ser introduzido, e tendo uma guia de fio (12) , caracterizado por através da guia de fio (12) poder ser definida uma inclinação (ângulo de inclinação a) da secção transversal adjacente do fio plano (2) em relação a um plano transversal (15) da bobina (8) e/ou em relação ao plano de cada volta, em que o fio plano tem duas extremidades que delimitam a sua extensão, em que uma extremidade interior é colocada contra o lado exterior do núcleo através da guia de fio (12) de forma a que a extremidade interior de cada volta descreva um primeiro plano e uma extremidade exterior de cada volta, que fica de costas para o núcleo, descreva um segundo plano, em que os dois planos se prolongam paralelamente um ao outro e ficam a uma distância determinada pelo ângulo de inclinação. 2

2. Dispositivo (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por através da guia de fio (12), cada volta ter uma zona interior do fio plano que é recuada em relação a uma zona exterior do fio plano na direção axial do núcleo em forma de mola de disco.

3. Dispositivo (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por através da guia de fio (12) cada volta ter um perfil cónico.

4. Dispositivo (1) de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizado por através da guia de fio (12) poder ser definida uma zona de contacto esfericamente côncava e/ou convexa em relação a uma volta adjacente.

5. Dispositivo (1) de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a abertura (10) poder ser definida para ser muito maior do que a dimensão mais pequena da zona transversal (lado estreito 11) e muito mais pequena do que a dimensão maior da zona transversal do fio plano (2).

6. Dispositivo (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o dispositivo (1) ter uma guia de fio (12) que se pode mover na direção do eixo rotativo (14) do núcleo para uma posição em frente da abertura (10) .

7. Dispositivo (1) de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o núcleo (3) ter uma forma não rotativamente simétrica, em particular uma forma transversal não-redonda ou não-circular . 3

8. Dispositivo (1) de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizado por, na sua posição de retirada, o núcleo (3) ter uma circunferência reduzida em comparação com uma posição de enrolamento.

9. Dispositivo (1) de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o núcleo (3) poder ser movido na posição de retirada em relação à ferramenta de enrolamento (4).

10. Dispositivo (1) de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o dispositivo (1) ter várias ferramentas de enrolamento (4) para a produção simultânea de várias bobinas (8).

11. Método para enrolar um fio plano num núcleo para utilização no dispositivo, em que o fio plano é introduzido através de uma guia de fio numa abertura delimitada por uma flange de uma ferramenta de enrolamento e/ou uma chumaceira de apoio, e a distância entre as flanges durante o enrolamento ser continuamente alterada, caracterizado por para enrolar um fio plano que tem uma zona transversal retangular por meio da guia de fio, ser definida uma inclinação da secção transversal adjacente do fio plano em relação a um plano transversal da bobina e o fio plano ser enrolado no núcleo que tem uma forma não rotativamente simétrica, em particular uma forma transversal não-redonda ou não-circular, em que o fio plano tem duas extremidades que delimitam a sua extensão, em que uma extremidade interior é colocada contra o lado exterior do núcleo através da guia de 4 fio de forma a que a extremidade interior de cada volta descreva um primeiro plano e uma extremidade exterior de cada volta, que fica de costas para o núcleo, descreva um segundo plano, em que os dois planos se prolongam paralelamente um ao outro e ficam a uma distância determinada pelo ângulo de inclinação.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por a distância entre as flanges durante o enrolamento aumentar em particular continuamente, em que a abertura entre a bobina e a flange é definida para ser maior do que a dimensão mais pequena da zona transversal, mas menor do que a dimensão maior da zona transversal.

13. Método de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado por o ângulo de inclinação, e como tal o comprimento total da bobina, ser definido por causa da distância entre as flanges durante o enrolamento.

14. Método de acordo com pelo menos uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado por o processo de enrolamento ser brevemente interrompido após um número de voltas predeterminado e a bobina ser submetida a uma pré-carga em relação a uma flange de mola.

15. Método de acordo com pelo menos uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado por a chumaceira de apoio ser pré-carregada em relação à bobina durante uma breve interrupção do processo de enrolamento. Lisboa, 03 de Abril de 2013