CN111390893A - 用于生产变压器芯的方法及定位系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于生产变压器芯的定位系统(13)以及用于借助定位系统生产变压器芯的方法，构造变压器芯的片材借助定位系统的多轴机械手(15)堆叠在堆叠台(16)上，所述定位系统由控制设备来控制，所述机械手由控制设备的控制装置来控制，所述片材由机械手使用抓取臂(23)和抓取臂的抓取设备(22)进行处理，片材借助机械手从转移位置(40)收集并在变压器芯处堆叠在堆叠台上，所述片材借助定位系统的定位设备在堆叠台上精确地定位在相应的堆叠位置，堆叠台上的第一片材的位置使用定位设备的测量装置来确定，第二片材的堆叠位置作为第一片材的位置的函数借助控制设备来确定，所述第二片材借助机械手定位在堆叠位置。

Description

用于生产变压器芯的方法及定位系统
技术领域
本发明涉及用于生产变压器芯的方法及定位系统，构造变压器芯的片材借助定位系统的多轴机械手堆叠在堆叠台上，所述定位系统由控制设备来控制，所述机械手由控制设备的控制装置来控制，所述片材由机械手使用抓取臂和抓取臂的抓取设备进行处理，片材借助机械手从转移位置收集并在变压器芯处堆叠在堆叠台上，所述片材借助定位系统的定位设备在堆叠台上精确地定位在相应的堆叠位置。
背景技术
从现有技术已知的用于生产变压器芯的机器相对于处理周期设置成使得变压器片材首先借助切割设备从片材带切下。片材带储存在钢带卷上，该钢带卷通过卷盘的卷盘头保持就位。由于变压器芯经常由具有不同形状的片材构成，因而在切割设备中切割的片材可以具有不同的几何形状。可以例如使用传送带将片材带离切割设备，并且将片材储存或堆叠以用于进一步处理。在所谓的堆叠台上将片材组合成变压器芯。螺纹螺栓和/或片材支座(abutments)作为定位辅助工具被安装在堆叠台上，并且片材在螺纹螺栓或片材支座处被组合或堆叠成变压器芯。为了指定片材的位置，总是需要至少两个定位辅助工具。特别地，片材具有供螺纹螺栓接合的孔或切口。片材堆叠在螺纹螺栓上或沿着片材支座堆叠并因此相对于彼此精确地定位。此外，螺纹螺栓可以从顶部接合在孔中并因此用作定位辅助工具。片材通常可以被手动或自动地堆叠在堆叠台上。当片材例如借助机械手被自动地堆叠时，应当确保不同的片材以正确的顺序堆叠从而形成堆的例如近乎圆形的横截面。
由于堆叠台针对特定的变压器芯被连续地设置成具有能够在导轨中移动的定位辅助工具的位置，因而堆叠台在重置定位辅助工具之后只能永远用于生产一个类型的变压器芯。如果使用一个机器来生产不同类型的变压器芯，则对于必须设置的定位辅助工具的移位区域之外的芯形状而言需要相应大数量的堆叠台。
另一缺点在于借助切割设备在片材中切割的用于将片材定位在螺纹螺栓上的孔或切口不可避免地保留在变压器芯中。这减少了铁的可能的质量并由此无意地增加了变压器的铁损，并且因此增加了由变压器芯引起的变压器的能量使用。
发明内容
因此，本发明的目的是提出具有提高的效率的用于生产变压器芯的方法及定位系统。
该目的通过具有以下特征的方法以及具有以下特征的定位系统来实现。
在根据本发明的用于借助定位系统生产变压器芯的方法中，构造变压器芯的片材借助定位系统的多轴机械手堆叠在堆叠台上，所述定位系统由控制设备来控制，所述机械手由控制设备的控制装置来控制，所述片材由机械手使用抓取臂和抓取臂的抓取设备进行处理，片材借助机械手从转移位置收集并在变压器芯处堆叠在堆叠台上，所述片材借助定位系统的定位设备在堆叠台上精确地定位在相应的堆叠位置，堆叠台上的第一片材的位置使用定位设备的测量装置来确定，第二片材的堆叠位置作为第一片材的位置的函数借助控制设备来确定，所述第二片材借助机械手定位在堆叠位置。
由于变压器芯不是由仅一个片材堆构造的，而是由在成品变压器中共同形成紧密结合的铁芯的多个片材堆构造的，因而，是否机械手堆叠片材或者是否位于底部的片材被设置成在堆叠台上彼此邻近最初都是不重要的。
当构造变压器芯时，经常以不同的方式成形的多个片材被彼此上下堆叠以及堆叠在彼此旁边，其中，各堆的片材能够也在两个相邻的堆之间彼此交叠。除了第一片材和第二片材之外，多个另外的片材也因此定位在堆叠台上从而用于构造变压器芯。因此，第一片材和第二片材也可以被理解为堆叠在堆叠台上的预先存在的堆上或相邻的堆上的片材。另外的片材也可以堆叠在这些片材上。第一片材和第二片材可以具有相同或不同的尺寸或具有不同于彼此的形状。因此，第一片材可以大于或者小于第二片材，这意味着片材至少在一部分中彼此交叠。
至关重要的是，第二片材被作为第一片材的位置的函数定位在堆叠台上。特别地，由于事实是第一片材在堆或堆叠台上的位置是借助测量装置来确定的，因而将第二片材相对于第一片材的堆叠位置、即预期位置作为第一片材的当前位置的函数来确定或使用控制设备对第二片材相对于第一片材的堆叠位置、即预期位置进行计算变得有可能，然后借助控制设备控制机械手以使得该第二片材定位在相对于第一片材的预定堆叠位置。在这种情况下，至关重要的是，测量装置对第一片材在堆或堆叠台上的位置进行测量以便能够将第二片材尽可能精确地定位在第一片材处。这使得可以完全放弃螺纹螺栓和/或支座，由此增加了铁芯或变压器芯的质量并因此可以大大提高变压器的效率水平。于是就不再有必要设置专门具有用于构造变压器芯的定位辅助工具或螺纹螺栓和/或支座的堆叠台。总之，可以使用不带有任何定位辅助工具的堆叠台，因此省去了安装时间并且显著降低了储存成本。
控制设备将第二片材的堆叠位置作为第一片材的位置的函数来调节是有利的。借助控制装置，可以将第二片材的堆叠位置相对于第一片材的位置进行校正。因此，可以在无任何附加的定位辅助工具的情况下确保第二片材相对于第一片材的准确放置。通过这样也变得可能的是把潜在的不精确比如磨损的堆叠台考虑在内，否则这些潜在的不精确可能会影响第一片材的位置。此外，堆叠台可以以完全可变的方式使用并且变得有可能利用一个相同的堆叠台来生产许多不同的变压器芯。此外，堆叠台还可以用于同时构造多个变压器芯。
借助测量装置，可以在测量装置的坐标系中相对于定位设备的参考点来确定堆叠台上的第一片材的轮廓的边缘。特别地，参考点可以是想象的参考点或在控制设备中储存的或由控制设备设定(establish)的参考点。同时，参考点也可以是实际的实体的参考标记。参考点相对于第一片材的边缘的位置可以通过测量装置的坐标系来确定。坐标系可以是笛卡尔坐标系。总而言之，第一片材的位置因此可以被在测量装置的坐标系内限定在堆叠台上并且被储存在控制设备中。然后也可以借助测量装置的坐标系来限定第二片材的位置或其堆叠位置。因此，变得可以经由坐标系精确地设定第一片材的位置以及第二片材的堆叠位置或者更确切地说是预期位置。
替代性地或附加地，定位设备的至少两个、优选地为三个参考标记可以各自在堆叠台、机械手、抓取设备、片材上借助测量设备在测量装置的坐标系中检测，以及/或者周围空间的参考标记及它们的位置可以各自借助测量设备在测量装置的坐标系中检测。坐标系可以是笛卡尔坐标系，从而对可能在坐标系中的参考标记的相应位置进行至少二维的、优选地为三维的限定。如果堆叠台、机械手、抓取设备、片材和/或周围空间各自具有参考标记，则变得可以精确地确定堆叠台、机械手、抓取设备、片材和/或周围空间相对于彼此的位置或在坐标系中的位置。例如，如果将堆叠台提供给(brought to)机械手以用于构造变压器芯，则机械手和堆叠台的相对位置可以精确地确定。然后可以容易地识别和校正由片材制成的变压器芯的堆的潜在位移。如果在确定位置时将周围空间考虑在内，则堆叠台和机械手的相应位置可以例如经由该空间或它们在该空间中相应的相对位置而相对于彼此来限定。这是特别有利的，因为与机械手或堆叠台不同，该空间在本质上是固定的并且不能移位。
也可以预期使用多个堆叠台，例如，可以将所述多个堆叠台提供给机械手或设置在机械手周围。如果机械手可以从多个转移位置收集片材，则机械手可以始终进入片材或片材堆仍然可得的转移位置。因此，对于机械手而言，不存在由于空的转移位置而出现停留时间的风险。在这种情况下，机械手可以从仍被占据的转移位置收集片材并将这些片材堆叠在不同的堆叠台上。如果需要将否则会占据空的转移位置的片材堆叠在堆叠台上，则机械手可以将来自仍被占据的转移位置的另外的片材堆叠在另外的堆叠台上。可以经由控制设备来控制占据相应的转移位置的片材到堆叠台的合适分配。转移位置可以通过用于生产变压器芯的机器的传送器设备填充。
参考标记可以各自形成堆叠台、机械手、抓取设备、片材和/或周围空间的部分坐标系，控制设备能够借助坐标转换将部分坐标系中的参考标记的相应位置转移至所述坐标系。因此，堆叠台、机械手、抓取设备、相应的片材和/或周围空间可以各自具有其自己的部分坐标系，或者这些部分坐标系已经可以基于控制设备中的相应的参考标记分配。每个部分坐标系都可以经由相应的参考标记来限定，使得相应的部分坐标系相对于彼此不同地定位，就如当堆叠台被设置在机械手前方时一样。部分坐标系可以借助坐标转换被转移至测量装置的坐标系并因此相对于彼此进行设置。因此，所有参考标记的相对位置都可以在坐标系中容易地确定。
参考标记可以设置在堆叠台、机械手、抓取设备、片材和/或周围空间上，所述参考标记能够使用测量装置的机械的、光学的、磁的和/或电磁的器具来检测。因此，参考标记可以是实体的，例如具有二维或三维形状。可以将参考标记实现成使得测量装置的器具可以在不需要物理接触的情况下检测到参考标记。器具例如可以是传感器器具或像摄像机、激光器、磁传感器、超声波传感器之类的传感器或不同的光学传感器。因此，参考标记可以经由对应的可检测图像、磁体、光学元件或三维形状来实现。参考标记可以是被动(passive)参考标记或主动(active)参考标记、即发出信号的参考标记。这样实现的参考标记使得检测到它们是完全可能的。
控制设备可以对参考标记进行处理并且确定参考标记的相对距离，所述控制设备能够借助该相对距离来确定堆叠位置。参考标记的相对距离可以借助三角测量或坐标转换来确定。控制设备可以根据相对距离计算出堆叠台、机械手、抓取设备、片材和/或周围空间的相应的相对位置并因此精确地设定针对第二片材的相对于第一片材的堆叠位置。
因此，控制设备可以确定第二片材的当前位置并将第二片材的当前位置与堆叠位置进行比较。第二片材的当前位置可以通过控制设备在坐标系中限定。可以连续地或以顺序计时的方式将第二片材的当前位置与堆叠位置进行比较。因此，可以在堆叠台上方或多个堆叠台上方的周围空间中精确地确定第二片材的位置。由于在借助机械手或抓取设备的抓取臂供应第二片材时对当前位置与堆叠位置进行连续地或定时地比较，因而可以容易地校正潜在的定位误差，因此实现了机械手的甚至更精确的供应运动。
此外，控制设备可以在经由机械手将第二片材移动至堆叠位置时确定第二片材的相对速度，并且可以在计算第二片材的当前位置时将第二片材的相对速度考虑在内。例如，这可以通过检测第二片材借助机械手或机械手臂向堆叠位置的运动以及借助测量装置确定第二片材的相对速度来实现。位置可以经由三个传感器来检测，例如，相对速度能够经由第四传感器或更多个传感器来检测。因此，通过将基本上实时的相对速度考虑在内，可以计算出第二片材在堆叠台上方的周围空间中的位置。由此，进一步提高了将第二片材堆叠在堆叠位置的精确度，并且可以进一步加快机械手的处理速度。
当经由机械手将第二片材移动至堆叠位置时，控制设备可以借助第二片材的当前位置连续地或以规律的步骤来校正第二片材的轨迹。因此，借助抓取臂相对于堆叠位置的轨迹校正，使得借助抓取设备的抓取臂的空间相关定位和附接至抓取臂的第二片材的空间相关定位变得可能。该运动例如可以通过设置在周围空间中的用于识别第二片材的位置的传感器来检测。传感器例如可以各自是摄像机、红外传感器、超声波传感器或激光器。三个传感器可以确定第二片材在坐标系中的位置或当前位置，并且第四传感器可以确定第二片材的相对速度。因此，变得可以实时地向控制设备校正第二片材的轨迹或当前位置，使得可以甚至更加精确地到达堆叠位置。
在从转移位置收集第二片材之前，测量装置可以检测第二片材的轮廓并且测量该片材，控制设备在计算或确定第二片材的堆叠位置时能够将该测量的测量结果考虑在内。第二片材也可以通过传感器来测量，例如，借助该传感器来识别第二片材的轮廓，并且第二片材可以通过测量设备来测量。于是在堆叠第二片材时已经可以将第二片材的测量中的潜在偏差考虑在内。然后可以针对测量中的潜在偏差来对堆叠位置进行校正。也可以预期将具有不同尺寸的片材堆叠在堆叠位置，控制设备则能够借助测量结果识别出这是哪个片材或对应的片材将堆叠在变压器芯的哪个片材堆上。
在堆叠并获得(yield)第二片材之后，测量设备可以测量第二片材的边缘与第一片材的边缘的间隙或边缘距离，控制设备在计算另外的片材的堆叠位置时能够将该测量的测量结果考虑在内。第二片材的堆叠位置或边缘距离可以通过设置在抓取设备上的传感器来测量。位于堆叠台上的彼此相邻的片材的边缘距离和/或彼此上下堆叠的片材的边缘距离可以借助传感器来测量。变压器芯的片材堆的角度或方向可以通过所测量的边缘的空间位置来相对于彼此测量。假设位于堆叠台上的第一片材和第二片材的堆叠位置从预期位置偏离，则另外的片材的堆叠位置可以相应地被校正。通过校正该偏离，可以完全防止堆叠片材时的连续误差。
测量设备可以测量堆叠位置的高度，控制设备将该测量的测量结果与变压器芯的部件数据进行比较并且在堆叠另外的片材时将这些测量结果考虑在内。堆叠位置的高度也可以借助设置在抓取设备上的传感器来测量。略微变化的片材厚度可以导致片材堆的当前高度与片材堆的预期高度的偏差。控制设备可以将测得的当前高度与变压器芯的部件数据进行比较并检测这种偏差。如果存在超过预定公差的偏差，则可以预期的是向片材堆添加相比于根据部件数据所预期的片材附加的或更少的片材。因此，对相邻片材堆之间的可能的高度差进行补偿变得可能。
将控制命令作为描述变压器芯的部件数据的函数通过用于生产变压器芯的机器的控制系统传输至控制设备是有利的。用于生产变压器芯的机器可以包括：用于片材带的切割设备；用于将片材带供应至切割设备的卷盘；用于运送已切割的片材带的传送器设备；以及多个堆叠台。此外，对于控制系统可以预期的是控制用于生产变压器芯的整个机器。在控制系统中可得的变压器芯的部件数据可以转换成控制命令，该控制命令被传输至控制设备或控制装置。也就是说，控制系统已经可以确定并计算变压器芯在堆叠台的定位表面上的位置，并且将命令控制传输至控制设备从而为堆叠台在经计算的位置处装备片材堆。像控制设备一样，控制系统也可以包括用于数据处理的器具比如计算机和软件。此外，控制系统可以包括例如用于变压器芯的芯配置器。
根据本发明的用于生产变压器芯的定位系统包括：多轴机械手；至少一个堆叠台，所述至少一个堆叠台用于收集可以构造变压器芯的片材；以及用于控制定位系统的控制设备，所述控制设备包括用于控制机械手的控制装置，所述机械手包括抓取臂，该抓取臂具有用于处理片材的抓取设备，片材能够借助机械手从转移位置收集并在变压器芯处堆叠在堆叠台上，所述定位系统包括用于将片材在堆叠台上精确地定位在相应的堆叠位置处的定位设备，所述定位设备包括测量装置，借助该测量装置可以确定堆叠台上的第一片材的位置，第二片材的堆叠位置能够作为第一片材的位置的函数借助控制设备来确定，所述第二片材能够借助机械手定位在堆叠位置。
对于根据本发明的定位系统的优点，参考对用于借助根据本发明的定位系统生产变压器芯的方法的优点的描述。
测量设备包括设置在抓取设备上的至少一个成像传感器，堆叠台上的第一片材的轮廓的至少一个边缘能够借助该传感器来检测，并且该边缘的位置能够借助测量装置在测量装置的坐标系中确定。该传感器例如可以是摄像机、红外传感器、超声波传感器、激光器或不同类型的非接触式传感器。测量装置也可以包括可以设置在抓取设备上的多个传感器。由于测量设备的传感器可以检测第一片材的至少一个边缘或整个轮廓，因而可以借助控制设备在笛卡尔坐标系中确定或计算第一片材的放置或位置。同时，传感器还可以用于在第二片材被抓取设备收集之前确定堆叠台上的第二片材的边缘或轮廓并因此用于测量第二片材。
此外，测量设备可以包括至少一个定位传感器，定位设备的参考标记能够在堆叠台、机械手、抓取设备、片材处借助定位传感器在测量设备的坐标系中被检测，以及/或者周围空间的参考标记及它们的位置能够借助定位传感器在测量设备的坐标系中被检测。定位传感器可以是固定的例如设置在周围空间内，并且定位传感器各自包括摄像机、红外传感器、激光器、超声波传感器、感应传感器或不同种类的非接触式传感器。定位设备的参考标记可以实现成使得它们可以被相应的传感器确切地检测到。比如，将能够由摄像机检测的图像表示或能够由超声波检测的形状作为参考标记。借助测量装置可以容易、精确且连续地确定参考标记在笛卡尔坐标系中的相应位置。该位置又可以用于位置校正。
堆叠台可以没有用于片材的螺纹螺栓或支座。堆叠台的例如供片材堆叠的定位表面可以是完全平坦的。如果没有螺纹螺栓或支座被用于片材，则不需要代价较大的安装时间并且堆叠台可以被普遍地用于任何类型的变压器芯。于是也不再有必要在片材中设置用于螺纹螺栓的孔。然而，如果这似乎相关的话，通常可以在堆叠台上设置螺纹螺栓或支座。
定位系统可以包括用于供应片材的传送器设备，所述传送器设备至少包括邻近于机械手的用于片材的转移位置，所述片材能够被供应至转移位置并且能够在转移位置处堆叠。传送器设备可以包括用于片材的多个转移位置，不同尺寸的片材能够从传送器设备获得以用于在相应的转移位置转移至机械手。此外，机械手可以被设置成使得机械手可以使用抓取臂和抓取设备到达所有的转移位置。同时，可以在机械手处例如在机械手周围设置多个堆叠台，以便机械手可以根据传送器设备使哪个片材在转移位置处可得而将来自转移位置的片材堆叠到不同的堆叠台上。机械手例如可以设置在至少两个或更多个堆叠台的两个平行的行道(row)之间并且能够在这些行道的纵向方向上移动。根据堆叠台的数量，可以期望多个机械手。如果控制设备使片材在堆叠台上的堆叠顺序作为片材的可得性(availability)的函数适应于转移位置，则可以有利地防止机械手或传送器设备的停留时间。
堆叠台可以是自推进式的或固定的。堆叠台例如可以借助自推进式车辆来运送。因此，可以根据芯配置器的规格借助控制设备来控制堆叠台并且使堆叠台接近生产周期中的预定位置。
抓取设备可以包括用于使用抓取设备收集至少第二片材的夹持装置、抽吸装置和/或磁体装置，所述抓取设备能够包括用于将第二片材在被定位后固定在第一片材上的固定装置。通常，抓取设备可以被实现成使得可以收集所有类型的变压器片材并且将这些变压器片材堆叠在堆叠台上或者更确切地说是片材堆上。优选地，在已经可以设置有片材堆的转移位置处收集片材。可以通过夹持装置例如机械抓斗来抓取片材。此外，可以预期有可以包括至少一个抽吸罩或抽吸杯的抽吸装置，可以借助所述至少一个抽吸罩或抽吸杯中的每一者来抽吸相应的片材并借助真空保持片材。由于片材由铁制成，因此可以提供例如由至少一个电磁体实现的磁体装置以用于收集并固定片材。上文提到的所有设备也可以与彼此组合使用。重要的是，抓取设备能够借助固定装置将第二片材在被定位之后固定至第一片材。由于第二片材的位置仍然可以因该片材在可能于第二片材与第一片材之间发现的气泡上滑动而发生变化，因此必须确保第二片材牢固地堆叠在第一片材上，可以使用固定装置来实现该结果。
固定装置可以包括压力垫，当堆叠第二片材时能够通过压力垫将第二片材压至第一片材。在将第二片材已经牢固地堆叠在第一片材上之后，压力垫可以将第二片材压至第一片材从而防止第二片材在气泡上的移位。压力垫可以由设置在抓取设备上的一个或更多个致动器制成。只有在可以将第二片材压至第一片材之后，才可以借助夹持装置、抽吸装置和/或磁体装置来堆叠第二片材。因此，如果片材确实处于预期堆叠位置，则总是确保片材首先被抓取设备堆叠或从抓取设备释放。
替代性地或附加地，固定装置可以包括用于粘合剂材料的按量给料(dosing)系统，在片材被抓取设备堆叠或从抓取设备释放之前，能够借助按量给料系统将至少一个粘合剂材料滴施用在第一片材和设置在第一片材上的第二片材的轮廓的相应的边缘、表面或部分轮廓上。至关重要的是，没有粘合剂材料借助按量给料系统被施用在片材的水平表面上，因为该粘合剂材料可能在片材之间形成非预期的间隙。可以进一步预期的是，粘合剂材料在被施用于边缘之后在几秒钟之内就已经硬化了。胶材料可以与粘合剂材料在片材下面的相应边缘上结合，使得粘合剂材料珠形成为沿着片材堆在竖向方向上伸展。这种粘合剂材料珠可以容易地去除。可以借助喷嘴使用加压空气将粘合剂材料的滴施用至边缘，但是喷嘴不接触边缘。特别地，例如可以有利地使用热胶材料。可以在抓取设备上设置多个按量给料系统，使得可以沿着片材堆形成至少两个粘合剂材料珠。粘合剂材料珠可以将片材中的一层片材相对于彼此固定在片材堆上并因此防止片材无意的相对移位。
此外，定位系统可以包括用于支撑堆叠在堆叠台上的片材的至少一个支撑设备，所述支撑设备能够设置在堆叠台上。通常还可以将支撑设备结合在堆叠台中。支撑设备还可以防止堆叠台上的较大的片材堆的无意移动。例如，如果支撑设备的横截面基本上是圆形的，则该支撑设备可以防止片材堆倾倒。于是支撑设备不被实现为支座而是抵靠片材的底侧。将仅部分地支撑片材堆的支撑设备设置在片材堆的两侧也可以是足够的。
定位系统的其他有利实施方式可以从本文所述的特征的描述中得到。
附图说明
在下文中，参照附图进一步描述本发明的实施方式。
图1示出了根据现有技术的用于构造变压器芯的片材；
图2示出了用于构造变压器芯的片材；
图3以俯视图示出了具有变压器芯的堆叠台；
图4以俯视图示出了抓取设备连同堆叠台；
图5以俯视图示出了来自图4的抓取设备；
图6以俯视图示出了堆叠台连同机械手；
图7示出了堆叠台上的变压器芯连同抓取设备的横截面图；
图8以俯视图示出了来自图4的变压器芯；
图9示出了变压器芯连同支撑设备的横截面图。
具体实施方式
图1示出了根据现有技术的用于生产变压器芯的片材10。片材10已经在切割设备中从片材带切下，特别地在片材10中形成有两个孔11，片材10可以借助两个孔11堆叠在堆叠台上的螺纹螺栓(未示出)上并且被堆叠成连同另外的片材形成变压器芯的片材堆。
图2示出了片材12，该片材12与图1中示出的片材的不同之处在于没有在片材12中发现孔或其他切口。片材12也用于生产变压器芯但不能堆叠在螺纹螺栓上。
图3至图6的概要示出了：用于使用多轴机械手15生产变压器芯14的定位系统13；用于收集形成变压器芯14的片材17、18和19的堆叠台16；以及用于控制定位系统13的控制设备(未进一步示出)。
图3示出了具有设置在堆叠台16上的四个已经部分构造的变压器芯14的堆叠台16。变压器芯14各自由也被堆叠的片材17、18和19来构造。片材17、18和19位于堆叠台16的定位表面20上，该定位表面20被实现成平坦的并且能够自由地定位变压器芯14并以与位置无关的方式设置变压器芯14。在定位表面20上实现有另外的参考标记21。
图4示出了堆叠台16连同机械手15的抓取臂23的抓取设备22。
根据图5，抓取设备22被实现成基本对称并且可以在抓取臂23上围绕轴线24旋转。抓取设备22又包括两个臂25，在两个臂25的相应的端部26处实现有抽吸装置27。抽吸装置27由多个抽吸罩28组成，可以借助所述多个抽吸罩28通过抽吸来收集片材17、18和19并且然后使用机械手15对片材17、18和19进行处理。可以通过将抽吸罩28中的真空反转来容易地获得片材17、18和19。因此，可以使用抓取设备22容易地对若干片材17、18或19进行处理。在抓取设备22上还实现有参考标记29。参考标记29由抓取设备22本身的形状和/或由抓取设备22的轮廓30形成。片材17、18和19还借助片材17、18和19的相应的轮廓31、32和33来实现参考标记34。
堆叠台16的参考标记21限定堆叠台16在笛卡尔坐标系中的位置，并且抓取设备22的参考标记29限定抓取设备22在另外的笛卡尔坐标系中的位置。总的来说，因此可以创建堆叠台16的坐标系与抓取设备22的坐标系的相对参照。此外，变压器芯14在堆叠台16上的位置可以被精确限定并且然后经由变压器芯14的参考标记34来确定。控制设备可以根据参考标记21、29和34的相应的空间坐标来计算对应的相对距离。
如从图6可以看出的，在周围空间35中提供了另外的参考标记36并且又形成了笛卡尔坐标系。此外，还给机械手15分配了参考标记37由此也形成笛卡尔坐标系，该笛卡尔坐标系在这种情况下被相对于其余的坐标系或参考标记21、29和34设置并且也能够借助控制设备计算。特别地，参考标记36可以各自是定位传感器41，借助该定位传感器41可以在周围空间35内检测到其余的参考标记21、29、34和37。在这种情况下，机械手15可以在传送器设备38上朝向纵向轴线39移位并且可以借助抓取设备22从传送器方向38的转移位置40收集片材17、18和19并且如示出的那样将片材17、18和19堆叠在堆叠台16上。可以在传送器设备38周围设置可以配备有机械手15的许多另外的堆叠台16。
参照图2至图6以下述方式实施用于堆叠变压器芯14的方法：首先，精确地参照轮廓31、32和33、使用抓取设备22在转移位置40处收集若干片材17、18和19。在此之前，堆叠在堆叠台16上的片材17、18和19或者更确切地说是各片材的轮廓31、32和33已被测量，并且通过控制设备根据设定的位置确定了针对在转移位置40处收集的片材17、18和19的相应的合适堆叠位置。随后，机械手15将片材17、18或19中的一者堆叠在堆叠台16上或片材17、18或19上，并且检查片材17、18或19的边缘距离以及在堆叠台16上面的高度。针对之后的片材17、18或19的之后的堆叠位置执行校正补偿。此外，可以使用确定片材17、18和19的几何形状的切割设备来执行补偿。
图7示出了变压器芯42的横截面图，该变压器芯42由堆44中的不同尺寸的片材43构造。机械手(未进一步示出)的抓取设备47可以连同片材43在堆的上方移动。部分示出的定位设备38包括测量装置49，该测量装置49具有设置在抓取设备47处的成像传感器50。此外，该测量装置具有位于周围空间52中的定位传感器51。片材43的轮廓53和片材43的高度可以借助传感器50在定位表面45上方来测量。抓取设备47的参考标记54、周围空间52的参考标记55以及堆叠台46的参考标记56可以借助定位传感器51来检测。控制设备(未示出)根据参考标记54、55和56的相应位置来计算参考标记54、55和56的相对距离或参考标记54、55和56的位置，并且因此确定片材43在堆44上的堆叠位置。
图8示出了来自图4的变压器芯14的部分视图。借助测量装置设置在抓取设备上的传感器(未示出)来测量片材17、18和19之间的边缘距离K。借助位于片材17、18和19之间的行道59的区域中的传感器在区域57内进行该测量。同时，还可以进一步确定片材17、18和19的边缘60的位置并因此确定堆叠位置。
图9以关于堆叠台62的横截面图示出了变压器芯61的另外的视图。在堆叠台62上设置有供片材64堆叠的支撑设备63。因此，支撑设备63防止了由片材64组成的如此形成的堆65的无意的移动或倾倒。

Claims (24)

1.一种用于借助定位系统(13)生产变压器芯的方法，构造变压器芯(14、61)的片材(12、17、18、19、43、64)借助所述定位系统的多轴机械手(15)堆叠在堆叠台(16、46、62)上，所述定位系统由控制设备来控制，所述机械手由所述控制设备的控制装置来控制，所述片材由所述机械手使用抓取臂(23)和所述抓取臂的抓取设备(22)进行处理，片材被从转移位置(40)收集并在变压器芯处堆叠在所述堆叠台上，所述片材借助定位设备(48)在所述堆叠台上精确地定位在相应的堆叠位置，
其特征在于，
所述堆叠台上的第一片材(12、17、18、19、43、64)的位置使用所述定位设备的测量装置(49)来确定，第二片材(12、17、18、19、43、64)的堆叠位置作为所述第一片材的所述位置的函数使用所述控制设备来确定，所述第二片材借助所述机械手定位在该堆叠位置。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述控制设备将所述第二片材(12、17、18、19、43、64)的所述堆叠位置作为所述第一片材(12、17、18、19、43、64)的所述位置的函数来调节。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
所述堆叠台上的所述第一片材(12、17、18、19、43、64)的轮廓(31、32、33、53)的边缘(60)借助所述测量装置(49)在所述测量装置的坐标系中相对于所述定位设备(48)的参考点确定。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
所述定位设备(48)的至少两个、优选地为三个参考标记(21、29、34、36、37、54、55、56)各自在所述堆叠台(16、46、62)、所述机械手(15)、所述抓取设备(22)、所述片材(12、17、18、19、43、64)上借助所述测量装置(49)在所述测量装置的坐标系中检测，以及/或者周围空间(35、52)的参考标记及它们的位置借助所述测量装置(49)在所述测量装置的坐标系中检测。
5.根据权利要求4所述的方法，
其特征在于，
所述参考标记(21、29、34、36、37、54、55、56)各自形成所述堆叠台(16、46、62)、所述机械手(15)、所述抓取设备(22)、所述片材(12、17、18、19、43、64)和/或所述周围空间(35、52)的部分坐标系，所述定位设备借助坐标转换将所述部分坐标系中的所述参考标记的相应位置转移至所述坐标系。
6.根据权利要求4或5所述的方法，
其特征在于，
所述参考标记(21、29、34、36、37、54、55、56)设置在所述堆叠台(16、46、62)、所述机械手(15)、所述抓取设备(22)、所述片材(12、17、18、19、43、64)和/或所述周围空间(35、52)上，所述参考标记使用所述测量装置(49)的机械的、光学的、磁的和/或电磁的器具来检测。
7.根据权利要求4至6中的一项所述的方法，
其特征在于，
所述控制设备对所述参考标记(21、29、34、36、37、54、55、56)进行处理并且确定所述参考标记的相对距离，所述控制设备使用所述相对距离来确定所述堆叠位置。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
所述控制设备确定所述第二片材(12、17、18、19、43、64)的当前位置并将所述第二片材的所述当前位置与所述堆叠位置进行比较。
9.根据权利要求8所述的方法，
其特征在于，
所述控制设备在所述第二片材(12、17、18、19、43、64)通过所述机械手(15)移动至所述堆叠位置时确定所述第二片材的相对速度，并且在计算所述第二片材的所述当前位置时将所述第二片材的所述相对速度考虑在内。
10.根据权利要求8或9所述的方法，
其特征在于，
当所述第二片材(12、17、18、19、43、64)通过所述机械手(15)移动至所述堆叠位置时，所述控制设备使用所述第二片材的所述当前位置连续地或以规律的间隔校正所述第二片材的轨迹。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
在从所述转移位置(40)收集所述第二片材(12、17、18、19、43、64)之前，所述测量装置(49)检测所述第二片材的轮廓(31、32、33、53)并且测量所述片材，所述控制设备在计算所述第二片材的所述堆叠位置时将该测量的测量结果考虑在内。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
在堆叠并获得所述第二片材(12、17、18、19、43、64)之后，所述测量装置(49)测量所述第二片材的边缘(60)与所述第一片材(12、17、18、19、43、64)的边缘的边缘距离(K)，所述控制设备在计算另外的片材(12、17、18、19、43、64)的堆叠位置时将该测量的测量结果考虑在内。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
所述测量装置(49)测量所述堆叠位置的高度(YH)，所述控制设备将该测量的测量结果与变压器芯(14、61)的部件数据进行比较并且在堆叠另外的片材(12、17、18、19、43、64)时将所述测量结果考虑在内。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
控制命令作为描述变压器芯(14、61)的部件数据的函数通过用于生产变压器芯的机器的控制系统传输至所述控制设备。
15.一种用于生产变压器芯的定位系统(13)，所述定位系统包括多轴机械手(15)、至少一个堆叠台(16、46、62)、以及控制设备，所述至少一个堆叠台用于收集构造变压器芯(14、61)的片材(12、17、18、19、43、64)，所述控制设备用于控制所述定位系统，所述控制设备包括用于控制所述机械手的控制装置，所述机械手包括抓取臂(23)，所述抓取臂具有用于处理片材的抓取设备(22)，片材借助所述机械手从转移位置(40)收集并在变压器芯处堆叠在所述堆叠台上，所述定位系统包括定位设备(48)，所述定位设备用于将所述片材在所述堆叠台上精确地定位在相应的堆叠位置，
其特征在于，
所述定位设备包括测量装置(49)，所述堆叠台上的第一片材(12、17、18、19、43、64)的位置借助所述测量装置来确定，第二片材(12、17、18、19、43、64)的堆叠位置作为所述第一片材的所述位置的函数使用所述控制设备来确定，所述第二片材借助所述机械手定位在该堆叠位置。
16.根据权利要求15所述的定位系统，
其特征在于，
所述测量装置(49)具有设置在所述抓取设备(22)上的至少一个成像传感器(50)，所述堆叠台上的所述第一片材(12、17、18、19、43、64)的轮廓(31、32、33、53)的边缘(60)由所述传感器来检测，并且所述边缘的层由所述测量装置在所述测量装置的坐标系中确定。
17.根据权利要求15或16所述的定位系统，
其特征在于，
所述测量装置(49)具有至少一个定位传感器(51)，所述定位设备在所述测量装置的坐标系中检测下述各者：所述定位设备(48)在所述堆叠台(16、46、62)、所述机械手(15)、所述抓取设备(22)、所述片材(12、17、18、19、43、64)处的参考标记(21、29、34、36、37、54、55、56)以及/或者周围空间(35、52)的参考标记(21、29、34、36、37、54、55、56)及它们的位置。
18.根据权利要求15至17中的任一项所述的定位系统，
其特征在于，
所述堆叠台(16、46、62)没有用于所述片材(12、17、18、19、43、64)的螺纹螺栓或支座。
19.根据权利要求15至18中的任一项所述的定位系统，
其特征在于，
所述定位系统(13)具有用于传送片材(12、17、18、19、43、64)的传送设备(38)，所述传送设备至少具有邻近于所述机械手(15)的用于片材的所述转移位置(40)，所述片材被传送至所述转移位置并且在所述转移位置处堆叠。
20.根据权利要求15至19中的任一项所述的定位系统，
其特征在于，
所述堆叠台(16、46、62)是自推进式的或固定的。
21.根据权利要求15至20中的任一项所述的定位系统，
其特征在于，
所述抓取设备(22)包括用于使用所述抓取设备收集至少所述第二片材(12、17、18、19、43、64)的夹持装置、抽吸装置(28)和/或磁体装置，所述抓取设备包括用于将所述第二片材在被定位后固定至所述第一片材(12、17、18、19、43、64)的固定装置。
22.根据权利要求21所述的定位系统，
其特征在于，
所述固定装置包括压力垫，当所述第二片材(12、17、18、19、43、64)被获得时，所述第二片材由所述压力垫压至所述第一片材(12、17、18、19、43、64)。
23.根据权利要求21或22所述的定位系统，
其特征在于，
所述固定装置包括用于粘合剂材料的按量给料系统，在所述片材被获得之前，至少一滴粘合剂材料由所述按量给料系统施用至所述第一片材(12、17、18、19、43、64)和设置在所述第一片材上的所述第二片材(12、17、18、19、43、64)的轮廓(31、32、33、53)的相应的边缘(60)、表面或部分轮廓。
24.根据权利要求15至23中的任一项所述的定位系统，
其特征在于，
所述定位系统(13)包括用于支撑堆叠在所述堆叠台(16、46、62)上的片材(12、17、18、19、43、64)的至少一个支撑设备(63)，所述支撑设备设置在所述堆叠台上。
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