DE10011117A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Verlegung einer Linearmotorleitung - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Verlegung einer Linearmotorleitung

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verlegen mindestens einer Linearmotorleitung in die Nuten (14) eines unterhalb einer Deckplatte (10) angeordneten Induktors (15), mit einem auf der Deckplatte (10) bewegbaren Fahrzeug (31), mit einem Vorrat (34) an Leitung (16), mit einer Einrichtung (36, 40) zum Formen der Mäander der Leitung (16), mit einer Einrichtung (35) zum Abziehen der Leitung (16) vom Vorrat (34) und zum Zuführen der Leitung (16) zur Einrichtung (35) und mit einem Werkzeug (42) zum Eindrücken der Leitung (16) in die Nuten (14), bei der das technische Problem, das automatische Verlegen auch bei Maßabweichungen der Nutabstände zu ermöglichen, dadurch gelöst ist, daß ein relativ zum Fahrzeug (31) bewegbarer Montageschlitten (46) vorgesehen ist, der zumindest teilweise unterhalb der Deckplatte (10) anordnet ist und auf dem die Einrichtung (36, 40) und das Werkzeug (42) angeordnet sind, daß eine Meßeinrichtung (52) zur Messung der Position und der Abstände (A) der Nuten (14) vorgesehen ist und daß ein Rechner zur Verarbeitung von Meßdaten und zur Steuerung der Position des Montageschlittens (46), der Formvorrichtung (36, 40) und des Werkzeugs (42) vorgesehen ist. DOLLAR A Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein entsprechendes Verfahren zum Verlegen mindestens einer Linearmotorleitung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbringen einer dreiphasigen Wechselstrom-Wicklung in die Nuten eines langgestreckten Induktors bzw. im In­ duktorpakete eines Linearmotors, welche mit nach unten offenen Nuten an der Unterseite einer Deckplatte eines Fahrwegs befestigt sind.
In der DE 37 37 719 A1 ist ein auf der Deckplatte des Fahrwegs fahrbares Verlegefahrzeug und seine Arbeitsweise beschrieben. Der Arbeitsablauf besteht im wesentlichen aus folgenden Schritten:
  • - die Wicklungsstränge werden von einem auf dem Fahr­ zeug angebrachten Vorrat abgezogen und einer auf dem Fahrzeug befindlichen Biegevorrichtung zugeführt,
  • - in der Biegevorrichtung wird jeder Wicklungsstrang mäanderförmig gebogen und in gebogenem Zustand in Halterungen eingebracht,
  • - die Halterungen werden mit festem, den Nutabständen entsprechendem Abstand zueinander auf einem Band miteinander verbunden und
  • - die in den Halterungen des Bandes liegende Wicklung wird über einen Ausleger zur Unterseite der Deck­ platte geführt und dort von einem Werkzeug in die Nuten des Induktors gedrückt.
Bei diesem Verfahren sind durch die Verwendung von Halte­ rungen die Maße der Nutabstände und die der Wicklungsgeometrie (Mäandrierung) fest vorgegeben. Dieses Verfahren läßt nicht zu, daß Toleranzen oder Abweichungen in den Mäandermaßen berücksichtigt werden können.
Toleranzen oder Abweichungen treten jedoch fast immer auf. Es gibt sowohl fertigungstechnische Toleranzen, als auch Toleranzen an Stoßfugen der Induktorpakete oder des Fährwegs. Weiterhin haben in Kurvenbereichen die Nuten keine konstanten Abstände, da einerseits die Nutabstände in der Außenbahn etwas größer sind als in der Innenbahn. Andererseits sind die Nutabstände bei Verwendung von In­ duktorpaketen innerhalb dieser konstant, jedoch treten bspw. zum Ausgleich der Wegunterschiede in der Außenbahn größere Induktorpaketabstände als in der Innenbahn auf. Weiterhin gibt es witterungsbedingte (thermische) Mate­ rialänderungen, die zu Abweichungen führen. Die Toleran­ zen können sich über lange Strecke zu merkbaren Abmes­ sungsdifferenzen addieren.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, weiche das auto­ matische Verlegen auch bei Maßabweichungen der Nutabstän­ de erlauben.
Die Lösung wird als Vorrichtung in den Merkmalen des Hauptanspruchs und als Verfahren in einem Nebenanspruch wiedergegeben. Weitergehende Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu finden.
Die Vorrichtung zum Verlegen für mindestens eine Linear­ motorleitung in die Nuten eines Induktors weist minde­ stens ein Fahrzeug auf, das auf der Deckplatte bewegbar ist. Wie noch dargestellt wird, umfaßt die Verlegevor­ richtung umfangreiche technische Aufbauten, so daß es an­ gebracht sein kann, Module der Verlegevorrichtung auf mehrere Fahrzeuge zu verteilen, die als Zug über die Deckplatte bewegbar sind. Wegen des großen Gewichts des technischen Materials kann es auch angezeigt sein, die Verlegevorrichtung - insbesondere bezüglich des Leitungs­ vorrats - mit einer Einrichtung zum Ausgleich der Fahr­ wegquerneigung der Deckplatte auszurüsten. Als Beispiel für einen Induktor kann etwa die Beschreibung aus der DE 196 20 222 C1 herangezogen werden.
Die Verlegevorrichtung weist vorzugsweise auf einen Lei­ tungsvorrat, in der Regel auf einer Kabelspule; eine Ein­ richtung zum Abziehen der Leitung und Zuführen der Lei­ tung zu einer Formeinrichtung, in der die Leitung zu Mä­ andern gebogen und gekröpft wird; ein Werkzeug zum Einfü­ gen der Mäander in die Nuten; einen Montageschlitten, auf dem die Formvorrichtung, das Werkzeug und eine Meßanord­ nung für Nutenabstände angeordnet sind, wobei der Monta­ geschlitten zumindest teilweise unter dem Fahrweg ange­ ordnet ist und relativ zum Fahrzeug in Längs- und Quer­ richtung verschoben werden kann; einen Rechner oder eine Datenverarbeitungs- und Steuerungseinheit zur Verarbei­ tung von Meßdaten und Steuerung der Position der Formvor­ richtung, des Montageschlittens und/oder des Werkzeugs.
Die wesentlichen Schritte des Verlegeablaufs - für eine Phase des Induktors - besteht in folgendem: die Verlege­ vorrichtung - im folgenden auch kurz als Fahrzeug be­ zeichnet - bewegt sich, vorzugsweise mit konstanter Ge­ schwindigkeit auf der Deckplatte, die Leitung wird konti­ nuierlich der Kabelspule abgezogen und in den Montage­ schlitten überführt, auf dem Montageschlitten werden von einer Meßanordnung die Nutenabstände gemessen und die Ma­ ße an die Formvorrichtung übermittelt, die Biegevorrich­ tung formt taktweise zwei Biegungen eines Mäanders nach den vorgegebenen Maßen, die beiden Biegungen werden von einer Kröpfstation übernommen und je nach Phase oder nach Nutenposition gekröpft, aus der Kröpfstation werden die Mäander vom Eindrückwerkzeug übernommen und in die Nuten eingedrückt.
Der Bewegungsablauf des Montageschlittens besteht aus ei­ nem Stillstand in Bezug auf Nuten und Deckplatte und aus einer vorzugsweise gegenüber dem Fahrzeug überholenden Bewegung auf die nächste Eindrückposition. Während des Stillstands werden die Mäander in die Nuten eingedrückt.
Der Verlegevorgang wiederholt sich dreimal für jede Phase des Induktors auf jeder Seite der Deckplatte. Dazu kann die Verlegevorrichtung für jede Phase einen Montage­ schlitten mit zugehöriger Ausrüstung aufweisen, so daß in einem Durchgang die Leitungen für alle drei Phasen ver­ legt werden können. In einer einfacheren Version weist die Vorrichtung nur einen Montageschlitten auf, so daß pro Durchgang die Leitung nur einer Phase verlegt werden kann.
Das Fahrzeug weist eine Einrichtung (vorzugsweise ein La­ sermeßsystem als optoelektronische Einrichtung) zum Mes­ sen und Übermitteln der Induktornutabstände je Phase; die Messung kann bei Stillstand oder während der Bewegung des Montageschlittens erfolgen. Die gemessenen Nutabstände werden an die Biegevorrichtung übermittelt, so daß die Mäander der Linearmotorleitung gemäß den Meßdaten geformt werden.
Auf dem Fahrzeug ist weiterhin in bevorzugter Weise eine Temperaturmeßeinrichtung vorhanden. Die aktuelle Tempera­ tur wird der Datenverarbeitungs- und Steuerungseinheit übermittelt, die damit die Biegevorrichtung und/oder die Position des Schlittens steuert, so daß Abweichungen der Meßtemperatur von einer vorgegebenen Solltemperatur in Änderungsgrößen (Zu- oder Abschlägen) der Biegelängen der Mäander umgerechnet und übermittelt werden.
Das Eindrückwerkzeug wird kraftmäßig über eine Kraft-Weg- Messung überwacht und mit einer im Rechner hinterlegten Sollkurve (Hüllkurve) verglichen. Während des Eindrückens in die Nut muß ein erster Eindrückwiderstand überwunden werden, nach vollständigem Eindrücken baut sich ein zu­ nehmender Widerstand auf. Abweichungen vom Kraftverlauf lassen auf fehlerhafte Montage schließen. Der automati­ sche Montageablauf wird daher an dieser kritischen Stelle besonders überwacht und unterbrochen, wenn die Kraftüber­ wachungseinrichtung fehlerhafte Abläufe signalisiert, die zu einer unzulässigen Verformung der Leitung führen kön­ nen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Zeich­ nung dargestellt. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 zwei Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Verlegevorrichtungen,
Fig. 2 eine Seitenansicht auf den Montageschlitten,
Fig. 3 eine Seitenansicht auf die Wicklungsköpfe,
Fig. 4 die Biegevorrichtung und
Fig. 5 eine Anordnung nach dem Stand der Technik.
In Fig. 5 ist eine Verlegeanordnung nach dem Stand der Technik dargestellt. Man erkennt ein Verlegefahrzeug 31 auf der Deckplatte 10 des Fahrwegs. Von einer Kabelspule 34 wird die Leitung entnommen und im Fahrzeug zu Mäandern geformt und in Halterungen eingebracht. Die Halterungen werden auf dem Band 1 miteinander verbunden und über ei­ nen Ausleger 33 zur Unterseite der Deckplatte geführt und dort mit einem Werkzeug im Induktor 15 angebracht.
Die vorliegende Erfindung macht von auf einem Band befe­ stigte Halterungen keinen Gebrauch. In den Fig. 1a und 1b sind erfindungsgemäße Vorrichtungen im Überblick in einer Seitenansicht darstellt. Der Unterschied zwischen den beiden Vorrichtungen in Fig. 1a und 1b besteht darin, daß die in Fig. 1a dargestellte Vorrichtung zum Verlegen ei­ ner Leitung nur einer Phase geeignet ist, während die in Fig. 1b dargestellte Vorrichtung während eines Durchgan­ ges die Leitungen von drei Phasen verlegen kann. Abgese­ hen von diesem Unterschied weisen beide Vorrichtungen entsprechende Merkmale auf.
Zunächst weist die Vorrichtung ein Fahrzeug 31 auf, das auf der Deckplatt 10 bewegbar ist. Weiterhin ist ein Vor­ rat 34 für eine bzw. drei Leitungen 16 vorgesehen, wobei der Vorrat 34 jeweils als separates Fahrzeug ausgebildet ist. Das Fahrzeug 31 und der Vorrat 34 weisen für eine Bewegung entlang der Deckplatte 10 entsprechend ausgebil­ dete Führungselemente 20 auf. Somit bilden das Fahrzeug 31 und der Vorrat 34 einen Zug, der sich während des Ver­ legens entlang der Deckplatte 10 bewegt.
Mit dem Fahrzeug 31 ist jeweils ein Montageschlitten 46 verbunden, der die Deckplatte 10 umgreift und teilweise unterhalb der Deckplatte 10 angeordnet ist. Auf dem Mon­ tageschlitten 46 ist für jede Leitung 16 einer Phase eine Einrichtung 36, 40 zum Formen der Mäander der Leitung 16 und ein Werkzeug 42 zum Eindrücken der Leitung 16 in die Nuten 14 vorgesehen. Weiterhin ist auf dem Montageschlit­ ten 46 eine Einrichtung 35 zum Abziehen der Leitung 16 vom Vorrat 34 und zum Zuführen der Leitung 16 zur Ein­ richtung 35 angeordnet.
Diese Situation ist in Fig. 2 in einer Seitenansicht im Detail dargestellt. Unter dem Fahrweg 10 ist der Induktor 15 mit den Nuten 14 erkennbar. Die Leitung 16 wird von links kommend über eine Abzieheinrichtung 35 in das Mon­ tagemodul eingeführt. Das Montagemodul befindet sich in einem Rahmen 33, der als Ausleger am Fahrzeug befestigt ist und der die Deckplatte 10 des Fahrwegs seitlich um­ greift. Im Montagemodul ist relativ 30 zum Fahrzeug oder zum Rahmen 33 ein Montageschlitten 46 beweglich angeord­ net. Das Fahrzeug 31 bewegt sich bei der Montage in Rich­ tung des Pfeils R. Die einer Phase zugehörigen Nuten 14 haben einen Abstand A, der von einer Laser-Meßeinrichtung 52 optisch abgetastet wird. Mit den von einem Rechner verarbeiteten Meßdaten der Nutabstände werden in der Bie­ gevorrichtung 36 (siehe Fig. 4) zwei Biegungen des Mäan­ ders gebogen. Taktweise werden die beiden Biegungen des Mäanders in die Kröpftstation 40 weitergegeben, in der die Wicklungsköpfe 16.1 der Mäander gekröpft werden. Die Kröpfung wird in der Beschreibung der Fig. 3 näher erläu­ tert. Am Ende des Montageschlittens 46 befindet sich die Eindrückstation 42, mit der die Leitung 16 in die Nuten 14 eingedrückt wird. Die Eindrückstation 42 wird von ei­ ner Kraft-Weg-Meßstation 56 überwacht. Weiterhin sind ei­ ne Temperaturmeßeinrichtung und ein Rechner vorhanden; diese sind nicht in den Figuren dargestellt.
Mit der dargestellten Montageeinheit wird jeweils eine Seite des Induktors 15 mit Leitungsmäandern einer Phase bestückt. Zur vollständigen Verlegung des Induktors müs­ sen auf beiden Seiten der Deckplatte drei Phasen der Lei­ tung untergebracht werden.
In Fig. 3 sind die Kröpfungen der Mäander sichtbar. Die Kröpfungen sind erforderlich, weil sich die Wicklungsköp­ fe 16.1, 16.2, 16.3 überkreuzen. Durch das Übereinander­ legen der Wicklungsköpfe kann der vorhandene Raum optimal ausgefüllt werden. Der Mäander (hier 16.1) einer ersten Phase des Induktors hat keine Kröpfung, bei der zweiten Phase wird nur ein Wicklungskopf (hier 16.2) einseitig nach oben abgewinkelt und in der dritten Phase sind beide Wicklungsköpfe (hier 16.3) nach oben gekröpft. Die Nutab­ stände zweier Phasen sind mit den Bezugszeichen A1 und A2 gekennzeichnet, wobei A1 und A2 die Abstände für die sichtbaren Wicklungsköpfe 16.1 und 16.2 sind und das Be­ zugszeichen A1' der Abstand des entsprechenden Wicklungs­ kopfs auf der Rückseite des Induktors ist (zur der Innen­ seite der Deckplatte hin angeordnet).
Die Fig. 4 zeigt schematisch die Biegevorrichtung 36 im Montageschlitten 46 von oben. Die Achse der Leitung 16 ist durch eine strichpunktierte Linie dargestellt. Die Leitung wird von links kommend in die Biegestation 36 übernommen, welche aus einem Biegestößel 37 und zwei Ge­ genlagern 38.1, 38.2 besteht. Vor dem Biegevorgang werden die Breitenmaße B1, B2 des Biegestößels 37 und des ersten Gegenlagers 38.1 nach den Vorgaben des Rechners einge­ stellt. Die Breitenmaße B1, B2 entsprechen den Meßdaten der Nutabstände A1, A2 korrigiert mit den temperaturmäßi­ gen Zu- oder Abschlägen. Entsprechend der Breitenmaße wird der Montageschlitten nach den Vorgaben des Rechners positioniert, so daß beim Eindrücken in die Nuten keine Seitenabweichung vorliegt. Während des Biegevorgangs, bei dem die Leitung am feststehenden Gegenlager 38.1 fixiert wird, führt der Biegestößel 37 zwei Bewegungen aus. Er bewegt sich senkrecht zum Fahrweg und auf das erste Ge­ genlager 38.1 zu mit einer ersten Geschwindigkeit v1. Das zweite Gegenlager 38.2 bewegt sich gleichzeitig mit der doppelten Geschwindigkeit v2 unter Einholung von Lei­ tungslänge auf das erste Gegenlager 38.1 zu. Die geboge­ nen Mäander werden dann taktweise von der Kröpftstation 40 übernommen, wo der innere und der äußere Wickelkopf gekröpft wird.

Claims (16)

1. Vorrichtung zum Verlegen mindestens einer Linearmo­ torleitung in die Nuten (14) eines unterhalb einer Deckplatte (10) angeordneten Induktors (15),
  • - mit einem auf der Deckplatte (10) bewegbaren Fahr­ zeug (31),
  • - mit einem Vorrat (34) an Leitung (16),
  • - mit einer Einrichtung (36, 40) zum Formen der Mäan­ der der Leitung (16),
  • - mit einer Einrichtung (35) zum Abziehen der Leitung (16) vom Vorrat (34) und zum Zuführen der Leitung (16) zur Einrichtung (35) und
  • - mit einem Werkzeug (42) zum Eindrücken der Leitung (16) in die Nuten (14),
dadurch gekennzeichnet,
  • - daß ein relativ zum Fahrzeug (31) bewegbarer Monta­ geschlitten (46) vorgesehen ist, der zumindest teil­ weise unterhalb der Deckplatte 810) anordnet ist und auf dem die Einrichtung (36, 40) und das Werkzeug (42) angeordnet sind,
  • - daß eine Meßeinrichtung (52) zur Messung der Positi­ on und der Abstände (A) der Nuten (14) vorgesehen ist und
  • - daß ein Rechner zur Verarbeitung von Meßdaten und zur Steuerung der Position des Montageschlittens (46), der Formvorrichtung (36, 40) und des Werkzeugs (42) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Montageschlitten (46) in Längsrichtung zum Fahrzeug (31) bewegbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Montageschlitten (46) in Querrichtung zum Fahrzeug (31) bewegbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einrichtung (36, 40) eine Ein­ richtung (37, 38) zum Formen der Mäander und eine Einrichtung (40) zum Kröpfen der Wicklungsköpfe (16.1, 16.2, 16.3) aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (52) eine optoelektronische Einrichtung ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (56) zur Messung der Kraft oder des Wegs während des Ein­ drückens der Leitung (16) in die Nuten (14) vorgese­ hen ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturmeßvor­ richtung vorgesehen ist.
8. Verfahren zum Verlegen mindestens einer Linearmotor­ leitung in die Nuten (14) eines unterhalb einer Deckplatte (10) angeordneten Induktors (15), insbe­ sondere mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 7,
- bei dem ein Fahrzeug (31) oberhalb der Deckplatte - (10) angetrieben wird,
  • - bei dem die Leitung (16) von einem Vorrat (34) abge­ zogen wird,
  • - bei dem die Leitung (16) mit Hilfe eines Werkzeuges (36, 40) mäanderförmig geformt wird und
  • - bei dem die Leitung (16) in die Nuten (14) eingefügt wird,
dadurch gekennzeichnet,
  • - daß ein Montageschlitten (33) relativ zum Fahrzeug (31) angetrieben wird, auf dem die Einrichtung (36, 40) und das Werkzeug (42) angeordnet sind,
  • - daß die Positionen und die Abstände (A) der Nuten (14) von einer Meßeinrichtung (52) ermittelt und an einen Rechner übergeben werden,
  • - daß die Mäander der Leitung von einer Einrichtung (36, 40) hergestellt werden,
  • - daß die Leitung (16) in die Nuten (14) eingedrückt wird und
  • - daß die Position des Montageschlittens (46) und die Funktion von Einrichtung (36, 40) und des Werkzeugs (42) vom Rechner mit den Meßdaten der Positionen und Abstände A) der Nuten (14) gesteuert werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Fahrzeug (31) mit konstanter Geschwin­ digkeit bewegt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Montageschlitten (46) so relativ zum fahren­ den Fahrzeug (31) bewegt wird, daß der Montage­ schlitten (46) während des Einfügens der Leitung (16) in die Nuten (14) im wesentlichen relativ zu den Nuten (14) ruht.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutabstände (A) elektroop­ tisch gemessen werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Rechner Meßdaten (A) der Nut­ abstände (14) zur Steuerung der Biegevorrichtung (37, 38) und/oder der Position des Montageschlittens (46) verarbeitet werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die aktuelle Temperatur ermit­ telt und diese zur Steuerung der Einrichtung (36, 40) und/oder der Position des Montageschlittens (46) verarbeitet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Rechner Meßdaten der aktuellen Temperatur zur Steuerung der Biegevorrichtung (37, 38) und/oder der Position des Montageschlittens (46) verarbeitet wer­ den.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion des Werkzeugs (42) überwacht wird und Abweichungen von einer Sollfunk­ tion signalisiert werden.
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