-
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
-
Diese Anmeldung bezieht sich auf gleichzeitig anhängige Anmeldungen, die gleichzeitig mit der vorliegenden unter den Titeln „METHOD AND SYSTEM FOR ASSEMBLING A ROTOR STACK FOR AN ELECTRIC MOTOR“, wie in der US-Patentanmeldung Nr.
17/161,084 am 28. Januar 2021 eingereicht, „METHOD AND APPARATUS FOR TRANSFER MOLDING OF ELECTRIC MOTOR CORES AND MAGNETIZABLE INSERTS“, wie in der US-Patentanmeldung Nr.
17/161,175 am 28. Januar 2021 eingereicht, und „INTEGRATED ROBOTIC END EFFECTORS HAVING END OF ARM TOOL GRIPPERS“, wie in der US-Patentanmeldung Nr.
17/160,762 am 28. Januar 2021 eingereicht, eingereicht wurde und gleich der vorliegenden Anmeldung zugeteilt sind und deren Inhalte durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in diese Schrift aufgenommen sind.
-
GEBIET DER TECHNIK
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft die Montage eines Rotors und insbesondere die Montage eines Rotors, der aus mehreren Rotorkernen ausgebildet ist.
-
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
-
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit und stellen unter Umständen nicht den Stand der Technik dar.
-
Jüngste Fortschritte bei Stromwandlern, wie etwa Elektromotoren und/oder Generatoren, betreffen nicht nur die Leistung, sondern auch auf die Herstellung, da der Bedarf an Stromwandlern in verschiedenen Branchen, einschließlich der Automobilindustrie, zugenommen hat. Insbesondere können in der Automobilindustrie Elektromotoren über unterschiedliche Plattformen hinweg variieren, da sich die Antriebsstranganforderungen eines kleinen Fahrzeugs von denen eines Lastwagens unterscheiden. Zum Beispiel können in Bezug auf den Rotor des Elektromotors die Gesamtgröße des Rotors (z. B. Durchmesser, Höhe usw.) bis hin zur Art der eingebauten Magnete von Plattform zu Plattform variieren. Derartige Variationen können zu komplexen starren Montagelinien führen, die dynamische flexible Konfigurationen behindern.
-
Darüber hinaus sind Rotoren komplexe Baugruppen, die in der Regel eine Vielzahl von Rotorkernen mit einer Vielzahl von Magneten, die in Taschen der Rotorkerne angeordnet sind, aufweisen. Ein derartiger Aufbau ist beispielhaft in der US-Patentveröffentlichung Nr.
2018/0287439 zu sehen, die gemeinsames Eigentum mit der vorliegenden Anmeldung ist und deren Inhalt durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit in diese Schrift aufgenommen ist.
-
Diese und anderen Probleme in Bezug auf die Montage eines Rotors werden durch die vorliegende Offenbarung behoben.
-
KURZDARSTELLUNG
-
Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollständigen Umfangs oder all ihrer Merkmale.
-
In einer Form ist die vorliegende Offenbarung auf ein Rotormontagesystem für eine Fertigungszelle ausgerichtet. Das System beinhaltet ein zentrales Robotersystem, das einen mehrachsigen Zentralroboter und eine Förderplattform umfasst, und ein oder mehrere mehrachsige Hilfsrobotersysteme, die an einer oder mehreren Stellen innerhalb der Zelle befestigt sind. Die Förderplattform kann betrieben werden, um den Zentralroboter innerhalb der Zelle zu bewegen. Das zentrale Robotersystem und das eine oder die mehreren Hilfsrobotersysteme sind dazu konfiguriert, eine Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen an mindestens einer Rotorkomponente in Abstimmung miteinander durchzuführen, und das zentrale Robotersystem ist dazu konfiguriert, die mindestens eine Rotorkomponente zwischen einem oder mehreren Rotorfertigungsprozessen der Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen zu befördern.
-
Das Folgende stellt eine oder mehrere Variationen dieses Rotormontagesystems bereit, die einzeln oder in einer beliebigen Kombination umgesetzt werden können.
-
In einigen Variationen beinhalten das eine oder die mehreren Hilfsrobotersysteme ein Einsatzmontagerobotersystem (insert assembly robotic system - IAR-System), das einen mehrachsigen Einsatzmontageroboter beinhaltet, um in Verbindung mit dem zentralen Robotersystem einen Kernstapelmontageprozess als Teil der Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen durchzuführen. Für den Kernstapelmontageprozess ist das zentrale Robotersystem dazu konfiguriert, einen Rotorkern einer Vielzahl von Rotorkernen auf einem Dorn zu platzieren, und ist das IAR-System dazu konfiguriert, für jede der Vielzahl von Rotorkernen eine Vielzahl magnetisierbarer Einsätze in einer Vielzahl von Hohlräumen in dem Rotorkern zu platzieren.
-
In einigen Variationen ist das zentrale Robotersystem dazu konfiguriert, ausgewählte Rotorfertigungsprozesse der Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen durchzuführen, während das IAR-System magnetisierbare Einsätze in dem Rotorkern platziert, und zu dem Kernstapelmontageprozess zurückzukehren, bevor sich alle magnetisierbaren Einsätze in den Hohlräumen befinden.
-
In einigen Variationen beinhalten das eine oder die mehreren Hilfsrobotersysteme ein Formpressrobotersystem (mold-press robotic system - MPR-System), das einen mehrachsigen Formpressroboter beinhaltet, um in Verbindung mit dem zentralen Robotersystem einen Formpressprozess als Teil der Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen durchzuführen, wobei der Formpressprozess im Anschluss an den Kernstapelmontageprozess durchgeführt wird.
-
In einigen Variationen beinhaltet das System ferner ein Steuersystem, das dazu konfiguriert ist, die Bewegungen des zentralen Robotersystems, des IAR-Systems und des MPR-Systems zu steuern und zu koordinieren.
-
In einigen Variationen beinhaltet die Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen einen Vorformpressprozess, der vor dem Formpressprozess durchgeführt wird, und einen Nachformpressprozess, der nach dem Formpressprozess durchgeführt wird.
-
In einigen Variationen ist das zentrale Robotersystem dazu konfiguriert, ausgewählte Rotorfertigungsprozesse der Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen durchzuführen, während das IAR-System magnetisierbare Einsätze in dem Rotorkern platziert, und zu dem Kernstapelmontageprozess zurückzukehren, bevor sich alle magnetisierbaren Einsätze in den Hohlräumen befinden. Bei dem ausgewählten Rotorfertigungsprozess handelt es sich um den Vorformpressprozess, den Formpressprozess, den Nachformpressprozess oder eine Kombination davon.
-
In einigen Variationen beinhaltet der Vorformpressprozess einen ersten Wiegeprozess der Rotorkomponente, einen Vorwärmprozess der Rotorkomponente oder eine Kombination davon. Der Nachformpressprozess beinhaltet einen Presswerkzeugentfernungsprozess, einen zweiten Wiegeprozess der Rotorkomponente, einen Reinigungsprozess oder eine Kombination davon.
-
In einigen Variationen ist für den Formpressprozess das MPR-System dazu konfiguriert, ein Presswerkzeug an der Rotorkomponente zu positionieren, das zentrale Robotersystem dazu konfiguriert, die Rotorkomponente mit dem Presswerkzeug zu einer Transferformpresse zu befördern und die Rotorkomponente mit dem Presswerkzeug nach einem Pressvorgang durch die Transferformpresse zu entfernen, und das MPR-System dazu konfiguriert ist, das Presswerkzeug von der Rotorkomponente zu entfernen.
-
In einigen Variationen beinhalten das eine oder die mehreren Hilfsrobotersysteme ein Formpressrobotersystem (MPR-System), das einen mehrachsigen Formpressroboter beinhaltet, um in Verbindung mit dem zentralen Robotersystem einen Formpressprozess als Teil der Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen durchzuführen.
-
In einigen Variationen beinhalten das eine oder die mehreren Hilfsrobotersysteme ein Einsatzmontagerobotersystem (IAR-System), das einen mehrachsigen Einsatzmontageroboter beinhaltet, um in Verbindung mit dem zentralen Robotersystem einen Kernstapelmontageprozess als Teil der Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen durchzuführen, wobei der Kernstapelmontageprozess vor dem Formpressprozess durchgeführt wird.
-
In einer Form ist die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zur Montage eines Rotors ausgerichtet. Das Verfahren beinhaltet ein Bereitstellen eines zentralen Robotersystems, das einen mehrachsigen Zentralroboter und eine Förderplattform aufweist, an einer Fertigungszelle, wobei die Förderplattform betrieben werden kann, um den Zentralroboter innerhalb der Zelle zu bewegen. Das Verfahren beinhaltet ferner ein Bereitstellen eines oder mehrerer mehrachsiger Hilfsrobotersysteme, die an einer oder mehreren Stellen innerhalb der Fertigungszelle befestigt sind. Das zentrale Robotersystem und das eine oder die mehreren Hilfsrobotersysteme sind dazu konfiguriert, eine Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen an mindestens einer Rotorkomponente in Abstimmung miteinander durchzuführen, und das zentrale Robotersystem ist dazu konfiguriert, die mindestens eine Rotorkomponente zwischen einem oder mehreren Rotorfertigungsprozessen der Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen zu befördern.
-
Das Folgende stellt eine oder mehrere Variationen dieses Verfahrens bereit, die einzeln oder in einer beliebigen Kombination umgesetzt werden können.
-
In einigen Variationen beinhalten das eine oder die mehreren Hilfsrobotersysteme ein Einsatzmontagerobotersystem (IAR-System), das einen mehrachsigen Einsatzmontageroboter beinhaltet, um in Verbindung mit dem zentralen Robotersystem einen Kernstapelmontageprozess als Teil der Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen durchzuführen. Für den Kernstapelmontageprozess beinhaltet das Verfahren ferner ein Platzieren eines Rotorkerns einer Vielzahl von Rotorkernen auf einem Dorn durch das zentrale Robotersystem und für jeden der Vielzahl von Roboterkernen ein Platzieren einer Vielzahl magnetisierbarer Einsätze in einer Vielzahl von Hohlräumen in dem Rotorkern durch das IAR-System.
-
In einigen Variationen beinhaltet das Verfahren ferner ein Durchführen ausgewählter Rotorfertigungsprozesse der Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen durch das zentrale Robotersystem, während das IAR-System magnetisierbare Einsätze in dem Rotorkern platziert, und ein Zurückkehren des zentralen Robotersystems zu dem Kernstapelmontageprozess, bevor alle magnetisierbaren Einsätze in den Hohlräumen platziert sind.
-
In einigen Variationen beinhalten das eine oder die mehreren Hilfsrobotersysteme ferner ein Formpressrobotersystem (mold-press robotic system - MPR-System), das einen mehrachsigen Formpressroboter beinhaltet, um in Verbindung mit dem zentralen Robotersystem einen Formpressprozess als Teil der Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen durchzuführen, wobei der Formpressprozess im Anschluss an den Kernstapelmontageprozess durchgeführt wird.
-
In einigen Variationen beinhaltet das Verfahren ferner für den Formpressprozess ein Positionieren eines Presswerkzeugs an der Rotorkomponente durch das MPR-System, ein Befördern der Rotorkomponente mit dem Presswerkzeug zu einer Transferformpresse durch das zentrale Robotersystem, ein Entfernen der Roboterkomponente mit dem Presswerkzeug durch das zentrale Robotersystem nach einem Pressvorgang durch die Transferformpresse und ein Entfernen des Presswerkzeugs von der Rotorkomponente durch das MPR-System.
-
In einigen Variationen beinhaltet die Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen einen Vorformpressprozess, der vor dem Formpressprozess durchgeführt wird, und einen Nachformpressprozess, der nach dem Formpressprozess durchgeführt wird.
-
In einigen Variationen beinhaltet der Vorformpressprozess einen ersten Wiegeprozess der Rotorkomponente, einen Vorwärmprozess der Rotorkomponente oder eine Kombination davon. Der Nachformpressprozess beinhaltet einen Presswerkzeugentfernungsprozess, einen zweiten Wiegeprozess der Rotorkomponente, einen Reinigungsprozess oder eine Kombination davon.
-
In einer Form ist die vorliegende Offenbarung auf ein Rotormontagesystem für eine Fertigungszelle ausgerichtet. Das System beinhaltet eine Zelle, die eine Vielzahl von Stationen umfasst, um eine Vielzahl von Rotorbildungsprozessen an einer Rotorkomponente durchzuführen, ein zentrales Robotersystem, das einen mehrachsigen Zentralroboter und eine Förderplattform, an welcher der Zentralroboter befestigt ist, ein Einsatzmontagerobotersystem (IAR-System) und ein Formpressrobotersystem (MPR-System). Die Förderplattform kann betrieben werden, um den Zentralroboter in Querrichtung entlang der Zelle zu bewegen. Das Einsatzmontagerobotersystem (IAR-System) beinhaltet einen mehrachsigen Einsatzmontageroboter, um in Verbindung mit dem zentralen Robotersystem einen Kernstapelmontageprozess als Teil der Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen durchzuführen, wobei die Vielzahl von Stationen eine Kernstapelstation beinhaltet und der Einsatzmontageroboter fest an der Kernstapelstation angeordnet ist. Das Formpressrobotersystem (MPR-System) beinhaltet einen mehrachsigen Formpressroboter, um in Verbindung mit dem zentralen Robotersystem einen Formpressprozess als Teil der Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen durchzuführen. Die Vielzahl von Stationen beinhaltet eine Formpressstation und der Formpressroboter ist fest an der Formpressstation angeordnet. Das zentrale Robotersystem ist dazu konfiguriert, sich zu der Kernstapelstation und der Formpressstation zu bewegen.
-
In einigen Variationen beinhaltet die Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen einen Vorformpressprozess, der vor dem Formpressprozess durchgeführt wird, und einen Nachformpressprozess, der nach dem Formpressprozess durchgeführt wird. Der Vorformpressprozess beinhaltet einen ersten Wiegeprozess der Rotorkomponente, einen Vorwärmprozess der Rotorkomponente oder eine Kombination davon. Der Nachformpressprozess beinhaltet einen Presswerkzeugentfernungsprozess, einen zweiten Wiegeprozess der Rotorkomponente, einen Reinigungsprozess oder eine Kombination davon.
-
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der in dieser Schrift bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und konkrete Beispiele lediglich der Veranschaulichung dienen und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
-
Figurenliste
-
Für ein umfassendes Verständnis der Offenbarung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verschiedene beispielhafte Formen davon beschrieben, wobei Folgendes gilt:
- 1A ist eine perspektivische Ansicht einer Rotorbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- 1B ist eine auseinandergezogene Ansicht magnetisierbarer Einsätze und eines Rotorkerns, der auf einem Dorn angeordnet ist, gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- 2 veranschaulicht einen beispielhaften Aufbau einer Rotormontagezelle gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
- 3A und 3B sind Blockdiagramme eines Steuersystems gemäß der vorliegenden Offenbarung.
-
Die in dieser Schrift beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Die folgende Beschreibung ist rein beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, die Anwendung oder die Verwendungen nicht einschränken. Es versteht sich, dass über alle Zeichnungen hinweg einander entsprechende Bezugszeichen gleiche oder einander entsprechende Teile und Merkmale angeben.
-
In einer beispielhaften Anwendung umfasst ein Rotor für einen Stromwandler, wie etwa einen Elektromotor oder einen Generator, eine Vielzahl von Rotorkernen und eine Vielzahl von Magneten, die innerhalb der Rotorkerne angeordnet ist, wobei die Rotorkerne und die Vielzahl von Magneten fest aneinander befestigt sind. Die vorliegende Offenbarung stellt ein Rotormontagesystem für eine Fertigungszelle bereit, wobei das System ein zentrales Multitasking-Robotersystem, das betrieben werden kann, um sich innerhalb der Zelle zu bewegen, und ein oder mehrere Hilfsrobotersysteme, die an bestimmten Stellen in der Zelle befestigt sind, beinhaltet. Das zentrale Robotersystem und das eine oder die mehreren Hilfsrobotersysteme sind dazu konfiguriert, eine Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen an mindestens einer Rotorkomponente in Abstimmung miteinander durchzuführen. Das hierin beschriebene Rotormontagesystem kann für Rotorkerne unterschiedlicher Größe und/oder magnetisierbare Einsätze und unter Verwendung der gleichen oder im Wesentlichen der gleichen Robotersysteme eingesetzt werden. Während das Rotormontagesystem in Verbindung mit einem Elektromotor beschrieben ist, kann das gleiche Verfahren mit anderen geeigneten Stromwandlern, wie etwa einem Generator, eingesetzt werden.
-
Unter Bezugnahme auf die 1A und 1B beinhaltet eine Rotorbaugruppe 100 eines Elektromotors eine Vielzahl von Rotorkernen 102 und eine Vielzahl magnetisierbarer Einsätze 104, die in den Rotorkernen 102 angeordnet ist. Die Rotorkerne 102 sind aufeinandergestapelt und koaxial zueinander um einen Dorn 106 angeordnet. Jeder Rotorkern 102 definiert eine Vielzahl von Hohlräumen 108 zum Aufnehmen der Vielzahl magnetisierbarer Einsätze 104. Die magnetisierbaren Einsätze 104 beinhalten ein oder mehrere Materialien, die ferromagnetische Eigenschaften aufweisen, wie etwa unter anderem Eisen, Neodym und Nickel. Dementsprechend weisen die magnetisierbaren Einsätze während der Rotormontage keine magnetischen Eigenschaften auf und werden erst zu Magneten, nachdem sie einen Magnetisierungsprozess durchlaufen haben, der durchgeführt wird, nachdem der Rotor zusammengebaut wurde. Sobald sie eingesetzt wurden, werden die magnetisierbaren Einsätze in den Hohlräumen befestigt und werden die Kerne über einen Formpressprozess aneinander befestigt. Während konkrete Beispiele für die Rotorkerne 102 und die magnetisierbaren Einsätze 104 bereitgestellt werden, können die Rotorkerne in anderen geeigneten Weisen konfiguriert sein.
-
Im hierin verwendeten Sinne wird der Ausdruck „Rotorkomponente“ für die Bezugnahme auf einen Rotor, der während der verschiedenen hierin beschriebenen Rotormontagephasen zusammengebaut wird (d. h. auf ein Rotorwerkstück) eingesetzt und kann einen oder mehrere Rotorkerne und einen oder mehrere magnetisierbare Einsätze beinhalten, die um den Dorn angeordnet sind.
-
Unter Bezugnahme auf 2 ist eine Rotormontagezelle schematisch veranschaulicht und allgemein durch das Bezugszeichen 200 angegeben. Die Rotormontagezelle 200 beinhaltet ein zentrales Robotersystem 202 und mehrere Hilfsrobotersysteme 204 und 206, die dazu konfiguriert sind, eine Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen an einer oder mehreren Rotorkomponenten durchzuführen, für die ein Beispiel durch das Bezugszeichen 208 angegeben ist. In einer Form kann die Zelle 200 eine Vielzahl von Stationen 210 (Bezugszeichen 210A bis 210H in 2) beinhalten, um die Rotorfertigungsprozesse an der Rotorkomponente durchzuführen, und können die Stationen eine Kernstapelstation 210A und eine Formpressstation 210B beinhalten. Die Zelle 200 kann andere Stationen, wie etwa eine Kernanordnungsstation 210C, beinhalten und soll nicht auf die in dieser Schrift bereitgestellten Beispiele beschränkt sein. Des Weiteren bezeichnet der Ausdruck Station im hierin verwendeten Sinne einen Bereich der Zelle, in dem ein Rotorfertigungsprozess durchgeführt wird.
-
Das zentrale Robotersystem 202 beinhaltet einen Zentralroboter 220 und eine Förderplattform 222, die betrieben werden kann, um den Zentralroboter 220 innerhalb der Zelle 200 zu bewegen. In einer Form ist der Zentralroboter 220 ein mehrachsiger (z. B. sechsachsiger) Industrieroboterarm mit einem End-of-Arm-Werkzeug 224, das dazu konfiguriert ist, die Rotorkomponente zu halten, und einen integrierten Kraftaufnehmer aufweist, um eine Kraftrückmeldung bereitzustellen. Insbesondere setzt das zentrale Robotersystem 202 in einer Form eine Kraftsteuerungsrückmeldung ein, um den Betrieb des Zentralroboters 220 zu steuern, während dieser die Rotorkomponenten während der Rotorfertigungsprozesse bewegt und/oder bearbeitet. Ein beispielhaftes zentrales Robotersystem, das eine Kraftsteuerungsrückmeldung einsetzt, wird in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR ASSEMBLING A ROTOR STACK FOR AN ELECTRIC MOTOR“ bereitgestellt, die gemeinsames Eigentum mit dieser Schrift ist und durch Bezugnahme in diese aufgenommen ist und im Folgenden als „gleichzeitig anhängige Rotorstapelanmeldung“ bezeichnet wird. In einer Variation kann es sich bei dem Zentralroboter 220 um andere geeignete mehrachsige Industrieroboterarme handeln, die unter Umständen keinen integrierten Kraftaufnehmer zur Kraftrückmeldung einsetzen.
-
Die Förderplattform 222 ist dazu konfiguriert, den Zentralroboter 220 zu stützen und innerhalb der Zelle automatisch zu bewegen, damit der Zentralroboter 220 auf eine oder mehrere Stationen 210 zugreifen kann, um einen oder mehrere Rotorfertigungsprozesse durchzuführen. In einer Form ist die Förderplattform 222 so bereitgestellt, dass sie sich entlang einer einzelnen Achse erstreckt. Alternativ kann die Förderplattform 222 als eine einheitliche mehrachsige Plattform konfiguriert sein, um den Zentralroboter 220 problemlos kreuz und quer durch die Zelle 200 zu bewegen (z. B. als autonome mobile Roboterplattform).
-
Die mehreren Hilfsrobotersysteme 204 und 206 beinhalten ein Einsatzmontagerobotersystem (IAR-System) (nachfolgend „IAR-System 204“) und ein Formpressrobotersystem (MPR-System) (nachfolgend „MPR-System 206“), die an der Kernstapelstation 210A bzw. der Formpressstation 210B angeordnet sind. Während mehrere Hilfsrobotersysteme veranschaulicht sind, kann die Zelle 200 auf Grundlage der durchzuführenden Rotorfertigungsprozesse ein oder mehrere Hilfsrobotersysteme beinhalten.
-
Das IAR-System 204 ist dazu konfiguriert, als Teil der Rotorfertigungsprozesse einen Kernstapelmontageprozess durchzuführen, um in Verbindung mit dem zentralen Robotersystem 202 eine Vielzahl von Rotorkernen und eine Vielzahl magnetisierbarer Einsätze zusammenzubauen. In einer Form beinhaltet das IAR-System 204 einen ersten Einsatzmontageroboter (IA-Roboter) 230A und einen zweiten IA-Roboter 230B (gemeinsam „IA-Roboter 230“), die an der Kernstapelstation 210A befestigt sind. In einer beispielhaften Anwendung sind die IA-Roboter 230 mehrachsige (z. B. sechsachsige) Industrieroboterarme mit End-of-Arm-Werkzeugen, die Greiferendeffektoren mit integrierten Kraftaufnehmern zum Bereitstellen einer Kraftrückmeldung aufweisen. Das heißt, das IAR-System 204 setzt ähnlich wie das zentrale Robotersystem eine Kraftrückmeldungssteuerung ein, um die IA-Roboter zum Durchführen des Kernstapelmontageprozesses zu steuern. Während zwei IA-Roboter veranschaulicht sind, kann das IAR-System 204 einen oder mehrere IA-Roboter beinhalten. In einer weiteren Variation kann es sich bei den IA-Robotern um andere geeignete mehrachsige Industrieroboterarme handeln, die unter Umständen keinen integrierten Kraftaufnehmer zur Kraftrückmeldung einsetzt.
-
In einer Form platziert während der Kernstapelmontage das zentrale Robotersystem 202 einen Rotorkern auf dem Dorn, der an einem Arbeitstisch 232 angeordnet ist, und ist das IAR-System 204 dazu konfiguriert, für jeden Rotorkern eine Vielzahl magnetisierbarer Einsätze in einer Vielzahl von Hohlräumen in dem Rotorkern zu platzieren. Zum Beispiel beinhalten die IA-Roboter 230 einen oder mehrere Zwei-Finger-Greifer 234, die dazu konfiguriert sind, einen oder mehrere magnetisierbare Einsätze aus einer Einsatzabgabevorrichtung 236, wie etwa unter anderem einer oder mehreren Einsatzkartuschenzuführvorrichtungen, zu entnehmen und zu greifen. Eine beispielhafte Anwendung des Kernstapelmontageprozesses wird in der gleichzeitig anhängigen Rotorstapelanmeldung bereitgestellt. Sobald die magnetisierbaren Einsätze platziert sind, erhält der Zentralroboter 220 einen weiteren Rotorkern aus dem Kernanordnungsbereich 210C und platziert diesen auf dem Dorn oder befördert die Rotorkomponente, wenn alle Rotorkerne montiert sind, zum nächsten Prozess des Rotorfertigungsprozesses.
-
Während das IAR-System 204 die magnetisierbaren Einsätze in den Hohlräumen platziert, kann das zentrale Robotersystem 202 einen weiteren Rotorfertigungsprozess durchführen. Das heißt, das zentrale Robotersystem 202 und das IAR-System 204 arbeiten in einer synchronisierten Weise, bei der das IAR-System 204 die magnetisierbaren Einsätze platziert und in einer beispielhaften Anwendung das zentrale Robotersystem 202 zu der Kernstapelstation 210A zurückkehrt, bevor sich alle magnetisierbaren Einsätze in den Hohlräumen befinden, um den nächsten Rotorkern auf dem Dorn zu positionieren oder die Rotorkomponente zu befördern.
-
Das MPR-System 206 ist dazu konfiguriert, einen Formpressprozess als Teil der Rotorfertigungsprozesse durchzuführen, um die magnetisierbaren Einsätze in Rotorkernen zu befestigen, und beinhaltet einen Formpressroboter 240, der an der Formpressstation 210B befestigt ist. In einer Form ist der Formpressroboter 240 ein mehrachsiger Industrieroboterarm mit einem End-of-Arm-Werkzeug, das einen integrierten Kraftaufnehmer zum Bereitstellen einer Kraftrückmeldung aufweist. In einer Form ist das End-of-Arm-Werkzeug als ein flexibles Greifwerkzeug zum Halten und Befördern unterschiedlicher Arten von Objekten, wie etwa unter anderem eines Presswerkzeugs und eines Polymerformteils für den Formpressprozess, konfiguriert. Zusätzlich zu dem Formpressroboter 240 beinhaltet die Formpressstation 210B ferner eine Transferformpresse 242 zum Umwandeln eines Polymerformteils in die Rotorkomponente (d. h. einen Rotorkernstapel mit magnetisierbaren Einsätzen). In einer Variation kann es sich bei dem Formpressroboter um andere geeignete mehrachsige Industrieroboterarme handeln, die unter Umständen keinen integrierten Kraftaufnehmer zur Kraftrückmeldung einsetzen.
-
In einer Form ist während des Formpressprozesses das zentrale Robotersystem 202 dazu konfiguriert, die Rotorkomponente, die zuvor an der Kernstapelstation 210A zusammengebaut wurde, zu der Formpressstation 210B zu bewegen, wobei der Formpressroboter 240 dazu konfiguriert ist, ein Presswerkzeug 244 aus einem Werkzeuganordnungsbereich 246 zu bewegen und das Presswerkzeug an der Rotorkomponente zu platzieren. Das zentrale Robotersystem 202 ist dazu konfiguriert, die Rotorkomponente mit dem Presswerkzeug zu der Transferformpresse 242 zu bewegen, und der Formpressroboter 240 ist dazu konfiguriert, ein Polymerformteil (nicht gezeigt) aus dem Formteilanordnungsbereich 248 zu erhalten und das Polymerformteil in der Transferformpresse 242 zu platzieren. Die Transferformpresse 242 kann betrieben werden, das Polymerformteil so umzuwandeln, dass das Polymerformteil seinen Zustand ändert und radial und dann axial durch die Hohlräume der Rotorkerne fließt (d. h. ein Pressvorgang).
-
Der Formpressprozess kann zusätzliche Schritte beinhalten und soll somit nicht auf die hierin bereitgestellten Schritte beschränkt sein. Zum Beispiel kann der Formpressprozess Vorgänge zum Vorwärmen des oberen Presswerkzeugs und/oder des Polymerformteils vor dem Formpressen durch die Transferformpresse 242 beinhalten. Dementsprechend kann die Formpressstation 210B einen oder mehrere Öfen 250 zum Erwärmen des Presswerkzeugs und/oder des Polymerformteils beinhalten. In einem derartigen beispielhaften Prozess ist der Formpressroboter 240 dazu konfiguriert, das obere Werkzeug und das Formteil zu dem jeweiligen Ofen 250 und/oder von diesem weg zu bewegen.
-
In einer Form beinhalten die Rotorfertigungsprozesse Vorformpressprozesse und/oder Nachformpressprozesse als Teil des Rotorfertigungsprozesses. Insbesondere beinhalten die Vorformpressprozesse unter anderem ein Wiegen der Rotorkomponente im Anschluss an die Kernstapelmontage (d. h. einen Wiegeprozess) und/oder ein Vorwärmen der Rotorkomponente durch Positionieren der Rotorkomponente in einem Ofen (d. h. einen Vorwärmprozess). In einer Form beinhalten die Nachformpressprozesse unter anderem Folgendes: Kühlen der Rotorkomponente mit dem Presswerkzeug in einem Kühlbereich (d. h. einen Kühlprozess), Entfernen des Presswerkzeugs von der Rotorkomponente (d. h. einen Presswerkzeugentfernungsprozess), Wiegen der Rotorkomponente im Anschluss an den Formpressprozess (d. h. einen Wiegeprozess) und/oder Reinigen der Presswerkzeuge (d. h. einen Reinigungsprozess). Zum Durchführen des Vorformpress- und/oder des Nachformpressprozesses kann die Zelle 200 Hilfsstationen beinhalten, wie etwa eine Wiegestation 210D, eine Rotorvorwärmstation 210E, eine oder mehrere Kühlstationen 210F, eine Beschneidungsstation 210G und/oder eine oder mehrere Werkzeugreinigungsstationen 210 H.
-
In einer Form ist das zentrale Robotersystem 202 dazu konfiguriert, einen oder mehrere der Vorformpressprozesse und/oder einen oder mehrere der Nachformpressprozesse durchzuführen. Zum Beispiel ist das zentrale Robotersystem 202 dazu konfiguriert, Folgendes als Teil der Vorformpressprozesse durchzuführen: Aufnehmen und Bewegen der Rotorkomponente von der Kernstapelstation 210A zu einer Waage an der Wiegestation 210D zum Wiegen der Rotorkomponente; Bewegen der Rotorkomponente von der Wiegestation 210D zu einem Ofen der Rotorvorwärmstation 210D zum Vorwärmen der Rotorkomponente; und Befördern der erwärmten Rotorkomponente zu der Formpressstation 210B zum Durchführen des Formpressprozesses in Verbindung mit dem MPR-System 206, wie vorstehend beschrieben.
-
Nach dem Formpressprozess ist das zentrale Robotersystem 202 dazu konfiguriert, eines oder mehrere des Folgenden als Teil der Nachformpressprozesse durchzuführen: Befördern der Rotorkomponente mit dem Presswerkzeug zu der Kühlstation 210F; Befördern der Rotorkomponente zu der Waage an der Wiegestation 210D zum Wiegen der Rotorkomponente; Befördern der Rotorkomponente zu der Beschneidungsstation 210G zum Entfernen von überschüssiger Form; Befördern der Rotorkomponente (z. B. des geformten Rotorstapels) zu der Kühlstation 210F (z. B. befindet sich die Kühlstation 210 in der Nähe der Kernstapelstation 210A). In einer Form ist zusätzlich zu dem zentralen Robotersystem 202 das MPR-System 206 dazu konfiguriert, eines oder mehrere des Folgenden als Teil des Nachformpressprozesses durchzuführen: Entfernen des Presswerkzeugs von der Rotorkomponente und Befördern des Presswerkzeugs zu der Reinigungsstation 210 H.
-
Ein beispielhafter Formpressprozess und ein oder mehrere Vorformpress- und/oder Nachformpressprozesse werden in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung mit dem Titel „METHOD AND APPARATUS FOR TRANSFER MOLDING OF ELECTRIC MOTOR CORES AND MAGNETIZABLE INSERTS“, die im gemeinsamen Eigentum mit dieser Schrift ist und durch Bezugnahme in diese aufgenommen ist und nachfolgend als „gleichzeitig anhängige Transferformanmeldung“ bezeichnet wird. Bei den darin beschriebenen Prozessen wird das Presswerkzeug in zwei Teilen bereitgestellt, einem unteren Presswerkzeug und dem oberen Presswerkzeug. In einer Form mit der Zelle 200 ist das zentrale Robotersystem 202 dazu konfiguriert, das untere Presswerkzeug zu bearbeiten/zu handhaben, indem es das untere Presswerkzeug an der Rotorkomponente montiert, bevor die Vorformpressprozesse durchgeführt werden, und ist das MPR-System 206 dazu konfiguriert, das obere Presswerkzeug zu handhaben. Zum Beispiel ist das zentrale Robotersystem 202 dazu konfiguriert, die Rotorkomponente mit dem unteren Presswerkzeug in dem Ofen der Rotorvorwärmstationen 210D zu platzieren. Nach dem Formpressprozess ist das zentrale Robotersystem 202 dazu konfiguriert, das untere Presswerkzeug von der Rotorkomponente zu entfernen, während das MPR-System 206 dazu konfiguriert ist, das obere Presswerkzeug zu entfernen. Dementsprechend sind sowohl das zentrale Robotersystem 202 als auch das MPR-System 206 dazu konfiguriert, End-of-Arm-Werkzeuge aufzuweisen, die es den jeweiligen Robotern ermöglichen, verschiedene Objekte zu handhaben, ohne dass ein Werkzeugwechsel erforderlich ist.
-
Zusätzlich zu oder anstelle eines oder mehrerer der hierin bereitgestellten Beispiele können die Vorformpressprozesse und der Nachformpressprozess andere Prozesse beinhalten und sollen nicht auf die in dieser Schrift bereitgestellten Beispiele beschränkt sein. Zum Beispiel kann der Nachformpressprozess einen Prüfprozess des Presswerkzeugs beinhalten, bei dem das MPR-System 206/das zentrale Robotersystem 202 das Presswerkzeug zu einem Prüfbereich bewegt/befördert, um zu bestimmen, ob das geformte Material ausreichend von dem jeweiligen Werkzeug entfernt ist. Zusätzlich sind, wenngleich in 2 konkrete Standorte für verschiedene Stationen abgebildet sind die Stationen in verschiedenen geeigneten Weisen angeordnet sein und sind nicht auf das veranschaulichte Beispiel beschränkt. Darüber hinaus kann die Zelle 200, wenngleich verschiedene Hilfsstationen gekennzeichnet sind, andere Stationen auf Grundlage der Rotorfertigungsprozesse beinhalten und soll nicht auf die hierin bereitgestellten Beispiele beschränkt sein.
-
In einer beispielhaften Anwendung sind das zentrale Robotersystem 202 und die Hilfsrobotersysteme miteinander synchronisiert, sodass das zentrale Robotersystem 202 so gesteuert wird, dass es Prozesse in Koordination mit den Hilfsrobotersystemen durchführt. Insbesondere ist in einer Form das zentrale Robotersystem 202 dazu konfiguriert, das Stapeln der Rotorkerne mithilfe des IAR-Systems 204 und den Formpressprozess der Rotorkomponente mithilfe des MPR-Systems 206 in einer nahtlos koordinierten Weise zu unterstützen, wobei es bei der Unterstützung der anderen Hilfssysteme 204 und 206 zu wenig oder keinen Verzögerungen kommt. Zum Beispiel ist das zentrale Robotersystem 202 dazu konfiguriert, das Platzieren der Rotorkomponente mit dem Presswerkzeug in der Transferformpresse 242 zu unterstützen und zu der Kernstapelstation 210A zurückzukehren, bevor das IAR-System 204 das Platzieren der magnetisierbaren Einsätze abgeschlossen hat. Gleichermaßen ist das zentrale Robotersystem 202 dazu konfiguriert, den Rotorkern auf dem Dorn zu platzieren und zu der Formpressstation 210B zurückzukehren, um die Rotorkomponente mit dem Presswerkzeug aus der Transferformpresse 242 zu entfernen, damit das MPR-System 206 das Presswerkzeug weiter verarbeiten kann.
-
In einer Form beinhaltet jedes des zentralen Robotersystems 202, des IAR-Systems 204 und des MPR-Systems 206 eine Steuerung zum Steuern der Vorgänge des jeweiligen Roboters. Insbesondere beinhaltet unter Bezugnahme auf 3A das Rotormontagesystem ein Steuersystem 300 zum Steuern und Koordinieren der Bewegungen des zentralen Robotersystems 202, des IAR-Systems 204 und des MPR-Systems 206. In einer Form beinhaltet das Steuersystem 300 eine Steuerung 302 für das zentrale Robotersystem (central robotic system - CRS), eine oder mehrere IAR-Steuerungen 304 und eine MPR-Steuerung 306 (gemeinsam „Steuerungen 302, 304, 306“) für das zentrale Robotersystem 202, das IAR-System 204 bzw. das MPR-System 206. Die verschiedenen Steuerungen 302, 304, 306 sind kommunikativ miteinander gekoppelt (drahtgebunden und/oder drahtlos), um Vorgänge zu koordinieren und die Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen durchzuführen. In einer Form steuert jede der Steuerungen 302, 304, 306 den jeweiligen Roboter unter Verwendung einer Kraftsteuerungsrückmeldung und kann andere Steuerungen 302, 304, 306 benachrichtigen, wenn ein abnormaler Betrieb auftritt. Zusätzlich zum Steuern des Zentralroboters 220 ist die CRS-Steuerung 302 dazu konfiguriert, die Förderplattform 222 zu steuern, um den Zentralroboter 220 zu dem gewünschten Ort entlang der Zelle 200 zu bewegen.
-
In einer anderen Form kann eine übergeordnete Steuerung bereitgestellt sein, welche die Bewegungen zwischen den Steuerungen 302, 304, 306 koordiniert. Zum Beispiel beinhaltet unter Bezugnahme auf 3B ein Steuersystem 320 zusätzlich zu den Steuerungen 302, 304, 306 eine übergeordnete Steuerung 322. In diesem Beispiel ist die übergeordnete Steuerung 322 kommunikativ mit jeder der Steuerungen 302, 304, 306 gekoppelt und dazu konfiguriert, Vorgänge zwischen den Robotersystemen 202, 204 und 206 zu koordinieren und abnormale Vorgänge zu verfolgen.
-
Während konkrete Beispiele für ein Steuersystem bereitgestellt sind, kann das Steuersystem dazu konfiguriert sein, eine oder mehrere Steuerungen zum Steuern des zentralen Robotersystems 202, des IAR-Systems 204 und des MPR-Systems 206 derart, dass sie die hierin beschriebenen Rotorfertigungsprozesse durchführen, zu beinhalten. Es soll daher nicht auf die hierin bereitgestellten Beispiele beschränkt sein.
-
Sofern in dieser Schrift nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist, sind alle numerischen Werte, die mechanische/thermische Eigenschaften, Prozentanteile von Zusammensetzungen, Abmessungen und/oder Toleranzen oder andere Eigenschaften angeben, so zu verstehen, dass sie durch das Wort „etwa“ oder „ungefähr“ modifiziert sind, wenn sie den Umfang der vorliegenden Offenbarung beschreiben. Diese Modifikation ist aus verschiedenen Gründen wünschenswert, einschließlich industrieller Praxis, Material, Herstellung und Montagetoleranzen sowie Testfähigkeit.
-
Im vorliegenden Zusammenhang ist die Formulierung mindestens eines von A, B und C so auszulegen, dass sie ein logisches (A ODER B ODER C) bedeutet, wobei ein nicht ausschließendes logisches ODER verwendet wird, und sollte nicht dahingehend ausgelegt werden, dass sie „mindestens eines von A, mindestens eines von B und mindestens eines von C“ bedeutet.
-
Die Beschreibung der Offenbarung ist rein beispielhafter Natur und somit ist beabsichtigt, dass Variationen, die nicht vom Kern der Offenbarung abweichen, innerhalb des Umfangs der Offenbarung liegen. Derartige Variationen sind nicht als Abweichung vom Geist und Umfang der Offenbarung zu betrachten.
-
In dieser Anmeldung kann sich die Ausdruck „Steuerung“ und/oder „Modul“ auf Folgendes beziehen, Teil von Folgendem sein oder Folgendes beinhalten: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (application specific integrated circuit - ASIC); eine digitale, analoge oder gemischte analoge/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischte analoge/digitale integrierte Schaltung; eine kombinierbare Logikschaltung; ein feldprogrammierbares Gate-Array (field programmable gate array - FPGA); eine Prozessorschaltung (geteilt, dediziert oder Gruppe), die Code ausführt; eine Speicherschaltung (geteilt, dediziert oder Gruppe), die Code speichert, der durch die Prozessorschaltung ausgeführt wird; andere geeignete Hardware-Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität, wie unter anderem eine Bewegung von Treibern und Systemen, Sendeempfängern, Routern, Hardware für Eingabe/Ausgabeschnittstellen usw. bereitstellen; oder eine Kombination aus einigen oder allen des Vorangehenden, wie etwa in einem System-on-Chip.
-
Der Ausdruck Speicher ist eine Untergruppe des Ausdrucks computerlesbares Medium. Der Ausdruck computerlesbares Medium schließt im in dieser Schrift verwendeten Sinne keine transitorischen elektrischen oder elektromagnetischen Signale ein, die sich durch ein Medium (wie etwa über eine Trägerwelle) ausbreiten; der Ausdruck computerlesbares Medium kann daher als greifbar und nichttransitorisch betrachtet werden. Nicht einschränkende Beispiele für ein nichttransitorisches, greifbares computerlesbares Medium sind nichtflüchtige Speicherschaltungen (wie eine Flash-Speicher-Schaltung, eine Schaltung eines löschbaren programmierbaren Festwertspeichers oder eine Schaltung eines Masken-Festwertspeichers), flüchtige Speicherschaltungen (wie eine Schaltung eines statischen Direktzugriffsspeichers oder eine Schaltung eines dynamischen Direktzugriffsspeichers), magnetische Speichermedien (wie ein analoges oder digitales Magnetband oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (wie eine CD, eine DVD oder eine Blu-ray Disc).
-
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet die Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen einen Vorformpressprozess, der vor dem Formpressprozess durchgeführt wird, und einen Nachformpressprozess, der nach dem Formpressprozess durchgeführt wird.
-
In einem Aspekt der Erfindung: beinhaltet der Vorformpressprozess einen ersten Wiegeprozess der Rotorkomponente, einen Vorwärmprozess der Rotorkomponente oder eine Kombination davon und beinhaltet der Nachformpressprozess einen Presswerkzeugentfernungsprozess, einen zweiten Wiegeprozess der Rotorkomponente, einen Reinigungsprozess oder eine Kombination davon.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Rotormontagesystem für eine Fertigungszelle bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Zelle, die eine Vielzahl von Stationen umfasst, um eine Vielzahl von Rotorbildungsprozessen an einer Rotorkomponente durchzuführen; ein zentrales Robotersystem, das einen mehrachsigen Zentralroboter und eine Förderplattform, an welcher der Zentralroboter befestigt, umfasst, wobei die Förderplattform betrieben werden kann, um den Zentralroboter kreuz und quer durch die Zelle zu bewegen; ein Einsatzmontagerobotersystem (IAR-System), das einen mehrachsigen Einsatzmontageroboter beinhaltet, um in Verbindung mit dem zentralen Robotersystem einen Kernstapelmontageprozess als Teil der Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen durchzuführen, wobei die Vielzahl von Stationen eine Kernstapelstation beinhaltet und der Einsatzmontageroboter fest an der Kernstapelstation angeordnet ist; und ein Formpressrobotersystem (MPR-System), das einen mehrachsigen Formpressroboter beinhaltet, um in Verbindung mit dem zentralen Robotersystem einen Formpressprozess als Teil der Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen durchzuführen, wobei die Vielzahl von Stationen eine Formpressstation beinhaltet und der Formpressroboter fest an der Formpressstation angeordnet ist, wobei das zentrale Robotersystem dazu konfiguriert ist, sich zu der Kernstapelstation und der Formpressstation zu bewegen.
-
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Vielzahl von Rotorfertigungsprozessen Folgendes: einen Vorformpressprozess, der vor dem Formpressprozess durchgeführt wird und einen ersten Wiegeprozess der Rotorkomponente, einen Vorwärmprozess der Rotorkomponente oder eine Kombination davon beinhaltet, und einen Nachformpressprozess, der nach dem Formpressprozess durchgeführt wird und einen Presswerkzeugentfernungsprozess, einen zweiten Wiegeprozess der Rotorkomponente, einen Reinigungsprozess oder eine Kombination davon beinhaltet.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 17/161084 [0001]
- US 17/161175 [0001]
- US 17/160762 [0001]
- US 2018/0287439 [0005]
