DE3836790A1 - Vorrichtung zur automatischen montage von transformatorkernen - Google Patents

Description

Es ist allgemein bekannt, daß Transformatorkerne aus über­ einander angeordneten Lamellen bestehen, die in geeignet ver­ setzte Schichten oder Lagen aufgeteilt sind, so daß die Linien der Verbindungsfugen nie auf die gleiche Ebene fallen.

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine auto­ matische Montagevorrichtung, die Transformatorkerne einer Bauart mit drei Säulen aufbauen kann, d.h. einer linken Säule 1 auf einer Seite, einer rechten Säule 2 auf der anderen Seite, einer mittleren Säule 3, einem unteren Joch 4 und einem oberen Joch 5 (siehe Fig. 1).

Selbstverständlich werden die Begriffe "rechte", "mittlere", "linke", "obere" und "untere" nur zur Vereinfachung der nachfol­ genden Beschreibung verwendet.

In Fig. 1 ist schematisch eine Ansicht eines derartigen Transformatorkerns gezeigt.

Beim Aufbau des Kerns eines Transformators wird das obere Joch in einem späteren Zustand aufgesetzt, und demzufolge be­ trifft die erfindungsgemäße Vorrichtung zur automatischen Mon­ tage lediglich die Montage der die drei Säulen und das untere Joch bildenden Lamellen.

Wie dies aus Fig. 2 hervorgeht, ist jedes Element des Kerns, sei es ein Joch oder eine Säule, aus mehreren Stufen (in der Zeichnung 11 Stufen) aufgebaut, jeweils mit einer ungeraden Anzahl, die hier mit G 1 bis G 11 bezeichnet sind, so daß der Querschnitt eines jeden Elementes des Kerns näherungsweise einen kreisrunden Umriß hat. Die mittlere Stufe G 6 ist offen­ sichtlich dicker, wogegen die übrigen Stufen auf jeder Seite der mittleren Stufe symmetrisch angeordnet sind.

Jede Stufe ist aus mehreren Lagen identischer Lamellen gebildet, deren Anzahl im allgemeinen zwischen zwei und vier liegt.

Die den Kern bildenden aufeinanderfolgenden Lagen oder Schichten können auf zwei verschiedene Arten angeordnet sein, die als "einfache Überlagerung" und "komplexe Überlagerung" bekannt ist.

Fig. 3 zeigt das einfache Überlagerungsmuster: Die durch­ gezogenen Linien bezeichnen die Stellungen der identischen und übereinanderliegenden Lamellen der i-ten Lage; die unterbroche­ nen Linien bezeichnen die Stellungen der identischen und über­ einanderliegenden Lamellen der (i-1)-ten und der (i+1)-ten Lagen.

Bei dieser Anordnung nehmen die Lamellen einer jeden auf­ einanderfolgenden Lage abwechselnd die eine oder die andere der gezeigten Stellungen ein.

Fig. 4 zeigt das komplexe Überlagerungsmuster: die durchge­ zogenen Linien an den Enden der Säulen und des unteren Jochs und im mittleren Bereich des unteren Jochs bezeichnen die Stel­ lungen der Lamellen der mittleren Lage; andererseits bezeichnen die unterbrochenen Linien die Stellungen der Lagen, die über und unter der mittleren Lage angeordnet sind, deren Enden asym­ metrisch abgeschnitten zwischen bestimmten Minimal- und Maximal­ werten versetzt sind.

Die Lamellen der seitlichen Säulen und des unteren Jochs sind für jede einzelne Stufe miteinander identisch, sie werden aber Lage für Lage in Längsrichtung versetzt zusammengefügt.

Die Lamellen ein und derselben Stufe der mittleren Säule sind identisch, sie werden aber zu den in Bezug auf die mittlere Lage symmetrisch angeordneten Lagen in der entgegengesetzten Stellung zusammengefügt.

Die den Kern bildenden Lamellen sind aus einem kornorien­ tierten Siliziumstahlblech mit einer Dicke hergestellt, die üblicherweise zwischen 0,2 und 04 mm beträgt.

Die Lamellen werden aus diesen Blechen ausgestanzt, worauf­ hin sie auf Metallplattformen in der umgekehrten Reihenfolge angeordnet werden im Vergleich zu der Reihenfolge, in der sie zur Ausbildung der verschiedenen Elemente des Kerns gestapelt werden müssen (siehe Fig. 5 bis 7). Von den Plattformen 7, 8 und 9 werden die Lamellen auf einen geeigneten Stützrahmen 11 überführt, der Streben 11, 12 und 13 und Querholme 14 und 15 entsprechend der Form des Transformatorkerns hat. Die Lamellen der Säulen 1, 2 und 3 müssen auf die Streben 11, 12 und 13 überführt werden, wogegen die Lamellen des unteren und oberen Jochs 4 und 5 auf die Querholme 14 und 15 übertragen werden müssen.

Der Stützrahmen 10 muß eine geeignete Form haben und aus­ reichend stabil sein, damit er den Vorgängen standhält, denen der Transformatorkern nach dem ordnungsgemäßen Aufschichten der Lamellen ausgesetzt wird.

Die erfindungsgemäße Montagevorrichtung dient zum auto­ matischen ordnungsgemäßen Stapeln der Kernlamellen, wobei von den Plattformen 7 bis 9 ausgegangen wird, die um den Stützrahmen 10 herum angeordnet werden müssen. Die Stützplattformen können beispielsweise auf Schienen von dem Ort, wo sie mit den Lamellen in der erwähnten umgekehrten Reihenfolge beladen werden, zu den betreffenden Positionen um den Stützrahmen des zu montie­ renden Kerns herum bewegt werden.

Wenn die Plattformen nach dem Aufbau des Kerns auf dem Stützrahmen geleert sind, dann werden sie in ihren Beladebereich zurückbewegt, damit sie zur Ausbildung eines weiteren Kerns be­ reit sind, und um die Umgebung des Stützrahmens freizumachen, der jetzt mit allen Kernlamellen mit Ausnahme derjenigen des oberen Jochs beladen ist.

Zu diesem Zeitpunkt muß der Stützrahmen zu einer anderen Station bewegt werden, wo er in eine vertikale Stellung ver­ schwenkt wird, so daß der Transformator vervollständigt werden kann.

Gemäß der Erfindung werden vier getrennte Laufkatzenkräne benutzt, um die verschiedenen Kernlamellen in aufeinanderfol­ genden Stufen von den verschiedenen Plattformen auf den Stütz­ rahmen aufzubringen.

Die Laufkatzenkräne sind ringartig um die Stützrahmen-Be­ ladestation angeordnet und können hinreichend weit zurückgefah­ ren werden, damit sich dieser Rahmen frei zu der Verschwenksta­ tion und zurückbewegen kann.

Diese ringartige Anordnung der vier Laufkatzenkräne ermög­ licht es, daß jeder von ihnen in einer unterbrechungsfreien Folge arbeitet. Für jeden dieser Arbeitsschritte ist es ledig­ lich erforderlich, daß er versetzt ist, so daß die beiden Phasen des Absenkens eines eine Lamelle abstützenden Rahmens und des Anhebens eines leeren Rahmens abwechselnd ohne Unterbechung durchgeführt werden können.

Die nächsten beiden Vorgänge sind identisch, betreffen aber einen anderen Kran.

Auf diese Weise können unterschiedliche Lamellen fortlau­ fend auf dem Stützrahmen abgelegt werden.

Selbstverständlich müssen die Bewegungen der vier Lauf­ katzenkräne programmiert werden, um den unterschiedlichen Ver­ satz einer jeden Lamelle in Abhängigkeit von der gewählten Konfiguration zu berücksichtigen.

Auf diese Weise kann eine hohe Montagegeschwindigkeit der Transformatorkerne ohne Wartezeiten für die einzelnen Lauf­ katzenkräne erzielt werden. Die hohen Herstellungskosten der Vorrichtung werden daher durch die hohe Produktionsgeschwin­ digkeit gerechtfertigt.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die bezüglich der Offenbarung aller nicht im Text beschrie­ benen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht der Ausbildung des Kerns eines Trans­ formators mit drei Säulen und zwei Jochen,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 in größerem Maßstab,

Fig. 3 eine Darstellung zur Veranschaulichung, wie die Lamellen des Transformatorkerns bei der "einfachen Überlagerung" übereinander angeordnet sind,

Fig. 4 eine Darstellung ähnlich wie Fig. 3, die aber eine Anordnung nach der "komplexen Überlagerung" zeigt,

Fig. 5 bis 7 Plattformen, auf denen die Lamellen der Säu­ len und des unteren Jochs in der umgekehrten Reihenfolge wie sie zur Ausbildung des Kerns verwendet werden, gestapelt werden,

Fig. 8 eine schematische Darstellung des Stützrahmens für die Lamellen des Transformatorkerns, der ausrei­ chend steif sein muß, damit er nach dem Stapeln der Kernlamellen in eine vertikale Stellung ver­ schwenkt werden kann,

Fig. 9 eine Aufsicht auf die Anordnung der vier Laufkatzen­ kräne gemäß der Erfindung mit den Beladestationen und derStation zum Verschwenken des Stützrahmens,

Fig. 10 einen Schnitt durch einen der vier Laufkatzenkräne, beispielsweise nach der Linie X-X in Fig. 9, und

Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie XI-XI in Fig. 9.

Die Fig. 1 bis 8 wurden bereits in der Beschreibungsein­ leitung erläutert, und es wird auf die entsprechenden Ausfüh­ rungen verwiesen.

Fig. 9 zeigt eine Aufsicht des Stützrahmens 10, auf dem der Transformatorkern aufgebaut wird. Dieser Stützrahmen be­ wegt sich auf Schienen 110 zwischen einer Beladestation (A) und einer Transformatorkern-Schwenkstation (B). An der Belade­ station (A) befindet sich der Stützrahmen 10 in der horizonta­ len Stellung, und die verschiedenen Kernlamellen werden in auf­ einanderfolgenden Stufen darauf abgelegt. Wenn das Aufschichten der Kernlamellen abgeschlossen ist, dann wird der Stützrahmen 10 längs der Führungsschienen 110 von der Beladestation (A) zu der Schwenkstation (B) verschoben.

Fig. 9 zeigt den Stützrahmen 10 an der Schwenkstation (B) noch in horizontaler Stellung. Bei einem hier nicht gezeigten nachfolgenden Vorgang, der mit der vorliegenden Erfindung nichts zu tun hat, wird der Stützrahmen 10 in eine vertikale Stellung gekippt, in dem er mit einer geeigneten Einrichtung um seine Unterkante 111 verdreht wird.

Die Schienen 110 müssen sich hinreichend weit erstrecken, damit der Rahmen 10 von der Station (A) zu der Station (B) be­ wegt werden kann und umgekehrt.

Links und rechts von der in Fig. 9 gezeigten Beladestation (A) befinden sich zwei Schienenpaare 112/ S und 112/ D, die vor den Schienen 110 des Stützrahmens 10 enden, ohne diese zu kreu­ zen.

Zwei symmetrische Laufkatzenkräne 113/ S und 113/ D, die benutzt werden, um die rechte und die linke Säule des Trans­ formatorkerns an der Station (A) aufzubauen, bewegen sich längs dieser Schienen 112/ S und 112/ D.

Wie dies insbesondere aus den Fig. 9, 10 und 11 ersicht­ lich ist, handelt es sich bei dem Laufkatzenkran 113/ D um einen Portalkran, der sich längs der Schienen 112/ D bewegt und einen mit Saugnäpfen ausgerüsteten Rahmen 114 hat, der mit einem Scherengestänge 115 vertikal bewegbar ist, das seiner­ seits an einem vertikal unbeweglichen Rahmen 116 aufgehängt ist.

Mit geeigneten Laufkatzen 117 und 118 ist der Rahmen 116 sowohl in Querrichtung als auch in Längsrichtung und damit in Bezug auf den Portalkran 113/ D diagonal beweglich. Die in den Fig. 10 und 11 schematisch dargestellte konstruktive Lösung ist nur beispielhaft. Wesentlich ist, daß sich der Laufkatzen­ kran 113/ D längs der Schienen 112/ D rechtwinklig zu den Schie­ nen 110 bewegen muß, um die Lamellen der rechten Säule von der Plattform 7 zu dem an der Station (A) angeordneten Stützrahmen 10 zu überführen.

Diese Querbewegung nach Fig. 9 muß von einer Vertikalbe­ wegung begleitet sein, um jede einzelne Lamelle von der Stapel­ plattform 7 abzuheben und auf den Rahmen 10 abzusenken.

Außerdem müssen die Hilfs-Laufkatzen 117 und 118 von Zeit zu Zeit kleine Bewegungen in einer horizontalen Ebene ermögli­ chen, um die Lamellen gemäß den in den Fig. 3 und 4 gezeigten Mustern anzuordnen. Die Lamellen 7, 8 und 9 müssen sich von ihrer Arbeitsstellung längs der Station (A) in (nicht gezeigte) Beladestationen bewegen können, ohne mit den zugeordneten Lauf­ katzenkränen 113/ D, 113/ S, 113/ B und 113/ A zu kollidieren, d.h. sie müssen sich auf unabhängigen Schienen bewegen.

Fig. 10 zeigt Führungsschienen 119, die zwischen den Schie­ nen 112/ D angeordnet und der Plattform 7 für die rechte Säule zugeordnet sind.

Die Lamellen werden nacheinander von dem Saugnapfrahmen 114 von dem auf der Plattform 7 angeordneten Stapel 102 abge­ hoben, woraufhin sich der Portalkran 113/ D in einem zweiten Vorgang über die Position der rechten Säule 2 des Transforma­ torkerns bewegt, der auf dem in der Station (A) befindlichen Stützrahmen 10 angeordnet ist.

Bevor die neue Lamelle auf die Oberseite der bereits auf dem Rahmen 10 angeordneten Lamellen der rechten Säule aufge­ legt wird, werden die Hilfs-Laufkatzen 117 und 118 benutzt, um die aufgehängte Lamelle in ihre ordnungsgemäße Endstellung zu bringen, die entsprechend der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Anordnung versetzt ist.

In einem dritten Stadium wird die Lamelle auf die gerade aufgebaute Säule 2 aufgelegt, woraufhin der Rahmen 114 angeho­ ben wird und der Portalkran 113/ D zurückfährt.

Der Portalkran 113/ D kann gleichzeitig mit dem Portalkran 113/ S arbeiten, ohne daß es zu Störungen kommt.

Mit anderen Worten die Lamellen der linken und rechten Säulen können mit symmetrischen Bewegungen gleichzeitig an­ geordnet werden.

Gemäß Fig. 9 befindet sich unter der Beladestation A ein dritter Portalkran 113/ B, der dazu dient, die Lamellen des unteren Jochs 4 auf den Stützrahmen 10 aufzulegen.

Die Ausbildung und die Bewegungen des dritten Portalkrans sind in jeder Hinsicht ähnlich wie bei den Portalkränen 113/ D und 113/ S, und er ist mit Führungsschienen 112/ B versehen, und arbeitet mit der Stützplattform 9 zusammen, welche die Lamel­ len für das untere Joch enthält.

Die Form des gemäß Fig. 9 über der Beladestation (A) an­ geordneten Portalkrans 113/ A ist etwas unterschiedlich. Die Führungsschienen 112/ A dieses Krans sind nämlich auf einer Laufkatze 123 abgestützt, die sich quer zu den Führungsschie­ nen 110 des Stützrahmens 10 auf Hilfsschienen 124 bewegen kann.

Der Portalkran 113/ A ist zu dem Portalkran 113/ B nahezu symmetrisch, er unterscheidet sich von diesem aber dadurch, daß er auf den Schienen 112/ A einen längeren Weg zurücklegen kann, damit er die Lamellen der mittleren Säule zwischen den beiden seitlichen Säulen ablegen kann, und er muß sich daher praktisch bis zur Mitte des Rahmens 10 bewegen.

Außerdem wird die Hilfs-Laufkatze 123 quer zu den Schienen 110 längs der Schienen 124 in der einen oder in der anderen Richtung bewegt, um dem Rahmen 10 freie Bahn zu geben, wenn dieser nach Abschluß des Stapelvorgangs der Kernlamellen von der Station (A) zu der Station (B) bewegt wird.

Es ist beachtenswert, daß jeder der Hubrahmen 114 in Bezug auf den Rahmen 10 Bewegungen zum Absenken, Anheben, und in einer horizontalen Ebene Einstellbewegungen vorwärts und rückwärts ausführen muß (um dem Versatz der Lamellen in den verschiedenen Lagen zu entsprechen).

Lediglich ein Teil dieser Bewegungen behindert die Bewe­ gungen der anderen Rahmen 114, und demzufolge können die Be­ wegungen der verschiedenen Laufkatzenkräne so programmiert werden, daß die Kräne versetzt arbeiten, so daß alle ohne Un­ terbrechung mit hoher Produktionsgeschwindigkeit arbeiten können.

Die Bewegungen der Laufkatzenkräne und der Hilfsausrüstung werden vorzugsweise programmiert und von einem entsprechenden Computer gesteuert. Außerdem sind Endlageschalter und Steuer­ sensoren vorgesehen, die den Computer mit den entsprechenden Eingabedaten versorgen.

Bezugszeichenliste:

A Beladestation
B Schwenkstation
1 linke Säule
2 rechte Säule
3 mittlere Säule
4 unteres Joch
5 oberes Joch
7 Stützplattform für 1, 2
8 Stützplattform für 3
9 Stützplattform für 4
10 Stützrahmen
11 Strebe für 1
12 Strebe für 2
13 Strebe für 3
14 Querholm für 4
15 Querholm für 5
102 Lamellenstapel
110 Führungsschienen für 10
111 Unterkante von 10
112 A Führungsschienen für 113 A
112 B Führungsschienen für 113 B
112 d Führungsschienen für 113 D
112 S Führungschienen für 113 S
113 A Laufkatzenkran
113 B Laufkatzenkran
113 D Laufkatzenkran
113 S Laufkatzenkran
114 Hubrahmen
115 Scherengestänge
116 Rahmen
117 Laufkatze
118 Laufkatze
119 Führungsschienen für 7
123 Laufkatze
124 Führungsschienen für 123

Claims (7)

1. Vorrichtung zur automatischen Montage von Transformator­ kernen einer Bauart mit drei parallelen Säulen und zwei Jochen, wobei die verschiedenen Lamellen des Kerns mit einer "einfachen" oder "komplexen" Anordnung übereinander angeordnet werden kön­ nen, gekennzeichnet durch

• - einen Stützrahmen (10), der zwischen einer Kernlamellen­ beladestation (A) und einer Schwenkstation (B) zum Ver­ schwenken des gebildeten Kerns bewegbar ist,
• - vier getrennte Plattformen (7 bis 9) zum Sammeln der Lamellen der drei Säulen und des unteren Jochs, die zwischen um die Seiten des Stützrahmens (10) der Belade­ station herum angeordnete Lamellenzuführstationen und einer im Abstand von der Station (A) des Rahmens angeord­ neten Lamellenbeladestation bewegbar sind, und
• - vier Laufkatzenkräne (113/ D/S/B/A), die um die Belade­ station (A) des Stützrahmens (10) herum radial bewegbar und mit Einrichtungen versehen sind, um die von den ent­ sprechenden Plattformen (7 bis 9) aufgenommenen einzel­ nen Lamellen anzuheben, in einer horizontalen Ebene zu bewegen und abzusenken und auf dem in der Beladestation (A) angeordneten Stützrahmen (10) aufzulegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Plattformen und jeder der Laufkatzenkräne mit un­ abhängigen Schienen ausgerüstet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder derLaufkatzenkräne (113/ D/S/B/A) mit einem Rahmen (114) ausgerüstet ist, der vorzugsweise mit Saugnäpfen verse­ hen ist, um die Lamellen von den betreffenden Plattformen (7 bis 9) aufzunehmen und nacheinander auf dem Stützrahmen (10) anzuordnen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder dieser Saugnapfrahmen (114) mit einer vorzugsweise scherenartigen Hubeinrichtung (115) und mit einer Einrichtung (117, 118) zum Bewegen in einer horizontalen Ebene versehen ist, die kleinere Lageverstellungen der Lamellen ermöglicht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Beladestation (A) und der Schwenkstation (B) angeordnete Laufkatzenkran (113/ S) mit einer zusätzlichen Führungseinrichtung (124) versehen ist, die es ermöglicht, den Laufkatzenkran (133/ S) aus der Bewegungsbahn des Stützrahmens (10) zu entfernen, wenn dieser von der Beladestation (A) zu der Schwenkstation (B) bewegt wird und umgekehrt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Steuer- und Prüfeinrichtungen, die vorzugsweise aus einem entsprechenden Computer bestehen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine geeignete Anzahl von Ortsermittlungssensoren für die verschie­ denen beweglichen Elemente, welche die erforderlichen Eingangs­ signale an den Computer liefern.