ES2928349T3 - Procedimiento para el apilamiento automático de productos en forma de hoja, en particular láminas de núcleo de transformador - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para apilar automáticamente artículos de apilamiento en forma de placa, en particular láminas de núcleo de transformador, sobre una base, en el que los artículos de apilamiento, en particular hojas cortadas, se apilan en una posición de destino deseada y se apilan en una mesa de colocación. en una determinada orientación y posición, en particular para formar un núcleo de transformador, en cuyo caso los productos apilados, en particular las chapas, se apilan en la posición deseada mediante un movimiento adecuado de los medios de manipulación en un medio de manipulación sistema de coordenadas a una posición real. De acuerdo con la invención, se utiliza un sistema de coordenadas de referencia para determinar las desviaciones de la posición real de la posición objetivo deseada, al que se alinea un sistema de calibración que permite determinar las desviaciones en el movimiento de los medios de manipulación de la posición objetivo. . (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para el apilamiento automático de productos en forma de hoja, en particular láminas de núcleo de transformador

[0001] La invención se refiere a un método para apilar automáticamente productos apilables en forma de placa, en particular láminas de núcleo de transformador, sobre una base en la que los productos apilables, en particular hojas cortadas, se apilan en una posición de destino deseada por medio de medios de manipulación automatizados que pueden moverse alrededor de al menos dos ejes que están inclinados entre sí y en una determinada orientación y posición se apilan en una mesa de colocación, en particular para formar un núcleo de transformador, para depositar los productos apilados, en particular el hojas metálicas, en la posición deseada por medio de un movimiento adecuado de los medios de manejo en un sistema de coordenadas de medios de manejo a una posición real, de acuerdo con la reivindicación 1.

[0002] Se conocen métodos para apilar automáticamente las láminas del núcleo del transformador sobre una base en una disposición espacial predeterminada.

[0003] Así, en la fabricación de núcleos de transformadores, las láminas de núcleos de transformadores cortadas a medida se apilan manual o automáticamente sobre mesas de colocación. Es importante que las láminas de metal se coloquen con la mayor precisión posible entre sí para optimizar la eficiencia en el núcleo terminado.

[0004] Por el documento EP 1498918 B1 se conoce el uso de pernos roscados para sujetar láminas metálicas apiladas que encajan en los orificios roscados de las láminas metálicas para fijar la posición y la orientación de las láminas metálicas.

[0005] WO 2019/030352 A1 también divulga el uso de pernos roscados en la mesa de colocación como ayudas de posicionamiento. Los pernos roscados y/o los topes de láminas de metal se montan permanentemente en la mesa de colocación como ayudas de posicionamiento y las láminas se ensamblan o apilan sobre los pernos roscados para formar el núcleo del transformador. En particular, las chapas presentan taladros o escotaduras (agujeros roscados) en los que pueden encajar los pernos roscados. Las láminas de metal se posicionan con precisión entre sí por medio de los orificios roscados al enroscarlas en los pernos roscados.

[0006] Además, se conoce un método para realizar de forma totalmente automática el apilamiento de las chapas cortadas para el núcleo del transformador de forma variable por medio de robots multieje. Se conoce un sistema (GEORG precisioncut TBA 400 robotline) del solicitante, en el que un robot con cinemática en serie, por ejemplo un robot de brazo articulado, coloca las chapas cortadas sobre una mesa de colocación por medio de pernos roscados.

[0007] Además, se conocen sistemas que detectan la posición relativa entre el sistema de manipulación y la chapa cuando se recoge con un sistema sensor y, si es necesario, la corrigen cuando se deposita (CN 106783135 A, WO 2018/019387 A1, EP 1480007 A1, DE 102017107215 A1, FR 2998284 A1). Estos sistemas se basan en el hecho de que un marcado generado por la luz sobre la chapa es reconocido y evaluado mediante procesos de imagen (cámara).

[0008] Se ha descubierto que sería deseable una mejora adicional en el posicionamiento y la alineación más precisos posibles de las hojas. Cuanto menor sea el espacio entre las hojas que se puede configurar, mayor será la eficiencia del transformador. El limado preciso puede eliminar la necesidad de roscar pernos, por lo que se puede aumentar aún más la eficiencia.

[0009] En particular, esto es deseable cuando se utilizan medios de manipulación automatizados en forma de cinemáticas de varios ejes, como robots articulados, para colocar las hojas. Con estas cinemáticas multieje es particularmente difícil asegurar que las hojas se apilan con precisión a largo plazo, ya que los movimientos de los muchos ejes de la cinemática multieje, sus cambios en el tiempo, las condiciones ambientales, etc. conducen inevitablemente a desviaciones posicionales.

[0010] Por lo tanto, el objeto de la presente invención es proporcionar un método para apilar automáticamente láminas de núcleo de transformador sobre una base en una disposición espacial predeterminada, que permite determinar las desviaciones relativas entre el dispositivo de apilamiento y las coordenadas de referencia y utilizar las desviaciones para corrección.

[0011] Este objeto se logra mediante el método especificado en la reivindicación 1. Las configuraciones ventajosas resultan de las reivindicaciones dependientes y de la descripción.

[0012] De acuerdo con la invención, se ha reconocido que si se usa un sistema de coordenadas de referencia para determinar las desviaciones de la posición real desde la posición objetivo deseada de los medios de manejo, al cual se alinea un sistema de calibración, que permite determinar las desviaciones del movimiento de los medios de manipulación de la posición objetivo, es posible determinar las desviaciones con mucha precisión y según sea necesario.

[0013] Así, el proceso de apilado se puede llevar a cabo con más precisión que antes, ya que es fácilmente posible en cualquier momento calibrar los movimientos de los medios de manipulación.

[0014] Así, por ejemplo, se puede realizar una calibración después de cada proceso de apilamiento o solo una vez al día o a la semana, etc.

[0015] Además, el sistema de calibración también se puede utilizar para calibrar el apilamiento que no es solo vertical. También es posible alinear el láser o el detector de forma oblicua o en ángulo en el espacio, por ejemplo, para lograr un apilamiento inclinado de las chapas una encima de otra con gran precisión.

[0016] En otras palabras, la invención describe un método para la alineación relativa de un artículo apilado o su sistema de coordenadas con respecto a un sistema de coordenadas de referencia en el apilamiento automatizado. El método también permite la compensación o ajuste de desviaciones en los medios de manejo o sus ejes entre sí al colocar las mercancías apiladas.

[0017] Las piezas en forma de placa pueden considerarse artículos apilables en forma de placa. En particular, se trata de chapas metálicas no revestidas o revestidas. Además, las piezas de plástico en forma de placa o el vidrio también se pueden utilizar como artículos apilables. Se prefiere particularmente el apilamiento de láminas de núcleo de transformador.

[0018] También es concebible dentro del alcance de la invención un apilamiento alternativo de diferentes artículos apilables en forma de placa.

[0019] Según la invención, es especialmente preciso y fiable si el sistema de calibración tiene un láser y un detector de la radiación dispuestos a una distancia del mismo, estando dispuesto el láser o el detector sobre los medios de manipulación y estando la contraparte alineada con el sistema de coordenada de referencia, el sistema de calibración puede detectar la posición y/o la alineación del láser en relación con el detector.

[0020] Por lo tanto, el sistema de calibración con su detector está configurado para permitir determinar la desviación de los medios de manipulación de la posición objetivo en al menos una dimensión, preferiblemente en el plano a través de las direcciones espaciales X e Y (no el eje de altura Z) es estirado. También es posible añadir la determinación de una desalineación angular de los medios de manipulación si el detector dispone, por ejemplo, de un segundo plano sensor a distancia.

[0021] En principio, la conocida medición de posición y desviaciones de posición con láseres y detectores sensibles a la posición, como fotodiodos, para ejes giratorios y ejes lineales se transfiere a un sistema multieje cuando se apila, como se muestra en Weck, M.: Werkzeugmaschinen 5: Messtechnische Untersuchung und Beurteilung, dynamische Stabilitat, Ausgabe 7, Springer-Verlag, 2006, páginas 127-130 y 142-148.

[0022] La migración del punto láser en el detector permite así la determinación de las desviaciones posicionales y posicionales.

[0023] Se prefiere que el detector esté asignado al medio de manejo en parte o en su totalidad. Entonces puede moverse con los medios de manipulación y el láser puede colocarse y alinearse de manera estacionaria. Tiene sentido alinear el láser exactamente perpendicular a la vertical. El láser se puede alinear parcial o totalmente con el sistema de coordenadas de referencia.

[0024] El detector se puede diseñar en una, dos o más dimensiones. Se prefiere el uso de un detector de área bidimensional, como una disposición de fotodiodo de área. También es concebible el uso de detectores "lineales" unidimensionales dispuestos transversalmente entre sí, en particular en forma de cruz. El detector también puede ser una agrupación o disposición de uno o más detectores individuales, que están acoplados a través de espejos, por ejemplo.

[0025] La alineación del láser con respecto al detector puede ser detectada por uno o más detectores unidimensionales o multidimensionales y/o arreglos de espejos para permitir, por ejemplo, que la desalineación angular especificada anteriormente sea determinada por un segundo plano sensor espaciado entre sí.

[0026] La alineación del láser no tiene que ser estacionaria, sino que puede hacerse móvil, en particular mediante nivelación por gravedad. Puede ser, por ejemplo, una disposición que se auto alinee por gravedad.

[0027] La determinación de las desviaciones relativas en el movimiento de los medios de manejo puede usarse para calcular movimientos compensatorios y/o de compensación, de modo que las desviaciones medidas de la posición real desde la posición objetivo deseada se reducen al menos, si no se presionan al límite por debajo de una tolerancia predeterminada.

[0028] Para ello, por un lado, las desviaciones entre la posición real y la deseada pueden determinarse registrando los valores medidos para los cambios entre el láser y el detector alineados con el sistema de coordenadas de referencia en los medios de manipulación cuando se colocan las mercancías apiladas. Por otro lado, la medición también se puede realizar antes de acostarse con o sin sábana (paso de calibración). A continuación, se apila un cierto número de productos apilables (p. ej., hojas).

[0029] El momento en que se requiere una medición repetida depende de las condiciones de contorno (p. ej., temperatura, etc.).

[0030] El método según la invención puede realizarse utilizando uno o más láseres, uno o más detectores, uno o más dispositivos de nivelación de los láseres y una o más cinemáticas multieje para compensar y/o equilibrar los movimientos de los medios de manipulación. Los sistemas y sus subsistemas son independientes de la ubicación. La cinemática multieje se puede dividir y sus subsistemas se pueden asignar a la fuente láser o al detector, es decir, los subsistemas tienen una relación cinemática con ellos. Un sistema general puede constar de varios de estos subsistemas.

[0031] En otras palabras, el método según la invención permite una alineación y posicionamiento exactos de un elemento apilado (por ejemplo, laminación del núcleo del transformador) o su sistema de coordenadas en un sistema de coordenadas de referencia. El sistema de coordenadas de referencia o su posición está predeterminado o especificado o especificado por un sistema de nivel superior. Los productos apilados o la cinemática multieje también pueden mapear el sistema de coordenadas de referencia.

[0032] El rayo láser está parcial o totalmente alineado con este sistema de coordenadas de referencia seleccionado. También es posible alinear el rayo solo parcialmente, es decir, en solo un plano, si, por ejemplo, solo interesa una dirección de desviación.

[0033] La alineación no tiene que ser necesariamente rígida, sino que puede hacerse móvil en partes o en su totalidad. Puede tener lugar, p. ej., una auto alineación basada en la gravedad, por lo que el campo gravitatorio actual se convierte en el sistema de referencia.

[0034] El método permite así registrar (determinar) la desviación relativa de la cinemática multieje entre el sistema de coordenadas láser y el sistema de coordenadas del detector o las precisiones de trayectoria asociadas.

[0035] Las desviaciones registradas o calculadas a partir de los valores medidos se utilizan para movimientos compensatorios y/o de compensación, ya que su inversa se convierte mediante cualquier cinemática multieje. Las desviaciones de la ruta ideal se pueden compensar de esta manera.

[0036] En la posición de medición correspondiente, los medios de manipulación se activan opcionalmente para realizar un movimiento dirigido, por ejemplo, un movimiento lo más vertical posible, y este movimiento es seguido por el detector. Por lo tanto, es posible rastrear si realmente se mantiene el movimiento objetivo deseado y, en caso contrario, se pueden calcular movimientos compensatorios para controlar los medios de manipulación en consecuencia.

[0037] Se pueden aplicar uno o más componentes distribuidos en el espacio para poder mapear y compensar desviaciones localmente diferentes.

[0038] Las relaciones cinemáticas individuales entre el láser y el detector con el sistema de coordenadas de referencia y los productos apilados (hojas) son arbitrarias y pueden intercambiarse en partes o en su totalidad. Por ejemplo, también se puede asignar un eje de la cinemática de varios ejes a la fuente láser.

[0039] Un dispositivo de nivelación es una alineación del rayo láser a una geometría de referencia (por ejemplo, montaje dimensionalmente preciso), cinemática manual o automática con o sin un sistema de sensor, o una combinación de estas opciones. Opcionalmente, la alineación actual del rayo láser se puede mostrar mediante cualquier elemento de visualización.

[0040] Las cinemáticas de varios ejes son especialmente adecuadas como medios de manipulación. Además de al menos un eje principal, estos tienen al menos otro eje y no se limitan explícitamente a disposiciones de dos o tres ejes, sino que también incluyen sistemas de varios ejes, como p. ej., cinemática del robot.

[0041] Una cinemática multieje permite movimientos relativos entre el sistema de coordenadas de referencia y el detector. La cinemática multieje puede dividirse y sus subsistemas asignarse al láser o al detector, es decir, los subsistemas tienen una relación cinemática con ellos.

[0042] La cinemática multieje puede constar de varios subsistemas. Los ejes de la cinemática multieje pueden ser lineales, rotativos o una combinación de estos.

[0043] La invención es particularmente adecuada para su uso en la fabricación de núcleos de transformadores mediante el apilamiento automático de láminas de núcleos de transformadores cortadas a medida en mesas de colocación. Entonces los medios de manipulación son preferentemente robots con cinemática en serie para la manipulación de las hojas.

[0044] Más detalles de la invención resultan de la siguiente descripción de ejemplos de realización basados en el dibujo,

[0045] en el que la figura 1 muestra una vista esquemática en perspectiva de una disposición genérica para apilar láminas de núcleo de transformador, en la que los diferentes sistemas de coordenadas se dibujan con fines ilustrativos.

[0046] En la figura se muestra un sistema designado en su conjunto con 1 para un sistema para apilar láminas de núcleo de transformador.

[0047] Las láminas 3 individuales del núcleo del transformador se colocan automáticamente en él para formar una pila 2 sobre una base, con el fin de producir posteriormente un núcleo de transformador a partir de ellas. No hace falta decir que se pueden "procesar" varias pilas 2 en paralelo, o que la pila 2 que se muestra representa simbólicamente todo el núcleo del transformador.

[0048] Para ello, como se ilustra en la mitad derecha de la figura, las láminas 3 cortadas suministradas se colocan una tras otra en una mesa de colocación como una pila por medio de medios de manipulación automatizados, de los cuales solo se muestra la pinza 4 y que pueden moverse sobre varios ejes que son transversales e inclinados entre sí en pila 2 en un sistema de coordenadas de apilamiento 9 (X2, Y2, Z2).

[0049] Se desea depositar las láminas 3 de metal en una posición objetivo deseada en el sistema de coordenadas de apilamiento 9 (X2, Y2, Z2) y en una orientación y posición específicas sobre la mesa de colocación.

[0050] Sin embargo, si hay desviaciones en los medios de manipulación, la pinza 4 lo deposita en una posición real que se desvía de la posición deseada, es decir, en diferentes coordenadas, si los medios de manipulación están desalineados o mal ajustados, por ejemplo debido a influencias ambientales.

[0051] Para determinar (y luego corregir) estas desviaciones de la posición real de la posición objetivo deseada, aquí se usa un sistema de calibración que, mostrado de forma simplificada, incluye un láser 5 con un rayo láser 7 y una matriz plana de fotodiodos 6 como un detector.

[0052] El láser 5 está dispuesto y alineado en un sistema de coordenadas láser 8 (X1, Y1, Z1), que también sirve como sistema de coordenadas de referencia, al que por un lado se fija el láser 5 y la posición de apilamiento y los medios de manipulación o la pinza 4 están en la posición de medición en relación 12.

[0053] La disposición del detector o del fotodiodo plano 6 está dispuesta en la pinza 4 de tal manera que el rayo láser 7 puede chocar contra ella.

[0054] Si la pinza 4 se mueve a una posición por encima del láser 5 o su rayo láser 7 para iniciar la calibración en un paso de calibración separado, como se ilustra en la mitad izquierda de la figura, el rayo láser 7 golpea el detector 6 en un punto.

[0055] Desde el punto de impacto esperado en el detector (sin desviación) y el punto de impacto real o en su sistema de coordenadas de detector 10 (posiblemente con desviaciones), una determinación de las desviaciones en el movimiento de los medios de manipulación en el sistema de coordenadas de manipulación 11 (representada por la pinza 4) se puede calcular a partir de la posición objetivo esperada.

[0056] Por lo tanto, se puede calcular una corrección o adaptación de los movimientos de los medios de manipulación a través de la posición de la pinza 4 o su sistema de coordenadas de manipulación 11 en la posición de medición, de modo que cuando las láminas del núcleo del transformador se depositan en el sistema de coordenadas de manipulación 11 *, no ocurren o solo tienen ligeras desviaciones.

[0057] Además, la pinza 4 puede controlarse en la posición de medición controlando los medios de manipulación para realizar un movimiento lo más vertical posible y este movimiento puede ser seguido por el detector. Por lo tanto, es posible rastrear si también se mantiene el movimiento vertical deseado y si no se pueden calcular los movimientos compensatorios.

Lista de números de referencia

[0058]

1 sistema para apilar láminas de núcleo de transformador

2 pila

3 lámina

4 pinza

5 láser

6 detector

7 rayo láser

8 sistema de coordenadas láser o sistema de coordenadas de referencia

9 sistema de coordenadas de apilamiento

sistema de coordenadas de detector

sistema de coordenadas de manipulación

relación

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para el apilamiento automático de productos planos a apilar, en particular placas de núcleo de transformador, sobre un sustrato, en el que los productos a apilar, en particular láminas cortadas (3), se apilan utilizando medios de manipulación automatizados (4), que pueden moverse al menos dos ejes inclinados entre sí, en una posición de destino deseada y en una orientación y ubicación específicas en una mesa de colocación, en particular para formar un núcleo de transformador, en el que para la colocación de los productos a apilar, en particular las láminas (3), en la posición deseada se mueven mediante un movimiento adecuado de los medios de manipulación (4) en un sistema de coordenadas de manipulación (11) a una posición real en la mesa de colocación, donde, para determinar las desviaciones de una posición real desde una posición objetivo deseada de los medios de manipulación, se utiliza un sistema de coordenadas de referencia (8), con respecto al cual se orienta un sistema de calibración que permite determinar las desviaciones del movimiento de los medios de manipulación y desde su posición objetivo, y en el que el sistema de calibración comprende un láser (5), que genera un rayo láser (7), y comprende un detector (6), dispuesto a una distancia del mismo, para la radiación, en el que el láser (5) o el detector (6) está dispuesto sobre los medios de manipulación (4) y la contraparte está orientada con respecto al sistema de coordenadas de referencia (8), donde el sistema de calibración puede detectar la posición y/u orientación del láser (5) con respecto al detector (6) en al menos dos dimensiones, caracterizado porque el detector (6) está orientado de tal manera que el rayo láser (7) puede incidir sobre él y que, para determinar las desviaciones de la posición real desde la posición objetivo deseada de los medios de manipulación, se determina el punto de incidencia del rayo láser (7) en el detector (6) y se compara con el punto de incidencia esperado en el detector (6).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el detector (6) está asociado parcial o totalmente a los medios de manipulación (4).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el detector (6) está diseñado para ser unidimensional, bidimensional o multidimensional.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el detector (6) está formado por uno o varios detectores unidimensionales o multidimensionales y/o sistemas de espejos y/o lentes.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la orientación del láser (5) con respecto al detector (6) es detectada por uno o más detectores unidimensionales o multidimensionales y/o espejo y/o sistemas de lentes.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el láser (5) o el detector (6) se orienta parcial o totalmente con respecto al sistema de coordenadas de referencia (8).

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, a partir de la determinación de la desviación del movimiento de los medios de manipulación (4) de su posición objetivo, se realiza un cálculo de movimientos de compensación y/o se realizan movimientos de igualación de los medios de manipulación.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque las desviaciones de posición y ubicación de los medios de manipulación (4) entre sus posiciones real y objetivo se determinan mediante la toma de valores de medición relativos a los cambios entre el láser (5), orientado con respecto al sistema de coordenadas de referencia (8), y detector (6) en los medios de manipulación durante la colocación de las mercancías a apilar o en un paso de calibración separado.