KR20200037822A - 변압기 코어를 제조하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 변압기 코어(12)를 제조하기 위한 장치(11) 및 방법에 관한 것으로서, 상기 장치는 변압기 코어를 형성하는 금속 시트(16)를 수집하기 위한 적층 테이블(18)을 구비하고 상기 금속 시트를 위한 적어도 2개의 포지셔닝 보조기를 구비하는 리테이닝 시스템(19)을 포함하고, 상기 적층 테이블은 상기 포지셔닝 보조기를 위한 포지셔닝 표면(26)을 형성하고 상기 포지셔닝 보조기를 장착하며, 상기 적층 테이블 및 상기 포지셔닝 보조기는 상기 포지셔닝 표면 내에서 상기 포지셔닝 보조기의 자유 위치 및 위치-독립적인 고정이 가능하도록 구현되며, 상기 장치는 포지셔닝 시스템(25)을 구비하고 상기 포지셔닝 시스템에 의해 상기 포지셔닝 보조기는 상기 적층 테이블 위에 배치 및/또는 상기 적층 테이블로부터 제거될 수 있다.

Description

변압기 코어를 제조하기 위한 장치 및 방법
본 발명은 변압기 코어를 제조하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 장치는 변압기 코어(transformer cores)를 구성할 수 있는 금속 시트(sheets of metal)를 수집하기 위한 적층 테이블(stacking table)을 구비하고 금속 시트를 위한 적어도 2개의 포지셔닝 보조기(positioning aids)를 구비하는 리테이닝 시스템(retaining system)을 포함하고, 적층 테이블은 포지셔닝 보조기에 대한 포지셔닝 표면(positioning surface)을 형성하고 포지셔닝 보조기를 장착한다.
변압기 코어를 제조하기 위해 종래기술로부터 공지된 설비(installations)는 변압기용 금속 시트가 먼저 절단장치에 의해 시트-금속 스트립(sheet-metal strips)으로부터 절단되는 방식으로 진행 순서에 따라 구성된다. 시트-금속 스트립은 릴(reel)의 릴 헤드(reel head)에 의해 유지되는 스틸-스트립 롤(steel-strip roll)에 저장된다. 절단장치의 상이한 시트-금속 스트립이 요구하는 대로 공급될 수 있도록 릴은 스틸-스트립 롤을 구비하는 복수의 릴 헤드를 가질 수 있다. 시트-금속 스트립은 예컨대 수동으로 또는 컨베이어 벨트를 통해 절단장치에서 교환되거나 절단장치에 공급될 수 있으며; 그러나, 시트-금속 스트립 및/또는 스틸-스트립 롤의 교환에는 많은 시간이 필요하다.
변압기 코어를 상이한 형상의 금속 시트로부터 자주 구성하기 때문에, 절단장치에서 절단된 금속 시트는, 상이한 형상(geometries)을 가질 수 있다. 금속 시트는 컨베이어 벨트에 의해 절단장치로부터 멀어지도록 가이드될 수 있고 추가적인 처리를 위해 저장 및/또는 적층될 수 있다. 변압기 코어는 소위 적층 테이블의 금속 시트로부터 구성된다. 적층 테이블 위에, 쓰레딩 볼트(threading bolts) 및/또는 시트-금속 어버트먼트(sheet-metal abutment)는 포지셔닝 보조기로서 고정 방식으로 장착되고, 금속 시트는 변압기 코어를 구성하기 위해 쓰레딩 볼트 및/또는 시트-금속 어버트먼트에 구성 및/또는 적층된다. 금속 시트를 배치할 수 있도록 항상 적어도 2개의 포지셔닝 보조기가 필요하다. 금속 시트는 특히 쓰레딩 볼트가 맞물릴 수 있는 보어(bores) 및/또는 컷아웃(cutouts)을 가진다. 금속 시트는 쓰레딩 볼트(threading bolts) 상에 적층 및/또는 시트-금속 어버트먼트(sheet-metal abutment)를 따라 적층되어 서로에 대해 정확하게 위치된다. 금속 시트는 일반적으로 수동으로 뿐만 아니라 자동 방식으로 적층될 수 있다. 예컨대, 변압기 코어를 구성하는 것이 정지(standstills)되는 것을 피하기 위해, 충분한 수의 상이한 금속 시트를 항상 사용 가능하도록 하는 것이 필수적이다.
가이드 레일(guide rails)에서 변위 가능한 포지셔닝 보조기의 위치를 가지는 적층 테이블은 변압기 코어를 위해 항상 구성되기 때문에, 적층 테이블이 한 종류의 변압기 코어(one kind of transformer core)를 제조하기 위해서는 포지셔닝 보조기를 새로 장착(retrofitting)한 후에만 항상 사용될 수 있다. 하나의 설비(installation)를 사용하여 상이한 종류의 변압기 코어를 제조하는 경우, 이용 가능하게 유지되어야 하는 포지셔닝 보조기의 변위 범위(displacement ranges)를 벗어나는 코어 형태(core shapes)를 위해 대응하는 많은 수의 적층 테이블이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 변압기 코어의 비용-효율적인 제조(cost-effective production)를 가능하게 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 장치 및 방법을 제안하는 것이다.
이러한 목적은 청구항 1의 특징을 가지는 장치 및 청구항 14의 특징을 가지는 방법에 의해 달성된다.
변압기 코어를 제조하기 위한 본 발명에 따른 장치는 변압기 코어를 구성할 수 있는 금속 시트를 수집하기 위한 적층 테이블 및 금속 시트를 위한 적어도 2개의 포지셔닝 보조기를 구비하는 리테이닝 시스템(retaining system)을 포함하고, 적층 테이블은 포지셔닝 보조기에 대한 포지셔닝 표면을 형성하고 상기 포지셔닝 보조기를 장착하며, 적층 테이블 및 포지셔닝 보조기는 포지셔닝 표면 내에서 포지셔닝 보조기의 위치-독립적인 고정과 함께 자유 위치가 가능하도록 구현되며, 포지셔닝 보조기에 의해 포지셔닝 시스템(positioning system)을 포함하는 장치는 적층 테이블 위에 배치 및/또는 적층 테이블로부터 제거될 수 있다.
본 발명에 따르면, 적층 테이블 위에 포지셔닝 보조기 및/또는 쓰레딩 볼트 및/또는 시트-금속 어버트먼트를 고정하기 위한 리테이닝 시스템은 포지셔닝 표면의 임의의 위치에서 포지셔닝 보조기의 자유 위치 및 위치-독립적인 고정이 가능하게 되도록 구현된다. 따라서, 포지셔닝 보조기의 위치는 더 이상 적층 테이블 위에 의도된 고정 위치 또는 고정 로스터(fastening roster)에 구속되지 않으므로, 적층 테이블 위의 포지셔닝 보조기의 유연하고 임의적인 배치가 가능하며, 포지셔닝 보조기의 배치는 제조될 변압기 코어의 형상(geometry)에 적합하다. 또한, 장치는 포지셔닝 보조기가 포지셔닝 표면 위에 배치 및/또는 포지셔닝 표면으로부터 제거될 수 있는 포지셔닝 시스템을 구비한다. 포지셔닝 시스템에 의해 적층 테이블, 보다 정확히 말하면 적층 테이블의 포지셔닝 표면 위에 포지셔닝 보조기를 배치할 수 있기 때문에, 상이한 코어 크기(different core sizes) 및 코어 형태의 상이한 종류(different kinds of core shapes)에 대해 필요에 따라 적층 테이블을 구성하는 것이 가능해진다. 포지셔닝 보조기의 일반적이고, 제한적으로 조정 가능한 위치-독립적인 고정과는 달리, 이들 적층 테이블은 변압기 코어를 적층하기 전에 직접 포지셔닝 시스템을 통해 포지셔닝 보조기를 장착할 수 있기 때문에 더 이상 대량으로 저장할 필요가 없다. 적층 테이블로부터 완성된 변압기 코어를 제거한 후에, 포지셔닝 보조기가 포지셔닝 시스템에 의해 적층 테이블로부터 다시 제거될 수 있고 변형 형상(deviating shape)을 구비하는 새로운 변압기 코어를 구성하기 위해 필요할 경우 재위치될 수 있다. 따라서, 하나의 적층 테이블만 사용하여 상이한 변압기 코어의 제조가 가능해진다. 이러한 방식으로, 적층 테이블의 수를 현저히 감소시킬 수 있으며, 포지셔닝 보조기에 대한 새로 장착하려는 노력(retrofitting efforts)이 감소되고, 상이한 변압기 코어를 제조하기 위한 비용이 크게 감소된다.
유리하게는, 포지셔닝 시스템은 다축 로봇(multiaxial robot)을 포함할 수 있다. 포지셔닝 시스템은 또한 다축 로봇에 의해 구현될 수 있다. 쓰레딩 볼트 및/또는 시트-금속 어버트먼트는 로봇에 의해 자동화된 방식으로 간단히 적층 테이블 위에 배치될 수 있다. 이러한 포지셔닝 보조기는 또한 로봇에 의해 적층 테이블로부터 제거될 수 있다.
금속 시트를 위한 포지셔닝 보조기로서, 리테이닝 시스템은 포지셔닝 표면 내에 위치될 수 있는 쓰레딩 볼트; 금속 시트를 측면방향으로 적층하기 위한 시트-금속 어버트먼트; 금속 시트를 적층하도록 의도되고 포지셔닝 표면 내에 위치될 수 있는 기초부(substruction); 및/또는 금속 시트를 커버링하기 위한 상층부(superstruction)를 포함한다. 또한, 리테이닝 시스템은 또한 수 개의 쓰레딩 볼트들, 시트-금속 어버트먼트들, 기초부들 및 상층부들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 리테이닝 시스템의 이러한 요소들은 수동으로 배치될 수 있다. 포지셔닝 표면 위에 이미 고정된 쓰레딩 볼트로 인해 배치가 특히 간단하다.
적층 테이블 위의 쓰레딩 볼트, 적층 테이블 위의 시트-금속 어버트먼트, 적층 테이블 위의 기초부, 및/또는 금속 시트 위의 상층부는 포지셔닝 시스템에 의해 위치 및/또는 제거될 수 있다. 포지셔닝 시스템, 보다 정확히 말하면 로봇은 또한 리테이닝 시스템의 이러한 구성요소를 배치하고 해체하는데 사용될 수 있어, 적층 테이블이 로봇에 의해 완전 자동화된 방식으로 구성되고 그리고 해체될 수 있다.
포지셔닝 시스템은 쓰레딩 볼트, 시트-금속 어버트먼트, 기초부 및/또는 상층부를 구비하는 매거진(magazine)을 포함할 수 있다. 포지셔닝 시스템이 로봇을 포함하는 경우, 로봇은 리테이닝 시스템을 구성하기 위해 이들 구성요소를 사용할 수 있다. 다수의 상이한 쓰레딩 볼트, 시트-금속 어버트먼트, 기초부 및/또는 상층부가 매거진에 저장될 수 있어, 상이한 리테이닝 시스템을 자동 결합 방식(auto-mated manner)으로 구성할 수 있다. 그리고 나서 매거진은 바람직하게는 로봇에 인접하여 위치되어, 매거진, 보다 정확히 말하면 그 안에 포함된 구성요소에 직접 액세스(access)할 수 있다.
포지셔닝 보조기, 보다 정확히 말하면 쓰레딩 볼트가 각각 포지셔닝 표면 위에 상기 쓰레딩 볼트를 고정하기 위한 리테이닝 장치를 구비하도록 형성되는 경우 특히 유리하다. 리테이닝 시스템이 시트-금속 어버트먼트 및 기초부를 포함하는 경우, 또한 그들은 각각 리테이닝 장치를 장착할 수 있다. 리테이닝 장치는 바람직하게는 포지셔닝 표면 위의 쓰레딩 볼트의 위치-독립적인 고정이 가능하도록 구현된다. 예시적인 쓰레딩 볼트 및/또는 시트-금속 어버트먼트는 리테이닝 장치를 포함하므로, 리테이닝 장치는 쓰레딩 볼트의 필수 구성요소일 수 있다. 리테이닝 장치가 포지셔닝 표면 위의 쓰레딩 볼트를 신속하고 위치-독립적인 고정을 할 수 있는 것은 필수적이다.
포지셔닝 보조기 및/또는 쓰레딩 볼트 및/또는 시트-금속 어버트먼트를 포지셔닝 표면에 고정하기 위해, 리테이닝 장치는 자기 클램핑 유닛(magnetic clamping unit), 진공 클램핑 유닛(vacuum clamping unit) 또는 기계 클램핑 유닛(mechanical clamping unit)을 구비할 수 있다. 따라서, 쓰레딩 볼트 자체는 포지셔닝 표면에 고정되는 데 필요한 유지력을 집중시킬 수 있다.
자기 클램핑 유닛은 어큐뮬레이터(accumulator)와 코일을 포함할 수 있다. 어큐뮬레이터는 배터리일 수 있으며, 코일은 자기장(magnetic field)을 형성하는 역할을 한다. 코일은 전자석(electromagnet)의 일부일 수 있으며, 예컨대 쓰레딩 볼트 및/또는 시트-금속 어버트먼트를 고정시키기 위한 유지력이 포지셔닝 표면에 집중될 수 있다. 포지셔닝 표면은 바람직하게는 강철과 같은 자성 재료로 만들어진다. 또한 코일은 포지셔닝 표면에 대해 영구 자석(permanent magnet)이 위치될 수 있는 전기 모터(electric motor)의 일부일 수 있다. 또한, 전기 모터와 함께 포지셔닝 표면에 대해 전자석을 위치시키고 그리고 나서 자기장을 형성하는 것이 가능하다. 전자석 또는 코일의 극성(polarity of the electromagnet or the coil)을 반대로 하여 자기장을 변경하는 것도 또한 의도될 수 있다.
진공 클램핑 유닛은 진공 펌프(vacuum pump) 및/또는 진공 어큐뮬레이터(vacuum accumulator)를 포함할 수 있다. 진공 펌프는 쓰레딩 볼트, 시트-금속 어버트먼트 및/또는 리테이닝 장치에 통합될 수 있다. 배터리를 사용하여 동력을 공급받을 수 있는 진공 펌프에 의해, 진공은 리테이닝 장치와 포지셔닝 표면 사이에서 구현될 수 있고, 따라서 유지력 및 예시적인 쓰레딩 볼트의 고정을 야기한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 진공 어큐뮬레이터는 예컨대 단순히 밸브를 개방함으로써 진공을 발생시키는 데 사용될 수 있는 리테이닝 장치에 제공될 수 있다. 여하튼, 쓰레딩 볼트가 포지셔닝 표면으로부터 쉽게 제거될 수 있도록 진공은 밸브를 개방하여 항상 역전될 수 있다. 또한, 진공 클램핑 장치 또는 리테이닝 장치는 포지셔닝 표면과 리테이닝 장치 사이에서 진공을 발생시키는 것을 용이하게 하는 밀봉 립(sealing lips)을 구비할 수 있다. 또한, 진공 클램핑 유닛의 압력 모니터(pressure monitors) 또는 압력 센서(pressure sensors)는 압력이 더 오랜 시간 동안 상승 할 때, 진공 펌프를 작동 시키거나 진공 어큐뮬레이터를 사용하여 압력을 보정하기 위해 진공 압력을 모니터링할 수 있다.
리테이닝 장치는 유지력을 형성하기 위한 에너지 저장장치(energy storage)를 포함할 수 있다. 에너지 저장장치는 어큐뮬레이터 또는 배터리이거나, 또는 리테이닝 장치가 진공 클램핑 유닛인 경우, 진공 어큐뮬레이터일 수 있다. 리테이닝 장치 및/또는 예시적인 쓰레딩 볼트가 매거진에 저장될 경우 에너지 저장장치는 쉽게 충전될 수 있다.
다른 실시예에서, 적층 테이블은 포지셔닝 표면을 형성하는 자기 클램핑 플레이트(magnetic clamping plate) 또는 진공 클램핑 플레이트(vacuum clamping plate)를 포함할 수 있다. 이들 클램핑 플레이트는 예를 들어 포지셔닝 표면을 복수의 클램핑 플레이트로 구성할 수 있도록 모듈식으로 구성할 수 있다. 전술한 자기 클램핑 유닛 및 진공 클램핑 유닛의 실시예를 참조하면, 적층 테이블은 자기 클램핑 유닛 또는 진공 클램핑 유닛처럼 구현될 수 있다. 결과적으로 적층 테이블은 에너지 저장장치를 포함할 수 있다. 그러므로, 적층 테이블은 진공 어큐뮬레이터(vacuum accumulator) 또는 진공 펌프를 포함할 수 있다. 적층 테이블이 작업 단계 범위 내에서 정지 상태로 위치될 때, 적층 테이블의 에너지 저장장치는 항상 충전될 수 있다.
포지셔닝 표면은 전체적으로 평평할 경우 유리하다. 자기 클램핑 플레이트가 포지셔닝 표면을 형성하는 경우, 적층 테이블, 보다 정확히 말하면 포지셔닝 표면은 갭(gaps)을 통해 서로 거리를 두고 배치되는 극(poles)의 배치로 구성될 수 있다. 평평한 포지셔닝 표면은 항상 포지셔닝 표면 위에 쓰레딩 볼트를 임의로 배치할 수 있다.
장치는 자동화된 방식으로 이동될 수 있는 복수의 적층 테이블을 구비할 수 있다. 적층 테이블은 적층 테이블이 워크 스테이션(work stations) 사이에서 자율적으로 이동할 수 있도록 자체 추진(self-propelling)될 수 있다. 적층 테이블은 카트처럼 설계 가능하거나 카트에 의해 운반될 수 있으며, 휠(wheel)과 구동장치(drive)를 구비할 수 있다. 적층 테이블은 표면 위나 세트 트랙(set tracks)에서 자유롭게 이동할 수 있다. 예컨대, 워크 스테이션을 연결하는 레일 위에서 이동할 수 있다.
장치에 의해 변압기 코어를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법에서, 변압기 코어를 구성하는 금속 시트는 장치의 리테이닝 시스템의 적층 테이블 위에 위치되고 금속 시트를 위한 리테이닝 시스템의 적어도 2개의 포지셔닝 보조기에 의해 위치되며, 적층 테이블은 포지셔닝 보조기에 대한 포지셔닝 표면을 형성하고 포지셔닝 표면 내에서 적층 테이블 위에서 자유롭게 위치되고 위치에 대해 독립적으로 고정되는 포지셔닝 보조기를 장착하며, 포지셔닝 보조기는 장치의 포지셔닝 시스템에 의해 적층 테이블 위에 배치 및/또는 적층 테이블로부터 제거된다. 본 발명에 따른 장치의 장점에 대한 설명은 본 발명에 따른 방법의 장점에 대해 언급된다.
포지셔닝 표면 내에서 포지셔닝 보조기 및/또는 쓰레딩 볼트 및/또는 시트-금속 어버트먼트의 위치는 제조될 변압기 코어의 형상의 함수로서 장치의 제어장치에 의해 결정될 수 있다. 제어장치는 컴퓨터와 같은 데이터처리수단(means for data processing)을 포함하고 및/또는 저장된 프로그램 제어장치(SPC, stored program control)일 수 있다. 제조될 변압기 코어의 형상은 원하는 물리적 특성(desired physical properties) 및 그로부터 도출될 측정으로부터 산출될 수 있으며, 이는 변압기 코어를 위한 코어 구성기(core configurator)를 사용하여 결정되거나 계산될 수 있다. 코어 구성기는 특히 소프트웨어일 수 있다. 동일한 방식으로, 변압기 코어의 금속 시트에 대한 측정은 코어 구성기로부터 도출될 수 있고, 포지셔닝 표면 내에서 쓰레딩 볼트 및/또는 시트-금속 어버트먼트의 위치를 계산하기 위한 제어장치에 의해 사용될 수 있다. 그리고 나서, 제어장치는 포지셔닝 표면 내에서 쓰레딩 볼트에 대한 정확한 위치를 결정할 수 있다.
제어 명령(control commands)은, 변압기 코어를 묘사하는 구성요소 데이터(component data)의 함수로서 변압기 코어를 제조하기 위한 설비의 제어 시스템에 의해 제어장치로 전송될 수 있다. 제어 시스템은 예컨대 코어 구성기를 포함할 수 있다. 제어 시스템이 변압기 코어를 제조하기 위한 전체 설비를 제어하도록 추가적으로 의도될 수 있다. 제어 시스템에서 사용 가능한 변압기 코어의 구성요소 데이터는 제어장치로 전송되는 제어 명령으로 변환될 수 있다. 제어 시스템은 이미 포지셔닝 표면 위의 쓰레딩 볼트 및/또는 시트-금속 어버트먼트의 위치를 결정 또는 계산할 수 있고, 계산된 위치에서 예시적인 쓰레딩 볼트를 적층 테이블에 장착하도록 제어장치에 제어 명령을 전송할 수 있다. 제어 시스템은 또한 소프트웨어를 구비하는 컴퓨터와 같은 데이터처리수단을 구비할 수 있다.
적층 테이블 위의 포지셔닝 보조기 및/또는 쓰레딩 볼트 및/또는 시트-금속 어버트먼트의 위치, 각각의 금속 시트를 위해 의도되고 포지셔닝 시스템에 인접하게 배치된 저장 위치 및/또는 금속 시트용 절단장치의 절단 순서는 제어 시스템에 의해 식별될 수 있다. 예컨대, 처리 시간(processing time)이 거의 없는 최적의 재료 흐름(material flow)을 구현할 수 있도록 제어 시스템에 의해 변압기 코어를 서로 제조하기 위한 설비의 상이한 워크 스테이션을 조정하는 것이 또한 가능하다. 금속 시트용 절단장치의 절단 주파수는 예컨대 충분한 양의 금속 시트가 저장 위치에서 항상 사용 가능하도록 로봇에서 저장 위치에 있는 금속 시트의 양에 적합할 수 있다. 또한, 적층 테이블에는 재료 흐름의 함수로서 특정 종류의 변압기 코어를 제조할 수 있는 방식으로 예시의 쓰레딩 볼트를 장착할 수 있다. 예컨대, 변압기 코어를 제조하는데 필요한 스틸-스트립 롤(steel-strip rolls)을 더 이상 사용할 수 없는 경우, 제어 시스템은 충분한 재료를 사용할 수 있는 다른 변압기 코어의 제조를 개시할 수 있다. 제어 시스템은 적층 테이블을 새로 장착하고 그리고 대응하는 금속 시트를 제조 및 공급하는 것을 개시하기 위해 제어 명령을 제어장치에 전송할 수 있다.
포지셔닝 보조기는 결정된 포지셔닝 보조기의 위치에 의해 자동화된 방식으로 포지셔닝 표면 내에서 적층 테이블 위에 배치 및/또는 적층 테이블로부터 제거될 수 있다.
적층 테이블 위의 포지셔닝 보조기 및/또는 쓰레딩 볼트 및/또는 시트-금속 어버트먼트는 포지셔닝 시스템의 다축 로봇(multiaxial robot)에 의해 위치 및/또는 제거될 수 있으며, 로봇은 포지셔닝 보조기를 포지셔닝한 후 포지셔닝 보조기 위에 금속 시트를 적층한다. 대체로, 쓰레딩 볼트 및/또는 시트-금속 어버트먼트를 적층 테이블에 장착하고 이어서 포지셔닝 보조기 위에 금속 시트를 적층하여 변압기 코어를 구성하도록 하나의 로봇만이 필요하다. 그리고 나서 로봇은 예컨대, 금속 시트를 적층하기 전에 항상 쓰레딩 볼트를 구비하는 적층 테이블을 먼저 구성할 수 있으므로 상이한 변압기 코어는 하나의 동일한 로봇을 사용하여 교대로(one after the other)구성할 수 있다. 이에 의해, 변압기 코어를 제조하는 것은 특히 유연하고 비용 효율성(cost-efficient)을 구비하게 된다.
방법의 다른 실시예에서, 포지셔닝 보조기 및/또는 쓰레딩 볼트 및/또는 시트-금속 어버트먼트는 포지셔닝 시스템의 다축 로봇에 의해 적층 테이블 위에 위치 및/또는 적층 테이블로부터 제거될 수 있으며, 추가적인 다축 로봇은 포지셔닝 보조기를 위치한 후 포지셔닝 보조기 위에 금속 시트를 적층할 수 있게 된다. 대체로, 2개의 로봇이 변압기 코어를 제조하는 데 사용될 수 있으며, 추가적인 로봇은 적층 테이블을 구성하기 위한 역할만을 하고 로봇은 예시적인 쓰레딩 볼트 위에 금속 시트를 적층하기 위한 역할만을 한다. 이것은 짧은 시간에 많은 수의 적층 테이블에 쓰레딩 볼트를 장착 및/또는 적층 테이블로부터 쓰레딩 볼트를 제거할 수 있고, 적층 테이블에 쓰레딩 볼트를 배치함으로써 더 이상 방해받지 않고 로봇을 사용하여 쓰레딩 볼트 위에 금속 시트를 적층 가능하도록 만든다. 대체로, 변압기 코어는 특히 신속하고 비용-효율적으로 제조될 수 있다.
또한, 하나의 적층 테이블 위에 복수의 변압기 코어를 구성하는 것이 가능하다. 특히 변압기 코어를 제조하기 위한 설비의 제어 시스템이 사용 가능한 경우, 이러한 제어 시스템은 적층 테이블 위에서 변압기 코어의 최적 분포를 계산할 수 있다.
포지셔닝 보조기 및/또는 쓰레딩 볼트 및/또는 시트-금속 어버트먼트는 각각 트랜스폰더(transponder)를 포함할 수 있으며, 리테이닝 시스템의 송신기-수신기 유닛(transmitter-receiver unit)은 트랜스폰더에 의해 포지셔닝 보조기를 식별할 수 있게 된다. 랜스폰더는 예컨대 RFID 트랜스폰더일 수 있다. 트랜스폰더에서, 예시적인 쓰레딩 볼트를 할당하거나 오히려 의심할 여지없이 식별할 수 있는 개별 코드(individual code)가 저장될 수 있다. 의심할 여지없이 쓰레딩 볼트를 식별함으로써, 로봇에 의해 쓰레딩 볼트를 자동화된 방식으로 조작하는 것이 상당히 용이해지고 실수가 회피된다. 송신기-수신기 유닛은 로봇 및/또는 적층 테이블 위에 배치될 수 있다. 또한, 트랜스폰더는 쓰레딩 볼트를 묘사하는 데이터를 저장하고 이를 송신기-수신기 유닛으로 전송할 수 있다. 트랜스폰더 및/또는 쓰레딩 볼트의 특정 할당은 그리고 나서 더 이상 필요하지 않다. 트랜스폰더는 수동 트랜스폰더(passive transponder)일 수 있고 능동 트랜스폰더(active transponder)일 수도 있으며, 송신기-수신기 유닛을 사용하여 데이터의 상호 교환(mutual exchange of data)이 수행될 수 있다. 그리고 나서 제어 명령을 트랜스폰더에 전송하고 트랜스폰더로부터 상태 알림(status notifications)을 조회할 수 있다.
결과적으로, 리테이닝 시스템은 트랜스폰더와 통신할 수 있고, 포지셔닝 보조기의 유지장치(holding device) 및/또는 쓰레딩 볼트 및/또는 시트-금속 어버트먼트에 의해 포지셔닝 표면 위에 포지셔닝 보조기의 고정(fastening) 또는 제거(removal)가 시행될 수 있다. 제어 명령은 트랜스폰더를 통해 제어장치로부터, 예컨대 리테이닝 장치로 전달될 수 있으며, 제어 명령은 포지셔닝 표면에 예시적인 쓰레딩 볼트의 고정 또는 제거를 야기한다. 따라서, 예컨대, 진공에 의해 포지셔닝 표면 위에 쓰레딩 볼트를 고정시키거나 생성된 진공을 역전시키고 포지셔닝 표면으로부터 쓰레딩 볼트를 제거할 수 있도록 밸브의 개방을 개시하기 위해 진공 펌프의 작동을 개시할 수 있다. 포지셔닝 표면 위에 쓰레딩 볼트의 실제 고정 시점은 일반적으로 임의적이다. 쓰레딩 볼트는 비교적 큰 사하중(deadweight)을 가지기 때문에, 쓰레딩 볼트가 로봇에 의해 먼저 포지셔닝 표면에 자유롭게 위치될 수 있으며, 쓰레딩 볼트 위에 금속 시트의 적층이 임박한 경우에만 추가적인 고정력(supplementary fastening force)을 형성함으로써 쓰레딩 볼트가 실제로 고정될 수 있다.
방법의 추가적인 유리한 실시예는 청구항 1을 참조하는 종속항들의 특징으로부터 도출된다.
이하, 본 발명의 실시예는 첨부 도면을 참조하여 추가로 설명된다.
도 1은 변압기 코어를 제조하기 위한 설비의 개략도를 도시한다.
도 2는 쓰레딩 볼트의 실시예의 길이방향 단면도를 도시한다.
도 3은 쓰레딩 볼트의 추가적인 실시예의 길이방향 단면도를 도시한다.
도 1은 변압기 코어(12)를 제조하기 위한 장치(11)를 구비하는 설비(10)의 개략도를 도시한다. 설비(10, installation)는 설비(10)를 제어하기 위한 역할을 하는 제어 시스템(13, control system)을 포함한다. 변압기 코어(12)를 묘사하는 구성요소 데이터(14, component data)는 소위 코어 구성기(15, core configurator)에 의해 제어 시스템(13)을 사용하여 처리되므로 변압기 코어(12)를 구성하는 금속 시트(16)는 그 측정부(measurements)를 사용하여 계산된다. 제어 시스템(13)은 변압기 코어(12)를 제조하기 위한 제어 명령(control commands) 및/또는 데이터를 제어 장치(17, control device)에 전송하고, 그리고 나서 제어장치(17)는 대응하는 제어 명령을 사용하여 변압기 코어(12)의 제조를 개시한다.
장치(11)는 상이한 요소들 중에서 금속 시트(16)를 수집하기(collecting) 위한 리테이닝 시스템(19, retaining system)을 구비하는 다수의 적층 테이블(18, stacking tables)을 포함한다. 리테이닝 시스템(19)은 적어도 2개의 쓰레딩 볼트(20) 및, 도시된 실시예에서, 금속 시트(16)를 배치하기 위한 기초부(21, substructions)를 포함한다. 금속 시트(16)는 이 경우에 도시되지 않은 보어(bores)를 구비하도록 구현되며 쓰레딩 볼트(20, threading bolts)에 배치 및/또는 삽입된다. 금속 시트(16)는 로봇 시스템(23, robot system)의 로봇(22)에 의해 쓰레딩 볼트(20), 보다 정확히 말하면(or rather) 적층 테이블(18) 위에 배치된다. 또한 쓰레딩 볼트(20)는 포지셔닝 시스템(25, positioning system)의 로봇(24)에 의해 적층 테이블(18)의 포지셔닝 표면(26, positioning surface) 위에 위치된다. 포지셔닝 표면(26)은 평평하므로 포지셔닝 표면 위의 쓰레딩 볼트(20)의 자유 위치(free positioning) 및 위치-독립적인 고정(location-independent fastening)은 제어 시스템(13)의 기준(specification)에 따라 수행될 수 있다. 쓰레딩 볼트(20)는 매거진(27, magazine)에 저장되고 로봇(24)에 의해 포지셔닝 표면(26) 위에 배치되거나 포지셔닝 표면(26)으로부터 제거된다. 이러한 목적을 위해, 적층 테이블(18)은 자체 추진 카트(28, self-propelling cart)에 의해 운반된다. 카트(28)는 도시된 로봇 시스템(23)에 적층 테이블(18)을 운반하고, 로봇 시스템에서 적층 테이블(18)은 금속 시트(16), 보다 정확히 말하면 변압기 코어(12)를 구성하도록 적층된 금속 시트(16)를 장착한다. 변압기 코어(12)가 적층된 후, 적층 테이블(18)은 카트(28)에 의해 로봇 시스템(23)으로부터 멀리 운반된다.
다수의 금속 시트(16)가 컨베이어 장치(29)에 의해 절단장치(30)로부터 로봇 시스템(23)에 공급되고 각각의 경우에 상이한 금속 시트(16)에 대한 2개의 저장 위치(31, storage positions)에서 각각의 로봇(22)에 인접하여 적층된다. 또한 로봇(22) 및/또는 저장 위치(31)는 제어장치(17)에 의해 제어된다. 로봇(22)은 각각의 저장 위치(31)로부터 금속 시트(16)를 그래플링(grapples)하고 변압기 코어(12)를 구성할 때까지 적층 테이블(18) 위의 쓰레딩 볼트(20) 위에 위치시킨다. 로봇(22)은 4개의 적층 테이블(18)에 금속 시트(16)를 동시에 장착할 수 있도록 컨베이어 장치(29) 위로 변위될 수 있다.
개략적으로 도시된 절단장치(30)만이 금속 시트(16)를 절단하는 역할을 하고 제어장치(17)에 의해 제어된다. 절단장치(30)에서, 도시되지 않은 시트-금속 스트립은 금속 시트(16)가 생성되도록 절단된다. 도시되지 않은 시트-금속 스트립은 스틸-스트립 롤로부터 절단장치(30)로 공급된다.
도 2는 적층 테이블(33) 및 변압기 코어를 제조하기 위한 금속 시트(35)의 시트-금속 스택(34, sheet-metal stack)을 구비하는 쓰레딩 볼트(32)의 실시예를 길이방향 단면도로 도시한다. 쓰레딩 볼트(32)는 적층 테이블(33)의 포지셔닝 표면(37) 위에 쓰레딩 볼트(32)를 고정하기 위한 리테이닝장치(36)를 구비하여 구현된다. 리테이닝장치(36)는 추가적으로 도시되지 않은 진공 펌프(vacuum pump)를 구비하는 진공 클램핑 유닛(38, vacuum clamping unit)을 가진다. 리테이닝장치(36)는 진공을 생성할 수 있는 환형 채널(39, annular channel), 및 고무 벨로우즈(40, rubber bellows)를 더 구비하고, 리테이닝장치(36)의 하부면(41, lower side)은 진공에 의해 생성된 유지력(retaining force)에 의해 밀봉 방식(sealing manner)으로 포지셔닝 표면(37) 위에 고정될 수 있다. 쓰레딩 볼트(32)의 볼트(42)는 리테이닝장치(36) 위에 고정 방식으로 배치되고, 하부구조(44, substructure)는 금속 시트(35)를 배치하기 위해 리테이닝장치(36)의 상부면(43, upper side) 위에 배치된다. 금속 시트(35)는 모두 쓰레딩 볼트(32)의 볼트(42) 위에 금속 시트(35)를 정확하게 위치시킬 수 있는 보어(45, bores)를 가진다.
리테이닝장치(36)는 도시되지 않은 제어장치의 제어 명령이 수신될 수 있는 추가적인 트랜스폰더(47, transponder)뿐만 아니라 쓰레딩 볼트(32)를 식별하기 위해 사용 가능한 RFID 트랜스폰더(46)를 더 가진다. 구동기(48, drive)에 의해, 주위 공기를 공급함으로써 환형 채널(39)에서 발생된 진공이 역전될 수 있도록 체크 밸브(49)는 트랜스폰더(47)를 통해 작동될 수 있다. 따라서, 적층 테이블(33)로부터 쓰레딩 볼트(32)를 제거하는 것이 용이하게 수행될 수 있다.
도 3은 적층 테이블(52)의 포지셔닝 표면(51) 위의 쓰레딩 볼트(32)의 다른 실시예를 절개하여 도시한다. 쓰레딩 볼트(50)는 변압기 코어의 도시되지 않은 금속 시트를 수집하기 위해 그 위에 배치된 볼트(54)를 구비하는 리테이닝장치(53)를 포함한다. 리테이닝장치는 전자석(56, electromagnet)을 구비하는 자기 클램핑 유닛(55, magnetic clamping unit)으로 구현된다. 전자석(56)에는 어큐뮬레이터(57, accumulator)를 통해 전력이 공급되며, 포지셔닝 표면(51)에 대해 구동기(58)에 의해 변위될 수 있다. 쓰레딩 볼트(50)를 식별하기 위해, RFID 트랜스폰더(59)를 추가적으로 포함한다. 트랜스폰더(60)를 통해, 리테이닝장치(53)를 작동시키기 위한 도시되지 않은 제어장치의 제어신호를 수신하는 것이 가능하다.

Claims (23)

  1. 변압기 코어(12)를 제조하기 위한 장치(11)로서, 상기 장치는 변압기 코어를 형성하는 금속 시트(16,35)를 수집하기 위한 적층 테이블(18,33,52)을 구비하고 상기 금속 시트를 위한 적어도 2개의 포지셔닝 보조기를 구비하는 리테이닝 시스템(19)을 포함하고, 상기 적층 테이블은 상기 포지셔닝 보조기에 대한 포지셔닝 표면(26,37,51)을 형성하고 상기 포지셔닝 보조기를 장착하며,
    상기 적층 테이블 및 상기 포지셔닝 보조기는 상기 포지셔닝 표면 내에서 상기 포지셔닝 보조기의 자유 위치 및 위치-독립적인 고정이 가능하도록 구현되며, 상기 장치는 포지셔닝 시스템(25)을 구비하고 상기 포지셔닝 시스템에 의해 상기 포지셔닝 보조기는 상기 적층 테이블 위에 배치 및/또는 상기 적층 테이블로부터 제거될 수 있는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포지셔닝 시스템(25)는 다축 로봇(24, multiaxial robot)을 구비하는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 금속 시트를 위한 포지셔닝 보조기로서, 상기 리테이닝 시스템(19)은 상기 포지셔닝 표면(26,37,51) 내에 위치될 수 있는 쓰레딩 볼트(20,32,50); 상기 금속 시트(16,35)를 측면 방향으로 접촉하기 위한 시트-금속 어버트먼트; 상기 포지셔닝 표면 내에 위치될 수 있고 상기 금속 시트를 적층하는 역할을 할 수 있는 기초부(21, substruction); 및/또는 상기 금속 시트를 커버링하기 위한 상층부(superstruction)를 구비하는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 포지셔닝 시스템(25)에 의해, 상기 쓰레딩 볼트(20,32,50), 상기 시트-금속 어버트먼트 및 상기 기초부(21)는, 상기 쓰레딩 테이블(18,33,52) 위에 위치 및/또는 상기 쓰레딩 테이블로부터 제거될 수 있으며, 및/또는 상기 상층부는 상기 금속 시트(16,35) 위에 위치 및/또는 상기 금속 시트로부터 제거될 수 있는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 포지셔닝 시스템(25)은 쓰레딩 볼트(20,32,50), 시트-금속 어버트먼트, 기초부(21, substructions) 및/또는 상층부(superstructions)를 구비하는 매거진(27)을 가지는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 장치.
  6. 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포지셔닝 보조기는 상기 포지셔닝 표면(26,37,51) 위에 상기 포지셔닝 보조기를 고정하기 위한 리테이닝장치(36,53)를 구비하여 각각 구현되는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 리테이닝장치(36,53)는 상기 포지셔닝 표면(26,37,51) 위에 상기 포지셔닝 보조기를 고정하기 위한 자기 클램핑 유닛(55), 진공 클램핑 유닛(38) 또는 기계 클램핑 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 자기 클램핑 유닛(55)은 어큐뮬레이터(57, accumulator) 및 코일을 구비하는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 진공 클램핑 유닛(38)은 진공 펌프 및/또는 진공 어큐뮬레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 장치.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리테이닝장치(36,53)는 유지력(retaining force)을 형성하기 위한 에너지 저장장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 장치.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적층 테이블(18,33,52)은 상기 포지셔닝 표면(26,37,51)을 형성하는 자화 가능한 클램핑 플레이트 또는 진공 클램핑 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 장치.
  12. 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포지셔닝 표면(26,37,51)은 전체적으로 평평한 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 장치.
  13. 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치(11)는 자동화된 방식으로 이동될 수 있는 복수의 적층 테이블(18,33,52)을 구비하는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 장치.
  14. 장치(11)를 사용하여 변압기 코어(12)를 제조하기 위한 방법으로서, 변압기 코어를 구성하는 금속 시트(16,35)는 상기 장치의 리테이닝 시스템(19)의 적층 테이블(18,33,52) 위에 그리고 상기 금속 시트를 위한 상기 리테이닝 시스템의 적어도 2개의 포지셔닝 보조기에 의해 수집되고, 상기 적층 테이블은 상기 포지셔닝 보조기에 대한 포지셔닝 표면(26,37,51)을 형성하고, 상기 포지셔닝 보조기를 장착하며,
    상기 포지셔닝 보조기는 상기 포지셔닝 표면 내에서 자유롭게 배치되고 위치에 대해 독립적으로 고정되며, 상기 포지셔닝 보조기는 포지셔닝 시스템(25)에 의해 상기 적층 테이블 위에 배치 및/또는 상기 적층 테이블로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 포지셔닝 표면(26,37,51) 내의 상기 포지셔닝 보조기의 위치는 제조될 상기 변압기 코어(12)의 형상의 함수로서 상기 장치의 제어장치(17)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    제어 명령은 변압기 코어를 묘사하는 구성요소 데이터의 함수로서 변압기 코어(12)를 제조하기 위한 설비(10)의 제어 시스템(13)으로부터 상기 제어장치로 전송되는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 적층 테이블(18,33,52) 위의 포지셔닝 보조기의 포지셔닝, 상기 포지셔닝 시스템(25)에 인접하고 상기 각각의 금속 시트를 위한 저장 위치(31) 및/또는 금속 시트용 절단장치(30)의 절단 순서는 상기 제어 시스템(13)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 방법.
  18. 제14 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포지셔닝 보조기는 상기 포지셔닝 보조기의 결정된 위치에 의해 상기 포지셔닝 표면(26,37,51) 내에서 자동화된 방식으로 상기 적층 테이블(18,33,52) 위에 배치 및/또는 상기 적층 테이블로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 방법.
  19. 제14 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포지셔닝 보조기는 상기 포지셔닝 시스템의 다축 로봇에 의해 상기 적층 테이블(18, 33, 52) 위에 위치 및/또는 상기 적층 테이블로부터 제거되며, 상기 로봇은 상기 포지셔닝 보조기를 포지셔닝한 후 상기 포지셔닝 보조기 위에 상기 금속 시트(16,35)를 적층하는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 방법.
  20. 제14 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포지셔닝 보조기는 상기 포지셔닝 시스템의 다축 로봇(24)에 의해 상기 적층 테이블(18,33,52) 위에 위치 및/또는 상기 적층 테이블로부터 제거되며, 추가적인 다축 로봇(22)은 상기 포지셔닝 보조기를 포지셔닝한 후 상기 포지셔닝 보조기 위에 상기 금속 시트(16,35)를 적층하는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 방법.
  21. 제14 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 변압기 코어(12)는 하나의 적층 테이블(18,33,52) 위에 구성하는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 방법.
  22. 제14 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포지셔닝 보조기 각각은 트랜스폰더(46,47,59,60)를 구비하고, 리테이닝 시스템(19)의 송신기-수신기 유닛은 상기 트랜스폰더에 의해 상기 포지셔닝 보조기를 식별하는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 리테이닝 시스템(19)은 상기 포지셔닝 표면(26,37,51) 위의 상기 포지셔닝 보조기의 고정 또는 풀림이 상기 포지셔닝 보조기의 리테이닝 장치(36,53)에 의해 발생하는 방식으로 상기 트랜스폰더(46,47,59,60)와 통신하는 것을 특징으로 하는 변압기 코어를 제조하기 위한 방법.
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