(57)【要約】      （修正有）【課題】積層されるプレート状の物品、特に変圧器コアプレートを自動的に積層する為の方法を提供する。【解決手段】積層されるプレート状の物品、特に変圧器コアプレートを支持体上に自動的に積層する為の方法であって、積層される物品、特に切断されたプレートが、特に変圧器コアを形成する為に互いに傾斜した少なくとも２つの軸に関して移動可能な自動取扱手段を用いて所望の設定位置並びに配置テーブル上の特定の姿勢および位置に積層され、積層される物品、特にプレートを所望の位置に配置する為にプレートが取扱手段座標系における取扱手段の適切な移動によって、実際の位置に移動する。取扱手段の所望の設定位置からの実際の位置のずれを測定する為に、基準座標系を使用する。較正システムは、基準座標系に対して方向付けられ、設定位置からの取扱手段の移動のずれの測定する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層されるプレート状の物品、特に変圧器コアプレートを支持体上に自動的に積層するための方法であって、積層される物品、特に切断されたプレート（３）が、特に変圧器コアを形成するために、互いに傾斜した少なくとも２つの軸に関して移動可能な自動化された取扱手段（４）を用いて所望の設定位置に、ならびに配置テーブル上の特定の姿勢および位置に積層され、前記積層される物品、特に前記プレート（３）を前記所望の位置に配置するために、前記プレートが、取扱手段座標系（１１）における前記取扱手段（４）の適切な移動によって、前記配置テーブル上の実際の位置に移動される方法において、
前記取扱手段の前記所望の設定位置からの前記実際の位置のずれを測定するために、基準座標系（８）が使用され、前記基準座標系（８）に対して、較正システムが方向付けられ、前記較正システムが、前記設定位置からの、前記取扱手段の移動のずれの測定を可能にし、前記較正システムが、放射のために線形放射源（５）、特にレーザと、前記線形放射源（５）から離間された検出器（６）とを備え、前記線形放射源（５）または前記検出器（６）が、前記取扱手段（４）に配置され、対応する部品が、前記基準座標系（８）に対して方向付けられ、前記較正システムが、前記検出器（６）に対する前記線形放射源（５）の位置および／または姿勢を少なくとも二次元で検出し得、前記検出器（６）上の線形ビーム点の移動が検出されることを特徴とする
方法。
【請求項２】
前記検出器（６）が、部分的または全体的に前記取扱手段（４）に配分されていることを特徴とする、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記検出器（６）が、一次元、二次元、または多次元のものであることを特徴とする、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記検出器（６）が、１つもしくは複数の一次元もしくは多次元検出器および／またはミラーシステムおよび／またはレンズシステムによって形成されていることを特徴とする、
請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記検出器（６）に対する前記線形放射源（５）の前記向きが、１つまたは複数の一次元もしくは多次元検出器および／またはミラーシステムおよび／またはレンズシステムによって検出されることを特徴とする、
請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記線形放射源（５）または前記検出器（６）が、部分的または全体的に、前記基準座標系（８）に対して方向付けられることを特徴とする、
請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記取扱手段（４）の前記移動の相対的なずれの、前記実際の位置と前記設定位置との差としての測定が、移動の補償および／または移動の平準化の計算に使用されることを特徴とする、
請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記実際の位置と前記設定位置との間の、前記取扱手段（４）の位置ずれが、前記積層される物品の配置時にまたは別個の較正ステップで、前記基準座標系（８）に対して方向付けられた前記線形放射源（５）と、前記取扱手段にある前記検出器（６）との間の変化に関する測定値の組み込みによって測定されることを特徴とする、
請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層されるプレート状の物品、特に変圧器コアプレートを支持体上に自動的に積層するための、請求項１に記載の方法であって、積層される物品、特に切断されたプレートが、特に変圧器コアを形成するために、互いに傾斜した少なくとも２つの軸に関して移動可能な自動取扱手段を用いて所望の設定位置に、ならびに配置テーブル上の特定の姿勢および位置に積層され、積層される物品、特にプレートを所望の位置に配置するために、これらのプレートが、取扱手段座標系における取扱手段の適切な移動によって、実際の位置に移動される方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定の空間配置で支持体上に変圧器コアプレートを自動的に積層するための方法は知られている。
【０００３】
したがって、変圧器コアの製造時、所定のサイズに切断された変圧器コアプレートは、手作業でまたは自動化された方法で配置テーブル上に積層される。その際、完成したコアの効率の度合いを最適化するために、可能な最も正確なプレートの互いに対する位置決めが重要である。
【０００４】
欧州特許第１４９８９１８号明細書から、プレートの位置および向きを固定する目的で、積層されるプレートを保持するためにプレートの通し穴に係合する通しボルトの使用が知られている。
【０００５】
同様に、国際公開第２０１９／０３０３５２号パンフレットは、位置決め補助具としての、配置テーブルでの通しボルトの使用を開示している。通しボルトおよび／またはプレートストッパは、位置決め補助具として配置テーブルに固定して取り付けられ、プレートは、変圧器コアを作製するために通しボルトに一緒に取り付けられるか、または積層される。プレートは、通しボルトが係合し得る孔または切欠き（通し穴）を特に備える。プレートは、通しボルトを通したときに通し穴によって互いに対して正確に位置決めされる。
【０００６】
さらに、多軸ロボットを用いて、完全に自動化された可変の方法で変圧器コア用の切断されたプレートの積層を実行することが知られている。例えば、出願人は、連続運動学（ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ）を有するロボット、例えば、ジョイントアームロボットが通しボルトを用いて配置テーブル上で切断されたプレートを位置決めするシステム（ＧＥＯＲＧ  ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｃｕｔ  ＴＢＡ  ４００  ｒｏｂｏｔｌｉｎｅ）を承知している。
【０００７】
さらに、センサシステムを使用して、プレートの受け取り時に取扱システムとプレートとの間の相対位置を検出し、必要に応じて、配置時にそれを補正するシステムが知られている（中国特許出願公開第１０６７８３１３５号明細書、国際公開第２０１８／０１９３８７号パンフレット、欧州特許出願公開第１４８０００７号明細書、独国特許出願公開第１０２０１７１０７２１５号明細書、仏国特許出願公開第２９９８２８４号明細書）。これらのシステムは、プレート上の光生成マーカの助けを借りて、検出および評価が撮像方法（カメラ）を用いて行われるという事実に基づく。
【０００８】
プレートの可能な最も正確な位置決めおよび方向付けのさらなる改善が望ましいという事実が判明した。調整可能なプレート間の隙間が小さいほど、変圧器の効率の度合いは高くなる。正確な配置により、通しボルトが不要になり得るため、効率の度合いがさらに高まり得る。
【０００９】
特に、これは、プレートを配置するための、例えば多関節ロボットなどの、多軸運動学の形態の自動取扱手段を使用する場合に望ましい。具体的には、多軸運動学の多数の軸の移動、経時的なその変化、環境条件などが不可避的に位置のずれをもたらすため、これらの多軸運動学では、長期間にわたってプレートを互いの上に正確に位置決めして積層することの保証が特に困難である。特に、取扱手段における幾何学的、静的、動的、および熱弾性的なずれに言及することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】欧州特許第１４９８９１８号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１９／０３０３５２号パンフレット
【特許文献３】中国特許出願公開第１０６７８３１３５号明細書
【特許文献４】国際公開第２０１８／０１９３８７号パンフレット
【特許文献５】欧州特許出願公開第１４８０００７号明細書
【特許文献６】独国特許出願公開第１０２０１７１０７２１５号明細書
【特許文献７】仏国特許出願公開第２９９８２８４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、所定の空間配置で支持体上に変圧器コアプレートを自動的に積層するための方法であって、積層装置と基準座標との間の相対的なずれの測定および補正目的でのずれの使用を可能にする方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、請求項１に記載されている方法によって達成される。好適な実施形態は、従属請求項および説明から明らかである。
【００１３】
本発明によれば、取扱手段の所望の設定位置からの実際の位置のずれを測定するために、基準座標系が使用され、基準座標系に対して、較正システムが方向付けられ、較正システムが、設定位置からの、取扱手段の移動のずれの測定を可能にするとき、必要に応じてずれを非常に正確に測定することが可能であることが知られるようになった。
【００１４】
したがって、取扱手段の移動を較正することがいつでも容易に可能であるため、積層プロセスは、以前よりも正確に実行され得る。
【００１５】
したがって、較正は、例えば、各積層プロセスの後に、または１日に１回だけもしくは１週間に１回だけなどでも実行され得る。
【００１６】
さらに、較正システムを用いて、垂直積層の較正以外の較正も可能である。例えば、高レベルの精度でのプレートの互いの適切な積層を達成するために、空間内で傾斜させてまたは角度を付けてレーザおよび／または検出器を方向付けることも可能である。
【００１７】
言い換えれば、本発明は、自動積層時に基準座標系で、積層される物品またはその座標系を相対的に方向付けるための方法を説明する。さらに、本方法は、積層される複数の物品の配置時の取扱手段またはその軸の互いのずれの補償または平準化を可能にする。
【００１８】
積層されるプレート状の物品は、プレート状の部品を含む。特に、これらは、コーティングされていないまたはコーティングされた金属プレートである。さらに、プレート状の合成材料の部品またはガラスも、積層される物品として使用され得る。特に好ましい方法では、積層物は、変圧器コアプレートのものである。
【００１９】
異なる積層されるプレート状の物品の交互の積層も、本発明の範囲内で実行可能である。
【００２０】
本発明によれば、較正システムが、放射のために線形放射源と、線形放射源から離間された検出器とを備え、線形放射源または検出器が、取扱手段に配置され、対応する部品が、基準座標系に対して方向付けられ、較正システムが、検出器に対する線形放射源の位置および／または向きを検出し得る場合、結果は、特に正確で信頼できる。特に最も好ましいのは、線形放射源としてのレーザの使用である。
【００２１】
したがって、検出器を有する較正システムは、少なくとも一次元で、好ましくはＸおよびＹの空間方向（Ｚ垂直軸ではなく）に延びる平面での、設定位置からの取扱手段のずれの測定を相応に可能にするために配置される。検出器が、例えば、離間された第２のセンサ平面を含む場合、取扱手段の正しくない角度位置の測定を含むことも可能である。
【００２２】
したがって、原則として、Ｗｅｃｋ，Ｍ．：Ｗｅｒｋｚｅｕｇｍａｓｃｈｉｎｅｎ  ５：Ｍｅｓｓｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ  Ｕｎｔｅｒｓｕｃｈｕｎｇ  ｕｎｄ  Ｂｅｕｒｔｅｉｌｕｎｇ，ｄｙｎａｍｉｓｃｈｅ  Ｓｔａｂｉｌｉｔａｅｔ，７ｔｈ  ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，２００６，１２７〜１３０＆１４２〜１４８頁から知られるように、レーザ、および例えばフォトダイオードなどの位置敏感検出器を用いた位置ずれの既知の測定は、回転軸および直線軸の場合、積層時に多軸システムに移される。
【００２３】
したがって、検出器上の線形ビーム点の移動により、位置ずれの測定が可能になる。
【００２４】
従来技術とは対照的に、本発明によれば、取扱手段の所望の設定位置からの実際の位置のずれが測定され、これらは、取扱手段を較正するために使用され、プレート状の部品またはプレート自体の所望の設定位置からの実際の位置のずれは測定されないか、または測定に含まれない。
【００２５】
検出器が部分的または全体的に取扱手段に配分される場合が好ましい。このとき、これは取扱手段と共に移動し得、線形放射源またはレーザは、固定して配置され方向付けられ得る。線形放射源の向きが正確に垂直である場合が有用である。したがって、線形放射源は、部分的または全体的に、基準座標系に対して方向付けられ得る。
【００２６】
検出器は、一次元、二次元、または多次元のものであり得る。平坦なフォトダイオード配列などの二次元平面検出器の使用が好ましい。互いに対して横方向に、特に十字形に配置された一次元「線形」検出器を使用することも実現可能である。したがって、検出器はまた、例えばミラーを介して結合された１つまたは複数の個々の検出器のグループ化または配置であり得る。
【００２７】
検出器に対する線形放射源の向きは、例えば、離間された第２のセンサ平面による上述の正しくない角度位置の測定を可能にするために、１つまたは複数の一次元もしくは多次元検出器および／またはミラー配置によって検出され得る。
【００２８】
線形放射源の向きは、固定である必要はなく、特に重力の助けを借りて水平にすることによって移動可能であり得る。例えば、それは重力を用いる配置の自動方向付けであり得る。
【００２９】
取扱手段の移動の相対的なずれの測定は、移動の補償および／または平準化を計算するために使用され得るため、所望の設定位置からの実際の位置の測定されるずれは、事前に設定された許容限界を下回らないとしても少なくとも低減される。
【００３０】
この目的のために、一方では、積層される物品の配置時に、基準座標系に対して方向付けられた線形放射源と、取扱手段にある検出器との間の変化に関する測定値を組み込むことによって実際の位置と設定位置との間のずれを測定することが可能である。他方では、測定は、プレートの有無にかかわらず、配置前にも実行され得る（較正ステップ）。その後、特定の数の積層される物品（例えば、プレート）が積層される。
【００３１】
繰返し測定が必要かどうかは、境界条件（例えば、温度など）に依存する。
【００３２】
本発明による方法は、好ましくは、１つまたは複数のレーザ、１つまたは複数の検出器、レーザ用の１つまたは複数の水平化装置、ならびに取扱手段の移動を補償および／または平準化するための１つまたは複数の多軸運動学の使用によって特徴付けられる。したがって、システムおよびそのサブシステムは場所に依存しない。多軸運動学は分割され得、そのサブシステムは、レーザ源または検出器に割り当てられる。すなわち、サブシステムは、それに対する運動学的関係を有する。システムは全体として、複数のこれらのサブシステムからなり得る。
【００３３】
言い換えれば、本発明による方法は、積層される物品（例えば、変圧器コアプレート）またはその座標系の、基準座標系に対する正確な方向付けおよび位置決めを可能にする。基準座標系またはその位置は、上位システムによって事前に決定されるか、または固定されるか、または事前に設定される。同様に、基準座標系により、積層される物品または多軸運動学は撮像され得る。
【００３４】
レーザビームまたは線形放射源は、部分的または全体的に、この選択された基準座標系に対して方向付けられる。例えば、１つのずれ方向のみが目的である場合、ビームの部分的な方向付けのみ、すなわち、１つの平面のみにおけるビームの方向付けも可能である。
【００３５】
方向付けは、厳密である必要はなく、部分的または全体的に可動式に行われ得る。例えば、重力の助けを借りて自動方向付けが行われ得、これにより、現在の重力場が基準系になる。
【００３６】
したがって、本方法は、レーザ座標系と検出器座標系との間の多軸運動学の相対的なずれまたは関連する経路精度の記録（測定）を可能にする。
【００３７】
測定値から記録または計算されたずれは、その逆数が任意の多軸運動学によって変換される点で、移動の補償および／または平準化に使用される。これにより、理想的な経路からのずれが補償され得る。
【００３８】
対応する測定位置において、目標とする、すなわち可能な最も垂直な移動を実行するために、取扱手段の駆動が随意に実行され、この移動は、検出器によって追跡される。したがって、所望の目標とする移動も維持されているかどうかを追跡することが可能であり、維持されていない場合、対応する方法で取扱手段を駆動するために、移動の補償が計算され得る。
【００３９】
局所的に異なるずれを撮像して補償できるようにするために、空間的に分散した方法で１つまたは複数の構成要素も使用され得る。
【００４０】
線形放射源（レーザ）と検出器との間の、ならびに基準座標系と積層される物品（プレート）との間の個々の運動学的関係は、任意であり、部分的または全体的に交換され得る。したがって、例えば多軸運動学の軸は、レーザ源にも割り当てられ得る。
【００４１】
水平化装置は、基準幾何学に対するレーザビームの方向付け（例えば、次元的に正確な保持）、センサシステムの有無にかかわらない手動もしくは自動の運動学、またはこれらの選択肢の組み合わせであると理解され得る。レーザビームの瞬間的な向きは、選択した任意の表示要素によって表示され得る。
【００４２】
取扱手段は、特に多軸運動学のものである。これらは、少なくとも１つの主軸に加えて、少なくとも１つのさらなる軸を有し、また、２軸または３軸の配置に明確に限定されず、例えばロボット運動学などの多軸システムも含む。
【００４３】
多軸運動学は、基準座標系と検出器との間の相対的な移動を可能する。多軸運動学は分割され得、そのサブシステムは、線形放射源または検出器に割り当てられる。すなわち、サブシステムは、それに対する運動学的関係を有する。
【００４４】
多軸運動学は、複数のサブシステムからなり得る。多軸運動学の軸は、線形軸、回転軸、またはこれらの組み合わせであり得る。
【００４５】
本発明は、所定のサイズに切断された変圧器コアプレートを配置テーブル上に自動的に積層することによって変圧器コアプレートを製造する際の使用に特に適している。このとき、取扱手段は、好ましくは、プレートを取り扱うための連続運動学を有するロボットである。
【００４６】
本発明のさらなる詳細は、図面を参照することにより、例示的な実施形態の以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、変圧器コアプレートを積層するための一般的な配置の概略斜視図を示しており、そこには、説明のためにさまざまな座標系が示されている。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図には、全体として１によって示される、変圧器コアプレートを積層するための設備が示されている。
【００４９】
個々の変圧器コアプレート３は、後の段階で積層物２から変圧器コアを製造する目的で支持体上に積層物２を形成するために、自動化された方法でそこに配置される。並列の複数の積層物２が「処理」され得ること、または図示の積層物２が変圧器コア全体の象徴であることが理解されよう。
【００５０】
この目的のために、図の左半分に示されているように、供給される切断されたプレート３は、積層物座標系９（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）で、自動取扱手段を使用して配置テーブル上に積層物２として次々に積層され、なお、自動取扱手段のグリッパ４のみが示されており、自動取扱手段は、互いに横方向および斜め方向に配置された複数の軸を用いて移動可能である。
【００５１】
その際、プレート３は、積層物座標系９（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）の所望の設定位置に、ならびに配置テーブル上の特定の姿勢および位置に配置されることが望ましい。
【００５２】
しかしながら、例えば環境の影響によって取扱手段が動かされるか、または調整されない場合に、取扱手段にずれが生じたら、グリッパ４による配置は、設定位置からずれた実際の位置、すなわち、ずれた座標で行われる。
【００５３】
所望の設定位置からの実際の位置のこれらのずれの測定のために（したがって、後の補正のために）、この場合、レーザビーム７を伴うレーザ５と、検出器としての平面フォトダイオード配列６とを含む、簡略化された方法で提示されている較正システムが使用される。
【００５４】
レーザ５は、同時に基準座標系として機能するレーザ座標系８（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）において配置され方向付けられ、したがって、これに関して、一方で、レーザ５は固定され、他方で、積層位置およびさらには取扱手段またはグリッパ４は、測定位置の関係１２にある。
【００５５】
検出器または平面フォトダイオード配列６は、レーザビーム７がそれに当たり得るようにグリッパ４に配置される。
【００５６】
したがって、図の左半分に示されているように、別個の較正ステップで較正を開始するためにグリッパ４をレーザ５の上方の位置またはそのビーム７に移動すると、これによりレーザビーム７は、検出器６上の点に当たる。
【００５７】
検出器上のしかるべき当たる点（ずれなし）から、および実際の当たる点から、またはその検出器座標系１０（場合により、ずれあり）で、しかるべき設定位置からの、取扱い座標系１１における取扱手段（グリッパ４によって表される）の移動のずれの測定は計算され得る。
【００５８】
したがって、測定位置におけるグリッパ４またはその取扱い座標系１１の位置を用いて、取扱手段の移動の補正または調節が計算され得るため、これらは、取扱い座標系１１＊における変圧器コアプレートの配置時にずれを含まないか、またはわずかなずれしか含まない。
【００５９】
さらに、グリッパ４は、測定位置で、可能な最も垂直な移動を実行するために取扱手段の駆動によって駆動され得、この移動は、検出器によって追跡され得る。したがって、所望の垂直移動も維持されているかどうかを追跡することが可能であり、維持されていない場合、移動の補償が計算され得る。
【符号の説明】
【００６０】
１  変圧器コアプレートを積層するための設備
２  積層物
３  プレート
４  グリッパ
５  レーザ
６  検出器
７  レーザビーム
８  レーザ座標系または基準座標系
９  積層物座標系
１０  検出器座標系
１１  取扱手段座標系
１２  関係
【図１】
2020191445.tif 000002
【外国語明細書】
2020191445000001.pdf