Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum automatischen Ablegen von Blechen auf einen Ablagestapel zur Herstellung von Transformatorenkernen, umfassend eine Transportvorrichtung zu m positionsgenauen Transportieren von einzelnen, auf einem Aufnahmestapel gerichtet gestapelten Blechen a uf den Ablagesta pel, wobei die Transportvorrichtung einen Greifer zum Ergreifen eines obersten Blechs auf dem Aufnahmestapel, zum Halten des Blechs während des Transports und zum Ablegen des Blechs auf den Ablagestapel umfasst. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum automatischen Ablegen von Blechen auf einen Ablagestapel zur Herstellung von Transformatorenkernen, wobei die Bleche einzeln von einem Aufna hmesta pel gerichtet gestapelter Bleche entnommen, positionsgenau transportiert und auf den Ablagestapel abgelegt werden. Stand der Technik

Grosse Transformatorenkerne mit typischen Dimensionen von z. B. ca. 5x 10 m und einem Gewicht von bis zu 350 t bestehen aus mehreren Stapeln von dünnen Blechen. So kann ein Kern beispielsweise aus insgesamt bis zu 60Ό00 Blechen mit je einer Dicke von 0.3 mm (inklusive Isolierbeschichtung) bestehen. Er setzt sich aus mehreren Blechstapeln zusammen, wobei jeder der Sta pel z. B. 5Ό00-6Ό00 a ufeinandergestapelte Bleche umfasst und so eine Höhe von z. B. 1 '600 mm erreicht.

Das manuelle Sta peln erfolgt oft auf einem um 90° kippbaren Tisch, so dass nach dem Legen die Spule eingeführt werden kann bzw. mehrere Spulen eingeführt werden können. Die verwendeten Bleche umfassen oft Positionierungslöcher, welche einerseits zum Zentrieren und genauen Ausrichten aufeinanderliegender Bleche, andererseits auch zum Zusammenziehen von Blechen eines (Teil-)Stapels dienen.

Das manuelle Stapeln ist aufwendig und erfordert einen hohen Personaleinsatz. Es gibt Bestrebungen, den Stapelprozess zu automatisieren. So zeigt die KR 2014 003 1 735 A (Hyundai) eine Einrichtung zum Stapeln von Transformatorenblechen, wobei die Bleche mit Hilfe von nach oben aufragenden Zentrierpins geschichtet werden. An einer an einem Knickarmroboter angeordneten Greifereinrichtung sind Ka meras vorgesehen, um die korrekte Positionierung des abzulegenden Blechs vor dem Ablegen zu überprüfen. Die DE 103 32 01 8 B3 (Heinrich Georg GmbH) betrifft eine Vorrichtung zum Halten von abgestapelten Blechen, insbesondere Transformatorenblechen, welche jeweils mindestens ein Fädelloch aufweisen und a uf Paletten abgestapelt werden; oberhalb der Bleche ist mindestens ein Fädelbolzen vorgesehen, der in das Fädelloch des Blechs und anschliessend mit diesem in Richtung der Palette bewegbar ist. Um nun zu verhindern, dass das oberste abgelegte Blech aufgrund eines Luftpolsters nach dem Entfernen des Fädelbolzens aus seiner Position "wegschwimmt", wird eine Führungspatrone vor dem Beginn des Abstapelns in eine Durchgangsöffnung der Palette eingesetzt, diese wird während des Abstapelns durch den Fädelbolzen kontaktiert und nach Bedarf nach unten gestossen bzw. nach oben zur Oberkante des zuletzt abgestapelten Blechs gezogen. Somit hält die Führungspatrone das oberste Blech sowie einen Teilbereich von bereits abgestapelten Blechen ü ber einen längeren Zeitraum gemeinsa m. Der Fädelbolzen ist von einem Niederhalter koaxial umgeben, im Niederhalter ist zudem ein Abst reifer vorgesehen, an dem die Führungspatrone anschlägt, wodurch sie vom Fädelbolzen entkoppelt wird.

Dadurch lässt sich ein Verlust der korrekten Positionierung auf dem Ablagestapel verhindern. Das Verfahren ist allerdings relativ aufwendig, und der Einsatz der separaten Führungspatrone erschwert die Anpassung an verschiedene Anwendungsfälle und Kerngeometrien. Die CH 666 977 A5 (MWB) betrifft eine Blechhubeinrichtung zum sicheren und reproduzierbaren Abheben von Einzelblechen von einem Blechstapel. Die Einrichtung weist Sa uggreifer mit einem druckluftgesteuerten Zylinder und einem Sauger sowie ein Schlagelement auf. Das Schlagelement ü bt 5 - 10 Schläge pro Sekunde a us, um eine Trennung der unten anhaftenden Bleche vom obersten Blech zu erreichen. Die Greifer können unterschiedlich betätigt werden, so dass das Blech verformt wird; es können auch mehrere Schlagelemente vorhanden sein.

Durch das vorgeschlagene Verfahren lassen sich anhaftende Bleche trennen. Allerdings geht die korrekte Positionierung der zunächst anhaftenden und anschliessend getrennten Bleche auf dem Aufnahmestapel in der Regel verloren. Somit wird beim nachfolgenden Transport der Bleche eine Korrektur der Positionierung notwendig. Dies verringert die Effizienz eines automatischen Transportverfahrens.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörende Anlage und ein entsprechendes Verfahren zu schaffen, welche einen effizienten und flexiblen positionsgenauen Transport der Transformatorenbleche ermöglichen. Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 24 definiert. Gemäss der Erfindung sind a m Greifer Elemente angeordnet zur Beibehaltung einer Positionierung gestapelter Bleche a uf dem Aufnahmestapel und/oder a uf dem Ablagesta pel. Entsprechend werden beim Entnehmen und/oder Ablegen auf dem Aufnahme- bzw. Ablagestapel unter dem entnommenen bzw. abgelegten Blech befindliche Bleche zur Beibehaltung von deren Positionierung temporär fixiert.

Die temporä re Fixierung verhindert einen Verlust der korrekten Positionierung der noch nicht aufgenommenen bzw. bereits abgesta pelten Transformatorenbleche. Weil das Element am Greifer angeordnet ist und die Bleche nur temporä r fixiert werden, ergibt sich eine hohe Flexibilität.

Der Greifer ergreift die Bleche insbesondere ausschliesslich auf ihrer oberen Hauptfläche.

Da die Bleche auf dem Aufnahmestapel positionsgenau, d. h. präzise aufeinander ausgerichtet, bereitgestellt werden, die Positionierung beim Aufnehmen beibehalten, von der Transportvorrichtung positionsgenau, d. h. unter Beibehaltung ihrer relativen Position, transportiert werden und die Positionierung beim Ablegen wiederum beibehalten, ist im Rahmen des Blechtransports in der Regel weder eine Nachjustierung noch eine spezifische Erfassung der Blechposition bezogen a uf den Greifer notwendig. Es ergibt sich ein schnelles Transportverfahren und damit eine kurze Herstellungszeit des Transformatorenkerns. Mit Vorteil u mfassen die Elemente mindestens einen Positionierungsstift zur Zusammenwirkung mit einem Positionierungsloch in den abzulegenden Blechen. Derartige Positionierungslöcher sind bei Transformatorenblechen verbreitet. Sie werden auch beim manuellen Legen von Transformatorenkernen namentlich im Bereich des Ablagestapels verwendet, um mittels stationärer, aufragender Stifte oder mittels stiftartigen Werkzeugen sicherzustellen, dass die aufeinandergestapelten Bleche fluchtend positioniert sind. Die Positionierungslöcher werden oft auch zum Zusammenziehen der Bleche eines (Teil- )Stapels herangezogen.

Wenn nun am Greifer Elemente angeordnet sind, welche mit den vorhandenen Positionierungslöchern in den Blechen zusammenwirken können, namentlich ein oder mehrere Positionierungsstifte, ergibt sich auf einfache Weise eine zuverlässige und präzise mechanische Positionierung der Bleche.

Beim Ablegen des Blechs auf den Ablagestapel kann der Positionierungsstift bzw. können die Positionierungsstifte temporär in Positionierungslöcher im abzulegenden Blech und in Blechen auf dem Ablagestapel verfahren werden. Dies fixiert zum einen die relative Position des abzulegenden Blechs bezüglich des bereits vorhandenen Teilstapels, zum anderen werden die bereits auf dem Teilstapel abgelegten Bleche gegen ein Wegrutschen - zum Beispiel aufgrund der Einwirkung des abzulegenden Blechs - gehindert. Der Positionierungsstift wird bevorzugt bereits vor dem Kontakt des abzulegenden Blechs mit dem obersten Blech in die Positionierungslöcher verfahren. Dies kann aber auch erst nach dem Ablegen, aber vor dem Lösen des Greifers, erfolgen.

Mit Vorteil weist der Positionierungsstift einen Schaft und einen im Schaft beweglich gelagerten Innenstift auf. Der Aussenquerschnitt des Schafts ist insbesondere der Geometrie der Positionierungslöcher angepasst, und der Schaft dient namentlich zur genauen Zentrierung aufeinanderfolgender Bleche. Wie nachfolgend ausgeführt wird, kann der distal vom Schaft hervortretende Innenstift als Sonde zur Feststellung von Fehlschichtungen und/oder als Führungsstift für die von ihm durchstossenen Bleche dienen.

Die bewegliche Lagerung des Innenstifts ermöglicht ein Zurückfahren des Innenstifts (oder eines Abschnitts davon) in den Schaft, namentlich dann, wenn eine axiale mechanische Kraft auf ihn einwirkt.

Mit Vorteil ist der Innenstift durch Federmittel in eine relativ zum Schaft ausgefahrene Position vorgespannt. Fällt die axiale Kraft weg, wird der Innenstift automatisch wieder ausgefahren. Bevorzugt sind die Federmittel (z. B. in Form einer Schraubenfeder) so ausgebildet, dass bereits bei geringen Kräften ein Zurückfahren stattfindet, denn die für den Aufbau des Transformatorenkerns verwendeten Bleche weisen eine sehr dünne Isolationsschicht auf, deren Beschädigung unbedingt zu vermeiden ist, damit nicht die elektromagnetischen Eigenschaften des Transformatorenkerns beeinträchtigt werden. Bei einer geringen Rückfahrkraft werden jedoch Beschädigungen der Bleche beim Auftreffen des Innenstifts vermieden.

Das Zurückfahren des Innenstifts ist nicht nur beim Auftreffen auf eine Blechoberseite - z. B. wenn ein Blech ungenau positioniert ist, wichtig, sondern auch in der ersten Phase des Aufbaus des Ablagestapels bzw. beim Wegtransport der letzten Bleche vom Aufnahmestapel. In diesen Fällen kommt der die Positionierungslöcher durchdringende Innenstift mit der darunterliegenden Ablagefläche in Kontakt. Das (teilweise) Zurückfahren in den Schaft ermöglicht dann eine Kontaktierung der Bleche im Schaftbereich des Positionierungsstifts und damit die genaue Zentrierung dieser Bleche. Mit Vorteil weisen der Schaft und der Innenstift jeweils einen kreisförmigen Querschnitt auf. Ein Aussendurchmesser des Schafts beträgt dann mindestens das Dreifache, bevorzugt mindestens das Fünffache, eines Aussendurchmessers des Innenstifts. Nebst Bereichen mit kreisförmigem Querschnitt (also kreiszylindrischen Bereichen) können der Schaft und der Innenstift auch Bereiche mit reduziertem Querschnitt aufweisen. Namentlich kann der Schaft in einem distalen Bereich (also am Übergang zum Innenstift) einen konischen Bereich aufweisen. Dieser dient zum allmählichen Zentrieren leicht verschobener Bleche, wenn der Schaft in distaler Richtung auf den Blechstapel zu bewegt wird. Ein distales Ende des Innenstifts kann abgerundet ausgeführt sein, um Beschädigungen der Bleche beim Auftreffen des Innenstifts zu vermeiden. Gängige Positionierungslöcher in Transformatorenblechen sind kreisförmig und weisen einen Innendurchmesser von 10 - 32 mm auf. Der Innenstift weist somit beispielsweise einen Durchmesser von 2-4 mm auf, während der Aussendurchmesser des Schafts dem Innendurchmesser der Löcher angepasst ist, also insbesondere bis auf eine Toleranz diesem Innendurchmesser entspricht. Die Querschnitte des Schafts und des Innenstifts müssen nicht kreisförmig sein, es sind auch polygonale oder andere Formen denkbar, insbesondere Formen, die mit kreisrunden Positionierungslöchern zusammenwirken können. Das Verhältnis zwischen dem Aussendurchmesser des Schafts und dem Aussendurchmesser des Innenstifts kann ebenfalls von den angegebenen Werten abweichen. Mit Vorteil ist am Positionierungsstift ein Sensor zur Erkennung eines Zurückstossens des Innenstifts relativ zum Schaft angeordnet. So kann ein Anstossen des im Positionierungsstift beweglich gelagerten Innenstifts detektiert werden, um eine Fehlschichtung eines Stapels festzustellen. In der Folge können die notwendigen Aktionen zur Korrektur der Stapelausrichtung angestossen werden.

Mit Vorteil weist der Greifer mindestens zwei Positionierungsstifte auf, welche an einem entlang einer Längsausdehnung des Greifers verfahrbaren Element angeordnet sind. Der Einsatz von mindestens zwei Positionierungsstiften stellt sicher, dass nicht nur eine Position bei dem entsprechenden Positionierungsloch, sondern auch die Orientierung des erfassten Blechs korrekt ist. Die Verfahrbarkeit ermöglicht eine Anpassung an die Blechgeometrie, denn bei üblichen Transformatorenkernen variiert die Grösse aufeinander gestapelter Bleche, so dass eine Anpassung auch im Rahmen des Aufbaus eines Kerns notwendig ist.

Bevorzugt ist am verfahrbaren Element eine Laserquelle angeordnet, welche auf einem parallel zur Halteebene angeordneten Blech einen Lichtpunkt erzeugt, wobei der Lichtpunkt derart erzeugt wird, dass er mit einem Positionierungsloch des Blechs fluchtet, wenn eine korrekte Positionierung des entsprechenden Positionierungsstifts erreicht ist. Dies vereinfacht die korrekte initiale Positionierung des Greifers, welche insbesondere manuell vorgenommen wird. Mit Vorteil umfasst der Greifer mehrere Sauggreifer zum Erfassen und Halten des Blechs. Diese sind einfach ansteuerbar und ermöglichen ein Ergreifen und Ablegen, ohne dass die Blechoberfläche beschädigt wird.

Bevorzugt ist mindestens einer der mehreren Sauggreifer senkrecht zu einer Halteebene des Greifers mit einem ersten Hub in eine Bereitschaftsposition hinter die Halteebene verfahrbar. Dadurch lassen sich Sauggreifer in Bereichen, welche ausserhalb der Fläche des aktuell erfassten Blechs liegen, zurückziehen. Eine Kollision mit umgebenden Elementen, namentlich mit den Ablagestapel umgebenden Montageelementen für die abzulegenden Bleche, kann so vermieden werden. Der erste Hub beträgt beispielsweise ca. 200 mm. Mit Vorteil ist mindestens einer der mehreren Sauggreifer senkrecht zu einer Halteebene des Greifers mit einem zweiten Hub hin und her bewegbar, so dass sich eine Schüttelbewegung des erfassten Blechs ergibt. Der zweite Hub beträgt beispielsweise ca. 30 mm. Die Schüttelbewegung kann mit einer gewünschten Frequenz ausgefü hrt werden. Sie beträgt mit Vorteil ca. 2 - 20 Hz.

Mit Vorteil weist der Greifer ein Blechdickenmessgerät mit einem Sensor zur Feststellung einer Anzahl am Greifer anhaftender Bleche auf. Beim Sensor kann es sich beispielsweise um einen induktiven Sensor handeln.

Somit kann nach dem Entnehmen des Blechs festgestellt werden, ob am erfassten Blech weitere Bleche anhaften. Ist dies der Fall, wird das erfasste Blech (und damit die daran unten anhaftenden Bleche) durch die Greifvorrichtung geschüttelt. Mit Hilfe des Sensors kann ebenfalls festgestellt werden, ob sich die weiteren Bleche inzwischen gelöst haben und der Transportvorgang des Blechs zum Ablagestapel fortgesetzt werden kann.

Mit Vorteil durchdringt beim Schütteln ein Positionierungsstift Positionierungslöcher im erfassten Blech, in den abzuschüttelnden Blechen und in Blechen auf dem Aufnahmestapel. Dies sorgt zum einen dafür, dass die abgeschüttelten Bleche mit einer korrekten Position auf den Aufnahmestapel zurückgeführt werden. Zum anderen stellt es sicher, dass die obersten Bleche des Aufnahmestapels ihre Position beibehalten.

Bei einer ersten Ausführungsform ist der mindestens eine der mehreren Sauggreifer, welcher für das Abschütteln verwendet wird, an einem Hubzylinder angeordnet, wobei der Hubzylinder einen oberen Anschlag aufweist und der Sauggreifer derart hin und her bewegt wird, dass er bei Erreichen des zweiten Hu bs am Anschlag anschlägt, so dass sich ein Schlag ergibt. Der Schlag unterstützt das Abschütteln und erhöht die Wahrscheinlichkeit einer schnellen Trennung der anhaftenden Bleche von dem von den Sa uggreifern erfassten Blech.

Bei einer zweiten Ausführungsform entfällt das Auffahren auf einen Anschlag und das Abschütteln erfolgt lediglich aufgrund der wechselnden Beschleunigungen des abzuschüttelnden Blechs bzw. der abzuschüttelnden Bleche. Vorzugsweise ist eine Betätigung mehrerer hin und her bewegbarer Sa uggreifer unabhängig voneinander steuerba r. Dadurch lassen sich unterschiedliche

Einwirkungsmuster auf die anhaftenden Bleche erzeugen. Auch dadurch wird die Wahrscheinlichkeit einer schnellen Trennung erhöht. Mit Vorteil ist mindestens einer der Sauggreifer am Greifer in der Halteebene verschiebbar. Dadurch wird eine höhere Flexibilität bei der Anpassung an unterschiedliche Blechgeometrien geschaffen.

Der Greifer kann ferner eine Kamera zur optischen Erfassung des Stapels umfassen. Mit Hilfe der aufgenommenen Videobilder kann die automatische Positionierung des Greifers unterstützt werden, namentlich auch in Fällen, wo die Transformatorenbleche keine Positionierungslöcher aufweisen.

Bevorzugt umfasst der Greifer einen absenkbaren Niederhalter, welcher beim Ablegen des Blechs a uf den Ablagestapel a uf einen benachba rten Stapel absenkba r ist, um eine Position von Blechen auf diesem benachbarten Stapel zu sichern. Bei einer bevorzugten Ausfü hrungsform der erfindungsgemässen Anlage umfassen die Elemente zu r Beibehaltung einer Positionierung gesta pelter Bleche mindestens eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Klebepunkts auf einem in einer Haltestellung bezüglich des Greifers befindlichen Blech. Beim Ablegen des Blechs auf den Ablagestapel wird somit auf einer Oberseite des abgelegten Blechs ein Klebepunkt erzeugt. Mit einer Haltestellung ist dabei eine relative Position des Blechs zum Greifer gemeint, in welcher das Blech vom Greifer gehalten ist, ergriffen werden kann oder freigegeben worden ist. Namentlich befindet sich das Blech in der Halteebene des Greifers oder in einem geringen Abstand parallel dazu. Das Erzeugen des Klebepunkts kann gleichzeitig mit dem Ablegen erfolgen, also beim Kontakt des abgelegten Blechs mit dem obersten Blech des Ablagestapels, kurz zuvor oder kurz danach, vor dem Zurückziehen des Greifers.

Im Bereich des erzeugten Klebepunkts bzw. der erzeugten Klebepunkte wird das nachfolgende Blech beim Ablegen am nun abgelegten Blech fixiert. Diese Fixierung erfolgt beispielsweise bereits allein aufgrund des Gewichts des nachfolgenden Blechs, kann aber unterstützt werden, wenn der Greifer beim Ablegen eine gewisse Andruckkraft auf das abgelegte Blech ausübt.

Die Fixierung verhindert ein Wegrutschen des obersten Blechs bzw. der obersten Bleche, namentlich aufgrund Einwirkungen des nachfolgend abgelegten Blechs. Die Gefahr eines solchen Wegrutschens besteht insbesondere aufgrund von Luft, die zwischen dem obersten Blech und einem nachfolgenden Blech eingeschlossen ist und so quasi ein „Luftkissen" bildet. Der Einsatz von Klebepunkten ist insbesondere dann von grossem Vorteil, wenn keine Positionierungslöcher genutzt werden können.

Mit Vorteil ist die Vorrichtung zum Erzeugen des Klebepunkts als Kleberapplikator ausgebildet. Dadurch lässt sich auf einfache Weise ein Klebepunkt mit definierter Materialmenge erzeugen. Der Applikator kann in der Art eines Stempels ausgeführt sein. Alternativ können auch Spraydüsen oder pipettenartige Auftragsvorrichtungen eingesetzt werden. Der Stempel ist bevorzugt in eine Richtung senkrecht zur Halteebene verfahrbar, um selektiv mit dem Blech zusammenwirken zu können. Die Vorrichtung umfasst zudem vorzugsweise eine Zuführ- und Dosiereinrichtung für das aufzutragende Material.

Als Material für den Klebepunkt kann ein Klebstoff im engeren Sinn gewählt werden. Es hat sich aber gezeigt, dass auch beispielsweise gewisse Schmierstoffe wie Vaseline eingesetzt werden können, so lange sie nur ein Weggleiten des obersten Blechs zuverlässig verhindern. Eine dauerhafte Wirkung ist nicht notwendig, da nach dem Auflegen eines oder einiger weniger weiterer Bleche die Gefahr des Wegrutschens ohnehin gebannt ist. Es ist darauf zu achten, dass der eingesetzte Stoff keine nachteiligen Wechselwirkungen mit Transformatorenöl zeigt.

Die Menge des Materials ist so zu wählen, dass sich eine dünne Schicht ergibt mit einer Dicke von beispielsweise nicht mehr als 2 μηι, bevorzugt nicht mehr als 1 μΐτι, damit verhindert wird, dass aufgrund der Klebepunkte ein unerwünschter Dickenzuwachs des Blechstapels resultiert.

Bevorzugt umfasst die Transportvorrichtung ein Portal, insbesondere ein Flächenportal, an welchem der Greifer verfahrbar gelagert ist, wobei das Portal einen Arbeitsbereich erfasst, welcher den Aufnahmestapel und einen Aufbaubereich zum Aufbau des Transformatorenkerns umfasst. Die am Portal gelagerten Greifer können somit alle Positionen erreichen, welche für das Ergreifen und Ablegen von Blechen beim automatischen Aufbau des Transformatorenkerns notwendig sind.

Mit Vorteil ist der Greifer am Portal vertikal verfahrbar gelagert. Der Greifer kann somit als Ganzes auf den jeweiligen Aufnahme bzw. Ablagestapel abgesenkt und für den Transport angehoben werden.

Mit Vorteil umfasst die Transportvorrichtung mindestens zwei Greifer, wobei ein erster der mindestens zwei Greifer für das Ergreifen von Jochblechen und ein zweiter der mindestens zwei Greifer für das Ergreifen von Schenkelblechen dimensioniert ist. Besonders bevorzugt umfasst die Transportvorrichtung einen Joch- und zwei Schenkelgreifer.

Wird ein Portal verwendet, sind am Portal bevorzugt mehrere Brücken angeordnet, wobei jede der Brücken einen der Greifer trägt.

Bevorzugt umfasst die Anlage einen Ausrichttisch zum Positionieren von Blechen, wobei der Greifer Bleche auf dem Ausrichttisch ablegen und vom Ausrichttisch aufnehmen kann. Wird ein Portal verwendet, befindet sich der Ausrichttisch mit Vorteil ebenfalls im Arbeitsbereich des Portals.

Mit Vorteil wird das Blech nur bei festgestellter Fehlschichtung auf den Ausrichttisch abgelegt, auf dem Ausrichttisch positioniert und wieder aufgenommen. Ansonsten erfolgt ein positionsgenauer Transport, bei welchem der Ausrichttisch nicht verwendet werden muss. Dadurch erübrigt sich ein Ablegen und Wiederaufnehmen des Bleches, und die Gesamttransportzeit kann erheblich verkürzt werden.

Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen: Fig. 1 Eine schematische Darstellung einer erfindungsgemassen Anlage zum automatischen Ablegen von Blechen auf einen Ablagestapel zur Herstellung von Transformatorenkernen;

Fig. 2A eine schematische Schrägansicht eines Greifers zum Ergreifen eines

Blechs;

Fig. 2B einen Ausschnitt aus der Figur 2A, welcher die Sauggreifer und die

Positionierungsstifte zeigt;

Fig. 2C eine schematische Seitenansicht zweier Sauggreifer und eines

Positionierungsstifts; Fig. 3A, B einen Querschnitt und eine Seitenansicht des Positionierungsstifts;

Fig. 4A eine schematische Schrägansicht des Greifers beim Abschütteln anhaftender Bleche;

Fig. 4B einen Ausschnitt aus der Figur 4A, welcher die Sauggreifer und die

Positionierungsstifte zeigt; Fig. 4C eine schematische Seitenansicht zweier Sauggreifer und eines

Positionierungsstifts beim Abschütteln;

Fig. 5A, B eine schematische Schrägansicht und Seitenansicht der Sauggreifer und eines Positionierungsstifts beim Zentrieren eines obersten Abschnitts eines Blechstapels; Fig. 6A eine schematische Schrägansicht der Detektion fehlpositionierter Bleche;

Fig. 6B einen Ausschnitt aus der Figur 6A; und

Fig. 7 eine schematische Schrägansicht der Erzeugung eines Klebepunkts.

Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Wege zur Ausführung der Erfindung Die Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Anlage zum automatischen Ablegen von Blechen auf einen Ablagestapel zur Herstellung von Transformatorenkernen. Die Anlage 1 umfasst ein Flächenportal 10 mit zwei Trageschienen und drei diese verbindenden parallel angeordneten Brücken 1 1 , 1 2, 1 3. An jeder Brücke 1 1 , 1 2, 1 3 ist ein Greifer 20, 30, 40 in an sich bekannter Weise an einem entlang der Brücke 1 1 , 1 2, 1 3 verfahrba ren Schlitten entlang einer Vertikalachse beweglich angeordnet. Die Brücken 1 1 , 1 2, 1 3 sind entlang der Trageschienen linea r beweglich, so dass sich insgesamt für jeden Greifer 20, 30, 40 x,y,z-Freiheitsgrade ergeben.

Das Flächenportal 10 mit den daran angeordneten Greifern 20, 30, 40 erfasst einen Arbeitsbereich 14. In diesem ist unter anderem ein im Aufbau befindlicher Transformatorenkern 2 angeordnet, welcher im dargestellten Beispiel aus einem Joch mit 5 Schenkeln besteht. Ebenfalls im Arbeitsbereich 14 befinden sich 1 2 Aufnahmestapel 50.1 ...50. 1 2 mit positionsgenau gestapelten geschnittenen Transformatorenblechen 3. Die Aufnahmesta pel 50.1 ...1 2 sind dabei so ausgerichtet, dass eine Orientierung der gestapelten Transformatorenbleche 3 ihrer Orientierung im aufzubauenden Transformatorenkern 2 entspricht, d. h. eine Orientierung der Aufna hmesta pel 50.9... 1 2 für die Jochbleche steht rechtwinklig zu einer Orientierung der übrigen Aufnahmestapel 50. 1 ...8 für die Schenkelbleche. Je vier Aufnahmestapel 50. 1 ...4; 50.5...8 sind seitlich ausserhalb des Transformatorenkerns 2 angeordnet, parallel zu den Schenkeln des Kerns; die vier letzten Aufnahmesta pel 50.9...1 2 sind parallel zum Joch des Transformatorenkerns 2 und diesem benachbart platziert.

Weiter befinden sich im Arbeitsbereich 14 drei Ausrichttische 5 1 , 52, 53. Auf diesen lassen sich einzelne Bleche 3 ablegen und korrekt positionieren, so dass sie anschliessend in einem positionsgenauen Transportvorgang durch einen der Greifer 20, 30, 40 auf den Transformatorenkern 2 bewegt werden können. Derartige Ausrichttische sind grundsätzlich bekannt, sie können beispielsweise auf mechanischen Anschlägen und/oder einer optischen Bilderfassung und entsprechenden Positioniermitteln beruhen.

Die Aufnahmestapel 50. 1... 1 2 und die Ausrichttische 5 1 , 52, 53 sind jeweils wie folgt einem der Greifer 20, 30, 40 zugeordnet: Greifer Aufnahmestapel Ausrichttisch Bleche

20 50. 1 ...4 5 1 Schenkel

30 50.5...8 52 Schenkel

40 50.9... 1 2 53 Joch

Die Ausrichttische 5 1 , 52 für die Schenkelbleche befinden sich dabei zwischen den entsprechenden Ablagestapeln 50. 1 ...4, 50.5...8 und dem Transformatorenkern 2, der Ausrichttisch 53 für die Jochbleche befindet sich bezüglich des Transformatorenkerns 2 hinter den entsprechenden Ablagestapeln 50.9...1 2. Die Orientierung der Halteflächen der Greifer 20, 30, 40 ist jeweils der Orientierung der zu transportierenden Bleche 3 angepasst, d. h. die Längsrichtung der Halteflächen der Greifer 20, 30 für die Schenkelbleche steht senkrecht zur Längsrichtung der Haltefläche des Greifers 40 für die Jochbleche. Der letztgenannte Greifer 40 ist an der mittleren Brücke 1 2 angeordnet, die beiden anderen Greifer 20, 30 an den äusseren Brücken 1 1 , 13.

Die Bleche 3 sind auf den Ablagestapeln 50. 1 ... 1 2 gerichtet abgelegt, d. h. die Bleche 3 sind derart aufeinander gestapelt, dass sie bzw. daran angeordnete Positionierungslöcher genau fluchten. Bevor ein erstes Blech 3 entnommen wird, wird die genaue Position (automatisch oder manuell) ermittelt. Dazu kann beispielsweise ein von einer a m jeweiligen Greifer 20, 30, 40 angeordneten Laserlichtquelle e zeugter Laserpunkt manuell an einen vorgegebenen Ort auf dem obersten Blech 3, z. B. zu einem Positionierungsloch bewegt werden. Dieser Vorgang kann für einen zweiten Ort wiederholt werden. Anschliessend ist die Position des Blechstapels präzise bekannt und kann im Lauf des weiteren Verfahrens genutzt werden. Die Laserlichtquelle kann gleichzeitig auch zur Bestimmung eines Abstands zwischen dem Greifer und einem darunterliegenden Sta pel verwendet werden. Zusätzlich kann für Steuerzwecke der Stapel mittels einer am Greifer angeordneten Kamera auch optisch erfasst werden. Mittels des Portals 1 und der daran angeordneten Greifer 20, 30, 40 lassen sich dann einzelne Bleche 3 automatisch den Ablagestapeln 50.1...1 2 entnehmen und positionsgenau transportieren und auf den Transformatorenkern 2, welcher aus mehreren Ablagestapeln gebildet ist, ablegen. Bei Bedarf kann ein Blech 3 vom Greifer 20, 30, 40 auf dem entsprechenden Ausrichttisch 51 , 52, 53 abgelegt, dort korrekt positioniert, wiederum vom entsprechenden Greifer 20, 30, 40 erfasst und zum Transformatorenkern 2 transportiert werden.

Die Figur 2A ist eine schematische Schrägansicht eines Greifers zum Ergreifen eines Blechs. Die Figur 2B ist ein Ausschnitt aus der Figu 2A, welcher die Sauggreifer und die Positionierungsstifte zeigt. Die Figur 2C ist eine schematische Seitenansicht zweier Sauggreifer und eines Positionierungsstifts.

Der Greifer 20 umfasst eine Tragstruktur 2 1 , welche in der Darstellung rahmenartig angedeutet ist. Die Tragstruktur 2 1 ist mit dem am Portal gelagerten Schlitten in an sich bekannter Weise verbunden. Auf der Unterseite der Tragstruktur 2 1 ist eine Reihe von Sauggreifern angeordnet. In den Figuren 2, 4, 5 und 6 sind zugunsten einer verbesserten Übersichtlichkeit jeweils nur einige dieser Sauggreifer dargestellt, bei einer tatsächlichen Ausführung sind eine Reihe weiterer Sauggreifer vorhanden, damit die Bleche 3 zuverlässig erfasst und gehalten werden können. Ein typischer Greifer weist beispielsweise ca. 40 Sauggreifer auf. Die Sauggreifer definieren eine Halteebene. Die Sauggreifer bzw. eine Teilmenge der Sauggreifer, insbesondere in äusseren Abschnitten des Greifers, können einzeln oder in Gruppen hinter eine Halteebene zurück verfahren werden, um zu verhindern, dass sie beim Handling kleinerer Bleche 3 mit anderen Strukturen kollidieren, wie z. B. den Flanschen von Spanneisen im Bereich des aufzubauenden Transformatorenkerns. Der entsprechende Hub kann ca. 100 - 400 mm betragen. Ebenfalls können die Sauggreifer einzeln oder in Gruppen in der Halteebene verschiebbar angeordnet sein, damit der Greifer auf einfache Weise der Kontur der zu transportierenden Bleche angepasst werden kann.

In der vereinfachten Darstellung gemäss den Figuren 2A-C sind vier Sauggreifer 22. 1...22.4 dargestellt, die in einer Reihe entlang einer Mittel-Längsachse des Greifers 20 (und damit des zu transportierenden Blechs 3) angeordnet sind. Zwischen jeweils zwei der Sauggreifer 22.1 , 22.2 bzw. 22.3, 22.4 ist ein Positionierungsstift 60. 1 , 60.2 in einer Richtung senkrecht zur Halteebene beweglich gelagert. Dieser weist wie nachfolgend beschrieben einen Innenstift auf, welcher in Positionierungslöcher 3a von Blechen 3 eines Blechstapels eindringen kann. Zur Anpassung an verschiedene Blechgeometrien können auch die Positionierungsstifte 60. 1 , 60.2 zusammen mit den unmittelbar benachbarten Sauggreifern 22. 1 , 22.2 bzw. 22.3, 22.4 entlang der Längsachse des Greifers 20 verfahren werden.

Die Figuren 3A, 3B zeigen einen Querschnitt und eine Seitenansicht des Positionierungsstifts 60. Dieser umfasst ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 6 1 , in welchem ein Innenstift 63 verschiebbar gelagert ist. Das Gehäuse 61 bildet einen zylindrischen Schaft 62 mit einem Aussendurchmesser von knapp 16 mm, der ebenfalls zylindrische Innenstift weist einen Aussendurchmesser von 3 mm auf. An seinem distalen Ende, wo der Innenstift 63 austritt, verjüngt sich der Schaft 62 in einem konischen Abschnitt 62a. Der Innenstift 63 ist an seinem freien (distalen) Ende 63a abgerundet. Der Innenstift 63 wird von einer Schraubenfeder 64 in seine ausgefahrene Stellung gedrückt. Bei einer einwirkenden axialen Kraft lässt er sich ungefähr zur Hälfte in das Gehäuse 61 hinein verfahren. Fällt die axiale Kraft weg, bewegt er sich aufgrund der Wirkung der Schraubenfeder 64 wieder in seine ausgefahrene Position. Diese wird durch einen Anschlag 63b am Innenstift 63 definiert, welcher mit einer Anschlagfläche am Gehäuse 61 zusammenwirkt. Eine axiale Bewegung des Anschlags 63b relativ zum Gehäuse wird zudem von einem optischen, elektrischen oder mechanischen Sensor 65 detektiert und an eine Steuerung übermittelt.

Die Figur 4A zeigt eine schematische Schrägansicht des Greifers beim Abschütteln anhaftender Bleche, die Figur 4B einen Ausschnitt aus der Figur 4A mit den Sauggreifern und den Positionierungsstiften. Die Figur 4C ist eine schematische Seitenansicht zweier Sauggreifer und eines Positionierungsstifts beim Abschütteln.

Am Greifer 20 ist ein Blechdickenmessgerät mit einem Sensor angeordnet (nicht dargestellt). Mit diesem lässt sich beim Aufnehmen eines Blechs vom Aufnahmestapel nach dem Anheben der Sauggreifer 22.1...4 feststellen, ob diese ein einzelnes Blech 3 halten oder ob am direkt gehaltenen Blech 3 eines oder mehrere weitere Bleche 3' anhaften. Wird dies festgestellt, wird der Greifer 20 soweit angehoben, dass sich die Halteebene in einem vorgegebenen Abstand d zum obersten Blech auf dem Aufnahmestapel befindet. Die Positionierungsstifte 60.1 , 60.2 sind dann so angeordnet, dass der Innenstift 63 in die Positionierungslöcher 3a der obersten Bleche 3" auf dem Aufnahmestapel eindringt. Eine Eindringtiefe beträgt im Idealfall ca. 2 mm, was 6 Blechen entspricht.

Als nächstes werden die Sauggreifer 22.1 ...4 mit einem Hub h von beispielsweise 30 mm und einer vorgebbaren Frequenz von beispielsweise 5 Hz auf und ab bewegt, wobei die Betätigung der Sa uggreifer 22. 1 ...4 gleichzeitig oder versetzt erfolgen kann. Es können auch abwechselnd verschiedene Bewegungsmuster gefahren werden. Der Hub h wird durch einen pneumatischen Zylinder erzeugt.

Aufgrund der mechanischen Einwirkung werden die unten am direkt ergriffenen Blech 3 aufgrund Adhäsion, Kohäsion, bereichsweisem Unterdruck, elektrostatischen oder magnetischen Kräften anhaftenden weiteren Bleche 3' abgeschüttelt und fallen auf den Aufnahmestapel zurück. Die Innenstifte der Positionierungsstifte 60. 1 , 60.2 sorgen dafür, dass die weiteren Bleche 3' positionsgenau auf den Aufnahmestapel zurückfallen und dass auch die Bleche 3" auf dem Aufnahmestapel ihre genaue Position behalten.

Es hat sich gezeigt, dass zurückgefallene Bleche weniger gut an den darunterliegenden Blechen anhaften als solche, die bereits seit längerer Zeit aufgrund des Gewichts der darauf liegenden Bleche an den Aufnahmestapel angedrückt worden sind. Es besteht somit eine grosse Wahrscheinlichkeit, dass bei der Aufnahme des darauffolgenden Bleches (und gegebenenfalls weiterer Bleche) kein Abschütteln notwendig ist.

Die Figuren 5A und 5B zeigen eine schematische Schrägansicht und Seitenansicht der Sa uggreifer und eines Positionierungsstifts beim Zentrieren eines obersten Abschnitts eines Blechstapels.

Ein am Greifer positionsgenau gehaltenes Blech 3 wird wie folgt a uf dem Ablagesta pel (welcher einen Teil des zu bildenden Transformatorenkerns darstellt) abgelegt: Zunächst wird der Greifer mit dem Blech 3 mit Hilfe des Portals an die Ablageposition verfa hren. Der Greifer mit dem Blech 3 wird dann abgesenkt, bis das Blech den Aufnahmestapel erreicht. Mit den Sauggreifern 22.1...4 wird ein gewisser Anpressdruck auf das Blech 3 ausgeübt. Dadurch wird insbesondere zwischen den Blechen verbleibende Luft seitlich herausgepresst. Die Positionierungsstifte 60. 1 , 60.2 werden nach unten verfahren, bis der Innenstift 63 von den Positionierungslöchern des abzulegenden Blechs 3 sowie der weiteren Bleche 3" des Aufnahmestapels aufgenommen ist.

Um eine Beeinträchtigung benachbarter Aufnahmestapel des Transformatorenkerns zu vermeiden, können nun an Auslegern am Greifer angeordnete Niederhalter auf die benachbarten Aufnahmestapel abgesenkt werden. Der Unterdruck an den Sauggreifern 22. 1...4 wird nun ausgeschaltet, so dass die Sauggreifer 22.1...4 mit dem Greifer um eine gewisse Distanz nach oben verfahren werden können, während das Blech 3 auf dem Aufnahmestapel liegen bleibt. Gleichzeitig werden die Positionierungsstifte 60.1 , 60.2 durch eine entsprechende Relativbewegung der diese tragenden Zylinder nach unten verfahren, so dass zunächst die Innenstifte 63 weiterhin die Positionierungsöffnungen 3a der obersten Bleche 3, 3" des Aufnahmestapels durchdringen. Die Positionierungsstifte 60. 1 , 60.2 werden dann weiter abgesenkt, so dass der konische Abschnitt 62a in Kontakt mit den Positionierungsöffnungen 3a gelangt. Schliesslich wird der unterste Abschnitt des Schafts 62 in die Positionierungsöffnungen 3a der obersten Bleche 3, 3" eingeführt. Dadurch wird eine präzise Ausrichtung dieser Bleche aufeinander erreicht. Diese präzise Ausrichtung wird mehrfach wieder hergestellt, jeweils beim Ablegen eines weiteren Blechs. Anschliessend können die Positionierungsstifte zurückgezogen werden.

Beim Legen des Kerns ist zunächst ein Spanneisen auf dem schwenkbaren Tisch angeordnet, die untersten Bleche lassen sich nicht mit dem Pin zentrieren, also gehen sie auf den Ausrichttisch, um eine klar definierte Lage zu erhalten.

Die Figur 6A ist eine schematische Schrägansicht der Detektion fehlpositionierter Bleche, die Figur 6B zeigt einen Ausschnitt aus der Figur 6A. Bei der Annäherung des Greifers an den Aufnahmestapel ist der Positionierungsstift 60 .1 relativ zu den Sauggreifern 22. 1 , 22.2 derart positioniert, dass der Innenstift 63 über die Halteebene hervor ragt. Bei korrekt ausgerichteten Blechen a uf dem Aufnahmestapel kann der Innenstift 63 ungehindert in die miteinander fluchtenden Positionierungsöffnungen der Bleche 3, 3', 3" eindringen. Falls eine Fehlpositionierung vorliegt, wie in dem in den Figuren 6A, 6B gezeigten Fall, stösst jedoch der Innenstift 63 an einem der falsch positionierten Bleche 3' an und wird beim weiteren Absenken des Greifers zurück in den Schaft 62 geschoben. Dies wird - wie weiter oben beschrieben - vom Sensor 65 detektiert und an eine Steuereinheit übermittelt.

In der Folge können die notwendigen Massnahmen ergriffen werden. Beispielsweise kann das Blech 3 mit dem Greifer aufgenommen, dann a ber nicht unmittelbar zum entsprechenden Ablagestapel, sondern zunächst auf einen Ausrichttisch gefahren werden, wo dann vor dem erneuten Aufnehmen durch den Greifer die korrekte Positionierung hergestellt wird.

In einem untersten Bereich des Aufnahmestapels wird der Innenstift 63 auch bei korrekt auf dem Aufnahmestapel positionierten Blechen zurückgeschoben, weil er mit dem Untergrund in Kontakt kommt. Dies kann aber anhand der bekannten Vertikalposition des Greifers ohne weiteres erkannt werden, so dass nur dann eine Korrekturanweisung erfolgt, wenn der Kontakt mit einem oberhalb des Untergrunds befindlichen Blech festgestellt wird.

Die Figur 7 ist eine schematische Schrägansicht der Erzeugung eines Klebepunkts. An der Unterseite des Greifers ist ein Stempel 70 angeordnet, welcher eine stirnseitige Stempelfläche und eine Zuführeinrichtung für eine Klebeflüssigkeit umfasst. Der Stempel 70 kommt beim Ablegen eines Blechs 3 auf den Aufna hmestapel mit der Blechoberseite in Kontakt und erzeugt durch Abgabe einer bestimmten Menge der Klebeflüssigkeit den Klebepunkt 7 1 . Seine Höhe beträgt max. 1 μηι. Beim Auflegen und Andrücken des nächsten Blechs haftet dieses am Klebepunkt 7 1 an und wird dadurch an einer Relativbewegung zum darunterliegenden Blech gehindert. Anstelle eines einzigen können mehrere Klebepunkte erzeugt werden.

Als Klebeflüssigkeit geeignet ist beispielsweise Vaseline. Diese verhindert zuverlässig ein Weggleiten des obersten Blechs und ist verträglich mit gängigen Transformatorenölen. Die Erzeugung eines Klebepunkts ist besonders dann von grossem N utzen, wenn keine Positionierungslöcher vorhanden sind und eine Sicherung mittels eines Positionierungsstifts deshalb nicht möglich ist.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So können zusätzliche oder andersartige Elemente vorgesehen sein, um ein Verrutschen des Aufnahmestapels und oder des Ablagestapels beim Aufnehmen bzw. Ablegen von Blechen zu verhindern. Falls Bleche ohne Positionierungslöcher gehandhabt werden, kann eine Ausrichtung auf einem jeweiligen Ausrichttisch zwingend vorgesehen sein. Falls Positionierungslöcher vorhanden sind, kann die Zahl der Ausrichttische reduziert werden, wobei dara uf zu achten ist, dass alle Greifer Zugriff a uf den Ausrichttisch haben sollten.

Generell kann das Layout der Anlage, inklusive Anordnung der Aufna hmestapel, des aufzubauenden Transformatorenkerns, der Ausrichttische und der Greifer am Portal, vom gezeigten Beispiel unterschiedlich sein.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Erfindung eine Anlage und ein Verfahren zum automatischen Ablegen von Blechen auf einen Ablagestapel zur Herstellung von Transformatorenkernen schafft, welche einen effizienten und flexiblen positionsgenauen Transport der Transformatorenbleche ermöglichen.