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JP2019194557A - 検査システム及び欠陥分析方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】検査システムを使用して変圧器用積層体の欠陥を分析する方法、及び、検査システムを提供する。【解決手段】検査システム２４は、検出ユニット２６、コンベヤ２７、及び処理装置を備える。検出ユニットは、光学検出装置３１を備える。コンベヤを使用して、複数の変圧器用積層体２５を光学検出装置に対して連続的に搬送する。光学検出装置は、変圧器用積層体の移動方向に交差するように、好ましくは直交するように配置されている。検出ユニットの測定装置４０によって、光学検出装置に対する変圧器用積層体の移動速度が測定され、光学検出装置を使用して、変圧器用積層体の輪郭の画像が撮影される。変圧器用積層体の移動速度を考慮して、処理装置によって、変圧器用積層体の複数の画像が、変圧器用積層体の合成画像に整理統合され、処理装置によって、合成画像に基づいて、変圧器用積層体の形状が判定される。【選択図】図７

Description

本発明は、変圧器用積層体の欠陥を分析するための検査システム、及び、この検査システムを使用して変圧器用積層体の欠陥を分析する方法に関する。検査システムは、検出ユニット、コンベヤ、及び処理装置を備える。検出ユニットは、光学検出装置を備える。コンベヤは、複数の変圧器用積層体を光学検出装置に対して連続的に搬送するために使用される。検出装置は、変圧器用積層体の移動方向に交差するように、好ましくは直交するように配置されている。
変圧器の製造において、変圧器用積層体から組み立てられる変圧器コアの品質及び性能の低下は、変圧器用積層体の特性に大きく影響される。具体的には、変圧器用積層体の形状に許容範囲を超える誤差があると、変圧器コアの積層の間隙と角度に欠陥が生じる虞がある。さらには、このような誤差は、変圧器コアの組立ての妨げとなることもある。このため、切断工程の後に、変圧器用積層体製造機から変圧器用積層体を取り出して、外部の測定所で変圧器用積層体の形状を測定することが知られている。積層体の寸法を補正するために、このような測定を利用して、製造機のシステム制御部を介した機械パラメータの調整を行うことができる。この場合は、変圧器用積層体の形が必要な許容範囲に収まるまで、製造機を何度も停止させなければならないので不都合である。変圧器用積層体の検査プロセス及びそのための製造機の調整は、非常に長時間を要し、それゆえに高コストである。さらには、このプロセスには測定台が必要である。この測定台の設置は、製造機の温度に合うよう温度調節されたクリーンな環境下で行わなければならない。また、測定台には、定期的な較正も必要である。測定台では、変圧器用積層体の上方に配置されたカメラで変圧器用積層体の全体を撮影し、基準点を利用した画像処理によって、測定が行われ得る。さらに、複数のカメラで、変圧器用積層体を撮影及び／又は測定することも知られている。カメラは、固定座標系において可動に配置される。レーザシステムによって、変圧器用積層体の縁部を検出及び測定することも知られている。測定の前に、レーザを変圧器用積層体の縁部の領域に予め配置して、検出プロセスを迅速化する。この場合、変圧器用積層体の測定には、その変圧器用積層体の規定位置が必要である。
また、検出ユニットの複数の光学検出装置を、検査対象の変圧器用積層体の上方に配置して、変圧器用積層体を光学検出装置に対して動かすこともできる。この方法では、検査システムの配設に必要なスペースを大幅に削減することができる。これは、検出ユニット又は光学検出装置を、固定配置された変圧器用積層体に対して動かす必要がなくなるからである。光学検出装置によって記録された変圧器用積層体の複数の画像は、変圧器用積層体上のマークを利用して整理統合され、変圧器用積層体の合成画像が生成される。この場合は、測定の精度が十分ではなく、また、変圧器用積層体の移動速度が比較的遅いので、不都合である。例えば、５０ｍ／分よりも速い積層体の移動速度では、積層体の中央の長さ１ｍごとに、積層体の長さの１／１０,０００以下の測定精度範囲を実現可能である。変圧器用積層体の長さは数メートルの範囲内なので、検査プロセスを改良するだけで、コスト面での大きな利点を得ることが可能である。
本発明は、検査システムを使用して変圧器用積層体の欠陥を検出する方法、及び、変圧器用積層体の検査を、より正確に、より高い費用効果で、容易に行える検査システムを提案するという課題に基づく。
この課題は、請求項１の構成を備える方法、及び、請求項１４の構成を備える検査システムによって解決される。
検査システムを使用して変圧器用積層体の欠陥を分析するための、この創意工夫された方法においては、検査システムは、検出ユニット、コンベヤ、及び処理装置を備え、検出ユニットは、光学検出装置を備え、コンベヤを使用して、複数の変圧器用積層体を光学検出装置に対して連続的に搬送し、光学検出装置は、変圧器用積層体の移動方向に交差するように、好ましくは直交するように配置されており、検出ユニットの測定装置によって、光学検出装置に対する変圧器用積層体の移動速度を測定し、光学検出装置を使用して、変圧器用積層体の輪郭の画像を撮影し、変圧器用積層体の移動速度を考慮しながら、処理装置によって、変圧器用積層体の複数の画像を、変圧器用積層体の合成画像に整理統合し、処理装置によって、合成画像に基づき変圧器用積層体の形状を判定する。
この創意工夫された方法によって、変圧器用積層体の検査の品質及び速度が大幅に向上する。これは、測定装置を準備することにより達成される。この測定装置によって、変圧器用積層体の移動速度を測定するとともに、光学検出装置で積層体を捉える。変圧器用積層体の少なくとも１つの輪郭を捉えることで、変圧器用積層体の形状を測定又は判定することも可能になる。ここで、変圧器用積層体の形状とは、変圧器用積層体の２次元の範囲、すなわち、外形線であると理解されたい。撮像の間に変圧器用積層体の移動速度を測定することにより、変圧器用積層体の連続した複数の画像を記録し、処理装置によって、すなわち、画像処理によって、これらの画像を合成画像に整理統合することができる。具体的には、この例の処理装置は、変圧器用積層体の画像を移動速度に応じて整理統合して、変圧器用積層体又はその輪郭の現実的な視覚表示を処理装置において利用可能にする。そして、変圧器用積層体のこの視覚的表示は、同時に、変圧器用積層体の形状の表示に相当する。
概して、変圧器用積層体の移動速度は、変圧器用積層体切断機の切断装置の出力速度に対応する程度まで、上げることができる。移動速度を組み入れることは、より高い測定精度の実現にも役立つ。例えば、２００ｍ／分よりも速い移動速度では、積層体の中央の長さが７メートルである例に基づくと、積層体長さの１／７０,０００以下の許容範囲で、形状を正確に測定可能である。
この状況では、どのような種類の光学検出装置を使用するかは重要ではない。重要なのは、光学検出装置を、変圧器用積層体の移動方向に交差するように配置することである。輪郭の画像は、変圧器用積層体の縁部から反射する適切な光を介して、又は、いわゆる縁部検出用レーザスキャナを使用して、コントラスト検出によって記録できる。このプロセスでは、光学検出装置は、変圧器用積層体すなわち変圧器用積層体の幅と少なくとも重なり合い、例えば、複数のカメラの調節は不要である。
具体的には、画像処理によって、合成画像から、変圧器用積層体の寸法及び／又は輪郭を判定してもよい。例えば、変圧器用積層体の長さ及び幅、各縁部の長さ、角度、開口直径、開口の間隔、積層体の湾曲、開口の位置、縁部の質、及び、切断の質のうちの少なくとも１つを測定又は判定してもよい。例えば、画像のグレー値を画像処理又は微分することによって、積層体縁部又は輪郭の検出を高精度で実施できる。さらに、変圧器用積層体の安定性及び表面の欠陥（例えば、損傷、キズ、穴、縁部の擦れ、等）を、１回の測定又は１回の測定サイクルによって、検出及び判定できる。
処理装置は、撮影された画像を、測定装置が撮影時点に移動方向において測定した、光学検出装置に対する変圧器用積層体の位置に関連付けてもよい。したがって、処理装置によって、撮像、撮像時刻、積層体の速度を同期させて、画像の画像データセットと測定された位置の位置データセットとを相互に対応付けることできる。
処理装置は、変圧器用積層体のコンポーネントデータセット中に、画像の画像データセット及び位置の測定データセットを保存してもよい。コンポーネントデータセットは、例えば、バーコード又は配色パターンを介して、変圧器用積層体に一意的に対応付け可能であるので、変圧器用積層体は、光学検出装置又は処理装置によって直ちに識別可能な状態にある。コンポーネントデータセットを使用して、機械におけるプロセス固有の構造基盤に検査システムを接続することもできる。したがって、コンポーネントデータを各変圧器用積層体に対応付けできることによって、品質保証及び後続の変圧器コア製造工程のための費用を削減できる。
さらに、処理装置は、画像の画像データセット及び位置の測定データセットに整合的なタイムスタンプを割り当ててもよい。タイムスタンプを有することで、変圧器用積層体の移動速度の相関的要素としての撮像時刻に、１つの画像を正確に対応付けることが保証される。さらには、タイムスタンプ付きの画像により可視化された変圧器用積層体の位置をマークして、必要に応じて、移動速度が変化した正確な時刻を判定及び保存することができる。
処理装置は、画像の画像データセット内の変圧器用積層体の個別の光学的マークを検出して、この光学的マークをコンポーネントデータセットに対応付けしてもよい。光学的マークは、例えば、変圧器用積層体の表面のバーコード又は配色パターンであってもよい。その代わりに、マーカー装置を使用して、測定済みの変圧器用積層体に光学的マークを付け、次に、欠陥分析にコンポーネントデータセットを対応付けてもよい。
処理装置が、複数の変圧器用積層体の形状に基づいて、変圧器コアを製造するための複数の変圧器用積層体の配置順序を決定することが好適である。測定された変圧器用積層体に対応付けられたコンポーネントデータは、適切なソフトウェアによって、変圧器コアにおける配置間隙を最小に維持するために使用できる。したがって、変圧器コアの電力損失を大幅に低減できる。よって、処理装置を、機械の半自動又は全自動コア積層システムに接続できる。各変圧器用積層体にマークが付されていると、変圧器用積層体の製造及び変圧器用積層体の変圧器コアへの組立を、別々の場所の複数の機械で、及び／又は、互いから完全に独立させて行うことができる。ここで重要な点は、変圧器用積層体のコンポーネントデータセットを積層システムに伝送することである。コンポーネントデータセットを使用して、機械内における変圧器用積層体のセット箇所での積層体の位置決めを最適化できる。
測定装置の位置センサ及び／又は距離センサは、変圧器用積層体の位置、移動完了までの距離及び／又は移動速度を、変圧器用積層体において直接測定できるようにする。運搬システムが摩擦を利用するシステムである場合には、コンベヤの設計によっては、変圧器用積層体と運搬システムとの間でスリップが起こる可能性がある。このようなスリップによって、移動速度の測定が不正確になる場合がある。例えば、コンベヤベルトの搬送速度は、エンコーダによって測定可能である。エンコーダは、コンベヤベルトの駆動部に配置され、速度プロファイルを生成する。さらに、表面センサを設けてもよい。表面センサは、表面の画像を基準画像と比較することで、コンベヤベルトの摩耗を継続的に検知するのに使用される。これにより変圧器用積層体と表面との間の摩擦係数の変化についての結論を導出することができる。位置センサ又は距離センサは、光学センサ又は機械的センサであってもよい。これらのセンサを使用して、変圧器用積層体の移動完了までの距離又は移動速度を測定できる。特に簡便な実施形態では、位置センサ又は距離センサは、回転輪を有していてもよい。この回転輪は変圧器用積層体に接触するので、変圧器用積層体の移動が回転輪に直接伝達される。さらに、例えば、複数の位置センサ又は複数の距離センサを設けて、変圧器用積層体の検査システムへの進入を検出するために、又は、変圧器用積層体の前端部及び後端部の位置を判定するために使用してもよい。したがって、変圧器用積層体の進入時には、変圧器用積層体の前端部を検出後、距離センサをオンにし、変圧器用積層体の後端部を検出後、距離センサをオフにしてもよい。
処理装置は、移動方向において光学検出装置よりも上流に配置された位置センサ及び／又は距離センサからの測定データを処理してもよく、次に、移動方向において光学検出装置よりも下流に配置された位置センサ及び／又は距離センサからの測定データを処理してもよい。したがって、位置センサ若しくは距離センサが光学検出装置の上流若しくは下流において変圧器用積層体と連動していない場合、又は、位置センサ若しくは距離センサが変圧器用積層体を検出できない場合には、無端のコンベヤの全長にわたって変圧器用積層体が載置されていなくてもよく、変圧器用積層体の終端領域と始端領域で速度が異なっていてもよい。位置センサ又は距離センサが光学検出装置の上流又は下流において変圧器用積層体と連動しておらず、かつ、変圧器用積層体を検出しない場合には、光学検出装置の上流のセンサか下流のセンサのいずれかを、変圧器用積層体を検出しなくなるまで、主要センサとして使用できる。この方法、すなわち、各センサを上記のように配置することにより、検査システムを、変圧器用積層体切断機に直接配置することができる。さらには、変圧器用積層体の一部がまだ機械の切断部において加工中であるために変圧器用積層体が停止又は一時停止した場合であっても、測定装置は、位置センサ又は距離センサを介して、変圧器用積層体を検出可能である。これにより、変圧器用積層体が前方に移動し続けるときに、変圧器用積層体の測定済み領域の正確な位置を利用して、測定を正確に継続することができる。さらに、切断機の様々な切断プログラム中の測定時に、変圧器用積層体を後退させることができる。この場合、処理装置は、測定結果に影響を与えることなく、変圧器用積層体の直近の測定位置を探して認識する。
形状の判定において、処理装置は、変圧器用積層体の一方の端部において測定された移動速度と、変圧器用積層体の反対側の端部において測定された移動速度との差異を考慮する場合、好ましくは、同時に、移動速度が変化した時刻も考慮することが特に好適である。これは、複数の位置センサ及び／又は複数の距離センサが、変圧器用積層体の位置データ又は距離データを同時に検出する場合に可能である。これらのデータは、処理装置によって同時処理され得る。これらの位置データ又は距離データは、処理装置によって組み合わせられて、移動速度が変化した正確な時刻が、その時刻における変圧器用積層体の位置とともに判定される。したがって、例えば、２つの別々のコンベヤベルトの使用に起因する移動速度の変化が、測定結果を歪ませることはできない。具体的には、移動方向における光学検出装置の上流及び下流において、速度調節を行うことができる。
さらに正確な測定結果を得るために、処理装置による形状の判定のために、変圧器用積層体の温度及び／又はコンベヤの温度を、それぞれの膨張率とともに測定及び考慮してもよい。例えば、温度センサが、進入する変圧器用積層体の温度を測定し、この温度値を処理装置に伝送してもよい。変圧器用積層体の温度値は、測定エリアの周囲温度又は所定の基準温度（例えば、試験エリアの温度）と比較した、温度に起因して起こる測定長さの変化の（判定の）ために使用できる。
処理装置による形状の判定時に、コンベヤのコンベヤベルトのベルト張力及び／又は摩擦係数を測定し、考慮することにより、測定結果の質をさらに向上させてもよい。例えば、コンベヤベルトのように可撓性のあるコンベヤの場合、テンショナを使用してベルト張力を増減させ、処理装置によってこのベルト張力が考慮されてもよい。ベルト張力の変化は、コンベヤベルトの摩擦係数を変化させ、これによって、コンベヤベルトの速度と移動する変圧器用積層体の速度とに差異が生じることがある。さらに、ベルト張力を測定する目的で、基準長さと比較して、伸長したコンベヤベルト長さを測定するセンサを設けてもよい。
さらに、既知の形状を有する変圧器用積層体の検査によって、検査システムの較正を行ってもよい。この場合、検査システムの運転前に、正確な積層体長さを有する変圧器用積層体の基準長さを測定し、周囲データ（例えば、温度、ベルト張力、ベルト表面の状態、周囲光、その他）を較正データとして処理装置に入力してもよい。例えば、規定の時間間隔で、停止中に変圧器用積層体の撮像を追加的に行うことによって、基準長さを再計算し、処理装置に入力してもよい。ここでは、変圧器用積層体の形状について非常に詳細な測定を行うことができ、測定精度が検査システムの測定精度よりも大幅に高くてもよい。光学検出装置の熱膨張率が、測定対象の変圧器用積層体の熱膨張率よりも低いと特に好適である。このようにすれば、温度が測定結果に及ぼし得る影響をさらに抑制することができる。また、較正時に使用される変圧器用積層体の既知の形状に係るコンポーネントデータを、変圧器用積層体切断機の較正にも使用することができる。
変圧器用積層体の欠陥を分析するための、創意工夫された検査システムは、検出ユニット、コンベヤ、及び処理装置を備える。検出ユニットは、光学検出装置を備え、コンベヤは、複数の変圧器用積層体を光学検出装置に対して連続的に搬送するために使用できる。光学検出装置は、変圧器用積層体の移動方向に交差するように、好ましくは直交するように配置されており、検出ユニットの測定装置によって、光学検出装置に対する変圧器用積層体の移動速度を測定可能である。光学検出装置を使用して、変圧器用積層体の輪郭の画像を撮影可能である。変圧器用積層体の移動速度を考慮しながら、処理装置によって、変圧器用積層体の複数の画像を変圧器用積層体の合成画像に整理統合することができる。処理装置によって、合成画像に基づき変圧器用積層体の形状を判定できる。創意工夫されたこの検査システムの効果は、上記の創意工夫された方法の効果の説明に記載されている。
光学検出装置は、ライン走査カメラを備えていてもよい。このライン走査カメラによって、変圧器用積層体の輪郭のライン走査画像を撮影可能である。ライン走査カメラは、１列に並べられた複数のラインセンサを備えるカメラであると理解されたい。１つのラインセンサが、１画素に対応していてもよい。ただし、ライン走査カメラは、平行な３列に並べられたラインセンサを備えていてもよい。この場合は、３列のうちの各列が、３原色（赤、緑、青）のカラーセンサである。ライン走査カメラは、レンズシステムを有していてもよく、屈曲率分布型レンズを有するＣＩＳ（ｃｏｎｔａｃｔ−ｉｍａｇｅ−ｓｅｎｓｏｒ）ライン走査カメラであってもよい。ここでは、ライン走査カメラは、変圧器用積層体の幅全体にわたる大きさであってもよい。言い換えれば、ライン走査カメラは、変圧器用積層体の幅に相当する長さを有していてもよい。好ましくは、変圧器用積層体に対して直角に又は直交するよう配向されたライン走査カメラは高解像であるので、処理装置は、画像処理を行うことで、輪郭の切断の質を検知及び評価することができる。さらに、１つのラインセンサのデータ量は、面走査カメラのデータ量に比べて大幅に小さいので、１つの変圧器用積層体の通過中にリアルタイムで、ライン走査カメラの画像を迅速に処理して合成画像を生成することができる。さらに、複数のライン走査カメラを適切に配置することにより（例えば、２つのライン走査カメラを、部分的に重なるように互いに中心をずらせて配置することにより）、１つのライン走査カメラを構成することもできる。画像処理中には、ライン走査カメラの配置が考慮され、これらのカメラによる複数の部分画像が合成画像に整理統合される。
光学検出装置は、投射装置を備えていてもよい。投射装置は、照明装置として構成可能であり、照明装置は、変圧器用積層体に光を投射するために使用可能である。変圧器用積層体の縁部のコントラストを改善し、輪郭の検出を容易にする目的で、光学検出装置には、光源を直接設けてもよい。ライン走査カメラが、中心を互いにずらして配置された複数のライン走査カメラにより構成されている場合には、投射装置も、これに対応して中心をずらして配置された複数の光源を有していてもよい。
測定装置は、変圧器用積層体の位置及び／又は移動速度を、変圧器用積層体において直接測定するための位置センサ及び／又は距離センサを備えていてもよい。変圧器用積層体の移動速度を測定するためには、特に、変圧器用積層体の凹部及び開口が測定に及ぼす影響が最小になるように、位置センサ又は距離センサを配置してもよい。例えば、位置センサ又は距離センサは、変圧器用積層体又はコンベヤの上方で水平方向摺動装置に配置してもよい。このようにすれば、コンベヤの中心又は移動方向の中心からずれた位置に配置することも可能になる。その代わりに、複数のセンサを、コンベヤの上方で、移動方向に交差するように配置してもよい。変圧器用積層体の到達を検知し、処理装置に信号を送る位置センサを設けてもよい。処理装置は、到達する変圧器用積層体のコンベヤ上での位置に応じて、水平方向摺動装置を介して距離センサを変圧器用積層体の上方で位置決めする。これと同時に、変圧器の合成画像の画像処理中に、位置センサの配設位置が処理装置によって考慮されてもよい。位置センサ又は距離センサが、変圧器用積層体に係る値を伝送しないときは、処理装置が、変圧器用積層体が各センサを通過した時刻を測定してもよい。したがって、移動方向における光学検出装置の上流及び下流に間隔をあけて、少なくとも距離センサが配置されていることが好適である。この間隔は、変圧器用積層体の長さ以下である。このようにすれば、変圧器用積層体が、少なくとも１つの距離センサによって確実に捉えられる。同時に、コンベヤは、測定対象の変圧器用積層体の２倍の長さであってもよい。
コンベヤは、１本のコンベヤベルト、２本のコンベヤベルト、又は、複数の運搬トロリを備えるよう設計されていてもよい。よって、コンベヤは、無端のコンベヤベルトを有していてもよい。コンベヤベルトは、光学検出装置の下方を通るよう配置されている。さらに、移動方向における光学検出装置よりも上流及び下流に、２本のコンベヤベルトを配置してもよい。その代わりに、コンベヤは、複数の運搬トロリを備えるように設計されていてもよい。運搬トロリは、１つ又は複数の変圧器用積層体を受容し、変圧器用積層体を運搬して光学検出装置を通過させる。変圧器用積層体は、運搬トロリに載置されるので、変圧器用積層体とコンベヤの間にはスリップが起こることはない。コンベヤが１本のコンベヤベルトを備える限りにおいて、測定装置が、コンベヤベルト又は運搬トロリの位置、移動完了までの距離、及び／又は運搬速度を直接測定するための位置センサ及び／又は距離センサを備えることが好適である。運搬トロリを使用する場合であっても、載置にずれが起こることがあるので、位置センサ又は距離センサの使用は好適である。
具体的には、少なくとも１つの位置センサ及び／又は少なくとも１つの距離センサは、移動方向において、光学検出装置よりも上流及び下流に配置可能である。コンベヤが、光学検出装置によって分離されるように設計されている場合、コンベヤベルトの摩擦係数が互いに異なること、及び、摩耗が異なることが、例えば、速度の違いとなる可能性がある。速度の違いは、対応する位置センサ又は距離センサを使用して捉えることができる。例えば、１つの位置センサ又は１つの距離センサを、光学検出装置の上流側のコンベヤベルト用に設け、別の位置センサ又は別の距離センサを、光学検出装置の下流側のコンベヤベルト用に設けることができる。これらのセンサは、変圧器用積層体の進入又は退出、及び速度を検出できる。内側伝動部が設けられていないコンベヤベルトでは、検出対象の変圧器用積層体の移動速度を、光学検出装置の上流及び下流の両方で検出できる。
コンベヤベルトを、コンベヤベルトの摩擦係数を増大させるための磁石を備えるよう設計することが好適である。コンベヤベルト上の変圧器用積層体の摩擦係数を増大させる目的で、磁石をコンベヤベルトに一体的に設けるか、コンベヤベルトの下に配置することができる。
コンベヤベルトを、コンベヤベルトの駆動プーリと係合可能な伝動部を備えるよう設計してもよい。伝動部によって、コンベヤベルトの駆動プーリとコンベヤベルトとの間のスリップを抑制することができる。さらに、ベルトの伸長及び温度差に起因して起こり得る測定誤差を、伝動部の歯を検出するセンサを介して考慮してもよい。このようなセンサは、コンベヤベルトの内側伝動部の歯面を検知するエンコーダであってもよい。エンコーダを使用して、コンベヤベルトの速度を比較的高精度で検出することもできる。
コンベヤベルトは、変圧器用積層体をコンベヤベルト上で位置合わせするためのセンタリング装置を備えていてもよい。このセンタリング装置によって、到達する変圧器用積層体を概ね移動方向に位置合わせすることができる。センタリング装置は、ガイド要素から構成されていてもよい。ガイド要素は、光学検出装置の経路を、可能な限り移動方向に平行に、かつ、光学検出装置に直角に配向されるよう規定する。平行経路で光学検出装置に進入しない変圧器用積層体は、処理装置において行われる画像処理を介して、直線経路に再計算することができる。
代替的実施形態では、運搬トロリは、変圧器用積層体を保持するための真空カップ及び／又は磁石を有するよう設計されていてもよい。運搬トロリは、コンベヤの直線駆動部を介して可動であってもよい。直線駆動部には、複数の可動運搬トロリを配置してもよい。光学検出装置の下方の点を通過した変圧器用積層体を運搬する目的で、直線駆動部は、回転駆動部として構成されていてもよい。変圧器用積層体は、真空カップ及び／又は磁石、又は乾式接着（dry adhesion）を利用して、運搬トロリの所定位置に一時的に固定できる。個々の真空カップ又は磁石は、少なくとも２つ１組で運搬トロリに取り付けられていてもよい。運搬トロリは、機械的にだけでなく、電気的又は空圧的に、移動方向に直線運動することができる。測定対象の変圧器用積層体の必要な送出し速度に対応して、運搬トロリの速度を可変に調節できる。運搬トロリを、隣接するトロリ同士が並行して動くように、配置及び設定することもできる。さらに、１つの運搬トロリから隣の運搬トロリへの搬送を、運搬トロリの運行中、すなわち、運搬中に、運搬されている変圧器用積層体の速度を変更することなく、行うこともできる。運搬トロリは、前進及び後進させることができ、これによって、真空カップ及び／又は磁石が、対応する変圧器用積層体を所定場所で解放又は固定する。
さらに、例えば、到達する変圧器用積層体の実際の温度を検知して、その温度を処理装置に伝送する目的で、測定装置は、変圧器用積層体及び／又はコンベヤの温度を検知するための温度センサを備えていてもよい。
検査システムの他の好適な実施形態は、請求項１を引用する従属請求項の特徴の説明に記載されている。
第１の実施形態に係る変圧器用積層体の上面図である。 第２の実施形態に係る変圧器用積層体の上面図である。 第３の実施形態に係る変圧器用積層体の上面図である。 第４の実施形態に係る変圧器用積層体の上面図である。 第５の実施形態に係る変圧器用積層体の上面図である。 図５の詳細を示す図である。 第１の実施形態に係る検査システムの、図８中の線ＶＩＩーＶＩＩに沿った断面図である。 検査システムの、図７中の線ＶＩＩＩーＶＩＩＩに沿った断面図である。 図７に示す検査システムの上面図である。 第２の実施形態に係る検査システムが、第１工程にある状態を示す断面図である。 検査システムが、第２工程にある状態を示す断面図である。 検査システムが、第３工程にある状態を示す断面図である。 第３の実施形態に係る検査システムを示す断面図である。 第４の実施形態に係る検査システムを示す断面図である。 第５の実施形態に係る検査システムを示す断面図である。
以下、本発明の好ましい実施形態を、添付の図面を参照してより詳細に説明する。
図１は、変圧器用積層体１０の上面図である。変圧器用積層体１０の形状は、主に、輪郭１１及びここで詳述しない寸法によって決定される。輪郭１１及び寸法は、変圧器用積層体１０の形状を決定する要素である。
図２に示す変圧器用積層体１２は、わずかに湾曲するよう切断された輪郭１３を有する。
図３に示す変圧器用積層体１４は、長手方向軸１５と、この長手方向軸１５上に位置する穿孔１６とを有する。この変圧器用積層体１４には、長穴１７が設けられている。長穴１７は、長手方向軸１５に対し、角度αだけ中心がずれている。
図４に示す変圧器用積層体１８には、開口１９が不規則に設けられている。
図５及び図６に示す変圧器用積層体２０は、切断端部２１と穿孔２２とを有する。穿孔２２の内側縁部２３は不十分に切断された状態である。
この例では、図１〜図６に示す変圧器用積層体の示す特徴は、各変圧器用積層体の形状を決定する要素であり、これらの特徴は以下に説明する検査システムによって判定又は測定できる。
図７〜図９は、変圧器用積層体２５の欠陥を検出するための検査システム２４を示す全体図である。検査システム２４は、検出ユニット２６、コンベヤ２７、及び、処理装置２８を備える。検出ユニット２６は、ライン走査カメラ２９及び照明装置３０により構成されている。このライン走査カメラ２９と照明装置３０とが、光学検出装置３１を構成している。具体的には、光学検出装置３１は、変圧器用積層体２５の移動方向（矢印３２で示す）に交差又は直交するように配置されている。照明装置３０が発した光は、ライン走査カメラ２９に当たる。ライン走査カメラ２９は、撮像を行うことによって、ライン走査カメラ２９と照明装置３０との間に挿入された変圧器用積層体２５の輪郭３３を検出できる。処理装置２８は、連写された複数の画像を整理統合して、変圧器用積層体２５の合成画像を生成する。この合成画像を使用して、変圧器用積層体２５の形状を判定又は測定することができる。
コンベヤ２７は、無端のコンベヤベルト３４を含み、このコンベヤベルト３４は、伝動部３５を備え、伝動部３５は、駆動プーリ３６，３７，３８及び３９のうちの少なくとも１つと係合する。また、検出ユニット２６の測定装置４０が設けられている。この測定装置４０を使用して、光学検出装置３１に対する、変圧器用積層体２５の移動速度を測定できる。具体的に、測定装置４０は、変圧器用積層体２５の移動完了までの距離を測定するための２つの距離センサ４１を備える。測定装置４０は、変圧器用積層体２５の検出に使用される２つの位置センサ４２をさらに備える。コンベヤベルト３４のベルト張力は、測定装置４０のセンサ４３により測定される。エンコーダ４４は、伝動部３５の歯をカウントして、コンベヤベルト３４の搬送速度を測定する。さらに、測定装置４０は、変圧器用積層体２５の実際の温度を測定するための温度センサ４５を備える。また、コンベヤベルト３４には、コンベヤベルト３４の表面４７を測定又は検査するためのセンサ４６が設けられている。
光学検出装置３１は、駆動プーリ３７同士の間の中央に、相対間隔ａをあけて配置されている。２つの距離センサ４１も、駆動プーリ３７からそれぞれ同じ相対間隔ｂをあけて配置されている。変圧器用積層体２５の全長Ｌは、長さ（２ａ＋２ｂ）以下である。したがって、変圧器用積層体２５は、常時、距離センサ４１の一方により検知される。距離センサ４１は、光学センサ又は機械的センサであってもよい。各距離センサ４１は、回転輪４８を有していてもよい。なお、回転輪４８は、例示に過ぎない。
処理装置２８は、画像処理ユニット４９及び測定値処理ユニット５０を備える。画像処理ユニット４９及び測定値処理ユニット５０は、変圧器コアの製造機のＳＰＳシステム５１に接続可能である。また、各変圧器用積層体２５のコンポーネントデータセットを処理するデータベース５２を、ＳＰＳシステム５１に接続することができる。
センタリング装置５３は、変圧器用積層体２５をコンベヤベルト３４に配置するよう構成されている。センタリング装置５３は、コンベヤ２７のスライドパネル５４に配置され、変圧器用積層体２５が確実に光学検出装置３１に実質的にまっすぐに進入するようにしている。
図１０ａ〜図１０ｃは、検査システム５５の全体図である。図７〜図９に示した検査システムとは異なり、検査システム５５は、２本のコンベヤベルト５７を有するコンベヤ５６を備える。距離センサ５８は、回転輪５９によって、変圧器用積層体２５に対して移動可能であり、光学検出装置３１から対応する間隔ｃをあけて配置されている。これにより、回転輪５９と変圧器用積層体２５との接触によって、搬入用コンベヤベルト５７の速度ｖ１と搬出用コンベヤベルト５７の速度ｖ２とを別々に測定できる。
図１１は、検査システム６０の断面図である。検査システム６０は、コンベヤベルト６１と、コンベヤベルト６１の下方に設けられた磁石６２とを備える。磁石６２は、その磁力によって、変圧器用積層体６３をコンベヤベルト６１の表面６４に引き付けて、スリップを低減することができる。
図１２には、検査システム６５を示す。この検査システム６５のコンベヤ６６は、直線駆動部６８に沿って移動可能な複数の運搬トロリ６７を備える。各運搬トロリ６７には真空カップ６９が配置されている。真空カップ６９によって、変圧器用積層体７０を所定位置に固定して運搬することができる。この例では、運搬トロリ６７間で、変圧器用積層体７０の搬送を行うことができる。
図１３には、コンベヤ７２を備える検査システム７１を示す。このコンベヤ７２は、磁石７４を有する運搬トロリ７３を備えている。運搬トロリ７３は、回転直線駆動部７５に沿って可動である。磁石７４は、電気的にオン・オフされて、変圧器用積層体７６を所定位置に固定する。

Claims (25)

  1. 検査システム（２４，５５，６０，６５，７１）を使用して、変圧器用積層体の欠陥を分析する方法であって、
    上記検査システム（２４，５５，６０，６５，７１）は、検出ユニット（２６）、コンベヤ（２７，５６，６６，７２）、及び処理装置（２８）を備え、
    上記検出ユニット（２６）は、光学検出装置（３１）を備え、
    上記コンベヤ（２７，５６，６６，７２）を使用して、複数の変圧器用積層体（１０，１２，１４，１８，２０，２５）を前記光学検出装置（３１）に対して連続的に搬送し、
    前記光学検出装置（３１）は、変圧器用積層体の移動方向に交差するように、好ましくは直交するように配置されており、
    前記検出ユニット（２６）の測定装置（４０）によって、前記光学検出装置（３１）に対する変圧器用積層体の移動速度を測定し、
    前記光学検出装置（３１）を使用して、変圧器用積層体の輪郭（１１，１３，３３）の画像を撮影し、
    変圧器用積層体の移動速度を考慮して、前記処理装置（２８）によって、前記変圧器用積層体の複数の画像を、前記変圧器用積層体の合成画像に整理統合し、
    前記処理装置（２８）によって、前記合成画像に基づいて前記変圧器用積層体の形状を判定する
    ことを特徴とする方法。
  2. 請求項１に記載の方法において、
    前記変圧器用積層体（１０，１２，１４，１８，２０，２５）の寸法及び／又は輪郭（１１，１３，３３）を、前記合成画像に基づき、画像処理によって判定する
    ことを特徴とする方法。
  3. 請求項１又は２に記載の方法において、
    前記処理装置（２８）は、撮影された前記画像を、前記測定装置（４０）が撮影時点に前記移動方向において測定した、前記光学検出装置（３１）に対する前記変圧器用積層体（１０，１２，１４，１８，２０，２５）の位置に関連付ける
    ことを特徴とする方法。
  4. 請求項３に記載の方法において、
    前記処理装置（２８）は、前記変圧器用積層体（１０，１２，１４，１８，２０，２５）のコンポーネントデータセットの中に、前記画像の画像データセット及び前記位置の測定データセットを保存する
    ことを特徴とする方法。
  5. 請求項４に記載の方法において、
    前記処理装置（２８）は、前記画像の前記画像データセット及び前記位置の前記測定データセットに、整合的なタイムスタンプを割り当てる
    ことを特徴とする方法。
  6. 請求項４又は５に記載の方法において、
    前記処理装置（２８）は、前記画像の前記画像データセット内の前記変圧器用積層体（１０，１２，１４，１８，２０，２５）の個別の光学的マークを検出して、前記光学的マークを前記コンポーネントデータセットに対応付けできる
    ことを特徴とする方法。
  7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の方法において、
    前記処理装置（２８）は、複数の変圧器用積層体（１０，１２，１４，１８，２０，２５）の形状に基づいて、変圧器コアを製造するための前記複数の変圧器用積層体（１０，１２，１４，１８，２０，２５）の配置順序を決定する
    ことを特徴とする方法。
  8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の方法において、
    前記測定装置（４０）の位置センサ（４２）及び／又は距離センサ（４１）を使用して、前記変圧器用積層体（１０，１２，１４，１８，２０，２５）の位置、移動完了までの距離及び／又は移動速度を、前記変圧器用積層体（１０，１２，１４，１８，２０，２５）において直接測定する
    ことを特徴とする方法。
  9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の方法において、
    前記処理装置（２８）は、前記移動方向において前記光学検出装置（３１）よりも上流に配置された位置センサ（４２）及び／又は距離センサ（４１）からの測定データを処理し、次に、前記移動方向において前記光学検出装置（３１）よりも下流に配置された位置センサ（４２）及び／又は距離センサ（４１）からの測定データを処理する
    ことを特徴とする方法。
  10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の方法において、
    前記形状の判定において、前記処理装置（２８）によって、前記変圧器用積層体（１０，１２，１４，１８，２０，２５）の一方の端部（２１）において測定された移動速度と、前記変圧器用積層体（１０，１２，１４，１８，２０，２５）の反対側の端部において測定された移動速度との差異が考慮され、好ましくは、このとき、移動速度が変化した時刻も考慮される
    ことを特徴とする方法。
  11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法において、
    前記処理装置（２８）による前記形状の判定のために、前記変圧器用積層体（１０，１２，１４，１８，２０，２５）の温度及び／又はコンベヤ（２７，５６，６６，７２）の温度が、それぞれの膨張率とともに測定及び考慮される
    ことを特徴とする方法。
  12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法において、
    前記処理装置（２８）による前記形状の判定のために、前記コンベヤ（２７，５６，６６，７２）のコンベヤベルト（３４，５７，６１）のベルト張力及び／又は摩擦係数が測定及び考慮される
    ことを特徴とする方法。
  13. 請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法において、
    既知の形状を有する変圧器用積層体（１０，１２，１４，１８，２０，２５）の検査を介して、前記検査システム（２４，５５，６０，６５，７１）の較正を行う
    ことを特徴とする方法。
  14. 変圧器用積層体の欠陥を分析するための検査システム（２４，５５，６０，６５，７１）であって、
    前記検査システム（２４，５５，６０，６５，７１）は、検出ユニット（２６）、コンベヤ（２７，５６，６６，７２）、及び処理装置（２８）を備え、
    前記検出ユニット（２６）は、光学検出装置（３１）を備え、
    前記コンベヤ（２７，５６，６６，７２）は、複数の変圧器用積層体を前記光学検出装置（３１）に対して連続的に搬送するために使用され、
    前記光学検出装置（３１）は、前記変圧器用積層体の移動方向に交差するように、好ましくは直交するように配置されており、
    前記検出ユニット（２６）の測定装置（４０）によって、前記光学検出装置（３１）に対する前記変圧器用積層体の移動速度が測定され、
    前記光学検出装置（３１）を使用して、前記変圧器用積層体の輪郭の画像が撮影され、
    前記変圧器用積層体の前記移動速度を考慮しながら、前記処理装置（２８）によって、前記変圧器用積層体の複数の画像が、前記変圧器用積層体の合成画像に整理統合され、
    前記処理装置（２８）によって、前記合成画像に基づいて、前記変圧器用積層体の形状が判定される
    ことを特徴とする検査システム。
  15. 請求項１４に記載の検査システムにおいて、
    前記光学検出装置（３１）は、ライン走査カメラ（２９）を備え、
    前記ライン走査カメラ（２９）を使用して、変圧器用積層体（１０，１２，１４，１８，２０，２５）の輪郭（１１，１３，３３）のライン走査画像を撮影可能である
    ことを特徴とする検査システム。
  16. 請求項１４又は１５に記載の検査システムにおいて、
    前記光学検出装置（３１）は、投射装置を備え、
    前記投射装置は、照明装置(３０)として構成可能であり、前記照明装置(３０)を使用して、前記変圧器用積層体(１０，１２，１４，１８，２０，２５）に光を投射可能である
    ことを特徴とする検査システム。
  17. 請求項１４から１６のいずれか１項に記載の検査システムにおいて、
    前記測定装置（４０）は、前記変圧器用積層体（１０，１２，１４，１８，２０，２５）の位置、移動完了までの距離及び／又は移動速度を、前記変圧器用積層体（１０，１２，１４，１８，２０，２５）において直接測定するための、位置センサ（４２）及び／又は距離センサ（４１）を備える
    ことを特徴とする検査システム。
  18. 請求項１４から１７のいずれか１項に記載の検査システムにおいて、
    前記コンベヤ（２７，５６，６６，７２）は、１本のコンベヤベルト（３４）、２本のコンベヤベルト（５７，６１）、又は、複数の運搬トロリ（６７，７３）を備えるよう設計されている
    ことを特徴とする検査システム。
  19. 請求項１８に記載の検査システムにおいて、
    前記測定装置（４０）は、コンベヤベルト（３４，５７，６１）又は前記運搬トロリ（６７，７３）の位置、移動完了までの距離及び／又は運搬速度を測定するための、位置センサ（４２）及び／又は距離センサ（４１）を備える
    ことを特徴とする検査システム。
  20. 請求項１９に記載の検査システムにおいて、
    少なくとも１つの位置センサ（４２）及び／又は少なくとも１つの距離センサ（４１）は、前記移動方向において、前記光学検出装置（３１）よりも上流及び下流に配置可能である
    ことを特徴とする検査システム。
  21. 請求項１８から２０のいずれか１項に記載の検査システムにおいて、
    前記コンベヤベルト（３４，５７，６１）は、前記コンベヤベルト（３４，５７，６１）の摩擦係数を増大させるための磁石（６２）を備えるよう設計されている
    ことを特徴とする検査システム。
  22. 請求項１８から２１のいずれか１項に記載の検査システムにおいて、
    前記コンベヤベルト（３４，５７，６１）は、前記コンベヤベルトの駆動プーリ（３６，３７，３８，３９）と係合可能な伝動部（３５）を備える
    ことを特徴とする検査システム。
  23. 請求項１８から２２のいずれか１項に記載の検査システムにおいて、
    前記コンベヤベルト（３４，５７，６１）は、前記変圧器用積層体（１０，１２，１４，１８，２０，２５）を前記コンベヤベルトの上で位置合わせするためのセンタリング装置（５３）を備える
    ことを特徴とする検査システム。
  24. 請求項１８から２０のいずれか１項に記載の検査システムにおいて、
    前記運搬トロリ（６７，７３）は、前記変圧器用積層体を保持するための真空カップ（６９）及び／又は磁石（６２，７４）を備えるよう設計されており、
    前記運搬トロリ（６７，７３）は、前記コンベヤ（６６，７２）の直線駆動部（６８，７５）を介して可動である
    ことを特徴とする検査システム。
  25. 請求項１４から２４のいずれか１項に記載の検査システムにおいて、
    前記測定装置（４０）は、変圧器用積層体（１０，１２，１４，１８，２０，２５）の温度及び／又は前記コンベヤ（２７，５６，６６，７２）の温度を検知するための温度センサ（４５）を備える
    ことを特徴とする検査システム。
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