This thesis aimed to explore how to robotize the stacking of stator plates for an electric vehicle motor developed at Uppsala University. The solution developed should also enable easy implementation in future laboratory exercise. The project was conducted at Uppsala University’s Department of Electrical Engineering, where the current electric motor was being developed and utilized in the university’s engineering courses. The stacking process was manually performed and was repetitive, and the plates often got stuck in the threaded rods during assembly. Previous research at the university had developed a robotic stacking solution for two-meter-long stator plates for wave power generators, using electromagnets and inductive sensors to pick up and position the plates. An initial assessment was conducted to understand the project conditions fully, followed by a concept development phase and concept selection supported by a Pugh- matrix. A prototype of a robot stacking tool was developed and evaluated through various experiments and field tests. The tool was equipped with inductive sensors to identify the holes in the stator plate, thus ensuring correct orientation. The tool was designed to be compatible with either suction cups or electromagnets, enhancing flexibility, with suction cups proving more effective for this application. Two different stacking process flows were developed and later assessed through simulations in ABB Robotstudio, estimating the stacking times at 23 and 28 minutes for 200 stator plates. The tool demonstrated reliable gripping and stacking of the stator plates with good precision, provided that the variation in the search angle between the plates was low. The problem arising with larger search angles could be due to misaligned centers of the tool and stator plate, poor roundness of the tool, or improper centering of the tool on the robot arm. To achieve better precision, the use of guide pins can be considered and evaluated further.

Efterfrågan av energi ökar på grund av den ökande globaliseringen i världen. För att transmittera och distribuera elektrisk effekt används transformatorer. ABB Power Grids AB är världsledande inom produktion av transmissionskomponenter däribland högspänningstransformatorer. Transformatorer är tidskrävande och komplext att tillverka vilket har lett till att all produktion hos ABB Power Grids idag sker manuellt. En av transformatorns mer framstående komponenter är kärnan som bidrar med en effektivare reglering till mindre förluster. Kärnan konstrueras av tusentals tunna elektroplåtar som staplas omlott på varandra och vävs ihop till en sammanhängande struktur, detta enligt ett kärnläggningsmönster. Plåtarna i sig är otympliga att hantera då de är långa, tunna och vassa. Manuell stackning av elektroplåtar har visat sig ge upphov till en del skador då lyften är många och slitsamma, därtill har plåtarna legat till grund för otäcka skärskador. I och med detta har ett intresse för automation väckts i hopp om att reducera arbetsskador. Vid första anblick kan kärnläggningen anses vara perfekt för automation då arbetsmomentet är enkelt och repetitiva. Incitamentet för automation ökar ytterligare i hänseende till arbetsmiljön. Komplikationerna uppstår när arbetet bryts ner. Under ytan är det en utstuderad process där krav på produkt är höga med strikta toleranser. Därtill har arbetet beskrivits som något man behöver en viss känsla för då arbetet anpassas genom hela processen. Detta försvårar automation betydligt då dagens tillverkningsprocess är svår att fullt ut härma med robotar eller portaler. Därför behövs avgränsningar behöver göras för att hitta avvägning mellan slitsamt arbete och finess. Området för automation begränsas därför till stackningsprocessen. Genom att fokusera på stackningen flyttas de slitsamma och farliga lyften från manuell arbetskraft till automation samtidigt som kontroll, justering och slutmontage behålls manuellt. På så sätt kan produktionen av transformatorkärnor göras lämpad för automation då det allra mest tidskrävande momenten inte behöver utföras av människan. Detta är innebär emellertid inte att automation görs utan svårigheter. Kärnornas storlekar samt den precision som krävs vid läggning sätter höga krav på den automationslösning som ska implementeras. För att en automationslösning ska klara av att stacka alla de typer av kärnor som idag tillverkas på ABB Power Grids kommer stora strukturer behöva upprättas för att utföra arbeten med extrem precision. Detta sätter höga noggrannhetskrav på de automationsmodeller som upprättas. Vidare, produktionsområdet där automation idag avses är väl utstakat och anpassat efter manuellt arbete. Detta innebär att automationsmodeller som idag finns på marknaden behöver omarbetas för att passa in i dagens produktion hos ABB Power Grids. Slutligen måste frågan ställas om modifierade lösningar kan göras noggranna nog eller om större ingrepp på produktionsområden behövs göras. I förstudien presenteras olika automationsmodeller som har utvecklats för att integreras hos ABB Power Grids, dessa är Portalmodeller, Länkarmsmodeller och Inmatningsmodeller. Utformningsförslagen har sedan analyserats och jämförts för att ge ABB PG ett utgångsläge för vidareutveckling av automatisering av stackningsmomentet. Resultatet blev fem automationsmodeller, två använder sig av länkarmsrobotar och tre är portaler. Vidare så har två automatiserade inmatningsmodeller upprättats för att ytterligare reducera den manuella hanteringen av elektroplåtar. ABB Power Grids rekommenderas att inledningsvis gå vidare med Robotmodell 1.