组件控制装置、系统和方法
技术领域
本发明涉及大型机器系统内的组件传送系统,更具体地讲涉及组件减速系统。
发明背景
组件传送系统用来在大型机器系统内将组件从一个位置传送到另一位置。此类系统可包括气动和重力送料系统。
气动传送系统用来在大型机器系统内将组件例如剃刀刀片架从一个位置传送到另一个通常位于远处的位置,例如沿着送料导管从料仓传送到转盘。这些系统通常可包括沿着所述系统赋予空气压力差的装置,例如吹风机或真空泵、注射喷嘴、从第一点通向第二点的小径管和用于在合适的第一点例如料仓中的特定位置上正确地对准管路的机械控制系统。这些传送系统通常不包括制动机构,或可包括反向流动的空气流以减慢组件,例如在它们到达处于送达位置的管路末端之后。
在这些系统中,注射喷嘴或者料仓移动以在特定点上按顺序地使管路居中来接纳组件或一叠组件。一旦居中,喷嘴便喷出一股空气,以将一叠组件抬高和移出料仓并通过管路到达送料导管。组件能够以很高的速度移动,并且由于没有制动系统,在它们到达送达位置后会碰撞止动装置。此类碰撞可使送料导管中的组件损坏或失准。
一些气动传送系统包括制动机构,所述制动机构包括位于送料导管上游的一个或多个喷嘴或开口。这些喷嘴或开口被供以高压空气,以产生在与组件方向相反的方向上流动的一个或多个气流。设定高压空气流以在接近送达位置时减慢组件。尽管可用于减慢正在接近的组件的速度,但这种制动机构需要仔细校准反向流动的空气流的体积和速度。此类系统的构造一般不能够补偿正在接近的组件的速度变化,而此种变化状态在气动传送操作中是很典型的。这些系统也不能补偿生产环境中典型的通过针型阀的空气压力或流量上的变化。
发明概述
一般来讲,本发明的特征在于用于对组件进行接纳和减速的装置。此类装置包括:组件轨道,所述组件轨道在输入和输出端之间延伸并且其尺寸适于接纳所述组件;输送装置,所述输送装置邻近组件轨道安装并包括被构造为在所述组件轨道内移动的突起;传感器,所述传感器设置在组件轨道输入端的上游并用于检测组件接近组件轨道的速度;和控制器,所述控制器与传感器通信并被构造为基于组件接近组件轨道的速度来调整所述突起在组件轨道内的速度,以使组件轨道内的组件减速。
本发明的特征也在于用于通过如下方式对运动组件进行接纳和减速的方法:在运动组件的前面在组件轨道内定位控制表面、减慢控制表面来啮合运动组件、将控制表面和运动组件进一步减慢到预定速度、以及在达到预定速度后释放运动组件。
所述新装置和相关方法可实施到系统中以通过大型机器系统内的传送系统提供可预测的组件传送和控制。在各种具体实施中,这些新系统捕获处于气动传送速度的组件、通过预定的减速曲线使这些组件减速、以及以预定的安全速度将组件释放到送达位置。所述系统在生产环境内提供从一个位置到另一个位置的受控组件流,同时最小化或完全防止组件损坏或失准-其它减速系统则可能受困于此。与例如反向流动的空气流系统相比,一旦安装完毕,新系统仅需要很少的校准和设置。
在一个方面,用于对组件进行接纳和减速的装置包括:组件轨道,所述组件轨道在输入和输出端之间延伸并且其尺寸适于接纳所述组件;速度控制装置,所述速度控制装置邻近组件轨道安装并包括被构造为在组件轨道内移动的突起;传感器,所述传感器设置在组件轨道的输入端上游以检测组件接近组件轨道的速度;和控制器,所述控制器与传感器通信并被构造为基于组件接近组件轨道的速度调整所述突起在组件轨道内的速度以使组件轨道内的组件减速。
在一些具体实施中,所述装置包括被构造为在所述轨道内伸出和缩回所述突起的致动器。所述致动器可为伺服控制的和/或包括例如气动或螺线管致动器。
在各种具体实施中,所述控制器被构造为基于沿组件轨道传送的组件的速度来调整所述突起的速度。所述控制器可被构造为根据预定的运动曲线使组件减速。
速度控制装置可包括底座,所述底座安装有在其相对的两端旋转的第一和第二轮并且还包括环绕第一和第二轮的正时皮带。速度控制装置也可包括沿着正时皮带长度的等距隔开的两个突起。在一些实施方案中,正时皮带包括槽,并且轮可包括被构造为啮合传送带的槽的齿。组件轨道可包括管、轨道、导轨或金属丝。
在另一方面,一种用于将组件从第一位置传送到第二位置的系统包括:组件轨道,所述组件轨道在输入和输出端之间延伸并且其尺寸适于接纳所述组件;速度控制装置,所述速度控制装置邻近所述组件轨道安装并包括被构造为移进、移出所述组件轨道和沿着所述组件轨道移动的突起;第一传感器,所述第一传感器设置在输入端上游以检测组件接近组件轨道的接近度;控制器,所述控制器与所述第一传感器通信并被构造为基于组件接近组件轨道的接近度调整所述突起在所述组件轨道内的速度以使组件轨道内的组件减速;送料导管,所述送料导管从第一位置延伸到组件轨道;和动力源,所述动力源用于将组件从第一位置推进到组件轨道的至少输入端。
在各种具体实施中,所述系统包括从组件轨道延伸至第二位置的送达导管。送料导管、组件轨道和送达导管中的至少一个可包括管、轨道、导轨或金属丝。可用沿着送料导管、组件轨道和送达导管中的至少一个引入的压力差来传送组件。组件轨道也可包括基本上沿着速度控制装置的长度延伸的开槽通道,其中开槽通道的大小适合接纳所述突起。
在各种具体实施中,所述系统也包括轨道盖,所述轨道盖连接到开槽通道上以限定基本闭合的通道,所述基本闭合的通道的尺寸和构造适于接纳组件和突起。突起也被构造为通过开槽通道和轨道盖之间和/或充分延伸进组件轨道中以阻挡组件在其中行进的通道。所述系统也可包括接近组件轨道的输出端设置以检测组件离开组件轨道的速度的第二速度传感器。在一些实施方案中,第一和第二传感器包括至少一个磁感应传感器、微波传感器、光学传感器或激光传感器。
在另一方面,一种用于在组件导管中控制组件送达的装置包括:第一和第二轮;环绕第一和第二轮的连续传送带,其中至少一个轮被可操作地连接到马达上;邻近传送带安装的组件轨道;从所述带伸出并突进沿着组件轨道的壁延伸的狭槽中的突起;沿着组件轨道设置以检测通过组件轨道的组件的接近度的传感器;和与传感器通信以根据预定的加速曲线控制马达速度的带控制器。
在另一方面,一种对运动组件进行减速的方法包括:在运动组件前面在组件轨道内定位控制表面;设定控制表面速度以啮合运动组件;将控制表面和运动组件进一步减慢到预定速度和由组件轨道释放运动组件。
在各种具体实施中,这种方法包括测量组件接近控制表面的接近度和/或速度以及基于组件速度而控制控制表面。在某些情况下,用这种方法沿着带的长度等距隔开地设置两个控制表面。
在一些实施方案中,控制表面从环绕于两个旋转轮之间的连续带伸出,并且所述方法包括根据预定运动曲线控制至少一个轮的转动。
除非另外限定,本文所用的所有科技术语均与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的术语具有相同的含义。虽然在本发明的实施或测试中可以使用与本文所述相似或等价的方法和材料,但是下文描述了合适的方法和材料。本文提及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献均全文以引用方式并入。在冲突的情况下,将以本说明书(包括定义)为准。此外,材料、方法和实施例仅为示例性的而非旨在进行限制。
根据说明书以及权利要求书,本发明的其它特征和优点将显而易见。
附图概述
图1是组件传送系统的示意图,所述组件传送系统包括当组件通过系统时控制组件速度的输送装置。
图2是图1的组件传送系统的输送装置的侧视图。
图3是图2的输送装置的透视图。
图4A、4B和4C是图1的组件传送系统的输送装置的前视图、平面图和侧视图。
图5A是沿着图4A的线A-A,的截面图。
图5B是沿着图4A的线B-B,的截面图。
图6是图2的输送装置的一部分的细部图。
图7A至7E是图1的组件传送系统的输送装置在运行的逐渐前进阶段的示意图。
图8是组件啮合图1的输送装置的运动曲线图。
图9是描述图1的组件传送系统的控制序列的流程图。
各种附图中的类似的参考符号指示类似的元件。
发明详述
本说明书涉及用于安全和有效地将组件从组件传送系统的第一工位送达到传送系统中的第二工位的捕获、控制和释放组件的装置、系统和相关方法。
一般来讲,如图1至3所示,系统20包括料仓25、转盘30和在其之间延伸的送料导管35以将堆叠在料仓25的腔室45中的多个组件40例如十四个剃刀刀片架传送到转盘30。在一些实施方案中,系统20包括多个料仓25和多个转盘30,并具有合适的门(未示出)以控制将组件40从每个料仓传送到每个转盘。在一些实施方案中,系统20被构造为传送多种组件类型,每种的横截面轮廓均基本类似,但颜色或特征不同。
送料导管35可用柔韧的管材制成,管材内部形状的尺寸适于传送通过导管的组件40和使组件40保持对准。在一些实施方案中,送料导管35通过例如挤出而被制成大致与组件轮廓相对应的复合形状。系统20可用于受控地递送不同数目的组件(例如,成批组件)或单个组件。在一些实施方案中,系统20可用来控制容易因急剧减速或与相邻组件或转盘30碰撞而损坏的组件的递送。
具体参见图1,送料导管35的入口部分50从料仓25延伸到组件轨道55,并且送料导管35的出口部分60从组件导轨55延伸到转盘30。在一些实施方案中,组件轨道55基本上是水平的。在其它实施方案中,组件轨道55相对于水平方向倾斜。在一些实施方案中,组件轨道55直接送料到送达位置而没有出口部分60。
系统20可采用任何递送系统例如气动递送系统或重力送料系统来推动组件40。
在某些实施方案中,将高压空气源65例如注射喷嘴设置在料仓25的各腔室45下方,并且一旦对中,便喷出一股空气以很高的速度将组件40沿着送料导管35的入口部分50并朝向组件轨道55的输入端70移出料仓25之外。在一些实施方案中,高压空气源65被构造为在料仓25的不同腔室45下方移动。在其它实施方案中,高压空气源65是不动的,料仓25则移动以使高压空气可被引入到每个腔室45并因此沿着送料导管35的入口部分50推运组件40。
速度控制装置80接近组件轨道55设置并包括输送装置85和一个或多个(例如两个或多个)突起90或“狗”,所述突起90或“狗”连接到输送装置85上并且其尺寸适于在组件轨道55内移动以阻挡和控制组件40沿着组件轨道55行进的通道。输送装置85且因此突起90被可操作地连接到马达95上。在一些实施方案中,马达95为带有制动的精密控制的伺服马达,例如Allen Bradley 1326AS-B310H-21-K3型。
突起90被构造为延伸到组件轨道55中并啮合进入组件轨道55的每个组件40或进入组件轨道55并由料仓25进行递送的一叠或一批组件40中的第一个。可控制马达95的速度以使组件40接触突起90的速度略微慢于组件40在首先到达组件轨道55时的速度。对于在突起90上承载的所有组件40,马达95、突起90和成批组件40的速度沿着组件轨道55被精确控制到使组件40进入送料导管35的出口部分60所需的入口速度。组件40然后前进到送料导管35的出口部分60到达送达位置例如转盘30。例如,可使组件40在送料导管35的出口部分60中达到静止。
重新参见图1,并且在各种实施方案中,接近组件轨道55的输入端70设置上游传感器100,以测量组件40在送料导管35中接近组件轨道55的接近度和/或速度。传感器100可以是例如磁感应传感器、微波传感器、光学传感器或激光传感器。与传感器100通信的控制器102根据来自速度传感器100的信号调整马达95的速度进来调整突起90的速度。在一些实施方案中,接近组件轨道55的出口端104设置下游速度传感器103,以测量组件40沿着组件轨道55减速之后的速度。下游传感器103可提供反馈信号给用于控制马达95的控制器102,以证实所述系统是在设计极限内运行和/或提供给定周期已经完成的指示。
在某些实施方案中,如图2和3所示,输送装置85包括环绕两个轮110a、110b的连续带105,所述两个轮110a、110b安装在输送装置底座115的相对两端处进行旋转。组件轨道55在两个轮110之间沿着底座115延伸并沿着一侧被轨道盖120包封起来。组件轨道55和轨道盖120被构造成能允许突起90进入、通过和离开。两个突起90a、90b从带105上的不同位置伸出并且其尺寸适于在引导组件40的组件轨道55内移动。
在一些实施方案中,两个突起90沿着带105等距隔开并且每个周期绕带105传送半程,从而在交替的周期上使突起90a和突起90b交替捕获组件以用这种构型实现最高频率的成批传送。控制器102根据来自传感器100a、100b、103中的一个或多个的输入信号控制马达95、两个轮110a、110b及因而带105和突起90的速度。
参见图4A至5B,在一个实施方案中,马达95通过联轴器121被可操作地连接到轮110a上,联轴器121又通过贯穿设置在联轴器121和轮110a之间的轴套轴承123的轴122连接到轮110a上。马达95驱动轮110a,轮110a又驱动带105和连接到其上的突起90。参见图5B,带105的移动会使轮110b绕着空转轴124旋转,空转轴124贯穿设置在底座115一端处的惰轮壳轴承125。
继续参见图4A和4B,在一些实施方案中,轮110b的位置可沿着组件轨道55的纵向进行滑动调整,以在固定轮110a和可动轮110b之间延伸的带105上获得所需张力。一个细长的张力杆126被固定到轮126的基座部分上并被连接到底座115上的张力块127滑动接纳。当达到轮110b的所期望的纵向位置时,通过将张力杆126固定在张力块127内,将轮110b锁紧在底座115上的适当位置,例如通过转动位于并以螺纹设置于张力块127中的扣件例如螺钉来啮合和固定张力杆126。
马达95和控制器102被构造为将突起90的速度快速且连续地从快速升高改变至在组件40进入组件轨道55时与组件40基本相同的速度、然后改变至快速下降到组件40离开组件轨道55的所期望的速度。输送装置85的构型允许组件40从料仓25快速传送到输送装置85,同时减小或防止碰撞损坏到达送达位置例如转盘30的组件40。
参见图2至4A和图6,带105可包括尺寸适于啮合绕着轮110a和110b的圆周排列的齿129的槽128,以保持带105相对于轮110的位置。这种构型连同可操作地连接到轮110a上的精密控制马达95一起保持突起90的位置的对齐。
继续参见图2至4A和图6,用一个或多个铰链130a、130b将轨道盖120连接到底座115上,铰链130a、130b允许轨道盖120绕着铰链旋转离开底座115,以允许检查组件轨道55(图6)。一个或多个基本透明的透镜盖131a-131i连接到沿着轨道盖120设置的开口上,以允许在系统20处于运行时目视检查组件40通过组件轨道55的通道。一个或多个旋钮133a-133c沿着轨道盖120设置,并且包括螺柱,所述螺柱在被旋转时啮合底座115内的螺孔以将轨道盖120紧固到底座115上。
在一些实施方案中,导带器138在轮110a和110b之间沿着底座115的下部139延伸,以在突起沿着底座115的下部行进时将带105和连接到其上的突起90朝组件轨道55偏置。
参见图6,组件40沿着组件轨道55头尾相连地承载在突起490上进行排列(图中显示轨道盖120绕着铰链131被转离底座115)。突起90的数目、突起90之间的距离以及组件轨道55的长度可根据组件40的数目和尺寸以及组件40所期望的减速值而改变。组件轨道55沿着输送装置85的尺寸被构造为能保持沿着组件轨道55通过的组件40的对齐和取向。一个弓形导管140接近轮110b设置并且大致遵从轮110b的圆周并与组件轨道55合并。在绕着环绕轮110b的带105承载突起90时,这个弓形导管140允许突起90进入组件轨道55中。接近轮110a设置一个类似的弓形导管(未示出),以允许突起90移出组件轨道55。在一些实施方案中,系统20可被构造为允许高压源65所引入的压力在突起90进入和离开组件轨道55的位置处逸出到环境中,同时保持组件40的所期望的传送速度。
在一些实施方案中,成批组件40典型地通过足以使该批加速到足够高的初始速度的很短的高压气体脉冲从第一工位被“发射”到第二工位,以实现沿着送料导管35的传送。如果需要很长距离,可加入额外的喷气流来使它们保持移动。在这些系统中通常不需要加压并且加压通常无助于传送,因为组件通常被松散地装在导管中并且不能承受太大的压力。
在运行中,如图7A至7E所示,在从料仓25的腔室45发射后,组件40接近沿着输送装置85从入口部分50在箭头150方向上延伸的组件轨道55(图1)。在一些实施方案中,速度控制装置80包括两个上游传感器100,第一上游传感器100a被构造为向控制器发出组件处于上游预设距离的途中的信号,而距第一上游传感器100a一预定距离S设置的第二上游传感器100b向控制器102(图1)提供所需的第二信号以计算即将到来的组件的速度。当传感器100检测接近的组件40或一批组件40的接近度和/或速度时,轮110a和110b在箭头155的方向上旋转并且输送装置85开始一运动曲线,以将带105并因而将突起90b沿着输送装置85的下部139加速到略低于即将到来的组件40的速度。
如图7B所示,突起90b和前导组件40a在捕获区160内前进直到组件40a接触突起90b为止,如图7c所示。当突起90b继续在箭头165的方向上沿着输送装置85的下部139移动时,突起90a在与箭头165相反的箭头170的方向上沿着输送装置85的上部175移动。
在某些实施方案中,每个组件40均与沿着送料导管55移动的相邻组件直接或紧密接触,并且都在箭头165的方向上以与突起90b基本相同的速度移动。
再次参见图7C,在前导组件40a接触突起90b之后,轮110a、110b且因而带105随着突起90b沿着距离D移动而开始一减速曲线,直到突起90b在输送装置的下部139上接近轮110a为止,如图7D所示。如图7E所示,在突起90b到达距离D的末端并且组件40的速度被降低到预定速度之后,突起90b绕着轮110a在箭头180的方向上旋转并从组件轨道55中撤回,从而从组件轨道55中释放组件40并释放入出口部分60到达系统20内的另一个位置例如转盘30(图1)。继续参见图7E,突起90b目前移动到输送装置85的上部175,并且突起90a目前移动进组件轨道55中到达所示的位置。输送装置85现在准备接纳和减速另一批组件40。
图8显示在一个操作周期中,马达95、轮110a、110b及因而从带105伸出的突起90a、90b(图2)的运行的一个实例运动曲线。所编程的运动曲线用曲线185表示,输送装置85所遵从的实际运动曲线用曲线190表示。在0ms处,突起90b如图7A进行定位。由0ms至约50ms,突起90b急剧加速到约340英寸每秒的速度到达图7B所示的位置,超前于以约360英寸每秒的速度行进的接近组件40。
在一个实施方案中,突起90b在通过如图7B所示的捕获区160期间在约50ms至约180ms内保持约340英寸每秒的基本恒定的速度。突起90b沿着捕获区160以略慢于前导组件40a速度的速度前进并在捕获区160内啮合组件40a。在捕获区160的末端,所述突起的速度依照运动曲线190沿着图7C所示的距离D被急剧减慢,直到在约420ms的时刻所述突起以60英寸每秒的速度行进为止。
尽管图8所示的所编程的和实际的运动曲线185、190从约180ms至约430ms基本是线性的,但也可能是其它非线性曲线例如抛物线或二次曲线。在约500ms处,突起90b如图7D所示到达组件轨道55的末端并绕着轮110a在图7E所示的箭头180的方向上以约65英寸每秒的基本恒定的速度旋转,直到到达周期结束为止。突起90b然后从组件轨道55中撤出并将组件40释放到送料导管35的出口部分60并释放入系统20内的另一位置例如转台30(图1),如图7E所示。
在某些实施方案中,例如如图7E所示,突起90a现在如图7E所示被沿着输送装置85的下部139设置,并且对于沿着送料导管的入口部分50从料仓25接近的下一批组件40(未示出)而言将遵从图8中曲线190所表示的基本相同的减速曲线。
参见图9,系统20的运行序列200包括从料仓25发射一批组件40(205)、测量组件40接近输送装置85的速度(210)、将突起90插进组件轨道55中(215)、将突起加速到与即将到来的组件40的速度基本相同的速度(220)、啮合前导组件40a(225)、根据预定的减速曲线对突起和组件进行减速(230)和从组件轨道55中撤回突起从而从组件轨道中释放组件(235)。
该序列通过以下操作宣告结束:根据提供给控制器102的操作员输入和/或传感器100a、100b、103提供给马达控制器102的信号,判定是否要求传送另外的组件40(240),并通过发射另一批组件(205)而重新开始所述序列,或可供选择地终止所述序列(245)。
其它实施方案
应当了解,虽然已结合本发明的具体实施方式描述了本发明,但是前述描述旨在说明而非限制由随附权利要求书所限定的本发明的范围。其他方面、优点和修改均在以下权利要求书的范围内。