CN111055303A - 夹持工具以及利用该工具的改进的分拣系统 - Google Patents

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Abstract

公开了夹持工具以及利用该工具的改进的分拣系统，夹持工具安装在用于控制从平面板材切割的工件的处理设备上。夹持工具包括：接合头，其可更换地与可移动的处理设备的操作端部相匹配，致动装置，其安装在所述接合头上，至少包括第一致动单元，和多个附接联接单元，其设置有附接联接装置，安装在所述接合头上，其中：附接联接单元安装在框架上，框架包括至少四个通过相应的铰接装置铰接在一起的杆，铰接装置设置在平铺的平面上，附接联接装置设置在平行于所述平铺的平面的平面上，铰接框架支撑在所述接合头上，通过绕着平铺的平面上的所述铰接装置中的至少一个旋转，第一致动单元驱动铰接框架的杆中的至少一个。

Description

夹持工具以及利用该工具的改进的分拣系统
技术领域
本发明涉及切割中心中的平面板材处理的领域；更具体地，本申请涉及用于拾取并分拣板材工件及相关切屑的处理设备的工具和系统。
背景技术
已知的，在平面板材切割中心中通过各种切割设备(激光束、氧气喷枪、射水机和等离子切割等)从金属板材获得单独成型件，其中需要拾取各种切割工件(或产生的切屑)并有序地将其放置在工作台或储存设施上。
待处理的工件由厚度小(例如从0.5至25mm)的平面板材构成，但具有非常不同的形状，不同之处在于个体尺寸的延伸、表面区域或者几何复杂度这些方面。
在现有技术中，已经存在数种处理机器，其专门用于对这些工件通过识别、夹持、移动和排序操作来进行处理，上述操作通称为“分拣”。WO2008/139409描述了这些机器中特别有效的一种。
对于切割工件的形状的显著变化性，通常的实践是在处理机器旁设置不同工具的仓库：位于机器上的处理设备编程为在需要时更换工具，即，将处理设备靠近仓库、更换使用的工具并进行期望的“分拣”循环。通过这种方式，根据待抽取的工件的需要，同一处理设备设置有不同的终端工具。
然而，能够理解，工具更换步骤构成机器操作期间的停滞时间。因此，理想地，处理工件所需的工具的数量越小，机器的使用效率就越高。为此目的，期望具有灵活的工具，即，期望具有在兼顾其实际抽取和移动效率的情况下适于拾取尽可能多不同的工件的工具。
在这种情况下，设置能够适用于拾取彼此非常不同的工件的工具是不容易的，这或者因为其必须具有牢固的结构(必须抽取甚至能够重达数千克的金属工件)，或者因处理设备移动的距离较大(甚至达到数米)，最后或者因为处理设备上的能源通常为气动(利用吸盘来用于拾取平坦工件)而非电动。
在其它领域中，用于处理设备的设置有可移动的吸盘的工具是已知的。该技术例如应用于拾取放置机器中(该拾取放置机器用于移动应当以特定的空间布置进行抽取但却被放置成处在不同的布置中的多个较小物体)，或者应用于在工序中处理尺寸变化的较小物体。为此目的，根据现有技术，带有相应阀的吸盘可移动地安装在线性引导件上，并设置在单一方向上或者设置成沿着会聚的方向(例如径向)，从而适应吸盘的各个夹持位置的尺寸或节奏。
然而，夹持位置的线性移动能够应对尺寸的变换，但不能应对待处理的物体的形状和尺寸比例的显著变化。此外，当必须提升非常大且沉重的工件时，单独夹持位置的线性引导模式并不合适，这是因为其最终将产生较高的磨损，影响系统的使用寿命。
在技术领域中已知用于处理设备的适应工具的其它示例。例如，DE102008057246涉及这样一种夹持工具，其设置有安装在铰接框架上的多个吸盘。铰接框架能够延伸或折叠，从而改变吸盘的相对位置。然而，该控制需要使用安装在移动部件上的两个电动机，因此需要在可修改的路径上连通电线。此外，框架提供引导槽的交替性的线性运动，这会导致维护问题。最终，吸盘可能远离或靠近框架的固定中央部分，因此其相对于框架的CG所能占据的位置存在限制。
EP919515构成另一个示例，其涉及另一种可变几何特征的夹持工具。在该示例中，吸盘设置成安装在一对铰接至中央基部的臂的端部，其中设置有驱动齿轮。该结构非常复杂、沉重，具有相当大的几何限制，这是由于四个吸盘能够径向移动靠近或远离中央基部，因此其能够适应具有不同径向延伸的工件的尺寸，但是其不能适应具有不同长宽比的工件的几何特征。
因此，在板材工件分拣领域中，仍然未发现适于获得令人满意的适应性的工件操作工具的方案。
发明内容
因此，本发明所基于的问题是提出一种处理设备工具，其适应于通过平面板材切割中心处理的工件的不同形状，从而减少工具切换的次数，因此提高分拣系统的生产率。
此外，希望提供一种工具，其还在使用中足够灵活，从而能够提供广泛的不同模式，以拾取并释放工件。
通过具有在随附的主要权利要求中提及的基本特征的工具，从而实现这些目的。从属权利要求说明了本发明的优选特征。
具体地，根据本发明的优选方面，提供了一种夹持工具，其安装在用于处理从平面板材切割的工件的处理设备上，包括：
接合头，其可更换地与可移动的处理设备的操作端部相匹配，
致动装置，其安装在所述接合头上，至少包括第一致动单元，和
多个附接联接单元，其设置有附接联接装置，安装在所述接合头上，其中：
所述附接联接单元安装在框架上，所述框架包括至少四个通过相应的铰接装置铰接在一起的杆，所述铰接装置设置在平铺的平面上，
所述附接联接装置设置在平行于所述平铺的平面的平面上，
所述铰接框架支撑在所述接合头上，
通过绕着所述平铺的平面上的所述铰接装置中的至少一个旋转，所述第一致动单元驱动所述铰接框架的所述杆中的至少一个。
根据一个优选的方面，所述第一致动单元驱动所述杆中的一个，从而使得铰接框架采用折叠构造和展开构造的两个行程终点构造，在所述折叠构造中所述附接联接单元相互靠近并对齐，在所述展开构造中所述附接联接单元沿着两个不同的笛卡尔坐标轴线间隔分开。
优选地，所述附接联接单元设置在铰接装置处。
根据另一个方面，通过垂直于所述平铺的平面的两个平行旋转销，所述铰接框架支撑在所述接合头上。
根据一个优选的方面，所述铰接框架具有四个铰接的可移动杆，其中两个一体地旋转地与所述平行旋转销连接。
根据一个方面，所述附接联接装置的形式为支撑在相应的阀体上的吸盘。
本发明的另一个方面提供铰接延伸单元，其设置在所述接合头与所述铰接框架之间，设置成使得所述平铺的平面可以从水平姿态旋转至竖直姿态。优选地，所述铰接延伸单元具有摇臂，所述摇臂可旋转地安装在与所述接合头一体的气动缸上，所述气动缸的旋转轴线水平地设置。此外，通过由两个匹配板件组成的可拆卸的中间头，所述铰接框架支撑在所述接合头上。
根据本发明的另一个方面，提供了用于切割金属板材工件的分拣系统，其包括如上所述的工具以及放置架，所述放置架装备有平行的支承杆和对应的竖直支撑件，以用于支撑相互并排设置的多个竖直工件。
附图说明
然而，通过以下优选实施方案的详细描述，本发明进一步的特征和优点将变得更为显而易见，所述优选实施方案完全作为非限定性的示例给出，并在附图中示出，附图中：
图1为根据本发明的工具在延伸状况下的立体图；
图2为与图1相似的视图，工具处于折叠状况；
图3A为工具的联接单元组件在延伸状况下的立体图；
图3B为图3A的组件的下侧的平面视图；
图4A为图3A的组件在折叠状况下的立体图；
图4B为图4A的组件的下侧的平面视图；
图5A为根据本发明的工具的侧视图，联接单元组件处于延伸状况并旋转90°；
图5B为图5A的工具的立体图；
图6A为与图5A相似的视图，联接单元组件处于折叠状况；
图6B为与图5B相似的视图，联接单元组件处于图6A的状况；
图7为示例性放置架的示意立体示意图；
图8为带有一对示例性放置架的放置台的立体图；以及
图9A-图9C为显示使用图7中的架的本发明的工具的放置工序的侧视图。
具体实施方式
用于处理从金属板材切割的工件的机器(也称为分拣设备)具有一个或多个装备有终端头T1的活动处理设备(未示出)，例如四个在WO2008/139409中描述的处理设备，一系列不同的可拆卸工具能够适当地接合至终端头T1。
用于移动切割工件的工具转而具有接合头T2，接合头T2旨在通过较短的旋转或往复的接合运动而与处理设备的终端头T1牢固地匹配。各个工具的接合头T2具有相同的构造，从而确保工具能够在处理设备的终端头T1上互换。
在工具接合头T2上安装工具操作部件。能量传输管路也穿过接合头T2，所述能量传输管路来自处理设备的端部，旨在用于操作部件：典型地，能量传输管路是(真空或压缩空气类型的)气动管，但也可以是电缆。
参考图1，在提升金属板材工件的具体应用中，操作部件包括由一个或更多个附接联接单元N1-N4形成的夹持组件。附接联接单元N1-N4的形式例如为在合适的阀体5-8的端部处安装的吸盘1-4，前述为气动管的能量传输管路(未示出)的端部接合在阀体5-8上。气动管连接至真空泵，真空泵适于在吸盘1-4的打开端部产生负压，因此吸盘1-4适于保持金属板材或平坦工件。
附接联接单元N1-N4设置成其旨在附接至待拾取的工件的部件(即吸盘1-4的接触部件)位于同一联接平面中。因此，附接联接单元N1-N4设置成各个对称轴线相互平行。
根据本发明，各个附接联接单元N1-N4安装成从铰接框架10悬挂凸出，铰接框架10由通过至少四个铰接元件C1-C4铰接在一起的至少四个杆/连杆组成，从而形成铰接四边连杆。
所述至少四个铰接元件C1-C4设置在平铺的平面中，所述平铺的平面与吸盘1-4的联接平面平行。
取决于铰接框架10如何被约束至其支撑件(例如中间头T3)，铰接框架10的铰接臂沿循铰接平行四边形、缩放或混合状况的典型运动学机制。
在附图中示出(特别见图3A和图3B)的实施方案中，框架10由四个杆/连杆10I、10II、10III、10IV组成，相对的一对杆/连杆长度相等，通过四个铰接元件C1-C4铰接在一起。
在与中间头T3一体的支撑支架11上还设置两个旋转销C5和C6，铰接框架10的两个相对的杆10II、10IV一体地旋转地安装在旋转销C5和C6上。因此，通过绕着两个销C5和C6的垂直于平铺的平面的旋转轴线简单旋转，铰接框架10能够呈现不同的姿态，并保持在其平面中。
优选地，铰接元件C1-C4为与阀体5-8一体地细长轴，其设置有螺纹端部，附接螺母接合在该螺纹端部上。
优选地，旋转销C5和C6以及铰接元件C1-C4都装备有转动或滑动轴承，从而即便存在工具负担有显著重量，也能减少摩擦。
在支撑支架11上，进一步安装致动装置12，致动装置12装备有致动杆12a，所述致动杆12a通过铰链13被约束至小臂14，小臂14与旋转销之一C5一体地旋转。可替代地，致动杆12a可以约束至铰接框架10的其它部件，但具有将控制从致动装置12传递至框架10的功能，从而按需要改变其构造。
优选地，致动装置12为单行程气动致动装置(即，不为偏置的，notpartializable)，其适于将框架10控制为两个相反的行程结束姿态。为简洁起见，优选地通过单个电子阀(未示出)控制致动装置12，其在所述致动装置的双动式回路中引入或释放空气压力：当电子阀断电时，铰接框架10采取图4A和图4B中示出的第一折叠位置；相反，当电子阀通电时，框架10采取图3A和图3B中示出的第二延伸位置。
通过双动式致动装置或者与返回弹性装置配合协作的单动式致动装置，能够实现两个位置。
具体地，如图所示，框架10从第一折叠构造切换至第二展开构造；在第一折叠构造中附接联接单元N1-N4相互对齐并处于靠近的位置，在第二展开构造中附接联接单元N1-N4设置在长方形的端点处，长方形的边是四个杆10I、10II、10III、10IV。
为了获得附接联接单元N1-N4的有利的对齐(如图2和图6B中所示)，优选地，两个相对的杆10I和10III大致为C形，铰接元件C1-C4设置在C形的弯曲端部。通过这种方式，杆10I和10III的主要部分不会妨碍处于折叠构造中的中间位置处的单元N1和N3(图4B)。
对于长而窄的工件(在展开构造中)以及具有比较方形的尺寸比的工件(在未折叠的构造中)，能够实现几何变化使得能够有效利用夹持设置。
该几何变化能力能够在单个工具中结合多种不同的构造，代表多达四种现有技术的不同工具。因此消减了在多种状况中更换工具的需求，缩短了循环时间，并且减小了工具仓库中占据的空间(因此降低了机器附近地面上的相对拥挤)。
优选地，中间头T3具有两个相应的板件，一个与铰接框架10的支架11一体，一个直接地或间接地与接合头T2一体。分为两个板件使得连接稳定(例如适于与螺杆匹配的两个凸缘)，简化了组装/拆卸操作，并允许具有为能量传输管路所预留的连接。
根据本发明的优选实施方案，进一步地，中间头T3的一侧与铰接延伸单元一体，适于使该中间头绕着水平轴线旋转。具体地，所示出的示例性延伸单元设有摇臂15部件，其可旋转地安装在气动马达或气动缸M1上，而气动马达或气动缸M1转而与接合头T2接合为一体。气动缸M1的旋转轴线水平地设置。旋转气动缸M1能够采取两个行程结束位置，使得摇臂15相应地旋转例如90°。优选地，通过机械记录装置限定摇臂15的旋转角度，例如为90°或另一预定角度(在0至90°之间)，借此调整延伸单元的两个行程终点止挡件的位置。
有利地设置该铰接延伸单元使得附接联接单元N1-N4的平铺的平面能够从水平姿态(图1至图2)移动至几乎竖直的姿态(图5A至图6B)，夹持单元组件都可处于折叠状况和展开状况两者。
由于单元N1-N4在平铺的平面中以及在空间定向方面的所述适应性特征，因此能够实施本领域中的创新性的分拣操作。
具体地，作为根据本发明的工具的附件，设置有通过支撑框架20形成的放置架R(图7和图8)，在支撑框架20上附接数对平行的支承杆21a和21b，在支承杆21a和21b之间还设置竖直支撑件22。
至少适当地处理支承杆21a和21b的表面的一部分，例如涂覆有较软的材料，以作为切割金属板材工件P的支承，其目的在于不产生磨损并使其保持就位。优选地，杆21a和21b可摇动地安装在框架20上，即能够在其纵向轴线上旋转，从而设置成以最佳的方式朝向处理后的表面，从而适应切割工件P的具体形状。
放置架R设置为使切割板材工件P在几乎竖直的位置上彼此相邻设置(如图所示)。为此目的，在支承杆21a和21b的端部，在放置架的一侧，设置竖直支撑件22。
因此，切割工件P的下侧边缘抵靠在杆21a和21b上，而其背部侧抵靠至支撑件22，因此保持基本上竖直的位置。
如图8所示，工件P的放置仓库由此可以设置为拉抽装置D，一些工件P1常规地平放在拉抽装置D上，其他工件P在一个或更多个放置架上彼此相邻竖直设置。
在图9A至图9C中，示出了通过根据本发明的工具将工件P布置在放置架20上的工序。
在图9A中，工件P位于工具上，在以水平姿态拾取工件P之后，工具已经旋转了90°。处理设备使工具更靠近放置架20，实施竖直平移，直到工件P的下侧边缘放置在支承杆21a和21b上。使吸盘1-4保持抽吸并因此附接至金属板材工件P的真空泵关闭(图9B)。可以使气动回路反向，产生从吸盘1-4向外的压缩空气冲击，从而推动工件P抵靠竖直支撑件22(图9C)。并且对后续工件(在每个循环中设置在移动工具的下方位置)重复该相同工序，将后续工件渐次放置在上一个工件旁，从而将各个工件已经放置其在放置架上的正确的位置上。
从上述说明可以看出，根据本发明的工具完美地解决在引言中提出的目的。
附接联接单元组件具有可变的几何特征，适于拾取不同线性延伸以及可变形状和尺寸比例的金属板材工件。该组件的结构仅设置有铰接件和单独一个致动装置，以简单、经济且合适的方式限定从而还能支撑显著的重量，而不依赖线性引导件。
工具提供给可以通过甚至仅为气动类型的能量管路控制的驱动器，有益于适用于多种现有的处理设备。
然而，应当理解，本发明不应认为限于如上所示的特定布置(其仅表示本发明的示例性实施方案)，而不同的变体形式是可能的，其均在本领域技术人员所能达到的范围内，而没有脱离本发明本身的保护范围，其由所附权利要求书限定。
例如，在气动致动装置旁，或取代气动致动装置，可以优选地设置电子致动装置，其可以在预定的行程上具有连续的控制。致动装置可以具有提供线性移动(例如传递至杠杆)或旋转移动(例如传递至所述旋转销之一)的驱动元件。
此外，虽然仅示出了四个附接联接单元，但是也可以设置更多数量的附接联接单元，与可用的整体尺寸相兼容。对于本发明的主要教导，提供铰接延伸单元不是严格必须的，虽然优选的是设置架式布置系统。
而且，如上所述，铰接框架的形状、铰接铰链和对于支架的约束的位置和数量以及附接联接单元的固定位置可与所示出的情况明显不同。例如，铰接框架10的四个杆可以设置为一个固定杆以及三个铰接移动杆，三个铰接移动杆在固定杆上具有两个铰链。
最后，附接联接单元可以包括与吸盘性质不同的装置，例如可以是电磁体的形式。

Claims (10)

1.一种夹持工具，其安装在用于控制从平面板材切割的工件的处理设备上，包括：
接合头(T2)，其可更换地与可移动的处理设备的操作端部相匹配，
致动装置，其安装在所述接合头(T2)上，至少包括第一致动单元(12)，和
多个附接联接单元(N1-N4)，其设置有附接联接装置(1-4)，并安装在所述接合头(T2)上，其特征在于：
所述附接联接单元(N1-N4)安装在框架(10)上，所述框架(10)包括至少四个通过相应的铰接装置(C1-C4)铰接在一起的杆，所述铰接装置(C1-C4)设置在平铺的平面上，
所述附接联接装置(1-4)设置在平行于所述平铺的平面的平面上，
所述铰接框架(10)支撑在所述接合头(T2)上，
通过绕着所述平铺的平面上的所述铰接装置(C1-C4)中的至少一个旋转，所述第一致动单元(12)驱动所述铰接框架(10)的所述杆中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的夹持工具，其中，所述第一致动单元(12)驱动所述杆中的至少一个，从而使得铰接框架(10)采用折叠构造和展开构造的两个行程终点构造，在所述折叠构造中所述附接联接单元(N1-N4)相互靠近并对齐，在所述展开构造中所述附接联接单元(N1-N4)沿着两个不同的笛卡尔坐标轴线间隔分开。
3.根据权利要求2所述的夹持工具，其中，所述附接联接单元(N1-N4)设置在铰接装置(C1-C4)处。
4.根据权利要求2或3所述的夹持工具，其中，通过固定并垂直于所述平铺的平面的两个平行旋转销(C5、C6)，所述铰接框架(10)支撑在所述接合头(T2)上。
5.根据权利要求4所述的夹持工具，其中，所述铰接框架(10)具有移动地安装的四个铰接杆(10I、10II、10III、10IV)，其中所述四个铰接杆中的两个一体地旋转地与所述平行旋转销(C5、C6)连接。
6.根据权利要求1所述的夹持工具，其中，所述附接联接装置的形式为支撑在相应的阀体(5-8)上的吸盘(1-4)。
7.根据前述权利要求的任一项所述的夹持工具，其中，在所述接合头(T2)与所述铰接框架(10)之间设置铰接延伸单元，其设置成使得所述平铺的平面可以从水平姿态旋转至竖直姿态。
8.根据权利要求7所述的夹持工具，其中，所述铰接延伸单元具有摇臂(15)，所述摇臂(15)能够旋转地安装在与所述接合头(T2)一体的气动缸(M1)上，所述气动缸(M1)的旋转轴线水平地设置。
9.根据前述权利要求的任一项所述的夹持工具，其中，通过由两个匹配的板件组成的可拆卸的中间头(T3)，所述铰接框架(10)支撑在所述接合头(T2)上。
10.一种用于切割金属板材工件(P)的分拣系统，其特征在于，其包括根据权利要求7或8所述的工具以及放置架(R)，所述放置架(R)设置有平行的支承杆(21a、21b)和对应的竖直支撑件(22)，以用于支撑相互并排设置的多个竖直工件(P)。
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