CN112638578B - 用于细长物体的定向装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于物体(O)的定向装置，该物体设置有杆部(S)和具有最小宽度(R)的头部(H)，其特征为，定向装置包括：槽(3)，其具有以预定距离(D)分开的两个边缘，该预定距离小于最小宽度(R)并且大于杆部(G)的最大宽度；脱离装置(4)，其可在活动构造和非活动构造之间移动，在活动构造中，脱离装置能够相对于提升而保持物体(O)，在非活动构造中，脱离装置不能与物体(O)相互作用；磁性拾取元件(2)，其可至少沿着竖直方向在上部位置和下部位置之间移动，在该下部位置中，与拾取元件(2)相关联的物体(O)处于由脱离装置(4)保持的位置，以便从拾取元件(2)分离。

Description

用于细长物体的定向装置
技术领域
本发明涉及一种用于细长物体的定向装置，该细长物体设置有头部，例如端头。根据本发明的定向装置特别适用于使螺钉、钉子或其他类似物体定向。
背景技术
目前有几种类型的定向装置可用，其通常具有在空间中定向物体的功能，使得可在期望位置中从工具供应或移除该物体。
目前可用的定向装置包括大尺寸的容器，其容纳大量待定向的物体。容器设置有振动装置和具有多种形状和布置的定向表面。振动装置将振动运动传递到容器和容纳在其中的物体；振动运动由定向表面引导，并且趋向于沿着预定路径移动物体，直到以期望的方式将其定向。
众所周知，这种定向装置非常昂贵且体积庞大。为此，工业设备通常采用一个或几个位于固定位置的定向装置。这也需要提供用于运输定向的物体的系统。这些运输系统通常是气动的，并且相当复杂和昂贵。当前的定向装置的另一缺点来自于其效率非常低，因为正确定向物体需要相当长的时间。
发明内容
本发明的目的是提供一种定向装置，其允许克服当前装置的限制。
根据本发明的定向装置的一个优点在于，其相当紧凑且重量轻，使得其可安装在必须供应定向物体的工具附近。
根据本发明的定向装置的另一优点来自于其显著的有效性，这允许在非常短的时间量内使物体定向。
附图说明
在以下对本发明的实施方式的详细描述中，本发明的进一步的特征和优点将变得更加明显，在附图中以非限制性实例的方式示出了本发明的实施方式，在附图中：
图1a示出了可利用根据本发明的装置定向的物体；
图1至图6以等距视图示出了根据本发明的定向装置的一些操作步骤；
图7至图10从不同的视角示出了图1至图6的一些操作步骤；
图11和图12以剖视图示出了该装置的两个操作步骤，在垂直于图1和图2的方向Y的平面上示出。
具体实施方式
根据本发明的定向装置特别地但不排他地用于使细长形状的物体(O)定向，该物体(O)设置有杆部(S)和头部(H)，该头部位于端部位置或中间位置，具有最大宽度(R)。例如，该装置可用于使螺钉和钉子定向。在此情况下，物体(O)的头部(H)由螺钉或钉子的头部构成。如果头部是圆形的，则最大宽度(R)由直径限定，而如果头部是六边形的，则最小宽度由两侧之间的距离限定。
根据本发明的装置包括具有两个边缘(31、32)的槽(3)，这两个边缘以预定距离(D)分开，该预定距离小于头部(H)的最大宽度(R)并且大于杆部(S)的最大宽度。如将在下面的描述中更好地解释的，槽(3)成形为保持头部(H)，或防止与头部(H)穿过，并且允许杆部(S)通过。这样，搁置在槽(3)上的物体(O)定向成使得杆部(S)竖直，并且头部(H)面向上，搁置在槽(3)的边缘上。事实上，由于重力的作用，杆部(S)向下移动穿过槽(3)并且使物体(S)围绕头部(H)旋转，而头部(H)保持搁置在槽(3)的边缘上。
在附图所示的一个可能的但非排他的实施方式中，槽(3)由一对在向下方向上彼此会聚的壁(34、35)界定。在下部中，两个壁(34、35)限定槽(3)的两个相对边缘(31、32)。优选地，两个壁(34、35)具有底部，在该底部处设置朝向相对的壁弯曲的台阶。这些台阶基本上限定了槽(3)的相对边缘(31、32)。壁(34、35)的会聚布置有利于物体(O)朝向槽(3)的引导和下降。优选地，但不是必须地，两个壁(34、35)在下部区域中基本上平行，并且在此区域中分隔一定距离，该距离稍大于头部(H)的最小宽度(R)。这导致物体(S)布置成使得杆部(S)基本上平行于槽(3)，即，处于杆部(S)可穿过槽(3)的位置。
槽(3)优选地是直的并且沿着纵向方向(Y)延伸。边缘(31、32)平行于纵向方向(Y)。
可能为定向装置提供调节机构，以允许调节槽(3)的边缘(31、32)之间的距离(D)，即，允许调节槽(3)的宽度(D)。例如，此调节机构构造为改变槽(3)的边缘(31、32)之间的距离，或者改变壁(34、35)之间的距离。
根据本发明的定向装置还包括磁性拾取元件(2)，其可沿着至少一个竖直方向在上部位置和下部位置之间移动。在下部位置中，与拾取元件(2)相关联的物体(O)位于槽(3)上方，靠近该槽。
拾取元件(2)例如包括永磁体。或者，拾取元件可包括电磁体。
定向装置还包括脱离装置(4)，该脱离装置被预先设置成用于相对于提升运动保持物体(O)。脱离装置(4)可在活动构造和非活动构造之间移动，在活动构造中，脱离装置能够相对于提升(即相对于向上指向的位移)保持物体(O)，在非活动构造中，脱离装置不能与物体(O)相互作用。通过利用脱离装置(4)保持物体(O)并提升拾取元件(2)，可能将物体(O)从拾取元件(2)分离。在从拾取元件(2)分离时，物体(O)布置成搁置在槽(3)上，即在槽(3)的边缘(31、32)上。
定向装置的操作循环特别简单且有效。从物体(O)由拾取元件(2)收集(图3)的初始位置开始，将物体(O)通过拾取元件(2)运送到槽(3)的上方(图5)。然后，拾取元件(2)朝向下部位置下降(图6)，在该下部位置，激活脱离装置(4)(图12)。从此状态，提升拾取元件(2)承载物体(O)以与脱离装置干涉。由于杆部(S)通过槽(3)下降的作用，物体(O)从拾取元件(2)分离，因此物体(O)自身自由地竖直定向，围绕头部(H)旋转，布置成搁置在槽(3)的边缘(31、32)上。
为了便于物体(O)的联接和脱离，拾取元件(2)从竖直滑动的柔性元件(21)悬置。在所示的优选但非排他的实施方式中，柔性元件(21)是缆绳或线的形式，其可以由钢或其他金属或塑料材料制成。使用柔性元件(21)来支撑拾取元件(2)提供了这样的优点，即，拾取元件(2)可以倾斜以适应待收集的物体(O)的倾斜位置，以便恒定地确保有效联接。还可能对拾取元件(2)使用非柔性支撑元件，例如以适合于该目的的方式成形的杆或臂。
在所示的实施方式中，由于与柔性元件的一个端部(211)相关联的致动器(22)的操作，柔性元件(21)可以竖直地滑动。致动器(22)例如为气压缸或液压缸的形式。致动器(22)的一个端部与柔性元件(21)的端部(211)相关联，而柔性元件(21)的另一个端部与拾取元件(2)相关联。致动器(22)可以如所示实施方式中那样竖直地布置，或者可以任何其他方式定向。在所示的实施方式中，致动器(22)和柔性元件(21)彼此平行。柔性元件(21)至少在中间部分可在管状引导件(23)中滑动，从而允许限制振荡。
拾取元件(2)可至少沿着水平方向(X)移动。此水平方向(X)基本上横向于纵向方向(Y)。拾取元件(2)可沿着水平方向(2)在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置中，拾取元件竖直地定位在槽(3)上方，或者无论如何也定位在朝向槽(3)会聚的壁(34、35)的平面图中的投影内，在第二位置中，拾取元件相对于槽(3)侧向地移动。在第二位置中，拾取元件(2)能够与待对准的物体(O)联接。定向装置可设置有储存器(W)，在该储存器中可散装地布置物体(O)。储存器(W)例如为顶部开口的盒子的形式。在第二位置中，下降的拾取元件(2)遇到储存器(W)内的物体(O)，并且联接到其中的一个。随后，拾取元件(2)上升并沿着水平方向(X)平移，返回到槽(3)上方。在此位置中，拾取元件(2)朝向下部位置下降，在该下部位置中，当脱离装置(4)被激活时，防止物体(O)上升。此时，拾取元件(2)朝向上部位置上升，与由于脱离装置(4)而保持被阻挡的物体(O)分离。物体(O)被释放并布置成搁置在槽(3)上，围绕搁置在槽(3)的边缘(31、32)上的头部(H)旋转，并且布置成使杆部(S)在穿过槽(3)的竖直位置中。
储存器(W)优选地与槽(3)成一体，以便与后者一体地移动。或者，储存器(W)可与槽(3)分开，并且根据需要而处于预定的位置。
优选地，拾取元件(2)也可沿着纵向方向(Y)移动，以便在第二位置(即，用于收集待定向的物体(O)的第二位置)中以及在第一位置中具有更大的移动自由度，以便能够在沿着槽(3)的不同位置中释放物体(O)。
在附图所示的一个可能的实施方式中，脱离装置(4)包括滑块(41)，该滑块预先设置成相对于竖直提升运动保持物体(O)(图7)。特别地，滑块(41)可在非活动位置和活动位置(图12)之间移动，在非活动位置中，滑块不与位于槽(3)上的物体(O)干涉(图11)，在活动位置中，在拾取元件(2)的下部位置中，滑块能够与设置在槽(3)上方的物体(O)干涉。致动器(42)与滑块(41)相关联，以允许滑块在活动位置和非活动位置之间平移。致动器(42)包括例如气压缸或液压缸。
实质上，当拾取元件(2)位于下部位置其中物体(O)被联接且滑块(41)位于活动位置时，拾取元件(2)朝向上部位置的提升导致物体(O)和滑块(41)之间的干涉，这相对于该提升保持该物体(O)并导致其从拾取元件(2)分离。
在所示的实施方式中，滑块(41)包括一对彼此平行且共面的臂(411、412)。两个臂(411、412)分开的距离小于物体(O)的长度并且大于拾取元件(2)的宽度。在活动位置中，两个臂(411、412)布置在槽(3)上方，跨过拾取元件(2)，以便允许提升拾取元件并且以便阻止提升物体(O)。两个臂(411\412)可移动通过形成在槽(3)的壁(35)中的通孔。
滑块(41)优选地包括第三臂(413)，该第三臂布置在中间位置并且相对于其他两个臂(411、412)处于较低高度。在活动位置中，第三臂(413)位于槽(3)的下方，靠近槽的下边缘。在处于拾取元件(2)的下部位置中的物体(O)位于朝向竖直或基本上竖直方向非常倾斜的取向的情况下，例如由于物体(O)在头部(H)处附接到拾取元件(2)，所以位于两个平行臂(411、412)中间的第三臂(413)被预先设置成插入。在此情况下，杆部(G)在槽(3)下方伸出，而头部(H)附接到拾取元件(2)。在滑块(41)的活动位置中，第三臂(413)按压杆部(G)使其与槽(3)的边缘(31)接触，从而防止物体(O)提升，否则物体(O)可能在两个臂(411、412)之间通过。
优选地，臂(411、412、413)是板的形式，其具有沿着纵向方向(Y)的预定宽度，以便确保与物体(O)的有效相互作用。
在所示的实施方式中，拾取元件(2)与支撑结构(200)相关联，该支撑结构与分别平行于水平方向(X)和纵向方向(Y)的一对引导件(G1、G2)相关联。这些引导件(G1、G2)包括例如机动化的带，这对于本领域技术人员是完全已知的。对于支撑结构(200)的移动，其他解决方案也是可能的，所有这些都在本领域技术人员的能力范围内。
致动器(22)、柔性元件(21)和管状引导件(23)也被约束到支撑结构(200)。
根据本发明的定向装置还可设置有平移器(5)，该平移器被预先设置成使沿着槽(3)定向的物体(O)平移，并且使物体(O)从槽(3)朝向操作位置平移，在该操作位置中，工具(T)可使用物体(O)。
平移器(5)包括位于槽(3)下方并且可沿着纵向方向(Y)移动的第一滑块(51)。第一滑块(51)定位成能够与竖直地定向通过槽(3)的物体(O)的杆部(G)接触。第一滑块(51)布置成执行基本上在第一端和第二端之间延伸的行程，其中第二端定位成基本上超过槽(3)的一端。在从第一端到第二端的行程中，第一滑块(51)遇到竖直地定向通过槽(3)的物体(O)的杆部(G)，并且沿着槽(3)向前推动物体(O)，直到将其从槽(3)移除。从槽(3)离开后，物体(O)的头部(H)向上露出，从而变得可被工具(T)利用。工具(T)例如在物体(O)为螺钉形式的情况下可以是螺丝刀，或者在物体(O)为钉子形式的情况下可以是夹紧器(clincher，紧钳)，或者其他。所示实施方式示出了螺钉形式的物体(O)和螺丝刀形式的工具(T)。
在所示的实施方式中，平移器(5)包括与滑块(51)相对的支座(52)。滑块(51)在其行程的第二端处推动与支座(52)接触的物体(O)。实质上，在工具(T)可用的操作位置中，将物体(O)保持在滑块(51)和支座(52)之间，以便牢固地保持在竖直取向。在物体(O)是螺钉形式的所示情况下，滑块(51)和支座(52)设置有旋转元件，例如轴承，其与物体(O)接触。这样，物体(O)在工具(T)的作用下围绕其自己的纵向轴线自由旋转。
有利地，根据本发明的定向装置作为整体块由例如板形式的框架(100)支撑。特别地，如附图所示，至此描述的所有部件都直接或间接地与框架(100)相关联。工具(T)也可以与框架(100)相关联，以便与定向装置成一体。框架(100)可以在空间中移动，以将工具(T)放置在一个或多个期望的工作位置中。例如，工具(T)与定向装置一起可以放置在不同的操作位置，在这些操作位置中，设想螺钉的旋拧，例如以将两个部件固定在一起。在所示的实施方式中，框架(100)可通过一个或两个平行于纵向方向(Y)的引导件(G3)沿着纵向方向(Y)移动。引导件(G3)和用于允许框架(100)平移的装置不再进一步详细描述，因为这些部件是本领域技术人员已知的。

Claims (12)

1.一种用于物体(O)的定向装置，所述物体设置有杆部(S)并设置有具有最小宽度(R)的头部(H)，其特征在于，所述定向装置包括：槽(3)，具有以预定距离(D)分开的两个边缘(31、32)，所述预定距离小于头部(H)的最小宽度(R)并且大于杆部(S)的最大宽度；脱离装置(4)，能在活动构造和非活动构造之间移动，在所述活动构造中，所述脱离装置能够相对于提升而保持物体(O)，在所述非活动构造中，所述脱离装置不能与物体(O)相互作用；磁性的拾取元件(2)，磁性地与物体(O)相关联且能至少沿着竖直方向在上部位置和下部位置之间移动，在该下部位置中，与所述拾取元件(2)相关联的物体(O)处于由所述脱离装置(4)保持的位置，以便从所述拾取元件(2)分离并且搁置在所述槽(3)上。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述脱离装置(4)包括滑块(41)，所述滑块预设置成按压与所述槽(3)的边缘(31)接触的物体(O)。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述滑块(41)包括彼此平行且共面的一对臂(411、412)并且包括第三臂(413)，所述第三臂相对于其他两个臂(411、412)布置在中间位置并且处于较低高度。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述拾取元件(2)包括永磁体或电磁体。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述拾取元件(2)从竖直滑动的柔性元件(21)悬置。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述柔性元件(21)由于与所述柔性元件的一个端部(211)相关联的致动器(22)的操作而能够竖直地滑动。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述拾取元件(2)能沿着两个水平方向(X、Y)移动。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述槽(3)由在向下方向上彼此会聚的一对壁(34、35)界定。
9.根据权利要求1所述的装置，包括平移器(5)，所述平移器被预设置成将沿着所述槽(3)定向的物体(O)朝向操作位置平移，以从所述槽(3)提取该物体(O)，在所述操作位置中，工具(T)能使用该物体(O)。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述拾取元件(2)、所述槽(3)、所述脱离装置(4)和工具(T)牢固地约束到彼此。
11.一种用于定向设置有杆部(S)和头部(H)的物体(O)的方法，其中，包括以下步骤：
通过磁性的拾取元件(2)收集物体(O)；
将所述物体(O)定位在由两个边缘(31、32)界定的槽(3)上方，这两个边缘分开一距离(D)，所述距离大于所述杆部(S)的最大宽度并且小于所述头部(H)的最小宽度；
通过致动器(42)将脱离装置(4)移动至与所述物体干涉的活动位置中，在所述活动位置中，所述脱离装置防止所述物体(O)的提升或向上移位；
提升所述拾取元件(2)，以使所述物体(O)与所述脱离装置(4)接触，并导致所述物体(O)从所述拾取元件(2)分离。
12.根据权利要求11所述的方法，包括以下步骤：通过平移器(5)沿着所述槽(3)平移所述物体(O)直到所述物体(O)从所述槽(3)取出并且将所述物体(O)放置在操作位置中，在所述操作位置中，所述头部(H)转向朝上并且能接近工具(T)。
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