CN116547117A - 用于保持平坦的柔性部件的定位装置和定位组件以及片材材料加工机 - Google Patents
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Abstract
描述了一种用于将尤其是片材的平坦的柔性部件保持在定位表面上的定位装置(38)。其包括主体(44)，主体(44)具有用于将驱动流体供应到主体(44)的流体入口(52)、用于从主体(44)排出驱动流体的流体出口(58)、以及用于吸附平坦的柔性部件的抽吸口。循环通道(60)连接流体入口(52)和流体出口(58)，抽吸通道(70)将抽吸口连接到循环通道(60)。抽吸通道(70)连接到与具有减小的横截面面积的区段(64)相邻的循环通道(60)，使得形成喷射泵(71)。循环通道(60)的沿其整个相应长度的每一个横截面(Sc)和/或抽吸通道(70)的沿其整个相应长度的每一个横截面(Ss)具有光滑的边缘。此外，提出了包括至少一个这种定位装置(38)的定位组件。此外，介绍了一种片材材料加工机，其包括至少一个定位组件。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于将尤其是片材的平坦的柔性部件保持在定位表面上的定位装置。该定位装置包括主体和抽吸口，主体具有用于向主体供应驱动流体的流体入口和用于从主体排出驱动流体的流体出口，抽吸口用于吸附平坦的柔性部件。抽吸口布置在作为主体的外表面的定位表面内。此外，循环通道连接流体入口和流体出口，其中循环通道包括具有减小的横截面面积的区段。抽吸通道将抽吸口连接到循环通道，其中抽吸通道连接到与具有减小的横截面面积的区段相邻的循环通道，以形成喷射泵。在本文中，术语“保持”也被理解为意味着片材材料的减速和随后的保持。
本发明还涉及一种用于将尤其是片材的平坦的柔性部件保持在保持表面上的定位组件，该定位组件包括具有中央空气供应管道的基部和上述类型的至少一个定位装置。定位装置安装在基部上，使得定位装置的空气入口流体地连接到中央空气供应管道，定位表面形成保持表面。
此外，本发明涉及一种片材材料加工机，其包括至少一个这样的定位组件。
背景技术
片材材料加工机、定位组件和上述类型的定位装置在本领域中是已知的。有时，定位装置也被称为平板装置(tablet)。
诸如纸或硬纸板加工机的片材材料加工机通常包括多个加工单元或加工站，其中在每个加工单元或加工站中，对片材材料执行某种类型的处理，例如对片材进行切割、剥离或落料。通常，在这样的机器内设置传送系统，以便将片材材料从一个加工单元传送到下一个加工单元。
为了以精确和可靠的方式执行相应的处理，每个加工单元可以包括上述类型的定位组件。定位组件可以包括至少一个上述类型的定位装置。由定位组件和定位装置执行的片材材料的定位可以是静态的或动态的，即片材材料在保持抵靠定位表面的同时可以是静止的或移动的。在第一种情况下，定位装置也可以被指定为保持装置。在第二种情况下，它可用于将片材材料减速，作为所谓的抽吸制动器。
当定位装置用作抽吸制动器时，在片材材料到达工作站后其将片材材料从最大进料速度减速，其中众所周知的做法是通过使用可被称为抽吸制动装置或抽吸制动器的抽吸床来制动其后部以在片材引入阶段期间保持片材材料的一定程度的平整度。横向安装在接近工作站的入口附近，这样的制动装置通过使用抽吸约束片材的后部来执行其功能，同时允许它随着其前部被向前拉动而逐渐地滑动。特别地，当片材到达工作站以进行加工时，拉动片材的前缘的夹持器杆停止以使片材能够被加工。抽吸制动器用于在片材和固定表面之间产生摩擦，从而在片材的后部上提供制动效果，使得片材的惯性不会导致片材弯曲、折皱或折痕。
在操作中，抽吸制动器首先将片材与制动装置的操作表面之间的空气吸出，然后通过将片材拉靠在装置的操作表面上，对片材施加用作制动力的约束力。理想地，吸出片材和制动装置的操作表面之间的空气的第一操作尽可能快地被实现，以便避免由于片材惯性而导致的片材变形。这需要最大的吸力。
在第二阶段操作中，片材被吸到制动装置的操作表面，阻挡抽吸孔，通过抽吸孔的空气流下降到零。在该阶段，片材仍在减速，施加的制动力必须足够高以能够有效地制动片材，避免在片材中形成皱纹并保持片材平坦。最佳操作(尤其是避免片材变形)需要基于片材的类型(例如片材的材料类型及其重量)以及片材的切割形状来调整在该第二阶段的抽吸量。这意味着需要基于该第二阶段的操作要求来调节引起抽吸的气体的压力和/或体积——尽管这可能与第一阶段的要求冲突。在该阶段操作施加过高的制动力可能导致机器中断、对包装坯料的损坏等。
在所有情况下，待加工的片材材料跨越在具有至少一个定位装置的定位组件和传送系统的夹持器单元之间。片材材料被保持在定位表面上，使得片材材料被精确地定位在机器内。通过由循环通道和连接到其的抽吸通道形成的喷射泵所产生的吸力将片材材料保持在相应的定位装置上。对于抽吸口，喷射泵作为抽吸器工作。
如通常已知的，吸力取决于存在于抽吸通道中的流体的加速度。该流体被流过循环通道的驱动流体加速。较高的吸力需要抽吸通道中的流体的较高加速度。这可以通过提供高压的驱动流体来实现。总之，高吸力需要提供驱动流体时的高水平功率或能量。
WO2011/064226A1示出了一种用于加工片状印刷基材的装置，该装置包括片材支撑表面和用于诱导流体流过文丘里型压力源的流体流动发生器。文丘里型压力源包括从入口延伸到出口的第一通道和将第一通道与抽吸端点连接的第二通道。第一通道和第二通道之间的连接位于第一通道内的径向流动限制附近。
此外，US2013/269817A1公开了一种用于泵站的泵抽吸管道，其包括抽吸管道出口部分、抽吸管道入口部分和将抽吸管道出口部分和抽吸管道入口部分彼此连接并将流动从侧向方向变为竖直方向的抽吸管道弯曲部分。由此，抽吸管道弯曲部分的竖直横截面从上游侧到下游侧单调地增加。
此外，US2018/274831A1公开了一种具有抽吸管线的制冷剂压缩机。抽吸管线包括在朝向压缩机的方向上具有不断减小的横截面面积的几何形状。抽吸管线的这种几何形状被配置成减少涡流的量、压力损失的量，并且向压缩机提供更均匀的制冷剂流。
WO2017/137170A1示出了一种用于装载插入片材的装置，其中纵向杆固定在横向构件上，使得纵向杆形成定位表面。纵向杆包括具有在定位表面上的至少一个抽吸孔口的抽吸管道。抽吸管道配置成连接到真空源。在横向构件中进一步形成横向管道并且在横向构件的侧向端部处打开，真空源可以连接到该横向构件。
此外，WO2014/067611A1示出了用于保持片状平坦元件的另一装置，该装置包括两个系列的抽吸构件，每个系列的抽吸构件由多个抽吸构件组成。两个系列的抽吸构件和多个抽吸构件均以特殊的方式布置在它们之间和彼此之间。
发明内容
本发明的目的是在它们的能量效率方面改进已知的片材材料加工机、定位组件和定位装置。这意味着利用相对低量的功率或能量设置的驱动流体获得给定水平的吸力。
该问题通过上述类型的定位装置来解决，其中循环通道的每个横截面和/或沿着其整个相应长度的抽吸通道的每个横截面具有光滑的边缘。在本文中，横截面基本上分别垂直于循环通道或抽吸通道的轴线，其中轴线是局部轴线，因为循环通道和/或抽吸通道可以包括弯曲部或曲线部。边缘将被理解为横截面的外轮廓。边缘总是闭合的几何形状。由于边缘是光滑的，所以它不包括转角或翘曲，而是可以具有基本上直的部分。在数学上讲，这意味着边缘的一阶微分是连续的。此外，边缘可以是凸形的或包括凹形和凸形部分。因此，在第一替代方案中，边缘的曲率半径不改变其方向或符号。在第二替代方案中，曲率半径改变其方向或符号至少两次。特别地，边缘具有圆形、椭圆形或卵形的形状。因此，沿着循环通道和/或抽吸通道的路线(course)的不希望的压力损失显著减小。因此，与已知的定位装置相比，需要较少的功率或能量来维持在抽吸口处提供的给定水平的吸力。可替代地，使用给定水平的功率或能量，可以提供增加的水平的吸力。这是由于以下事实：平滑的横截面减小了这些通道内的流体流动的摩擦。应注意的是，在具有减小的横截面面积的区段内，更精确地，在具有减小的横截面面积的区段下游，对于喷射泵的功能而言，压降是期望的和必须的。总的来说，提高了定位装置的能量效率。
在其操作状态下，定位表面可以是顶表面。入口可以位于定位装置的下表面上，出口可以位于其侧表面上。
根据实施方式，沿着循环通道的长度的循环通道的横截面的路线包括仅有的一个不连续。这意味着，其横截面沿着循环通道仅以突然的阶梯式方式改变一次。除此之外，该横截面当然可以以连续的方式变化。优选地，单个的不连续位于具有减小的横截面面积的区段的下游端。特别地，循环通道并入与不连续相邻的循环通道中。因此，在单个的不连续的上游和下游，循环通道设计成使得当流体流过循环通道时发生相对较低的压力损失。这进一步增加了定位装置的能量效率。
在一个变型中，抽吸通道的横截面沿着抽吸通道的整个长度连续地演化。因此，抽吸通道不具有任何不连续。因此，抽吸通道也设计成使得当流体流过时发生相对较低的压力损失。
特别地，循环通道的延伸方向沿着循环通道的整个长度连续地演化。附加地或可替代地，抽吸通道的延伸方向沿着抽吸通道的整个长度连续地演化。这意味着循环通道和/或抽吸通道不包括方向上的突然变化，而是平滑的变化。而且，这种设计导致流过相应通道的流体的相对较低的压力损失。
循环通道可以包括弯曲部，特别是大约180度的弯曲部。这样的循环通道可以被描述为发夹形。因此，循环通道可以定位在受限空间中。相应的定位装置是紧凑的。
循环通道可以附加地包括大约90度的弯曲部。该弯曲部可以邻近入口定位。这样的弯曲部便于入口的布置，使得其可以容易地连接到流体供应源。
根据一个替代方案，流体入口和流体出口布置在主体的同一端部上。它们可以布置在主体的同一表面上，但这不一定是这种情况。根据实施例，入口可以布置在下表面上，出口可以布置在主体的侧表面上。特别是结合发夹形循环通道，这导致定位装置的紧凑设计。
优选地，侧向地界定循环通道的壁的曲率半径位于0.2mm至30mm的范围内，特别是0.5mm至20mm的范围内，这样的通道是特别地平滑的。因此，流过循环通道的流体的摩擦减小，使得仅发生相对较低的压力损失。
可能的是，循环通道的长度的至少60％、优选地至少75％、更优选地至少90％具有至少两倍于循环通道的长度的剩余部分的横截面面积的横截面面积。优选地，剩余部分包括具有减小的横截面面积的区段。如之前已经解释的，具有减小的横截面面积的区段对于形成喷射泵是必要的。因此，换句话说，尽可能长地保持横截面面积尽可能大。这减小了在循环通道中发生的摩擦损失。在优选的实施例中，循环通道的长度的大约87％具有至少两倍于长度的剩余部分的横截面面积大的横截面面积。在该实施例中，较大的横截面面积约为30mm2。
清洁流体入口可以布置在主体上。可将清洁流体(例如加压的空气)通过该入口提供到主体以用于清洁循环通道和/或抽吸通道的至少一部分。通过保持循环通道和/或抽吸通道清洁，定位装置可以在长时间内以可靠的方式运行。
清洁流体通道可以将清洁流体入口流体地连接到循环通道或连接到抽吸通道，其中清洁流体通道的横截面沿其整个长度具有平滑边缘。因此，清洁流体通道也被设计成使得当清洁流体流过时发生相对低的损失。因此，清洁过程也实现了高的能量效率。
根据一个实施方式，主体是增材制造的部件。换句话说，通过增材制造技术(例如3D打印技术)来制造主体。这样的制造技术意指在制造的部件即主体上有非常少的设计限制。因此，尤其是抽吸通道和循环通道可以被设计，而不需要考虑常规制造技术的限制。因此，尤其是具有上述特征的抽吸通道和循环通道可以用比较低的努力来制造。
主体可以专门设计成通过增材制造技术来制造。主体优选地包括特别形成其外表面的壁部段。形成抽吸通道和/或循环通道的通道段可以形成在壁部段内。另外，主体可以包括支撑段。壁部段、通道段和支撑段可以都具有基本上相等的壁厚。可替代地，厚度的差异可以在通道内相对于彼此仅变化+/-20％。
循环通道的减小横截面面积的区段可以包括具有基本上圆形横截面的喷嘴。该喷嘴形成喷射泵的一部分，并且用于加速抽吸通道中的流体。在理想的定位装置中，压力降仅发生在喷嘴中。循环通道的剩余部分是无损失的。
该问题还通过上述类型的定位组件解决，该定位组件包括至少一个根据本发明的定位装置。由于已经结合定位装置所解释的原因，该定位组件可以以节能的方式操作。
此外，可以选择定位装置的数量和/或尺寸，使得不同数量的定位装置或不同尺寸的定位装置的组合产生定位组件的期望宽度。此宽度可以被选择使得其对应于片材材料加工机的常见的宽度。换句话说，就定位装置而言，定位组件是模块化的。因此，它可以容易地适用于不同种类的片材材料加工机。
除此之外，已经结合定位装置解释的所有效果和优点也适用于定位组件，反之亦然。
此外，该问题通过上述类型的片材材料加工机来解决，该片材材料加工机包括至少一个根据本发明的定位组件。由于定位组件可以以非常节能的方式操作，因此对于配备有该定位组件的片材材料加工机也是如此。
除此之外，已经结合定位装置和定位组件解释的所有效果和优点也适用于片材材料加工机，反之亦然。
附图说明
现在将参考附图中示出的实施方式来解释本发明。在附图中，
-图1示出了根据本发明的片材材料加工机，其包括根据本发明的多个定位组件，每个定位组件具有至少一个根据本发明的定位装置，
-图2示出了在部分组装状态下的具有两个定位装置的图1的定位组件的一部分，
-图3示出了图2的定位组件在平面III的截面图，
-图4以透视图的形式示出了图1和图2的定位装置，
-图5示出了图2的定位装置中的一个的细节V，
-图6示出了图5的定位装置在平面VI的截面图，
-图7以透视图的形式示出了包括图6的截面图的图5的定位装置的部分，
-图8示出了图5的定位装置在平面VIII的截面图，以及
-图9示出了图8的定位装置在平面IX的截面图。
具体实施方式
图1示出了片材材料加工机10(在下文中：机器10)。
在所示的实施例中，机器10配置为用于切割片材材料且由五个单元组成，每个单元对片材材料进行一定的处理。
第一单元是用于提供或供给待加工的片材12的送料机单元10a。为了说明的目的，在送料机单元10a中仅表示了一个片材12。
第二单元包括平压印刷机14，平压印刷机14被配置用于切割片材12。因此，第二单元是平压印刷机单元10b。
第三单元是剥离单元10c，其被配置为用于从切割片材12中消除某些废料元件。
第四单元是落料单元10d。在该单元中，从其中取出切割片材12的实际所需部分并放置在堆16上。
第五单元是废料排出单元10e，用于消除切割片材12的进一步的废料元件。
片材12通过传送系统18传送通过机器10，传送系统18大体上包括传送带20，配置成用于选择性地夹持片材12的多个夹持器单元22附接至该传送带20。
平压印刷机单元10b、剥离单元10c和落料单元10d附加地包括用于将片材12保持在保持表面26上的定位组件24。
在图1所示的实施例中，保持表面26是定位组件24的顶表面。
在平压印刷机单元10b、剥离单元10c和落料单元10d的任一个中对片材12的加工期间，片材12的前缘将被相应的夹持单元22夹持，并且片材12的后缘将被对应的定位组件24保持(参见行进方向T)。
图2更详细地示出了定位组件24。
它包括具有中央空气供应管道30的基部28。
因此，加压空气可经由中央空气供应管道30供应到基部28。
基部28还包括与中央空气供应管道30流体连通的多个流体出口32。
此外，基部28包括清洁流体入口34。因此，清洁流体可以经由清洁流体入口34供应到定位组件24。
基部28另外包括与清洁流体入口34流体连通的清洁流体出口36。
在图2所示的实施例中，两个定位装置38经由紧固装置40(例如螺栓或铆钉)安装在基部28上。
衬垫42置于基部28和每个定位装置38之间。
将参考图3至图9更详细地解释定位装置38中的一个。因为图2中所示的两个定位装置38基本上相同，下面的解释适用于该两个定位装置38。
定位装置38包括主体44，主体44是增材制造的部件。
主体44的一个外表面是定位表面46。
定位表面46形成保持表面26的一部分。
在图2的表示中，定位表面46是主体44的顶表面。
主体44还包括也作为其外表面的连接表面48。
连接表面48被布置成与定位表面46相对，因此在图2的表示中是主体44的下表面。
在定位表面46上设置有抽吸口50。这些抽吸口50被配置用于吸附片材12，使得其被保持在定位表面46上。
在连接表面48上设置有流体入口52，用于向主体44供应驱动流体(参见图3和图4)。
附加地，清洁流体入口54布置在连接表面48上(参见图4)。
主体44还具有连接定位表面46和连接表面48的侧向表面56。
在侧向表面56上设置有流体出口58，用于从主体44排出驱动流体(参见图4和图5)。
流体入口52和流体出口58布置在主体44的同一端部上。在图4的表示中，它们设置在其上部端部。
流体入口52中的每一个通过循环通道60连接到对应的流体出口58。换句话说，循环通道60从相应的流体入口52延伸到相应的流体出口58(参见图8)。
循环通道60通常成形为类似发夹，即它包括大约180°的弯曲部62。
在弯曲部62的下游，循环通道包括具有减小的横截面面积的区段64。
区段64包括喷嘴66，用于加速流过循环通道60的驱动流体的流动。
喷嘴66具有基本上圆形的横截面(参见图9)。
当考虑沿其长度的循环通道60的横截面Sc时，该横截面在喷嘴66的下游端处具有单个不连续68。
在循环通道60的其余部分中，横截面Sc连续地演化。
为了便于表示，图8中仅循环通道60的一些横截面Sc被表示有附图标记。
在本文中，循环通道60的长度的大约87％具有至少两倍于循环通道60的长度的剩余部分的横截面面积大的横截面面积。
这意味着循环通道60在具有减小的横截面面积的区段64之外的所有区段中具有相对大且相对均匀的横截面面积。
而且，循环通道60的延伸方向Ec沿着循环通道60的整个长度连续地演化，即，循环通道60没有拐角或扭折。
此外，沿其整个长度的循环通道60的每个横截面Sc具有光滑的边缘，即，限定横截面Sc的轮廓也不具有拐角或扭折。
特别地，侧向地界定循环通道60的壁部的曲率半径r位于0.5mm至20mm的范围内。
为了便于表示，在图8中仅循环通道60的曲率半径r中的一些用附图标记表示。
在主体44内还设有抽吸通道70，抽吸通道70将抽吸口50连接到循环通道60。
抽吸通道70在具有减小的横截面面积的区段64中围绕循环通道60，并且在具有减小的横截面面积的区段64的附近连接至循环通道60，使得形成喷射泵71。
更精确地，抽吸通道70正好在不连续68的位置处并入循环通道60。
因此，流过循环通道60的驱动流体的流动被喷嘴66加速并且加速存在于抽吸通道70中的流体，使得经由抽吸口50吸附片材12。
抽吸通道70的横截面Ss沿着抽吸通道70的整个长度连续地演化。抽吸通道70的横截面Ss的路线不具有不连续性。
同样，在图5和图9中仅两个代表性横截面Ss表示有附图标记。
而且，抽吸通道70的延伸方向Es沿着抽吸通道70的整个长度连续地演化。
此外，类似于循环通道60，沿着其整个相应长度的抽吸通道70的每个横截面Ss具有光滑的边缘。
应注意，即使抽吸口50大体为D形，但抽吸口50的横截面的边缘及因此抽吸通道70的横截面的边缘不包括扭折或拐角。这意味着D形的所有拐角都是圆角的。
此外，设置了清洁流体通道72，其将清洁流体入口54流体地连接到抽吸通道70(参见图7和图9)。
在图中所示的实施例中，清洁流体通道72在其下游端分叉，使得第一清洁流体通道部分72a和第二清洁流体通道部分72b并入抽吸通道70。
清洁流体通道72具有沿其整个长度具有光滑边缘的横截面。
应当理解，在结合附图所描述的实施方式中，片材12用作平坦的柔性部件的代表性示例。这意味着机器10、定位组件24和定位装置38也可以与任何其它平坦的柔性部件结合使用。
Claims (14)
1.用于将尤其是片材(12)的平坦的柔性部件保持在定位表面(46)上的定位装置(38)，所述定位装置(38)包括
主体(44)，其具有用于将驱动流体供应到主体(44)的流体入口(52)、用于从主体(44)排出驱动流体的流体出口(58)和用于吸附平坦的柔性部件的抽吸口(50)，其中抽吸口(50)布置在作为主体(44)的外表面的定位表面(46)内，
循环通道(60)，其连接流体入口(52)和流体出口(58)，其中循环通道(60)包括具有减小的横截面面积的区段(64)，和
抽吸通道(70)，其将抽吸口(50)连接到循环通道(60)，其中抽吸通道(70)连接到邻近于具有减小的横截面面积的区段(64)的循环通道(60)，使得形成喷射泵(71)，
其特征在于，循环通道(60)的每个横截面(Sc)和/或抽吸通道(70)沿其整个相应长度的每个横截面(Ss)具有平滑的边缘，意味着界定循环通道(60)的每个横截面(Sc)和/或抽吸通道(70)沿着其整个相应长度的每个横截面(Ss)的轮廓不具有拐角或扭折。
2.根据权利要求1所述的定位装置(38)，其特征在于，沿着循环通道(60)的长度的循环通道(60)的横截面(Sc)的路线包括仅有的一个不连续(68)。
3.根据权利要求1或2所述的定位装置(38)，其特征在于，抽吸通道(70)的横截面(Ss)沿抽吸通道(70)的整个长度连续地演化。
4.根据前述权利要求中任一项所述的定位装置(38)，其特征在于，循环通道(60)的延伸方向(Ec)沿循环通道(60)的整个长度连续地演化，和/或，抽吸通道(70)的延伸方向(Es)沿所述抽吸通道(70)的整个长度连续地演化。
5.根据前述权利要求中任一项所述的定位装置(38)，其特征在于，循环通道(60)包括弯曲部(62)，特别是大约180°的弯曲部(62)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的定位装置(38)，其特征在于，流体入口(52)和流体出口(58)布置在所述主体(44)的同一端部上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的定位装置(38)，其特征在于，侧向地界定循环通道(60)的壁部的曲率半径(r)位于0.2mm至30mm的范围内，特别是0.5mm至20mm的范围内。
8.根据前述权利要求中任一项所述的定位装置(38)，其特征在于，循环通道(60)的长度的至少60％、优选地至少75％、更优选地至少90％具有至少两倍于循环通道(60)的长度的剩余部分的横截面面积大的横截面面积。
9.根据前述权利要求中任一项所述的定位装置(38)，其特征在于，清洁流体入口(54)布置在主体(44)上。
10.根据权利要求9所述的定位装置(38)，其特征在于，清洁流体通道(72)将清洁流体入口(54)流体地连接到循环通道(60)或连接到抽吸通道(70)，其中清洁流体通道(72)的横截面沿其整个长度具有平滑的边缘。
11.根据前述权利要求中任一项所述的定位装置(38)，其特征在于，主体(44)是增材制造的部件。
12.根据前述权利要求中任一项所述的定位装置(38)，其特征在于，循环通道(60)的具有减小的横截面面积的区段(64)包括具有基本圆形横截面的喷嘴(66)。
13.用于将尤其是片材(12)的平坦的柔性部件保持在保持表面(26)上的定位组件(24)，包括具有中央空气供应管道(30)的基部(28)和至少一个根据前述权利要求中任一项所述的定位装置(38)，
其中定位装置(38)安装在基部(28)上，使得定位装置(38)的空气入口(52)流体地连接到中央空气供应管道(30)，并且定位表面(46)形成保持表面(26)。
14.片材材料加工机(10)，其包括至少一个定位组件(24)。
Applications Claiming Priority (3)
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