CN86103025B - 托架组精密线性定位系统 - Google Patents

Abstract

一种定位系统，包括用一个功能地连接于一驱动设备的主动托架来带动一组可分离地连接的托架，并且同时在横越该工件的预定位置将选择的一些托架从托架组中分离出来，其顺序是从高主动托架最远的一个选定的托架开始，并将所有被选定的托架夹持在一个横跨工件的构件上。定位循环是通过使主动托架在其预定位置上停住而完成的，此后，通过将每个选定的托架上的加工工具从其停歇或内缩位置移动到伸出或工作位置来对工作进行加工。

Description

托架组精密线性定位系统

本项发明是一种定位系统，具体地说，是一种用于使一组托架沿着横跨工作面的桥而定位的系统。

在浮法玻璃制造厂中生产连续的浮法玻璃带。在玻璃带经过充分的冷却或退火后，将其横向和纵向切割，以得到预定尺寸的玻璃板。纵向切割通常是用玻璃切割器进行的，切割器的支架横跨玻璃带的移动路线。

ErnSt Zumstein获得的美国专利3834258号，介绍一种具有一组切割器的装置，这些切割器安装在托架上，用步进电动机驱动推杆可使托架沿着一条导轨移动，导轨横跨工作面，工作面支承着一块待切割的玻璃板。各个托架是通过可脱开式离合器连接的，推杆与它们保持预定的距离。每一个托架都有摩擦制动器，摩擦制动器被驱动而产生的制动力大于将托架夹持于推杆的离合器的夹持力，从而使离合器脱开，并在横跨工作面的一个预定的位置将托架夹持于导轨上。在全部托架都定位后，它们所载的切割器即可启动，对玻璃板进行纵向切割或刻痕。美国专利3834258号所介绍的这种装置有一个缺点，即各个托架及其所载的切割器是在单独的、无重合的区域工作的。这就限制了能施加在玻璃板上的纵向切割方案。例如，有这样一个问题，即当有狭小的瑕疵纵向地穿过玻璃板，例如接近它的边缘，那就希望诸切割器能够在同一区域中比较靠拢地工作以便将狭小的瑕疵切掉。另外，为了尽量减少生产时间的损失，当一个切割器因磨损或有故障而进行更换或修理时，希望能够将另一个切割器移到它的位置上去。由于这些理由，一个定位装置如果使切割器的移动被限制在固定的、无重合的区域中，那是不利的。

Paul McNally获得的美国专利4170159号，介绍一种线性定位装置，它能够克服上述Zumstein定位装置的缺点。McNally在它的专利中介绍一种可以移动的托架，该托架连接于一个光滑的动作杆，从而可以移动到一个需要的位置，并锁在一个固定桥上，使得动作杆能够动到那里。可移动的托架是用一个连续的摩擦力夹紧在动作杆上的，这个摩擦力可以容易地被将托架锁紧在固定桥上所用的力克服。当使用一个以上的托架时，邻近的托架可以通过移动而靠拢。换言之，托架的移动不受预定区域的限制。托架的定位是用计算机控制的。所有托架的位置都被存储，托架可以移动到新的位置而不必返回到固定的初始位置。这就使各个托架能够迅速和方便地转移，并使整个预定的切割方案能够作为一个单元而变换。但美国专利4170159号所介绍的这种线性定位装置的制造和维护费用很昂贵，而且操作也复杂。

当希望改变切割方案时，常常不一定要求具有这样的能力-独立或个别地改变每个切割器托架的位置，而每个托架又不必回到一个固定的起点或初始位置。这主要是因为，所有托架回到初始位置，然后确定一个新的切割方案，最后将托架移到要求的位置上以便按选定的方案进行切割，这一切所需要的时间比从停止切割到必须重新开始切割之间的时间短。所以，当切割工作的时间参数并不要求切割器托架象上面所说的那样可独立地移动时，美国专利4170159号所介绍的装置在制造、操作和维护方面就过于复杂和昂贵了。McNally介绍一种摩擦式夹紧器，是由弹簧钢构件偏压的黄铜摩擦垫构成，用来连续地接合作用杆。这种摩擦垫容易磨损，磨损后需要更换。此外，摩擦垫的磨损情况不易检测，而摩擦垫稍有磨损就可能造成打滑问题或托架和作用杆或定位杆的不必要的相对位移，这会使托架定位不当或偏移，因而不符合要求的切割方案。此外，McNally介绍的托架定位方法是利用一个程序计算机控制器来移动作用杆，然后应用锁紧器来使每个托架脱离作用杆，锁紧器将相联的托架夹持在固定的导轨上，其位置横跨工作面，是按照在计算机程序中确定的切割方案预定的。当需要改变切割方案时，就将为实现改进的切割方案而必须移动的任何一个或数个托架的夹紧器松开，从而使这一个或数个托架能与作用杆一致移动，直到抵达新的位置为止，那时，再次启动夹紧器使该托架夹持在导轨上新的位置处。所有上述操作都是由计算机控制器按照程序指令控制的。计算机控制器和程序逻辑的复杂性比不能使托架独立地移动的定位方法要大得多。

因此，希望有一种线性定位系统能消除美国专利3834258号和4170159号所介绍的装置的缺点和不足。

本项发明是一种定位装置，用于将一组托架从原始位置沿着跨过工作面的固定的延伸的桥或制动杆而定位在预定的工作位置。最前端的托架（或称主动托架），也就是在托架离开初始位置移动的方向上最前面的托架，直接地功能地连接在一个驱动设备上。主动托架和其余托架相互连接又可以分离，构成一个托架组，由驱动设备带动，至少使托架组横越工作面的一部分。除主动托架外的每个托架都配有一个制动器或夹持器，可用来将相应的从动托架夹持于制动杆上。由一个可编程序控制器控制着主动托架横越工作面的移动以及每个从动托架的制动器的操作。一次具体的操作循环所需要的每一个从动托架，从最末端的那个从动托架开始，借助控制器，在沿制动杆的一个预定位置处（也就是横跨工作面的一个预定位置处）自动地从托架组中分离出来，同时，或刚好在该从动托架从托架组分离出来之前，与其相应的制动器即自动地启动而在预定的位置将有关的从动托架夹持于制动杆上。当主动托架抵达其预定位置时，控制器就使驱动设备自动地停止驱动，托架的定位或装夹循环即告完成。

本项发明还涉及一种定位方法，就是将一组托架定位在横跨一个工作面的预定位置中。本项发明的这种方法包括将一组托架不可分离地相互连接而在横跨工作面的一个构架上形成托架组，移动最前端的托架或主动托架（也就是沿托架移动方向最前面的托架）使之带动托架组横越该工作面，并在横越工作面的选定位置上，从最末端的从动托架开始，将选定的一个或数个从动托架从托架组中分离出来，并在此时或刚好在它分离出来之前将每个托架可分离地连接于上述构架。在诸从动托架已在其各自的预定位置上被可分离地连接于上述构架之后，将主动托架移动到其预定的位置上，然后停在那里，这样就完成了将托架定位在预定位置的工作。

图1是本项发明的托架组定位装置的端面正视图，各托架在它们的固定起点或初始位置。

图2大致与图1相同，表示了在一个定位循环后诸托架定位在切割位置。

图3是本项发明的定位装置的侧面正视图，为了清楚起见而省略了一些部分。

图4是可滑动地安装在线性滚珠轴承滚道上一个托架的部分透视图，为了清楚起见而省略了一些部分。

图5是一个托架的正视图，表明切割器的安装。

图6是本项发明所选择的定位装置的搭接驱动设备平面图，为了清楚起见而省略了一些部分。

图7是本项发明的托架组定位装置的另一种方案的端面正视图。

现在来看示意图，特别是图1，从图1中可以看到体现本项发明的特点的托架定位装置20的示意图。一组切割器托架50、54相互连接而形成托架组，图1表示这些托架处在它们的固定起点或初始位置。托架50、54支承在导轨26上而可以往复移动，导轨连接在构架21的立式支柱32、34上，该构架跨在输送机的支架36上。虽然输送机不受本项发明的限制，但宜使用辊式输送机42来输送连续的玻璃带、玻璃板44或任何其他方便的工件，这是如箭头46所示沿着玻璃板的纵向移动路线而输送的（参阅图3）。所以，托架50、54是由导轨26支承而沿着托架移动路线48作往复移动的，托架移动路线与玻璃板纵向移动路线46相垂直（参阅图3）。

继续看图1，离托架移动路线48最近的端部托架50（即第一个离开初始位置托架，以下称作主动托架），是为了功能需要直接地连接于驱动设备52，这将在下文中讨论。其余的托架（从动托架）54是由连接机构56使它们可分离地相互连接，如图2所示，与主动托架54有一个夹持器或制动器58，可以有选择地启动每一个制动器58以使相应的从动托架夹持在延伸的制动杆60上，制动杆60横跨输送机42，并在两端与立柱32和34相连接。立柱32和34与制动杆60组成支承结构21。图5中，每个托架50、54承载着一个切割器62或其他合适的工具（图中未示），分别对玻璃板44或其他合适的工件（图中未示）进行加工。每个切割器62有一个切割或刻痕轮64，用一个切割轮驱动器66可以有选择地使切割轮从在玻璃板44上方的停歇或内缩位置移动到伸出或工作位置，切割轮就顶住玻璃板44的上表面，对纵向移动的玻璃板44进行纵向切割或刻痕，反之亦可进行相反的操作。再返回来看图1和图2，每个托架连接机构56、每个制动器58、每个切割轮驱动器66以及驱动设备52，最好为了功能需要连接于一个可编程序控制器68，该控制器可方便地同一个合适的输入/输出监控器70或类似的器件相接合。控制器68最好预先编好程序以通过监控器70接收数字数据输入，并将比数字信息转换成模拟信息，模拟信息被输出至驱动设备52、托架连接机构56、制动器58以及切割轮驱动器66，用以按照数据输入来自动控制或操作定位装置20的上述各个部件。数据输入一般是对移动的玻璃板44的切割方案的参数定义的信息，玻璃板44可以是在浮法玻璃制造厂的条件下生产的连续浮法玻璃带（图6中未示）。

虽然本项发明未做限制，但是一个定位或切割循环一般包括如下步骤：

对玻璃板44所要求的切割方案由数字数据库规定，通过输入/输出监控器70而输入到预编程序控制器中去。控制器68按照预先编制的程序的指令对输入的数据自动处理并将其转换成模拟信息，模拟信息被自动地输出到驱动设备52、托架连接机构56、制动器58以及切割轮驱动器66。在循环起始时，托架50、54处在初始位置如图1所示，与主动托架50相对的从动托架57可分离地连接于同挡块61相联的连接机构56，挡块61处在两条导轨26之间，所有的托架50、54由托架连接机构56使之可分离地相互连接而形成托架组。而且，在循环起始时，使每个切割轮驱动器都停止驱动，从而使托架50、54的切割器62都处在内缩或停歇位置。来自控制器68的模拟输出使同挡块61联接的连接机构56停止作用，并启动驱动设备52来使托架组24横越玻璃板44而移动，主动托架50拉着从动托架54和57。与主动托架50相对的从动机架57以及为完成输入到控制器68中去的具体切割方案所需要使用的每一个托架54，可以用任何方便的方式从托架组24中自动地分离出来。例如，当离主动托架50最远的托架54根据输入的切割方案已经到达它的预定工作位置时，控制器68就使驱动设备52自动地暂时停止驱动，在这同时或刚好在这之前，与最远的托架54相联的托架连接机构56即由控制器68使之自动地停止作用，从而使选定的托架54从托架组24中自动地分离出来，而与选定的托架54相联的制动器58即自动启动，从而将托架54夹持在制动杆60上的一个预定工作位置上。此后，驱动设备52由控制器68启动，从而移动托架组24，直到按切割方案需要使用的下一个离主动托架50最远的托架54到达规定位置为止。于是，驱动设备52停止驱动，托架54从托架组中分离出来，并固定在制动杆60上，方式与上面所叙述的相同。对于为输入的切割方案而选择的每个托架54来说，都重复这一过程。在所有选定的托架54都按上述方式定位后，当主动托架50根据输入的切割方案已经到达它的横跨玻璃板44的工作位置时，控制器68即自动地使驱动设备52停止驱动，从而使主动托架50停在那里，以完成托架22横跨玻璃板44的定位。

在托架定位循环完毕后，沿着输送机42移动的玻璃板44即可按预定的输入的切割方案切割。为了实现输入的切割方案，控制器68通过模拟输出自动地启动切割轮驱动器66，驱动器66是与为实现输入的切割方案而选用的每个托架50、54联接的，从而将相应的刻痕轮从内缩或停歇位置移动到伸出或工作位置，在预定的向下刻划载荷下，抵住玻璃板44的上表面，在移动的玻璃板44上完成输入的切割方案，这是一个平行的纵向刻线78排列，如图6所示。现在可以看出，如果切割方案所需要的托架比托架50和54的总数少，则可仅由托架50和54来组成托架组。切割方案不需要的托架54可以用与挡块61相联的连接机构56保持在初始位置。

当完成一次切割循环或要求改变切割方案时（即当要求托架50和54重新定位时），控制器68通过输入到输入/输出监控器70中去的指令自动地启动与每个选定的托架50和54联接的切割轮驱动器66，将切割轮64向上移动而进入其内缩或停歇位置，与玻璃板44的上表面脱离接触，控制器68还自动地松开与每个选定的托架54联接的制动器58。控制器68于是自动地启动驱动设备52，使它按图中箭头82所示方向移动主动托架50，这个方向82与托架为定位循环而移动的方向相反。主动托架50在向挡块61移动的过程中，同距离最近的从动托架55相接合，该从动托架于是被主动托架50推动而与下一个最近的从动托架54相接合，照此下去，直到与主动托架50相对的从动托架57被推到与挡块61相接合为止。在托架组完全到达它的初始位置后，所有的连接机构56由控制器68自动地启动，使托架组便于为下一个定位循环统一移动，定位循环的进行方式如前文所述。

本项发明的托架定位装置虽然肯定不受本项发明的限制，但是最好由第一套装置90和第二套装置92组成，如图6所示，每个装置都与前文所述的装置20一样。这种布置的目的是为了尽量减少完成一次定位循环所需的时间。第一装置90和第二装置92安置在输送机42的两个相对侧。制动杆60和导轨26可以供两个装置90和92共用，虽然在图6所示的方案中由于两个装置90和92相隔一段距离而不是这种情况。然而，每个装置90和92都需要一个单独的驱动设备52，因为每个装置90和92的托架组的主动托架必须独立地驱动。然而，可编程序控制器68最好能够同时和独立地控制每个装置90和92的定位循环而不致影响托架定位精度。此外，每个装置90和92的主动托架最好有一个稍为超过输送机42的一半宽度的行程，从而在输送机42的中部可以有一个稍为重合的区域94。

从图4中可以看到每个托架50、54有一个矩形的构件100，它可以是一个机加工的钢块，在偏近顶部和底部处各有一孔。两孔102、104平行。在每个孔102、104中装有一个衬套或滚珠轴承座套106，以延长孔的总长度。在两孔102、104之间的侧壁108上安装着与托架50、54相联的连接机构56的第一个零件110。连接机构56的第二个零件112（见图2）安装在邻近的托架50、54的邻近侧壁114上，也在两个孔102，104之间。第一个零件110最好是一块电磁铁，例如象Ledex公司出售的那种类型，可以由可编程序控制器68或同控制器68功能地接合的其他合适的控制器来启动和解除驱动。第二个零件112最好是一个钢凸台或阳离合器零件112，能够正好与邻近的电磁铁110中形成的凹座116相套合。当电磁铁110被激励或启动时，由电磁铁凹座116所承受的邻近的凸台112即由电磁铁110产生的电磁力所吸持。在主动托架50和与之相邻的从动托架55之间的连接机构56的电磁铁110所产生的电磁力必须能够克服以下两种力的合力，即轴承座套106与穿过孔102和104的导轨之间的摩擦力，加上托架组中所有从动托架54沿路径48被拖动时的重量。管状轨道26宜用汤普逊（Thompson）线性滚珠轴承导轨，例如象Lintech公司出售的Thompson双管导轨或那种类型的轴。为了在具体切割方案中使用的全部托架50、54便于一致移动，例如由于在输送机42上的玻璃板44稍有偏移，导轨26、制动杆60和驱动设备52最好能一致地移动，以便移动整个切割方案。

更具体地可参阅图7，支架是一个整体构件151，构件中央有一个方孔153。导轨26在这个方孔153内固定在构件151的端壁152上。制动杆60离开一定的间距固定在构件151的前壁155上。衬套157在构件151的每一端固定在构件151的下侧面159上。衬套157可滑动地安装在杆161上，杆161由支座163支承，固定在输送机支架36的两个相对的立柱167、169的上表面165上。托架50、54借助液压缸或气缸（图中未表示）之类的传动系统可以一致地移动或移位，以驱动构件151往复移动。

与每个从动托架54相联的夹持器或制动器最好有一个气动卡钳制动器（图中未示），方便地安装在相联的托架54的顶部。

驱动设备52最好有一个滚珠丝杆或螺纹杆120，其两端由合适的轴承座（图中未示）支承，以便作自由旋转运动，轴承座方便地安装在制动杆60或横梁（图中未示）的上表面。一个驱动电动机或转矩电动机122与滚珠丝杆120相连。这个电动机最好是无刷直流可逆式电动机，它借助一个电动机安装架123也可以方便地安装在制动杆60的上表面。螺纹套124最好固定在U形连接件126上，螺纹套套在滚珠丝杆120上，并与之啮合。连接件126也固定在主动托架50上。当电动机122启动时，它发送转矩，使滚珠丝杆120旋转，从而使螺纹套124和与之连接的主动托架50沿着路径48移动。

每个切割器62及其配套的切割轮驱动器66和刻痕轮64可以用任何方便的办法，例如用螺帽和螺栓组件（图中未示）等，安装在与之相应的托架22上。每个切割器、切割轮驱动器66和刻痕轮64都可以用美国专利4204445、4137803、4220066或4226153号中所介绍的类型。本文中包括这些介绍以供参考。

每个气动卡钳制动器58、电动机122、每个电磁铁110以及每个切割轮驱动器（可以用电磁线圈）最好都与可编程序控制器68接合。可编程序控制器68可用MODICON884控制器，它又最好与主可编程序控制器150-例如国际控制机公司（International Cybernetics Corporation）出售的ICC3200柔性自动化控制器（Flexible Automation Controller）-连接。使用这种布置，MODICON884控制器68作为从属控制器，处在主控制器150的自动监督下，从而使主控制器摆脱了日常工作。输入/输出监控器70直接连接主控制器150，以便将切割方案参数等输入到主控制器中去，然后按照预先编入主控制器150的主程序来进行处理。所有这些已在前文中充分描述过。

与气动卡钳制动器58连接的所有供气管道或软管（图中未示）以及与电磁铁110和切割轮电磁线圈（图中未示）连接的软电线可以方便地吊挂在架空供气和供电管道桥147（图7）上，管道桥位于滚珠丝杆120的上方，从而提供了工作空间。

虽然本文详细地讨论了本项发明的一个具体选用方案，但应理解的是，有许多其他改型或变型也都包括在本项发明的精神和范围内，本项发明应完全根据以下权利要求来理解。

Claims (24)

1、一个用于对横越一个工作面的一组托架进行定位的装置，该装置包括：

一组离散的托架;

用来将上述托架以并列关系支撑着的支撑装置;

跨越工作面固定所述支撑装置以确定一运送轨道的固定装置;

将每一托架和其邻近的托架互相固定连接在一起的连接装置，该装置使托架在支撑装置上构成一托架组;

用来驱动一个最远的托架，以便沿着运送轨道移动托架组的驱动装置;

将托架沿运行轨道固紧在其选定位置上的托架固紧装置，以及

控制装置，该装置用来控制驱动装置、连接装置和固紧装置，该装置可用来带动连接装置以便连接各托架构成托架组;该控制装置还可以启动动力装置来移动最远的托架，并沿着运行轨道带动托架组;该装置还可以不断启动固紧装置和停止启动连接装置，以便将所紧固的托架从托架组中分离时，将托架沿轨道固定在其选定的位置上。

2、如权利要求1所述的定位装置，其特征在于：工作面支承着工件，而且每个上述托架支承着一个工具以便在上述工件上进行加工。

3、如权利要求2所述的定位装置，其特征在于：上述工件是一块玻璃板，而且每个上述加工工具包括一个玻璃切割工具。

4、如权利要求2所述的定位装置，其特征在于：上述驱动装置包括：

一根螺杆;

一个螺纹套，套在上述螺杆上;

将上述螺纹套固定于上述主动托架上的装置;以及

使上述螺杆进行向左或向右旋转的工具，用以正向或反向驱动上述螺纹套和上述主动托架横越工作面。

5、如权利要求4所述的定位装置，其特征在于：每个夹持器包括一个气动卡钳制动器。

6、如权利要求5所述的定位装置，其特征在于：工作面包括一个输送机，由输送机支架支承，用于使上述玻璃板沿着纵向玻璃板移动路径移动，以及其中上述长构件固定在上述输送机支架上。

7、如权利要求6所述的定位装置，其特征在于：上述进行可分离地连接的装置包括一个电磁装置，可以有选择地启动或解除驱动，用以对上述托架中选定的相邻托架进行接合或分离。

8、如权利要求7中所述的定位装置，其特征在于：上述支架包括横越上述玻璃板移动路径的支承导轨。

9、一种对横越一个工作面的一组托架进行定位的方法，其中包括以下步骤：

将一组离散的、并排排列的托架固定在横越工作面且确定了运行轨道的支撑装置上;

将各个托架互相连接组成托架组;

沿着支撑装置移动最远的托架，以便沿此运行轨道来移动该托架和托架组;

当从托架组中分离出被固紧的托架时，将所选择的托架固紧在轨道中所选定的位置上，并且沿着运行轨道继续移动由所剩托架构成的托架组。

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