TWI674176B

TWI674176B - 使用真空工具的方法及製造真空工具的方法

Info

Publication number: TWI674176B
Application number: TW107137278A
Authority: TW
Inventors: 寇納爾瑞岡派崔克; 李國弘; 張志吉
Original assignee: 荷蘭商耐克創新有限合夥公司
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2019-10-11
Also published as: CN104039209B; US9937627B2; TW201800196A; DE202012013420U1; TWI786441B; WO2013074954A1; EP3409623A1; CN106743602B; US9010827B2; KR102225964B1; US20160332310A1; US20130127194A1; US9238305B2; KR20140106569A; TW201906699A; EP2779882B1; US20160107319A1; US20150190930A1; TWI708666B; CN104039209A

Abstract

本發明之態樣係關於用於一真空工具之系統、方法及裝置，該真空工具具有一可切換平板以使得一普通真空工具可經調適而具有不同平板。一可切換平板可形成該真空工具之材料接觸表面之全部，或一可切換平板可形成材料接觸表面之一部分。該真空工具具有利用真空力拾取並置放一或多個製造配件之作用。

Description

使用真空工具的方法及製造真空工具的方法

本發明係關於用於一真空工具之系統、方法及裝置，該真空工具具有一可切換平板以使得一普通真空工具可經調適而具有不同平板。

傳統上，製造產品時所使用之配件係藉由人手或機器人部件拾取並置放於用於製造之位置中。然而，當前機器人部件尚未提供可在某些製造系統中以成本有效方式實施之控制水準、熟練度及有效性。

提供本概述以便以簡化形式介紹將在下文於「實施方式」中進一步描述之一系列概念。本概述不欲識別所主張標的之關鍵特徵或基本特徵，亦不欲用於幫助判定所主張標的之範圍。

將參看附加之圖式詳細地描述本發明之說明性具體實例，該等圖式係以引用方式併入本文中。

在本文中明確地描述本發明之具體實例之標的以滿足法定要求。然而，描述本身不欲限制本專利之範疇。實情為，發明者已預期，所主張之標的亦可與其他當前或未來技術一起以其他方式體現，以包括不同元件或類似於本文件中所描述之組合的元件組合。

因此，在一態樣中，本發明提供一種真空工具，其包含充當一材料接觸表面之一可切換平板。該真空工具包含一真空分配器。該真空分配器包含一外部上表面、一內部上表面、一外部側表面及一內部側表面。該真空工具進一步包含一真空孔隙，該真空孔隙延伸穿過該真空分配器之該外部上表面及該內部上表面。該真空工具另外包含一真空分配腔室。該真空分配腔室係至少部分地藉由該內部上表面及該內部側表面形成，其中一鈍角形成於該內部上表面與該內部側表面之間。該真空工具進一步包含一可切換平板。該平板包含一內部平板表面及一外部平板表面。複數個孔隙延伸穿過該內部平板表面及該外部平板表面。該可切換平板以可移除方式耦接至該真空分配器從而將該真空分配腔室封閉於該真空分配器及該可切換平板內。

在另一態樣中，本發明提供另一真空工具。該真空工具包含複數個真空分配器。每一真空分配器耦接至至少一其他真空分配器。該真空工具進一步包含複數個離散真空分配腔室。該等真空分配器中之每一者至少部分地形成一相關聯真空分配腔室。該真空工具進一步包含具有複數個孔隙之一真空平板。該真空平板以可移除方式耦接至一或多個真空分配器。該平板及該等真空分配器封閉該等真空分配腔室。

本發明之第三態樣提供一種利用包含一以可移除方式耦接之平板之一真空工具的製造方法。該方法包含自該真空工具移除一第一平板。該第一平板具有孔隙之一第一組態，諸如一或多個孔隙之大小、大小及/或位置。該方法進一步包含以可移除方式將具有一第二組態之複數個孔隙之一第二平板耦接至該真空工具。該第二組態不同於該第一組態。

已簡要地描述了本發明之具體實例之綜述，接下來係更詳細描述。

圖1根據本發明之具體實例描繪例示性真空工具100之自上而下視圖。在各種態樣中，真空工具100亦可被稱為真空動力式（vacuum-powered）配件固持器。舉例而言，真空工具100可用於自動化（或部分自動化）製造程序中以用於移動、定位及/或保持一或多個配件。由真空工具100操縱之配件可為剛性的、有展性的或多個特性（例如，多孔、無孔）之任何組合。在一例示性態樣中，真空工具100具有拾取並置放至少部分地用皮革、聚合物（例如，PU、TPU）、紡織品、橡膠、發泡體、網狀物及/或其類似者建造之配件之功能。

將由真空工具操縱之材料可為任何類型的。舉例而言，已考慮到將本文中所描述之真空工具調適以操縱（例如，拾取及置放）具各種形狀、材料及其他物理特性（例如，圖案切割紡織品、不織布材料、網狀物、塑膠壓片材料、發泡體、橡膠）之扁平的、薄的及/或質量輕的配件。因此，不同於具有操縱重、剛性或無孔之材料之功能的工業規模之真空工具，本文中所提供之真空工具能夠有效地操縱多種材料（例如，輕的、多孔的、可撓性的）。

真空工具100包含真空產生器102。該真空產生器產生一真空力（例如，相對於環境條件之低壓梯度）。舉例而言，該真空產生器可利用藉由馬達（或引擎）操作之傳統真空泵。該真空產生器亦可利用文氏（venturi）泵來產生真空。更另外，已考慮到亦將亦被稱為康達效應泵之空氣放大器用以產生一真空力。文氏泵及康達效應泵均根據將加壓氣體轉換成可用於保持吸引作用之真空力的不同原理而操作。雖然以下揭示內容將集中於文氏泵及/或康達效應泵，但已考慮到該真空產生器亦可為在真空工具100之局部或遠端（經由導管、管路及其類似者耦接）之機械泵。

圖1之真空工具100亦包含真空分配器110。真空分配器110將由真空產生器102產生之真空力分配在一經界定表面區域上。舉例而言，將由真空工具100操縱之材料可為表面積係若干平方吋之可撓性材料（例如，鞋面之皮革部分）。由於材料為至少半可撓性的，故用以拾取配件之真空力可有利地分散在配件之相當大區域上。舉例而言，勝於將吸引效應集中於可撓性配件之有限表面區域（此可導致配件在配件下之支撐件被移除後（例如，當配件被提起時）彎曲或褶皺），將吸引效應分散在較大區域上可抑制配件之不當彎曲或褶皺。此外，已考慮到集中之真空（非分散真空力）可能在施加足夠真空後對配件造成損害。因此，在本發明之一態樣中，由真空產生器102產生之真空力係經由真空分配器110分佈在較大之可能表面區域上。

在一例示性態樣中，真空分配器110係由半剛性至剛性之材料形成，材料諸如金屬（例如，鋁）或聚合物。然而，亦考慮到其他材料。真空工具100被認為係由機器人（諸如，多軸可程式化機器人）操縱（例如，移動/定位）。因而，可考慮到機器人對真空工具100之限制。舉例而言，可能希望真空工具100（及/或下文中將論述之製造工具10）之重量係有限的，以便限制與操縱機器人相關聯之可能大小及/或成本。利用重量作為限制因素，以特定方式形成真空分配器以在仍達成真空力之所要分配的同時減少重量可為有利的。

可在真空工具100之設計及實施中評估其他考慮。舉例而言，真空工具100之所要剛性位準可導致加強部分及材料經移除之部分（如下文中關於圖17將論述）被併入至真空工具100中。

真空分配器110包含外部上表面112及外部側表面116。圖1描繪具有實質上矩形之佔據面積之真空分配器。然而，已考慮到可利用任何佔據面積。舉例而言，可利用非圓形佔據面積。在一例示性態樣中，非圓形佔據面積可能由於提供用於操縱各種配件幾何形狀之較大可用表面區域而為有利的。因此，與圓形佔據面積相比，使用非圓形佔據面積可允許較大百分比之佔據面積與所操縱之配件接觸。亦關於除佔據面積以外的真空工具100之形狀，如下文中將論述，已考慮到可實施真空分配器110的任何三維幾何形狀。舉例而言，可利用蛋狀幾何形狀、稜錐狀幾何形狀、立方體狀幾何形狀及其類似者。在一例示性態樣中，為了參考配件相對於佔據面積之位置，矩形佔據面積可提供比非矩形佔據面積容易之幾何形狀。

圖1之例示性真空分配器110包含外部上表面112及複數個外部側表面116。真空分配器110亦以邊緣來限定，從而產生第一側邊128、第二平行側邊130、前緣132及反向的平行後緣134。

圖1描繪區分圖2之平行視點之切割線3-3。圖2根據本發明之態樣描繪沿真空工具100之切割線3-3平行的自前而後之透視切割圖。圖2描繪真空分配腔室140及真空平板150（在本文中亦被稱為「平板」）以及其他特徵。真空分配器110及平板150組合地界定形成真空分配腔室140的空間體積。真空分配腔室140係允許氣體無阻礙地流動以允許真空力之均等分散的空間體積。在一例示性態樣中，經由利用成角度之內部側表面118而使氣體（例如，空氣）自平板150至真空產生器102之流動集中。如圖2中所描繪，存在四個主要內部側表面：第一內部側表面120、第二內部側表面122、第三內部側表面124及第四內部側表面126（圖上未示）。然而，已考慮到可利用其他幾何形狀。

該等內部側表面118自內部上表面114朝向平板150延伸。在一例示性態樣中，鈍角142形成於內部上表面與該等內部側表面118之間。鈍角提供空氣真空分配效應，其在空氣自平板150朝向用於真空產生器102之真空孔隙138前進時減小空氣之內部擾動。藉由在空氣進入真空孔隙138時使空氣之路徑成角度，可將減少量之材料用於真空分配器110（例如，導致重量之可能減少），且可經由空氣擾動之減少來控制空氣之流動。然而，多個態樣考慮到直角，諸如由立方體狀結構、圓柱狀結構及其類似者形成之直角。

角144亦可由內部側表面118與平板150之相交界定。舉例而言，若角142為鈍角，則角144為銳角。又，具有銳角144可提供關於空氣流動及大體上減少/限制真空工具100之重量之能力的優點。

當在上表面114與一或多個內部側表面118之間利用鈍角時，內部上表面144之表面積可小於外部平板表面158之表面積。表面積上之此潛在差異充當用以進一步減少擾動且有效地分散真空力之漏斗幾何形狀。

在一例示性態樣中，該等內部側表面118與相關聯的外部側表面116成平行關係。類似地，在一例示性態樣中，內部上表面114至少部分地與外部上表面112成平行關係。然而，已考慮到該等表面中之一或多者與相關聯之相反表面並非平行關係。舉例而言，若該等內部表面中之一或多者在一或多個方向上彎曲，則外部表面可改為保持至多與該等內部表面相切之線性關係。類似地，已考慮到內部表面與外部表面可部分地或完全地保持平行（線性或彎曲）關係。

真空孔隙138可包括允許將真空產生器102旋緊並緊固至真空分配腔室之一系列螺紋。類似地，已考慮到其他配合型樣（例如，錐形）可形成於真空孔隙138及真空產生器102之內部表面上以藉由氣密結合將真空產生器102與真空分配器110緊固在一起。

將在下文中在圖5至圖15中更詳細地論述之平板150具有內部平板表面152（亦即，上表面）及相反之外部平板表面158（亦即，下表面）。平板150可為薄片狀結構、嵌板狀結構及/或其類似者。外部平板表面158經調適以接觸將由真空工具100操縱之配件。舉例而言，平板150（大體上）或外部平板表面158（詳言之）可由無損傷材料形成。舉例而言，鋁或聚合物可用以完全地或部分地形成平板150。此外，已考慮到平板150為半剛性或剛性結構以抵抗來自真空產生器102所產生之真空的施加於平板上之力。因此，平板150可由具有足夠厚度以抵抗真空產生器102所產生之壓力下之變形之材料形成。此外，已考慮到平板150及/或真空分配器110係由非可壓縮材料形成。此外，已考慮到真空工具100不形成為正被操縱之配件之輪廓（在吸盤狀器件的情況下為如此）。實情為，不管是否與被操縱配件接觸，半剛性至剛性之材料保持一致形式。

然而，在此亦考慮，平板係由可能剛性、半剛性或可撓性之網狀材料形成。網狀材料可由由金屬、紡織品、聚合物及/或其類似者製成之交纏材料繩形成。此外，已考慮到平板亦可包含多個材料。舉例而言，平板可由基底結構材料（例如，聚合物、金屬）及第二配件接觸材料（例如，聚合物、發泡體、紡織品及網狀物）形成。該多個材料概念可允許平板實現所選擇之多個材料之優點。

在一例示性態樣中，平板150係永久地或暫時地耦接至真空分配器110。舉例而言，已考慮到平板150可為可移除/可置換的，以允許對不同材料及規格之適應性。繼續此實例且如參看圖5至圖14將論述，視將被操縱之材料（例如，多孔材料、無孔材料、大型材料、小型材料、緻密材料、輕質材料）而定，可使用各種孔隙大小、形狀及間隔。若平板150係可移除的（亦即，暫時耦接），則可使用一緊固機構（例如，黏著劑、硬體、夾具、溝槽及其類似者）以保證平板150與真空分配器110之間的緊密結合。若平板150係永久地耦接至真空分配器110，則可使用已知技術（例如，熔接、結合、黏著劑、機械緊固件及其類似者）。

當真空產生器102、真空分配器110及平板150係組合使用時，真空工具100具有產生朝向外部平板表面158（亦被稱為製造配件接觸表面）拉動一材料之吸力之功能，在該表面處，該材料被保持抵靠平板150，直至施加至材料之力小於將該材料自平板150推開之力（例如，重力、真空）。在使用中，真空工具因此能夠接近一配件，產生一能夠暫時地保持該配件與平板150接觸之真空力，將真空工具100及該配件移動至一新位置，且接著允許在該新位置（例如，在一新地點、與一新材料接觸、在一新製造程序及其類似者）處使該配件自真空工具100釋放。

在一例示性態樣中，平板150（或詳言之，外部平板表面158）具有大於將被操縱之材料/配件之表面積。此外，已考慮到延伸穿過平板150之一或多個孔隙由將被操縱之配件覆蓋。換言之，已考慮到藉由延伸穿過平板150之一或多個孔隙界定之表面區域超過將被操縱之配件之表面區域。另外，已考慮到藉由延伸穿過平板150之兩個或兩個以上孔隙界定之幾何形狀導致一或多個孔隙不接觸（完全地或部分地）將被操縱之材料/配件。結果，已考慮到由於不可用的孔隙，真空工具會發生真空力之無效率。然而，在一例示性態樣中，包括不可用孔隙為一預定結果以允許在相對於配件定位真空工具方面的較高自由度。此外，不可用（對將被操縱之特定配件而言不可用（例如，對接觸配件之部分無效之作用中真空孔隙））孔隙之有意包括允許發生真空力洩漏同時仍有效地操縱配件。在一例示性態樣中，延伸穿過平板150之複數個孔隙進一步包含一或多個洩漏孔隙（不欲在配件之操縱中使用之孔隙）。

在一例示性態樣中，已考慮到真空工具（諸如，真空工具100）能夠產生高達200公克之吸力。此外，已考慮到拾取工具100可具有60公克至120公克之真空（亦即，吸）力。在一例示性態樣中，拾取工具100以約90公克之真空力操作。然而，已考慮到一或多個組態（例如，真空產生器、平板、孔隙）之變化、正在操縱之配件之材料（例如，可撓性、孔隙率）及為配件所覆蓋之孔隙之百分比皆可影響例示性拾取工具之真空力。此外，已考慮到當多個分配器係一起使用時，真空力被相應調整。舉例而言，圖16之拾取工具（將在下文中論述）具有十個真空分配器且因此可具有約600公克至約1.2千克（10乘60至120公克）之真空力。類似地，具有6個真空分配器之拾取工具可具有約540公克（6乘90公克）之吸力。然而，已考慮到供應至該等真空產生器之空氣壓力/體積不受同時操作之複數個產生器影響。若空氣壓力或值被減小（或其他更改），則已考慮到所得累積真空力亦被更改。

圖3根據本發明之態樣描繪沿圖1之切割線3-3的真空工具100的自前而後之視圖。詳言之，圖3提供真空產生器102之切割視圖。如將關於圖4更詳細地論述，在例示性態樣中，真空產生器102係利用康達效應來產生真空力之空氣放大器。

在此實例中，空氣係經由穿過平板150之複數個孔隙160自外部平板表面158抽至真空分配腔室140。真空分配腔室140被封閉在真空分配器110與平板150之間，使得若平板150為無孔（亦即，沒有複數個孔隙160）表面，則當真空產生器102經啟動時，可在真空分配腔室140中產生低壓區域。然而，返回包括複數個孔隙160之實例，空氣係朝向真空孔隙138抽至真空分配腔室140中，真空孔隙138接著允許空氣被抽至真空產生器102中。

圖3識別圖4中所描繪之真空產生器102之放大視圖。圖4根據本發明之態樣描繪如沿來自圖1之切割線3-3切割的真空產生器102之聚焦視圖。圖4中所描繪之真空產生器為康達效應（亦即，空氣放大器）真空泵106。康達效應真空泵在入口103處注入加壓空氣。入口103將加壓空氣經由內室302引導至側壁凸緣304。利用康達效應，加壓空氣圍繞側壁凸緣304彎曲且沿內側壁306流動。由於加壓空氣移動，在與加壓空氣沿著內側壁306之流動相同之方向上產生真空力。因此，吸引之方向經由真空孔隙138向上延伸。

圖5根據本發明之態樣描繪包含複數個孔隙160之例示性平板150。雖然平板150經說明為具有矩形佔據面積，但如先前所論述，已考慮到可部分地視將被操縱之材料、控制真空工具100之機器人及/或真空工具100之組件而實施任何幾何形狀（例如，圓形、非圓形）。此外，已考慮到在例示性態樣中，可用第一平板取代真空工具上之第二平板。舉例而言，勝於由於材料、配件等之變化而斷開整個真空工具，可改為在特定真空工具上更換平板150以將替代特性提供給真空工具（例如，第一平板可具有幾個大孔隙且第二平板可具有許多小孔隙）。

複數個孔隙160可至少部分地藉由幾何形狀（例如，圓形、艙口、球形、矩形）、大小（例如，直徑、半徑（例如，半徑166）、面積、長度、寬度）、與元件之偏移（例如，偏移169）（例如，與外邊緣之距離、與無孔部分之距離）及間距（例如，孔隙之間的距離（例如，間距168））界定。兩個孔隙之間的間距經定義為第一孔隙（例如，第一孔隙162）至第二孔隙（例如，第二孔隙164）之距離。間距可以多種方式進行量測。舉例而言，可自兩個孔隙之最接近兩個點、自兩個孔隙之表面區域中心（例如，圓形孔隙之中心）、自兩個孔隙之特定特徵來量測間距。

孔隙之大小可基於由每一孔隙暴露之表面積之量（或用以計算表面積之變數）來定義。舉例而言，直徑量測提供圓形孔隙之大小之指示。

視真空工具之所要特性而定，可調整與孔隙相關聯之變數。舉例而言，在正常操作條件下，低密度之無孔材料可能不需要很大真空力來保持材料與真空工具接觸。然而，另一方面，在正常操作條件下，大的多孔網狀材料可能需要相當大量之真空力以將材料保持抵在真空工具上。因此，為了限制加在系統上之能量之量（例如，用以使康達效應真空泵操作之加壓空氣之量、用以使機械真空泵操作之電力之量），可實施孔隙之最佳化。

舉例而言，對在鞋類、服裝及類似產業中所處置之典型材料而言足夠之變數可包括（但不限於）具有在0.5毫米與5毫米（mm）之間、在1 mm與4 mm之間、在1 mm與3 mm之間、、1.5 mm、2 mm、2.5 mm、3 mm及其類似者的直徑之孔隙。然而，考慮到較大及較小直徑（或相當的表面積）之孔隙。類似地，間距可在1 mm與8 mm之間、2 mm與6 mm之間、2 mm與5 mm之間、3 mm、3.5 mm、4 mm、4.5 mm、5 mm、5.5 mm、6 mm及其類似者之範圍中。然而，考慮到較大及較小間距量測。

另外，已考慮到在本發明之態樣中，可實施可變大小及可變間距。舉例而言，由多孔材料部分及無孔材料部分兩者構成之複合式配件可利用不同變數來實現相同位準之操縱。在此實例中，可實施在待由無孔材料接觸之區域中導致必要真空力之減小的變數及在待由多孔材料接觸之區域中導致較高真空力的變數。此外，可一起使用視覺系統或其他識別系統以進一步保證材料相對於複數個孔隙正確置放。另外，已考慮到間距與大小之間的關係可用以探尋複數個孔隙。舉例而言，與較大大小孔隙的間距可大於與較小大小孔隙的間距（或反之亦然）。

一額外變數為偏移。在一例示性態樣中，偏移為孔隙與平板150之外側邊緣的距離。不同孔隙可具有不同偏移。此外，不同邊緣可實施不同偏移。舉例而言，沿著前緣之偏移可不同於沿著側邊之偏移。偏移可在無偏移至8 mm（或更大）之範圍中。實務上，在1 mm至5 mm範圍中之偏移可實現本發明之例示性態樣之特性。

可利用許多製造技術將複數個孔隙160形成於平板150中。舉例而言，可自平板150打孔、鑽孔、蝕刻、雕刻、熔融及/或切割出孔隙。在一例示性具體實例中，平板150係由對雷射切割敏感之材料形成。舉例而言，可結合複數個孔隙之雷射切割使用以聚合物為主之材料及某些以金屬為主之材料。此外，已考慮到隨著孔隙延伸穿過平板之厚度，孔隙之幾何形狀可為變數。舉例而言，孔隙可具有在平板之上表面上的第一大小之直徑及在平板之相反下表面處的第二大小之直徑。幾何形狀之此變數可導致延伸穿過平板之錐形幾何形狀。在本文中考慮到額外幾何形狀（例如，稜錐）。

圖6至圖15根據本發明之態樣提供類似於關於圖5所論述之選擇的例示性孔隙變數選擇。以下實例在本質上不欲為限制性的，而為例示性的。圖6描繪具有5 mm之第一偏移及8 mm之第二偏移以及7 mm間距的非圓形孔隙。圖7描繪具有5 mm之偏移及間距以及2 mm直徑的圓形孔隙。圖8描繪具有1 mm直徑、2 mm間距以及4 mm及5 mm之偏移的圓形孔隙。圖9描繪具有2 mm直徑、4 mm間距以及5 mm及4 mm之偏移的圓形孔隙。圖10描繪具有4 mm間距及5 mm偏移的例示性幾何形狀孔隙。圖11描繪具有1 mm直徑、4 mm間距以及5 mm及4 mm之偏移的圓形孔隙。圖12描繪具有1 mm直徑、5 mm間距以及5 mm之偏移的圓形孔隙。圖13描繪具有1.5 mm直徑、4 mm間距以及5 mm及4 mm之偏移的圓形孔隙。圖14描繪具有1.5 mm直徑、3 mm間距以及4 mm之偏移的圓形孔隙。圖15描繪具有2 mm直徑、3 mm間距以及5 mm及4 mm之偏移的圓形孔隙。如先前所論述，已考慮到可以任何組合均勻地或可變地更改形狀、大小、間距及偏移以達成所要結果。

視平板150之佔據面積、孔隙之偏移、間距、幾何形狀、孔隙之佈局及孔隙之大小而定，可利用任何數目個孔隙。舉例而言，已考慮到圖16之平板150可具有11,000至11,500個孔隙。在一特定態樣中，已考慮到在圖16之平板150上利用大約11,275個孔隙。此外，平板可包含4,500至4,750個孔隙。詳言之，已考慮到4,700個孔隙可包括於例示性平板中。

當利用康達效應真空泵或文氏真空泵時，真空產生器102、平板150及真空工具100之總大小之變化可影響空氣消耗及壓力。舉例而言，已考慮到一給定康達效應真空泵可產生50 g/cm²真空力。為了實現此位準之真空，已考慮到將0.55至0.65 MPa之氣動壓力引入至真空工具。用以產生足夠真空的所消耗空氣之體積亦可基於該等變數改變。舉例而言，已考慮到可將1,400 Nl/min之空氣消耗用於圖16之真空工具100。此外，已考慮到可將840 Nl/min之空氣消耗用於真空工具。此外，已考慮到可將360 Nl/min之空氣消耗用於真空工具。如先前所論述，佔據面積（例如，平板150之表面積）亦可影響真空力、空氣消耗及其類似者。舉例而言，已考慮到平板可具有近似625 mm乘以340 mm之佔據面積。類似地，已考慮到平板可具有近似380 mm乘以240 mm之佔據面積。無疑地，已考慮到可基於真空力之所要位準、佔據面積及額外變數而更改真空分配器之比例。

圖16根據本發明之態樣描繪包含利用多部分平板400之真空工具100及超音波熔接器200之製造工具10之分解視圖。不同於關於圖1及圖2所論述之真空工具100，圖16之真空工具100將複數個真空產生器102、真空分配器110及真空分配腔室140併入至具有多部分平板400之統一真空工具100中。如下文中將論述，可藉由在真空工具100之個別部分中選擇性地啟動/撤銷啟動真空力之能力來實現優點。另外，可藉由具有真空工具100之分隔部分來達成對連續真空力之較大控制。此外，已考慮到真空平板400之第一部分可具有不同於第二部分之孔隙圖案（例如，大小、間距、偏移、形狀等）。此外，已考慮到多部分平板400之一或多個部分可被移除且用具有不同特性（例如，孔隙圖案）之替代平板部分替換。

製造工具10亦包含耦接構件300。耦接構件300為製造工具10（或個別地，真空工具100或超音波熔接器200）之一特徵，其允許位置構件310（圖上未示）操縱製造工具10之位置、姿態及/或定向。舉例而言，耦接構件300可允許添加製造工具至電腦數位控制（CNC）機器人，CNC機器人具有體現於非暫時性電腦可讀媒體上的在由處理器及記憶體執行時使CNC機器人執行一系列步驟之一系列指令。舉例而言，CNC機器人可控制真空產生器102、超音波熔接器200及/或製造工具10所定位於的位置。耦接構件300因此可允許製造工具10暫時或永久耦接至位置構件310（諸如，CNC機器人）。

如先前所論述，本發明之態樣可形成以將質量減至最小為目的之製造工具10之部分。因而，圖16之複數個真空分配器110包括減少材料部分113。該等減少材料部分113消除可能原本為均勻外部上表面的部分。減少材料部分113之引入減小製造工具10之重量以允許利用可能較小之位置構件310，位置構件310可節省空間及成本。考慮了在真空工具100周圍（例如，側邊、底部、頂部）的減少材料部分113之額外位置。

然而，本發明之態樣可能希望維持由單一耦接構件300支撐之複數個真空分配器110之剛性位準。為了在仍引入減少材料部分113時維持剛性位準，亦可引入加強部分115。舉例而言，加強部分115可自一個真空分配器110延伸至另一真空分配器110。更另外，已考慮到在本發明之態樣中，出於近似基本原理，可鄰近耦接構件300包括加強部分115。

出於說明性目的，平板400與圖16中之複數個真空分配器110分離。結果，內部平板表面402為可見的。在一例示性態樣中，內部平板表面402與複數個真空分配器110之一底部部分配合，從而在此實例中形成一氣密結合。

平板400可包含複數個平板部分。舉例而言，圖16之平板400包含八個平板部分（例如，平板部分420、422、424、426、428及430）。在一例示性態樣中，每一平板部分可與唯一分配腔室及/或唯一分配器相關聯。在替代例中，可與共同分配器及/或分配腔室相結合地使用多個平板部分。在又一替代例中，個別平板部分可與複數個分配器相關聯。

平板400被考慮為以可移除方式與真空工具之一或多個分配器或其他部分耦接。當第一平板（或平板部分）可與真空工具耦接使得平板可用於其所欲目的，但仍可被從真空工具移除而不使平板及/或真空工具明顯變形或以其他方式對平板及/或真空工具造成損害時，平板係以可移除方式耦接。將關於圖17至圖20論述可用以相對於真空工具將平板保持在一位置中的保持機構之實例（例如，螺栓、螺釘、磁體、黏著劑、機械聯鎖、系帶、摩擦配合、夾具、帶、插銷、吸力及其類似者）。然而，考慮到以可移除方式耦接平板與真空工具之額外手段。

接面可存在於平板部分之間。接面為第一平板部分與第二平板部分之會合點。接面可表示在不切換第二平板部分時，第一平板部分可獨立地自真空工具切換所在之位置。因此，如在下文中關於圖21將論述，多種孔隙圖案可被實施且經由操縱個別平板部分以類似區之方式加以調整。

平板之間的接面（諸如，接面421）界定平板部分420與422之間的接面。已考慮到舌狀物及凹槽狀之耦接機構可沿著接面實施以允許平板部分之可切換耦接。考慮了額外邊緣處理以提供平板部分之間的可移除耦接。所描繪之其他接面包括423、425、427及429。已考慮到接面可在線性路徑上延伸從而產生大小一致之平板部分。此外，已考慮到可以有組織或非線性方式形成接面以提供對一或多個平板部分相對於將被操縱之材料之位置的某種程度的控制。

真空工具100包含複數個真空產生器102、真空分配器110及相關聯之真空分配腔室140。已考慮到可在真空工具100中利用任何數目個真空產生器、真空分配器及真空分配器腔室。舉例而言，已考慮到可組合10、8、6、4、2、1個或任何數目個單元以形成凝聚真空工具100。此外，可形成任何佔據面積。舉例而言，當在圖16中描繪矩形佔據面積時，已考慮到可改為實施正方形、三角形、圓形、非圓形、配件匹配形狀或其類似者。另外，真空產生器102及/或真空分配器110之大小在各種態樣中可改變（例如，非均勻）。舉例而言，在一例示性態樣中，在針對特定應用需要更集中之真空力之情況下，可利用較小真空分配器，且在需要集中度較少的真空力之情況下，可實施較大真空分配器。

圖16描繪例示性製造工具10；然而，將理解，可添加或自每一態樣移除一或多個組件。舉例而言，每一態樣包含超音波熔接器200及真空工具100，但已考慮到可完全消除超音波熔接器。此外，已考慮到亦可併入額外特徵。舉例而言，視覺系統、黏著劑塗覆器（例如，噴塗、輥塗及其他塗覆方法）、機械緊固組件、壓力施加器、固化器件（例如，紫外線光、紅外線光、熱施加器及化學品塗覆器）及其類似者亦可完全地或部分地併入於例示性態樣中。

在一例示性態樣中，超音波熔接器200包含一堆疊，該堆疊包含超音波熔接角狀物210（亦可被稱為超音波焊極）、轉換器220（亦可被稱為壓電式傳感器）及增幅器（未標記）。超音波熔接器200可進一步包含一電子超音波產生器（亦可被稱為電源供應器）及一控制器。電子超音波產生器可用於傳遞具有匹配該堆疊（例如，角狀物、轉換器及增幅器）之諧振頻率之頻率的高功率交流信號。控制器控制超音波能量自超音波熔接器至一或多個配件之傳遞。

在該堆疊內，轉換器將自電子超音波產生器接收之電信號轉換成機械振動。增幅器修改來自轉換器之振動之幅度。超音波熔接角狀物將機械振動施加至待熔接之一或多個配件。超音波熔接角狀物包含經調適以接觸配件之遠端212。

圖17根據本發明之態樣描繪具有利用舌狀物及凹槽保持機構之可切換平板400之真空工具1700的例示性切割視圖。真空分配器500經描繪為具有特定橫截面幾何形狀；然而，已考慮到可實施任何真空分配器幾何形狀，如先前所論述。真空分配器500具有意欲用於接觸平板400（或介入材料，諸如密封件）之下表面502。平板400具有上表面402及下表面404。另外，平板400包括在上表面402與下表面404之間延伸之一或多個孔隙160。已考慮到在使用時，真空分配器500之下表面502可接觸平板400之上表面402。然而，如先前所論述，已考慮到一或多個類似密封件的材料（例如，墊圈）可安置於下表面502與上表面402之間以保持用於實現較好真空之較緊密貼合。

圖17之真空分配器500經形成為具有沿著一或多個側之凹槽504。在此實例中，凹槽504係沿著兩個平行側形成，但已考慮到一或多個凹槽（或一替代舌狀物）可改為沿著真空工具定位於任何地點。凹槽504提供收納通道而為一收納機構，保持構件之一或多個部分可插入穿過該通道。在此實例中，平板400包含舌狀物432。舌狀物432為平板400之組件，其經調適以插入於凹槽504內。當插入至凹槽504中時，舌狀物432將平板400相對於真空分配器500保持在所要定向/位置中。然而，平板400係藉由此保持機構以可移除方式耦接至真空分配器500以便可切換。

當利用舌狀物及凹槽狀保持機構時，已考慮到第一平板部分可在最小機器停機時間內容易地切換至第二平板部分。結果，可在操縱多種不同材料時利用共同真空分配器。此可允許將相對便宜之平板部分保持在庫存中以允許相對較昂貴之真空工具成為更通用之製造工具。

雖然描繪了舌狀物及凹槽部分之特定組合，但在一例示性態樣中，已考慮到一舌狀物可形成於真空分配器500之至少一部分上，且凹槽可形成於平板400之至少一部分上。此外，雖然將滑動保持機構描繪為嚙合真空分配器之外表面，但亦考慮到，滑動保持機構可亦/替代地嚙合內部表面及/或下表面。舉例而言，T型（T-like）突起可自平板400之上表面402向上延伸以由自下表面502延伸至真空分配器500中之T型凹槽收納。或者，T型突起可自下表面502向下延伸以由自上表面402延伸至平板400中之T型凹槽收納。考慮了替代形狀之突起及收納通道。

圖18根據本發明之態樣描繪具有利用凹入可移除保持器602之可切換平板400之真空工具1800的切割視圖。如關於圖17所論述，描繪具有下表面502之真空分配器500。然而，考慮了替代幾何形狀的組態。亦類似於圖17，平板400包含上表面402及下表面404。另外，複數個孔隙自上表面402延伸至下表面404。

圖18中所描繪之保持機構利用凹入可移除保持器602（在本文中亦被稱為凹入保持機構）。可移除保持器之實例包括（但不限於）螺釘、螺栓、鉚釘、定位銷、插塞及其類似者。可移除保持器602可在進入至真空分配器之一部分（諸如，收納部分506，也可視為收納機構）中之前穿過平板400之一部分（諸如，凹入部分434）。凹入部分434可允許可移除保持器之一或多個部分（諸如，頭部）之埋頭（countersinking）。舉例而言，若可移除保持器602為可利用較大頭部部分將力賦予平板400上之螺栓狀組件，則頭部部分可凹入至平板400之一部分中以防止破壞下表面404之平面。保持一平面表面（不與保持機構斷裂）可確保平板400能夠在啟動時有效地保持一或多個材料上之真空力。在一例示性態樣中，凹入部分434亦被考慮為保持機構可穿過之一孔隙之一部分，該部分與該孔隙之剩餘部分沒有明顯差異。

已考慮到可在多種位置中利用一或多個可移除保持器602。舉例而言，雖然將可移除保持器602描繪為穿過平板400向上延伸至真空分配器500中，但可移除保持器可穿過真空分配器500向下延伸至平板400中。此外，已考慮到亦可以任何定向（諸如，水平延伸以耦接真空工具之一或多個部分）利用可移除保持器。因此，可實施任何數目、類型及/或位置之可移除保持器以便直接或間接地以可移除方式耦接平板400與真空分配器。

圖19根據本發明之態樣描繪具有利用黏著保持機構604之可切換平板400之真空工具1900的切割視圖。如先前所考慮，真空分配器500具有下表面502。亦如所考慮，平板400具有上表面402及下表面404。此外，數個孔隙160自上表面402延伸至下表面404。

黏著保持機構604可為任何類型之結合劑或是狀態變化材料。狀態變化材料舉例而言，為可塗覆在第一類液體狀態下塗覆的類填縫劑物質，該物質在第二狀態中時提供平板400與真空分配器500之間的黏著結合，其具有允許移除平板400而不對平板造成損害或使平板扭曲的力之量。已考慮到所需之結合位準可約為平板之重量加上誤差邊際。舉例而言，當在平板400與真空分配器500之間的內部腔室中產生真空力時，所得負壓可幫助相對於真空分配器500保持平板400之位置。

黏著保持機構之其他非限制性實例可包括平板400或真空分配器500中之至少一者可被吸引至的磁性材料。舉例而言，已考慮到平板可由以聚合物為主之材料（一或多個含鐵組件被嵌入至該材料中）形成。永久地或暫時地耦接至真空分配器500之磁性材料可吸引平板400以保持所要位置。考慮了其他配置，諸如嵌入於被吸引至真空分配器500之一或多個部分之平板內之磁性材料。

另一非限制性材料可包括吸取材料（諸如，吸盤狀組件），其與真空工具之一或多個部分形成可移除（例如，暫時）結合以便相對於真空分配器500將平板400保持在所要位置中。雖然提供了特定實例，但已考慮到可實施可提供平板400與真空分配器500之間的暫時耦接的任何類型之材料。

圖20根據本發明之例示性態樣描繪具有利用包含第一連接點606、第二連接點608及連接構件610之耦接保持機構之可切換平板400之真空工具的切割視圖。如先前所論述，具有下表面502之真空分配器500可使用一位於外部之實體保持結構(耦接保持機構)以可移除方式與平板400耦接，該平板400具有具孔隙160之上表面402及下表面404。

第一連接點606及第二連接點608可為具有收納連接構件610之一部分之功能的收納點。舉例而言，第一連接點606可為連接構件610之一突起可延伸至當中之孔。在替代例中，第一連接點606可為將插入至連接構件610中之開口中的自真空工具向外延伸之突起狀組件。在此實例中，連接構件610可為一連桿，其具有一第一孔及一第二孔以使得第一連接點606延伸穿過該第一孔且第二連接點608延伸穿過該第二孔。

考慮了替代實體組態。舉例而言，第一連接點可提供一突起，連接構件610之第一末端在連接構件之相反末端與平板400永久耦接時擱置於該突起上。此外，已考慮到連接構件610可由任何類型之材料（諸如，具有彈性性質之材料（例如，橡膠、聚矽氧）、具有剛性性質之材料（例如，金屬、聚合物）及其類似者）形成。

圖21根據本發明之態樣描繪包含各自具有不同孔隙組態之四個平板部分（702、704、706及708）之例示性平板700的仰視圖。第一平板部分702經形成有包含呈均勻圖案之複數個類似大小之相對較小孔隙160的第一孔隙圖案。第二平板部分704包含呈均勻圖案之複數個類似大小之較大孔隙。第三平板706包含呈不均勻圖案之多種孔隙。第四平板部分708包含具有均勻但分散之圖案的複數個類似大小之小孔隙。

具有不同孔隙圖案之平板部分能夠以多種方式組合以達成分區材料操縱功能性。舉例而言，若將被操縱之材料之一部分具有低孔隙率且重量輕，則第四平板部分708中之孔隙圖案可用以減少操縱材料所需之真空能量之量。然而，若需要操縱精細且可撓性之材料，則第一平板部分702中之孔隙圖案可用以提供具有較小真空施加點之分佈式真空力。此外，若要操縱不規則形狀之材料部分，則第四平板部分708之孔隙圖案可為適當的。

第四平板部分708之孔隙圖案包含無孔隙部分710。無孔隙部分710可形成為平板（在該處不存在材料或在該處不欲施加真空力）。舉例而言，為了防止孔隙不接觸待操縱之材料（此可由於未覆蓋孔隙而減小所施加之真空力之位準），可在平板中的已知將不存在材料之位置處形成無孔隙部分。

此外，已考慮到可將各種大小之孔隙形成至平板之部分中。舉例而言，第一孔隙大小712可形成第一部分，諸如周邊區。第二孔隙大小714可形成第二部分，諸如內部區域。可基於將被操縱之產品來調整孔隙之大小及間隔（及形狀）。因而，已考慮到利用可移除耦接功能性，一個平板部分可與另一平板部分切換。因此，已考慮到當選擇性地切換平板之一或多個平板部分時，可保持平板之一或多個其他部分。

出於說明性目的而在本文中提供例示性態樣。結合本發明之態樣亦考慮額外延伸/態樣。舉例而言，在本發明之態樣之範疇內考慮組件、部分之數目、大小、定向及/或形式及/或屬性。

10‧‧‧製造工具

100‧‧‧真空工具/拾取工具

102‧‧‧真空產生器

103‧‧‧入口

104‧‧‧文氏真空產生器

106‧‧‧康達效應（亦即，空氣放大器）真空泵

110‧‧‧真空分配器

112‧‧‧外部上表面

113‧‧‧減少材料部分

114‧‧‧內部上表面

115‧‧‧加強部分

116‧‧‧外部側表面

118‧‧‧內部側表面

120‧‧‧第一內部側表面

122‧‧‧第二內部側表面

124‧‧‧第三內部側表面

126‧‧‧第四內部側表面

128‧‧‧第一側邊

130‧‧‧第二平行側邊

132‧‧‧前緣

134‧‧‧後緣

138‧‧‧真空孔隙

140‧‧‧真空分配腔室

142‧‧‧鈍角

144‧‧‧銳角

150‧‧‧真空平板

152‧‧‧內部平板表面

158‧‧‧外部平板表面

159‧‧‧杯狀物之下表面

160‧‧‧孔隙

162‧‧‧第一孔隙

200‧‧‧超音波熔接器

210‧‧‧超音波熔接角狀物

212‧‧‧遠端

300‧‧‧耦接構件

302‧‧‧內室

304‧‧‧側壁凸緣

306‧‧‧內側壁

400‧‧‧多部分平板/真空平板

402‧‧‧內部平板表面/上表面

404‧‧‧下表面

420‧‧‧平板部分

422‧‧‧平板部分

424‧‧‧平板部分

426‧‧‧平板部分

428‧‧‧平板部分

430‧‧‧平板部分

421‧‧‧接面

423‧‧‧接面

425‧‧‧接面

427‧‧‧接面

429‧‧‧接面

500‧‧‧真空分配器

502‧‧‧下表面

504‧‧‧凹槽

432‧‧‧舌狀物

434‧‧‧凹入部分

506‧‧‧收納部分

602‧‧‧凹入可移除保持器

604‧‧‧黏著保持機構

606‧‧‧第一連接點

608‧‧‧第二連接點

610‧‧‧連接構件

700‧‧‧例示性平板

702‧‧‧平板部分

704‧‧‧平板部分

706‧‧‧平板部分

708‧‧‧平板部分

710‧‧‧無孔隙部分

712‧‧‧第一孔隙大小

714‧‧‧第二孔隙大小

1700‧‧‧真空工具

1800‧‧‧真空工具

1900‧‧‧真空工具

圖1根據本發明之具體實例描繪例示性真空工具之自上而下視圖；圖2根據本發明之態樣描繪沿平行於圖1中之真空工具之切割線3-3之切割線的自前而後之透視切割圖；圖3根據本發明之態樣描繪沿圖1之切割線3-3的真空工具的自前而後之視圖；圖4根據本發明之態樣描繪如沿來自圖1之切割線3-3切割的真空產生器之聚焦視圖；圖5根據本發明之態樣描繪包含複數個孔隙之例示性平板；圖6至圖15根據本發明之態樣描繪平板中的各種孔隙變化；圖16根據本發明之態樣描繪包含利用多部分平板之真空工具及超音波熔接器之製造工具之分解視圖；圖17根據本發明之態樣描繪具有利用舌狀物及凹槽保持機構之可切換平板之真空工具的切割視圖；圖18根據本發明之態樣描繪具有利用凹入保持機構之可切換平板之真空工具的切割視圖；圖19根據本發明之態樣描繪具有利用黏著保持機構之可切換平板之真空工具的切割視圖；圖20根據本發明之例示性態樣描繪具有利用耦接保持機構之可切換平板之真空工具的切割視圖；且圖21根據本發明之態樣描繪包含具有不同孔隙組態之四個平板部分之例示性平板的仰視圖。

Claims

一種使用真空工具的方法，所述真空工具包括真空分配器與可切換平板，所述可切換平板包括藉由接面彼此連接的至少兩個平板部分，所述至少兩個平板部分具有不同的孔隙圖案，且所述使用真空工具的方法包括：將所述可切換平板定位於鄰近所述真空工具的所述真空分配器；以及將所述可切換平板可移除地附接於所述真空分配器以至少部分的圍住所述可切換平板與所述真空分配器之間的真空分配腔室。
如申請專利範圍第1項所述的使用真空工具的方法，更包括在將所述可切換平板可移除地附接於所述真空分配器之後，將所述可切換平板自所述真空分配器拆卸。
如申請專利範圍第2項所述的使用真空工具的方法，更包括在將所述可切換平板自所述真空分配器拆卸之後，將不同的可切換平板附接於所述真空分配器。
如申請專利範圍第1項所述的使用真空工具的方法，其中所述孔隙圖案在孔隙大小與孔隙組態的至少一者上不同。
如申請專利範圍第1項所述的使用真空工具的方法，其中該可切換平板係使用舌狀物及凹槽保持機構以可移除方式與所述真空分配器附接。
如申請專利範圍第1項所述的使用真空工具的方法，其中所述可切換平板係使用凹入保持機構以可移除方式與所述真空分配器附接。
如申請專利範圍第1項所述的使用真空工具的方法，其中所述可切換平板係使用黏著保持機構以可移除方式與所述真空分配器附接。
如申請專利範圍第1項所述的使用真空工具的方法，其中所述可切換平板係使用位於外部之實體保持機構以可移除方式與所述真空分配器附接。
如申請專利範圍第1項所述的使用真空工具的方法，其中所述可切換平板包括多個平板部分，且所述平板部分的至少一些係可獨立地移除。
如申請專利範圍第1項所述的使用真空工具的方法，其中該真空工具更包括可操作地連接至所述真空分配器的真空產生器，所述真空產生器適於產生穿過所述真空分配器的真空吸力。
一種使用真空工具的方法，所述真空工具包括多個真空分配器與可切換平板，所述可切換平板包括多個平板部分，所述多個平板部分中的至少兩個具有在孔隙大小及/或孔隙數量上不同的孔隙圖案，且所述使用真空工具的方法包括：將所述可切換平板定位於鄰近所述真空工具的所述多個真空分配器；以及將所述可切換平板可移除地附接於所述多個真空分配器的至少一些以至少部分的圍住多個個別真空分配腔室。
如申請專利範圍第11項所述的使用真空工具的方法，其中所述多個平板部分藉由接面彼此分離。
如申請專利範圍第11項所述的使用真空工具的方法，其中所述真空工具更包括一或多個附接於所述多個真空分配器的真空產生器。
如申請專利範圍第11項所述的使用真空工具的方法，其中所述多個平板部分的至少一些係可獨立地移除的。
如申請專利範圍第11項所述的使用真空工具的方法，更包括：將所述可切換平板自所述多個真空分配器拆卸；以及可移除地附接不同的可切換平板。
一種製造真空工具的方法，包括：形成所述真空工具的真空分配器部分；以及形成可切換平板，所述可切換平板包括藉由接面分離的多個平板部分，其中所述多個平板部分的至少一些包括不同孔隙組態。
如申請專利範圍第16項所述的製造真空工具的方法，其中所述孔隙組態在孔隙大小及孔隙數量的至少一者上不同。
如申請專利範圍第16項所述的製造真空工具的方法，其中所形成的所述真空分配器部分包括單一真空分配器。
如申請專利範圍第16項所述的製造真空工具的方法，其中所形成的所述真空分配器部分包括多個真空分配器。
如申請專利範圍第16項所述的製造真空工具的方法，更包括使用附接機構將所述可切換平板可移除地附接於所述真空分配器部分。