夹持器组件,用于从片状材料回收布局的装置及用于从片状材料的废料分离布局的方法

文档序号:173780 发布日期:2021-10-29 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 夹持器组件,用于从片状材料回收布局的装置及用于从片状材料的废料分离布局的方法 (Gripper assembly, device for recovering an arrangement from a sheet material and method for separating an arrangement from waste of a sheet material ) 是由 P·霍尼克 Y·鲁兰 R·瓦尔特里奥 于 2020-03-17 设计创作,主要内容包括:提供了用于从片状材料(12)回收布局(22)的夹持器组件。它包括夹持器体(32)的真空夹持器(26),该夹持器体上布置有一阵列的气流开口(34a,34b)。与所述布局(22)的一个或多于一个的坯料(20)相关联的气流开口(34a)被选择性地打开,并且与所述板状材料(12)的废料(28)相关联的气流开口(34b)被选择性地关闭。另外,描述了包括该夹持器组件的用于从片状材料(12)回收布局(22)的装置。进一步地,解释了用于从片状材料(12)的废料(28)分离布局(22)的方法。(A gripper assembly for recovering a layout (22) from a sheet material (12) is provided. It includes a vacuum holder (26) having a holder body (32) with an array of gas flow openings (34 a, 34 b) disposed therein. The air flow openings (34 a) associated with the one or more blanks (20) of the layout (22) are selectively opened and the air flow openings (34 b) associated with the waste (28) of the sheet material (12) are selectively closed. In addition, an apparatus for recovering a layout (22) from a sheet material (12) is described that includes the gripper assembly. Further, a method for separating a layout (22) from a waste (28) of sheet material (12) is explained.)

夹持器组件,用于从片状材料回收布局的装置及用于从片状 材料的废料分离布局的方法

发明领域

本发明涉及一种用于从片状材料特别是从纸或纸板回收布局的夹持器组件,包括用于提供片状材料的输送单元及具有夹持器体的真空夹持器,该夹持器体上布置有一阵列的气流开口,其中每个开口适于通过向其施加真空力来抓住片状材料的至少一部分。

进一步地,本发明涉及用于从片状材料特别是从纸或纸板回收布局的装置,包括如上述类型的夹持器组件,其中夹持器组件的真空夹持器连接至操纵单元,以及布局存储单元,从片状材料回收的布局的一个或多于一个的坯料可被定位在该布局存储单元上。

附加地,本发明涉及从片状材料特别是从纸或纸板的废料分离布局的方法。

背景技术

在用于生产纸或纸板产品的生产线中,通常以单片或卷筒状形式提供片状材料。然后该片状材料被切割,例如在激光切割机上,但用于最终产品的并非需用到片状材料的每一部分。因此,需要将最终产品需要的部分,即所谓的布局,从最终产品不需要的部分,即所谓的废料分离出来。

更准确地说,布局被定义为片状材料的可用部分,其一般可以由多种坯料组成。分离过程也称为剥离或冲裁。

自从纸产品及纸板产品越来越个性化,客户要求生产种类繁多的纸或纸板产品,而每种类待生产的产品数量却相对较低。

因此,纸或纸板产品的制造商必须能够以小批次或小批量生产纸或纸板产品获利。换句话说,短期的运行生产需有利可图。

就相应的生产机器、夹持器组件和装置而言,为新的或后续的生产批次而准备机器需要较短的设置时间。在两个不同批次的生产之间,转换时间应尽可能短。

在纸或纸板切割领域通过使用激光切割机已经普遍满足这些要求,但剥离或冲裁的设置时间和转换时间仍然较高。

已知剥离或冲裁装置的工装成本也比较高,因为工装需要特别地适于待剥离的布局。这种工装的替代方法是手动操作,这在成本方面没有显著优势。

因此,本发明的目的在于提供夹持器组件,从片状材料中回收布局装置的装置,以及相应的方法,其均适合小批次生产,即其均提供短的设置时间和短的转换时间。这也意味着小批次生产将以具有竞争力的,即低成本的方式实现。

发明内容

该问题通过根据根据权利要求1的夹持器组件所解决。输送单元具有真空系统允许安全地运输具有任何形状和尺寸的片状材料。附加地、这种输送单元能够以精确的方式将片状材料提供给相关联的真空夹持器。进一步地,输送单元可以顺利地集成到现有的或计划的物料流中。就真空夹持器而言,与布局相关联的气流开口将抓住布局的一个或多于一个的坯料,而与废料相关联的气流开口不会在那里协作。为此,确定与布局相关联的气流开口及与废料相关联的气流开口是一个主动的过程,其发生在实际夹持操作开始之前。从而,可以方便地将布局从废料中分离出来。通过选择性地张开对应的气流开口及选择性地关闭所有与废料相关联的气流开口,真空夹持器特别适于待从相应的废料分离的布局的几何形状。这可以轻松快速地完成,使得缩短设置时间和转换时间。因此,这种真空夹持器非常适合以合理的成本小量生产个性化纸或纸板产品。

根据本发明的夹持器组件可用于片状材料,该片状材料以单片或卷筒的形式提供。对于这两种形式,都可以实现上述效果和优点。真空夹持器优选使用呈单片状的片状材料。这样的材料可以被指定为切成片状的材料。

通常,将通过夹持器组件加工的片状材料事先在切割机中手工加工,在那切割出布局与废料之间的边界。也就是说,夹持器组件相对于片状的行进方向布置在切割机的下游。切割机优选地为激光切割机。

在这种情况下,夹持器组件的输送单元可以与激光切割机共享,即相同的输送单元用于切割机和夹持器组件中。

除纸或纸板外,真空夹持器还适用于聚合物、中密度纤维板或任何其他柔性材料制成的片状材料的操纵。

与布局的几何元件比较,相邻气流开口之间的距离或阵列的网格尺寸可以选择得较小。因此,小的、细长的、或异形的布局几何元件也可能被真空夹持器可靠地抓住。更准确地说,每个的几何元件是被相对较多数量的气流开口所抓住。附加地,小网格尺寸可以增加施加于片状材料一定面积的真空力。因此,可以加工较重或较厚的片状材料。

优选地,一阵列的气流开口覆盖将被真空夹持器操纵的片状材料的预定最大格式。因此,通过选择性地关闭和张开如上所述的气流开口,只要符合最大格式的外边界,任何种类的布局几何就可以从剩余的废料中被分离出来。这种真空夹持器适用于多种纸板或纸制品。

若片状材料以单张片材形式提供,则该片状材料的最大格式对应于将由真空夹持器操纵的单张片材的最大格式。

根据本发明的实施例,一阵列的气流开口布置在夹持器体的夹持侧,其中,夹持侧配备有罩,该罩选择性地覆盖与废料相关联的气流开口并且选择性地不干扰与布局的一个或多于一个的坯料相关联的气流开口。这意味着在罩上提供了不覆盖气流开口的切口区域。切口区域基本上对应于布局的一个或多于一个的坯料的几何形状。罩的其余区域,即对应于废料的区域,选择性地覆盖,即关闭,相应的气流开口。在此上下文中,“不干扰”意味着真空夹持器的抓住功能相对于这些开口得以维持。因此,真空只应用于坯料,而不是废料。对于不同几何形状的布局,可以提供不同的罩。因此,在高度个性化的生产中,为每项作业提供合适的罩。在为后续工作准备夹持器时,只需更换罩,其优选地在不使用工具的情况下完成。该过程可以非常快速地执行,从而缩短设置时间和转换时间。更换作业时无需调整输送单元。它普遍适用于夹持器组件将要处理的所有类型的工作。

罩可以由片状材料制成,特别是由纸板或塑料材料制成。从实心片材开始,激光切割机可用于生产适合特定作业的罩。为此,可以手动或自动加载激光切割机。在第二个实施例中,一个安装有夹持器的机器人可以从一堆未加工的罩中挑选片材并将它们放置在一个切割区域。

因此,可以用同一台切割机生产罩和加工片状材料,其然后配合配备有此罩的真空夹持器。因此,不需要专门的机器来生产罩。

还可以为罩提供一个存储单元,在那,每个不同几何形状的罩都是与某种类型的布局相关联的,不同几何形状的罩可以在它们不在真空夹持器上使用时存放在该存储单元。

为更换真空夹持器的罩,夹持器可采用安装位置,其特征在于让操作者易于接近。然后操作者可以手动更换罩。

有利地,真空夹持器的夹持侧是磁性的,特别是其中磁性盖附接到真空夹持器的夹持侧。这种磁性盖,可呈磁性片状的,不会干扰任何的气流开口。因此,它不妨碍真空夹持器的功能。磁性盖可以用任何其他合适的方法粘在或附接到夹持器的夹持侧。这种夹持器提供了通过磁性方法将罩附接到夹持器的可能性。这允许轻松快速地更换罩。

在这种情况下,罩可定位于真空夹持器的磁性侧和磁性片状之间,该磁性片状于其与真空夹持器相对的一侧覆盖罩。因此,罩以可靠的方式附接到夹持器体且同时仍易于更换。优选地,磁性片材中设置有孔,该孔与夹持器的每个气流开口相对布置。因此,真空夹持器的功能不受磁性片材妨碍。有利地,罩由非磁性材料制成。作为磁性片材的替代品,可提供磁性栅格,该栅格于其与真空夹持器相对的一侧覆盖罩。在两种替代方案中,即吸磁性片材和磁性栅格,罩可如上手动更换。

替代地,可以半自动更换罩。在这种情况下,磁性片材被存放在一个精确的位置,及操作者手动地将将安装至磁性片材上的夹持器上的罩定位。将先前的罩从夹持器移除后,自动地移动到磁性片材垂直上方的位置,使较后的磁性地吸引至夹持器。然后,罩和磁性片材安装至夹持器。

也可以以全自动方式更换罩。作为其的准备措施,操作员将磁性片材和现有的罩从夹持器移除。随后,新罩被使用真空夹持器功能的夹持器抓住。这就是说,与废料相关联的气流入口用作抓住罩并将罩附接至夹持器。磁性片材同样地被存放在一个精确的位置,然后通过移动夹持器到磁性片材垂直上方的位置安装磁性片材至夹持器,使得较后的磁性地被吸引并保持在夹持器上。

任何时候在夹持器上安装新的或不同的罩,这必须保证罩不受污染,特别是不受罩的制作过程造成的废料的污染。否则,小的废料颗粒可能会卡住磁性片材与真空夹持器之间以不理想及不可控的方式阻塞气流开口。这是必须避免的。

根据待被回收的布局的几何形状切割罩的切割过程,例如激光切割过程,废料颗粒污染罩的风险在紧接切割过程之后特别高。为了清除罩上的废料颗粒,可以用喷射空气将废料颗粒从罩分离出来。或者,在切割罩的过程中,切割罩的片材材料的废料部分可以被切割成小块使其小得足以被抽吸通过真空夹持器的真空室而不会被卡住。在这种情况下,不存在妨碍夹持器功能的风险。如果罩是在不平整的输送带上切割的,这些小的废料颗粒也可掉下来通过输送带或被抽吸通过输送带而不会被卡住。

输送单元可包括若干吸口,这些吸口流体地连接至真空系统,使得由真空系统通过吸口抽吸空气可让片材材料保持在输送单元上。特别是吸口的配置独立于待加工的板材材料的尺寸和/或形状。这也意味着吸口的配置独立于一个或多于一个的坯件的尺寸和/或形状,即布局。换言之,输送单元普遍适用于包括任何种类布局的任何种类的片材材料。因此,当夹持器组件适应新作业时,输送单元不需要任何改变。因此,减少了转换时间和相应的工作量。

并且,真空系统被配置成使得由真空系统施加到一个或多于一个的坯料的真空力小于由真空夹持器施加到一个或多于一个的坯料的真空力。因此,真空夹持器就能够抓住并移动由输送单元保持的坯料。换句话说,真空夹持器能够从输送单元分离坯料。

此外,该问题通过根据权利要求8的装置解决。对于这样的装置,用于解释真空夹持器的效果和优点比照适用。这意味着这种装置能够提供短的设置时间和短的转换时间,并因此非常适合生产个性化的纸或纸板产品。进一步,这种装置与布局所包括的坯料的数量无关,因为多个坯料可能被真空夹持器抓住。这导致缩短了整个加工时间和相对较低的成本。

由于根据本发明的夹持器组件可用于片材材料,其以单张片材或卷筒的形式提供,根据本发明的装置也可用于这两种形式。

在这种装置的上下文中,优选地不需要通过所谓的裂点来连接布局和废料,即,将布局与废料物理地连接的片状材料的小的桥状元件。换句话说,裂点是切割线上的小中断以在布局和废料之间产生桥梁。因此,在冲裁的过程中,不需要断裂这些裂点。这导致纸或纸板产品具有高光学质量,因为它们没有通常出现在断裂裂点端部的小突起物。

当与激光切割机结合使用时,这种设备的使用是特别合适的。如上所述,激光切割机的优点是设置时间和转换时间短。对于根据本发明的装置也是如此。因此,使用激光切割机和根据本发明的装置可以建立大致连续的生产流程。这导致每单位时间的高产品产量,特别是对于所谓的短期的运行生产也是如此。

该装置可包括一个或多于一个的附加的真空夹持器,其中每个附加的真空夹持器连接至相应的附加的操纵单元。因此,若干的真空夹持器可以并行使用从片状材料回收布局。因此,冲裁过程可以高速进行。这导致每时间单元的高产品产量。真空夹持器的数量一般没有限制,并可以根据具体情况选择。

多个真空夹持器可以与一个单一的输送单元和一个单一的片材存储单元协作。在这种配置中,真空夹持器和相应的操纵单元可以布置在输送单元的相对侧或同一侧,例如,传送带的左右两侧。这样做时,可以实现装置的紧凑设计。

根据变型,操纵单元和附加的操纵单元中的至少一个包括工业机器人,其适于在预定的运动范围内操纵相应的真空夹持器。例如,可以使用六轴工业机器人臂或两轴拾放机器人。

传送单元可以直接连接至激光切割机的产品输出区域,使得片状材料被放置在传送单元上而没有任何绕路。此外,操纵单元和一个或多于一个的真空夹持器可适于与移动的传送单元协作。因此,片材材料以恒定速度移动的同时执行剥离过程。这导致整体加工时间较短。

坯料存储单元可以是堆叠单元。这意味着从片状材料回收的坯料相互堆叠。在布局包括多于一个坯料的情况下,可以对不同的坯料进行分类,使得相同几何形状或类型的坯料彼此堆叠。

此外,通过根据权利要求12的方法解决了该问题。因此,可以以容易且快速的方式执行冲裁或剥离过程。这提高了这种过程的盈利能力。

在步骤c)之后,坯料可以被移动至坯料存储单元,特别是堆叠单元或另外的输送单元。参考坯料存储单元已经说明的效果和优点。

如前述夹持器组件和装置的说明,方法的执行也可用于以单张片材或卷筒状形式提供的片状材料。

除了由纸或纸板制成的片材之外,根据本发明的方法还适用于处理由聚合物、中密度纤维板或任何其他柔性材料制成的片材材料。

在另一种方式中,于步骤b)期间真空夹持器被定位于片状上,其中夹持器选择性地抓住坯料而未有与废料协作。从而使真空夹持器能够以准确的方式抓住坯料。因此,该方法也适用于具有非常小或细腻部分的布局。

附图说明

现在将参考示于附图中的几个实施例来解释本发明。在附图中,

图1示出了根据本发明的第一实施例的用于从片状材料回收布局的装置的示意图,其中还示出了片状材料。

图2示出了示例性的片状材料,其可以在根据图1的装置中进行处理,

图3示出了根据本发明的第二实施例的用于从片状材料回收布局的装置的示意图,

图4示出了在图3的方向IV上看到根据图3的装置,

图5示出了根据本发明的夹持器组件的真空夹持器,同时与片状材料配合,

图6示意性地示出了片状材料和真空夹持器的罩之间的配合和

图7以分解图示出根据本发明的第二实施例的夹持器组件的真空夹持器。

具体实施方式

在图1中示出了用于从片状材料12回收布局的装置10。它与一种由纸或纸板制成的片状材料12协作。

片状材料12提供在输送单元14上,在所示的例子中该输送单元是输送带。输送带沿箭头16所示方向移动。

输送单元14配备有真空系统15,用于保持片状材料12在输送单元14的相关表面上。

为此,输送单元14包括若干个吸口15a,它们是流体地连接至真空系统15,使得片状材料12可通过吸口15a吸入空气而被保持(为了更清楚所示,只有一些吸口15a以附图标记指定)。

进一步地,装置10包括布局存储单元18,从片状材料12回收的布局22的一个或多于一个的坯料20可定位在该布局存储单元上。在本例中,布局存储单元18就是所谓的堆叠单元。这意味着布局22的坯料20在布局存储单元18中相互堆叠。

附加地,装置10具有操纵单元24,其连接至真空夹持器26。操纵单元24和相应的真空夹持器26显示在指定为A、B和C的三种不同情况下。

仅以示意性方式表示的操纵单元24可以包括工业机器人,该工业机器人适于在预定的运动范围内操纵相应的真空夹持器26。

输送单元14和真空夹持器26组成夹持器组件27。

从片状材料12的废料28中分离布局22的方法可以由装置10执行。换言之,执行剥离或冲裁的方法。

图2示出示例性的片状材料12包括具有四个坯料20和废料28的布局22。

在方法的第一步骤中,提供了片状材料12。

然后,将布局22的坯料20利用真空夹持器26被抓住(如图1中的情况A)。为了做到这一点,真空夹持器26定位在片状材料12上并只抓住布局22。

真空夹持器26不与废料28配合。

之后,如图1中的情况B所示,将布局22从废料28分离出来。在本例中,布局22由真空夹持器26升起,而废料28留在输送单元14上。

这是可能的,因为真空系统15被配置为使得由真空系统15施加到布局22的真空力小于由真空夹持器26施加到布局22的真空力。

随后,夹持器26移至情况C,在那里,夹持器定位于坯料存储单元18上。将坯料20堆叠在坯料存储单元18上,或在已经定位的其他坯料20上。此后,真空夹持器26和坯料20之间的配合终止,和真空夹持器26可以通过操纵单元24移回到情况A。

图3和图4示出了装置10的第二个实施例。这个实施例与上面解释的实施例不同于它包括附加的真空夹持器26a,其连接至相应的附加的操纵单元24a。

两个真空夹持器26,26a与一个单一的输送单元14和一个单一的布局存储单元18协作。

真空夹持器26、26a可以根据两种变型进行操作。两个真空夹持器26、26a的任一个都与一单独的片状材料12的不同部分协作,在此意义下,真空夹持器26抓住布局的第一部分并将其放置在布局存储单元18上及附加的真空夹持器26a抓住布局的剩余第二部分并将其放置在布局存储单元18上。或者,由输送单元14提供的每片的第二片状材料12可由真空夹持器26处理并且每片的其他片状材料12可由附加的真空夹持器26a处理。

如图3所示,在两种变型中,两个真空夹持器26,26a都可以沿着相同的轨迹30操作。

至于使用第二实施例实施从片状材料的废料分离布局的方法,适用于类似上述的解释。

在图5至图7中,详细示出了真空夹持器26。还示出了示例性的片状材料12。由于附加的真空夹持器26a是相同的,因此将省略其具体说明。

真空夹持器26包括夹持器体32。在它的夹持侧布置有一阵列的气流开口34a,34b(为了更清楚所示,只有部分气流开口34a,34b以附图标记指定)。气流开口34a,34b的每一个都适于抓住片状材料12的至少一部分。

从图5和图6可以看出,只有与布局22相关联的气流开口34a是开放的,即只有与布局22的一个或多于一个坯料20相关联的气流开口34a是开放的。其余的气流开口34b因它们被罩36覆盖而关闭。由此,罩36不干扰与布局相关联的气流开口34a。

因此,真空夹持器26适于布局22的几何形状使得当定位在片状材料12上方时只抓住坯料20。废料28不会被真空夹持器26抓住。因此,这样的真空夹持器26非常适合从废料28分离布局22。

如图6清晰所示,一阵列的气流开口34a,34b覆盖待真空夹持器26操纵的片状材料12的预定最大格式。

一阵列的气流开口34a,34b与待被回收的布局22的几何形状相比是小网格的。因此,通过罩36与布局22的几何形状相适应,真空夹持器适用于回收布局22广泛的不同类型。

另一真空夹持器26的实施例示于图7。在这实施例中,真空夹持器26是磁性的,更具体地说是磁性盖38附接到真空夹持器26的夹持侧,例如通过粘合。

罩36现在是定位在磁性盖38与磁性片材40之间,并从而牢固地附接到真空夹持器26。

罩36由非磁性材料制成,因此可以通过从真空夹持器26分离磁性片材40容易地更换并在磁性盖38上定位不同的罩36。

从图中可以看出,在磁性盖38和磁性片材40上均提供了一个阵列的孔。这些阵列的孔对应于一阵列的气流开口34a,34b。因此,磁性盖38和磁性片材40都不能阻挡或阻碍气流开口34a、34b。因此,在将真空夹持器26适配于不同几何形状的布局22时,无需更换或适配磁性盖38和磁性片材40。

除了这些结构差异之外,根据第二实施例的真空夹持器26的功能与参照图5和图6说明的真空夹持器26没有区别。

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