阅读说明：本技术 用于铝片材的自动拆堆的涡流坯料分离 (Eddy current stock separation for automatic unstacking of aluminum sheets ) 是由 兰德尔·迪维里 拉尔夫·康拉德 小S·乔治·勒基 安德烈·伊林里奇 弗朗哥·伦纳迪 塞思· 于 2019-05-29 设计创作，主要内容包括：本公开提供“用于铝片材的自动拆堆的涡流坯料分离”。一种将坯料从堆叠中分离的方法,包括：将磁场发生器定位在靠近所述堆叠的上部部分的周边边缘的固定位置中；激活所述磁场发生器,使得产生涡流并产生在背离所述堆叠的最顶部坯料的方向上的力矢量；以及通过所述涡流推动紧靠在所述最顶部坯料下方的一个坯料或多个坯料远离所述最顶部坯料。(The present disclosure provides "vortex blank separation for automatic unstacking of aluminum sheets. A method of separating a blank from a stack, comprising: positioning a magnetic field generator in a fixed position proximate a peripheral edge of an upper portion of the stack; activating the magnetic field generator such that eddy currents are generated and a force vector in a direction away from a topmost blank of the stack is generated; and urging a billet or billets immediately below the topmost billet away from the topmost billet by the vortex.)

用于铝片材的自动拆堆的涡流坯料分离

技术领域

本公开涉及一种材料处理机器和方法，并且更具体地，涉及用于分离坯料的装置和方法。

背景技术

这个部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能并不构成现有技术。

在诸如冲压操作的材料成形操作中，坯料堆叠通常定位在冲压机附近并且通过材料处理机器(诸如材料处理机械手)自动地馈送到冲压机中。冲压机的工具和模具表面接收坯料并将坯料成形为期望形状。机械手包括末端执行器，所述末端执行器移动到坯料堆叠上方的位置，从堆叠中抓取并提起最上面的坯料，并且将最上面的坯料馈送到冲压机中。

为了有利于末端执行器的抓取操作，可在末端执行器抓取最上面的坯料之前对坯料堆叠进行拆堆或分离。典型拆堆方法不适用于需要自动化、快速且稳健的坯料拆堆的大批量制造循环时间。如果机械手拾取两个或更多个坯料，系统会经历中断并停止流水线，从而导致制造过程的停机时间。

而且，典型拆堆方法不适用于拾取具有不同尺寸的各种坯料材料。例如，对钢坯料起作用的典型拆堆方法可能对铝坯料不起作用。

本公开解决了与关于材料坯料的拆堆设备相关联的这些问题以及仅处理某些材料的限制。

发明内容

在一种形式中，提供了一种将坯料从坯料堆叠中分离的方法，所述方法包括：将磁场发生器定位在靠近所述堆叠的上部部分的周边边缘的固定位置中；激活所述磁场发生器，使得产生涡流并产生在背离最顶部坯料的方向上的力矢量；以及通过所述涡流推动紧靠在所述最顶部坯料下方的一个坯料或多个坯料远离所述最顶部坯料。

在其他特征中，所述坯料是铝合金材料，并且所述磁场发生器是电磁体。所述磁场发生器是具有交替的北极和南极的永磁体的旋转组件。所述方法还包括：在所述单独坯料由所述涡流分离时，向所述堆叠的一侧注入空气，以及将所述最顶部坯料移动到随后的制造操作。所述磁场发生器一次只移位一个片材。所述坯料的宽度在约25mm至约3000mm之间，所述坯料的长度在约25mm至约3000mm之间，每个坯料的厚度在约0.5mm至约6.0mm之间，并且所述坯料堆叠的高度在约1mm至约2000mm之间。如从坯料的正向面测量的，所述重力方向在90度与75度之间。

根据其他特征，所述磁场发生器包括多相绕组。所述磁场发生器是具有交替的北极和南极的永磁体的旋转组件。所述装置还可包括：气刀，所述气刀被配置为在所述坯料由所述涡流分离时向所述堆叠中注入空气；传送机构，所述传送机构被配置为将所述最顶部坯料移动到随后的制造操作；控制器，所述控制器被配置为向所述夹具传输信号以使其进行平移移动；以及位置传感器，所述位置传感器与所述控制器通信以将所述夹具的位置传输到所述控制器。在一种形式中，所述传送机构包括：多个吸盘，所述多个吸盘被配置为保持所述堆叠的所述最顶部坯料；以及机械手，所述机械手具有用于保持所述坯料堆叠的末端执行器。优选地，所述坯料堆叠不通过物理接触被注入任何电流。在一种形式中，所述涡流产生如从坯料的正向面测量的90度与75度之间的方向上的力矢量。

另外的应用领域将通过本文提供的说明书变得显而易见。应当理解，说明书和具体示例仅意图用于说明的目的，而不意图限制本公开的范围。

附图说明

从

具体实施方式

和附图中将更全面地理解本公开，在附图中：

图1是根据本公开教义构造的用于从坯料堆叠中分离坯料的装置的示意图。

图2是根据本公开教义的可与图1装置一起操作的一种形式的磁场发生器的示意图；

图3是坯料堆叠和根据本公开教义的可与图1装置一起操作的磁场发生器的一种变型的示意图；

图4是坯料堆叠和根据本公开教义的可与图1装置一起操作的磁场发生器的另一种变型的示意图；

图5是根据本公开教义的用于将坯料从堆叠中分离的方法的流程图。

贯穿附图的若干视图，对应的附图标号指示对应的部分。

具体实施方式

以下描述本质上仅仅是示例性的并且不意图限制本公开、应用或用途。

参考图1，示出了根据本公开教义的用于将坯料从坯料堆叠分离并且用于将分离的坯料移动到期望位置的材料处理装置10。在一种形式中，材料处理装置10在使用导电坯料(诸如铝和钢合金)的制造操作中用作冲压机(未示出)的一部分。总体上，材料处理装置10包括传送机构(诸如机械手12)、固定磁场发生器16、可选的气刀18以及用于保持和支撑坯料堆叠22的夹具20。

机械手12可包括机械臂13和附接到机械臂13的末端执行器14。末端执行器14可包括经由软管15供应真空的多个吸盘，使得末端执行器14施加抽吸力，从而牢固地抓取并移动从坯料堆叠22分离的坯料。另选地，末端执行器14可包括多指夹持器或能够抓取并移动分离的坯料的任何常规装置。分离的坯料由末端执行器14移动并馈送到冲压机(未示出)中，其中机械臂13在冲压机与坯料堆叠22之间来回移动，直到堆叠中的所有坯料都已被顺序地馈送到冲压机中为止。(为了说明的简单性，仅经由示意性插图11示出机械手12的部分)。

如下面更详细描述的，磁场发生器16用于在末端执行器14抓取最顶部坯料23时将粘附到最顶部坯料23的一个或多个不想要的坯料移除，使得最顶部坯料23可与坯料堆叠22中的剩余坯料分离，以避免末端执行器14无意中分离多于一个坯料。更具体地，末端执行器14可利用其抽吸力一次从坯料堆叠22中抓取多于一个坯料。磁场发生器16产生排斥力F以将粘附到最顶部坯料23的任何一个或多个不想要的坯料向下推动。粘附到最顶部坯料23的不想要的坯料可在重力G的帮助下进一步分离，而不是像常规的坯料分离设备那样分离单独坯料。此外，材料处理装置10的任何设备/部件都不物理接触单独坯料。

参考图2，在一种形式中，磁场发生器16是螺线管17，其采用多相绕组产生移动(平移)磁场M和涡流19，所述移动(平移)磁场M和涡流19产生用于将粘附到最顶部坯料23的不想要的坯料从最顶部坯料23分离的力矢量F。在一种形式中，多相绕组可以是三相绕组。磁场发生器16是固定的，并且被配置成使得由涡流19产生的力将粘附到最顶部坯料23的任何不想要的坯料向下推动，如图1所示，所述不想要的坯料的分离由重力G进一步辅助。由磁场发生器16的涡流19产生的磁力的方向根据方程1由电荷量和电荷速度与磁场的矢量积确定：

F_B＝qv x B(方程1)其中：

F_B＝磁力矢量

q＝电荷量

V＝电荷的速度矢量

B＝磁场矢量

因此，磁场发生器16被配置成使得用于将不想要的坯料从最顶部坯料23分离的涡流19的力的方向是向下的，沿重力方向G，如图所示。取决于应用，力F可在5磅到200磅的范围内，并且可从这些示例性值进一步变化。

材料处理装置10可以可选地包括控制器24，用于致动夹具20来沿着Z方向上下移动坯料堆叠22。控制器24被配置为使夹具20移动并将坯料堆叠22相对于固定磁场发生器16定位到预定高度，以得到紧靠着设置在最顶部坯料23下方的不想要的坯料与最顶部坯料23之间的最佳分离力。夹具20将坯料堆叠22从升高位置并沿着Z方向逐渐向上移动，使得堆叠的上部部分的周边边缘连续地定位在固定磁场发生器16附近。位置传感器30可设置在夹具20处并与控制器24通信，以将对应于夹具20的位置的信号传输到控制器24。

可选地，气刀18被配置为在末端执行器14抽吸最顶部坯料23时向坯料堆叠22中注入空气，并且通过由磁场发生器16的局部涡流产生的排斥力F将紧靠在最顶部坯料23下方的坯料与最顶部坯料23分离。机械手12被配置为将已经从坯料堆叠22中分离的最顶部坯料23移动到目标部位以用于随后的制造操作。

参考图3，示出了另一种形式的磁场发生器16'，其邻近坯料堆叠22设置，并且包括转子25和多个磁体26以形成旋转组件，所述多个磁体26是永磁体。类似地，磁场发生器16'不接触坯料堆叠22。多个磁体26被布置成在转子25的径向方向上延伸并且在转子25的周向方向上间隔开，其中北极(N)和南极(S)交替地布置。

具有交替极性的磁体26的旋转产生不断变化的磁场，所述磁场在附近的导体中、即在坯料22的边缘内引起涡流。磁力等于电流、磁场和给定导体的长度的乘积，在这种情况下，所述给定导体是紧靠在最顶部坯料23下方的坯料。由磁场发生器16产生的磁场与坯料22中的涡流之间的相互作用在坯料22与旋转磁体26之间产生相反的排斥力F，所述排斥力F用于将紧靠在最顶部坯料23下方的坯料的边缘移动远离最顶部坯料23。然后，紧靠在最顶部坯料23下方的坯料由于重力而落下。排斥力F在相对于坯料22的正面限定角度θ的方向上，在本公开的一种形式中，所述角度在75°与90°之间。相反的排斥力F产生目标“坯料成扇”效应，其中所产生的磁力以用于分离坯料22的受控且靶定的方式产生。

相反的排斥力F的大小取决于转子25的旋转速度、磁体26的磁场强度和转子25的直径。因此，由涡流和磁场产生的排斥力F可根据坯料22的规格(例如，大小、厚度、材料)仔细调谐。

参考图4，根据本公开教义构造的磁发生器16”的另一变型包括面向坯料堆叠22的边缘的倾斜表面42，以及沿倾斜表面42安装并且紧邻坯料22的边缘设置的电磁体阵列44。类似地，磁场发生器16”不接触坯料堆叠22的边缘。电磁体阵列44是计算机控制的，并且可操作以通过改变由电磁体阵列44产生的磁场来在坯料22的边缘内引起涡流。计算机(未示出)控制电磁体阵列44，使得电磁场相对于坯料22的边缘移动，从而在坯料22与电磁体阵列44之间产生相反的排斥力F。电磁场θ相对于坯料22的正面以90度与75度之间的角度移动。坯料边缘中的相反的排斥力F用于将紧靠着设置在最顶部坯料下方的坯料向下推动。同样，紧靠在最顶部坯料23下方的不想要的坯料在重力方向上被向下推动。此特征是将本公开教义与现有技术的那些区分开的若干特征之一。此外，材料处理装置10和各种形式的磁场发生器16/16'/16”有利地不通过物理接触向坯料堆叠22中注入任何电流，这使得在各种制造操作(诸如冲压)的过程中用于分离并移动坯料的操作更简单且更有效。

现在参考图5，将坯料从坯料堆叠22中分离并将分离的坯料移动到目标部位的方法50从在步骤52中将磁场发生器16定位在靠近堆的上部部分的周边边缘的固定位置中开始。在步骤54中，通过例如末端执行器提起最顶部坯料。在步骤56中，激活磁场发生器，使得产生涡流和在重力方向上背离最顶部坯料23的磁力矢量(即，排斥力)。在一种形式中，如从坯料的正面测量的并且如图2和图3所示，重力方向在90度与75度之间。因此，在步骤58中，使粘附到最顶部坯料23的不想要的坯料在重力方向上移动远离最顶部坯料23。同时地并且可选地，可在单独坯料由涡流产生的排斥力分离时向堆叠中注入空气。最后，在步骤60中，将从堆叠中分离的最顶部坯料23移动到随后的制造操作，这可通过图1所示的机械手12进行。

坯料22可以是可引起涡流的任何导电材料，诸如铝合金和钢合金。在一种大批量汽车生产形式中，坯料的宽度在约25mm至约3000mm之间，坯料的长度在约25mm至约300mm之间，每个坯料的厚度在约0.5mm至约6.0mm之间，并且坯料堆叠的高度在约6mm至约2000mm之间。

本公开的装置和方法意图消除对压缩空气、凹坑图案或有利于在冲压或其他操作中分离坯料的其他典型方法的需要。

本公开的描述本质上仅仅是示例性的，并且因此，不脱离本公开的实质的变型意图在本公开的范围内。这些变型不应被视为脱离本公开的精神和范围。

根据本发明的一个实施例，所述传送机构包括多个吸盘，所述多个吸盘被配置为保持所述堆叠的最顶部坯料。

根据本发明的一个实施例，所述传送机构包括机械手，所述机械手具有用于保持所述坯料堆叠的末端执行器。

根据本发明的一个实施例，上述发明的进一步特征在于控制器，所述控制器被配置为向所述夹具传输信号以使其进行平移移动。

根据本发明的一个实施例，上述发明的进一步特征在于位置传感器，所述位置传感器与所述控制器通信以将所述夹具的位置传输到所述控制器。

根据本发明的一个实施例，所述涡流产生如从坯料的正向面测量的90度与75度之间的方向上的力矢量。