專利名稱：服務(wù)于板材切割中心的裝載/卸載系統(tǒng)、及其送料盤(pán)和相關(guān)裝卸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于切割中心的裝載/卸載系統(tǒng)，尤其是一種采用笛卡爾機(jī)械手
類型的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眾所周知，金屬板和面板切割中心是用于從通常矩形板材(例如量度1500 X 3000mm，而厚度在0. 5到20mm范圍內(nèi))開(kāi)始切割平面的系統(tǒng)，所述平面有時(shí)具有很復(fù)雜的周邊。切割還根據(jù)板材的組成，采用不同的技術(shù)進(jìn)行例如，有采用激光切割、氧氣切割、噴水切割、等離子切割等的機(jī)器。 —個(gè)特殊部門是通常采用激光裝置進(jìn)行的金屬板切割。 在這個(gè)部門中，來(lái)往切割中心的裝載和卸載階段，必需裝卸重量很大的板材。通常，板材存儲(chǔ)在倉(cāng)庫(kù)中，在倉(cāng)庫(kù)中將它們例如按照均勻厚度堆放，板材必需以堆垛中取出并按照它們必需使用的順序(因此其厚度也不同)放置到收集點(diǎn)中。從收集點(diǎn)裝載/卸載系統(tǒng)必需單獨(dú)地取出原板材，并將它們放到切削中心的活動(dòng)盤(pán)上。 一旦切割完成，裝載/卸載系統(tǒng)必需再次取出切割件，并將它們送去卸載和放在托板上。 該過(guò)程的特征在于，厚板材和切割件是很不相同的產(chǎn)品，并因此需要升降和裝卸系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能同時(shí)處理兩種相當(dāng)不同的工況。 此外，切割件在一個(gè)板材與下一個(gè)板材之間尺寸和配置上很少重復(fù)。 為了滿足這些要求，可能采用兩種不同的技術(shù)。最常用的技術(shù)提出設(shè)置一種與切
割中心相對(duì)的橋狀城堡式(castle)框架，在該框架上帶吸盤(pán)夾持器的提升器和叉式升降
機(jī)均可平移，所述提升器用來(lái)裝卸原板材，而叉式升降機(jī)用來(lái)取出插入的板材并將該板材
轉(zhuǎn)移到卸載臺(tái)上。這種系統(tǒng)的示例是Antil SpA公司供應(yīng)的ACS型。 這種解決方案還由于它的簡(jiǎn)單性和容易控制而非常流行，但它含有某些缺點(diǎn)。主要的問(wèn)題是由于插入的板材不能完全拆卸成單獨(dú)的部分，不然，叉式升降機(jī)不能正確地工作。這意味著切割程序不能完成任何單獨(dú)件的切割，而總是留下一個(gè)或多個(gè)小橋接件，該橋接件具有共用框架(該框架然后形成工件切邊)。因此，一旦插入的板材已卸載，則必需破壞這些小橋接件，以使單獨(dú)件沒(méi)有切邊該任務(wù)傳統(tǒng)上用手進(jìn)行，這在成本和生產(chǎn)時(shí)間方面具有可以想象的后果。 此外，抽吸裝載系統(tǒng)必需包括大量小真空吸盤(pán)，否則將不能產(chǎn)生足夠的力來(lái)升起厚金屬板的重量。 在裝載/卸載系統(tǒng)中可以采用的第二種技術(shù)是笛卡爾機(jī)械手，這種機(jī)械手傳統(tǒng)上在許多其它類似部門中也使用。 笛卡爾機(jī)械手通常包括制動(dòng)件，例如真空吸盤(pán)，該真空吸盤(pán)安裝在支承件的端部，所述支承件可活動(dòng)安裝在一對(duì)橋式起重機(jī)上通過(guò)適當(dāng)控制的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，有可能將制動(dòng)件移動(dòng)和定位到平面的所需點(diǎn)X、 Y中。
在制動(dòng)件也可在活動(dòng)支承件上豎直平移的情況下，有可能得到沿著Z軸所需的定位，由此實(shí)現(xiàn)在笛卡爾坐標(biāo)空間X、 Y、 Z中的總定位。 因此，合適尺寸和合適構(gòu)造的笛卡爾機(jī)械手也適合于裝卸板材。合適控制的機(jī)械
手的優(yōu)點(diǎn)是能完成對(duì)裝載原板材有用的簡(jiǎn)單重復(fù)的平移運(yùn)動(dòng)，但也能完成更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，
比如識(shí)別從板材上切下的單個(gè)工件，將其升起并轉(zhuǎn)移到所需的卸載位置。 為了轉(zhuǎn)移大而重的物體，比如金屬板，另外還廣為人知，采取兩個(gè)或多個(gè)笛卡爾機(jī)
械手的協(xié)調(diào)(即同步)運(yùn)動(dòng)，因此不需要使用一個(gè)很強(qiáng)力的機(jī)械手，這種機(jī)械手必需應(yīng)在物
體的重心起作用。 可以推測(cè)，采用笛卡爾機(jī)械手使系統(tǒng)更靈活，即使在調(diào)整方面產(chǎn)生更多的問(wèn)題。
尤其是，工件可以完全被切割并與切斷的結(jié)構(gòu)分開(kāi)，因?yàn)樗鼈內(nèi)缓蟊粰C(jī)械手單獨(dú)地取出，并有順序地堆放在卸載臺(tái)上，這使隨后的手動(dòng)分離動(dòng)作無(wú)用。另外，眾所周知，這種系統(tǒng)由于其特性而適合于無(wú)人管理連續(xù)運(yùn)行許多時(shí)間。
本發(fā)明適合該部門。 尤其是，本發(fā)明的目的是提供一種具有笛卡爾機(jī)械手的裝載/卸載系統(tǒng)，該系統(tǒng)特別有效，并適合于滿足服務(wù)于切割中心的裝卸金屬板的特殊要求。 事實(shí)上，在該領(lǐng)域，以及類似領(lǐng)域中，裝卸系統(tǒng)通常設(shè)置單一橋式起重機(jī)，單一笛卡爾機(jī)械手或一對(duì)機(jī)械手支承在該橋式起重機(jī)上，所述單一笛卡爾機(jī)械手可平移，而一對(duì)機(jī)械手裝有吸盤(pán)端部這種構(gòu)造對(duì)于轉(zhuǎn)移大而重的工件，比如全部原金屬板或者切斷的結(jié)構(gòu)，或者對(duì)切割工件具有良好卸載生產(chǎn)率不完全令人滿意。此外，當(dāng)必需同時(shí)利用兩個(gè)機(jī)械手來(lái)升起大型件時(shí)，不能再改變其在平面中的方位，因?yàn)樵搶?duì)機(jī)械手必需在同一橋式起重機(jī)上保持對(duì)準(zhǔn)。 此外，吸盤(pán)夾緊元件不能單獨(dú)地升起重負(fù)荷因此，必需在大量吸盤(pán)和少量吸盤(pán)之間作出折衷選擇，然后，大量吸盤(pán)增加了機(jī)械手的夾緊頭的體積，而少量吸盤(pán)則不能升起重型件。此外必需注意，卸載切斷的結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵，因?yàn)樗惶峁┳銐驅(qū)挼谋砻?，以使吸盤(pán)能正確地工作因此對(duì)所述結(jié)構(gòu)重量有相當(dāng)大的限制。 最后，具有與裝卸中心的送料盤(pán)有關(guān)的問(wèn)題事實(shí)上，它應(yīng)當(dāng)用堅(jiān)固的金屬材料制
成，以滿足與裝卸設(shè)備有關(guān)的要求，而同時(shí)它用來(lái)與激光切割機(jī)相互作用，在該激光切割機(jī)
內(nèi)它可能受到偶然焊接到將要切割的板材上。 因此，本申請(qǐng)人提出了解決這些已知技術(shù)缺點(diǎn)的目的。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明，這個(gè)目的通過(guò)如所附主權(quán)利要求中其重要特征所述的系統(tǒng)達(dá)到。
尤其是，按照本發(fā)明的第一方面，設(shè)置服務(wù)于切割中心的板材裝載/卸載系統(tǒng)，該板材的一些也由金屬制成，這類系統(tǒng)包括一對(duì)軌道，軌道支承在切割中心送料盤(pán)上方的預(yù)定高度上，其上活動(dòng)地安裝至少一個(gè)笛卡爾機(jī)械手，該機(jī)械手能沿著水平軸X和Y以及豎軸Z移動(dòng)，所述X和Y及Z軸相互垂直，且還包括至少兩個(gè)橋式起重機(jī)，該橋式起重機(jī)在所述軌道上滑動(dòng)，每個(gè)橋式起重機(jī)都支承至少一對(duì)機(jī)械手，所述機(jī)械手具有電磁撿拾頭，該電磁撿拾頭易于與吸盤(pán)裝置結(jié)合。 按照優(yōu)選方面，在系統(tǒng)中還設(shè)置工具更換臺(tái)，其中可以放置各種各樣的可互換吸
4舟想罟 按照另一方面，機(jī)械手包括細(xì)長(zhǎng)棱柱體，該棱柱體被安裝成可在鞍座機(jī)構(gòu)上沿著所述豎軸Z平移，所述鞍座機(jī)構(gòu)又被安裝成可在所述橋式起重機(jī)中的一個(gè)上沿著所述水平軸Y平移。 按照本發(fā)明的另一優(yōu)選方面，機(jī)械手還在下部包括豎軸電動(dòng)機(jī)，且電磁撿拾頭與所述電動(dòng)機(jī)軸形成整體。電磁撿拾頭具有與軸相對(duì)應(yīng)的中心孔，該軸是中空的，并連接到真空管上。豎軸電動(dòng)機(jī)優(yōu)選地是扭矩電動(dòng)機(jī)，并提供滑動(dòng)觸點(diǎn)，用于將電流轉(zhuǎn)移到電動(dòng)機(jī)的活動(dòng)部分。 按照另一方面，吸盤(pán)裝置包括由鐵磁材料制的外殼頭，該外殼頭支承一個(gè)或多個(gè)吸盤(pán)，所述吸盤(pán)與中心配件流體連接，中心配件本身能夠設(shè)置成與夾緊頭的中心孔相對(duì)應(yīng)。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，還設(shè)置一系統(tǒng)，其中，送料盤(pán)包括一系列等距平行的桿件，在該桿件上裝配多個(gè)小陶瓷鑲嵌物。所述鑲嵌物基本上是方形，而成對(duì)的相對(duì)的頂端分別平行和垂直于桿軸。


本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的另一些特征和優(yōu)點(diǎn)無(wú)論如何通過(guò)下面本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明變得更加顯而易見(jiàn)，所述優(yōu)選實(shí)施例作為示例舉出，并在附圖中具體說(shuō)明，其中 圖1是本發(fā)明靠近切割中心所設(shè)的系統(tǒng)透視圖； 圖2-4分別是圖1中系統(tǒng)的俯視平面圖、側(cè)視立面圖和前視立面 圖5是本發(fā)明的機(jī)械手的側(cè)視 圖6是圖5中機(jī)械手的縱向剖視 圖7是本發(fā)明的送料盤(pán)的透視 圖7A是圖7中所示圓圈A的放大圖； 圖8是形成圖7中送料盤(pán)的小鑲嵌物的一些桿件和隔離排列的描繪透視 圖9A和9B分別是用于圖8中桿件的示例小鑲嵌物的側(cè)視立面圖和前視立面圖；和 圖10是本發(fā)明的機(jī)械手靠近吸盤(pán)裝置除去部分的縱向剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示意示出切割中心C，該切割中心C設(shè)有傳統(tǒng)送料盤(pán)T，原板材和插入板材被支承在該送料盤(pán)T上，用于輸入和從切割中心C移出。 橫跨送料盤(pán)T，以本身傳統(tǒng)的方式設(shè)置兩個(gè)滑軌1和2，該滑軌1和2用相應(yīng)支柱M「Mn支承在所需高度上。 按照本發(fā)明，滑軌1和2支承一對(duì)滑動(dòng)橋式起重機(jī)3和4，每個(gè)橋式起重機(jī)3和4又分別設(shè)有橫向滑動(dòng)導(dǎo)軌，用于一對(duì)機(jī)械手5、6和7、8。 為了在軌道1和2上運(yùn)動(dòng)，橋式起重機(jī)3和4中的每一個(gè)分別以本身已知的方式設(shè)有裝卸電動(dòng)機(jī)(X軸)E3和E4。 每個(gè)機(jī)械手5-8被構(gòu)造成，以便能在其自身的橋式起重機(jī)上平移，但也能豎直移
5動(dòng)，用于下降或升起在下端設(shè)置的撿拾頭。 為此，設(shè)有用于水平運(yùn)動(dòng)(Y軸)的電動(dòng)機(jī)￡5廠￡8￥和用于豎直運(yùn)動(dòng)(Z軸)的電動(dòng) 機(jī)Esz-Esz 。 此外，每個(gè)撿拾頭被安裝成在機(jī)械手的下端圍繞豎軸(J軸)旋轉(zhuǎn)。為此，每個(gè)機(jī) 械手包括細(xì)長(zhǎng)的棱柱狀支承體100(所謂"燭狀體")，在該支承體100的下端安裝豎軸電機(jī) 101，所述電機(jī)101支承撿拾頭102。
詳細(xì)地，提供以下運(yùn)動(dòng) _兩個(gè)X軸，該X軸具有球形或輥式循環(huán)導(dǎo)向件，所述導(dǎo)向件的運(yùn)動(dòng)由雙齒條_齒 輪機(jī)構(gòu)提供，以確保在運(yùn)動(dòng)期間正確的平行度；機(jī)動(dòng)化優(yōu)選地通過(guò)無(wú)電刷電動(dòng)機(jī)減速器進(jìn) 行，該無(wú)電刷電動(dòng)機(jī)減速器由相應(yīng)的啟動(dòng)控制；位置通過(guò)合適的讀出機(jī)構(gòu)，例如通過(guò)磁力線 和無(wú)觸點(diǎn)傳感器控制； _四個(gè)Y軸，該Y軸沿著X軸的邊緣成對(duì)地設(shè)置，具有球形循環(huán)導(dǎo)向件，并設(shè)有齒
條-齒輪裝卸機(jī)構(gòu)；機(jī)動(dòng)化通過(guò)無(wú)電刷電動(dòng)機(jī)減速器進(jìn)行，該無(wú)電刷電動(dòng)機(jī)減速器由相應(yīng)
的啟動(dòng)控制；位置通過(guò)合適的讀出機(jī)構(gòu)，例如通過(guò)磁力線和無(wú)觸點(diǎn)傳感器控制； _四個(gè)Z軸，每個(gè)Z軸設(shè)置在Y軸上，Z軸具有球形循環(huán)導(dǎo)向件，并設(shè)有齒條_齒輪
運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；機(jī)動(dòng)化優(yōu)選地通過(guò)無(wú)電刷電動(dòng)機(jī)減速器進(jìn)行，該無(wú)電刷電動(dòng)機(jī)減速器由相應(yīng)的
啟動(dòng)控制；位置通過(guò)合適的讀出機(jī)構(gòu)，例如通過(guò)磁力線和無(wú)觸點(diǎn)傳感器控制； _四個(gè)J軸，每個(gè)J軸設(shè)置在Z軸上，J軸使單個(gè)工件能旋轉(zhuǎn)。 上述各軸由多軸運(yùn)動(dòng)監(jiān)控裝置控制，該運(yùn)動(dòng)監(jiān)控裝置在通信網(wǎng)絡(luò)中用數(shù)字伺服控 制器操作。在這種構(gòu)造情況下，可能完成分布控制作用，以便得到內(nèi)插式或同步式或完全不 受限制的運(yùn)動(dòng)，但各相應(yīng)位置總是受到控制。 按照本發(fā)明的有利特征，每個(gè)機(jī)械手的撿拾頭包括電磁裝置102，該電磁裝置102 與豎軸電動(dòng)機(jī)101的控制軸制成整體(圖6)。電磁裝置的尺寸被設(shè)定成使四個(gè)機(jī)械手的同 時(shí)動(dòng)作能產(chǎn)生足夠升起被認(rèn)為最重板材的力。因此，用相同的四個(gè)機(jī)械手既提供裝載原板 材又在切割之后卸載各個(gè)切開(kāi)件是可能的，其中包括切斷的框架。 按照本發(fā)明，電磁裝置可以照這樣使用，或者可以與吸盤(pán)組件103結(jié)合(圖5示出
四個(gè)示例性吸盤(pán)組件類型，它們具有不同尺寸的吸盤(pán))。 圖10詳細(xì)示出機(jī)械手，燭狀體基本上已從該機(jī)械手中除去。 在撿拾頭102的下部，具有旋轉(zhuǎn)歧管101a和底層電磁鐵102a ;兩個(gè)部件通過(guò)縱向
通道跨接，所述縱向通道在電磁鐵體102a上方，采取真空管100a的形狀。 在電磁鐵體102a的下部中，可以結(jié)合吸盤(pán)裝置103。所述吸盤(pán)裝置103在其頂部
具有圓形槽103a'，該圓形槽103a'用于整潔地裝配在電磁鐵體102a的下表面里。沿著
吸盤(pán)裝置103的主體103a的中心軸設(shè)置真空通道103b。在環(huán)繞該真空通道103b的區(qū)域
內(nèi)，在凹槽表面103a'上的口部處，設(shè)置墊片103c，比如0形圈，用來(lái)在裝置103與電磁鐵
102a之間形成密封。 基本上，機(jī)械手的頭部可以按照具體要求改變端部撿拾工具的性質(zhì)，所述具體要 求在系統(tǒng)操作期間被檢測(cè)。 為此，按照附圖所示的實(shí)施例，緊跟在送料盤(pán)之后，設(shè)置有工具更換臺(tái)S，在這里可 以設(shè)置一系列不同尺寸和不同形狀的吸盤(pán)裝置103。這些裝置被裝在合適的支座中，準(zhǔn)備在需要時(shí)由各個(gè)機(jī)械手的電磁鐵裝置使用。 該工具更換臺(tái)S也可以設(shè)在其它位置，只要這些位置可以被系統(tǒng)的所有機(jī)械手自 動(dòng)到達(dá)。 圖5-6詳細(xì)示出安裝在本發(fā)明的系統(tǒng)上的四個(gè)機(jī)械手中的一個(gè)。 必須強(qiáng)調(diào)指出，電磁撿拾頭包括圓柱體102，該圓柱體與安裝在中空燭狀體100下
端的電動(dòng)機(jī)101的旋轉(zhuǎn)部分101b倒三角形(del)成為整體。 在承載的能力和控制精度方面，電動(dòng)機(jī)101優(yōu)選地是"扭矩"式伺服電機(jī)。 電動(dòng)機(jī)101具有滑動(dòng)傳導(dǎo)觸點(diǎn)(未示出)，該導(dǎo)電觸點(diǎn)能將電流從固定導(dǎo)體(該導(dǎo)
體也在燭狀體100內(nèi)穿過(guò))轉(zhuǎn)移到電動(dòng)機(jī)的活動(dòng)部分。 燭狀體100分段本身又沿著Z軸豎直地滑動(dòng)支承在鞍座104上，該鞍座104又被 安裝成沿著水平Y(jié)軸在導(dǎo)向件上滑動(dòng)，所述導(dǎo)向件與相應(yīng)的橋式起重機(jī)成為整體。圖5清 楚地示出兩個(gè)電動(dòng)機(jī)EnY， Enz，這兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別用來(lái)沿著Y軸和Z軸進(jìn)行兩種平移。
有利地，扭矩電動(dòng)機(jī)101的中心軸是中空的，且終止于圓柱體102的對(duì)應(yīng)中心孔 中。上述的扭矩電動(dòng)機(jī)101的中空軸連接到真空管101a上，該真空管101a沿著燭狀體分 段100延伸，從而從開(kāi)口頂端出來(lái)。沿著真空管101a，設(shè)置裝配有旋轉(zhuǎn)連接的管道，使得電 動(dòng)機(jī)101的軸和與其成為整體的圓柱形磁體102可以沒(méi)有管扭折地自由旋轉(zhuǎn)。
優(yōu)選地，吸墊組件103包括鐵磁材料制的外殼形支承件103a，該外殼形支承件 103a用來(lái)與電磁裝置101結(jié)合，一個(gè)或多個(gè)吸盤(pán)元件103b與所述電磁裝置101形成整體。 此外，外殼形支承件103a包括中心孔，該中心孔適合于根據(jù)圓柱體102的孔被對(duì)齊，且優(yōu)選 地設(shè)有密封件。吸盤(pán)元件被連接到這個(gè)中心孔上，使得在吸盤(pán)與真空管之間可以形成流體 連通，并因此可以允許吸盤(pán)的抽吸操作。 選擇只使用磁撿拾頭或者與真空抽吸組件103結(jié)合的磁撿拾頭可取決于各種不 同因素，并且還可滿足用戶偏愛(ài)，但它肯定使系統(tǒng)操作更加靈活，同樣伴隨著設(shè)置兩個(gè)橋式 起重機(jī)使四個(gè)撿拾點(diǎn)可以利用，這四個(gè)撿拾點(diǎn)可以橫過(guò)平面分布。 尤其是，用電磁撿拾頭可能產(chǎn)生顯著的提升力，例如每個(gè)機(jī)械手高達(dá)300Kg，總計(jì) 達(dá)到1200Kg。這種狀況對(duì)提升和裝載大厚度的厚金屬板有利。 同時(shí)，磁撿拾頭足夠小，以便能從送料盤(pán)中緊緊吸住切斷件，并能將它們轉(zhuǎn)移到卸 載臺(tái)上。 當(dāng)必需取出不是相互堆放的薄鐵板(例如厚度2mm以下)以將它們轉(zhuǎn)移到送料盤(pán) 時(shí)，電磁撿拾頭可能出現(xiàn)不能使用，因?yàn)榇艌?chǎng)的作用會(huì)終止，從而還影響第一張板材下面堆 放的板材，決定錯(cuò)誤的提取(同時(shí)可能提升多張板材)。在這種情況下，機(jī)械手設(shè)有吸盤(pán)裝 置(數(shù)量和配置適合于板材大小和重量)，該吸盤(pán)裝置能從堆垛中可靠地取出單張板材。
此外，在任何其它切割中心必需臨時(shí)操作有色金屬磁材料制的板材的情況下，規(guī) 定機(jī)械手的四個(gè)撿拾頭都裝有合適的吸盤(pán)裝置。 例如，起初可以使用量度(M52mrn的吸盤(pán)，該吸盤(pán)在-60kPa壓力下每個(gè)能升起 85kg的重量(總計(jì)340kg)，足夠用于量度1， 500X3， 000和厚度8mm的不銹鋼或Fe制成的 板(重量大約280kg)。 在切割期間，機(jī)械手能返回工具更換臺(tái)S，并用另一些較小吸盤(pán)例如量度小77mm 來(lái)替換上述那些吸盤(pán)，該較小吸盤(pán)可用于撿拾和放置重量高達(dá)20kg的特殊單獨(dú)板材的工作循環(huán)。 可操作地，附圖所示的系統(tǒng)以下述方式運(yùn)行。 按照切割中心工作循環(huán)所提供的順序，從倉(cāng)庫(kù)里自動(dòng)地或者通過(guò)手動(dòng)控制巻揚(yáng)機(jī) 卸載一系列的原板材并堆放在裝料臺(tái)P上，所述板材可能具有不同的厚度和尺寸。根據(jù)將 要裝卸的負(fù)荷的特性和尺寸，確定是否真正需要磁撿拾頭或吸盤(pán)及相關(guān)直徑。機(jī)械手對(duì)應(yīng) 于工具更換臺(tái)S移動(dòng)，并在需要時(shí)，根據(jù)將要取用的原板材的材質(zhì)和厚度采用所需的吸盤(pán) 裝置。此后，使四個(gè)機(jī)械手同步，適當(dāng)?shù)刈饔迷谒序?qū)動(dòng)電機(jī)的相應(yīng)電聯(lián)軸上，以便形成整 個(gè)裝卸組件，好像它是剛性的系統(tǒng)。四個(gè)機(jī)械手在裝載臺(tái)P上方移動(dòng)，并使撿拾頭落到板材 上，直至該撿拾頭穩(wěn)定地與板材粘附。這時(shí)，板材可以被提升、平移、而后放置到切割中心的 送料盤(pán)T上。 板材被引入到切割中心中，同時(shí)將另一個(gè)空裝料盤(pán)取出并與臺(tái)T相對(duì)應(yīng)。從而四 個(gè)機(jī)械手移動(dòng)以取出新板材，此后立即將該新板材放置到空送料盤(pán)上。在隨后更換切割中 心的兩個(gè)送料盤(pán)時(shí)，以前的板材這時(shí)已完全切開(kāi)，放在機(jī)械手的下面。在此期間，系統(tǒng)管理 程序已獲得了預(yù)期切開(kāi)件的構(gòu)造和配置(所述構(gòu)造根據(jù)切割程序已經(jīng)建立的程序從一個(gè) 板材到下一個(gè)板材連續(xù)地變動(dòng)，該切割程序用"嵌套"技術(shù)優(yōu)化，所述"嵌套"技術(shù)在顯示切 開(kāi)件時(shí)可能產(chǎn)生高的易變性)，它啟動(dòng)和/或斷電撿拾頭的磁場(chǎng)，以提供或解除合適的吸盤(pán) 裝置，并因此將機(jī)械手設(shè)置在最合適的位置。 由于可能沿著三個(gè)笛卡爾坐標(biāo)軸獨(dú)立地控制撿拾頭的運(yùn)動(dòng)(X軸使橋式起重機(jī)在 軌道1和2上運(yùn)動(dòng)，Y軸使機(jī)械手沿著相應(yīng)橋式起重機(jī)運(yùn)動(dòng)，和Z軸使機(jī)械手在相應(yīng)的鞍座 104上豎直運(yùn)動(dòng))，所以有可能將撿拾頭設(shè)置在所需位置，根據(jù)確定的要求沿著最合適的路 徑行進(jìn)。 切開(kāi)的板材只要在送料盤(pán)T上從切割中心出來(lái)，便使四個(gè)機(jī)械手降下，以取出第 一工件，而后控制它們，以便轉(zhuǎn)移所有工件，并按順序?qū)⑺鼈冃遁d到卸載臺(tái)N中的收集箱或 托板上。 因?yàn)閾焓邦^被安裝可在相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)101上軸向旋轉(zhuǎn)，所以在轉(zhuǎn)移到卸載臺(tái)上期 間有可能將各工件按需要定向。即使在需要用兩個(gè)撿拾頭保持工件的情況下，有可能利用 沿著屬于兩個(gè)不同橋式起重機(jī)的兩個(gè)撿拾頭的X軸和Y軸相互位移而改變工件在平面中的方位。 —旦切斷單張板材的所有工件已被卸載，便再次使用機(jī)械手取出廢料骨架，為便 于管理，該廢料骨架本身可以被切割(在切割中心)成多個(gè)小尺寸的切片，以便能將其更容 易地放到專用于廢料的合適地方，例如金屬翻倒箱中。 如果認(rèn)為合適，可以通過(guò)切割中心的"嵌套"程序的足夠配置提供將合適尺寸和合 適位置的區(qū)域留在骨架中這樣改善骨架被撿拾頭夾緊。 機(jī)械手的所有功能管理都通過(guò)軟件進(jìn)行，該軟件在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的協(xié)調(diào)和控制中心中 完成。
這種軟件的一些特有特征如下 _給操作者提供快速而靈活的機(jī)器編程系統(tǒng)；-供應(yīng)用于切割中心的文件與用于機(jī)械撿拾頭的控制裝置之間的接口 ；
-識(shí)別和優(yōu)化原板材和切割件的撿拾模式，并隨后釋放到卸載倉(cāng)庫(kù)中。
尤其是，能夠直接從供應(yīng)到切割機(jī)床的文件(例如以DXF或DWG格式)中輸入切割 件的配置；根據(jù)該配置，識(shí)別切割形狀并限定其重心，用于確定撿拾點(diǎn)(在該撿拾點(diǎn)使磁撿 拾頭或吸盤(pán)裝置粘附)以取出各個(gè)工件，并確定如何可能地使工件旋轉(zhuǎn)，用于隨后釋放到 卸載/碼垛堆積倉(cāng)庫(kù)中；這些位置和旋轉(zhuǎn)的圖形確定(通過(guò)供應(yīng)的dXf/dwg文件)完全自 動(dòng)地(按照事先規(guī)定的準(zhǔn)則)發(fā)生，或者以對(duì)操作者簡(jiǎn)單的方式，例如提供多種選擇進(jìn)行， 所述多種選擇通過(guò)鼠標(biāo)或觸摸屏在屏幕上指點(diǎn)可以選出。 切割形狀的幾何領(lǐng)域和尺寸范圍沒(méi)有特別的限制，只要它們有連續(xù)的表面，而表 面尺寸至少等于撿拾工具的尺寸。 軟件能實(shí)際上管理柔性的四點(diǎn)撿拾裝置，以在下述任一種標(biāo)準(zhǔn)配置中使用-在單件上四個(gè)撿拾點(diǎn)(通常是將要加工的全板的負(fù)荷)。-在單件上兩個(gè)撿拾點(diǎn)。- —個(gè)撿拾點(diǎn)，同時(shí)撿拾兩個(gè)工件。 四個(gè)撿拾點(diǎn)/機(jī)械手的控制進(jìn)一步確保即使是工件在機(jī)器上時(shí)各軸之間也沒(méi)有 碰撞實(shí)質(zhì)上，考慮到按照被裝載件的外形的每個(gè)軸增加的體積。 控制軟件此外還管理機(jī)器參數(shù)方面的特征(例如確定零，確定軸的最小/最大行 程，禁止軸，...)及管理?yè)焓昂歪尫叛b置在不使用狀態(tài)下"脫離布局"的運(yùn)動(dòng)(即在預(yù)定工 件區(qū)的外面)。 下面，用于管理獨(dú)特工作狀況的控制軟件所用的準(zhǔn)則作為示例而報(bào)告。 如果工件的重心位于吸住輪廓的外面，則把如何撿拾工件的選擇授于操作者；用
來(lái)自動(dòng)撿拾工件的軸數(shù)取決于工件的長(zhǎng)度/寬度比。 倘若工件重量(利用供給的表數(shù)據(jù)計(jì)算出的)超過(guò)根據(jù)圖形計(jì)算規(guī)定的一個(gè)或多 個(gè)撿拾工具的有用負(fù)荷，如有可能，除了理論計(jì)算提供的撿拾軸外，還配置另一個(gè)撿拾軸。 在這種情況下，系統(tǒng)可以調(diào)定再次應(yīng)用自動(dòng)算法，以重新定位所有的軸(包括增加的軸)并 給操作者提供選擇撿拾點(diǎn)的機(jī)會(huì)。例如，在撿拾定義中，系統(tǒng)根據(jù)不同零件的形狀和重量提 出第一撿拾狀況_由預(yù)定法則確定(該法則其后可以擴(kuò)充或改善)_然后供給第二調(diào)整狀 況，該調(diào)整狀況可以由操作者用鼠標(biāo)和/或通過(guò)鍵盤(pán)移動(dòng)撿拾位置手動(dòng)進(jìn)行，所述撿拾位 置在控制板的屏幕上可看到。第一選擇按自動(dòng)方式進(jìn)行，操作者指出系統(tǒng)采用的法則，或者 系統(tǒng)能根據(jù)形狀應(yīng)用法則。系統(tǒng)提出采用的用圖形突出撿拾點(diǎn)的解決方案，而操作者能確 認(rèn)這些位置，或者通過(guò)用鼠標(biāo)在將要移動(dòng)的燭狀體上指點(diǎn)和通過(guò)將其牽引到優(yōu)選位置，或 者通過(guò)從鍵盤(pán)加入以AX和AY表示的增量坐標(biāo)手動(dòng)起作用。上述操作總是以相互作用的 方式進(jìn)行，而圖形突出最終結(jié)果。 由于所有撿拾點(diǎn)的高控制粒度(gra皿larity)，所以用極為平緩的方式釋放和取 出送料盤(pán)中的板材是可能的，而且不產(chǎn)生沖擊和碰撞。本發(fā)明系統(tǒng)的這種工作狀況為進(jìn)一 步精確涉及送料盤(pán)的有利實(shí)施鋪平道路。實(shí)際上，按照本發(fā)明，送料盤(pán)優(yōu)選地制造成如圖7 所示它包括一對(duì)支承橫向構(gòu)件201和202，在支承橫向構(gòu)件201與202之間設(shè)置多個(gè)平行 的桿件203，這些平行桿件203彼此相隔一短距離延伸。 桿件具有壓扁的矩形截面(如圖8中清楚示出)，且邊緣安裝在橫向構(gòu)件201和 202上。每個(gè)桿件203沿著頂邊有一槽或凹處203a，在該槽或凹處內(nèi)放置多個(gè)陶瓷材料制 的小鑲嵌物204。尤其是，小陶瓷鑲嵌物204基本上是方形并安裝在桿件203上，以使兩對(duì)相對(duì)的頂端分別按照平行(a-a')和橫向于桿件203的軸而對(duì)準(zhǔn)。 小鑲嵌物204，例如用來(lái)包覆高溫窯的類型，通過(guò)氧化鋁燒結(jié)而得到。 圖9A和9B清楚地示出小陶瓷鑲嵌物204的優(yōu)選特定形狀，該鑲嵌物204具有某
些示例性測(cè)量的技術(shù)規(guī)格。在下半部中，小鑲嵌物具有減小的厚度(圖9B)，以能插入凹處
203a中。與平行于桿件203的軸a-a'的兩個(gè)對(duì)準(zhǔn)頂端中的一個(gè)相對(duì)應(yīng)，設(shè)有一凹口 ，該凹
口有一垂直于軸a-a'的邊和傾斜45。的邊，即平行于小鑲嵌物的相對(duì)邊。該凹口使相鄰
的小鑲嵌物部分地相互嚙合(如圖8所示)，從而增加在凹處203a中的安裝穩(wěn)定性。 小鑲嵌物204的上部用于在桿件上方伸出，從而用其上頂端形成一排用于被切割
板材的支承點(diǎn)。 這種應(yīng)用于送料盤(pán)T的構(gòu)造極為有利。實(shí)際上，用耐火材料制的小鑲嵌物對(duì)切割
激光器的反射幾乎不敏感，且在切割階段期間沒(méi)有焊接到上方金屬板的趨勢(shì)。 盡管小陶瓷鑲嵌物204有著固有的易碎性，但由于安裝模式和本發(fā)明的機(jī)械手的
操作平緩性而防止了金屬板對(duì)鑲嵌物頂端的有害沖擊，所以小陶瓷鑲嵌物沒(méi)有缺點(diǎn)。
此外，所示安裝方式使在斷裂的情況下能容易地取下和更換每個(gè)鑲嵌物，且仍然 不會(huì)削弱支承穩(wěn)定性。 通過(guò)上述說(shuō)明可以容易地理解，本發(fā)明的系統(tǒng)完全達(dá)到了序言中所述的目的。
由于四個(gè)可互換撿拾頭的機(jī)械手的靈活性，管理程序可以沒(méi)有顯著限制地被充分 優(yōu)化。與切割中心的切割程序接合的控制系統(tǒng)能容易而獨(dú)立地滿足切割件的材質(zhì)、厚度和 類型的可變性，這使其成為真正完全適合無(wú)人管理運(yùn)行的系統(tǒng)。倘若系統(tǒng)必需在沒(méi)有操作 者的幫助下連續(xù)運(yùn)行數(shù)小時(shí)，設(shè)置用于提取臺(tái)P的自動(dòng)送料系統(tǒng)就足夠了，該送料系統(tǒng)從 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)開(kāi)始供給切割程序所需的板材順序。 由于存在四個(gè)機(jī)械手，故有可能同時(shí)轉(zhuǎn)移高達(dá)四個(gè)不同工件，或者數(shù)量較少的工 件可以通過(guò)一個(gè)以上機(jī)械手按需要同時(shí)支承和定向。 撿拾工具-從簡(jiǎn)單的電磁鐵到吸盤(pán)裝置的可互換性使能毫不費(fèi)力地管理任何類
型的板材。而且機(jī)械手的具體實(shí)施例對(duì)完成這種可互換性尤其適合和有利。 最后，送料盤(pán)的特殊配置消除了在正常切割狀態(tài)期間與金屬板和送料盤(pán)相互作用
有關(guān)的任何問(wèn)題。 然而，可以理解，本發(fā)明不限于上述具體的實(shí)施例，這些實(shí)施例僅表示本發(fā)明范圍 的非限制性示例，而許多變型也是可能的，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，所有變型均在本 領(lǐng)域的技術(shù)人員熟悉的范圍內(nèi)。 尤其是，盡管示出了一種系統(tǒng)型式，其中，不同的吸盤(pán)裝置在機(jī)械手的上端可互 換，但不排除撿拾頭的終端鐵磁圓盤(pán)可以與其它有不同尺寸和構(gòu)造的鐵磁圓盤(pán)結(jié)合。
此外，按照所示的實(shí)施例，滑動(dòng)橫向構(gòu)件1和2橫向于切割中心的送料盤(pán)T安裝； 然而，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員似乎很明顯，還可以想象，將同一系統(tǒng)與送料盤(pán)排成一行，從 而合適地改變控制邏輯，以將其調(diào)節(jié)到不同的加工模式。實(shí)際上很顯然，在所示的情況下， 切割中心的送料盤(pán)位于加載臺(tái)與卸載臺(tái)之間，而在另一種情況下，送料盤(pán)將設(shè)置在裝卸路 徑的內(nèi)端因此，在兩種情況下運(yùn)動(dòng)的順序?qū)⒈匦璨煌?此外，不排除機(jī)械手在三個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)也可以用與示例性示出的系統(tǒng)不同的系統(tǒng)， 例如用線性電動(dòng)機(jī)進(jìn)行。
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權(quán)利要求
一種用于切割中心的裝載/卸載板材的系統(tǒng)，板材中的一些也由金屬制成，這類系統(tǒng)包括一對(duì)軌道(1、2)，所述軌道(1、2)支承在切割中心的送料盤(pán)(T)上方的預(yù)定高度上，其上活動(dòng)地安裝有至少一個(gè)笛卡爾機(jī)械手，該機(jī)械手能沿著水平軸X和Y以及豎軸Z移動(dòng)，所述X、Y、Z軸相互垂直，其特征在于，該系統(tǒng)包括至少兩個(gè)橋式起重機(jī)(3、4)，該橋式起重機(jī)(3、4)在所述軌道(1、2)上滑動(dòng)，每個(gè)橋式起重機(jī)都支承至少一對(duì)機(jī)械手(5-8)，而且所述機(jī)械手(5-8)具有電磁撿拾頭，該電磁撿拾頭可以與吸盤(pán)裝置(103)結(jié)合。
2. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，還設(shè)置有工具更換臺(tái)(S)，各種所述可互換吸盤(pán)裝 置(103)可以容納在該工具更換臺(tái)上。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中，所述機(jī)械手包括細(xì)長(zhǎng)棱柱體，該棱柱體在鞍座 機(jī)構(gòu)(104)上沿著所述豎軸Z可平移而被安裝，所述鞍座機(jī)構(gòu)(104)又在所述橋式起重機(jī) (3、4)中的一個(gè)上沿著所述水平軸Y可平移地被安裝。
4. 如權(quán)利要求1、2或3所述的系統(tǒng)，其中，所述機(jī)械手(5-8)還在其下部包括豎軸電動(dòng) 機(jī)，所述電磁撿拾頭與該電動(dòng)機(jī)軸形成整體。
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述電動(dòng)機(jī)軸是中空的，而所述電磁撿拾頭具有與 所述軸相對(duì)應(yīng)的中心孔。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述中空軸連接到真空管上。
7. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述真空管包括旋轉(zhuǎn)配件。
8 如權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述吸盤(pán)裝置(103)包括由鐵磁材料 制的小外殼頭，該小外殼頭支承一個(gè)或多個(gè)吸盤(pán)，所述吸盤(pán)與中心配件流體連接，該中心配 件本身能夠設(shè)置成與所述撿拾頭的中心孔相對(duì)應(yīng)。
9. 按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述送料盤(pán)(T)包括一系列平行和等 距的桿件(203)，在該桿件(203)上裝配有多個(gè)小陶瓷鑲嵌物(204)。
10. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述小鑲嵌物(204)基本上是方形，成對(duì)的相對(duì)的 頂端分別對(duì)準(zhǔn)和垂直于所述桿件(204)的軸。
11. 一種用于如權(quán)利要求9或IO所述系統(tǒng)的送料盤(pán)，該送料盤(pán)包括一對(duì)橫向構(gòu)件 (201、202)，多個(gè)等距支承桿(203)在該對(duì)橫向構(gòu)件(201、202)之間延伸，其特征在于，所 述桿件(203)具有細(xì)長(zhǎng)矩形截面，且沿邊緣安裝在橫向構(gòu)件(201、202)上，沿著所述桿件 (203)的上邊緣設(shè)有槽或凹處(203a)，在該槽成凹處中裝配有多個(gè)小陶瓷鑲嵌物(204)。
12. 如權(quán)利要求ll所述的送料盤(pán)，其中，所述小鑲嵌物(204)基本上是方形，且安裝成 一個(gè)頂端向上。
13. 如權(quán)利要求12所述的送料盤(pán)，其中，所述小鑲嵌物(204)具有下部和凹口，所述下 部具有減小的厚度，用于被插入到所述槽或凹處(203a)中，而所述凹口在橫向頂端上，用 于與相鄰小鑲嵌物的橫向頂端結(jié)合。
14. 一種用于激光切割中心的板材裝卸方法，其特征在于，該方法應(yīng)用如上述權(quán)利要求 中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，并提供下述步驟a. 根據(jù)將要轉(zhuǎn)移的板材，確定是否需要使用磁性或吸盤(pán)撿拾頭；b. 可能將撿拾機(jī)械手轉(zhuǎn)移到工具更換中心(S)，以將吸盤(pán)裝置布置在磁撿拾頭上，c. 在機(jī)械手轉(zhuǎn)移到提取臺(tái)(P)之前和從送料盤(pán)(T)提取切開(kāi)的板材之前，重復(fù)階段a、 b禾口 c。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于服務(wù)于激光切割中心的裝載/卸載板材的系統(tǒng)及其裝卸方法，所述板材一些也由金屬制成。系統(tǒng)包括一對(duì)軌道(1、2)，這對(duì)軌道(1、2)支承在切割中心的送料盤(pán)(T)上方的預(yù)定高度上，其上活動(dòng)地安裝至少一個(gè)笛卡爾機(jī)械手，該機(jī)械手能沿著水平軸X和Y以及豎軸Z移動(dòng)，所述X、Y、Z軸相互垂直，并且包括至少兩個(gè)橋式起重機(jī)(3、4)，該橋式起重機(jī)(3、4)沿著所述軌道(1、2)移動(dòng)，每個(gè)橋式起重機(jī)都支承至少一對(duì)機(jī)械手(5-8)，而且所述機(jī)械手(5-8)具有電磁撿拾頭，該電磁撿拾頭可以與吸盤(pán)裝置(103)結(jié)合。送料盤(pán)(T)包括桿件，其上裝配陶瓷材料制的小鑲嵌物(204)。
文檔編號(hào)B65G47/91GK101715381SQ200880021785
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2008年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月11日
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