混合型拾取工具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的各方面涉及用于包括分布式真空工具的多孔真空工具的系統(tǒng)和裝置，該分布式真空工具具有許多穿過用于操縱材料部分的區(qū)域分布的孔，所述材料部分如織物、網(wǎng)狀物、布和泡沫。多孔真空工具還包括精制真空工具。精制真空工具通常具有少數(shù)的孔，其允許精制真空工具操縱比由分布式真空具處理的材料部分更小的材料部分。此外，可以預(yù)期的是，諸如超聲焊接機(jī)的固定工具也被多孔真空工具的示例性方面包含。
【專利說明】混合型拾取工具
[0001]發(fā)明背景
[0002]傳統(tǒng)上，在制造產(chǎn)品時使用的零件通過人手或機(jī)器人機(jī)構(gòu)被拾取并放置在用于制造的位置上。然而，目前的機(jī)器人機(jī)構(gòu)尚未提供在某些制造系統(tǒng)中有成本效益地實施的控制水平、靈巧性和有效性。
[0003]發(fā)明概述
[0004]本發(fā)明的各方面涉及用于包括分布式真空工具(distributed vacuum tool)的多孔真空工具的系統(tǒng)和裝置，該分布式真空工具具有穿過用于操縱柔性材料的區(qū)域分布的許多孔，所述柔性材料如織物、網(wǎng)狀物、布、泡沫及類似材料。多孔真空工具還包括精制真空工具(refined vacuum tool)。精制真空工具通常具有有限數(shù)量的孔(如，1-4)，該有限數(shù)量的孔允許精制真空工具操縱比由分布式真空具處理的材料部分更小的材料部分。此外，可以預(yù)期的是，諸如超聲焊接機(jī)的固定工具也被多孔真空工具的示例性方面包含。
[0005]提供本概述以便以簡化形式介紹觀念的選擇，其在下文的詳細(xì)說明中被進(jìn)一步描述。本概述并不旨在確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也不旨在用于幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。
[0006]附圖簡述
[0007]本發(fā)明的示意性實施方案參照所附的附圖在下文詳細(xì)地描述，其以引用的方式并入本文，并且其中:
[0008]圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明的實施方案的示例性多孔真空工具的從上向下的視圖；
[0009]圖2描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的沿平行于圖1的多孔真空工具的剖切線3-3的剖切線的從前向后的透視剖視圖；
[0010]圖3描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的沿圖1的剖切線3-3的多孔真空工具的從前向后的視圖；
[0011]圖4描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的沿圖1的剖切線3-3剖切的真空發(fā)生器的集中視圖；
[0012]圖5描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的包括多個孔的示例性板；
[0013]圖6-15描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的板中的各個孔變量；
[0014]圖16描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的包括第一真空工具、第二真空工具和超聲焊接機(jī)的制造工具的分解圖；
[0015]圖17描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的先前在圖16描繪的制造工具的從上向下的透視圖；
[0016]圖18描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的先前在圖16描繪的制造工具的側(cè)透視圖；
[0017]圖19描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的包括六個分立的真空分配器、三個分立的第二真空工具部分及粘性工具的制造工具的分解透視圖；
[0018]圖20描繪了根據(jù)本發(fā)明的示例性的方面的先前關(guān)于圖19討論的制造工具的從上向下的透視圖；
[0019]圖21描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的圖19的制造工具的側(cè)透視圖；[0020]圖22描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的包括真空發(fā)生器和超聲焊接機(jī)的制造工具；
[0021]圖23描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的圖22的制造工具的從上向下的透視圖；
[0022]圖24描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的圖22的制造工具的側(cè)透視圖；
[0023]圖25描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面，包括單一孔真空工具和超聲焊接機(jī)的制造工具的剖切側(cè)透視圖；
[0024]圖26描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的包括多孔真空工具和超聲焊接機(jī)的制造工具的透視圖；和
[0025]圖27描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的沿圖26的剖切線27_27的制造工具的內(nèi)部視圖。
[0026]發(fā)明詳述
[0027]本發(fā)明的實施方案的主題在本文具體地被描述以滿足法定要求。然而，該描述本身并非旨在限制本專利的范圍。更確切地說，發(fā)明人已經(jīng)預(yù)期所要求保護(hù)的主題還可以以其它方式實施，以包括類似于本文件中所描述的元素或元素組合連同其它目前的技術(shù)或未來的技術(shù)的不同的元素或元素組合。
[0028]本發(fā)明的各方面涉及用于包括分布式真空工具的多孔真空工具的系統(tǒng)和裝置，該分布式真空工具具有穿過用于操縱柔性材料的區(qū)域分布的多個孔，所述柔性材料如織物、網(wǎng)狀物、布、泡沫及類似材料。多孔真空工具還包括精制真空工具。精制真空工具通常具有有限數(shù)量的孔(如，1-4)，該有限數(shù)量的孔允許精制真空工具操縱比由分布式真空工具處理的材料部分更小的材料部分。此外，可以預(yù)期的是，諸如超聲焊接機(jī)的固定工具也被多孔真空工具的示例性方面包含。
[0029]因此，在一方面，本發(fā)明提供了包括分布式真空工具部分的多孔真空工具。分布式真空工具部分包括具有延伸穿過內(nèi)部板表表和外部板表面的孔的板。當(dāng)分布式真空工具部分被激活時，孔允許空氣從外部板表面朝向內(nèi)部板表面穿過。多孔真空工具還包括精制真空工具部分。精制真空工具物理地聯(lián)接到第一真空工具。
[0030]在另一方面，本發(fā)明提供了包括多個真空分配器的另一種多孔真空工具。每一個真空分配器聯(lián)接到至少一個其它真空分配器。多孔真空工具還包括具有第一尺寸的孔的真空板。真空板聯(lián)接到多個真空分配器。真空板和多個真空分配器封閉多個真空分配腔。多孔真空工具還包括精制真空工具部分，精制真空工具部分包括第二尺寸的孔。第二尺寸是第一尺寸的尺寸的5倍或更小。精制真空工具部分與真空分配器中的一個物理地聯(lián)接。
[0031]本發(fā)明的第三方面提供了一種多孔真空工具。多孔真空工具包括分布式真空工具部分，該分布式真空工具部分包括具有多個孔延伸穿過其中的非圓形材料接觸表面。多孔真空工具還包括第一真空發(fā)生器。第一真空發(fā)生器能夠產(chǎn)生真空力，該真空力對于靠近該非圓形材料接觸表面產(chǎn)生壓力差以促進(jìn)材料的操縱(例如，拾起和移動)是有效的。多孔真空工具還包括具有與第二真空發(fā)生器功能地聯(lián)接的四個或更少的孔的精制真空工具部分。第一真空發(fā)生器與第二真空發(fā)生器是獨(dú)立地可操作的。此外，多孔真空工具包括固定工具。固定工具、分布式真空工具和精制真空工具物理地聯(lián)接，使得分布式真空工具的移動允許固定工具和精制真空工具也以配合的方式移動。
[0032]已經(jīng)簡要描述了本發(fā)明的實施方案的概述，更詳細(xì)的說明如下。
[0033]圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明的實施方案的示例性真空工具100的從上向下的視圖，該真空工具100具有第一真空部分(例如，分布式真空工具)和第二真空部分500 (例如，精制真空工具)。在各個方面，真空工具100也可被稱為真空動力零件保持器。例如，真空工具100可以在自動(或半自動)制造工藝中用于一個或多個零件的移動、定位和/或維護(hù)。由真空工具100操縱的零件可以是剛性的、可鍛的或特性(例如，多孔的、無孔的)的任意組合。在示例性的方面，真空工具100的功能是用于拾取和放置至少部分地由皮革、聚合物(例如，PU、TPU)、織物、橡膠、泡沫、網(wǎng)狀物和/或類似物構(gòu)建的零件。
[0034]由真空工具操縱的材料可以是任何類型的。例如，可以預(yù)期的是，本文所描述的真空工具適合于操縱(例如，拾取和放置)各種形狀、材料和其它物理特性的平、薄和/或輕量的零件(例如，圖案切割織物(pattern cut textile)、無紡材料、網(wǎng)狀物、塑料片材、泡沫、橡膠)。因此，不同于功能為操縱沉重的、剛性的或無孔的材料的工業(yè)規(guī)模的真空工具，本文提供的真空工具能夠有效地操縱各種材料(例如，輕的、多孔的、柔性的)。
[0035]真空工具100包括真空發(fā)生器102。真空發(fā)生器產(chǎn)生真空力(例如，相對于環(huán)境條件的低壓梯度)。例如，真空發(fā)生器可以利用由電機(jī)(或發(fā)動機(jī))操作的常規(guī)真空泵。真空發(fā)生器也可利用文丘里泵(venturi pump)產(chǎn)生真空。另外，可以預(yù)期的是，還利用也稱為康達(dá)效應(yīng)泵(coandS effect pump)的空氣放大器產(chǎn)生真空力。文丘里泵和康達(dá)效應(yīng)泵兩者以將加壓氣體轉(zhuǎn)化成對于維持抽吸作用有效的真空力的不同原理來運(yùn)行。雖然以下公開將集中在文丘里泵和/或康達(dá)效應(yīng)泵，但是可以預(yù)期的是，真空發(fā)生器也可以是對于真空工具100是本地的或遠(yuǎn)程的(通過管、管道等等方式聯(lián)接)的機(jī)械真空裝置。
[0036]圖1所示的真空工具100還包括真空分配器110。真空分配器110穿過定義的表面區(qū)域分配由真空發(fā)生器102產(chǎn)生的真空力。例如，由真空工具100操縱的材料可以是數(shù)平方英寸表面積的柔性材料(例如，鞋面的皮革部分)。由于材料至少是半柔性的，所以用于拾起零件的真空力可穿過零件的相當(dāng)大的區(qū)域被有利地分散。例如，不是將抽吸作用集中在柔性零件的有限表面區(qū)域(一旦零件下方的支撐被移去(例如，當(dāng)該零件被提起時)，這可導(dǎo)致零件的彎曲或皺折)，而是穿過更大的區(qū)域分散抽吸作用可以抑制零件的不希望的彎曲或皺折。此外，可以預(yù)期的是，一旦足夠的真空被施加，集中的真空(不分散的真空力)可損壞零件。因此，在本發(fā)明的一個方面中，由真空發(fā)生器102產(chǎn)生的真空力借助于真空分配器110穿過更大的可能表面區(qū)域分配。
[0037]在示例性的方面，真空分配器110由半剛性至剛性的材料形成，比如金屬(例如，鋁)或聚合物。然而，其它材料被預(yù)期。真空工具100被預(yù)期為由機(jī)器人操縱(例如，移動/定位)，比如多軸可編程機(jī)器人。照此，真空工具100可考慮機(jī)器人的限制。例如，真空工具100 (和/或?qū)⒁谙挛闹杏懻摰闹圃旃ぞ?0)的重量可期望被限制，以便限制與操縱機(jī)器人相關(guān)聯(lián)的可能的大小和/或成本。利用重量作為限制因素，以特定的方式形成真空分配器以減輕重量同時仍實現(xiàn)真空力的期望的分配可能是有利的。
[0038]可以在真空工具100的設(shè)計和實施中評價其它的考慮。例如，真空工具100期望的剛性水平可造成加強(qiáng)部分和材料去除部分被并入真空工具100，如將在下文中關(guān)于圖17所討論的。
[0039]真空分配器110包括外部上表面112和外部側(cè)表面116。圖1描繪了具有基本上矩形的覆蓋區(qū)的真空分配器。然而，可以預(yù)期的是，可以使用任何覆蓋區(qū)。例如，可以使用非圓形覆蓋區(qū)。在示例性的方面，非圓形覆蓋區(qū)可以是有利的，因為其提供了較大的可用表面區(qū)域以用于操縱各種零件幾何形狀。因此，相比圓形覆蓋區(qū)，非圓形覆蓋區(qū)的使用可以允許更大百分比的覆蓋區(qū)與被操縱零件接觸。并且關(guān)于覆蓋區(qū)范圍以外的真空工具100的形狀，可以預(yù)期的是，如將在下文中所討論的，對于真空分配器110可實施任何三維幾何形狀。例如，可利用蛋狀的幾何形狀、角錐狀的幾何形狀、立方體狀的幾何形狀和類似的幾何形狀。在示例性的方面，矩形覆蓋區(qū)可以提供比非矩形覆蓋區(qū)更簡單的幾何形狀，以用于參照零件相對于覆蓋區(qū)的位置。
[0040]圖1的示例性真空分配器110包括外部上表面112和多個外部側(cè)表面116。真空分配器Iio還在造成第一側(cè)邊緣128、第二平行側(cè)邊緣130、前邊緣132和相對的平行后邊緣134的邊緣處終止。
[0041]真空分配器110、真空發(fā)生器102和板(比如將在下文中關(guān)于圖2討論的板150)形成真空工具100的第一部分。該第一部分在本文中也可以稱為分布式真空工具，因為由于真空分配器110和板150的結(jié)果，真空力被施加在分布式區(qū)域上。這與第二真空部分500形成對照，第二真空部分500可以被稱為精制真空工具。如將在下文關(guān)于圖22-17討論的，精制真空工具依賴比分布式真空工具更少數(shù)量的孔(例如，4個、3個、2個或I個)。例如，精制真空工具可以具有兩個材料接觸孔或單一材料接觸孔(即，真空力穿過其可用于在材料接觸表面處操縱一塊材料的孔)。
[0042]在示例性的方面，分布式真空工具利用與精制真空工具不同且獨(dú)立的真空發(fā)生器?？梢灶A(yù)期的是，分布式真空工具可以利用康達(dá)效應(yīng)(關(guān)于圖4更詳細(xì)地討論)真空發(fā)生器，而精制真空工具可以利用文丘里效應(yīng)真空發(fā)生器。然而，可以預(yù)期的是，可以以任何組合使用任何類型的真空發(fā)生器(例如，康達(dá)、文丘里、機(jī)械式及類似物)。此外，可以預(yù)期的是，分布式真空工具可以獨(dú)立于相關(guān)聯(lián)的精制真空工具而被激活(例如，產(chǎn)生真空力)。因此，當(dāng)分布式真空工具正在產(chǎn)生真空力時，精制真空工具可以不被激活(或反之亦然)。類似地，可以預(yù)期的是，分布式真空工具和精制真空工具兩者可以被同時激活(和停用)。
[0043]分布式真空工具和精制真空工具的物理聯(lián)接可以是有利的，因為普通機(jī)器人操縱器可用于兩個真空部分，而不需要在給定的機(jī)械人上的附接工具的替換或同時對于另外的機(jī)器人的需求。此外，可以預(yù)期的是，分布式真空工具可以用于操縱材料的較大部分，而精制真空工具可以用于操縱材料的較小部分。例如，在制造工藝過程中可節(jié)省時間，這是由于分布式真空工具拾取和放置材料的較大部分(例如，鞋面材料)，并且，不必將較大部分的材料運(yùn)送到新的位置，利用真空精制工具部分拾取和放置較小的材料部分(例如，小裝飾件、標(biāo)識)。此外，當(dāng)固定工具也被包含時，將較小的材料部分固定到較大的材料部分而也不必運(yùn)送或以其它方式重新定位材料部分的分組也可以是有利的。此外，減少材料部分的分組的移動的能力也可以減少部分的無意位移和未對準(zhǔn)。
[0044]圖1描述了界定圖2視角的平行圖的剖切線3-3。圖2描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的從前向后的透視剖視圖，其沿著真空工具100的剖切線3-3是平行的。除了別的以外，圖2描繪了真空分配腔140和真空板150 (有時在本文中也被稱為“板”)。真空分配器110和板150共同界定了形成真空分配腔140的空間容積。真空分配腔140是允許氣體流動暢通以允許真空力的均衡分散的空間容積。在示例性的方面中，氣體(例如，空氣)從板150到真空發(fā)生器102的流動通過成角度的內(nèi)部側(cè)表面118的使用而被集中。如圖2所描繪的，有四個主要的內(nèi)部側(cè)表面，第一內(nèi)部側(cè)表面120、第二內(nèi)部側(cè)表面122、第三內(nèi)部側(cè)表面124和第四內(nèi)部側(cè)表面126(未示出)。然而，可以預(yù)期的是，也可以使用其它幾何形狀。
[0045]內(nèi)部側(cè)表面118從內(nèi)部上表面114朝著板150延伸。在示例性的方面，在內(nèi)部上表面與內(nèi)部側(cè)表面118之間形成鈍角142。鈍角提供了空氣真空分配效果，隨著空氣從板150朝著用于真空發(fā)生器102的真空孔138流過，該空氣真空分配效果減少空氣的內(nèi)部湍流。通過當(dāng)空氣進(jìn)入真空孔138時使空氣的進(jìn)路成一角度，減少的量的材料可用于真空分配器110 (例如，導(dǎo)致重量上可能的降低)且空氣的流動可以通過空氣湍流的減少而被控制。然而，各方面預(yù)期了直角，例如由立方體狀結(jié)構(gòu)、圓柱體狀結(jié)構(gòu)和類似結(jié)構(gòu)形成。
[0046]也可以由內(nèi)部側(cè)表面118和板150的交叉部界定角144，例如，如果角142是鈍角，那么角144為銳角。再次，具有銳角144可提供空氣的流動的優(yōu)點(diǎn)和大體上降低/限制真空工具100的重量的能力。
[0047]當(dāng)在上表面114和一個或多個內(nèi)部側(cè)表面118之間使用鈍角時，內(nèi)部上表面114的表面積可小于外部板表面158的表面積。在表面積上的這種可能的差異用作漏斗形幾何形狀以進(jìn)一步減少湍流并有效地分散真空力。
[0048]在示例性的方面，內(nèi)部側(cè)表面118與關(guān)聯(lián)的外部側(cè)表面116是平行關(guān)系。類似地，在示例性的方面，內(nèi)部上表面114至少部分地與外部上表面112是平行的關(guān)系。然而，可以預(yù)期的是，表面中的一個或多個與關(guān)聯(lián)的相對表面不是平行關(guān)系。例如，如果內(nèi)表面中的一個或多個在一個或多個方向上彎曲，那么外部表面可以替代地保持線性關(guān)系，即至多，相切于內(nèi)表面。類似地，可以預(yù)期的是，內(nèi)部表面和外部表面可以部分地或全部地保持平行(線性的或彎曲的)關(guān)系。
[0049]真空孔138可以包括一系列螺紋，其允許真空發(fā)生器102被旋入并固定到真空分配腔。類似地，可以預(yù)期的是，可在真空孔138的內(nèi)表面和真空發(fā)生器102上形成其它配合模式(例如，逐漸變細(xì))，以用氣密結(jié)合將真空發(fā)生器102和真空分配器110固定在一起。
[0050]將在下文中圖5更詳細(xì)地討論的板150具有內(nèi)部板表面152(即，上表面)和相對的外部板表面158 (即，下表面)。板150可以是片狀結(jié)構(gòu)、板狀結(jié)構(gòu)和/或類似結(jié)構(gòu)。外部板表面158適于接觸由真空工具100操縱的零件。例如，一般而言板150，或特別地外部板表面158，可以由無損傷材料形成。例如，鋁或聚合物可用于部分地或全部地形成板150。此夕卜，可以預(yù)期的是，板150是半剛性的或剛性的結(jié)構(gòu)，以抵抗施加在其上的來自由真空發(fā)生器102產(chǎn)生的真空的力。因此，板150可由具有足以抵抗在真空發(fā)生器102產(chǎn)生的壓力下的變形的厚度的材料形成。此外，可以預(yù)期的是，板150和/或真空分配器110由不可壓縮的材料形成。此外，可以預(yù)期的是，真空工具100沒有成形為待操縱零件的輪廓，如吸杯式設(shè)備那樣。而是，無論與被操縱零件接觸或不接觸，半剛性到剛性的材料保持一致的形式。
[0051]然而，也可以預(yù)期的是，板由可以是剛性、半剛性或柔性的網(wǎng)狀材料形成。網(wǎng)狀材料可以交錯材料股形成，該交錯材料股由金屬、織物、聚合物和/或類似物制成。此外，可以預(yù)期的是，板也可以包括多種材料。例如，板可以由基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)材料(例如，聚合物、金屬)，和第二零件接觸材料(例如，聚合物、泡沫、織物和網(wǎng)狀物)形成。多材料的觀念可允許板實現(xiàn)所選擇的多種材料的優(yōu)點(diǎn)。
[0052]在示例性的方面，板150永久地或暫時地聯(lián)接到真空分配器110。例如，可以預(yù)期的是，板150可以是可移去/可更換的，以允許對于不同的材料和規(guī)格的適應(yīng)性。繼續(xù)這個例子，并且如將參照圖5-14討論的，可使用各種孔大小、孔形狀和孔孔距，取決于要操縱的材料(例如，多孔材料、無孔材料、大材料、小材料、致密材料、輕質(zhì)材料)。如果板150是可移去的(即，暫時性聯(lián)接)，可以使用緊固機(jī)構(gòu)(例如，粘合劑、五金器具、夾具、槽道，等等)以確保板150和真空分配器110之間的緊密結(jié)合。如果板150永久地聯(lián)接到真空分配器110，那么可使用已知的技術(shù)(例如，焊接、粘結(jié)、粘合劑、機(jī)械緊固件，等等)。
[0053]當(dāng)組合使用真空發(fā)生器102、真空分配器110和板150時，真空工具100行使功能以產(chǎn)生吸引材料朝向外部板表面158 (也稱為制造零件接觸面)的抽吸力，在該處材料被保持抵靠著板150，直到施加到材料的力小于將材料從板150驅(qū)逐走的力(例如，重力、真空)。在使用中，真空工具因此能夠接近零件，產(chǎn)生能夠暫時保持零件與板150接觸的真空力，將真空工具100和零件移動到新位置，并且然后允許零件在新位置下(例如，在新的位置處、與新的材料接觸、在新的制造工藝中，等等)從真空工具100釋放。
[0054]在示例性的方面中，板150 (或特別地外部板表面158)具有比待操縱材料/零件大的表面積。另外，可以預(yù)期的是，延伸穿過板150的一個或多個孔被待操縱零件所覆蓋。換句話說，可以預(yù)期的是，由延伸穿過板150的一個或多個孔界定的表面積超過待操縱零件的表面積。此外，可以預(yù)期的是，由延伸穿過板150的兩個或更多個孔所界定的幾何形狀導(dǎo)致一個或多個孔不接觸(完全地或部分地)待操縱的材料/零件。因此，可以預(yù)期的是，由于不可用的孔，真空工具經(jīng)受真空力的低效率。然而，在示例性的方面，該不可用的孔的包含是有意的結(jié)果，以允許在將真空工具相對于零件定位時更高程度的活動范圍。此外，不可用(對于待操縱特定零件的目的是不可用的(例如，對于接觸零件的一部分是無效的有效真空孔))的孔的有意包含允許真空力泄漏，同時仍有效地操縱零件。在示例性的方面，延伸穿過板150的多個孔還包括一個或多個漏孔，不打算在操縱零件時使用的孔。
[0055]板150可具有多個孔(如將關(guān)于圖5討論的)。孔在板上的分布提供了分布什材料接觸表面，其在操縱相對于孔的尺寸是大的柔性材料時是有用的。在另一方面，精制真空工具提供了孔的較小的選擇(例如，I個、2個)，其對于操縱具有比分布式真空工具潛在更大水平的控制的較小的材料部分是有用的。因此，在示例性的方面，精制真空工具利用(并具有)比分布式真空工具少的孔。
[0056]在示例性的方面，可以預(yù)期的是，諸如真空工具100的真空工具能夠產(chǎn)生高達(dá)200克的抽吸力。此外，可以預(yù)期的是，拾取工具100可具有60克至120克的真空(S卩，抽吸)力。在示例性的方面，拾取工具100以大約90克的真空力工作。然而，可以預(yù)期的是，一個或多個構(gòu)造中的改變(例如，真空發(fā)生器、板、孔)，待操縱零件的材料(例如，柔性、多孔性)，及由零件覆蓋的孔的百分比都可影響示例性拾取工具的真空力。此外，可以預(yù)期的是，當(dāng)多個分配器一起使用時，真空力被相稱地調(diào)整。例如，圖16的拾取工具(將在下文中討論)具有十個真空分配器并且可因此具有約600克至約1.2千克(10X60克至120克)的真空力。類似地，具有6個真空分配器的拾取工具可具有約540克(6X90克)的抽吸力。然而，可以預(yù)期的是，供給到真空發(fā)生器的空氣壓力/空氣體積不會受到多個發(fā)生器同時運(yùn)行的影響。如果空氣壓力或量減小(或以其它方式改變)，那么可以預(yù)期的是，所產(chǎn)生的累積的真空力也改變。
[0057]圖2的多個孔真空工具100還包括第二真空部分500。如前所述，第二真空部分500也可以被稱為精制真空工具。精制真空工具通過聯(lián)接構(gòu)件502物理地聯(lián)接到分布式真空工具。聯(lián)接構(gòu)件502允許精制真空工具和分布式真空工具的物理聯(lián)接，使得兩者可作為共同物品移動。雖然聯(lián)接構(gòu)件被描繪為直接聯(lián)接到真空分配器110，但是可以預(yù)期的是，聯(lián)接構(gòu)件500可直接聯(lián)接到真空工具100的任何部分(例如，圖12的聯(lián)接部件300、固定工具或本文所討論的任何其它部分)。
[0058]雖然精制真空工具500被描繪為相對于分布式真空工具在特定位置處和特定的方向上聯(lián)接，但是可以預(yù)期的是，精制真空工具可以在任意位置處和任意方向上定位。例如，精制真空工具可以沿著等分真空工具100(或真空分配器110)的幾何中心正中面定位。類似地，可以預(yù)期的是，精制真空工具定位在真空分配器110的角落處。另外，可以預(yù)期的是，精制真空工具被定位成使得材料接觸表面506在垂直于板150的平面中。在可選擇的方面，如圖2中描繪的，材料接觸表面506是與板150共同(或平行)的平面。共同平面可在本文中稱為材料接觸平面。此外，盡管只有一個精制真空工具在圖1和2中描繪，但是可以預(yù)期的是，真空工具100可以包括任何數(shù)量和在任何位置處的精制真空工具(例如，參見下文圖19)。
[0059]第二真空部分500 (即精制真空工具)類似于在下文關(guān)于圖22討論的真空工具100。例如，可以預(yù)期的是，精制真空工具是具有一個或兩個孔的基于文丘里效應(yīng)的真空工具。第二真空部分500被描繪為具有單一孔504 ;然而，可以預(yù)期的是，精制真空工具可以利用兩個孔，比如在圖16、18、26和27中描繪的。此外，可以預(yù)期的是，精制真空工具可以利用四個孔或三個孔，以實現(xiàn)期望水平的材料處理穩(wěn)定性(例如，抵抗基于工具移動的材料移位和旋轉(zhuǎn))。如將在下文關(guān)于圖27更加詳細(xì)地討論的，精制真空工具的孔504可以是任何形狀和直徑。例如，直徑可以比較分布式真空工具中的一個或多個孔是相同的、更小或更大。在示例性的方面，孔可以是分配真空工具的孔的五倍、四倍、三倍或與其相同的大小。大小代表接近材料接觸面506暴露于一塊材料的面積。因此，可以預(yù)期的是，在示例性的方面，精制真空工具的孔504可具有10毫米至I毫米的直徑。然而，其它更大和更小的尺寸也被預(yù)期。
[0060]圖3描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的沿著圖1的剖切線3-3的真空工具100的從前向后的視圖。特別地，圖3提供了真空發(fā)生器102的剖視圖。如將關(guān)于圖4更加詳細(xì)地討論的，在示例性的方面，真空發(fā)生器102是利用康達(dá)效應(yīng)以產(chǎn)生真空力的空氣放大器。
[0061]在這個例子中，空氣從外部板表面158通過穿過板150的多個孔160被吸至真空分配腔140。真空分配腔140封閉在真空分配器110和板150之間，使得如果板150是無孔(即沒有多個孔160)的表面，則當(dāng)真空發(fā)生器102被激活時將在真空分配腔140中產(chǎn)生低壓區(qū)域。然而，回到包括多個孔160的例子，空氣被朝向真空孔138吸入真空分配腔140中，真空孔138然后允許空氣被吸入真空發(fā)生器102中。
[0062]圖3確定了圖4描繪的真空發(fā)生器102的放大圖。圖4描述了根據(jù)本發(fā)明的各方面的沿圖1的剖切線3-3剖切的真空發(fā)生器102的聚焦視圖。圖4描繪的真空發(fā)生器是康達(dá)效應(yīng)(即，空氣放大器)真空泵106?？颠_(dá)效應(yīng)真空泵在入口 103處注射加壓空氣。入口103將加壓空氣通過內(nèi)室302引導(dǎo)至側(cè)壁凸緣304。利用康達(dá)效應(yīng)的加壓空氣圍繞側(cè)壁凸緣304沿曲線行進(jìn)并沿內(nèi)部側(cè)壁206流動。作為加壓空氣移動的結(jié)果，在與加壓空氣沿內(nèi)部側(cè)壁306的流動相同的方向上產(chǎn)生了真空力。因此,抽吸方向經(jīng)過真空孔138向上延伸。
[0063]圖5描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的包括多個孔160的示例性板150。盡管板150被圖示為具有矩形覆蓋區(qū)，如先前所討論的，但是可以預(yù)期的是，任何幾何形狀可以被實施(例如，圓形、非圓形)，這部分地取決于待操縱的材料、控制真空工具100的機(jī)器人和/或真空工具100的部件。另外，可以預(yù)期的是，在示范性的方面中，第一板可替代真空工具上的第二板。例如，作為材料、零件等的改變的結(jié)果，不是斷開整個真空工具，而是板150可根據(jù)特定的真空工具被改變以向真空工具提供可選擇的特性(例如，第一板可具有幾個大孔且第二板可具有許多小孔)。
[0064]多個孔160可以至少部分地由幾何形狀(例如，圓形、艙口狀(hatch)、球根狀、矩形)、大小(例如，直徑、半徑(例如，半徑166)、面積、長度、寬度)、從結(jié)構(gòu)元素的偏移(例如，距外邊緣的距離、距無孔部分的距離)(例如，偏移169)和孔距(例如，孔之間的距離(例如，孔距168))來界定。兩個孔之間的孔距被定義為從第一孔(例如，第一孔162)至第二孔(例如，第二孔164)的距離?？拙嗫梢杂枚喾N方式測量。例如，孔距可以由兩個孔的最近的兩個點(diǎn)測量、由兩個孔的表面區(qū)域中心(例如，圓孔中心)測量、由兩個孔的特定特征測量。
[0065]孔的大小可根據(jù)各孔露出的表面積的量(或計算表面積的變量)來定義。例如，直徑測量提供了圓孔的大小的指示。
[0066]根據(jù)真空工具的期望特性，與孔相關(guān)聯(lián)的變量可被調(diào)節(jié)。例如，低密度的無孔材料可以不需要許多真空力以保持材料在正常工作條件下與真空工具接觸。然而，另一方面，大的多孔網(wǎng)狀材料可以需要大量的真空力以維持材料在正常工作條件下靠著真空工具。因此，為了限制放置到系統(tǒng)中的能量的量(例如，操作康達(dá)效應(yīng)真空泵的加壓空氣的量，操作機(jī)械真空泵的電力)，可以實施孔的優(yōu)化。
[0067]例如，對于鞋類、服裝及類似行業(yè)中運(yùn)用的典型材料可以是足夠的變量可以包括但不限于具有0.5毫米(mm)和5毫米(mm)之間、Imm和4mm之間、Imm和3mm之間、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm等等的直徑的孔。然而,具有更大和更小的直徑(或可比較的表面積)的孔被預(yù)期。類似地，孔距可以在Imm和8mm之間、2mm和6mm之間、2mm和5mm之間、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm等等的范圍內(nèi)變化。然而,較大和較小的孔距測量被預(yù)期。
[0068]此外，可以預(yù)期的是，可變的大小和可變的孔距可以在本發(fā)明的各個方面中實施。例如，包括多孔材料部分和無孔材料部分兩者的復(fù)合零件可利用不同的變量來完成相同水平的操縱。在這個例子中，導(dǎo)致將由無孔材料接觸的區(qū)域中的必需的真空力的減少的變量以及導(dǎo)致將由多孔材料接觸的區(qū)域中的更高的真空力的變量可被實施。此外，視覺系統(tǒng)或其它識別系統(tǒng)可以一起使用，以進(jìn)一步確保材料相對于多個孔的正確放置發(fā)生。此外，可以預(yù)期的是，孔距和大小之間的關(guān)系可以用于定位多個孔。例如，來自較大尺寸的孔的孔距可以大于來自較小尺寸的孔的孔距(或反之亦然)。
[0069]另外的變量是偏移。在示例性的方面，偏移是孔距離板150的外邊緣的距離，不同的孔可以具有不同的偏移。此外不同的邊緣可以實施不同的偏移。例如，沿前邊緣的偏移可以與沿側(cè)邊緣的偏移不同。偏移的范圍可以從沒有偏移到8_(或更多)。在實踐中，從Imm至5_范圍內(nèi)變化的偏移可實現(xiàn)本發(fā)明的示例性方面的特性。
[0070]可利用許多制造技術(shù)在板150中形成多個孔160。例如，孔可從板150沖壓、鉆孔、蝕刻、雕刻、熔化和/或剖切。在示例性實施方案中，板150由響應(yīng)激光剖切的材料形成。例如，聚合物基材料和某些金屬基材料可與多個孔的激光剖切一起使用。此外，可以預(yù)期的是，當(dāng)孔延伸穿過板的厚度時，孔的幾何形狀可以是可變的。例如，孔可以具有在板的上表面的第一尺寸的直徑以及在板的相對的下表面處具有第二尺寸的直徑。該幾何形狀的變化可導(dǎo)致延伸穿過板的圓錐形幾何形狀。另外的幾何形狀在此被預(yù)期(如，角錐形)。
[0071]圖6-15提供了根據(jù)本發(fā)明的各方面的類似于關(guān)于圖5所討論的示例性的孔的可變選擇。以下的例子并不旨在進(jìn)行限制，而是在本質(zhì)上是示例性的。圖6描繪了具有5_的第一偏移和8mm的第二偏移和7mm的孔距的非圓形孔。圖7描繪了具有5mm的偏移和5mm的孔距及2mm的直徑的圓形孔。圖8描繪了具有Imm的直徑、2mm的孔距及4mm和5mm的偏移的圓形孔。圖9描繪了具有2mm的直徑、4mm的孔距及5mm和4mm的偏移的圓形孔。圖10描繪了具有4mm的孔距和5mm的偏移的示例性幾何形狀孔。圖11描繪了具有Imm的直徑、4mm的孔距及5mm和4mm的偏移的圓形孔。圖12描繪了具有Imm的直徑、5mm的孔距及5mm的偏移的圓形孔。圖13描繪了具有1.5mm的直徑,4mm的孔距及5mm和4mm的偏移的圓形孔。圖14描繪了具有1.5mm的直徑、3mm的孔距及4mm的偏移的圓形孔。圖15描繪了具有2mm的直徑、3mm的孔距及5mm和4mm的偏移的圓形孔。如前面所討論的，可以預(yù)期的是，形狀、大小、孔距和偏移可以以任何組合均勻地或可變地改變以實現(xiàn)期望的結(jié)果。
[0072]根據(jù)板150的覆蓋區(qū)、孔的偏移、孔距、幾何形狀、孔的布局和孔的大小，可以使用任何數(shù)量的孔。例如，可以預(yù)期的是，圖16的板150可以具有11，000到11，500個孔。在特定的方面，可以預(yù)期的是，大約11275個孔用在圖16的板150上。此外，圖19的板150 (下文討論)可以包括4，500至4，750個孔。特別地，可以預(yù)期的是，4，700個孔可包括在圖19的示例性板150中。
[0073]當(dāng)利用康達(dá)效應(yīng)真空泵或文丘里真空泵時，真空發(fā)生器102、板150和真空工具100的總尺寸的改變可影響空氣消耗和壓強(qiáng)。例如，可以預(yù)期的是，給定的康達(dá)效應(yīng)真空泵可產(chǎn)生50g/cm2的真空力。為了實現(xiàn)該水平的真空，可以預(yù)期的是，將壓強(qiáng)為0.55MPa至
0.65MPa的氣壓引進(jìn)到真空工具。產(chǎn)生足夠的真空的空氣消耗的量也可基于變量變化。例如，可以預(yù)期的是，l，400Nl/min的空氣消耗可用于圖16的真空工具100。此外，可以預(yù)期的是，840Nl/min的空氣消耗可用于圖19的真空工具100 (將在下文中討論)。此外，可以預(yù)期的是，360Nl/min的空氣消耗用于圖22的真空工具100 (將在下文中討論)。如前面所討論的，覆蓋區(qū)(例如，板150的表面區(qū)域)也可影響真空力、空氣消耗等等。例如，可以預(yù)期的是，圖19的板150可具有約625mm乘以340mm的覆蓋區(qū)。類似地，可以預(yù)期的是，圖19的板150可具有約380mm乘以240mm的覆蓋區(qū)。顯然，可以預(yù)期的是，真空分配器的比例可以根據(jù)期望水平的真空力、覆蓋區(qū)和其它變量而改變。
[0074]圖16描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的制造工具10的分解圖，該制造工具10包括真空工具100、精制真空工具500和超聲焊接機(jī)200。不同于關(guān)于圖1和圖2討論的真空工具100，圖16的真空工具100將多個真空發(fā)生器102、多個真空分配器110和多個真空分配器腔140并入統(tǒng)一的真空工具100。如將在下文中討論的，優(yōu)點(diǎn)可以由選擇性地激活/停用真空工具100的單個部分中的真空力的能力來實現(xiàn)。此外，持續(xù)真空力的更大控制可以通過具有真空工具100的隔離部分來實現(xiàn)。
[0075]制造工具10還包括聯(lián)接構(gòu)件300。聯(lián)接構(gòu)件300是制造工具10 (或分別地真空工具100或超聲焊接機(jī)200)的特征，其允許定位構(gòu)件310 (未示出)操縱制造工具10的位置、姿態(tài)和/或定向。例如，聯(lián)接構(gòu)件300可允許將制造工具添加至計算機(jī)數(shù)控(CNC)機(jī)器人，該機(jī)器人具有包含在非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)上的一系列指令，在由處理器和存儲器執(zhí)行時，該非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)導(dǎo)致CNC機(jī)器人執(zhí)行一系列步驟。例如，CNC機(jī)器人可以控制真空發(fā)生器102、超聲焊接機(jī)200和/或制造工具10所位于的位置。因此，聯(lián)接構(gòu)件300可因此允許制造工具10暫時地或永久地聯(lián)接至定位構(gòu)件310，如CNC機(jī)器人。
[0076]如之前討論的，本發(fā)明的各方面可以形成具有最小化質(zhì)量的目的的制造工具10的部分。照此，圖16的多個真空分配器110包括了減少的材料部分113。減少的材料部分113去除了否則可以是統(tǒng)一的外部上表面的部分。減少的材料部分113的引入減少了制造工具10的重量，以允許可能更小的定位構(gòu)件310被使用，這可以節(jié)省空間和成本。關(guān)于真空工具100考慮了用于減少的材料部分113的另外的位置(例如，側(cè)部、下部、上部)。
[0077]然而，本發(fā)明的各方面可期望保持由單一的聯(lián)接構(gòu)件300支撐的多個真空分配器110的剛性水平。為了維持剛性水平同時仍引入減少的材料部分113，還可引入加強(qiáng)部分115。例如，加強(qiáng)部分115可從一個真空分配器110延伸到另一個真空分配器110。此外，可以預(yù)期的是，在本發(fā)明的各方面中，以類似的原理，加強(qiáng)部分115可被靠近聯(lián)接構(gòu)件300而包括。
[0078]在圖16中，為了圖示說明的目的，板150與多個真空分配器110分離。結(jié)果，內(nèi)部板表面152是可見的。在示例性的方面，內(nèi)部板表面152與多個真空分配器110的下部部分匹配，形成氣密結(jié)合。
[0079]真空工具100包括多個真空發(fā)生器102、真空分配器110、以及相關(guān)聯(lián)的真空分配腔140?？梢灶A(yù)期的是，可在真空工具100中使用每一個的任何數(shù)量。例如，可以預(yù)期的是，
10、8、6、4、2、1或任意數(shù)量的單元可以被組合以形成緊密結(jié)合的真空工具100。此外，可以形成任何覆蓋區(qū)。例如，雖然圖16中描繪了矩形覆蓋區(qū)，但是可以預(yù)期的是，正方形、三角形、圓形、非圓形、零件匹配形狀或類似的形狀可以替代地來實施。此外，真空發(fā)生器102和/或真空分配器Iio的大小可以在各個方面是多變的(例如，不一致的)。例如，在示例性的方面，在為了特定的應(yīng)用需要較集中的真空力的地方，可以使用較小的真空分配器，且在需要較不集中的真空力的地方，可以實施較大的真空分配器。
[0080]制造工具10被描繪為具有通過超聲焊接機(jī)200聯(lián)接到真空工具100的精制真空工具500。然而，可以預(yù)期的是，精制真空工具500可以代替地在任何位置處和任何定向上直接或間接地聯(lián)接到真空工具100的一個或多個部分。
[0081]圖16-21描繪了示例性制造工具10 ;然而，應(yīng)當(dāng)理解，一個或多個組分部件可從每個方面添加或移去。例如，每一個方面包括超聲焊接機(jī)200、精制真空工具500和真空工具100，但可以預(yù)期的是，超聲焊接機(jī)可被全部一起淘汰，且另外的精制真空工具可以被添加或減去。此外，可以預(yù)期的是，另外的特征也可以被包含。例如，視覺系統(tǒng)、粘合劑施加器(例如，噴涂、滾動和其它應(yīng)用方法)、機(jī)械緊固部件、壓力施加器、固化裝置(例如，紫外光、紅外光、熱施加器和化學(xué)制品施加器)和類似物也可以全部地或部分地包含在示例性的方面中。如本文所使用的，固定工具是包括粘合劑施加器、機(jī)械緊固部件、壓力施加器、固化裝置等的工具類。
[0082]在示例性的方面中，超聲焊接機(jī)200包括包含超聲焊接觸角部210 (也可以被稱為超聲焊極)、轉(zhuǎn)換器220(也可以被稱為壓電換能器)和升壓器(未標(biāo)示)的套件(stack)。超聲焊接機(jī)200還可以包括電子超聲發(fā)生器(也可稱為電源)和控制器。電子超聲發(fā)生器可用于傳送具有與套件(例如，觸角部、轉(zhuǎn)換器和升壓器)的共振頻率匹配的頻率的高功率的交流電信號。控制器控制超聲能量從超聲焊接機(jī)向一個或多個零件的傳送。
[0083]在套件內(nèi)，轉(zhuǎn)換器將接收自電子超聲發(fā)生器的電信號轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動。升壓器改變來自轉(zhuǎn)換器的振動的振幅。超聲焊接觸角部將機(jī)械振動施加到待焊接的一個或多個零件。超聲焊接觸角部包括適于接觸零件的遠(yuǎn)端端部212。
[0084]圖17描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的先前在圖16中描繪的制造工具10的從上向下的視圖。圖17的上部透視圖提供了形成真空工具100的多個真空分配器110的可能方向的示例性視圖。如將在下文中關(guān)于圖10討論的，各種真空發(fā)生器102/真空分配器110的組合可以被選擇性地激活和/或停用以操縱特定零件。
[0085]圖18描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的先前在圖16中描繪的制造工具10的側(cè)透視圖。
[0086]圖19描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的制造工具10的分解透視圖，該制造工具10包括六個分立真空分配器110、三個精制真空工具500和超聲焊接機(jī)。板150在該示例性的方面被描繪為具有多個孔160和無孔部分170。無孔部分170是板150的孔沒有延伸穿過的部分。例如，沿著兩個真空分配器110會合板150的區(qū)段可以包括無孔部分170，以防止兩個相關(guān)聯(lián)的真空分配腔140之間的真空的交叉供給。此外，可以預(yù)期的是，無孔部分170可以沿著板150結(jié)合(暫時地或永久地)到真空分配器110的一個或多個部分的區(qū)段延伸。此外，可以預(yù)期的是，一個或多個無孔部分被集成到板150中以進(jìn)一步控制真空力沿著外部板表面158分散時的布局(placement)。此外,無孔部分170可以在意在與材料的柔韌(和其它特性)部分接觸的區(qū)域中實施，材料的柔韌(和其它特性)部分可能未對由一個或多個的孔傳遞的真空的應(yīng)用反應(yīng)良好。
[0087]三個精制真空工具被識別為507、508和509。如前討論的，可以預(yù)期的是，任何數(shù)量的精制真空工具可以在任何位置處和以任何方向被使用。如圖19中描繪的，可以預(yù)期的是，精制真空工具507處于環(huán)繞超聲焊接器200的第一象限中，精制真空工具508處于第二象限中且精制真空工具509處于第三象限中。在此配置中，真空工具100占據(jù)第四象限。因此，可以預(yù)期的是，一個或多個精制真空工具可以圍繞制造工具的一個或多個部分定位。在示例性的方面，具有環(huán)繞制造工具的特征的兩個或更多個精制真空工具可以減少操縱期望的材料所必需的工具移動(例如，允許真空工具在用于制造工具的空間中的給定的點(diǎn)處更接近材料上期望的接觸點(diǎn))。在這個例子中，精制真空工具中的每個可以是獨(dú)立于彼此的；然而，也可以預(yù)期的是，一個或多個精制真空工具可以依賴于一個或多個其它真空工具(精制真空工具或分布式真空工具)。
[0088]圖20描繪了根據(jù)本發(fā)明的示例性的方面的先前關(guān)于圖19討論的制造工具10的從上向下的透視圖。特別是六個分立真空工具部分被識別為第一真空部分402、第二真空部分404、第三真空部分406、第四真空部分408、第五真空部分410和第五真空部分412。在本發(fā)明的示范性的方面，一個或多個真空部分可以被選擇性地激活和停用。應(yīng)理解，此功能性可以應(yīng)用到本文所提供的各個方面，但為簡潔起見只關(guān)于本圖20進(jìn)行討論。
[0089]特別地，可以預(yù)期的是，如果零件(例如，待被制造工具10操縱的制造零件)只需要真空工具100的全部覆蓋區(qū)的一部分，則真空工具100的未使用部分可被停用(或避免激活)，使得真空力不在那些部分中產(chǎn)生。此外，可以預(yù)期的是，放置夾具(placement jig)、視覺系統(tǒng)、已知的零件轉(zhuǎn)移位置(part transfer location)等等可用于進(jìn)一步幫助確定真空工具100的哪些部分可以被選擇性地激活/停用。例如，如果待由制造工具操縱的零件具有只需要激活兩個真空工具部分的表面積，那么使用真空工具部分410和412、真空部分406和408、或真空部分412和408可以是有利的。使用哪些真空部分的確定可根據(jù)制造工具需要從在零件上方定位激活部分的位置所移動的距離。此外，該確定可取決于將施加到操縱的零件的一個或多個工具(例如，超聲焊接機(jī)200)的位置(例如，當(dāng)超聲焊接機(jī)200意圖在操縱后使用時，利用靠近超聲焊接機(jī)200的兩個真空部分可以是有利的)。
[0090]各個真空部分的控制可以使用具有處理器和存儲器的計算機(jī)系統(tǒng)來實現(xiàn)。例如，邏輯、指令、方法步驟等等可被包含在計算機(jī)可讀介質(zhì)上，其在由處理器執(zhí)行時導(dǎo)致各個真空部分激活/停用。
[0091]分布式真空工具和精制真空工具之間的另一個區(qū)別可根據(jù)可用的孔的使用來識另IJ。通常，分布式真空工具將具有沒有被正在操縱的零件遮蓋的一個或多個孔。在這方面，分布式真空工具以由于一個或多個未覆蓋的孔而當(dāng)操縱零件時有關(guān)內(nèi)腔的真空壓力上的預(yù)期損失來設(shè)計。與此相反，精制真空工具可以設(shè)計成使得所有的孔都能夠由被正在操縱的零件遮蓋。在這個意義上，精制真空工具可以根據(jù)孔的預(yù)期的完全使用以在真空壓力使用中的更高效率的期望來設(shè)計。換句話說，在示例性的方面，分布式真空工具在零件操縱狀態(tài)時具有比也在(但不一定是同時地)零件操縱狀態(tài)的精制真空工具更大數(shù)量的未遮蓋的孔。從另一個示例性觀點(diǎn)闡述，可以預(yù)期的是，分布式真空工具在零件操縱狀態(tài)時比精制真空工具在零件操縱狀態(tài)時允許更多的空氣穿過相關(guān)聯(lián)的孔的聚集。
[0092]如前所討論的，可以預(yù)期的是，精制真空工具部分和分布式真空工具部分對于獨(dú)立地操縱零件是可操作的。此外，可以預(yù)期的是，精制真空工具和分布式真空工具可同時關(guān)于共同的零件或不同的零件來使用。另外，如將在下文關(guān)于圖28討論的，可以預(yù)期的是，精制真空工具部分可被移出分布式真空工具使用的工作面，以允許分布式真空工具的獨(dú)立使用或精制真空工具和分布式真空工具的同時使用。
[0093]此外，可以預(yù)期的是，捕獲俯視或仰視圖像的視覺系統(tǒng)可被包含以用于識別零件的位置、工具(例如，超聲工具、真空工具)的位置、一個或多個部分的對準(zhǔn)(例如，零件相對于工具的對準(zhǔn))、零件的放置、零件的定向，等等。在示例性的方面，俯視攝像機(jī)視角用于精制真空工具并且仰視視角用于分布式真空工具。這種布置可以用于防止分布式真空工具遮蓋零件以及防止零件遮蓋精制真空工具。在另外的方面，兩種工具使用共同的視角。另夕卜，可以預(yù)期的是，可以實施攝像機(jī)視角的任意組合。
[0094]精制真空工具可與壓力傳感器相關(guān)聯(lián)。在示例性方面，壓力傳感器的功能是用于檢測零件是否被操縱以及零件是否被正確地操縱。例如，當(dāng)精制真空工具在零件上施加真空力時，當(dāng)空氣被允許進(jìn)入真空工具的孔時，經(jīng)歷第一壓力水平。一旦零件正在阻塞一個或多個孔，由于受限的穿過孔的空氣流動，經(jīng)歷不同的壓力。在示例性的方面，該壓力差可以由測量精制真空工具的內(nèi)腔的壓力的壓力傳感器來測量。當(dāng)零件正在被操縱且阻塞一個或多個孔時，在內(nèi)腔處可經(jīng)歷比當(dāng)一個或多個孔未被零件遮蓋時大的壓力。此外，當(dāng)零件未正確對準(zhǔn)且預(yù)期的孔未正確地與零件接觸時，可經(jīng)歷不同的壓力水平。如果太多的孔因為零件未對準(zhǔn)被遮蓋，則壓力可以比預(yù)期的更高(即，更大量的真空壓力)。如果太少的孔被未對準(zhǔn)零件遮蓋，則壓力可比預(yù)期的更低(即，更少量的真空壓力)?？梢灶A(yù)期的是，壓力傳感器可以用作質(zhì)量控制機(jī)構(gòu)，以確保零件和工具的對準(zhǔn)及其它特性。此外，可以預(yù)期的是，壓力傳感器也可以另外地或可選擇地包含到分布式真空工具。壓力傳感器可以用于控制真空工具的各方面(例如，真空壓力的量、工具的移動、其它工具部分的激活，等等)。其它傳感器也可被預(yù)期，如力傳感器及類似物。
[0095]圖21描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的圖19的制造工具10的側(cè)透視圖。
[0096]圖22描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的包括真空工具100和超聲焊接機(jī)200的制造工具10。在示例性的方面，真空工具100是精制真空工具。特別地，圖22的真空工具100使用文丘里真空發(fā)生器104。文丘里真空發(fā)生器類似于康達(dá)效應(yīng)真空泵，利用加壓空氣以產(chǎn)生真空力。圖22的真空工具100不同于先前討論的圖中的真空工具100，因為圖22的真空工具100使用單一的孔，與具有多個孔的板相反。在示例性的方面，真空力到單一孔的集中可允許更高程度的集中的零件操縱。例如，可以不需要多部分真空工具的甚至整個單一部分被激活的小零件可受益于由圖22的單一孔真空工具操縱。
[0097]圖22的單一孔真空工具使用杯161以用于將真空力從文丘里真空發(fā)生器104傳遞到操縱零件。杯161具有適合于接觸零件的下表面159。例如，表面光潔度、表面材料或下表面的大小可以適合用于接觸待操縱零件。下表面159可界定與先前討論的由圖18的外部板表面158所界定的平面類似的平面。照此，可以預(yù)期的是，超聲焊接機(jī)200的遠(yuǎn)端端部212可相對于下表面159的平面來界定。
[0098]可以預(yù)期的是，杯161可以基于待操縱的零件被調(diào)整。例如，如果零件具有一定的形狀、多孔性、密度和/或材料，那么可使用不同的杯161。此外，可以預(yù)期的是，杯161被并入關(guān)于圖1-3、16-21和26-27討論的精制真空工具。因此，如本文所討論的，用于精制真空工具的材料接觸表面可以包括杯，如杯161。此外，當(dāng)討論孔時，精制真空工具的孔也可包括杯。
[0099]雖然真空工具100與超聲焊接機(jī)200的兩個分立的組合被描述為形成圖22的制造工具10，但是可以預(yù)期的是，任何數(shù)量的特征可以被實施。例如，多個真空工具100可與單一的超聲焊接機(jī)200 —起使用。同樣地，可以預(yù)期的是，多個超聲焊接機(jī)200可以與單一的真空工具100—起實施。此外，可以預(yù)期的是，各種類型的真空工具可以一起實施。例如，制造工具10可包括單一孔真空工具和多個孔真空工具(例如，圖1)。照此，任何數(shù)量的特征(例如，工具)可被組合。
[0100]圖23描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的圖22的制造工具的從上向下的透視圖。
[0101]圖24描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的圖22的制造工具的側(cè)透視圖。偏移距離169可適合于制造工具10。偏移距離169是超聲焊接機(jī)200的遠(yuǎn)端端部212和杯161之間的距離。
[0102]圖25描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的包括單一孔160和超聲焊接機(jī)200的制造工具10的剖切側(cè)透視圖。圖25的制造工具10包含可移動的聯(lián)接機(jī)構(gòu)，超聲焊接機(jī)200通過該可移動的聯(lián)接機(jī)構(gòu)而被允許在垂直于由下表面159所界定的平面的方向上滑動。為了實現(xiàn)該示例性可移動聯(lián)接，實施了偏置機(jī)構(gòu)240以調(diào)節(jié)遠(yuǎn)端端部212施加在零件上的壓力的量，與通過聯(lián)接構(gòu)件300在相同的方向上施加的壓力無關(guān)。在本例子中，由偏置機(jī)構(gòu)240對抗的凸緣214在通道中滑動，雖然彈簧式部分被圖示為偏置機(jī)構(gòu)240，但可以預(yù)期的是，可以實施任何機(jī)構(gòu)(例如，利用重力操作的、利用配重物的、氣動的、液壓的、有壓縮力的、可拉伸的等等)。[0103]在使用中，可以預(yù)期的是，大于零件被超聲焊接機(jī)200焊接所必需的力可由制造工具10施加到零件上。結(jié)果，較大的力可有效地用于在焊接操作期間維持零件，而偏置機(jī)構(gòu)240可用于施加適當(dāng)?shù)膲毫σ杂糜诋?dāng)前的焊接操作。例如，可以預(yù)期的是，偏置機(jī)構(gòu)240可允許遠(yuǎn)端端部212在距離范圍內(nèi)運(yùn)動。例如，該范圍可以包括I到10mm、3-6mm和/或約5mm。此外，可以預(yù)期的是，偏置機(jī)構(gòu)也可以用作阻尼機(jī)構(gòu)，以減少當(dāng)接觸對象(例如，零件、工作表面)時制造工具10的一個或多個部分所經(jīng)受的沖擊力。
[0104]此外，可以預(yù)期的是，真空工具100可選擇地或另外地實施偏置機(jī)構(gòu)。例如，在本發(fā)明的示例性的方面，由真空工具100所施加的壓力的量可期望小于由遠(yuǎn)端端部212施加在零件上的壓力。結(jié)果是，可采用偏置機(jī)構(gòu)240的形式來可控制地由真空工具100將壓力施加到零件上。
[0105]可以由具有偏置機(jī)構(gòu)(或不具有偏置機(jī)構(gòu))的遠(yuǎn)端端部施加的力的量可以從350克至2500克變化。例如，可以預(yù)期的是，由遠(yuǎn)端端部對零件施加的力的量可以隨著偏置機(jī)構(gòu)行進(jìn)的距離的量的增加而增加。因此，關(guān)系(例如，基于偏置機(jī)構(gòu)的系數(shù))可以基于行進(jìn)距離決定所施加的壓力的量。在示例性的操作中，例如在焊接操作期間固定的基礎(chǔ)材料、網(wǎng)狀材料以及外皮，可施加約660克的力。然而，可以預(yù)期的是，可以使用更多或更少的力。
[0106]圖26描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的包括多個孔真空工具2702和超聲焊接機(jī)2704的制造工具2700的透視圖。雖然可以預(yù)期制造工具2700的特征類似于上文中與其它制造工具一起討論的特征，但是多個孔徑真空工具2702提供兩個分立的孔2704和2706。在示例性的方面，通過提供真空工具和材料之間的第二分立的接觸點(diǎn)，多個孔允許更大的材料控制和放置。
[0107]可以預(yù)期的是，孔2704和孔2706依賴共同的真空力發(fā)生器以產(chǎn)生允許材料被真空工具操縱的真空壓力。此外，可以預(yù)期的是，光圈2704和孔2706各自具有獨(dú)立的真空力發(fā)生器，以產(chǎn)生真空壓力。如前面所討論的，真空力可使用合適的發(fā)生器/技術(shù)(例如，機(jī)械的、康達(dá)和/或文丘里)產(chǎn)生。
[0108]圖26還描繪了沿內(nèi)部平面等分制造工具2700的剖切線27_27。
[0109]圖27描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的沿著圖26的剖切線27-27的制造工具2700的內(nèi)部視圖。雖然在圖27描繪了特定的幾何形狀，但是應(yīng)理解，可以實施任何幾何形狀。例如，用于支撐真空工具2702的孔2706和孔2704兩者的支撐構(gòu)件2708可以具有任何大小、形狀和/或方向以實現(xiàn)期望的材料操縱。例如，取決于許多因素，孔2704和孔2706之間的距離2710可以是更大或更小。例如，材料的大小、形狀、多孔性和/或要進(jìn)行的操縱可受益于比距離2710更大的散布或更小的散布。在示例性的方面，當(dāng)材料的旋轉(zhuǎn)(如圍繞穿過制造工具2700的豎直軸線旋轉(zhuǎn))操縱將發(fā)生時，具有較大的散布以抵抗材料的旋轉(zhuǎn)動量改變材料如何相對于制造工具2700定位可以是有益的。在另一個例子中，如果待操縱材料是小的，可期望孔之間的較小的散布以確保更大的接觸面積。
[0110]在另外的方面，可以預(yù)期的是，另外的孔包括多個孔真空工具。例如，三個、四個、或多個孔可以組合使用，以實現(xiàn)材料的操縱。此外，可以預(yù)期的是，另外的關(guān)系可以被實施。例如，第一孔可以鄰近焊接工具的第一側(cè)，且第二孔可以鄰近焊接工具的第二(不同的)側(cè)(例如，位于圍繞超聲焊接觸角部的兩個或更多個點(diǎn)處的孔)。
[0111]此外，可以預(yù)期的是，孔2704和孔2706是不同大小的。例如，孔中的第一個可以較大且能夠產(chǎn)生與材料更大的結(jié)合力，使得較大的孔主要負(fù)責(zé)材料的操縱。在這個例子中，第二較小的孔提供了穩(wěn)定的結(jié)合力來抵抗材料的無意的移動。例如，較大的孔(例如，較大的直徑)可定位在材料上有利于操縱材料的位置(例如，質(zhì)心、幾何中心等)處且第二孔被偏移以提供對材料的旋轉(zhuǎn)移動或其它移動更好的杠桿控制。
[0112]另外，可以預(yù)期的是，第一孔和第二孔可以提供不同水平的真空力。例如，第一孔可以產(chǎn)生比第二孔大的真空力(例如，在環(huán)境空氣壓力和穿過孔的壓力之間有較大的差異)。這可以以各種可預(yù)期的方式來實現(xiàn)。例如，當(dāng)使用基于康達(dá)真空發(fā)生器和/或文丘里真空發(fā)生器時，空氣的量和/或空氣的壓力可以被增加，以增加產(chǎn)生的真空(或被減少以減少產(chǎn)生的真空力)。此外，可以預(yù)期的是，一個或多個閥(或其它選擇性的調(diào)整裝置)可被使用(關(guān)于本文所提供的任何孔)，以限制在特定孔處所經(jīng)受的真空力的量。
[0113]圖28描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的制造工具10的示例性方面。圖28部分地基于如上文討論的圖18所描繪的制造工具10。然而，精制真空工具500和超聲焊接機(jī)200相對于分布式真空工具100部分在一個或多個方向上被致動。制造工具10的一個或多個部分的獨(dú)立致動允許制造工具10響應(yīng)于不同的制造操作是動態(tài)的且通用的。例如，超聲焊接機(jī)200的遠(yuǎn)端端部212可從初始平面604升起，初始平面604可與分布式真空工具100的接觸零件的外表面158干涉。遠(yuǎn)端端部212可被致動器600升起至第二平面602，第二平面602降低了通過分布式真空工具100的外表面158使遠(yuǎn)端端部212與零件干涉的可能性。如圖28所描繪的，超聲工具200和精制真空工具500能夠基于共同的致動器(例如，氣動缸、電動機(jī)械致動器、液壓缸和類似無)彼此一齊移動。然而，還可以預(yù)期的是，超聲焊接機(jī)200可獨(dú)立于精制真空工具500被致動。
[0114]制造工具10的諸如超聲焊接機(jī)和/或精制真空工具的一個或多個部分的致動可以通過計算機(jī)控制程序來實現(xiàn)。例如，可以預(yù)期的是，CNC型環(huán)境響應(yīng)于執(zhí)行的特定活動(例如，部件操縱)控制制造工具的一個或多個部分的位置?？赏ㄟ^一個或多個電信號、閥門和對于允許制造工具的一個或多個部分升高、傾斜、旋轉(zhuǎn)或以其它方式相對制造工具的一個或多個其它部分移動起作用的其它變量控制來控制致動。
[0115]圖28描繪了超聲焊接機(jī)200和精制真空工具500，超聲焊接機(jī)200和精制真空工具500豎直放置，使得遠(yuǎn)端端部212位于第二平面602中，第二平面602在平面604上方，在平面604中遠(yuǎn)端端部212將定位在充分延伸的豎直位置上(如圖18所示)。如前面所指出的，關(guān)于將精制真空工具/超聲焊接機(jī)旋轉(zhuǎn)離開平面604的軸線的旋轉(zhuǎn)移動被預(yù)期。此夕卜，可以預(yù)期的是，制造工具10的一個或多個部分可以獨(dú)立地致動。例如，第一精制真空工具可以獨(dú)立于第二精制真空工具致動。
[0116]本文提供了示例性方面以用于說明目的。另外的擴(kuò)展/方面也可被預(yù)期與本發(fā)明的各方面有關(guān)。例如，部件、部分和/或?qū)傩缘臄?shù)量、大小、定向和/或形式被預(yù)期在本發(fā)明的各方面的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多孔真空工具，其包括:分布式真空工具部分，所述分布式真空工具部分包括具有延伸穿過內(nèi)部板表面和外部板表面的多個孔的板，其中當(dāng)所述分布式真空工具部分被激活時，空氣能夠從所述外部板表面朝向所述內(nèi)部板表面穿過所述多個孔；以及精制真空工具部分，所述精制真空工具物理地聯(lián)接到所述第一真空工具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔真空工具，其中所述分布式真空工具部分包括康達(dá)效應(yīng)真空發(fā)生器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔真空工具，其中所述精制真空工具部分包括文丘里效應(yīng)真空發(fā)生器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔真空工具，其中所述分布式真空部分利用與所述精制真空部分不同的真空發(fā)生器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔真空工具，其中所述精制真空工具部分利用比所述分布式真空工具部分所利用的所述多個孔少的孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔真空工具，其中所述精制真空工具部分包括兩個或更少的材料接觸孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔真空工具，其中所述分布式真空工具部分能夠獨(dú)立于所述精制真空工具部分被激活。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔真空工具，其中所述分布式真空工具部分和所述精制真空工具部分被聯(lián)接，使得共同的平面材料能夠由所述分布式真空工具部分和所述精制真空工具兩者同時操縱。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔真空工具，還包括固定構(gòu)件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多孔真空工具，其中所述固定構(gòu)件是超聲焊接機(jī)的至少一部分。
11.一種多孔真空工具，其包括:多個真空分配器，所述多個真空分配器中的每一個真空分配器聯(lián)接到所述多個真空分配器中的至少一個其它真空分配器；真空板，其具有第一尺寸的多個孔，所述真空板聯(lián)接到所述多個真空分配器，其中所述真空板和所述多個真空分配器封閉多個真空分配腔；以及精制真空工具部分，其包括第二尺寸的孔，其中所述精制真空工具部分與所述多個真空分配器中的至少一個物理地聯(lián)接。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔真空工具，其中由所述精制真空工具部分施加的真空力能夠獨(dú)立于由所述多個真空分配器中的一個或多個所施加的真空力被激活。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多孔真空工具，其中所述多個真空分配器中的第一真空分配器與第一真空發(fā)生器聯(lián)接，所述精制真空工具部分與第二真空發(fā)生器聯(lián)接。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多孔真空工具，其中所述第一尺寸是相當(dāng)于具有4毫米或更小的直徑的圓形面積的面積。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多孔真空工具，其中所述第一尺寸是相當(dāng)于具有2毫米或更小的直徑的圓形面積的面積。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多孔真空工具，其中所述第二尺寸是相當(dāng)于具有2毫米或更小的直徑的圓形面積的面積。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多孔真空工具，其中所述精制真空工具包括用于操縱材料的兩個孔或更少的孔。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多孔真空工具，其中所述精制真空工具部分包括第二尺寸或更小的第二孔。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多孔真空工具，其中所述精制真空工具部分與所述多個真空分配器中的真空分配器及固定工具物理地聯(lián)接。
20.一種多孔真空工具，所述多孔真空工具包括:分布式真空工具部分，其具有多個孔延伸穿過其中的非圓形材料接觸表面；第一真空發(fā)生器，所述第一真空發(fā)生器能夠產(chǎn)生真空力，所述真空力對于靠近所述非圓形材料接觸表面產(chǎn)生壓力差是有效的；精制真空工具部分，其具有與第二真空發(fā)生器功能地聯(lián)接的四個或更少的孔，所述第一真空發(fā)生器與所述第二真空發(fā)生器是獨(dú)立地可操作的；以及固定工具，所述固定工具、所述分布式真空工具和所述精制真空工 具物理地聯(lián)接，使得所述分布式真空工具的移動允許所述固定工具和所述精制真空工具也移動。
【文檔編號】B66C1/02GK103974893SQ201280056435
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月18日
【發(fā)明者】帕特里克·科納爾·里根, 李國洪, 張之奇, 瓊明峰 申請人:耐克國際有限公司