УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАХВАТА И МАНИПУЛИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ЕМКОСТЯМИ
METAL VESSEL GRIPPER AND MANIPULATOR

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для захвата и манипулирования металлическими емкостями.
В частности, настоящее изобретение относится к устройству для захвата и манипулирования металлическими емкостями, предназначенному для использования в качестве захватного средства, в частности, в высокоскоростных станках для выполнения последовательности механических рабочих операций, предпочтительно вдоль выступающей части их боковой поверхности.
Уровень техники
Металлические емкости, подлежащие обработке с помощью устройства, согласно изобретению, выполнены из металлических экструдированных, глубоко вытянутых или глубоко вытянутых/прессованных заготовок из алюминия, его сплавов или других подходящих материалов; эти емкости могут быть окрашены изнутри и/или снаружи и снабжены печатными изображениями на наружной боковой поверхности перед началом последовательности операций, которые приводят к деформации наружной боковой поверхности. Такие металлические емкости обычно подвергаются процессам пластичной деформации, которые направлены на частичное изменение их геометрической формы (так называемый процесс образования шейки или сужения), полное изменение (так называемый процесс формования), или же на выполнение вогнутой или выпуклой маркировки на заданных частях боковой поверхности металлической емкости (процесс вдавливания/выдавливания).
Известно, что в высокоскоростных станках металлическая емкость передается с одного рабочего участка на другой для выполнения последовательности рабочих операций на ее наружной боковой поверхности.
Этап передачи металлических емкостей с одного рабочего участка на следующий участок является особенно критичным, поскольку транспортировочная система должна обеспечивать надежный захват для исключения потери емкости, однако захват должен быть достаточно мягким для исключения повреждения боковой поверхности металлической емкости.
В станках для непрерывной обработки металлических емкостей, а именно указанных выше металлических емкостей в виде банок или банок с выдергивающимся сегментом крышки, предназначенных для рынка напитков, захват осуществляется непосредственно вдоль цилиндрической части боковой поверхности металлической емкости как во время передаточных, так и рабочих этапов, с помощью прорезей или «карманов», в которых создается степень разряжения, обеспечивающая захват указанной емкости.
Однако этот тип захвата для манипулирования металлическими емкостями имеет большие недостатки.
Во время передачи с одного рабочего участка на следующий участок металлическая емкость переворачивается и удерживается на небольшом участке следующего рабочего участка с помощью специальных направляющих для обеспечения возможности создания в захватном средстве или «приемном кармане» достаточной степени разряжения. Эти направляющие приходят в соприкосновение с боковой поверхностью металлической емкости с обеспечением медленного движения, что может повреждать боковую поверхность емкости.
Другой недостаток состоит в том, что происходящие соприкосновения и медленное движение, указанное выше, может приводить к изменению углового положения металлической емкости; действительно, угловое положение металлической емкости относительно ее продольной оси не контролируется и может изменяться во время передачи с одного рабочего участка на следующий участок.
Другой недостаток заключается в том, что захват металлической емкости сильно зависит от качества структуры его поверхности; с другой стороны, дефекты опорной поверхности затрудняют высокоскоростную обработку металлической емкости за счет утечек, которые уменьшают степень разряжения и тем самым силу, которую можно прикладывать к поверхности.
Другой недостаток состоит в увеличении опасности потери или повреждения металлической емкости во время этапа передачи с одного рабочего участка на следующий участок, пропорционально количеству операций, выполняемых на емкости, и тем самым сложности получаемой формы, поскольку контакт с боковой поверхностью емкости повторяется при каждой передаче.
Другим недостатком является то, что указанная система манипулирования позволяет манипулировать лишь металлическими емкостями, наружная боковая поверхность которых имеет длинную цилиндрическую часть, поскольку захват с использованием разряжения является эффективным, если он действует на длинной части наружной боковой поверхности металлической емкости. Эта цилиндрическая часть должна быть не меньше чем примерно 70-80% наружной боковой поверхности металлической емкости.
Однако рынок в настоящее время ориентирован на высокоскоростное производство металлических емкостей в виде бутылочных банок и/или контурных банок, которые подвергаются обработке почти по всей наружной боковой поверхности; эти емкости имеют ограниченную цилиндрическую длину и требуют для их обработки большое количество проходов.
В соответствии с этим, вакуумная технология захвата для непосредственной транспортировки металлической емкости с одного рабочего участка на следующий рабочий участок является не пригодной для обеспечения надежного, аккуратного и прочного захвата самой емкости.
Раскрытие изобретения
Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков. В частности, целью настоящего изобретения является создание устройства для захвата и манипулирования металлической емкостью, которое предназначено для захвата, который является надежным, а также достаточно мягким на ограниченной длине ее боковой поверхности, которая составляет по существу приблизительно 10-35 мм, с предотвращением медленного движения и/или контактов с металлической емкостью во время ее передачи с одного рабочего участка на следующий участок.
Другой целью изобретения является создание устройства, предназначенного для точного и коаксиального позиционирования металлической емкости в рабочем оборудовании и дополнительно сбалансированного по углу.
Другой целью изобретения является создание устройства, которое позволяет быстро и просто выполнять изменения размеров в зависимости от типа обрабатываемой металлической емкости.
Не в последнюю очередь целью настоящего изобретения является создание устройства, снабженного оптимальным захватным сопряжением как во время передачи металлической емкости, так и во время ее обработки, независимо от размера или типа металлической емкости.
Дополнительной целью изобретения является создание для пользователей устройства для захвата и манипулирования металлической емкостью, которое обеспечивает высокий уровень устойчивости и надежности в течение срока службы, а также является простым и дешевым в изготовлении.
Эти и другие цели достигаются с помощью устройства для захвата и манипулирования металлической емкостью, согласно изобретению, которое содержит первую или нижнюю часть, которая предназначена для сопряжения/соединения со станком как на этапе обработки, так и во время перемещения емкости с одного рабочего участка на следующий участок высокоскоростного станка, и вторую или верхнюю часть, которая обеспечивает прочный захват металлической емкости во время ее обработки и в течение всей последовательности рабочих операций.
Краткое описание чертежей
Конструктивные и функциональные характеристики устройства для захвата и манипулирования металлической емкостью, согласно настоящему изобретению, можно лучше понять из приведенного ниже подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображен предпочтительный вариант осуществления, который не имеет ограничительного характера, а именно:
фиг.1 представляет собой продольный разрез устройства для захвата и манипулирования металлической емкости, согласно настоящему изобретению, с захваченной емкостью;
фиг.2 представляет собой продольный разрез устройства, согласно настоящему изобретению, на рабочем этапе введения металлической емкости в устройство;
фиг.3 представляет собой продольный разрез устройства, согласно настоящему изобретению, на рабочем этапе извлечения металлической емкости из устройства.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения
Как показано на фиг.1-3, устройство для захвата и манипулирования металлической емкостью, согласно настоящему изобретению, обозначенное в целом позицией 1 на фиг.1, содержит корпус, который выполнен по существу в форме ведра, который образован первой или нижней частью 12, имеющей по существу круглую форму, ограниченную высоту и выполненной из металлического материала, такого как алюминий, или пластмассового материала или любого другого подходящего материала. Эта нижняя часть 12 задает активную или сопрягающую функциональную поверхность устройства, согласно изобретению, которая взаимодействует с каждым из многочисленных частичных опорных столов станка для деформации металлических емкостей.
Эта нижняя часть 12 имеет, по меньшей мере, один опорный элемент, не изображенный на фигурах, который способен ориентировать или балансировать устройство, согласно изобретению, относительно нескольких частичных опорных столов 14 высокоскоростного станка.
Указанный имеющий форму ведра корпус, начиная с центральной зоны верхней стороны нижней части 12, противоположной частичному несущему столу 14, содержит вторую или верхнюю часть 16, которая раскрывается, начиная с передней центральной зоны нижней части 12, и в направлении дна металлической емкости 26 в кольцевое пространство, диаметр которого в основном меньше, чем у самой нижней части.
Указанная верхняя часть 16, которая выполнена, также как нижняя часть 12, из металлического материала или любого другого подходящего материала, предназначена для образования седла для размещения элементов, подробное описание которых приведено ниже.
В альтернативных вариантах осуществления, верхняя часть 16 может проходить, начиная от нижней части, с диаметром, который по существу соответствует диаметру самой нижней части, или с большим диаметром. Внутренняя поверхность верхней части предпочтительно проходит с образованием первой части, равной по существу, по меньшей мере, половине высоты самой верхней части, с постоянным диаметром, и второй части с постепенно увеличивающимся диаметром в направлении дна металлической емкости 26 с образованием сужения, описание функции которого приводится ниже. Внутри верхней части 16 и коаксиально с ней расположено упорное кольцо 24, высота которого по существу равна высоте верхней части 16 и наружная поверхность которого образует сужение, которое согласовано с внутренней поверхностью самой верхней части.
Указанное упорное кольцо 24, установленное с возможностью скольжения в верхней части 16, как будет пояснено ниже, выполнено из одного сплошного элемента или же задано узлом из двух или более секторов; это упорное кольцо выполнено из пластмассы, металла или другого подходящего материала и предназначено для плотного размещения и удержания металлической емкости 26, введенной, начиная со дна.
Внутри упорного кольца 24 и коаксиально с ним имеется элемент 28, который является полым внутри и верхняя часть которого, обращенная к дну металлической емкости 26, образует диск 30, верхняя часть которой имеет вогнутую форму, которая воспроизводит в зеркальном виде прохождение поверхности дна самой металлической емкости 26. Нижняя часть элемента 28 образует выступ, который является по существу круглым в поперечном сечении, в направлении, противоположном дну металлической емкости, и в направлении нижней передней стороны нижней части 12, обращенной к частичному опорному столу 14. Элемент 28 соединен с нижней частью 12 с помощью удерживающего кольца 29, например упорного кольца, или другим известным образом.
Нижняя поверхность диска 30 этого элемента 28 опирается на верхнюю переднюю сторону снабженной фланцами втулки 32, расположенной внутри имеющего форму ведра корпуса; в области, расположенной между нижней поверхностью диска элемента 28 и верхней передней поверхностью втулки 32 расположен один или более подшипников 34, обычно осевого типа или другого известного типа, обеспечивающего возможность ориентации металлической емкости, как будет пояснено ниже.
Втулка 32 жестко соединена известным образом с нижней частью имеющего форму ведра корпуса.
Возвратный элемент, обычно, по меньшей мере, одна пружина 38, предпочтительно спирального типа или другого известного типа, расположена снаружи втулки 32 и коаксиально с ней.
Стержень 40 введен коаксиально втулке 32 и элементу 28; на наружной стороне стержня 40 и коаксиально с ним имеется, по меньшей мере, один другой возвратный элемент, образованный, например, по меньшей мере, одной другой пружиной 52 спирального типа или другого известного типа, и предназначенной для выполнения функции, описание которой приводится ниже.
Упорное кольцо 24 перемещается в осевом направлении с помощью исполнительного механизма (не изображен на фигурах), который оказывает толкающее действие на нижнюю переднюю сторону упорного кольца, противоположную передней стороне вставляемой металлической емкости, например, с помощью двух или более штифтов 50, которые скользят в осевом направлении к нижней передней стороне нижней части 12; этот исполнительный механизм взаимодействует с указанной выше пружиной 38.
Следует отметить, что нижняя часть 12 имеет размеры, абсолютно независимые от металлической емкости 26, и является одинаковой для различных типов металлических емкостей. В отличие от этого, другие элементы, образующие устройство, согласно изобретению, такие как упорное кольцо 24 и диск 30 элемента 28, изготовлены в соответствии с конкретными геометрическими параметрами металлической емкости, подлежащей обработке.
Даже верхняя часть 16 может иметь размеры, абсолютно независимые от размера металлической емкости, подлежащей обработке.
Ниже приводится пояснение принципа действия устройства для захвата и манипулирования металлической емкостью, согласно настоящему изобретению, описание элементов которого приведено выше применительно к предпочтительному варианту осуществления.
Работа такого устройства включает по существу три этапа:
- этап введения в начале процесса металлической емкости 26, которая является первым этапом относительного движения между металлической емкостью и устройством, согласно данному изобретению;
- активный этап или этап перемещения при выполнении процесса, которая является этапом, когда металлическая емкость жестко захвачена и стабилизирована относительно устройства, согласно изобретению, и во время которого происходит перемещение и обработка емкости;
- этап извлечения в конце процесса, который является этапом, когда происходит относительное медленное движение и когда емкость 26 выходит из устройства, согласно данному изобретению.
Когда металлическая емкость 26 еще не введена в устройство, устройство, согласно данному изобретению, предпочтительно находится в закрытом состоянии для активного предотвращения любого нежелательного открытия устройства за счет мешающих эффектов, таких как вибрации или т.п.
Введение металлической емкости 26 выполняется как схематично показано на фиг.2, на которой устройство, согласно изобретению, показано в открытом состоянии.
Для открытия устройства, согласно изобретению, и обеспечения возможности введения металлической емкости 26, исполнительный механизм (не изображен), расположенный вблизи опорного стола 14, оказывает толкающее действие на упорное кольцо 24, которое сжимает пружину 38 и одновременно перемещается вперед в осевом направлении. Во время скольжения, за счет сужения его наружной боковой поверхности и сужения внутренней боковой поверхности верхней части 16, это упорное кольцо 24 перемещается вперед в направлении дна металлической емкости 26, и, после потери контакта с сужающейся внутренней боковой поверхностью верхней части 16, расширяется в радиальном направлении. При нахождении устройства, согласно изобретению, в открытом состоянии, металлическая емкость 26 вводится в соответствии с направлением, обозначенным стрелкой Х, своим дном вперед; выпуклая периферийная часть дна металлической емкости входит в контакт с верхней поверхностью диска 30 элемента 28.
На этом этапе металлическая емкость 26 может подвергаться возможной ориентации в устройстве, согласно изобретению, с помощью одного или более подшипников 34 втулки 32.
Само устройство, согласно данному изобретению, возможно ориентируется относительно опорного стола 14, например, с помощью, по меньшей мере, одного опорного элемента, не изображенного на чертежах, и который упоминался выше.
При таком расположении металлической емкости исполнительный механизм (не изображен) возвращается в стопорное положение, и поэтому пружина 38, сжатая перед этим, упруго возвращает упорное кольцо 24 в направлении нижней части 12; в этих условиях устройство, согласно изобретению, находится в закрытом состоянии, которое, как указывалось выше, является стопорным состоянием этого устройства.
Как схематично показано на фиг.1, металлическая емкость 26 стабилизирована относительно устройства, согласно изобретению, посредством надежного и прочного захвата, осуществляемого вдоль ограниченной длины его боковой поверхности, которая составляет по существу от 10 до 35 мм.
На фиг.3 схематично показан этап освобождения или извлечения металлической емкости 26 из устройства, согласно изобретению, в конце этапа изгибания поверхности емкости.
На этом этапе устройство, согласно изобретению, переходит из открытого в закрытое состояние, как указывалось выше, и одновременно приводит к освобождению металлической емкости из упорного кольца 24.
Для обеспечения возможности освобождения или извлечения металлической емкости 26 из упорного кольца 24 другой исполнительный механизм (не изображен на чертежах) оказывает толкающее действие в соответствии с направлением, обозначенным стрелкой Y, на нижнее основание стержня или удаляющего штифта 40, который упирается в дно металлической емкости 26 и тем самым выполняет его извлечение в направлении, обозначенном стрелкой Z на фиг.3.
Промышленная применимость
Как следует из приведенного выше описания, обеспечиваемые устройством преимущества являются очевидными.
Устройство для захвата и манипулирования металлической емкостью предпочтительно образует механическое устройство, которое захватывает емкость надежным и достаточно мягким образом вдоль ограниченной длины его наружной боковой поверхности для обеспечения возможности обработки емкостей типа бутылочной банки и/или контурной банки.
Металлическая емкость и устройство, согласно данному изобретению, соединяются друг с другом в виде единого целого в течение процесса обработки; подходящие поверхности устройства обеспечивают все контакты и/или медленное движение во время передачи емкости с одного рабочего участка в следующий участок с удерживанием боковой поверхности емкости.
Действительно, это устройство обеспечивает сопряжение для удерживания металлической емкости за счет надежного захвата во время передачи, и другого сопряжения для обеспечения правильного позиционирования и ориентации во время этапа обработки. Эти сопряжения могут быть предпочтительно выполнены из высокопрочного материала для обеспечения возможности воздействия на них больших усилий.
Другое преимущество состоит в том, что взаимодействие между устройством, согласно данному изобретению, и металлической емкостью происходит лишь на начальном (при введении) и конечном (при удалении) этапах процесса, независимо от конструктивной сложности металлической емкости; во время рабочих этапов металлическая емкость прочно удерживается в устройстве, согласно изобретению.
Другое преимущество заключается в том, что часть устройства, согласно изобретению, которая соприкасается с частичным опорным столом, т.е. нижняя часть, является общей для всех типов металлических емкостей и поэтому не требует изменения геометрических параметров рабочих участков, что приводит к сокращению расходов на замену инструментов и техническое обслуживание.
Хотя предшествующее описание изобретения выполнено со ссылками на предпочтительный вариант осуществления, который приведен лишь в качестве иллюстрации и не должен ограничивать изобретение, для специалистов в данной области техники очевидны многие изменения и дополнения с учетом приведенного выше раскрытия. Поэтому данное изобретение включает все такие изменения и дополнения, которые соответствуют сущности изобретения и объему защиты, определенному приложенной формулой изобретения.