CN101920274B - 箔片拾取头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了箔片拾取头。本发明描述了用于处理薄箔条的新设备。该新设备借由抽吸栅格来抓住箔片并将箔条的突出端抬升到有利于后续机械穿带的大致水平位置。抽吸和抬升动作均受相同高速气流的影响。此外，公开了一种组合处理设备，其中抽吸栅格组件沿头宽度交替有传统吸盘组件，使得所有常见厚度的箔片和薄条均可被有效处理。该新设备打算与现有输送机械结合使用以便将薄箔片自动地从卷输送至轧机辊缝或其他处理机械。

Description

箔片拾取头
技术领域
本发明总地涉及薄片材需要无损地输送的工业生产过程。本发明可特别适用于铝箔片和薄条轧机领域，描述了一种可拾取和输送约12—50微米厚度范围内的箔片的新型装置。该装置可与拾取更厚箔片和条的现有***相组合，以产生一种能拾取和输送约12—300微米范围内的箔片和条的新组合装置。该新装置适于用作轧机箔给料***的部分，其能够使箔片或薄条自动从卷被带至轧辊缝。
背景技术
铝箔片轧机的进入侧包括开卷机和轧机机座，开卷机是被称为“入口张紧装置”的一件装置，轧机机座本身包含降低箔片厚度的“工作辊”。为了开始轧制，箔片卷的自由端必须被拾起并通过入口张紧装置输送至轧机辊缝，距离大约为3米。
更低厚度范围(低至12微米厚)的铝箔片极易折断并几乎没有固有刚度。因此无损地自动拾取这种材料并通过装置输送是具有挑战的。传统上，采用下述典型的工序来人工完成该任务：
-从卷手工抬起箔片端部
-折叠该卷以产生箭头并配合在木杆端上
-旋转卷以允许松弛箔片
-推该杆通过张紧装置直至工作辊夹抓住并拉住箔片
熟练的操作员可执行这种功能，但是该工序使得操作员站得靠近移动的机器，并且如果杆被误处理则该工序存在损坏张紧装置或轧机机座的风险。为了人员和设备的安全，因此需要箔片被自动地从卷抬起并运载至轧机辊缝。此外，更大厚度范围(上至300微米厚)的铝箔片／条相当硬，这意味着需要不同的方法以供给这种材料。同样，接下来传统地采用人工工序，这次使得在条被从卷松开的同时操作员在下方用木杆支撑条的前端。存在的安全和损伤问题同箔片供料。因此，更加需要一种能自动抬起和运送宽范围厚度的条的***。
已存在一些试图执行箔片供料功能的***，但是该每个***仅能受限地成功：
专利GB2185927描述了一种将箔片或条从卷供料至入口张紧装置的方法和设备。但是，该方法仍需要操作员从卷分离箔片并手工地将箔片附接至运载机构。
专利申请JP56001216描述了一种用于一直将箔片或条送入轧机辊缝的方法和装置。但是，所述方法要求操作员执行分离动作以分离箔片并将其附接至供料机构。此外，还要求操作员在供料机构周围将箔片折叠为特殊形状以便提供突出超出供料机构的前缘。
专利US4520645描述了一种用于箔片轧机的自动穿带的方法和设备。描述了一种箔片拾取头，其中，真空吸盘被用于抓住箔片，空气喷嘴被用于抬升箔片的前端以便实现将其穿入轧机辊缝。描述了两种不同的机构，用于将箔片拾取头从卷运至靠近轧机辊缝。
专利EP1518645描述了基本相同的方法，其使用真空吸盘以从卷拾取箔片并向轧机输送该箔片，只是在这个例子中箔片在入口张紧装置之前被放下并使用空气浮动台来进一步输送。
实际使用中已发现，使用真空吸盘来抬升箔片和条具有一定局限性。对于约50微米以上厚度的较厚箔片和条，该方法可工作得很好。在这种情况下，通过吸盘和条之间的接触，同时通过吸盘中心的孔来施加抽吸动作，吸盘的柔性边缘(通常是类似橡胶的材料)在吸盘和条之间产生低压力时弯曲，同时较硬铝条保持刚性。因此，得到良好的抓取且不会损坏该条。但是，当试图抬升约50微米及以下厚度的薄箔片时，箔片的硬度更小。因此当吸盘边缘和箔片发生接触时，同时通过吸盘中心孔施加抽吸动作，箔片而不是吸盘边缘弯曲，或者两者都弯曲。在两个柔性物件之间产生有效的密封是困难的，因此会导致在吸盘和箔片之间抓取不良。如果抽吸动作在吸盘中心孔内增加，产生的更高的压力差可能会破坏薄箔片形成穿过薄箔片的孔或导致箔片在吸盘孔自身内变形和被部分地拉起。
因此，为了拾取和输送薄箔片，有必要设计一种替代的头设计，本新发明就是为此目的而提供的。考虑到用于将拾取头从卷输送至轧机辊缝所必要的机构已由现有技术很好地建立，因此不在超出理解本发明的需要之外来讨论它位。
发明内容
依照本发明，用于输送片材的设备包括：板，其具有多个孔，所述多个孔布置为形成栅格；用于在所述板的上表面和下表面之间提供压力差的装置；用于从板的边缘沿大致平行于所述板的平面并在所述板的平面之上引导气流的装置；以及用于输送所述板的马达装置。
在一个实施例中，用于提供压力差的装置包括真空源和喷嘴，喷嘴布置成从板的上方区域抽出空气。优选地，板被布置为形成封闭结构的底部，具有设置为抽空该封闭结构的喷嘴／真空源。
在可选实施例中，压力差通过在板的上表面上引导气流来获得。这通常是使用加压气体源和布置为在板的上表面上引导该气体的喷嘴来实现的。优选地，使用扁平射流空气喷嘴。此外，通过将板布置为形成限制气流的管道的底部来优选地改进流动气体的效率。
优选地，通过在孔处结合流线形罩来进一步增强流动气体的效果，流线形罩具有渐缩的封闭端和敞开端，封闭端布置为朝向流动气体(在孔的上游侧)，敞开端布置在下游侧。
本发明的优选实施例进一步包括用于从板的边缘沿大致平行于板平面的方向以及在板平面上方引导气流的装置。在一些实施例中，在气体流过所述上表面之后，在板的上表面上、沿大致平行于板平面的方向并且在板平面上方引导连续的气流。
优选地，格栅上的孔是交错的。
在至少一个实施例中，设备包括多个板，每个板具有关联的多个孔以及用于提供板的上表面和下表面之间的压力差的关联装置。每个板可附接到邻近的板，喷嘴成流体连通。
在一些实施例中，设备包括传统的吸盘，该吸盘附接到真空源以抬升片材。这些吸盘通常可被设置为多段，与本发明的板交替。在优选实施例中，吸盘可被例如线性驱动器移动，使得它们可升至板高度之上或降至板高度之下。
优选实施例中，本发明用于输送金属箔片。
依照本发明的第二方面，提供一种用于输送片材的方法，包括以下步骤：定位板，所述板具有多个布置为形成栅格的孔，使得所述板的下表面接近所述片材；从所述板的边缘沿着大致平行于所述板的平面方向并在所述板的平面之上引导气流；促使所述板上方的区域内的压力相对于所述板下方的区域降低；以及输送所述板。
为了抓住厚度小于50微米的箔片而不损伤箔片，以及因此克服先前的拾取头设计的主要限制，该新发明具有由刚性板中的数个小孔构成的“抽吸栅格”。这替代了传统的作为抓住箔片的机构的橡胶吸盘。尽管薄箔片是柔性的，抽吸板的对比硬度允许良好密封，并因此允许在箔片和头之间形成良好抓取。此外，抽吸孔的小尺寸防止了箔片过度偏斜到孔中，这进而会防止损伤或穿过箔片形成孔。
穿过栅格孔的抽吸压力由孔的上表面上的高速空气流的通过来提供。高速空气流由与连接到压缩空气源的扁平狭缝型喷嘴来提供。抽吸压力由于所谓的“伯努利效应”而产生，其中孔上表面上的移动空气的压力低于栅格或箔片下静止的空气的压力。尽管该效应可发生在简单垂直钻孔内，但是抽吸效果可通过确保高速空气流平稳地在孔上流动而不倾向于穿过孔而是产生抽吸来增强。这可通过使用在前缘上具有流线形罩(参见图3)的孔来完成。通过以交错图案设置孔也可实现平滑气流并因此维持空气速度的另外好处。
可选地，抽吸压力可由真空泵装置提供，但这并不带来专利US4520645所实现的下述额外优点。
用于产生抽吸效果的高速空气流在栅格上损失速度很小。在离开栅格后，气流可被导引至箔片前面上。如US4520645所述，仍借由伯努利效应，对箔片前端给予抬升动作，使得箔片很容易供入轧机辊缝而拾取头不接触辊。然而，尽管US4520645中需要抽吸和吹两个分立动作来产生箔片抓取和箔片前端抬升，但是新发明允许两个动作均由相同的气流来执行，相应地降低了设备复杂性和成本。
附图说明
将参照显示了本发明优选实施例的图1、2、3通过非限定性的实施例来描述本发明。
图1示出了抓取了一片薄箔片的拾取头的横截面。
图2示出了窄箔片用的拾取头的平面图，或用于宽箔片的拾取头的一部分。
图3示出了通过优化的孔设计的平面图和截面图。
图4和5示出了用于拾取和输送厚度范围约为12至300微米的箔片或薄条的组合拾取头。
图6示出了拾取头的可选设计，其中抽吸栅格和吹动作是分离的。
具体实施方式
图1示出了抓取了一片薄箔片的拾取头的横截面。图2示出了窄箔片用的拾取头的平面图，或用于宽箔片的拾取头的一部分。箔片由下述***拾起并保持在拾取头上所示的位置处：加压头1向一个或多个扁平射流喷嘴2供应压缩空气。高速射流空气(大箭头所示)流出一个或多个喷嘴并沿着由顶盖3、栅格4和侧板5构成的通道6行进。当空气射流沿着管道6流动时，它降低了孔7上侧上的压力，开始使得空气(小箭头所示)通过孔7被吸入。
当抽吸头放置紧靠箔条8时，由于通道6内空气和箔片下方空气之间的压力差，在箔片8和栅格4之间产生抽吸力。此外，任何在头9前面突出的箔片均受到由流过其上表面的高速空气引起的抬升力。
因此，箔条前端可被拾取头抬起并保持，箔片具有与图1所示类似的形状。
图3示出了通过优化的孔设计的平面图和截面图。孔10具有流线形罩11，用于增加通过孔产生的抽吸压力并防止当主气流12在孔10上流动时速度损失太大。
图4和5示出了用于拾取和输送厚度范围约为12至300微米的箔片或薄条的组合拾取头。头组件13包括由分隔件14分离的两种交替类型部分。一种部分15包括上述抽吸栅格组件。每个抽吸栅格组件被供应有从加压头16来的空气，加压头16占据了头的宽度。其他部分17包括两个传统的抽吸装置18。如现有技术已知的，吸盘18连接至真空泵装置(未示出)。当运行时，吸盘组件可经由例如是小气动缸的线性运动装置19来下降至栅格4的高度以下。当未运行时，吸盘18可升经由相同的线性运动装置19上升至栅格4高度上方。
每种类型部分的数目和因此的头宽度与要被拾取的箔片和／或条的宽度相匹配。
使用时，该头将具有3种通常运行模式，这取决于要被拾取的箔片或条的厚度。对于12至约50微米范围内的薄箔片，仅使用抽吸栅格4，吸盘18会被缩回，真空装置被关掉。对于在100至300微米范围内的薄条，吸盘18将伸出，真空装置开启。然后在吸盘18和相对硬的条之间将会获得好的抓取。因此在该情况下，向抽吸栅格4供应的空气可被切断。50至100微米厚度之间存在中间情形，在该情形下，吸盘18伸出且吸盘18和栅格14同时运行是有利的。
图6示出了拾取头的可选设计，其中抽吸栅格和吹动作是分离的。由以下***拾取箔片并保持在拾取头上所示位置：真空泵装置(未示出)经由头或管20向密封箱21施加降低了的压力。箱底部包括抽吸栅格22。真空泵装置降低了孔23的上侧上的压力，开始使得空气通过孔23被吸入。加压头24向一个或多个扁平射流喷嘴25供应压缩空气。高速空气射流(大箭头所示)穿过一个或多个喷嘴25并在箔片27的前缘顶部上流动。
当抽吸头放置为紧靠箔条26时，由于箱21中空气和箔片下方空气之间的压力差，在箔片26和栅格22之间产生抽吸力。此外，任何在头27前面突出的箔片均受到由在其上表面行进的高速空气引起的抬升力。
因此，箔条前端可被拾取头抬起并保持，箔片具有与图6所示类似的形状。

Claims (25)

1.一种用于输送片材的设备，包括：
板，其具有多个孔，所述多个孔布置为形成栅格；
用于在所述板的上表面和下表面之间提供压力差的装置；
用于从板的边缘沿大致平行于所述板的平面并在所述板的平面之上引导气流的装置；以及
用于输送所述板的马达装置。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述用于提供压力差的装置包括真空源和喷嘴，所述喷嘴布置成从所述板上方的区域抽出空气。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述板形成了封闭结构的底部，所述真空源和喷嘴布置为抽空该封闭结构。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述用于提供压力差的装置包括用于在所述板的上表面上引导气流的装置。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述用于引导气流的装置包括加压气体源和布置为引导气流穿过所述上表面的喷嘴。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述喷嘴包括扁平射流压缩空气喷嘴。
7.根据权利要求4-6任一项所述的设备，其中，所述板形成管道的底部，所述管道限制所述板上的气流。
8.根据权利要求4-6任一项所述的设备，其中，所述孔的每一个包括流线形罩，所述流线形罩位于流动气体中并具有封闭的渐缩的上游端和敞开的下游端。
9.根据权利要求1-6任一项所述的设备，其中，所述用于从所述板的边缘沿大致平行于所述板的平面的方向且在所述板的平面上方引导气流的装置和所述用于在所述板的上表面和下表面之间提供压力差的装置包括相同的气流。
10.根据权利要求1-6任一项所述的设备，其中，所述孔布置为形成交错图案。
11.根据权利要求1-6任一项所述的设备，包括多个板，其中，每个板具有布置形成栅格的多个关联孔，并且每个板具有用于在所述板的上表面和下表面之间提供压力差的关联装置。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，每个板物理附接到相邻板上，且用于提供压力差的关联装置形成流体连通。
13.根据权利要求12所述的设备，进一步包括多个吸盘和真空源，通过使所述吸盘接触片材和施加真空给所述吸盘所述设备可操作以拾取片材。
14.根据权利要求13所述的设备，包括多个部分，其中：
第一类型部分包括具有多个布置为形成栅格的孔的板，以及包括用于在所述板的上表面和下表面之间提供压力差的装置；以及
第二类型部分包括多个与真空源相连的吸盘。
15.根据权利要求14所述的设备，进一步包括多个线性驱动器，所述多个线性驱动器可操作以调整吸盘相对于所述板的高度。
16.根据权利要求1-6任一项所述的设备，用于输送金属箔片。
17.一种用于输送片材方法，包括以下步骤：
定位板，所述板具有多个布置为形成栅格的孔，使得所述板的下表面接近所述片材；
从所述板的边缘沿着大致平行于所述板的平面方向并在所述板的平面之上引导气流；
促使所述板上方的区域内的压力相对于所述板下方的区域降低；以及
输送所述板。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，通过向所述板上方的区域施加真空促使所述板上方的区域内压力降低。
19.根据权利要求18所述的方法，包括形成封闭结构并抽空所述封闭结构的步骤，封闭结构具有一个由所述板限定的边界。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，通过在所述板的上表面上引导气流促使降低所述板的上方区域内压力。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，使用喷嘴从加压气体源引导气流。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，扁平射流压缩空气喷嘴被用于引导气流。
23.根据权利要求17-22任一项所述的方法，包括形成管道并引导气流通过管道的步骤，所述管道具有一个由所述板限定的边界。
24.根据权利要求17所述的方法，其中被输送的片材是较宽的条材料。
25.一种使用如权利要求13所述的设备的方法，包括确定将要被输送的片材厚度的步骤，如果确定的片厚度在12至50微米范围内，则以第一模式操作设备，如果确定的片厚度在100至300微米范围内，则以第二模式操作设备，以及如果确定的厚度在50至100微米内，以第三模式操作设备，其中，第一模式下，未向吸盘施加真空，吸盘从所述片缩回；第二模式下，吸盘伸至接近所述片的位置，向吸盘施加真空以使得能使用未施加真空的吸盘部分来抓住所述片；第三模式下，吸盘伸至接近所述片的位置，向吸盘和吸盘部分均施加真空以使得能通过吸盘和吸盘部分来抓住所述片。
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