CN105121312B - 用于连续馈送的馈送设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在环形布置的加工站上连续加工空心体的馈送设备(11)、一种用于连续加工空心体的卷扬机、一种用于在环形布置的加工站上连续馈送空心体的方法以及一种相应的计算机程序。为了允许在不出现过度的位置需求和类似低效的资源利用的条件下提供更大数量的加工站，提出了一种用于在环形布置的加工站上连续加工空心体的馈送设备，其具有：用于第一加工站的第一环绕型导轨(13)以及用于第二加工站的第二环绕型导轨(14)，其中一个导轨(14)布置在另一导轨(13)内；以及转移单元(17)，用于将空心体转移到第一导轨(13)和/或第二导轨(14)中。

Description

用于连续馈送的馈送设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于在环形布置的加工站上连续加工空心体的馈送设备、一种用于连续加工空心体的卷扬机、一种用于在环形布置的加工站上连续馈送空心体的方法和一种相应的计算机程序。
背景技术
如今，节拍型卷扬机主要用于制造例如水平结构的金属空心体，即，作业运动主要在水平方向上进行，其中，在拽引开始时使用过修正性的垂直挤压。
通常，罐头盒(作为金属空心体的示例)总是通过履带从下方(这是从使用角度考虑的，因为那么其它区域保持能够更好地被到达)借助馈送装置(一般是真空鼓(Vakuumtrommel))馈送至机器，从那里被递交给保持装置，保持装置就其本身而言放置在与该作业过程节拍相同地驱动的旋转台上。于是，罐头盒被相继馈送至不同的作业级，直至最后在该机器中预设的所有加工步骤都已被处理。最后，罐头盒借助与馈送装置相似的排出装置从机器的作业区域中移除和通过履带被递交给下一机器。
如今，市场上提供和运行在20至48个站之间的带有旋转台的机器，其中已经设有50个站。
更小的机器起源于金属容器由Al99.5制成的时代，那时仅成形肩部，该肩部使得将罐头盒直径减小成在气溶胶罐情况下待装上的阀所具有的直径。随着容器直径增大和形状愈发复杂，开发出了更大的机器用以可以在一个机器中满足这些要求，因为在每个变形步骤中仅能实现一定的变形程度(最终是直径变化)。于是更复杂或更大的变形需要更多站。
除了Al99.5制成的容器之外，后来出现了由铝合金或者由钢制成的、更小的壁厚的容器(称作“薄壁容器”)。由于该材料特性，在此能实现的每级的变形程度最多只有一半大，使得对于相同的形状，相比于相同的由Al99.5制成的“厚壁”容器需要两倍多的站。
由此，主要的努力方向是能够提供引拽过程的更大数量的站。
按照当今的现有技术，第一方案在于将多个(小的)已知机器相继(即串联地)组合。
该第一方案的缺点在于，需要比较多的空间，其中另一缺点在于每站的高成本，因为大多数部件必须预备多份。此外，多个机器的运行还导致了更高的能量需求，这不利于空心体的环境平衡表。还不利的是，罐头盒必须在机器空转时从保持卡盘中被取走，后来又必须被再次抓取，其中该抓取应该理想地在与之前相同的、相对于卡盘的位置处进行，因为否则空心体将不希望地丢失相对于卡盘的纵轴线的取向(即出现空心体的扭转)。另一开销在于将机器同步化或者通过小的缓冲路径将其足够地退耦。这些缓冲路径例如是碗形传送带，罐头盒只能很受限地排队定位在其中。此外，随着每次机器递交都提高了损坏空心体的风险和由此提高了次品率。
第二已知的方案在于，设计越来越大的机器，接下来就是一个旋转台上50个站。
该方案的边界与可控的主力和被移动的质量有关，其中，然而可实现的数目对于产品的数目而言，尤其是来自薄壁容器的领域的产品，是不令人满意的。一个特别的问题在于，在尺寸更大的旋转台旋转时，机器上的横向加速度明显增加，其中，该运动只能以很大的开销来补偿，因为它是间歇性的。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种用于在环形布置的加工站上连续加工空心体的馈送设备、一种用于连续加工空心体的卷扬机、一种用于在环形布置的加工站上连续馈送空心体的方法以及一种相应的计算机程序，该计算机程序允许提供这样数量的加工站，该数量达到和超过了以第二方案能够实现的数量，而不像第一方案那样要求过大的空间或者呈现出类似地低效率的资源利用。
根据本发明，在该任务方面提出了一种用于在环形布置的加工站上连续加工空心体的馈送设备，其具有用于第一加工站的第一环绕型导轨和用于第二加工站的第二环绕型导轨，其中，导轨之一布置在另一导轨中，以及用于将空心体转移到第一导轨和/或第二导轨中的转移单元。
同样，提出了一种用于连续加工空心体的卷扬机，其具有根据本发明的馈送设备和用于空心体的加工站，该加工站构建为用于借助馈送设备馈送空心体，其中，加工站布置在与第一导轨对应的第一环上和与第二导轨对应的第二环上。
此外，提出了一种用于在环形布置的加工站上连续馈送空心体的方法，该方法具有将空心体转移到第一导轨中和/或第二导轨中的步骤，其中，第一导轨是用于第一加工站的第一环绕型导轨，而第二导轨是用于第二加工站的第二环绕型导轨，其中，导轨之一布置在另一导轨中，其中，多次实施转移步骤并且该多次转移包括将空心体转移到第一导轨中和将空心体转移到第二导轨中。
此外，提出了一种具有计算机程序装置的计算机程序，该计算机程序装置使得根据本发明的馈送设备和根据本发明的卷扬机在该计算机程序在馈送设备或卷扬机上运行时执行根据本发明的方法。
本发明基于如下认识，即，通过将加工站布置在环上(这些环中的一个位于另一个中)与将完整的机器相继布置相比能够实现更好的空间利用。此外，因为整个布置的主要元件可以被共同地用于加工站的多个环，所以每个站的机器开销相比于第一方案同样是更小的。替代于加工站布置在其中的各个环的尺寸将通过环的直径增大而提高，本发明在提高站的数目时设计为，将通过站延伸的路径在比较小的面积上“折叠”，方法是，为多个平行的加工站的环供给空心体。如果愿望是获得每个机器的提高的生产率，则也可以平行地、带有更高的产量地使用加工站的环。
术语“导轨”主要涉及用于保持和沿着预定轨迹移动一个或多个空心体的装置，其中，尤其旋转台是导轨的一个示例。导轨的预定轨迹例如也可以通过包围该轨迹的轨道元件来限定。即使当两个具有这种轨道元件的导轨就其本身而言彼此分离，这也并不排除通过相应设计的轨道元件同时限定内部轨迹的外边界和外部轨迹的内边界，从而轨道元件可以至少部分地被分配给这两个轨道。
应注意的是，本发明不限于仅设有两个导轨。还可能的是设有更大数量的导轨，例如三个导轨。如果设有三个或多个导轨，则这可以以如下方式发生，即，第二导轨布置在第一导轨中(如这例如在上面已经描述过那样)，其中，在第二导轨内布置有第三导轨。在这种布置中，这些导轨可以同心地布置。然而同样可能的是，将第二和第三导轨相继地布置在第一导轨中。在存在更大数量的导轨的情况下得出相应的变化。
在根据本发明的一个实施形式中，转移单元构建为将空心体分别从第一导轨转移到第二导轨中和从第二导轨转移到第一导轨中。
该实施形式的有利之处在于，这样构建的转移单元允许将空心体例如从外部导轨转移到内部导轨上以及返回，其中将这种空心体馈送至根据本发明的机器/从根据本发明的机器导出基本上可以按常见方式进行，尤其是馈送至和导出至外部导轨，在该外部导轨内设有至少一个内部导轨。
然而同样可能的是，结合不同的导轨来设计将空心体馈送至根据本发明的机器/从根据本发明的机器导出。于是，例如可以将空心体馈送至外部导轨，在遍历了该外部导轨的典型地几乎完整的一圈之后通过转移单元将其转移到内部导轨上，并且又在便利的内部导轨的典型地几乎完整的一圈之后从该内部导轨离开机器。该行程的反转或者导轨行程的其它变化或组合同样是可能的。
在上面的实施形式的一个构型中，第一导轨设计为与第二导轨分离。
如果第一导轨设计为与第二导轨彼此分离，即例如以(基本上)独立的旋转台的形式实现，则不同的导轨可以以彼此不同的角度步幅来定节拍，从而也可以对于不同的导轨设计不同数目的加工站。在导轨的各个节拍步骤之间的时间上恒定的偏移可以通过转移单元的相应的暂停时间来应对。
在该构型的扩展中，转移单元具有用于将空心体从第一导轨转移到第二导轨中的第一转移元件，以及用于将空心体从第二导轨转移到第一导轨中的第二转移元件。
根据彼此分离的导轨的设计，会形成几何限制，其在一件式的、不仅能将空心体从第一导轨转移到第二导轨中而且能将其从第二导轨转移到第一导轨中的转移单元的情况下造成提高的设计或控制开销。然而如果转移单元被实施为多件式的，其中第一和第二转移元件设计为彼此分离的，则可能可以更简单地应对几何限制。
在该构型的一个变化或者其扩展中，第一导轨和第二导轨构建为用于相向的运动。
在导轨相向运动的情况下，尤其是导轨在步幅或节拍方面同步化的相向运动期间，通过该相向性至少部分地补偿否则会在机器内出现的横向加速度或力或者转矩，从而一方面进一步减小所出现的加速度、力或力矩成为可能(例如可以降低机械方面的要求)，并且另一方面得到该机器的更安静的运行，这又有利地影响在加工空心体、例如拽引时的质量。
在该实施形式的另一构型中，第一导轨和第二导轨包含在一个共同的导轨单元中。
根据本发明，可以实现例如(共同的)旋转台形式的不同导轨，该旋转台具有空心体可以在其间转移的两个或多个导轨轨道来作为整体单元。在这种情况下，由于在加工站的内环和外环中的站数量相同，所以不同环的加工站之间的间距不同。
在另一实施形式中，转移单元构建为用于尤其平行地降第一空心体馈送到第一导轨中和将第二空心体馈送到第二导轨中，以及尤其平行地降第一空心体从第一导轨中移除和将第二空心体从第二导轨中移除，其中，第一导轨和第二导轨优选构建为用于相向的运动。
如果平行地运行多个(即两个或更多)导轨，则相应的机器的生产率会相应提高。
在用于第一和第二导轨的共同的、整体的馈送和导出装置形式的转移单元中，则在最简单的情况下得到对于第一导轨和第二导轨可用的站数量之间的如下形式的关联，即，设计相同数量的站或者站之间存在整数倍的关系。如果对于馈送给内部导轨或者从其导出的空心体，都将两个空心体馈送给外部导轨或者从其导出，则外部导轨相应地操纵双倍数量的加工站。
在该实施形式下，可以将转移单元构建为多件式的，其中，在多件式的实施形式中，可以为轨道设计独立的馈送或导出数量，这允许相应地选择各个加工站。
在导轨的相向运动的情况下，在该实施形式的一个相应的构型中也得到对于上面的实施形式描述过的优点。
附图说明
下面参考解释性实施例和附图阐述本发明。其中：
图1示出了带有根据本发明的馈送设备的根据本发明的卷扬机的第一实施例的示意图，
图2示出了带有根据本发明的馈送设备的根据本发明的卷扬机的第二实施例的示意图，
图3示出了带有根据本发明的馈送设备的根据本发明的卷扬机的第三实施例的示意图，
图4示出了带有根据本发明的馈送设备的根据本发明的卷扬机的第四实施例的示意图，以及
图5结合根据本发明的方法的实施例示出了空心体的流程的示意性流程图。
具体实施方式
图1示出了带有根据本发明的馈送设备的根据本发明的卷扬机的第一实施例的示意图。
卷扬机11包括带有第一导轨13和第二导轨14的旋转台12，其中，第二导轨14布置在第一导轨13内。卷扬机11还具有用于第一导轨13的馈送元件15和导出元件16，以及用于将空心体从第一导轨13转移到第二导轨14上和从第二导轨14转移到第一导轨13上的转移单元17。
卷扬机11还包括多个加工站(未示出)，其中，空心体总是通过导轨13、14连续地被馈送给加工站。
待加工的空心体(未示出)由第一导轨13的馈送元件15馈送，并且由其逐步地依次馈送给位于该路径上的加工站，直至到达转移单元17。转移单元17将已经部分加工的空心体从第一导轨13转移到第二导轨14，从而第二导轨14(又以顺时针方向)将空心体馈送给由第二导轨14操纵的其它加工站，直至空心体走完第二导轨14的一周，并且由转移单元17从第二导轨14向返回转移到第一导轨13上，以便再遍历第一导轨13的一周。这样被一次馈送给各个加工站的空心体最终被导出单元16从第一导轨13移除并且转运。
在该实施例中，转移单元17设计在旋转台12的与馈送单元15和导出单元16对置的侧上，而本发明并不限于此。导轨13、14之间的转移也可以设计在另一相对位置上。馈送单元15和导出单元16为了利用可用的空间和可能的站数量而相邻布置。
图2示出了具有根据本发明的馈送设备的根据本发明的卷扬机的第二实施例的示意图。
第二实施例的卷扬机21包括第一导轨23和布置在第一导轨23内的第二导轨24。在此设有两个旋转台22a、22b。如第一实施例的卷扬机那样，该卷扬机21也具有馈送单元25、转移单元27和导出单元26。
第二实施例的卷扬机21与第一实施例的区域在于，替代用于第一导轨23和第二导轨24的共同旋转台而设有单独的旋转台22a、22b。这允许了，将用于第一导轨23和第二导轨24的待操纵站数据量和由此节拍或步进率彼此独立地或者至少不同地设置。
基本上，第二实施例的卷扬机21的功能和运行对应于第一实施例，从而不必相应地重复上面的内容。
在该实施例中，第一导轨23的旋转台22a的旋转方向与第二导轨的旋转台22b的一致。然而还可能的是，只要相应的构型的几何特性允许这，就沿相反方向运行旋转台或导轨。
图3示出了具有根据本发明的馈送设备的根据本发明的卷扬机的第三实施例的示意图。
第三实施例的卷扬机31包括(与第二实施例的相比)具有各自的旋转台32a、32b的两个导轨33、34，其中，第二导轨34布置在第一导轨33内。卷扬机还同样包括馈送单元35和导出单元36，其将空心体馈送给第一导轨33和从其导出。
与第二实施例不同，第三实施例的卷扬机31包括带有第一转移元件37a和第二转移元件37b的多件式转移单元，其中，此外第一导轨33的旋转方向与第二导轨34的旋转方向相反。
第一转移元件37a用于将空心体在其行程上通过卷扬机31从第一导轨33转移到第二导轨34上，而第二转移元件用于将空心体在遍历了由第二导轨34操纵的站之后从第二导轨34再转移到第一导轨33上。
图4示出了具有根据本发明的馈送设备的根据本发明的卷扬机的第四实施例的示意图。
第四实施例的卷扬机41包括(类似于第二和第三实施例的)用于第一导轨43和第二导轨44的单独的旋转台42a、42b。
与头三个实施例不同，卷扬机41包括转移单元47，其将共同地馈送的空心体馈送给第一导轨43和第二导轨44，其中，由此将所馈送的空心体的量(相比于头三个实施例)倍增，这通过箭头48来表明。
平行地馈送给导轨43、44的空心体平行地遍历卷扬机41，并且又在循环一次之后又通过转移单元47从第一导轨43和第二导轨44平行地移除并且导出(见箭头49)。
图5结合根据本发明的方法的实施例示出了用于空心体的形成的示意性流程图。
方法100以将空心体馈送101给第一导轨开始，此后进行第一加工序列102，其包括将空心体连续地馈送103至相应的加工站和相应的加工程序。在第一加工序列102之后，空心体在步骤104中被转移到第二导轨中，其中第二导轨布置在第一导轨内。转移104与在常规卷扬机中已知的从导轨中的移除的不同之处在于，进行从外部的第一导轨到布置在其中的第二导轨的转移104而未示出导出。在转移104之后进行带有相应的连续馈送103和加工的第二加工序列105(与第一加工序列类似)。在第二加工序列105结束之后(在该第二加工序列期间空心体是由第二导轨引导的)进行从第二导轨返回到第一导轨的另一转移106，此后，加工以第三加工序列107继续。最后，在步骤108中将由卷扬机加工的空心体导出。
本发明的一个方面设有在一个旋转台上的、卡盘的两个轨道，其中，在一个区域中，空心体从一个轨道(优选是外部的轨道)递交到另一轨道上，并且将这些空心体在几乎完整的一次循环中之后、在块到递交位置之前又递交回初始轨道上。在此，这两个轨道具有同样多的站，从而外部轨道上的卡盘之间的距离比内部轨道上的大。
为了改进从一个轨道转移到另一个上时的几何条件，本发明的另一方面设有在彼此中(优选相向地)延伸的多个(优选2个)(优选同心的)旋转环，其中，在一个区域中将空心体从一个(优选外部的)环递交到另一旋转环上，并且在一个几乎完整的循环之后、在再次到达递交区域之前又返回转移到原始的旋转环上。
在该方面，旋转环上的站数量不必相同，从而进一步改进了空间利用。一个有利的尺寸确定是大约内部36个站而外部48个站。当在单独的传送单元(例如真空鼓)上实现了传送时，进一步降低在几何设计中的限制。
通过相向延伸的旋转环，已经在很大程度上补偿了在旋转环的节拍(步进运动)中出现的横向加速度，而无需其它的附加措施，从而，尽管站的数量大，该机器还是比较安静地运行或者可以构建为更轻质的。
相比于至今的方案，这种机器构建得显然比多个机器的组合更小，然而其也比如下机器小，该机器在有一条轨道的旋转台上具有相当的站数量。由此，这种机器也可以更廉价地构建。
在轨道之间传送时，空心体优选从不做自由落体运动优选从任由重力作用，从而可以容易地实现在卡盘中的精确定位，并且可以省去用来使得自由落体的罐头盒再次安静的安全措施。
本发明的另一方面设有，通过特殊的加载设备将到来的、待拽引的空心体加载到多个轨道中，并且于是得到了其中多个旋转环相应地是平行的机器，由此，虽然不能实现最大程度地提高用于空心体的站数目，但是机器是以相应提高的生产率工作的。
导轨(旋转台、旋转环)的驱动可以通过如下来进行：
-机械步进电机，其直接作用于这样的环，该环的运动符合站倍数地通过小齿轮组被传输到另一旋转台上，
-一个或多个伺服电机，其直接作用于这样的环，该环的运动符合站倍数地通过小齿轮组被传输到另一旋转台上，或者
-每个旋转环一个或多个伺服电机，从而这些环可以彼此独立地被控制。
本发明尤其设有卷扬机，在该卷扬机中空心体在两个基本上通信的轨道上被引导通过该机器，并且空心体被从一个轨道转移到另一轨道上，并且在该另一轨道上的遍历结束时又回到初始轨道上，其中，这些轨道优选相向地被遍历，其中，外部轨道尤其具有比内部轨道更多的站，并且轨道之间的转移有利地是以单独的转移设备实现的。
本发明还设有具有多个轨道的卷扬机，其中轨道被平行地加载，从而在每个冲程上多个空心体可以在并行的站上被加工，由此相应地提高了总生产率。
本发明的另一方面涉及一种用于在环形布置的加工站上连续加工空心体的卷扬机，其中，卷扬机的加工站布置在第一环和位于第一环内的第二环上，并且卷扬机包括用于将空心体在用于第一环的加工站的导轨和用于第二环的加工站的导轨之间进行转移的转移单元，以及一种用于在环形布置的加工站上连续加工空心体的方法，其中将空心体连续地馈送给具有一个导轨的卷扬机的加工站，其中，加工站布置在第一环和位于第一环内的第二环上，其中，转移包括将空心体从用于第一环的加工站的导轨向内转移到用于第二环的加工站的导轨上。
本发明在此主要是参考如例如在罐头盒制造中使用的金属空心体来描述的，其中本发明还可以在如下情况下时使用，其中，当每个节拍加载多个对象和相应地在“切换”(指的是旋转台在又转一个节拍时的“切换”)时做出更大步幅时，不需要很多站(例如塑料空心体)。
虽然在此主要将加工站布置在其中的环示出为或称作同心的环，但是本发明并不限于此，而且其中这些环并不同心布置的构型也是可能的，尽管同心布置被视为是特别有利的。
可能并且包括在本发明中的是，不同的环的平面沿着旋轴线相互偏移，从而这些加工站或导轨并不处于相同的平面中。

Claims (7)

1.一种用于在环形布置的加工站上连续加工空心体的馈送设备，其具有：用于第一加工站的第一环绕型导轨(13,23,33,43)以及用于第二加工站的第二环绕型导轨(14,24,34,44)，其中一个导轨(14,24,34,44)布置在另一导轨(13,23,33,43)内；以及
转移单元(17，27,37a，37b，47)，用于将空心体转移到第一导轨(13,23,33,43)和/或第二导轨(14,24,34,44)中，
其特征在于，
第一导轨(23,33)是与第二导轨(24,34)分离地设置的，
其中，转移单元(17，27,37a，37b，47)构建为用于将空心体分别从第一导轨(13,23,33)转移到第二导轨(14,24,34)中和从第二导轨(14,24,34)转移到第一导轨(13,23,33)中，
或者其特征在于，
第一导轨(43)和第二导轨(44)构建为用于相向的运动，
其中，转移单元(47)构建为用于将第一空心体馈送到第一导轨(43)中和将第二空心体馈送到第二导轨(44)中，以及将第一空心体从第一导轨(43)移除和将第二空心体从第二导轨(44)移除。
2.根据权利要求1的馈送设备，其中，转移单元(37a，37b)具有用于将空心体从第一导轨(33)转移到第二导轨(34)中的第一转移元件(37a)和用于将空心体从第二导轨(34)转移到第一导轨(33)中的第二转移元件(37b)。
3.根据权利要求1或权利要求2的馈送设备，其中，第一导轨(33)和第二导轨(34)构建为用于相向的运动。
4.根据权利要求1的馈送设备，其中，转移单元(47)构建为用于平行地将第一空心体馈送到第一导轨(43)中和将第二空心体馈送到第二导轨(44)中，和/或平行地将第一空心体从第一导轨(43)移除和将第二空心体从第二导轨(44)移除。
5.一种用于连续加工空心体的卷扬机(11,21,31,41)，具有：
根据上述权利要求中任一项所述的馈送设备，以及
用于空心体的加工站，其构建为用于借助所述馈送设备馈送空心体，其中，加工站布置在与第一导轨(13,23,33,43)对应的第一环和与第二导轨(14,24,34,44)对应的第二环上。
6.一种用于在环形布置的加工站上连续馈送空心体的方法(100)，具有：
将空心体转移(104,106)到第一导轨和/或第二导轨中，
其中，第一导轨是用于第一加工站的第一环绕型导轨而第二导轨是用于第二加工站的第二环绕型导轨，其中，这些导轨之一布置在另一导轨的内部，
其中，多次执行转移(104,106)步骤，并且该多次转移包括将空心体转移(106)到第一导轨中和将空心体转移(104)到第二导轨中，
其特征在于，
第一导轨是与第二导轨分离地设置的，
其中，转移(104,106)包括将空心体分别从第一导轨转移到第二导轨中和从第二导轨转移到第一导轨中，
或者其特征在于，
第一导轨和第二导轨构建为用于相向的运动，
其中，转移包括将第一空心体馈送到第一导轨中和将第二空心体馈送到第二导轨中，以及将第一空心体从第一导轨移除和将第二空心体从第二导轨移除。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，转移包括平行地将第一空心体馈送到第一导轨中和将第二空心体馈送到第二导轨中，和平行地将第一空心体从第一导轨移除和将第二空心体从第二导轨移除。
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