本發(fā)明通常涉及用于處理非鐵導(dǎo)電物體的自動系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明的一些方面涉及自動設(shè)備、系統(tǒng)和相關(guān)方法，其用于在處理和操作期間將非鐵導(dǎo)電板件金屬或復(fù)合坯板以電動力的方式分離。在示例性的沖壓操作中，例如，這種坯板經(jīng)由材料處理機器人的操作而被自動地供應(yīng)到?jīng)_壓機。沖壓機的工具和壓模表面其后將所接收的坯板形成為期望的形狀。為了有助于沖壓操作，一堆相同構(gòu)造的坯板被置于在沖壓機附近。機器人的末端執(zhí)行器被運動到該一堆坯板上方的位置。最上方的坯板隨后經(jīng)由末端執(zhí)行器而被抓持并從該坯板堆提起并供應(yīng)到?jīng)_壓機。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種電動力設(shè)備和相關(guān)方法，其用于在沖壓操作期間或在任何其他操作期間(其中期望的是將最上方坯板從這種坯板堆分離)將導(dǎo)電非鐵導(dǎo)電坯板分離。設(shè)備讓定位在所述堆邊緣附近的線性感應(yīng)機器(lim)定子的多相交流(ac)繞組通電。lim定子的通電產(chǎn)生行進的波狀磁場，其又經(jīng)由lim原理在坯板中的最上方的那個坯板中感應(yīng)出電流。最上方坯板中的感應(yīng)電流與行進的波狀磁場相互作用，以產(chǎn)生提升力，其足以將最上方坯板從鄰近坯板分離，且由此從所述堆的其余部分分離。結(jié)果，本方法的目的是減少或消除對壓縮空氣、表面凹痕、或其他坯板分離技術(shù)的依賴。

在具體實施例中，設(shè)備包括多相l(xiāng)im定子、多相電壓或電流源、和控制器。lim定子可以相對于所述堆的角部或邊緣定位，在具體實施例中兩個lim定子沿所述堆的共用邊緣在相反角部處使用。替換地，多個lim定子可以沿共用邊緣、沿相反的側(cè)、或沿所述堆的邊緣以交錯布置方式定位。

控制器被編程為經(jīng)由電源命令多相電壓或電流供應(yīng)到多相l(xiāng)im定子的相繞組，多相電壓或電流具有固定或可變幅度和頻率。這產(chǎn)生如上所述的行進波狀磁場，由此在最上方坯板中感應(yīng)出電流。與感應(yīng)的電流一起，行進的波狀磁場在最上方坯板上產(chǎn)生提升力，其具有足夠的量以將最上方坯板從所述堆分開。

多相l(xiāng)im定子具有至少三個槽道。在一個可行構(gòu)造中，多相電壓或電流具有三個相且多相l(xiāng)im定子具有至少六個槽道。

還公開一種方法，用于將布置成堆的導(dǎo)電非鐵導(dǎo)電坯板分離。方法包括將坯板堆的邊緣定位在具有l(wèi)im定子的電動力設(shè)備附近。lim定子限定定子槽道，其被纏繞有多相ac繞組。另外，方法包括經(jīng)由多相電源對lim定子的ac繞組供應(yīng)ac電壓或電流，以產(chǎn)生行進的波狀磁場且還在所述堆的最上方坯板中感應(yīng)出電流。作為方法的一部分，使用感應(yīng)電流和行進的波狀磁場在最上方坯板上產(chǎn)生提升力，該力具有的量足以用于將最上方坯板從所述堆中的鄰近坯板分離。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出一種用于將布置成堆的導(dǎo)電非鐵坯板分離的電動力設(shè)備，所述電動力設(shè)備包括：

線性感應(yīng)機器(lim)定子，相對于所述堆定位，lim定子具有多個定子槽道，所述多個定子槽道被多相交流(ac)定子繞組纏繞；

多相電源，其可操作為用于輸出多相電壓或電流；和

控制器，配置為命令電源為lim定子的定子繞組提供多相電壓或電流，由此經(jīng)由在所述堆中產(chǎn)生行進的波狀磁場和在所述堆的最上方坯板中感應(yīng)出的電流而在最上方坯板上生產(chǎn)力，其中力具有的量足以將最上方坯板從所述堆中的鄰近坯板分離。

優(yōu)選地，其中l(wèi)im定子具有至少三個定子槽道中。

優(yōu)選地，其中多相電壓或電流具有三個相且lim定子具有至少六個定子槽道。

優(yōu)選地，其中l(wèi)im定子包括一對lim定子，其沿所述堆的共用邊緣定位在所述堆的不同角部處。

優(yōu)選地，其中電源是可變電壓/可變頻率電源。

優(yōu)選地，其中電源是多相固定電壓/固定頻率電源。

優(yōu)選地，電動力設(shè)備進一步包括末端執(zhí)行器，其配置為從所述堆抓持和提升分離的最上方坯板。

優(yōu)選地，電動力設(shè)備進一步包括位置傳感器，其配置為檢測末端執(zhí)行器相對于最上方坯板的位置且將檢測的位置傳遞到控制器，且其中控制器配置為使用檢測的位置控制末端執(zhí)行器的操作。

優(yōu)選地，其中控制器配置為，隨著堆的高度減小，命令僅對lim定子的指定部分通電。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種用于將布置成堆的導(dǎo)電非鐵導(dǎo)電坯板分離的方法，方法包括：

將坯板堆的邊緣定位在電動力設(shè)備的附近，所述電動力設(shè)備具有線性感應(yīng)機器(lim)定子，lim定子限定多個定子槽道，所述多個定子槽道被多相交流(ac)繞組纏繞；

經(jīng)由多相電源，對lim定子的ac繞組供應(yīng)ac電壓或電流，以由此生產(chǎn)行進的波狀磁場并在所述堆的最上方坯板中感應(yīng)出電流；

使用感應(yīng)的電流和行進的波狀磁場在所述堆的最上方坯板上產(chǎn)生力，力具有的量足以將最上方坯板從所述堆中的鄰近坯板分離。

優(yōu)選地，其中對lim定子的ac繞組供應(yīng)ac電壓或電流包括：將三個ac電壓或電流相供應(yīng)到至少六個定子槽道。

優(yōu)選地，其中定位坯板堆的邊緣包括：將一對lim定子沿所述堆的共用邊緣定位在所述堆的不同角部處。

優(yōu)選地，其中電源是可變電壓/可變頻率電源。

優(yōu)選地，其中電源是多相固定電壓/固定頻率電源。

優(yōu)選地，方法進一步包括：使用末端執(zhí)行器將分離的最上方坯板從所述堆抓持和提升。

優(yōu)選地，方法進一步包括：使用位置傳感器檢測末端執(zhí)行器相對于最上方坯板的位置，將檢測的位置傳遞到控制器，且使用檢測的位置控制末端執(zhí)行器對最上方坯板的抓持和提升。

優(yōu)選地，方法進一步包括：隨著所述堆的高度減小，僅對lim定子的指定部分通電。

在下文結(jié)合附圖進行的對實施本發(fā)明的較佳模式做出的詳盡描述中能容易地理解上述的本發(fā)明的特征和優(yōu)點以及其他的特征和優(yōu)點。

附圖說明

圖1是具有示例性電動力設(shè)備的系統(tǒng)的示意圖，所述示例性電動力設(shè)備用于分離導(dǎo)電非鐵坯板。

圖2是圖1的系統(tǒng)中可用的示例性電動力設(shè)備的示意圖。

圖3是導(dǎo)電非鐵坯板堆和電動力設(shè)備的示意圖，針對坯板顯示了產(chǎn)生的磁場和電流密度。

圖4是波空間分布的曲線圖，水平軸線上顯示角位置且在垂直軸線上顯示幅值。

圖5是用于使用如圖1所示的電動力設(shè)備將導(dǎo)電非鐵坯板分離的示例性方法的流程圖。

本發(fā)明可做出各種修改和替換，且一些代表性實施例已經(jīng)在附圖中通過例子示出且將在本文詳細(xì)描述。但是，應(yīng)該理解，本發(fā)明的新穎方面并不限于附圖中示出的具體形式。相反，本發(fā)明覆蓋所有修改、等效例、排列、組合、子組合和替換例，其落入所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。

具體實施方式

參見附圖，其中相同的附標(biāo)記在幾幅圖中指示相同的部件，根據(jù)可行的示例性實施例的電動力(electrodynamic)系統(tǒng)10如圖1所示。系統(tǒng)10可以在使用導(dǎo)電非鐵坯板18的制造過程中用作沖壓操作的一部分，所述導(dǎo)電非鐵坯板18即平坦的導(dǎo)電非磁性材料的板子或板件，例如鋁、鎂、或具有導(dǎo)電層的層壓塑料和/或復(fù)合材料。系統(tǒng)10(其元件可以被控制器50使用如圖5所示的示例性方法100控制)目的是消除使用壓縮空氣、邊緣凹陷(edgedimpling)或其他分離技術(shù)將非鐵坯板分離的需要。

如上所述，沖壓機操作可以使用材料處理機器人12，為了圖示的簡要，其一些部分在圖1的示意性的插圖11所示。這種機器人12可以包括機器人臂13和末端執(zhí)行器14。在所示的具體構(gòu)造中，末端執(zhí)行器14可以經(jīng)由軟管15而被提供真空，使得末端執(zhí)行器14可對相同構(gòu)造坯板18的堆16中的最上方的坯板18u的主表面20施加吸力，且由此牢固地抓持和提升最上方的坯板18u。其他實施例可以包括抓持器，其直接抓持坯板18，或使用高速帶進給系統(tǒng)(未示出)，以代替機器人12。通過末端執(zhí)行器14提升的最上方坯板18u隨后被供應(yīng)到?jīng)_壓機(未示出)，機器人臂13在沖壓機和堆16之間來回樞轉(zhuǎn)，直到堆16中的所有坯板18已經(jīng)被順序地供應(yīng)到壓機。

如圖1所示的系統(tǒng)10包括一個或多個電動力設(shè)備40，其每一個可操作為用于，經(jīng)由從所產(chǎn)生的磁場和感應(yīng)電流而產(chǎn)生的分離力而將坯板18分離。如下參考圖2-4所述，每一個電動力設(shè)備40可以包括細(xì)長線性感應(yīng)機器(lim)定子41，其相對于堆16的角部定位。兩個這種電動力設(shè)備40可以沿堆16的共用邊緣23定位在堆16的不同角部。線性感應(yīng)機器或lim是特殊目的馬達，其可用于實現(xiàn)直線運動。通常，在電動力設(shè)備40的lim定子41被平衡多相電源電激勵時，產(chǎn)生行進的磁通量波，其沿lim定子41的面對坯板18的表面49傳播(見圖3)。結(jié)果，在坯板18中感應(yīng)出電流。感應(yīng)的電流與行進的波狀磁場相互作用，以生產(chǎn)垂直于堆16的線性力，其施加到堆16，在本文中被稱為提升力(f)，如圖3所示，由此輕輕地將最上方坯板18u與堆16的其余部分中的坯板18分離。

因為僅需將最上方坯板18u的一個邊緣從堆16提升就足以有助于通過末端執(zhí)行器14抓持最上方坯板18u，所以一對設(shè)備40可以沿堆16的共用邊緣23定位在堆16的不同角部處，例如鋼柱這樣的支撐件24在其他兩個角部處被使用，保持堆16的期望對準(zhǔn)，使得坯板18均勻堆放。

力(f)等于磁場(b)、電流(i)、和給定電導(dǎo)線的長度(l)的乘積，在該例子中最上方坯板18u的材料，即f＝b×i×l。該基本的電磁原理經(jīng)由方法100獲得，以生產(chǎn)“坯板帶起(blankfanning)”效應(yīng)，其中經(jīng)由電動力設(shè)備40以受控且有目的的方式產(chǎn)生力(f)，以將坯板18彼此分離，而不需要壓縮空氣或其他分離技術(shù)。

作為示例性沖壓操作的一部分，可選是位置傳感器s1可以用于檢測末端執(zhí)行器14相對于最上方坯板18u的位置，所檢測的位置(箭頭px)被傳遞到控制器50。傳感器s1可以是任何合適的位置傳感器，例如但不限于霍耳效應(yīng)傳感器或旋轉(zhuǎn)編碼器。控制器50，例如一個或多個計算機裝置(具有足夠的存儲器(m)、處理器(p)、和實施如針對圖5所述的方法100的計算機可執(zhí)行指令)可以與材料處理機器人12(具有例如分離的機器人控制器或馬達控制處理器)通信，且被編程為接收所述位置(箭頭px)。

圖1的控制器50可隨后將一組控制信號(箭頭22)傳遞到電動力設(shè)備40，如針對圖2-4如下所述的，以在堆16中產(chǎn)生如上所述的行進波狀磁場。以此方式，設(shè)備40對于堆16的控制幾乎可以與材料處理機器人12的總體運動密切協(xié)調(diào)，例如經(jīng)由閉環(huán)或開環(huán)反饋控制。同樣，隨坯板18在沖壓過程中被消耗且堆16的高度逐漸減小，控制信號(箭頭22)可以使得設(shè)備40的僅某些部分被通電。

圖2示意性地顯示了設(shè)備40，其可以包括細(xì)長lim定子41、控制器50和交流(ac)電源(ps)54。設(shè)備40可以包括過程控制器(cp)52，或處理器控制器52可以與控制器50整合成單個控制器。如果控制器50和52是分離的裝置，則過程控制器52可以被編程為控制提升坯板18和將坯板18供應(yīng)到?jīng)_壓機中的總體過程，且控制器50可以被編程為將設(shè)備40的供電與沖壓機操作的總體順序協(xié)調(diào)。過程控制器52與ac電源54通信，如通過雙頭箭頭28在圖2中所示的，在不同實施例中其可以被實施為多相固定電壓/固定頻率(fvff)或可變電壓/可變頻率(vvvf)電源。

如圖2所示的lim定子41具有定子芯部42，其例如用層壓鋼或軟磁性復(fù)合材料(例如鐵粉)構(gòu)造。定子芯部42限定多個定子槽道43，其被定子繞組44纏繞，如所示的。lim定子41的磁極距與磁極寬的比可以至少是0.1，以獲得最佳的性能。定子繞組44經(jīng)由所示的電線纜45電連接到ac電源54。如通過控制器50和/或控制處理器52命令的，定子繞組44可以被來自ac電源54的ac電壓或電流所激勵，且由此具有固定或可變的頻率或幅度，以便在堆16中感應(yīng)電流(i)，最佳如圖3所示。在可行實施例中，定子芯部42可以具有至少三個定子槽道43，且可以被具有至少兩個相的多相電壓或電流所激勵。在另一實施例中，定子芯部42可以具有至少六個定子槽道43且可以被具有至少三個相的多相電壓或電流激勵。繞組44的激勵則產(chǎn)生示意性地如圖1所示的在堆16中且沿lim定子41的表面的行進的波狀磁場。

參考圖3和4，進一步詳細(xì)描述了行進的波狀磁場的生產(chǎn)。圖3顯示了細(xì)長的lim定子41，其定位為非常接近坯板18的堆16。在lim定子41的定子繞組44經(jīng)由圖2的ac電源54而被通電時，在每一個繞組44附近在堆16中感應(yīng)出電流(i)。沿與感應(yīng)電流(i)的方向正交的方向產(chǎn)生磁場(b)(其磁通量線37在圖3中正時地表示)。即，在通過通量線37表示的磁通量隨各種相電流的變化幅度而改變時，磁通量相對于定子繞組44運動，作為行進的波狀磁場。電流(i)被沿與堆16的在設(shè)備40附近的邊緣23成橫向的方向感應(yīng)出，即進入到從圖3的透視圖觀察的頁面中，而磁場(b)被沿從電動力設(shè)備40離開且與感應(yīng)電流(i)的方向正交的方向傳遞。隨供應(yīng)到定子繞組44的相電流的幅度變化，堆16中的與定子繞組44每一個相反的電流密度46也將改變，由此影響行進的波狀磁場(b)。最終，行進的波狀磁場(b)將以力(f)對堆16的坯板18中所感應(yīng)的電流(i)做出反應(yīng)，該力又將傾向于將最上方坯板18u從堆16的其余部分提升。

波空間分布60如圖4所示，用于給定時刻的電動力設(shè)備40的示例性三相構(gòu)造，水平軸線上顯示相位角(°)，垂直軸線上顯示歸一化振幅。隨著三相電流ia、ib、和ic在最大和最小幅度(分別是a+和a-)之間相對于彼此異相的震蕩，將沿箭頭w的方向產(chǎn)生最終的磁動勢(mmfr)。結(jié)果，圖3中的線37所示的磁通量將在圖1和3的堆16中向上運動，作為行進的波狀磁場，使得力(f)施加到最上方坯板18u。如上所述，力(f)被確定為磁場(b)、電流(i)和導(dǎo)線長度(l)的乘積，即f＝b×i×l。

即，堆16中的所有坯板18將經(jīng)歷力(f)，但是最上方坯板18u(僅是堆16中的不被鄰近坯板18從上方對置的坯板18)將傾向于不受阻礙地沿力(f)的方向運動。取決于力(f)，可以實現(xiàn)實際的分離，使得堆16中的最上方坯板18u和下一個坯板18之間形成臨時間隙。例如，可以實現(xiàn)最上方坯板18u的約10-20mm的分離，且不多于被使用的磁體的寬度，例如小于約50mm。如果最上方坯板18u保持接觸下一個坯板18，則在最上方坯板18u被抓持且被末端執(zhí)行器14提升時，力(f)保持足以促使最上方坯板18u以從下一個坯板18離開，如圖1所示。

在說明性例子中，圖1和3的堆16可以包括約350-400個坯板18，其每一個用大約0.80-1.2mm厚且約6.50-7.0kg重的鋁板件構(gòu)造。典型的矩形坯板18可以具有約1.475mx1.835m的主尺寸。對于具有如上所述規(guī)格的鋁坯板18，在坯板18的兩個角部處沿共用邊緣23需要約17牛的力(f)，以有助于將最上方坯板18u充分分離，以用于隨后通過末端執(zhí)行器14提升。基于此，所需的磁場(b)可以針對給定應(yīng)用而容易地確定，且設(shè)備40被調(diào)節(jié)為提供磁場(b)，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的。

同樣，設(shè)備40和坯板18的堆16之間的空氣隙影響所述力(f)。例如，將這種空氣隙從1/8英寸(1/8”)增加到3/8英寸(3/8”)可以將力(f)減少大約一半。定子繞組44的激勵頻率也影響所述力(f)。例如，對于具有施加到1/8英寸(1/8”)厚的鋁坯板18的3/8英寸(3/8”)空氣隙的400vac、3相、4極構(gòu)造來說，激勵頻率可以小于60hz，例如為40-60hz。圖2的lim定子41的占空比(dutycycle)還影響力(f)，在示例性實施例中占空比小于25％，或為5％到25％。由于用于目的應(yīng)用的低占空比，lim定子41和其相關(guān)成本可以最小化。

參見圖5，示例性實施例顯示了方法100，用于使用圖1的電動力設(shè)備40將如上所述的坯板18以電動力方式分離。方法100以步驟s102開始，其中電動力設(shè)備40定位在坯板18的堆16附近，例如一個電動力設(shè)備40沿共用邊緣23定位在堆16的相應(yīng)角部處。例如，含有堆16的拖板可以位于非金屬基部上，使得共用邊緣23在電動力設(shè)備40的附近。一旦堆16被相對于該一對設(shè)備40適當(dāng)?shù)囟ㄎ?，則方法100前進到步驟s104。方法100隨后前進到步驟s104。

步驟s104可以確定圖1的末端執(zhí)行器14是否非常接近最上方坯板18u的主表面20。步驟s104可以經(jīng)由控制器50處理用于傳感器sx的位置信號(箭頭px)，以確定末端執(zhí)行器14是否將要與最上方坯板18u的表面20接觸。在其他實施例中，圖2的過程控制器52可以通知控制器50，末端執(zhí)行器14將要與主表面20接觸。在這種接觸將發(fā)生時，方法100前進到步驟s106。

在步驟s106，定子繞組44經(jīng)由圖2的電源54而被供應(yīng)ac電壓或電流，使得在堆16中感應(yīng)出電流(i)。行進的波狀磁場(b)和電流(i)沿彼此正交的方向傳播。磁場(b)和電流(i)相互作用以生產(chǎn)所需的力(f)，且由此使用感應(yīng)的電流(i)和行進的波狀磁場(b)，步驟s106在最上方坯板18u上產(chǎn)生力(f)。力(f)具有的量足以將最上方坯板18u與堆16中鄰近的坯板18分離。作為方法100的一部分，末端執(zhí)行器14可以被圖1的控制器50控制，以例如使用吸力或抓持器提升最上方坯板18u。

步驟s108可以在材料處理機器人12將坯板18供應(yīng)到?jīng)_壓機的同時控制電動力設(shè)備40的操作。隨堆16的高度減小，即坯板18被消耗，步驟s108可以僅讓lim定子41的指定部分通電。例如，切換器或繼電器(未示出)可以用于逐漸讓lim定子41的下部部分通電，使得與堆16的高度降低相關(guān)聯(lián)地，lim定子41的總體“有效高度”逐漸降低。機器人12在坯板18之間運動的循環(huán)時間可以為約6秒，或在高速帶進給系統(tǒng)中僅為2秒，由此這種實施例中需要在所提供的時間窗中調(diào)整lim定子41。

使用如上所述的電動力設(shè)備40，鋁或其他非鐵導(dǎo)電坯板18可以彼此分離，而不使用壓縮空氣或其他分離技術(shù)。通過消除例如將坯板18帶起的空氣刀或空氣噴嘴這樣的裝置，可以避免成本、空氣清潔問題、以及去除使用壓縮空氣作為工廠設(shè)施常見的需求，且相對于空氣帶起方法增加沖壓機操作的吞吐量。吞吐量可以通過將圖1的機器人12替換為高速帶進給系統(tǒng)而進一步增加，例如通過在將共用邊緣23處的最上方坯板18u分離之后對帶(未示出)上的最上方坯板18u進行拉動。

附圖中的詳細(xì)的描述和顯示是對本發(fā)明的支持和描述，而本發(fā)明的范圍僅通過權(quán)利要求限定。盡管已經(jīng)對執(zhí)行本發(fā)明的較佳模式進行了詳盡的描述但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可得知在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的用來實施本發(fā)明的許多替換設(shè)計和實施例。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2015年12月4日提交的美國臨時申請no.62/263,094、2015年12月4日提交美國臨時申請no.62/263,097、2016年7月18日提交的美國臨時申請no.62/363,539的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用合并于本文。