用于金属容器的夹持和搬运设备 【技术领域】
本发明涉及一种用于金属容器的夹持和搬运设备。
更具体而言，本发明涉及一种用于金属容器的夹持和搬运设备，该设备作为夹持装置特别是用在高速机器中，从而优选沿金属容器的侧表面的伸出部分进行一系列机械加工操作。
背景技术
由本发明的设备搬运的金属容器是由对铝或其合金或其他适宜材料的金属坯件进行挤出、深冲或深冲/深拉的金属制成；这些金属容器在使其外侧表面变形的依次进行的工序开始之前，能够对其内和/或外侧进行涂漆以及沿着其外侧表面进行印刷。
这些金属容器主要通过局部变形的方式(即所谓的“颈缩”或“锥形化”过程)、整体变形的方式(即所谓的“成型”过程)、或者通过在金属容器侧表面的预设部分上形成中空或凸印形状的方式(即所谓的“凸印/凹印”过程)来对对金属容器进行塑性变形加工，以旨在改变它们的几何结构。
众所周知，在高速机器上，金属容器为了执行在其侧表面上的加工操作工序而从一个工位转移到另一个工位。
将金属容器从一个工位传送到下一工序工位的转移阶段是至关重要的，原因在于运输系统需采用安全的夹钳以避免金属容器的脱落，但是夹钳还必须足够得软，以避免损坏金属容器的侧表面。
在连续加工生产金属容器的机器中，即如前所述将金属容器加工成罐或“易拉罐”的形状并优选送往饮料市场的加工，夹钳直接作用在金属容器侧表面的圆柱形部分，在转移和加工阶段都是这样，依靠设立具有一定真空度的插槽和“凹槽”，使上述金属容器可被夹持。
但是，这种用于搬运金属容器的夹钳会呈现出严重的相关问题。
在从一个工位或工架转移到下一工序的过程中，通过特定的引导件将金属容器转向，并且在一较短长度上将金属容器紧固到已经离开的工架的下一工架上，以允许夹持装置或“接纳凹槽”达到足够的真空度。这些引导件与金属容器的侧表面接触，由此产生的拖动可能会损伤容器的侧表面。
进一步的问题产生于前述发生的接触或拖动，尽管之前已暗示倾向于改变金属容器的角度位置；而实质上是，关于金属容器的纵向轴线，其角度位置不受控制并可能在从一个工位转移到下一工序工位的过程中产生变化。
另一个问题是，对金属容器的夹持严重依赖于其表面的结构的质量；外侧表面存在缺陷使得因“泄漏”引起真空度的降低，，并且因此在金属容器的表面上施加力，从而导致难以高速搬运金属容器。
另一个缺陷在于，金属容器在从一个工位转移到另一个工位的过程中，随着容器所进行的操作数增加和因此由于每次转移时都会与容器的侧表面接触而实现的形状的复杂性增加，金属容器的脱落/损伤的可能性也成比例增加。
另一个不利之处是，所述搬运系统只允许搬运外侧表面具有延伸圆柱体部分的金属容器，原因在于仅在动作施加在金属容器的外侧表面的延伸部分的情况下，证明通过真空技术的夹持是有效地。这个圆柱体部分必须不小于金属容器的外侧表面的70-80％。
但是，市场现在关注的是金属容器的高速生产，即在几乎整个侧表面都进行加工的“瓶罐”和/或“轮廓罐”形状的金属容器，这些金属容器具有有限的圆柱体长度，并且需要大量的加工步骤。
因此，用于直接将金属容器从一个工位转移到下一工序工位的真空夹持技术证明为不适合于保证安全、精确并牢固地夹持金属容器本身。
【发明内容】
本发明的目的在于解决前述技术问题。
更具体的，本发明的目的在于提供一种用于夹持和搬运金属容器的设备，该设备用于确保在金属容器侧表面的一段有限长度上安全且足够柔软的夹持操作，上述有限长度范围基本上在近似10mm至35mm之间，并诸如避免在金属容器从一个工位转移到下一工序工位的过程中对其进行拖动和/或接触。
本发明的另一目的在于提供一种可确保金属容器在加工装备上准确并同轴定位且另外角度平衡的设备。
本发明的另一目的在于提供一种允许根据加工的金属容器的类型来对尺寸进行快速并简单改变的设备。
本发明的又一个目的是，提供一种在金属容器转移和加工的过程中配备最佳夹持接口的设备，而不依赖于金属容器的“尺寸”或类型。
本发明的另一目的在于给使用者提供一种诸如可以确保具有高水平抵抗力和可靠度以及诸如可以简单廉价制造的金属容器夹持和搬运设备。
上述这些目的都可通过本发明的金属容器夹持和搬运设备所实现，所述设备包括第一部分或下部部分，该第一部分或下部部分可在金属容器的加工阶段和从高速机器的一个工位到下一个工位的转移过程中将所述设备和高速机器接口连接(interface-connect)起来；所述设备还包括第二部分或上部部分，该第二部分或上部部分可在金属容器搬运和全部的加工过程中之牢固地夹持金属容器。
【附图说明】
通过如下的细节描述可更好地理解本发明的金属容器夹持和搬运设备的结构和功能特征，上述细节描述中，参照了显示出本发明优选但并不意味着限制性的实施例的附图，其中：
图1示意性示出本发明的金属容器夹持和搬运设备在夹持容器状态下的纵向剖视图；
图2示意性示出本发明的设备在金属容器插入该设备时的操作阶段的纵向剖视图；
图3示意性示出本发明的设备在金属容器从该设备松开时的操作阶段的纵向剖视图。
【具体实施方式】
参考前面的附图，本发明的金属容器夹持和搬运设备(图1中标记为10)包括大体为“桶形”的本体，该本体具有有限高度的大体呈圆形的第一或下部部分12限定，且由金属材料(如铝)或塑料或其他任何合适的材料制成。该下部部分12限定了本发明的设备的与用于使金属容器变形的机器的若干零件支承台14中每一个交互作用的作用或接口功能表面。
该下部部分12存在至少一个没有在附图中出现的基准构件，该基准构件能使本发明的设备关于高速机器的若干零件支承台14确定方向并平衡。
始于下部部分12的上前方的中央区域并与零件支承台14相对而设置的前述具有“桶”外形的本体包括第二或上部部分16，该上部部分16始于下部部分12的前中央区域并在金属容器26的底部的方向上发展成环形扩张部，并且环形扩张部的直径大体上小于下部部分的直径。
前述提及的上部部分16如同下部部分12一样，由金属材料或任何一种合适的材料制成，并且上部部分16适于制成座，以用于容纳接下来将具体介绍的物件。
在可替代的实施例中，上部部分16可以发展成从下部部分12开始，且具有大体上适合或大于下部部分本身的直径的直径。上部部分16的内表面优选这样发展，对于第一部分，该第一部分大体上至少等于上部部分本身高度的一半并具有恒定的直径形状，对于第二部分，该第二部分在金属容器26底部方向上具有直径逐渐增大的形状，从而形成锥状物，其功能将在以下明细中描述。
在上部部分16的内侧同轴设置有卡环24，该卡环24的高度与上部部分16的高度大体上相同，且该卡环24的外表面呈锥状，该锥状与上部部分16本身的内表面相匹配。
如下所述以可滑动方式安装在上部部分16的卡环24由一单独件制成或由两个或更多部分装配而成；同样的卡环24由塑料、金属或其他适合的材料制成，以用于牢固容纳并保持从底部开始插入的金属容器26。
卡环24内侧同轴设置有中空的构件28，该构件28的上部部分转向金属容器26底部，该构件28限定出盘30，该盘的上表面呈现凹形形状并以“负形”的方式再现了金属容器的底端外表面的发展。构件28的下部部分形成了截面大体为圆形的附件，其方向与金属容器底部相反，并朝向转向零件支承台14的下部部分12的前下端。
构件28通过保持环29、譬如洗氏环(Seeger ring)或以其他已知的方式固定到下部部分12。
这个构件28的盘30的下表面支承在位于“桶”形本体内部的带凸缘的套筒32的上前部；在构件28的盘30的下表面与带凸缘的套筒32的上前部之间的区域内可以发现具有一个或多个典型的轴向式或已知类型的轴承34，这些轴承例如用以允许金属容器定位，这将在后面详述。
套筒32通过已知的方式刚性固定到“桶”形本体的下部部分12。
返回构件布置在套筒32的外侧并与该套筒同轴，该返回构件通常为至少一个弹簧38，优选为螺旋弹簧或其他已知类型的弹簧。
杆40插入在与套筒32及构件28同轴的位置；在杆40的外侧并与杆40同轴地还设置有至少又一个返回构件，该返回构件由例如至少又一个螺旋弹簧或其他已知类型的弹簧52形成并且适于起后面描述的功能。
例如通过相对于下部部分12的前下方轴向滑动的两个或多个销50，使得卡环24通过致动装置(图中未示出)在轴向方向上移动，该致动装置在与金属容器的插入端的前上方相对的卡环的前下方上施加推进作用；该致动装置与如上所述的弹簧38共同协作。
应当注意的是，下部部分12的尺寸完全与金属容器26无关，且对于不同类型的金属容器都是相同的下部部分12。不同的是，用于构成本发明中的设备的其他构件，如卡环24和构件28的盘30则是基于所加工的金属容器的特殊几何结构特点来制造的。
甚至上部部分16的尺寸能够完全与所加工的金属容器的尺寸无关。
接下说明本发明的金属容器夹持和搬运设备如何操作，设备的组成构件已经在上面并且参照优选的实施例进行了详细描述。
这种设备的操作大体上包括三个阶段：
——过程开始时的金属容器26的插入阶段，该阶段为金属容器与本发明的设备之间的相对运动的第一阶段；
——过程进行中时的作用或转移阶段，该阶段为在金属容器26被本发明的所述设备牢牢地夹持和固定时的阶段，在此阶段期间进行容器的转移和加工；
——过程结束时的金属容器的抽出阶段，该阶段为发生相对的拖动运动发生时以及金属容器26移动离开本发明的设备时的阶段。
在金属容器26还没有插入本发明的设备时，本发明的设备优选处于“关闭”的配置状态，以此有效阻止任何由干扰现象(如振动等)所引起的任何不期望发生的设备的打开。
金属容器26的插入操作如图2所示，该图中的本发明的设备描绘成“打开”的配置状态。
为了将本发明的设备打开并能将金属容器26插入，位于邻近支承台14的致动设备(图中未示出)向压缩弹簧38的卡环24施加推进作用，同时其沿着轴向方向向前移动。由于卡环24的外侧表面和上部部分16的内侧表面均为锥形，因而在卡环滑动的过程中，该卡环24在金属容器26底部方向上向前移动，并且在与呈锥状的上部部分16的内表面不再接触之后，卡环24径向扩张。
在本发明的设备处于“打开”的配置状态下，金属容器26沿着标记为箭头“X”的方向插入并接近其底端；金属容器的底部的外围凸状部分导致与构件28的盘30的上表面的形状接触。
在此阶段，金属容器26通过套筒32的一个或多个轴承34能够适于在本发明的设备中可能的定位。
例如通过附图中未示出的至少一个基准构件，本发明的相同设备可相对于支承台14定位或定向，基准构件未在图中显示，且上面已经对其进行了参考。
将金属容器如此安装之后，致动设备(图中未示出)返回到停止位置，因此，预先受到压缩的弹簧38柔性地将卡环24沿下部部分12的方向返回；在此情况下，本发明的设备处于“关闭”的配置状态，即如上所述的设备的停止状态。
如图1示意性所示，金属容器26在沿其侧表面的有限的长度，即大体在10mm至35mm的范围内被安全而牢固的夹持作用固定到本发明的设备。
图3示意性地示出金属容器26在其表面扣住(buckling)阶段结束时从本发明的设备松开或抽出的阶段。
在此阶段，如前所述，本发明的设备从“关闭”配置状态变换到“打开”配置状态，并同时从卡环24中松开金属容器。
为使得金属容器26从卡环24松开或抽出，另一个致动设备(图中未示出)沿着标记为箭头“Y”的方向上对压靠于金属容器26底部的杆或抽出销40的下侧底部施加推动作用，从而将金属容器26在沿着图3中标记为箭头“Z”的方向抽出。
工业实用性
如可从以上描述推断出的那样，本发明所带来的优点是显而易见的。
金属容器夹持和搬运设备有利地限定了以安全且足够柔软的方式沿着金属容器外侧表面的有限长度夹持容器的机械设备，以实现“瓶罐”和/或“轮廓罐”类型的金属容器的加工。
金属容器和本发明的设备在加工过程中彼此成为整体；在金属容器从一个工架或工位转移到下一工位的同时，设备的适当表面控制着所有的接触和/或拖动，从而整体保持住容器的侧表面。
事实上，该设备具有允许保持金属容器的接口、在金属容器转移的过程中承受设备本身的安全的机械夹持的接口和确保加工阶段期间正确定位和定向的另一个接口。这些接口能够有利地由高阻力的材料制成，以能够对它们施加较大的作用力。
另一优点在于，本发明的设备与金属容器之间的相互作用仅发生在开始(插入)阶段和结束(抽出)阶段，而与金属容器结构的复杂性无关；在加工阶段，金属容器被牢固地布置到本发明的设备。
另一优点在于，接合零件支承台的本发明的设备的那一部分、即下部部分12对所有类型的金属容器是通用的，并且例如不需要对工位的几何特征做出任何改变，同时确保节省设备更换和维修的费用。
尽管如前所述的发明仅具体参考优选地实施例进行描述，优选实施例仅作为示例并不意味着对特征进行限制，根据如前所述的公开内容，任何变型和改变对本领域的技术人员来说都是显而易见的。因此，本发明意图包括所有那些落入附属权利要求的精神和保护范围内的改变和变型。