如容器预型件或容器的中空体的抓取夹具的制作方法

本发明涉及中空体的输送，特别是预型件在塑料制的容器(如罐、瓶、桶)的生产线中的输送或者容器本身的输送。

更确切地说，本发明涉及中空体的抓取夹具，其一般用于安装在输送轮的周边。这种夹具通常配有一对在握持位置与释放位置之间活动的夹爪，在握持位置，夹爪靠近，以保持(和悬挂)中空体，在释放位置，夹爪分开，以释放中空体。

背景技术：

鉴于输送轮的转速与生产进度成正比(现在，生产进度为每小时数万个容器)，夹具必须符合精确的技术要求：

－中空体必须牢固地被保持，同时无损坏之虞，

－夹具的开合运动必须平稳进行，

－夹具的质量必须控制，以便限制输送轮的惯性。

公知的有许多型式的夹具。

因此，公知的第一种夹具配有弹簧和导轮，所述弹簧作用于夹具，使之处于闭合位置，所述导轮在凸轮槽上移动，通过连杆传动机构(例如参见EP2686259或其美国等同专利US2014/008927，两者均以Sidel的名义)，或者齿轮传动机构(例如参见EP1867600，其也以Sidel的名义)，克服弹簧的回复力，控制夹爪的打开。

该第一种夹具已经得到检验，但是，不无缺陷，主要与弹簧的存在有关。首先，弹簧加重夹具。然后，多次反复的压缩和舒张力(每生产日数万周期)，招致机械疲劳，可能引起弹簧断裂。最后，弹簧的良好定尺寸很复杂，其必须足够挺直，以便快速闭合夹具(其为避免中空体脱落所需，但是代价是质量更大)，同时具有足够的挠性，以便中空体插入(其为限制中空体划伤或损坏的危险所需，其代价是工作很缓慢，可能限制生产进度)。

第二种夹具在WO2013/064198A1(KHS)中提出，避免使用传动机构，代之以配有磁铁的滑动推顶器，磁铁进行磁性对抗，安装于夹爪，向其释放位置促引夹爪。

该第二种夹具的优越性是，便于借助于磁性对抗的磁铁使夹具打开，但是，其不能省去促引夹爪向其抓取位置的回位弹簧。因此，前述问题没有解决。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是减轻中空体的抓取夹具的重量。

第二个目的是提高中空体的抓取夹具的可靠性。

第三个目的，更确切地说，是提出一种没有弹簧(即弹性复位机械构件)的抓取夹具。

为此，本发明提出中空体的抓取夹具，其具有：

－夹具主体；

－一对夹爪，这对夹爪相对于夹具主体围绕平行的各自的旋转轴线铰接安装在释放位置与抓取位置之间，在释放位置，夹爪彼此分开，接纳或释放中空体，在抓取位置，夹爪彼此靠近，限定用于中空体的槽座，以便夹紧中空体；

－磁性回复装置，其具有至少一对磁性对抗的磁铁，所述磁铁适于促引夹爪向其释放位置或反之向其抓取位置；

在该夹具中：

－磁性回复装置具有至少一个固定磁铁和至少一个活动磁铁，所述固定磁铁连接于夹具主体，具有与夹爪的旋转轴线平行的磁轴线，所述活动磁铁连接于夹爪中的至少一个，具有与夹爪的旋转轴线平行的磁轴线；

－每个活动磁铁可相对于夹具主体在第一极限位置与第二极限位置之间是可移动的，在所述第一极限位置，活动磁铁相对于固定磁铁偏离轴线并促引夹爪中的至少一个向其释放位置，在所述第二极限位置，活动磁铁沿着与第一极限位置相反的方向，相对于固定磁铁偏离轴线，并促引所述夹爪中的至少一个向其抓取位置。

由于这种构造，特别是由于磁性回复装置的设计，夹具没有弹簧。因此，夹具的重量减轻，有利于减小配有夹具的输送轮的惯性，提高可靠性(没有弹簧断裂问题)，且可加快生产进度。

单独或组合地，可具有各种附加特征：

－夹具具有：

○支承活动磁铁的致动器，该致动器可相对于夹具主体在收起位置与展开位置之间平移移动，所述收起位置相应于夹爪的抓取位置，在该位置，致动器相对于槽座缩回，所述展开位置相应于夹爪的释放位置，在该位置，致动器的一个前端端部在槽座中凸起；

○一对连杆，这对连杆每个都使一个夹爪连接于致动器；

－每个连杆由一个外端部铰接于一个夹爪，由一个内端部铰接于致动器；

－磁性回复装置具有一对固定磁铁，其面对活动磁铁，布置在致动器的两侧；

－活动磁铁呈球形；

－连杆通过其内端部围绕一条公共轴线铰接于致动器；

－夹具具有导轮，导轮固连于致动器，适于与凸轮相配合；

－每个夹爪具有一个活动磁铁并固连于一个操纵杆，在夹爪的抓取位置，所述操纵杆相对于槽座缩回，在夹爪的释放位置，在槽座中凸起。

附图说明

根据下面参照附图对一种实施方式所作的说明，本发明的其他目的和优越性将显而易见，附图如下：

－图1是输送轮的立体图，在其周边上配有一系列抓取夹具；

－图2是抓取夹具的俯视图，处于打开构形，夹爪分开；

－图3是类似于图2的视图，示出处于闭合构形的夹具，夹爪靠近；

－图4是图2所示夹具的仰视图，处于打开构形；

－图5是图3所示夹具的仰视图，处于闭合构形；

－图6是立体剖视图，示出图2所示的夹具处于打开构形；

－图7是立体剖视图，示出图3所示的夹具处于闭合构形；

－图8是细部剖视图，示出在夹具的打开构形的磁性回复装置；

－图9是类似于图8的视图，示出在夹具的闭合构形的磁性回复装置；

－图10是俯视示意图，示出根据另一种实施方式的抓取夹具，处于打开构形，夹爪分开；

－图11类似于图10，示出夹具处于闭合构形，夹爪靠近。

具体实施方式

图1示出中空体2的输送轮1，其安装在容器生产线上。下文中，所述中空体2是预型件，容器必须用吹制法或拉制吹制法从所述预型件进行成型，输送轮例如是将预型件输送到吹制机中的输送轮。下面，标号2用于标示一个或多个预型件，但是，输送轮1可用于输送其他类型的中空体，例如中间容器(坯件)或在吹制机出口完全成型的容器。

每个预型件2具有：圆柱形的主体3，主体3由半球形底部4封闭；与底部4向对的开口颈部5，开口颈部5通过径向凸起的凸缘6与主体3分开。

如图1所示，输送轮1具有圆盘7，在圆盘7周边安装(例如用螺钉8固定)一些夹具9，夹具9匀称地隔开，成形成通过预型件的颈部5抓取预型件2。根据图1所示的一种实施方式，每个预型件2具有一个周边肋件10，周边肋件10位于凸缘6之上，与凸缘6一起限定槽11，一旦容器灌注完毕，与封闭容器的盖子集成在一起的安全环由槽11接纳。在所示的实施例中，该槽11用于抓取预型件2。在另一种使用方式(未示出)中，夹具可在凸缘6(位于颈部5之下)的下面抓取预型件。

每个夹具9首先具有夹具主体12，夹具9由夹具主体12通过螺钉8固定在输送轮1的圆盘7上。有利地，夹具主体12用铝合金或高性能塑料制成，尤其是用聚甲醛树脂、通常是聚氧化甲烯制成。

夹具9其次具有一对夹爪13，这对夹爪相对于夹具主体12围绕平行的各自的旋转轴线A1、A2铰接安装在下述位置之间：

－释放位置(图1右部；图2；图4)，在该位置，夹爪13彼此分开，在装料点接纳一个预型件2，在卸料点将其释放；

－抓取位置(图1左部；图3；图5)，在该位置，夹爪13彼此靠近，限定一个用于预型件2的槽座14，从装料点夹紧预型件2，直至卸料点。

由处于抓取位置的夹爪13限定的槽座14适合于预型件2的抓取区域的外形。这里，该外形为圆形；因此，在图2和4上(用虚线)、在图3和5上(用实线，与预型件2的抓取区域的外形重合)，用一个圆圈示出槽座14。为此，每个夹爪13在前端部15一侧具有圆弧形的凹口16，凹口16的半径相应于预型件2在其颈部5处(或其凸缘6之下)的半径。

有利地，夹爪13由金属材料例如钢或铝合金制成。

其三，夹具9具有磁性回复装置17，磁性回复装置17具有至少一对磁性对抗的磁铁18、19，这对磁性对抗的磁铁适于促引夹爪13向其抓取位置或反之向其释放位置，如后面所述。

更确切地说，磁性回复装置17具有：

－至少一个固定磁铁18，其连接于夹具主体12，固定磁铁的磁极分别随机标以N(北极)和S(南极)，并具有一条与夹爪13的旋转轴线A1(或A2)平行的主磁轴线M1(N-S)，

－至少一个活动磁铁19，其可相对于夹具主体12活动，活动磁铁19至少连接于夹爪13之一(即活动磁铁19的动作与该夹爪13的动作联结)，活动磁铁19具有一条与夹爪13的旋转轴线A1(或A2)平行的副磁轴线M2(N-S)(因此，其平行于固定磁铁18的主磁轴线M1)。

每个活动磁铁19相对于夹具主体12(因而相对于固定磁铁18)可在下述位置之间移动：

－第一极限位置，在该位置，活动磁铁19相对于固定磁铁18偏离轴线，促引夹爪13向释放位置，以及

－第二极限位置，在该位置，活动磁铁19相对于固定磁铁18沿着与第一极限位置相反的方向偏离轴线，促引夹爪13向抓取位置。

根据第一种实施方式，如图2至9所示，夹具9具有支承活动磁铁19的致动器20，以及一对各使一个夹爪13连接于致动器20的连杆21。因此，致动器20和连杆21共同形成传动机构22，控制夹爪13打开和闭合。

更确切地说，每个连杆21由一个外端部23围绕一条与夹爪13的铰接轴线A1(或A2)平行的外轴线B1铰接于该夹爪13，且由一个内端部24围绕一条与外轴线B1平行的内轴线B2铰接于致动器20。根据一种优选实施方式，如图6和7所示，内轴线B2为两个连杆21所共有。在这种情况下，如图6和7所示，有利地，连杆21布置在致动器20的两侧，致动器20由内轴线B2穿过(实际上，致动器体现为一个销的形式)。

在所示的实施例中，致动器20体现为操纵杆的形式，最好由金属材料(例如钢或铝合金)制成。致动器20具有一个前端部分25和一个远端部分26，所述前端部分25延伸在夹爪13之间，前端部分上铰接连杆21，致动器20通过所述远端部分26滑动地安装在夹具主体12上形成的孔27中，优选地间置有用摩擦系数小的材料例如黄铜制成的耐磨环28。

因此，致动器20相对于夹具主体12在下述位置之间可平移移动地安装：

－展开位置，对应于夹爪13的释放位置(图2)，在该位置，活动磁铁19处于其第一极限位置，致动器的一个前端端部29在槽座14中凸起；

－收起位置，对应于夹爪13的抓取位置，在该位置，活动磁铁19处于其第二极限位置，致动器20相对于槽座14缩回。

如图2至5所示，致动器20的远端端部30与前端端部29相对，远端端部凸出于夹具主体，致动器20在远端端部30具有螺母32固定的垫片31。该垫片31直径大于孔27的直径，形成一个行程终点止动件，垫片31单方面地使致动器20锁定在展开位置，致动器20又单方面地使夹爪13锁定在释放位置(图2、4、6)。

如图6和8所示，在该位置，副磁轴线M2朝致动器20的前端端部29的方向，即朝夹爪13的方向偏离主磁轴线M1。鉴于这种偏离和磁铁18、19的磁性对抗(其符号相同的极对置)，活动磁铁19经受的作用力不仅具有与磁轴线M1、M2平行的分力(轴向分力)，而且还具有与轴线M1、M2垂直的分力(横向分力)，其沿副磁轴线M2相对于主磁轴线M1偏离的方向定向，这里，即沿有利于夹爪13打开的方向定向。

根据图6和8所示的一种优选实施方式，磁性回复装置17具有一对固定磁铁18，这对固定磁铁连接于夹具主体12，布置在致动器20的两侧，面对活动磁铁19，与活动磁铁磁性对抗。这两个固定磁铁18最好相同和同轴，且与活动磁铁19相距同一间隙。

在这种情况下，固定磁铁18施加在活动磁铁19上的作用力的轴向分力因数值相同、方向相反而互相抵消(从而使致动器动作平衡)，而横向分力增加，形成总横向分力T1，增大对致动器20施加的有效驱动力。

在收起位置，相反地，致动器20由夹爪13单方面地锁紧，夹爪13本身由其夹紧的预型件2单方面地锁紧在抓取位置。

如图7和9所示，在该位置，副磁轴线M2朝致动器20的远端端部30的方向，即朝与夹爪13相反的方向偏离主磁轴线M1。鉴于这种偏离和磁铁18、19的磁性对抗(其符号相同的极N、S对置)，活动磁铁19经受的作用力不仅具有与磁轴线M1、M2平行的分力(轴向分力)，而且还具有与轴线M1、M2垂直的分力(横向分力)，其沿副磁轴线M2相对于主磁轴线M1偏离的方向定向，这里，即沿有利于夹爪13闭合的方向定向。

如前所述，如同在所示的实施例中那样，如果磁性回复装置17具有一对固定磁铁18，这对固定磁铁连接于夹具主体12，布置在致动器20的两侧，面对活动磁铁19，与活动磁铁磁性对抗，那么，固定磁铁18对活动磁铁19施加的作用力的轴向分力因数值相同、方向相反而互相抵消，而横向分力增加，形成总横向分力T2，增大对致动器20施加的有效驱动力。

因此，磁性回复装置17对致动器20(因而对夹爪13)施加如下作用力：

－在夹爪13的释放位置，施加有助于夹爪打开的回复力；因此，释放位置稳定，垫片31确保致动器20(因而夹爪13)单方面地锁定在该释放位置；

－在夹爪13的抓取位置，施加有助于夹爪夹紧的回复力；因此，该抓取位置也稳定，预型件2确保夹爪13(因而致动器20)单方面地锁定在该抓取位置。

因此，夹具9是双稳定的：在夹爪13的释放位置稳定，在抓取位置释放也稳定。因此，磁性回复装置17如同一对同轴复位弹簧那样起作用，交替地启动/抑制。

当在致动器20从其展开位置(强制性地)过渡到其收起位置、或反之从其收起位置过渡到其展开位置时主磁轴线M1和副磁轴线M2暂时重合时，施加在致动器20(通过活动磁铁19)上的回复力的方向产生反转。致动器20的该(不稳定)位置称为“死点”，在该位置主磁轴线M1和副磁轴线M2重合。

有利地利用死点的不稳定性，以限制必须对致动器20施加的作用力，用以强制致动器从其展开位置进入其收起位置，反之亦然。为此，优选地，活动磁铁19是球形的，这限制在死点附近(轴线M1、M2差不多重合)的横向作用力峰值，同时不大影响在收起或展开位置磁性回复装置17对致动器20施加的作用力数值。

从释放位置开始，夹爪13的闭合由预型件2支承在致动器20的前端端部29上引起。致动器20的尺寸确定成，使其前端端部29在槽座14中凸起，凸起的距离大于副磁轴线M2相对于主磁轴线M1偏离的距离。这样，当预型件2正确定位在槽座14中时，致动器20通过磁性回复装置17施加的回复力，经过死点并被促引向其收起位置，通过传动机构22，致动器夹紧围绕预型件2处于抓取位置的夹爪。

相反，从抓取位置开始，致动器20脱离其收起位置，直至通过死点。因此，磁性回复装置17对致动器20施加的回复力有助于使致动器向其展开位置移动。当夹爪13通过传动机构22向其释放位置分开时，致动器20的前端端部29进入槽座14，推动预型件2，以便从夹具9推出。

为此，夹具9最好配有导轮33，导轮连接于致动器20，适于与定位在输送轮1的卸料点附近的一个凸轮34(图4上用虚线示出)相配合。

但是，该凸轮34尺寸小，因为夹具9在其打开位置(相应于夹爪13的释放位置)和闭合位置(相应于夹爪13的抓取位置)这两个位置是稳定的。因此，没有必要在输送轮1的整个周边上布置一个通常的凸轮槽。

随着输送轮的转动(沿图1上箭头F2所示的方向)，切向地(沿图1上箭头F1所示的方向)到达装料点的每个预型件2定位在一个夹具9的打开的夹爪13之间。因此，预型件2在致动器20的前端端部29上的支承引起如上所述的夹爪13在预型件2上的闭合和预型件在夹具9中的固定。

所述夹具9可具有下面将描述的种种变化。特别是，为了增大施加在尤其处于抓取位置的夹爪13上的作用力，可考虑为夹具配置至少两个活动磁铁(以及至少同样多的相应的固定磁铁)。因此，可在致动器20中安装一系列活动磁铁19，和在夹具主体12中安装一系列固定磁铁18，固定磁铁18与活动磁铁19磁性对抗。

根据第二种实施方式，如图10和11所示，夹具9不配有滑动的致动器20；每个夹爪13具有一个活动磁铁19并固连接于一个操纵杆35，在夹爪13的抓取位置，操纵杆35相对于槽座14缩回，在夹爪13的释放位置，操纵杆35在槽座14中凸起。

在所示的实施例中，操纵杆35交叠，预型件2在定位在其槽座14中时，同时推动操纵杆35。在该实施例中，操纵杆35在夹爪13的旋转轴线A1、A2的延伸段延伸，但是，可偏离旋转轴线A1、A2。

夹具主体12对着每个活动磁铁19装有一个固定磁铁18，固定磁铁与每个活动磁铁磁性对抗。活动磁铁19的径迹呈圆形，但是，鉴于夹爪13的旋转轴线A1(或A2)与活动磁铁19之间的轴间距的角幅度小，该径迹可视为准线性。尽管夹具9没有传动机构，但是，工作原理与前述的夹具的工作原理相同。夹具9是双稳定的，夹爪13被磁性回复装置17产生的回复力交替地促引向其打开位置或向其闭合位置(即图10所示的释放位置或图11所示的抓取位置)施以作用。

从释放位置开始，通过预型件2插入到槽座14中实现夹具9的闭合，预型件2推动操纵杆35，操纵杆35因而使夹爪13围绕各自的旋转轴线A1、A2枢转，直至超过死点(磁铁18、19的磁轴线重合)。因此，磁性回复装置17施加的回复力对每个夹爪13施加力矩，所述力矩驱使夹爪围绕预型件2夹紧。抓取位置是稳定的，预型件2本身实现单方面的止动，限制夹爪13的行程。

相反，从抓取位置开始，在夹爪13的至少一个上施加的作用力是致使夹爪打开所必需的。在所示的实施例中，夹爪13之一具有导轮33，导轮适于与位于输送轮1的卸料点附近的凸轮34(图10上用虚线示出)相配合。导轮33与凸轮34的配合致使该夹爪13克服磁性回复装置17的回复力而枢转(因而经由操纵杆35推出预型件2，预型件2本身引起另一个夹爪13的枢转，因而有助于经由相应的操纵杆35将其恰当地推出)，直至通过死点。至此，回复力换向并有助于打开夹爪13(从而由操纵杆35推出预型件2)，直至到达释放位置。在该位置，夹爪13的行程通过夹爪在后端36一个支承在另一个上，单方面地被限制，如图10所示。

所述夹具9具有多种优越性。

首先，其没有机械弹簧，有利于其减重。显然，磁铁18、19具有重量，但可以使该重量最小化，例如，通过使用钕-铁-硼类型的稀土磁铁，该磁铁以一定的含量，产生持续的大功率磁场。

夹具9减轻重量，能减小输送轮1的惯性，首先，有利于夹具的可靠性及其耐久性，然后，有利于生产进度。

然后，磁性回复装置17带来的弹簧作用是无接触地实现的，使得减小夹具9中的接触摩擦区域(特别是，磁铁18、19之间没有接触)。因此，夹具9的活动部件的磨损和机械疲劳减少，有利于夹具的可靠性和耐久性。

最后，夹具9是双稳定的，导轮33对凸轮34的作用可限于输送轮1在卸料点附近的区域，有利于减少磨损，有利于整个生产线的简化和可靠性。