用于处理金属板材的改进设备及其操作方法与流程

本发明涉及用于处理金属板材的改进设备及其操作方法，特别是涉及与金属板材切割中心/金属板材切割台相配合的设备。

背景技术：

众所周知，在金属板材的加工和处理中，需要在一个工作台与另一个工作台之间转移并处理金属板材。具体地，通过各种类型的处理臂从存放的堆叠中取出金属板材，然后将金属板材转移到所需的位置。

一种特别有效的处理系统是同一申请人名下的wo2008/139409中描述的处理系统，在此将其并入本文作为参考。

由于金属板材通常很薄(例如，0.5到25mm)，但是很长(例如，1500x3000mm)并且很重，因此需要通过处理臂保证它们正确地保持在所需的姿态(通常水平)上，避免金属板材部分偏离所提供的姿态而导致在转移过程中与装备发生碰撞。

从这一观点出发，在用于切割台的处理设备(正如wo2008/139409中描述的那种)中存在特别关键的情况。实际上，在切割台中，板材被切割成多个成型件，有时成型件具有很复杂的周缘。并且基于板材的组成而采用各种技术进行切割：例如，采用激光切割、氧矛切割、水射流切割、等离子切割等的机器。切割完成后，一方面，处理系统必须取得各个裁剪成型件，然后将它们传送到特定的存放位置或进一步的加工装配台，另一方面，处理系统必须收集废料(也就是剩余的板材废料，这些废料是在除去各个切割件之后留下的)并将它们转移到其收集点。

在这些情况下，由于裁剪成型件可能会部分地与剩余的废料相连(例如由于切割深度不足或几何形状的限制)而出现了最明显的缺陷。当采用激光切割头时，也可能出现工件与下面的支撑网格的不希望的连接点，这将导致类似的缺陷。

因此，在处理设备抓取成型件并提升时，在处理周期中可能会卡住。如随附的图1所示，该图示出了从金属板材上提起切割出的工件的处理设备的详细透视图，可以注意到由于切割件与金属板材废料之间的剩余连接(在右侧圆圈中标识)而出现的可能的异常。

如果在这些情况下继续进行切割件的抓取和拉起的工作周期，则还可能对金属板材的不属于切割件的部分产生不希望的拖动和提升，从而导致干扰或故障问题，可能会检测到故障、操作周期停止并需要操作员进行必要的干预。

为了避免这些缺陷，根据现有技术，已经提出了使用光学检测系统，当该系统检测到成型件或金属板材废料的不规则姿态时，该系统会生成“手动操作警告”信号。

通常，由于提升总是发生在金属板材保持在水平面上的情况下，因此设置为安装水平光束(该光束由旋转地安装在支架上的水平扫描光源产生)，以便扫描该处理设备的工作区域。

由于金属板材非常薄，如果金属板材保持在水平面上，则不会对旋转光束产生影响。如果金属板材的一部分由于拾取步骤中的某些故障相对于水平面倾斜，则会受到光束的照射，光束会被金属表面反射并被合适的光学传感器检测到。当光学检测系统确定光束反射的情况时，它会产生一个警告信号，该警告信号作用于机器周期的控制逻辑，以便在处理设备中产生故障之前迅速采取行动。

但是，已知技术的光学检测系统没有证明完全可靠。具体地，当金属板材非常薄时，即使金属板材组件不规则地悬荡在拉起平面上，也可能出现光束不被反射的情况。

现有技术提供其它类型的检测光束，不一定是旋转的。例如，ep1222975公开了一种待加工工件的位置检测系统，其中提供了向有限的工作区域会聚的多个光束，其配置为检测待加工工件的精确位置。然而，此配置适于在有限的工作区域上应用，在该工作区域上确定待加工工件的精确位置很重要，但是如果在切割台中的板材的整个区域(尺寸为几平方米)上采用，成本会很高。

技术实现要素：

因此，本发明所要解决的问题是提供一种设备，该设备提供了一种简单经济的解决方案，以解决在拾取并转移处理装置上的金属板材的操作步骤中检测异常的问题；具体地，需要提供一种相对于现有技术方案具有更好和更可靠操作的检测设备。

该解决方案是通过具有所附独立权利要求中提及的特征的设备和方法而获得的。从属权利要求公开了本发明优选的特征。

附图说明

然而，通过优选的实施方案的如下详细描述，本发明的进一步特征和优点更加明显，优选的实施方案纯粹作为非限制性的示例给出，并且在所附附图中示出，其中：

如已经预先提到的，图1涉及在示例性切割出的金属板材的提升过程中处理设备细节的放大透视图；

图2为安装在切割台附近的本发明的设备的整体透视图；

图3为图2的设备的示意侧视立面图；

图4为图3的设备的放大部分的示意侧视立面图；

图5为带有废料清除叉的与图2的视图相似的视图；

图6为图5的设备的正视立面图；以及

图7为根据本发明的检测光束图案的平面图。

具体实施方式

从图1的示意图中可以明显看出，金属板材切割台通常包括：在机柜1a附近的搁置机床或板材更换支架1，机柜1a封装切割装备(例如，具有可移动框架的激光束头以及控制逻辑)。

板材更换支架1通常包括搁置网格，搁置网格例如由平行的条带组成，待切割的金属板材2放置在搁置网格上，然后根据切割台的控制逻辑中预设的程序对其进行切割。为此目的，板材更换支架1在机柜1a内移动，或者板材更换支架1保持静止而切割头相对于板材更换支架1移动。

当金属板材2完成切割并且分为各种成型件和废料时，通过合适的处理设备完成将金属板材2放置到板材更换支架1上或从板材更换支架1上取下的过程。这样的设备使用本身已知的转移处理装置，例如设置有例如抽吸或磁性拾取单元3a的抓取头3。

在这种已知的布置中，在第一步骤中，抓取头3每次从一堆金属板材中吸取金属板材2并将金属板材2转移(保持其在水平面上)到切割台的板材更换支架1的搁置网格上。一旦这样定位了金属板材2，就运行切割装置(未示出)以进行金属板材的切割，从而限定出一系列成型件4、5(这些成型件根据非常不同的轮廓进行裁剪)，这意味着这些成型件要从金属板材的剩余部分(组成废料部分)切断。在下一步骤中，抓取头3再次起作用以拾取成型件4、5，并将其转移到存放位置或进行后续处理。最后，相同的抓取头或其它类似的装置(例如，如图5所示，连接到抓取头的多尖齿叉)也可以移除金属板材2的废料部分，并将废料部分送至处置周期。

在图2和图5中示例性地示出了在以下步骤中的处理设备，其中，在移除成型件4、5之后(在图2和图5中，仅示出了金属板材2的区域4a和5a，所述工件4、5已经从区域4a和5a中去除了)，抓取头3返回到金属板材2的剩余结构(废料)上，以在图2中使用抽吸装置将剩余结构拉起，而在图5中使用叉将剩余结构拉起，并将剩余结构转移至处置周期。

如上所述，在各个成型件4或5的移除步骤期间(图1)以及在废料移除期间(图2和图5)，可能会出现以下情况：金属板材不能保持完全水平(如运动编程中的控制逻辑设置的)，而是某些部分可能倾向于保持固定到其它组件，或者在任何情况下都倾向于不规则地向下悬荡(另参见图6，其中一小部分废料穿过叉的尖齿并向下悬挂)。不言而喻的，这些金属板材的不规则抓取会在处理设备的操作中造成缺陷，并在随后的移除操作中产生问题，更有可能最终导致令人不快的卡住，直至停止周期。

为了迅速地检测出这种不规则并且可能地自动地起作用，根据本发明，提供了一种检测系统，该检测系统包括水平屏障，该水平屏障采用静止的相交电磁束和相关的探测器。

具体地，根据本发明，水平屏障定义为至少一对接收发射光电二极管的条b1和b2，其在板材更换支架1的相对两侧上彼此相对地布置，其中板材的工件和废料在切割后位于板材更换支架1上。

光电二极管的两个水平条b1和b2布置在相同的高度处，因此电磁束的水平屏障在相同的高度处，正好在处理设备的板材更换支架1上的金属板材2的搁置平面上方，例如，在所述搁置平面上方大约50mm至100mm的高度处，优选地在80mm的高度处。

每个条b1和b2设置有多个光电二极管，其以第一预设间距并排布置直到条的整个尺寸。根据一个重要特征，光电二极管布置在相应的条上，从而发射相对于条的轴线朝向不同角度定向的多个静止电磁束，从而在与条垂直的线周围形成一定宽度的多个静止水平电磁束图案。

根据光电二极管之间的距离和图案宽度，从条发射的电磁束的图案相互交叉。优选地，电磁束根据水平面上的三角扇形图案发射。

这确定了电磁束的交叉(参见图7)，彼此之间的第二间距比条上的各个光电二极管之间的第一间距更近，这可以显著提高由电磁束形成的平面屏障的中心区域的光束图案的空间分辨率。

根据优选的实施方案，各个接收发射光电二极管以2mm至8mm的相互距离(第一间距)(优选地为4mm)布置在条b1和b2上，并且适于在距离条的一定距离(例如，在距离条不小于100mm处)的水平面上产生相交的电磁束图案。

优选地，如图7所示，电磁束彼此交叉并且不对称地定向，以在电磁束屏障平面的中心区域实现光束交叉的密集。

示例性的光电二极管发射的电磁光束不一定在可见光谱中，例如在电磁光谱的红外部分中。例如，光电二极管的波长可以为860nm，最大反应时间为h1600＝9ms，h2160＝11ms。

光电二极管是电驱动的，并且优选地在输入电流上设置有电位计，以便能够根据两个条b1和b2在特定的处理设备中的布置距离来调节距离比率。

由于在最接近条的部分中光束图案不交叉，因此确定了更靠近条的低覆盖区域，例如在端部附近的前300-500mm中，也就是说在该区域中光束分辨率降低；由于这个原因，光电二极管b1和b2的条优选地位于处理设备的实际工作区域之外的比低覆盖率区域更远的距离(例如，大于约500mm)处。

而且，光电二极管b1和b2的条的宽度优选地比待处理的金属板材的宽度大约50-100mm，以便具有可靠且完全的工作区域覆盖。

在附图中示出了光电二极管的两个条b1和b2沿板材更换支架1的纵轴线彼此相对；因此两个条布置在金属板材的短边上。但是，在某些特定设备中，并不排除优选的是将它们以相对于附图所示的方向成90°定向，或者准备两对相互垂直的光电二极管的条。即使在光电二极管的距离比率不超过6米的情况下(如同在一些应用中，目前市场上可买到的设备很容易实现的那样)，这种选择也可以覆盖大于5/6米的金属板材尺寸。

除了确定发射器、接收器以及光电二极管的间距之外，还要选择发射器和接收器的位置以及光电二极管的尺寸，从而定义相交电磁束的网格，以适应特定的工作情况或特定的应用。在任何情况下，光电二极管的各个电磁放射束都从两个屏障的任一个b1或b2的一侧上的发射器生成扇形网格，并分别照射到两个屏障的另一个b2或b1上的相对的接收器。

当外来因素(例如，向下悬荡的金属板材)截断放射束时，该束放射不会到达目标接收器：如果没有对接收器的照射发射，则会产生被视为异常操作情况的信号，确定一系列纠正措施的开始。

光电二极管的相对条发射相交电磁束图案的这种特定布置产生类似于图7所示的光束的网格状屏障，具有针对金属板材处理装置的特定应用的最佳检测分辨率。具体地，采用减少数量的光电二极管，获得光束网格分辨率，从而截断厚度为0.5mm且宽度为10-15mm的金属板材或金属板材的一部分。

为了克服甚至最具挑战性的情况，在该情况下金属板材的薄带在特定位置可能不会截断任何电磁束，对光电二极管的条检测到的信号随时间推移进行评估。

具体地，在处理装置3的提升运动期间对检测到的信号进行评估，例如从运动开始到预设的随后的时刻(例如，随后5秒钟)或者从高度0到高度150mm，在抓取头3的提升步骤中执行从条b1和b2采集信号。

可以通过不同的方式执行所检测信号的采集。第一种方式提供信号的时间扫描，即从第一预设高度(通常是相对于在板材更换支架1的搁置网格上拉起金属板材的位置100-120mm处)开始读取屏障信号，其可能会在时间t(通常为1到5s)之后结束；或者第二种方式从这样的第一预设高度开始读取屏障信号并且一直持续到高度h，例如比第一预设高度高150mm。

从而，即使存在异常的板材部分不会被电磁束截断的一些位置，在提升运动期间，取决于金属板材水平面的未检测到部分的机会也大大减少。

可以模拟检测来自屏障的信号，或者可以采样然后进行数字处理。

如果此时或运动间隔内，光束的水平屏障未中断，则控制系统未检测到信号，并且处理设备继续其工作周期。

相反，如果光束屏障被成型件下面悬荡的废料或该同一工件中断，则控制系统将至少检测来自屏障的信号(例如，高于某个阈值的模拟值)，并且控制逻辑将确定警告条件，该警告条件可能会触发例如，抓取头3停止运动并返回到起始位置。在这种情况下，优选地重复三次抓取和提升操作，以确保没有出现错误的中断信号，并验证重复运动是否解决了该问题(例如，由于重复的加载破坏了废料和切割件之间的连接点)。在设备检测到光束截断的第三次连续尝试之后，本发明的方法可替代地提供：

a.继续工作周期，跳过对引起卡住信号的特定切割件的拾取，拾取下一个成型件，或者

b.中止操作，发送事件信号并寻求操作员帮助。

根据本发明的优选实施方案，为了减少由特别发亮的表面(例如在镀锌或不锈钢板材的情况下)产生的任何反射(其将确定光电二极管的条的接收器的光检测中的误差)，提供了一个屏蔽轮廓，其与金属板材的放置平面附近的屏障平行安装在比光束的水平屏障的平面低几毫米的高度处。

从以上报告的描述中可以理解，本发明提供的设备和方法完美地实现了前提中提出的目的。

实际上，提供了一种金属板材处理设备，其装备有足够简单且便宜的光束屏障(由于它使用了市场上容易找到的电磁元件)，但是其布置为即使在需要处理非常薄的金属板材(例如食品机械领域的不锈钢板材)的情况下，也能获得高分辨率和可靠性。

然而，应当理解，本发明不应该被认为限于以上说明的特定实施方案，所述特定实施方案仅构成本发明的示例性实施方案，本领域技术人员可以进行各种变化，而不脱离本发明本身的保护范围，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

例如，在说明书中参照了金属板材进行了说明，但是本发明也可以应用于对电磁束不透明的任何种类的板材/片/箔，即使不是金属的。