多功能制造工具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的各方面涉及用于制造工具的系統(tǒng)、方法和裝置。制造工具包括作為統(tǒng)一的制造工具的真空工具和超聲焊接機(jī)。制造工具可用于拾取和放置制造零件，然后用相關(guān)聯(lián)的超聲焊接機(jī)焊接制造零件。
【專利說明】I:具可用于拾取和放置制造零件，然后用相
下文的詳細(xì)說明中進(jìn)一步描述的概念的選專鍵特征或基本特征，也不旨在用于幫助確
下文詳細(xì)地描述，其以引用的方式并入本
專例性真空工具的從上向下的視圖；
二行于圖1中真空工具的剖切線3-3的剖切
3 1剖切線3-3的真空工具的從前到后的視
31的剖切線3-3剖切的真空發(fā)生器的聚焦
5多個(gè)孔的示例性板；艮統(tǒng)、方法和設(shè)備。制造工具非常適合于用各種零件尺寸、各種制造過程和各種位置。中的關(guān)鍵部件的制造工具。為了實(shí)現(xiàn)這一二具和超聲焊接機(jī)，該統(tǒng)一的制造工具能夠；口放置制造零件，然后用相關(guān)聯(lián)的超聲焊接
出造工具。該制造工具包括具有適合于接觸:工具還包括聯(lián)接到真空動力零件保持件的妾觸制造零件的遠(yuǎn)端端部，使得該遠(yuǎn)端端部I的平面。
真空動力零件保持件和超聲焊接觸角部的舌定位制造工具，使得真空動力零件保持件&動力零件保持件的下表面?zhèn)鬟f的真空力。擎件保持件的至少一部分接觸。另外，方法I 二制造零件。方法還包括將第一制造零件[0034]圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的示例性真空工具100的從上向下的視圖。在各方面中，真空工具100也可被稱為真空動力零件保持器。例如，真空工具100可以在自動(或半自動)制造工藝中用于一個(gè)或多個(gè)零件的移動、定位和/或維護(hù)。由真空工具100操縱的零件可以是剛性的、可鍛的或特性(例如，多孔的、無孔的)的任意組合。在示例性的方面，真空工具100的功能是用于拾取和放置至少部分地由皮革、聚合物、織物、橡膠、泡沫、網(wǎng)狀物和/或類似物構(gòu)建的零件。
[0035]由真空工具操縱的材料可以是任何類型的。例如，可以預(yù)期的是，本文所描述的真空工具適合于操縱(例如，拾取和放置)各種形狀、材料和其它物理特性的平、薄和/或輕量的零件(例如，圖案切割織物(pattern cut textile)、無紡材料、網(wǎng)狀物、塑料片材料、泡沫、橡膠)。因此，不同于功能為操縱沉重的、剛性的或無孔的材料的工業(yè)規(guī)模的真空工具，本文提供的真空工具能夠有效地操縱各種材料(例如，輕的、多孔的、柔性的)。
[0036]真空工具100包括真空發(fā)生器102。真空發(fā)生器產(chǎn)生真空力(例如，相對于環(huán)境條件的低壓梯度)。例如，真空發(fā)生器可以利用由電機(jī)(或發(fā)動機(jī))操作的常規(guī)真空泵。真空發(fā)生器也可利用文丘里泵(venturi pump)產(chǎn)生真空。另外，可以預(yù)期的是，還利用也稱為康達(dá)效應(yīng)泵(coandi effect pump)的空氣放大器來產(chǎn)生真空力。文丘里泵和康達(dá)效應(yīng)泵兩者以將加壓氣體轉(zhuǎn)化成對于維持抽吸作用有效的真空力的不同原理來運(yùn)行。雖然以下公開將集中在文丘里泵和/或康達(dá)效應(yīng)泵，但是可以預(yù)期的是，真空發(fā)生器也可以是對于真空工具100是本地的或遠(yuǎn)程的(通過管、管道等等方式聯(lián)接)的機(jī)械真空設(shè)備。
[0037]圖1所示的真空工具100還包括真空分配器110。真空分配器110穿過定義的表面區(qū)域分配由真空發(fā)生器102產(chǎn)生的真空力。例如，由真空工具100操縱的材料可以是數(shù)平方英寸表面積的柔性材料(例如，鞋面的皮革部分)。由于材料至少是半柔性的，所以用于拾起零件的真空力可穿過零件的相當(dāng)大的區(qū)域被有利地分散。例如，不是將抽吸作用集中在柔性零件的有限表面區(qū)域(一旦零件下方的支撐被移去(例如，當(dāng)該零件被提起時(shí))，這可導(dǎo)致零件的彎曲或皺折)，而是穿過更大的區(qū)域分散抽吸作用可以抑制零件的不希望的彎曲或皺折。此外，可以預(yù)期的是，一旦足夠的真空被施加，集中的真空(不分散的真空力)可損壞零件。因此，在本發(fā)明的一個(gè)方面中，由真空發(fā)生器102產(chǎn)生的真空力借助于真空分配器110穿過更大的可能表面區(qū)域分配。
[0038]在示例性的方面，真空分配器110由半剛性至剛性的材料形成，比如金屬(例如，鋁)或聚合物。然而，其它材料被預(yù)期。真空工具100被預(yù)期為由機(jī)器人操縱(例如，移動/定位)，比如多軸可編程機(jī)器人。照此，真空工具100可考慮機(jī)器人的限制。例如，真空工具100 (和/或?qū)⒁谙挛闹杏懻摰闹圃旃ぞ?0)的重量可期望被限制，以便限制與操縱機(jī)器人相關(guān)聯(lián)的可能的大小和/或成本。利用重量作為限制因素，以特定的方式形成真空分配器以減輕重量同時(shí)仍實(shí)現(xiàn)真空力的期望的分配可能是有利的。
[0039]可以在真空工具100的設(shè)計(jì)和實(shí)施中評價(jià)其它的考慮。例如，真空工具100期望的剛性水平可造成加強(qiáng)部分和材料去除部分被并入真空工具100，如將在下文中關(guān)于圖17所討論的。
[0040]真空分配器110包括外部上表面112和外部側(cè)表面116。圖1描繪了具有基本上矩形的覆蓋區(qū)的真空分配器。然而，可以預(yù)期的是，可以使用任何覆蓋區(qū)。例如，可以使用非圓形覆蓋區(qū)。在示例性的方面，非圓形覆蓋區(qū)可以是有利的，因?yàn)槠涮峁┝溯^大的可用表三示例性的方面中，氣體(例如，空氣)從板；側(cè)表面118的使用而被集中。如圖2所描
0120、第二內(nèi)部側(cè)表面122、第三內(nèi)部側(cè)表可以預(yù)期的是，也可以使用其它幾何形狀。:板150延伸。在不例性的方面，在內(nèi)部上表供了空氣真空分配效果，隨著空氣從板150《空氣真空分配效果減少空氣的內(nèi)部湍流。-角度，減少的量的材料可用于真空分配器:動可以通過空氣湍流的減少而被控制。也
1144。
150具有內(nèi)部板表面152(即，上表面)和；面158適于接觸由真空工具100操縱的零0158，可以由無損傷材料形成。例如，鋁或、，可以預(yù)期的是，板150是半剛性的或剛性102產(chǎn)生的真空的力。因此，板150可由具芒形的厚度的材料形成。此外，可以預(yù)期，板[0047]在這個(gè)例子中，空氣從外部板表面158通過穿過板150的多個(gè)孔160被吸至真空分配腔140。真空分配腔140封閉在真空分配器110和板150之間，使得如果板150是無孔(即沒有多個(gè)孔160)的表面，則當(dāng)真空發(fā)生器102被激活時(shí)將在真空分配腔140中產(chǎn)生低壓區(qū)域。然而，回到包括多個(gè)孔160的例子，空氣被朝向真空孔138吸入真空分配腔140中，真空孔138然后允許空氣被吸入真空發(fā)生器102中。
[0048]圖3確定了圖4描繪的真空發(fā)生器102的放大圖。圖4描述了根據(jù)本發(fā)明的各方面的沿圖1的剖切線3-3剖切的真空發(fā)生器102的聚焦視圖。圖4描繪的真空發(fā)生器是康達(dá)效應(yīng)(即，空氣放大器)真空泵106?？颠_(dá)效應(yīng)真空泵在入口 103處注射加壓空氣。入口103將加壓空氣通過內(nèi)室302引導(dǎo)至側(cè)壁凸緣304。利用康達(dá)效應(yīng)的加壓空氣圍繞側(cè)壁凸緣304沿曲線行進(jìn)并沿內(nèi)部側(cè)壁206流動。作為加壓空氣移動的結(jié)果，在與加壓空氣沿內(nèi)部側(cè)壁306的流動相同的方向上產(chǎn)生了真空力。因此,抽吸方向經(jīng)過真空孔138向上延伸。
[0049]圖5描繪了根據(jù)本發(fā)明的各方面的包括多個(gè)孔160的示例性板150。盡管板150被圖示為具有矩形覆蓋區(qū)，如先前所討論的，但是可以預(yù)期的是，任何幾何形狀可以被實(shí)施(例如，圓形、非圓形)，這部分地取決于待操縱的材料、控制真空工具100的機(jī)器人和/或真空工具100的部件。
[0050]多個(gè)孔160可以至少部分地由幾何形狀(例如，圓形、艙口狀(hatch)、球根狀、矩形)、大小(例如，直徑、半徑(例如，半徑166)、面積、長度、寬度)、從結(jié)構(gòu)元素的偏移(例如，距外邊緣的距離、距無孔部分的距離)(例如，偏移169)和孔距(例如，孔之間的距離(例如，孔距168))來界定。兩個(gè)孔之間的孔距被定義為從第一孔(例如，第一孔162)至第二孔(例如，第二孔164)的距離?？拙嗫梢杂枚喾N方式測量。例如，孔距可以由兩個(gè)孔的最近的兩個(gè)點(diǎn)測量、由兩個(gè)孔的表面區(qū)域中心(例如，圓孔中心)測量、由兩個(gè)孔的特定特征測量。
[0051]根據(jù)真空工具的期望特性，與孔相關(guān)聯(lián)的變量可被調(diào)節(jié)。例如，低密度的無孔材料可以不需要許多真空力以保持材料在正常工作條件下與真空工具接觸。然而，另一方面，大的多孔網(wǎng)狀材料可以需要大量的真空力以維持材料在正常工作條件下靠著真空工具。因此，為了限制放置到系統(tǒng)中的能量的量(例如，操作康達(dá)效應(yīng)真空泵的加壓空氣的量，操作機(jī)械真空泵的電力)，可以實(shí)施孔的優(yōu)化。
[0052]例如，對于鞋類、服裝及類似行業(yè)中運(yùn)用的典型材料可以是足夠的變量可以包括但不限于具有0.5毫米(mm)和5毫米(mm)之間、Imm和4mm之間、Imm和3mm之間、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm等等的直徑的孔。然而,具有更大和更小的直徑(或可比較的表面積)的孔被預(yù)期。類似地，孔距可以在1_和8mm之間、2mm和6mm之間、2mm和5mm之間、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm等等的范圍內(nèi)變化。然而,較大和較小的孔距測量被預(yù)期。
[0053]此外，可以預(yù)期的是，可變的大小和可變的孔距可以在本發(fā)明的各個(gè)方面中實(shí)施。例如，包括多孔材料部分和無孔材料部分兩者的復(fù)合零件可利用不同的變量來完成相同水平的操縱。在這個(gè)例子中，導(dǎo)致將由無孔材料接觸的區(qū)域中的必需的真空力的減少的變量以及導(dǎo)致將由多孔材料接觸的區(qū)域中的更高的真空力的變量可被實(shí)施。此外，視覺系統(tǒng)或其它識別系統(tǒng)可以一起使用，以進(jìn)一步確保材料相對于多個(gè)孔的正確放置發(fā)生。此外，可以預(yù)期的是，孔距和大小之間的關(guān)系可以用于定位多個(gè)孔。例如，來自較大尺寸的孔的孔距可以大于來自較小尺寸的孔的孔距(或反之亦然)。例性幾何形狀孔。圖11描繪了具有1臟的圖12描繪了具有1111111的直徑、5臟的孔距皿的直徑、4臟的孔距及5111111和4臟的偏移的孔距及4皿的偏移的圓形孔。圖15描繪扁移的圓形孔。如前面所討論的，可以預(yù)期勻地或可變地改變以實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果。括真空工具100和超聲焊接機(jī)200的制造(的真空工具100，圖16的真空工具100將個(gè)真空分配器腔140并入統(tǒng)一的真空工具1激活/停用真空工具100的單個(gè)部分中的控制可以由具有真空工具100的隔離部分
纖勾件300是制造工具10 (或分別地真空工丨件310 (未示出)操縱制造工具10的位置、割造工具添加至計(jì)算機(jī)數(shù)控((10機(jī)器人，匕的一系列指令，在由處理器和存儲器執(zhí)行I /或真空分配器110的大小可以在各個(gè)方的方面，在為了特定的應(yīng)用需要較集中的真暮要較不集中的真空力的地方，可以實(shí)施較:而，應(yīng)當(dāng)理解，一個(gè)或多個(gè)部件可從每個(gè)方幾200和真空工具100，但可以預(yù)期的是，超的是，一個(gè)或多個(gè)另外的超聲焊接機(jī)200可卜的特征也可以被包含。例如，視覺系統(tǒng)、粘方法)、機(jī)械緊固零件、壓力施加器、固化設(shè),施加器)、激光器、熱焊機(jī)、電弧焊機(jī)、微波地或部分地并入示例性方面中。例如，除了論的超聲焊接機(jī)可使用任何上述引用的緊及類似物因此，本文的各方面考慮與一
括包含超聲焊接觸角部210 (也可以被稱為:器)和升壓器(未標(biāo)示)的套件。幾200所使用的更大的壓縮力(例如，以提
前在圖16中描繪的制造工具10的從上向工具100的多個(gè)真空分配器110的可能方(的，各種真空發(fā)生器102/真空分配器110呈定零件。
前在圖16中描繪的制造工具10的側(cè)透視“58限定的平面下方延伸。由于遠(yuǎn)端端部斗，而不受來自制造工具10的真空工具100部板表面158平面近似齊平地延伸。此外，面158的平面所界定的平面。在本例子中，件，該聯(lián)接構(gòu)件允許外部板表面158的平面壓力施加到外部板表面158，那么諸如彈簧—58的平面向上移動此外，還可預(yù)期，遠(yuǎn)1在制造工具10上，使得位置構(gòu)件310圍繞《的平面界定的平面改變到由遠(yuǎn)端端部212許更高程度的集中的零件操縱。例如，可以改活的小零件可受益于由圖22的單一孔真多個(gè)孔的板，該多個(gè)孔不意在用于由待操縱望的抽吸損失
用于將真空力從文丘里真空發(fā)生器104傳(表面159。例如，表面光潔度、表面材料或'表面159可界定類似于先前討論的由圖18可以預(yù)期的是，超聲焊接機(jī)200的遠(yuǎn)端端部
的零件來調(diào)整。例如，如果零件具有一定的的杯161。
勺兩個(gè)組合被描述為形成圖22的制造工具每施。例如，多個(gè)真空工具100可與單一的是，多個(gè)超聲焊接機(jī)200可以與單一的真空培型的真空工具可以一起實(shí)施。例如，制造具(例如，圖0。此外，可以預(yù)期，一個(gè)或多封喿作。例如，可以預(yù)期的是，偏置機(jī)構(gòu)240該范圍可以包括1到10111111、3-6111111和丨或約沮尼機(jī)構(gòu)，以減少當(dāng)接觸對象(例如，零件、經(jīng)受的沖擊力。
5置機(jī)構(gòu)，由超聲焊接機(jī)200 (或任何緊固設(shè)例如，確定的百分比的壓縮可允許用于待3的偏移高度，以允許用于特定材料的確定宿(由尺寸或力測量)的非高度可壓縮材料部和真空板的下表面之間的更大的距離。電擇地或另外地實(shí)施偏置機(jī)構(gòu)。例如，在本壓力的量可期望小于由遠(yuǎn)端端部212施加的形式來可控制地由真空工具100將壓力
1構(gòu))的遠(yuǎn)端端部施加的力的量可以從350端部對零件施加的力的量可以隨著偏置機(jī)列如，基于偏置機(jī)構(gòu)的系數(shù))可以基于行進(jìn)三成第一零件的釋放。此外，可以預(yù)期，可實(shí)不足以利用康達(dá)效應(yīng))，但足以導(dǎo)致釋放零
括激活對抗真空工具100的真空壓力的另
0(例如，輸送機(jī)，桌面)可產(chǎn)生抵制真空工[位置時(shí)，這可允許零件的精確放置和保持。I環(huán)關(guān)閉和啟動，因此可用機(jī)械真空(例如，
尸示例性過程，工作表面真空和真空工具真丨表示了示例性過程，但是可以預(yù)期，另外的3，如本文所用的，對可移動物品的參考，其好寺、對準(zhǔn)或以其他方式協(xié)助產(chǎn)品的制造的
【權(quán)利要求】
1.一種制造工具，包括:具有適合于接觸制造零件的下表面的真空動力零件保持件；聯(lián)接到所述真空動力零件保持件的超聲焊接觸角部，所述超聲焊接觸角部包括遠(yuǎn)端端部，所述遠(yuǎn)端端部適合于接觸所述制造零件使得所述遠(yuǎn)端端部至少延伸到由所述真空動力零件保持件的下表面界定的平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造工具，還包括位置構(gòu)件，其中所述位置構(gòu)件聯(lián)接到所述真空動力零件保持件或所述超聲焊接觸角部并且控制所述真空動力零件保持件和所述超聲焊接觸角部兩者的移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造工具，其中所述真空動力零件保持件包括具有延伸穿過內(nèi)部板表面和所述下表面的多個(gè)孔的真空板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造工具，其中所述真空動力零件保持件包括延伸穿過所述下表面的單一孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造工具，其中所述真空動力零件保持件使用文丘里真空裝置或康達(dá)效應(yīng)真空發(fā)生器產(chǎn)生真空。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造工具，還包括轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器將電信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動，所述機(jī)械振動通過所述超聲焊接觸角部傳遞到所述制造零件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造工具，還包括電子超聲波發(fā)生器，所述電子超聲波發(fā)生器產(chǎn)生具有適合于所述超聲焊接觸角部和所述轉(zhuǎn)換器的頻率的交流電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造工具，其中所述真空動力零件保持件或所述超聲焊接觸角部中的僅一個(gè)是可同時(shí)用于各自的預(yù)期的目的的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造工具，其中所述真空動力零件保持件和所述超聲焊接觸角部中的兩者是可同時(shí)用于其各自的預(yù)期的目的的。
10.一種使用制造工具連接多個(gè)制造零件的方法，所述制造工具包括真空動力零件保持件和超聲焊接觸角部，所述方法包括:定位所述制造工具，使得所述真空動力零件保持件接近多個(gè)制造零件中的第一制造零件；產(chǎn)生通過所述真空動力零件保持件的下表面?zhèn)鬟f的真空力；暫時(shí)維持所述第一制造零件與所述真空動力零件保持件的至少一部分接觸；將所述第一制造零件轉(zhuǎn)移至所述多個(gè)制造零件中的第二制造零件；將所述第一制造零件從所述真空動力零件保持件釋放；定位所述制造工具，使得所述超聲焊接觸角部接近所述第一制造零件，其中所述第一制造零件正接觸所述第二制造零件；通過所述超聲焊接觸角部施加超聲波能量，其中所述超聲波能量對于將所述第一制造零件與所述第二制造零件連接是有效的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中定位所述制造工具包括移動所述制造工具。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中定位所述制造工具包括將所述多個(gè)制造零件中的至少一個(gè)移動到所述制造工具。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中產(chǎn)生真空力使用文丘里真空裝置或康達(dá)效應(yīng)真空發(fā)生器來產(chǎn)生。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括選擇性激活所述真空動力零件保持件的第一部分以僅在所述第一部分處產(chǎn)生真空力。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括選擇性停用所述真空動力零件保持件的第一部分以釋放所述第一制造零件。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括使用所述制造工具在所述第一制造零件和所述第二制造零件的方向上施加壓縮力。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括產(chǎn)生對抗所述真空動力零件保持件的真空力以至少部分地釋放所述第一制造零件。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括確定所述超聲焊接觸角部的遠(yuǎn)端端部的位置，使得所述遠(yuǎn)端端部是可定位在相對于所述第一制造零件界定的位置處的。
19.一種制造工具，包括:真空動力零件保持件，所述真空動力零件保持件包括:(I)多個(gè)真空分配器，其中所述多個(gè)真空分配器中的每個(gè)聯(lián)接到所述多個(gè)真空分配器的至少一個(gè)其他真空分配器；(2)多個(gè)真空發(fā)生器，其中所述多個(gè)真空發(fā)生器中的每個(gè)聯(lián)接到所述多個(gè)真空分配器的相關(guān)聯(lián)的真空分配器；(3)制造零件接觸表面，其中所述制造零件接觸表面聯(lián)接到所述多個(gè)真空分配器；以及超聲焊接觸角部，所述超聲焊接觸角部至少部分地聯(lián)接到所述真空動力零件保持件，使得所述超聲焊接觸角部和所述真空動力零件保持件是協(xié)調(diào)地可移動的。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的制造工具，其中所述超聲焊接觸角部包括遠(yuǎn)端端部，所述遠(yuǎn)端端部延伸穿過由所述制造零件接觸表面界定的平面。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的制造工具，其中所述超聲焊接觸角部包括遠(yuǎn)端端部，所述遠(yuǎn)端端部延伸到由所述制造零件接觸表面界定的平面。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的制造工具，其中所述超聲焊接觸角部可移動地聯(lián)接到所述真空動力零件保持件。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的制造工具，其中所述超聲焊接觸角部在垂直于由所述制造零件接觸表面界定的平面的方向上可移動地聯(lián)接。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的制造工具，其中所述超聲焊接觸角部在垂直于由所述制造零件接觸表面界定的平面的方向上可移動地聯(lián)接，使得偏置機(jī)構(gòu)抵抗所述超聲焊接觸角部相對于所述制造零件接觸表面的移動。
【文檔編號】B29C65/08GK104039531SQ201280066894
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月18日
【發(fā)明者】帕特里克·科納爾·里根, 李國洪, 張之奇, 瓊明峰 申請人:耐克國際有限公司