水射流盘管至软管连接器引导件的制作方法

背景技术：

高压水射流切割系统需要将高压流体输送到切割头，该切割头安装在定位滑架或其它类型的定位系统上，以在工件的切割和/或修整期间移动切割头。定位滑架或其它定位系统使切割头沿着平行于传送机的行进方向的x轴以及沿着横向于传送机的行进方向的y轴快速移动。由此可见，切割头可以定位在无数个位置中，这些位置在切割表面上限定二维平面。定位系统使切割头以非常高的速度且在高的加速率和减速率下移动，这导致在定位系统的部件上以及在向切割头提供高压流体的高压流体输送系统的部件上的极高水平的应力。这些应力通常导致流体输送系统的部件的故障。

已经采用了各种技术来减小高压流体输送系统上的应力和磨损，包括在供给管线管中设置盘管，从而适应切割头的二维移动，而且还试图适应以下事实：随着切割头从盘管中心下方移动，从切割头到盘管的距离变化，该距离的变化通过延长或缩短盘管来适应。然而，盘管不仅需要延长和缩短而且需要在x和y方向移动，这种需要在盘管中强加了弯曲应力，从而导致最终的失效。而且，盘管的这种无限制的移动可能导致盘管中形成振动，这还导致过早失效。

在一些设备中，使用挠性软管代替盘管。然而，当软管的下端随着水射流喷嘴的移动而在传送带的侧向和纵向上移动时，大的弯曲载荷可能强加在挠性软管的端部上。而且，当软管底端返回趋向与软管上端对齐时，可能在软管上强加压缩载荷，软管并没有被特别设计用于该压缩载荷。而且，软管的下端的纵向和/或侧向移动在其跟随切割头的行进时可能在软管的端部处的配件上强加扭矩，从而导致其失效。

本公开试图解决用于高压水射流系统的现有流体输送系统的上述问题。

技术实现要素：

该发明内容被提供为以简化形式介绍下面在具体实施方式中进一步描述的选择概念。该发明内容不旨在标识所要求保护主题的关键特征，也不旨在用作帮助确定所要求保护主题的范围。

提供了一种用于将固定的或可移动的高压流体源与远离源位置的可移动的输送位置互连的系统。输送位置可以是流体切割头组件的形式，该流体切割头组件在高压液体或其它流体的转移期间可相对于处理设备移动。系统包括高压管，其缠绕或形成为盘管，以便限定穿过盘管中心的中心轴线。盘管包括可连接到高压流体源的第一端部。盘管的第二端可连接到接口连接器组件。提供了一种引导件，以引导和限制接口连接器组件在与盘管的纵轴平行的方向上移动，从而在沿着盘管的纵向中心轴线的方向上伸展和收缩盘管的长度。挠性管的近端也连接到接口连接器组件，其中挠性管的远端连接到切割头组件或其它作业工具。

在本发明的另外方面，挠性管可以是高压软管的形式。根据本发明的另外方面，接口连接器组件定位在盘管内部的包封内。引导件也位于盘管内部的包封内。根据本发明的另外方面，引导件包括导轨，其布置在盘管内部，以引导和限制接口连接器组件在沿着盘管的纵向中心轴线的方向上移动。

在本发明的另外方面，引导件包括滑架，接口连接器组件安装在该滑架上，以用于沿着导轨移动。进一步地，导轨可以是滑道的形式。更进一步地，导轨可以是一个或多个滑杆的形式，滑架沿着滑杆行进。

在本公开的另外方面，采用偏置系统来将盘管朝向收缩位置偏置。偏置系统可以是弹簧、线性致动器、弹性带或其它装置的形式。

附图说明

在结合附图采取时，该发明的前述方面和许多伴随优点将随着它们通过参考以下具体实施方式变得更佳理解而将变得更容易地理解，附图中：

图1是利用本公开的流体输送系统的分割系统的示意图；

图2是本公开的流体输送系统的等距视图；

图3是与图2类似的视图，但从流体输送系统的不同角度观察；

图4a是流体输送系统的立面图，其中接口连接器处于缩回的向上位置；

图4b是类似于图4a的视图，但是其中接口连接器示出为向下伸出；

图5是类似于图1的视图，例示了本公开的另一实施例；

图6是流体输送系统的一部分的示意性侧立面图，例示了使用弹簧来将流体输送系统偏置到标称位置；

图7是类似于图6的视图，示出了代替弹簧的线性致动器；以及

图8是类似于图6的视图，示出了使用弹性带代替弹簧。

具体实施方式

下面结合附图阐述的描述旨在作为对所公开主题的各种实施例的描述，而不旨在表示仅有的实施例，在附图中，同样的附图标记指代同样的元件。在本公开中描述的各个实施例仅作为示例或例示而提供，并且不应被解释为比其它实施例优选或有利。本文所提供的例示性示例不旨在是穷尽的或将公开限于所公开的精确形式。类似地，本文所述的任何步骤可与其它步骤或步骤的组合互换，以便实现相同或基本上类似的结果。

在以下描述中，为了提供本公开的示例性实施例的彻底理解，阐述了大量具体细节。然而，将对本领域技术人员显而易见的是，本公开的许多实施例可以在没有一些或全部具体细节的情况下实践。在一些情况下，没有详细描述公知的过程步骤，以免不必要地模糊本公开的各个方面。进一步地，将理解，本公开的实施例可以采用本文所述的特征的任何组合。

本申请可以包括对“方向”的引用，诸如“向前”、“向后”、“前”、“后”、“前面”、“后面”、“向上”、“向下”、“上方”、“下方”、“水平”、“竖直”、“顶部”、“底部”、“右手边”、“左手边”、“进”、“出”、“伸展”、“前进”、“缩回”、“近侧”和“远侧”。本申请中的这些引用和其它类似引用仅用于帮助描述和理解本公开，而不旨在将本发明限制于这些方向。

本申请可以包括修饰语，诸如词语“大体”、“近似”、“大约”或“基本上”。这些术语意在用作修饰语，以指示所讨论的“尺寸”、“形状”、“温度”、“时间”或其它物理参数不必是确切的，而是可以变化，只要可以执行需要执行的功能即可。例如，在短语“形状大体为圆形”中，只要可以执行所讨论的结构的所需功能，该形状就不必确切是圆形。

本申请同义地指代“工作产品”或“工件”。本申请中描述的工作产品或工件的一个示例是五花肉。然而，本发明可以应用其它食物以及不是食品的工作产品/工件。

在以下描述和附图中，对应的系统、组件、设备和单元可以由相同的零件编号来标识，但是具有字母后缀。对相同或类似的这种系统组件、设备和单元的零件/部件的描述不再重复，以便避免本申请中的冗余。

本公开的第一实施例在图1中例示为包括传送机12，用于以流的形式运送诸如食品的各个工件wp，这些工件wp在传送带16上被输送的同时经过扫描站14。在扫描站14处检查工件wp以确定与例如工件的尺寸和/或形状有关的工件的物理参数/特征。这种参数/特征可以包括，例如，长度、宽度、长/宽纵横比、厚度、厚度剖面(thicknessprofile)、轮廓、外轮廓构造、平坦度、外周长构造、外周长尺寸和形状、体积和/或重量、以及工件是否包含任何不期望的材料(诸如骨头、肥肉、软骨、金属、玻璃、塑料等)以及这种不期望的材料在工件中的位置。来自站14处的扫描操作的数据被传输到控制系统18。

来自扫描站14的数据由控制系统18分析以形成工件wp的三维模型，并且以确定如何将工件切割成期望的部分和/或将工件修整成期望的整体形状以及从工件去除肥肉、骨头、软骨或其它不期望的材料。该分析包括确定待由位于扫描站14下游的水射流切割系统20的喷嘴组件22行进的通过工件的切割路径。当工件由传送机12沿着传送方向54被运送时，工件wp由切割系统20分割/修整。水射流切割系统20包括定位系统24，使喷嘴组件22相对于传送带至少在x方向和y方向上移动。

流体输送/连接器系统26从高压源向喷嘴组件22提供高压水或其它流体。流体输送/连接器系统26包括已经形成为盘管30的高压管，其一端连接到高压水源，相对端连接到接口连接器组件34，该接口连接器组件34能够并被限制为在如箭头74所示的竖直方向上移动。挠性软管32的上部近端连接到接口连接器组件34，以便与盘管30流体流动连通。挠性软管32的下部远端连接到水射流切割系统20的喷嘴组件22。当喷嘴组件22通过定位系统24相对于传送机12移动时，接口连接器组件34被引导为相对于盘管30竖直移动，以便使得挠性软管32能够在分割系统10的操作期间相对于传送机12自由移动。

接着，更详细地描述处理系统10的前述部件和方面，如图1中示意性地示出的，控制系统18包括处理器36和用于其的接口38，接口38用于从扫描站14以及系统10的可以利用的其他数据源接收信号和信息。设置存储单元40用于存储关于处理系统10的信息。设置键盘或其它输入装置42以使操作者能够与控制系统18通信。而且，显示器或其它输出装置44被设置为将信息从处理系统传送到操作者，包括系统10的功能和分析当分割和/或修整工件wp时喷嘴组件22所采取的实际切割路径的结果。控制系统还包括控制器46，其可以是可编程逻辑控制器或其它类型的控制器的形式，用于控制系统10的操作，该系统10包括传送机12、扫描站14和切割系统20。控制系统18可以连接到网络48。而且，不是采用本地控制系统18，而是网络计算系统可以用于该目的。

仍然参照图1，传送机12在扫描站14下方并且然后在切割系统20下方以流的形式运送各个工件wp。传送机12包括由一系列辊50支撑以围绕端部辊(未示出)行进的传动带16，其中一个是驱动辊，以标准方式驱动带16。针对一个支撑辊50或端部辊采用编码器52，用于确定工件wp在传送带上的位置以及工件沿着传送方向54的前进或移动。

尽管示出了单个带16，但是传送系统12可以由一个或多个带组成，例如，平坦的实心带可以在站14处的扫描期间支撑工件。这种带通常是平坦的非金属带。工件可以从第一平坦带转移到第二带，第二带在站20处的分割或修整过程期间支撑工件。如果使用水射流切割系统20来分割或修整工件，则有利的是利用开口的网状金属带来允许水射流向下穿过金属带，并且还使得带具有足够的结构完整性以经受水射流对其的冲击。这种金属开口网状带是商业制品。

扫描系统14可以是各种不同类型，包括观察由一个或多个光源55照明的工件wp的摄像机(未示出)。来自光源55的光延伸横跨移动的传送带16，以限定清晰的阴影或光条纹线，其中横向光束前面的区域是暗的。当没有工件wp由传送机12运送时，阴影线/光条纹形成横跨传送带16的直线。然而，当工件wp穿过阴影线/光条纹时，工件的上部不规则表面产生如由摄像机(未示出)观察到的不规则阴影线/光条纹，其对角地向下指向工件和阴影线/光条纹。摄像机检测阴影线/光条纹从假如在传送带上没有工件时它将占据的位置的位移。该位移表示工件沿着阴影线/光条纹的厚度。

工件的长度由工件产生阴影线/光条纹的带行进距离确定。在这点上，被集成到传送机12中的编码器52以对应于传送机的向前移动的固定距离间隔生成脉冲。

代替摄像机，扫描站可以替代地利用x射线设备(未示出)来确定工件的物理特征，包括其形状、质量和重量。x射线可以在x射线检测器(未示出)的方向上穿过对象。这种x射线与工件质量成比例地被工件衰减。x射线检测器能够测量在穿过工件之后由此接收的x射线的强度。该信息用于确定与工件的尺寸和/或形状有关的物理参数，包括例如长度、宽度、纵横比、厚度剖面(thicknessprofile)、轮廓、外轮廓构造、周长、外周长构造、外周长尺寸和/或形状、体积和/或重量、以及工件的物理参数/特征的其它方面。关于工件wp的外周长构造，x射线检测系统可以基于x-y坐标系或其他坐标系确定沿着工件的外周长的位置。这种x射线扫描装置的示例在美国专利号5,585,603中公开，该专利以引用的方式结合于此。

前述扫描系统在本领域中是已知的，因此本身不是新颖的。然而，结合本公开的所描述的实施例的其他方面使用这些扫描系统被认为是新的。

如图1所示，水射流切割系统20包括喷嘴组件，该喷嘴组件22可以相对于传送机12沿传送机的纵向和传送机的侧向移动，也可以可选地相对于传送表面竖直移动。这使得水射流切割系统20能够分割/修整工件，以便实现期望的形状并分割成期望的部分尺寸、部分重量、部分形状、部分厚度、最大脂肪含量或其它参数。

如图1所示，基本形式的射流切割设备20包括定位系统24，其为横跨传送机12延伸的支撑结构57的形式，支撑结构57用于支撑和引导第一滑架58，第一滑架58用于横向于传送机12的移动方向54移动。滑架58由部分包括动力系统60和传动系61的驱动系统59提供动力。第二纵向支撑结构62在与传送机12的移动方向54大体对齐的方向上从滑架58向外呈悬臂式。第二纵向滑架63适于通过驱动系统59沿着纵向支撑结构62移动。在这一点上，第二动力系统64通过传动系61为纵向滑架63提供动力。

高速水射流喷嘴组件22安装在纵向滑架63上，以当喷嘴在由传送机12承载的下方工件wp上操作(切割或修整)时与其一起移动。喷嘴组件22包括固定到滑架63的主体部分65。喷嘴组件22还包括向下指向传送带16的下部出口尖端66。这种类型的喷嘴组件22的高压液体喷嘴组件是商业制品。高压水通过流体输送/连接器结构26被供应到喷嘴组件22，如下所述。

当工件wp沿着传送机12被运送时，喷嘴组件22通过由驱动系统59提供动力的滑架58和63组成的定位系统24沿着选定的行进路径移动。滑架58横向地移动喷嘴组件22，并且滑架63相对于传送机12的行进方向纵向地移动喷嘴组件。这使得喷嘴组件22能够沿着由控制系统18编程到动力系统60和64的伺服马达的操作中的路线非常快速地行进。因此，可以在用于将包括水的高压流体输送到喷嘴组件22的管和/或软管上施加高水平的力，这是本申请试图解决的问题。

图2、图3、图4a和图5还例示了流体输送/连接器系统26。基本形式的系统包括通过接口连接器组件34连接到挠性软管32的上端的高压盘管30，该接口连接器组件34可上下移动以适应连接到流体切割系统20的喷嘴组件22的挠性软管的下端的移动。接口连接器组件34由导轨72形式的引导件承载，以在图4a所示的其标称向上位置到图4b所示的降低位置之间上下行进，如箭头74所示。导轨72安装在安装托架组件70上，该安装托架组件70可安装在固定位置或被安装为移动。

更具体地描述流体输送/连接器系统26，安装托架组件70包括具有水平上支腿78和竖直下支腿80的角形托架76。除了在上支腿78上从上支腿向一侧延伸的加宽部分82之外，托架具有大体恒定的宽度。连接板84可与加宽部分82面对面地安装，以用于将托架组件安装在期望位置。在这点上，连接板可以放置在壳体顶板上，使得从板84下垂的螺栓向下延伸穿过形成在顶板中的孔，然后穿过加宽部分82中的配合孔，从而将壳体顶板夹在其之间。当然，安装托架70可以通过其它装置安装到位。

夹具组件86安装到下支腿80的下部，盘管30的相邻端部附接到该下部。夹具组件包括面对面的安装块半部88和89，它们协作以将盘管30捕获在它们之间，从而牢固地保持盘管的该部分相对于托架76固定。

接口连接器组件34包括可滑动地安装在滑道92上的直立矩形滑架90。滑架90具有矩形底板91和从底板部分的竖直侧边缘侧向延伸的横向凸缘93，以为滑架提供刚性。一对滑动托架94和96横向安装到滑架90的上部和下部。滑动托架用螺栓或其它方式紧固到滑架基部91，并在其外端部包括凸耳部分，凸耳部分限定对齐通孔，以紧密且可滑动地与滑道92的导杆98接合。导杆98安装到凸缘上支腿78的下侧，以便以隔开的平行关系从其向下延伸。弧形连接板100固定到导杆98的下端，以将导杆连接在一起。连接板100的曲率为挠性软管32提供间隙。

挠性软管30的下端通过配件130附接到水射流喷嘴组件22的上端。管状构件132从配件130的下端突出，以用于与水射流喷嘴组件22的上端连接。

盘管30的上端部通过类似于夹具组件86的夹紧块组件102被夹紧到滑架90的上部。为此，块组件包括“下”和“上”夹具块102a和102b，两者都形成有在它们之间延伸的中心横向槽，以协作地限定基本圆形的开口，从而在其中紧紧地接收盘管30的一部分，其中盘管部分沿向下方向布置。盘管30从夹紧块组件102向下延伸，以与沿着滑架90的中心部分竖直延伸的接口连接器104接合。管状部分106与接口连接器104的下端接合，以向下延伸到附接到挠性软管32上端的配件108中。

配件108通过两件式夹具组件110被保持到位。夹具组件110包括两个通道构件112和116，它们配合在一起以将配件108牢固地保持在它们之间。夹具组件110的第一通道构件112横向延伸到滑架基部91，其中其中心腹板部分附接到滑架基部。平行凸缘114从中心腹板突出，其中凸缘的中心部分被切割成u形，以在其间紧密地接收圆形配件108。配合的第二通道构件116包括腹板部分117和平行凸缘118，它们在其中心部分中也具有u形切口，以用于在其间紧密地接收圆形配件108。螺栓120形式的硬件构件用于将两个通道构件112和116朝向彼此拉动，从而将配件108牢固地夹紧在其间。

在操作中，当定位系统24在x和y方向移动喷嘴组件22并由此远离与接口连接器组件34的竖直对齐时，滑架90相对于滑道92向下滑动，以反映挠性软管32的下端和它与接口连接器34的连接位置之间的更大距离。这种移动使得盘管30的圈向下压缩，如图4b所示。当喷嘴组件22返回到更靠近接口连接器34下方的位置时，盘管30的圈恢复到它们的标称间距，如图4a所示，从而将滑架90向上提升回到图4a所示的位置。

如果需要，可以使用偏置系统来帮助盘管的圈在被压缩到图4b所示的位置之后返回到它们的图4a的标称位置。如图6示意性所示，这种偏置系统可以是拉伸弹簧122的形式，该拉伸弹簧122从托架上支腿78的下侧82向下延伸到从滑架90的底部向后延伸的横向托架124。当滑架在软管32的拉动作用下向下滑动时，弹簧122伸长，以便在滑架90上产生向上指向的力。当软管32返回到更靠近配件108下方的位置时，滑架90通过盘管30以及拉伸弹簧122这两者而沿向上的方向偏置。

弹簧122可以由其它偏置装置代替，诸如由图7所示的线性致动器126或由图8所示的弹性带128代替。当然，可以使用其它类型的偏置系统，并且可以安装除了图6、图7或图8所示的之外的这种系统。

应当理解，在分割系统10的操作期间，在喷嘴组件22的移动引起滑架90的竖直移动的情况下，盘管30被限制为仅在竖直方向上移动。因此，与在盘管也需要在盘管的中心轴线的侧向上移动时相比，施加在盘管上的应力较小。还应当理解，即使挠性软管的下端在x和y方向上移动，挠性软管的端部也保持在竖直方向上。与软管配件需要在侧向或横向于软管长度的方向上转动的情形相比，这减小了在挠性软管的上端和下端处施加在配件上的应力。

还应当理解，流体输送/连接器系统26的接口连接器组件34定位在盘管30的内部，并与盘管的纵向中心线140基本对齐。因此，流体输送系统是紧凑的形式，以使流体输送系统的总包封尺寸最小化。

另外，盘管30的上端经由夹紧块组件102附接到滑架90，使得盘管端部与盘管的中心线140基本上对齐。由此可见，当如图4b所示压缩盘管时，盘管通过在基本上竖直或上下方向移动而趋向于保持在其相同的整体圆柱形或圆形包封(envelope)内，而不是趋向于在压缩和伸展期间在侧向上移动。这有助于在盘管被压缩和伸展时不在盘管上施加额外的弯曲应力。

尽管盘管30被例示为由螺旋管的四圈圆周组成，但是根据各种因素，包括滑架90的竖直行进距离、构成盘管30的管的尺寸和刚度、强加在滑架90的向下移动上的期望阻力以及其它因素，可以指示盘管具有更少或更多的缠绕。而且，盘管30的总直径可以变化以改变流体输送系统26的操作特性。作为非限制性示例，盘管的直径可为从大约7英寸至11英寸。形成盘管的管的外直径可以从大约0.2英寸到0.3英寸，并且形成盘管的管的内直径可以从大约0.07英寸到0.09英寸。管的壁厚可以从大约0.07英寸到0.09英寸。

本公开的另外方面在图5中例示，其中，定位系统24’被例示为由可旋转、可升降和可伸展的结构组成。系统24’中与系统24相同的元件由相同的附图标记标识。如图5所示，定位系统24’包括安装在传送机12旁边的可旋转且可升降的柱组件150。柱组件150被提供动力以相对于传送带16的表面升降，并且还在传送带16上方旋转伸缩梁152。伸缩梁152包括从柱组件150的顶部突出的近端远侧外部154和可伸展的伸缩部156，该伸缩部156被提供动力以沿着其长度伸展和收缩，以便将喷嘴22定位在传送带16的表面上方的期望位置处。喷嘴组件22安装在伸缩部156的突出端处。

应当理解，定位系统24’能够以与上述定位系统24移动喷嘴组件类似的方式移动喷嘴组件22。

虽然已经例示并描述了例示性实施例，但是应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行各种改变。例如，流体输送系统26可以安装在不同于托架70的位置。而且，盘管30可以安装在移动的机器元件上，而不是在固定位置处。另外，流体输送系统可用于输送除了水之外的其它流体，以用于切割食物和其它工作产品，例如将油漆输送到喷漆枪或将空气和砂粒输送到喷砂机或将液氮输送到加工机。除了定位系统24和24’之外，还可以使用其它定位系统，例如笛卡尔型、scara型、圆柱形、delta型、极坐标型和竖直关节型机器人。