装卸坯料堆的设备

本发明涉及一种用于抓取和运送坯料堆垛的设备，所述坯料堆垛一个 放置在另一个上面。该装置尤其用于制造带有铰接盖的香烟包装盒。多个 坯料堆垛在基座上一个靠一个形成排，并且在托盘上多排堆垛一个放置在 另一个上面形成层。而且为了还用于抓取单独的坯料堆垛，在转动臂上设 置抓取头，并且将抓取的坯料堆垛传递到输送机上。

在香烟制造业中采用这种有效的、可靠的包装设备装卸包装材料。广 泛使用的带有铰接盖的包装盒由坯料制成，这些坯料由别处生产。以坯料 堆垛的方式，主要在托盘上进行输送。本发明涉及卸空托盘，即，从托盘 上抓取坯料堆垛，并且将其传送到包装机、贮存库或坯料堆垛的输送机上。

按照本发明的目的，要提供一种用于坯料堆垛的装卸设备，其可以有 效地从托盘或基座上抓取坯料堆垛，将它们提升并送往合适地点。

为了达到上述目的，本发明的特征是装卸设备的抓取头具有两个夹持 爪，所述夹持爪自由相互接触与坯料堆垛的侧表面相邻，依靠真空压力抓 取和夹持坯料堆垛。

鉴于现有的用于装卸坯料堆垛的设备，其上设有榫状的或薄壁形的夹 持或抓取部件，它们总是在坯料堆垛的下方产生驱动作用。按照本发明的 抓取头的操作方式，在坯料堆垛的垂直侧面利用抽吸空气，即真空，抓取 和夹持坯料堆垛。鉴于此，抓取头上设有两个相互垂直的、竖立的夹持爪， 当抓取头进入接收位置时，夹持爪被单独和连续的对应于坯料堆垛的竖直 侧面的运动被驱动。当这些夹持爪坐落于坯料堆垛时，在夹持爪的支撑表 面区域的抽吸孔内产生真空。以这种方式，将紧密形成在一起的坯料堆垛 固定在两个夹持爪上。接着，抓取头提升坯料堆垛并且进行传递。

本发明的其它特征涉及抓取头的结构，特别是涉及夹持爪，以及控制 抓取头的必要运动的部件。通过本发明的实施例和附图有助于详细了解本 发明。

图1是坯料堆垛装卸设备的平面示意图。

图2是简化的装卸设备中的抓取头的侧视图。

图3是按照图2中III-III水平剖面所示的、详细的抓取头的俯视图。

图4是类似于图3的俯视图，其表示抓取头位于另一个相对位置。

图5是相对于图2所示抓取头转过90°时的侧视图。

图6是沿图5中VI-VI剖面所示的、详细的抓取头的侧视图。

在给出的优选实施例中，涉及装卸坯料堆垛10，各堆垛由大量薄卡片 制成的坯料构成。堆垛10中的坯料具有相应的外形轮廓线，以致坯料堆垛 形成相对平的表面，以及紧密的侧面，即，侧面11和12。还有头部表面13 和尾端表面14。

在此情况下，坯料堆垛10中的坯料用于制作具有铰接盖的香烟盒。因 为这种包装盒结构赋予坯料外形以特殊的构造，所以这种类型的包装盒应 用广泛。形成坯料纵向边缘的侧表面11、12是平直的狭窄穿孔或凹口，为 了简化起见，在附图中未加区别。因为坯料中具有伸出的盖的内折片15和 相邻的斜边16，所以其特征是坯料堆垛10的头部表面13。在成型的具有铰 接盖的包装盒中，盖的内折片15与盖的前壁内侧相邻。斜边16形成铰接盖 的封闭边缘的斜边。

相对的端部表面14也具有此类型坯料的特征，即，具有斜边17和中央 横边18，所述横边18连接两斜边17。斜边1 7、横边18形成梯形凹口。这也 形成了坯料堆垛的端部表面14的形状，即，梯形凹陷。

在基座上即在托盘19传递坯料堆垛10。坯料堆垛10以若干排20放置， 其在所述托盘19上，一个靠一个相互紧密排放。坯料堆垛10沿相同方向在 排20中对齐，并且它们的侧表面11、12相互相邻。相邻排的坯料堆垛10的 头部表面13和端部表面14相互相邻。各排20中的坯料堆垛10相互对齐。

若干排20形成一层21。在托盘19上装填若干层21，所述层21一层排放 在另一层21上。接着，由纸、薄膜或类似物制作的封闭中间层22放置在层 21之间。

为了从托盘19上卸下坯料堆垛10，将托盘19放置在夹具23内，所述夹 具23具有U形轮廓线。此夹具在局部范围内夹持托盘19的侧表面。

在工作过程中，从托盘19上单独并且连续地取下坯料堆垛10，传递到 输送机24上。输送机24是一台带式输送机。将坯料堆垛10以很小的相互间 隔放置在输送机上。而且，坯料堆垛10的纵向垂直于输送方向。输送机24 将坯料堆垛10输送到包装机或临时贮存库。

采用优选的固定的装卸设备25对于托盘19进行卸贷。此装卸设备25被 设计为类似一种自动操作的机械手。拖板27可以在固定的垂直支撑柱26上 上下往复移动。铰接臂28与拖板27铰接。在两部分铰接臂的端部设有抓头 或抓取头29，以便一次抓取一堆坯料堆垛10。使抓取头29能够在铰接臂28 的端部转动。由于铰接臂28的移动，以及拖板27的上下往复移动，可以驱 动抓取头29到达托盘19范围内的任意位置，以便抓取坯料堆垛10。

抓取头29上设有至少两个夹持部件，以便抓取坯料堆垛，夹持部件与 坯料堆垛10的垂直侧面自由邻接，借助抽吸空气即真空作用将坯料堆垛固 定到夹持部件上。夹持部件基本上沿着坯料堆垛10的全部高度延伸，而且 至少可以延伸到坯料堆垛的下支撑平面。

在此实施例中，说明在抓取头29中设有两个垂直的夹持爪30、31，其 成角度设置，即相互成直角。夹持爪30、31以这种方式插入：它们分别接 触坯料堆垛10的两个相邻的垂直表面。在此实施例中，坯料堆垛10这样放 置在托盘19上：排20中的坯料堆垛10的梯形端部表面14面对装卸设备25。 因此，第一夹持爪30接触坯料堆垛10的自由侧，即，端部表面14。另一个 夹持爪31被设置来夹持坯料堆垛10的第二自由表面，即，侧表面11。

夹持爪30、31一直移动到接触坯料堆垛10的相应表面。然后，将真空 施加到夹持爪30、31的区域，或与坯料堆垛10相邻的相同区域。由此，将 坯料堆垛10固定到夹持爪30、31上。现在，可以提升抓取头29，带上坯料 堆垛10，将其移动到输送机24上。

面对端部表面14的夹持爪30具有相应于坯料堆垛10的轮廓的梯形截 面。中央夹持表面32通过坯料的横边18接触端部表面14的区域。斜面33与 相应的由斜边17形成的端部表面14的区域相邻。于是，夹持爪30以配合方 式和可调整方式与坯料堆垛的端面相邻。

面对坯料堆垛10的夹持爪30的局部表面区域才具有真空夹持力，即， 中央夹持表面32所在的区域。抽吸孔34连接抽气通道35。所述抽吸孔35位 于夹持表面32内。抽气通道35连通抽气管36。当夹持爪30接触坯料堆垛10 时，由轮廓连接件37将抽吸区域与外界之间密封。所述连接件37插入夹持 爪30的表面。由弹性轮廓连接件37限定夹持爪30的真空区域。轮廓连接件 37从夹持爪30的表面以适当的量稍微伸出。

用于侧面11的夹持爪31设置成平直的支撑表面38。该夹持爪31通过与 侧面11相邻夹持坯料堆垛10。

支撑表面38的局部区域设置成抽吸表面39。在此区域内，同样设有抽 吸孔，在此区域具有若干个抽气槽40。上述抽气槽40连通同一真空管道41。 抽吸表面39，即，抽气槽40所在的区域由轮廓连接件42围绕，产生与上述 夹持爪30相同的真空作用力。抽吸表面39一直延伸到夹持爪31的下边缘， 以致真空作用力可以施加到坯料堆垛10中的下面的坯料。抽吸表面39的高 度可以低于坯料堆垛10的高度。

为了抓取坯料堆垛10，由装卸设备25使抓取头29下降，直到夹持爪30、 31到达坯料堆垛10的下表面所在的位置。在这种情况下，夹持爪30、31在 中间层22的区域内。或者说，夹持爪30、31可以位于坯料堆垛10的下层21 的上侧。如图3所示，在抓取位于层21的边缘或角部的第一坯料堆垛10时， 夹持爪30仅位于中间层22的突出的边缘区域，从而限定了抓取头29的调整 高度。而另一夹持爪31自动调整到此高度位置。

在比较低的初始位置，夹持爪30、31与要被抓取的坯料堆垛10有一定 距离。现在驱动夹持爪30朝向坯料堆垛10的相应的端部表面14，这个动作 由抓取头在水平面相应移动来完成。通过使夹持爪30与端部表面14的轮廓 相接触，导致坯料堆垛10的一侧与抓取头29接触。接着，使夹持爪31沿横 向朝着坯料堆垛10的侧表面11移动。

到这一端，安装在抓取头29上的夹持爪31可以沿水平方向进行调整。 在这种情况下，两横向导向杆43设置在夹持爪31上，使得夹持爪31位于坯 料堆垛10所在区域的自由端外侧。这些导向杆安装在拖板44的孔内，以便 导向杆可以在夹持爪30的自由后侧移动。气压缸45借助拖板连接在夹持爪 30的后侧，为夹持爪31提供横向运动。气压缸45的活塞杆46连接夹持爪31 的肩部。

一旦两夹持爪30、31接触坯料堆垛10的相应表面，向该表面提供真空。 于是，将坯料堆垛10固定到抓取头29上，接着，可以将坯料堆垛10提升离 开基座。

为了保证坯料堆垛10中下面的坯料被牢固夹持，在抓取头29上设置压 力部件，通过该压力部件将压力施加到被抓取的坯料堆垛10的上侧，直到 坯料堆垛10从中间层22上提升离开。在这种情况下，压力部件是弹性压力 板47。此压力板47连接气压缸49的非旋转活塞杆48。此气压缸位于抓取头 29的支撑板50的下侧。所述压力板47通过弹簧51弹性安装，即，在活塞杆 48的下端的夹持板上，压力板47可以承受上方的弹性力的作用。通过使活 塞杆48向下移动，带动压力板47下降，在坯料堆垛10上产生弹性压力。由 此，特别是在由夹持爪30、31作用的区域内将坯料一起压紧。

夹持爪30也设置在同一支撑板50上，其可以在压力作用下向上产生位 移。夹持爪30的上端装有承载杆53，所述承载杆53设置在支撑板50的导向 体54内，，以便其可以沿着垂直方向产生位移。压力弹簧55在导向体54上 弹性支撑夹持爪30。夹持爪30的相对位置是这样选定的：当夹持爪30到达 下平面(中间层22)上时，使压力弹簧55的弹性压力产生有效作用。在此， 推动承载杆53相对于支撑板50向上移动。设置在承载杆53的上端的开关片 56在此驱动端部开关57或支撑板50上侧的无触点位置传感器。工作过程至 此，使抓取头29停止向下移动。夹持爪30、31到达下端位置。此时，夹持 爪30、31被支撑在坯料堆垛10所在的同一基座上。在此优选的实施例中， 如图5所示，设置的两个承载杆53相互间隔一定距离，将夹持爪30安装或设 置在支撑板50上。承载杆53的下端通过横梁68相互连接。夹持爪30设置在 横梁68的下方。

下面描述自动装卸坯料堆垛10的工作过程。当装卸设备25或机械手的 中央控制装置使其移动时，产生必需实现的运动——夹持爪30移动离开。 通过竖直的杆状承载部件，使支撑板50与铰接臂28的端部相连接。此承载 部件58在装卸设备25的控制下，可以围绕垂直轴转动。

用于控制抓取头29的最重要的运动的传感器59设置在支撑板50上。传 感器59可以是光电的、或激光操纵的传感器。在一个新的工作循环开始后， 如图1所示，将装满坯料堆垛的托盘19送入空的工位。首先由传感器59扫描 托盘19的重要数据。在此，抓取头29或支撑板50在中央、高于上层21一定 距离处移动。在此移动过程中，传感器59扫描托盘19的轮廓或装载情况。 传感器59可以探测出装载物的高度，即，坯料堆垛10的层21的数量。在这 里，传感器59可以探测出坯料堆垛10上侧的不完全层21和不完全排20的轮 廓。然后，将采集到的数据储存到中央计算机，以便控制装卸设备25的运 行。

接着，传感器59控制抓取头29沿着水平面移动。以这种方式驱动抓取 头29到达坯料堆垛10的上方位置，此坯料堆垛10位于上层21的角部，此堆 垛所在的相对位置使其侧面11和端面14向外暴露。

当抓取头29到达坯料堆垛10上方的开始位置时，抓取头29向下进入图2 和3所示的位置。由开关片56和端部位置开关57协同作用使抓取头29停止下 降移动。然后，抓取头29全部朝向坯料堆垛10水平移动。由另一个传感器 60控制抓取头29的水平移动。所述传感器60设置在夹持爪30的下部区域的 水平孔内。当抓取头29与坯料堆垛10的端面14相接触时，传感器60使得抓 取头29或夹持爪30的水平移动停止。

接着，压力缸45以这种方式驱动，即，使夹持爪31移动，直到其接触 坯料堆垛10的侧面11。此时，两夹持爪30、31连通真空源，以便将真空压 力传递到坯料堆垛10的表面。

一旦抓取头29抓取坯料堆垛10，其首先与坯料堆垛10一起上升，然后 被驱动进入图4所示的中间侧位置。接着，被抓取的坯料堆垛10进入其原先 位置上方的侧面位置。在此位置，预备抓取下面的坯料64的部件进入工作 状态。此部件是提升装置61，以便用于单独的坯料64，其被遗留在中间层 22上，不由夹持爪30、31抓取。提升装置61被设置为长的、竖直部件，并 且设置在支撑板的侧面，与夹持爪30、31有一定距离。在提升装置61的下 端设置抽吸装置62，所述抽吸装置62在坯料64的中部抓取被遗留下来的坯 料64，然后提升，以便坯料堆垛10被完全取走。

单独的坯料64可以被分开放置到输送机24上，或者与坯料堆垛10放置 在一起。在此实施例中，为单独的坯料64设置了收集接收器65，将其设置 在输送机的装料端。收集接收器65固定在一确定位置，其离开相邻的坯料 堆垛10的距离相应于提升装置61离开夹持爪30之间的距离。当坯料堆垛10 被放置在输送机24上之后，如果由提升装置61携带的坯料，其位于收集接 收器65的上方。在放置坯料堆垛10的同时将坯料64放入收集接收器65。在 收集接收器65中接收单独的坯料64，直到某一时刻坯料构成完整合适的堆 垛，可以由输送机24输送出。收集接收器65设有位于相对侧的夹持部件66 和67，其轮廓相应于面对的坯料堆垛的侧面，即，分别相应于坯料堆垛10 的头部表面13和端面14。由此，被抓取的坯料64以合适的配合方式进入收 集接收器65。

提升装置61或其抽吸装置62连接分开的真空管道，并且可以分开控 制。在此，抽吸装置64的真空度可以被计量，以便仅有单一的坯料64可以 被抓取。以这种方式控制抓取头29，即，抓取坯料堆垛10离开托盘19后， 其位于图4所示的中间位置，也就是坯料堆垛10原先所在位置的侧边位置。 在此，抓取头29稍微下降，以便提升装置61可以抓取任一遗留的坯料64。 如果这里没有遗留的坯料，抽吸装置与中间层22相接触。但是，真空作用 力不足以提升中间层22。

移动抓取头29到达另一单独的坯料堆垛10所在基座的位置，执行其扫 描和贮存移动程序。另外，也可以由传感器57执行每次探测要被抓取的坯 料堆垛10的工作程序，即，在抓取头29下降进入坯料堆垛接收位置之前， 对于坯料堆垛10所在的位置进行扫描。所示传感器的另一个作用是，在抓 取头29的移动程序中，扫描坯料堆垛所在层的位置，以及坯料堆垛10所在 单独的排20中的位置。