技术领域
[0001] 本实用新型属于机械手，特别是涉及一种纸盘上料机械手。
背景技术
[0002] 烟包的
内衬纸使用的是
铝箔纸，在
卷烟生产线中经切割、成型的内衬纸是由芯管和缠卷在芯管的铝箔纸构成的纸盘提供，每个铝箔纸纸盘的重量约数十公斤，两排并列多层的纸盘平放于托盘，由铲车搬运至
卷烟机械相应的纸盘上料装机部位，通过人工将平放的纸盘举升并翻转90度成为立卷状态再推入上料部位的纸盘轴，可见操作工人的劳动强度很大。
[0003] 授权公告号CN203781443U的实用新型‘一种纸盘自动供应装置’是专
门为前述纸盘上料提供的一种机械手，包括纸盘存放机构，纸盘更换机构，以及在纸盘存放机构和纸盘更换机构之间往复运送纸盘的其上带X方向移动件和Y方向移动件及Z方向升降件的纸盘抓取机构，Z方向升降件包括相对升降的至少二根相套接的竖直杆，最上部的竖直杆设置在与X方向移动件或与Y方向移动件相连的滑座上，最下部的竖直杆下端与抓取翻转件相连，以通过纸盘抓取机构的X方向移动、Y方向移动及Z方向升降，以及抓取翻转件的抓取、翻转，将纸盘从存放区域送至更换区域，再装到纸盘更换机构上，实现纸盘的自动供应。
[0004] 上述实用新型的X、Y、Z方向的移动或升降由动
力缸驱动的三轴联动机构，抓取翻转件由
电机驱动，存在X、Y方向动作范围大、往往不能适应纸盘上料部位可用空间窄小的场地状况；另外抓取翻转件缺少触停保护功能，一旦在纸盘移动翻转过程中出现障碍将可能引发事故。
发明内容
[0005] 本实用新型是为了解决上述‘一种纸盘自动供应装置’存在的所述技术问题而提供一种纸盘上料机械手。
[0006] 本实用新型为实现上述目的采取以下技术方案：一种纸盘上料机械手，包括横向
导轨、竖向导轨、大臂、小臂和涨接棒，特征是，所述横向导轨上下并列，各横向导轨分别设有由两端的
同步带轮及其同步带构成的横向传动带，两横向导轨一侧的同步带轮同轴并与横向驱动
伺服电机传动连接，所述两横向传动带上下相对应的部位分别固定有横移滑
块，各横移滑块分别与所对应的横向导轨滑动接合，所述竖向导轨与上下横移滑块相固定，竖向导轨设有由两端的同步带轮及其同步带构成的竖向传动带，竖向导轨上方的同步带轮与竖向驱动伺服电机传动连接，竖向传动带固定有与竖向导轨滑动接合的竖移滑块，竖移滑块
支撑有大臂驱动伺服电机，大臂一端与该大臂驱动伺服电机
输出轴固定连接，大臂另一端支撑有小臂驱动伺服电机，所述小臂由向下倾斜的小臂主体和该小臂主体两端的
水平端构成，小臂后水平端与小臂驱动伺服电机输出轴固定连接，小臂前水平端设有固定连接座，所述固定连接座的上端部对称的两侧分别由链板和链板两端的销轴与活动连接座的上端部对应的两侧铰接连接，所述固定连接座设有接近
开关，活动连接座设有与
接近开关相对应的
永磁体，该接近开关和永磁体构成执行头触停保护机构，所述活动连接座设有与铅垂线呈45°夹
角的上倾斜的支撑板，执行头由涨接棒驱动伺服电机、连接套、检测盘和涨接棒构成，涨接棒驱动伺服电机固定于支撑板，该伺服电机输出轴与支撑板相垂直，位于支撑板底侧的输出轴固定有旋转盘，所述旋转盘固定有连接套，连接套的轴心线与旋转盘盘心相交并与其盘面具有45°夹角，连接套底面固定有检测盘，检测盘底面固定有涨接棒，连接套、检测盘和涨接棒同轴心，所述涨接棒直径小于纸盘芯管内径，其底端设有倒锥台形的导向头，所述检测盘环其圆心圆周对称分布激光测距
传感器，涨接棒与纸盘芯管对应时的各激光测距传感器的红色导航激光点位于纸盘芯管内边沿。
[0007] 本实用新型还可以采取以下技术措施：
[0008] 所述竖向传动带的同步带两端分别与
配重块的上下端相连接，竖向导轨的顶端设有换向
链轮，换向链轮的定轴与竖向传动带的同步带轮轮轴相平行，
啮合于换向链轮的链条一端与配重块的上端相连接，链条另一端与竖移滑块的上端相连接。
[0009] 所述换向链轮设有竖向同步带断裂保护器，所述保护器由保护器壳体、换向链轮的轴座、
棘轮及其棘爪、连接于棘爪的横置摆杆、保护
气缸和保护接近开关组成，所述换向链轮的轴座对应配重块的一端与保护器壳体轴连接，另一端的两角设有对称的支撑于保护器壳体底部的支撑
弹簧，换向链轮的定轴固定有棘轮，壳体设有轴支撑的棘爪，壳体还设有使该棘爪与棘轮的棘齿接合的拉簧，固定于壳体顶部表面的保护气缸其推程的
活塞杆与所述横置摆杆相接合，
活塞杆与横置摆杆接合时的棘爪与棘齿相脱离，所述保护器壳体顶部表面设有与横置摆杆相对应的保护接近开关。
[0010] 所述检测盘支撑有涨接气缸，所述涨接气缸位于涨接棒中的活塞杆连接有压块，压块与沿涨接棒内腔滑动的传动盘相接合，传动盘与倒锥台形导向头之间设有
压缩弹簧，所述涨接棒的管状壳体对称设有轴向开槽，各开槽中设有外涨片，平行上下链板一端分别与相应外涨片轴连接，各上下链板的另一端分别与对应的轴向开槽壁轴连接，各外涨片的上端部设有传动柄，该传动柄与传动盘的环形开槽相接合，所述涨接气缸回程时的各外涨片处于外涨状态，外涨状态的各外涨片与纸盘芯管紧密接合。
[0011] 所述纸盘上料机械手设有安保防护玻璃墙，所述玻璃墙由卷烟生产线纸盘上料部位两侧墙体和连接两侧墙体而并与纸盘上料部位相对的一端墙体构成，与纸盘上料部位相对的一端墙体设有纸盘铲车出入口，纸盘上料机械手上下并列的横向导轨固定于一侧墙体的骨架。
[0012] 本实用新型的有益效果和优点在于：本纸盘上料机械手的大臂和小臂可以水平方向旋转而具有‘伸缩‘效果以及执行头的斜向设计，使本机械手运行作业时占用的面积和空间显著减小，特别适用于纸盘上料部位可用空间窄小的场合。执行头的涨接棒旋转180°可以实现纸盘提升并翻转90°成为立卷状态，在竖向导轨移动、大臂小臂的水平旋转配合下可将立卷状态的纸盘准确输送到上料部位的纸盘轴。检测盘对称分布的激光测距传感器，可使本机械手在
控制器控制下具有自动搜寻纸盘
位置、准确测距的功能，进而实现涨接棒准确可靠插入纸盘芯管。本机械手的小臂与执行头之间的固定连接座和活动连接座设置的执行头触停保护机构，在本机械手作业中一旦移动中的纸盘触及障碍物，将使固定连接座和活动连接座之间产生分离，接近开关即刻发出的
信号，控制器可以利用该信号令本机械手停止动作，确保人员和设备安全。本机械手的竖向同步带断裂保护器可以有效避免因竖向同步带发生断裂、疲劳
变形引发的事故。本实用新型具有适应复杂控制、动作灵活稳定和运行安全的突出优点。
附图说明
[0013] 附图1是本实用新型
实施例结构示意图。
[0014] 附图2是图1A部剖面放大示意图。
[0015] 附图3-1是图1中竖向导轨右视上半部分剖面放大示意图。
[0016] 附图3-2是图1中竖向导轨右视下半部分剖面放大示意图。
[0017] 附图4是防竖移滑块坠落保护器
锁止状态结构示意图。
[0018] 附图5是图4中棘轮及相关结构示意图。
[0019] 附图6是图1中上、下横向导轨支撑结构示意图。
[0020] 图中标记：1横向导轨，2同步带轮，3横移滑块，4横向驱动伺服电机，5长轴，6保护器壳体，7竖向驱动伺服电机，8竖向同步带轮，9竖向导轨，10护线链，11竖移滑块，12大臂旋转伺服电机，13大臂，14小臂旋转伺服电机，15小臂，16涨接棒旋转伺服电机，16-1
联轴器，17固定连接座，18活动连接座，19支撑板，20旋转盘，21连接套，22检测盘，23涨接棒，24倒锥台形导向头，25外涨片，25-1传动柄，26平行上下链板，27压缩弹簧，28压块，29激光测距传感器，30涨接气缸，31链板，32接近开关，33永磁
铁，34传动盘，35配重块，36换向链轮，37链条，38保护器壳体，39竖向同步带，40轴，41棘爪，42横置摆杆，43保护气缸，44保护接近开关，45轴座，46支撑弹簧，47棘轮，48拉簧，49骨架，49-1立柱。
具体实施方式
[0021] 下面结合实施例及其附图进一步说明本实用新型。
[0022] 如图1、2、3所示实施例，横向导轨1上下并列，各横向导轨分别设有由两端的同步带轮2及其同步带构成的横向传动带，两横向导轨1图示左侧的同步带轮与长轴5同轴并与横向驱动伺服电机4传动连接。两横向传动带上下相对应的部位分别固定有横移滑块3，各横移滑块分别与所对应的横向导轨1滑动接合。
[0023] 竖向导轨9与上下横移滑块3相固定，竖向导轨9设有由两端的竖向同步带轮8及其竖向同步带39构成的竖向传动带，竖向导轨9上方的竖向同步带轮与竖向驱动伺服电机7传动连接，竖向传动带固定有与竖向导轨滑动接合的竖移滑块11。竖向同步带39两端分别与配重块35的上下端相连接，竖向导轨9的顶端设有换向链轮36，换向链轮的定轴与竖向传动带的同步带轮8轮轴相平行，啮合于换向链轮的链条37一端与配重块35的上端相连接，链条37另一端与竖移滑块11的上端相连接。
[0024] 竖移滑块11支撑有大臂驱动伺服电机12，大臂13一端与该大臂驱动伺服电机输出轴固定连接，大臂13另一端支撑有小臂驱动伺服电机14。小臂15由向下倾斜的小臂主体和该小臂主体两端的水平端构成，小臂后水平端与小臂驱动伺服电机14输出轴固定连接，小臂前水平端设有固定连接座17，
[0025] 固定连接座17的上端部对称的两侧分别由链板31和链板两端的销轴与活动连接座18的上端部对应的两侧铰接连接。固定连接座设有接近开关32，活动连接座18设有与接近开关32相对应的永磁体33，该接近开关32和永磁体33构成执行头触停保护机构。
[0026] 如图3、4、5所示，换向链轮36设有竖向同步带断裂保护器，所述保护器由保护器壳体38、换向链轮的轴座45、棘轮47及其棘爪41、连接于棘爪41的横置摆杆42、保护气缸43和保护接近开关44组成，换向链轮36的轴座45对应配重块35的一端与保护器壳体38轴连接，另一端的两角设有对称的支撑于保护器壳体底部的支撑弹簧46，换向链轮36的定轴固定有棘轮47，壳体38设有轴支撑的棘爪41，壳体38还设有使该棘爪与棘轮的棘齿接合的拉簧48，固定于壳体顶部表面的保护气缸43其推程的活塞杆与所述横置摆杆42相接合，活塞杆与横置摆杆接合时的棘爪与棘齿相脱离，所述保护器壳体顶部表面设有与横置摆杆相对应的保护接近开关44。
[0027] 如图1、2所示，与小臂前水平端的固定连接座17铰接连接的活动连接座18设有与铅垂线呈45°夹角的上倾斜的支撑板19，该支撑板固定有输出轴与其相垂直的涨接棒驱动伺服电机16，该伺服电机位于该支撑板底侧的输出轴固定有旋转盘20，旋转盘固定有连接套21，连接套的轴心线与旋转盘20盘心相交并与其盘面具有45°夹角，连接套21底面固定有检测盘22，检测盘底面固定有涨接棒23，连接套21、检测盘22和涨接棒23同轴心，涨接棒驱动伺服电机、连接套、检测盘和涨接棒构成执行头，涨接棒23直径小于纸盘芯管内径，其底端设有倒锥台形导向头24。
[0028] 检测盘22环其圆心圆周对称分布激光测距传感器29，涨接棒23与纸盘芯管对应时的各激光测距传感器的红色导航激光点位于纸盘芯管内边沿。
[0029] 检测盘22支撑有涨接气缸30，涨接气缸30位于涨接棒23中的活塞杆连接有压块28，压块28与沿涨接棒内腔滑动的传动盘34相接合，传动盘34与倒锥台形导向头24之间设有压缩弹簧27。
[0030] 涨接棒23的管状壳体对称设有轴向开槽，各开槽中设有外涨片25，平行上下链板26一端分别与相应外涨片25轴连接，各平行上下链板26的另一端分别与对应的轴向开槽壁轴连接，各外涨片25的上端部设有传动柄25-1，该传动柄与传动盘34的环形开槽相接合，涨接气缸30回程时的各外涨片25处于外涨状态，外涨状态的各外涨片与纸盘芯管紧密接合。
[0031] 如图1、6所示，本纸盘上料机械手设有安保防护玻璃墙49，玻璃墙由卷烟生产线纸盘上料部位(图1P2)两侧墙体和连接两侧墙体并与纸盘上料部位相对的一端墙体构成，与纸盘上料部位相对的一端墙体设有纸盘铲车出入口(图1P1)，纸盘上料机械手上下并列的横向导轨1固定于一侧墙体的骨架49-1。
[0032] 以下简要说明上述实施例的运行过程：实施例采用PLC为控制器，初始上电后，竖移滑块带动小臂、大臂、执行头首先上移至最高位，随后横移滑块、小臂、大臂、执行头依次运动到起始位，起始位的小臂与大臂为一直臂，并停止于竖移滑块的前侧，横移滑块移动至托盘前部，执行头的涨接棒垂直向下。为配合本机械手运行，拖载纸盘的托盘应停放在地面设定区域范围内，控制器发出上料指令，竖移滑块下移至涨接棒与纸盘设定距离的检测位，PLC控制器根据检测盘各激光测距传感器的红色导航激光点与纸盘芯管内边沿的位差，分别调整竖移滑块和横移滑块的相应位置，致使各激光测距传感器的红色导航激光点例如对称的四个激光点均在第一层第一盘纸盘芯管内边沿而选中，竖移滑块下移使涨接棒插入该纸盘芯管后停止，涨接棒开始
气动涨接，涨接毕，竖移滑块上移到设
定位置，大臂、小臂进入上料程序控制运动到设定位置，与此同时涨接棒旋转180°使纸盘成为立卷状态，横移滑块移动使纸盘输送到上料位，解除涨接棒涨接状态，操作人员推送纸盘入纸盘上料轴，竖移滑块上移至检测位，大臂、小臂运动至起始位、同时横移滑块后退至第一层第二盘纸盘位，开始第一层第二盘纸盘的检测、涨接、输送操作。如果第一层第二盘纸盘检测无效，即激光测距传感器的红色导航激光点均不能检测到纸盘芯管内边沿，说明托盘的第一层没有第二盘纸盘，程序将进入第三盘纸盘检测，本机械手将做相应运动，托盘的各纸盘输送完毕时程序终止。
[0033] 运行期间发生以下情况时本机械手将停止运行：
[0034] 其一，在本机械手作业中一旦移动中的纸盘触及障碍物，将使铰接连接固定连接座和活动连接座
接触平面产生分离角，此时构成触停保护机构的活动连接座设置的永
磁铁和固定连接座设置的接近开关将出现距离变化，接近开关即刻发出信号，PLC控制器利用该信号通过控制程序令本机械手停止动作，确保人员和设备安全。
[0035] 其二，本机械手的竖向同步带断裂保护器可以有效避免因因竖向同步带发生断裂、疲劳变形引发的事故。所述现象发生时，换向链轮负荷加重，其弹性轴座下移，致使断裂保护接近开关与横置摆杆的距离增大，断裂保护接近开关发出的信号通过控制器使断裂保护气缸回程，横置摆杆处于无限制状态，棘爪在拉簧作用下与棘轮的棘齿接合，阻止竖移滑块向下移动的同时本机械手停机。
