CN101489897A - 用于搬运材料卷的机器人 - Google Patents

Abstract

本文公开一种用于搬运成卷的幅面材料的机器人。机器人包括铰接臂(60)，铰接臂随着多个数控轴移动并支撑吸附头部(61A)。

Description

用于搬运材料卷的机器人

技术领域

本发明涉及一种用于搬运成卷的幅面材料的机器人，特别但不排它地涉及一种用于搬运成卷的无纺织物的机器人。

背景技术

无纺织物是在多种工业领域都有很多用途的材料。例如，它可作为组成部分用于生产卫生巾、婴儿尿布及类似物品。无纺织物也用于制造过滤器、衣服(尤其是一次性的)、被褥、各种类型的卫生用品以及其它物品。

无纺织物通常由在出口处设置有卷绕器的系统或机器连续制造；卷绕器是连续接收幅面材料条带并将条带卷绕到大直径卷筒上的机器，该卷筒也称作母卷筒或主卷筒。这些大卷筒必须随后被退绕和回绕，从而将幅面材料切割成具有较小宽度的条带，以并行地制造具有不同直径和轴向尺寸的幅面材料卷。幅面材料卷的尺寸依据半加工成品的最终目的而定。然后，这些幅面材料卷通常被发送到其它系统或设备以形成用于制造成品的原材料。

制造无纺织物的机器可为梳理机和机械缠结或水力缠结系统、射流喷网系统或其它公知系统。

在EP-A-1245515中描述了能用在连续制造无纺织物的机器的下游的卷绕器示例。在这种特定类型的卷绕器中，幅面材料绕支撑于两个侧部面板之间的卷绕轴或心轴卷绕。所形成的幅面材料卷被压靠在卷绕滚筒上，其中从制造机器输送来的幅面材料围绕着该卷绕滚筒被馈送。

可具有不同构造的倒筒机用来退绕卷筒，并在首先通过将其纵向切割成单个的条带而分开之后，将它回绕成单个的卷筒。例如，在EP-A-0747308、EP-A-1070675、EP-A-1375400中描述了能在无纺织物制造过程中使用的一些倒筒机。

倒筒机配备有具有刀片和刀片对应物或其它纵向切割工具的系统。这些刀片根据待通过切割来自卷筒的幅面材料而获得的条带的尺寸而相对于幅面材料馈送方向横向定位。已经研究出用于根据待制造的材料而自动定位刀片的各种系统。在EP-A-1245354中描述了执行所述定位的设备的示例。

其上安装了管状卷绕芯部的卷绕心轴逐渐插入倒筒机内，其中所述管状卷绕芯部的数量、位置及尺寸方面与由切割工具切割幅面材料而成的条带的数量、位置及尺寸相对应，所述幅面材料来自被退绕的主卷筒。当前存在的机器和设备的心轴上安装有管状卷绕芯部。在WO-A-0061480和对应的欧洲专利EP-B-1169250中描述了这种类型的设备的示例。

在倒筒机的下游，将卷绕心轴从所形成的材料卷中移出，然后将所形成的材料卷送去封装。

当从通过同时卷绕幅面材料条带(其通过切割从母卷筒退绕的幅面材料而形成)而获得的成组材料卷或卷筒中移出芯轴时，必须对所述材料卷进行处理以进行封装。通常，根据这些材料卷的轴向尺寸对材料卷进行分组，并且将它们放置在集装架上。在相邻材料卷之间放置隔离薄纸板，以避免损坏幅面材料。然后，将堆叠的材料卷用塑料膜包装以进行运输。

发明内容

根据一个方面，本发明涉及一种用于搬运幅面材料的材料卷的机器人，特别但不排它地涉及一种用于搬运薄纸、无纺织物及类似物品的材料卷的机器人。

在一个实施方式中，根据本发明的机器人包括铰接臂，铰接臂随着多个数控轴移动并支撑吸附头部。根据实施方式，吸附头部具有用于夹持材料卷的、大致平坦形状和大致半圆形的表面。有利地，吸附头部可具有能根据待搬运的材料卷的直径而选择性地启动的抽吸区域。

根据本发明的优选实施方式，抽吸区域由与抽吸管流体连通的大致半圆形部分形成。还提供有选择构件以将所述大致半圆形部分选择性地连接到抽吸管。选择构件可包括阀。

在本发明的另一实施方式中，机器人的头部可包括多个自动关闭阀，自动关闭阀连接到抽吸管并且定位成抽吸侧朝向机器人的吸附头部的夹持表面。自动关闭阀可配备有相应的截止构件，当所述头部的前方不存在待经由所述头部接合的幅面材料卷的表面时，截止构件关闭所述阀。

在本发明的特别优选的实施方式中，设置有与所述头部相关联的、当所述头部接近幅面材料卷时启动抽吸操作的传感器。

根据本发明的机器人的其它优选附加特征和实施方式在附图中示出并在下文中公开，另外还在所附权利要求中进行了阐述。

附图说明

通过以下描述及附图将更好地理解本发明，附图示出本发明的非限制性的实施方式。

更具体地，附图中：

图1A和1B示出其上放置有幅面材料材料卷的往返式设备的侧视图，以及设置用来搬运所述材料卷的机器人以一种可能的方式进行操作的细节；

图2A和2B以侧视图示出第一实施方式中的位于两个不同角位置的机器人头部；

图3示出沿图2A中III-III观察的视图；

图4和5示出图2A、2B、3中的头部位于两个角位置时的轴测图；

图6示出沿图2A中的VI-VI观察的正视图；

图7示出另一不同实施方式中的机器人的头部的轴测图；

图8示出图7中的头部的分解图；

图9示出又一实施方式中的头部的轴测图；

图10示出图9的放大细节，示出设置在头部上的夹持机构；

图11示出图10中的细节的正视图；以及

图12示出设置在头部上的夹持机构的横剖视图。

具体实施方式

图1A至图1B示意性地示出处于一可能的使用状态下的本发明的机器人。机器人总体上以61表示。机器人包括能够根据多个数控轴而运动的机器人臂60、以及用于夹持和搬运材料卷R的吸附头部61A。

在图1A、图1B中所示的应用中，机器人被设计并控制用来拾取各个材料卷或卷筒R，所述材料卷或卷筒R位于由往返式设备11上的滚动件37所形成的支架上。机器人可以被设计成直接从倒筒机上或者从固定地设置于所述倒筒机出口处的支架上拾取卷筒，而不是从图1A、图1B所示的能往返移动的设备上拾取卷筒。

材料卷R位于支架37内，支架37具有水平轴线A-A。机器人61可设置在垂直于附图延伸的滑轨(未示出)上，从而允许机器人61每次都定位成其头部位于往返式设备11上的每组材料卷R中的第一材料卷的高度处。

图1A和图1B示意性地图示了以下运动，即机器人61借助于头部61A将其本身定位成从置于往返式设备11上的成行材料卷中拾取材料卷R(图1A)，并旋转头部(图1B)，将所述材料卷置于材料卷R堆的顶部上，由材料卷R构成的材料卷堆形成在集装架P上或一简单表面上，所述集装架P或简单表面的形状允许由叉车或其它合适运输设备拾取材料卷。

在可能的实施方式中，在机器人61的头部61A能够容易达到的合适位置设置堆叠的隔离薄纸板S或类似物。隔离板可为盘形，并可具有与材料卷R直径相等的直径。

在图1A所示的实施方式中，堆叠的隔离板放置在集装架Pp上。可使用不同支撑装置，例如小推车、往返运送车或类似装置。在一些情况中，可根据卷绕在材料卷R上的幅面材料的性质分配隔离板。

在图2A至图12中示出机器人头部61A的各种实施方式、以及设置在机器人头部61上的用于夹持材料卷R和隔离板S的相关夹持构件的各种实施方式，后文将对其进行详细描述。

在图2A至图6中图示了机器人61的头部61A的第一实施方式，其中图2A和图2B示出具有夹持构件的头部的侧视图，在两个图中夹持构件处于两个不同位置，具体而言为夹持轴线A-A呈水平位置的材料卷的位置(图2B)、以及在轴线竖直的位置释放材料卷的位置(图2A)。图3是沿图2A的线III-III观察的平面图，图6是沿图2A的线VI-VI观察的正视图，而图4和图5是处于图2A和图2B中示意性图示的两个位置的夹持构件的轴测图。

在本发明的有利实施方式中，机器人61的吸附头部61A具有以501表示的具有大致扁平的半圆形形状的幅面材料卷夹持表面。更具体地，表面501具有圆形中心区域501A和半圆形延伸区域501B。根据本发明的可能实施方式，夹持表面501分成五个抽吸区域503A、503B、503C，而圆形中心区域因为与材料卷的轴向孔重合所以没有吸力。

抽吸区域503A具有大致圆形形状，并由两个同心的圆形凸部界定，在抽吸区域503A内部限定有隔室，隔室借助于抽吸孔505A与挠性抽吸管507流体连通，而挠性抽吸管507则连接到抽吸管路。标号505B表示与两个区域503B相关的抽吸孔，这两个区域503B在与中心部分501A同心的环形表面部分内形成。标号505C表示将区域503C连接到抽吸管线507的抽吸孔。

由致动器507操作的、例如电磁类型的滑阀(图5)与抽吸孔505A、505B及505C相关联。该操作设计成能够选择性地打开或关闭抽吸孔505A、505B及505C。这样，可以仅使孔505A与抽吸管507流体连通而保持孔505B和孔505C关闭，或者，也可使孔505B以及可选地使孔505C与抽吸管507流体连通。根据待接合的材料卷的直径，打开或关闭抽吸孔505A、505B及505C。材料卷的直径越大，待设置成与抽吸管507连接的圆形或半圆形区域503A、530B、503C的数目就越大。这就保证了随材料卷直径变化的最大夹持力，并使耗气量最小化。

根据有利实施方式，与以501表示的、用于夹持材料卷的表面相关联地设置有接近传感器511和与感应传感器协作的条带513。当吸附头部——更精确地说是夹持表面501——接触待与吸附头部接合的材料卷的前表面时，条带513弯曲。条带的挠曲激励使得能够进行抽吸操作的感应传感器。接近传感器511可包括声波定位器，以确定与材料卷的距离。

夹持表面501以能摆动的方式安装在由框架523支撑的轴521上。标号525表示活塞-缸体致动器，该致动器的杆527借助于轴529铰接到与夹持表面501刚性连接的突出部531。活塞-缸体致动器525以与夹持表面501的摆动轴521类似的方式支撑在框架523上。活塞-缸体致动器525和框架523之间的约束容许活塞-缸体致动器往复移动，使得活塞-缸体致动器525在夹持表面501相对于轴521的各个角位置中置于正确位置(参见图2A、图2B)。标号533表示盘，框架523借助于该盘紧固到机器人61的臂的头端部。最后，标号535表示用于配线的挠性通道。

图7和图8示出材料卷夹持构件的修改实施方式。相同标号表示与图2A至图6中的实施方式的零部件相同或等同的零部件。

在该实施方式中，不再有具备能够经由滑阀与抽吸管路选择性连通的环形或圆形区域的夹持表面501，而是提供了抽吸构件的不同构造以容许自动启动或停用较小或较大的抽吸表面。根据这种实施方式，抽吸夹持表面601具有大致圆形形状的中心部分501A，中心部分501A的中心区域不能抽吸，并且该中心区域由绕中心轴同心设置的抽吸区域502和504围绕。带有配备了孔506的环形扇段501D的两个部分绕该中心轴定位。从图8的分解图中可以看到，孔506形成于板508内，板508限定了扇段501D的外表面，并且在板508后面设置有过滤器510。框架512置于过滤器510的后面，在框架512上安装有自动关闭阀514，自动关闭阀514的数目和位置与孔506的数目和布局对应。这些阀将孔与位于阀后面并和管507流体连通的抽吸区域连通。

自动关闭阀514配置成当有限流速的气体通过它们时，它们保持打开。当流速提高到超过某一极限时，阀自动关闭。以此方法，当机器人操作并且前方的抽吸夹持表面501与材料卷的平坦表面接触时，该平坦表面阻挡一定数量的孔506以及区域502和区域504。区域502和区域504总是与抽吸管507流体连通——只要已经由传感器513致动截止阀，而孔506只有在待经由表面501接合的材料卷前表面位于孔506前方的情况下才与抽吸管507流体连通。处在未被待拾取的材料卷前表面闭合的孔506的高度处的自动关闭阀514会因为气体自由通过孔506而自动地关闭。这种方案无需利用具有相关受控致动器的阀，即可容许自动调节待经其进行抽吸的区域。也可以制成整个抽吸表面制造有孔506以及具有位于孔506后面的自动关闭阀的系统。

自动关闭阀本身公知，因此本文不需要赘述。例如，由FESTO AG& Co KG.(德国)制造的型号ISV1/8”阀即可用于此目的。

图9至图12示出机器人头部61(61A)的另一实施方式。相同参考标号用于指示与前述实施方式中示出的那些部件相同或等同的零部件。头部61A仍然是具有抽吸构件的吸附头部，所述抽吸构件设计并配置成自动地启动特定区域(其根据待搬运的材料卷的直径而较大或较小)内的抽吸作用。

在一些示例中，根据例如幅面材料的性质、材料卷的轴向长度、它们的重量及其它生产参数，需要由头部61A施加的抽吸力可能会导致第二材料卷——即头部61A作用的第一材料卷的邻近材料卷——被该头部抽吸。这会导致两个材料卷被同时地拾取。当材料卷要被单独放置在材料卷堆上以由隔离板S隔离时，这就成为了问题。图9至图11中的实施方式提供了避免或解决了这个问题的吸附头部61A。

在吸附头部61A的特定部分内提供了总体上由701表示的机械夹具。机械夹具701包括一对夹钳703。夹钳703由滑块705支撑，滑块705能够在设置于座709内的导槽707内滑动地移动。在座709内容置了致动器(未示出)，以控制夹钳703沿箭头f703的打开和关闭运动。

在一个实施方式中，夹钳703具有外部弯曲状夹持表面703A，夹持表面703A的形状适于夹持各材料卷R形成于其上的卷绕芯部WC(图1A)。

座709滑动地设置于管形壳体711内，管形壳体711设置在头部61A上并位于表面501后方。座709可沿双箭头f709移动(图12)。在一个实施方式中，为此目的提供了两个缸体-活塞致动器713。座709沿箭头f709的轴向运动使得夹钳703可被带至伸出位置和缩回位置，在伸出位置夹钳703自表面501伸出，在缩回位置夹钳703容纳于管形壳体711内，并不从表面501伸出。

头部61A按如下方式操作。当头部61A需要夹持诸如支架37(图1A)上的材料卷堆中的一个材料卷R时，夹钳703置于它们的缩回位置。并且，两夹钳703互相接近，使得通过朝材料卷R表面移动头部61A，夹钳703可进入材料卷的卷绕芯部Wc内部的中空空间。一旦设置在头部61A上的传感器指示表面501已与材料卷R的前表面接触，则夹钳703打开，使得它们用它们的外部圆柱形表面703A夹持材料卷的内表面。然后，头部61A略微远离以将由夹钳703夹持的材料卷与下一个材料卷分开。在这时，可启动负吸。既然被夹钳703接合的材料卷已与邻近材料卷分离，因此邻近材料卷不会粘附到被夹持走的材料卷。即使很小的距离(例如1至几个毫米)也足以避免邻近卷筒互相粘附。

当头部61A需要夹持分离板S时，夹钳703缩回到壳体711内部，使得它们不阻碍头部的操作。因此，表面501可完全接触隔离板S。

可以理解，附图仅示出了本发明的实际图示所提供的示例，这些示例可在不脱离本发明所包括概念的范围的情况下变更形式和配置。所附权利要求中提供的任何参考标号是为了便利参照描述和附图研读所述权利要求，而不是限制权利要求所包括的保护范围。

Claims (15)

1.一种用于搬运幅面材料卷的机器人，其包括铰接臂，所述铰接臂随着多个数控轴运动并支撑吸附头部。

2.如权利要求1所述的机器人，其中所述吸附头部具有用于夹持幅面材料卷的、大致平坦和大致半圆形形状的表面。

3.如权利要求1或2所述的机器人，其中所述吸附头部具有抽吸区域，所述抽吸区域能够根据待搬运的所述幅面材料卷的直径选择性地操作。

4.如权利要求3所述的机器人，其中所述抽吸区域由与抽吸管流体连通的大致半圆形部分形成，并且设置有选择构件以将所述大致半圆形部分选择性地连接到所述抽吸管。

5.如权利要求4所述的机器人，其中所述选择构件包括阀。

6.如权利要求1或2或3所述的机器人，其中所述吸附头部包括多个自动关闭阀，所述自动关闭阀连接到抽吸管并且定位成抽吸侧朝向所述机器人的吸附头部的夹持表面，所述阀配备有相应的截止构件，当所述吸附头部的前方不存在待经由所述吸附头部接合的幅面材料卷的表面时，所述截止构件关闭所述阀。

7.如前述权利要求中一项或多项所述的机器人，其中设置有与所述吸附头部相关联的、当所述吸附头部接近幅面材料卷时启动抽吸操作的传感器。

8.如前述权利要求中一项或多项所述的机器人，其中，该机器人被控制成将所述幅面材料卷从其轴线水平的位置倒竖到其轴线竖直的位置。

9.如前述权利要求中一项或多项所述的机器人，其进一步包括用于夹持所述幅面材料卷的卷绕芯部的机械夹具。

10.如权利要求9所述的机器人，其中所述机械夹具包括至少一对夹钳。

11.如权利要求10所述的机器人，其中所述夹钳具有弯曲状表面，所述弯曲状表面被设计并配置用于接触所述卷绕芯部的内表面。

12.如权利要求9或10或11所述的机器人，其中所述机械夹具能缩回到位于所述吸附头部的抽吸表面后方的位置。

13.如权利要求12所述的机器人，其中所述机械夹具包括座，所述座滑动地设置在置于所述吸附头部的抽吸表面后方的壳体内，所述座在所述壳体内能移动以置于伸出位置和缩回位置。

14.如权利要求10和13所述的机器人，其中所述座包括使所述夹钳沿其滑动以夹持和释放所述卷绕芯部的导引装置。

15.如权利要求14所述的机器人，其中在所述座内设置有用于打开和关闭所述夹钳的致动器。

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