CN109879092B - 生产线原材料补充装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于卫生用品设备技术领域，尤其涉及一种生产线原材料补充装置，包括机械手和机架，所述机架上设置有拼接器、储料器和两个第一气胀轴，材料卷套设在所述第一气胀轴上，一个所述第一气胀轴上的材料释放后依次穿过拼接器和储料器，所述拼接器拼接两个材料卷的材料时，所述储料器用于释放材料至生产线；所述机械手包括工作臂和工作头，所述工作头设置在工作臂的输出端，所述工作头上设置有取料组件、卸料组件和接头组件，所述取料组件用于将材料卷套设在第一气胀轴上，所述卸料组件用于从第一气胀轴上卸下材料卷的芯筒，所述接头组件用于将所述第一气胀轴上备用的材料卷的接头牵引至拼接器内。

Description

生产线原材料补充装置

技术领域

本发明属于卫生用品设备技术领域，尤其涉及一种生产线原材料补充装置。

背景技术

一次性卫生用品如卫生巾、尿不湿等产品是由很多带状材料复合而成，原料供应商将这些带状材料绕制成卷作为原材料。一次性卫生用品设备制造商为了实现不停机更换材料卷，普遍使用一种解决方案即：同时放置两卷原材料，一卷实时释放为释放卷，另外一卷备用为备用卷，当释放卷被检测到即将耗尽时，释放卷停止释放材料，拼接器将备用卷的料头粘合到释放卷上，然后拼接器剪断释放卷的尾料，两卷材料更换连接成功，拼接器的工作过程中生产线需求的材料来自储量仓，当拼接动作完成后，备用卷转换为释放卷释放材料，此时需要人工取下用耗尽料卷的芯筒，重新安装一下备用卷并将备用卷的料头粘上胶带放置到拼接器中，具有粘合面的接头的放置位置需要刚好与拼接器的拼接板对应，还要防止接头的粘合面提前与工作的材料接触，否则都会造成设备故障。随着一次性卫生用品的产品越来越复杂，生产线的速度不断提高，生产线需求的原料卷增多且材料卷径和重量增大，单卷材料的重量甚至达到100公斤以上，使工作人员往机器装、卸材料卷的劳动强度增加；此外人工向拼接器放置待拼接材料存在不稳定因素和安全隐患，进而可能导致拼接失败或妨害人身安全的非正常停机。

发明内容

为解决现有技术存在的人工补充带状材料的材料卷的问题，本发明提供一种生产线原材料补充装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下，一种生产线原材料补充装置，包括机械手和机架，所述机架上设置有拼接器、储料器和两个第一气胀轴，材料卷套设在所述第一气胀轴上，一个所述第一气胀轴上的材料释放后依次穿过拼接器和储料器，所述拼接器拼接两个材料卷的材料时，所述储料器用于释放材料至生产线；

所述机械手包括工作臂和工作头，所述工作头设置在工作臂的输出端，所述工作头上设置有取料组件、卸料组件和接头组件，所述取料组件用于将材料卷套设在第一气胀轴上，所述卸料组件用于从第一气胀轴上卸下材料卷的芯筒，所述接头组件用于将所述第一气胀轴上备用的材料卷的接头牵引至拼接器内。

作为优选，该原材料补充装置还包括材料卷输送机构，所述材料卷输送机构包括底座，所述底座支撑呈V字型排布的两根输送带。两根输送带的间距可调整，以适应不同直径的材料卷，呈V字型排布的两根输送带与材料卷配合，若干材料卷的轴线自动对中，且输送平稳可靠。

作为优选，所述取料组件包括第二气胀轴、推手和第一传感器，所述第一传感器用于检测材料卷的位置，所述第二气胀轴与芯筒配合，所述推手沿第二气胀轴的轴向往复运动；所述接头组件包括转动设置在工作头上的转轴，所述材料卷的接头处粘贴有色标胶带，所述第一传感器同时用于检测色标胶带的位置，所述第一气胀轴驱动材料卷转动使接头停放在设定位置，所述转轴的周面与色标胶带粘合将接头牵引至拼接器内。机械手控制工作头的第二气胀轴保持收缩状态插入材料卷的芯筒，随后第二气胀轴膨胀固定和运送材料卷，当材料卷运送到与第一气胀轴对中时，第二气胀轴收缩，推手将材料卷推送到收缩的第一气胀轴上，完成取料和装料动作，第一气胀轴和第二气胀轴操作方便，成本较低，且避免破坏材料卷上的材料。

作为优选，所述卸料组件包括夹钳，所述夹钳上具有卡爪。当卡爪靠拢时夹持住芯筒，此时机械手驱动夹钳沿第一气胀轴的轴向移出，完成卸载芯筒动作，夹钳夹取动作快捷。

作为优选，所述接头组件包括转动设置在工作头上的转轴，所述机架上设置有第二传感器，所述材料卷的接头处粘贴有与第二传感器配合的色标胶带，所述第一气胀轴驱动材料卷转动使接头停放在设定位置，所述转轴的周面与色标胶带粘合将接头牵引至拼接器内。接头固定在拼接器内，接头从转轴上完全脱离，随后机械手驱动转轴撤出拼接器，接头组件的结构设计简单巧妙，实现机械自动牵引，降低劳动成本，保护操作者人身安全。

作为优选，所述拼接器包括固定设置的刀砧，所述刀砧的两侧设置有相互开合的第一拼接机构和第二拼接机构，所述第一拼接机构和第二拼接机构的结构相同，均包括支撑架以及设置在支撑架上的剪切组件和拍合组件，位于所述刀砧两侧的材料依次经过刀砧、剪切组件和拍合组件，所述第一拼接机构和第二拼接机构的拍合组件相互靠近将两侧的材料拍合，所述剪切组件用于将已释放完的材料卷的材料剪断。

进一步地，所述拍合组件包括拍合板和驱动拍合板运动的第一气缸，所述拍合板上开设有中空腔体以及分别与中空腔体连通的吸气接口和吸附孔。中空腔体经吸气接口连接负压气源，吸附孔吸附住材料接头无粘性的一面，材料接头有粘性的一面朝向对面的材料，有效避免有粘性的一面与对面释放过程中的材料粘连，提高该拼接器的拼接效率和可靠性，降低停机风险。

进一步地，所述剪切组件包括刀片，所述材料穿过刀砧和刀片之间的间隙通道，所述刀片靠近或远离刀砧运动，当所述刀片与刀砧咬合时将材料剪断，所述刀片的刃口朝向刀砧倾斜，所述刀片与刀砧剪切的相对面相对倾斜，当刀片插入刀砧越深其厚度方向与刀砧重合越多。使用剪切方式剪断材料，断口整齐，适应范围广，从卫生纸，无纺布到膜类材料都可以胜任；刃口相对于刀砧倾斜，以及刀片与刀砧剪切的相对面相对倾斜，刀片相对于刀砧被设计成双向倾斜接触，剪切时刃口与材料保持点接触，且当刀片插入刀砧越深其厚度方向与刀砧重合越多，剪断效果好，克服了现有刀片与带状材料直接直线接触不易切断或切断后断口不齐的缺陷，拼接失败的概率进一步降低。

进一步地，所述机架的数量为至少两个，至少两个所述机架依次设置，沿至少两个所述机架依次设置的方向设置有第一滑轨，所述机械手滑动设置在所述第一滑轨上。一个机械手对应多个机架，提高生产效率，降低生产成本。

进一步地，所述机架的数量为至少三个，至少三个所述机架围合形成呈“n”型的机架组，所述机架组的两侧各有一个所述机架，所述机架组内设置有第二滑轨，且所述第二滑轨的方向平行于位于机架组中部的机架，所述机械手滑动设置在所述第二滑轨上。机架和机械手的布局更加合理，节省该原材料补充装置的占用空间。

有益效果：

1.本发明的生产线原材料补充装置，实现一次性卫生用品生产线的自动更换连接原材料，使得该装置的自动化程度进一步提高，向无人工厂和智能车间更进一步；

2.本发明的生产线原材料补充装置，使用机械手来装、卸和牵拉材料，减少了劳动力的需求，降低了工作人员劳动强度；

3.本发明的生产线原材料补充装置，使用机械手来牵拉和放置材料接头，避免工作人员接触旋转和剪切等运动工位，提高了设备的安全性；

4.本发明的生产线原材料补充装置，使用机械手向拼接器放置材料接头，稳定性高，减少故障停机，提高设备开机率和产品合格率。

附图说明

图1是本发明生产线原材料补充装置的实施例1的俯视示意图；

图2是本发明生产线原材料补充装置的机架的主视示意图；

图3是本发明生产线原材料补充装置的材料卷输送机构的侧视示意图；

图4是图3中的材料卷输送机构的主视示意图；

图5是本发明生产线原材料补充装置的工作头的侧视示意图；

图6是本发明生产线原材料补充装置的拼接器的主视示意图；

图7是图6中的拼接器的打开状态示意图；

图8是图6中的拼接器剪断材料时状态示意图；

图9是本发明备用卷等待拼接时状态示意图；

图10是本发明取下芯筒时状态示意图；

图11是本发明从材料卷输送机构取材料时状态示意图；

图12是本发明安装材料卷到第一气胀轴时状态示意图；

图13是本发明牵拉材料接头到拼接器时状态示意图；

图14是本发明新装材料卷等待拼接时状态示意图；

图15是本发明生产线原材料补充装置的实施例3的俯视示意图；

图16是本发明生产线原材料补充装置的实施例4的俯视示意图；

图中空心箭头指示材料的释放方向；

图中：1、机械手，11、工作臂，12、工作头，121、第二气胀轴，122、推手，123、第一传感器，124、夹钳，125、转轴，126、第二传感器，2、机架，3、第一气胀轴，31、空心轴，32、胀销，4、拼接器，4-1、第一拼接机构，4-2、第二拼接机构，41、刀砧，42、支撑架，43、刀片，44、第二气缸；45、拍合板，451、吸气接口，452、吸附孔，46、第一气缸，5、储料器，6、材料卷输送机构，61、底座，62、输送带，71、第一滑轨，72、第二滑轨，81、废料箱，82、废料输送装置，83、安全防护栏，9、材料卷，91、工作卷，92、备用卷，93、芯筒，94、材料，100、生产线。

具体实施方式

实施例1

如图1～14所示，一种生产线原材料补充装置，包括机械手1和机架2，所述机架2上设置有拼接器4、储料器5和两个第一气胀轴3，两个所述第一气胀轴3上均套设有材料卷9，材料94为带状材料，第一气胀轴3由第一电机驱动旋转，一个所述第一气胀轴3上的材料94释放后依次穿过拼接器4和储料器5，所述拼接器4拼接两个材料卷9的材料94时，所述储料器5用于释放材料94至生产线，所述储料器5可选用如专利201620884173.9公开的一种带状材料94的储料装置；如图6～8所示，所述拼接器4包括固定设置的刀砧41，所述刀砧41的两侧设置有相互开合的第一拼接机构4-1和第二拼接机构4-2，所述第一拼接机构4-1和第二拼接机构4-2的结构相同，均包括支撑架42以及设置在支撑架42上的剪切组件和拍合组件，位于所述刀砧41两侧的材料94依次经过刀砧41、剪切组件和拍合组件，所述第一拼接机构4-1和第二拼接机构4-2的拍合组件相互靠近将两侧的材料94拍合，所述剪切组件用于将已释放完的材料卷9的材料94剪断；所述拍合组件包括拍合板45和驱动拍合板45运动的第一气缸46，所述拍合板45上开设有中空腔体以及分别与中空腔体连通的吸气接口451和吸附孔452，拍合板45吸附住接头防止粘有色标胶带的接头与对面的材料94拼接；所述剪切组件包括刀片43，所述材料94穿过刀砧41和刀片43之间的间隙通道，所述刀片43由第二气缸44驱动靠近或远离刀砧41运动，当所述刀片43与刀砧41咬合时将材料94剪断，所述刀片43的刃口朝向刀砧41倾斜，所述刀片43与刀砧41剪切的相对面相对倾斜，当刀片43插入刀砧41越深其厚度方向与刀砧41重合越多。

所述机械手1空间运动，作业半径3米，所述机械手1包括工作臂11和工作头12，所述工作头12设置在工作臂11的输出端，如图5所示，所述工作头12上设置有取料组件、卸料组件和接头组件，所述取料组件用于将材料卷9套设在第一气胀轴3上，所述卸料组件用于从第一气胀轴3上卸下材料卷9的芯筒93，所述接头组件用于将所述第一气胀轴3上备用的材料卷9的接头牵引至拼接器4内；具体地，所述取料组件包括第二气胀轴121、推手122和第一传感器123，所述第一传感器123用于检测材料卷9的位置，所述第二气胀轴121与芯筒93配合，所述推手122沿第二气胀轴121的轴向往复运动，所述第一气胀轴3和第二气胀轴121结构相同，均包括空心轴31、胀销32和气囊，所述空心轴31内部中空装有所述气囊，所述空心轴31外圆面开设若干腰槽安装所述胀销32，所述胀销32根部抵触所述气囊外圆面，所述气囊连通压缩空气，通、断压缩空气体分别能实现胀销32的伸出和缩回；所述卸料组件包括夹钳124，所述夹钳124上具有卡爪，当卡爪靠拢时夹持住芯筒93；所述接头组件包括转动设置在工作头12上的转轴125，转轴125由第二电机驱动旋转，所述机架2上设置有第二传感器126，所述材料卷9的接头处粘贴有与第二传感器126配合的色标胶带，第二传感器126可选用色标传感器，所述第一气胀轴3驱动材料卷9转动使接头停放在设定位置，所述转轴125的圆周面与色标胶带粘合将接头牵引至拼接器4内。

如图1、3和4所示，该原材料补充装置还包括材料卷输送机构6，所述材料卷输送机构6包括底座61，所述底座61支撑呈V字型排布的两根输送带62，两根输送带62的间距可调整，以适应不同直径的材料卷9，所述材料卷9的轴线方向与材料卷输送机构6的输送方向一致，所述底座61上设置有激光传感器，当材料卷输送机构6的输出端有材料卷9时，输送带62暂停输送，保证材料卷输送机构6的输出端始终有材料卷9。

为了便于芯筒93的回收，如图1所示，该原材料补充装置还包括废料箱81，所述废料箱81与材料卷输送机构6相对设置。

工作过程如下：

①换卷拼接：

如图9所示，机架2上的两个第一气胀轴3对应两个开卷释放工位，每种材料卷9设置在两个开卷释放工位，工作卷91转动释放材料94，备用卷92静止等待；当工作卷91被检测到快要耗尽时，驱动该材料94释放的第一气胀轴3停止转动，工作卷91的材料94相对拼接器4停止，此时拼接器4的两个拍合板45合拢拍压，将带有色标胶带的备用卷92的材料94的接头粘合到工作卷91的材料94上，拼接器4的刀片43剪断工作卷91即将耗尽的材料94，拼接器4完成以上动作后，备用卷92转换为工作卷91释放材料94，原静止等待的备用卷92被第一气胀轴3驱动释放，给生产线提供材料94，拼接器4工作期间生产线需求的材料94来自储料器5；

②卸载芯筒93：

如图10所示，耗尽的材料卷9会残留尾料和芯筒93套在第一气胀轴3上，固定芯筒93的第一气胀轴3此时已经收缩，芯筒93松动的套在第一气胀轴3上，工作臂11驱动工作头12移动到完料的第一气胀轴3上方，并且在移动的过程中，工作头12将夹钳124切换到朝下，机械手1控制夹钳124夹取芯筒93，并将其丢弃到废料箱81中；

③取料：

如图11所示，随后工作臂11驱动工作头12移动到材料卷输送机构6的输出端，并在移动的过程中切换工作头12，将第二气胀轴121朝向材料卷9的轴线方向，材料卷输送机构6储存有若干旋向摆放一致的材料卷9，并能够向前输送材料卷9，以保证在机械手1的取料位置具有材料卷9；第一传感器123获得材料卷9的位置，工作臂11控制工作头12的第二气胀轴121保持收缩状态插入材料卷9的卷心，随后第二气胀轴121膨胀固定和运送材料卷9；

④装料：

如图12所示，机械手1将材料卷9输送到机架2上空置的第一气胀轴3的前方，且第二气胀轴121和空置的第一气胀轴3同轴线，此时空置的第一气胀轴3处于收缩状态，第二气胀轴121收缩，解除对材料卷9的固定，然后推手122将材料卷9推送到空置的第一气胀轴3上，随后第一气胀轴3膨胀固定住材料卷9；

⑤牵拉接头：

如图6、7、8、13和14所示，装完材料94，工作臂11驱动工作头12后撤，并将转轴125切换到正前方；新装材料卷9的第一气胀轴3驱动材料卷9旋转，材料卷9的接头粘贴有色标胶带，第二传感器126检测色标胶带的位置，直至带色标胶带的接头停放在设定位置，机械手1再控制转轴125从材料卷9的径向靠近并接触材料94接头，接头边缘粘贴到转轴125上，第一气胀轴3配合转轴125一起转动，让材料94接头的带胶面缠绕转轴125一圈，随后转轴125牵拉接头到拼接器4附近，拼接器4的第一拼接机构4-1提前打开，转轴125牵拉材料94接头进入拼接器4，并将材料94接头放置在拍合板45上，拍合板45负压通道此时连通，吸附转轴125上的材料94接头，转轴125释放接头的同时，拍合板45吸附释放出的材料94接头，直至材料94接头从转轴125上完全脱离，随后工作臂11驱动工作头12撤出，拼接器4的第一拼接机构4-1闭合。

实施例2

本实施例中，与实施例1的区别在于，省略设置第二传感器(126)，所述第一传感器(123)同时用于检测材料94接头处粘贴的色标胶带的位置，第一传感器123可选用图像传感器。本实施例与实施例1的工作过程的区别在于，牵拉接头时：工作臂11驱动工作头12后撤，并将转轴125切换到正前方，此时第一传感器123位于与待检测的色标胶带相对应的位置，第一传感器123检测色标胶带的位置，直至第一气胀轴3驱动材料卷9旋转使带色标胶带的接头停放在设定位置，机械手1再控制转轴125从材料卷9的径向靠近并接触材料94接头。

实施例3

如图15所示，在本实施例中，与实施例1的区别在于，所述机架2的数量为至少两个，至少两个所述机架2依次设置，一个材料卷输送机构6对应一个机架2，沿至少两个所述机架2依次设置的方向设置有第一滑轨71，所述机械手1滑动设置在所述第一滑轨71上。机械手1沿第一滑轨71滑动，一个机械手1覆盖多个材料卷输送机构6，降低生产成本，提高生产效率。

实施例4

如图16所示，在本实施例中，与实施例1的区别在于，所述机架2的数量为至少三个，至少三个所述机架2围合形成呈“n”型的机架组，所述机架组的两侧各有一个所述机架2，所述机架组两侧的机架2与机架组中部的机架2相互垂直设置，每个所述机架2上输出的材料94输送至生产线100上，所述机架组内设置有第二滑轨72，且所述第二滑轨72的方向平行于位于机架组中部的机架2，所述机械手1滑动设置在所述第二滑轨72上，机架组对应一台或多台机械手1。为了作业安全，该原材料补充装置的外周设置有安全防护栏83，且安全防护栏83与机架组组成封闭的空间，机架组的侧方设置有废料输送装置82以便将废料输送到安全防护栏83外，且废料输送装置82平行于第二滑轨72，材料卷输送机构6一部分在安全防护栏83内一部分在安全防护栏83外，材料从安全防护栏83外整理好后放在材料卷输送机构6上，由材料卷输送机构6将材料输送到安全防护栏83内待换料位置。机架和机械手的布局更加合理，节省该原材料补充装置的占用空间。

实施例5

在本实施例中，与实施例1的区别在于，未设置材料卷输送机构6，材料卷9由人工堆叠在上料区，材料卷9的轴心垂直地面竖直堆垛，以降低设备成本。

Claims (6)

1.一种生产线原材料补充装置，其特征在于：包括机械手(1)和机架(2)，所述机架(2)上设置有拼接器(4)、储料器(5)和两个第一气胀轴(3)，材料卷(9)套设在所述第一气胀轴(3)上，一个所述第一气胀轴(3)上的材料(94)释放后依次穿过拼接器(4)和储料器(5)，所述拼接器(4)拼接两个材料卷(9)的材料(94)时，所述储料器(5)用于释放材料(94)至生产线；

所述机械手(1)包括工作臂(11)和工作头(12)，所述工作头(12)设置在工作臂(11)的输出端，所述工作头(12)上设置有取料组件、卸料组件和接头组件，所述取料组件用于将材料卷(9)套设在第一气胀轴(3)上，所述卸料组件用于从第一气胀轴(3)上卸下材料卷(9)的芯筒(93)，所述接头组件用于将所述第一气胀轴(3)上备用的材料卷(9)的接头牵引至拼接器(4)内；

所述取料组件包括第二气胀轴(121)、推手(122)和第一传感器(123)，所述第一传感器(123)用于检测材料卷(9)的位置，所述第二气胀轴(121)与芯筒(93)配合，所述推手(122)沿第二气胀轴(121)的轴向往复运动；

所述接头组件包括转动设置在工作头(12)上的转轴(125)，所述材料卷(9)的接头处粘贴有色标胶带，所述第一传感器(123)同时用于检测色标胶带的位置，所述第一气胀轴(3)驱动材料卷(9)转动使接头停放在设定位置，所述转轴(125)的周面与色标胶带粘合将接头牵引至拼接器(4)内；

所述拼接器(4)包括固定设置的刀砧(41)，所述刀砧(41)的两侧设置有相互开合的第一拼接机构(4-1)和第二拼接机构(4-2)，所述第一拼接机构(4-1)和第二拼接机构(4-2)的结构相同，均包括支撑架(42)以及设置在支撑架(42)上的剪切组件和拍合组件，位于所述刀砧(41)两侧的材料(94)依次经过刀砧(41)、剪切组件和拍合组件，所述第一拼接机构(4-1)和第二拼接机构(4-2)的拍合组件相互靠近将两侧的材料(94)拍合，所述剪切组件用于将已释放完的材料卷(9)的材料(94)剪断；

所述拍合组件包括拍合板(45)和驱动拍合板(45)运动的第一气缸(46)，所述拍合板(45)上开设有中空腔体以及分别与中空腔体连通的吸气接口(451)和吸附孔(452)；

所述剪切组件包括刀片(43)，所述材料(94)穿过刀砧(41)和刀片(43)之间的间隙通道，所述刀片(43)靠近或远离刀砧(41)运动，当所述刀片(43)与刀砧(41)咬合时将材料(94)剪断，所述刀片(43)的刃口朝向刀砧(41)倾斜，所述刀片(43)与刀砧(41)剪切的相对面相对倾斜，当刀片(43)插入刀砧(41)越深其厚度方向与刀砧(41)重合越多。

2.根据权利要求1所述的生产线原材料补充装置，其特征在于：该原材料补充装置还包括材料卷输送机构(6)，所述材料卷输送机构(6)包括底座(61)，所述底座(61)支撑呈V字型排布的两根输送带(62)。

3.根据权利要求1所述的生产线原材料补充装置，其特征在于：所述卸料组件包括夹钳(124)，所述夹钳(124)上具有卡爪。

4.根据权利要求1所述的生产线原材料补充装置，其特征在于：所述接头组件包括转动设置在工作头(12)上的转轴(125)，所述机架(2)上设置有第二传感器(126)，所述材料卷(9)的接头处粘贴有与第二传感器(126)配合的色标胶带，所述第一气胀轴(3)驱动材料卷(9)转动使接头停放在设定位置，所述转轴(125)的周面与色标胶带粘合将接头牵引至拼接器(4)内。

5.根据权利要求1～4任一项所述的生产线原材料补充装置，其特征在于：所述机架(2)的数量为至少两个，至少两个所述机架(2)依次设置，沿至少两个所述机架(2)依次设置的方向设置有第一滑轨(71)，所述机械手(1)滑动设置在所述第一滑轨(71)上。

6.根据权利要求1～4任一项所述的生产线原材料补充装置，其特征在于：所述机架(2)的数量为至少三个，至少三个所述机架(2)围合形成呈“n”型的机架组，所述机架组的两侧各有一个所述机架(2)，所述机架组内设置有第二滑轨(72)，且所述第二滑轨(72)的方向平行于位于机架组中部的机架(2)，所述机械手(1)滑动设置在所述第二滑轨(72)上。