CN1284712C - 用于拾取坯料堆垛的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种通过抓取装置(1)来拾取坯料堆垛的方法，该抓取装置(1)有：抓爪，该抓爪铰接在框架(11)上，并装备有具有自由端(P)的第一抓取部件；以及驱动装置，用于打开和关闭抓爪；该方法包括：将自由端(P)压在所述支架上，要拾取的堆垛(3)放置在该支架上；并使自由端(P)沿支架在堆垛(3)下面进给，同时将自由端(P)压靠该支架。

Description

用于拾取坯料堆垛的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种拾取坯料堆垛的方法。

尤其是，本发明涉及一种拾取坯料堆垛的方法，以便将堆垛在平板架上的、给定数目的堆垛一次一个地传送给卷烟包装机，下面对本发明的说明仅仅是作为举例。

背景技术

坯料堆垛通常包括大量扁平坯料，这些坯料基本一个在另一个顶上，并通过包装材料保持在一起。该堆垛分层堆垛在平板架上，并通过分隔器分开，各个分隔器用于支承在各层中的堆垛。该平板架移向机器人，该机器人装备有抓取装置，用于一次将一个堆垛传送给包装机的输入站。该机器人使抓取装置位于要进行拾取的堆垛处，且该装置在两抓取部件之间抓住该堆垛。

该类型的抓取装置必须通过机器人而相对于要抓取的堆垛精确定位，以防止抓取部件在拾取阶段与坯料干涉，这由于堆垛在各层中布置成彼此接触而更复杂，因此，该抓取部件可能与相邻堆垛干涉，并可能损坏相邻堆垛中的坯料。为了能精确定位在要拾取的堆垛处，抓取装置必须装备有许多光学传感器或者甚至照相机，它们检测抓取部件的端头相对于要拾取的堆垛的位置，且它们不仅使装置复杂，需要频繁维修，而且不能用于精确确定拾取部件的端头在拾取阶段的位置。

为了消除上述缺点，一些装置装备有吸杯，以便与要拾取的堆垛的顶部坯料啮合，该堆垛在离开响应层后再进行抓取，这样，该抓取部件可以在不与相邻堆垛干涉的情况下工作。尽管消除了前述缺点，但是该类型的拾取装置不能保证完全可靠，考虑到通过使抽吸装置与堆垛的顶部坯料啮合而升高堆垛将导致其它坯料变形，使其它坯料散开到包装材料的周围，从而使得该堆垛难于抓取。而且，该类型的拾取装置不适用于没有包装材料的松散堆垛，在该没有包装材料的松散堆垛中，坯料只是一个置于另一个顶上，且该没有包装材料的松散堆垛与有包装类型的堆垛相比优点是不需要专门的装置来除去和处理该包装材料。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种拾取坯料堆垛的方法，该方法设计成消除已知技术的缺点，尤其是，该方法即使在拾取没有包装材料的松散坯料堆垛时也非常可靠。

根据本发明，提供了一种通过抓取装置来拾取坯料堆垛的方法，该抓取装置包括：框架；抓爪，该抓爪铰接在该框架上，并装备有具有自由端的第一抓取部件；以及驱动装置，用于驱动所述抓爪；所述堆垛放置在支架上；该方法的特征在于：将所述自由端压在所述支架上并靠近所述堆垛；以及使所述自由端沿所述支架在该堆垛下面进给，同时将所述自由端压靠该支架。

本发明还涉及一种用于拾取坯料堆垛的装置。

根据本发明，提供了一种用于拾取坯料堆垛的装置，其中，该堆垛放置在支架上，该装置包括：框架；抓爪，该抓爪铰接在该框架上，并有具有自由端的第一抓取部件；以及驱动装置，用于驱动所述抓爪；该装置的特征在于：所述驱动装置包括第一驱动器和第二驱动器，用于使第一抓取部件相对于所述框架运动，以便将所述自由端压在所述支架上并靠近所述堆垛，并使所述自由端沿所述支架在该堆垛下面进给，同时将所述自由端压靠该支架。

附图说明

下面将通过实例并参考附图来介绍本发明的非限定实施例，附图中：

图1至4表示了用于拾取坯料堆垛的装置的优选实施例在四个不同操作步骤过程中的侧视图，其中为了清楚，部分以剖视表示，部分被去除；

图5和6表示了图1的装置的侧视图，其中为了清楚，部分以剖视表示，部分被去除；

图7表示了图1的装置的详细正视图；

图8表示了装置沿图4中的线VIII-VIII的剖视图，其中为了清楚，部分被去除。

具体实施方式

图1中，标号1表示机器人2的整个拾取或抓取装置，用于拾取堆垛在平板架(未示出)上的坯料堆垛3，并将该堆垛3传送给包装机(未示出)，以便生产盒装(packet)卷烟(未示出)。机器人2包括安装在装置1的端头的活动臂4，且该机器人以已知的机器人工程方法来定位和定向装置1。

各堆垛3包括大量扁平且层叠的坯料5，当从上面看时，该坯料5的形状如图8中的虚线所示。各堆垛3没有包装材料，且当沿垂直于坯料5的表面的方向D1挤压时很可能变形。堆垛3分层布置在平板架(未示出)上，该层S由支架(在本实施例使用分隔器F来说明)分开，且该分隔器F牢固放置在下面的堆垛3上，并垂直于方向D1延伸。参考图8，当从上面看时，各扁平坯料5有包括凹口7的给定形状，该凹口7在两个拐角8之间延伸，并由中心边缘9以及连接拐角8和中心边缘9的相对端的两个倾斜边缘10确定。各堆垛3中的坯料5基本垂直对齐，因此，整个堆垛3形成凹腔，从上面看，该凹腔基本等于凹口7，并以相同的参考标号7表示，且在堆垛的整个高度上延伸。

参考图1至4，装置1包括与臂4相连的框架11，并可相对于臂4绕轴线12旋转，以便以已知方式相对于臂4定向该装置1。装置1包括：抓爪，该抓爪具有第一抓取部件，在本实施例中具体为两个指状物13和14以及叶片15，该指状物13和14以及叶片15可相对于框架11运动；以及定位板16，该定位板16与框架11成一体。换句话说，指状物13和14以及叶片15确定了抓爪的抓取部件，并相互配合以抓取堆垛3。

指状物13和14包括：进行了圆角的相应头部17和18，用于与堆垛3中的顶部坯料5接触；以及相应的驱动器19和20，各驱动器19和20包括由指状物13、14、框架11以及两杆21和22确定的铰接四边形体，其中该杆22与由相应双动气压缸24、25驱动的曲柄23成一体。气压缸24和25用于单独驱动相应指状物13和14，该指状物13和14每次一个或两个一起与叶片15配合以抓取各堆垛3。板16平行于轴线12延伸，且从上面看，如图8所示，形状为与各堆垛3的凹腔相配。参考图7，板16包括：中心体26，该中心体26与堆垛3中的坯料5的中心边缘9接触；以及两个侧翼板27，这两侧翼板27与倾斜边缘10接触。中心体26包括凹腔28，以便在后面将介绍的给定操作条件下允许叶片15通过。换句话说，板16用于使装置1相对于要拾取的堆垛3定位。

参考图1至4，叶片15基本刚性，并包括自由端P以及在自由端P的相对端处的端部，该端部通过操作杆29、双动气压缸30以及两个引导件31与框架11相连。操作杆29可绕垂直于轴线12的轴线32而相对于框架11旋转，同时叶片15绕平行于轴线32的轴线33而相对于操作杆29旋转。驱动缸30以基本相同的方式安装成可绕平行于轴线32的相应轴线34和35而相对于框架11和叶片15旋转，以便与操作杆29一起形成铰接四边形体，该铰接四边形体的一边(由气压缸30确定的)的长度可变。引导件31沿气缸30的相对侧延伸，并可绕轴线34而相对于框架11旋转，且该引导件31在相对端有容纳销钉37的相应狭槽36，该销钉37确定了轴线35，并在气缸30和叶片15之间进行铰接。各引导件31包括附件(appendix)31a，该附件31a位于轴线34处，并与和框架11成一体的止动器31b配合，以防止引导件31绕轴线34旋转。气缸30与线性位置传感器38连接，该线性位置传感器38用于检测关于气缸30的延伸的信号，并将该信号传输给控制机器人2和装置1的运动的控制单元39。当操作杆29布置成如图1和2所示时，由线性传感器38发出的信号还表示叶片15的自由端相对于轴线32的位置，因为装置1的部件的几何尺寸已知。

参考图6，操作杆29与曲柄40形成一体，该曲柄40由双动气压缸41驱动，以便使操作杆29绕轴线32旋转。

参考图5和6，气压缸24、25、30和41由相应的六巴气压管路42、43、44和45供给，由控制单元39控制的开关阀46位于该气压管路中。在阀46的下游，管路44和45装有由控制单元39控制的相应减压器47，以便向相应气缸30和41供给两巴或六巴压力。

在实际使用时，机器人2以已知方式使拾取装置1在抓取站(位置根据要拾取的堆垛3而变化)以及包装机(未示出)之间运动。在抓取站，机器人2使装置1的框架11定位在堆垛3上，这样，轴线12基本垂直于堆垛3的平面，即由支承要拾取的堆垛3的分隔器F确定的平面。然后，通过将板16插入凹腔7内并抵靠坯料5的边缘9和10，机器人2使装置1相对于下面的堆垛3定位，这样，在该步骤，轴线32大致定位成离分隔器F的距离为Z。装置1向堆垛3接近的步骤由距离传感器(未示出)监测，该距离并不需要特别精确，即可以有几毫米的公差。在定位和接近堆垛3的步骤中，装置1的结构如图1所示，其中，气缸30完全伸出并供给六巴的压力，气缸41供给两巴的压力，引导件31的进一步逆时针旋转由止动器31b停止，在图1中，自由端P位于板16的右侧，并在板16的凹腔28的前面，该板16除了定位功能外，还作为引导件起到防止叶片15的自由端P在定位和接近堆垛3的步骤中接触坯料5。

当装置1相对于下面的堆垛3定位后，控制单元39使气缸30的供给颠倒，该气缸在六巴压力下供给并缩回，这样，叶片15绕轴线33逆时针方向旋转，同时，由狭槽36内部的销钉37确定的约束作用使得气缸30绕轴线34顺时针旋转，以便使操作杆29绕轴线32顺时针方向旋转。通过防止引导件31绕轴线34进行任何进一步逆时针旋转，并通过向气缸41供给两巴压力而使气缸30相对于由在六巴压力下供给的气缸30确定的运动起到气弹簧的作用，从而可以进行该运动。狭槽36根据装置的几何形状形成，这样，自由端P沿基本平行于轴线12的通路T1运动，不会超出凹腔28，以防止与坯料5接触。

根据距离Z，可以为多种操作情况。

在第一操作情况，气缸30完全缩回，自由端P位于通路T1的底端，没有与分隔器F接触。线性传感器38向控制单元39传送一个位置信号，表示气缸30已经到达停止位置，该控制单元39使装置1成为图1的结构，减小距离Z，重复上述操作。如果该重复的操作形成与前述相同的结果时，进一步减小距离Z。另一方面，当自由端P沿通路T1的运动到达分隔器F时，如图2所示，线性传感器38发出的位置信号落在给定的范围内，这时将继续拾取操作。换句话说，重复调节距离Z，直到线性传感器38发出的位置信号落在给定的范围内，表示装置能够继续拾取堆垛3。该多种操作情况还包括根据由线性传感器38发出的信号值，必须增加距离Z的情况。

当拾取能够由控制单元39继续进行时，即距离Z落在给定的许可范围内时，指状物13从图1的位置向图2的位置运动，在图2的位置中，指状物13的头部置于堆垛3上，以便抵消由插入堆垛3下面的叶片15所施加的推力。参考图2，气缸30供给两巴压力，而气缸41供给六巴压力，以便使气缸41伸展，从而使操作杆29顺时针方向从图2的的结构旋转到图3的结构，在图3的结构中，操作杆29平行于轴线12延伸。也就是，操作杆29绕轴线32的旋转以及叶片15绕轴线33的旋转使得自由端P沿平行于方向D2的基本水平通路T2运动，该方向D2垂直于方向D1。叶片15绕轴线33的旋转由起到空气弹簧的作用的气缸30的柔性确定，同时指状物13防止堆垛3被叶片15推动，这样，堆垛3不会以装置1为中心运动。在该步骤，气缸30起到气弹簧的作用，并通过弹性屈服于由坯料5堆垛的重量施加的力而缩回，这样，叶片15的自由端P压靠在分隔器F上，以便防止自由端刮靠堆垛3的底部坯料5。

当自由端P沿通路T2移动时，指状物13缩回，同时指状物14向前运动，以便使头部18置于堆垛3上，并在指状物14和叶片15之间压缩堆垛3。指状物13和14与堆垛3的重量一起，有助于使自由端P与分隔器F接触。当气缸41到达停止位置时，气缸30在六巴压力下供给，以便使气缸30运动到完全伸展的位置，这样，叶片15绕轴线33沿顺时针方向旋转到垂直于轴线12的位置，并在离分隔器F给定距离处。在该结构中，如图4所示，叶片15通过凹腔28，并将堆垛3推靠在两个指状物13和14上，这两指状物13和14与叶片15配合，以便将堆垛3保持在给定位置，并能够将该堆垛3传送给未示出的包装机。

Claims (22)

1.一种通过抓取装置(1)来拾取坯料堆垛的方法，该抓取装置(1)包括：框架(11)；抓爪，该抓爪铰接在该框架(11)上，并装备有具有自由端(P)的第一抓取部件；以及驱动装置，用于驱动所述抓爪；所述堆垛放置在支架上；该方法的特征在于：将所述自由端(P)压在所述支架上并靠近所述堆垛(3)；以及使所述自由端(P)沿所述支架在该堆垛(3)下面进给，同时将所述自由端(P)压靠该支架。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：驱动所述第一抓取部件，以便使所述自由端(P)沿平行于第一方向(D1)的第一通路(T1)朝所述支架(F)进给，该第一方向(D1)垂直于所述支架，并且当所述自由端(P)压靠在支架上时，使所述自由端(P)沿平行于第二方向(D2)的第二通路(T2)进给，该第二方向(D2)平行于所述支架。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：包括以下步骤：检测关于所述自由端(P)沿所述第一通路(T1)相对于所述框架(11)而呈现的极限位置的信号；使所述信号值与预定范围比较；使所述自由端(P)沿所述第一通路(T1)离开所述支架；沿所述第一方向(D1)改变所述装置(1)相对于所述堆垛(3)的位置；使所述自由端(P)沿所述第一通路(T1)朝支架进给；重复前述步骤，直到所述信号值落入所述预定范围内。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：当所述信号的值落入所述预定范围内时，驱动所述第一抓取部件，以便使所述自由端(P)沿所述第二通路(T2)进给。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：当自由端沿所述第一通路(T1)朝着支架进给时，所述自由端(P)所呈现的所述极限位置是驱动装置(30、40)以及该装置(1)和所述堆垛(3)沿所述第一方向之间的距离(Z)的函数。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于：所述驱动装置包括第一驱动器(30)和第二驱动器(41)，该第一驱动器(30)和第二驱动器(41)配合以驱动所述第一抓取部件；选择第一驱动器和第二驱动器的驱动力，这样，该第一驱动器(30)和第二驱动器(41)分别能起到弹簧的作用，以便允许所述抓取部件移动，以及起到驱动器的作用，以便使所述第一抓取部件主动移动。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：该第一驱动器(30)和第二驱动器(41)是第一气压缸和第二气压缸；并在第一压力和第二压力下向各气缸供给，并且该第二压力大于第一压力。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述第一气压缸使所述自由端(P)沿所述第一通路(T1)主动移动，而所述第二气压缸起到气弹簧的作用。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于：所述第二气压缸使所述自由端(P)沿所述第二通路(T2)主动移动，而所述第一气压缸起到气弹簧的作用。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于：所述抓爪包括第二抓取部件，该第二抓取部件独立于第一抓取部件驱动。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述第二抓取部件包括第一指状物(13)和第二指状物(14)，该第一指状物(13)和第二指状物(14)与所述堆垛(3)接触，以便抵消第一抓取部件的作用；该第一指状物(13)和第二指状物(14)根据第一抓取部件的位置而彼此独立驱动。

12.一种用于拾取坯料堆垛的装置，其中堆垛(3)放置在支架上，该装置(1)包括：框架(11)；抓爪，该抓爪铰接在该框架(11)上，并装备有具有自由端(P)的第一抓取部件；以及驱动装置，用于驱动所述抓爪；该装置的特征在于：所述驱动装置包括第一驱动器(30)和第二驱动器(41)，用于使第一抓取部件相对于所述框架(11)运动，以便将所述自由端(P)压在所述支架上并靠近所述堆垛(3)，并使所述自由端(P)沿所述支架在该堆垛(3)下面进给，同时将所述自由端(P)压靠该支架。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：所述第一抓取部件通过有可变长度侧边的铰接四边形体与所述框架(11)连接；所述四边形体由所述第一驱动器和所述第二驱动器(30、41)控制，以便驱动所述第一抓取部件，从而使所述自由端(P)沿平行于第一方向(D1)的第一通路(T1)朝所述支架进给，该第一方向(D1)垂直于所述支架，并且当所述自由端(P)压靠在支架上时，使所述自由端(P)沿平行于第二方向(D2)的第二通路(T2)进给，该第二方向(D2)平行于所述支架。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于包括：位置传感器(38)，该位置传感器与所述铰接四边形体的可变长度边相连，以便确定所述可变长度边的长度；所述可变长度边的长度与所述自由端(P)沿所述第一通路(T1)的位置相关。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于：所述铰接四边形体的可变长度边由所述第一驱动器(30)确定；与该可变长度边相对的边由操作杆(29)确定；其它侧边由所述框架(11)和所述第一抓取部件确定。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的装置，其特征在于：该第一驱动器和第二驱动器(30、41)是第一气压缸(30)和第二气压缸(41)；该装置用于在第一压力和第二压力下向各气缸供给，且该第二压力大于第一压力，这样，所述第一气压缸和第二气压缸中的一个当在第二压力下供给时起到驱动器的作用，另一个当同时在第一压力下供给时起到气弹簧的作用。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：所述铰接四边形体包括至少一个引导件(31)，以便引导所述第一气压缸。

18.根据权利要求12至15中任一项所述的装置，其特征在于：所述抓爪包括：第二抓取部件；以及第三驱动器(24)和第四驱动器(25)，用于独立于第一抓取部件驱动所述第二抓取部件。

19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于：所述第二抓取部件包括第一指状物(13)和第二指状物(14)，该第一指状物(13)和第二指状物(14)与所述堆垛(3)接触，以便抵消第一抓取部件的作用；该第三驱动器和第四驱动器分别根据第一抓取部件的位置而彼此独立地驱动第一指状物(13)和第二指状物(14)。

20.根据权利要求12至15中任一项所述的装置，其特征在于：所述第一抓取部件是刚性的叶片(15)。

21.根据权利要求12至15中任一项所述的装置，其特征在于：包括定位部件，该定位部件与所述框架(11)成一体，并可插入所述堆垛(3)的凹腔(7)内部。

22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于：所述定位部件为与所述凹腔(7)配合的板(16)；当该板与凹腔配合时，所述堆垛(3)和所述第一抓取部件位于所述板(16)的相对侧。

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