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地操作方式，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。