一种纸浆模塑成定型机械手的制作方法

本实用新型涉及一种机械手，特别涉及一种纸浆模塑成定型机械手。

背景技术：

一些如纸盘、纸碗的纸质餐具通常是利用纸浆模塑装置进行生产的，纸浆通过在成型机中加压抽湿制成湿胚（即成型），再用定型机对湿胚进行热压制成干胚（即定型），最后用切边机对干胚进行切边得到成品；把湿胚从成型机中取出送往定型机、把干胚从定型机取出送往切边机的过程通常是使用机械手进行产品的转移的。

传统的纸浆模塑生产过程中，是由人工将成型的湿胚从成型机中取出转移到定型机中进行热压定型，定型完成后从定型机人工把干胚转移出来，工作效率低，而且热压定型产生大量高温水蒸气，工作环境恶劣。为此，目前出现了用机械手替代人工进行湿胚和干胚转移的做法，但其湿胚转移和干胚取出均由同一个机械手臂完成，同一时间内只能进行湿胚转移或干胚取出，由于定型的时间比成型的时间长，因此一台成型机可配合多台定型机工作，然而该机械手无法同时进行湿胚转移和干胚取出，生产连续性较差，导致生产效率较低。

可见，现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种纸浆模塑成定型机械手，该机械手能够同时进行湿胚转移和干胚取出，有利于提高生产效率。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种纸浆模塑成定型机械手，包括一个具有两根上横梁的龙门架，用于把湿胚从成型机转移到定型机的转移模，用于把干胚从定型机中取出送往下一个工位的吸盘架，以及两个分别用于驱动转移模和吸盘架移动的移动机构；所述移动机构能够带动转移模和吸盘架沿横向、纵向和竖向移动。

所述的纸浆模塑成定型机械手中，所述移动机构包括可滑动地设置在龙门架的上横梁上的底架，能够在底架上沿纵向移动的移动座，以及设置在移动座上、能够沿竖向往复移动的升降杆；所述升降杆的下端与转移模或吸盘架连接；所述底架由一个第一电机和第一齿轮齿条传动机构驱动其在龙门架的上横梁上移动；所述移动座由一个第二电机和同步带传动机构驱动其在底架上沿纵向移动；所述升降杆由一个第三电机和第二齿轮齿条传动机构驱动其在竖向上往复移动。

所述的纸浆模塑成定型机械手中，所述第一齿轮齿条传动机构包括可转动地设置在底架上的转轴，设置在转轴两端的第一齿轮，以及两根设置在所述龙门架的上横梁上、分别与两个第一齿轮啮合的第一齿条；所述第一电机驱动所述转轴转动。

所述的纸浆模塑成定型机械手中，所述底架上设置有两根沿纵向延伸到的滑轨，所述移动座通过滑块可滑动地扣接在两个滑轨上；所述同步带传动机构包括两个主动同步轮，两个从动同步轮，以及两根同步带；每个主动同步轮与对应的从动同步轮上绕设一根同步带，移动座底部与两根同步带固连；所述第二电机驱动两个主动同步轮同步转动。

所述的纸浆模塑成定型机械手中，所述移动座上设置有两个导向座，升降杆的其中两个相对的侧面上均沿长度方向设置有一根导轨，两个导向座分别与两根导轨滑动扣接；所述第二齿轮齿条传动机构包括一根设置在升降杆上的第二齿条，以及一个与第二齿条啮合的第二齿轮；所述第三电机驱动第二齿轮转动。

所述的纸浆模塑成定型机械手中，所述转移模包括设置有多个吸风槽体的转移模主体，以及盖接在转移模主体上的盖板；所述升降杆连接在转移模主体的一侧；所述吸风槽体朝下凸出，且其下部与工件的内腔共形，吸风槽体的底部设置有吸风孔，所有吸风槽体均与外部的抽真空系统连通。

所述的纸浆模塑成定型机械手中，所述转移模主体的顶部中间设置有凹陷区，所述盖板盖接在转移模主体的顶部并把该凹陷区围成一个连接腔，该连接腔与所有吸风槽体连通。

所述的纸浆模塑成定型机械手中，所述转移模主体的其中一条边上设置有安装柄，所述升降杆的下端与该安装柄固连；所述安装柄上开设有至少一个连通至其中一个或多个吸风槽体的通气孔，并开设有一个与所有通气孔连通的空气进出口。

所述的纸浆模塑成定型机械手中，所述吸盘架包括气室，设置在气室上的泄气阀，可转动地设置在气室上的翻转手臂，多个设置在翻转手臂上的连接杆，多个设置在连接杆上的真空吸盘，以及用于驱动翻转手臂转动的驱动装置；气室上设置有用于抽真空的抽气口；所述翻转手臂中空，其远离气室的一端封闭，另一端与气室内部空腔连通，翻转手臂的两侧设置有若干气嘴，并通过气管连接这些气嘴和真空吸盘。

所述的纸浆模塑成定型机械手中，所述气室内可转动地设置有一根中空轴，其一端通过一个实心轴头与气室转动连接，另一端伸出气室外与所述翻转手臂连接；中空轴的位于气室内的侧壁上开设有若干通气孔，其内孔与翻转手臂的内孔连通；所述驱动装置驱动实心轴头转动。

有益效果：

本实用新型提供了一种纸浆模塑成定型机械手，具有能够独立工作的转移模和吸盘架，其中转移模只负责把湿胚从成型机转移到定型机，吸盘架只负责把干胚从定型机取出送往下一个工序，该机械手能够同时进行湿胚转移和干胚取出，生产连续性较高，有利于提高生产效率。

附图说明

图1为本实用新型提供的纸浆模塑成定型机械手的结构示意图。

图2为本实用新型提供的纸浆模塑成定型机械手中，移动机构的结构示意图。

图3为图2中S部分的放大图。

图4为本实用新型提供的纸浆模塑成定型机械手中，移动机构的侧视图。

图5为本实用新型提供的纸浆模塑成定型机械手中，转移模的结构示意图。

图6为本实用新型提供的纸浆模塑成定型机械手中，转移模主体的俯视图。

图7为本实用新型提供的纸浆模塑成定型机械手中，吸盘架的结构示意图。

图8为本实用新型提供的纸浆模塑成定型机械手中，吸盘架的剖视图。

图9为本实用新型提供的纸浆模塑成定型机械手中，吸盘架的局部放大图。

图10为一种纸浆模塑系统的设备分布图。

具体实施方式

本实用新型提供一种纸浆模塑成定型机械手，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本文中，横向是指龙门架的长度方向，即图4中的左右方向；纵向是指转移模从成型机和定型机的进出方向，即图4中垂直于纸面的方向；竖向是指竖直方向，即图4中的上下方向。

请参阅图1-10，一种纸浆模塑成定型机械手，包括一个具有两根上横梁A1的龙门架A，用于把湿胚从成型机1’转移到定型机2’的转移模B，用于把干胚从定型机中取出送往下一个工位（如图10，此处下一个工位是指中转台3’，该中转台用于把干胚运往切边机4’进行切边）的吸盘架C，以及两个分别用于驱动转移模B和吸盘架C移动的移动机构D；所述移动机构能够带动转移模和吸盘架沿横向、纵向和竖向移动。

由于该机械手具有能够独立工作的转移模和吸盘架，其中转移模只负责把湿胚从成型机转移到定型机，吸盘架只负责把干胚从定型机取出送往下一个工序，该机械手能够同时进行湿胚转移和干胚取出，生产连续性较高，有利于提高生产效率；如图10，在成型机1’的其中一侧设置多个定型机2’，当某一个定型机2’中的干胚定型好，立刻由吸盘架把该干胚取出送至中转台3’并由中转台送往切边机4’，干胚取出后立刻由转移模把成型的湿胚转移至该定型机中，整个过程连续性好，能够使成型机和各定型机的等待时间大大地降低，提高生产效率。

具体的，见图1-4，所述移动机构D包括可滑动地设置在龙门架的上横梁A1上的底架D1，能够在底架上沿纵向移动的移动座D2，以及设置在移动座上、能够沿竖向往复移动的升降杆D3；所述升降杆的下端与转移模B或吸盘架C连接；所述底架由一个第一电机D4和第一齿轮齿条传动机构驱动其在龙门架的上横梁上移动；所述移动座由一个第二电机D5和同步带传动机构驱动其在底架上沿纵向移动；所述升降杆由一个第三电机D6和第二齿轮齿条传动机构驱动其在竖向上往复移动。

事实上，现有的纸浆模塑成定型机械手在取放湿胚、干胚时是利用一根沿纵向延伸的伸缩梁来进行纵向移动的，伸缩梁是悬臂式的，不可避免地会产生向下倾斜的现象，影响取放的可靠性。本申请中，由竖向设置的升降杆带动转移模和吸盘架进行移动，不存在悬臂安装的伸缩梁，相对于现有的机械手的悬臂式的伸缩梁，更容易保证不向下倾斜。

所述第一齿轮齿条传动机构包括可转动地设置在底架D1上的转轴D7，设置在转轴两端的第一齿轮D8，以及两根设置在所述龙门架的上横梁A1上、分别与两个第一齿轮啮合的第一齿条D9；所述第一电机驱动所述转轴转动。转轴的转动能够带动第一齿轮在第一齿条上往复移动，从而推动底架沿横向往复移动。此处，底架上设置有两个轴承套，轴承套中设置有轴承，转轴穿设在这些轴承中，如图2所示。

所述底架D1上设置有两根沿纵向延伸到的滑轨D10，所述移动座D2通过滑块可滑动地扣接在两个滑轨上；所述同步带传动机构包括两个主动同步轮，两个从动同步轮，以及两根同步带D11；每个主动同步轮与对应的从动同步轮上绕设一根同步带，移动座底部与两根同步带固连；所述第二电机D5驱动两个主动同步轮同步转动。主动同步轮转动时，能够带动同步带移动，从而带动移动座在纵向上移动，通过两根平行的同步带来带动移动座运动，能够防止移动座发生转动而卡滞。

为了确保两个主动同步轮之间转动的同步性，两个主动同步轮之间连接有一根驱动轴，所述第二电机D5驱动该驱动轴转动，如图4所示。

所述移动座D2上设置有两个导向座D12，升降杆D3的其中两个相对的侧面上均沿长度方向设置有一根导轨D13，两个导向座分别与两根导轨滑动扣接；所述第二齿轮齿条传动机构包括一根设置在升降杆上的第二齿条D14，以及一个与第二齿条啮合的第二齿轮D15；所述第三电机D6驱动第二齿轮转动。通过导轨和导向座的配合，能够保证升降杆始终保持竖向状态，并对其移动进行导向；升降杆的顶部可设置一块限位板，如图3所示，以防止升降杆脱离移动座。

优选的，所述升降杆D3上沿长度方向开设有一个宽度与第二齿条D14相适应的定位槽D3.1，所述第二齿条安装在该定位槽中。保证第二齿条安装时能够快速定位。

为了提高输出力矩，所述第一电机D4、第二电机D5、第三电机D6的输出端设置有减速器，该减速器优选为蜗轮蜗杆减速器，该减速器具有反向锁定功能，只能由输入端带动输出端转动，输出端不能反过来带动输入端转动，因此，当第一电机D4、第二电机D5、第三电机D6不工作时，机械手锁定不动。

为了对底架D1的横向移动进行导向，所述上横梁A1上设置有导轨，底架通过滑块滑动扣接在该导轨上。

为了防止两个移动机构D由于碰撞而损坏，可在两个底架D1相对的面上设置距离检测传感器D16，优选为光电式距离检测传感器，并可在两个底架上设置机械防撞缓冲装置D17。

具体的，见图1、5、6，所述转移模B包括设置有多个吸风槽体B1.1的转移模主体B1，以及盖接在转移模主体上的盖板B2；所述升降杆D3连接在转移模主体的一侧；所述吸风槽体B1.1朝下凸出，且其下部与工件（指湿胚）的内腔共形，吸风槽体的底部设置有吸风孔B1.2，所有吸风槽体均与外部的抽真空系统连通。

由于吸风槽体下部与工件的内腔共形，吸附湿胚时能够完好地保持湿胚的形状，防止其变形受损影响下一个工序的进行。为了进一步保护湿胚，防止其受集中力而变形，每个吸风槽体的底部均开设有多个吸风孔B1.2，这些吸风孔均匀排布，使湿胚受到均匀的吸附力。

此处，所述转移模主体B1可为矩形，所述吸风槽体B1.1成矩阵状分布在转移模主体上。与其他形状相比同等面积下，该转移模主体能够设置更多的吸风槽体，也就是说转移同样数量的工件，其结构重量更低，更有利于防止向下倾斜。

所述转移模主体B1的顶部中间设置有凹陷区B1.3，所述盖板B2盖接在转移模主体的顶部并把该凹陷区围成一个连接腔，该连接腔与所有吸风槽体B1.1连通。由于通过连接腔可把所有吸风槽体连通，因此只需要其中一个或几个吸风槽体与外部的抽真空系统连通即可对所有吸风槽体抽真空，可以减少输气管的数量并简化结构。

为了保证气密性，可在所述转移模主体B1的顶部的边沿开设有一个首尾连接的安装槽B1.4，该安装槽内设置有密封圈（图中没画），保证抽真空的可靠性，从而保证吸附力稳定。

本实施例中，所述转移模主体B1的其中一条边上设置有安装柄B1.5，所述升降杆D3的下端与该安装柄固连，以防止升降杆阻碍转移模主体伸入成型机和定型机内。所述安装柄上开设有至少一个连通至其中一个或多个吸风槽体B1.1的通气孔B1.6，并开设有一个与所有通气孔连通的空气进出口B1.7。只需要用一根输气管连接该空气进出口和外部的抽真空系统，即可实现对所有吸风槽体抽真空，大大地简化了结构，而且由于该输气管连接在安装柄上，工作时不需要进入定型机内承受高温，有利于提高使用寿命。

优选的，可在所述安装柄B1.5上设置一个集气腔B1.8，所有通气孔B1.6和空气进出口B1.7均连通至该集气腔。由于通气孔需要和空气进出口连通，加工时需要严格对准，加工难度较大，此处设置集气腔，只需要通气孔和空气进出口各自与集气腔连通即可，定位精度的要求不高，加工方便。

为了降低集气腔的加工难度，该集气腔B1.8为一个直径比通气孔B1.6和空气进出口B1.7大的盲孔，其开口处设置有密封件（图中没有画出）。

具体的，见图1、7、8、9，所述吸盘架C包括气室C1，设置在气室上的泄气阀C2，可转动地设置在气室上的翻转手臂C3，多个设置在翻转手臂上的连接杆C4，多个设置在连接杆上的真空吸盘C5，以及用于驱动翻转手臂转动的驱动装置C6；气室上设置有用于抽真空的抽气口（图中没画）；所述翻转手臂中空，其远离气室的一端封闭，另一端与气室内部空腔连通，翻转手臂的两侧设置有若干气嘴C7，并通过气管连接这些气嘴和真空吸盘。

工作时，由移动机构带动其移动，然后通过驱动装置使翻转手臂翻转需要的角度，然后通过泄气阀对气室抽气，由于气室内腔、翻转手臂内孔、真空吸盘依次连通，可以在真空吸盘形成负压进行干胚的吸附，卸料时通过泄气阀泄真空即可；而且因为气嘴设置在翻转手臂上，气嘴与真空吸盘之间的气管（该气管较短）会整体随翻转手臂转动，无论转动多大的角度也不会缠绕打结，甚至扯断，因此可进行大角度翻转。而现有的机械手，其取放机构通常是不能翻转的或只能翻转小角度，当需要将干胚旋转某一个角度才有利于进行自动化切边工序时，将无法顺利进行。

需要说明的是，所述抽气口开设在气室C1的顶部，所述升降杆D3为管状，抽气口设置在升降杆的内腔下端位置，用于抽真空的气管从升降杆的内腔穿过并与抽气口连接。

本实施例中，所述气室C1内可转动地设置有一根中空轴C8，其一端通过一个实心轴头C8.1与气室转动连接，另一端伸出气室外与所述翻转手臂C3连接；中空轴的位于气室内的侧壁上开设有若干通气孔C8.2，其内孔与翻转手臂的内孔连通；所述驱动装置C6驱动实心轴头转动。由于翻转手臂无需直接插入气室内，因此其横截面不是圆形也不会妨碍转动，翻转手臂的横截面可为矩形的，可便于连接杆C4的固定。

所述中空轴C8与翻转手臂C3之间可通过连接法兰C9连接，连接法兰中间设置有密封圈。该结构的连接强度较大，且密封性好。

此处，所述气室C1包括管状主体C1.1，以及两个分别可拆卸地设置在管状主体两端的轴套端头C1.2；两个轴套端头通过轴承C10和密封圈分别与实心轴头C8.1和中空轴C8转动密封连接。由于管状主体和轴套端头可分别进行加工，降低了气室的加工难度，而且该结构的气密性较好。

为了进一步提高气室C1的气密性，所述轴套端头C1.2与管状主体C1.1之间设置有密封圈C11。

所述驱动装置C6可为电机、旋转气缸或其它动力装置，其可通过齿轮传动机构、皮带传动机构、蜗轮蜗杆传动机构或其它传动机构来驱动所述实心轴头C8.1转动。其传动机构可设在一个保护壳C12内，以防止沙尘进入传动机构中。

可在所述翻转手臂C3的上侧或下侧固定有一块安装板C13，该安装板的两侧开设有沿长度方向延伸的腰孔C13.1，所述连接杆C4由穿过腰孔的螺栓固定在安装板上。用户可根据纸浆模塑制品干胚的实际分布位置来调节连接杆的位置，从而使真空吸盘对准干胚，适用性较强。此处，安装板C13的宽度比翻转手臂C3的宽度大，提高了连接杆的受力面积，有利于增加连接杆与翻转手臂之间的连接强度。

进一步的，所述连接杆C4沿长度方向设置有安装槽C4.1，每个真空吸盘C5固定在一块连接板C5.1上，连接板通过卡接在安装槽中的螺栓固定在连接杆上。用户可根据纸浆模塑制品干胚的实际数量和分布位置来调节真空吸盘的数量和位置，进一步提高适用性。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型的保护范围。