专利名称：具有伸缩零件的装卸设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于物件，特别是缠绕材料卷筒的装卸设备，它至少具有一个伸缩构件，伸缩构件由若干可缩入和伸出的伸缩零件，特别是伸缩缸筒所组成，借助于一张力构件，可以将至少一部分的力传递到伸缩零件上，以将伸缩零件缩入。
为自动装卸要进行包装的物件、包装好的物件，或者特别是包装材料，伸缩式装卸设备在包装工艺中日益受到人们的关注。这种装卸设备，也称作机器人，必须让承载的构件可以在不同的方向运动。本发明涉及这种机器人，或者机器人的最重要元件，即伸缩式装卸设备。
这种型式的伸缩构件的一个优先的应用领域，在包装工艺中，就是装卸包装材料卷筒用的设备。包装材料卷筒由一夹持装置抓住其外周，或者由一承载销在一中心开口中将其抓住。上述夹持装置由若干可以分别控制的伸缩构件将其移动，是较好的办法。DE4221052.6的主题就是这种装卸设备的一例。就这种设备而言，有三个长行程的压力介质缸筒，分布成星形，用为接受包装材料卷筒的承载销的夹持和致动构件。本发明是关于这些压力介质缸筒的专门设计，并且也涉及可用于其他场合的伸缩构件。
本发明的目的是设计伸缩式装卸设备以及其所用的伸缩构件，以使其除了具有轻量的结构以外，还可以作长行程运动，并且运动过程处于精确的控制之下。
这目的由根据本发明的装卸设备所达到，其特征在于，一个具有敞开端的张力构件，经过引导，通过一转向构件，特别是一转向轮，转向轮布置在一伸缩零件的自由端的区域中，而这伸缩零件在本发明中是一活塞杆，本发明的装卸设备的特征还在于，张力可以传递到至少张力构件的一端上，以将伸缩零件缩入。
就根据本发明的伸缩构件来说，其伸出运动是由一压力介质来产生的，而且以由压缩空气来导致运动为优先。伸缩零件的缩入运动则主要，或较有利地，或唯一地由张力构件来产生，此张力构件将力传递到伸缩零件上，结果使其缩入。
此张力构件以用一条有齿的皮带为有利，皮带的一端是锚定的，其另一端可以缠绕起来或者放出来。张力构件在伸缩零件的自由端，通过一转向装置，特别是一转向轮而改变方向。张力构件的转向装置的位置，相对于伸缩零件的纵轴线对准中心。
按照本发明的另一特性，张力构件系用来控制伸缩零件的缩入和伸出运动。借助于张力构件，可以确定伸缩零件自由端的精确位置，从而确定整个装卸设备的工况。
本发明还涉及一多零件伸缩缸筒的结构。圆筒形的伸缩零件，一个装在另一个之内，是由(薄壁)铝管制成，其头部零件是塑料的。伸缩缸筒，或者其圆筒管是这样设计的，即其一装在另一之内，得到引导，而它们之间不能相对转动。为此目的，每一伸缩缸筒的内壁设计得不成圆形，特别是带有扁平处，这些扁平处沿圆周分布，与同样形状的相邻伸缩缸筒对应。
若干个，特别是三个按上述设计的伸缩构件，形成装卸设备的一部分，它借助于辊子或辊子车可以“架空”在一轨道系统上移动。伸缩构件在一承载框架上分布成星形，承载框架是专门设计的并且和辊子车相连接。根据本发明，装在上述承载框架上有产生压缩空气的单元以及控制伸缩构件的单元。
下面参照附图上提供的实施例进一步详细说明本发明，其中
图1示一装卸设备，即一多零件伸缩构件的侧视图，部分是剖面图;
图2示根据图1的伸缩缸筒的细节，即二缸伸缩零件的一些部分，所示是垂直方向剖面图;
图3示通过图2中Ⅲ-Ⅲ平面的一伸缩构件的横剖面图;
图4以放大的比例示根据图1的一伸缩构件的上部细节，部分是剖面图;
图5示一可移动的装卸设备侧视图，该装卸设备包括若干个伸缩构件;
图6示根据图5的装卸设备，所示是横向视图，相对于图5偏置10°。
图7示根据图5和6的装卸设备承载框架的平面视图;
图8示根据图1的伸缩构件的一个细节，即图1中Ⅷ-Ⅷ平面中的横剖面;
图9示图1中Ⅸ-Ⅸ平面中的剖面连同平面图。
上面这些附图示出一装卸设备的细节，这种装卸设备的最简单形式由一单个伸缩构件10构成。用于比较复杂的应用领域时，装卸设备则有若干个，特别是三个这种伸缩构件10。
根据图1的伸缩构件10具有若干个圆筒形伸缩零件，即一个基础缸筒11，它是固定的，不能在轴向移位;三个可移位的伸缩缸筒12，13，14和一伸缩的末端元件，即活塞杆15。伸缩缸筒12，13，14相互之间可以相对移位，并且一个装在另一个之内。活塞杆14可以在(下)伸缩缸筒14中移位。
活塞杆15在伸缩缸筒14的外面露出一个末端件。一件要移动或被操动的物件可以装在活塞杆的自由端上。在本例中，这是一条箍条17，它通过一个螺栓轴承18上末端件16相连接，从而它可以绕枢轴(在一个平面内)转动。
一种压力介质，即压缩空气作用在伸缩构件10上，结果使伸缩缸筒12，13，14和活塞杆15伸出。压缩空气系经过通道在上部区域通入基础缸筒11中。压缩空气的压力为0.5巴到2巴。
反方向运动，即伸缩缸筒的缩入，是靠张力构件10的作用进行的。在本例中，它设计成皮带或箍带的式样。明确地说，它是一条有齿的皮带。
张力构件的一端是用一锚定件21固定的，后者与基础缸筒11相连接，精确地说，是在缸筒11的下部相连接。
张力构件20在伸缩构件10的末端绕过，在本例中是绕过活塞杆15。为此目的，在末端件16的区域内，装有一转向轮23并可以转动。末端件16如此目的在转向轮的区域内设计成有双层壁，或者设计成有两块间隔开的梁板，转向轮23有相当一段距离。驱动轮大致位于锚定件21的同一水平上，但在伸缩构件10的另一侧。
张力构件20从驱动轮25通向一储存装置，在本例中是通向一缠绕鼓轮26，张力构件20的一端栓紧在缠绕鼓轮26上，缠绕鼓轮26接受张力构件20的自由部分，将其缠绕起来，随伸缩构件10的位置而定。如此目的，缠绕鼓轮26在其缠绕的方向是承受负荷的，特别是承受一根弹簧的负荷(未示出)。缠绕鼓轮也是以固定的方式安装的，即装在与基础缸筒11相连接的承载臂27上。缠绕鼓轮26位于驱动轮25的下方，因此，张力构件20以大约180°角环绕过上述驱动轮。
要将伸缩构件10的伸缩零件缩入时，将张力构件20拉入，在本例中，就是缠绕起来。随之，压缩力通过转向轮23传递到活塞杆15上，并且进一步传递到另外的伸缩零件上，即伸缩缸筒14，13，12上。在伸缩零件收缩时，根据力的传递，产生一种滑轮组效应。伸缩构件10的1cm行程相当于张力构件20的2cm缩入或缠绕长度。
张力是由驱动轮25来传递的。如果张力构件20设计成一有齿的皮带，皮带的齿是这样安排的，即张力构件20以其光滑没有齿的一面靠在转向轮23上，但在驱动轮25的范围内，皮带上的齿则与驱动轮25上同样形状的邻接表面相啮合。
在伸缩构件10的区域内，张力构件20是这样引导的，即28，29这两股承受张力，它们在伸缩构件10相对的两侧延伸，大部分是相互平行的。为此目的，张力构件20靠在支承元件上，在本例中，是靠在辊子30，31上，它们装在横向的横梁12上，横梁32则与活塞杆15或下伸缩缸筒14相连接。
为了传动的目的，驱动轮25与电动机33相连接。在本例中，为此目的设有一角度齿轮机构34，此齿轮机构与安置在其上方的电动机33一起，使得结构较窄，节省空间。
张力构件20借助于精确确定张力机构20的伸展长度或其位置而可以对伸缩构件10进行精确的控制。为此目的，安置了一光电测量构件，即一旋转转换器或角度增量转换器，在所述实施例中，此测量构件安置在驱动轮25的区域中。根据驱动轮25的转数，上述转换器测定张力机构20的伸出或缩入量，从而测定伸缩构件10的精确伸展位置。从旋转转换器得到伸缩构件的缩入或伸出运动的控制信号。
为了扩大伸缩构件10的应用领域，该构件在一方面应本身具有轻的重量，在另一方面，它又能承受大的载荷，即使伸缩零件较长时亦能如此，上述两点是很重要的。
因此，伸缩缸筒12，13，14，包括基础缸筒11由薄壁圆筒管35，35a制成，将是有利的，管子35，35a由铝或比较合适的材料制成。图2是一伸缩构件10的细节，图中未示一外圆筒管35的下端以及一内圆筒管35a的上部区域。圆筒管35a的上端具有一类似活塞的头部件36，它由塑料制成，特别是由聚酯制成。此种材料具有自润滑的性质。头部件36有两个部分，即一密封部分37和一连接部分38。密封部分37在头部件的上端，该部分的直径略大于圆筒管35a的外径。上述连接部分的外径和圆筒管35a的内径相对应，用于紧固在圆筒管35a上。圆筒管35a的上端座落在连接部分38上，与它相套合。为了紧固，使用径向的紧固螺钉41。为了维修的目的，可以很方便地拆开连接处。
在密封部分37的区域中，有环绕其外周的槽39。在上述槽中装有一弹性的密封装置，在本例中是一O形环40。在这区域中形成内伸缩缸筒相对于外伸缩缸筒的密封。头部件36上有一(中心)轴向孔19，它提供压力介质(空气)从一个伸缩缸筒通向另一伸缩缸筒的通道。
伸缩构件10的伸缩零件，即伸缩缸筒12，13，14等等，在绕它们纵轴线方向不能相对转动。如此目的，在本实施例中，圆筒管35，35a至少在一侧，在本例中是每一圆筒管内侧，设计成非圆形，这样，各缸筒之间得以可靠地锁止定位。从图3中可以见到，每一圆筒管35，35a，在内表面42的区域中是有扁平处43。在本例中，这些是圆筒35，35a的局部加厚处，这样形成平的表面，在纵向伸延，呈带状，就是扁平处43。每一圆筒管35，35a具有四个平行表面或扁平处43，它们成对相互位于对侧，结果圆筒管35，35a形成一个大致八角形的截面。
装在圆筒管35中的相邻伸缩缸筒或活塞杆15的可移位、较小的圆筒管35a，是以可靠的锁止方式装在外圆筒管35中。为此目的，头部件36的截面在密封部分37的区域中和外圆筒管的截面形状相适配。从而头部件36在纵向可以移位，但在圆周方向它是以可靠的锁止方式装在圆筒管35中。
一个内伸缩零件或一内圆筒管35a(或活塞杆15)，由一单独的支承件，即一支承衬套44保持在紧接着的下一个外圆筒管35的下方或自由端的区域中。此支承衬套位于相邻的圆筒管35，35a之间的(大致)圆筒形间隙45中。支承衬套44以用塑料制成为好，它设计成具有一圆筒形的内表面，和内圆筒管35a的外部轮廓相对应。其外表面设计成非圆形或八角形，相应于外圆筒管35的内部轮廓。于是外圆筒管35便以可靠的锁止方式支承在支承衬套44上。
在外圆筒管35的下部区域中，支承衬套是这样安装的，即它不能在轴线方向移位。为此目的，有一向外的突缘46装在支承衬套44的自由端或下端。上述突缘从外圆筒管35向下或向外伸出。支承衬套44由一环绕在其外周的支承环47持住，支承环47有一向内的辐板48，支承衬套44借助于突缘46靠在上述辐板上。
支承环47由一支撑环49持住。在本例中，上述支撑环是分开两半的，它由两个一半的支撑环(图3)所组成。支撑环49借助于若干突出部分50进入到外圆筒管35外面的长槽51中。长槽51只是在表面为圆形的轮廓部分才有，它们是部分的槽。沿外圆筒管35的圆周分布有四个这样的长槽51。在这区域中，设计有圆形内轮廓的支撑环49固定在圆筒管35上，在轴线方向不能移位。
支承环47和支撑环49用若干个沿圆周分布的螺钉52相互连接，可以拆开。
端头不闭合的张力构件20允许自动监控一些极端的工作情况。为此目的，张力构件20中所加的应力是可以测量的。
在图4中可见，为此目的，张力构件的一端是以弹性的方式锚定的，而精确地说，此弹性来自锚定件21的弹性的可移位性。锚定件21设计成一个活动架，当张力构件20中的张力发生变化时，它可以在(两根)导杆53，54上滑动移位。导杆53，54是固定安装的，它们伸入锚定件21与其相配的孔55中。在每一孔55的延伸区中装有一根螺旋弹簧状的压缩弹簧56。如果锚定件21发生任何位移，上述弹簧由于张力构件中载荷的增大，被与其相关的导杆53，54所压缩。当张力构件中的张力松驰时，锚定件21自动回至其起始位置。张力构件20的端头用一连接板57与锚定件21相连接。
锚定件21的相对位置是受到监控的。在极端位置时，发出一个控制信号，上述信号，在本例中，断开电动机33的动力。
在本实施例中，可动的锚定件21的侧向装有一传感柄58。该传感柄与固定的、不接触的传感件，即启动器59和60一起发生作用。启动器59和60在传感柄56的运动方向，一个跟着一个，隔开安置。
在传感柄58的上方位置(图4中用实线示出)，两个启动器59，60都受到作用。在这个位置，张力构件20中的张紧程度完全松驰，装卸设备被关掉。在中间位置，只有一个启动器受到传感柄58的作用。这相当于装卸设备的正常工作状态，张力构件中有相应的张紧度。如果这种张紧度以不合乎需要的方式增大至这样的程度，以致传感柄被锚定件21移动至下方位置，上述传感柄越出两个启动器59、60的区域，由此也能获得一个信号，结果将装卸设备关掉。
上述伸缩构件10是一种较复杂的装卸设备的一个部分，特定地说是用于装卸和搬运缠绕材料卷筒(包装材料)的一种复杂的装卸设备。这种型式的卷筒具有一中心开孔，一个搬运销61插入上述孔中。这搬运销61支撑在卷筒(未示出)的中心开孔之中，以使在搬运过程中除了卷筒从搬运销61滑出以外，卷筒可以处于任何相对位置。
根据图5和以后的其他图的装卸设备，具有三个伸缩构件10，它们布置成星形。上述这些构件排列在一个向下汇合，或者说朝向搬运销61的方向。上方的连接关节装置62，63，64以相等的间隔安装在一承载框架65上或在其下方。
伸缩构件10的直接托架是一承载架66，它在一个水平平面中伸展。承载架66包括三个托梁67，它们相互连接形成一个(等边)三角形。在每一列中，一个伸缩构件10安装在三角形承载架66的角点上。
在图5和以后几个图的实施例中，承载架和一行走机构相连接，以致装卸设备可以沿一承载轨道68移位。这是一种高架运输系统，它布置在包装机器或同类机器的上方。
有两个行走单元69，70配给装卸设备，其中行走机构69由一电动机71驱动。
承载架66形成承载框架65的下面部分。一上部连接架72和承载架66一样在水平平面上伸展，用于将承载框架65和行走机构69，70相连接。连接架72包括纵梁73，74，75和横梁76，77。中间的纵梁74在承载轨道68的中央平面中伸展。纵梁73和75是与纵梁74平行布置的，和纵梁74的距离相等。行走机构69，70通过承载销78连接到纵梁74的两端上。每一例中，在纵梁73和75两端的垂直支柱79将上部连接架72和位于其下方的承载架66相连接。
在本例中，承载框架65用来承受工作和控制构件。在承载架66和连接架76之间装有一整套的控制单元80，用来控制装卸设备，即伸缩构件10。此外，承载框架65上还装有一压缩空气单元81，包括电动机和压气机，用于产生压缩空气，以操动伸缩构件10。上述这些单元布置在承载架66的上侧，从而它们和装卸设备的整个单元一起移位。
为了获得伸缩构件10的不间断工况，采取了另外一些措施。伸缩构件10绕上方具有垂直旋转轴线的旋转轴承82旋转是受到限制的。这相关的旋转轴承82位于承载架66中。上述旋转轴承是一个球轴承。
伸缩构件10能够向两侧转过一个角度83(图8)。在每一例中，终端位置是由传感器来监控，配给旋转轴承82的承载销84具有一横向的传感盘85。这传感盘和一无接触点的传感件，即启动器86一起起作用。启动器是固定安装的，即装在承载架66上。借助于传感盘的形状，在旋转运动方面的终端位置是以非接触方式来限制的。
此外，回复力系安排好，在一中央，中间起始位置作用在装卸设备的(三个)伸缩构件10上。在图9中，特别可以见到，伸缩构件10的下端是与一共同的保持件，即一横向的承载盘相连接的。在此，伸缩构件10用一向下的、与箍带17相连接的承载螺栓88安装，以使它们可以旋转，即绕一垂直轴线旋转。三个旋转轴承89，以相等的圆周间隔安置而装在承载盘87上。
回复力作用在伸缩构件10上，产生旋转。为此目的，在每一伸缩构件10上装有一横向突出的支承臂90。在本例中，上述支承壁与箍带17相连接。在支承壁90的自由端装有一向下的导槽件91，它在承载盘87的一条弓形导缝或导槽92中被引导。导槽件91在槽92中两侧受到弹性力，亦即压缩弹簧93，94的作用。
在装卸设备的工作中，由于伸缩构件10之间位置的不同和/或有角度位置变化时，伸缩构件便绕垂直轴线转动，于是导槽件91在槽92中朝一边或另一边对抗弹簧93或94的压缩载荷而移位。当伸缩构件10上的载荷除去时，导槽件91被压缩弹簧93，94推回至中间位置。这也相当于伸缩构件的中间位置。
上述构件，特别是槽92，在承载盘87的上侧，由一盖帽95盖住。
权利要求
1.一种用于物件，特别是缠绕材料卷筒的装卸设备，它至少具有一个伸缩构件，伸缩构件包括若干可缩入和伸出的伸缩零件，特别是若干伸缩缸筒，为了将伸缩零件缩入，借助于一张力构件可以将至少一部分的力传递到伸缩零件上，一个其一端自由的张力构件被引导通过一转向构件，特别是一转向轮，此转向轮安置在一伸缩零件，特别是一活塞杆的自由端；并且，为了将伸缩零件缩入，张力可以传递到至少张力构件的一端。
2.根据权利要求1的装卸设备，其特征在于，张力构件，特别是有齿的皮带，在其一端是锚定的，并且借助于另一端可以改变张力构件的长度，特别是借助于末端部分可以将其缠绕起来或放开出来。
3.根据权利要求2的装卸设备，其特征在于，张力构件的非锚定的末端部分可以缠绕到一个朝缠绕方向驱动的卷缠鼓轮上。
4.根据权利要求2的装卸设备，其特征在于，张力构件的自由的、非锚定的末端部分被引导通过一固定的转向轮，特别是通过一电动机驱动的驱动轮，以将张力传递到张力构件上。
5.根据权利要求1的装卸设备，其特征在于，用来紧固张力构件一端的锚定件和转向轮或驱动轮系安置在伸缩构件相对的两侧，以使张力构件在伸缩构件的两侧形成大致平行的两股，而且最好在伸缩构件的两侧用支承辊支承这两股皮带。
6.一种用于物件，特别是缠绕材料卷筒的装卸设备，它至少具有一个伸缩构件，伸缩构件包括若干可缩入和伸出的伸缩零件，特别是若干伸缩缸筒，为了将伸缩零件缩入，借助于一张力构件可以至少将一部分的力传递到伸缩零件上，伸缩构件的伸出长度或其相对位置可以根据张力构件的收缩和伸展长度来测定，特别是通过一角度增量转换器(旋转转换器)来测定，转换器安装在张力构件转向轮的区域中，并且，根据测量的结果，可以控制伸缩构件。
7.一种用于物件，特别是缠绕材料卷筒的装卸设备，它至少具有一个伸缩构件，伸缩构件包括若干可缩入和伸出的伸缩零件，特别是伸缩缸筒，为了将伸缩零件缩入，借助于一张力构件可以至少将一部分的力传递到伸缩零件上，张力构件的一端是弹性锚定的，特别是锚定在一可对抗弹簧的力而移位的锚定件上，为传感随张力机构中的张力大小而改变的锚定件相对位置的测量构件优先设置在张力构件的末端或锚定件上。
8.根据权利要求1的装卸设备，其特征在于，伸缩构件包括一基础缸筒，若干个像望远镜那样可以缩入和伸出的伸缸筒和一个用来与要装卸的构件相连接的伸缩零件，特别是一同样可以缩入和伸出的活塞杆;以及转向构件，特别是转向轮，以将张力构件装在活塞杆上。
9.根据权利要求8的装卸设备，其特征在于，转向轮借助于一个横向安装、可以转动的销子装在活塞杆的末端件的区域中，销子与伸缩构件的(想像的)纵向中心线对准中心，装在两横梁板之间。
10.一种用于物件，特别是缠绕材料卷筒的装卸设备，它至少具有一个伸缩构件，伸缩构件包括若干个缩入和伸出的伸缩零件，特别是伸缩缸筒，为了将伸缩零件缩入，借助于一张力构件，可以至少将一部分的力传递到伸缩零件上，伸缩零件，特别是伸缩缸筒，一个装在另一个里面，受到引导而移位，但不能旋转，其实现最好是靠相互之间对应的形状，例如，靠相邻伸缩缸筒的圆筒管的内表面和/或外表面上的扁平处，最好是圆筒管的内表面有四个扁平处，沿圆周均匀分布。
11.根据权利要求10的装卸设备，其特征在于，外圆筒管由一支承元件支承在内圆筒管上，在每一例中，是支承于下方或自由端区域中，特别是由一支承衬套支承，此衬套安置在两相邻圆筒管之间，支承衬套的轮廓分别与相邻的圆筒管轮廓相对应，特别是支承衬套具有一非圆形的外表面，表面上有若干扁平处。
12.根据权利要求10或11的装卸设备，其特征在于，每一伸缩缸筒和/或活塞杆，在其上端具有一头部件，设计成活塞，特别是由塑料制成的，头部件借助于一直径较小的连接部分锚定在圆筒管中，并借助于一直径较大密封部分靠在外圆筒管的内表面上，可以滑动并可靠地锁止。
13.一种用于物件，特别是缠绕材料卷筒的装卸设备，它具有若干个，特别是三个伸缩构件，伸缩构件的自由端以铰接方式上与一共同的、用于要装卸的构件的夹牢装置相连接，特别是一用于卷筒的承载销相连接，伸缩构件的自由端，特别是其活塞杆，以铰接的方式装在一共同的载体上，特别是装在一承载盘上，有一个用于夹持卷筒的搬运销优先装在承载盘的自由的下侧。
14.根据权利要求13的装卸设备，其特征在于，有一弹性的回复力朝中间位置的方向作用在伸缩构件上，特别是用一装在承载盘上一条沟槽中的压缩弹簧产生这种回复的力。
15.根据权利要求13的装卸设备，其特征在于，伸缩构件绕纵向轴心线的转动范围可以限制和/或监控，特别是借助于非接触的传感构件(启动器)来限制和/或监控，传感构件与一装在伸缩构件上，特别是在上部区域中的传感盘相互共同起作用。
16.根据权利要求13的装卸设备，其特征在于，伸缩构件以铰接的方式，借助于它们的上端装在一承载框架上，承载框架包括一位于下方的水平承载架和位于上方的连接架，连接架和一承载轨道的行走机构相连接，并通过直立支柱和承载架相连接。
全文摘要
一种装卸设备，至少具有一个可缩入和伸出的伸缩零件的伸缩缸筒，用于装卸物件，特别是缠绕包装材料的卷筒，与包装机械一起工作，可以使用若干长行程的伸缩构件(10)，其用于产生夹持卷筒的承载销的自动运动。张力构件(20)安置在伸缩构件(10)的外面，其一端固定锚定，靠另一端可以缠绕起来和放开来，张力构件(20)通过一个转向轮(23)，转向轮则安置在伸缩构件(10)的自由端，即安置在伸缩构件(10)的活塞杆(15)上。
文档编号B65H67/06GK1104577SQ94115658
公开日1995年7月5日 申请日期1994年9月5日 优先权日1993年9月6日
发明者海茵茨·福克, 帕维尔·利乌图 申请人:福克有限公司