专利名称：用于材料卷包装的机器人打捆设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于材料巻包装的机器人打捆设备，更特别地，涉及一 种用于将包装材料固定到材料巻的用于材料巻包装的机器人打捆设备。
背景技术：
铁生产工艺包括:通过使用诸如各种铁矿石等的关键材料生产金属锈(锈 水)的炼铁工艺，通过从金属锈去除杂质用以生产钢水的炼钢工艺，对液体 状态的钢水进行制造的连续铸造工艺，以及用于将固态钢改变为钢板件或盘 条的轧制工艺。连续铸造工艺是这样的一种工艺，将液态的钢水注入铸模中，并使其通 过连铸机以净皮冷却和固化为半成品，例如连续的平板、钢坯或钢锭。其中， 在轧制工艺中可使平板穿过多个转动辊从而被制成薄钢板的形式。这样制成 的钢>|1为了配送的需要以材料巻的形式缠绕并供给。图l是示出材料巻和材料巻包装材料之间的结合关系的分解透视图。参 照图1,钢板(下文中被称为"材料巻，，)以材料巻的形式缠绕并且其内部和外部圆周表面被包装材料包装，包装材料包括防锈纸ll,缠绕在材料巻 IO的内部和外部圓周用于防潮；外部圆周保护片12,用于保护材料巻10的 外部圆周表面；内部圆周保护片13,用于保护材料巻10的内部圆周表面； 截面侧板14,用于保护材料巻10的两个側面；内部圓环15,用于将内部圆 周保护片13固定于材料巻10的内部圆周表面；以及外部圓环16,用于将外 部圆周保护片12固定于材料巻10的外部圆周表面。.当材料巻10的内部和外部圆周表面被包装材料包装之后，执行打捆工艺 用以覆盖住材料巻10的内部和外部圆周表面从而防止材料巻IO松散并捆住 包装材料。然而，对于现有技术的材料巻打捆设备，用于传送材料巻10的设备、用 于升高材料巻10的设备、以及分别布置在绑带缠绕在材料巻10的方向上的设备^:单独地布置和操作。因此，现有技术的材料巻打捆设备存在以下问题材料巻打捆工艺的空 间操作效率低并且在场房和设备上的初期投资的费用增加。此外，在用于进行材料巻包装时装置和结构所占用的面积，阻碍了对工 人或l喿作人员移动路径和工作空间的保护，从而使工人容易发生事故。发明内容为了实现上述目的，本发明提供用于材料巻包装的机器人打捆设备，包 括夹持单元，夹持用于包装材料巻的绑带；夹持机器人，支承该夹持单元， 转动在材料巻周缘夹持绑带的夹持单元以使绑带缠绕在材料巻上，并移动绑 带到紧固位置；头部单元，将绑带供给夹持单元并将绑带紧固在绑带紧固位 置紧固；以及头部机器人，支承该头部单元并将该头部单元移动到绑带紧固 位置。根据本发明的用于材料巻包装的机器人打捆设备的优点在于，由于用于 进行材料巻包装的打捆工艺的设备尺寸减小，该工艺所需的空间能够被有效 地利用并且在场房和设备上的初期投资的费用减少。此外，由于在材料巻包装中使用的设备占用的面积减小了，所以，能够 使工人的移动路径和工作空间安全可靠，从而防止发生安全事故。
所包含的附图用来提供对本发明的进一步理解并包括在本说明书中作为 本说明书的一部分。附解了本发明的实施例并和文字部分一起用来解释 本发明的原理。附图中图1是示出材料巻和材料巻包装材料之间结合关系的分解透视图； 图2是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备的 透视图；图3是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备的 头部单元的透3见图；.图4是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备的 头部单元的分解透视图；图5是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备的 头部单元的绑带传送单元的分解透^L图；图6是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备的 头部单元的施压传送单元的分解透S见图；图7是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备的 头部单元的绑带紧固单元的分解透视图；图8是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备的 头部单元的^)"垫供给单元的分解透^见图；图9是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备的 头部单元的绑带切割单元的分解透一见图；图10是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备 的夹持单元的透视图；图11是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备 的夹持单元的夹持部分的分解透视图；图12和图13是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打 捆设备的绑带夹持搡作的操作视图；图14是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备 的夹持单元的转动控制器的夹具转动控制操作的操作视图；图15是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备 的垂直打捆紧固弯曲操作的操作视图；图16是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备 的水平打捆紧固弯曲操作的操作-见图；图17是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备 的透视图；图18是示出利用根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆 设备打捆线材巻的操作的透视图；图19是示出根据本发明另一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设 备的透视图；图20是示出根据本发明另一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设 备的绑带紧固单元的 一部分的透视图。
具体实施方式
下面将参照附图描述根据本发明的示例性实施例的用于材料巻包装的机 器人打捆设备。图2是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备的 透视图。参照图2，机器人打捆设备包括绑带供料器100、头部单元300、头 部机器人301、夹持单元400、夹持机器人401、以及第一和第二机器人传送 单元302和402。绑带供料器100包括具有用于包装材料巻50并在其上缠绕的绑带B的 绑带存储单元iio，和用于从绑带存储单元IIO抽取绑带B的绑带辅助抽取 单元120。绑带辅助抽取单元120包括用于乂人绑带存々者单元IIO抽取绑带B的抽取 发动机121，和多个缠绕有绑带B的4由取辊122，其中绑带B从抽耳又发动机 121上被抽取后，其张力减小。绑带辅助抽取单元120预先抽取缠绕在绑带 存储单元IIO上的绑带B以減小绑带B的张力，从而使绑带B能够被平滑地 供给。头部单元300接收来自绑带存储单元100的绑带B并释力文绑带B的前端。 夹持单元400夹住从头部单元300释放的绑带B的前端。头部机器人301和 夹持机器人401被设为具有六轴自由度的关节型机器人。第一和第二机器人传送单元302和402分别支承头部单元300和夹持单和夹持机器人401。第一和第二机器人传送单元302和402可以实现为包括 功率电机和齿条/齿轮的线性致动器、包括线性运动(LM)电机和LM导引件的线性致动器，以及包括功率电机、传送导轨和滚珠丝杠的线性致动器其中之一。头部机器人301和夹持机器人401通过第一和第二自动传送单元控制 302和402^皮直线地传送以实现七轴的自由度。材料巻支承器60被布置于头部机器人301和夹持机器人401之间。材料 巻支承器60支承由防锈纸(未示出)、截面侧板51、内部圓周保护板52、 外部圆周保护板53、内部圓环54和外部圓环55包装的材料巻50。材料巻支 承器60支承材料巻50以使材料巻50与地面分离。供料导引件Ba与头部单元300和头部机器人301连接(结合)，并且支承从绑带供料器100向头部单元300提供的绑带B。优选地，供料导引件 Ba是能够根据头部机器人301的姿态变化而变形的弹性体。供料导引件Ba 用以防止绑带B在^皮提供给头部单元300时缠绕到头部控制装置301和头部 单元300上。下面将简要描述根据本发明实施例的机器人打捆设备的操作。缠绕在绑带存储单元IIO上的绑带B由绑带辅助抽取单元120从绑带存 储单元110抽取出来。绑带B在多个抽取辊122以张力减小的状态缠绕。缠 绕在多个抽取辊122上的绑带B被提供给头部单元300。头部单元300 4吏得绑带B的前端从中穿过从而被向外释放。夹持单元400 夹住已经释放到头部单元300之外的绑带B的前端。夹持机器人401转动在 由材料巻支承器60支承的材料巻50的周缘的夹持单元400。接着，头部机 器人301将头部单元300移动到绑带B的紧固位置。绑带B被夹持机器人401 从头部单元300中拉出，并随后缠绕在由材料巻支承器60支承的材料巻50 的内部和外部圆周表面。当绑带B缠绕到材料巻50上时，夹持机器人401将绑带B的前端移动 到紧固位置。头部单元300将绑带B传送到其内部从而使绑带B能在头部单 元300内彼此重叠。头部单元300固定绑带B的前端以牢固地将绑带B缠绕 在材料巻50上，之后再缠绕绑带B。头部单元300系紧重叠的绑带B,并切 断与绑带B被系紧部分相邻的部分。通过这种方式，机器人打捆设备在材料巻50的内部和外部圆周上缠绕绑 带B,并系紧绑带B以将包装材料51、 52、 53、 54和55捆到材料巻50上。下面将参照附图对根据本发明实施例的机器人打捆设备的构造和操作进 行详细描述。图3是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备的 头部单元的透视图，图4是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机 器人打捆设备的头部单元的分解透视图。参照图3和图4，头部单元300包 括绑带传送单元310、绑带紧固单元320、衬垫供给单元330、绑带切割单元 340、以及支承绑带切割单元的支架350。转动单元360被布置在支架350和 头部机器人301的转动端部之间，以使得支架350从头部机器人301的转动端部祐:转动。绑带传送单元310传送从绑带供料器100供给的绑带B,并将绑带B的前端向头部单元300外部释放。此外，绑带传送单元310将被缠绕在材料巻 50上之后重新插入头部单元300的绑带B的前端传送到绑带紧固单元320。 另外，绑带传送单元310重新缠绕绑带B从而使绑带B牢固地缠绕在材料巻 50上。
当头部单元300被头部机器人301移动到紧固位置时，衬垫供给单元330 给绑带紧固单元320提供衬垫。
绑带紧固单元320在紧固绑带B之前将衬垫贴合在材料巻50的外部圆 周表面上。此外，绑带紧固单元320熔化(熔合)重叠的绑带B以紧固它们。
绑带切割单元340将已重新插入头部单元300的绑带B前端固定，从而 使绑带B可以被重新缠绕。当绑带B被紧固后，绑带切割单元340将与绑带 B被紧固的部分相邻的部分切断。
图5是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备的 头部单元的绑带传送单元的分解透视图。参照图3至图5，绑带传送单元310 包括提供转动力的驱动电机311、与驱动电机311的转动轴结合的加速器/减 速器312、以及与加速器/减速器312的转动轴结合的传送辊313。
绑带传送单元310包括布置在从绑带供料器IOO供给的绑带B的路径上 的多个导辊314a、布置在多个导辊314a下面并延伸到绑带切割单元340的 第一绑带导引件314b、布置在第一绑带导引件314b外部的第二绑带导引件 314c、以及布置在绑带紧固单元320下面的绑带止动器314d。
绑带传送单元还包括布置在传送辊313上方的支持辊315 、与支持辊315 的转动轴结合的支持连杆315a、以及与支持连杆315a结合的支持作动缸316。 绑带传送单元310进一步包括与加速器/减速器312的转动轴结合的第一输出 齿轮313a和与支持辊315的转动轴结合的第一输入齿轮315b。
支持连杆315a^皮支持作动缸316转动，并且支持辊315被支持连杆315a 移动以接触传送辊313。此时，第一输入齿轮315b与第一输出齿轮313b咬 合。
下面将描述通过头部单元300传送绑带B的操作。
从绑带供料器100供给的绑带B在被多个导辊314a支承时向传送辊313 运动。多个导辊314a向上、向下、向左和向右地支承绑带B,从而防止绑带 B被扭曲。穿过多个导辊314a,绑带B沿着第一绑带导引件314b被引导至 传送辊313。驱动电机311正向转动以传送绑带B,并且加速器/减速器312对驱动电 才几311的转速进行加速/减速以转动传送辊313。此时，支持辊315与传送辊 313才矣触，并且第一输入齿4仑315b与第一输出齿轮313a咬合。支持辊315 通过第一输入齿轮315b接收来自第一输出齿轮313a的转动力，并以与传送 辊313的转动方向相反的方向转动。
绑带B被传送时与传送辊和支持辊315接触，并穿过第一绑带导引件 314b和第二绑带导引件314c之间。绑带B的前端穿过绑带切割单元340和 绑带紧固单元320而到达绑带止动器314d。绑带止动器314d阻止绑带B继 续前进，从而使绑带B的前端^t定位在绑带止动器314d上。
这里，绑带止动器314d被配置为当绑带B的前端与之接触时被转动。 位置检测器314e被布置在绑带止动器314d的转动端部以检测绑带止动器 314d的转动。当绑带止动器314d被转动时，位置检测器314e与绑带止动器 314d的转动端部4矣触以生成接触信号。
当绑带B的前端被定位在绑带止动器314d时，夹持单元400夹持绑带B 的前端并且夹持机器人401转动在材料巻50周缘的夹持单元400。此时，支 持作动缸316转动支持连杆315a。随着支持连杆315a的转动，支持辊315
滑地4立出。
与此同时，夹持机器人401将绑带B移动到紧固位置。绑带B的前端被 插入第二绑带导引件314c的外部。绑带B的前端净皮接收于在第二绑带导引 件314c的外部形成的第一绑带接收凹槽314ca。通过施压传送单元317 (待 描述)的施压传送辊317h (参见图6 )，绑带B的前端到达绑带止动器314d。
当绑带B的前端与绑带止动器314d接触时，绑带止动器314d被转动以 生成接触信号并且驱动电机311被反向转动。随着接触信号的生成，支持作 动缸316转动支持连杆315a。随着支持连杆315a的转动，支持辊315向传 送辊313运动并且第一输入齿轮315b与第一输出齿轮313a咬合。此时，绑 带切割单元340固定绑带B的前端，并且由绑带供料器IOO供给的绑带B被 定位在支持辊315和传送辊313之间。
随着驱动电机311的反向转动，加速器/减速器312对驱动电机311的转 速进行加速/减速以反向转动传送辊313。此时，支持辊315在通过与第一输 出齿轮313a啮合的第 一输入齿轮315b接受转动力时，以与传送辊313的转动方向相反的方向4争动。
绑带B与传送辊313和支持辊315接触并重新缠绕，并且缠绕在材料巻 50上的绑带B的张力增加。
台阶315e形成为从支持辊315 —侧的外径的一个部分突出，并且张力检 测器315f布置在形成台阶315e的支持辊315的侧部处，以检测台阶315e随 着支持辊315转动的转动。支持辊315的转动速度与绑带B的张力成反比。 也就是，随着绑带B张力的增加，支持辊315的转动速度逐渐减小。随后， 当绑带B的张力变得与驱动电机311的转动力相同( 一样强)时，支持辊315 不再转动。随着支持辊315不再转动，接触信号被保持或不再从张力检测器 315f生成。
当张力检测器315f生成的接触信号被保持一段时间时或当有一段时间 没有接触信号生成时，驱动电机311的反向转动停止，并且绑带B的重新缠 绕终止。
绑带传送单元310进一步包括与支持辊315的转动轴结合的齿轮连杆 315c和与齿轮连杆315c结合的第二输出齿轮315d。此外，绑带传送单元310 进一步包括布置在第二绑带导引件314c的一侧并且可以伸出或缩进第一绑 带接收凹槽314ca以打开和关闭第一绑带接收凹槽314ca的施压传送单元 317。
图6是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备的
头部单元的施压传送单元的分解透^见图。参照图6，施压传送单元3n包括
布置在其一侧的打开/关闭杆317a。打开/关闭连杆317b与打开/关闭杆317a 的某一部分结合，打开/关闭作动缸317c与打开/关闭连杆317b结合。
施压传送单元317进一步包括多个与打开/关闭连杆317b两侧都结合的
317e。打开/关闭导轨317e包括在其中形成为长的用以限制多个打开/关闭辊 317d其中一个并限定该打开/关闭辊317d的运动距离的打开/关闭导孔317f。
打开/关闭导轨317e包括与打开/关闭导孔317f对应的直线部分和与打开/关 闭导孔317f同轴的曲线部分。
施压传送单元317包括与打开/关闭杆317a结合的第二输入齿轮317g和 与第二输入齿轮317g的转轴结合的施压传送辊317h。
下面将描述通过头部单元300打开/关闭绑带B的操作。如上所述，绑带B的前端通过夹持单元400 ^皮重新插入头部单元300并 且夹持机器人401被插入在第二绑带导引件314c的外侧形成的第一绑带接收 凹槽314ca。此时，打开/关闭作动缸317c使打开/关闭连杆317b前进以防止 绑带B从第一绑带接收凹槽排出。
随着打开/关闭作动缸317c ^f吏打开/关闭连杆317b前进，多个打开/关闭 辊317d沿着打开/关闭导轨317e的直线部分运动。限制在打开/关闭导孔317f 中的打开/关闭辊317d在打开/关闭导孔317f的端部停止，而其余的打开/关 闭辊317d继续沿着打开/关闭导轨317e的曲线部分运动。相应地，打开/关闭
开关闭辊317d而向第 一绑带接收凹槽314ca转动。打开/关闭杆317a随着打 开/关闭连杆317b而转动以关闭第 一绑带接收凹槽314ca。
此时，施压传送辊317h施压于第一绑带接收凹槽314ca接收的绑带B， 第二输入齿轮317g与第二输出齿轮315d咬合。施压传送辊317h在接收由第 二输入齿轮317g经第二输出齿轮315d传送的转动力时转动，并将绑带B传 送到绑带止动器314d。
图7是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备的 头部单元的绑带紧固单元的分解透视图。参照图7，绑带紧固单元320包括 提供焊接重叠的绑带B所需功率的电源321。第一和第二电极棒321a和321b 与电源321连接。具有焊嘴322a的焊枪322与第一电极棒321a结合，支承 板324与第二电极棒321b连接。焊枪322被设为通过焊接作动缸323向前和 向后运动。
下面将描述通过头部单元300紧固绑带B的操作。
如上所述，当绑带B的前端重新插入头部单元300并且绑带B的前端被 施压传送辊317h—直传送到绑带止动器314d后，绑带B在绑带紧固单元320 处重叠。此时，焊枪322被定位在重叠绑带B的内侧，并且支承板324被定 位在重叠绑带B的外侧。
电源321为第一和第二电极棒321a和321b供电。第一电极棒321a为焊 枪322提供功率，第二电极棒321b为支承板324提供功率。焊接作动缸323 使焊枪322前进。随着焊枪322向前运动，焊嘴322a压重叠的绑带B的内 側，而支承板324的后表面支承重叠的绑带B的外側。相应地，重叠的绑带 B受压，并且焊嘴322a和支承板324被导电。随着焊嘴322a和支承板324 12被导电，受压的绑带B被加热、熔融而被紧固。
分离器322b被布置在焊枪322和紧固绑带B之间。分离器322b在焊枪 322向后运动时用以支承绑带B,从而使被压到绑带B的焊嘴322a在绑带B 被紧固后容易地被分离。
优选地，可设置多个焊枪322和多个焊嘴322a。多个焊枪322和多个焊 嘴322a可在受压绑带B的多个点上同时形成焊点。因此，紧固绑带B所需 的工艺时间能被缩短并且绑带B能被牢固地紧固。
绑带B紧固单元320包括支承支承板324的板条325、与板条325結合 的板作动缸326、以及具有一端与板条325铰合且另 一端固定于板作动缸326 的板连杆327。
板作动缸326使板条325前进，并且通过将板连杆327的铰轴作为转动 轴而转动^反条325。随着板条325的转动，支承板324 AV紧固位置向衬垫供 给单元330转动。
支承板324的转动操作将从衬垫供给单元330供给的衬垫传送到材料巻 50与绑带B之间。因此，衬垫接收凹槽324a在支承板324的前表面形成， 以接收从衬垫供给单元330供给的衬垫，并且衬垫夹头324b设在衬垫接收凹 槽324a内侧以弹性地支承衬垫。
图8是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备的 头部单元的衬垫供给单元的分解透视图。参照图8,衬垫P中包括磁性部分 (或磁铁)，以便容易地贴合到材料巻50。
衬垫供给单元330包括形成衬垫P的存储空间的衬垫存储室331,和用 于弹性地支承存储在衬垫存储室331中的多个村垫P。排出口 331a在衬垫存 储室331的前侧形成用以排出衬垫P，衬垫导引件333被布置在排出口 331a 的外側以防止由弹性支承杆332弹性支承的衬垫P释放，并形成衬垫的供给 路径。衬垫施压杆334被设于衬垫导引件333的内侧并与衬垫连杆335结合。 衬垫连杆335与衬垫作动缸336的输出级^&合。
下面将描述通过头部单元供给村垫P的操作。
衬垫作动缸336使衬垫连杆335前进以供给村垫P。通过利用4交轴作为 转动轴^f吏衬垫连杆335转动，并且衬垫施压杆334施压于在衬垫导引件333 等待的村垫P。衬垫P从衬垫导引件333被供给支承板324。供给支承板324 的衬垫P ^皮接收在衬垫接收凹槽324a中，并且通过衬垫夹头324b防止从衬垫4矣收凹槽324a释放。
当衬垫P被接收在衬垫接收凹槽324a中时，支承板324净皮转动到绑带B 的紧固位置。此时，支承板324的前侧靠近材料巻50的外部圆周表面，并且 包括磁性部分的衬垫P与材料巻50的外部圆周表面贴合。随后，随着缠绕在 材料巻50上的绑带B重新缠绕，衬垫P被固定在材料巻50与绑带B之间。
在绑带B重新缠绕后，贴合到材津十巻50的外部圓周表面的衬垫P在材 料巻50的外部圆周表面之间形成一些空间。由衬垫P形成的空间为材料巻 50的使用者插入绑带B的切割工具提供了方便。
图9是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备的 头部单元的绑带切割单元的分解透^L图。如图9所示，绑带切割单元340包 括布置在绑带B沿着第二绑带导引件314c被传送的路径上的导块341。导块 341包括在其前侧形成的第二绑带接收凹槽341a。
此外，绑带切割单元340包括固定绑带B前端所需的力的固定作动缸342 和利用固定作动缸342提供的力固定绑带B的固定单元343。
绑带切割单元340进一步包括提供切割绑带B被紧固部分的相邻部分所 需的力的切割作动缸344和利用切割作动缸344所提供的力切割绑带B的切 割单元345。
另外，绑带切割单元340进一步包括将固定作动缸342和切割作动缸3" 的各个力传送到固定单元343和切割单元345的力传送器346。
力传送器346包括与固定作动缸342的输出级结合的固定的驱动齿条 346a、与切割作动缸344的输出级结合的切割驱动齿条346b、与固定的驱动 齿条346a和切割驱动齿条346b咬合的小齿轮346c、与小齿轮346c的转动 轴结合的运动连杆346d、以及与运动连杆346d的4吏轴结合的一对转动连杆 346e。固定单元343包括一对分别与该对转动连杆346e铰合的夹紧件3"a 和343b。切割单元345包括与运动连杆346d的铰轴结合的传送切割器345a 和固定在导块的下端的固定切割器345b。支承辊341b被设在导块341与固 定的切割器345b之间用以支承切割单元345向绑带B前进。
下面将描述通过头部单元300固定和切割绑带B的梯:作。随着绑带B被 夹持机器人401拉出，绑带B的某一部分穿过第一和第二绑带导引件31牝 和314c之间，并且随后穿过导块341的前側，并且缠绕在材料巻50上的绑 带B被插入第二绑带接收凹槽341a，从而使绑带B从导块341到绑带止动器314d重叠。
固定作动缸342使固定的驱动齿条346a前进以固定绑带B的前端。随 着固定的驱动齿条346a的前进，小齿4仑346c和运动连杆346d向前运动。此 时，传送切割器345a随着运动连杆346d的前进而前进以施压于重叠的绑带 B的内侧。随着重叠的绑带B的内侧;故施压，重叠的绑带B中里面的那条， 即绑带B的前端，；陂定位在一对夹紧件343a和343b的转动范围之内，而重 叠的绑带B中外面的那条，被定位在这对夹紧件343a和343b的转动范围之 外。
随后，该对与运动连杆346d铰合的转动连杆346e的夹角变宽，而与该 对转动连杆346e铰合的该对夹紧件343a和343b的夹角变窄。该对夹紧件 343a和343b从两侧施压于绑带B的前端，固定绑带B的前端。当绑带B的 前端^皮该对夹头343a和343b固定后，绑带B能够被重新缠绕。
随后，切割作动缸344使切割驱动齿条346b前进以切割与紧固的绑带B 相邻的部分。小齿轮和运动连杆随着切割驱动齿条346b的前进而前进。与运 动连杆的铰轴结合的传送切割器向前运动，并且切割与固定切割器相连接的 绑带B的紧固部分相邻的部分。
图10是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备 的夹持单元的透视图。参照图10,夹持单元400包括弹性(可扩张和收缩) 部分410、夹持部分420、和转动控制器430。弹性部分410与夹持机器人401 的端部铰合，从而使其能被转动。夹持部分420与弹性部分410的端部结合， 并且转动控制器430与夹持部分420的一侧结合。
弹性部分410包括提供扩张和收缩整体长度所需的力的弹性作动缸411、 支承弹性作动缸411的外部框架412，以及与弹性作动缸的输出级结合的内 部4匡架413。
弹性部分410从夹持机器人401的端部延长夹持单元420以使得夹持单 元420能够容易地靠近从头部单元300排出的绑带B的前端。此外，弹性部 分410接触夹持部分420，该夹持部分420夹持从头部单元300向夹持机器 人401的端部排出的绑带B的前端机器人以将绑带B从头部单元300中拉出。
图11是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备 的夹持单元的夹持部分的分解透视图。参照图11，夹持部分420包括与内部 框架413的端部结合的夹持作动缸425。 一对夹持框架424与夹持作动缸425的外部表面结合，并且与夹持作动缸425的输出级结合的棒阻挡件426和与 棒阻挡件426的外侧结合的一对滑杆427被布置在夹持框架424内侧。 一对 夹具421被布置在这对滑杆427之间。弹性构件421a被布置在这对夹具421 之间。夹持支承器422被布置在滑杆427与夹具421之间。
该对夹持支承器422被插入并固定在这对夹具421的外侧，并且这对夹 具421沿轴向与被支承以在夹持框架424转动的夹持转动轴423结合。
该对滑杆427包括在面向夹持支承器422的内部表面形成的第一不规则 部分427a，该对夹持支承器422包括在面向滑杆427的外部表面形成的第二 不^见则部分422a从而使第二不^L则部分422a与第一不规则部分427a咬合。 第一不规则部分427a包括利用滑杆427的纵长方向作为长轴形成为长孔的夹 持导孔427b,夹持转动轴423被插入该夹持导孔427b中。
图12和图13是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打 捆设备的绑带夹持操作的搡作视图。参照图12和图13，随着第一不规则部 分427a和第二不规则部分422a的咬合，夹持作动缸425佳:棒阻挡件426前 进以4吏得该对滑杆427向前运动。此时，该对滑杆427在由被定位在夹持导 孔427b内侧的夹持转动轴423所支承时向前运动。
该对滑杆427与该对夹具421的外部圆周表面接触。也就是，与第二不 规则部分422a的凹陷部分咬合的第一不规则部分427a的突出部分被滑动至 第二不规则部分422a的突出部分。相应地，第一不规则部分427a施压于该 对夹持支承器422，缩小该对夹具421之间的空间，从而使该对夹具421在 宽度方向施压于绑带B以夹持绑带B的前端。
参照图10和图11，转动控制器430包括与夹持转动轴423结合的驱动 凸轮431、与驱动凸轮431铰合的凸轮连杆432、以及与凸轮连杆432铰合的 控制连杆433。此外，转动控制器430包括固定在夹持框架424外侧的支承 框架434和与支承框架434铰合且布置在控制连杆433的上部的钩435。
另外，转动控制器430还包括净皮设置作为弹性构件并具有一端与钩435 结合且另一端与棒阻挡件426结合的钩状态保持构件436,以及被设置作为 弹性构件并具有一端与控制连杆433结合且另一端与夹持框架424结合的复 位构件437。
图14是示出根据本发明一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备 的夹持单元的转动控制器的夹具转动控制才喿作的操作视图。参照图14,假设当从头部单元300中排出的绑带B的前端被夹具421夹紧，驱动凸轮431的 位置在O度。当驱动凸轮431的位置在O度时，凸轮连杆432保持在水平状 态。此时，钩435 :帔定位在控制连杆433的上表面并由控制连杆433所支承。
夹具421随着夹持单元400姿态的变化而被夹持机器人401转动。此时， 当驱动凸轮431的位置到达270度时，凸轮连杆432被向下转动。接着，控 制连杆433线性地向夹具421运动。此时，钩435在不由控制连杆433支承 下被转动。钩435在控制连杆433的端部被钩住，并且钩状态保持构件436 弹性地支承钩435以限制控制连杆433防止其线性地运动到夹具421的相反 侧。此外，复位构件437弹性地支承控制连杆433以保持其水平姿态，从而 使凸轮连杆432的转动角度不能超过270度。
如果驱动凸轮431的位置超过270度，则凸轮连杆432再次被举起，并 且与控制连杆433连接的凸轮连杆432将控制连杆433移动到夹具421的相 反侧。然而，由于钩435在控制连杆433的端部被钩住，夹具421不再转动， 其中驱动凸轮431被控制连杆433和凸轮连杆432限定于夹具421。
转动控制器430将夹具421的转动角度限定在270度范围内以防止绑带 B缠绕在夹具421上。
如图15所示，如上所述的机器人打捆设备在由材料巻支承器60支承的 材料巻50上垂直打捆绑带B。绑带B的垂直打捆是指在材料巻50的外部圆 周表面缠绕绑带B并紧固绑带B。
此外，如图16所示，在由材料巻支承器60支承的材料巻50上水平打捆 绑带B。绑带B的水平打捆是指通过使绑带B通过材料巻50的内部圓周表 面而在材料巻50的外部圆周表面缠绕绑带B，并紧固绑带B。
如上所述，是以机器人打捆设备在中心轴被支承为与地面水平的材料巻 50上执行打捆工艺的情况为示例的。然而，如图17所示，机器人打捆设备 也能够在中心轴#_支承为与地面垂直的材料巻50上打捆绑带B。
此夕卜，图1至图17示出了用于打捆被制造为板状构件并被包装的材料巻 50的机器人打捆设备。然而，如图18所示，机器人打捆设备也可以打捆被 制造为盘条并被包装的材料巻70。
参照图19，机器人打捆设备可包括多个头部单元300a和300b以及多个 头部才几器人301a和301b,以根据绑带B的类型执行材料巻打捆工艺。
图20是示出根据本发明另一实施例的用于材料巻包装的机器人打捆设备的绑带紧固单元的一部分的透视图。参照图20，如果供给的是由热塑性合 成树脂材料制成的绑带B，则绑带B紧固单元520包括布置在重叠绑带B的 一侧的加热条510、传送加热条510的加热作动缸511、布置在重叠绑带B 的内侧的施压条522,以及将施压条522传送到重叠绑带B的外侧的施压作 动缸523。
加热条510在从电源521接收电能时被加热。加热作动釭511将加热条 510传送到重叠的绑带B之间。由于经加热的加热条510被传送到重叠的绑 带B之间，所以，重叠的绑带B被熔化，并且施压条522被施压作动缸523 传送到重叠的绑带B的外侧。此时，由于重叠的绑带B的外侧由支承板324 的后表面所支承，重叠的绑带B受压并紧固。
尽管已经参照附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是，对于本领 域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本发明 进行各种改进和变形。因此，在由权利要求及其等同物限定的本发明范围内， 可以对本发明的实施例做出各种改进。
权利要求
1.一种用于材料卷包装的机器人打捆设备，包括夹持单元，夹持用于包装材料卷的绑带；夹持机器人，支承所述夹持单元，转动在所述材料卷的周缘夹紧所述绑带的所述夹持单元以使所述绑带缠绕在所述材料卷上，并将所述绑带移动到紧固位置；头部单元，将所述绑带提供给所述夹持单元并在所述绑带紧固位置紧固所述绑带；以及头部机器人，支承所述头部单元并将所述头部单元移动到所述绑带紧固位置。
2. 如权利要求l所述的设备，进一步包括机器人传送单元，支承所述头部机器人和所述夹持机器人中的至少 一个， 并移动所述被支承的机器人的位置。
3. 如权利要求2所述的设备，其中，所述机器人传送单元包括 .第一机器人传送单元，支承所述头部单元并传送所述头部机器人；以及 第二机器人传送单元，支承所述夹持单元并传送所述夹持机器人。
4. 如权利要求2所述的设备，其中，所述机器人传送单元线性地传送所 述被支承的机器人。
5. 如权利要求2所述的设备，其中，所述机器人传送单元包括以下线性 致动器其中之一包括功率电机和齿条/齿轮的线性致动器，包括线性运动电 机和线性运动导引件的线性致动器，以及包括功率电机、传送导轨和滚珠丝 杠的线性致动器。
6. 如权利要求l所述的设备，其中，所述头部机器人和所述夹持机器人 是具有六轴自由度的关节型机器人。
7. 如权利要求l所述的设备，进一步包括 向所述头部单元提供绑带的绑带供料器。
8. 如权利要求7所述的设备，其中，所述绑带供料器包括 绑带储存单元，保持缠绕在其上面的绑带；.绑带辅助抽取单元，布置在从所述绑带存储单元向所述头部单元提供绑 带的路径上，并通过从所述绑带存储单元拉出所述绑带而减小所述绑带的张力。
9. 如权利要求l所述的设备，其中，根据所述绑带的类型设置所述多个 头部单元。
10. 如权利要求l所述的设备，其中，所述头部单元包括 支架，紧固在所述头部单元从而使所述支架是可转动的； 绑带传送单元，通过由所述支架支承而使得所述绑带从其中穿过，排出所述绑带的前端，并将缠绕在所述材料巻上的所述绑带传送到所述绑带传送 单元内从而使所述绑带能够相互重叠。
11. 如权利要求IO所述的设备，其中，所述绑带传送单元对缠绕在所述 材料巻上的所述绑带重新缠绕。
12. 如权利要求10所述的设备，其中，所述头部单元进一步包括切断与 绑带紧固部分相邻的部分的绑带切割单元。
13. 如权利要求l所述的设备，其中，所述夹持单元包括 弹性部分，紧固到所述夹持机器人以使所述弹性部分是可转动的，并延伸或缩小整体长度；以及夹持部分，由所述弹性部分支承并且通过沿宽度方向施压于所述绑带而 夹持所述绑带。
14. 如权利要求l所述的设备，进一步包括材料巻支承器，支承所述材料巻使得所述材料巻的中心轴与地面水平。
15. 如权利要求l所述的设备，进一步包括材料巻支承器，支承所述材料巻使得所述材料巻的中心轴与地面垂直。
全文摘要
本发明提供了一种用于材料卷包装的机器人打捆设备，包括夹持单元，夹持用于包装材料卷的绑带；夹持机器人，支承夹持单元，转动在材料卷的周缘夹紧绑带的夹持单元以使绑带缠绕在材料卷上，并将绑带移动到紧固位置；头部单元，将绑带提供给夹持单元并在绑带紧固位置紧固绑带；以及头部机器人，支承头部单元并将头部单元移动到绑带紧固位置。
文档编号B65B13/32GK101602412SQ20091000095
公开日2009年12月16日 申请日期2009年1月23日 优先权日2008年6月11日
发明者宋升龙 申请人:株式会社三鼎包装和铝