纸卷纸芯塞头夹具装置的制作方法

本实用新型属于造纸行业专用设备，具体涉及一种适用于造纸厂纸卷输送生产线上机器人手臂夹取塞头自动塞入纸芯内的夹具装置。

背景技术：

纸机生产出来的原纸卷经过复卷裁切后，进入纸卷输送线，再由输送线输送到后续处理工位段，或裁切、或打包后进入存储仓库。为了使纸卷在存储及运输过程中保持良好的纸卷外型以不影响后续加工，一般需在纸卷中心的纸芯腔内塞入木质或塑料材制的塞头，以防止纸卷相互挤压或纸卷外缘纸芯受潮后造成纸芯塌陷的情况。由于纸芯规格不统一，对应塞头也需跟随纸芯变化。目前纸厂皆采用人工手动操作：根据纸卷纸芯规格，人工选取合适的纸芯塞头，侧向站立向纸芯腔塞入塞头，再用榔头敲击塞头端部，保证塞头端面不凸出纸卷端面。按每条生产线每小时180个纸卷，每个纸卷需2个塞头，一个班工作8小时计算，每个班1名操作工人需装入近3000个塞头，工作强度大，动作重复单一。对于造纸企业而言，采取三班制生产模式，光一条产线此项工作就需配至少6名工人（每个班组需额外含1名纸芯搬运的人员），每年的人工成本支出也甚为巨大。且在目前企业推行智能制造及生产自动化的大趋势下，简易的人工处理方式已经越来越无法满足大规模生产的要求。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种纸卷纸芯塞头夹具装置，适用于造纸厂纸卷输送生产线上机器人手臂夹取塞头自动塞入纸芯内，并完成自动敲击等动作。

实用新型采用的技术方案是：

纸卷纸芯塞头夹具装置，包括固定架、气缸、气缸支架、调整架、浮动接头、连接板、导向杆、滚珠直线轴承、气爪、气爪手指、定位光电开关、气动控制系统组成。固定架通过螺钉连接在机器手臂前端，气缸连接在气缸支架上，气缸支架连接在调整架上，调整架通过螺钉连接在固定架上；活塞头部通过浮动接头与连接板连接，三根导向杆相互平行安装；导向杆尾端固连在连接板对应的连接孔上，中间段套在滚珠直线轴承中，头端设计成脚杯状；滚珠直线轴承通过螺钉固定在固定架内侧端面上；气爪固定在固定架外侧端面上，位于三根导向杆的正中间位置，气爪手指连接在气爪上。

定位光电开关可固定在固定架端面气爪正上方的圆孔中。气动控制系统单独集成为小控制箱，可置于机器手臂安装座上。

活塞为低摩阻结构，大流量、高频率的快速反应阀组。活塞直接连接在气缸缸体的进气口上，磁性开关布置在气缸缸体的外壁上。此气缸具备每秒5次以上往复频率且单次冲击力可达200N以上的能力。

所述的气爪手指外侧可设计成阶梯状，不同阶梯部位可满足夹取塞头规格为3"、4"、6"、12"的要求；气爪手指内侧设计成圆弧形，气爪收缩时，三个气爪手指的内侧圆弧刚好相互贴合。

活塞与连接板之间可采用浮动接头连接，以减少导向杆运行的摩擦力。

本实用新型提供的纸卷纸芯塞头夹具装置，适用于造纸厂纸卷输送生产线上机器人手臂夹取塞头自动塞入纸芯内，并完成自动敲击等动作。有了这个夹具装置，机器人可根据纸芯大小自动夹取对应纸芯塞头，自动对准纸芯腔，自动塞入塞头并快速敲击，通过控制敲击频率及力道，可完全将塞头敲入纸芯腔里面而不影响纸卷端面。同时可根据客户产能需求，采用双头布置的方式，可一次取2个塞头，对前后两个纸卷的端面同时进行塞头处理。经过实验证明，可完全取代人工，为造纸企业节省大量人力资源，并提升了造纸企业的自动化生产能力。

附图说明

图1为纸卷纸芯塞头夹具系统结构示意图。

图中：1-塞头，2-夹具装置，3-纸卷，4-纸卷输送装置，5-机器人，6-气动/控制集成系统。

图2为纸卷纸芯塞头夹具装置结构示意图。

图中：101-固定架,102-气缸，103-气缸支架，104-调整架，105-浮动接头，106-连接板，107-导向杆，108-滚珠直线轴承，109-气爪，1010-气爪手指，1011-定位光电开关，1012-气动系统。

图3、图4分别为夹具装置中气缸的主视、左视立体图。

图中：201-气缸缸体，202-活塞，203-磁性开关。

图5、图6分别为夹具装置中气爪的主视、左视立体图。

具体实施方式

图1～图4展示了本实用新型的一个实施例。

如图1所示：纸卷纸芯塞头夹具系统包括1-塞头，2-夹具装置，3-纸卷，4-纸卷输送装置，5-机器人，6-气动/控制集成系统。待塞塞头的3-纸卷通过4-纸卷输送装置输送到塞头处理工位， 5-机器人驱动安装在前端的2-夹具装置夹取与3-纸卷纸芯规格相对应的1-塞头，然后 5-机器人动作将塞头对准纸卷纸芯腔，此后2-夹具装置动作。6-气动/控制集成系统单独集成为小控制箱，置于5-机器人手臂安装座上。

如图2所示：纸卷纸芯塞头夹具装置包括101-固定架,102-气缸，103-气缸支架，104-调整架，105-浮动接头，106-连接板，107-导向杆，108-滚珠直线轴承，109-气爪，1010-气爪手指，1011-定位光电开关。101-固定架通过螺钉连接在4-机器人手臂前端，102-气缸连接在103-气缸支架上，103-气缸支架连接在104-调整架上，104-调整架通过螺钉连接在101-固定架上，调整架连接孔处开U型孔，可根据气缸的运行情况做适当安装调节，确保气缸运行顺畅无阻碍；102-气缸活塞杆头部通过105-浮动接头106-连接板连接，进一步减少由于安装带来的运行阻力，影响气缸运行频率及敲击力大小；三根107-导向杆成三点布置且相互平行，107-导向杆尾端固连在106-连接板对应的连接孔上，107-导向杆中间段套在108-滚珠直线轴承中，107-导向杆头端设计成脚杯状，作为敲打面。108-滚珠直线轴承通过螺钉固定在101-固定架内侧端面上；109-气爪固定在101-固定架外侧端面上，位于三根107-导向杆的正中间位置，1010-气爪手指连接在109-气爪上；1011-定位光电开关固定在101-固定架端面101-气爪正上方的圆孔中。

如图3所示：夹具装置中202-活塞为低摩阻结构，大流量、高频率的快速反应阀组，202-活塞直接连接在201-气缸缸体的进气口上，203-磁性开关布置在201-气缸缸体外壁上。

图4展示了夹具装置中单个气爪的三维结构示意图和三个气爪收紧后的结构状态。气爪手指外侧设计成阶梯状，不同阶梯部位可满足夹取塞头规格为3"、4"、6"、12"的要求；气爪手指内侧设计成圆弧形，气爪收缩时，三个气爪手指的内侧圆弧刚好相互贴合。

整个系统及夹具装置的工作过程如下：

待塞塞头的3-纸卷通过4-纸卷输送装置输送到塞头处理工位，5-机器人接到纸卷规格信号后开始动作，5-机器人驱动前端的2-夹具装置到对应塞头规格的取料点，109-气爪动作夹取相对应的1-塞头，然后5-机器人动作将塞头对准纸卷纸芯腔。

接着，2-夹具装置中的1011-定位光电开关开始检测纸芯准确的中心位置，指导5-机器人手臂精确的将1-塞头中心对准纸芯腔中心，然后5-机器人手臂保证静止稳定状态，102-气缸开始动作，通过反复敲击拍打，短时间内即将1-塞头完全敲入纸芯腔内，并确保1-塞头外端面与纸卷侧端面平齐。到此塞头植入工作完成，5-机器人驱动2-夹具装置回到等待位，进入下一个循环。