技术领域：
本发明属于烟草行业中带状薄片材料加工成型设备技术领域，具体涉及一种带状薄片材料加工成型用自动换卷装置。
背景技术：
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在烟草生产过程中，带状薄片材料的使用是非常普遍的，比如传统烟草中的卷烟纸、烟盒内衬纸；再比如新型低温不燃烧烟草的带状薄片烟草、降温段的pla材料。带状薄片材料通常都是以卷状或盘状形式存在，使用时需要将材料卷安装在放卷装置上，然后将材料卷的卷头端牵引至各个辊中，之后才能开机生产，而且，一般是设置两个放卷装置，两个放卷装置交替使用，一卷带状薄片材料用完之后，将其尾部与另一个带状薄片材料卷的卷头部拼接后，另一个带状薄片材料卷参与生产，此时，将需要将新的材料卷安装在放卷装置上，为后续带状薄片材料的拼接做好准备，但是，目前，带状薄片材料的材料卷的更换大多还只能采用人工操作的方式，人工更换材料卷的同时，原有的带状薄片材料卷还在正常工作，存在一定的危险性，而且，人工操作，效率低，劳动强度大。随着科学技术的发展，烟草行业中对卷烟生产设备的自动化程度要求越来越高，对人工的依赖越来越少，现有的人工更换材料卷及人工牵引卷头的方法已经严重制约了烟草自动化生产的发展。
而且，随着各种新型烟草的出现，各种材质、尺寸、规格的带状薄片材料卷也不断的出现，这也是影响带状薄片材料卷换卷自动化程度低的原因之一。
技术实现要素：
综上所述，为了克服现有技术问题的不足，本发明提供了一种带状薄片材料加工成型用自动换卷装置，它是设置叉持带状薄片材料卷的叉持部件及携带叉持部件移动的三维移动部件，叉持部件通过能够膨胀及收缩的换卷机械手膨胀撑紧材料卷的卷筒，实现带状材料卷的叉持，之后通过三维移动部件将材料卷移动至放卷装置的放卷轴上，再通过叉持部件上设置的盘卷推送机构推送材料卷套装放卷轴上，从而实现带状薄片材料卷的更换。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：
一种带状薄片材料加工成型用自动换卷装置，其中：包括叉持部件及三维移动部件，所述的三维移动部件携带叉持部件三维移动，所述的叉持部件包括卡盘、支撑板、推盘、气缸及叉持机械手，所述的支撑板与三维移动部件的移动块连接，所述的移动块连接在支撑板的一侧，所述的支撑板的另一侧设置有卡盘，卡盘的每个卡爪均连接一个叉持机械手，所述的叉持机械手能够随卡爪相对卡盘做周向膨胀及收缩移动，通过叉持机械手的周向膨胀撑紧带状薄片材料卷的卷筒内壁，所述的卡盘两侧的支撑板上对称布置有气缸，所述的气缸的活塞杆上连接有推盘，气缸携带推盘推送带状薄片材料卷。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的卡盘为三爪气动卡盘，其三个卡爪分别连接三个叉持机械手，三个叉持机械手在卡盘的作用下同步相对卡盘周向膨胀或收缩，撑紧带状薄片材料卷的卷筒内壁。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的叉持机械手为l型结构，包括一体结构的连接部及叉持部，所述的连接部与卡盘的卡爪连接，所述的叉持部用于插入并撑紧带状薄片材料卷的卷筒内，所述的叉持部的长度小于等于带状薄片材料宽度的一半。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的叉持部的截面形状为扇形，叉持机械手随卡盘的卡爪收缩后，所有的叉持机械手的叉持部的外圆弧拼成圆形，其拼成的圆形的直径小于带状薄片材料卷的卷筒的内径。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的气缸的行程与叉持部的长度相同。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的三维移动部件为三维移动门架，所述的三维移动门架布置在带状薄片材料加工成型设备的放卷装置对面的门架上，所述的三维移动门架包括水平电缸组、竖直电缸、进深电缸及移动块，所述的水平电缸组包括两条沿水平方向上下平行布置的水平电缸，两条水平电缸同步动作，所述的两条水平电缸与门架连接，所述的两条水平电缸的滑块通过竖直电缸连接，两条水平电缸带动竖直电缸沿水平电缸的长度方向直线移动，所述的竖直电缸竖直布置，所述的竖直电缸的滑块上紧固连接有进深电缸，所述的进深电缸沿竖直电缸的长度方向直线移动，所述的进深电缸的滑块上紧固连接有移动块，所述的移动块沿进深电缸的长度方向直线移动，所述的水平电缸组、竖直电缸及进深电缸为移动块的水平、竖直、进深三个方向的运动提供动力。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的水平电缸组的两条水平电缸的主动辊分别安装在连接轴的两端，所述的连接轴与电机的主轴连接。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的水平电缸组的其中一条水平电缸的长度方向上设置有横向拖链架，所述的竖直电缸的长度方向上设置有纵向拖链架，所述的横向拖链架及纵向拖链架上均设置有拖链，拖链用于保护竖直电缸及进深电缸的线缆。
本发明的有益效果为：
1、本发明是设置叉持带状薄片材料卷的叉持部件及携带叉持部件移动的三维移动部件，叉持部件通过能够膨胀及收缩的叉持机械手膨胀撑紧材料卷的卷筒，实现带状材料卷的叉持，之后通过三维移动部件将材料卷移动至放卷装置的放卷轴上，再通过叉持部件上设置的盘卷推送机构推送材料卷套装放卷轴上，从而实现带状薄片材料卷的更换。
2、本发明的三维移动门架布置在带状薄片材料加工成型设备的放卷装置对面的门架上，充分利用带状薄片材料加工成型设备的主立板与门架之间的空间，结构紧密，本发明的三维移动门架包括两条同步动作且水平方向平行布置的水平电缸，通过水平电缸的滑块的移动，带动竖直电缸水平移动，通过竖直电缸的滑块的竖直移动带动进深电缸竖直方向上下移动，通过进深电缸的滑块的进深方向的移动，带动移动块沿进深方向移动，水平电缸、竖直电缸及进深电缸共同动作能够实现移动块的三维移动，移动块与叉持部件连接，叉持部件随着移动块三维移动，从而为带状薄片材料卷的换卷提供移动动力。
3、本发明的叉持部件是通过三爪气动卡盘带动三个叉持机械手撑紧材料卷的中空卷筒的内壁，从而叉持材料卷，之后在三维移动门架的带动下，将材料卷安装在放卷装置的放卷轴上，叉持机械手的深入卷筒内的叉持部的长度只有带状薄片材料宽度的一半，则，叉持部件将带状薄片材料卷移动至放卷轴位置后，可先通过三维移动门架的进深电缸将材料卷的卷轴套装在放卷轴上，之后，再通过叉持部件的气缸将材料卷完全推送至放卷轴上，构思新颖巧妙，不论带状薄片材料的材质、尺寸、规格如何，其空心卷筒的尺寸及规格大多相同，则本发明适用各种带状薄片材料卷的换卷操作，通用性强，应用广泛。
4、本发明的结构操作简单、使用方便、构思新颖、通用性强、自动化程度高，既可用于新设备，又可用于老设备的改造升级，能够有效地提高带状薄片材料成型设备的换卷效率，从而提高生产效率，降低劳动强度，降低生产成本。
附图说明：
图1为本发明的叉持部件的结构示意图；
图2是本发明的三维移动门架的一个角度的立体结构示意图；
图3为本发明的三维移动门架的另一个角度的立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1、图2及图3所示，一种带状薄片材料加工成型用自动换卷装置，包括叉持部件及三维移动部件，所述的三维移动部件携带叉持部件三维移动，所述的三维移动部件为三维移动门架，所述的三维移动门架布置在带状薄片材料加工成型设备的放卷装置对面的门架上，所述的三维移动门架包括水平电缸组6、竖直电缸7、进深电缸8及移动块9，所述的水平电缸组6包括两条沿水平方向上下平行布置的水平电缸，所述的两条水平电缸的主动辊分别安装在连接轴10的两端，所述的连接轴10与电机的主轴通过联轴器连接，从而实现两条水平电缸同步动作，所述的两条水平电缸与门架紧固连接，所述的两条水平电缸的滑块通过竖直电缸7连接，即，两条水平电缸的滑块均与竖直电缸7的壳体紧固连接，两条水平电缸带动竖直电缸7沿水平电缸的长度方向直线移动，所述的竖直电缸7竖直布置，所述的竖直电缸7的滑块上紧固连接有进深电缸8，所述的进深电缸8沿竖直电缸7的长度方向直线移动，所述的进深电缸8的滑块上紧固连接有移动块9，所述的移动块9沿进深电缸8的长度方向直线移动，所述的水平电缸组6、竖直电缸7及进深电缸8为移动块9的水平、竖直、进深三个方向的运动提供动力。所述的两条水平电缸组6中的一条水平电缸的长度方向上设置有横向拖链架11，所述的竖直电缸7的长度方向上设置有纵向拖链架12，所述的横向拖链架11及纵向拖链架12上均设置有拖链13，拖链13用于保护竖直电缸7及进深电缸8的线缆。
所述的叉持部件包括卡盘2、支撑板1、推盘3、气缸4及叉持机械手5，所述的支撑板1与三维移动部件的移动块9紧固连接，所述的移动块9连接在支撑板1的一侧，所述的支撑板1的另一侧固定设置有卡盘2，卡盘2的每个卡爪均紧固连接一个叉持机械手5，所述的叉持机械手5能够随卡爪相对卡盘2做周向膨胀及收缩移动，通过叉持机械手5的周向膨胀撑紧带状薄片材料卷的卷筒内壁，所述的卡盘2为三爪气动卡盘，其三个卡爪分别紧固连接三个叉持机械手5，三个叉持机械手5在卡盘2的作用下同步相对卡盘2周向膨胀或收缩，撑紧带状薄片材料卷的卷筒内壁。所述的叉持机械手5为l型结构，包括一体结构的连接部51及叉持部52，所述的连接部51与卡盘2的卡爪紧固连接，所述的叉持部52用于插入带状薄片材料卷的卷筒内，所述的叉持部52的截面形状为扇形，叉持机械手5随卡盘2的卡爪收缩后，所有的叉持机械手5的叉持部52的外圆弧拼成圆形，其拼成的圆形的直径小于带状薄片材料卷的卷筒的内径。所述的卡盘2两侧的支撑板1上对称布置有气缸4，所述的气缸4的活塞杆上紧固连接有推盘3，气缸4携带推盘3推送带状薄片材料卷。所述的气缸4的行程与叉持部52的长度相同均等于带状薄片材料宽度的一半。
本发明的叉持部件的支撑板1与三维移动部件的移动块9连接时，可在支撑板1上设置与支撑板1呈l型布置的连接板，连接板与移动块9的顶面连接，实现叉持部件与三维移动部件的连接，也可以将移动块9设置成l型结构，l型结构的水平部与进深电缸8的滑块连接，l型结构的移动块9的竖直部与支撑板1连接。总之，叉持部件的支撑板1余三维移动部件的移动块9连接后，要保证叉持部件的叉持机械手5的叉持部52顺着进深方向布置，气缸4的活塞的伸缩方向为进深方向。
使用时，启动三维移动门架的水平电缸组6，水平电缸的滑块带动竖直电缸7水平方向直线移动，启动竖直电缸7，竖直电缸7的滑块带动进深电缸8竖直方向直线移动，启动进深电缸8，进深电缸8的滑块带动移动块9在进深方向直线移动，进深方向指的靠近或远离放卷装置的方向，在水平电缸组6、竖直电缸7及进深电缸8的共同作用下，将叉持部件在移动至材料工位，且叉持部件的叉持机械手5对应新的带状薄片材料卷的卷筒，启动三维移动门架的进深电缸8，进深电缸8推动叉持部件的叉持机械手5的叉持部52插入材料卷的卷筒内。
启动卡盘2，卡盘2的三个卡爪带动三个叉持机械手5膨胀，三个叉持机械手5的叉持部52从三个方向同心向外膨胀，撑紧材料卷的卷筒的内壁。从而将带状薄片材料卷与叉持部件连接，再次启动三维移动门架，三维移动门架带动叉持部件及材料卷移动至放卷装置的放卷轴位置，三维移动门架的进深电缸8带动叉持部件及材料卷的卷筒向放卷轴移动，将材料卷的卷筒套装在放卷轴上，由于叉持机械手5的叉持部52的长度小于等于卷筒的长度的一半，则叉持机械手5的叉持部52与放卷轴可以同时位于材料卷的卷筒内。材料卷套装在放卷轴上后，松开卡盘2，启动气缸4，气缸4的伸缩杆带动推盘3向前移动，推动带状薄片材料卷向放卷装置方向移动，将卷筒完全套装在放卷轴上，放卷装置的放卷轴一般为气涨轴，启动该气涨轴涨紧材料卷的卷筒，再次启动三维移动门架，三维移动门架带动叉持部件退出，至此完成带状薄片材料卷的换卷作业。
需要说明的是，以上所述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本发明技术方案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。
1.一种带状薄片材料加工成型用自动换卷装置，其特征在于：包括叉持部件及三维移动部件，所述的三维移动部件携带叉持部件三维移动，所述的叉持部件包括卡盘（2）、支撑板（1）、推盘（3）、气缸（4）及叉持机械手（5），所述的支撑板（1）与三维移动部件的移动块（9）连接，所述的移动块（9）连接在支撑板（1）的一侧，所述的支撑板（1）的另一侧设置有卡盘（2），卡盘（2）的每个卡爪均连接一个叉持机械手（5），所述的叉持机械手（5）能够随卡爪相对卡盘（2）做周向膨胀及收缩移动，通过叉持机械手（5）的周向膨胀撑紧带状薄片材料卷的卷筒内壁，所述的卡盘（2）两侧的支撑板（1）上对称布置有气缸（4），所述的气缸（4）的活塞杆上连接有推盘（3），气缸（4）携带推盘（3）推送带状薄片材料卷。
2.根据权利要求1所述的带状薄片材料加工成型用自动换卷装置，其特征在于：所述的卡盘（2）为三爪气动卡盘，其三个卡爪分别连接三个叉持机械手（5），三个叉持机械手（5）在卡盘（2）的作用下同步相对卡盘（2）周向膨胀或收缩，撑紧带状薄片材料卷的卷筒内壁。
3.根据权利要求2所述的带状薄片材料加工成型用自动换卷装置，其特征在于：所述的叉持机械手（5）为l型结构，包括一体结构的连接部（51）及叉持部（52），所述的连接部（51）与卡盘（2）的卡爪连接，所述的叉持部（52）用于插入并撑紧带状薄片材料卷的卷筒内，所述的叉持部（52）的长度小于等于带状薄片材料宽度的一半。
4.根据权利要求3所述的带状薄片材料加工成型用自动换卷装置，其特征在于：所述的叉持部（52）的截面形状为扇形，叉持机械手（5）随卡盘（2）的卡爪收缩后，所有的叉持机械手（5）的叉持部（52）的外圆弧拼成圆形，其拼成的圆形的直径小于带状薄片材料卷的卷筒的内径。
5.根据权利要求3所述的带状薄片材料加工成型用自动换卷装置，其特征在于：所述的叉持机械手（5）的叉持部（52）的长度与气缸（4）的行程相同。
6.根据权利要求1所述的带状薄片材料加工成型用自动换卷装置，其特征在于：所述的三维移动部件为三维移动门架，所述的三维移动门架布置在带状薄片材料加工成型设备的放卷装置对面的门架上，所述的三维移动门架包括水平电缸组（6）、竖直电缸（7）、进深电缸（8）及移动块（9），所述的水平电缸组（6）包括两条沿水平方向上下平行布置的水平电缸，两条水平电缸同步动作，所述的两条水平电缸与门架连接，所述的两条水平电缸的滑块通过竖直电缸（7）连接，两条水平电缸带动竖直电缸（7）沿水平电缸的长度方向直线移动，所述的竖直电缸（7）竖直布置，所述的竖直电缸（7）的滑块上紧固连接有进深电缸（8），所述的进深电缸（8）沿竖直电缸（7）的长度方向直线移动，所述的进深电缸（8）的滑块上紧固连接有移动块（9），所述的移动块（9）沿进深电缸（8）的长度方向直线移动，所述的水平电缸组（6）、竖直电缸（7）及进深电缸（8）为移动块（9）的水平、竖直、进深三个方向的运动提供动力。
7.根据权利要求6所述的带状薄片材料加工成型用自动换卷装置，其特征在于：所述的水平电缸组（6）的两条水平电缸的主动辊分别安装在连接轴（10）的两端，所述的连接轴（10）与电机的主轴连接。
8.根据权利要求6所述的带状薄片材料加工成型用自动换卷装置，其特征在于：所述的水平电缸组（6）的其中一条水平电缸的长度方向上设置有横向拖链架（11），所述的竖直电缸（7）的长度方向上设置有纵向拖链架（12），所述的横向拖链架（11）及纵向拖链架（12）上均设置有拖链（13），拖链（13）用于保护竖直电缸（7）及进深电缸（8）的线缆。
技术总结