专利名称：一种桶装水包装系统及方法
技术领域：
本发明涉及桶装水包装领域，特别涉及桶装水码卸一体化包装领域。
背景技术：
现有的桶装水灌装工艺是将空桶通过人工一个个地码放至桶架上，然后通过叉车 或者走轮推车将空桶架运输至卸垛区，卸垛机器人通过机械夹具把桶架上的空桶一层层地 卸下，卸下的空桶通过传送带运输走，卸空的桶架再一次地移动至码垛区，等待码垛机器人 将码垛区的已灌装好的成品码放到卸空的桶架上，当桶架码垛完成后，再由人工通过叉车 或者走轮推车运输出去。整个工艺的流程通过传送带、卸垛和码垛机器人配合人工运输完 成，在卸垛和码垛的流程之间，需要通过人力运输，同时都需要配备专门的人员在码垛区和 卸垛区等待机器人完成码垛或卸垛，由此才能及时的将桶架运输至下一个流程。现有的工 艺流程中，步骤较为繁琐，会花费太多不必要的时间，工作效率太低，同时每个工序都要有 配备人工在一旁协助工作，人工成本过高，并且人工的劳动强度也太大。发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种提高生产效率、降低人工成本、机械自 动化、码卸一体化的桶装水包装系统及方法。
本发明所述的桶装水包装系统，包括控制单元，与各单元连接，作为控制中心，与各单元之间进行数据交换，向机器人单元 发送码卸指令，控制推空桶单元配合机器人单元卸桶，控制进桶编组单元为机器人单元输 送成品，并判断在卸桶架最底层时只执行卸桶指令，在码最顶层时只执行码桶指令，在中间 层时同时执行码卸指令，所述中间层为除最底层和最顶层以外的码卸层；机器人单元，用于接收控制单元的指令，用于带动夹具单元翻转、上升或下降；夹具单元，与机器人单元连接，用于根据控制单元的指令进行抓桶或放桶；人机界面，与控制单元连接，用于显示当前操作流程的状态、错误警报，并提供操作的 界面以便配置参数；推空桶单元，在桶架后方，接收控制单元的指令，可上下移动至当前所需推桶层，并将 桶架每一层后排的空桶推向前排，并向控制单元反馈指令；进桶编组单元，位于机器人单元与桶架之间，与控制单元连接，用于输送成品至夹具单 元下方。
一种桶装水包装方法，包含如下步骤A.上电初始化，输垛单元将装空桶的桶架传送至码垛区等待码卸，推空桶单元到达空 桶架最底层后方；B.机器人单元执行卸桶程序，卸最底层前排的空桶，将空桶放置在卸桶出桶单元，同时 推空桶单元推该层后排的空桶至前排；C.机器人单元再次执行卸桶程序，卸该层由推空桶单元推至前排的空桶；D.推空桶单元上升一层，机器人单元将空桶放置在卸桶出桶单元，同时在抓桶点抓取 成品，并将抓桶提升至码放层所在高度，此时机器人单元反馈信号，进桶编组单元接到允 许进桶指令后再次传送成品至抓桶点；E.机器人单元将抓桶码放进桶架码放层，与此同时，机器人单元执行卸桶程序，卸取码 放层的上一层的前排空桶，同时推空桶单元推上一层后排的空桶至前排；F.重复步骤D—次，机器人单元再将抓桶码放进桶架码放层，从而将码放层前排的成 品推至后排，与此同时，机器人单元执行卸桶程序，卸取码放层上一层中的由后排推至前排 的空桶；G.重复步骤D-F，直至码放到最顶层时，推空桶单元直接下降至最底层，机器人单元将 空桶放置在卸桶出桶单元，同时在抓桶点抓取成品，并将抓桶提升至最顶层所在高度，此时 机器人单元反馈信号，进桶编组单元接到反馈后再次传送成品至抓桶点；H.机器人单元将所抓桶码放进桶架最顶层后，再在抓桶点抓取成品，并将抓桶提升至 最顶层所在高度，此时机器人单元反馈信号，进桶编组单元接到反馈后再次传送成品至抓 桶点，同时机器人单元再将抓桶码放进桶架最顶层。
本发明所述桶装水包装系统及方法，控制单元能够给其他各单元发送指令，同时 控制各单元执行指令，向机器人单元发送码卸指令，控制推空桶单元配合机器人单元卸桶， 控制进桶编组单元为机器人单元输送成品，并判断在卸空桶架最底层时控制机器人单元只 执行卸桶指令，在码最顶层时控制机器人单元只执行码桶指令，在中间层时控制机器人单 元同时执行码卸指令，所述中间层为除最底层和最顶层以外的码卸层，机器人单元通过与 其连接的夹具单元进行抓桶和放桶，当抓取完桶架前排空桶时，推空桶单元就将后排的空 桶推至前排，方便下一次抓取，夹具单元卸桶时，同步抓取进桶编组单元传送至抓桶点的成 品，卸桶出桶单元将机器人单元卸下的空桶传送出去，在机器人单元码卸之前，输垛单元将 装空桶的桶架传送至码垛区，机器人单元码放一垛桶架之后，输垛单元再将桶架输出，同时 输送下一垛空桶架进来，输垛单元通过控制单元的控制，可以和机器人单元配合码垛，完全 自动化，人机界面显示与控制单元连接，显示系统实时运行的状态，在发生故障时发出警 报，还可通过人机界面配置控制单元的参数。整个流程自动地输送进出的空桶以及成品，配 合机器人单元码卸一体化，实现完全的自动化流程。
图1为本发明系统的俯视图。
图2为本发明系统的侧视图。
图3为本发明机器人单元和夹具单元的侧视图。
图4为本发明系统的总框图。
图5为本发明的方法总流程图。
图6为本发明夹具单元的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施方式作进一步的说明。
如图1-4，一种桶装水包装系统，控制单元作为控制中心，与各单元连接并进行数据交换，机器人单元I根据接收到控制单元的指令，执行带动夹具单元6翻转、上升或下降 的动作，在桶架9后方的推空桶单元2配合机器人单元卸桶，接收控制单元的指令，可上下 移动至当前所需推桶层，并将桶架9每一层后排的空桶推向前排，并向控制单元反馈指令， 控制单元控制位于机器人单元I与桶架9之间的进桶编组单元3为机器人单元I输送成品 至夹具单元6下方。控制单元判断在卸桶架9最底层时只执行卸桶指令，在码最顶层时只 执行码桶指令，在中间层时同时执行码卸指令，所述中间层为除最底层和最顶层以外的码 卸层，夹具单元6连接在机器人单元I上，配合机器人单元I码卸，根据控制单元的指令，执 行向下翻转90度、向上翻转90度和水平旋转180度等动作，完成抓桶或放桶的动作，与控 制单元连接的人机界面，在实施流程时显示当前操作流程的状态，以便工作人员操控整个 流程，同时在流程运行中发生故障时，人机界面会发出警报，工作人员可通过人机界面进行 复位，还可以通过人机界面配置控制系统的参数。
所述桶装水包装系统还包括输垛单元4，输垛单元4位于推空桶单元2与进桶编组 单元3之间，用于输送桶架9进出码垛区，等待系统开始码卸，输垛单元4在每次码卸之前 将装空桶的桶架9传送至码垛区码卸，码卸完毕，输垛单元4再将码垛成品的桶架9传送出 码垛区。
所述桶装水包装系统还包括故障处理单元，其与控制单元连接，各单元在执行控 制单元指令时，若发现故障，故障处理单元将发送复位指令到控制单元，控制单元复位调整 故障。
所述桶装水包装系统还包括卸桶出桶单元5，其位于进桶编组单元3后方，用于将 卸下的空桶传输出去。
所述夹具单元包含卸桶电磁阀7和码桶电磁阀8，两者上下排放在夹具单元6上， 在码卸时，卸桶电磁阀7和码桶电磁阀8通过加紧电磁阀或松开电磁阀，实现抓桶或放桶程序。
如图5，一种桶装水包装方法，包含如下步骤A.上电初始化，输垛单元4将装空桶的桶架9传送至码垛区等待码卸，推空桶单元2到 达桶架9最底层后方；B.机器人单元I执行卸桶程序，卸最底层前排的空桶，将空桶放置在卸桶出桶单元5， 同时推空桶单元2推该层后排的空桶至前排；C.机器人单元I再次执行卸桶程序，卸该层由推空桶单元2推至前排的空桶；D.推空桶单元2上升一层，机器人单元I将空桶放置在卸桶出桶单元5，同时在抓桶点 抓取成品，并将抓桶提升至码放层所在高度，此时机器人单元I反馈信号，进桶编组单元3 接到允许进桶指令后再次传送成品至抓桶点；E.机器人单元I将抓桶码放进桶架9码放层，与此同时，机器人单元I执行卸桶程序， 卸取码放层的上一层的前排空桶，同时推空桶单元2推上一层后排的空桶至前排；F.重复步骤D—次，机器人单元I再将抓桶码放进桶架9码放层，从而将码放层前排的 成品推至后排，与此同时，机器人单元I执行卸桶程序，卸取码放层上一层中的由后排推至 前排的空桶；G.重复步骤D-F，直至码放到最顶层时，推空桶单元2直接下降至最底层，机器人单 元I将空桶放置在卸桶出桶单元5，同时在抓桶点抓取成品，并将抓桶提升至最顶层所在高度，此时机器人单元I反馈信号，进桶编组单元3接到反馈后再次传送成品至抓桶点；H.机器人单元I将所抓桶码放进桶架9最顶层后，再在抓桶点抓取成品，并将抓桶提升 至最顶层所在高度，此时机器人单元I反馈信号，进桶编组单元3接到反馈后再次传送成 品至抓桶点，同时机器人单元再将抓桶码放进桶架9最顶层。
如图6，一种桶装水包装方法，其与机器人单元I连接的夹具单元6包含如下步 骤A.夹具单元6面朝桶架9，与水平面成90度，水平前进至所卸空桶处，使卸桶电磁阀套 7在所卸空桶的桶口处；B.卸桶电磁阀7夹紧，夹住所卸空桶，同时水平后退至卸桶出桶单元5上方，夹具单元 6向下翻转90度与水平面平行；C.判断是否卸最底层，若是，则执行步骤D，若否，则执行步骤E;D.夹具单元6向下移动至卸桶出桶单元5，卸桶电磁阀7松开，将空桶放在卸桶出桶单 元5，夹具单元6提升，返回步骤A ；E.夹具单元6水平旋转180度；F.向下移动至抓桶点，码桶电磁阀8夹紧完成抓桶，卸桶电磁阀7松开完成卸桶；G..夹具单元6提升，同时向上翻转90度，移动至桶架9放桶处，码桶电磁阀8松开完 成放桶，卸桶电磁阀7加紧完成卸桶，夹具单元6在水平方向后退；H.夹具单元6向下翻转90度，判断是否码放最顶层，若否，则返回步骤F，若是，则执行 步骤I ;1..向下移动至进桶编组系统3，码桶电磁阀8夹紧完成抓桶，夹具单元提升，向上翻转 90度，移动至桶架9放桶处，码桶电磁阀8松开完成放桶，夹具单元6在水平方向后退；J.重复步骤I 一次，然后夹具单元6旋转180度，再向下移动至最底层，完成本次码卸， 等待码卸下一垛空桶，即返回步骤A。
权利要求
1.一种桶装水包装系统，其特征在于，包括控制单元，与各单元连接，作为控制中心，与各单元之间进行数据交换，向机器人单元 (O发送码卸指令，控制推空桶单元(2)配合机器人卸桶，控制进桶编组单元(3)为机器人单元输送成品，并判断在卸桶架(9)最底层时只执行卸桶指令，在码最顶层时只执行码桶指令，在中间层时同时执行码卸指令，所述中间层为除最底层和最顶层以外的码卸层；机器人单元(1)，用于接收控制单元的指令，用于带动夹具单元(6)翻转、上升或下降；夹具单元(6)，与机器人单元(I)连接，用于根据控制单元的指令进行抓桶或放桶；人机界面，与控制单元连接，用于显示当前操作流程的状态、错误警报，并提供操作的界面以便配置参数；推空桶单元(2)，在桶架(9)后方，接收控制单元的指令，可上下移动至当前所需推桶层，并将桶架(9)每一层后排的空桶推向前排，并向控制单元反馈指令；进桶编组单元(3)，位于机器人单元(I)与桶架(9)之间，与控制单元连接，用于输送成品至夹具单元(6)下方。
2.根据权利要求1所述的一种桶装水包装系统，其特征在于所述一种桶装水包装系统还包括输垛单元(4)，其位于推空桶单元(2)与进桶编组单元(3)之间，用于输送桶架(9) 进出码垛区，输垛单元(4)将装空桶的桶架(9)传送至码垛区码卸，码卸完毕，输垛单元(4) 再将码垛成品的桶架(9 )传送出码垛区。
3.根据权利要求1所述的一种桶装水包装系统，其特征在于所述一种桶装水包装系统还包括故障处理单元，其与控制单元连接，各单元在执行控制单元指令时，若发现故障， 故障处理单元将发送复位指令，调整故障。
4.根据权利要求1所述的一种桶装水包装系统，其特征在于所述一种桶装水包装系统还包括卸桶出桶单元(5)，其位于进桶编组单元(3)后方，用于将卸下的空桶传输出去。
5.根据权利要求1所述的一种桶装水包装系统，其特征在于所述夹具单元(6)包含卸桶电磁阀(7 )和码桶电磁阀(8 )，两者上下排放在夹具单元(6 )上。
6.一种桶装水包装方法，其特征在于，包含如下步骤A.上电初始化，输垛单元(4)将装空桶的桶架(9)传送至码垛区等待码卸，推空桶单元(2)到达桶架(9)最底层后方；B.机器人单元(I)执行卸桶程序，卸最底层前排的空桶，将空桶放置在卸桶出桶单元(5)，同时推空桶单元(2)推该层后排的空桶至前排；C.机器人单元(I)再次执行卸桶程序，卸该层由推空桶单元(2)推至前排的空桶；D.推空桶单元(2)上升一层，机器人单元将空桶放置在卸桶出桶单元(5 )，同时在抓桶点抓取成品，并将抓桶提升至码放层所在高度，此时机器人单元(I)反馈信号，进桶编组单元(3)接到反馈后再次传送成品至抓桶点；E.机器人单元(I)将抓桶码放进桶架(9)码放层，与此同时，机器人单元(I)执行卸桶程序，卸取码放层的上一层的前排空桶，同时推空桶单元(2)推上一层后排的空桶至前排；F.重复步骤D—次，机器人单元(I)再将抓桶码放进桶架(9)码放层，从而将码放层前排的成品推至后排，与此同时，机器人单元(I)执行卸桶程序，卸取码放层上一层中的由后排推至前排空桶；G.重复步骤D-F，直至码放到最顶层时，推空桶单元(2)直接下降至最底层，机器人单元(I)将空桶放置在卸桶出桶单元(5)，同时在抓桶点抓取成品，并将抓桶提升至最顶层所在高度，此时机器人单元(I)反馈信号，进桶编组单元(3)接到反馈后再次传送成品至抓桶点；H.机器人单元(I)将所抓桶码放进桶架(9 )最顶层后，再在抓桶点抓取成品，并将抓桶提升至最顶层所在高度，此时机器人单元(I)反馈信号，进桶编组单元(3)接到反馈后再次传送成品至抓桶点，同时机器人单元(I)再将抓桶码放进桶架(9)最顶层。
7.根据权利要求6所述的一种桶装水包装方法，其特征在于所述步骤B-H中机器人单元(I)上的夹具单元(6)在码卸时,还包含如下步骤A.夹具单元(6)面朝桶架(9)，与水平面成90度，水平前进至所卸空桶处，使卸桶电磁阀(7)套在所卸空桶的桶口处；B.卸桶电磁阀(7)夹紧，夹住所卸空桶，同时水平后退至卸桶出桶单元(5)上方，夹具单元(6)向下翻转90度与水平面平行；C.判断是否卸最底层，若是，则执行步骤D，若否，则执行步骤E;D.夹具单元(6)向下移动至卸桶出桶单元(5)，卸桶电磁阀(7)松开，将空桶放在卸桶出桶单元(5)，夹具单元(6)提升，返回步骤A ;E .夹具单元(6)水平旋转180度；F.向下移动至抓桶点，码桶电磁阀(8)夹紧完成抓桶，卸桶电磁阀(7)松开完成卸桶；G .夹具单元(6)提升，同时向上翻转90度，移动至桶架(9)放桶处，码桶电磁阀(8) 松开完成放桶，卸桶电磁阀(7 )加紧完成卸桶，夹具单元(6 )在水平方向后退；H.夹具单元(6)向下翻转90度，判断是否码放最顶层，若否，则返回步骤F，若是，则执行步骤I ;1.向下移动至进桶编组系统(3)，码桶电磁阀(8)夹紧完成抓桶，夹具单元(6)提升， 向上翻转90度，移动至桶架(9)放桶处，码桶电磁阀(8)松开完成放桶，夹具单元(6)在水平方向后退；J.重复步骤I 一次，然后夹具单元(6)旋转180度，再向下移动至最底层，完成本次码卸，等待码卸下一垛空桶，即返回步骤A。
全文摘要
本发明公开了一种桶装水包装系统及方法，控制单元能够给其他各单元发送指令，同时控制各单元执行指令，人机界面显示与控制单元连接，显示系统实时运行的状态，在发生故障时发出警报，还可通过人机界面配置控制单元的参数，机器人单元可以在卸桶的同时进行码桶，将码卸一体化，机器人单元通过与其连接的夹具单元进行抓桶和放桶，当抓取完桶架前排空桶时，推空桶单元就将后排的空桶推至前排，方便下一次抓取，夹具单元卸桶时，同步抓取进桶编组单元传送至抓桶点的成品，整个流程自动地输送进出的空桶以及成品，配合机器人单元码卸一体化，实现完全的自动化流程，提高了生产效率，减少人工成本。
文档编号B65G61/00GK103057972SQ201210589180
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者雷丰顺 申请人:广州达意隆包装机械股份有限公司