机器人堆叠码垛机构及其控制流程的制作方法

本发明涉及机器人搬运码垛领域，具体涉及利用机器人堆叠码垛纸托及控制流程。

背景技术：

放置喇叭用纸托一般为方格纸托，该纸托的方格略大于喇叭的外型，因此在放置喇叭时需要先将方格张开；喇叭摆满纸托后，就需要将纸托整齐的堆成垛，这个过程就是码垛。传统的喇叭装箱和纸托的码垛均依靠人工完成，即依靠人工将喇叭逐个放置进纸托，再将每个纸托堆垛在一起，采用人工操作的同时，能保证喇叭放置位置准确，放置数量能符合纸托规格要求，而且人工操作对喇叭读码，将数据收集进系统。但是在完成上述步骤的同时，不仅需要大量的人工劳动力，而且生产效率较低，生产成本高，因此，为了达到提高效率，降低人工成本，现需要设计一种能自动完成喇叭的装箱、纸托堆垛，还能自动读码的自动化生产装置。

在代替人工完成喇叭的装箱和码垛整个流程方面，希望能设计一种自动化装置系统，要求实现喇叭自动传送、通过机器人将喇叭装垛装箱、纸托的自动定位、机器人搬运纸托、纸托自动推送和堆垛等一系列自动操作过程；在整个过程中，不仅需要实现自动操作，还要求操作的准确、定位准确、带有检测和自动控制等功能作用。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种机器人堆叠码垛机构及其控制流程，该机器人堆叠码垛机构及其控制流程能够实现喇叭放置进纸托及纸托的堆垛全过程，整个过程定位准确，全程自动操控。

本发明实现上述目的的技术方案为：

机器人堆叠码垛机构，包括传送装置和用于堆放纸托的堆垛装置，还包括带有抓放手爪的机器人，推送纸托的纸托推送装置，以及纸托码垛的升降装置；所述机器人设置在中间，所述传送装置、纸托推送装置及所述堆垛装置均设置在所述机器人的抓放手爪行程半径内。

所述机器人上设置有能自动定位的所述抓放手爪，所述抓放手爪包括固定连接在机器人上的支架板，可拆卸的设置在所述支架板上用于吸附纸托的吸附结构，以及吸附喇叭的磁吸结构；所述吸附结构包括吸盘以及推动所述吸附结构伸缩的第二推杆，所述第二推杆套接在带有气缸的可伸缩所述第二推杆的第二套杆内；所述抓放手爪上还设置有张紧结构。

所述磁吸结构包括上腔体和下腔体，所述上腔体和所述下腔体紧固连接；在所述上腔体内设置有气缸体以及通过所述气缸体推动往复运动的呈T型结构的气缸推杆，在所述下腔体内设置有磁石，所述磁石固定在所述气缸推杆上。

所述张紧结构包括与所述磁吸结构同心的槽盘，与所述槽盘活动连接的长度略大于所述磁吸结构的定位杆，推动所述槽盘转动的第一推杆以及带有气缸并推动所述第一推杆往复运动的第一套杆；所述槽盘活动连接在所述支架板上侧，所述槽盘上设置有多个与所述槽盘同心的牵引槽，所述定位杆活动连接在所述牵引槽里；所述第一套杆固定在所述支架板上；所述支架板上还开设有用于限定所述定位杆行程的导向槽。

所述纸托推送装置包括在所述纸托推送装置上活动设置的推送板，还设置有推动所述推送板往复的第一驱动器，所述纸托推送装置与所述升降装置固定连接。

所述纸托推送装置上还设置有多个定位器，所述任一定位器包括抵接块，所述抵接块铰接在架杆上，所述架杆上还固定有可伸缩往复运动的伸缩器，所述伸缩器的一端可自由伸缩地连接在所述抵接块上，所述架杆的底端连接在支座上，所述支座固定在所述纸托推送装置上。

所述升降装置包括在所述升降装置上设置有第二驱动器，所述第二驱动器驱动升降架在竖直方向升降。

所述升降架包括两个及两个以上的支撑所述升降架的支杆，所述任一支杆上设置有导轨，在两个对立的所述支杆上固定有用于纸托定位的限位结构；所述限定结构包括对置设置的第一限位杆和第二限位杆；所述限位结构的开口方向与所述纸托推送装置上的纸托运动方向相同。

在所述两个任一对置的所述支杆的所述导轨上活动连接有对置的第一架板和第二架板，所述第一架板和所述第二架板的下方设置有第三驱动器，所述第三驱动器固定连接有驱动所述第一架板和所述第二架板开合的驱动杆；所述升降架底部设置有多个用于感应距离的第二感应器。

所述传送装置包括设置在传送架上的第四驱动器、第一输送带和第一传感器，所述第一传感器为间隔的对置设置在所述第一输送带的前端，所述第一传感器为两个或两个以上。

所述堆垛装置包括堆垛支架，设置在堆垛架上的第二输送带、第五驱动器、第一感应器以及对齐纸托垛的横向档杆和纵向档杆。

传送装置自动将喇叭传送至最前端，暂停然后所述机器人吸附抓取纸托，将纸托搬运至纸托推送装置上，纸托在所述纸托推送装置上完成自动定位；所述机器人的抓放手爪转动到所述传送装置上将喇叭吸附，然后搬运至纸托上方，张紧结构将纸托的方格撑开然后放置喇叭；放置完成推送板将纸托推送进升降装置，在所述升降装置内向下运动，第一架板和第二架板分离打开，纸托被码放在下一层的纸托或平台上。

其具体步骤为：

步骤1，第一输送带的传送和自动暂停，所述传送装置的最前端设置有第一传感器，当所述第一输送带的最前端有喇叭摆放时自动暂停。

步骤2，第二输送带将纸托垛传送到堆垛装置的最前端整齐堆放。

步骤3，所述机器人的所述抓放手爪移动到纸托垛上方，吸附结构吸附纸托并将纸托搬运至所述纸托推送装置上；纸托在所述纸托推送装置上依靠定位器进行定位和矫正。

步骤4，所述机器人的所述抓放手爪移动到第一输送带上方，所述张紧结构向远离圆心驱动张开，依靠磁吸结构吸附喇叭，所述机器人将喇叭搬运至已经完成定位的纸托上。

步骤5，所述抓放手爪的所述张紧结构将纸托的方格撑开，所述磁吸结构将喇叭放置进方格中；根据所述抓放手爪抓取的数量依次放置进纸托内，直到摆满整个纸托，所述抓放手爪根据需要，每次可抓取一个或多个喇叭。

步骤6，所述推送板在第一驱动器的驱动下将纸托推送至所述升降装置的升降架上。

步骤7，所述升降架在第二驱动器的带动向下运动，第二感应器反馈已靠近或接触到下方的纸托或平台，所述第二驱动器停止转动，所述升降架的所述第一架板和所述第二架板在第三驱动器的驱动下向相反方向运动，将纸托堆放在下一层的纸托或平台上，完成堆垛。

所述步骤1中的所述第一传感器为对置设置的两个或两个以上，任一所述第一传感器为平行对齐所述第一输送带最前端的设置在所述传送装置上；任一所述第一传感器用于感应传送带上放置喇叭的位置和离最前端的距离。

所述步骤2中，所述堆垛装置的所述第二输送带带动纸托垛靠近横向档杆，在所述横向档杆处对齐，所述横向档杆在第五驱动器的作用下转动呈打开状，所述第二输送带带动纸托垛向前运动，并当纸托垛到所述堆垛装置的最前端时停止。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

本发明实现了喇叭在传输、装箱和堆垛的自动化，不仅提高了生产效率，降低人工成本，而且在控制过程中，满足定位准确、动作精确度高、动作自动连贯等特点，具有突出的实质性进步和特点。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为传送装置的立体结构示意图；

图3为堆垛装置的立体结构示意图；

图4为磁吸结构的剖视图；

图5为定位器的立体结构示意图；

图6为抓放手爪的立体结构示意图；

图7为抓放手爪的立体结构示意图；

图8为纸托推送装置的立体结构示意图；

图9为升降装置的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：

参照图1，机器人堆叠码垛机构，包括传送装置1和用于堆放纸托的堆垛装置2，还包括带有抓放手爪3的机器人6，推送纸托的纸托推送装置4，以及纸托码垛的升降装置5；所述机器人6设置在中间，所述传送装置1、纸托推送装置4及所述堆垛装置2均设置在所述机器人6的抓放手爪3行程半径内。传送装置1自动将喇叭传送至最前端，暂停然后所述机器人6吸附抓取纸托，将纸托搬运至纸托推送装置4上，纸托在所述纸托推送装置4上完成自动定位；所述机器人6的抓放手爪3转动到所述传送装置1上将喇叭吸附，然后搬运至纸托上方，张紧结构34将纸托的方格撑开然后放置喇叭；放置完成推送板41将纸托推送进升降装置5，在所述升降装置5内向下运动，第一架板525和第二架板526分离打开，纸托被码放在下一层的纸托或平台上。

参照图2，所述传送装置1包括设置在传送架上的第四驱动器11、第一输送带12和第一传感器13，所述第一传感器13为间隔的对置设置在所述第一输送带12的前端，所述第一传感器13为两个或两个以上。传送装置1上的第一输送带12由独立的喇叭托架通过连接带连接起来，第一传感器13成对的设置在传送装置1上靠近第一输送带12的位置，可设置一对或多对第一传感器13。当一对第一传感器13之间的通信被中断，说明第一输送带12上有喇叭，这时第四驱动器11停止驱动第一输送带12，等待机器人抓取喇叭；当一对第一传感器13之间的通信畅通，说明第一输送带12上没有喇叭，这时第四驱动器11驱动第一输送带12，直至第一传感器13的通信中断。实现了有喇叭送达的自动暂停和无喇叭的持续传送。

参照图3，所述堆垛装置2包括堆垛支架21，设置在堆垛架上的第二输送带22、第五驱动器23、第一感应器24以及对齐纸托垛的横向档杆25和纵向档杆26。纸托对齐放置在横向档杆25和纵向档杆26限定的位置，实现纸托的定位和对齐；对齐后横向档杆25在驱动器的作用下打开，纸托垛在第二输送带22的带动下向前运动，直到运送到最前端的第一感应器24处，第一感应器24感应到有物体，发出控制信号，控制柜控制第五驱动器23停止驱动，纸托垛摆放在堆垛装置2的最前端；完成纸托垛的自动对齐和自动输送。

参照图6和图7，所述机器人6上设置有能自动定位的所述抓放手爪3，所述抓放手爪3包括固定连接在机器人6上的支架板31，可拆卸的设置在所述支架板31上用于吸附纸托的吸附结构32，以及吸附喇叭的磁吸结构33；所述吸附结构32包括吸盘321以及推动所述吸附结构32伸缩的第二推杆322，所述第二推杆322套接在带有气缸的可伸缩所述第二推杆322的第二套杆323内；所述抓放手爪3上还设置有张紧结构34。

参照图4，所述磁吸结构33包括上腔体和下腔体，所述上腔体和所述下腔体紧固连接；在所述上腔体内设置有气缸体331以及通过所述气缸体331推动往复运动的呈T型结构的气缸推杆332，在所述下腔体内设置有磁石333，所述磁石333固定在所述气缸推杆332上。

参照图6和图7，所述张紧结构34包括与所述磁吸结构33同心的槽盘341，与所述槽盘341活动连接的长度略大于所述磁吸结构33的定位杆342，推动所述槽盘341转动的第一推杆343以及带有气缸并推动所述第一推杆343往复运动的第一套杆344；所述槽盘341活动连接在所述支架板31上侧，所述槽盘341上设置有多个与所述槽盘341同心的牵引槽345，所述定位杆342活动连接在所述牵引槽345里；所述第一套杆344固定在所述支架板31上；所述支架板31上还开设有用于限定所述定位杆342行程的导向槽346。纸托在机器人6的手爪的吸附结构32的吸附下被搬运到推送装置4上并在定位器43的作用下自动定位，然后喇叭在机器人6的磁吸结构33的吸附下被搬运到纸托上方。然后张紧结构34的定位杆342在第一推杆343和槽盘341的驱动下远离圆心，将纸托的方格撑开，之后磁吸结构33的磁石333远离喇叭，喇叭靠自身重力放置在纸托内。在磁吸结构33的顶部还设置有感应元件，用来感应装有喇叭或卸载喇叭。放置喇叭进纸托之后，张紧结构34的定位杆342向圆心运动，整个手爪向上运动，完成放置喇叭进纸托。支架板31上设置有多个张紧结构34和磁吸结构33，可同时抓取一个或多个喇叭。

参照图8，所述纸托推送装置4包括在所述纸托推送装置4上活动设置的推送板41，还设置有推动所述推送板41往复的第一驱动器42，所述纸托推送装置4与所述升降装置5固定连接。

所述纸托推送装置4上还设置有多个定位器43，所述任一定位器43包括抵接块431，所述抵接块431铰接在架杆432上，所述架杆432上还固定有可伸缩往复运动的伸缩器433，所述伸缩器433的一端可自由伸缩地连接在所述抵接块431上，所述架杆432的底端连接在支座434上，所述支座434固定在所述纸托推送装置4上。纸托搬运到推送装置4上之后，定位器43动作，两个或两个以上的抵接块431将纸托的方格内侧向两个方向拉升，实现纸托的定位。纸托摆满喇叭之后，在推送板41的推送下进入升降装置5。

参照图9，所述升降装置5包括在所述升降装置5上设置有第二驱动器51，所述第二驱动器51驱动升降架52在竖直方向升降。

所述升降架52包括两个及两个以上的支撑所述升降架52的支杆521，所述任一支杆521上设置有导轨522，在两个对立的所述支杆521上固定有用于纸托定位的限位结构；所述限定结构包括对置设置的第一限位杆523和第二限位杆524；所述限位结构的开口方向与所述纸托推送装置4上的纸托运动方向相同。

在所述两个任一对置的所述支杆521的所述导轨522上活动连接有对置的第一架板525和第二架板526，所述第一架板525和所述第二架板526的下方设置有第三驱动器527，所述第三驱动器527固定连接有驱动所述第一架板525和所述第二架板526开合的驱动杆528；所述升降架52底部设置有多个用于感应距离的第二感应器529。在升降架52的驱动下纸托被放置在下一层的纸托上或者平台上，逐层堆叠，整齐码放在一起。之后可以用叉车或者传送带输送走，自动完成整个流程。

其具体实施步骤为：

步骤1，第一输送带12的传送和自动暂停，所述传送装置1的最前端设置有第一传感器13，当所述第一输送带12的最前端有喇叭摆放时自动暂停；其中所述第一传感器13为对置设置的两个或两个以上，任一所述第一传感器13为平行对齐所述第一输送带12最前端的设置在所述传送装置1上；任一所述第一传感器13用于感应传送带上放置喇叭的位置和离最前端的距离。

步骤2，第二输送带22将纸托垛传送到堆垛装置2的最前端整齐堆放；其中，所述堆垛装置2的所述第二输送带22带动纸托垛靠近横向档杆25，在所述横向档杆25处对齐，所述横向档杆25在第五驱动器23的作用下转动呈打开状，所述第二输送带22带动纸托垛向前运动，并当纸托垛到所述堆垛装置2的最前端时停止。

步骤3，所述机器人6的所述抓放手爪3移动到纸托垛上方，吸附结构32吸附纸托并将纸托搬运至所述纸托推送装置4上；纸托在所述纸托推送装置4上依靠定位器43进行定位和矫正；

步骤4，所述机器人6的所述抓放手爪3移动到第一输送带12上方，所述张紧结构34向远离圆心驱动张开，依靠磁吸结构33吸附喇叭，所述机器人6将喇叭搬运至已经完成定位的纸托上；

步骤5，所述抓放手爪3的所述张紧结构34将纸托的方格撑开，所述磁吸结构33将喇叭放置进方格中；根据所述抓放手爪3抓取的数量依次放置进纸托内，直到摆满整个纸托，所述抓放手爪3根据需要，每次可抓取一个或多个喇叭；

步骤6，所述推送板41在第一驱动器42的驱动下将纸托推送至所述升降装置5的升降架52上；

步骤7，所述升降架52在第二驱动器51的带动向下运动，第二感应器529反馈已靠近或接触到下方的纸托或平台，所述第二驱动器51停止转动，所述升降架52的所述第一架板525和所述第二架板526在第三驱动器527的驱动下向相反方向运动，将纸托堆放在下一层的纸托或平台上，完成堆垛。

本发明利用机器人的智能和自动控制，实现了喇叭装箱和纸托码垛的自动化，过程控制自动准确，定位精准，无需人工操作，且生产效率较人工操作明显提升，实现了设计的效果，满足了生产规模化自动化的要求。

本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。