一种基于工业机器人的自动拆箱系统的制造方法与工艺

本发明涉及一种基于工业机器人的自动拆箱系统，属于工业机器人领域。

背景技术：
目前，在工业生产的实际应用中，很多工厂已经实现了对商品自动打包封箱的系统设计及应用，但在实际生产中，很多时候需要将用纸箱封装好的物品从纸箱中取出来以便进行下一道工序。对于切割封箱带、打开箱盖以及将箱内物体取出这些工序，如果使用专用的机构完成这项作业能够在最大程度上实现工业自动化，拆箱系统是生产线的关键设备，其质量直接影响到生产效率。但是目前市场上的拆箱系统基本是在多个工位实现该功能，工位多，占地面积大，生产效率低；还有许多生产中使用人工拆箱，费时费力。

技术实现要素：
本发明的目的在于优化现有拆箱系统的多工位效率低的问题，而提供一种基于工业机器人的自动拆箱系统，用于工业化生产中对使用封箱带封装的纸箱实现全自动拆封并且取出箱内物品的功能。为解决上述技术问题本发明的构思是：将拆箱的各个工序分配到一个长方体型材框架的不同面上，先实现切割侧面的封箱带的功能，然后是切割正上面的主封箱带，接着用真空吸盘将箱盖打开，最后使用滚珠丝杠将箱内物品取出。根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：一种基于工业机器人的自动拆箱系统，包括主体框架，两个侧面割刀装置、一个主割刀装置、四个翻盖机构和一个升降取物装置，所述侧面割刀装置安装在主体框架前面的两侧，所述主割刀装置安装在主体框架前面的顶部，所述翻盖机构对称安装于主体框架的底部，所述升降取物装置安装于主体框架的后部。所述主体框架包括四个第一个竖架、两个第一横梁、两个第二横梁、四个第二竖架、两个第三横梁、一个第四横梁、四个第五横梁；所述两个第一横梁和两个第二横梁交替垂直固定成一个长方形框架，其四角的下部固定四个第一个竖架，四角的上部固定四个第二竖架，在四个第二竖架的顶部固定由四个第五横梁组成的长方形框架，一个第四横梁固定在第二横梁上面的两根第二竖架的中部，两个第三横梁固定在第四横梁的上下两侧，一个法兰盘固定在两个第三横梁和第四横梁上。所述侧面割刀装置包括安装在与法兰盘相对面的第二竖架上的U型支架、第一支架和第二支架构成一个稳定三脚架，第三支架连接在两个第二支架上加强稳定三脚架的连接，直线导轨安装在第二支架上，滑板安装在直线导轨上，固定架安装在滑板上，两个第一弹簧安装在固定架的两个杆上，第一无杆气缸通过两个L型支架固定在固定架上，第一摆动气缸通过第四支架安装在第一无杆气缸上，第一刀架安装在第一摆动气缸上，第一标准气缸一端通过第五支架固定在第二竖架，另一端通过第一气缸连接件和第六支架固定在滑板上。所述主割刀装置包括第一薄板和第二薄板焊接在第二横梁上，两个加强板通过螺钉固定在第二薄板上，两个连接板通过螺钉连接在两个加强板上，第二无杆气缸通过两个支架固定在两个连接板上，第二摆动气缸通过第七支架安装在第二无杆气缸上，第二刀架通过螺钉固定在第二摆动气缸上。所述翻盖机构包括第一横杆通过两个第一轴承安装在两个第一竖架上，摇臂焊接在第一横杆上，气缸附件一通过摇臂上的孔用销钉连接，气缸连接件一两端分别与气缸附件一和第二标准气缸连接，第八支架与气缸连接件一的耳轴相连，第八支架固定在固定支架上，固定支架连接到第一横梁或者第二横梁上，第二标准气缸的另一端通过气缸连接件二与气缸附件二相连，气缸附件二焊接在固定支架上；两套第一哈佛结构一、两套第二哈佛结构二焊接在第一旋转轴上，分别布置在摇臂两端，装有第二弹簧的套筒与哈佛结构二通过螺钉连接，滑杆通过套筒盖与套筒连接，连接块焊接在滑杆上，带座轴承通过螺钉固定在连接块上，第二旋转轴两端连接到两个带座轴承上，两套第二哈佛结构一、两套第二哈佛结构二焊接到第二旋转轴上，两个真空吸盘通过真空吸盘连接件固定到第二哈佛结构二上，两个扭簧通过带座轴承和连接在第二旋转轴上的销钉固定。所述升降取物装置包括吊架第一固定横梁与两个吊架支架焊接，两个加强架通过第一垫板与吊架支架用螺钉连接，加强架和吊架第一固定横梁通过第二垫板和第三垫板与两个第五横梁通过螺钉连接；两个导轨垫板支架一端通过垫块与吊架第一固定横梁用螺钉固定，另一端与吊架第二固定横梁焊接，吊架第二固定横梁通过两个垫块与两个第一横梁用螺钉固定，两个导轨垫板焊接在两个导轨垫板支架上；电机固定架通过螺钉与两个导轨垫板支架连接，L型支架垫板焊接在电机固定架上，L型支架一端与电机通过螺钉连接，另一端与L型支架垫板通过螺钉连接，联轴器一端与电机连接，另一端与滚珠丝杠连接，滚珠丝杠一端与第一轴承支撑单元连接，第一轴承支撑单元与轴承垫板通过螺钉连接，轴承垫板焊接在轴承固定架一上，滚珠丝杠另一端与第二轴承支撑单元连接，第二轴承支撑单元与轴承固定架二通过螺钉连接，轴承固定架一和轴承固定架二与两个导轨垫板支架通过螺钉连接，滚珠丝杠的丝杠螺母通过连接器与工作台连接，两个导轨支架与两个导轨垫板通过螺钉连接，直线导轨安装在两个导轨支架上，工作台两端与直线导轨通过螺钉连接，两个吸盘吊架通过螺钉与吸盘吊架垫板连接，两个吸盘吊架垫板焊接在工作台上，小孔吸盘安装在两个吸盘吊架上。本发明与现有技术相比较，具有如下突出实质特征点和显著优点：本发明集拆箱工序和取物的所有过程在一个工位上，大大提高了生产效率，减少了工人的劳动强度，代替人做重复、单调的工作，提高效率，节约资源，使操作人员处于比较安全和省力的地位，并且节省了大量时间，降低了操作人员的劳动强度。附图说明图1是一种基于工业机器人的自动拆箱系统结构框图。图2是整体使用的型材框架结构总图。图3是侧面割刀装置示意图。图4是侧面割刀装置示意图。图5是主割刀装置示意图。图6是翻盖机构装置示意图。图7是翻盖机构的套筒示意图。图8是取物机构的装置示意图。图9是取物机构的装置示意图。具体实施方式下面结合附图，对本发明的具体实施做进一步的说明。如图1所示，一种基于工业机器人的自动拆箱系统，包括主体框架1，两个侧面割刀装置2、一个主割刀装置3、四个翻盖机构4和一个升降取物装置5，所述侧面割刀装置2安装在主体框架1前面的两侧，所述主割刀装置3安装在主体框架1前面的顶部，所述翻盖机构4对称安装于主体框架1的底部，所述升降取物装置5安装于主体框架1的后部。如图2所示，所述主体框架1包括四个第一个竖架10、两个第一横梁11、两个第二横梁12、四个第二竖架9、两个第三横梁7、一个第四横梁8、四个第五横梁13；所述两个第一横梁11和两个第二横梁12交替垂直固定成一个长方形框架，其四角的下部固定四个第一个竖架10，四角的上部固定四个第二竖架9，在四个第二竖架9的顶部固定由四个第五横梁13组成的长方形框架，一个第四横梁8固定在第二横梁12上面的两根第二竖架9的中部，两个第三横梁7固定在第四横梁8的上下两侧，一个法兰盘6固定在两个第三横梁7和第四横梁8上。如图3和图4所示，所述侧面割刀装置2包括安装在与法兰盘6相对面的第二竖架9上的U型支架31、第一支架25和第二支架26构成一个稳定三脚架，第三支架27连接在两个第二支架26上加强稳定三脚架的连接，直线导轨24安装在第二支架26上，滑板16安装在直线导轨24上，固定架17安装在滑板16上，两个第一弹簧23安装在固定架17的两个杆上，第一无杆气缸19通过两个L型支架18固定在固定架17上，第一摆动气缸22通过第四支架20安装在第一无杆气缸19上，第一刀架21安装在第一摆动气缸22上，第一标准气缸15一端通过第五支架30固定在第二竖架9，另一端通过第一气缸连接件29和第六支架28固定在滑板16上。如图5所示，所述主割刀装置3包括主割刀装置3包括第一薄板32和第二薄板33焊接在第二横梁12上，两个加强板34通过螺钉固定在第二薄板33上，两个连接板35通过螺钉连接在两个加强板34上，第二无杆气缸37通过两个支架36固定在两个连接板35上，第二摆动气缸39通过第七支架40安装在第二无杆气缸37上，第二刀架38通过螺钉固定在第二摆动气缸39上。如图6和图7所示，所述翻盖机构4包括第一旋转轴50通过两个第一轴承49安装在两个第一竖架10上，摇臂48焊接在第一旋转轴50上，气缸附件一46通过摇臂48上的孔用销钉连接，气缸连接件一45两端分别与气缸附件一46和第二标准气缸44连接，第八支架47与气缸连接件一45的耳轴相连，第八支架47固定在固定支架41上，固定支架41连接到第一横梁11或者第二横梁12上，第二标准气缸44的另一端通过气缸连接件二43与气缸附件二42相连，气缸附件二42焊接在固定支架41上；两套第一哈佛结构一51、两套第二哈佛结构二52焊接在第一旋转轴50上，分别布置在摇臂48两端，装有第二弹簧65的套筒53与哈佛结构二52通过螺钉连接，滑杆55通过套筒盖54与套筒53连接，连接块56焊接在滑杆55上，带座轴承57通过螺钉固定在连接块56上，第二旋转轴58两端连接到两个带座轴承57上，两套第二哈佛结构一59、两套第二哈佛结构二62焊接到第二旋转轴58上，两个真空吸盘64通过真空吸盘连接件63固定到第二哈佛结构二62上，两个扭簧61通过带座轴承57和连接在第二旋转轴58上的销钉60固定。如图8和图9所示，所述升降取物装置5包括吊架第一固定横梁71与两个吊架支架70焊接，两个加强架67通过第一垫板69与吊架支架70用螺钉连接，加强架67和吊架第一固定横梁71通过第二垫板66和第三垫板68与两个第五横梁13通过螺钉连接；两个导轨垫板支架78一端通过垫块90与吊架第一固定横梁71用螺钉固定，另一端与吊架第二固定横梁87焊接，吊架第二固定横梁87通过两个垫块88与两个第一横梁11用螺钉固定，两个导轨垫板72焊接在两个导轨垫板支架78上；电机固定架89通过螺钉与两个导轨垫板支架78连接，L型支架垫板73焊接在电机固定架89上，L型支架75一端与电机74通过螺钉连接，另一端与L型支架垫板73通过螺钉连接，联轴器91一端与电机74连接，另一端与滚珠丝杠81连接，滚珠丝杠81一端与第一轴承支撑单元76连接，第一轴承支撑单元76与轴承垫板77通过螺钉连接，轴承垫板77焊接在轴承固定架一92上，滚珠丝杠81另一端与第二轴承支撑单元95连接，第二轴承支撑单元95与轴承固定架二94通过螺钉连接（这里轴承支撑单元均配有对应轴承，第二轴承93安装在第一轴承支撑单元内，第二轴承支撑单元同理），轴承固定架一92和轴承固定架二94与两个导轨垫板支架78通过螺钉连接，滚珠丝杠81的丝杠螺母通过连接器82与工作台83连接，两个导轨支架79与两个导轨垫板72通过螺钉连接，直线导轨80安装在两个导轨支架79上，工作台83两端与直线导轨80通过螺钉连接，两个吸盘吊架84通过螺钉与吸盘吊架垫板85连接，两个吸盘吊架垫板85焊接在工作台83上，小孔吸盘86安装在两个吸盘吊架84上。本发明装置的使用过程如下：切割纸箱两侧面的封箱带—切割箱盖上面的封箱带—真空吸盘将箱盖翻开成110度—电机驱动滚珠丝杠带动小孔吸盘将箱内的物品取出。首先，如图3所示，侧面割刀装置2切割封箱带具体过程为：当待作业的纸箱位于工位上时，通过工业机器人翻转主体框架1，使侧面割刀装置2正下对于箱盖，第一标准气缸15通过滑板16驱动整个第一无杆气缸19和第一摆动气缸22装置沿着直线导轨24运动到适合切割侧面封箱带的位置，第一摆动气缸22安装有第一刀架21，第一刀架21上装有美工刀片，这里第一摆动气缸与第一无杆气缸通过第四支架20来实现连接固定。第一摆动气缸22旋转90度使刀片转到切割角度，然后第一无杆气缸19带动第一摆动气缸22和刀片装置运动一端距离实现切割侧面封箱带。这里的浮动装置上的第一弹簧23是为了保证纸箱错位时封箱带的顺利切割。经过这个过程纸箱侧面的封箱带全被切割开来。其次，图5主割刀切割主封箱带具体过程。接上一步切割侧面之后，工业机器人将系统的主割刀装置3上的刀片正对于纸箱上面的封箱带，第二无杆气缸37带动第二摆动气缸39以及它上面装有刀片的第二刀架38运动一端距离实现正上方封箱带的切割。这里摆动气缸与无杆气缸通过第七支架40来实现连接固定。然后，图6打开箱盖的具体过程。实质是一个四连杆运动的过程。纸箱有4个半面的箱盖，所以这里有4个翻盖机构。以下一个翻盖机构的运动过程。首先第二标准气缸44通过第八支架47和摇臂48连接，摇臂是焊接在第一旋转轴50上的，第一旋转轴安装有两个套筒53，套筒内装有第二弹簧65和滑杆55，滑杆通过带座轴承装有第二旋转轴58，该轴上装有两个真空吸盘64，该轴与带座轴承之间装有两个扭簧61，扭簧通过销钉来固定。这里的扭簧和弹簧是用来复位的。这里当真空吸盘吸住箱盖的时候，气缸带动摇臂转动，摇臂带动套筒和滑杆转动，由于力的传递，最后第二旋转轴58也带动真空吸盘转动，使箱盖与初始位置成110度角度。这里的翻盖机构是成对使用的，先是一对翻盖机构打开外部的箱盖，接着另外一对翻开内部的箱盖，当箱内的物品被升降装置取出后，真空吸盘吹气，翻盖过程结束。最后，如图8所示为升降取物装置的具体过程。当翻盖机构将四个箱盖全部打开之后，电机74驱动滚珠丝杠81运动，滚珠丝杠通过一个连接器82带动工作台83上下运动，为保证工作台的顺利运动，工作台还须安装在两个直线导轨80上，工作台通过两个吸盘吊架84和小孔吸盘86连接。取物过程如下：小孔吸盘在上面一系列的机构带动下，先向下运动指导碰触到箱内的物体，然后小孔吸盘抓取物体，然后小孔吸盘在滚珠丝杠的带动下上升实现取物的功能，当将箱内物品提升至纸箱的高度，此时翻盖机构停止工作，等待下一步作业。