一种机器人开箱装箱码垛一体机的制作方法

本发明涉及包装领域中的装箱设备，具体涉及一种机器人开箱装箱码垛一体机。

背景技术：

在传统的包装材料中，瓦楞纸箱一直占据重要的地位。瓦楞纸箱作为运输包装材料，既经济、轻便又堆放省力、易于处理。瓦楞纸箱是高功能、低成本的良好运输容器，是当今世界各国所采用的最重要的包装形式之一。经济发达的国家纸箱工业产值占整个包装工业产值的40％左右。在传统的自动化包装流程中，纸箱成型、产品装箱、封箱等步骤是通过一个接着一个的工作站来完成，亦即，包装流程是依照流水线的方式在每一工作站进行一种包装作业，并以预定的包装顺序排列工作站来进行产品包装。例如，传统的流水线包装系统，通常在纸箱成型后将产品采用人工放入纸箱中，这不仅劳动强度大、费时费力，而且容损坏产品，还使产品放入时不易对准纸箱内的容置空间，影响包装效率的提高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种机器人开箱装箱码垛一体机，它的整体结构布局合理，无需人干预，自动化程度高，流水线作业，能大大提高工作效率。

实现上述目的的技术方案是：一种机器人开箱装箱码垛一体机，设置在由四面护栏围成的作业区域内；所述一体机包括产品输送线、过渡线、上箱机、底部封箱机、折盖封箱机、码垛工位、出料工位和机器人，其中，

所述产品输送线纵向地从护栏的后侧壁穿入作业区域内，并包括产品整理工位和产品定位抓取工位；

所述过渡线的高度低于产品输送线的高度，该过渡线包括一条平行设置在产品输送线的左旁的前段过渡线、一条连接在前段过渡线的后端并从产品输送线的下方穿过的横向过渡线和一条连接在横向过渡线的右端并平行设置在产品输送线的右旁的后段过渡线而呈U字形布置；所述后段过渡线的长度与前段过渡线的长度相同；所述前段过渡线的头部为装箱工位；后段过渡线的头部为码垛抓取工位；

所述上箱机设在所述护栏的左侧壁上开设的进箱孔中并位于前段过渡线的前方；

所述底部封箱机安装在所述前段过渡线的前端与所述上箱机之间；

所述封箱机安装在所述前段过渡线的上方并位于所述装箱工位的后方；

所述码垛工位和出料工位一后一前地设在所述作业区域的右前部，码垛工位上设有栈板；

所述机器人安装在所述作业区域的前方中央，该机器人的手臂上安装的抓手上设有开箱码垛吸盘、与开箱码垛吸盘垂直的装箱吸盘和折页固定吸盘；

通过所述产品输送线将待包装的产品经过产品整理工位到达产品定位抓取工位，同时机器人的抓手上的开箱码垛吸盘抓取所述上箱机上的纸板箱并进行折页，接着送到所述底部封箱机上进行下盖折边及底部封箱，再送到所述装箱工位，由抓手上的装箱吸盘抓取位于产品定位抓取工位上的产品进行装箱，然后通过封箱机进行上盖折边及封箱，最后完成封箱的纸箱依次经过所述前段过渡线的后部、横向过渡线和后段过渡线到达码垛抓取工位，通过抓手上的开箱码垛吸盘抓取纸箱送到码垛工位进行码垛。

上述的机器人开箱装箱码垛一体机，其中，所述抓手包括连接法兰、前、后固定板、方体框架、开箱码垛吸盘、顶架、装箱吸盘及折页机构，其中，所述后固定板连接在连接法兰上；所述方体框架连接在后固定板的前表面上；所述前固定板连接在方体框架的前端；所述开箱码垛吸盘通过开箱吸板以矩形阵列的方式安装在前固定板的前表面上；所述顶架安装在所述方体框架的上端面上；所述装箱吸盘通过装箱吸板以矩形阵列的方式安装在所述顶架上；所述折页机构包括固定在所述方体框架的一侧面上的支架、平行地安装在支架上的上气缸和下气缸、一一对应地铰接在上气缸和下气缸的活塞杆上的上摆臂和下摆臂和一个固定在上摆臂的外端的折页固定吸盘，上摆臂的内端和下摆臂的内端均铰接在所述支架上。

上述的机器人开箱装箱码垛一体机，其中，所述下摆臂的端头还连接一个直角尺状的拍击杆。

上述的机器人开箱装箱码垛一体机，其中，所述折页固定吸盘通过一个三角架连接在上摆臂的端头，使折页固定吸盘位于所述下摆臂的下方。

上述的机器人开箱装箱码垛一体机，其中，所述上箱机包括立架、上箱机架、左挡板、右挡板调节机构、右挡板、后压板、左上阻挡、右上阻挡和中间压板，其中，所述立架包括左、右支腿、左、右撑脚、左、右斜撑、两根横撑、两根纵撑和一根上横梁，该上横梁的中部和右部均开设一横向腰形槽；所述上箱机架由左、右边框、内、外边框、中横撑和中纵撑构成的田字形框，该上箱机架的内、外边框的左边跨接两根纵导杆；该上箱机架的右边框和中纵撑之间跨接两根横导杆；该上箱机架以外高内低倾斜30°的方式安装在立架上；所述左挡板固定在所述上箱机架的左边框上；所述右挡板调节机构包括一根横向跨接在上箱机架的右边框和中纵撑之间的丝杆和连接在丝杆的右端头的手轮；所述右挡板套装在两根横导杆上并通过丝母连接在所述丝杆上；所述后压板通过一立板滑套在两根纵导杆上；所述左上阻挡固定在所述上横梁的左端；所述右上阻挡通过穿过上横梁的右部腰形槽的螺栓安装在上横梁的右部；所述中间压板通过穿过上横梁的中部腰形槽的螺栓安装在上横梁的中部。

上述的机器人开箱装箱码垛一体机，其中，所述底部封箱机包括机架、两根底盖导向管、固定架和贴带机；所述机架包括底座和设在底座的前部上端的上翘板；所述两根底盖导向管连接在所述底座上并对称地位于上翘板的左右侧；所述固定架安装在所述底座的后部；所述贴带机安装在所述固定架内。

上述的机器人开箱装箱码垛一体机，其中，所述一体机还包括设在所述作业区域的右后部的供栈机。

上述的机器人开箱装箱码垛一体机，其中，所述产品整理工位上平行地设有多道隔板。

本发明的有益效果是：整体结构布局合理，从拿取包装纸箱、包装纸箱折页、底部封箱、装箱、封箱到码垛全部都是由机器人配合上箱机、底部封箱机、封箱机以及过渡线实现的，完全不用作业人员的干预，自动化程度高，流水线作业，使物料进出快捷，能控制有序的装卸程序，减少物品的损坏率，提高物品配送、自动化转库存的效率。

附图说明

图1是本发明的机器人开箱装箱码垛一体机的立体图；

图2是本发明的机器人开箱装箱码垛一体机的俯视图；

图3是本发明的机器人开箱装箱码垛一体机中的抓手的立体图；

图4是本发明的机器人开箱装箱码垛一体机中的上箱机的立体图；

图4a是本发明的机器人开箱装箱码垛一体机中的上箱机的俯视图

图5是本发明的机器人开箱装箱码垛一体机中的底部封箱机的立体图；

图5a是本发明的机器人开箱装箱码垛一体机中的底部封箱机的俯视图；

图6是本发明的机器人开箱装箱码垛一体机中的抓手在取箱的状态图；

图7是本发明的机器人开箱装箱码垛一体机中的抓手的折页状态图；

图8是本发明的机器人开箱装箱码垛一体机中的抓手在装箱的状态图；

图9是本发明的机器人开箱装箱码垛一体机中的抓手在码垛的状态图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1至图9，本发明的机器人开箱装箱码垛一体机，设置在由四面护栏1围成的作业区域内。一体机包括产品输送线2、过渡线、上箱机4、底部封箱机5、封箱机6、码垛工位7、出料工位8、供栈机9和机器人10。

产品输送线2为一个输送皮带，该产品输送线2纵向地从护栏1的后侧壁穿入作业区域内，并包括产品整理工位21和产品定位抓取工位22；产品整理工位21平行地设有多道隔板，使产品能顺着隔板分出的通道整齐地进入产品定位抓取工位22。

过渡线的高度低于产品输送线2的高度，该过渡线包括一条平行设置在产品输送线2的左旁的前段过渡线31、一条连接在前段过渡线31的后端并从产品输送线2的下方穿过的横向过渡线32和一条连接在横向过渡线32的另一端并平行设置在产品输送线的右旁的后段过渡线33，而呈U字形布置，后段过渡线33的长度与前段过渡线31的长度相同；前段过渡线31的头部为装箱工位34；后段过渡线33的头部为码垛抓取工位35。

上箱机4设在护栏1的左侧壁上开设的进箱孔中并位于前段过渡线31的前方。

底部封箱机5安装在前段过渡线31的前端与上箱机4之间。

封箱机6安装在前段过渡线31的上方并位于装箱工位34的后方。

码垛工位7和出料工位8一后一前地设在作业区域的右前部，码垛工位7上设有栈板。

供栈机9设在作业区域的右后部，该供栈机9为码垛工位7输送栈板。

机器人10安装在作业区域的前方中央，该机器人10的手臂上安装的抓手100上设有开箱码垛吸盘101、与开箱码垛吸盘101垂直的装箱吸盘102和折页固定吸盘103。

机器人10的手臂上的抓手100包括连接法兰11、前固定板12、后固定板14、方体框架13、开箱码垛吸盘101、顶架16、装箱吸盘102及折页机构，其中，后固定板14连接在连接法兰11上；方体框架13连接在后固定板14的前表面上；前固定板12连接在方体框架13的前端；开箱码垛吸盘101通过开箱吸板15以矩形阵列的方式安装在前固定板12的前表面上；顶架16由四根顶杆构成并安装在方体框架13的上端面上；装箱吸盘102通过装箱吸板17以矩形阵列的方式安装在顶架16上；折页机构包括固定在方体框架13的一侧面上的支架181、平行地安装在支架181上的上气缸182和下气缸183、一一对应地铰接在上气缸182和下气缸183的活塞杆上的上摆臂184和下摆臂185和一个固定在上摆臂184的外端的折页固定吸盘103，该折页固定吸盘103通过一个三角架186固定在上摆臂184的外端，使折页固定吸盘103位于下摆臂185的下方；上摆臂184的内端和下摆臂185的内端均铰接在支架181上；下摆臂185的外端还连接一个直角尺状的拍击板187(见图3)。

上箱机4包括立架40、上箱机架41、左挡板42、右挡板调节机构、右挡板43、后压板45、左上阻挡46、右上阻挡47和中间压板48；其中，立架40包括左、右支腿401、左、右撑脚402、左、右斜撑403、两根横撑404、两根纵撑405和一根上横梁406，该上横梁406的中部和右部均开设一横向腰形槽；上箱机架41是由左、右边框411、内、外边框412、中横撑413和中纵撑414构成的田字形框，该上箱机架41的内、外边框412的左边跨接两根纵导杆415；该上箱机架41的右边框411和中纵撑414之间跨接两根横导杆416，该上箱机架41以外高内低倾斜30°的方式安装在立架40上；左挡板42固定在上箱机架41的左边框上；右挡板调节机构包括一根横向跨接在上箱机架40的右边框411和中纵撑414之间并位于两根横导杆416的中间的丝杆417、连接在丝杆417的右端头的手轮418；右挡板43通过直线轴承套装在两根横导杆416上并通过丝母419连接在丝杆417上；后压板45通过一立板450和直线轴承451滑套在两根纵导杆415上；左上阻挡46固定在上横梁406的左端；右上阻挡47通过穿过上横梁406的右部腰形槽的螺栓安装在上横梁406的右部；中间压板48通过穿过上横梁406的中部腰形槽的螺栓安装在上横梁406的中部(见图4和图4a)。

左挡板42和右挡板43可以在底部固定纸箱板，左上阻挡46和右上阻挡47可以在顶部固定纸箱板，防止纸箱板翻倒。右挡板43通过丝母419与丝杆417连接，从而可以通过旋转手轮418调节右挡板43的位置，右上阻挡47通过上横梁406上的右部腰形槽调节位置，以适应不同宽度的纸箱板。中间压板48通过上横梁406的中部腰形槽可以对准纸箱板的面板和侧板之间裂口，方便后续的折页。由于上箱机架41与水平面的夹角为30°，上箱机架41的两根纵导杆415上通过立板450和直线轴承451装有后压板45，无需添加任何驱动机构，可直接依靠纸箱与后压板45的自重沿纵导杆415下滑，即可自动完成进给。当在后压板45中放入纸箱板，纸箱板被固定，当被真空吸箱机构吸走一个纸箱板后，由于纸箱板和后压板45的重力下滑自动完成纸箱进给，保证每次纸箱的进给位置合适。

底部封箱机5包括机架50、两根底盖导向管51、固定架52和贴带机53；其中，机架50包括底座501和设在底座501的前部上端的上翘板502；两根底盖导向管51连接在底座501上并对称地位于上翘板502的左右侧；固定架52安装在底座501的后部；贴带机53安装在固定架52内(见图5和图5a)。贴带机53上设有前、后滚筒、弹簧、锯齿件、曲柄等零件。

底部封箱机5的主要作用是将前后盖和侧盖折好的纸箱用胶带密封。当纸箱放在上翘板502上后，机器人将纸箱压实并移动，使底盖导向管51将前后盖和侧盖折好。前后盖与侧盖折好的纸箱在皮带的摩擦力作用下前进时，由于有机器人的压实，所以纸箱牢固地将前滚筒压低，使其转动，同时在前滚筒的胶带顶端粘贴在纸箱上。纸箱继续前行，前滚筒通过曲柄带动后滚筒，前、后滚筒同时转动，与后滚筒连接的弹簧被拉伸。纸箱在前进的过程中同时将锯齿形件的连接件压低，使与锯齿形件连接件连接的弹簧被拉伸。当纸箱越过锯齿形件连接件的时候，锯齿形件连接件在弹簧的作用下向上转动，锯齿形件由于小弹簧的作用先与锯齿形件连接件转动，从而可以切断胶带。当纸箱越过后滚筒，与后滚筒连接的弹簧要恢复原形而收缩，从而带动后滚筒向上转动，将纸箱底部胶带的后半部分压实，同时后滚筒通过曲柄带动前滚筒转动，故而当纸箱穿过贴带机53封好胶带后，整个贴带机53可以自动还原。

本发明的机器人开箱装箱码垛一体机的工作流程是：机器人与上箱机配合取箱→机器人的抓手折页→机器人与底部封箱机配合底部封箱→机器人的抓手装箱→封箱机封箱→过渡线到达码垛抓取工位→机器人的抓手码垛。

具体的工作流程是：通过产品输送线2将产品300经过产品整理工位21到达产品定位抓取工位22等待装箱，同时机器人10的抓手100上的开箱码垛吸盘101吸取上箱机4上的纸箱板200(见图6)，并通过控制行走路径取出纸箱200，抓手100上的开箱码垛吸盘101吸住纸箱板200的面板，下摆臂185通过下气缸183的控制旋转90°，将纸箱板200的侧板进行90°折页(见图7)，形成纸箱，而后上摆臂184通过上气缸182的控制旋转90°，使折页固定吸盘103吸在纸箱200的侧板固定折页。机器人折页后，通过机器人程序控制行走路径，经过底部封箱机5时，对纸箱200的底部盖板进行折盖并封箱，而后将纸箱200放置在装箱工位34。控制抓手100上的装箱吸盘102吸取产品定位抓取工位22上的产品300，通过机器人控制抓手的姿态将产品300放入纸箱200内(见图8)，纸箱200装满后，通过前段过渡线31上的封箱机6对纸箱200的顶部盖板进行折盖并封箱，再将完成封箱的纸箱200依次经过横向过渡线32和后段过渡线33到达码垛抓取工位35，而后机器人抓手100上的开箱码垛吸盘101吸取纸箱200并将纸箱200码垛到码垛工位7的栈板上(见图9)，当栈板上的箱子码垛到一定高度后行进到出料工位8，最后由叉车将箱子连同栈板一起运走。随后供栈机9向空出来的码垛工位7输送栈板。

本发明的机器人开箱装箱码垛一体机整体结构布局合理，从拿取包装纸箱、包装纸箱折页、底部封箱、装箱、封箱到码垛全部都是由机器人配合上箱机、底部封箱机、封箱机以及过渡线实现的，完全不用作业人员的干预，自动化程度高，流水线作业，使物料进出快捷，能控制有序的装卸程序，减少物品的损坏率，提高物品配送、自动化转库存的效率。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。