一种乳胶手套纸盒全自动包装机器人的制作方法

本发明涉及一种包装乳胶手套摇盖双保险插入式纸盒的全自动开盒、装料、卡侧耳、插入上下盖的纸盒自动包装技术，尤其涉及一种乳胶手套纸盒全自动包装机器人。

背景技术：

据不完全统计，2012年我国食品和包装机械行业完成工业总产值2500亿元左右(按全行业7000个企业计)，同比增长13.64%，超过全国机械工业当年增长率。与此同时，规模以上企业增长速度均为20%以上，为拉动食品和包装机械行业健康运行发挥了重要作用。其中，食品机械工业产值为1150亿元，同比增长16.16%；包装机械工业产值为1350亿元，同比增长11.57%。现在我国包装机械已成为机械工业中十大行业之一，初步满足了我国食品工业的需要。目前我国已有包装设备的生产厂家5000多个，年产达20多万台套，产品品种达3700多种，我国已成为世界包装机械生产和消费大国之一。

近年来，中国包装机械产业发展迅速，但技术水平仍与国外相距甚远。在一些技术含量较低的产品上，目前中国生产的很多包装机械，已经可以满足美国市场的要求，但在全自动打包机、贴标机、封箱机和机械手等设备上，中国制造的机械还无法同德、意、日产品竞争。我国包装机械产业还存在着诸如技术落后、产品单一、产业结构不合理等诸多问题，主要表现为：技术水平落后；产品质量差、性能低；产品品种及成套设备数量少；开发能力不足；创新能力不足。

当今，世界各国对包装机械发展十分重视，集机、电、气、光、声、磁为一体的包装机器人技术产品不断涌现。生产高效率化、资源高利用化、产品节能化、高新技术实用化、科研成果商业化已成为世界各国包装机械发展的趋势，这也是我国包装机械业的发展方向。

现有的包装机产品大多是对管式纸盒盒盖的结构如：锁口式、插锁式、粘合封口式、正封口式纸盒进行自动包装，而没有见到有关摇盖双保险插入式纸盒的包装机出现。目前用来包装一次性医用口罩、手套、手术衣等不规则柔性物料，尤其是杂乱无章的医用或工业生产生活乳胶手套纸盒自动包装大部分采用摇盖双保险插入式纸盒，这主要有以下三个原因：第一，锁口式、插锁式、正封口式纸盒适合内部是规则的硬质材料物品，这样在长期运输过程中，才不会导致盒底变形或破裂，从而使得内部物品破损或污染；而一次性医用口罩、手套、手术衣是软质不规则材料，不适合上述包装方式的纸盒进行包装和运输。第二，由于摇盖双保险插入式纸盒的构成结构特殊，双保险插入式纸盒能够保证包装后通过适度的挤压而盒体不变形，从而不至于使得盒体内部的医用物品破损或污染。第三，粘合封口式纸盒也不适合包装一次性医用口罩、手套、手术衣，由于粘合封口式纸盒需要在盒底打胶，这样会造成内部医用物品污染。国内外还没有摇盖双保险插入式纸盒包装一次性医用口罩、手套、手术衣自动包装机器人产品出现，现有的包装都是采用人工实现，这大大降低了劳动效率，提高了用工成本，尤其是现代社会用工荒和老龄化背景下，通过自动化机器人包装的去人行动就显得尤为迫切。

本发明专利通过一种摇盖双保险插入式纸盒包装机器人解决了对一次性医用口罩、手套、手术衣等不规则柔性物料自动开盒、装料、卡侧耳、上下底盖插入的纸盒自动包装问题，大大提高了生产效率，大幅节约了劳动力，降低了劳动强度，改善了劳动条件，同时也有利于包装产品的卫生，提高了产品质量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种包装一次性乳胶手套摇盖双保险插入式纸盒的全自动包装机器人，即通过开盒机构、进料及推料机构、卡侧耳机构、合上盖机构、合下盖机构、同步带传送盒及出盒机构最终实现摇盖双保险插入式纸盒的全自动开盒、装料、卡侧耳、插入上下盖全自动包装过程的机器人。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种乳胶手套摇盖双保险插入式纸盒包装机器人，包括开盒机构、进料推料机构、卡侧耳机构、合上盖机构、合下盖机构、同步带传送盒机构及出盒机构。

所述开盒机构包括纸盒供给模块、开盒上吸盘模块和开盒下吸盘模块，所述的纸盒供给模块包括纸盒料槽、纸盒料槽固定座，其中纸盒料槽通过纸盒料槽固定座固定在包装机的支架上，纸盒放入纸盒料槽中，所述的开盒上吸盘模块包括开盒上吸盘和开盒上吸盘旋转机构，开盒上吸盘旋转机构通过电机转动带动旋转臂在一定角度内旋转实现吸住纸盒下底送到开盒下吸盘的水平开盒位置，所述的开盒下吸盘模块包括开盒下吸盘和开盒下吸盘旋转机构，开盒下吸盘旋转机构通过电机转动带动旋转铰链周而复始的圆周运动，通过直线滑轨的滑块带动开盒下吸盘连接臂实现开盒下吸盘在竖直方向的直线升降运动，开盒上吸盘和开盒下吸盘在固定开盒位置将纸盒的上底和下底方向拉开，同时配合纸盒同步带传送机构上两侧的纸盒前卡爪及纸盒后卡爪将纸盒打开并卡在同步带上的纸盒开盒工位上。

所述的进料推料机构包括进料机构和推料机构，所述的进料机构是指同步带输送机构，通过控制同步带输送电机的转动，将上游乳胶手套生产线脱模下来的摆放好的固定个数的叠放在一起的乳胶手套单元输送到推料机构的料槽，所述的推料机构是指对进料机构送来的乳胶手套挤压、输送至纸盒内，此时纸盒在纸盒同步带传送机构的传送下处在纸盒推料工位。

所述的卡侧耳机构是指一个多自由度机械手爪，用来将纸盒左右卡耳卡住，当纸盒在纸盒同步带传送机构的传送下处在纸盒卡耳工位时，将纸盒左侧边和纸盒右侧边通过吸盘吸起，纸盒横截面拉成平行四边形，将纸盒卡左耳和纸盒卡右耳转入适合角度，纸盒左右两侧边吸盘将纸盒放下，纸盒截面恢复成矩形，纸盒左右卡耳即可卡住。

所述的合上盖机构包括折上盖下压折角模块、上盖导向折边模块和上盖推入模块，所述的折上盖下压折角模块包括折上盖下压折角气缸、下压折角折板，下压折角折板固定在折上盖下压折角气缸端部，所述的上盖导向折边模块包括分布在主框架两侧的折上盖导向板、上盖折边导向杆气缸、上盖折边导向杆滑块，所述的上盖推入模块包括折上盖推板、折上盖推板气缸，折上盖导向板固定在上盖折边导向杆气缸端部，通过下压折角折板将纸盒上盖压下一个固定角度，上盖折边导向杆伸出到上盖折边折痕处，折上盖导向板伸出将上盖折边沿折痕处弯折，折上盖推板在折上盖推板气缸的推入后，沿折上盖导向板将上盖推入纸盒端面内部。

所述的合下盖机构包括折下盖上压折角压杆、下盖导向折边模块和下盖推入模块，所述的折下盖上压折角压杆能够在纸盒同步带传送机构的纸盒传送中将下盖由水平状态倒入弯曲的压杆倒槽内形成固定折角，所述的下盖导向折边模块包括分布在主框架两侧的折下盖导向板、下盖折边导向杆气缸、下盖折边导向杆滑块，所述的下盖推入模块包括折下盖推板、折下盖推板气缸，折下盖导向板固定在下盖折边导向杆气缸端部，通过折下盖上压折角压杆将纸盒下盖上压一个固定角度，下盖折边导向杆伸出到下盖折边折痕处，折下盖导向板伸出将下盖折边沿折痕处弯折，折下盖推板在折下盖推板气缸的推入后，沿折下盖导向板将下盖边推入纸盒端面上盖边卡口中。

所述的同步带传送盒机构及出盒机构，其中，同步带传送盒机构包括分布在同步带轮轴两侧的内同步带、外同步带，同步带上按照纸盒下底宽度大小均匀分布固定着纸盒前卡爪、纸盒后卡爪，两边分布在两侧的四个卡爪将纸盒固定在同步带上，通过两侧的卡爪内限位杆和卡爪外限位杆对分布在同步带上的卡爪进行限位，纸盒在在四根卡爪限位杆构成的平面上直线运动，根据包盒速度的要求设定五个工位，包括纸盒开盒工位、纸盒推料工位、纸盒卡耳工位、纸盒折上盖工位、纸盒折下盖工位，各个工位分别并行完成各自的开盒、推料、卡侧耳、折上盖、折下盖工作，在控制系统程序控制下通过传感器的反馈信号充分实现包盒效率，所述的出盒机构是指同步带传输机将包好的纸盒送出，传递到下一个码垛装箱工序。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的提供一种乳胶手套纸盒的全自动包装机器人，包括开盒机构、进料及推料机构、卡侧耳机构、合上盖机构、合下盖机构、同步带传送盒机构及出盒机构，最终实现纸盒的全自动开盒、装料、卡侧耳、插入上下盖全自动包装过程。既解决了杂乱无章的医用或工业生产生活乳胶手套纸盒自动包装问题，又可以应用到对一次性医用口罩、手套、手术衣等不规则柔性物料自动开盒、卡耳、装料、自动插入上下盖，大大降低了劳动强度和人工成本，提高了纸盒包装效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种乳胶手套纸盒全自动包装机器人结构框架示意图。

图2为本发明实施例提供的一种乳胶手套纸盒全自动包装机器人等轴侧立体结构图。

图3为本发明实施例提供的一种乳胶手套纸盒全自动包装机器人折盖机构等轴侧立体结构图。

图4为本发明实施例提供的一种乳胶手套纸盒全自动包装机器人纸盒自动包装同步带传输工位等轴侧立体结构图。

图5为本发明实施例提供的一种乳胶手套纸盒全自动包装机器人纸盒卡耳过程示意图。

图6为本发明实施例提供的一种乳胶手套纸盒全自动包装机器人自动包装控制流程图。

图2、图3、图4中：

1、纸盒料槽，2、纸盒，3、手套推料机构，4、开盒上吸盘旋转机构，5、开盒上吸盘，6、纸盒料槽固定座，7、开盒下吸盘，8、开盒下吸盘旋转机构，9、开盒下吸盘旋转电机，10、支架，11、纸盒同步带传送机构，12、纸盒折下盖左机构，13、纸盒折上盖右机构，14、纸盒卡侧耳机构，15、折下盖导向板，16、折上盖导向板，17、折上盖推板，18、折下盖推板，19、上盖折边导向杆气缸，20、上盖折边导向杆滑块，21、折下盖推板气缸，22、折下盖导向气缸，23、折上盖导向气缸，24、折上盖推板气缸，25、下盖折边导向杆气缸，26、下盖折边导向杆滑块，27、折上盖下压折角气缸，28、卡爪内限位杆，29、卡爪外限位杆，30、同步带外轮，31、同步带电机，32、外同步带，33、内同步带，34、同步带内轮，35、纸盒开盒工位，36、纸盒推料工位，37、纸盒卡耳工位，38、纸盒折上盖工位，39、纸盒前卡爪，40、纸盒折下盖工位，41、纸盒后卡爪。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的一种乳胶手套纸盒全自动包装机器人，其较佳的具体实施方式是。

本发明的一种乳胶手套纸盒全自动包装机器人，包括开盒机构、进料推料机构、卡侧耳机构、合上盖机构、合下盖机构、同步带传送盒机构及出盒机构。

开盒机构包括纸盒供给模块、开盒上吸盘模块和开盒下吸盘模块，纸盒供给模块包括纸盒料槽1、纸盒料槽固定座6，其中纸盒料槽1通过纸盒料槽固定座6固定在包装机的支架上，纸盒2放入纸盒料槽1中，开盒上吸盘旋转机构4通过电机转动带动旋转臂在一定角度内旋转开盒上吸盘5实现吸住纸盒下底送到开盒下吸盘7的水平开盒位置，开盒下吸盘旋转机构8通过电机转动带动旋转铰链周而复始的圆周运动，通过直线滑轨的滑块带动开盒下吸盘连接臂实现开盒下吸盘在竖直方向的直线升降运动，开盒上吸盘5和开盒下吸盘7在固定开盒位置将纸盒的上底和下底方向拉开，同时配合纸盒同步带传送机构11上两侧的纸盒前卡爪39及纸盒后卡爪41将纸盒打开并卡在同步带上的纸盒开盒工位35上。

推料机构包括进料机构和推料机构，进料机构是指同步带输送机构，通过控制同步带输送电机的转动，将上游乳胶手套生产线脱模下来的摆放好的固定个数的叠放在一起的乳胶手套单元输送到推料机构的料槽，推料机构对进料机构送来的乳胶手套挤压、输送至纸盒内，此时纸盒在纸盒同步带传送机构11的传送下处在纸盒推料工位36。

卡侧耳机构14是一个多自由度机械手，用来实现纸盒侧耳卡住，纸盒在纸盒同步带传送机构11的传送下在纸盒卡耳工位37时，将纸盒左侧边和纸盒右侧边通过吸盘吸起，纸盒横截面拉成平行四边形（如图5），将纸盒卡左耳和纸盒卡右耳转入适合角度，纸盒左右两侧边吸盘将纸盒放下，纸盒截面恢复成矩形，纸盒左右卡耳即可卡住。

合上盖机构包括折上盖下压折角模块、上盖导向折边模块和上盖推入模块，下压折角折板固定在折上盖下压折角气缸27端部分布在两侧，折上盖导向板16固定在折上盖导向气缸23端部分布在主框架两侧，上盖折边导向杆气缸19推动上盖折边导向杆滑块20带着导向杆左右移动，上盖推入模块包括折上盖推板17、折上盖推板气缸24，折上盖导向板17固定在上盖折边导向杆气缸24端部，通过下压折角折板将纸盒上盖压下一个固定角度，上盖折边导向杆伸出到上盖折边折痕处，折上盖导向板16伸出将上盖折边沿折痕处弯折，折上盖推板17在折上盖推板气缸24的推入后，沿折上盖导向板将上盖推入纸盒端面内部。

合下盖机构包括折下盖上压折角压杆、下盖导向折边模块和下盖推入模块，折下盖上压折角压杆能够在纸盒同步带传送机构11的纸盒传送中将下盖由水平状态倒入弯曲的压杆倒槽内形成固定折角，折下盖导向板15固定在折上盖导向气缸23端部分布在主框架两侧，下盖折边导向杆气缸25推动下盖折边导向杆滑块26带着导向杆左右移动，下盖推入模块包括折下盖推板18、折下盖推板气缸21，折下盖导向板15固定在下盖折边导向杆气缸25端部，通过折下盖上压折角压杆将纸盒下盖上压一个固定角度，下盖折边导向杆伸出到下盖折边折痕处，折下盖导向板15伸出将下盖折边沿折痕处弯折，折下盖推板18在折下盖推板气缸21的推入后，沿折下盖导向板15将下盖边推入纸盒端面上盖边卡口中。

同步带传送盒机构包括分布在同步带轮轴两侧的内同步带33、外同步带32，同步带上按照纸盒下底宽度大小均匀分布固定着纸盒前卡爪39、纸盒后卡爪41，两边分布在两侧的四个卡爪将纸盒固定在同步带上，通过两侧的卡爪内限位杆28和卡爪外限位杆29对分布在同步带上的卡爪进行限位，纸盒在在四根卡爪限位杆构成的平面上直线运动，根据包盒速度的要求设定五个工位，包括纸盒开盒工位35、纸盒推料工位36、纸盒卡耳工位37、纸盒折上盖工位38、纸盒折下盖工位40，各个工位分别并行完成各自的开盒、推料、卡侧耳、折上盖、折下盖工作。

本发明有以下优点和创新：将机器人技术和传统的包装流水线技术结合起来，通过带有卡爪的同步输送带实现了开盒、推料、卡耳、合上盖、合下盖等动作工位的分布，将力学特征模型复杂的包装对象和包装体即柔性杂乱叠放一定数量的乳胶手套和纸质板壳体的摇盖双保险插入式纸盒自动控制约束，实现了快速、高质量的自动化包装，对于一次性医用口罩、手套、手术衣等不规则柔性物料的自动化包装领域难题是一个大突破；同时也大大降低了劳动强度和人工成本，提高了纸盒包装效率和复杂纸盒包装行业的自动化技术水平，为我国的制造工业自动化、机器人智能化水平提升提供参考。

具体实施例如下。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，一种乳胶手套纸盒全自动包装机器人，包括开盒机构、进料推料机构、卡侧耳机构、合上盖机构、合下盖机构、同步带传送盒机构及出盒机构。整个包装过程按照先后动作顺序包括开盒、推料、卡侧耳、合上盖、合下盖等过程。包装机器人通过多个嵌入式arm-can总线多传感器光机电气控制系统实现：主控制器、控制器1、控制器2、控制器3、控制器4通过can总线相互通信。下面以摇盖双保险插入式纸盒为包装体，以柔性杂乱叠放一定数量的一次性乳胶手套的包装过程为例，说明整个包装过程。

第一步，归位及初始状态检查。上电后先通过传感器自检各个部件的初始状态，包括各个气缸、步进电机、直流电机、滑轨滑块的初始状态是否为程序设定的初始状态，这个初始自检是归位过程，保证每次包装都以同一个初始状态开始。也包括纸盒槽内是否有纸盒检查、推料槽内是否有手套检查、卡侧耳机械手、同步带卡爪是否处于开盒初始状态等初始检查。

第二步，取盒开盒。当纸盒料槽确认内部装有纸盒后，而且开盒机构上下吸盘旋转机构的传感器确认开盒就位状态，这时上吸盘旋转机构和下吸盘旋转机构同时动作，上吸盘旋转机构带动上吸盘转动固定角度位置将纸盒上底吸起，并回转到下吸盘开盒位置，这时下吸盘通过下吸盘旋转机构将下吸盘升举到下吸盘开盒位置处，将纸盒下底吸起，并下降，在上吸盘回转下一次取盒的圆弧轨迹和下吸盘直线下降的过程中，纸盒同步带传送机构的电机旋转一个工位位置将纸盒前卡爪和后卡爪卡住纸盒，纸盒开盒在这三种运动的复合中将扁片纸盒拉开成长方体形并固定在同步带上，这时纸盒即被打开。

第三步，进料推料。进料是根据取盒开盒过程中，纸盒同步带传送机构上的卡爪上安装的工位位置传感器反馈的信号，纸盒已经处于推料工位上，然后通过进料传输带的转动将乳胶手套传送到推料机构的料槽内，通过上下压板挤压、气缸推动、压板和手套同时推入到纸盒合适位置内，然后纸盒两侧挡料板和上下压板均撤回，完成一步进料推料过程，此时纸盒每侧的四个盖均处于张开状态，如图5上图所示。

第四步，卡侧耳。在完成上一步推料过程后，传感器反馈控制系统，纸盒同步带传送机构旋转电机继续旋转，使得装好乳胶手套的纸盒进入到纸盒卡耳工位，这时卡耳机构已经准备好，先将纸盒左右两侧边通过吸盘吸住、挤压、整盒上提、纸盒左侧边上提、纸盒卡耳左摆入、纸盒卡耳右摆入、纸盒左侧边回落、整合下落等过程，实现纸盒侧耳的卡住，通过传感器反馈卡耳效果，从而进入下一工位。

第五步，合上盖。结束纸盒卡耳工序后，纸盒同步带传送机构将纸盒输送到合上盖工位上，纸盒两侧上方的折上盖下压折角气缸下降通过折上盖下压板将纸盒两端的上盖下压一定角度，然后两侧的上盖折边导向杆气缸动作，将导向杆推到纸盒上盖边的折痕处，折上盖导向板在折上盖导向气缸的推动下，将纸盒上盖边内折一定角度，上盖折边导向杆撤出，折上盖推板气缸动作，通过折上盖推板将纸盒上盖边推入纸盒端面内侧，并卡住，完成合上盖工序。

第六步，合下盖。与合上盖工序相似，已经完成装料、卡耳、合上盖工序的纸盒来到纸盒折下盖工位，在这个过程中，纸盒下盖通过具有一定弯曲形状的折下盖上压折角压杆将纸盒下盖由水平状态导引到上压一定角度，如图4纸盒折下盖工位所示，然后两侧的下盖折边导向杆气缸动作，将导向杆推到纸盒下盖边的折痕处，折下盖导向板在折下盖导向气缸的推动下，将纸盒下盖边内折一定角度，下盖折边导向杆撤出，折下盖推板气缸动作，通过折下盖推板将纸盒下盖边推入纸盒上盖端面卡口内侧，并卡住，完成合下盖工序。

第七步，输出。在完成自动取盒开盒、进料推料、卡耳、合上盖、合下盖后，装有乳胶手套并已经包好的纸盒开始脱离纸盒同步带传送机构上的卡爪，来到同步带出盒输送机上，进行后面的码垛搬运工序，完成了一次包装过程。以上程序周而复始的运行下去就会有无数的乳胶手套被包装到纸盒内，实现了自动化包装过程。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。