一种机器人自动上管机的制作方法

本发明涉及一种上管机，特别涉及一种机器人自动上管机。

背景技术：

上管机是牙膏自动化生产线上最重要的部分之一。

而随着经济的发展，社会需求的增加，各企业迫切面临提高生产效率的巨大挑战；而人工成本的日益增加则使得企业生产线的自动化要求越来越高，越来越多的生产型企业开始由传统手工生产线、半自动生产线开始向全自动生产线升级。劳动力不足，生产成本居高不下、生产效率不高的现状，是目前迫切需要解决的问题。

技术实现要素：

为克服上述不足，本发明旨在提供一种机器人自动上管机，通过采用独特的倾斜输送线理念，在一条输送线上实现底部上管箱，中部取管和顶部输出空箱的过程。

本发明的技术方案为：本发明的一种机器人自动上管机，其创新点在于：主要由底部上管箱单元、中部取管单元和顶部出空箱单元依次连接构成；

所述底部上管箱单元依次包括进箱输送线、翻转机构ⅰ、过渡翻转机构、水平移箱输送线；工人将装满牙膏管的管箱放置在进箱输送线上，根据下一工位给出输送管箱的信号，进箱输送线带动管箱输送到翻转机构ⅰ，然后翻转机构ⅰ进行多次翻转，翻转到位后将管箱输送到过渡翻转机构，过渡翻转机构翻转到位后，通过水平移箱输送线将管箱水平移动到下一工位；

所述中部取管单元包括翻转机构ⅱ、斜坡输送线、六轴取管机器人、抓取牙膏管机构、牙膏管输送线；该单元收到管箱到位信号后，翻转机构ⅱ逆时针翻转，将管箱输送到斜坡输送线上，所述翻转机构ⅱ的翻转范围为50°-70°，管箱到位后，斜坡输送线带动管箱往上顺时针移动一个工位，而管箱移出翻转机构ⅱ后，翻转机构ⅱ顺时针翻转相应角度复位，等待上一工位管箱到位；接着六轴取管机器人驱动抓取牙膏管机构取走一排抓取工位上的牙膏管，将牙膏管放在牙膏管输送线上输送至下一工位，而斜坡输送线继续往上顺时针移动一个工位，依此重复以上动作；当管箱里的牙膏管被取空后，空箱移动到斜坡输送线顶部，然后输送到下一工位，同时管箱也被输送到抓取工位；依此循环，完成斜坡输送管箱、取管、牙膏管输送、空箱输出的循环；

所述顶部出空箱单元主要由空箱输送线构成，所述空箱输送线依次包括动力滚筒和无动力滚筒；空箱通过空箱翻转机构输送到空箱输送线上，再依次由动力滚筒和无动力滚筒将空箱输送到安全区域，方便工人拿取。

优选的，所述进箱输送线包括机架ⅰ、驱动电机ⅰ、同步带轮ⅰ、从动轴ⅰ、从动带轮、同步带和同步带附推箱块；所述驱动电机ⅰ、同步带轮ⅰ、从动轴ⅰ和从动带轮之间依次联动连接，且安装在机架ⅰ一端侧面；所述同步带通过从动带轮绕机架ⅰ呈环形分布，且在所述同步带上还间隔分布有同步带附推箱块；工人将装满牙膏管的管箱放到进箱输送线上，然后根据下一工位给出输送管箱的信号，驱动电机ⅰ通过同步带轮ⅰ带动同步带做顺时针运动，从而带动同步带附推箱块推着管箱输送至下一工位，实现同步带输送管箱功能。

优选的，所述翻转机构ⅰ包括机架ⅱ、翻转支点切换轴、切换气缸、翻转支点a、翻转支点b、翻转座ⅰ、翻转气缸ⅰ、翻转夹紧机构；所述翻转座ⅰ沿进箱输送线方向固定连接在机架ⅱ上表面两侧边，且所述翻转座ⅰ一端均设有翻转支点a，翻转座ⅰ另一端均设有翻转支点b，在所述翻转支点a与有翻转支点b之间设有翻转支点切换轴，并通过切换气缸带动来实现翻转支点a和翻转支点b之间的切换；所述翻转夹紧机构通过翻转气缸ⅰ与翻转座ⅰ联动连接；该机构通过四组气缸的配合，完成翻转夹持翻转输送的动作，翻转气缸ⅰ带动翻转夹紧机构绕翻转支点b顺时针翻转90°，等待进箱输送线将管箱输送到翻转机构ⅰ，管箱到位后，翻转夹紧机构夹紧管箱，通过翻转气缸ⅰ带动绕翻转支点b逆时针翻转90°水平后，再顺时针翻转，翻转角度范围为10°-30°，以便清除牙膏管中的杂质，然后再逆时针翻转相应的角度保持水平状态，重复以上动作一次；接着切换气缸带动翻转支点切换轴改变方向，更换为翻转支点a，翻转气缸ⅰ带动翻转夹紧机构绕翻转支点a逆时针翻转，翻转角度范围为10°-30°，再顺时针翻转相应的角度保持水平状态，重复以上动作一次，清除完牙膏管中的杂质后，翻转夹紧机构绕翻转支点a逆时针翻转90°，等待下一工位信号后动作。

优选的，所述翻转加紧机构包括翻转托盘、管箱滤网、夹持气缸、夹持板、箱底托板、进箱导向板；所述进箱导向板设于翻转托盘两侧边，且进箱导向板为可调节，以便针对不同大小管箱的使用；而夹持板分别设于进箱导向板上，且由夹持气缸调节宽度来控制夹紧或松开管箱，所述管箱滤网设于翻转托盘上表面，便于过滤清除牙膏管中的杂质；进箱输送线将管箱输送到位后，由进箱导向板导入管箱，而管箱底部由箱底托板支撑，接着夹持气缸带动夹持板夹紧管箱从而进行后续动作。

优选的，所述过渡翻转机构设置在机架ⅱ的侧壁上，包括过渡翻转气缸、过渡翻转座、旋转轴ⅰ；过渡翻转座抬起后，过渡翻转气缸带动过渡翻转座绕旋转轴ⅰ顺时针翻转90°，然后等待，当翻转机构ⅰ到位后，翻转夹紧机构松开，管箱落到过渡翻转机构上，随后过渡翻转座逆时针翻转90°，到位后，过渡翻转座下降至水平移箱输送线上，从而使管箱通过水平移箱输送线水平移动至下一工位，同时翻转机构ⅰ复位等待下一指令。

优选的，所述翻转机构ⅱ包括机架ⅲ、翻转座ⅱ、翻转气缸ⅱ、旋转轴ⅱ；所述翻转座ⅱ通过翻转气缸ⅱ与机架ⅲ联动连接；该机构收到管箱到位信号后，翻转气缸ⅱ53带动翻转座ⅱ52绕旋转轴ⅱ54逆时针翻转，翻转角度范围为50°-70°，将管箱输送到斜坡输送线6上，当管箱移出翻转机构ⅱ5后，翻转座ⅱ52顺时针翻转相应角度复位，等待上一工位管箱到位。

优选的，所述斜坡输送线倾斜设置在机架ⅲ，包括链条驱动机构和空箱翻转机构；收到管箱到位信号后，所述链条驱动机构带动管箱以一定时间间隔往上顺时针移动一个工位，直至管箱里的牙膏管被取空后，空箱移动到斜坡输送线顶部，接着由空箱翻转机构带动空箱翻转，然后将空箱输送到下一工位。

优选的，所述链条驱动机构包括伺服减速电机、主动链轮、传动链条、从动链轮ⅰ、从动链轮ⅱ、从动轴ⅱ、输送链条、上链条导条、下链条导条、输送链附件、链条推送板；所述伺服减速电机顺时针运转，输出端连接主动链轮，所述主动链轮通过传动链条与从动链轮ⅰ连接，而从动链轮ⅰ和从动链轮ⅱ均与从动轴ⅱ连接，实现运转同步，从而使从动链轮ⅱ带动输送链条进行顺时针运转；所述输送链条通过输送链附件与链条推送板连接，从而带动链条推送板进行同步顺时针运转；在所述输送链条上下分别设有上链条导条和下链条导条，用于保持链条水平运转，不会因链条自重及理料板的重量而下垂，造成运转不畅或者干涉。

优选的，所述抓取牙膏管机构安装在六轴取管机器人的机械手臂前端，包括单双只管切换气缸、法兰盘安装座、牙膏管对应插管；所述牙膏管对应插管前端锥度设计，保障取管时准确；管箱通过斜坡输送线输送到牙膏管抓取工位，等待抓取牙膏管机构来取管，管箱内牙膏管每排单双数排布顺序确定后，抓取牙膏管机构根据管箱中每一层牙膏管的数量，由单双只管切换气缸自动调整牙膏管对应插管的数量。

优选的，所述牙膏管输送线包括驱动电机ⅱ、同步带轮ⅱ、输送带、牙膏管分离板、上下左右调整机构；抓取牙膏管机构取出一排牙膏管后，移到牙膏管输送线上方，抓取牙膏管机构平移抽出时牙膏管被输送带上的牙膏管分离板挡住，抓取牙膏管机构退出牙膏管输送线，而牙膏管落在输送带上，再由驱动电机ⅱ通过同步带轮ⅱ带动输送带将牙膏管输送到下一工位；其中，输送带根据牙膏管尺寸调整上下左右调整机构，提高输送带的通用性。

本发明的优点在于：

（1）本发明机器人自动上管机整体布局紧密，进管箱和出空箱上下层布置，同时又留有足够的人工操作空间，方便工人上管箱和拿空箱。

（2）本发明采用了六轴机器人进行取放管，打破传统机械结构无法实现的小空间取放管方式，并且功能上明显优于ur、蜘蛛手等传统取放管限制。通过使用不同的抓取牙膏管机构来适用不同的产品，实现快速换型，提高效率。

（3）本发明采用独特的倾斜输送线理念，在一条输送线上实现底部上管箱，中部取管和顶部输出空箱的过程。

附图说明

图1为机器人自动上管机的结构示意图。

图2为进箱输送线的结构示意图。

图3为翻转机构ⅰ的结构示意图。

图4为翻转夹紧机构的结构示意图。

图5为过渡翻转机构的结构示意图。

图6为翻转机构ⅱ的结构示意图。

图7为斜坡输送线的结构示意图。

图8为链条驱动机构的结构示意图。

图9为抓取牙膏管机构的结构示意图。

图10为牙膏管输送线的结构示意图。

图11为空箱输送线的结构示意图。

具体实施方案

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

本发明的一种机器人自动上管机，主要由底部上管箱单元、中部取管单元和顶部出空箱单元依次连接构成；通过采用进管箱和出空箱上下层布置，同时又留有足够的人工操作空间，方便工人上管箱和拿空箱。本发明的具体结构如图1所示：

底部上管箱单元依次包括进箱输送线1、翻转机构ⅰ2、过渡翻转机构3、水平移箱输送线4；工人将装满牙膏管的管箱放置在进箱输送线1上，根据下一工位给出输送管箱的信号，进箱输送线1带动管箱输送到翻转机构ⅰ2，然后翻转机构ⅰ2进行多次翻转，翻转到位后将管箱输送到过渡翻转机构3，过渡翻转机构3翻转到位后，通过水平移箱输送线4将管箱水平移动到下一工位。

中部取管单元包括翻转机构ⅱ5、斜坡输送线6、六轴取管机器人7、抓取牙膏管机构8、牙膏管输送线9；该单元收到管箱到位信号后，翻转机构ⅱ逆时针翻转，将管箱输送到斜坡输送线上，所述翻转机构ⅱ的翻转范围为50°-70°，管箱到位后，斜坡输送线带动管箱往上顺时针移动一个工位，而管箱移出翻转机构ⅱ后，翻转机构ⅱ顺时针翻转相应角度复位，等待上一工位管箱到位；接着六轴取管机器人7驱动抓取牙膏管机构8取走一排抓取工位上的牙膏管，将牙膏管放在牙膏管输送线9上输送至下一工位，而斜坡输送线6继续往上顺时针移动一个工位，依此重复以上动作；当管箱里的牙膏管被取空后，空箱移动到斜坡输送线6顶部，然后输送到下一工位，同时管箱也被输送到抓取工位；依此循环，完成斜坡输送管箱、取管、牙膏管输送、空箱输出的循环；采用了六轴机器人7进行取放管，打破传统机械结构无法实现的小空间取放管方式，并且功能上明显优于ur、蜘蛛手等传统取放管限制。通过使用不同的抓取牙膏管机构8来适用不同的产品，实现快速换型，提高效率；同时又采用独特的倾斜输送线理念，在一条输送线上实现底部上管箱，中部取管和顶部输出空箱的过程。

顶部出空箱单元主要由空箱输送线10构成，如图11所示，空箱输送线10依次包括动力滚筒101和无动力滚筒102；空箱通过空箱翻转机构63输送到空箱输送线10上，再依次由动力滚筒101和无动力滚筒102将空箱输送到安全区域，方便工人拿取。

进箱输送线1的具体结构如图2所示，进箱输送线1包括机架ⅰ11、驱动电机ⅰ12、同步带轮ⅰ13、从动轴ⅰ14、从动带轮15、同步带16和同步带附推箱块17；所述驱动电机ⅰ12、同步带轮ⅰ13、从动轴ⅰ14和从动带轮15之间依次联动连接，且安装在机架ⅰ11一端侧面；同步带16通过从动带轮15绕机架ⅰ1呈环形分布，且在所述同步带16上还间隔分布有同步带附推箱块17；工人将装满牙膏管的管箱放到进箱输送线1上，然后根据下一工位给出输送管箱的信号，驱动电机ⅰ12通过同步带轮ⅰ13带动同步带16做顺时针运动，从而带动同步带附推箱块17推着管箱输送至下一工位，实现同步带16输送管箱功能。

翻转机构ⅰ2的具体结构如图3所示，翻转机构ⅰ2包括机架ⅱ21、翻转支点切换轴22、切换气缸23、翻转支点a24、翻转支点b25、翻转座ⅰ26、翻转气缸ⅰ27、翻转夹紧机构28；翻转座ⅰ26沿进箱输送线1方向固定连接在机架ⅱ21上表面两侧边，且所述翻转座ⅰ26一端均设有翻转支点a24，翻转座ⅰ26另一端均设有翻转支点b25，在所述翻转支点a24与翻转支点b25之间设有翻转支点切换轴22，并通过切换气缸23带动来实现翻转支点a24和翻转支点b25之间的切换；所述翻转夹紧机构28通过翻转气缸ⅰ27与翻转座ⅰ26联动连接；该机构通过四组气缸的配合，完成翻转夹持翻转输送的动作，翻转气缸ⅰ27带动翻转夹紧机构28绕翻转支点b25顺时针翻转90°，等待进箱输送线1将管箱输送到翻转机构ⅰ2，管箱到位后，翻转夹紧机构28夹紧管箱，通过翻转气缸ⅰ27带动绕翻转支点b25逆时针翻转90°水平后，再顺时针翻转20°，以便清除牙膏管中的杂质，然后再顺时针翻转，翻转角度范围为10°-30°，以便清除牙膏管中的杂质，然后再逆时针翻转相应的角度保持水平状态，重复以上动作一次；接着切换气缸带动翻转支点切换轴改变方向，更换为翻转支点a，翻转气缸ⅰ带动翻转夹紧机构绕翻转支点a逆时针翻转，翻转角度范围为10°-30°，再顺时针翻转相应的角度保持水平状态，重复以上动作一次，清除完牙膏管中的杂质后，翻转夹紧机构绕翻转支点a逆时针翻转90°，等待下一工位信号后动作。

翻转加紧机构28的具体结构如图4所示，翻转加紧机构28包括翻转托盘281、管箱滤网282、夹持气缸283、夹持板284、箱底托板285、进箱导向板286；其中，进箱导向板286设于翻转托盘281两侧边，且进箱导向板286为可调节，以便针对不同大小管箱的使用；而夹持板284分别设于进箱导向板286上，且由夹持气缸283调节宽度来控制夹紧或松开管箱；管箱滤网282设于翻转托盘281上表面，便于过滤清除牙膏管中的杂质；进箱输送线1将管箱输送到位后，由进箱导向板286导入管箱，而管箱底部由箱底托板285支撑，接着夹持气缸283带动夹持板284夹紧管箱从而进行后续动作。

本发明的过渡翻转机构3设置在机架ⅱ21的侧壁上，其具体结构如图5所示，过渡翻转机构3包括过渡翻转气缸31、过渡翻转座32、旋转轴ⅰ33；过渡翻转座32抬起后，过渡翻转气缸31带动过渡翻转座32绕旋转轴ⅰ33顺时针翻转90°，然后等待，当翻转机构ⅰ2到位后，翻转夹紧机构28松开，管箱落到过渡翻转机构3上，随后过渡翻转座32逆时针翻转90°，到位后，过渡翻转座32下降至水平移箱输送线4上，从而使管箱通过水平移箱输送线4水平移动至下一工位，同时翻转机构ⅰ2复位等待下一指令。

如图6所示，翻转机构ⅱ5包括机架ⅲ51、翻转座ⅱ52、翻转气缸ⅱ53、旋转轴ⅱ54；所述翻转座ⅱ52通过翻转气缸ⅱ53与机架ⅲ51联动连接；该机构收到管箱到位信号后，翻转气缸ⅱ53带动翻转座ⅱ52绕旋转轴ⅱ54逆时针翻转，翻转角度范围为50°-70°，将管箱输送到斜坡输送线6上，当管箱移出翻转机构ⅱ5后，翻转座ⅱ52顺时针翻转相应角度复位，等待上一工位管箱到位。

本发明中的斜坡输送线6倾斜设置在机架ⅲ51，其具体结构如图7所示，斜坡输送线6包括链条驱动机构61和空箱翻转机构63；收到管箱到位信号后，链条驱动机构61带动管箱以一定时间间隔往上顺时针移动一个工位，直至管箱里的牙膏管被取空后，空箱移动到斜坡输送线6顶部，接着由空箱翻转机构63带动空箱翻转，然后将空箱输送到下一工位。

链条驱动机构61的具体结构如图8所示，链条驱动机构61包括伺服减速电机611、主动链轮612、传动链条613、从动链轮ⅰ614、从动链轮ⅱ615、从动轴ⅱ616、输送链条617、上链条导条618、下链条导条619、输送链附件620、链条推送板621；该机构中伺服减速电机611顺时针运转，输出端连接主动链轮612，主动链轮612通过传动链条613与从动链轮ⅰ614连接，而从动链轮ⅰ614和从动链轮ⅱ615均与从动轴ⅱ616连接，实现同步运转，从而使从动链轮ⅱ615带动输送链条617进行顺时针运转；而输送链条617通过输送链附件620与链条推送板621连接，从而带动链条推送板621进行同步顺时针运转；在输送链条617上下分别设有上链条导条618和下链条导条619，用于保持链条水平运转，不会因链条自重及理料板的重量而下垂，造成运转不畅或者干涉。

本发明中的抓取牙膏管机构8安装在六轴取管机器人7的机械手臂前端，其具体结构如图9所示，抓取牙膏管机构8包括单双只管切换气缸81、法兰盘安装座82、牙膏管对应插管83；其中，牙膏管对应插管83前端锥度设计，保障取管时准确，单双只管切换气缸81通过法兰盘安装座82与牙膏管对应插管83连接；管箱通过斜坡输送线6输送到牙膏管抓取工位，等待抓取牙膏管机构8来取管，管箱内牙膏管每排单双数排布顺序确定后，抓取牙膏管机构8根据管箱中每一层牙膏管的数量，由单双只管切换气缸81自动调整牙膏管对应插管83的数量。

如图10所示，牙膏管输送线9包括驱动电机ⅱ91、同步带轮ⅱ92、输送带93、牙膏管分离板94、上下左右调整机构95；抓取牙膏管机构8取出一排牙膏管后，移到牙膏管输送线9上方，抓取牙膏管机构8平移抽出时牙膏管被输送带93上的牙膏管分离板94挡住，抓取牙膏管机构8退出牙膏管输送线9，而牙膏管落在输送带93上，再由驱动电机ⅱ91通过同步带轮ⅱ92带动输送带93将牙膏管输送到下一工位；其中，输送带93根据牙膏管尺寸调整上下左右调整机构95，提高输送带的通用性。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。