一种机器人装箱工作站的制作方法

本发明属于包装机械技术领域，尤其涉及一种机器人装箱工作站。

背景技术：

在酒水、饮料、化妆品等制造领域，在生产完成后需要对封装好的瓶子使用礼盒或者外包装盒包装，之后再进行装入大箱包装，以方便运输、销售等。现有的工厂在进行包装时，一般采用机械设备或者机器人进行夹取装箱，自动化程度较高；但是，他们普遍只能一次对一个大箱进行装箱，致使装箱效率较低；而利用机器人装箱时，一个机器人对应一条装箱产线上的一条工序线，多道工序需要多个机器人，因此机器人利用率较低，生产线占地大，生产成本较高。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种机器人装箱工作站，它具有占用空间小、机器人利用效率高、装箱快速稳定等优点。

一种机器人装箱工作站，包括工业机器人、礼盒装箱线、纸板装箱线、夹具快换件、分组装箱机构和纸板压入机构；所述夹具快换件包括相互配对的快接公头和快接母头，快接公头设于工业机器人上，快接母头设于分组装箱机构和纸板压入机构上；所述礼盒装箱线和纸板装箱线分别设于工业机器人的两侧。

进一步地，所述分组装箱机构包括机架、动力组件、夹持组件、滑动连接件，多个夹持组件呈一排依次滑动式安装于机架上，相邻两个夹持组件通过滑动连接件连接，动力组件和一排夹持组件的首端或者末端连接；一组所述滑动连接件包括连接环和两个销轴，两个销轴分别固定于相邻的两个夹持组件的同侧，销轴均插入连接环内。

进一步地，所述连接环为长杆，长杆上开设长条槽，长条槽的宽度和销轴直径相同，销轴插入长杆的长条槽内。

进一步地，所述机架的后侧设置有直线导轨，夹持组件的后侧的上表面上固定有滑块，滑块和直线导轨连接。

进一步地，所述夹持组件包括基础板、固定板、活动板和夹持气缸，基础板和机架滑动式连接，基础板的后侧固定有固定板，基础板的前侧活动式安装有活动板，在活动板和固定板之间安装夹持气缸，夹持气缸的活塞杆和活动板连接。

进一步地，所述纸板压入机构包括基架、基板、压板和吸取组件，基板和基架下端连接，压板和基板通过竖轴连接，吸取组件安装于基板上；压板设有和纸板上数量、位置相对应的套孔，在套孔之间设有吸取孔，吸取组件的吸取口伸入吸取孔内。

进一步地，还包括弹簧，弹簧套设于竖轴上，弹簧位于压板和基板之间；竖轴下端和压板固定连接，竖轴上端穿过基板通过螺母锁紧。

进一步地，所述吸取组件和所述吸取孔均为多个，吸取孔和吸取组件的数量、位置相对应。

进一步地，所述吸取孔为四个，四个吸取孔呈环状均匀分布于纸板的圆心的外围，相邻两个吸取孔之间的圆心角为90度。

进一步地，还包括夹具架，礼盒装箱线、纸板装箱线对称设于工业机器人的两侧，夹具架设于工业机器人的前侧，夹具架位于礼盒装箱线和纸板装箱线之间，分组装箱机构和纸板压入机构置于夹具架上。

本发明的优点：

1、礼盒装箱线、纸板装箱线共用一个工业机器人，当一条产线完成时，通过夹具快换件快速更换夹具，使得工业机器人可以快速切入另一条产线，因此不但减少了整个工作站的占地空间，而且有效提高了工业机器人的利用效率，降低了生产成本。

2、在对礼盒装箱线上的纸盒进行装箱时，本发明通过分组装箱机构先夹起一排礼盒，再通过分组装箱机构将一排礼盒分成多组，之后再分别将多组礼盒装入多个纸箱；现有的装箱技术只能一次夹取一组礼盒放入一个纸箱，和现有的装箱技术相比，通过本工作站的装箱操作，一次可以实现多组礼盒分别装箱，因此大大提高了装箱效率，节约了生产时间。

3、纸板装箱时，本工作站通过纸板压入机构一次吸取一张纸板后，再将纸板压入箱体中，纸板压入机构中通过设置压板，能在吸取纸板前对层叠的纸板进行压整，因此吸取时能有效地保证吸取一张纸板，避免层叠纸板不整齐时而在吸取顶层纸板后带起后续的纸板，吸取纸板精准，提高了纸板装箱的效率。

附图说明

图1为本发明一个实施例的前视图。

图2为本发明一个实施例的俯视图。

图3为分组装箱机构的前视图。

图4为分组装箱机构的俯视图。

图5为图4中a-a方向的剖视图。

图6为分组装箱机构的侧视图。

图7为纸板压入机构的侧视图。

其中，1-机架，2-基础板，3-固定板，4-活动板，5-销轴，6-活动滑块，7-直线导轨，8-连接环，9-活塞杆，10-气缸，11-夹持气缸，12-直线轴承座，13-礼盒，14-分组装箱机构，15-礼盒输送子线，16-纸箱，17-纸盒输送子线，18-箱体，19-纸板，20-纸板输送子线，21-箱体输送子线，22-夹具架，23-工业机器人，24-基架，25-基板，26-压板，27-套孔，28-吸取组件，29-弹簧，30-竖轴，31-吸取孔，32-纸板，33-轴套。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的具体说明。

一种机器人装箱工作站，它包括工业机器人、礼盒装箱线、纸板装箱线、夹具快换件、夹具架、分组装箱机构和纸板压入机构。礼盒装箱线、纸板装箱线平行对称设于工业机器人的两侧，夹具架设于工业机器人的前侧，并且夹具架位于礼盒装箱线和纸板装箱线之间，分组装箱机构和纸板压入机构均置于夹具架上。夹具快换件包括相互配对的快接公头和快接母头，快接公头设于工业机器人上，快接母头设于分组装箱机构和纸板压入机构上。快接公头和快接母头为相互配套的快速连接、拆换的接头，用于夹具的快速连接、拆卸，本发明中采用现有技术中的夹具快换件。

礼盒装箱线，包括纸箱输送子线和礼盒输送子线。纸箱输送子线用于输送纸箱，礼盒输送子线用于输送礼盒。纸箱输送子线和礼盒输送子线平行设置于工业机器人的一侧。

纸板装箱线，包括纸板输送子线和箱体输送子线。纸板输送子线用于输送纸板，箱体输送子线用于输送箱体。纸板输送子线和箱体输送子线平行设置于工业机器人的另一侧。

箱体分组装箱机构包括机架、动力组件、夹持组件、滑动连接件。机架上设有快接母头，以用于和工业机器人连接。多个夹持组件呈一排设于机架下方，多个夹持组件依次滑动式安装于机架上。相邻两个夹持组件通过一组滑动连接件连接。动力组件和一排夹持组件的首端或者末端连接；动力组件用于驱动夹持组件运动。

夹持组件包括基础板、固定板、活动板和夹持气缸。基础板和机架滑动式连接，基础板的后侧固定有固定板，基础板的前侧活动式安装有活动板。在活动板和固定板之间安装夹持气缸，夹持气缸的缸筒固定于固定板上，夹持气缸的活塞杆和活动板连接。夹持气缸和起源连接。基板的下表面上固定有导轨，活动板的上侧固定有活动滑块，导轨嵌入至活动滑块内，从而活动板可以通过活动滑块沿着导轨滑动。当需要夹持箱体时，和夹持气缸连接的气源接通，夹持气缸内的气体排出，活塞杆收缩至缸筒内，活塞杆带动活动板将向固定板一侧运动以将箱体夹持。当卸载箱体时，气缸的活塞杆向外侧伸出，推动活动板向外侧运动，夹持机构将夹持的箱体松开，以释放夹持的箱体。通过夹持气缸驱动活动板来靠近或者远离固定板的方式来夹持箱体，因此箱体夹持稳定，释放箱体快速。通过对活动板的调节，可以调节夹持组件的夹持宽度，从而可以夹持不同宽度的一组箱体，以适应不同规格的大纸箱。

夹持组件和机架之间通过直线导轨、滑块连接，夹持组件通过滑块沿着机架上的直线导轨做直线运动。具体地，机架的后侧设置有一直线导轨，夹持组件的后侧的上表面上固定有滑块，滑块和直线导轨连接(直线导轨嵌入至滑块的凹槽内)。机架的前部的下表面设有一直线导轨，夹持组件的前侧的上表面固定有滑块，滑块和直线导轨连接。夹持组件的前侧和后侧同时通过直线导轨、滑块沿着机架滑动，因此滑动更稳定、更顺畅。

在本实施例中，动力组件为气缸。一组滑动连接件包括连接环和两个销轴。两个销轴分别固定于相邻的两个夹持组件的同侧，也即两个销轴对称设于夹持组件的固定板的一侧。连接环为长杆，长杆上开设长条槽，长条槽的宽度和销轴直径相同，销轴插入长杆的长条槽内。一个连接环的一端套在上一个夹持组件的销轴上，连接环的另一端套在下一个夹持组件的销轴上；也即相邻的两个夹持组件通过一个连接环连接。夹持组件并拢或者分开时，销轴在连接环的长条槽内滑动，从而带动夹持组件一起滑动，实现夹持组件的并拢或分开。气缸的活塞杆向外侧移动时，推动首端的夹持组件向前移动，首端的夹持组件在连接环内滑动直至滑动到连接环的首端，随着首端的夹持组件继续向前运动，带动连接环向前运动，从而连接环拉动下一个连接环向前运动；依次类推，从而实现将各个夹持组件分离开。气缸的活塞杆向内收缩时，首端的夹持组件通过销轴沿着连接环向后侧运动，实现首端的夹持组件和下一个夹持组件并拢；依此类推，实现多个夹持组件并拢。

在分组装箱之前，分组装箱机构通过机架安装于工业机器人上，箱体分组装箱机构恢复初始位置，即将多个夹持组件并拢。之后，通过多个夹持组件夹持一排礼盒，其中，一排礼盒包括多组礼盒，一组礼盒为呈n＊m阵列分布的礼盒，n、m均为大于0的自然数；通过礼盒分组装箱机构将礼盒输送线上的一排箱体(如礼盒)通过打开所有夹持机构夹持住。之后，将多个夹持组件分开，使得两两相邻夹持组件之间具有相同距离d；通过气缸推动首端的夹持组件向前滑动，夹持组件继续向前运动，带动所有夹持组件、连接环向前运动，连接环和夹持组件在运动过程中被充分展开，从而将所有的夹持组件分开，实现将一排礼盒完成分组。之后，工业机器人控制礼盒分组装箱机构装箱，每个夹持组件将夹持的一组礼盒放入对应的一个纸箱内，完成装箱。

纸板压入机构，包括基架、基板、压板和吸取组件。基架上设有快接母头，以用于和工业机器人连接。基架下端和基板的上表面连接，压板设置于基板下方。压板和基板通过竖轴连接，竖轴为四根，分别设置在压板的四个顶角处。吸取组件安装于基板上；压板设有和纸板上数量、位置相对应的套孔，在套孔之间设有吸取孔，吸取组件的吸取口伸入吸取孔内，以便于吸取组件穿过压板吸取纸板。吸取组件为吸盘，吸盘和气源连接。

竖轴下端和压板固定连接，竖轴上端穿过基板；在基板和压板之间设有弹簧，弹簧套设于竖轴上，弹簧下端和压板固定连接，弹簧上端和基板固定连接。轴套设于基板的上方，轴套和基板固定连接，竖轴上端依次穿过基板、轴套后，通过螺母锁紧。当压板压在纸板上时，压板会对基板、竖轴产生一个向上的作用力，致使损伤基板。由于套设于竖轴的弹簧，吸取组件运动时，通过弹簧的缓冲、吸收，减少了对基板的刚性受力，因此减少对基板的损伤，保护了本纸板压入机构。

在本实施例中，吸取组件和所述吸取孔均为多个，吸取孔和吸取组件的数量、位置相对应。吸取孔为四个，四个吸取孔呈环状均匀分布于纸板的圆心的外围，相邻两个吸取孔之间的圆心角为90度。

更为具体地，纸板上开设有呈阵列3＊4分布的圆孔，纸板通过套孔将纸板套在箱内的纸板上。压板上开设有呈阵列3＊4分布的套孔，套孔的规格和纸板上的圆孔相同。在3行套孔的相邻两行套孔之间，各设置两个吸取孔，且每个吸取孔被周围4个圆孔环绕。通过设置多个吸取孔，可以使用多个吸取组件吸取纸板，从而吸取力更大，吸取位置多，因此吸取纸板更稳定。同时，环绕压板的圆心均匀设置的4个圆孔，四个吸取组件在纸板的四个对称位置吸取纸板，因此吸取纸板受力更为均衡，纸板吸取稳定，避免在压置入箱体内的过程中掉落。

纸板压入机构吸取纸板时，先通过压板压在层叠的纸板上，基板带动吸取组件继续向下运动，直至吸取组件将吸取孔下方的纸板吸取。

本发明在工作时，工业机器人采用六轴工业机器人，工业机器人可以先通过夹具快换件和分组装箱机构快速连接，工业机器人控制分组装箱机构在礼盒装箱线上将多个礼盒夹取并进行分组后再装入箱子中。当礼盒装箱线的装箱完成时，工业机器人可通过夹具快换件快速拆下分组装箱机构，将分组装箱机构放置于夹具架上；工业机器人之后再通过夹具快换件快速换接上纸板压入机构，工业机器人控制纸板压入机构在纸板装箱线上将纸板吸取，再将纸板压入至箱体内；一个箱体内压入一块纸板，当一叠纸板被吸取完成后，纸板输送子线上后续的纸板继续往前输送，供纸板压入机构吸取。当纸板装箱线上的任务完成时，工业机器人又可以通过夹具快换件快速连接分组装箱机构。从而，在一条产线完成时，工业机器人又可以进入下一条产线的生产，因此工业机器人不会因为一条线上的工作任务完成而出现闲置，提高了工业机器人的利用率；通过两条产线共用一个工业机器人，减少了工作站的占用空间，降低了生产成本。

上述实施例为发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。