CN102718090B - 龙门式双臂码垛机器人及带有该机器人的瓦楞纸码垛设备 - Google Patents

Abstract

本发明龙门式双臂码垛机器人涉及于一种生产纸时自动堆码的机器，特别是涉及于生产瓦楞纸的自动码垛设备。本发明可应用于纸板生产厂家二次码垛，印刷机上纸续纸，纸板装车摆放等领域。该机器人包括有移动架，移动架两侧分别上设置有一可移动的抓手，该抓手由固定座、双节手臂和夹手构成，固定座安装在移动架上，双节手臂安装在固定座上，夹手设置在双节手臂的一端，所述的夹手包括有旋转臂、指座和手指。本发明还公开了带有该龙门式双臂码垛机器人的瓦楞纸码垛设备。不但适合各种规格的瓦楞纸堆叠和翻转，并且可随意错位叠放，简单方便，快捷，大大提供码垛的效率，节省过多的人工操作。

Description

龙门式双臂码垛机器人及带有该机器人的瓦楞纸码垛设备

技术领域

本发明涉及于一种生产纸时自动堆码的机器，特别是涉及于生产瓦楞纸的自动码垛设备。本发明可应用于纸板生产厂家二次码垛，印刷机上纸续纸，纸板装车摆放等领域。

背景技术

目前对瓦楞纸板生产线生产出来的瓦楞纸板进行二次码垛主要是因为以下原因：1、纸板生产过程中会出现向某个方向的弯曲，比如向面纸方向弯曲或者反向弯曲或者S型弯曲，这是由于瓦楞纸板的含水量不均匀造成的，这时就需要进行二次码垛，将一定数量的纸板正反相对的叠放、弯曲和压平。2、为了方便对数量进行清点，以免造成漏发或者多发货物，通常需要进行二次码垛，并且将点好数量的纸板进行一定数量的错位码放(比如20张一正，20张一反，错开10公分码放)。3、为了方便捆扎，要求二次码放并错开位置(即错位堆叠)。由于瓦楞纸板生产线是连续不间断生产，在现有技术限制的原因，以上功能都不能在生产过程中实现，必须在纸板初次堆码结束后由人工进行二次码垛，因此造成诸多缺点：1、占用了大量的人工成本。以一条2.5米幅宽瓦楞纸板生产线平均车速150米/分钟计算，每天产出的纸板接近30万平方，张数接近20万张纸板，每20张一翻转一堆放，需要人手工作1万次。且由于纸板长度最长可达4米，这样还需要两个人配合工作才能完成，从点数到码放完成，两个工人至少需要10秒时间才能完成一次码放。如此简单重复劳动，一条纸板线需配置6-8个工人进行二次码垛，并且时间长、强度大。2、造成废品。由于人工码垛出现磕碰，挤压、拖拽等导致纸板废品形成浪费。3、生产效率难以提高。随着瓦楞纸板生产线速度的提高，人工码垛越来越成为生产的瓶颈。

发明内容

本发明为了解决现有技术条件下，依靠人工对纸板进行点数、翻面、码垛造成的人力资源浪费、废品率高、效率低下的缺陷，提供一种龙门式双臂码垛机器人及带有该机器人的瓦楞纸码垛设备。

所述的龙门式双臂码垛机器人包括有移动架，移动架两侧分别设置有一可移动的抓手，该抓手由固定座、双节手臂和夹手构成，固定座安装在移动架上，双节手臂安装在固定座上，夹手设置在双节手臂的一端，所述的夹手包括有旋转臂、指座和手指，该旋转臂安装在双节手臂一端位于移动架内侧上，指座设置在旋转臂两端，手指为设置在指座两侧对应的一对活动夹指，两活动夹指上分别设置有定位件和活动件，定位件和活动件与指座联动连接，定位件位于指座的外侧，活动件位于指座内侧，两活动件内设置有一驱动块，两驱动块间位置设置有一上下活动的伸缩装置。

上述的旋转臂在双节手臂一侧成360°旋转。

上述的固定座与移动架之间设置有一抓手左右移动的移动装置。

上述的驱动块为下端位置设置成扇形齿轮连接的活动块。

上述的伸缩装置为一气压或齿轮传动的伸缩杆，伸缩杆上设置有与驱动块对接的齿轮推拉件。

上述的指座为T型固定件。

一种带有上述龙门式双臂码垛机器人的瓦楞纸码垛设备，包括有带轨道的固定架和固定架上的点数装置、传送机构、码垛机构和控制系统，其特征是：所述的点数装置作用于对传送的瓦楞纸进行堆叠及计数；传送机构为作用于将瓦楞纸由点数装置输送至码垛机构的传送平面；码垛机构位于传送机构的另一端输送方，作用于将瓦楞纸是否翻转或错位或翻转及错位堆叠，该码垛机构包括有抓取平台、龙门式双臂码垛机器人和码垛升降平台，所述抓取平台由一对输送平面构成，位于传送机构的输送口处，龙门式双臂码垛机器人的抓手位于抓取平台的两侧上方；码垛升降平台设置在抓取平台一侧，位于龙门式双臂码垛机器人的抓手下对应处，该码垛升降平台为伺服电机驱动上下移动的升降平台；所述的控制系统为操控整个带有上述龙门式双臂码垛机器人的瓦楞纸码垛设备各个机构运作的电脑控制系统。

上述的点数装置包括有推动器、升降架、前挡板、后挡板和压板，该后挡板为固定在推动器上的一可上下移动的推动板，推动器为安装在固定架上与轨道配合移动的推动架；升降架为一电机驱动的上下移动的升降平台；前挡板为设置在升降架一侧可上下移动的挡板；压板为位于升降架上方安装在推动架上可上下移动的一平板，压板上设置有一压力传感器。

上述的点数装置顶端安装有尺寸测量传感器。

上述的传送机构为一滚轴带动皮带转动的传送平面，该传送机构与点数装置对接，位于点数装置输送接口处。

上述的推动架在轨道的推动方式为齿轮啮合推动或皮带轮带动。

上述的码垛机构上设置有一龙门架上，龙门架上两侧分别设置有一移动导轨。

上述的码垛设备前后输送方分别设置有上纸平台和码垛平台，该上纸平台和码垛平台均由Y轴传动平面和X轴传动平面构成，所述的Y轴传动平面由若干个滚轴组合而成的传送平面，X轴传动平面由滚轴之间设置的若干条传动链条或传动皮带组合而成的传送平面，该X轴传动平面为在Y轴传动平面中上下移动的传动平面。

上述的上纸平台两侧分别装有距离传感器。

本发明的有益效果

1、本发明龙门式双臂码垛机器人设置有一对可移动的抓手，抓手可一根据龙门架上的移动导轨和调整导轨进行X和Y轴向移动，并且抓手的夹手在双节手臂一端可呈360°的旋转，这样不但适合各种规格的瓦楞纸堆叠和翻转，并且可随意错位叠放，简单方便，快捷，大大提供码垛的效率，节省过多的人工操作。

2、本发明带有上述龙门式双臂码垛机器人的瓦楞纸码垛设备包括有上纸平台、点数装置、传送机构、码垛机构、码垛平台等，给设备由控制系统完全电脑自动化控制，大量节省的人工操作，提高工作效率，避免人工操作的造成废品的产生。

附图说明

图1为本发明龙门式双臂码垛机器人的结构示意图。

图2为本发明龙门式双臂码垛机器人的夹手结构示意图。

图3为图2的仰视图。

图4为图2的A-A剖视图。

图5为本发明龙门式双臂码垛机器人的使用状态图。

图6为本发明带有上述龙门式双臂码垛机器人的瓦楞纸码垛设备的结构示意图。

图7为图6的俯视图。

图8为本发明带有上述龙门式双臂码垛机器人的瓦楞纸码垛设备的上纸平台结构示意图。

图9为本发明带有上述龙门式双臂码垛机器人的瓦楞纸码垛设备的点数装置结构示意图。

图10为本发明带有上述龙门式双臂码垛机器人的瓦楞纸码垛设备的传送机构结构示意图。

图11为本发明带有上述龙门式双臂码垛机器人的瓦楞纸码垛设备的码垛机构的龙门式双臂码垛机器人和抓取平台的工作原理结构示意图。

图12为本发明带有上述龙门式双臂码垛机器人的瓦楞纸码垛设备的码垛升降平台结构示意图。

图13为本发明带有上述龙门式双臂码垛机器人的瓦楞纸码垛设备的码垛平台结构示意图。

具体实施方式

如图1至图6所示的龙门式双臂码垛机器人，包括有移动架1，移动架1两侧分别设置有一可移动的抓手2，该抓手2关节转动依靠伺服电机驱动，可以实现伸直、弯曲、抬起、放下等手臂关节动作。通过抓手2和移动架1的配合可以实现在X/Y/Z三轴坐标内不同位置的移动。所述的抓手2由固定座3、双节手臂4和夹手5构成。所述的固定座3和移动架1之间设置有一移动装置15，该移动装置15包括有调整导轨151、齿轮轨道152、调整齿轮153、伺服电机1-2，该调整导轨151为一对安装在固定座3的梯形凹形槽3-1和移动架1与梯形凹形槽配合的梯形凸起3-2。齿轮轨道152为一安装在移动架1上与调整导轨151对应平行的带齿轮轨道。伺服电机1-2固定在抓手2的固定座3上。调整齿轮153为安装在伺服电机1-2转轴上与齿轮轨道152齿轮相啮合的转动齿轮。在使用过程中，通过控制伺服电机1-2，利用调整齿轮153在齿轮轨道152转动带动固定座3移动，从而带动整个抓手2沿着Y轴前后移动，该移动可参见图8所示。

双节手臂4安装在固定座3上，作用于整个抓手能屈伸摆动运动功能。夹手5设置在双节手臂4的一端，所述的夹手5包括有旋转臂7、指座8和手指9，该旋转臂7安装在双节手臂4一端位于移动架1内侧上可成360°旋转，指座8为T型固定件，指座8设置在旋转臂7两端，手指9为设置在指座8两侧对应的一对活动夹指10，该指座8和手指9位于移动架1的内侧，所述的两个活动夹指10上分别设置有一个定位件11和一个活动件12，该定位件11和活动件12与指座8联动连接，定位件11位于指座8的外侧，活动件12位于指座8内侧(即两个定位件11位于两个活动夹指10的外侧，两活动件12位于两个活动夹指10的内侧)，两活动件12内设置有一驱动块13，该驱动块13为下端位置设置成扇形齿轮连接的活动块。两驱动块13中间位置设置有一上下活动的伸缩装置14，该伸缩装置14为一气压或齿轮传动的伸缩杆，伸缩杆上设置有与驱动块13对接的齿轮推拉件16，使用时，利用伸缩装置14的齿轮推拉件16齿轮伸缩同时推拉两驱动块13，从而驱动两活动件12带动两活动夹指10以定位件11定位作为活动夹指10的固定运动轨线达到活动夹指10打开和收缩的功能。

如图7至图13所示的一种带有上述龙门式双臂码垛机器人的瓦楞纸码垛设备，包括有带轨道19的固定架20和固定架20上的点数装置21、传送机构22、码垛机构23和控制系统。所述的点数装置21包括有推动器25、升降架26、前挡板27、后挡板28和压板29，该后挡板28为固定在推动器25上的一可上下移动的推动板，推动器25为设置在固定架20上与固定架20的轨道19配合以伺服电机20-1驱动X轴左右移动的推动架30，该推动架30与轨道19以伺服电机20-1作为动力，齿轮啮合或皮带带动，使推动架30沿着轨道19形成X轴左右移动，如图7所示。升降架26为一伺服电机26-1驱动的上下移动的升降平台；前挡板27为设置在升降架26一侧可上下移动的挡板；压板29为位于升降架26上方安装在推动架30上的可上下移动的一平板，压板29上设置有一压力传感器31。该装有压力传感器31的压板可以上下移动，保证能将纸板压平又不破坏纸板。在上述的点数机构21顶端上还安装有尺寸测量传感器(附图未视出)。所述的传送机构22为滚轴带动皮带转动的一传送平面221(即一传动皮带安装在两条滚轴上形成的一个传送平面)，该传送机构22位于点数装置21的升降架26的一侧与升降架26对接。具体的说：传送机构22位于点数装置21的推动器25输送接口处。所述的码垛机构23位于传送机构22的另一端输送方对接处，作用于将瓦楞纸是否翻转或错位或翻转及错位堆叠，该码垛机构23包括有抓取平台32、龙门式双臂码垛机器人33和码垛升降平台34。所述抓取平台32由一对输送平面构成，抓取平台32由三组传动皮带构成，中间皮带采用宽皮带，该段皮带固定在抓取平台中间位置，中间皮带旁边是两条可左右平移的窄皮带，可以自动调整两条窄皮带和中间皮带的距离以适应不同宽度的瓦楞纸传送，该抓取平台32位于传送机构22的输送口处，龙门式双臂码垛机器人33的两个抓手2分别位于抓取平台32的两侧上方；所述的码垛升降平台34设置在抓取平台32一侧，位于龙门式双臂码垛机器人33的抓手2下对应处，该码垛升降平台34为伺服电机34-1驱动上下移动的升降平台；码垛机构23上设置有一龙门架17上，龙门架17上两侧分别设置有一移动导轨18，该移动导轨18为一对固定在龙门架17上的带齿轮的长条轨道。所述的龙门式双臂码垛机器人33利用移动架1上设置的转动齿轮(附图未视出)与移动导轨18上齿轮啮合，使龙门式双臂码垛机器人33在龙门架17上以伺服电机1-1驱动可进行X轴左右移动(如图7所示)，所述的控制系统为操控整个带有上述龙门式双臂码垛机器人的瓦楞纸码垛设备各个机构运作的电脑控制系统，实现全自动化控制。

上述带有上述龙门式双臂码垛机器人的瓦楞纸码垛设备前后输送方分别设置有上纸平台35和码垛平台36，该上纸平台35和码垛平台36均由Y轴传动平面37和X轴传动平面38构成，所述的Y轴传动平面37由若干个转动的滚轴39组合而成的传送平面，X轴传动平面38由滚轴39之间设置的若干条传动链条或传动皮带40组合而成的传送平面，该X轴传动平面38在Y轴传动平面37中形成Z轴向上下移动。上述的上纸平台35两侧分别装有距离传感器41，使传送瓦楞纸保持中间位置传送。

以下结合本发明的工作流程对工作原理再作进一步详细说明。

使用时，首先，瓦楞纸A传送至上纸平台35的若干个滚轴39上，即瓦楞纸进入Y轴传动平面37上，将瓦楞纸A传送到点数装置21入口的对应处的，传送过程中由距离传感器41根据传感器的反馈信号可以判断原跺是否处于传送平面的中心线，并引导纸跺自动放置于传送平面的中心线。输送到了进入点数装置21入口的对应处时，X轴传动平面38接受到位信号后自动升起，即X轴传动平面38的若干条传动链条或传动皮带40从若干个滚轴39的中间位置升起，由传动链条或传动皮带40将瓦楞纸A送至点数装置21上。

当瓦楞纸A进入点数装置21时，首先由后挡板28一侧进入到点数装置21的升降架26的平面上，当达到一定的数量后，由控制系统设置好的瓦楞纸A的数量，自动调整好前挡板下调位置(下降高度＝每张纸板厚度×设定的张数)和后挡板上调位置(上升高度＝每张纸板厚度×设定的张数)，即前挡板27的最高点位于后挡板28的最低点处，然后在若干瓦楞纸A在升降架26的平台上堆积到位后，由安装有压力传感器31的压板上可以上下移动，在若干瓦楞纸A在升降架26上升到前后挡板时，由压力传感器31感应升降架停止上升，保证能将纸板压平又不破坏纸板，同时启动点数机构21。此时，由推动器25带动后挡板28移动，由后挡板28将若干瓦楞纸A(即后挡板28向下伸长的高度＝每张纸板厚度×设定的张数)向前推出一定数量的纸板，而前挡板27根据后挡板28向下伸长的高度下降，该下降高度等于后挡板28推出瓦楞纸A总和厚度(即前挡板27下降高度＝每张纸板厚度×设定的张数)，前挡板27挡住后挡板28推出后剩余下的瓦楞纸，这样由前挡板27和后挡板28二者配合完成点数动作。在完成点数动作的同时，在点数机构21顶端安装尺寸测量传感器(附图未视出)，可以实时测量纸板的长宽，长宽信号由控制系统传输送到码垛机构23的控制信号端口，码垛机构23自动计算抓取平台32的三组传动皮带宽度位置和两抓手打开的宽度和抓取的位置。

在点好数量的瓦楞纸A由后挡板28推出后的便进入到传送机构22，由传送机构22的滚轴带动皮带转动的传送平面221将瓦楞纸A送至码垛机构23。

瓦楞纸A传送到码垛机构23时，首先进入码垛机构23的抓取平台32，由于在瓦楞纸A经过点数装置21时，抓取平台32自动调整传动皮带的宽度，该宽度小于瓦楞纸A的宽度，即该宽度为龙门式双臂码垛机器人的抓手2预留抓取瓦楞纸A的位置宽度。

当瓦楞纸A传送到抓取平台32上预定的位置时，抓取平台暂停运作，同时，龙门式双臂码垛机器人33开始自动工作，由龙门式双臂码垛机器人33的移动架1在龙门架17上调整与抓取平台32瓦楞纸A的相对应位置(即X轴方向左右移动，图6所示)，调整好后，再调整龙门式双臂码垛机器人33的移动架1和固定座3的相对位置，调整两个抓手2相对距离(即Y轴方向前后移动，图7所示)，该距离约等于瓦楞纸A的宽度，使其龙门式双臂码垛机器人33的抓手2能抓取到瓦楞纸A的两侧。

调整好龙门式双臂码垛机器人33与抓取平台32的位置后，启动抓手2，利用双节手臂4，将抓手的夹手5移动到瓦楞纸A的两侧，夹手5利用伸缩装置14拉动两活动件12，使活动夹指10收缩夹紧瓦楞纸A，在通过控制系统设置的程序是否将瓦楞纸A翻转或错位或翻转及错位堆叠放置在码垛升降平台34上。最后由码垛升降平台34传送出码垛平台36，码垛平台36与上纸平台35同理输送出码垛好的瓦楞纸A，完成整个码垛工作。

Claims (9)

1.龙门式双臂码垛机器人，其特征是：包括有移动架(1)，移动架(1)两侧分别设置有一可移动的抓手(2)，该抓手(2)由固定座(3)、双节手臂(4)和夹手(5)构成，固定座(3)安装在移动架(1)上，双节手臂(4)安装在固定座(3)上，夹手(5)设置在双节手臂(4)的一端，所述的夹手(5)包括有旋转臂(7)、指座(8)和手指(9)，该旋转臂(7)安装在双节手臂(4)一端位于移动架(1)内侧上，该旋转臂(7)在双节手臂(4)一侧成360°旋转，指座(8)设置在旋转臂(7)两端，手指(9)为设置在指座(8)两侧对应的一对活动夹指(10)，两活动夹指(10)上分别设置有定位件(11)和活动件(12)，定位件(11)和活动件(12)与指座(8)联动连接，定位件(11)位于指座(8)的外侧，活动件(12)位于指座(8)内侧，两活动件(12)内设置有一驱动块(13)，所述的驱动块(13)为下端位置设置成扇形齿轮连接的活动块，两驱动块(13)间位置设置有一上下活动的伸缩装置(14)，所述的伸缩装置(14)为一气压或齿轮传动的伸缩杆，伸缩杆上设置有与驱动块(13)对接的齿轮推拉件(16)。

2.根据权利要求1所述的龙门式双臂码垛机器人，其特征是：所述的固定座(3)与移动架(1)之间设置有一抓手(2)左右移动的移动装置(15)。

3.一种带有上述权利要求1或2所述的龙门式双臂码垛机器人的瓦楞纸码垛设备，包括有带轨道(19)的固定架(20)和固定架(20)上的点数装置(21)、传送机构(22)、码垛机构(23)和控制系统，其特征是：所述的点数装置(21)作用于对传送的瓦楞纸进行堆叠及计数；传送机构(22)为作用于将瓦楞纸由点数装置(21)输送至码垛机构(23)的传送平面；码垛机构(23)位于传送机构(22)的另一端输送方，作用于将瓦楞纸是否翻转或错位或翻转及错位堆叠，该码垛机构(23)包括有抓取平台(32)、龙门式双臂码垛机器人(33)和码垛升降平台(34)，所述抓取平台(32)由一对输送平面构成，位于传送机构(22)的输送口处，龙门式双臂码垛机器人(33)的抓手(2)位于抓取平台(32)的两侧上方；码垛升降平台(34)设置在抓取平台(32)一侧，位于龙门式双臂码垛机器人(33)的抓手(2)下对应处，该码垛升降平台(34)为伺服电机驱动上下移动的升降平台；所述的控制系统为操控整个带有上述龙门式双臂码垛机器人的瓦楞纸码垛设备各个机构运作的电脑控制系统。

4.根据权利要求3所述的瓦楞纸码垛设备，其特征是：所述的点数装置(21)包括有推动器(25)、升降架(26)、前挡板(27)、后挡板(28)和压板(29)，该后挡板(28)为固定在推动器(25)上的一可上下移动的推动板，推动器(25)为安装在固定架(20)上与轨道(19)配合移动的推动架(30)；升降架(26)为一电机驱动的上下移动的升降平台；前挡板(27)为设置在升降架(26)一侧可上下移动的挡板；压板(29)为位于升降架(26)上方安装在推动架(30)上可上下移动的一平板，压板(29)上设置有一压力传感器(31)。

5.根据权利要求3所述的瓦楞纸码垛设备，其特征是：所述的点数装置(21)顶端安装有尺寸测量传感器。

6.根据权利要求3所述的瓦楞纸码垛设备，其特征是：所述的传送机构(22)为一滚轴带动皮带转动的传送平面(221)，该传送机构(22)与点数装置(21)对接，位于点数装置(21)输送接口处。

7.根据权利要求4所述的瓦楞纸码垛设备，其特征是：所述的推动架(30)在轨道(19)的推动方式为齿轮啮合推动或皮带轮带动。

8.根据权利要求3所述的瓦楞纸码垛设备，其特征是：所述的码垛机构(23)上设置有一龙门架(17)上，龙门架(17)上两侧分别设置有一移动导轨(18)。

9.根据权利要求3所述的瓦楞纸码垛设备，其特征是：所述的码垛设备前后输送方分别设置有上纸平台(35)和码垛平台(36)，该上纸平台(35)和码垛平台(36)均由Y轴传动平面(37)和X轴传动平面(38)构成，所述的Y轴传动平面(37)由若干个滚轴(39)组合而成的传送平面，X轴传动平面(38)由滚轴(39)之间设置的若干条传动链条或传动皮带(40)组合而成的传送平面，该X轴传动平面(38)为在Y轴传动平面(37)中上下移动的传动平面，所述的上纸平台(35)两侧分别装有距离传感器(41)。