CN103057972B - 一种桶装水包装系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桶装水包装系统及方法，控制单元能够给其他各单元发送指令，同时控制各单元执行指令，人机界面显示与控制单元连接，显示系统实时运行的状态，在发生故障时发出警报，还可通过人机界面配置控制单元的参数，机器人单元可以在卸桶的同时进行码桶，将码卸一体化，机器人单元通过与其连接的夹具单元进行抓桶和放桶，当抓取完桶架前排空桶时，推空桶单元就将后排的空桶推至前排，方便下一次抓取，夹具单元卸桶时，同步抓取进桶编组单元传送至抓桶点的成品，整个流程自动地输送进出的空桶以及成品，配合机器人单元码卸一体化，实现完全的自动化流程，提高了生产效率，减少人工成本。

Description

一种桶装水包装系统及方法

技术领域

本发明涉及桶装水包装领域，特别涉及桶装水码卸一体化包装领域。

背景技术

现有的桶装水灌装工艺是将空桶通过人工一个个地码放至桶架上，然后通过叉车或者走轮推车将空桶架运输至卸垛区，卸垛机器人通过机械夹具把桶架上的空桶一层层地卸下，卸下的空桶通过传送带运输走，卸空的桶架再一次地移动至码垛区，等待码垛机器人将码垛区的已灌装好的成品码放到卸空的桶架上，当桶架码垛完成后，再由人工通过叉车或者走轮推车运输出去。整个工艺的流程通过传送带、卸垛和码垛机器人配合人工运输完成，在卸垛和码垛的流程之间，需要通过人力运输，同时都需要配备专门的人员在码垛区和卸垛区等待机器人完成码垛或卸垛，由此才能及时的将桶架运输至下一个流程。现有的工艺流程中，步骤较为繁琐，会花费太多不必要的时间，工作效率太低，同时每个工序都要有配备人工在一旁协助工作，人工成本过高，并且人工的劳动强度也太大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种提高生产效率、降低人工成本、机械自动化、码卸一体化的桶装水包装系统及方法。

本发明所述的桶装水包装系统，包括：

控制单元，与各单元连接，作为控制中心，与各单元之间进行数据交换，向机器人单元发送码卸指令，控制推空桶单元配合机器人单元卸桶，控制进桶编组单元为机器人单元输送成品，并判断在卸桶架最底层时只执行卸桶指令，在码最顶层时只执行码桶指令，在中间层时同时执行码卸指令，所述中间层为除最底层和最顶层以外的码卸层；

机器人单元，用于接收控制单元的指令，用于带动夹具单元翻转、上升或下降；

夹具单元，与机器人单元连接，用于根据控制单元的指令进行抓桶或放桶；

人机界面，与控制单元连接，用于显示当前操作流程的状态、错误警报，并提供操作的界面以便配置参数；

推空桶单元，在桶架后方，接收控制单元的指令，可上下移动至当前所需推桶层，并将桶架每一层后排的空桶推向前排，并向控制单元反馈指令；

进桶编组单元，位于机器人单元与桶架之间，与控制单元连接，用于输送成品至夹具单元下方。

一种桶装水包装方法，包含如下步骤：

A.上电初始化，输垛单元将装空桶的桶架传送至码垛区等待码卸，推空桶单元到达空桶架最底层后方；

B.机器人单元执行卸桶程序，卸最底层前排的空桶，将空桶放置在卸桶出桶单元，同时推空桶单元推该层后排的空桶至前排；

C.机器人单元再次执行卸桶程序，卸该层由推空桶单元推至前排的空桶；

D.推空桶单元上升一层，机器人单元将空桶放置在卸桶出桶单元，同时在抓桶点抓取成品，并将抓桶提升至码放层所在高度，此时机器人单元反馈信号， 进桶编组单元接到允许进桶指令后再次传送成品至抓桶点； 

E.机器人单元将抓桶码放进桶架码放层，与此同时，机器人单元执行卸桶程序，卸取码放层的上一层的前排空桶，同时推空桶单元推上一层后排的空桶至前排；

F.重复步骤D一次，机器人单元再将抓桶码放进桶架码放层，从而将码放层前排的成品推至后排，与此同时，机器人单元执行卸桶程序，卸取码放层上一层中的由后排推至前排的空桶；

G.重复步骤D-F,直至码放到最顶层时，推空桶单元直接下降至最底层，机器人单元将空桶放置在卸桶出桶单元，同时在抓桶点抓取成品，并将抓桶提升至最顶层所在高度，此时机器人单元反馈信号， 进桶编组单元接到反馈后再次传送成品至抓桶点；

H.机器人单元将所抓桶码放进桶架最顶层后，再在抓桶点抓取成品，并将抓桶提升至最顶层所在高度，此时机器人单元反馈信号， 进桶编组单元接到反馈后再次传送成品至抓桶点，同时机器人单元再将抓桶码放进桶架最顶层。

本发明所述桶装水包装系统及方法，控制单元能够给其他各单元发送指令，同时控制各单元执行指令，向机器人单元发送码卸指令，控制推空桶单元配合机器人单元卸桶，控制进桶编组单元为机器人单元输送成品，并判断在卸空桶架最底层时控制机器人单元只执行卸桶指令，在码最顶层时控制机器人单元只执行码桶指令，在中间层时控制机器人单元同时执行码卸指令，所述中间层为除最底层和最顶层以外的码卸层，机器人单元通过与其连接的夹具单元进行抓桶和放桶，当抓取完桶架前排空桶时，推空桶单元就将后排的空桶推至前排，方便下一次抓取，夹具单元卸桶时，同步抓取进桶编组单元传送至抓桶点的成品，卸桶出桶单元将机器人单元卸下的空桶传送出去，在机器人单元码卸之前，输垛单元将装空桶的桶架传送至码垛区，机器人单元码放一垛桶架之后，输垛单元再将桶架输出，同时输送下一垛空桶架进来，输垛单元通过控制单元的控制，可以和机器人单元配合码垛，完全自动化，人机界面显示与控制单元连接，显示系统实时运行的状态，在发生故障时发出警报，还可通过人机界面配置控制单元的参数。整个流程自动地输送进出的空桶以及成品，配合机器人单元码卸一体化，实现完全的自动化流程。

附图说明

图1为本发明系统的俯视图。

图2为本发明系统的侧视图。

图3为本发明机器人单元和夹具单元的侧视图。

图4为本发明系统的总框图。

图5为本发明的方法总流程图。

图6为本发明夹具单元的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的实施方式作进一步的说明。

如图1-4，一种桶装水包装系统，控制单元作为控制中心，与各单元连接并进行数据交换，机器人单元1根据接收到控制单元的指令，执行带动夹具单元6翻转、上升或下降的动作，在桶架9后方的推空桶单元2配合机器人单元卸桶，接收控制单元的指令，可上下移动至当前所需推桶层，并将桶架9每一层后排的空桶推向前排，并向控制单元反馈指令，控制单元控制位于机器人单元1与桶架9之间的进桶编组单元3为机器人单元1输送成品至夹具单元6下方。控制单元判断在卸桶架9最底层时只执行卸桶指令，在码最顶层时只执行码桶指令，在中间层时同时执行码卸指令，所述中间层为除最底层和最顶层以外的码卸层，夹具单元6连接在机器人单元1上，配合机器人单元1码卸，根据控制单元的指令，执行向下翻转90度、向上翻转90度和水平旋转180度等动作，完成抓桶或放桶的动作，与控制单元连接的人机界面，在实施流程时显示当前操作流程的状态，以便工作人员操控整个流程，同时在流程运行中发生故障时，人机界面会发出警报，工作人员可通过人机界面进行复位，还可以通过人机界面配置控制系统的参数。

所述桶装水包装系统还包括输垛单元4，输垛单元4位于推空桶单元2与进桶编组单元3之间，用于输送桶架9进出码垛区，等待系统开始码卸，输垛单元4在每次码卸之前将装空桶的桶架9传送至码垛区码卸，码卸完毕，输垛单元4再将码垛成品的桶架9传送出码垛区。

所述桶装水包装系统还包括故障处理单元，其与控制单元连接，各单元在执行控制单元指令时，若发现故障，故障处理单元将发送复位指令到控制单元，控制单元复位调整故障。

所述桶装水包装系统还包括卸桶出桶单元5，其位于进桶编组单元3后方，用于将卸下的空桶传输出去。

所述夹具单元包含卸桶电磁阀7和码桶电磁阀8，两者上下排放在夹具单元6上，在码卸时，卸桶电磁阀7和码桶电磁阀8通过加紧电磁阀或松开电磁阀，实现抓桶或放桶程序。

如图5，一种桶装水包装方法，包含如下步骤：

A.上电初始化，输垛单元4将装空桶的桶架9传送至码垛区等待码卸，推空桶单元2到达桶架9最底层后方；

B.机器人单元1执行卸桶程序，卸最底层前排的空桶，将空桶放置在卸桶出桶单元5，同时推空桶单元2推该层后排的空桶至前排；

C.机器人单元1再次执行卸桶程序，卸该层由推空桶单元2推至前排的空桶；

D.推空桶单元2上升一层，机器人单元1将空桶放置在卸桶出桶单元5，同时在抓桶点抓取成品，并将抓桶提升至码放层所在高度，此时机器人单元1反馈信号， 进桶编组单元3接到允许进桶指令后再次传送成品至抓桶点； 

E.机器人单元1将抓桶码放进桶架9码放层，与此同时，机器人单元1执行卸桶程序，卸取码放层的上一层的前排空桶，同时推空桶单元2推上一层后排的空桶至前排；

F.重复步骤D一次，机器人单元1再将抓桶码放进桶架9码放层，从而将码放层前排的成品推至后排，与此同时，机器人单元1执行卸桶程序，卸取码放层上一层中的由后排推至前排的空桶；

G.重复步骤D-F,直至码放到最顶层时，推空桶单元2直接下降至最底层，机器人单元1将空桶放置在卸桶出桶单元5，同时在抓桶点抓取成品，并将抓桶提升至最顶层所在高度，此时机器人单元1反馈信号， 进桶编组单元3接到反馈后再次传送成品至抓桶点；

H.机器人单元1将所抓桶码放进桶架9最顶层后，再在抓桶点抓取成品，并将抓桶提升至最顶层所在高度，此时机器人单元1反馈信号， 进桶编组单元3接到反馈后再次传送成品至抓桶点，同时机器人单元再将抓桶码放进桶架9最顶层。

如图6，一种桶装水包装方法，其与机器人单元1连接的夹具单元6包含如下步骤：

A．夹具单元6面朝桶架9，与水平面成90度，水平前进至所卸空桶处，使卸桶电磁阀套7在所卸空桶的桶口处；

B．卸桶电磁阀7夹紧，夹住所卸空桶，同时水平后退至卸桶出桶单元5上方，夹具单元6向下翻转90度与水平面平行；

C．判断是否卸最底层，若是，则执行步骤D，若否，则执行步骤E； 

D．夹具单元6向下移动至卸桶出桶单元5，卸桶电磁阀7松开，将空桶放在卸桶出桶单元5，夹具单元6提升，返回步骤A；

E.夹具单元6水平旋转180度；

F．向下移动至抓桶点，码桶电磁阀8夹紧完成抓桶，卸桶电磁阀7松开完成卸桶；

G.．夹具单元6提升，同时向上翻转90度，移动至桶架9放桶处，码桶电磁阀8松开完成放桶，卸桶电磁阀7加紧完成卸桶，夹具单元6在水平方向后退；

H.夹具单元6向下翻转90度，判断是否码放最顶层，若否，则返回步骤F，若是，则执行步骤I；

I.．向下移动至进桶编组单元3，码桶电磁阀8夹紧完成抓桶，夹具单元提升，向上翻转90度，移动至桶架9放桶处，码桶电磁阀8松开完成放桶，夹具单元6在水平方向后退；

J．重复步骤I一次，然后夹具单元6旋转180度，再向下移动至最底层，完成本次码卸，等待码卸下一垛空桶，即返回步骤A。

Claims (7)

1.一种桶装水包装系统，其特征在于，包括：

控制单元，与各单元连接，作为控制中心，与各单元之间进行数据交换，向机器人单元（1）发送码卸指令，控制推空桶单元（2）配合机器人单元卸桶，控制进桶编组单元（3）为机器人单元输送成品，并判断在卸桶架（9）最底层时只执行卸桶指令，在码最顶层时只执行码桶指令，在中间层时同时执行码卸指令，所述中间层为除最底层和最顶层以外的码卸层；

机器人单元（1），用于接收控制单元的指令，用于带动夹具单元（6）翻转、上升或下降；

夹具单元（6），与机器人单元（1）连接，用于根据控制单元的指令进行抓桶或放桶；

人机界面，与控制单元连接，用于显示当前操作流程的状态、错误警报，并提供操作的界面以便配置参数；

推空桶单元（2），在桶架（9）后方，接收控制单元的指令，可上下移动至当前所需推桶层，并将桶架（9）每一层后排的空桶推向前排，并向控制单元反馈指令；

进桶编组单元（3），位于机器人单元（1）与桶架（9）之间，与控制单元连接，用于输送成品至夹具单元（6）下方。

2.根据权利要求1所述的一种桶装水包装系统，其特征在于：所述一种桶装水包装系统还包括输垛单元（4），其位于推空桶单元（2）与进桶编组单元（3）之间，用于输送桶架（9）进出码垛区，输垛单元（4）将装空桶的桶架（9）传送至码垛区码卸，码卸完毕，输垛单元（4）再将码垛成品的桶架（9）传送出码垛区。

3.根据权利要求1所述的一种桶装水包装系统，其特征在于：所述一种桶装水包装系统还包括故障处理单元，其与控制单元连接，各单元在执行控制单元指令时，若发现故障，故障处理单元将发送复位指令，调整故障。

4.根据权利要求1所述的一种桶装水包装系统，其特征在于：所述一种桶装水包装系统还包括卸桶出桶单元（5），其位于进桶编组单元（3）后方，用于将卸下的空桶传输出去。

5.根据权利要求1所述的一种桶装水包装系统，其特征在于：所述夹具单元（6）包含卸桶电磁阀（7）和码桶电磁阀（8），两者上下排放在夹具单元（6）上。

6.一种桶装水包装方法，其特征在于，包含如下步骤：

A．上电初始化，输垛单元（4）将装空桶的桶架（9）传送至码垛区等待码卸，推空桶单元（2）到达桶架（9）最底层后方；

B．机器人单元（1）执行卸桶程序，卸最底层前排的空桶，将空桶放置在卸桶出桶单元（5），同时推空桶单元（2）推该层后排的空桶至前排；

C．机器人单元（1）再次执行卸桶程序，卸该层由推空桶单元（2）推至前排的空桶；

D．推空桶单元（2）上升一层，机器人单元将空桶放置在卸桶出桶单元（5），同时在抓桶点抓取成品，并将抓桶提升至码放层所在高度，此时机器人单元（1）反馈信号， 进桶编组单元（3）接到反馈后再次传送成品至抓桶点；

E．机器人单元（1）将抓桶码放进桶架（9）码放层，与此同时，机器人单元（1）执行卸桶程序，卸取码放层的上一层的前排空桶，同时推空桶单元（2）推上一层后排的空桶至前排；

F．重复步骤D一次，机器人单元（1）再将抓桶码放进桶架（9）码放层，从而将码放层前排的成品推至后排，与此同时，机器人单元（1）执行卸桶程序，卸取码放层上一层中的由后排推至前排空桶；

G．重复步骤D-F,直至码放到最顶层时，推空桶单元（2）直接下降至最底层，机器人单元（1）将空桶放置在卸桶出桶单元（5），同时在抓桶点抓取成品，并将抓桶提升至最顶层所在高度，此时机器人单元（1）反馈信号， 进桶编组单元（3）接到反馈后再次传送成品至抓桶点；

H．机器人单元（1）将所抓桶码放进桶架（9）最顶层后，再在抓桶点抓取成品，并将抓桶提升至最顶层所在高度，此时机器人单元（1）反馈信号， 进桶编组单元（3）接到反馈后再次传送成品至抓桶点，同时机器人单元（1）再将抓桶码放进桶架（9）最顶层。

7.根据权利要求6所述的一种桶装水包装方法，其特征在于：所述步骤B-H中机器人单元（1）上的夹具单元（6）在码卸时，还包含如下步骤：

A．夹具单元（6）面朝桶架（9），与水平面成90度，水平前进至所卸空桶处，使卸桶电磁阀（7）套在所卸空桶的桶口处；

B．卸桶电磁阀（7）夹紧，夹住所卸空桶，同时水平后退至卸桶出桶单元（5）上方，夹具单元（6）向下翻转90度与水平面平行；

C．判断是否卸最底层，若是，则执行步骤D，若否，则执行步骤E； 

D．夹具单元（6）向下移动至卸桶出桶单元（5），卸桶电磁阀（7）松开，将空桶放在卸桶出桶单元（5），夹具单元（6）提升，返回步骤A；

E ．夹具单元（6）水平旋转180度；

F．向下移动至抓桶点，码桶电磁阀（8）夹紧完成抓桶，卸桶电磁阀（7）松开完成卸桶；

G ．夹具单元（6）提升，同时向上翻转90度，移动至桶架（9）放桶处，码桶电磁阀（8）松开完成放桶，卸桶电磁阀（7）加紧完成卸桶，夹具单元（6）在水平方向后退；

H．夹具单元（6）向下翻转90度，判断是否码放最顶层，若否，则返回步骤F，若是，则执行步骤I；

I．向下移动至进桶编组单元（3），码桶电磁阀（8）夹紧完成抓桶，夹具单元（6）提升，向上翻转90度，移动至桶架（9）放桶处，码桶电磁阀（8）松开完成放桶，夹具单元（6）在水平方向后退；

J．重复步骤I一次，然后夹具单元（6）旋转180度，再向下移动至最底层，完成本次码卸，等待码卸下一垛空桶，即返回步骤A。