CN104786225B - 一种装箱机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装箱机器人，包括主机架、机械手、机械式抓头、导箱装置、输箱装置和进瓶输送装置，所述主机架顶端的一侧安装有机械手，机械手的一端安装有机械式抓头，所述主机架在与机械手的同一侧的中部安装有导箱装置，导箱装置底部设置有输箱装置，所述输箱装置一侧设置有进瓶输送装置。本发明的新型装箱机器人结构新颖、精度高、速度快、稳定性高、故障率低，各部件配合紧密、协调运作，机动性、灵活性高，占地面积小、即便于包装运输，又能减少现场安装的工作量，操作维护方便，适应范围非常广泛，特别适用于化工行业异型瓶的装箱，提高了生产效率，降低了生产成本。

Description

一种装箱机器人

技术领域

本发涉及一种机械人，尤其涉及一种装箱机器人。

背景技术

目前，大部分瓶子的装箱是靠人力完成，靠人力装箱，效率低，无法满足大批量生产的需求，生产成本高，为了满足生产的需求，人们研发了装箱设备，用机器来代替人力来完成该工作。其中，装箱机器人目前已广泛地应用于物流、仓库等行业，其节省人力、操作简单、装箱效率高等特点日益受到企业的喜爱。

传统的装箱机机械结构复杂，设备运行速度较慢、精度低、故障率高、稳定性差、能耗高、维护费用高，占地面积大，运输和安装不方便，适用范围非常局限，装箱效率低，生产成本高。

中国专利CN 201647669U公开了一种装箱、码垛机器人，包括底部基座、回转机架、机械臂机构、手腕、抓手、手腕姿态保持机构和回转支承，回转支承连接在底部基座上，回转机架安装在回转支承上并与底部基座相连，机械臂机构通过主动关节与回转机架相连，手腕连接在机械臂机构和手腕姿态保持机构上，抓手连接于手腕下端。该专利的装箱、码垛机器人虽然具有快速码垛，操作方便、省电省功等优点，但仍存在定位精度低，稳定性差以及适用范围窄等不足。

再如中国专利CN 201598041U公开了一种包装箱码垛机器人，包括机架、控制装置、设置在机架上的转动座、设置在转动座上的机械臂、设置在机械臂前端的驱动装置及与驱动装置相连接的夹具。该专利的包装箱码垛机器人采用在连接架上设置有托架机构、一对左右压紧机构、后压紧机构及前挡板机构而组成夹具，使瓶装水包装箱在码垛的过程中可通过该夹具进行四面对齐及压紧固定，虽然结构可靠、夹取方便，但也存在精度低、运行速度慢、稳定性差、故障率高，不够灵活且操作维护不方便等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构新颖、精度高、速度快、稳定性高、故障率低，各部件配合紧密、协调运作，机动性、灵活性高，适用范围广的装箱机器人。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种装箱机器人，包括主机架、机械手、机械式抓头、导箱装置、输箱装置和进瓶输送装置，所述主机架顶端的一侧安装有机械手，机械手的一端安装有机械式抓头，所述主机架在与机械手的同一侧的中部安装有导箱装置，导箱装置底部设置有输箱装置，所述输箱装置一侧设置有进瓶输送装置；

所述机械手包括电机组件、大臂、小臂、摆臂、驱动杆、主连杆和副连杆，所述电机组件包括安装座、电机和主轴，所述安装座两端分别安装有电机，所述电机分别连接有减速器，两个所述减速器之间安装有主轴，所述主轴一端通过主轴轴承与一端的减速器连接，所述主轴另一端通过螺栓与另一端的减速器固定连接；

所述大臂首端的一侧通过螺栓与减速器固定连接，所述大臂首端的另

一侧通过大臂轴承和大臂轴承座与减速器连接，所述大臂一端通过副轴连接有小臂，小臂末端安装有方轴，所述方轴两端安装有夹具安装座；所述摆臂分别安装在所述主轴两端，摆臂一端连接有驱动杆，驱动杆另一端与小臂连接；

所述机械式抓头包括安装机构和夹头机构，所述安装机构包括安装架，安装架上挂设有顶板，安装架通过多个推块安装有多个横向滑动杆和纵向滑动杆，其中位于安装架中部的两个推块沿纵向滑动杆方向安装有纵向气缸，多个横向滑动杆和纵向滑动杆通过滑动块安装有多个安装板，其中的两个安装板之间连接有横向气缸，所述安装板一端设置有轴套，所述轴套设有撑杆和弹簧，撑杆位于弹簧中部，所述撑杆末端设置有悬杆，所述悬杆一端安装有夹头机构。

作为本技术方案的一种优选，所述导箱装置包括导箱机构和导箱调节机构，所述导箱机构包括导箱框架和导箱板，所述导箱板设置在导箱框架上，所述导箱框架一侧通过导箱安装座连接有导箱调节机构，所述导箱调节机构包括安装接头、气缸、调节丝杠和手轮，所述安装接头一端与导箱安装座连接，另一端通过连接杆连接有气缸，所述气缸一端设置有凸形块，凸形块一端连接有折臂，所述折臂下部连接有安装架，所述安装架一端设置有显示器安装座，所述折臂末端通过连接块安装有调节丝杆，调节丝杆一端连接有万向联轴器，万向联轴器一端连接有手轮。

作为本技术方案的一种优选，所述主连杆一端与所述安装座连接，主连杆另一端与三角板的一角端连接，所述三角板安装在所述副轴末端，三角板另一角端连接有副连杆，副连杆一端连接有连接板，所述连接板一端安装在方轴末端。

作为本技术方案的另一种优选，所述夹头机构包括气缸、连接杆和夹头，

所述气缸一端连接有连接块，连接块两端分别通过链锁接头连接有连接杆，所述连接杆末端安装有夹头。

作为本技术方案的再一种优选，所述夹头由两个夹头瓣组成，所述夹头瓣顶部设置有安装孔，底部设置有夹口，夹口的边沿处设置有夹齿。

作为本技术方案的进一步优选，所述连接杆两侧分别设置有封装板。

作为本技术方案的进一步优选，两个夹头瓣分别通过螺钉安装在两个连接杆末端，组成完整的夹头。

作为本技术方案的更进一步优选，所述导箱框架两端分别设置有升降安装组件。

作为本技术方案的更进一步优选，进瓶输送装置包括支撑架、输瓶带、导板和压瓶装置，所述输瓶带铺设在支撑架上，输瓶带上设置有导板，输瓶带中部设置有压瓶装置，输瓶带一端设置有输瓶电机和挡瓶组件。

作为本技术方案的更进一步优选，输箱装置包括输箱架、输箱带和输箱电机，输箱带设置在输箱架上，输箱电机设置在输箱架一端。

与现有技术对比，本发明的有益效果是：

(1)、本发明的装箱机器人结构新颖、精度高、速度快、稳定性高、故障率低，各部件配合紧密、协调运作，机动性、灵活性高，占地面积小、即便于包装运输，又能减少现场安装的工作量，转线快捷、同时操作维护方便，可根据不同的瓶型设计不同夹头，就能满足各行业不同瓶子的装箱要求，适应范围非常广泛，特别适用于化工行业异型瓶的装箱，提高了生产效率，降低了生产成本。

(2)本发明的装箱机器人的机械手采用独特的双电机伺服驱动，通过两个电机分别连接减速器，其中一端减速器直接与大臂连接，直接驱动大臂的转动，进而通过大臂连接小臂，并且带动小臂的转动，另一端减速器直接与主轴连接，直接驱动主轴，主轴上通过胀紧套安装有摆臂，摆臂再与驱动杆连接，驱动杆又与小臂连接，从而实现由摆臂控制小臂的转动，采用独特的双电机伺服驱动，运行稳定，动作敏捷，可调节运动轨迹，调节控制高效灵活，非常方便。

(3)本发明的装箱机器人的机械式抓头结构紧凑，新颖，运行速度快、精度高、稳定性好，可根据实际需要设置有多个夹头机构，采用气缸驱动连接杆控制夹头机构的夹头张开和关闭，实现对异型瓶的抓取，动作敏捷，高效稳定；采用横向气缸和纵向气缸实现对所述夹头之间的横向距离和纵向距离进行调节，扩大适用范围，调节方便。

(4)本发明的装箱机器人的导箱装置具有升降调节功能，结构设计精巧，定位和导向准确，运行稳定，调节灵活方便，适用范围广，可适用于不同高度的纸箱。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明装箱机器人的整体结构示意图；

图2为本发明所述机械手的整体结构示意图；

图3为本发明所述机械手的局部剖结构示意图；

图4为图3的局部结构示意图；

图5为图3的侧视图；

图6为本发明所述电机组件结构示意图；

图7为本发明所述机械式抓头的整体结构示意图；

图8为本发明所述机械式抓头的局部结构示意图；

图9为本发明所述机械式抓头的局部结构示意图；

图10为本发明所述夹头瓣的结构示意图；

图11为本发明所述导箱装置的整体结构示意图；

图12为本发明所述导箱调节机构的结构示意图；

图13为本发明所述进瓶输送装置的结构示意图。

具体实施方式

虽然本发明已经参考具体的实施方式进行描述，但是本领域技术人员通过阅读上述描述后，将可以对本发明做出显而易见的修改和修饰，而不违背本发明的意图和本质。本发明有意将这些修改和修饰包括在权利要求的范围内。

一种装箱机器人，如图1至图13所示,包括主机架1、机械手2、机械式抓头3、导箱装置4、输箱装置5和进瓶输送装置6，所述主机架1顶端的一侧安装有机械手2，机械手2的一端安装有机械式抓头3，所述主机架1在与机械手2的同一侧的中部安装有导箱装置4，导箱装置4底部设置有输箱装置5，所述输箱装置5一侧设置有进瓶输送装置6；

请参阅图2至图6,所述机械手2包括电机组件21、大臂22、小臂23、摆臂24、驱动杆25和主连杆26，所述电机组件21包括安装座211、电机212和主轴213，所述安装座211与主机架1固定连接，所述安装座211的后板上设置有限位块214，用于限定转动幅度，所述安装座211两端分别安装有电机212，所述电机212分别连接有减速器215，所述减速器215上安装有限位环216，用于限定转动幅度，两个所述减速器215之间安装有主轴213，所述主轴213一端通过主轴轴承2131和主轴轴承座2132与减速器215连接，主轴轴承2131和主轴轴承座2132起支撑作用，保证主轴213转动顺利，所述主轴213另一端通过螺栓2133与减速器215固定连接，通过直接与一减速器215固定连接，使得主轴213由减速器215直接驱动旋转，驱动效率高，主所述轴213两端分别对应两端不同的减速器215，一端保证顺利转动，另一端直接驱动，设计合理。

所述大臂22首端的一侧通过螺栓与减速器215固定连接，由减速器215

直接带动大臂22转动，驱动效率高，所述大臂22首端的另一侧通过大臂轴承221和大臂轴承座222与减速器215连接，大臂轴承221和大臂轴承座222起安装支撑作用。所述大臂22一端通过副轴223连接有小臂23，小臂23末端安装有方轴231，所述方轴231两端安装有夹具安装座232，夹具安装座232用于安装所述机械式抓头3。

所述摆臂24通过胀紧套241分别安装在所述主轴213两端，摆臂24一

端连接有驱动杆25，驱动杆25另一端与小臂23连接，由主轴213驱动摆臂24的转动，进而对所述小臂23进行调节控制。

所述主连杆26一端与所述安装座211连接，主连杆26另一端与三角板27的一角端连接，所述三角板27安装在所述副轴223末端，三角板27另一角端连接有副连杆28，副连杆28一端连接有连接板29，所述连接板29一端安装在方轴231末端。

本发明装箱机器人的机械手2采用独特的双电机伺服驱动，通过在安装座211的两端分别安装电机212，两个电机212分别连接减速器215，其中一端减速器215直接与大臂22连接，直接驱动大臂22的转动，进而通过大臂22连接小臂23，并且带动小臂23的转动，另一端减速器215直接与主轴213连接，直接驱动主轴213，主轴213上通过胀紧套241安装有摆臂24，摆臂24再与驱动杆25连接，驱动杆25又与小臂23连接，从而实现由摆臂24控制小臂23的转动，另外，机械手2还通过设置主连杆26、三角板27和副连杆28来配合控制大臂22和小臂23的转动，结构合理设计巧妙，本发明装箱机器人的机械手采用独特的双电机伺服驱动，结构紧凑，新颖，稳定，运动轨迹可调，动作敏捷，调节控制高效灵活方便，是装箱机器人的核心部件。

请参阅图7至图10,所述机械式抓头3包括安装机构31和夹头机构32，所述安装机构31包括安装架311，安装架311与机械手2的夹具安装座232固定连接，安装架311上挂设有顶板312，安装架311通过多个推块313安装有多个横向滑动杆314和纵向滑动杆315，推块313、横向滑动杆314和纵向滑动杆315的数量按实际生产需要进行设置，其中位于安装架311中部的两个推块313沿纵向滑动杆315方向安装有纵向气缸316，纵向气缸316可调节推块313之间的距离实现纵向调节，多个横向滑动杆314和纵向滑动杆315通过滑动块317安装有多个安装板318，滑动块317安装在横向滑动杆314和纵向滑动杆315上，用于吊设安装板318,其中位于中部且间隔相对的两个安装板318之间连接有横向气缸319，横向气缸319用于调节横向间距。所述安装板318一端设置有轴套3110，所述轴套3110套设有撑杆3111和弹簧3112，撑杆3111位于弹簧3112中部，所述撑杆3111顶端通过悬板3113设置有顶杆3114,顶杆3114位于顶板312的下部，顶杆3114上升时可顶起顶板312，所述撑杆3111末端设置有悬杆3115，所述悬杆3115一端安装有夹头机构32。

所述夹头机构32包括气缸321、连接杆322和夹头323，所述气缸321一端连接有连接块324，所述连接块324底部由所述悬杆3115一端支撑着，连接块324两端分别通过链锁接头325连接有连接杆322，所述连接杆322两侧分别设置有封装板326，所述连接杆322末端安装有夹头323。

所述夹头323由两个夹头瓣3231组成，两个夹头瓣3231分别通过螺钉安装在两个连接杆322末端，组成完整的夹头323，所述连接杆322在气缸321的驱动下，通过所述链锁接头325实现对夹头323张开和关闭的控制调节，所述夹头瓣3231顶部设置有安装孔3232，安装孔3232用于与连接杆322连接，述夹头瓣3231底部设置有夹口3233，夹口3233的边沿处设置有夹齿3234，所述夹齿3234用于抓取异形瓶，高效稳定。

本发明装箱机器人的机械式抓头3结构紧凑，新颖，运行速度快、精度高、稳定性好，可根据实际需要设置有多个夹头机构32，采用气缸321驱动连接杆322控制夹头机构32的夹头323张开和关闭，实现对异型瓶的抓取，动作敏捷，高效稳定；另外，本发明的机械式抓头采用横向气缸319和纵向气缸316实现对所述夹头323之间的横向距离和纵向距离进行调节，扩大适用范围，调节方便。

请参阅图11至图12,所述导箱装置4包括导箱机构41和导箱调节机构42，所述导箱机构41包括导箱框架411和导箱板412，所述导箱板412为多个，且阵列在导箱框架411上，所述导箱板412起到定位、导向作用，所述导箱框架411两端分别设置有升降安装组件413，升降安装组件413与主机架1连接，所述升降安装组件413包括导向杆414，所述导箱框架411一侧通过导箱安装座415连接有导箱调节机构42，所述导箱调节机构42包括安装接头421、气缸422、调节丝杠423和手轮424，所述安装接头421一端与导箱安装座415连接，另一端通过连接杆425连接有气缸422，所述气缸422一端设置有凸形块426，凸形块426一端连接有折臂427，所述折臂427下部连接有安装架428，所述安装架428一端设置有显示器安装座429，显示器安装座429上安装了显示器，显示器可显示调节的距离，方便定量准确调节高度，所述折臂427末端通过连接块4210安装有调节丝杆423，调节丝杆423一端连接有万向联轴器4211，万向联轴器4211一端连接有手轮424，所述手轮424中心轴穿过显示器安装座429与万向联轴器4211连接。

工作时，通过所述气缸422的升降带动所述导箱机构41升降，从而带动导箱板412准确地导进空箱，定位和导向准确，同时，通过摇动所述手轮424，通过所述手轮424带动调节丝杠423转动，调节丝杠423带动所述折臂427转动，改变了折臂427的角度，折臂将调节量传至气缸422，进而气缸422通过连接杆425实现对所述导箱机构41的升降调节，进一步提高了定位和导向的准确性，调节灵活方便，适用范围广，可适用于不同高度的纸箱。

所述输箱装置5包括输箱架51、输箱带52和输箱电机53，输箱带52设置在输箱架51上，输箱电机53设置在输箱架51一端，所述输箱装置5用于将箱子输送至导箱装置4下方进行装箱。

请参阅图13,所述进瓶输送装置6包括支撑架61、输瓶带62、导板63和压瓶装置64，所述输瓶带62铺设在支撑架61上，输瓶带62上设置有导板63，输瓶带62中部设置有压瓶装置64，输瓶带62一端设置有输瓶电65机和挡瓶组件66，所述进瓶装置6用于将瓶子输送至机械式抓头3下方。

本发明的装箱机器人主要由包括主机架1、机械手2、机械式抓头3、导箱装置4、输箱装置5和进瓶输送装置6组成，各部件紧密配合，协调运作。

工作时，进瓶输送装置6将瓶子输送至机械式抓头3下方，同时，输箱装置5将箱子输送至导箱装置4下方，当瓶子移动至机械式抓头3下方时，机械手2控制机械式抓头3对瓶子进行夹取，并将夹取的瓶子放置于导箱装置4，通过导箱装置4将瓶子装到箱子，完成装箱工作。

本发明的装箱机器人结构新颖、精度高、速度快、稳定性高、故障率低，机动性、灵活性高，占地面积小、即便于包装运输，又能减少现场安装的工作量，转线快捷、同时操作维护方便，可根据不同的瓶型设计不同夹头，就能满足各行业不同瓶子的装箱要求，适应范围非常广泛，特别适用于化工行业异型瓶的装箱。

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揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种装箱机器人，其特征在于：包括主机架、机械手、机械式抓头、导箱装置、输箱装置和进瓶输送装置，所述主机架顶端的一侧安装有机械手，机械手的一端安装有机械式抓头，所述主机架在与机械手的同一侧的中部安装有导箱装置，导箱装置底部设置有输箱装置，所述输箱装置一侧设置有进瓶输送装置；

所述机械手包括电机组件、大臂、小臂、摆臂、驱动杆、主连杆和副连杆，所述电机组件包括安装座、电机和主轴，所述安装座两端分别安装有电机，所述电机分别连接有减速器，两个所述减速器之间安装有主轴，所述主轴一端通过主轴轴承与一端的减速器连接，所述主轴另一端通过螺栓与另一端的减速器固定连接；

所述大臂首端的一侧通过螺栓与减速器固定连接，所述大臂首端的另一侧通过大臂轴承和大臂轴承座与减速器连接，所述大臂一端通过副轴连接有小臂，小臂末端安装有方轴，所述方轴两端安装有夹具安装座；所述摆臂分别安装在所述主轴两端，摆臂一端连接有驱动杆，驱动杆另一端与小臂连接；

所述机械式抓头包括安装机构和夹头机构，所述安装机构包括安装架，安装架上挂设有顶板，安装架通过多个推块安装有多个横向滑动杆和纵向滑动杆，其中位于安装架中部的两个推块沿纵向滑动杆方向安装有纵向气缸，多个横向滑动杆和纵向滑动杆通过滑动块安装有多个安装板，其中的两个安装板之间连接有横向气缸，所述安装板一端设置有轴套，所述轴套设有撑杆和弹簧，撑杆位于弹簧中部，所述撑杆末端设置有悬杆，所述悬杆一端安装有夹头机构。

2.如权利要求1所述的装箱机器人，其特征在于，所述导箱装置包括导箱机构和导箱调节机构，所述导箱机构包括导箱框架和导箱板，所述导箱板设置在导箱框架上，所述导箱框架一侧通过导箱安装座连接有导箱调节机构，所述导箱调节机构包括安装接头、气缸、调节丝杠和手轮，所述安装接头一端与导箱安装座连接，另一端通过连接杆连接有气缸，所述气缸一端设置有凸形块，凸形块一端连接有折臂，所述折臂下部连接有安装架，所述安装架一端设置有显示器安装座，所述折臂末端通过连接块安装有调节丝杆，调节丝杆一端连接有万向联轴器，万向联轴器一端连接有手轮。

3.如权利要求1所述的装箱机器人，其特征在于，所述主连杆一端与所述安装座连接，主连杆另一端与三角板的一角端连接，所述三角板安装在所述副轴末端，三角板另一角端连接有副连杆，副连杆一端连接有连接板，所述连接板一端安装在方轴末端。

4.如权利要求1所述的装箱机器人，其特征在于，所述夹头机构包括气缸、连接杆和夹头，所述气缸一端连接有连接块，连接块两端分别通过链锁接头连接有连接杆，所述连接杆末端安装有夹头。

5.如权利要求4所述的装箱机器人，其特征在于，所述夹头由两个夹头瓣组成，所述夹头瓣顶部设置有安装孔，底部设置有夹口，夹口的边沿处设置有夹齿。

6.如权利要求4所述的装箱机器人，其特征在于，所述连接杆两侧分别设置有封装板。

7.如权利要求5所述的装箱机器人，其特征在于，两个夹头瓣分别通过螺钉安装在两个连接杆末端，组成完整的夹头。

8.如权利要求2所述的装箱机器人，其特征在于，所述导箱框架两端分别设置有升降安装组件。

9.如权利要求1所述的装箱机器人，其特征在于，进瓶输送装置包括支撑架、输瓶带、导板和压瓶装置，所述输瓶带铺设在支撑架上，输瓶带上设置有导板，输瓶带中部设置有压瓶装置，输瓶带一端设置有输瓶电机和挡瓶组件。

10.如权利要求1所述的装箱机器人，其特征在于，输箱装置包括输箱架、输箱带和输箱电机，输箱带设置在输箱架上，输箱电机设置在输箱架一端。