CN104999702A - 一种基于凸轮机构的自动取模方法和机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于凸轮导轨机构的取模机械臂，包括引导部件、定位部件和取模部件，其特征在于，所述引导部件包括第一凸轮导轨(101)和第二凸轮导轨(102)，所述的定位部件包括第一凸轮滚子(103)、第一从动杆(105)、导向柱(107)和推动部件(110)，所述的取模部件包括第二凸轮滚子(104)、第二从动杆(106)和倒钩(109)。本发明的取模机械臂基于纯机械结构，在不同内模具的配合下，对不同材质、形状的包装和适应性强，生产线易于升级和维护。

Description

一种基于凸轮机构的自动取模方法和机械臂

技术领域

本发明涉及包装盒加工领域，特别一种能够自动取模的设备和方法。

背景技术

在包装盒的工业生产过程中，普遍使用内模具提供支撑作用，以辅助将切割好的纸张、板材等折叠成各种形状的包装盒，并且在粘合剂的作用下固定成型。在包装盒成型后，需要将内模具取出，完成该包装盒的生产过程。传统工业采用手动完成内模具和包装盒的分离，效率低下。近年来，工业界研制了各种自动化生产线以实现这一生产过程。

一种常用的现有的异形包装盒成型取模的自动化生产系统使用气动吸附原理。在该系统的取模部件前端往往带有真空吸盘，真空吸盘在汽缸的带动下利用真空和大气压间的气压差将内模具吸附起来，从而实现内模具和包装盒的分离。由于该系统需要汽缸作为气源，具有成本高，结构复杂，性能受汽缸所产生的气压的影响不稳定，连接汽缸和真空吸盘的真空吸管容易缠绕，造成气压的不稳定而影响生产效率，以及噪音大等缺点。

另一种在取模的自动化生产系统中常用的技术手段是利用计算机控制的机械臂机构。仿生或结构简单的机械臂在电子计算机的控制下，实现定位内模具并且抓取的动作，从而实现内模具和已成型的包装盒的分离过程。这一方法相比与真空吸附要更加精确和稳定，但是存在着成本高，结构复杂并且对不同形状、材质的包装及内模具适应性差等缺点。在实际生产过程中难于维护维修、容易造成产品损伤影响美观等缺点，尚不适于大规模工业生产的需求。

因此，需要具有简化工艺、降低成本的，同时能提高系统的稳定性的取模方法和机械。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种基于凸轮机构的自动取模方法和机械臂，不依赖于真空吸附等复杂机构，提供稳定生产效率、能够保证取模精确，不影响包装美观，并且便于升级和改造。

本发明的具体技术方案是一种基于凸轮导轨机构的取模机械臂，包括引导部件、定位部件和取模部件，其特征在于，

所述引导部件包括第一凸轮导轨和第二凸轮导轨，在整个取模过程中，第一凸轮导轨和第二凸轮导轨具有顺序设置的下降区域、平滑区域、第一上升区域、第二上升区域和循环区域，在所述的下降区域，第一凸轮导轨和第二凸轮导轨具有平行并对称的下降导轨面，下降导轨面与水平面具有斜角，在所述的平滑区域，第一凸轮导轨和第二凸轮导轨具有平行并对称的平滑区域水平导轨面，在所述的第一上升区域，第一凸轮导轨具有第一上升区域水平导轨面，第二凸轮导轨具有第一上升区域上升导轨面，第一上升区域水平导轨面与平滑区域水平导轨面共面，在所述的第二上升区域，第一凸轮导轨具有第二上升区域上升导轨面，第二凸轮导轨具有第二上升区域水平导轨面，所述的循环区域连接下降区域的首端和第二上升区域的末端；

所述的定位部件包括第一凸轮滚子、第一从动杆、导向柱和推动部件，所述的第一凸轮滚子安装在第一凸轮导轨上，所述的第一从动杆安装在第一凸轮滚子的转轴上，所述的导向柱固定安装在第一从动杆的下端，导向柱的轴线与水平面垂直并且导向柱外壁具有与水平面垂直的直槽，所述的推动部件的一端安装在第一从动杆上并用于推动带有模具的包装盒在水平的生产线上移动；

所述的取模部件包括第二凸轮滚子、第二从动杆和倒钩，所述的第二凸轮滚子安装在第二凸轮导轨上，所述的第二从动杆安装在第二凸轮滚子的转轴上，所述的倒钩包括钩体和伸缩部，所述的钩体位于导向柱直槽内并与第二从动杆固定连接，所述的伸缩部通过扭簧安装在钩体上，在施以外力时，所述的伸缩部抵抗扭簧的扭力收入导向柱的直槽内。

更进一步地，所述的导向柱有两根。

更进一步地，所述的推动部件的自由端为叉形件。

更进一步地，所述的推动部件的一端通过铰链安装在第一从动杆上并通过扭簧的作用使推动部件维持在平衡位置。

一种基于凸轮导轨机构的自动取模方法，所述的模具具有与所述的导向柱配合的台阶孔，该台阶孔为通孔并且内壁具有朝下的台阶面，其特征在于，包括以下步骤，

1)取模机械臂在循环区域内运动，推动部件与带有模具的包装盒相遇并推动带有模具的包装盒在水平的传送带上平稳移动；

2)当取模机械臂运行至下降区域时，第一凸轮导轨和第二凸轮导轨同时向下倾斜，取模机械臂整体下降，使导向柱插入到模具的台阶孔内并抵住台阶孔下端的包装盒盒底，倒钩的伸缩部卡住台阶面；

3)随后取模机械臂带动带有模具的包装盒通过平滑区域；

4)在第一上升区域，第一凸轮导轨上下位置保持不变，第二凸轮导轨上升，从而使与第二从动杆连接的倒钩沿着导向柱上的直槽上升，带动模具上升实现模具和包装盒分离；

5)在第二上升区域，第二凸轮导轨上下位置保持不变，第一凸轮导轨上升带动第一从动杆和导向柱脱离包装盒。

本发明的有益效果是本发明的取模机械臂基于纯机械结构，具有性能稳定、结构简单、使用寿命长等优点，并且在不同内模具的配合下，对不同材质、形状的包装和适应性强，生产线易于升级和维护。由于不需要使用汽缸产生的真空进行吸附，简化了系统复杂程度，减少噪音，改善工作环境。推动部件端部为叉形件，能够平稳的推动带有模具的包装盒在水平的传送带上移动，提高取模精度。

附图说明

图1为本发明的基于凸轮导轨机构的取模机械臂的立体结构示意图；

图2为本发明的基于凸轮导轨机构的取模机械臂的引导部件立体结构示意图；

图3为与本发明的取模机械臂配合的模具立体结构示意图；

图4为与本发明的取模机械臂配合的模具的剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步地描述。

如图1-2所示，取模机械臂机构包括引导部件：第一凸轮导轨101和第二凸轮导轨102；用于定位的定位部件：第一凸轮滚子103、第一从动杆105、一个或多个导向柱107和推动部件110，该一个或多个导向柱107上具有直槽108；用于完成取模动作的取模部件：第二凸轮滚子104、第二从动杆106和倒钩109，该倒钩109与第二从动杆106连接并可随其移动，并且在弹簧的作用下能够收入导向柱107的直槽108内。所述的推动部件110的一端通过铰链安装在第一从动杆105上并通过扭簧的作用使推动部件110维持在最大上摆位置。

所述引导部件包括第一凸轮导轨101和第二凸轮导轨102，在整个取模过程中，第一凸轮导轨101和第二凸轮导轨102具有顺序设置的下降区域a、平滑区域b、第一上升区域c、第二上升区域d和循环区域e，在所述的下降区域a，第一凸轮导轨101和第二凸轮导轨102具有平行并对称的下降导轨面，下降导轨面与水平面具有斜角，在所述的平滑区域b，第一凸轮导轨101和第二凸轮导轨102具有平行并对称的平滑区域水平导轨面，在所述的第一上升区域c，第一凸轮导轨101具有第一上升区域水平导轨面，第二凸轮导轨102具有第一上升区域上升导轨面，第一上升区域水平导轨面与平滑区域水平导轨面共面，在所述的第二上升区域d，第一凸轮导轨101具有第二上升区域上升导轨面，第二凸轮导轨102具有第二上升区域水平导轨面，所述的循环区域e连接下降区域a的首端和第二上升区域d的末端。

如图3-4所示，为优选的包装盒内的模具的剖面图。在模具的有预置台阶孔21。台阶孔21包括上部细端211和下部粗端212。预置台阶孔的上部细端211的直径大于导向柱107的直径，并且小于导向柱107的直径和倒钩109伸出的部分的和。在预置台阶孔21的下部粗端212的直径大于导向柱107的直径，并且大于导向柱107的直径和倒钩109伸缩部的和。生产过程中，包装盒面彩将以所示内模具为框架折叠，仅顶部打开。当带有内模具的已三面折叠成型的包装盒进入取模流程时，导向柱107在取模机构的带动下插入台阶孔21。由于台阶孔21上部细端211直径小于导向柱107的直径和倒钩109伸缩部的和,倒钩109在进入过程中受到挤压，收入到导向柱107内。当导向柱107穿过上部细端211到达下部粗端212时，由于台阶孔21下部粗端212的直径大于导向柱107的直径和倒钩109伸缩部的和，倒钩109上的外力消失，在内部弹簧的作用下伸出导向柱107。同时，由于台阶孔21的上部细端211的直径小于下部粗端212的直径，形成台阶面213，在导向柱107上升过程中，倒钩109可以勾住台阶面213将内模具提升，完成内模具同包装盒的分离。

在生产过程中，一个或多个基于凸轮结构的取模机械手将在凸轮滚子的带动下沿着如图2所示的第一凸轮导轨101和第二凸轮导轨102前进。同时，带有模具的包装盒在推动部件110的作用下沿着下方的传送带在水平方向上以与取模机械臂以相同的速度前进，从而使得带有模具的包装盒和取模机械臂在水平方向上保持相对静止。推动部件110位于循环区域e中时，一般扭簧的作用使推动部件110维持在最大上摆位置。这一最大上摆位置使推动部件110的自由端略高于包装盒放置于传送带上的高度。而推动部件110运动到下降区域a、平滑区域b、第一上升区域c、第二上升区域d时，在导轨的侧面具有压板，该压板克服扭簧的扭力，使推动部件110向下摆动，使得部件110的自由端低于包装盒放置于传送带上的高度，以推动包装盒。当所述取模机械臂运行至下降区域a时，第一凸轮导轨101和第二凸轮导轨102同时下降，所述取模机械臂在凸轮的带动下整体下降，从而导向柱107能够插入到台阶孔21中。同时在插入的过程中，倒钩109由于受到台阶孔上部细端211内壁的挤压而收回，在穿过台阶孔21上部细端211后重新弹回原位，而卡住台阶面213。随后取模机械臂以所述状态同带有模具的包装盒一同在凸轮滚子的带动下在平滑区域b上移动，平滑区域b中第一凸轮导轨101和第二凸轮导轨102水平向前延伸，直至取模机械臂到达第一上升区域c。在第一上升区域c，第一凸轮导轨101保持平滑，第二凸轮导轨102上升。此时，第二凸轮滚子104在传动链的带动下沿着第二凸轮导轨102的第一上升区域c上升，从而第二从动杆106以及与其相连接的倒钩109沿着导向柱107上的沟槽108上升，带动具有台阶孔21的模具上升。同时由于第一从动杆105和导向柱107在第一凸轮导轨101上保持不动，导向柱107继续抵住包装盒底部使其保持在原位，从而该动作实现包装盒模具和包装盒盒体的分离。

取模机械臂将在传动链的带动下继续沿着第一凸轮导轨101和第二凸轮导轨102前进，并且运行至第二上升区域d。在第二上升区域d，第一凸轮导轨101上升，第一凸轮滚子103将沿着该导轨上升并且带动第一从动杆105和导向柱107上升，从而实现整个机构和下面的在传送带上的包装盒的分离。分离后，包装盒将在传送带的带动下继续前进到后续操作。

对本取模机械臂的进一步改进，在完成取模具流程后，可在机架上设置另一组压板，取模机械臂运动到这组压板所在位置时，压板压低倒钩零件109的另一端111，使得倒钩109整体绕轴112旋转，从而使得倒钩109完全缩入槽108中，不再突出导向柱107的圆柱表面。在此情况下，倒钩109不再阻碍模具沿导向柱107向下运动，因此在重力的作用下，模具沿导向柱107下滑并最终脱离导向柱107，这就实现了模具和机械臂的自动分离。

Claims (5)

1.一种基于凸轮导轨机构的取模机械臂，包括引导部件、定位部件和取模部件，其特征在于，

所述引导部件包括第一凸轮导轨(101)和第二凸轮导轨(102)，在整个取模过程中，第一凸轮导轨(101)和第二凸轮导轨(102)具有顺序设置的下降区域、平滑区域、第一上升区域、第二上升区域和循环区域，在所述的下降区域，第一凸轮导轨(101)和第二凸轮导轨(102)具有平行并对称的下降导轨面，下降导轨面与水平面具有斜角，在所述的平滑区域，第一凸轮导轨(101)和第二凸轮导轨(102)具有平行并对称的平滑区域水平导轨面，在所述的第一上升区域，第一凸轮导轨(101)具有第一上升区域水平导轨面，第二凸轮导轨(102)具有第一上升区域上升导轨面，第一上升区域水平导轨面与平滑区域水平导轨面共面，在所述的第二上升区域，第一凸轮导轨(101)具有第二上升区域上升导轨面，第二凸轮导轨(102)具有第二上升区域水平导轨面，所述的循环区域连接下降区域的首端和第二上升区域的末端；

所述的定位部件包括第一凸轮滚子(103)、第一从动杆(105)、导向柱(107)和推动部件(110)，所述的第一凸轮滚子(103)安装在第一凸轮导轨(101)上，所述的第一从动杆(105)安装在第一凸轮滚子(103)的转轴上，所述的导向柱(107)固定安装在第一从动杆(105)的下端，导向柱(107)的轴线与水平面垂直并且导向柱(107)外壁具有与水平面垂直的直槽(108)，所述的推动部件(110)的一端安装在第一从动杆(105)上并用于推动带有模具的包装盒在水平的生产线上移动；

所述的取模部件包括第二凸轮滚子(104)、第二从动杆(106)和倒钩(109)，所述的第二凸轮滚子(104)安装在第二凸轮导轨(102)上，所述的第二从动杆(106)安装在第二凸轮滚子(104)的转轴上，所述的倒钩(109)包括钩体和伸缩部，所述的钩体位于导向柱(107)直槽(108)内并与第二从动杆(106)固定连接，所述的伸缩部通过扭簧安装在钩体上，在施以外力时，所述的伸缩部抵抗扭簧的扭力收入导向柱(107)的直槽(108)内。

2.如权利要求1所述的一种基于凸轮导轨机构的取模机械臂，其特征在于，所述的导向柱(107)有两根。

3.如权利要求1所述的一种基于凸轮导轨机构的取模机械臂，其特征在于，所述的推动部件(110)的自由端为叉形件。

4.如权利要求3所述的一种基于凸轮导轨机构的取模机械臂，其特征在于，所述的推动部件(110)的一端通过铰链安装在第一从动杆(105)上并通过扭簧的作用使推动部件(110)维持在平衡位置。

5.采用权利要求1所述的一种基于凸轮导轨机构的取模机械臂的自动取模方法，所述的模具具有与所述的导向柱(107)配合的台阶孔(21)，该台阶孔(21)为通孔并且内壁具有朝下的台阶面(213)，其特征在于，包括以下步骤，

1)取模机械臂在循环区域内运动，推动部件(110)与带有模具的包装盒相遇并推动带有模具的包装盒在水平的传送带上平稳移动；

2)当取模机械臂运行至下降区域时，第一凸轮导轨(101)和第二凸轮导轨(102)同时向下倾斜，取模机械臂整体下降，使导向柱(107)插入到模具的台阶孔(21)内并抵住台阶孔(21)下端的包装盒盒底，倒钩(109)的伸缩部卡住台阶面(213)；

3)随后取模机械臂带动带有模具的包装盒通过平滑区域；

4)在第一上升区域，第一凸轮导轨(101)上下位置保持不变，第二凸轮导轨(102)上升，从而使与第二从动杆(106)连接的倒钩(109)沿着导向柱(107)上的直槽(108)上升，带动模具上升实现模具和包装盒分离；

5)在第二上升区域，第二凸轮导轨(102)上下位置保持不变，第一凸轮导轨(101)上升带动第一从动杆(105)和导向柱(107)脱离包装盒。