CN105383906A - 一种桶面的摆放与装箱装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种桶面的摆放与装箱装置，属于工业机器人应用技术领域。该装置包括桶面摆放线、SCARA搬运机器人及桶面装箱线；桶面摆放线包括第一传送带、桶面翻转机器人、第一挡板、光电传感器、第二挡板；SCARA搬运机器人负责将摆放好的桶面装入桶面装箱线上的箱子内；桶面装箱线包括第二传送带、第三挡板、第三传送带。本发明装置采用了机电一体化系统，融合了机械、电子、计算机软硬件、控制、光电传感系统及机器人技术等，各个部件的统一协作完成了桶面的摆放与装箱，能够满足企业的实际生产需要，具有较强的可行性。

Description

一种桶面的摆放与装箱装置
技术领域：
本发明属于工业机器人应用技术领域，具体涉及一种桶面的摆放与装箱装置。本装置通过桶面摆放线、桶面翻转机器人、SCARA搬运机器人及桶面装箱线的相互协作，完成桶面的摆放与装箱。
背景技术：
桶面生产完成后要进行装箱，在进入装箱生产线之前，桶面均为口端朝上。装箱过程中，三个桶面装一排，每个箱子装三排；第一排、第三排的三个桶面中间的一个需为底端朝上，两边的为口端朝上；第二排中间的桶面为口端朝上，两边的为底端朝上。
现有桶面装箱生产线上桶面的翻转，装箱均由人工完成，工作过于循环往复，很容易造成工人内心的烦躁，影响工人的身心健康，且桶面生产车间有较高的卫生要求，人流过多会影响桶面生产的环境卫生，故工人的数量越少越好。随着自动化技术的发展，工业机器人的价格已经降到了一般企业都能接受的程度，出于高效，卫生的考虑，桶面生产企业需要一自动化生产线来完成桶面的摆放与装箱任务。
发明内容：
本发明针对现有桶面装箱中存在的技术问题，提供一种桶面的摆放与装箱装置。该装置包括桶面摆放线、桶面翻转机器人、SCARA搬运机器人、及桶面装箱线，桶面摆放线利用桶面翻转机器人来实现桶面的摆放要求，SCARA搬运机器人末端有三个吸盘，负责将摆放好的桶面装进桶面装箱线上的箱子里；桶面装箱线负责箱子的运输。
本发明所提供的一种桶面的摆放与装箱装置包括桶面摆放线、SCARA搬运机器人以及桶面装箱线；所述桶面摆放线与所述桶面装箱线相互垂直设置，所述SCARA搬运机器人7的末端执行器设置在所述桶面摆放线与所述桶面装箱线连接处的正上方。
所述桶面摆放线包括第一传送带1、光电传感器4、第一挡板6、桶面翻转机器人2、第二挡板16、桶面翻转机器人安装台25、第一挡板及光电传感器安装台36；所述第一挡板6通过所述第一挡板及光电传感器安装台36设置在所述第一传送带1的中部左侧，所述第一挡板6的低端与所述第一传送带1平齐；所述第一挡板及光电传感器安装台36设置在所述第一传送带1的左侧，第一气缸5通过第一气缸固定座38及第一气缸安装座39设置在所述第一挡板及光电传感器安装台36上，所述光电传感器4通过光电传感器安装座37设置在所述第一挡板及光电传感器安装台36上，所述光电传感器4位于所述第一传送带1的起始端与所述第一挡板6之间；所述第一挡板6与所述第一气缸导杆40通过螺钉固连，所述第一挡板6在所述第一气缸5驱动下能够左右移动。
所述桶面翻转机器人2通过所述桶面翻转机器人安装台25设置在所述第一传送带1的右侧且处于所述第一传送带1的起始端与所述第一挡板6之间。
所述第二挡板16通过第五气缸安装台43设置在所述桶面摆放线的末端，所述第五气缸安装台43设置在所述桶面摆放线的末端，具体位置在不影响第二挡板16工作的条件下视情况而定，第五气缸17通过第五气缸安装座42固连在所述第五气缸安装台43上，第五气缸导杆41与所述第二挡板16固连，第二挡板16用于防止桶面脱离桶面摆放线。
所述桶面装箱线包括第二传送带8、第三传送带11及第三挡板19；所述第三挡板19通过第六气缸安装台45设置在所述第二传送带8与所述第三传送带11之间，所述第六气缸安装台45安置在所述第二传送带8与所述第三传送带11之间，其安装位置在不影响第三挡板19工作的条件下视情况而定；第六气缸18通过第六气缸安装座44固定连接在所述第六气缸安装台45上；所述第三挡板19由所述第六气缸18驱动，所述第三挡板19与所述第六气缸导杆46通过螺钉固连；所述第三挡板19能够通过所述第二传送带8与所述第三传送带11的间距空间进行上升与下降；第二传送带8负责运输空箱子，第三传送带11负责运输装箱完成后的箱子；所述第一传送带1、第二传送带8及第三传送带11的左右两侧分别设有护板。
所述桶面翻转机器人2包括末端抓手12、末端升降板27、末端连接板28、连杆33、抓手固定板35、第二气缸14、第三气缸13、第四气缸15及末端抓手移动驱动副34；所述第二气缸14通过第二气缸安装座30固连在所述桶面翻转机器人安装台25上，通过所述第二气缸14的左右移动实现所述末端抓手12的进给与退出；所述第三气缸13设置在第三气缸安装座31上，所述第三气缸安装座31与所述第二气缸14的导杆固连，通过第三气缸13的上下移动实现所述末端抓手12的上升与下降；所述第三气缸13的导杆与所述末端连接板28固连，所述末端升降板27与所述末端连接板28固连，所述末端升降板27用于固定连接所述第四气缸15与连杆安装座29；所述第四气缸15的导杆与第四气缸连接杆26固连，所述第四气缸连接杆26与所述抓手固定板35通过销钉连接，所述第四气缸15用于推动所述抓手固定板35，完成桶面的翻转；所述连杆33与所述抓手固定板35通过销钉连接，所述连杆33、抓手固定板35、第四气缸连接杆26与所述末端升降板27组成驱动副为移动副的平面四杆机构，所述抓手固定板35的旋转能够实现所述末端抓手12的翻转；末端抓手12通过抓手安装座32设置在所述抓手固定板35上，所述末端抓手12之间设有末端抓手移动驱动副34。
桶面翻转机器人2有四个自由度，故其总共有四个驱动，分别为第二气缸14、第三气缸13、第四气缸15及末端移动驱动副34。
所述SCARA搬运机器人7为四自由度机器人，所述SCARA搬运机器人7的执行末端设有吸盘固定架22，所述吸盘固定架22上安装三个吸盘，用于抓取摆放完成的桶面。
本发明装置工作过程如下：
当桶面生产完成进入桶面摆放线光电传感器4的采集位置后，光电传感器会对桶面进行记数，每隔一个桶面，第一传送带1停止一次，第一气缸5进给，将第一挡板6推出，翻转机器人2的第二气缸14进给，将翻转机器人末端抓手推出，末端抓手移动驱动副34进给，使抓手抓紧桶面，第三气缸13进给，使被抓紧的桶面离开第一传送带1，第四气缸15进给，将桶面翻转，第三气缸13收缩，将桶面放回第一传送带1，末端抓手12松开，第二气缸14收缩，第四气缸15收缩，第一气缸5收缩，将第一挡板6撤回，第一传送带1重新开始运转，完成一次桶面翻转。
当桶面3进入SCARA搬运机器人7的视觉范围后，第五气缸17驱动，将第二挡板16升起，SCARA机器人末端吸盘将摆放好的桶面抓起，装入桶面装箱线上的箱子9里。
桶面装箱线的任务是运输箱子，空箱子在进入桶面装箱线，通过第二转送带8与第三传送带11的缝隙后，第二传送带8和第三传送带11均停止运转，第六气缸18进给，将第三挡板19升起，待空箱子装箱完成后，第六气缸18收缩，第三挡板19撤回，第二传送带8和第三传送带11重新运转，完成桶面的装箱任务。
桶面的摆放与装箱均需要各个部件统一协作来完成，故桶面摆放线与桶面装箱线的各个部件之间需采用统一的控制系统。桶面摆放线与桶面装箱线垂直放置，第一气缸安装座与视觉系统安装座采用同一个安装台，布置在桶面摆放线的左侧，桶面翻转机器人布置在桶面摆放线的右侧。SCARA搬运机器人放置在桶面摆放线与桶面装箱线的垂直角处，位于桶面摆放线的左侧。桶面装箱线的第二传送带与第三传送带之间留有一定的间距，第三挡板通过第二、第三传送带之间的间距进给与收缩。
本发明装置具有以下技术特点：
(1)桶面摆放线与桶面装箱线上的各个部件的安装台使用国家标准铝型材板件材料焊接而成，取材容易，制作简单。
(2)各个部件的驱动装置均选用气缸驱动，清洁无污染，符合桶面生产车间的卫生要求。
(3)桶面翻转机器人具有四个自由度，串联结构，操作步骤易于控制。末端抓手初始位置在传送带1之外，不会干涉桶面的输送，抓手初始高度位于桶面中间，便于桶面的抓取。
(4)所引用的SCARA搬运机器人具有四个自由度，除了两个关节的转动自由度，末端还有绕滚珠丝杠轴的上下移动和绕花键轴的转动自由度，这两个自由度通过带传动实现，结构简单，能够满足要求，易于控制。
(5)桶面的摆放与装箱均需要各个部件的统一协作，故桶面摆放线与桶面装箱线均采用统一的控制系统。
附图说明：
图1是本发明装置结构示意图；
图2是本发明装置中桶面摆放线的结构示意图；
图3是本发明装置中桶面装箱线的结构示意图；
图4是本发明装置中SCARA搬运机器人的结构示意图；
图5是本发明装置中桶面翻转机器人的结构示意图；
图6是本发明装置中第一气缸与光电传感器安装台的结构示意图；
图7是本发明装置中第五气缸安装台的结构示意图；
图8是本发明装置中第六气缸安装台的结构示意图。
图中：1：第一传送带；2:桶面翻转机器人；3：桶面；4:光电传感器；5：第一气缸；6：第一挡板；7：SCARA搬运机器人；8：第二传送带；9：箱子；10：SCARA搬运机器人末端吸盘；11：第三传送带；12：末端抓手；13：第三气缸；14：第二气缸；15：第四气缸；16：第二挡板；17：第五气缸；18：第六气缸；19：第三挡板；20：滚珠丝杠轴；21：花键轴；22：吸盘固定架；23：带轮；24：SCARA搬运机器人固定螺栓；25：桶面翻转机器人安装台；26：第四气缸连接杆；27：末端升降板；28：末端连接板；29：连杆安装座；30：第二气缸安装座；31：第三气缸安装座；32：抓手安装座；33：连杆；34：末端抓手移动驱动副；35：抓手固定板；36：第一挡板及光电传感器安装台；37：光电系统传感器安装座；38：第一气缸固定座；39：第一气缸安装座；40：第一气缸导杆；41：第五气缸导杆；42：第五气缸安装座；43：第五气缸安装台；44：第六气缸安装座；45：第六气缸安装台；46：第六气缸导杆；47：滚珠丝杠轴带传动；48：关节驱动电机；49：花键轴带传动驱动电机；50:滚珠丝杠轴带传动驱动电机。
具体实施方式：
下面结合附图做进一步的说明：
本发明装置包括面摆放线、SCARA搬运机器人7、桶面装箱线三部分；其中桶面摆放线又包括第一传送带1、桶面翻转机器人2、光电传感器4、第一挡板6、第二挡板16，翻转机器人2具有四个自由度，翻转机器人有第二气缸14、第三气缸13、第四气缸15三个驱动，末端抓手12由移动驱动副驱动，实现桶面的抓紧与放松。第二挡板由第五气缸17驱动。SCARA搬运机器人为一四自由度串联机器人，其末端固定三个吸盘10，用以搬运摆放好的桶面，末端的绕花键轴转动自由度和绕滚珠丝杠轴上下移动自由度是通过内部带传动实现的。
桶面装箱线包括第二传送带8、第三传送带11和第三挡板19，第二传送带8用以传输空箱子，第三传送带11用以传输完成装箱的箱子，第三挡板19由第六气缸18驱动，位于第二传送带8与第三传送带11的缝隙之间。桶面摆放线上的各个部件的安装座用铝型材板件材料焊接而成，各个安装座与第一传送带1之间存在一定的安装尺寸，以保证各个部件工作的可靠性。
桶面生产完成后，由桶面摆放线入口进入，当进入光电系感器4的感应范围后，传感器对桶面进行记数，每隔一个桶面，第一传送带1停止一次，第一挡板6由第一气缸5推出，桶面翻转机器人2先由第二气缸14推动，末端抓手移动驱动副34进给，末端抓手12抓紧桶面，第三气缸13进给，将桶面抓离第一传送带，第四气缸15进给，将桶面翻转，第三气缸13收缩，将桶面放回第一传送带1，第二气缸与第四气缸收缩，翻转机器人恢复初始位置。第一气缸收缩，第一挡板撤回，第一传送带重新运转。为保证第一挡板工作的准确性，第一挡板及光电传感器安装台36与第一传送带1之间有一定的尺寸限制。翻转机器人2末端抓手在初始情况下的高度应位于桶面的中间位置，翻转机器人安装台25与第一传送带1之间也应该保证一定的安装尺寸，以保证桶面抓取的可靠性。
SCARA搬运机器人的安装位置应根据机器人的最佳工作空间而定，保证桶面的抓取位置在机器人的最佳工作空间以内。SCARA搬运机器人的末端固定了三个吸盘10用于抓取摆放好的桶面，吸盘10固定于吸盘安装架22上。SCARA搬运机器人的具体结构可参见中国专利203003891U；SCARA(SelectiveComplianceAssemblyRobotArm，中文译名：选择顺应性装配机器手臂)机器人是一种圆柱坐标型的特殊类型的工业机器人也叫做水平关节型机器人。
为方便SCARA搬运机器人末端的轨迹规划，将桶面装箱线与桶面摆放线垂直放置。空箱子先由第二传送带8进入桶面装箱线，经过第三挡板19后，第二传送带8、第三传送带11均停止运转，第三挡板19由第六气缸18推动升起，待空箱子装箱完成后，第六气缸18收缩，第三挡板19撤回，第二、第三传送带重新开始运转。第六气缸安装座45的安装位置应在不影响第三挡板19的正常工作的条件下根据实际情况而定。
以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施实例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种桶面的摆放与装箱装置，其特征在于该装置包括桶面摆放线、SCARA搬运机器人(7)及桶面装箱线；所述桶面摆放线与所述桶面装箱线相互垂直设置，所述SCARA搬运机器人(7)的末端执行器设置在所述桶面摆放线与所述桶面装箱线连接处的正上方；所述桶面摆放线包括第一传送带(1)、光电传感器(4)、第一挡板(6)、桶面翻转机器人(2)、第二挡板(16)、桶面翻转机器人安装台(25)、第一挡板及光电传感器安装台(36)；所述第一挡板(6)通过所述第一挡板及光电传感器安装台(36)设置在所述第一传送带(1)的中部左侧，所述第一挡板(6)的低端与所述第一传送带(1)平齐；所述第一挡板及光电传感器安装台(36)设置在所述第一传送带(1)的左侧，第一气缸(5)通过第一气缸固定座(38)及第一气缸安装座(39)设置在所述第一挡板及光电传感器安装台(36)上，所述光电传感器(4)通过光电传感器安装座(37)设置在所述第一挡板及光电传感器安装台(36)上，所述光电传感器(4)位于所述第一传送带(1)的起始端与所述第一挡板(6)之间；所述第一挡板(6)与所述第一气缸导杆(40)通过螺钉固连，所述第一挡板(6)在所述第一气缸(5)驱动下能够左右移动；所述桶面翻转机器人(2)通过所述桶面翻转机器人安装台(25)设置在所述第一传送带(1)的右侧且处于所述第一传送带(1)的起始端与所述第一挡板(6)之间；所述第二挡板(16)通过第五气缸安装台(43)设置在所述桶面摆放线的末端，所述第五气缸安装台(43)设置在所述桶面摆放线的末端，第五气缸(17)通过第五气缸安装座(42)固连在所述第五气缸安装台(43)上，第五气缸导杆(41)与所述第二挡板(16)固连，第二挡板(16)用于防止桶面脱离桶面摆放线；所述桶面装箱线包括第二传送带(8)、第三传送带(11)及第三挡板(19)；所述第三挡板(19)通过第六气缸安装台(45)设置在所述第二传送带(8)与所述第三传送带(11)之间，所述第六气缸安装台(45)安置在所述第二传送带(8)与所述第三传送带(11)之间；第六气缸(18)通过第六气缸安装座(44)固定连接在所述第六气缸安装台(45)上；所述第三挡板(19)由所述第六气缸(18)驱动，所述第三挡板(19)与所述第六气缸导杆(46)通过螺钉固连；所述第三挡板(19)能够通过所述第二传送带(8)与所述第三传送带(11)的间距空间进行上升与下降；第二传送带(8)负责运输空箱子，第三传送带(11)负责运输装箱完成后的箱子；所述第一传送带(1)、第二传送带(8)及第三传送带(11)的左右两侧分别设有护板。
2.根据权利要求1所述的一种桶面的摆放与装箱装置，其特征在于所述桶面翻转机器人(2)包括末端抓手(12)、末端升降板(27)、末端连接板(28)、连杆(33)、抓手固定板(35)、第二气缸(14)、第三气缸(13)、第四气缸(15)及末端抓手移动驱动副(34)；所述第二气缸(14)通过第二气缸安装座(30)固连在所述桶面翻转机器人安装台(25)上，通过所述第二气缸(14)的左右移动实现所述末端抓手(12)的进给与退出；所述第三气缸(13)设置在第三气缸安装座(31)上，所述第三气缸安装座(31)与所述第二气缸(14)的导杆固连，通过第三气缸(13)的上下移动实现所述末端抓手(12)的上升与下降；所述第三气缸(13)的导杆与所述末端连接板(28)固连，所述末端升降板(27)与所述末端连接板(28)固连，所述末端升降板(27)用于固定连接所述第四气缸(15)与连杆安装座(29)；所述第四气缸(15)的导杆与第四气缸连接杆(26)固连，所述第四气缸连接杆(26)与所述抓手固定板(35)通过销钉连接，所述第四气缸(15)用于推动所述抓手固定板(35)，完成桶面的翻转；所述连杆(33)与所述抓手固定板(35)通过销钉连接，所述连杆(33)、抓手固定板(35)、第四气缸连接杆(26)与所述末端升降板(27)组成驱动副为移动副的平面四杆机构，所述抓手固定板(35)的旋转能够实现所述末端抓手(12)的翻转；末端抓手(12)通过抓手安装座(32)设置在所述抓手固定板(35)上，所述末端抓手(12)之间设有末端抓手移动驱动副(34)。
3.根据权利要求1所述的一种桶面的摆放与装箱装置，其特征在于所述SCARA搬运机器人(7)为四自由度机器人，所述SCARA搬运机器人(7)的执行末端设有吸盘固定架(22)，所述吸盘固定架(22)上安装三个吸盘，用于抓取摆放完成的桶面。
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