CN105645118B - 码垛机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了码垛机器人。高效率、低成本的包装箱码放已成为市场上不断增长的需求。本发明的履带底盘部件驱动机架；传输部件传输包装箱，并对包装箱进行转向；单箱推送部件将单个包装箱从传输部件推入铲板部件，两侧的两个整形部件在包装箱进入铲板部件前对包装箱进行校正，铲板传动部件实现铲板部件和两侧的两个推箱部件同步升降；铲板部件将单个包装箱整理成一排，铲板部件相对水平面倾斜设置；两个推箱部件将铲板部件上一排的包装箱推出；控制器控制铲板传动部件、铲板部件、推箱部件、整形部件、单箱推送部件、传输部件和履带底盘部件的协调动作。本发明成排码放解决了以往单个码放效率低的问题。

Description

码垛机器人
技术领域
本发明属于机械技术领域，具体涉及一种码垛机器人。
背景技术
随着我国经济的持续发展和科学技术的突飞猛进，使得机器人码垛在物流、生产线、超市等行业有着相当广泛的应用。包装的种类、工厂环境和客户需求等将码垛变成包装工厂里一块难啃的骨头。为了克服这些困难，码垛设备的各个方面都在发展改进，包括从机械设备到操纵它的软件。市场上对灵活性的需求不断增长，这一趋势已经影响到包装的多个方面，码垛机器人是唯一的选择，能够高效率、低成本、操作方便地解决数量庞大的包装箱码放问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种码垛机器人，解决以往将包装箱码放在自由空间，再由叉车移至集装箱内的低效率问题。
本发明所采用的技术方案为：
本发明包括控制器、机架以及安装在机架上的铲板传动部件、铲板部件、推箱部件、整形部件、单箱推送部件、传输部件和履带底盘部件；所述的履带底盘部件驱动机架；所述的传输部件传输包装箱，并对包装箱进行转向；单箱推送部件将单个包装箱从传输部件推入铲板部件，两侧的两个整形部件在包装箱进入铲板部件前对包装箱进行校正，铲板传动部件实现铲板部件和两侧的两个推箱部件同步升降；所述的铲板部件将单个包装箱整理成一排，铲板部件相对水平面倾斜设置；两个推箱部件将铲板部件上一排的包装箱推出；所述的控制器控制铲板传动部件、铲板部件、推箱部件、整形部件、单箱推送部件、传输部件和履带底盘部件的协调动作。
所述的铲板部件包括钢丝绳、横推折弯件、倾斜面板、压板、第一伺服电机、铲板支架、主动链轮、铲板链条、双联链轮、长链条、圆导轨、滑块、钢丝绳导向盘、活动挡杆、滚动体和端面凸轮。铲板传动部件驱动铲板支架升降；所述的倾斜面板包括一体成型的后部倾斜板和前部倾斜板；后部倾斜板固定在铲板支架上；后部倾斜板与水平面的夹角为5～8°，前部倾斜板与水平面的夹角为11～15°；所述的第一伺服电机固定在铲板支架上，并经减速器驱动主动链轮；主动链轮与双联链轮的一个链轮通过铲板链条连接；双联链轮的另一个链轮与从动链轮通过长链条连接；主动链轮、双联链轮和从动链轮均铰接在铲板支架上；所述的圆导轨固定在铲板支架上，滑块与圆导轨构成滑动副；两个钢丝绳导向盘铰接在铲板支架两端，并通过钢丝绳连接；所述的压板将钢丝绳和长链条相互贴紧的一侧固定；横推折弯件位于倾斜面板顶部，横推折弯件两端的折弯板穿过倾斜面板开设的导向槽分别与长链条和钢丝绳的另一侧固定；横推折弯件上与长链条固定的折弯板也与滑块固定；滚动体固定在转轴上；转轴与铲板支架构成转动副，且转轴与铲板支架通过扭簧连接；活动挡杆的两个端部均与转轴固定，且整体设置在倾斜面板开设的U型槽内；端面凸轮与滚动体构成凸轮副，并由凸轮电磁阀驱动。
所述的铲板传动部件包括传动块、转动杆、第二伺服电机、减速箱、铲板传动带机构和铲板传动导轨。所述的第二伺服电机固定在机架上，并经减速箱和一个铲板传动带机构驱动转动杆；所述的转动杆通过轴承支承在机架上，并驱动另一个铲板传动带机构；铲板传动带机构设有张紧轮和导向轮；两个铲板传动带机构分设在转动杆两端，铲板传动带机构的传动带上固定有传动块；所述的传动块与固定在机架上的铲板传动导轨构成滑动副。
所述的推箱部件包括推箱伺服电机、开关板、推箱支架、推箱电动缸和推箱导轨。所述的推箱电动缸固定在推箱导轨上，并通过同步带机构驱动齿轮；所述的开关板包括相互构成滑动副的两块推板，其中一块推板上固定的齿条与齿轮啮合，另一块推板由推箱伺服电机驱动；所述的推箱伺服电机固定在推箱支架上，推箱导轨与推箱支架构成滑动副；两个推箱部件的推箱支架均由铲板传动部件驱动升降。两个推箱部件上由推箱伺服电机驱动的推板设置在铲板部件的倾斜面板两端。
所述的整形部件包括第三伺服电机、整形支架、整形导轨、整形板、弹性拨片、整形电磁阀、滑台和整形丝杆。所述的第三伺服电机经减速器驱动整形丝杆；所述的整形丝杆通过轴承支承在整形支架上；滑台与整形丝杆构成螺旋副，并与固定在整形支架上的整形导轨构成滑动副；所述的整形电磁阀驱动整形板；弹性拨片的一端固定在整形板上，另一端设置在传输部件上方。两个整形部件的弹性拨片对称设置，呈后部宽、前部窄的八字形。
所述的单箱推送部件包括导向杆、上下动作伺服电机、推杆、推送滑轨、推送传动带机构、第四伺服电机和滑板。所述的第四伺服电机固定在机架上，并经减速器驱动推送传动带机构；所述的滑板固定在推送传动带机构的传动带上，并与固定在机架上的推送滑轨构成滑动副；上下动作伺服电机固定在滑板上，并驱动推杆上下运动；所述的推杆与固定在滑板上的两根导向杆均构成滑动副；推杆设置在传输部件正上方。
所述的传输部件包括平移伺服电机、第五伺服电机、传输链轮、传输支架、滚筒和转向架。所述的传输支架固定在机架上；一排滚筒等距铰接在传输支架上，滚筒一侧固定有两个传输链轮，所有传输链轮位于同一侧；相邻滚筒的传输链轮通过传输链条连接。所述的转向架设置在滚筒上方，并与第五伺服电机的输出轴固定；所述的平移伺服电机驱动第五伺服电机上下平移，第五伺服电机驱动转向架转动；所述的转向架包括长方形框和焊接在长方形框内的十字架；位于转向架正下方的滚筒均沿周向开设环形槽。
本发明具有的有益效果：
本发明成排码放解决了以往单个码放效率低的问题。本发明不仅能够满足平常的码垛，而且能够码垛至密闭的集装箱内，解决了以往将包装箱码放在自由空间，再由叉车移至集装箱内的问题，工序二合一，数控程序控制实现全自动化，无人操作，大大提高效率，节约劳动成本。倾斜面板使得包装箱沿斜面推出，不会因振动而偏转，码放更整齐。
附图说明
图1为本发明整体结构的一个侧视立体图；
图2为本发明整体结构的另一个侧视立体图；
图3为本发明中铲板传动部件的结构立体图；
图4-1为本发明中铲板部件的结构立体图；
图4-2为本发明中铲板部件的局部剖视图；
图4-3为图4-2的A-A剖视图；
图4-4为图4-2的C-C剖视图；
图4-5为本发明中铲板部件的侧视示意图；
图4-6为图4-5中D部分的局部放大图；
图5为本发明中推箱部件的结构立体图；
图6为本发明中整形部件的结构立体图；
图7为本发明中单箱推送部件的装配位置示意图；
图8为本发明中单箱推送部件的结构立体图；
图9为本发明中传输部件的结构立体图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和2所示，码垛机器人，包括控制器、机架8以及安装在机架上的铲板传动部件1、铲板部件2、推箱部件3、整形部件4、单箱推送部件5、传输部件6和履带底盘部件7。履带底盘部件7驱动机架；传输部件6传输包装箱，并对包装箱进行转向；单箱推送部件5将单个包装箱从传输部件6推入铲板部件2，两侧的两个整形部件4在包装箱进入铲板部件2前对包装箱进行校正，铲板传动部件1实现铲板部件2和两侧的两个推箱部件3同步升降；铲板部件2将单个包装箱整理成一排，铲板部件2相对水平面倾斜设置；两个推箱部件3将铲板部件2上一排的包装箱推出。控制器控制铲板传动部件1、铲板部件2、推箱部件3、整形部件4、单箱推送部件5、传输部件6和履带底盘部件7的协调动作。
如图3所示，铲板传动部件1包括传动块1-1、转动杆1-2、第二伺服电机1-3、减速箱1-4、铲板传动带机构1-5和铲板传动导轨1-6。第二伺服电机1-3固定在机架8上，并经减速箱1-4和一个铲板传动带机构1-5驱动转动杆1-2；转动杆1-2通过轴承支承在机架8上，并驱动另一个铲板传动带机构1-5；铲板传动带机构1-5设有张紧轮1-7和导向轮1-8；两个铲板传动带机构1-5分设在转动杆1-2两端，铲板传动带机构1-5的传动带上固定有传动块1-1；传动块1-1与固定在机架8上的铲板传动导轨1-6构成滑动副。
如图4-1、4-2、4-3、4-4、4-5和4-6所示，铲板部件2包括钢丝绳2-1、横推折弯件2-2、倾斜面板2-3、压板2-4、第一伺服电机2-5、铲板支架2-6、主动链轮2-7、铲板链条2-8、双联链轮2-9、长链条2-10、圆导轨2-11、滑块2-12、钢丝绳导向盘2-13、活动挡杆2-14、滚动体2-15和端面凸轮2-16。铲板支架2-6两侧固定在铲板传动部件的两块传动块1-1上；倾斜面板2-3包括一体成型的后部倾斜板和前部倾斜板；后部倾斜板固定在铲板支架2-6上；后部倾斜板与水平面的夹角为5～8°，前部倾斜板与水平面的夹角为11～15°；第一伺服电机2-5固定在铲板支架2-6上，并经减速器驱动主动链轮2-7；主动链轮2-7与双联链轮2-9的一个链轮通过铲板链条2-8连接；双联链轮2-9的另一个链轮与从动链轮通过长链条2-10连接；主动链轮2-7、双联链轮2-9和从动链轮均铰接在铲板支架2-6上；圆导轨2-11固定在铲板支架2-6上，滑块2-12与圆导轨2-11构成滑动副；两个钢丝绳导向盘2-13铰接在铲板支架2-6两端，并通过钢丝绳2-1连接；压板2-4将钢丝绳2-1和长链条2-10相互贴紧的一侧固定，保证有相同的速度和方向；横推折弯件2-2位于倾斜面板2-3顶部，横推折弯件2-2两端的折弯板穿过倾斜面板2-3开设的导向槽分别与长链条2-10和钢丝绳2-1的另一侧固定；横推折弯件2-2上与长链条2-10固定的折弯板也与滑块2-12固定；滚动体2-15固定在转轴上；转轴与铲板支架2-6构成转动副，且转轴与铲板支架2-6通过扭簧连接；活动挡杆2-14的两个端部均与转轴固定，且整体设置在倾斜面板2-3开设的U型槽内；端面凸轮2-16与滚动体2-15构成凸轮副，并由凸轮电磁阀驱动；当箱子推入倾斜面板2-3时，凸轮电磁阀驱动端面凸轮2-16前移，进而带动滚动体2-15、转轴以及活动挡杆2-14同步转动，活动挡杆2-14立在倾斜面板2-3上，档住箱子，整排箱子排好需要推出时，凸轮电磁阀驱动端面凸轮2-16后移，活动挡杆2-14落下。
如图5所示，推箱部件3包括推箱伺服电机3-1、开关板3-2、推箱支架3-3、推箱电动缸3-4和推箱导轨3-5。推箱电动缸3-4固定在推箱导轨3-5上，并通过同步带机构驱动齿轮；开关板3-2包括相互构成滑动副的两块推板，其中一块推板上固定的齿条与齿轮啮合，另一块推板由推箱伺服电机3-1驱动；推箱伺服电机3-1固定在推箱支架3-3上，推箱导轨3-5与推箱支架3-3构成滑动副；每个推箱部件的推箱支架3-3与铲板传动部件对应的一块传动块1-1固定。两个推箱部件上由推箱伺服电机3-1驱动的推板设置在铲板部件的倾斜面板2-3两端，使得固定有齿条的推板与由推箱伺服电机3-1驱动的推板重合时，倾斜面板2-3的中部没有障碍。
如图6所示，整形部件4包括第三伺服电机4-1、整形支架4-2、整形导轨4-3、整形板4-4、弹性拨片4-5、整形电磁阀4-6、滑台4-7和整形丝杆4-8。第三伺服电机4-1经减速器驱动整形丝杆4-8；整形丝杆4-8通过轴承支承在整形支架4-2上；滑台4-7与整形丝杆4-8构成螺旋副，并与固定在整形支架4-2上的整形导轨4-3构成滑动副；整形电磁阀4-6驱动整形板4-4；弹性拨片4-5的一端固定在整形板4-4上，另一端设置在传输部件6上方。两个整形部件的弹性拨片4-5对称设置，呈后部宽、前部窄的八字形。
如图7和8所示，单箱推送部件5包括导向杆5-1、上下动作伺服电机5-2、推杆5-3、推送滑轨5-4、推送传动带机构5-5、第四伺服电机5-6和滑板5-7。第四伺服电机5-6固定在机架8上，并经减速器驱动推送传动带机构5-5；滑板5-7固定在推送传动带机构5-5的传动带上，并与固定在机架8上的推送滑轨5-4构成滑动副；上下动作伺服电机5-2固定在滑板5-7上，并驱动推杆5-3上下运动；推杆5-3与固定在滑板5-7上的两根导向杆5-1均构成滑动副；推杆5-3设置在传输部件6正上方。
如图9所示，传输部件6包括平移伺服电机、第五伺服电机、传输链轮6-1、传输支架6-2、滚筒6-3和转向架6-4。传输支架6-2固定在机架8上；一排滚筒6-3等距铰接在传输支架6-2上，滚筒6-3一侧固定有两个传输链轮6-1，所有传输链轮6-1位于同一侧；相邻滚筒6-3的传输链轮6-1通过传输链条连接。转向架6-4设置在滚筒6-3上方，并与第五伺服电机的输出轴固定；平移伺服电机驱动第五伺服电机上下平移，第五伺服电机驱动转向架6-4转动；转向架6-4包括长方形框和焊接在长方形框内的十字架；位于转向架6-4正下方的滚筒6-3均沿周向开设环形槽，使得转向架6-4的十字架能嵌入环形槽及相邻滚筒6-3的轴向间隙内，从而低于滚筒6-3保证箱体传输顺畅。
控制器控制第二伺服电机1-3、第一伺服电机2-5、凸轮电磁阀、推箱伺服电机3-1、推箱电动缸3-4、第三伺服电机4-1、整形电磁阀4-6、上下动作伺服电机5-2、第四伺服电机5-6、平移伺服电机和第五伺服电机的协调工作。
该码垛机器人的工作原理如下：
包装箱由输送带运至传输部件6，由传输部件6的转向架6-4对需要转向的包装箱进行转向。在滚筒的传送过程中，两个整形部件4在数控程序的控制下调整好两片弹性拨片4-5的间距，将包装箱摆正至中间。单箱推送部件5推动包装箱进入铲板部件2，推入时铲板部件2的活动挡杆2-14挡住包装箱防止滑落，横推折弯板2-2左右推动将包装箱整理成一排。在数控程序的控制下履带底盘部件7运动至集装箱内部，铲板传动部件1根据程序调整铲板部件至合适高度位置，由推箱部件3将铲板上成排包装箱推出至集装箱内。该码垛机器人由控制器进行数控程序控制，不断将成排包装箱运至集装箱内部直至整个集装箱装满，实现全自动化，无人操作，大大提高效率，节约成本。

Claims (5)

1.码垛机器人，包括控制器、机架以及安装在机架上的铲板传动部件、铲板部件、推箱部件、整形部件、单箱推送部件、传输部件和履带底盘部件，其特征在于：所述的履带底盘部件驱动机架；所述的传输部件传输包装箱，并对包装箱进行转向；单箱推送部件将单个包装箱从传输部件推入铲板部件，两侧的两个整形部件在包装箱进入铲板部件前对包装箱进行校正，铲板传动部件实现铲板部件和两侧的两个推箱部件同步升降；所述的铲板部件将单个包装箱整理成一排，铲板部件相对水平面倾斜设置；两个推箱部件将铲板部件上一排的包装箱推出；所述的控制器控制铲板传动部件、铲板部件、推箱部件、整形部件、单箱推送部件、传输部件和履带底盘部件的协调动作；
所述的铲板部件包括钢丝绳、横推折弯件、倾斜面板、压板、第一伺服电机、铲板支架、主动链轮、铲板链条、双联链轮、长链条、圆导轨、滑块、钢丝绳导向盘、活动挡杆、滚动体和端面凸轮；铲板传动部件驱动铲板支架升降；所述的倾斜面板包括一体成型的后部倾斜板和前部倾斜板；后部倾斜板固定在铲板支架上；后部倾斜板与水平面的夹角为5～8°，前部倾斜板与水平面的夹角为11～15°；所述的第一伺服电机固定在铲板支架上，并经减速器驱动主动链轮；主动链轮与双联链轮的一个链轮通过铲板链条连接；双联链轮的另一个链轮与从动链轮通过长链条连接；主动链轮、双联链轮和从动链轮均铰接在铲板支架上；所述的圆导轨固定在铲板支架上，滑块与圆导轨构成滑动副；两个钢丝绳导向盘铰接在铲板支架两端，并通过钢丝绳连接；所述的压板将钢丝绳和长链条相互贴紧的一侧固定；横推折弯件位于倾斜面板顶部，横推折弯件两端的折弯板穿过倾斜面板开设的导向槽分别与长链条和钢丝绳的另一侧固定；横推折弯件上与长链条固定的折弯板也与滑块固定；滚动体固定在转轴上；转轴与铲板支架构成转动副，且转轴与铲板支架通过扭簧连接；活动挡杆的两个端部均与转轴固定，且整体设置在倾斜面板开设的U型槽内；端面凸轮与滚动体构成凸轮副，并由凸轮电磁阀驱动；
所述的推箱部件包括推箱伺服电机、开关板、推箱支架、推箱电动缸和推箱导轨；所述的推箱电动缸固定在推箱导轨上，并通过同步带机构驱动齿轮；所述的开关板包括相互构成滑动副的两块推板，其中一块推板上固定的齿条与齿轮啮合，另一块推板由推箱伺服电机驱动；所述的推箱伺服电机固定在推箱支架上，推箱导轨与推箱支架构成滑动副；两个推箱部件的推箱支架均由铲板传动部件驱动升降；两个推箱部件上由推箱伺服电机驱动的推板设置在铲板部件的倾斜面板两端。
2.根据权利要求1所述的码垛机器人，其特征在于：所述的铲板传动部件包括传动块、转动杆、第二伺服电机、减速箱、铲板传动带机构和铲板传动导轨；所述的第二伺服电机固定在机架上，并经减速箱和一个铲板传动带机构驱动转动杆；所述的转动杆通过轴承支承在机架上，并驱动另一个铲板传动带机构；铲板传动带机构设有张紧轮和导向轮；两个铲板传动带机构分设在转动杆两端，铲板传动带机构的传动带上固定有传动块；所述的传动块与固定在机架上的铲板传动导轨构成滑动副。
3.根据权利要求1所述的码垛机器人，其特征在于：所述的整形部件包括第三伺服电机、整形支架、整形导轨、整形板、弹性拨片、整形电磁阀、滑台和整形丝杆；所述的第三伺服电机经减速器驱动整形丝杆；所述的整形丝杆通过轴承支承在整形支架上；滑台与整形丝杆构成螺旋副，并与固定在整形支架上的整形导轨构成滑动副；所述的整形电磁阀驱动整形板；弹性拨片的一端固定在整形板上，另一端设置在传输部件上方；两个整形部件的弹性拨片对称设置，呈后部宽、前部窄的八字形。
4.根据权利要求1所述的码垛机器人，其特征在于：所述的单箱推送部件包括导向杆、上下动作伺服电机、推杆、推送滑轨、推送传动带机构、第四伺服电机和滑板；所述的第四伺服电机固定在机架上，并经减速器驱动推送传动带机构；所述的滑板固定在推送传动带机构的传动带上，并与固定在机架上的推送滑轨构成滑动副；上下动作伺服电机固定在滑板上，并驱动推杆上下运动；所述的推杆与固定在滑板上的两根导向杆均构成滑动副；推杆设置在传输部件正上方。
5.根据权利要求1所述的码垛机器人，其特征在于：所述的传输部件包括平移伺服电机、第五伺服电机、传输链轮、传输支架、滚筒和转向架；所述的传输支架固定在机架上；一排滚筒等距铰接在传输支架上，滚筒一侧固定有两个传输链轮，所有传输链轮位于同一侧；相邻滚筒的传输链轮通过传输链条连接；所述的转向架设置在滚筒上方，并与第五伺服电机的输出轴固定；所述的平移伺服电机驱动第五伺服电机上下平移，第五伺服电机驱动转向架转动；所述的转向架包括长方形框和焊接在长方形框内的十字架；位于转向架正下方的滚筒均沿周向开设环形槽。
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