CN106742248A - 自助提款机自动包装生产线及采用该生产线的包装工艺 - Google Patents

自助提款机自动包装生产线及采用该生产线的包装工艺 Download PDF

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Abstract

发明提供一种自助提款机自动包装生产线及采用该生产线的包装工艺，自动包装生产线主要分为传送带区域和机器人区域两个区域，包括机械系统、控制检测系统、和机器人系统。其中，机械系统完成自助提款机的运输和打包操作；控制检测系统进行信号传输和自助提款机和包装纸箱的检验；机器人系统实现套箱功能，可实现多种尺寸规格自助提款机的包装操作。根据发明所述的自助提款机自动包装生产线，解决了多种尺寸规格自助提款机包装难及包装效率低的问题，具有占地面积小，维护简单，应用范围广泛，安全性好的特点。

Description

自助提款机自动包装生产线及采用该生产线的包装工艺
技术领域
本发明涉及包装机械技术领域，特别是涉及一种多种规格自助提款机新旧纸箱的自动包装生产线及采用该生产线的包装工艺。
背景技术
近年来我国自助提款机机市场持续高速增长，每百万人均自助提款机数量从2007年底的104台上升到2011年底的265台，翻了一番多，但是和全球的人均覆盖率相比有较大的差距，更远低于发到国家的拥有率。此外，中国的自助提款机主要集中分布在大中城市，在中小城市和农村的布放率非常低，甚至一些偏远农村地区目前没有布放。随着中国经济的发展和城镇化金蝉的加快，我国每年自助提款机需求量在不断增加，有望超越美国成为全球第一大自助提款机市场。而目前的自助提款机的后包装产线存在着效率低、人工消耗大及费用高等问题。
因此，自助提款机机的后包装生产线的改进就变得越来越重要，满足整个工业发展的要求，实现自动化机器取代人工操作，提高生产效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种自助提款机自动包装生产线及采用该生产线的包装工艺，解决多种尺寸规格自助提款机包装难及包装效率低的问题，具有占地面积小，维护简单，应用范围广泛，安全性好的特点。
为实现上述目的，发明提供如下技术方案：
一种自助提款机自动包装生产线，主要分为传送带区域和机器人区域两个区域，包括机械系统、控制检测系统和机器人系统。
进一步的，机械系统完成自助提款机的运输和打包操作；控制检测系统进行信号传输，以及自助提款机和包装纸箱的检验；机器人系统实现套箱功能，可实现多种尺寸规格自助提款机的包装操作。
本发明还提供一种自助提款机的自动包装工艺，采用上述自助提款机自动包装生产线，包括如下工艺步骤：
步骤一：自助提款机由AGV小车上料至上料机构板式输送带上，控制系统将上料自助提款机的型号、尺寸规格信号发送至整条包装生产线的各个工位；
步骤二：自助提款机上料至上料工位输送带上以后，由上料工位输送带将自助提款机输送至套膜工位输送带，操作人员根据控制信号在泡沫薄膜盛放装置中选取相对应的薄膜和泡状进行包装，套膜工位输送带将包有薄膜和泡沫的自助提款机输送至自动套箱工位输送带，由自动对中纠偏机构实现自助提款机的纠偏和定位功能；
步骤三：自动理料装置固定纸箱在中央位置，保证六自由度机器人17每次抓取纸箱的位置精度；
步骤四：机器人通过套箱夹具抓取撑开的纸箱进行套箱动作，自动套箱工位输送带将自助提款机运至套箱盖工位输送带，由操作人员根据控制信号完成相应型号的套箱盖动作；
步骤五：上述操作完成后由套箱盖工位输送带将自助提款机输送至打带机，打带机根据自助提款机信号调取相应尺寸规格的打带程序完成打带动作；
步骤六：最后由旋转平台将包装完成自助提款机送至下料工位输送带，完成全部的包装工序。
附图说明
图1为本发明的自助提款机自动包装生产线的平面图。
图2为本发明的自助提款机自动包装生产线的立体图。
图3为本发明的套箱夹具示意图。
图4为本发明的自动理料装置示意图。
图5为本发明的自动对中纠偏机示意图。
(注意：附图中的所示结构只是为了说明发明特征的示意，并非是要依据附图所示结构。
具体实施方式
如图1所示，根据发明所述的自助提款机自动包装生产线，主要分为传送带区域和机器人区域两个区域，包括机械系统、控制检测系统和机器人系统。
其中，机械系统包括各工位输送带部分、旋转平台、对中纠偏机构、套膜机构等诸如此类的操作机构，用于完成自助提款机的运输和打包操作；控制检测系统包括伺服电机、驱动器、用于信号输入的光电开关、位置反馈的光栅尺、PLC模块，以及与输送线、打带机构及机器人系统信号相互传输的微控制器、以及到位检测光电开关等，用于实现信号传输以及自助提款机和包装纸箱的检验；机器人系统包括操作机器人以及由机器人控制的套箱装置，用于实现套箱功能，尤其是可实现多种尺寸规格自助提款机的包装操作。
其中，传送带区域包括：上料工位输送带1、自助提款机2、套膜工位输送带3、薄膜泡沫盛放装置4、自动套箱工位输送带5、自动对中纠偏机构6、箱盖盛放装置8、套箱盖工位输送带9、旋转平台10、打带机11、下料工位输送带12、手动启停开关13。
按照包装步骤上述单元的设置顺序依次为：上料工位输送带1、自助提款机2、套膜工位输送带3、薄膜泡沫盛放装置4、自动套箱工位输送带5、自动对中纠偏机构6、箱盖盛放装置8、套箱盖工位输送带9、旋转平台10、打带机11和下料工位输送带12。同时，在整条包装生产线上各个工位处都设有手动启停开关13，保证在工作中出现故障时，可以由人工根据实际情况进行安全急停操作。
机器人区域包括：套箱夹具7、机器人安全护栏14、自动理料装置15、机器人底座16、六自由度机器人17和包装纸箱18。其中，六自由度机器人17位于机器人安全护栏14中央位置的机器人底座16上，机器人17两边放置两组自动理料装置15和包装纸箱18，套箱夹具7则设置在机器人17的操作臂上并由此被操作。
机器人区域位于传送带区域一旁，机器人区域中的六自由度机器人17对自动套箱工位输送带5上的自助提款机2进行自动包装操作。
如图2所示，上料工位输送带1为整个传送带区域的起始位置，自助提款机2由AGV(自动导引运输车)小车上料至上料机构板式输送带1上，控制系统将上料自助提款机2的型号、尺寸规格信号发送至整条包装生产线的各个工位。作为优选的，所述上料工位输送带1采用板式结构。
其中，控制检测系统主要包括伺服电机、驱动器、用于信号输入的光电开关、位置反馈的光栅尺、PLC模块(Praogrammable Logic Controller,可编程逻辑控制器)，以及与输送线、打带机构及机器人系统信号相互传输的微控制器，用于控制机械系统与整条自助提款机包装生产线的套箱及打带同步工作，其中位置反馈的光栅尺及到位检测光电开关会检测到自助提款机2和包装纸箱18的位置，将信号反馈于PLC，PLC会根据运算程序识别不同尺寸规格的自助提款机2及与之相配合的包装纸箱18。
自助提款机2上料至上料工位输送带1上以后，由上料工位输送带1将自助提款机2输送至套膜工位输送带3，操作人员根据控制信号在泡沫薄膜盛放装置4中选取相对应的薄膜和泡状进行包装，套膜工位输送带3将包有薄膜和泡沫的自助提款机2输送至自动套箱工位输送带5，由自动对中纠偏机构6实现自助提款机2的纠偏和定位功能。
如图5所示，自动对中纠偏机构6包括伺服电机及减速器6-3，采用T型丝杠座6-2，配有高精度双旋向丝杠6-1完成位置纠偏和定位，利用光栅传感器进行位置反馈。自助提款机2停在指定位置等待六自由度机器人17配合套箱夹具7进行套箱动作。
由于根据发明所述的自助提款机自动包装生产线可以针对多种尺寸规格的自助提款机2进行包装，因此相应的包装纸箱可以是高硬度、高平整度的新纸箱，也可以是低硬度、低平整度的二手纸箱。
在本发明中，针对自助提款机的包装间隙非常小，在套箱工位为实现套箱精度，采用专门的自动理料装置15和套箱夹具7。
如图4所示，自动理料装置15接收自助提款机2的型号的控制信号自动对包装纸箱18进行位置固定。自动理料装置15主要包括：底架15-1、载料底板15-2、可动理料围栏A 15-3、可动理料围栏B 15-4、中央位置15-5、调平地脚15-6、伺服电机15-7、双向丝杠与导轨15-8、到位检测光电开关15-9、PLC模块(Praogrammable Logic Controller,可编程逻辑控制器)。
自动理料装置15的工作过程为：每次包装纸箱18上料后，微控制器都会通过TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)将包装纸箱型号、尺寸规格发送给每个工位及控制机构，这样自动理料装置15的伺服电机15-7就会根据PLC的信号进行相应的动作，带动双旋向丝杠导轨15-8运动，使与导轨相连接的可动理料围栏A15-3、可动理料围栏B15-4进行相对运动实现包装纸箱15-5位置固定，同时可动理料围栏A 15-3、可动理料围栏B15-4运动到指定位置后到位检测开关15-9会有信号反馈于PLC，若没有到位检测信号，则继续运动直至到位。
这样一来，通过自动理料装置15固定纸箱18在中央位置15-5，保证六自由度机器人17每次抓取纸箱18的位置精度。本发明可以对11种规格纸箱进行理料，自动理料装置15可以根据不同种纸箱可进行位置调节，满足包装纸箱18与自助提款机2之间非常小的间隙套箱精度要求。
此外，由于11种规格的包装纸箱存在尺寸差别大及种类多等特点，因此设计专门的套箱夹具7。如图3所示，套箱夹具7具备纸箱大面积吸取、纸箱双侧面固定、夹取范围可调等功能，包括：伺服电机7-1、丝杠7-2、导轨滑块7-3、夹具连接件7-4、夹具框架7-5、真空吸盘7-6、两侧限位摆杆7-7、侧面吸盘7-8、气缸7-9。
具体的，在夹具框架7-5中央设置夹具连接件7-4，在夹具框架7-5中央轴线上设置丝杠7-2，丝杠7-2由伺服电机7-1驱动。在夹具框架7-5的四个角，设置四组每组四个即4*4布置方式的位于顶部的真空吸盘7-6。在夹具框架7-5的两侧设置两侧限位摆杆7-7，在两侧限位摆杆7-7上设置相向设置的侧面吸盘7-8。在两侧限位摆杆7-7上还设置有气缸7-9。
夹取操作时，4*4布置的真空吸盘7-6吸取纸箱的一面，两侧限位摆杆7-7采用曲柄连杆机构由气缸7-9驱动，两侧限位摆杆7-7安装侧面吸盘7-8实现对纸箱两个侧面固定的功能。真空吸盘7-6安装在导轨滑块7-3上，伺服电机7-1根据控制信号确定此次自助提款机2型号、尺寸规格，驱动双旋螺母沿丝杠7-2实现纸箱宽度自适应调节。套箱夹具7与机械人17连接通过夹具连接件7-4实现，夹具连接件7-4固定于夹具框架7-5上。
套箱夹具7的两侧限位摆杆7-7与包装纸箱18放置方向一致，通过真空吸盘7-6和侧面吸盘7-8吸取纸箱18后，由于纸箱18机器人17抬起套箱夹具7向上运动，纸箱依靠自重撑开为立方体，套箱夹具7的两侧限位摆杆7-7做垂直于真空吸盘7-6方向，侧面吸附固定纸箱18，机器人17抓取撑开的纸箱18进行套箱动作，自动套箱工位输送带5将自助提款机2运至套箱盖工位输送带9，由操作人员根据控制信号完成相应型号的套箱盖动作。
上述操作完成后由套箱盖工位输送带9将自助提款机2输送至打带机11，打带机11根据自助提款机2信号调取相应尺寸规格的打带程序完成打带动作。最后由旋转平台10将包装完成自助提款机2送至下料工位输送带12，完成全部的包装工序。
根据以上描述可知，根据发明所述的自助提款机自动包装生产线，相对于现有的包装生产线具有以下显著的进步和优点：
(1)通过控制系统与包装生产线的各个工位相连，产品有顺序的经过各个工位进行逐层包装，并由前一工位发信号于后一工位，便于后一工位完成相对应尺寸规格的包装动作，同时重要环节装有相机，由视觉系统进行检测校验，确保包装纸箱与自助提款机的型号、尺寸规格相匹配。
(2)自动套箱机构可以完成尺寸规格相差较大的新旧纸箱的包装动作，并且可以在包装纸箱与自助提款机之间存在非常小间隙的工况下实现。解决了人工操作难度大和工作效率低等难点。
(3)为保证自动包装的精准度设计了自动对中机构、自动理料机构和自动套箱系统，实现了包装纸箱18与自助提款机2之间非常小的间隙套箱精度要求下的自动包装操作。
(4)采用六自由机器人，跨度大，维护简单，可满足多种规格自助提款机机的套箱动作。
(5)生产线中采用的吸盘可调套箱夹具，避免开箱机只能针对新纸箱的局限性。
(6)可以把尺寸规格相差较大的产品整合成一条生产线实现自动套箱打带功能，大大减少了人工参与，从长远发展来看做到了节省成本并提高了生产效率。
以上所述，仅为发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，凡在发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在发明的保护范围之内以上所述，仅为发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，凡在发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自助提款机自动包装生产线，其特征在于：
主要分为传送带区域和机器人区域两个区域，包括机械系统、控制检测系统、和机器人系统；
其中，机械系统完成自助提款机的运输和打包操作；
控制检测系统进行信号传输，以及自助提款机和包装纸箱的检验；
机器人系统实现套箱功能，可实现多种尺寸规格自助提款机的包装操作。
2.根据权利要求1所述的自助提款机自动包装生产线，其特征在于：
传送带区域包括：上料工位输送带(1)、自助提款机(2)、套膜工位输送带(3)、薄膜泡沫盛放装置(4)、自动套箱工位输送带(5)、自动对中纠偏机构(6)、箱盖盛放装置(8)、套箱盖工位输送带(9)、旋转平台(10)、打带机(11)、下料工位输送带(12)、手动启停开关(13)。
3.根据权利要求2所述的自助提款机自动包装生产线，其特征在于：
机器人区域包括：套箱夹具(7)、机器人安全护栏(14)、自动理料装置(15)、机器人底座(16)、六自由度机器人(17)和包装纸箱(18)。
4.根据权利要求2所述的自助提款机自动包装生产线，其特征在于：
按照包装步骤上述单元的设置顺序依次为：上料工位输送带(1)、自助提款机(2)、套膜工位输送带(3)、薄膜泡沫盛放装置(4)、自动套箱工位输送带(5)、自动对中纠偏机构(6)、箱盖盛放装置(8)、套箱盖工位输送带(9)、旋转平台(10)、打带机(11)和下料工位输送带(12)，在整条包装生产线上各个工位处都设有手动启停开关(13)。
5.根据权利要求3所述的自助提款机自动包装生产线，其特征在于：
六自由度机器人(17)位于机器人安全护栏(14)中央位置的机器人底座(16)上，机器人(17)两边放置两组自动理料装置(15)和包装纸箱(18)，套箱夹具(7)则设置在机器人(17)的操作臂上并由此被操作。
6.根据权利要求1所述的自助提款机自动包装生产线，其特征在于：
控制检测系统主要包括伺服电机、驱动器、用于信号输入的光电开关、位置反馈的光栅尺、PLC模块，以及与输送线、打带机构及机器人系统信号相互传输的微控制器，以及到位检测光电开关(15-9)。
7.根据权利要求3所述的自助提款机自动包装生产线，其特征在于：
套箱夹具(7)具备纸箱大面积吸取、纸箱双侧面固定、夹取范围可调功能，包括：伺服电机(7-1)、丝杠(7-2)、导轨滑块(7-3)、夹具连接件(7-4)、夹具框架(7-5)、真空吸盘(7-6)、两侧限位摆杆(7-7)、侧面吸盘(7-8)、气缸(7-9)；
其中，夹具框架(7-5)中央设置夹具连接件(7-4)，在夹具框架(7-5)中央轴线上设置丝杠(7-2)，丝杠(7-2)由伺服电机(7-1)驱动，在夹具框架(7-5)的四个角，设置四组每组四个即4*4布置方式的真空吸盘(7-6)，在夹具框架(7-5)的两侧设置两侧限位摆杆(7-7)，在两侧限位摆杆(7-7)上设置相向设置的侧面吸盘(7-8)，在两侧限位摆杆(7-7)上还设置有气缸(7-9)。
8.根据权利要求3所述的自助提款机自动包装生产线，其特征在于：
自动理料装置(15)主要包括底架(15-1)、载料底板(15-2)、可动理料围栏A(15-3)、可动理料围栏B(15-4)、中央位置(15-5)、调平地脚(15-6)、伺服电机(15-7)、双向丝杠与导轨(15-8)、到位检测光电开关(15-9)、PLC模块，用于接收自助提款机(2)的型号的控制信号自动对自助提款机(2)进行定位纠偏。
9.根据权利要求3所述的自助提款机自动包装生产线，其特征在于：
自动对中纠偏机构(6)包括伺服电机及减速器(6-3)，采用T型丝杠座(6-2)，配有高精度双旋向丝杠(6-1)完成位置纠偏和定位，利用光栅传感器进行位置反馈。
10.一种自助提款机的自动包装工艺，采用如上述权利要求1-9任一项所述的自助提款机自动包装生产线，其特征在于包括如下工艺步骤：
步骤一：自助提款机(2)由AGV小车上料至上料机构板式输送带(1)上，控制系统将上料自助提款机(2)的型号、尺寸规格信号发送至整条包装生产线的各个工位；
步骤二：自助提款机(2)上料至上料工位输送带(1)上以后，由上料工位输送带(1)将自助提款机(2)输送至套膜工位输送带(3)，操作人员根据控制信号在泡沫薄膜盛放装置(4)中选取相对应的薄膜和泡状进行包装，套膜工位输送带(3)将包有薄膜和泡沫的自助提款机(2)输送至自动套箱工位输送带(5)，由自动对中纠偏机构(6)实现自助提款机(2)的纠偏和定位功能；
步骤三：自动理料装置(15)固定纸箱(18)在中央位置(15-5)，保证六自由度机器人(17)每次抓取纸箱(18)的位置精度；
步骤四：机器人(17)通过套箱夹具(7)抓取撑开的纸箱(18)进行套箱动作，自动套箱工位输送带(5)将自助提款机(2)运至套箱盖工位输送带(9)，由操作人员根据控制信号完成相应型号的套箱盖动作；
步骤五：上述操作完成后由套箱盖工位输送带(9)将自助提款机(2)输送至打带机(11)，打带机(11)根据自助提款机(2)信号调取相应尺寸规格的打带程序完成打带动作；
步骤六：最后由旋转平台(10)将包装完成自助提款机(2)送至下料工位输送带(12)，完成全部的包装工序。
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