CN107053198A - 一种盒装制品的装箱机器人 - Google Patents

Abstract

一种盒装制品的装箱机器人，由机器人本体和配属组件构成，机器人本体包括底座、行走机构、移动机构、旋转机构、装箱旋转臂和控制组件，行走定位机构包括升降柱脚和行走组件并安装在底座，移动机构包括滑轨、移动底架、驱动组件，滑轨的外侧边有凹槽并内侧边安装有齿条，移动底架通过移动滑块安装在滑轨上面，驱动组件通过齿轮和齿条的动能转换驱动移动底架移动，旋转机构包括齿盘、旋转盘和立柱并安装在移动底架上面，装箱转臂包括臂体、升降气缸和抓手，抓手为包括多种形状并可灵活更换，控制电脑根据监控仪信息指令伺服电机、升降气缸、气动吸盘和配属组件动作；配属组件包括制品自动整合组件和封箱组件并分别安装在机器人本体的不同侧边。

Description

一种盒装制品的装箱机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别涉及一种盒装制品的装箱机器人，属智能化机械工程技术领域。

背景技术

机器人在现代工业等领域正在逐步拓宽应用领域。作为现代的制造业，自动化智能化的生产流水线正在不断的装备到具有一定规模的企业里。在这些具有自动化生产流水线企业的车间里，一改依靠产业工人制造产品的传统模式，偌大的车间里除有数的几个监控技工外，显现在眼前的是指示灯的闪烁、产品的不断流出。所有的盒装制品流出车间后，都有一个装箱的问题。目前大多数的装箱程序，尤其服装鞋帽和水暖制品都还停留在手工装箱阶段。这样的手工装箱首先是与现代化的生产车间形成强烈的不对称反差，给人以不协调的落差感；其次是劳动强度大，装箱工人的装箱速度要和流水线协调，一旦动作稍慢，自动输出的制品就会形成积压；最后是用工成本高，每一个服装鞋帽生产企业里的装箱人员都占用包装人员的相当比例，无形中给企业增加了产品的制造成本。现在市场上在用的装箱机或装箱机器人的结构都比较复杂，智能化程度也不高，而一般都局限于特定的用途而缺乏通用性。这样繁杂的结构不但再加高、维修成本高，而且因智能化程度不高而容易出错。

发明内容

为解决上述服装鞋帽等行业盒装制品要靠人工装箱的技术缺陷，同时克服传统的装箱机结构繁杂以及智能化程度低的弊端，本发明公开一种盒装制品的装箱机器人。

本发明所采用的技术方案是：一种盒装制品的装箱机器人，由机器人本体和配属组件构成，机器人本体包括底座、行走定位机构、移动机构、旋转机构、装箱旋转臂和控制组件，底座为机器人本体的承载座并包含有横梁和纵梁，行走定位机构包括升降柱脚和行走组件并安装在底座，移动机构包括滑轨、移动底架、驱动组件，滑轨由至少两条组成并固定在横梁的上面，滑轨的外侧边有凹槽并内侧边安装有齿条，移动底架通过移动滑块安装在滑轨上面，驱动组件为链式结构并安装在移动底架上，驱动组件通过齿轮和齿条的动能转换驱动移动底架在滑轨上移动，旋转机构包括齿盘、旋转盘和立柱，齿盘通过连接构件固定在移动底架上面，旋转盘通过旋转滑块安装在齿盘上面，立柱的下端连接在旋转盘的中心，装箱转臂包括臂体、升降气缸和抓手，臂体的一端连接在立柱的上端，另一端向立柱以远水平延伸并连接升降气缸的缸体，抓手为包括长条形、圆形和方形结构并根据装箱参数可灵活更换的装箱执行端，抓手的上面连接在升降气缸下面伸缩杆的端头，抓手的下面由多个弹性气动吸盘组合成执行面，抓手在装箱里的下行深度依被包装物厚度逐层递减，控制组件包括控制电脑、控制面板、伺服电机和监控识别仪，操作指令通过控制面板输入给控制电脑，由控制电脑根据监控识别仪信息指令伺服电机、升降气缸、气动吸盘和配属组件动作；配属组件包括制品自动整合组件和封箱组件并分别安装在机器人本体的不同侧边。

伺服电机包括行走伺服电机、移动伺服电机和旋转伺服电机，行走伺服电机安装在底座并通过行走组件的动能转换驱动机器人本体行走，移动伺服电机安装在移动底盘并通过驱动组件的动能转换驱动移动底盘移动，旋转伺服电机安装在旋转盘并通过齿轮和齿盘的动能转换驱动旋转盘沿齿盘的圆周任意角度转动或定位。

行走定位机构的升降柱脚由至少四个组成并安装在横梁的四个端头，其行走组件包括履带、履带轮和传动轴，履带通过履带轮安装在底座下面两侧的纵梁外侧边，传动轴连接在两侧履带轮之间并链接行走伺服电机的动力输出端。

监控识别仪为监视待装箱制品的到位信息和对编码进行识别的信息采集端，监控识别仪将采集的信息直接传输给控制电脑并安装在抓手下面的中间。

驱动组件包括驱动轴、驱动链轮、驱动齿轮和链条，驱动轴由至少两条组成并分别安装在滑轨内侧的移动底架并贯穿在移动底架的上下面，驱动轴的上端连接驱动链轮，驱动轴的下端连接驱动齿轮并驱动齿轮与齿条吻合，链条链接在移动伺服电机和驱动链轮之间。

移动滑块和旋转滑块为侧边有凹槽并包含连接面、滑行面和卡扣面的结构，连接面在上面并分别连接在移动底架和旋转盘的下面，滑行面在凹槽的上面并分别贴合在滑轨和齿盘的上面，卡扣面在凹槽的下面并分别贴合在滑轨凹槽的上面和齿盘外沿的下面。

链轮、齿条、移动滑块、旋转滑块、电机链轮、驱动链轮和驱动齿轮为尼龙质结构。

制品整合组件包括连接槽、缓冲槽和待命槽并安装在机器人本体的一个侧边，连接槽的上端连接制品输出传输带，缓冲槽为由上向下倾斜并有上下两个槽口的圆盘槽，上槽口连接在连接槽下端，待命槽为将被包装盒整合成匹配纸箱角度排列的装箱待命槽并开有上槽口，上槽口连接缓冲槽的下槽口。

封箱组件包括纸箱定位架、传输带和自动封箱机并安装在机器人本体的另一个侧边，纸箱定位架安装在依近机器人本体，传输带的一端安装在纸箱定位架的下面，另一端连接自动封箱机的输入端，传输带受控制电脑控制。

本发明的有益效果是：首先通过可更换抓手和待命槽的设计，本发明具有一定范围的通用性，然后通过设计旋转机构、移动机构和由升降气缸带动抓手上下移动，本发明便由极为简单的设计结构实现360°任意角度检拾和装箱被包装物，并能适应一定范围的包装箱位置或参数变化，设置行走定位可转换机构，可以适应不同装箱环境的灵活操作；本发明为带编码识别功能的单盒盒装装箱机器人，通过监控识别仪的信息传递，抓手可以在待命槽寻找对应配置的尺码编码进行自动配置，不但能够提高工作效率，节省由于装箱用工而产生的人工成本，容错率也能大为提高。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明：

图1为本发明的侧面及局部截面放大结构示意图；

图2为本发明底座和行走定位机构平面结构示意图；

图3为本发明的抓手正面结构示意图；

图4为本发明的平面结构示意图。

图中1、底座，2、升降柱脚，3、滑轨，4、移动底架，5、齿条，6、移动滑块，7、齿盘，8、旋转盘，9、立柱，10、旋转滑块，11、臂体，12、升降气缸，13、抓手，14、气动吸盘，15、行走伺服电机，16、移动伺服电机，17、旋转伺服电机，18、驱动轴，19、驱动链轮，20、驱动齿轮，21、链条，22、连接槽，23、缓冲槽，24、待命槽，25、纸箱定位架，26、传输带，27、自动封箱机，28、纸箱，29、行走履带，30、履带轮，31、传动轴。

具体实施方式

在图1、2、3的实施例中，一种盒装制品的装箱机器人，由机器人本体和配属组件构成，机器人本体包括底座1、行走定位机构、移动机构、旋转机构、装箱旋转臂和控制组件，底座1为机器人本体的承载座并包含有横梁和纵梁，行走定位机构包括升降柱脚2和行走组件并安装在底座1，移动机构包括滑轨3、移动底架4、驱动组件，滑轨3由至少两条组成并固定在底座1上面，滑轨3的外侧边有凹槽并内侧边安装有齿条5，移动底架4通过移动滑块6安装在滑轨3上面，驱动组件为链式结构并安装在移动底架4上，驱动组件通过齿轮和齿条5的动能转换驱动移动底架4在滑轨3上移动，旋转机构包括齿盘7、旋转盘8和立柱9，齿盘7通过连接构件固定在移动底架4上面，旋转盘8通过旋转滑块10安装在齿盘7上面，立柱9的下端连接在旋转盘8的中心，装箱转臂包括臂体11、升降气缸12和抓手13，臂体11的一端连接在立柱9的上端，另一端向立柱9以远水平延伸并连接升降气缸12的缸体，抓手13为包括长条形、圆形和方形结构并根据装箱参数可灵活更换的装箱执行端，抓手13的上面连接在升降气缸12下面伸缩杆的端头，抓手13的下面由多个弹性气动吸盘14组合成执行面，抓手13在装箱里的下行深度依被包装物厚度逐层递减，控制组件包括控制电脑、控制面板、伺服电机和监控仪，操作指令通过控制面板输入给控制电脑，由控制电脑根据监控仪信息指令伺服电机、升降气缸12、气动吸盘14和配属组件动作；配属组件包括制品自动整合组件和封箱组件并分别安装在机器人本体的不同侧边。

伺服电机包括行走伺服电机15、移动伺服电机16和旋转伺服电机17，行走伺服电机15安装在底座1并通过行走组件的动能转换驱动机器人本体行走，移动伺服电机16安装在移动底盘4并通过驱动组件的动力转换驱动移动底盘4移动，旋转伺服电机17安装在旋转盘8上面并通过齿轮和齿盘7的动能转换驱动旋转盘8转动。

行走定位机构的升降柱脚2由至少四个组成并安装在横梁的端头，行走组件包括履带29、履带轮30和传动轴31，履带26通过履带轮30安装在底座1下面两侧的纵梁外侧边，传动轴31连接在两侧履带轮30之间并链接行走伺服电机15的动力输出端。

监控识别仪为监视待装箱制品的到位信息和对编码进行识别的信息采集端，监控识别仪将采集的信息直接传输给控制电脑并安装在抓手13的下面。

驱动组件包括电机链轮、驱动轴18、驱动链轮19、驱动齿轮20和链条21，电机链轮连接在移动伺服电机16，驱动轴18由至少两条组成并分别安装在滑轨3内侧的移动底架4并贯穿在移动底架4的上下面，驱动轴18的上端连接驱动链轮19，驱动轴18的下端连接驱动齿轮20并驱动齿轮20与齿条5吻合，链条21链接在电机齿轮和驱动链轮19之间。

移动滑块6和旋转滑块10为侧边有凹槽并包含连接面、滑行面和卡扣面的结构，连接面在上面并分别连接在移动底架4和旋转盘8的下面，滑行面在凹槽的上面并分别贴合在滑轨3和齿盘7的上面，卡扣面在凹槽的下面并分别贴合在滑轨3凹槽的上面和齿盘7外沿的下面。

齿条5、移动滑块6、旋转滑块10、电机链轮、驱动链轮19和驱动齿轮20为尼龙质结构。

在图4的实施例中，制品整合组件包括连接槽22、缓冲槽23和待命槽24并安装在机器人本体的一个侧边，连接槽22的上端连接制品输出传输带，缓冲槽23为由上向下倾斜并有上下两个槽口的圆盘槽，上槽口连接在连接槽22下端，待命槽为将被包装盒整合成匹配纸箱角度排列的装箱待命槽并开有上槽口，上槽口连接缓冲槽23的下槽口。

封箱组件包括纸箱定位架25、传输带26和自动封箱机27并安装在机器人本体的另一个侧边，纸箱定位架25依近机器人本体安装，传输带26的一端安装在纸箱定位架25的下面，另一端连接自动封箱机27的输入端，传输带26受控制电脑控制。

实施例1：由手工将纸箱28展开封底后套装到纸箱定位架25，启动装箱机器人。当被装箱物为盒装的鞋子、服装等并由自动生产线的输出传输带输出时，被连接槽22承接并输入到缓冲槽23，因为缓冲槽23是倾斜设置，进入缓冲槽23的被包装物直接进入待命槽24，进入待命槽24的被包装盒被整合成匹配纸箱28角度的排列。

实施例2：抓手13待命状态时默认位置处在待命槽24上面。当监控仪传输到控制电脑的信息为待命槽24有符合装箱编码要求的盒装物时，控制电脑指令升降气缸12下降，其下面的抓手13下降到待命槽24的被包装物上面，然后指令气动吸盘14吸附被包装物后抓手13上升到设定位置，控制电脑再指令旋转伺服电机按预先设定的旋转盘8旋转角度旋转，抓手13被旋转盘8通过立柱9、臂体11带到纸箱28的上面。此时，控制电脑指令行走伺服电机15和移动伺服电机16将抓手13移动到该包装盒在纸箱28的对应位置，然后指令升降气缸12将抓手13下降到纸箱28里面的设定高度，再指令气动吸盘14解除对被包装盒的吸附，被包装物被装入纸箱28。当达到额定装箱量时，控制电脑指令传输带26启动，将满装的纸箱25输送到自动封箱机27进入封箱程序。

实施例3：抓手13在纸箱28里面的下行深度根据被包装物的厚度，预先在控制板面输入逐层递减的参数。

Claims (9)

1.一种盒装制品的装箱机器人，由机器人本体和配属组件构成，其特征是：机器人本体包括底座、行走定位机构、移动机构、旋转机构、装箱旋转臂和控制组件，底座为机器人本体的承载座并包含有横梁和纵梁，行走定位机构包括升降柱脚和行走组件并安装在底座，移动机构包括滑轨、移动底架、驱动组件，滑轨由至少两条组成并固定在横梁的上面，滑轨的外侧边有凹槽并内侧边安装有齿条，移动底架通过移动滑块安装在滑轨上面，驱动组件为链式结构并安装在移动底架上，驱动组件通过齿轮和齿条的动能转换驱动移动底架在滑轨上移动，旋转机构包括齿盘、旋转盘和立柱，齿盘通过连接构件固定在移动底架上面，旋转盘通过旋转滑块安装在齿盘上面，立柱的下端连接在旋转盘的中心，装箱转臂包括臂体、升降气缸和抓手，臂体的一端连接在立柱的上端，另一端向立柱以远水平延伸并连接升降气缸的缸体，抓手为包括长条形、圆形和方形结构并根据装箱参数可灵活更换的装箱执行端，抓手的上面连接在升降气缸下面伸缩杆的端头，抓手的下面由多个弹性气动吸盘组合成执行面，抓手在装箱里的下行深度依被包装物厚度逐层递减，控制组件包括控制电脑、控制面板、伺服电机和监控识别仪，操作指令通过控制面板输入给控制电脑，由控制电脑根据监控识别仪信息指令伺服电机、升降气缸、气动吸盘和配属组件动作；配属组件包括制品自动整合组件和封箱组件并分别安装在机器人本体的不同侧边。

2.根据权利要求1所述的一种盒装制品的装箱机器人，其特征是：所述的伺服电机包括行走伺服电机、移动伺服电机和旋转伺服电机，行走伺服电机安装在底座并通过行走组件的动能转换驱动机器人本体行走，移动伺服电机安装在移动底盘并通过驱动组件的动能转换驱动移动底盘移动，旋转伺服电机安装在旋转盘并通过齿轮和齿盘的动能转换驱动旋转盘沿齿盘的圆周任意角度转动或定位。

3.根据权利要求1所述的一种盒装制品的装箱机器人，其特征是：所述的行走定位机构的升降柱脚由至少四个组成并安装在横梁的四个端头，其行走组件包括履带、履带轮和传动轴，履带通过履带轮安装在底座下面两侧的纵梁外侧边，传动轴连接在两侧履带轮之间并链接行走伺服电机的动力输出端。

4.根据权利要求1所述的一种盒装制品的装箱机器人，其特征是：所述的监控识别仪为监视待装箱制品的到位信息和对编码进行识别的信息采集端，监控识别仪将采集的信息直接传输给控制电脑并安装在抓手下面的中间。

5.根据权利要求1所述的一种盒装制品的装箱机器人，其特征是：所述的驱动组件包括驱动轴、驱动链轮、驱动齿轮和链条，驱动轴由至少两条组成并分别安装在滑轨内侧的移动底架并贯穿在移动底架的上下面，驱动轴的上端连接驱动链轮，驱动轴的下端连接驱动齿轮并驱动齿轮与齿条吻合，链条链接在移动伺服电机和驱动链轮之间。

6.根据权利要求1所述的一种盒装制品的装箱机器人，其特征是：所述的移动滑块和旋转滑块为侧边有凹槽并包含连接面、滑行面和卡扣面的结构，连接面在上面并分别连接在移动底架和旋转盘的下面，滑行面在凹槽的上面并分别贴合在滑轨和齿盘的上面，卡扣面在凹槽的下面并分别贴合在滑轨凹槽的上面和齿盘外沿的下面。

7.根据权利要求1所述的一种盒装制品的装箱机器人，其特征是：所述的链轮、齿条、移动滑块、旋转滑块、电机链轮、驱动链轮和驱动齿轮为尼龙质结构。

8.根据权利要求1所述的一种盒装制品的装箱机器人，其特征是：所述的制品整合组件包括连接槽、缓冲槽和待命槽并安装在机器人本体的一个侧边，连接槽的上端连接制品输出传输带，缓冲槽为由上向下倾斜并有上下两个槽口的圆盘槽，上槽口连接在连接槽下端，待命槽为将被包装盒整合成匹配纸箱角度排列的装箱待命槽并开有上槽口，上槽口连接缓冲槽的下槽口。

9.根据权利要求1所述的一种盒装制品的装箱机器人，其特征是：所述的封箱组件包括纸箱定位架、传输带和自动封箱机并安装在机器人本体的另一个侧边，纸箱定位架安装在依近机器人本体，传输带的一端安装在纸箱定位架的下面，另一端连接自动封箱机的输入端，传输带受控制电脑控制。