CN109178949B - 用于乳制品生产的机器人码垛系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及商品自动码垛领域，具体涉及一种用于乳制品生产的机器人码垛系统及方法，该系统包括：码垛机器人、用于将商品传送到码垛机器人上的传送机构、用于控制码垛过程的控制模块以及用于存放码垛好的商品的存储仓；存储仓一侧侧壁靠近中部位置开设有进货口，传送机构一端位于进货口内；存储仓内设置有滑轨，滑轨位于传送机构上方，滑轨上滑动连接有多个相同的码垛机器人，滑轨旁设置有用于带动码垛机器人沿着滑轨滑动到指定位置的驱动机构；码垛机器人底端设置有受控制模块控制实现自动开启和关闭的门体，码垛机器人底端截面大小与门体大小一致，门体大小和商品的包装箱大小一致，码垛机器人和门体之间为放置通道。

Description

用于乳制品生产的机器人码垛系统及方法

技术领域

本发明涉及商品自动码垛领域，具体涉及一种用于乳制品生产的机器人码垛系统及方法。

背景技术

码垛，即对物品进行堆放，传统技术中常常采用的是人工进行码垛的方法，但人工码垛费时费力。

为了解决这个问题，公开号为CN104261078B的中国专利文件便公开了一种码垛输送线上的三码垛位无托盘库码垛装置，由一台码垛机器人对应三条生产线A、B、C和三个码垛位，三个码垛位与三条生产线A、B、C分别一一对应，三条生产线A、B、C分别通过输送设备将物料袋运至码垛机器人前的三个双待抓取位置上，根据输送线输送速度，码垛机器人依次抓取不同物料放入相应的托盘上。该码垛装置充分合理利用工厂内场地空间资源、以现有生产线为基础，使用过程中可同时抓取两袋物料的双抓手机构，在降低生产成本和人工成本的同时，大大提高生产效率，全面实现无人化码垛。

上述码垛机器人虽然能够实现自动码垛，但是码垛机器人需要对每一个物品进行抓取，且每次抓取只能抓取一个，码垛效率低。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于乳制品生产的机器人码垛系统，以解决现有码垛机器人在进行码垛时需要对每一个待码垛物品进行抓取，且每次抓取只能抓取一个导致的码垛效率低的问题。

本发明提供的基础方案为：用于乳制品生产的机器人码垛系统，包括：码垛机器人、用于将商品传送到码垛机器人上的传送机构、用于控制码垛过程的控制模块以及用于存放码垛好的商品的存储仓；

存储仓一侧侧壁靠近中部位置开设有进货口，传送机构一端位于进货口内；存储仓内设置有滑轨，滑轨位于传送机构上方，滑轨上滑动连接有多个相同的码垛机器人，滑轨旁设置有用于带动码垛机器人沿着滑轨滑动到指定位置的驱动机构；码垛机器人底端设置有受控制模块控制实现自动开启和关闭的门体，码垛机器人底端截面大小与门体大小一致，门体大小和商品的包装箱大小一致，码垛机器人和门体之间为放置通道；

存储仓内竖直向上设置有多个堆放通道，堆放通道位于码垛机器人下方，每一个堆放通道对应一个码垛机器人，控制模块能控制驱动机构带动码垛机器人到堆放通道正上方；堆放通道内滑动连接有承重盘，承重盘底面和堆放通道底部之间连接有支撑弹簧，承重盘位于堆放通道顶端。

本发明的优点在于：1、装箱好的商品需要进行码垛时，将装箱好的商品放置到传送机构上，然后控制模块控制所有码垛机器人运动到传送机构端头紧靠并排，使得并排的码垛机器人内形成一个连续的放置通道，然后传送机构将商品传送到码垛机器人的放置通道内，在后续被传送的商品将推动之前先放入到码垛机器人内的商品向着放置通道内运动，与现有技术相比，无需对每一个商品进行夹取，只需将商品传送到码垛机器人的放置通道内即可，使用更加方便；且在后续被传送的商品将推动之前先放入到码垛机器人内的商品向着放置通道内运动，这样便使得每一个码垛机器人的放置通道内依次被进入商品。

2、当每一个码垛机器人上有且只有一箱商品时，控制模块控制驱动机构带动码垛机器人到达对应堆放通道上方后停止，之后控制模块控制码垛机器人底部设置的门体开启，使得放置通道内的商品掉落到对应的堆放通道内，即一次性实现了多个码垛机器人进行码垛的动作。

3、当商品掉落到堆放通道内后，掉落到堆放通道顶端的承重盘上，承重盘在商品重力作用下沿着堆放通道向下运动一段距离，使得支撑弹簧被压缩，便于在该商品上继续堆放商品；由于支撑弹簧的支撑作用，使得承重盘和码垛机器人底端距离较小，避免码垛机器人上的商品落到承重盘上时摔坏，且支撑弹簧对商品下落起到缓冲作用。由于乳制品的商品常常需要冷藏，在滑动盘向下滑动的过程中还能增加堆放通道内空气流动，便于乳制品冷却。

4、在已经堆放有商品的堆放通道内继续进行商品的堆放时，由于支撑弹簧的伸缩性，可以使得已经堆放的商品上表面和码垛机器人之间的距离较小，便于进行之后商品堆放时摔坏。

进一步，所述门体上表面设置有滚珠。

在门体上表面上设置滚珠，便于放置通道内有商品时下一个商品进入后对其进行推动。

进一步，所述堆放通道相对两侧侧壁上均设置有受控制模块控制开启或关闭的电动门，一个电动门旁设置有推缸，另一个电动门旁设置有存放室，存放室底面和承重盘能抵达堆放通道最低处的上平面齐平；推缸和堆放通道底端之间连接有进气管，进气管上设置有压力阀，堆放通道底端设置有气压传感器，气压传感器和控制模块信号连接；推缸内滑动连接有活塞，活塞上固定有活塞杆，活塞杆上固定有推块，推块位于推缸旁的电动门处，活塞和推缸远离堆放通道一端的内壁之间连接有复位弹簧；推缸上还设置有出气管，出气管上设置有出气阀。

当堆放通道内堆放的乳制品箱达到最大限度时，堆放通道内的空气在受挤压的过程中温度和压力均上升，当堆放通道内的压力值上升到压力阀动作的压力值时，压力阀开启，堆放通道内的气体进入到推缸内，同时，气压传感器将检测到的压力变化信号发送给控制模块，控制模块控制堆放通道两侧壁上的电动门开启。当堆放通道内的气体进入到推缸内后，原本在堆放通道内被挤压而温度上升的气体开始自由膨胀，气体膨胀时将推动推缸内活塞向堆放通道一侧运动，进而使得活塞杆和推块向堆放通道一侧运动，推块向堆放通道一侧运动的过程中从电动门进入到堆放通道内，然后将堆放通道内堆放的乳制品箱推到堆放通道旁的存放室内进行存放。当堆放通道内的乳制品箱被推出后，控制模块控制出气阀开启，使得推缸内的气体从出气管中出去，推块、活塞和活塞杆在复位弹簧的拉动下向远离堆放通道的方向运动，在推块退出堆放通道后，控制模块控制电动门关闭，此时便可以开始通过控制模块控制码垛机器人在该堆放通道内再次进行乳制品箱的堆放。

进一步，所述出气管和堆放通道顶端连通。

由于堆放通道内气体挤压会使得其内部温度升高，即最靠近承重盘的乳制品箱受热最多，而乳制品大多需要冷藏存放，而出气管出来的气体是经过膨胀冷却的，所以出气管出来的气体对乳制品箱起到预先冷却的作用。

进一步，所述存放室底板上设置有滚珠层。

当推块再次将同一个堆放通道内的乳制品箱推到存放室内时，存放室内原有存放的乳制品箱便会被挤压推动到存放室远离堆放通道一侧。由于存放室底面上设置有滚珠层，所以存放室内的乳制品箱被挤压推动时所需力度小。

另外，针对用于乳制品生产的机器人码垛系统，还提供了一种用于乳制品生产的机器人码垛方法，包括如下步骤：

步骤一：将商品装到和底面码垛机器人门体大小一致的箱体内，当装箱好的商品需要进行码垛时，将乳制品箱放置到传送机构上，传送机构对商品进行传送；

步骤二：控制模块控制码垛机器人全部沿着滑轨向传送机构一侧运动并进行紧密排列，传送机构传送的商品被传送到码垛机器人排列形成的连续放置通道内；

步骤三：当所有码垛机器人上均有且只有一个商品时，控制模块控制传送机构停止传送，然后控制模块控制码垛机器人沿着滑轨滑动到对应的堆放通道上方；

步骤四：码垛机器人到达对应堆放通道上方后，控制模块控制码垛机器人上承接商品的门体打开，使得码垛机器人上的商品掉落到滑动通道内滑动连接的承重盘上，承重盘和滑动通道底端之间连接的支撑弹簧被压缩；

步骤五：控制模块控制传送机构继续对商品进行传送，之后重复执行步骤一至步骤四，完成商品的堆放。

本方案通过步骤一到步骤五实现了商品的堆放，且由于堆放通道的导向作用，能避免堆放的商品倒塌，使得堆放的商品堆放整齐。

附图说明

图1为本发明实施例中用于乳制品生产的机器人码垛系统的结构示意图；

图2为图1的右视图；

图3为本发明实施例中码垛机器人的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：传送带1、存储仓2、进货口3、滑轨4、码垛机器人5、出货口6、推缸7、支撑弹簧8、承重盘9、存放室10、商品11、堆放通道12、滚珠层13、进气管14、压力阀15、出气阀16、出气管17、推块18、活塞19、进气阀20、复位弹簧21、承压板22。

实施例

如图1所示：用于乳制品生产的机器人码垛系统，包括：传送机构、控制模块、码垛机器人5和存储仓2。

存储仓2包括上腔室和下腔室，上腔室和下腔室之间的分界线为存储仓2左侧侧壁上安装的机架，传送机构设置在机架上，传送机构选用现有的传送带1；存储仓2上腔室左侧侧壁上开设有进货口3，传送带1右端位于进货口3内；

上腔室左右侧壁上水平焊接有滑轨4，码垛机器人5滑动连接在滑轨4上，码垛机器人5共有五个且并排设置，每一个码垛机器人内设置有一个用于放置商品的放置通道，五个码垛机器人5并排使码垛机器人5内形成一个连续的放置通道，滑轨4旁还设置有用于驱动每一个码垛机器人5沿着滑轨4运动的驱动机构，每一个码垛机器人5对应一个驱动机构，驱动机构包括步进电机，步进电机的输出轴上固定有齿轮，齿轮上啮合有用于推动码垛机器人5沿着滑轨4滑动的齿条；步进电机受控制模块控制。实际运用过程中，码垛机器人5的个数设置可以根据实际需求进行改变。

码垛机器人5位于传送带1右侧且底端低于传送带1上表面，如图3所示，码垛机器人5底部设置有门体，门体为承压板22，承压板22上板面上设置有滚珠，承压板22一端和码垛机器人5侧壁铰接，承压板22另一端为自由端，承压板22的自由端通过电磁铁进行位置的固定。承压板22和码垛机器人5铰接处设置有用于承压板22复位的扭簧。电磁铁的通电和断电受控制模块控制，控制模块包括现有的控制器，控制器可以是现有FX系列PLC，也可以是现有AT98C51系列单片机。

下腔室右侧内壁上开设有用于工作人员取出存放商品11的出货口6，下腔室内竖直设置有堆放通道12，堆放通道12开口向上设置，堆放通道12位于码垛机器人5的下方，堆放通道12从左往右依次排列，堆放通道12和码垛机器人5数量一致，且码垛机器人5和堆放通道12一一对应，当需要将码垛机器人5上的商品11放入到堆放通道12内时，控制模块控制码垛机器人5到对应堆放通道12正上方后停止动作，然后控制电磁铁断电，使得码垛机器人5上的商品11落到堆放通道12内。

堆放通道12内滑动连接有承重盘9，承重盘9底面和堆放通道12底部之间连接有支撑弹簧8，承重盘9上表面设置有海绵，承重盘9上没有放置商品11时，支撑弹簧8支撑着承重盘9位于堆放通道12顶端的开口处，当承重盘9上放置有物品时，承重盘9向下滑动，便于继续在堆放通道12内堆放商品11；由于海绵和支撑弹簧8对掉落在承重盘9上的商品11具有缓冲作用，能够避免掉落在承重盘9上的商品11摔坏。

如图2所示，堆放通道12左侧设置有推缸7，推缸7内滑动连接有活塞19，活塞19上固定有活塞19管，活塞19杆右端固定有推块18，推缸7左端连通有出气管17和进气管14，出气管17的管口设置在堆放通道12顶端，出气管17上设置有出气阀16；进气管14和堆放通道12底端连通，进气管14上设置有压力阀15，且堆放通道12底端设置有进气阀20。进气阀20和出气阀16均采用现有的电磁阀，进气阀20和出气阀16受控制模块控制。

堆放通道12右侧设置有存放室10，当承重盘9位于堆放通道12最底端位置时，存放室10底面高度小于等于承重盘9上表面高度。堆放通道12的底面上设置有滚珠层13，滚珠层13有若干滚珠构成。另外，由于本实施例中的商品11为奶制品时，需要进行冷藏，可以在存放室10内设置冷气管，将冷气管通入到存放室10内。

堆放通道12左右侧壁上均开设有电动门，堆放通道12底部设置有气压传感器，气压传感器和控制模块电连接；电动门的结构和开启关闭的实现原理类似于现有的电梯门，受控制模块控制动作，电动门包括左门和右门，且为了堆放通道12内部气密性，可以在左门上开设供右门进入的卡槽。气压传感器可以选用现有RSCM17100KN030型号的气压传感器。

另外，针对上述用于乳制品生产的机器人码垛系统，本实施例还公开了一种乳制品生产的机器人码垛方法，包括如下步骤：

S1、当装箱好的乳制品需要进行码垛时，将乳制品箱放置到传送带1上，传送带1从左往右对乳制品箱进行传送；

S2、控制模块控制步进电机转动，使得码垛机器人5全部沿着滑轨4向左运动到传送带1右侧进行紧密排列，然后控制模块控制电机停止转动；

S3、当传送到上传送的乳制品箱传送到传送带1右端时，传送带1上的乳制品箱被传送到靠左的码垛机器人5上，由于码垛机器人5的承压板22上设置有滚珠，当下一件乳制品箱传送到该码垛机器人5的承压板22上时，已经位于该承压板22上的乳制品箱就会被后传送到该承压板22上的乳制品箱推动挤压到靠近该码垛机器人5的码垛机器人5内；

S4、当所有的码垛机器人5上均有且只有一个乳制品箱时(乳制品箱宽度和承压板22宽度一致)，控制模块控制传送带1停止传送，然后控制模块控制步进电机动作，使得码垛机器人5运动到对应的堆放通道12上方，之后控制模块控制步进电机停止转动；控制模块控制码垛机器人5到达指定位置时，通过控制步进电机转动圈数实现。

S5、当所有码垛机器人5均到达对应堆放通道12上方后，控制模块控制固定承压板22自由端的电磁铁断电，承压板22在乳制品箱重力作用下向下翻转，使得码垛机器人5上的乳制品箱掉落到对应的堆放通道12内；当乳制品箱进入到堆放通道12内后，承压板22在扭簧的作用下自动向上翻转，然后控制模块控制电磁铁通电，使得承压板22自由端位置被固定，这时便可再次执行步骤S1，使得码垛机器人5内能够继续放置乳制品箱。

S6、当乳制品箱掉落到堆放通道12内后，掉落到堆放通道12内的承重盘9上，承重盘9在乳制品箱重力的作用下向下运动，便于第二个乳制品箱在该堆放通道12内堆放。

S7、当堆放通道12内堆放的乳制品箱达到最大限度时，堆放通道12内的空气在受挤压的过程中温度和压力均上升，当堆放通道12内的压力值上升到压力阀15动作的压力值时，压力阀15开启，堆放通道12内的气体进入到推缸7内，同时，气压传感器将检测到的压力变化信号发送给控制模块，控制模块控制堆放通道12两侧壁上的电动门开启。

S8、当堆放通道12内的气体进入到推缸7内后，原本在堆放通道12内被挤压而温度上升的气体开始自由膨胀，使得气体温度降低；气体膨胀时将推动推缸7内活塞19向右运动，进而使得活塞19杆和推块18向右运动，推块18向右运动的过程中从电动门进入到堆放通道12内，然后将堆放通道12内堆放的乳制品箱推到堆放通道12旁的存放室10内进行存放，之后将存储室接通冷气，对存储室内的乳制品进行冷藏。

S9、当堆放通道12内的乳制品箱被推出后，控制模块控制出气阀16开启，使得推缸7内的气体从出气管17中出去，推块18、活塞19和活塞19杆在复位弹簧21的拉动下向左运动，在推块18退出堆放通道12后，控制模块控制电动门关闭，此时开始控制模块控制码垛机器人5在该堆放通道12内再次进行乳制品箱的堆放。

S10、在码垛机器人5再次将乳制品箱放入到堆放通道12时，出气管17中还在出气体，对正在放置的乳制品箱进行冷却。由于堆放通道12内气体挤压会使得其内部温度升高，即最靠近承重盘9的乳制品箱受热最多，而乳制品大多需要冷藏存放，而出气管17出来的气体是经过膨胀冷却的，所以出气管17出来的气体对乳制品箱起到预先冷却的作用。

S11、当推块18再次将同一个堆放通道12内的乳制品箱推到存放室10内时，存放室10内原有存放的乳制品箱便会被挤压推动到存放室10右侧(如图2所示)。由于存放室10底面上设置有滚珠层13，所以存放室10内的乳制品箱被挤压推动时所需力度小。

本实施例的又一实施方式为，将码垛机器人5上的承压板22换成电动门，通过控制模块控制电动门的开启和关闭，这样控制更加方便稳定。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.用于乳制品生产的机器人码垛系统，包括码垛机器人和用于将商品传送到码垛机器人上的传送机构，其特征在于，还包括：用于控制码垛过程的控制模块以及用于存放码垛好的商品的存储仓；

存储仓一侧侧壁靠近中部位置开设有进货口，传送机构一端位于进货口内；存储仓内设置有滑轨，滑轨位于传送机构上方，滑轨上滑动连接有多个相同的码垛机器人，滑轨旁设置有用于带动码垛机器人沿着滑轨滑动到指定位置的驱动机构；码垛机器人底端设置有受控制模块控制实现自动开启和关闭的门体，码垛机器人底端截面大小与门体大小一致，门体大小和商品的包装箱大小一致，码垛机器人和门体之间为放置通道；

存储仓内竖直向上设置有多个堆放通道，堆放通道位于码垛机器人下方，每一个堆放通道对应一个码垛机器人，控制模块能控制驱动机构带动码垛机器人到堆放通道正上方；堆放通道内滑动连接有承重盘，承重盘底面和堆放通道底部之间连接有支撑弹簧，承重盘位于堆放通道顶端。

2.根据权利要求1所述的用于乳制品生产的机器人码垛系统，其特征在于：所述门体上表面设置有滚珠。

3.根据权利要求1所述的用于乳制品生产的机器人码垛系统，其特征在于：所述堆放通道相对两侧侧壁上均设置有受控制模块控制开启或关闭的电动门，一个电动门旁设置有推缸，另一个电动门旁设置有存放室，存放室底面和承重盘能抵达堆放通道最低处的上平面齐平；推缸和堆放通道底端之间连接有进气管，进气管上设置有压力阀，堆放通道底端设置有气压传感器，气压传感器和控制模块信号连接；推缸内滑动连接有活塞，活塞上固定有活塞杆，活塞杆上固定有推块，推块位于推缸旁的电动门处，活塞和推缸远离堆放通道一端的内壁之间连接有复位弹簧；推缸上还设置有出气管，出气管上设置有出气阀。

4.根据权利要求3所述的用于乳制品生产的机器人码垛系统，其特征在于：所述出气管和堆放通道顶端连通。

5.根据权利要求3所述的用于乳制品生产的机器人码垛系统，其特征在于：所述存放室底板上设置有滚珠层。

6.用于乳制品生产的机器人码垛方法，包括如下步骤：

步骤一：将商品装到和底面码垛机器人门体大小一致的箱体内，当装箱好的商品需要进行码垛时，将乳制品箱放置到传送机构上，传送机构对商品进行传送；

步骤二：控制模块控制码垛机器人全部沿着滑轨向传送机构一侧运动并进行紧密排列，传送机构传送的商品被传送到码垛机器人排列形成的连续放置通道内；

步骤三：当所有码垛机器人上均有且只有一个商品时，控制模块控制传送机构停止传送，然后控制模块控制码垛机器人沿着滑轨滑动到对应的堆放通道上方；

步骤四：码垛机器人到达对应堆放通道上方后，控制模块控制码垛机器人上承接商品的门体打开，使得码垛机器人上的商品掉落到滑动通道内滑动连接的承重盘上，承重盘和滑动通道底端之间连接的支撑弹簧被压缩；

步骤五：控制模块控制传送机构继续对商品进行传送，之后重复执行步骤一至步骤四，完成商品的堆放。

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