CN109866466B - 一种纸盒的折盒装置、折盒机械手及折盒方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纸盒的折盒装置、折盒机械手及折盒方法，旨在提供一种折盒效率高的纸盒的折盒装置、折盒机械手及折盒方法。其中的折盒装置包括模块组件、中部具有水平隔板的模具外框架、模具底座，以及凸轮运动机构装配体；所述模具外框架设置于模具底座上端，所述模块组件放置于模具外框架的隔板上，所述凸轮运动机构装配体设置于模具底座上；所述模块组件包括与展开纸盒的下盖板对应的第一支撑块，与展开纸盒的两下盖侧板分别对应的第二支撑块，与展开纸盒的连接板对应的第三支撑块，与展开纸盒的两连接耳板分别对应的第四支撑块，与展开纸盒的下盖端板对应的第五支撑块，与展开纸盒的两下盖耳板分别对应的第六支撑块。

Description

一种纸盒的折盒装置、折盒机械手及折盒方法

技术领域

本发明涉及折盒机械设备技术领域，尤其是涉及一种纸盒的折盒装置、折盒机械手及折盒方法。

背景技术

随着机器人技术的快速发展，各领域对机器人的需求与日俱增，在诸如工业、服务、包装等领域需要机器人能够像人一样工作，甚至与人一起并肩作战，在这样的需求下，双臂协作机器人相比传统单臂机器人更加小巧、紧凑、灵活，并且人可以毫无顾忌地与其接触。

目前的自动化包装行大部分是通过专机流水线来完成，不仅需要传送带、各种复杂机构等设备，并且占地面积大。采用双臂机器人包装只要在工作台上就可以，大大减小了占地面积，不需要太多复杂的设备，只要相应的多功能机械手及模具即可。

现有常规机械手通常只具备一种功能并只能夹一种工件，不能完成更复杂的动作，故效率低。设计良好的机械手末端执行器可在很大程度上提高效率和系统的可靠性，再配以对应的模具可降低动作的复杂性，可大大缩短工作时间。目前纸盒（图1所示）在折盒时，均是采用常规机械手或者专机流水线，亟需新的折盒设备，以解决常规末端手爪功能单一、常规自动化纸盒包装占地面积大效率低下的问题。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供了一种可提高折盒效率的纸盒的折盒装置、折盒机械手及折盒方法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种纸盒的折盒装置，包括模块组件、中部具有水平隔板的模具外框架、模具底座，以及凸轮运动机构装配体；所述模具外框架设置于模具底座上端，所述模块组件放置于模具外框架的隔板上，所述凸轮运动机构装配体设置于模具底座上；

所述模块组件包括与展开纸盒的下盖板对应的第一支撑块，与展开纸盒的两下盖侧板分别对应的第二支撑块，与展开纸盒的连接板对应的第三支撑块，与展开纸盒的两连接耳板分别对应的第四支撑块，与展开纸盒的下盖端板对应的第五支撑块，与展开纸盒的两下盖耳板分别对应的第六支撑块；

所述第六支撑块的下端均设置向下伸出的第一从动件，所述第二支撑块的下端均设置向下伸出的第二从动件，所述第三支撑块的下端均设置向下伸出的第三从动件，所述第四支撑块的下端均设置向下伸出的第四从动件；

所述第一支撑块上设置有吸盘组；

所述模具外框架的水平隔板上设置供第一从动件、第二从动件、第三从动件及第四从动件穿过并进行导向的导向管；

所述凸轮运动机构装配体包括驱动两第一从动件同时升降的第一移动凸轮组件，驱动两第二从动件同时升降的第二移动凸轮组件，驱动第三从动件同降的第三移动凸轮组件，以及驱动两第四从动件同时升降的第四移动凸轮组件。

优选的是，所述第一移动凸轮组件包括固定安装于模具底座上的导轨，设置于导轨上、与导轨导向配合的滑块，固定设置于滑块上端的滑块底板，固定设置于滑块底板上、与两第一从动件接触配合的移动凸轮，以及设置于移动凸轮上的凸轮推杆；所述模具外框架上设置供凸轮推杆穿过的操作孔。（限位模具底座侧板）。

优选的是，所述第一从动件采用滚子从动件，所述第一从动件的滚轮与第一移动凸轮组件的移动凸轮接触。

一种纸盒的折盒机械手，包括具有矩形凹槽的凹形板、吸盘组件、连接体、以及法兰连接件；所述凹形板上、相对其矩形凹槽的一侧与连接体固连，所述吸盘组件的连接端与连接体固连，且与凹形板呈度布置；所述法兰连接件与连接体固连，且与吸盘组件及凹形板的构成Y字形布局。

优选的是，所述吸盘组件与凹形板呈正交分布。

一种纸盒的折盒方法，采用压痕刀具，如上所述的折盒装置以及折盒机械手；通过双臂机器人配合进行，该折盒方法包括如下步骤：

(1)在展开纸盒的上盖侧板内侧面及上盖端板的内侧面涂胶；已涂好胶的展开纸盒由机械臂右手上的折盒机械手的吸盘组件抓取并精准放在折盒装置上，折盒装置的吸盘组抽真空吸住展开纸盒的下盖板；

(2)机械臂左手的手爪两手指夹取准备好的压痕刀具，依次沿展开纸盒预留的折痕滑动并下压，此时展开纸盒各面均有一定角度的折弯；

(3)机械臂左手的手爪放回压痕刀具，用两手指依次推动第一移动凸轮组件的移动凸轮及第四移动凸轮组件的移动凸轮，第六支撑块及第四支撑块升起，带动下盖耳板及连接耳板折弯竖起；

(4)机械臂左手推动第三移动凸轮组件的移动凸轮，第三支撑块升起，带动连接板折弯竖起，此时纸盒的右半部分在连接板的带动下全部竖起；

(5)机械臂左手推动第三移动凸轮组件的移动凸轮，第二支撑块升起，带动下盖侧板折弯竖起，此时两连接耳板包在下盖侧板里面；

(6)转动机械臂右手的末端法兰，启用凹形板，此时凹形板上凹槽的开口指向上盖板外包装面，凹形板上凹槽的两侧贴住上盖侧板外侧并向下盖板方向移动，使上盖侧板包住下盖侧板；

(7)机械臂左手的手爪拉动第二移动凸轮组件的移动凸轮使其复位，相应第二支撑块复位；

(8)机械臂右手上的凹形板继续向左滑动，上盖板逐渐盖住下盖板，凹形板左右来回滑动几次使纸盒两组侧面分别粘牢；

(9)机械臂左手的手爪抵住下盖端板使其向上竖起，右手凹形板移开并下压上盖端板，最后机械臂左手的手爪移开，右手凹形板贴紧上盖端板端面前后来回滑动多次使上盖端板与下盖端板粘牢，即完成纸盒包装。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明实现了利用双臂机器人快速包装纸盒的功能，无需借助其它复杂的机构，具有一定的柔性和适应性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明所要折制纸盒的展开图。

图2为本发明中折盒装置的结构示意图。

图3为图2的爆炸视图。

图4为模块组件的示意图。

图5为图4的另一方向的示意图。

图6为模具外框架的示意图。

图7为凸轮运动机构装配体的示意图。

图8为本发明中折盒机械手的结构示意图。

图9为盒压痕刀具的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将以附图为基准，借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

图1所示为本发明所要折制纸盒的展开图，该纸盒包括上盖板308，位于上盖板308下方的下盖板306，连接上盖板308及下盖板306相邻两端的连接板307，分位于连接板307两侧的连接耳板303、312，分别位于下盖板306两侧的下盖侧板302、311，分别位于上盖板308两侧的上盖侧板304、313，位于下盖板306端部的下盖端板305，位于上盖板308端部的上盖端板309，以及位于下盖侧板302、311上、临近下盖端板305的下盖耳板301、310。

图2-7所示纸盒的折盒装置，包括模块组件220、中部具有水平隔板的模具外框架210、模具底座230，以及凸轮运动机构装配体240；所述模具外框架210设置于模具底座230上端，所述模块组件220放置于模具外框架210的隔板上，所述凸轮运动机构装配体240设置于模具底座230上；

所述模块组件220包括与展开纸盒的下盖板306对应的第一支撑块228，与展开纸盒的两下盖侧板302、311分别对应的第二支撑块222、229，与展开纸盒的连接板307对应的第三支撑块226，与展开纸盒的两连接耳板303、312分别对应的第四支撑块223、227，与展开纸盒的下盖端板305对应的第五支撑块224，与展开纸盒的两下盖耳板301、310分别对应的第六支撑块221、225；

所述第六支撑块221、225的下端均设置向下伸出的第一从动件2210，所述第二支撑块222、229的下端均设置向下伸出的第二从动件2220，所述第三支撑块226的下端均设置向下伸出的第三从动件2260，所述第四支撑块223、227的下端均设置向下伸出的第四从动件2230；

所述第一支撑块228上设置有吸盘组2280；

所述模具外框架210的水平隔板上设置供第一从动件2210、第二从动件2220、第三从动件2260及第四从动件2230穿过并进行导向的导向管2160；

所述凸轮运动机构装配体241包括驱动两第一从动件2210同时升降的第一移动凸轮组件241，驱动两第二从动件2220同时升降的第二移动凸轮组件242，驱动第三从动件2260同降的第三移动凸轮组件244，以及驱动两第四从动件2230同时升降的第四移动凸轮组件243。

作为具体的技术方案，所述第一移动凸轮组件包括固定安装于模具底座上的导轨2411，设置于导轨上、与导轨导向配合的滑块2412，固定设置于滑块上端的滑块底板2413，固定设置于滑块底板上、与两第一从动件2210接触配合的移动凸轮2414，以及设置于移动凸轮上的凸轮推杆2415；所述模具外框架上设置供凸轮推杆穿过的操作孔；

本实施例中，第一移动凸轮组件的移动凸轮上设置有两处分别用于驱动两第一从动件2210的凸起，滑块的位移限制由模具底座的侧壁进行限制，显然也可采用常见的限位件或者限位结构，如限位螺钉、限位台阶等。

所述第二移动凸轮组件、第三移动凸轮组件级第四移动凸轮组件均可采用与第一移动凸轮组件相近似的结构，显然也可采用其它常用的结构形式。由于第三移动凸轮组只驱动一个第三从动件2260，因此其只需要一个凸起；另外，第三支撑块226及第四支撑块223、227在纸盒的宽度空间上有重叠，因此，第三从动件2260与第四从动件2230在该方向上应错位设置，便于第三移动凸轮组件级第四移动凸轮组件的布置和组装。

作为优选的技术方案，所述第一从动件2210采用滚子从动件，所述第一从动件的滚轮2211与第一移动凸轮组件的移动凸轮接触。所述第二从动件2220、第三从动件2260及第四从动件2230均可采用与第一从动件2210相同的滚子从动件，显然也可采用其它常用结构的从动件。

本实施中，图中的模块组件220还示出了第三支撑块226右侧的一些支撑块，此部分支撑块可作为辅助件，避免杂物落入下部的动作机构中，并非是必要的构件。显然也可设置盖板等构件进行替代。

一种纸盒的折盒机械手，包括具有矩形凹槽的凹形板101、吸盘组件104、连接体102、以及法兰连接件103；所述凹形板上、相对其矩形凹槽的一侧与连接体102固连，所述吸盘组件104的连接端与连接体102固连，且与凹形板呈90度布置；所述法兰连接件与连接体102固连，且与吸盘组件及凹形板的构成Y字形布局。

作为优选的技术方案，所述吸盘组件与凹形板呈正交分布，使吸盘组件与凹形板的工作面呈90度，工作时相互之间无干涉，所述的法兰连接件与所述的吸盘组件和凹形板分别呈45°，机械手可在两种功能间自由切换而无干涉。

一种纸盒的折盒方法，其采用如上所述的折盒装置，折盒机械手以及压痕刀具；通过双臂机器人配合进行，该折盒方法包括如下步骤：

(1)在展开纸盒的上盖侧板304、313内侧面及上盖端板的内侧面309涂胶；已涂好胶的展开纸盒由机械臂右手上的折盒机械手的吸盘组件104抓取并精准放在折盒装置上，折盒装置的吸盘组2280抽真空吸住展开纸盒的下盖板306；

(2)机械臂左手的手爪两手指夹取准备好的压痕刀具，依次沿展开纸盒预留的折痕滑动并下压，此时展开纸盒各面均有一定角度的折弯；

(3)机械臂左手的手爪放回压痕刀具，用两手指依次推动第一移动凸轮组件的移动凸轮及第四移动凸轮组件的移动凸轮，第六支撑块221、225及第四支撑块223、227升起，带动下盖耳板301、310及连接耳板303、312折弯竖起；

(4)机械臂左手推动第三移动凸轮组件的移动凸轮，第三支撑块226升起，带动连接板307折弯竖起，此时纸盒的右半部分在连接板的带动下全部竖起；

(5)机械臂左手推动第三移动凸轮组件的移动凸轮，第二支撑块222、229升起，带动下盖侧板302、311折弯竖起，此时两连接耳板303、312包在下盖侧板302、311里面；

(6)转动机械臂右手的末端法兰，启用凹形板，此时凹形板上凹槽的开口指向上盖板308外包装面，凹形板上凹槽的两侧贴住上盖侧板304、313外侧并向下盖板方向移动，使上盖侧板304、313包住下盖侧板302、311；

(7)机械臂左手的手爪拉动第二移动凸轮组件的移动凸轮使其复位，相应第二支撑块222、229复位；

(8)机械臂右手上的凹形板101继续向左滑动，上盖板逐渐盖住下盖板，凹形板101左右来回滑动几次使纸盒两组侧面分别粘牢；

(9)机械臂左手的手爪抵住下盖端板305使其向上竖起，右手凹形板101移开并下压上盖端板309，最后机械臂左手的手爪移开，右手凹形板101贴紧上盖端板309端面前后来回滑动多次使上盖端板309与下盖端板305粘牢，即完成纸盒包装。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种纸盒的折盒方法，其特征在于：采用压痕刀具，折盒装置，以及折盒机械手，通过双臂机器人配合进行；

折盒装置，包括模块组件、中部具有水平隔板的模具外框架、模具底座，以及凸轮运动机构装配体；其特征在于：所述模具外框架设置于模具底座上端，所述模块组件放置于模具外框架的隔板上，所述凸轮运动机构装配体设置于模具底座上；

所述模块组件包括与展开纸盒的下盖板对应的第一支撑块，与展开纸盒的两下盖侧板分别对应的第二支撑块，与展开纸盒的连接板对应的第三支撑块，与展开纸盒的两连接耳板分别对应的第四支撑块，与展开纸盒的下盖端板对应的第五支撑块，与展开纸盒的两下盖耳板分别对应的第六支撑块；

所述第六支撑块的下端均设置向下伸出的第一从动件，所述第二支撑块的下端均设置向下伸出的第二从动件，所述第三支撑块的下端均设置向下伸出的第三从动件，所述第四支撑块的下端均设置向下伸出的第四从动件；

所述第一支撑块上设置有吸盘组；

所述模具外框架的水平隔板上设置供第一从动件、第二从动件、第三从动件及第四从动件穿过并进行导向的导向管；

所述凸轮运动机构装配体包括驱动两第一从动件同时升降的第一移动凸轮组件，驱动两第二从动件同时升降的第二移动凸轮组件，驱动第三从动件同降的第三移动凸轮组件，以及驱动两第四从动件同时升降的第四移动凸轮组件；

折盒机械手，包括具有矩形凹槽的凹形板、吸盘组件、连接体、以及法兰连接件；所述凹形板上、相对其矩形凹槽的一侧与连接体固连，所述吸盘组件的连接端与连接体固连，且与凹形板呈度布置；所述法兰连接件与连接体固连，且与吸盘组件及凹形板的构成Y字形布局；

该折盒方法包括如下步骤：

(1)在展开纸盒的上盖侧板内侧面及上盖端板的内侧面涂胶；已涂好胶的展开纸盒由机械臂右手上的折盒机械手的吸盘组件抓取并精准放在折盒装置上，折盒装置的吸盘组抽真空吸住展开纸盒的下盖板；

(2)机械臂左手的手爪两手指夹取准备好的压痕刀具，依次沿展开纸盒预留的折痕滑动并下压，此时展开纸盒各面均有一定角度的折弯；

(3)机械臂左手的手爪放回压痕刀具，用两手指依次推动第一移动凸轮组件的移动凸轮及第四移动凸轮组件的移动凸轮，第六支撑块及第四支撑块升起，带动下盖耳板及连接耳板折弯竖起；

(4)机械臂左手推动第三移动凸轮组件的移动凸轮，第三支撑块升起，带动连接板折弯竖起，此时纸盒的右半部分在连接板的带动下全部竖起；

(5)机械臂左手推动第三移动凸轮组件的移动凸轮，第二支撑块升起，带动下盖侧板折弯竖起，此时两连接耳板包在下盖侧板里面；

(6)转动机械臂右手的末端法兰，启用凹形板，此时凹形板上凹槽的开口指向上盖板外包装面，凹形板上凹槽的两侧贴住上盖侧板外侧并向下盖板方向移动，使上盖侧板包住下盖侧板；

(7)机械臂左手的手爪拉动第二移动凸轮组件的移动凸轮使其复位，相应第二支撑块复位；

(8)机械臂右手上的凹形板继续向左滑动，上盖板逐渐盖住下盖板，凹形板左右来回滑动几次使纸盒两组侧面分别粘牢；

(9)机械臂左手的手爪抵住下盖端板使其向上竖起，右手凹形板移开并下压上盖端板，最后机械臂左手的手爪移开，右手凹形板贴紧上盖端板端面前后来回滑动多次使上盖端板与下盖端板粘牢，即完成纸盒包装。

2.根据权利要求1所述纸盒的折盒方法，其特征在于：所述第一移动凸轮组件包括固定安装于模具底座上的导轨，设置于导轨上、与导轨导向配合的滑块，固定设置于滑块上端的滑块底板，固定设置于滑块底板上、与两第一从动件接触配合的移动凸轮，以及设置于移动凸轮上的凸轮推杆；所述模具外框架上设置供凸轮推杆穿过的操作孔。

3.根据权利要求1所述纸盒的折盒方法，其特征在于：所述第一从动件采用滚子从动件，所述第一从动件的滚轮与第一移动凸轮组件的移动凸轮接触。

4.根据权利要求1所述纸盒的折盒方法，其特征在于：所述吸盘组件与凹形板呈正交分布。