CN110371374B - 一种称重包装打码一体式智能机器人及其包装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种称重包装打码一体式智能机器人及其包装方法，包括基础组件、称重组件、包装下料组件、喷码组件、以及出料组件五部分。包装下料组件包括进料导向组件、翻转取袋组件；出料组件包括导向罩、出料滑道、传送举升组件。翻转取袋组件利用自身的翻转运动将位于置袋框内的包装袋吸下，然后翻转90°后使得包装袋被撑袋罩撑开，这种取袋方式能够保证取袋的可靠性，解决了传统以固定方向采用转动辊取袋容易漏取的问题。采用预定轨迹设计的进料滑道将物料引入包装袋中，撑袋罩将包装袋撑开，将包装袋利用吸盘的吸力牢牢吸住。该智能机器人集成称重、包装、打码、传输为一体，将原本多个流水线整合在一起，提高了包装效率，加快了包装节奏。

Description

一种称重包装打码一体式智能机器人及其包装方法

技术领域

本发明涉及一种包装设备，具体涉及一种称重包装打码一体式智能机器人及其包装方法。

背景技术

自动化水平在制造工业中不断提高，应用范围正在拓展。包装机械行业中自动化操作正在改变着包装过程的动作方式和包装容器及材料的加工方法。实现自动控制的包装系统能够极大地提高生产效率和产品质量，显著消除包装工序及印刷贴标等造成的误差，有效减轻职工的劳动强度并降低能源和资源的消耗。具有革命意义的自动化改变着包装机械行业的制造方法及其产品的传输方式。设计、安装的自动控制包装系统，无论从提高包装机械行业的产品质量和生产效率方面，还是从消除加工误差和减轻劳动强度方面，都表现出十分明显的作用。

现有技术中的包装机在取袋操作时通常选择将包装袋以固定方式摆放，采用转动辊对包装袋表面进行摩擦使得包装袋脱离，类似于打印机的送纸装置。这种装置在实际生产中反映最多的是容易漏取或多取，故这种方式的可靠性不高。

发明内容

发明目的：提供一种称重包装打码一体式智能机器人及其包装方法，解决了现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种称重包装打码一体式智能机器人，包括基础组件、称重组件、包装下料组件、喷码组件、以及出料组件五部分。

其中，基础组件，包括分别由机架搭建而成、且一字排开的称重框架、包装框架、出料框架，以及搭建在所述称重框架一侧的机械臂框架；

称重组件，包括架设在所述称重框架上的减震底板，以及固定在所述减震底板上的称重天平；

包装下料组件，包括贯穿设置在所述包装框架上部的置袋框，贯穿设置在所述包装框架内、且位于所述置袋框一侧的进料导向组件，设置在所述进料导向组件一侧、且可沿预定角度回转的翻转取袋组件，以及设置在所述进料导向组件下部的封袋组件；

喷码组件，包括安装在所述进料导向组件下部一侧、且位于所述翻转取袋组件相对一侧的喷码机；

出料组件，包括与所述封袋组件平行设置的导向罩，设置在所述导向罩下部、且与水平面呈30°至60°夹角的出料滑道，以及与所述出料滑道的末端接合、且延伸出所述包装下料组件外部的传送举升组件。

在进一步的实施例中，所述置袋框的截面呈矩形且两端开口，所述置袋框内叠放有预定数量的包装袋，所述包装袋的最上一层叠放有增重板，所述增重板的截面同呈矩形、且与置袋框留有预定间隙，所述增重板的上表面中心处安装有吊环。增重板压在包装袋上，为包装袋提供下压力，使得最下方的包装袋能够与置袋框的下壁贴合，便于后续吸盘吸取；吊环便于增重板从置袋框内取出，以添加包装袋。

在进一步的实施例中，所述进料导向组件包括进料滑道，所述进料滑道的一端引出所述包装框架，一端引入所述包装框架，所述进料滑道位于所述包装框架的一端设有竖直安装的撑袋罩，所述撑袋罩的下部一侧安装有撑袋定位板，所述撑袋定位板上设有多个吸盘。进料滑道用于将物料引入包装袋中，撑袋罩用于将包装袋撑开。

在进一步的实施例中，所述撑袋罩包括内部贯穿的罩体，以及焊接在所述罩体末端两侧的罩板；所述进料滑道的曲线轮廓比例满足反余切函数

；其中，x的定义域为

。经过计算，在该曲线下物料能够在保证下料顺滑的前提下减小落入包装袋时的动能。

在进一步的实施例中，所述翻转取袋组件包括支撑板，固定在所述支撑板上部两侧的第一轴承座，转动设置在所述第一轴承座内的取袋转轴，固定在所述取袋转轴上的翻转板，固定在所述翻转板上部两侧的直线轴承，通过导向柱直线滑动设置在所述直线轴承一侧的取袋板，固定在所述翻转板上、用于驱动所述取袋板直线滑动的第一单出杆气缸，固定在所述取袋板上、且与前述撑袋定位板上规格相同的吸盘，固定在所述支撑板一侧的第二轴承座，转动设置在所述第二轴承座内的销轴，固定在所述销轴上的第二单出杆气缸，固定在所述第二单出杆气缸的活塞杆一端的球铰，一端固定在所述翻转板上、另一端与所述球铰铰接的摆杆，以及分别固定在所述支撑板上预定位置处的第一限位块和第二限位块；所述第一轴承座和第二轴承座内设有深沟球轴承，所述取袋转轴与所述深沟球轴承之间、销轴与深沟球轴承之间分别过渡配合。翻转取袋组件利用自身的翻转运动将位于置袋框内的包装袋吸下，然后翻转90°后使得包装袋被撑袋罩撑开。

在进一步的实施例中，所述第一限位块的高度调节至使得翻转板在逆时针翻转接触到位后保持水平；所述第二限位块的高度调节至使得翻转板在顺时针翻转接触到位后保持竖直；所述封袋组件包括热封定位板，设置在所述热封定位板上的发热条，以及固定在所述包装框架内、且与所述热封定位板连接的第三单出杆气缸；所述热封定位板的下部、且位于所述热封定位板和所述出料滑道之间设有防撞橡胶。第一限位块和第二限位块用于确保翻转板在翻转前后的两种状态符合条件。

在进一步的实施例中，所述传送举升组件包括一段水平、一段45°倾角的托架，转动设置在所述托架一端的动力滚筒，转动设置在所述托架中间段和另一端的从动滚筒，套设在所述动力滚筒和从动滚筒上的传动皮带，以预定间隔设置在所述传动皮带上的隔板，以及设置在所述托架上预定位置处、且与所述传动皮带接触的导向轮。动力滚筒由减速电机作为动力源带动传动皮带传动，从动滚筒作为从动部分，跟随传动皮带的传动而转动，导向轮同时起到导向和涨紧的作用，导向轮的高度可根据传动皮带的松紧程度自行调整。

一种称重包装打码一体式智能机器人的供料装箱方法，包括以下步骤：

S1、生产完成的物料由机械臂将其抓取并投放在称重天平的周转盒内，由称重天平对其称重；若称得质量在预设值范围之内，则进入S2；否则机械臂抓取物料放入不良品回收盒；

S2、翻转取袋组件开始工作，第一单出杆气缸首先启动，带动取袋板回拉预定长度，取袋板回拉完毕后，第一单出杆气缸停止，第二单出杆气缸启动，由第二单出杆气缸的活塞杆回拉，使得活塞杆带动摆杆沿着球铰摆动，最终由摆杆带动翻转板顺时针翻转，由第二限位块对其限位，至此取袋板呈水平状态；

S3、当取袋板呈水平状态后，第一单出杆气缸继续启动，通过控制活塞杆伸出，使得取袋板上的多个吸盘与置袋框内最下部的包装袋接触，接着安装在取袋板上的多个吸盘同时启动，将包装袋利用吸盘的吸力牢牢吸住；

S4、包装袋被吸住后，第一单出杆气缸控制活塞杆缩回，将包装袋从置袋框内扯下，随后第二单出杆气缸启动，由第二单出杆气缸的活塞杆伸出，使得活塞杆带动摆杆沿着球铰摆动，最终由摆杆带动翻转板逆时针翻转，由第一限位块对其限位，至此取袋板呈竖直状态，在此状态下，包装袋由撑袋罩撑起；

S5、位于撑袋定位板上的吸盘和位于取袋板上的吸盘同时启动，将包装袋的开口向两边拉伸，使得包装袋的开口足够物料进入；此时喷码机对包装袋的外壁进行喷码；

S6、机械臂抓取物料放入进料滑道，物料沿着进料滑道的曲线最终落入开口的包装袋中；入料完毕后，封袋组件启动，利用第三单出杆气缸推动热封定位板，使得包装袋的开口受挤压闭合，此时发热条启动，完成对包装袋的热封操作；

S7、包装袋热封完毕后，热封定位板回退，此时包装袋依靠重力自然下落，顺着出料滑道滑入传动皮带，依靠传动皮带带动包装袋传动至相应工位。

有益效果：本发明涉及一种称重包装打码一体式智能机器人及其包装方法，翻转取袋组件利用自身的翻转运动将位于置袋框内的包装袋吸下，然后翻转90°后使得包装袋被撑袋罩撑开，这种取袋方式能够保证取袋的可靠性，解决了传统以固定方向采用转动辊取袋容易漏取的问题。采用预定轨迹设计的进料滑道将物料引入包装袋中，撑袋罩将包装袋撑开，将包装袋利用吸盘的吸力牢牢吸住。该智能机器人集成称重、包装、打码、传输为一体，将原本多个流水线整合在一起，提高了包装效率，加快了包装节奏。

附图说明

图1为本发明的整体结构图。

图2为本发明的局部拆解图。

图3为本发明中翻转取袋组件的立体图。

图4为本发明中翻转取袋组件的另一视角图。

图中各附图标记为：机械臂框架1、机械臂2、减震底板3、称重天平4、进料导向组件5、进料滑道501、罩体502、罩板503、吸盘504、撑袋定位板505、置袋框6、包装框架7、翻转取袋组件8、支撑板801、第二单出杆气缸802、第二轴承座803、销轴804、球铰805、翻转板806、第一单出杆气缸807、取袋转轴808、第一轴承座809、第二限位块810、取袋板811、第一限位块812、直线轴承813、摆杆814、封袋组件9、发热条901、第三单出杆气缸902、热封定位板903、传送举升组件10、出料框架11、出料滑道12、称重框架13、喷码机14、增重板15、包装袋16。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，具体的细节部分如如图2至图4所示：本发明公开了一种称重包装打码一体式智能机器人及其包装方法。其中，一种称重包装打码一体式智能机器人包括基础组件、称重组件、包装下料组件、喷码组件、以及出料组件五部分。具体的，基础组件包括称重框架13、包装框架7、出料框架11、机械臂2框架1，上述称重框架13、包装框架7、出料框架11、机械臂2框架1均有多个机架搭建而成。称重组件包括减震底板3、称重天平4，所述减震底板3架设在所述称重框架13上，所述称重天平4固定在所述减震底板3上，所述称重天平4上设有周转盒，物料放置在所述周转盒内进行称重，所述称重天平4还设有防尘罩，对于需要严格防尘的物料可选择在称重时将防尘罩合上，避免灰尘进入。所述包装下料组件包括置袋框6、进料导向组件5、翻转取袋组件8、封袋组件9，所述置袋框6贯穿设置在所述包装框架7上，优选的，所述置袋框6的截面呈矩形且两端开口，所述置袋框6内叠放有预定数量的包装袋16，所述包装袋16的最上一层叠放有增重板15，所述增重板15的截面同呈矩形、且与置袋框6留有预定间隙，所述增重板15的上表面中心处安装有吊环。所述进料导向组件5贯穿设置在所述包装框架7内，所述进料导向组件5位于所述置袋框6的一侧。优选的，所述进料导向组件5包括进料滑道501，所述进料滑道501的一端引出所述包装框架7，一端引入所述包装框架7，所述进料滑道501位于所述包装框架7的一端设有竖直安装的撑袋罩，所述撑袋罩的下部一侧安装有撑袋定位板505，所述撑袋定位板505上设有多个吸盘504。所述撑袋罩包括内部贯穿的罩体502，以及焊接在所述罩体502末端两侧的罩板503；所述进料滑道501的曲线轮廓比例满足反余切函数

；其中，x的定义域为[-1，1]。所述翻转取袋组件8设置在所述进料导向组件5的一侧，且可在90°范围内做回转运动。优选的，所述翻转取袋组件8包括支撑板801，所述至撑板的上部两侧固定有第一轴承座809，所述第一轴承座809内转动设有取袋转轴808，所述取袋转轴808上固定有翻转板806，所述翻转板806的上部两侧固定有直线轴承813，所述直线轴承813上通过导向柱滑动设有取袋板811，所述翻转板806上固定有第一单出杆气缸807，所述第一单出杆气缸807用于驱动所述取袋板811做直线滑动，所述取袋板811上固定有多个与前述撑袋定位板505上规格相同的吸盘504，所述至撑板的一侧固定有第二轴承座803，所述第二轴承座803内转动设有销轴804，所述销轴804上固定有第二单出杆气缸802，所述第二单出杆气缸802的活塞杆一端固定有球铰805，摆杆814的一端固定在所述翻转板806上，另一端与所述球铰805铰接，所述支撑板801上的预定位置处分别固定有第一限位块812和第二限位块810，所述第一轴承座809和第二轴承座803内设有深沟球轴承，所述取袋转轴808与所述深沟球轴承之间、销轴804与深沟球轴承之间分别过渡配合。所述第一限位块812的高度调节至使得翻转板806在逆时针翻转接触到位后保持水平；所述第二限位块810的高度调节至使得翻转板806在顺时针翻转接触到位后保持竖直；所述封袋组件9包括热封定位板903，设置在所述热封定位板903上的发热条901，以及固定在所述包装框架7内、且与所述热封定位板903连接的第三单出杆气缸902；所述热封定位板903的下部、且位于所述热封定位板903和所述出料滑道12之间设有防撞橡胶。所述传送举升组件10包括托架、动力滚筒、从动滚筒、传动皮带，所述托架的一段水平、一段与水平面呈45°夹角，所述动力滚筒转动设置在所述托架的一端，所述从动滚筒转动设置在所述托架的中间段和另一端，所述传动皮带套设在所述动力滚筒和从动滚筒上，所述传动皮带上设有预定间隔的隔板，所述导向轮设置在所述托架上的预定位置处，所述导向轮与所述传动皮带的上表面接触。

本发明的工作过程如下：

生产完成的物料由机械臂2将其抓取并投放在称重天平4的周转盒内，由称重天平4对其称重。若称得质量在预设值范围之内，则进入下一步；否则机械臂2抓取物料放入不良品回收盒。在物料进行称重的同时，翻转取袋组件8开始工作，第一单出杆气缸807首先启动，带动取袋板811回拉预定长度，这一步是为了确保取袋板811被翻转后不会撞击到置袋框6。当取袋板811回拉完毕后，第一单出杆气缸807随即停止，第一单出杆气缸807停止后，第二单出杆气缸802随即启动，由第二单出杆气缸802的活塞杆回拉，使得活塞杆带动摆杆814沿着球铰805摆动，最终由摆杆814带动翻转板806顺时针翻转。为了确保翻转板806在翻转前后的两种状态符合条件，我们设计了第一限位块812和第二限位块810。所述第一限位块812的高度调节至使得翻转板806在逆时针翻转接触到位后保持水平。所述第二限位块810的高度调节至使得翻转板806在顺时针翻转接触到位后保持竖直。当翻转板806顺时针翻转后，翻转板806的一端面触碰到第二限位块810，第二限位块810的上部有橡胶垫作为缓冲，避免对翻转板806造成磨损而影响停留时的位置精度。由第二限位块810限位后，此时取袋板811呈水平状态。当取袋板811呈水平状态后，第一单出杆气缸807继续启动，通过控制活塞杆伸出，使得取袋板811上的多个吸盘504与置袋框6内最下部的包装袋16接触，接着安装在取袋板811上的多个吸盘504同时启动，将包装袋16利用吸盘504的吸力牢牢吸住。包装袋16被吸住后，第一单出杆气缸807控制活塞杆缩回，将包装袋16从置袋框6内扯下，随后第二单出杆气缸802启动，由第二单出杆气缸802的活塞杆伸出，使得活塞杆带动摆杆814沿着球铰805摆动，最终由摆杆814带动翻转板806逆时针翻转，由第一限位块812对其限位，限位原理与第二限位块810相同，再次不做赘述。至此取袋板811呈竖直状态，在此状态下，包装袋16由撑袋罩撑起。当包装袋16被撑袋罩撑起后，位于撑袋定位板505上的吸盘504和位于取袋板811上的吸盘504同时启动，将包装袋16的开口向两边拉伸，使得包装袋16的开口足够物料进入。在此状态下，喷码机14对包装袋16的外壁进行喷码。该码含有溯源信息，包括生产日期、打包日期、出厂日期、质量等信息，便于后期溯源。当包装袋16的开口被撑起后，机械臂2抓取物料放入进料滑道501，物料沿着进料滑道501的曲线最终落入开口的包装袋16中。值得一提的是，该进料滑道501的曲线满足反余切函数

，经过计算，在该曲线下物料能够在保证下料顺滑的前提下减小落入包装袋16时的动能。众所周知包装袋16的强度有限，如果物料下落时产生较大动能无疑会对包装袋16造成损坏，故采取反余切函数的下料曲线，有效解决了这一问题。入料完毕后，封袋组件9启动，利用第三单出杆气缸902推动热封定位板903，使得包装袋16的开口受挤压闭合，此时发热条901启动，完成对包装袋16的热封操作。当包装袋16热封完毕后，热封定位板903回退，此时包装袋16依靠重力自然下落，顺着出料滑道12滑入传动皮带，依靠传动皮带带动包装袋16传动至相应工位，动力滚筒由减速电机带动其转动，从而使得套设在其上的传动皮带传动，从动滚筒作为从动部分，跟随传动皮带的传动而转动，导向轮同时起到导向和涨紧的作用，导向轮的高度可根据传动皮带的松紧程度自行调整。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (5)

1.一种称重包装打码一体式智能机器人，其特征是包括：

基础组件，包括分别由机架搭建而成、且一字排开的称重框架、包装框架、出料框架，以及搭建在所述称重框架一侧的机械臂框架；

称重组件，包括架设在所述称重框架上的减震底板，以及固定在所述减震底板上的称重天平；

包装下料组件，包括贯穿设置在所述包装框架上部的置袋框，贯穿设置在所述包装框架内、且位于所述置袋框一侧的进料导向组件，设置在所述进料导向组件一侧、且可沿预定角度回转的翻转取袋组件，以及设置在所述进料导向组件下部的封袋组件；所述进料导向组件包括进料滑道，所述进料滑道的一端引出所述包装框架，一端引入所述包装框架，所述进料滑道位于所述包装框架的一端设有竖直安装的撑袋罩，所述撑袋罩的下部一侧安装有撑袋定位板，所述撑袋定位板上设有多个吸盘；

所述翻转取袋组件包括支撑板，固定在所述支撑板上部两侧的第一轴承座，转动设置在所述第一轴承座内的取袋转轴，固定在所述取袋转轴上的翻转板，固定在所述翻转板上部两侧的直线轴承，通过导向柱直线滑动设置在所述直线轴承一侧的取袋板，固定在所述翻转板上、用于驱动所述取袋板直线滑动的第一单出杆气缸，固定在所述取袋板上、且与前述撑袋定位板上规格相同的吸盘，固定在所述支撑板一侧的第二轴承座，转动设置在所述第二轴承座内的销轴，固定在所述销轴上的第二单出杆气缸，固定在所述第二单出杆气缸的活塞杆一端的球铰，一端固定在所述翻转板上、另一端与所述球铰铰接的摆杆，以及分别固定在所述支撑板上预定位置处的第一限位块和第二限位块；所述第一轴承座和第二轴承座内设有深沟球轴承，所述取袋转轴与所述深沟球轴承之间、销轴与深沟球轴承之间分别过渡配合；

喷码组件，包括安装在所述进料导向组件下部一侧、且位于所述翻转取袋组件相对一侧的喷码机；

出料组件，包括与所述封袋组件平行设置的导向罩，设置在所述导向罩下部、且与水平面呈30°至60°夹角的出料滑道，以及与所述出料滑道的末端接合、且延伸出所述包装下料组件外部的传送举升组件。

2.根据权利要求1所述的一种称重包装打码一体式智能机器人，其特征在于：所述置袋框的截面呈矩形且两端开口，所述置袋框内叠放有预定数量的包装袋，所述包装袋的最上一层叠放有增重板，所述增重板的截面同呈矩形、且与置袋框留有预定间隙，所述增重板的上表面中心处安装有吊环。

3. 根据权利要求1所述的一种称重包装打码一体式智能机器人，其特征在于：所述撑袋罩包括内部贯穿的罩体，以及焊接在所述罩体末端两侧的罩板；所述进料滑道的曲线轮廓比例满足反余切函数

；其中，x的定义域为

。

4.根据权利要求1所述的一种称重包装打码一体式智能机器人，其特征在于：所述第一限位块的高度调节至使得翻转板在逆时针翻转接触到位后保持水平；所述第二限位块的高度调节至使得翻转板在顺时针翻转接触到位后保持竖直；所述封袋组件包括热封定位板，设置在所述热封定位板上的发热条，以及固定在所述包装框架内、且与所述热封定位板连接的第三单出杆气缸；所述热封定位板的下部、且位于所述热封定位板和所述出料滑道之间设有防撞橡胶。

5.根据权利要求1所述的一种称重包装打码一体式智能机器人，其特征在于：所述传送举升组件包括一段水平、一段45°倾角的托架，转动设置在所述托架一端的动力滚筒，转动设置在所述托架中间段和另一端的从动滚筒，套设在所述动力滚筒和从动滚筒上的传动皮带，以预定间隔设置在所述传动皮带上的隔板，以及设置在所述托架上预定位置处、且与所述传动皮带接触的导向轮。

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