CN112607142B - 一种咖啡杯装入隔板设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种咖啡杯装入隔板设备，属于咖啡杯自动装箱技术领域，包括窑炉，咖啡杯倒置在窑炉输送线上，第一视觉检测机构用于检测咖啡杯在窑炉输送线的位置，组装输送线正对窑炉的输出端，第二视觉检测机构从底部对咖啡杯导流口所在的周向位置进行检测，咖啡杯搬运机械手位于窑炉输出端与组装输送线的上方，咖啡杯搬运机械手从窑炉搬运咖啡杯经第二视觉检测机构检测后调整角度放置到组装输送线上，隔板供料输送线设置在组装输送线的一侧，隔板搬运机械手沿组装输送线设置在咖啡杯搬运机械手的下游，隔板搬运机械手从隔板供料输送线搬运隔板分别放置到组装输送线上咖啡杯队列中。该设备能够将带有导流口的咖啡杯导流口朝向内侧放置在隔板中。

Description

一种咖啡杯装入隔板设备

技术领域

本发明属于咖啡杯自动装箱技术领域，具体涉及一种带有导流口的咖啡杯装入隔板设备。

背景技术

对于带有导流口的咖啡杯，在将咖啡杯装入纸箱的过程中，为了防止纸箱内的咖啡杯之间发生碰撞，纸箱内设置具有井字型的栅格单元，咖啡杯导流口交错布置，从而防止搬运过程中，相邻咖啡杯之间的导流口相互碰撞，导致咖啡杯外表面的损伤，导致咖啡杯报废。

对于上述的咖啡杯装箱工序，普遍采用人工将栅格形状的瓦楞隔板放置在纸箱中，将纸箱的每层容纳空间分成多个容纳单元，人工将咖啡杯杯口交错地放置在纸箱中，即咖啡杯背对背放置在隔板中。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提供了一种咖啡杯装入隔板设备，该设备能够将带有导流口的咖啡杯装入隔板中，咖啡杯导流口在隔板中交错设置。

本发明采用的技术方案如下：一种咖啡杯装入隔板设备，包括窑炉，咖啡杯倒置在窑炉输送线上，第一视觉检测机构位于窑炉输出端的正上方，第一视觉检测机构用于检测咖啡杯在窑炉输送线的位置，组装输送线正对窑炉的输出端，第二视觉检测机构设置在组装输送线靠近窑炉的一端且位于其一侧，第二视觉检测机构从底部对咖啡杯导流口所在的周向位置进行检测，咖啡杯搬运机械手位于窑炉输出端与组装输送线的上方，咖啡杯搬运机械手包括机械手本体和搬运抓手，机械手本体采用四自由度的并联机器人，机械手本体带动搬运抓手沿X轴、Y轴、Z轴和绕Z轴方向运动，咖啡杯搬运机械手从窑炉搬运咖啡杯经第二视觉检测机构检测后调整角度放置到组装输送线上，隔板供料输送线设置在组装输送线的一侧，隔板搬运机械手设置在隔板供料输送线与组装输送线的上方，隔板搬运机械手沿组装输送线设置在咖啡杯搬运机械手的下游，隔板搬运机械手从隔板供料输送线搬运隔板分别放置到组装输送线上咖啡杯队列中，隔板展开机构设置在隔板供料输送线输入端，隔板展开机构将闭合隔板展开后放置到隔板供料输送线上。

进一步的，第一视觉检测机构包括遮光框架，遮光板围合在遮光框架四周及上部，第一工业相机及第一光源安装在遮光框架的内部，第一工业相机竖直安装在遮光框架上，第一工业相机设置在窑炉输送线的上方并朝向其设置，第一工业相机用于检测窑炉上咖啡杯的具体位置，咖啡杯搬运机械手根据第一视觉检测机构的检测结果确定咖啡杯的抓取位置。

进一步的，第二视觉检测机构包括第二工业相机，碗形光源设置在第二工业相机的上方，第二工业相机和碗形光源同轴设置，第二工业相机从下往上对倒置的咖啡杯的导流口进行检测，咖啡杯搬运机械手带动咖啡杯绕Z轴转动调节咖啡杯导流口的朝向。

进一步的，组装输送线的数量为三个，三个组装输送线的运动方向与窑炉运送咖啡杯的方向相同，三个组装输送线的宽度之和约等于窑炉输出端的宽度，咖啡杯搬运机械手的数量与组装输送线的数量相同，每个组装输送线的一侧配套一个第二视觉检测机构，每个组装输送线配套一个咖啡杯搬运机械手，隔板搬运机械手将隔板供料输送线的隔板依次搬运到三个组装输送线上。

进一步的，隔板搬运机械手包括二维直角坐标机器人和隔板抓手，机器人机架横跨三个组装输送线和隔板供料输送线设置，二维直角坐标机器人安装在机器人机架上端，二维直角坐标机器人带动隔板抓手沿隔板供料输送线和组装输送线之间运动和竖直方向运动，隔板抓手包括连接板和至少一个隔板抓取单元，连接板固定在二维直角坐标机器人的输出端，隔板抓取单元设置在连接板的下端面。

进一步的，隔板抓取单元包括手指气缸和两个夹爪，手指气缸的上部安装在连接板的下端面，手指气缸竖直设置，两个夹爪对称安装在手指气缸的输出端。

进一步的，隔板展开机构包括六轴机器人本体和末端抓手，六轴机器人本体设置在隔板供料输送线输入端的一侧，挡杆相对六轴机器人本体设置在隔板输送线的另一侧，末端抓手采用吸盘，吸盘安装在六轴机器人本体的输出法兰上，隔板供料机构包括供料框，供料框设置在六轴机器人本体的一侧，隔板闭合放置在供料框中，六轴机器人本体从供料框中抓取隔板并带动其转动至竖直状态，隔板的另一侧外端与挡杆接触，六轴机器人本体带动吸盘与挡杆分别对闭合的隔板两外端施加不同的方向推力用于将隔板张开。

进一步的，还包括压紧机构，咖啡杯搬运机械手、隔板搬运机械手、压紧机构沿组装输送线的运动方向依次设置在其上方，压紧机构用于对装入咖啡杯的隔板从其上方外侧向其内部进行按压。

进一步的，压紧机构包括压紧支架，压紧支架下部固定在组装输送线中机架的两侧，第一直行气缸竖直安装在压紧支架上，压板位于第一直行气缸的下方，第一直行气缸的缸杆伸出端与压板固连，四个第二直行气缸均布在压板的四周，第二直行气缸水平设置且朝向压板外侧设置，四个夹板分别安装在四个第二直行气缸的缸杆伸出端。

本方案的有益效果：（1）通过第一视觉检测机构对窑炉输送线中咖啡杯底部进行检测来确定咖啡杯搬运机械手的抓取位置，第二视觉检测机构从下方对咖啡杯搬运机械手夹持的咖啡杯导流口沿其周向所在的位置进行检测，咖啡杯搬运机械手根据第二视觉检测机构的检测结果带动咖啡杯绕其自身轴线转动，咖啡杯搬运机械手将咖啡杯杯口朝下放置在隔板的容纳单元中，设置咖啡杯导流口朝向隔板的内侧，从而保证装箱时或者压紧对隔板及其中咖啡杯进行整列，压紧机构不与咖啡杯导流口接触，防止对咖啡杯造成损伤；（2）在纸箱输送线与窑炉输出端之间设置多个组装输送线，充分利用窑炉输出端的宽度，隔板搬运机械手跨置在隔板供料输送线与多个组装输送线之间，隔板搬运机械手对多个组装输送线提供隔板，充分发挥隔板搬运机械手的搬运效率，从而保证提高装箱效率。

附图说明

图1 为本发明装置的整体结构示意图。

图2 为本发明装置中第一视觉检测机构的结构示意图。

图3 为本发明装置中第一视觉检测机构的局部结构示意图。

图4 为本发明装置中第二视觉检测机构的结构示意图。

图5 为本发明装置中隔板展开机构的结构示意图。

图6 为本发明装置中隔板搬运机械手的结构示意图。

图7 为图6中局部结构放大示意图。

图8 为本发明装置中压紧机构的结构示意图。

图中：1.窑炉；3.隔板供料输送线；4.隔板搬运机械手；401.机器人机架；402.二维直角坐标机器人；403.连接板；404.隔板抓取单元；5.隔板展开机构；501.六轴机器人本体；502.末端抓手；503.挡杆；6.组装输送线；7.隔板供料机构；8.第一视觉检测机构；801.遮光框架；802.第一工业相机；803.第一光源；804.可调光源安装板；9.第二视觉检测机构；901.碗形光源；902.第二工业相机；10.压紧机构；1001.第一直行气缸；1002.压板；1003.第二直行气缸；1004.夹板；1005.压紧支架。

具体实施方式

如图1-图8所示，一种咖啡杯装入隔板设备，包括窑炉1，咖啡杯倒置在窑炉输送线上，即咖啡杯底部朝上，咖啡杯导流口朝下放置在窑炉输送线上，第一视觉检测机构8位于窑炉1输出端的正上方，组装输送线6正对窑炉1的输出端，第二视觉检测机构9设置在组装输送线6靠近窑炉1的一端且位于其一侧，第二视觉检测机构9从底部对咖啡杯导流口所在的周向位置进行检测，咖啡杯搬运机械手位于窑炉输出端与组装输送线6的上方，咖啡杯搬运机械手包括机械手本体和搬运抓手，机械手本体采用四自由度并联机器人，并联机器人设置窑炉输出端的上方，第二视觉检测机构9设置在四自由度并联机器人下方且位于其运动范围内，机械手本体带动搬运抓手沿X轴、Y轴、Z轴和绕Z轴方向运动，咖啡杯搬运机械手从窑炉输送线搬运咖啡杯经第二视觉检测机构9上方，第二视觉检测机构9对咖啡杯导流口的位置进行检测，根据隔板中容纳单元的位置，咖啡杯搬运机械手带动咖啡杯转动一定角度，调整咖啡杯导流口朝向隔板内侧，咖啡杯搬运机械手然后将咖啡杯放置到组装输送线6上，隔板供料输送线3设置在组装输送线6的一侧，隔板搬运机械手4设置在隔板供料输送线3与组装输送线6的上方，隔板搬运机械手4沿组装输送线6设置在咖啡杯搬运机械手的下游，隔板搬运机械手4从隔板供料输送线3搬运隔板分别放置到组装输送线6上的咖啡杯队列中，隔板展开机构5设置在隔板供料输送线3输入端，隔板展开机构5将闭合隔板展开后放置到隔板供料输送线3上。

本实施例中，隔板采用4个片状栅格板构成，4个栅格板交叉形成“井”字形排列的9个容纳单元，9个容纳单元构成3*3的排列方式，即每个咖啡队列为3*3摆放的9个咖啡杯。如图4所示，最右侧一列的咖啡杯导流口角度一致的朝向左侧，中间一列的咖啡杯导流口角度一致朝向左侧或者右侧均可，最左侧的一列的咖啡杯导流口角度一致的朝向右侧设置。隔板搬运机械手4从隔板供料输送线3搬运隔板放置到咖啡杯队列中，每个隔板容纳单元中放置一个咖啡杯。

如图2所示，第一视觉检测机构8包括遮光框架801，遮光板围合在遮光框架801四周及上部，第一工业相机801及第一光源803安装在遮光框架801的内部，第一工业相机801竖直安装在遮光框架801的内部，第一工业相机801朝向窑炉输送线设置，第一工业相机801用于检测窑炉1上咖啡杯的具体位置，咖啡杯搬运机械手根据第一视觉检测机构8的检测结果确定咖啡杯的抓取位置。如图3所示，优选的，第一光源803选用条形光源，从而扩大照明面积，可调光源安装板804安装在遮光框架801的内部，条形光源的两端分别安装在可调光源安装板804上，可调光源安装板804中开有弧形通槽，条形光源在弧形通槽上的安装位置能够调节，从而调整条形光源相对于遮光框架801的安装角度。

如图4所示，第二视觉检测机构9包括第二工业相机902，第二工业相机902的检测区域朝向其上方设置，碗形光源901碗口朝上设置在第二工业相机902的上方，第二工业相机902和碗形光源901同轴设置，第二工业相机902从下往上对倒置咖啡杯的导流口进行检测。

搬运抓手采用吸盘对咖啡杯杯底进行吸取，吸盘安装在四自由度并联机器人的输出法兰上，吸盘吸取咖啡杯的杯底，采用吸盘对咖啡杯进行抓取，适应咖啡杯杯底的形状，同时吸盘不会对咖啡杯造成伤害。

为了提高装备效率，在窑炉输出端并排设置多个组装输送线6，本实施中，优选为三个，组装输送线6的运动方向与窑炉1运送咖啡杯的方向相同，多个组装输送线6的宽度之和约等于窑炉输出端的宽度。相应的，咖啡杯搬运机械手的数量为三个，第二视觉检测机构9的数量为三个，每个组装输送线6的一侧配套一个第二视觉检测机构9，每个组装输送线6配套一个咖啡杯搬运机械手。隔板搬运机械手4横跨隔板供料输送线3与三个组装输送线6设置，隔板搬运机械手4依次对三个组装输送线6运送隔板。

如图5所示，隔板展开机构5包括六轴机器人本体501和末端抓手502，六轴机器人本体501设置在隔板供料输送线3输入端的一侧，挡杆503相对六轴机器人本体501设置在隔板输送线的另一侧，末端抓手502采用吸盘，吸盘安装在六轴机器人本体501的输出法兰上，六轴机器人本体501带动吸盘从供料框吸取隔板的一侧外端，隔板供料机构7包括供料框，供料框设置在六轴机器人本体501的一侧，隔板闭合放置在供料框中，六轴机器人本体501从供料框中抓取隔板一侧最外端并带动其转动至竖直状态，隔板的另一侧最外端与挡杆503接触，六轴机器人本体501带动吸盘与挡杆503分别对闭合的隔板两外端施加不同的方向推力用于将隔板张开。

六轴机器人本体501带动吸盘与挡杆503模拟人工展开隔板的动作，将隔板供料框中闭合状态展开成展开状态，即对插式隔板中相交的插片之间呈90度夹角。挡杆503与隔板的一侧接触，隔板的运动受阻，六轴机器人本体501带动吸盘与隔板的另一侧接触并带动隔板相对其另一侧转动从而将转动隔板展开。

如图6所示，隔板搬运机械手4包括二维直角坐标机器人402和隔板抓手，机器人机架401横跨三个所述组装输送线6和隔板供料输送线3设置，二维直角坐标机器人402安装在机器人机架401上端，二维直角坐标机器人402带动隔板抓手沿隔板供料输送线3和组装输送线6之间运动和竖直方向运动，隔板抓手包括连接板403和至少一个隔板抓取单元404，连接板403固定在二维直角坐标机器人402的输出端，隔板抓取单元404设置在连接板403的下端面。

如图7所示，隔板抓取单元402包括手指气缸和夹爪，手指气缸的上部安装在连接板401的下端面，手指气缸竖直设置，夹爪对称安装在手指气缸的输出端。手指气缸带动夹爪抓取隔板的上部。优选的，抓取单元的数量为四个，四个隔板抓取单元402呈矩形布置在连接板401下端面，从而对隔板上部进行四点抓取，保证隔板搬运的稳定性和搬运过程中形状的稳定性，同时具有进一步对隔板展型纠正的作用。

如图8所示，还包括压紧机构10，咖啡杯搬运机械手、隔板搬运机械手4、压紧机构10沿组装输送线6的运动方向依次设置在其上方，压紧机构10用于对装入咖啡杯的隔板从其上方外侧向其内部进行按压。

压紧机构10包括压紧支架1005，压紧支架1005下部固定在组装输送线6中机架的两侧，第一直行气缸1001竖直安装在压紧支架1005上，压紧支架1005下部固定在组装输送线6中机架的两侧，第一直行气缸1001竖直安装在压紧支架1005上，压板1002位于第一直行气缸1001的下方，第一直行气缸1001的缸杆伸出端与压板1002固连，四个第二直行气缸1003水平均布在压板1002的四周，第二直行气缸1003朝向压板1002外侧设置，四个夹板1004分别安装在四个第二直行气缸1003的缸杆伸出端。

初始位置，第一直行气缸1001带动压板1002位于高位，第一直行气缸1001带动压板1002下行，同时第二直行气缸1003带动夹板1004朝向压板1002外侧运动，压板1002下表面与隔板的上表面接触，隔板及其中咖啡杯位于四侧夹板1004围成的矩形空间之内。因为咖啡杯的导流口朝向隔板内侧设置，从而夹板1004不会与咖啡杯导流口接触。

本装置的动作过程如下：第一视觉检测机构8对窑炉输送线上咖啡杯的位置进行检测，咖啡杯搬运机械手从窑炉输送线上搬运咖啡杯放置到组装输送线6，隔板搬运机械手4从隔板供料输送线3搬运隔板插入到咖啡杯搬运机械手排列的咖啡杯队列中，压紧机构10用于对装入咖啡杯的隔板从其上方外侧向其内部进行按压从而起到整形作用，等待装箱。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际结构可以有多种方式和变化。凡在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施实例，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种咖啡杯装入隔板设备，其特征在于，包括窑炉（1），咖啡杯倒置在窑炉输送线上，第一视觉检测机构（8）位于窑炉输出端的正上方，第一视觉检测机构（8）用于检测咖啡杯在窑炉输送线的位置，组装输送线（6）正对窑炉（1）的输出端，第二视觉检测机构（9）设置在组装输送线（6）靠近窑炉（1）的一端且位于其一侧，第二视觉检测机构（9）从底部对咖啡杯导流口所在的周向位置进行检测，咖啡杯搬运机械手位于窑炉（1）输出端与组装输送线（6）的上方，所述咖啡杯搬运机械手包括机械手本体和搬运抓手，机械手本体采用四自由度的并联机器人，机械手本体带动搬运抓手沿X轴、Y轴、Z轴和绕Z轴方向运动，咖啡杯搬运机械手从窑炉（1）搬运咖啡杯经第二视觉检测机构（9）检测后调整角度放置到组装输送线（6）上，隔板供料输送线（3）设置在组装输送线（6）的一侧，隔板搬运机械手（4）设置在隔板供料输送线（3）与组装输送线（6）的上方，隔板搬运机械手（4）沿组装输送线（6）设置在咖啡杯搬运机械手的下游，隔板搬运机械手（4）从隔板供料输送线（3）搬运隔板分别放置到组装输送线（6）上咖啡杯队列中，隔板展开机构（5）设置在隔板供料输送线（3）输入端，隔板展开机构（5）将闭合隔板展开后放置到隔板供料输送线（3）上。

2.根据权利要求1所述的咖啡杯装入隔板设备，其特征在于，所述第一视觉检测机构（8）包括遮光框架（801），遮光板围合在遮光框架（801）四周及上部，第一工业相机（802）及第一光源（803）安装在遮光框架（801）的内部，第一工业相机（802）竖直安装在遮光框架（801）上，第一工业相机（802）设置在窑炉输送线的上方并朝向其设置，第一工业相机（802）用于检测窑炉（1）上咖啡杯的具体位置，咖啡杯搬运机械手根据第一视觉检测机构（8）的检测结果确定咖啡杯的抓取位置。

3.根据权利要求1所述的咖啡杯装入隔板设备，其特征在于，所述第二视觉检测机构（9）包括第二工业相机（902），碗形光源（901）设置在第二工业相机（902）的上方，第二工业相机（902）和碗形光源（901）同轴设置，第二工业相机（902）从下往上对倒置的咖啡杯的导流口进行检测，咖啡杯搬运机械手带动咖啡杯绕Z轴转动调节咖啡杯导流口的朝向。

4.根据权利要求1所述的咖啡杯装入隔板设备，其特征在于，所述组装输送线（6）的数量为三个，三个所述组装输送线（6）的运动方向与窑炉（1）运送咖啡杯的方向相同，三个组装输送线（6）的宽度之和约等于窑炉（1）输出端的宽度，所述咖啡杯搬运机械手的数量与组装输送线（6）的数量相同，每个组装输送线（6）的一侧配套一个第二视觉检测机构（9），每个组装输送线（6）配套一个咖啡杯搬运机械手，隔板搬运机械手（4）将隔板供料输送线（3）的隔板依次搬运到三个所述组装输送线（6）上。

5.根据权利要求1或者4所述的咖啡杯装入隔板设备，其特征在于，所述隔板搬运机械手（4）包括二维直角坐标机器人（402）和隔板抓手，机器人机架（401）横跨三个所述组装输送线（6）和隔板供料输送线（3）设置，二维直角坐标机器人（402）安装在机器人机架（401）上端，二维直角坐标机器人（402）带动隔板抓手沿隔板供料输送线（3）和组装输送线（6）之间运动和竖直方向运动，隔板抓手包括连接板（403）和至少一个隔板抓取单元（404），连接板（403）固定在二维直角坐标机器人（402）的输出端，隔板抓取单元（404）设置在连接板（403）的下端面。

6.根据权利要求5所述的咖啡杯装入隔板设备，其特征在于，所述隔板抓取单元（404）包括手指气缸和两个夹爪，手指气缸的上部安装在连接板的下端面，手指气缸竖直设置，两个夹爪对称安装在手指气缸的输出端。

7.根据权利要求1所述的咖啡杯装入隔板设备，其特征在于，所述隔板展开机构（5）包括六轴机器人本体（501）和末端抓手（502），六轴机器人本体（501）设置在隔板供料输送线（3）输入端的一侧，挡杆（503）相对六轴机器人本体（501）设置在隔板输送线的另一侧，所述末端抓手（502）采用吸盘，吸盘安装在六轴机器人本体（501）的输出法兰上，隔板供料机构（7）包括供料框，供料框设置在六轴机器人本体（501）的一侧，隔板闭合放置在供料框中，六轴机器人本体（501）从供料框中抓取隔板并带动其转动至竖直状态，隔板的另一侧外端与挡杆（503）接触，六轴机器人本体（501）带动吸盘与挡杆（503）分别对闭合的隔板两外端施加不同的方向推力用于将隔板张开。

8.根据权利要求1所述的咖啡杯装入隔板设备，其特征在于，还包括压紧机构（10），所述咖啡杯搬运机械手、隔板搬运机械手（4）、压紧机构（10）沿组装输送线（6）的运动方向依次设置在其上方，所述压紧机构（10）用于对装入咖啡杯的隔板从其上方外侧向其内部进行按压。

9.根据权利要求8所述的咖啡杯装入隔板设备，其特征在于，所述压紧机构（10）包括压紧支架（1005），压紧支架（1005）下部固定在组装输送线（6）中机架的两侧，第一直行气缸（1001）竖直安装在压紧支架（1005）上，压板（1002）位于第一直行气缸（1001）的下方，第一直行气缸（1001）的缸杆伸出端与压板（1002）固连，四个第二直行气缸（1003）均布在压板（1002）的四周，第二直行气缸（1003）水平设置且朝向压板（1002）外侧设置，四个夹板（1004）分别安装在四个第二直行气缸（1003）的缸杆伸出端。

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