CN203006498U - 一种四工位紧凑型机器人码垛系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种四工位紧凑型机器人码垛系统，其创新点在于：包括产品输送线、栈板输送线、输送机构、码垛机器人、空栈板供应器；栈板输送线具有四个成田字形紧凑排列的工位，具体包括栈板供应工位、栈板等待工位、产品码垛工位和产品满跺输出工位；空栈板供应器设置在栈板供应工位；码垛机器人，码垛机器人相邻的两侧应分别紧邻产品抓取工位与产品码垛工。本实用新型的优点在于：通过栈板输送线采用田字形排布，而码垛机器人置于栈板等待工位，使得整体码垛系统布局合理，结构紧凑，大大减小设备的占地面积间。

Description

一种四工位紧凑型机器人码垛系统

技术领域

本实用新型涉及一种物料码垛装置，特别涉及一种四工位紧凑型机器人码垛系统。

背景技术

随着我国经济的持续发展和科学技术的突飞猛进，使得机器人在码垛、涂胶、点焊、弧焊、喷涂、搬运、测量等行业有着相当广泛的应用。

目前传统型码垛机不仅占地面积大，机构还复杂，操作维修不方便，成本较高。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、占地面积小且定位准确、使用成本低的四工位紧凑型机器人码垛系统。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种四工位紧凑型机器人码垛系统，其创新点在于：包括产品输送线、栈板输送线、输送机构、码垛机器人、空栈板供应器；产品输送线，包括一个进料输送工位和一个产品抓取工位，进料输送工位和产品抓取工位采用90°垂直布局，在折角处设置推送机构，用于将进料输送工位产品推入产品抓取工位；栈板输送线，栈板输送线具有四个成田字形紧凑排列的工位，具体包括栈板供应工位、栈板等待工位、产品码垛工位和产品满跺输出工位；在栈板供应工位、栈板等待工位、产品码垛工位和产品满跺输出工位之间设置相应的输送机构；栈板通过输送机构的输送在栈板输送线这四个工位上的移动路径呈U字形，其依次通过栈板供应工位、栈板等待工位、产品码垛工位和产品满跺输出工位；输送机构包括：链轮式输送带A、链轮式输送带B、空栈板推进机构和栈板抬升机构，栈板供应工位、栈板等待工位之间采用链轮式输送带A输送；产品码垛工位和产品满跺输出工位之间采用链轮式输送带B输送，链轮式输送带A与链轮式输送带B平行设置；栈板等待工位、产品码垛工位之间通过空栈板推进机构和栈板抬升机构进行衔接输送；所述链轮式输送带A与链轮式输送带B均包括两组平行设置的链轮输送带和一组支撑轮组，两组链轮输送带之间的宽度与栈板的宽度相配，使得栈板的两端顺利落在两组链轮输送带上；在两组链轮输送带之间设置一道与其平行的支撑轮组；所述空栈板推进机构，包括推进机构机架、导轨、推板支架、推板、推进驱动机构。推进机构机架上安装一对水平设置的导轨，推板支架上安装推板，推板支架的两端设置安装在导轨上，可由推进驱动机构驱动在导轨上水平移动，导轨的长度确保推板能够将栈板等待工位上的栈板退至产品码垛工位上；空栈板供应器，设置在栈板供应工位，其包括供应机架、升降活动架、提升驱动机构、插盘机构，供应机架有一对，对称设置在堆叠的栈板两侧，在供应机架内设置升降活动架，升降活动架由提升驱动机构驱动在供应机架内垂直升降，在升降活动架上设置插盘机构，插盘机构能够驱动其自身的插盘爪或插盘板从栈板的两侧伸入栈板内；码垛机器人，码垛机器人相邻的两侧应分别紧邻产品抓取工位与产品码垛工位，具体的，码垛机器人设置在栈板等待工位的上方；码垛机器人在产品抓取工位与产品码垛工位之间往复移动，从产品抓取工位上抓取产品码垛至产品码垛工位的栈板上。

进一步的，所述产品输送线的推送机构采用水平气缸驱动的推料板。

进一步的，所述推板支架两端通过二维限位滚轮结构悬挂在导轨上，二维限位滚轮结构包括轴向定位滚轮、径向定位滚轮，轴向定位滚轮、径向定位滚轮均安装在推板支架上，轴向定位滚轮的外表面紧贴导轨的内侧面，径向定位滚轮落在导轨上表面，在导轨上表面正上方的推进机构机架上安装滚轮上定位角铁，滚轮上定位角铁的延伸方向与导轨相同，用于与导轨配合对径向定位滚轮进行垂直方向的限位。

进一步的，所述推进驱动机构采用电机驱动的同步带传动机构。

进一步的，所述推进驱动机构为气缸或液压油缸。

进一步的，所述栈板抬升机构，包括固定架、升降板、楔形滑轨、气缸、滚轮和鱼眼接头，固定架上设置升降板，升降板上安装数个垂直方向的导杆，固定架上设置与导杆滑动配合的滑套；各导杆的下端安装滚轮，每个滚轮对应一个楔形滑轨，楔形滑轨设置在与固定架固定的滑轨座内；滚轮落在水平设置的楔形滑轨的楔形斜面上，楔形滑轨由水平设置的气缸驱动。

进一步的，所述空栈板供应器的提升驱动机构采用三行程气缸。

进一步的，所述空栈板供应器的提升驱动机构为液压油缸。

进一步的，所述空栈板供应器的提升驱动机构为电机驱动的丝杆副等直线驱动机构。

进一步的，所述空栈板供应器的插盘机构包括插盘气缸、插盘爪、插盘爪支座，插盘爪为L形，其中部与安装在升降活动架上的插盘爪支架通过轴连接，插盘爪的末端与插盘气缸的活塞杆铰接，插盘气缸的缸体末端通过轴安装在升降活动架的顶端，通过插盘气缸驱动插盘爪绕中部铰接点转动，使得插盘爪的顶端伸入栈板侧面的插孔内。

本实用新型的优点在于：产品通过产品输送线移动至产品抓取工位等待，空栈板从栈板供应工位通过栈板等待工位后，进入产品码垛工位，由码垛机器人通过抓手将产品抓取工位等待的产品码垛到产品码垛工位的空栈板；与此同时，后一个空栈板由空栈板供应器拆解出来输送至栈板等待工位等待；产品码垛工位的栈板码垛完成后，由产品满跺输出工位输出。通过栈板输送线采用田字形排布，而码垛机器人置于栈板等待工位，使得整体码垛系统布局合理，结构紧凑，大大减小设备的占地面积。

空栈板供应器能够自动将堆叠在一起的空栈板拆解出依次送出，无需人工进行，实现全自动化码垛。采用四轴码垛机器人，其抓手采用带泡沫橡胶的吸盘结构，可抓取任何形状和性质的物质，产品适用范围广。空栈板推进机构采用同步带连接，不仅传动进度高，而且噪音小维护简单。此结构经过优化设计有着精度高、运动频率快、结构紧凑等特点。栈板抬升机构采用水平设置的气缸驱动楔形滑轨进行抬升，降低整体高度，结构更加紧凑。推板支架两端通过二维限位滚轮结构悬挂在导轨上，运动平稳且噪音小。

附图说明

图1为本实用新型四工位紧凑型机器人码垛系统各工位的布局示意图。

图2为本实用新型四工位紧凑型机器人码垛系统外形图。

图3为本实用新型四工位紧凑型机器人码垛系统俯视图。

图4为本实用新型四工位紧凑型机器人码垛系统不包含空栈板推进机构的俯视图。

图5为本实用新型链轮式输送带A或链轮式输送带B结构示意图。

图6为本实用新型中空栈板推进机构主视图。

图7为本实用新型中空栈板推进机构侧视图。

图8为图7中局部放大图Ⅰ。

图9为本实用新型中栈板抬升机构结构示意图。

图10为本实用新型中栈板抬升机构与链轮式输送带A位置关系图。

图11为本实用新型中空栈板供应器结构示意图。

图12为本实用新型中空栈板供应器的插盘机构结构示意图。

具体实施方式

如图1、2、3、4所述，包括产品输送线、栈板输送线、链轮式输送带A1、链轮式输送带B2、空栈板推进机构3、栈板抬升机构4、码垛机器人5、空栈板供应器6。

产品输送线，产品输送线具有一个进料输送工位e和一个产品抓取工位f，进料输送工位e和产品抓取工位f均采用辊式输送，进料输送工位e前段采用主动辊和从动辊相结合对产品输送，后段采用自由辊形式，产品抓取工位f则采用自由辊。这里输送的方式仅仅是示例，其不是本发明所关注的。进料输送工位e和产品抓取工位f采用90°垂直布局，在折角处设置推送机构7，用于将进料输送工位产品推入产品抓取工位。推送机构7可选用水平设置带推料板的气缸驱动，使得产品的移动路径为L形，有利于减少产品输送线的占地面积。上述产品输送线的结构形式仅仅为示例，不是局限性的，本领域技术人员还将理解，可采用目前公知的输送技术。

栈板输送线，栈板输送线具有四个成田字形紧凑排列的工位，具体包括栈板供应工位a、栈板等待工位b、产品码垛工位c和产品满跺输出工位d；在栈板供应工位a、栈板等待工位b、产品码垛工位c和产品满跺输出工位d之间设置相应的输送机构；栈板通过输送机构的输送在栈板输送线这四个工位上的移动路径呈U字形，栈板依次通过的是栈板供应工位a、栈板等待工位b、产品码垛工位c和产品满跺输出工位d。

输送机构包括：链轮式输送带A1、链轮式输送带B2、空栈板推进机构3和栈板抬升机构4。

具体的：栈板供应工位a、栈板等待工位b之间采用链轮式输送带A1输送；产品码垛工位c和产品满跺输出工位d之间采用链轮式输送带B2输送，链轮式输送带A1与链轮式输送带B2平行设置。栈板等待工位b、产品码垛工位c之间通过空栈板推进机构3和栈板抬升机构4进行工位间的衔接输送。

作为本发明中更具体的实现方式。

如图5所示，链轮式输送带A1与链轮式输送带B2均包括两组平行设置的链轮输送带11、12和一组支撑轮组13，两组链轮输送带11、12由电机同步驱动，两组链轮输送带11、12之间的宽度与栈板的宽度相配，使得栈板的两端顺利落在两组链轮输送带11、12上；在两组链轮输送带11、12之间设置一道与其平行的支撑轮组13，支撑轮组13采用自由滚轮。本领域技术人员应当理解，链轮式输送带仅仅是示例，并非是限制性的，在确保栈板抬升机构能够正常工作的情况下，也可使用其他输送带结构。

空栈板推进机构3，如图6、7所示，包括推进机构机架31、导轨32、推板支架33、推板34、推进驱动机构。推进机构机架上安装一对水平设置的导轨32，推板支架33上安装推板34，推板支架33的两端设置安装在导轨32上，可由推进驱动机构驱动在导轨32上水平移动，导轨32的长度确保推板能够将栈板等待工位b上的栈板退至产品码垛工位c上。

在本发明给出的实例中，推板支架33两端通过二维限位滚轮结构悬挂在导轨上，如图8所示，二维限位滚轮结构包括轴向定位滚轮35、径向定位滚轮36和滚轮上定位角铁37，轴向定位滚轮35、径向定位滚轮36均安装在推板支架33上，轴向定位滚轮35的外表面紧贴导轨32的内侧面，径向定位滚轮36落在导轨32上表面，在导轨32上表面正上方的推进机构机架31上安装滚轮上定位角铁36，滚轮上定位角铁36的延伸方向与导轨相同，用于与导轨32配合对径向定位滚轮36进行垂直方向的限位。本领域技术人员还将理解，也可以采用直线导轨、导柱导套等目前公知的导向形式。

推进驱动机构采用电机驱动的同步带传动机构，具体包括：主动同步带轮A371、从动同步带轮A372、主动同步带轮B373、从动同步带轮B374，主动同步带轮A371、从动同步带轮A372之间安装同步带A375，主动同步带轮A371由电机376通过减速机带动，从动同步带轮A372、主动同步带轮B373安装在同一根轴上；主动同步带轮B374和从动同步带轮B374设置在推进机构机架31的前后端，主动同步带轮B373和从动同步带轮B374两者之间安装同步带B378，同步带B378位于推板支架33的正中上方，与推板支架33连接固定，且与导轨32的延伸方向一致。本领域技术人员还将理解，推进驱动机构不仅仅局限于上述结构，也可是是气缸、液压油缸等公知直线驱动技术。

栈板抬升机构4，如图9所示，包括固定架41、升降板42、楔形滑轨43、气缸44、滚轮45和鱼眼接头46，固定架41上设置升降板42，升降板42上安装数个垂直方向的导杆47，固定架41上设置与导杆47滑动配合的滑套48；各导杆的下端安装滚轮45，每个滚轮45对应一个楔形滑轨43，楔形滑轨43设置在与固定架41固定的滑轨座49内，楔形滑轨43的上表面开有滚道槽，滚道槽的槽底为斜面；滚轮45落在水平设置的楔形滑轨43的楔形斜面上，气缸44水平方向通过气缸支架安装在固定架41上，气缸44的活塞杆通过鱼眼接头46与楔形滑轨43连接。通过气缸44驱动楔形滑轨43在水平方向移动，使得导杆47的下端滚轮沿楔形斜面升起或下降，实现升降板42的升降。

在栈板等待工位b、产品码垛工位c上均设置栈板抬升机构4，栈板抬升机构4也采用成组设置的方式，以便在抬升栈板时支承住栈板的两端。如图10所示，栈板抬升机构4放置在这两个工位的两组平行设置的链轮输送带11、12之间，延伸方向与链轮输送带方向垂直，且这两个工位的栈板抬升机构4动作同步，不工作时，其升降板42低于链轮输送带11、12，工作时同时升起。这里的栈板抬升机构4仅仅是优选的且是示例性的，但不是限制性的，本领域技术人员应当理解，可以采用垂直液压油缸或气缸等公知技术进行升降。

码垛机器人5，用于在产品抓取工位f与产品码垛工位c之间往复移动，从产品抓取工位f上抓取产品码垛至产品码垛工位c的栈板上。码垛机器人5相邻的两侧应分别紧邻产品抓取工位f与产品码垛工位c，以便减少码垛机器人5的移动路径，提高码垛效率。本发明中，为优化结构，减少整个码垛系统的占地面积，码垛机器人5设置在栈板等待工位b的上方。

本实施例中，码垛机器人采用四轴码垛机器人，其抓手采用吸盘51结构，其锡板和外壳均由铝合金制成，与物体接触面为泡沫橡胶52，可抓取纸箱或栈板等不规则表面的物体。即使物体有一些漏气也无需改变和充值真空吸盘。当物体仅占吸盘的5%时，也能被吸取。本领域技术人员还将理解，上述四轴码垛机器人以及抓手结构仅仅是示例形的，可根据不同的要求、场合选择合适的机器人。

空栈板供应器6，设置在栈板供应工位a，用于将堆叠在其内的空栈板一个一个的放置到本工位的输送带上。如图11所示，其包括供应机架61、升降活动架62、提升驱动机构63、插盘机构64，供应机架61有一对，对称设置，设置在堆叠的栈板两侧，供应机架61采用框式结构；在供应机架61内设置升降活动架62，升降活动架62由提升驱动机构63驱动在供应机架内垂直升降，在升降活动架62上设置插盘机构64。

升降活动架62在提升驱动机构驱动下具有三个高度位置，分别为低位、中位和高位，提升驱动机构64采用三行程气缸，本领域技术人员应当理解，这仅是示例性的，也可以采用液压油缸或电机驱动的丝杆副等直线驱动机构。升降活动架62在供应机架61内升降时通过导向结构进行垂直导向，该导向结构可理解为导柱导套结构、直线导轨结构，也可以采用电梯导轨结构，这里不再赘述。

插盘机构64能够驱动其自身的插盘爪或插盘板从栈板的两侧伸入栈板内，以便在提升驱动机构63驱动下将该栈板及其上的栈板提升起来。作为本发明的一个实施例，每个升降活动架62上安装一对插盘机构64，如图12所示，其包括插盘气缸641、插盘爪642、插盘爪支座643，插盘爪642为L形，其中部与安装在升降活动架62上的插盘爪支架643通过轴644连接，插盘爪642的末端与插盘气缸641的活塞杆铰接，插盘气缸641的缸体末端通过轴安装在升降活动架62的顶端，通过插盘气缸641驱动插盘爪642绕中部铰接点转动，使得插盘爪642的顶端伸入栈板侧面的插孔内。

这里的插盘机构仅仅是优选的且是示例性的，但不是限制性的，例如：可采用水平气缸侧向伸出进行插盘的方式；插盘机构的数量也不是限制性的，在发明中的某些特定应用中，在允许情况下，插盘机构可以是一个、两个或者更多个的方式。

整个码垛系统在各工位合适位置设置传感装置，所有电机均配置变频器，气缸等执行元件由电磁阀进行气路控制，确保工作时能够实现全自动化可控生产。当设备发生错位时，根据不同的情况，机器相应部位停止工作。设备本身自带报警系统，可提示各种非正常运行状态。产品满跺输出工位的出口处安装有安全光栅，以确保操作人员的安全。

工作原理：

产品输送线：

产品依次通过外接输送带进入进料输送工位，并由推料机构将产推入产品抓取工位，等待码垛机器人的抓取。

栈板供应工位：

若干片空栈板堆叠在栈板供应工位的输送带上，两升降活动架在提升驱动机构的驱动下位于中位，插盘机构的插盘气缸动作，插盘爪的前端绕中部铰接点转动插入空栈板的侧部孔内；提升驱动机构驱动升降活动架上升一定的高度至高位，使得最下面第二块空栈板及其以上的空栈板被提升离开最下面一块空栈板；最下面一块则由链轮式输送带A输送至栈板等待工位；

最下面的空栈板离开栈板供应工位后，升降活动架由提升驱动机构驱动下降至低位，使得刚才的最下面第二块空栈板落到下面的输送带上，收回插盘机构的插盘爪，再回到中位，实现一次拆盘循环；如此反复不断的从堆叠的空栈板中拆出最下面的一块空栈板放置到输送带上。

栈板等待工位：

空栈板进入栈板等待工位前，栈板等待工位以及产品码垛工位的栈板抬升机构升降板均低于链轮式输送带A与链轮式输送带B；

空栈板进入栈板等待工位后，栈板抬升机构的气缸动作，通过楔形滑轨的移动提升升降板，栈板等待工位的升降板升高超过链轮式输送带A高度，从而将空栈板托起；同时产品码垛工位的升降板同步升高与栈板等待工位的升降板齐平；

空栈板推进机构的推进驱动机构驱动推板从栈板等待工位侧向产品码垛工位侧移动，将空栈板推入产品码垛工位栈板抬升机构的升降板上。然后，栈板等待工位和产品码垛工位的栈板抬升机构升降板均下降复位，等待下一个工作循环。

产品码垛工位：

产品码垛工位的栈板抬升机构升降板下降复位后，产品码垛工位的空栈板落到其上的链条式输送带B上。码垛机器人开始工作，通过抓手的吸盘将产品抓取工位的产品抓取并根据程序设定按一定的空间位置关系码垛到空栈板上。栈板上码垛满产品后，通过链条式输送带B将该栈板移动至产品满跺输出工位。

产品满跺输出工位：

码垛好产品的栈板通过产品满跺输出工位的链条式输送带B输送出去，完成一次码垛循环。

Claims (10)

1.一种四工位紧凑型机器人码垛系统，其特征在于：包括产品输送线、栈板输送线、输送机构、码垛机器人、空栈板供应器；

产品输送线，包括一个进料输送工位和一个产品抓取工位，进料输送工位和产品抓取工位采用90°垂直布局，在折角处设置推送机构，用于将进料输送工位产品推入产品抓取工位；

栈板输送线，栈板输送线具有四个成田字形紧凑排列的工位，具体包括栈板供应工位、栈板等待工位、产品码垛工位和产品满跺输出工位；在栈板供应工位、栈板等待工位、产品码垛工位和产品满跺输出工位之间设置相应的输送机构；栈板通过输送机构的输送在栈板输送线这四个工位上的移动路径呈U字形，其依次通过栈板供应工位、栈板等待工位、产品码垛工位和产品满跺输出工位；

输送机构包括：链轮式输送带A、链轮式输送带B、空栈板推进机构和栈板抬升机构，栈板供应工位、栈板等待工位之间采用链轮式输送带A输送；产品码垛工位和产品满跺输出工位之间采用链轮式输送带B输送，链轮式输送带A与链轮式输送带B平行设置；栈板等待工位、产品码垛工位之间通过空栈板推进机构和栈板抬升机构进行衔接输送；

所述链轮式输送带A与链轮式输送带B均包括两组平行设置的链轮输送带和一组支撑轮组，两组链轮输送带之间的宽度与栈板的宽度相配，使得栈板的两端顺利落在两组链轮输送带上；在两组链轮输送带之间设置一道与其平行的支撑轮组；

所述空栈板推进机构，包括推进机构机架、导轨、推板支架、推板、推进驱动机构，推进机构机架上安装一对水平设置的导轨，推板支架上安装推板，推板支架的两端设置安装在导轨上，可由推进驱动机构驱动在导轨上水平移动，导轨的长度确保推板能够将栈板等待工位上的栈板退至产品码垛工位上；

空栈板供应器，设置在栈板供应工位，其包括供应机架、升降活动架、提升驱动机构、插盘机构，供应机架有一对，对称设置在堆叠的栈板两侧，在供应机架内设置升降活动架，升降活动架由提升驱动机构驱动在供应机架内垂直升降，在升降活动架上设置插盘机构，插盘机构能够驱动其自身的插盘爪或插盘板从栈板的两侧伸入栈板内；

码垛机器人，码垛机器人相邻的两侧应分别紧邻产品抓取工位与产品码垛工位，具体的，码垛机器人设置在栈板等待工位的上方；码垛机器人在产品抓取工位与产品码垛工位之间往复移动，从产品抓取工位上抓取产品码垛至产品码垛工位的栈板上。

2.根据权利要求1所述的四工位紧凑型机器人码垛系统，其特征在于：所述产品输送线的推送机构采用水平气缸驱动的推料板。

3.根据权利要求1所述的四工位紧凑型机器人码垛系统，其特征在于：所述推板支架两端通过二维限位滚轮结构悬挂在导轨上，二维限位滚轮结构包括轴向定位滚轮、径向定位滚轮，轴向定位滚轮、径向定位滚轮均安装在推板支架上，轴向定位滚轮的外表面紧贴导轨的内侧面，径向定位滚轮落在导轨上表面，在导轨上表面正上方的推进机构机架上安装滚轮上定位角铁，滚轮上定位角铁的延伸方向与导轨相同，用于与导轨配合对径向定位滚轮进行垂直方向的限位。

4.根据权利要求1所述的四工位紧凑型机器人码垛系统，其特征在于：所述推进驱动机构采用电机驱动的同步带传动机构。

5.根据权利要求1所述的四工位紧凑型机器人码垛系统，其特征在于：所述推进驱动机构为气缸或液压油缸。

6.根据权利要求4所述的四工位紧凑型机器人码垛系统，其特征在于：所述栈板抬升机构，包括固定架、升降板、楔形滑轨、气缸、滚轮和鱼眼接头，固定架上设置升降板，升降板上安装数个垂直方向的导杆，固定架上设置与导杆滑动配合的滑套；各导杆的下端安装滚轮，每个滚轮对应一个楔形滑轨，楔形滑轨设置在与固定架固定的滑轨座内；滚轮落在水平设置的楔形滑轨的楔形斜面上，楔形滑轨由水平设置的气缸驱动。

7.根据权利要求1所述的四工位紧凑型机器人码垛系统，其特征在于：所述空栈板供应器的提升驱动机构采用三行程气缸。

8.根据权利要求1所述的四工位紧凑型机器人码垛系统，其特征在于：所述空栈板供应器的提升驱动机构为液压油缸。

9.根据权利要求1所述的四工位紧凑型机器人码垛系统，其特征在于：所述空栈板供应器的提升驱动机构为电机驱动的丝杆副等直线驱动机构。

10.根据权利要求1所述的四工位紧凑型机器人码垛系统，其特征在于：所述空栈板供应器的插盘机构包括插盘气缸、插盘爪、插盘爪支座，插盘爪为L形，其中部与安装在升降活动架上的插盘爪支架通过轴连接，插盘爪的末端与插盘气缸的活塞杆铰接，插盘气缸的缸体末端通过轴安装在升降活动架的顶端，通过插盘气缸驱动插盘爪绕中部铰接点转动，使得插盘爪的顶端伸入栈板侧面的插孔内。

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