CN204453064U - 开箱套箱机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种开箱套箱机器人，包括机器人手和基座，机器人手设置在基座上并可绕基座转动，机器人手设置有连杆、关节部和握持部，握持部可绕关节部转动，握持部包括吸附部和侧向固定部，侧向固定部可在与吸附部平行的展开状态及与吸附部垂直的夹持状态之间移动。利用本实用新型机器人，无需在多个工位进行操作，利用机器人手的转动及上下移动即可完成纸箱的抓取、固定、成型和套装动作。

Description

开箱套箱机器人

技术领域

本实用新型涉及工业机器人领域，特别是一种用于开箱和套箱的机器人。

背景技术

为防止产品受损并方便运输，一般都会在产品设置外包装，而这种外包装大都采用瓦楞纸箱或其他材料的外包装箱，这种外包装箱一般统称为纸箱，无论其采用何种材料制成。在出厂时，产品都包装在纸箱内。而为节省空间及方便运输，这种纸箱在使用前，一般为设置成平板结构，在纸装套装在产品外前，需要将纸箱展开形成立体的结构，然后再进行套装，这些工序一般都需手工完成。

随着工业自动化的发展，在产品生产过程中，一般都会采用自动化生产线，因此也出现了一种可与该自动化生产线配合的自动包装生产线，实现纸箱的展开与套装动作，但这种自动包装生产线包括多个工位：首先在抓取工位利用机械手抓取平板结构的外包装箱至运输线路上；然后在展开工位使箱体打开并固定；然后释放固定机构，并在套装工位利用另一机械手进行套装。这种类型的自动包装系统占地面积较大，且所需设备机构也较多，从而设备成本较高；而且释放固定机构后，打开的箱体可能产生变形，致使利用机械手套装时产生错位的现象。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种能自动展开外包装箱并将展开的外包装箱套装在产品外的机器人。

为实现上述主要目的，本实用新型提供的开箱套箱机器人，包括机器人手和基座，机器人手设置在基座上并可绕基座转动，机器人手设置有连杆、关节部和握持部，握持部可绕关节部转动，握持部包括吸附部和侧向固定部，侧向固定部可在与吸附部平行的展开状态及与吸附部垂直的夹持状态之间移动；吸附部包括与真空发生装置连接的两个以上的吸盘。

由以上可见，机器人手可转动地设置在基座上，且机械人手设置有关节部，使机械人手的握持部可沿多个方向移动，在握持部的吸盘与纸箱抵接时，真空发生装置抽真空使纸箱牢牢地吸附在吸附部上，然后机械人手向上移动，纸箱可在重力作用下展开，此时侧向固定部可从展开状态转至夹持状态，并与纸箱的侧壁抵接，实现对纸箱的夹持、固定、成型，机器人手夹持纸箱移动至套装工位，进行套装。利用本实用新型机器人，无需在多个工位进行操作，利用机器人手的转动及上下移动即可完成纸箱的抓取、固定、成型和套装动作，而且在套装时，吸附部和侧向固定部仍对纸箱进行固定，纸箱不会产生变形。

较具体的方案为，侧向固定部设置为两个，分别连接在吸附部的延伸方向的两端侧。由以上方案可见，两个侧向固定部的设置可使纸箱的两侧壁都实现固定。

更具体的方案为，吸附部上设置有滑行轨道，侧向固定部可沿延伸方向滑行，吸附部上设置有驱动侧向固定部的驱动装置。由以上方案可见，侧向固定部可沿吸附部的滑行轨道滑动使握持部可固定不同大小的纸箱，使机器人可用于多种产品的套装。

进一步更具体的方案为，侧向定位部上设置有固定压条，固定压条的延伸方向与吸附部的延伸方向垂直。由以上可见，由固定压条实现对纸箱侧壁的抵接固定。

另一进一步更具体的方案为，侧向定位部上设置有吸盘。由以上可见，利用吸盘实现对纸箱侧壁的吸附固定。

另一更具体的方案为，侧向定位部上设置有齿轮齿条结构，齿轮与齿条的齿的延伸方向与吸附部的延伸方向垂直，侧向定位部与齿轮的轴固定连接，从而齿轮沿齿条移动时，侧向定位部的状态发生改变。由以上可见，齿轮沿齿条移动时，自身会发生转动，从而带动与其轴固定的侧向定位部转动。

又一更具体的方案为，所述侧向定位部上设置有电机，所述电机带动所述侧向定位部沿一垂直于所述吸附部的延伸方向的轴转动。由以上可见，电机可直接带动侧向定位部转动使其在展开状态与夹持状态之间转换。较具体地，吸盘设置在与吸附部的延伸方向平行的导轨上，并可沿导轨滑动，吸附部上设置有偏压吸盘的偏压装置。由以上可见，吸盘可沿导轨滑动，使纸箱放置的位置有偏差时，吸盘可在一定范围内滑动，以调整被吸附的纸箱的位置，方便纸箱的套装。

优选地，吸附部上设置有传感器，用于检测吸附部上是否吸附有纸箱。由以上可见，利用传感器可感知纸箱，使机器人手产生下一步的动作。

优选地，开箱套装机器人包括机器人手控制装置和PLC控制装置。由以上可见，利用机器人的控制装置可实现对机器人手在三维空间内移动的控制，利用PLC控制装置可通过编程实现对握持部的程序控制。

附图说明

图1为本实用新型实施例在工作位置时的平面图；

图2是本实用新型实施例中机器人手的结构图，其中侧向固定部处于展开状态；

图3是本实用新型实施例中机器人手的结构图，其中侧向固定部处于夹持状态；

图4是本实用新型另一实施例中机器人手的结构图，其中侧向固定部处于展开状态。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

参见图1，本实用新型实施例包括机器人10及其控制装置101、102，机器人10的左右两侧都设置有纸箱堆放部201、202，检测装置203、204分别用于检测纸箱堆放部201、202处纸箱的堆放情况，检测装置203、204可为相机，也可为其他类型的检测装置。产品输送带400设置在机器人10的前方，其上可具有待套装的产品401。

如图2所示，机器人10包括机器人手1和固定基座2，机器人手1可沿竖直方向的轴相对固定基座2转动，驱动机器人手1转动的电机可设置在固定基座2或机器人手1的底部，机器人手1包括多个连杆12、14通过多个关节部11、13连接，握持部3设置在机器人手1的自由端，握持部3也可通过关节部与连杆14连接，以增加机器人手的灵活性，从而在连杆12、14和握持部3绕关节部转动时，握持部3可沿竖直方向上下移动、沿水平方向左右移动，且握持部3的朝向也可发生改变，即可实现握持部3在三维空间内的移动。

在握持部3面向下时，其吸附部4沿水平方向延伸，吸附部4包括与真空发生装置6连接的4个吸盘41，吸附部4的两端部设置与其延伸方向平行的滑行轨道42，侧向固定部5可沿滑行轨道42可移动地安装在吸附部4上，吸附部4上还可设置有驱动侧向固定部5移动的驱动装置及向侧向固定部5施加偏压力的弹性装置，如弹簧等。弹性装置可向侧向固定部5施加向吸附部4端部偏压的力，以使侧向固定部5保持在吸附部4的端部，也可反向设置，使侧向固定部5偏向吸附部4的中部。吸盘41可设置在沿吸附部4延伸方向设置的导轨上，以使吸盘41可沿导轨滑动，以调整纸箱的位置。另外，吸附部4上设置有检测吸盘41上是否吸附有纸箱的传感器。这种传感器可为已知类型的传感器，如光电传感器、色标传感器、相机等等。

两个侧向固定部5对称设置，其上的结构也大致对称设置。两个侧向固定部5上都设置有侧向抵接纸箱的两条固定压条51，固定压条51的延伸方向与吸附部4的延伸方向垂直，侧向固定部5通过固定压条51与纸箱抵接来实现对纸箱的固定。齿轮齿条机构设置在侧向固定部分5上，其中齿条53的延伸方向与吸附部4的延伸方向平行，而固定压条51与齿轮54的轴固定连接，齿轮齿条的齿的延伸方向与固定压条51的延伸方向平行。侧向固定部5处于展开状态时，两固定压条51沿吸附部4的延伸方向设置，也可说是此时侧向固定部5与吸附部4平行；侧向固定部5处于夹持状态时，两固定压条51沿垂直于吸附部4的延伸方向的方向设置，也可以说是此时侧向固定部5与吸附部4垂直，如图3所示。在齿条53受到驱动力作用移动时，带动齿轮54转动，进而带动固定压条51转动。

在本实施例工作时，机器人手1移动至纸箱堆放部201或202的上方，此时侧向定位部5处于展开状态，然后向下移动至与吸盘41与纸箱抵接，真空发生装置启动，使吸盘41牢固地吸附在纸箱上，纸箱被吸附部4抓取，传感器感受到纸箱的存在后，机器人手1向上移动，至一定位置时，纸箱在自身重力作用下展开，侧向定位部5从展开状态移动至夹持状态，此时固定压条51与展开的纸箱的侧壁抵接，纸箱被握持部3牢固地固定，然后机器人手1移动至产品输送带400上方，并对准产品401将纸箱套装在产品401外部，然后，侧向定位部5从夹持状态移动至展开状态，吸盘41内充入空气，握持部3与纸箱脱离，并移动至另一纸箱堆放部202或201的上方，开始下一个纸箱的抓取。

握持部3上还可设置有伺服马达扭矩反馈系统，用于感知侧向固定部5所受到的扭矩，以确定侧向固定部5与纸箱的抵接压力，适时调整侧向固定部5相对吸附部的位置，而这也可采用PLC编程后程序预调。

图4示出了另一实施例中机器人手的结构图，不同点仅在于侧向固定部的固定方式不同，采用的是吸盘55。吸盘55可与真空发生装置连接，以通过吸附固定纸箱的侧壁，也可不与真空发生装置连接，而通过夹持固定纸箱。在吸盘55与真空发生装置连接时，侧向固定部也可只在吸附部的一端设置，因纸箱展开时其横截面为矩形，对纸箱两个壁的吸附固定即可实现对整个纸箱的固定。

在其他实施例中，吸附部上吸盘可设置不同于以上实施例中的4个，例如可为3个、5个、6个等；带动侧向定位部从展开状态转至夹持状态的机构也可设置为其他已知的机构，或采用程序控制。

Claims (10)

1.开箱套箱机器人，包括机器人手和基座，所述机器人手设置在所述基座上并可绕所述基座转动，所述机器人手设置有连杆、关节部和握持部，所述握持部可绕所述关节部转动， 

其特征在于：

所述握持部包括吸附部和侧向固定部，所述侧向固定部可在与所述吸附部平行的展开状态及与所述吸附部垂直的夹持状态之间移动；

所述吸附部包括与真空发生装置连接的两个以上的吸盘。

2.根据权利要求1所述的开箱套箱机器人，其特征在于：

所述侧向固定部设置为两个，分别连接在所述吸附部的延伸方向的两端侧。

3.根据权利要求2所述的开箱套箱机器人，其特征在于：

所述吸附部上设置有滑行轨道，所述侧向固定部可沿所述延伸方向滑行，所述吸附部上设置有驱动所述侧向固定部的驱动装置。

4.根据权利要求3所述的开箱套箱机器人，其特征在于：

所述侧向定位部上设置有固定压条，所述固定压条的延伸方向与所述延伸方向垂直。

5.根据权利要求3所述的开箱套箱机器人，其特征在于：

所述侧向定位部上设置有吸盘。

6.根据权利要求2所述的开箱套箱机器人，其特征在于：

所述侧向定位部上设置有齿轮齿条结构，所述齿轮与所述齿条的齿的延伸方向与所述吸附部的延伸方向垂直，所述侧向定位部与所述齿轮的轴固定连接，从而所述齿轮沿所述齿条移动时，所述侧向定位部的状态发生改变。

7.根据权利要求2所述的开箱套箱机器人，其特征在于：

所述侧向定位部上设置有电机，所述电机带动所述侧向定位部沿一垂直于所述吸附部的延伸方向的轴转动。

8.根据权利要求1所述的开箱套箱机器人，其特征在于：

所述吸盘设置在与所述吸附部的延伸方向平行的导轨上，并可沿所述导轨滑动，所述吸附部上设置有偏压所述吸盘的偏压装置。

9.根据权利要求1至8任一项所述的开箱套箱机器人，其特征在于：

所述吸附部上设置有传感器，用于检测所述吸附部上是否吸附有纸箱。

10.根据权利要求1至8任一项所述的开箱套箱机器人，其特征在于：

所述开箱套机器人包括机器人手控制装置和PLC控制装置。