RU2813504C1

RU2813504C1 - Robotic palletiser

Info

Publication number: RU2813504C1
Application number: RU2023117868A
Authority: RU
Inventors: Артём Валерьевич Лукин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХНОРЭД2"
Filing date: 2023-07-06
Publication date: 2024-02-12

Abstract

FIELD: transportation.

SUBSTANCE: invention relates to devices for automatic stowage of goods. Robotic palletiser comprises a pallet magazine, a plurality of roller tables, an industrial robot on a stand, a guard with a safety system, an automatic pallet feed mechanism and a stack formation and retention mechanism. Robot is equipped with a fork grip. Installation is divided into two working zones, each of which contains sequentially arranged laying zone and unloading zone to the right and to the left of the industrial robot. All elements of the plant are fixed on a common load-bearing frame of welded shaped tubes. Stack forming and holding mechanism is equipped with scissor lifter and flaps. Scissor lift moves the pallet inside the well. Flaps open when it is necessary to install a new pallet in the loading point.

EFFECT: enabling fast commissioning, possibility of easy readjustment for different standard sizes of bags, higher efficiency and productiveness of stacking, exclusion of risks of cargo displacement/falling from the stack.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для автоматической укладки грузов, имеющих нестабильную форму и упакованных в мешки, пакеты или сетку, с автоматической подачей поддонов и системой формирования и удержания стопки и может быть использована в сельском хозяйстве, производстве строительных материалов (цемента, строительных смесей), нефтехимии (гранулированные пластики) и т.п. после технологической линии упаковки для укладки на поддоны упаковок с сыпучими грузами, объектов с нестабильной формой и грузов в мешках/пакетах/сетках.The invention relates to devices for automatic stacking of goods that have an unstable shape and are packed in bags, bags or mesh, with automatic feeding of pallets and a system for forming and holding a stack and can be used in agriculture, the production of building materials (cement, building mixtures), petrochemicals (granular plastics), etc. after the packaging technological line for palletizing packages with bulk cargo, objects with unstable shape and cargo in bags/bags/nets.

Известна погрузочная платформа, которая содержит первый роликовый конвейер, укладчик, второй роликовый конвейер, платформу для подготовки материала и вилочный погрузчик, конец первого роликового конвейера снабжен зоной захвата, вход в зону захвата снабжен поворотным механизмом, а второй роликовый конвейер разделен на последовательно соединенные зоны штабелирования, разгрузки и погрузки, зона штабелирования снабжена первым двигателем для обеспечения мощности передачи, а зона загрузки и разгрузки снабжена вторым двигателем для обеспечения мощности передачи, зона погрузки расположена на краю погрузочной платформы, вилочный погрузчик обращен к зоне погрузки, маршрут движения вилочного погрузчика проходит по прямой линии с зоной погрузки и местом парковки грузового отсека, площадкой для подготовки материала, зоной захвата, зона штабелирования и зона разгрузки расположены в зоне движения робота-укладчика, между описанной зоной штабелирования и зоной разгрузки предусмотрен блок, который находится выше опорной поверхности груза второго роликового конвейера при подпрыгивании, блок во втянутом состоянии ниже опорной поверхности груза второго роликового конвейера (публикация CN111847018, МПК B65G 69/22, B65G 43/08, B65G 47/91, B65G 67/04, B65G 57/04, B65G 57/22, 2020 г.). Однако данная погрузочная платформа имеет лишь одно рабочее место, что не позволяет обеспечить непрерывный цикл работы в случае, если паллета уже собрана до конца, но дальнейшая транспортировка пока не производится.A loading platform is known that contains a first roller conveyor, a stacker, a second roller conveyor, a platform for preparing material and a forklift, the end of the first roller conveyor is equipped with a gripping zone, the entrance to the gripping zone is equipped with a rotating mechanism, and the second roller conveyor is divided into stacking zones connected in series. , unloading and loading, the stacking area is equipped with a first motor to provide transmission power, and the loading and unloading area is equipped with a second motor to provide transmission power, the loading area is located at the edge of the loading platform, the forklift faces the loading area, the driving route of the forklift is in a straight line lines with a loading zone and a parking place for the cargo compartment, a platform for preparing material, a gripping zone, a stacking zone and an unloading zone are located in the movement zone of the stacking robot; between the described stacking zone and the unloading zone there is a block that is located above the load supporting surface of the second roller conveyor when bouncing, the block is in a retracted state below the supporting surface of the load of the second roller conveyor (publication CN111847018, IPC B65G 69/22, B65G 43/08, B65G 47/91, B65G 67/04, B65G 57/04, B65G 57/22, 2020 G.). However, this loading platform has only one workplace, which does not allow for a continuous work cycle if the pallet has already been fully assembled, but further transportation has not yet taken place.

Известна роботизированная система укладки на поддоны для приема объектов с конвейера и погрузки объектов на опорную конструкцию, при этом роботизированная система укладки на поддоны включает:A robotic palletizing system is known for receiving objects from a conveyor and loading the objects onto a support structure, wherein the robotic palletizing system includes:

- робота, включающего в себя основание, узел шарнирного манипулятора, прикрепленный к основанию, и захватное устройство, соединенное с узлом шарнирного манипулятора;- a robot including a base, an articulated arm assembly attached to the base, and a gripper connected to the articulated arm assembly;

- подъемную станцию, расположенную под основанием робота, при этом подъемная станция содержит: путь транспортировки, по которому могут перемещаться объекты, причем путь транспортировки имеет зону ожидания и зону подъема; стопорный узел, имеющий барьер, подвижный между положением блокировки, в котором барьер препятствует движению по пути транспортировки между зоной удержания и зоной подъема, и положением разблокировки, в котором барьер не препятствует движению по пути транспортировки между зоной хранения и лифтовая зона; узел подъемника, имеющий подъемник, способный поднимать любой из объектов, расположенных в зоне подъема над путем транспортировки, в положение захвата, из которого робот может захватить объект с помощью захватного устройства; и систему управления, соединенную со стопорным узлом и узлом подъемника и предназначенная для управления движением барьера из положения разблокировки в положение блокировки, чтобы предотвратить перемещение любых других объектов из зоны удержания в зону подъемника, когда подъемник поднятие объекта в положение захвата (публикация US20090028686, МПК B65G 47/24, 2009 г.). Указанный комплекс ввиду особенностей конструкции и расположения конвейерной ленты (робот стоит на тумбе, под которой располагается конвейерная лента) имеет ограничения по максимальной высоте перемещаемого объекта, а также не содержит механизм автоматической подачи поддонов, что приводит к сокращению перечня грузов для укладки известной системой и не позволяет организовать непрерывный цикл работы из-за постоянной необходимости вручную загружать поддоны.- a lifting station located under the base of the robot, the lifting station comprising: a transport path along which objects can be moved, the transport path having a waiting area and a lifting area; a locking assembly having a barrier movable between a locking position in which the barrier prevents movement along the transport path between the holding area and the lifting area, and an unlocking position in which the barrier does not prevent movement along the transport path between the storage area and the lift area; a lift assembly having a lift capable of lifting any of the objects located in the lift zone above the transport path to a gripping position from which the robot can grasp the object using the gripping device; and a control system coupled to the locking assembly and the lifting assembly for controlling movement of the barrier from the unlocked position to the locked position to prevent any other objects from moving from the holding area to the lifting area when the lift lifts the object to the gripping position (Pub. US20090028686, IPC B65G 47/24, 2009). The specified complex, due to the design features and location of the conveyor belt (the robot stands on a stand under which the conveyor belt is located), has restrictions on the maximum height of the object being moved, and also does not contain an automatic pallet feeding mechanism, which leads to a reduction in the list of cargoes for stacking with the known system and does not allows you to organize a continuous work cycle due to the constant need to manually load pallets.

Наиболее близким аналогом того же назначения, что и заявляемая полезная модель, является роботизированный технический комплекс, который включает конвейерные линии, шкафы управления, промышленных роботов-паллетоукладчиков, станции центрирования поддонов, накопитель паллет, автоматический диспенсер паллет и т.д., систему безопасности (Как мы создаем наши роботизированные технические комплексы (РТК). - Мельсервис. - URL: https://melservis.ru/palletayzer/, дата обращения 16.03.2023 г.). Главный недостаток известного роботизированного комплекса - длительная разработка проекта, которая негативно сказывается, в том числе на процедуре ввода в эксплуатацию. Кроме того, в данном комплексе отсутствует система формирования стопки, из-за чего при сборке паллеты мешки будут постепенно смещаться друг относительно друга, что в конечном итоге может привести к падению груза. Также либо полностью отсутствует система автоматической подачи поддонов, либо она расположена только с одной стороны, что снижает производительность устройства и исключает возможность организации полностью непрерывного цикла его работы.The closest analogue for the same purpose as the claimed utility model is a robotic technical complex, which includes conveyor lines, control cabinets, industrial robotic palletizers, pallet centering stations, pallet storage, automatic pallet dispenser, etc., a security system ( How we create our robotic technical complexes (RTC). - Melservis. - URL: https://melservis.ru/palletayzer/, access date 03/16/2023). The main disadvantage of the well-known robotic complex is the lengthy development of the project, which negatively affects, among other things, the commissioning procedure. In addition, this complex does not have a stacking system, which is why, when assembling a pallet, the bags will gradually shift relative to each other, which can ultimately lead to the load falling. Also, either the automatic pallet feeding system is completely absent, or it is located only on one side, which reduces the productivity of the device and excludes the possibility of organizing a completely continuous cycle of its operation.

Задачей заявляемой полезной модели является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в получении универсальной роботизированной установки по укладке на поддоны, обеспечивающей быстрый ввод в эксплуатацию, возможность легкой переналадки под разные типоразмеры мешков, повышение эффективности и производительности укладки, исключение рисков смещения/падения груза из стопки.The objective of the claimed utility model is to eliminate these shortcomings. The technical result consists in obtaining a universal robotic installation for palletizing, which ensures quick commissioning, the possibility of easy readjustment for different standard sizes of bags, increasing the efficiency and productivity of palletizing, eliminating the risk of cargo shifting/falling from the stack.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что роботизированная установка для укладки на поддоны включает магазин для поддонов, механизм автоматической подачи поддонов, множество рольгангов, промышленного робота на стойке, оборудованного вилочным захватом, механизм формирования и удержания стопки, ограждение с системой безопасности, при этом установка разделена на две рабочие зоны, каждая из которых содержит последовательно размещенные зону укладки и зону выгрузки, справа и слева от промышленного робота, при этом все элементы установки закреплены на общей силовой раме из сваренных между собой профильных труб.The problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the robotic installation for palletizing includes a store for pallets, an automatic pallet feeding mechanism, a plurality of roller conveyors, an industrial robot on a stand equipped with a fork, a mechanism for forming and holding a stack, a fence with a system safety, while the installation is divided into two working zones, each of which contains a sequentially placed laying zone and an unloading zone, to the right and left of the industrial robot, while all elements of the installation are fixed to a common load-bearing frame made of profile pipes welded together.

Повышение эффективности укладки грузов обеспечивается за счет непрерывного процесса укладки в три смены (24 часа) с максимальной производительностью благодаря двум компактно расположенным рабочим зонам с поддонами, которые загружают попеременно друг за другом. Благодаря наличию механизма формирования и удержания стопки исключаются риски смещения/падения груза из стопки.Increased stacking efficiency is achieved through a continuous stacking process in three shifts (24 hours) with maximum productivity thanks to two compact work areas with pallets that are loaded alternately one after the other. Thanks to the presence of a mechanism for forming and holding the stack, the risks of the load shifting/falling from the stack are eliminated.

Компактное размещение элементов роботизированной установки для укладки на поддоны на общей силовой раме из сваренных между собой профильных труб, их соединение между собой с помощью болтовых соединений и сварки, обеспечивает жесткость и точность позиционирования при транспортировке поддонов из магазина для поддонов в зону выгрузки и далее на вывод заполненного поддона с грузом из рабочей зоны. Также при возникновении внештатной ситуации все элементы конструкции, закрепленные на общей силовой раме, не изменят свое положение друг относительно друга, что в обратном случае привело бы к необходимости перепрограммирования элементов, настроенных на совместную работу, таким образом, обеспечивается стабильная бесперебойная работа установки.The compact placement of the elements of a robotic installation for palletizing on a common load-bearing frame made of welded profile pipes, their connection to each other using bolted joints and welding, ensures rigidity and positioning accuracy when transporting pallets from the pallet store to the unloading area and then to the output a filled pallet with cargo from the work area. Also, if an emergency situation occurs, all structural elements mounted on a common load frame will not change their position relative to each other, which otherwise would lead to the need to reprogram the elements configured to work together, thus ensuring stable, uninterrupted operation of the installation.

Механизм формирования и удержания стопки оборудован ножничным подъемником, который перемещает поддон внутри колодца, что позволяет поддерживать и формировать правильные края стопки грузка, который укладывается на поддон. Также благодаря тому, что по мере укладки груза ножничный подъемник постепенно опускается, место, куда промышленный робот складывает груз, всегда находится на одном уровне, значительно сокращая время программирования и переналадки. В конструкции механизма формирования и удержания стопки предусмотрены специальные створки, которые открываются, когда необходимо установить в место загрузки новый поддон, что позволяет поддону беспрепятственно в автоматическом режиме попадать в зону загрузки и выходить из нее после завершения формирования паллеты, при этом в момент самой загрузки створки находятся в закрытом состоянии и обеспечивают надежное удержание мешков, предотвращая их смещение и падение.The stack forming and holding mechanism is equipped with a scissor lift that moves the pallet inside the well, which allows the load to be placed on the pallet to be supported and form the correct edges of the stack. Also, due to the fact that the scissor lift gradually lowers as the load is placed, the place where the industrial robot places the load is always at the same level, significantly reducing programming and changeover time. The design of the mechanism for forming and holding the stack includes special flaps that open when it is necessary to install a new pallet in the loading area, which allows the pallet to freely automatically enter and exit the loading zone after the formation of the pallet is completed, and at the same time the flap is loaded are in a closed state and ensure reliable retention of bags, preventing them from moving and falling.

Также по общей силовой раме проведены все сигнальные провода от датчиков, провода для управления приводами механизмов подачи, провода от системы безопасности и промышленного робота, которые приходят в контроллер и объединяются в единую коммуникационную систему.Also, all the signal wires from the sensors, wires for controlling the drives of the feed mechanisms, wires from the security system and the industrial robot, which come to the controller and are combined into a single communication system, are carried along the common power frame.

Заявляемое устройство представлено на чертеже с использованием следующих обозначений:The claimed device is shown in the drawing using the following symbols:

1 - промышленный робот;1 - industrial robot;

2 - стойка;2 - stand;

3 - вилочный захват;3 - fork;

4 - рольганг;4 - roller conveyor;

5 - рольганг с позиционером для поддона;5 - roller conveyor with positioner for the pallet;

6 - рольганг для вывода из рабочей зоны;6 - roller conveyor for removal from the working area;

7 - механизм автоматической подачи поддонов;7 - automatic pallet feeding mechanism;

8 - ограждение с системой безопасности;8 - fencing with a security system;

9 - рабочая зона;9 - working area;

10 - магазин для поддонов;10 - store for pallets;

11 - зона укладки;11 - laying area;

12 - зона выгрузки;12 - unloading area;

13 - механизм формирования и удержания стопки;13 - mechanism for forming and holding a stack;

14 - упаковочная зона;14 - packaging area;

15 - общая силовая рама.15 - general power frame.

В начале рабочей смены оператор загружает поддоны в магазин для поддонов 10 в обеих рабочих зонах 9 и запускает роботизированную установку для укладки на поддоны в работу, смонтированную на общей силовой раме 15 и окруженную ограждением с системой безопасности 8. Механизм автоматической подачи поддонов 7 представляет из себя металлическую конструкцию с пневматическим приводом, направляющими и датчиками, соединенными между собой и общей несущей рамой всей установки. Он автоматически перемещает первый поддон из магазина для поддонов 10 по рольгангу 4 в зону укладки 11. Когда поддон поступает по рольгангу с позиционером для поддона 5 в зону укладки 11, в работу включается механизм формирования и удержания стопки 13. В исходном положении его боковые стенки открыты, как только поддон попадает в требуемую позицию, снизу он фиксируется выдвижными штифтами. После этого боковые стенки закрываются, благодаря чему образуется своеобразная «клетка» внутри которой находится поддон. Далее поддон поднимается с помощью ножничного подъемника в верхнее положение и ожидает загрузку на него первого слоя груза.At the beginning of the work shift, the operator loads pallets into the pallet magazine 10 in both work areas 9 and puts the robotic palletizing unit into operation, mounted on a common load frame 15 and surrounded by a safety fence 8. The automatic pallet feeding mechanism 7 is a metal structure with a pneumatic drive, guides and sensors connected to each other and the common supporting frame of the entire installation. It automatically moves the first pallet from the pallet magazine 10 along the roller conveyor 4 to the stacking area 11. When the pallet arrives along the roller conveyor with the pallet positioner 5 into the stacking area 11, the mechanism for forming and holding the stack 13 is activated. In the initial position, its side walls are open , as soon as the pallet reaches the required position, it is fixed from below with retractable pins. After this, the side walls are closed, due to which a kind of “cage” is formed, inside which there is a tray. Next, the pallet is raised using a scissor lift to the top position and awaits the first layer of cargo to be loaded onto it.

В это время в зону работы промышленного робота 1, установленного на стойке 2, из упаковочной зоны 14 поступает груз. Промышленный робот 1 берет его с помощью специального вилочного захвата 3 и кладет на поддон, после чего берет следующий груз и т.д. Цикл повторяется до тех пор, пока не будет уложен первый слой. После этого механизм формирования и удержания стопки 13 опускает поддон на высоту одного слоя, и промышленный робот 1 укладывает сверху следующий слой и т д. Цикл повторяется до тех пор, пока не будет уложено заданное количество слоев.At this time, cargo enters the work area of the industrial robot 1, installed on the rack 2, from the packaging zone 14. The industrial robot 1 takes it using a special fork 3 and places it on a pallet, after which it takes the next load, etc. The cycle is repeated until the first layer is laid. After this, the stack formation and holding mechanism 13 lowers the pallet to the height of one layer, and the industrial robot 1 places the next layer on top, etc. The cycle is repeated until the specified number of layers has been laid.

Благодаря тому, что поддон постепенно, по мере загрузки, опускается вниз и находится в «клетке» стопка не распадается при укладывании новых слоев сверху.Due to the fact that the pallet gradually lowers down as it is loaded and is located in a “cage”, the stack does not fall apart when new layers are laid on top.

Как только промышленный робот 1 уложил заданное количество слоев, боковые стенки механизма формирования и удержания стопки 13 открываются, штифты снизу убираются и поддон автоматически транспортируется в зону выгрузки 12.As soon as the industrial robot 1 has laid the specified number of layers, the side walls of the stack forming and holding mechanism 13 are opened, the pins from below are removed and the pallet is automatically transported to the unloading area 12.

Промышленный робот 1 в это время переходит к загрузке второго поддона во второй рабочей зоне 9. В это время заполненный грузом поддон из первой зоны 9 по рольгангу для вывода из рабочей зоны 6 перемещается за пределы роботизированной установки для укладки на поддоны для дальнейшего использования, а на его место автоматически устанавливается следующий. Цикл полностью повторяется до тех пор, пока в магазинах для поддонов 10 обеих рабочих зон 9 есть поддоны.The industrial robot 1 at this time proceeds to loading the second pallet in the second working zone 9. At this time, the pallet filled with cargo from the first zone 9 is moved along a roller conveyor for removal from the working zone 6 outside the robotic installation for laying on pallets for further use, and on its place is automatically set to the next one. The cycle is completely repeated until there are pallets in the pallet magazines 10 of both work areas 9.

Последовательность зон и положение элементов друг относительно друга обусловлены описанным алгоритмом работы, т.к. все этапы и зоны, отвечающие за них, расположены последовательно и рядом друг с другом, удается сократить общее время цикла и сократить общую площадь для размещения установки.The sequence of zones and the position of elements relative to each other are determined by the described operating algorithm, because All stages and zones responsible for them are located sequentially and next to each other, it is possible to reduce the total cycle time and reduce the total area for the installation.

Claims

1. A robotic palletizing installation, including a pallet magazine, a plurality of roller conveyors, an industrial robot on a stand equipped with a fork, an automatic pallet feeding mechanism and a stack forming and holding mechanism, a fence with a safety system, characterized in that the installation is divided into two working zones, each of which contains a sequentially placed stacking zone and an unloading zone, to the right and left of the industrial robot, while all elements of the installation are mounted on a common load-bearing frame made of shaped pipes welded together; the mechanism for forming and holding the stack is equipped with a scissor lift that moves a pallet inside the well, as well as doors that open when it is necessary to install a new pallet in the loading area.

2. The installation according to claim 1, characterized in that all the signal wires from the sensors, wires for controlling the drives of the feed mechanisms, wires from the security system and the industrial robot, which come to the controller and are combined into a single communication system, are carried along the common load frame.