专利名称：一种机器人自动上箱机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机器人自动上箱机，特别是一种用在装封箱机上的机器人自动上
箱机，属于巻烟生产设备的设计与制造技术领域。
背景技术：
在巻烟生产尤其是巻烟包装生产作业中，需将包装成条的巻烟装入箱内，而在装 箱前先要将纸箱置于装封箱机的纸箱库上。现有技术是通过人工将AGV小车送来的托盘上 的纸箱立放或平放在装封箱机的纸箱库上的，不仅劳动强度大，工作效率低，而且难于实现 巻烟包装的全自动化作业。因此，研制并开发机器人自动上箱机已成为实现全自动化巻烟 包装生产进程的重要环节。
发明内容
为降低工人劳动强度，提高生产效率，促进全自动化巻烟包装生产，本发明提供一 种机器人自动上箱机。 本发明通过下列技术方案完成一种机器人自动上箱机，包括纸箱输送机及装封 箱机，其特征在于还包括 纸箱升降输送机——位于纸箱输送机与装封箱机之间，由底部的座体，顶部的输 送机，以及设于其间的升降器及驱动器构成，其输入端与纸箱输送机输出端相接，以在完成 纸箱水平输送的同时，完成纸箱的垂直升降输送； 机器人——位于纸箱升降输送机与装封箱机之间，由底部的座体，设于座体上的 旋转体，设于旋转体端部的旋转吸盘构成，通过旋转体及吸盘的旋转和摆动，将纸箱升降输 送机上的纸箱吸取、位移至装封箱机的纸箱库内存放，以向装封箱机提供包装成条巻烟用 纸箱； 图像识别系统——位于纸箱升降输送机上方，安装在固定支架或机器人旋转体上 端的吸盘座上，并通过以太网与自动上箱控制系统电联接，以自动识别输送到纸箱升降输 送机上的机器人要抓取的纸箱的放置位置、歪斜及纸箱规格品牌，并通过图像识别系统内 的控制器，将图像识别系统照相采集来的信号及数据与控制器内预先设定的纸箱正确位置 的数据进行比较，得出纸箱位置的歪斜偏移值及纸箱规格品牌的正确与否，通过以太网接 口，传入自动上箱控制系统，自动上箱控制系统的PLC控制器向机器人控制器发出纸箱位 置的歪斜、偏移值及纸箱规格品牌正确与否的指令，机器人控制器根据图像识别系统所发 出的指令，控制机器人在抓取、放置纸箱的过程中完成移动及旋转，从而将纸箱正确地放置 在装封箱机的纸箱库上；对于纸箱规格品牌错误的纸箱，图像识别系统通知机器人不抓取， 并发出声光报警信号； 控制系统——包括自动上箱控制系统的PLC控制器及触摸屏显示器，通过 PROFIBUS-DP总线与该控制器电联接的装封箱机的PLC控制器和机器人控制器，通过以太 网与该控制器电联接的图像识别系统的控制器，安装在纸箱输送机、纸箱升降输送机上的与该控制器电联接的电动开关、光电检测开光、传感器，以向各执行机构提供可靠的控制信 号和数据，使各执行机构达到所需的动作要求；同时通过显示器全中文显示设备运行情况、 故障、纸箱数量统计。 所述控制系统预留profinet总线接口 ，可以和中控室通讯。 所述纸箱升降输送机的升降器包括分别设置在底部座体和顶部输送机上的上、下 导轨，分别安装在底部座体和顶部输送机上且中部通过铰轴相铰接的交叉连杆，且交叉连 杆的另一端设置在底部座体和顶部输送机对应的上、下导轨上，其中一连杆与驱动器相连， 以便在驱动器带动下，使相互铰接的两交叉连杆一端沿导轨移动，从而使输送机做垂直上 升或下降运动。 所述驱动器为驱动链及驱动电机，或者为驱动油缸。 所述输送机为输送皮带，或输送链，或输送辊，以及与之相连的驱动减速电机。
所述机器人旋转体包括四 六轴转动关节以及设于两两轴转动关节之间的转动 臂，以便根据需要使其中一个或几个转动臂绕与其对应的轴转动关节转动，以完成旋转体 上垂直方向的伸直或弯曲。 所述旋转体下端通过轴承转盘或齿轮转盘与底部的座体相连，轴承转盘或齿轮转 盘与驱动电机相连，以便驱动旋转体在水平面上完成360°的转动。 所述旋转体上端通过轴承转盘与吸盘座相连，轴承转盘与驱动电机相连，吸盘座 上间隔设有与气源连通的吸盘，以便通过电机驱动吸盘座在水平面上完成360°的转动，再 通过吸盘吸取或放下纸箱。 所述纸箱输送机包括机架，设于机架上的上、下层输送机及输送驱动减速电机，其 中输送机为输送带或输送链或输送辊，以便通过上层输送机送入带纸箱的托盘，再通过下 层输送机送出空托盘。 本发明具有下列优点和效果采用上述方案，可完全实现自动上箱，从根本上解决 现有技术中用人工上箱而带来的劳动强度大，工作效率低等不足，且本发明结构紧凑，布局 合理，自动上箱准确、快速，不占用更多的生产空间，可根据现有技术中不同的装封箱机布 局，选择适宜的机器人自动上箱机机型，适应范围较广，安装方便，投资省，能为巻烟包装实 现全自动化作业提供保障。
图1是本发明的结构示意图； 图2是图1的俯视结构示意图； 图3是图1的左视结构示意图； 图4是本发明的纸箱输送机结构示意图； 图5是本发明的纸箱升降输送机结构示意图； 图6是本发明的机器人结构示意图。 图7是本发明的另一结构示意图； 图8是图7的俯视结构示意图； 图9是图7的左视结构示意图； 图10是本发明的又一结构示意 图11是图10的俯视结构示意图；
图12是图10的左视结构示意图； 图13是本发明的图像识别系统及控制系统的控制方框示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明做进一步描述，但本发明之内容并不局限于此。
图1 图6，图13构成本发明的实施例1 : 本发明提供的机器人自动上箱机包括纸箱输送机(1)及装封箱机(3)，同时还包 括 纸箱升降输送机(2)——位于纸箱输送机(1)与装封箱机(3)之间，且其输入端 与纸箱输送机(1)输出端相接，以在完成纸箱水平输送的同时，完成纸箱的垂直升降输送； 纸箱升降输送机(2)由底部的座体(223)，顶部的输送机(21)，以及设于其间的升降器及驱 动器构成，其中，升降器包括分别设置在底部座体(223)和顶部输送机(21)上的上、下导 轨(221)、 (224)，以及其中部通过铰轴(226)相铰接的两交叉连杆(222)，两连杆(222)的 一端分别固定在底部座体(223)和顶部输送机(21)上，另一端通过滑轮滑动设置在底部 座体(223)和顶部输送机(21)对应的上、下导轨(221)、 (224)上，其中一连杆上设有链轮 (227)，并通过链条225与驱动电机相连，以便在驱动电机带动下，使相互铰接的两交叉连 杆(222) —端沿导轨(221)、 (224)移动，从而使输送机(21)做垂直上升或下降运动，输送 机(21)为常规输送辊，如图1、图2、图5 ; 机器人(4)——位于纸箱升降输送机(2)与装封箱机(3)之间，该机器人为市购产 品，其由底部的座体(41)，设于座体(41)上的旋转体(42)，设于旋转体(42)端部的旋转吸 盘(43)构成，其中，旋转体(42)包括四轴转动关节(424)以及设于两两轴转动关节(424) 之间的转动臂(422)，以便根据需要使其中一个或几个转动臂(422)绕与其对应的轴转动 关节(424)转动，以完成旋转体(42)上垂直方向的伸直或弯曲；旋转体(42)下端通过轴 承转盘(421)与底部的座体(41)相连，轴承转盘(421)与驱动电机相连，以便驱动旋转体 (42)在水平面上完成360。的转动；旋转体(42)上端通过轴承转盘(423)与吸盘座(431) 相连，轴承转盘(423)与驱动电机相连，以便通过电机驱动吸盘座(431)在水平面上完成 360°的转动，吸盘座(431)上间隔设有与气源连通的吸盘(432)，以通过吸盘(432)吸取或 放下纸箱；通过该机器人(4)的水平旋转、垂直伸展或弯曲、摆动及吸盘的旋转和摆动，将 纸箱升降输送机(2)上的纸箱吸取、位移至装封箱机(3)的纸箱库(31)内存放，以向装封 箱机(3)提供包装成条巻烟用纸箱，如图1、图2、图3、图6 ; 图像识别系统(6)——位于纸箱升降输送机(2)上方，具体是安装在固定支架(5) 上，其为市购产品，以便自动识别输送到纸箱升降输送机(2)上的机器人(4)要抓取的纸箱 的放置位置、歪斜及纸箱规格品牌，通过图像识别系统(6)的PLC控制器统，将图像识别系 统(6)照相采集来的信号及数据与图像识别系统(6)的控制器内预先设定的纸箱正确位 置、纸箱规格品牌的数据进行比较，得出纸箱位置的歪斜、偏移值及纸箱规格品牌正确与否 的数据，并将这些数据通过图像识别系统(6)的PLC控制器的PROFIBUS-DP接口，传入自动 上箱系统PROFIBUS-DP总线，向机器人(4)的PLC控制器发出纸箱位置的歪斜偏移值及纸 箱规格品牌的正确与否指令，机器人(4)的PLC控制器根据图像识别系统(6)所发出指令，
6控制机器人(4)在抓取、放置纸箱过程中完成移动及旋转，使纸箱能够正确地放置在装封 箱机(3)的纸箱库(31)内；当纸箱规格品牌错误时，图像识别系统(6)则通知机器人(4) 不抓取错误的纸箱，并发出声光报警信号，如图1、图2、图3、图13 ; 控制系统——包括安装在电控柜(71)中的自动上箱控制系统的常规PLC控制器 及常规触摸屏显示器(72)，通过PROFIBUS-DP总线与所述控制器电联接的装封箱机的PLC 控制器和市购机器人PLC控制器，通过以太网与所述控制器电联接的图像识别系统的控制 器，安装在纸箱输送机(1)、纸箱升降输送机(2)上的与所述控制器电联接的电动开关、光 电检测开光、传感器，以向各执行机构提供可靠的控制信号和数据，使各执行机构达到所需 的动作要求；同时通过显示器(72)全中文显示设备运行情况、故障、纸箱数量统计，所述控 制系统预留有与中控室、在AGV小车通讯的prof inet总线接口 ，如图1、图2、图3、图13。
所述纸箱输送机(1)为常规输送辊，包括机架(IO)，设于机架(10)上的上层输 送辊(11)、下层输送辊(12)及输送驱动减速电机(13)，如图1、图4，以便通过上层输送机 (11)送入带纸箱的托盘，再通过下层输送机(12)送出空托盘。
图7 图9、图13构成本发明的实施例2 : 本发明提供的另一机器人自动上箱机，包括纸箱输送机(1)，与之相连的纸箱升 降输送机(2)，装封箱机(3)，以及位于纸箱升降输送机(2)和装封箱机(3)之间的机器人 (4)，由图7 图9可知，除布局与实施例1不同外，其余所有结构均与实施例1相同。
图10 图12、图13构成本发明的实施例3 : 本发明提供的又一机器人自动上箱机，包括纸箱输送机(1)，与之相连的纸箱升 降输送机(2)，装封箱机(3)，以及位于纸箱升降输送机(2)和装封箱机(3)之间的机器人 (4)，由图10 图12可知，除布局与实施例1不同外，其余所有结构均与实施例1相同。
权利要求
一种机器人自动上箱机，包括纸箱输送机及装封箱机，其特征在于还包括纸箱升降输送机——位于纸箱输送机与装封箱机之间，由底部的座体，顶部的输送机，以及设于其间的升降器及驱动器构成，其输入端与纸箱输送机输出端相接，以在完成纸箱水平输送的同时，完成纸箱的垂直升降输送；机器人——位于纸箱升降输送机与装封箱机之间，由底部的座体，设于座体上的旋转体，设于旋转体端部的旋转吸盘构成，通过旋转体及吸盘的旋转和摆动，将纸箱升降输送机上的纸箱吸取、位移至装封箱机的纸箱库内存放，以向装封箱机提供包装成条卷烟用纸箱；图像识别系统——位于纸箱升降输送机上方，安装在固定支架或机器人旋转体上端的吸盘座上，并通过以太网与自动上箱控制系统电联接，以自动识别输送到纸箱升降输送机上的机器人要抓取的纸箱的放置位置、歪斜及纸箱规格品牌，并通过图像识别系统内的控制器，将图像识别系统照相采集来的信号及数据与控制器内预先设定的纸箱正确位置的数据进行比较，得出纸箱位置的歪斜偏移值及纸箱规格品牌的正确与否，通过以太网接口，传入自动上箱控制系统，自动上箱控制系统的PLC控制器向机器人控制器发出纸箱位置的歪斜、偏移值及纸箱规格品牌正确与否的指令，机器人控制器根据图像识别系统所发出的指令，控制机器人在抓取、放置纸箱的过程中完成移动及旋转，从而将纸箱正确地放置在装封箱机的纸箱库上；对于纸箱规格品牌错误的纸箱，图像识别系统通知机器人不抓取，并发出声光报警信号；控制系统——包括自动上箱控制系统的PLC控制器及触摸屏显示器，通过PROFIBUS-DP总线与该控制器电联接的装封箱机的PLC控制器和机器人控制器，通过以太网与该控制器电联接的图像识别系统的控制器，安装在纸箱输送机、纸箱升降输送机上的与该控制器电联接的电动开关、光电检测开光、传感器，以向各执行机构提供可靠的控制信号和数据，使各执行机构达到所需的动作要求；同时通过显示器全中文显示设备运行情况、故障、纸箱数量统计。
2. 如权利要求1所述的机器人自动上箱机，其特征在于所述纸箱升降输送机的升降器 包括分别设置在底部座体和顶部输送机上的上、下导轨，分别安装在底部座体和顶部输送 机上且中部通过铰轴相铰接的交叉连杆，且交叉连杆的另一端设置在底部座体和顶部输送 机对应的上、下导轨上，其中一连杆与驱动器相连，以便在驱动器带动下，使相互铰接的两 交叉连杆一端沿导轨移动，从而使输送机做垂直上升或下降运动。
3. 如权利要求2所述的机器人自动上箱机，其特征在于所述驱动器为驱动链及驱动电 机，或者为驱动油缸。
4. 如权利要求2所述的机器人自动上箱机，其特征在于所述输送机为输送皮带，或输 送链，或输送辊，以及与之相连的驱动减速电机。
5. 如权利要求1所述的机器人自动上箱机，其特征在于所述机器人旋转体包括4 6 轴转动关节以及设于两两轴转动关节之间的转动臂，以便根据需要使其中一个或几个转动 臂绕与其对应的轴转动关节转动，以完成旋转体上垂直方向的伸直或弯曲。
6. 如权利要求5所述的机器人自动上箱机，其特征在于所述旋转体下端通过轴承转盘 或齿轮转盘与底部的座体相连，轴承转盘或齿轮转盘与驱动电机相连，以便驱动旋转体在 水平面上完成360。的转动。
7. 如权利要求5所述的机器人自动上箱机，其特征在于所述旋转体上端通过轴承转盘与吸盘座相连，轴承转盘与驱动电机相连，吸盘座上间隔设有与气源连通的吸盘，以便通过电机驱动吸盘座在水平面上完成360°的转动，再通过吸盘吸取或放下纸箱。
8. 如权利要求1所述的机器人自动上箱机，其特征在于所述纸箱输送机包括机架，设于机架上的上、下层输送机及输送驱动减速电机，其中输送机为输送带或输送链或输送辊，以便通过上层输送机送入带纸箱的托盘，再通过下层输送机送出空托盘。
全文摘要
本发明提供一种机器人自动上箱机，包括纸箱输送机及装封箱机，其还包括位于纸箱输送机与装封箱机之间的纸箱升降输送机，以及位于纸箱升降输送机与装封箱机之间的机器人。可完全实现自动上箱，从根本上解决现有技术中用人工上箱而带来的劳动强度大，工作效率低等不足，且本专利结构紧凑，布局合理，自动上箱准确、快速，不占用更多的生产空间，可根据现有技术中不同的装封箱机布局选择适宜的机器人自动上箱机机型，适应范围广，安装方便，投资省，能为卷烟包装实现全自动化作业提供保障。
文档编号B65B57/18GK101704421SQ20091021823
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月20日 优先权日2009年11月20日
发明者冯义雁, 唐启娴, 徐智勇, 扬勇, 李仲阳, 杨剑锋, 毕昆义, 沙应杰, 游葵, 王洪忠, 邹建康, 郑森, 郭跃, 陈刚 申请人:东方机器制造(昆明)有限公司