本發明涉及包裝領域中的裝箱設備，具體涉及一種機器人開箱裝箱碼垛一體機。

背景技術：

在傳統的包裝材料中，瓦楞紙箱一直占據重要的地位。瓦楞紙箱作為運輸包裝材料，既經濟、輕便又堆放省力、易于處理。瓦楞紙箱是高功能、低成本的良好運輸容器，是當今世界各國所采用的最重要的包裝形式之一。經濟發達的國家紙箱工業產值占整個包裝工業產值的40％左右。在傳統的自動化包裝流程中，紙箱成型、產品裝箱、封箱等步驟是通過一個接著一個的工作站來完成，亦即，包裝流程是依照流水線的方式在每一工作站進行一種包裝作業，并以預定的包裝順序排列工作站來進行產品包裝。例如，傳統的流水線包裝系統，通常在紙箱成型后將產品采用人工放入紙箱中，這不僅勞動強度大、費時費力，而且容損壞產品，還使產品放入時不易對準紙箱內的容置空間，影響包裝效率的提高。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種機器人開箱裝箱碼垛一體機，它的整體結構布局合理，無需人干預，自動化程度高，流水線作業，能大大提高工作效率。

實現上述目的的技術方案是：一種機器人開箱裝箱碼垛一體機，設置在由四面護欄圍成的作業區域內；所述一體機包括產品輸送線、過渡線、上箱機、底部封箱機、折蓋封箱機、碼垛工位、出料工位和機器人，其中，

所述產品輸送線縱向地從護欄的后側壁穿入作業區域內，并包括產品整理工位和產品定位抓取工位；

所述過渡線的高度低于產品輸送線的高度，該過渡線包括一條平行設置在產品輸送線的左旁的前段過渡線、一條連接在前段過渡線的后端并從產品輸送線的下方穿過的橫向過渡線和一條連接在橫向過渡線的右端并平行設置在產品輸送線的右旁的后段過渡線而呈U字形布置；所述后段過渡線的長度與前段過渡線的長度相同；所述前段過渡線的頭部為裝箱工位；后段過渡線的頭部為碼垛抓取工位；

所述上箱機設在所述護欄的左側壁上開設的進箱孔中并位于前段過渡線的前方；

所述底部封箱機安裝在所述前段過渡線的前端與所述上箱機之間；

所述封箱機安裝在所述前段過渡線的上方并位于所述裝箱工位的后方；

所述碼垛工位和出料工位一后一前地設在所述作業區域的右前部，碼垛工位上設有棧板；

所述機器人安裝在所述作業區域的前方中央，該機器人的手臂上安裝的抓手上設有開箱碼垛吸盤、與開箱碼垛吸盤垂直的裝箱吸盤和折頁固定吸盤；

通過所述產品輸送線將待包裝的產品經過產品整理工位到達產品定位抓取工位，同時機器人的抓手上的開箱碼垛吸盤抓取所述上箱機上的紙板箱并進行折頁，接著送到所述底部封箱機上進行下蓋折邊及底部封箱，再送到所述裝箱工位，由抓手上的裝箱吸盤抓取位于產品定位抓取工位上的產品進行裝箱，然后通過封箱機進行上蓋折邊及封箱，最后完成封箱的紙箱依次經過所述前段過渡線的后部、橫向過渡線和后段過渡線到達碼垛抓取工位，通過抓手上的開箱碼垛吸盤抓取紙箱送到碼垛工位進行碼垛。

上述的機器人開箱裝箱碼垛一體機，其中，所述抓手包括連接法蘭、前、后固定板、方體框架、開箱碼垛吸盤、頂架、裝箱吸盤及折頁機構，其中，所述后固定板連接在連接法蘭上；所述方體框架連接在后固定板的前表面上；所述前固定板連接在方體框架的前端；所述開箱碼垛吸盤通過開箱吸板以矩形陣列的方式安裝在前固定板的前表面上；所述頂架安裝在所述方體框架的上端面上；所述裝箱吸盤通過裝箱吸板以矩形陣列的方式安裝在所述頂架上；所述折頁機構包括固定在所述方體框架的一側面上的支架、平行地安裝在支架上的上氣缸和下氣缸、一一對應地鉸接在上氣缸和下氣缸的活塞桿上的上擺臂和下擺臂和一個固定在上擺臂的外端的折頁固定吸盤，上擺臂的內端和下擺臂的內端均鉸接在所述支架上。

上述的機器人開箱裝箱碼垛一體機，其中，所述下擺臂的端頭還連接一個直角尺狀的拍擊桿。

上述的機器人開箱裝箱碼垛一體機，其中，所述折頁固定吸盤通過一個三角架連接在上擺臂的端頭，使折頁固定吸盤位于所述下擺臂的下方。

上述的機器人開箱裝箱碼垛一體機，其中，所述上箱機包括立架、上箱機架、左擋板、右擋板調節機構、右擋板、后壓板、左上阻擋、右上阻擋和中間壓板，其中，所述立架包括左、右支腿、左、右撐腳、左、右斜撐、兩根橫撐、兩根縱撐和一根上橫梁，該上橫梁的中部和右部均開設一橫向腰形槽；所述上箱機架由左、右邊框、內、外邊框、中橫撐和中縱撐構成的田字形框，該上箱機架的內、外邊框的左邊跨接兩根縱導桿；該上箱機架的右邊框和中縱撐之間跨接兩根橫導桿；該上箱機架以外高內低傾斜30°的方式安裝在立架上；所述左擋板固定在所述上箱機架的左邊框上；所述右擋板調節機構包括一根橫向跨接在上箱機架的右邊框和中縱撐之間的絲桿和連接在絲桿的右端頭的手輪；所述右擋板套裝在兩根橫導桿上并通過絲母連接在所述絲桿上；所述后壓板通過一立板滑套在兩根縱導桿上；所述左上阻擋固定在所述上橫梁的左端；所述右上阻擋通過穿過上橫梁的右部腰形槽的螺栓安裝在上橫梁的右部；所述中間壓板通過穿過上橫梁的中部腰形槽的螺栓安裝在上橫梁的中部。

上述的機器人開箱裝箱碼垛一體機，其中，所述底部封箱機包括機架、兩根底蓋導向管、固定架和貼帶機；所述機架包括底座和設在底座的前部上端的上翹板；所述兩根底蓋導向管連接在所述底座上并對稱地位于上翹板的左右側；所述固定架安裝在所述底座的后部；所述貼帶機安裝在所述固定架內。

上述的機器人開箱裝箱碼垛一體機，其中，所述一體機還包括設在所述作業區域的右后部的供棧機。

上述的機器人開箱裝箱碼垛一體機，其中，所述產品整理工位上平行地設有多道隔板。

本發明的有益效果是：整體結構布局合理，從拿取包裝紙箱、包裝紙箱折頁、底部封箱、裝箱、封箱到碼垛全部都是由機器人配合上箱機、底部封箱機、封箱機以及過渡線實現的，完全不用作業人員的干預，自動化程度高，流水線作業，使物料進出快捷，能控制有序的裝卸程序，減少物品的損壞率，提高物品配送、自動化轉庫存的效率。

附圖說明

圖1是本發明的機器人開箱裝箱碼垛一體機的立體圖；

圖2是本發明的機器人開箱裝箱碼垛一體機的俯視圖；

圖3是本發明的機器人開箱裝箱碼垛一體機中的抓手的立體圖；

圖4是本發明的機器人開箱裝箱碼垛一體機中的上箱機的立體圖；

圖4a是本發明的機器人開箱裝箱碼垛一體機中的上箱機的俯視圖

圖5是本發明的機器人開箱裝箱碼垛一體機中的底部封箱機的立體圖；

圖5a是本發明的機器人開箱裝箱碼垛一體機中的底部封箱機的俯視圖；

圖6是本發明的機器人開箱裝箱碼垛一體機中的抓手在取箱的狀態圖；

圖7是本發明的機器人開箱裝箱碼垛一體機中的抓手的折頁狀態圖；

圖8是本發明的機器人開箱裝箱碼垛一體機中的抓手在裝箱的狀態圖；

圖9是本發明的機器人開箱裝箱碼垛一體機中的抓手在碼垛的狀態圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明作進一步說明。

請參閱圖1至圖9，本發明的機器人開箱裝箱碼垛一體機，設置在由四面護欄1圍成的作業區域內。一體機包括產品輸送線2、過渡線、上箱機4、底部封箱機5、封箱機6、碼垛工位7、出料工位8、供棧機9和機器人10。

產品輸送線2為一個輸送皮帶，該產品輸送線2縱向地從護欄1的后側壁穿入作業區域內，并包括產品整理工位21和產品定位抓取工位22；產品整理工位21平行地設有多道隔板，使產品能順著隔板分出的通道整齊地進入產品定位抓取工位22。

過渡線的高度低于產品輸送線2的高度，該過渡線包括一條平行設置在產品輸送線2的左旁的前段過渡線31、一條連接在前段過渡線31的后端并從產品輸送線2的下方穿過的橫向過渡線32和一條連接在橫向過渡線32的另一端并平行設置在產品輸送線的右旁的后段過渡線33，而呈U字形布置，后段過渡線33的長度與前段過渡線31的長度相同；前段過渡線31的頭部為裝箱工位34；后段過渡線33的頭部為碼垛抓取工位35。

上箱機4設在護欄1的左側壁上開設的進箱孔中并位于前段過渡線31的前方。

底部封箱機5安裝在前段過渡線31的前端與上箱機4之間。

封箱機6安裝在前段過渡線31的上方并位于裝箱工位34的后方。

碼垛工位7和出料工位8一后一前地設在作業區域的右前部，碼垛工位7上設有棧板。

供棧機9設在作業區域的右后部，該供棧機9為碼垛工位7輸送棧板。

機器人10安裝在作業區域的前方中央，該機器人10的手臂上安裝的抓手100上設有開箱碼垛吸盤101、與開箱碼垛吸盤101垂直的裝箱吸盤102和折頁固定吸盤103。

機器人10的手臂上的抓手100包括連接法蘭11、前固定板12、后固定板14、方體框架13、開箱碼垛吸盤101、頂架16、裝箱吸盤102及折頁機構，其中，后固定板14連接在連接法蘭11上；方體框架13連接在后固定板14的前表面上；前固定板12連接在方體框架13的前端；開箱碼垛吸盤101通過開箱吸板15以矩形陣列的方式安裝在前固定板12的前表面上；頂架16由四根頂桿構成并安裝在方體框架13的上端面上；裝箱吸盤102通過裝箱吸板17以矩形陣列的方式安裝在頂架16上；折頁機構包括固定在方體框架13的一側面上的支架181、平行地安裝在支架181上的上氣缸182和下氣缸183、一一對應地鉸接在上氣缸182和下氣缸183的活塞桿上的上擺臂184和下擺臂185和一個固定在上擺臂184的外端的折頁固定吸盤103，該折頁固定吸盤103通過一個三角架186固定在上擺臂184的外端，使折頁固定吸盤103位于下擺臂185的下方；上擺臂184的內端和下擺臂185的內端均鉸接在支架181上；下擺臂185的外端還連接一個直角尺狀的拍擊板187(見圖3)。

上箱機4包括立架40、上箱機架41、左擋板42、右擋板調節機構、右擋板43、后壓板45、左上阻擋46、右上阻擋47和中間壓板48；其中，立架40包括左、右支腿401、左、右撐腳402、左、右斜撐403、兩根橫撐404、兩根縱撐405和一根上橫梁406，該上橫梁406的中部和右部均開設一橫向腰形槽；上箱機架41是由左、右邊框411、內、外邊框412、中橫撐413和中縱撐414構成的田字形框，該上箱機架41的內、外邊框412的左邊跨接兩根縱導桿415；該上箱機架41的右邊框411和中縱撐414之間跨接兩根橫導桿416，該上箱機架41以外高內低傾斜30°的方式安裝在立架40上；左擋板42固定在上箱機架41的左邊框上；右擋板調節機構包括一根橫向跨接在上箱機架40的右邊框411和中縱撐414之間并位于兩根橫導桿416的中間的絲桿417、連接在絲桿417的右端頭的手輪418；右擋板43通過直線軸承套裝在兩根橫導桿416上并通過絲母419連接在絲桿417上；后壓板45通過一立板450和直線軸承451滑套在兩根縱導桿415上；左上阻擋46固定在上橫梁406的左端；右上阻擋47通過穿過上橫梁406的右部腰形槽的螺栓安裝在上橫梁406的右部；中間壓板48通過穿過上橫梁406的中部腰形槽的螺栓安裝在上橫梁406的中部(見圖4和圖4a)。

左擋板42和右擋板43可以在底部固定紙箱板，左上阻擋46和右上阻擋47可以在頂部固定紙箱板，防止紙箱板翻倒。右擋板43通過絲母419與絲桿417連接，從而可以通過旋轉手輪418調節右擋板43的位置，右上阻擋47通過上橫梁406上的右部腰形槽調節位置，以適應不同寬度的紙箱板。中間壓板48通過上橫梁406的中部腰形槽可以對準紙箱板的面板和側板之間裂口，方便后續的折頁。由于上箱機架41與水平面的夾角為30°，上箱機架41的兩根縱導桿415上通過立板450和直線軸承451裝有后壓板45，無需添加任何驅動機構，可直接依靠紙箱與后壓板45的自重沿縱導桿415下滑，即可自動完成進給。當在后壓板45中放入紙箱板，紙箱板被固定，當被真空吸箱機構吸走一個紙箱板后，由于紙箱板和后壓板45的重力下滑自動完成紙箱進給，保證每次紙箱的進給位置合適。

底部封箱機5包括機架50、兩根底蓋導向管51、固定架52和貼帶機53；其中，機架50包括底座501和設在底座501的前部上端的上翹板502；兩根底蓋導向管51連接在底座501上并對稱地位于上翹板502的左右側；固定架52安裝在底座501的后部；貼帶機53安裝在固定架52內(見圖5和圖5a)。貼帶機53上設有前、后滾筒、彈簧、鋸齒件、曲柄等零件。

底部封箱機5的主要作用是將前后蓋和側蓋折好的紙箱用膠帶密封。當紙箱放在上翹板502上后，機器人將紙箱壓實并移動，使底蓋導向管51將前后蓋和側蓋折好。前后蓋與側蓋折好的紙箱在皮帶的摩擦力作用下前進時，由于有機器人的壓實，所以紙箱牢固地將前滾筒壓低，使其轉動，同時在前滾筒的膠帶頂端粘貼在紙箱上。紙箱繼續前行，前滾筒通過曲柄帶動后滾筒，前、后滾筒同時轉動，與后滾筒連接的彈簧被拉伸。紙箱在前進的過程中同時將鋸齒形件的連接件壓低，使與鋸齒形件連接件連接的彈簧被拉伸。當紙箱越過鋸齒形件連接件的時候，鋸齒形件連接件在彈簧的作用下向上轉動，鋸齒形件由于小彈簧的作用先與鋸齒形件連接件轉動，從而可以切斷膠帶。當紙箱越過后滾筒，與后滾筒連接的彈簧要恢復原形而收縮，從而帶動后滾筒向上轉動，將紙箱底部膠帶的后半部分壓實，同時后滾筒通過曲柄帶動前滾筒轉動，故而當紙箱穿過貼帶機53封好膠帶后，整個貼帶機53可以自動還原。

本發明的機器人開箱裝箱碼垛一體機的工作流程是：機器人與上箱機配合取箱→機器人的抓手折頁→機器人與底部封箱機配合底部封箱→機器人的抓手裝箱→封箱機封箱→過渡線到達碼垛抓取工位→機器人的抓手碼垛。

具體的工作流程是：通過產品輸送線2將產品300經過產品整理工位21到達產品定位抓取工位22等待裝箱，同時機器人10的抓手100上的開箱碼垛吸盤101吸取上箱機4上的紙箱板200(見圖6)，并通過控制行走路徑取出紙箱200，抓手100上的開箱碼垛吸盤101吸住紙箱板200的面板，下擺臂185通過下氣缸183的控制旋轉90°，將紙箱板200的側板進行90°折頁(見圖7)，形成紙箱，而后上擺臂184通過上氣缸182的控制旋轉90°，使折頁固定吸盤103吸在紙箱200的側板固定折頁。機器人折頁后，通過機器人程序控制行走路徑，經過底部封箱機5時，對紙箱200的底部蓋板進行折蓋并封箱，而后將紙箱200放置在裝箱工位34。控制抓手100上的裝箱吸盤102吸取產品定位抓取工位22上的產品300，通過機器人控制抓手的姿態將產品300放入紙箱200內(見圖8)，紙箱200裝滿后，通過前段過渡線31上的封箱機6對紙箱200的頂部蓋板進行折蓋并封箱，再將完成封箱的紙箱200依次經過橫向過渡線32和后段過渡線33到達碼垛抓取工位35，而后機器人抓手100上的開箱碼垛吸盤101吸取紙箱200并將紙箱200碼垛到碼垛工位7的棧板上(見圖9)，當棧板上的箱子碼垛到一定高度后行進到出料工位8，最后由叉車將箱子連同棧板一起運走。隨后供棧機9向空出來的碼垛工位7輸送棧板。

本發明的機器人開箱裝箱碼垛一體機整體結構布局合理，從拿取包裝紙箱、包裝紙箱折頁、底部封箱、裝箱、封箱到碼垛全部都是由機器人配合上箱機、底部封箱機、封箱機以及過渡線實現的，完全不用作業人員的干預，自動化程度高，流水線作業，使物料進出快捷，能控制有序的裝卸程序，減少物品的損壞率，提高物品配送、自動化轉庫存的效率。

以上實施例僅供說明本發明之用，而非對本發明的限制，有關技術領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術方案也應該屬于本發明的范疇，應由各權利要求所限定。