CN110642027A - 一种袋装物料柔性高效拆垛机器人*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种袋装物料柔性高效拆垛机器人***，包括机器人底座、机器人、投料箱、破包锯片、末端执行器、托盘定位块和废料袋收集箱，所述机器人安装在机器人底座上，所述末端执行器安装在机器人的机械臂末端，所述托盘定位块呈L型，两块配对使用，左右的对称安装，用于对盛放物料的托盘进行定位。本发明的有益效果：本发明能够克服袋装需破包物料拆垛、搬运、破包、废袋整理等领域劳动密集、设备适应性兼容性差、效率低下等问题，实现袋装需破包物料自适应、拆垛、破包、废袋回收过程的自动化；可直接用于生产线上的袋装需破包物料自适应、拆垛、破包、废袋回收，不受袋子形状、袋子数量、排列方式的限制。

Description

一种袋装物料柔性高效拆垛机器人***

技术领域

本发明属于机器人制造技术领域，具体涉及一种袋装物料柔性高效拆垛机器人***。

背景技术

近几年，化工、食品等行业经历了前所未有的高速增长，然而随着原料、物流、营销、人力等成本的不断上涨，国内外对节能环保要求的提高以及产业集团化、规模化和国际化进程的加快，化工、食品等行业企业正面临着成本控制和产品升级换代的挑战。同时消费者对产品质量和多样化的要求越来越高，生产工艺和设备革新也势在必行。在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题，各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有自动化设备，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。尤其在袋装需破包材料的搬运、码垛过程中，大部分生产线是人工搬运为主，工人劳动强度大，工伤事故率高，效率低下，增加了化工、食品等行业的生产管理成本。

发明内容

针对现有技术中在袋装需破包材料的搬运、码垛过程中，大部分生产线是人工搬运为主，工人劳动强度大，工伤事故率高，效率低下，增加了化工、食品等行业的生产管理成本的问题，提供了一种袋装物料柔性高效拆垛机器人***。

一种袋装物料柔性高效拆垛机器人***，包括机器人底座、机器人、投料箱、破包锯片、末端执行器、托盘定位块和废料袋收集箱。

所述机器人安装在机器人底座上，所述末端执行器安装在机器人的机械臂末端，

所述托盘定位块呈L型，两块配对使用，左右的对称安装，用于对盛放物料的托盘进行定位，

所述投料箱上方开口处设置有由电机驱动旋转的转轴，破包锯片安装在转轴上，

所述废料袋收集箱位于投料箱的一侧，

所述末端执行器用于抓取物料。

优选的，所述袋装物料柔性高效拆垛机器人***，所述末端执行器包括架体、导杆、支撑板、左抓齿、右抓齿、弹簧、距离传感器和抓取驱动机构，

所述架体上设置有连接法兰，用于与机器人的机械臂连接，所述架体上竖直设置导套，所述导杆竖直设置于导套中，所述导杆的上端伸出导套安装限位板，下端与支撑板转动连接，所述导杆的中部形成凸台，所述弹簧套装在导杆上并位于架体的下侧和凸台的上侧，

左传动轴和右传动轴分别可转动的设置于支撑板的左右两侧，

所述左抓齿与左传动轴同轴连接，所述右抓齿与右传动轴同轴连接，

所述支撑板的下端左右两侧分别设置左滚轮和右滚轮，

抓取驱动机构分别驱动左传动轴和右传动轴旋转。

优选的，所述袋装物料柔性高效拆垛机器人***，所述抓取驱动机构包括左抓取气缸、右抓取气缸、左连杆和右连杆，

所述左抓取气缸中部与支撑板转动连接，其杆端与左连杆转动连接，所述左连杆的另一端与左传动轴同轴连接，

所述右抓取气缸中部与支撑板转动连接，其杆端与右连杆转动连接，所述右连杆的另一端与右传动轴同轴连接。

优选的，所述袋装物料柔性高效拆垛机器人***，所述导套上加工键槽，所述导杆上安装与键槽相适配的引导键。

优选的，所述袋装物料柔性高效拆垛机器人***，所述支撑板成对使用，所述左传动轴和右传动轴贯穿两个支撑板，其中左抓齿共两个，分别位于左传动轴的两端，右抓齿共两个，分别位于右传动轴的两端。

优选的，所述袋装物料柔性高效拆垛机器人***，一个架体上设置三套抓取机构。

本发明的有益效果：

本发明能够克服袋装需破包物料拆垛、搬运、破包、废袋整理等领域劳动密集、设备适应性兼容性差、效率低下等问题，实现袋装需破包物料自适应、拆垛、破包、废袋回收过程的自动化；可直接用于生产线上的袋装需破包物料自适应、拆垛、破包、废袋回收，不受袋子形状、袋子数量、排列方式的限制，其自适应、拆垛、破包、废袋回收采用不同控制方式，节拍效率高，兼容性强；实现了袋装需破包物料快速生产，最大程度的适应多种规格袋装物料，完全代替人工；提高生产过程中的自动化程度，改善劳动条件，避免人身事故，提高生产效率，降低生产成本；整个过程安全可靠、快速高效，对于多规格物料、工作环境恶劣、工作量繁重的行业，可广泛推广使用。

附图说明

图1为本发明一实施例末端执行器的轴侧图；

图2为本发明一实施例末端执行器的左视图；

图3为本发明一实施例末端执行器的主视图；

图4为本发明一实施例***整体结构的俯视图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案做进一步说明。

如图4所示，一种袋装物料柔性高效拆垛机器人***，包括机器人底座201、机器人202、投料箱203、破包锯片205、末端执行器206、托盘定位块207、光电支架208、护网209和废料袋收集箱211。

机器人202安装在机器人底座201上，末端执行器206安装在机器人202的机械臂末端。

光电支架208上安装安全传感器，避免在整个***工作时间有人员进入，造成事故。护网209对工作区域进行必要的机械式防护，避免人员进入，提高安全性。

托盘定位块207呈L型，两块配对使用，左右对称安装在地面上。用于对盛放物料的托盘进行定位，确保抓取位置的相对固定，减少误差，提高效率。

投料箱203上方开口处设置有电机210驱动旋转的转轴204，破包锯片205安装在转轴204上。

废料袋收集箱211位于投料箱203的一侧，用于已破包废袋的收集。废袋收集箱设置检测装置，在废袋收集满后进行信号传输；方便工作人员及时对废袋进行处理。

如图1、2、3所示，末端执行器206包括架体1、导杆2、支撑板3、左抓齿41、右抓齿42、弹簧5和距离传感器8。

如图1所示，架体1上设置有连接法兰11，用于与机器人202的机械臂连接，架体1上竖直设置导套22，导杆2竖直设置于导套22中，导杆2的上端伸出导套22安装限位板21，下端与支撑板3转动连接，如图2所示，转动轴31。导杆2的中部形成凸台23，弹簧5套装在导杆2上并位于架体1的下侧和凸台23的上侧。

导杆2仅可以在导套22中上下轴向滑动，不能转动。具体的实施方式可以有很多种，此处只列举一种：在导套22上加工键槽，在导杆2上安装引导键。

左传动轴91和右传动轴92分别可转动的设置于支撑板3的左右两侧。

如图2所示，左抓取气缸51中部与支撑板3转动连接，其杆端与左连杆61转动连接，左连杆61的另一端与左传动轴91同轴连接。

如图2所示，右抓取气缸52中部与支撑板3转动连接，其杆端与右连杆62转动连接，右连杆62的另一端与右传动轴92同轴连接。

如图2所示，左抓齿41与左传动轴91同轴连接，右抓齿42与右传动轴92同轴连接。

支撑板3的下端左右两侧分别设置左滚轮71和右滚轮72。

机器人***的工作过程为将放置于托盘定位块207位置处的托盘上的物料抓取，放到投料箱203上进行破袋之后，物料投入到投料箱20之后，在将废料袋投入到废料袋收集箱211中，其具体工作步骤如下：

抓取过程：如图1所示，初始状态末端执行器自然下垂，弹簧5处于最小涨紧状态，左抓齿41、右抓齿42展开，左抓取气缸51、右抓取气缸52处于收缩状态。当物料到位后，距离传感器8检测距离物料距离；引导整个末端执行器下降，左滚轮71或右滚轮72优先接触物料的顶部，并随着物料顶部不规则的平面滑动，起到定位作用，支撑板3适应物料形状，以转轴31为轴相对导杆2转动。当左滚轮71和右滚轮72同时接触物料的时候，支撑板17整体上移上移，弹簧5逐渐压紧收缩，当移动到位后，距离传感器8进行装置到位检测，发出允许抓取信号。接受到信号后，末端执行器停止下降，左抓取气缸51、右抓取气缸52完全伸出，驱动左抓齿41、右抓齿42同时向内收缩抓紧袋装物料，完成需破包袋装物料的抓取工作。

搬运过程：如图2所示，抓取工作完成后末端执行器上移，导杆2下降，限位板21进行限位。使整个装置在物料搬运过程中不发生晃动，相对静止搬运输送。搬运过程中，弹簧5在搬运过程中抵消部分因惯性带来物料的晃动，使整个运动更加平稳可靠。

破包过程：如图4所示，当抓包完成后，将需破包物料输送到破包锯锯片处。将需破包物料通过抓齿的缝隙通过破包锯片，从而将需破包物料包装袋破开，使物料自由落入投料箱203中。

放料过程：如图4所示，到达目标位后，左抓取气缸51、右抓取气缸52收回，左抓齿41、右抓齿42展开，已破包物料袋自由下落入废料袋收集箱211中。

如图1所示，优选的方案：支撑板3成对使用，左传动轴91和右传动轴92贯穿两个支撑板3，其中左抓齿41共两个，分别位于左传动轴91的两端，右抓齿42共两个，分别位于右传动轴92的两端。

如图1所示，一个架体1上设置三套抓取机构。抓取机构是指，由导杆、支撑板、传动轴、抓取气缸和抓齿组成的物料抓取机构。

本专利提供一种新型的用于需破包袋装物料的自动检测搬运装置和方法，解决在需破包袋装物料生产、搬运领域无法实现完备自动化的技术难题，如适应性差、占用空间大、结构复杂、效率低下等。本专利器人末端执行器同时具有适应平面不规则和高度不统一的柔性抓取功能，高度适应量0-80mm，偏转适应量±20°。同时提供了新型的袋装物料搬运方案，可实现连续来料或成托来料的袋装物料搬运，不受空间的限制，大大提高了装置的利用率和生产的可靠性，具有可观的经济效益。

可理解的是，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种袋装物料柔性高效拆垛机器人***，其特征在于，包括机器人底座(201)、机器人(202)、投料箱(203)、破包锯片(205)、末端执行器(206)、托盘定位块(207)和废料袋收集箱(211)，

所述机器人(202)安装在机器人底座(201)上，所述末端执行器(206)安装在机器人(202)的机械臂末端，

所述托盘定位块(207)呈L型，两块配对使用，左右的对称安装，用于对盛放物料的托盘进行定位，

所述投料箱(203)上方开口处设置有由电机(210)驱动旋转的转轴(204)，破包锯片(205)安装在转轴(204)上，

所述废料袋收集箱(211)位于投料箱(203)的一侧，

所述末端执行器(206)用于抓取物料。

2.如权利要求1所述的袋装物料柔性高效拆垛机器人***，其特征在于，所述末端执行器(206)包括架体(1)、导杆(2)、支撑板(3)、左抓齿(41)、右抓齿(42)、弹簧(5)、距离传感器(8)和抓取驱动机构，

所述架体(1)上设置有连接法兰(11)，用于与机器人(202)的机械臂连接，所述架体(1)上竖直设置导套(22)，所述导杆(2)竖直设置于导套(22)中，所述导杆(2)的上端伸出导套(22)安装限位板(21)，下端与支撑板(3)转动连接，所述导杆(2)的中部形成凸台(23)，所述弹簧(5)套装在导杆(2)上并位于架体(1)的下侧和凸台(23)的上侧，

左传动轴(91)和右传动轴(92)分别可转动的设置于支撑板(3)的左右两侧，

所述左抓齿(41)与左传动轴(91)同轴连接，所述右抓齿(42)与右传动轴(92)同轴连接，

所述支撑板(3)的下端左右两侧分别设置左滚轮(71)和右滚轮(72)，

抓取驱动机构分别驱动左传动轴(91)和右传动轴(92)旋转。

3.如权利要求2所述的袋装物料柔性高效拆垛机器人***，其特征在于，所述抓取驱动机构包括左抓取气缸(51)、右抓取气缸(52)、左连杆(61)和右连杆(62)，

所述左抓取气缸(51)中部与支撑板(3)转动连接，其杆端与左连杆(61)转动连接，所述左连杆(61)的另一端与左传动轴(91)同轴连接，

所述右抓取气缸(52)中部与支撑板(3)转动连接，其杆端与右连杆(62)转动连接，所述右连杆(62)的另一端与右传动轴(92)同轴连接。

4.如权利要求3所述的袋装物料柔性高效拆垛机器人***，其特征在于，所述导套(22)上加工键槽，所述导杆(2)上安装与键槽相适配的引导键。

5.如权利要求4所述的袋装物料柔性高效拆垛机器人***，其特征在于，所述支撑板(3)成对使用，所述左传动轴(91)和右传动轴(92)贯穿两个支撑板(3)，其中左抓齿(41)共两个，分别位于左传动轴(91)的两端，右抓齿(42)共两个，分别位于右传动轴(92)的两端。

6.如权利要求5所述的袋装物料柔性高效拆垛机器人***，其特征在于，一个架体(1)上设置三套抓取机构。

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