CN210853079U - 一种基于三自由度并联机器人的自动装箱*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种机器人的自动装箱***，属于自动装箱设备领域。一种基于三自由度并联机器人的自动装箱***，包括上料平台、下料平台和转运部，在转运部的作用下，实现了无人自动装箱，且自动化程度高，提高了自动装箱效率，通过并联机械手对杯装奶制品的自动装箱，实现了每分钟装箱160杯的要求，节省了人工成本，提高了生产效率，可靠性高，通过气动抓手内部添加防滑装置，气抓对杯装奶制品的抓取更为牢固，不会造成酸奶的洒落，本***为实时监控***，具有故障自诊断功能，当***异常时，上位机调试软件会出现报警提示，保证了整体使用的稳定性，同时保证了装箱过程的安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及自动装箱设备领域，具体为一种基于三自由度并联机器人的自动装箱***。
背景技术
最近几年，随着人口的红利减少的因素，企业的人工成本不断上升，工业机器人正逐步的受到人们的关注。市场分析证明，用人成本的连续上升给机器人产业带来了非常大的发展前景。包装领域的重复劳动，进行大量的装箱操作等因素，对于更快的生产效率和替代劳动力需求越来越高,对装箱机器人在未来的快速发展起了决定性的作用。工业机器人可以完成人工劳作中单一重复、技术含量低、劳动强度大、危险的活儿，在未来的自动化领域中发挥着不可替代的作用。把并联机器人于完美的应用食品装箱领域，替代人工作业，对于促进传统劳动密集型企业的智能化产业结构调整具有重要意义。现有技术有以下不足：传统人工工作成本较高，且生产效率低下，可靠性低，传统部分器械，无法实现无人自动装箱，自动化程度低，自动装箱效率较低，且传统器械在抓取的过程中对物料抓取的牢固性较差，极易造成酸奶的洒落，且传统部分器械不具有故障自诊断功能，降低了使用稳定性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于三自由度并联机器人的自动装箱***，以解决传统人工工作成本较高，且生产效率低下，可靠性低，传统部分机械无法实现无人自动装箱，自动化程度低，自动装箱效率较低，且传统器械在抓取的过程中对物料抓取的牢固性较差，极易造成酸奶的洒落等问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于三自由度并联机器人的自动装箱***，包括：
上料平台，所述上料平台由上料传送带、物料拔叉、第一伺服电机、计数传感器组成，所述上料传送带上设置有第一物料抓取区、第二物料抓取区，所述第一伺服电机通过支架卡设在上料传送带的上方，所述物料拔叉通过支架安装在第一伺服电机与上料传送带之间，所述第一伺服电机的输出端与物料拔叉连接，所述计数传感器安装在上料传送带一侧；
下料平台，所述下料平台由下料传送带、链条伺服电机、定位传感器组成，所述链条伺服电机安装在下料传送带的下方一侧，且链条伺服电机的输出端与下料传送带锁合连接，所述定位传感器安装在下料传送带的一侧；
转运部，所述转运部由机架、第二伺服电机、主动臂、从动臂、静平台、气动手指、感应传感器组成，所述机架架设在上料平台、下料平台的上方，所述第二伺服电机通过支架安装在机架的内部，所述静平台通过安装架设置在机架的内部，所述主动臂安装在第二伺服电机一端，且第二伺服电机的输出端与主动臂连接，所述从动臂通过铰链与主动臂锁合，所述气动手指通过支架安装在机架的内部，且从动臂与气动手指连接，所述感应传感器安装在机架的内部一侧，所述上料传送带的上方安装有挡料气缸。
优选的，所述物料拔叉采用不锈钢材质制成，所述的物料拨叉位于上料传送带的左侧。
优选的，所述定位传感器与下料传送带平行设置，且定位传感器的水平高度高于下料传感器的水平高度。
优选的，所述主动臂、从动臂位于上料传送带的上方，所述气动手指位于从动臂的末端。
优选的，所述第二伺服电机设置有三组，三组所述第二伺服电机分别与从动臂连接，所述第二伺服电机型号是TSM1308N7185E200。
优选的，所述自动装箱***选取的是KEBA机器人，所述自动装箱***的控制***软件由机器人控制器(Robot Control)和软可编程逻辑控制器(Soft PLC)两部分组成，实现对并联机器人的运动控制与PLC控制。
本实用新型提供了一种基于三自由度并联机器人的自动装箱***，具备以下有益效果：
本实用新型通过设有上料平台、下料平台，在转运部的作用下，进而实现了无人自动装箱，且自动化程度高，提高了自动装箱效率，通过并联机械手对杯装奶制品的自动装箱，实现了每分钟装箱160杯的要求，节省了人工成本，提高了生产效率，可靠性高，通过气动抓手内部添加防滑装置，气抓对杯装奶制品的抓取更为牢固，不会造成酸奶的洒落，本***为实时监控***，具有故障自诊断功能，当***异常时，上位机调试软件会出现报警提示，保证了整体使用的稳定性，同时保证了装箱过程的安全性。
附图说明
图1为本实用新型自动装箱***设备实物结构示意图；
图2为本实用新型自动装箱***程序流程图；
图3为本实用新型控制柜背面板器件布局图；
图4为本实用新型控制柜正面板器件布局图；
图5为本实用新型的自动装箱***主电路图一；
图6为本实用新型的自动装箱***主电路图二。
图中：1、上料传送带；2、物料拔叉；3、第一伺服电机；4、机架；5、挡料气缸；6、第二伺服电机；7、主动臂；8、静平台；9、从动臂；10、气动手指；11、感应传感器；12、下料传送带；13、定位传感器；14、链条伺服电机；15、计数传感器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-6所示，本实用新型提供一种技术方案：一种基于三自由度并联机器人的自动装箱***，包括：
上料平台，所述上料平台由上料传送带1、物料拔叉2、第一伺服电机3、计数传感器15组成，所述上料传送带1上设置有第一物料抓取区、第二物料抓取区，所述第一伺服电机3通过支架卡设在上料传送带1的上方，所述物料拔叉2通过支架安装在第一伺服电机3与上料传送带1之间，所述第一伺服电机3的输出端与物料拔叉2连接，所述计数传感器15安装在上料传送带 1一侧；
下料平台，所述下料平台由下料传送带12、链条伺服电机14、定位传感器13组成，所述链条伺服电机14安装在下料传送带12的下方一侧，且链条伺服电机14的输出端与下料传送带12锁合连接，所述定位传感器13安装在下料传送带12的一侧；
转运部，所述转运部由机架4、第二伺服电机6、主动臂7、从动臂9、静平台8、气动手指10、感应传感器11组成，所述机架4架设在上料平台、下料平台的上方，所述第二伺服电机6通过支架安装在机架4的内部，所述静平台8通过安装架设置在机架4的内部，所述主动臂7安装在第二伺服电机6一端，且第二伺服电机6的输出端与主动臂7连接，所述从动臂9通过铰链与主动臂7锁合，所述气动手指10通过支架安装在机架4的内部，且从动臂9与气动手指10连接，所述感应传感器11安装在机架4的内部一侧，所述上料传送带1的上方安装有挡料气缸5。
所述物料拔叉2采用不锈钢材质制成，所述的物料拨叉位于上料传送带1 的左侧，便于精准将物料输送在第一物料抓取区、第二物料抓取区；所述定位传感器13与下料传送带12平行设置，且定位传感器13的水平高度高于下料传感器的水平高度，快速的对物料箱进行定位；所述主动臂7、从动臂9位于上料传送带1的上方，所述气动手指10位于从动臂9的末端；所述第二伺服电机6设置有三组，三组所述第二伺服电机6分别与从动臂9连接，所述第二伺服电机6型号是TSM1308N7185E200，控制机械手空间三个自由度的自由移动；所述自动装箱***选取的是KEBA机器人，所述自动装箱***的控制***软件由机器人控制器(Robot Control)和软可编程逻辑控制器(Soft PLC)两部分组成，实现对并联机器人的运动控制与PLC控制。
工作原理：点击设备启动按钮，***启动运行，上料传送带1传送物料向前运行，通过计数传感器15进行计数，物料传送带设置有第一物料抓取区、第二物料抓取区，前五个物料进入第一物料抓取区，当计数传感器15计数五个物料之后，第一伺服电机3控制物料拨叉进行移动，计数传感器15进行清零，使第六个物料进入第二物料抓取区，物料计数器重新开始计数，当计数传感器15又计数到五个物料之后第十个物料，物料拨叉再动作一次，使第十一个物料进入第一物料抓取区，如此往复，每五个物料作为一批，通过物料拨叉控制物料前进的方向，计数传感器15计数五个物料清零，物料向前运行，当感应传感器11检测到物料到达后，挡料气缸5的挡板伸出，五个挡料气缸 5固定五个物料的位置，阻止物料继续前进，机械臂控制气动手指10去抓取物料，将物料放在下料传送带12上的物料箱中，若定位传感器13检测到物料箱到达，下料传送带12停止运行，否则，下料传送带12继续运行，直到物料箱到达，当物料数量达到五个之后，气动手指10抓取物料一次，由于物料箱一共有五排，在气动手指10第五次抓取物料放置到物料箱之后，下料传送带12步进到下一个物料箱，机械手继续在物料达到五个之后抓取物料，如此不断往复，若物料没有达到五个，则机械手不会伸出抓取物料，可以按下停止按钮，手动抓取物料放置到物料箱中。
如图2所示，根据工艺要求画出相应的程序流程图，上料传送带传送物料向前运行的过程中，通过计数传感器检测物料是否达到五个来决定物料拨叉是否动作，同时，还要通过定位传感器检测物料是否到达来决定挡料气缸的挡板是否伸出。其中，执行模块中的1代表物料向前传送时的中间过程。
如图3所示，控制柜背面板器件布局图，其中KEBA控制器用来控制机械手的运动轨迹，酷驱(CoolDrive)R4伺服驱动器用来控制伺服电机。
如图4所示，控制柜正面板器件布局图，电器元件包括两个空气开关QF1 和QF2，两个交流接触器，三个三孔插座，一个隔离变压器，三个开关电源(功率不同，具体型号分别为NES-35-12，LRS-150-24，LRS-350-24，提供KEBA 控制器，伺服驱动器，气缸等输入电源。)，以及线槽与安装导轨等。
如图5所示，一种基于三自由度并联机器人的自动装箱***主电路图一，左半部分为伺服驱动器与伺服电机的接线图，通过伺服驱动器来控制伺服电机。交流伺服电机的伺服驱动***是闭环控制，伺服驱动器通过对伺服电机编码器的读取，控制***变得更加可靠稳定。图右半部分为三个开关电源，其中两个开关电源把220V交流电输入整流为24V输出，另一个开关电源把 220V交流电整流为12V输出。P1，M1是作为KEBA控制器的输入电源和伺服驱动器的控制电源，P2，M2，P3，M3是作为传感器、气缸等输入电源使用。
如图6所示，通过伺服驱动器来控制伺服电机，交流伺服电机的伺服驱动***是闭环控制，伺服驱动器通过对伺服电机编码器的读取，控制***变得更加可靠稳定。这两个伺服电机是用来控制物料拨叉和下料传送带。由于伺服电机相比于步进电机和交流异步电机的控制精度更高，又因为拨叉和下料传送带都需要精确的位置控制，所以采用伺服电机进行控制。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种基于三自由度并联机器人的自动装箱***，其特征在于，包括：
上料平台，所述上料平台由上料传送带(1)、物料拔叉(2)、第一伺服电机(3)、计数传感器(15)组成，所述上料传送带(1)上设置有第一物料抓取区、第二物料抓取区，所述第一伺服电机(3)通过支架卡设在上料传送带(1)的上方，所述物料拔叉(2)通过支架安装在第一伺服电机(3)与上料传送带(1)之间，所述第一伺服电机(3)的输出端与物料拔叉(2)连接，所述计数传感器(15)安装在上料传送带(1)一侧；
下料平台，所述下料平台由下料传送带(12)、链条伺服电机(14)、定位传感器(13)组成，所述链条伺服电机(14)安装在下料传送带(12)的下方一侧，且链条伺服电机(14)的输出端与下料传送带(12)锁合连接，所述定位传感器(13)安装在下料传送带(12)的一侧；
转运部，所述转运部由机架(4)、第二伺服电机(6)、主动臂(7)、从动臂(9)、静平台(8)、气动手指(10)、感应传感器(11)组成，所述机架(4)架设在上料平台、下料平台的上方，所述第二伺服电机(6)通过支架安装在机架(4)的内部，所述静平台(8)通过安装架设置在机架(4)的内部，所述主动臂(7)安装在第二伺服电机(6)一端，且第二伺服电机(6)的输出端与主动臂(7)连接，所述从动臂(9)通过铰链与主动臂(7)锁合，所述气动手指(10)通过支架安装在机架(4)的内部，且从动臂(9)与气动手指(10)连接，所述感应传感器(11)安装在机架(4)的内部一侧，所述上料传送带(1)的上方安装有挡料气缸(5)。
2.根据权利要求1所述的一种基于三自由度并联机器人的自动装箱***，其特征在于：所述物料拔叉(2)采用不锈钢材质制成，所述的物料拨叉位于上料传送带(1)的左侧。
3.根据权利要求1所述的一种基于三自由度并联机器人的自动装箱***，其特征在于：所述定位传感器(13)与下料传送带(12)平行设置，且定位传感器(13)的水平高度高于下料传感器的水平高度。
4.根据权利要求1所述的一种基于三自由度并联机器人的自动装箱***，其特征在于：所述主动臂(7)、从动臂(9)位于上料传送带(1)的上方，所述气动手指(10)位于从动臂(9)的末端。
5.根据权利要求1所述的一种基于三自由度并联机器人的自动装箱***，其特征在于：所述第二伺服电机(6)设置有三组，三组所述第二伺服电机(6)分别与从动臂(9)连接，所述第二伺服电机(6)型号是TSM1308N7185E200。
6.根据权利要求1所述的一种基于三自由度并联机器人的自动装箱***，其特征在于：所述自动装箱***选取的是KEBA机器人，所述自动装箱***的控制***软件由机器人控制器(Robot Control)和软可编程逻辑控制器(Soft PLC)两部分组成，实现对并联机器人的运动控制与PLC控制。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111907831A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-11-10 | 佛山市源达科技有限公司 | 一种玻璃胶瓶自动计数装袋机 |
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2019
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