CN210913051U - 一种具有自动堆叠功能的纸杯包装工业机械臂 - Google Patents

一种具有自动堆叠功能的纸杯包装工业机械臂 Download PDF

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张雨晴
支文龙
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Abstract

本实用新型公开了一种具有自动堆叠功能的纸杯包装工业机械臂,包括有位于高速取杯机械手正下方的接杯平台,接杯平台包括有接杯板,接杯板上分布有与高速取杯机械手对应的取杯孔,接杯板的下方安装有可移动的分隔板,接杯板的下方安装有机械臂式接杯装置,机械臂式接杯装置包括有可上下升降以及可旋转的取杯板,取杯板上分布有与其上方接杯板上的取杯孔对应设置的取杯圆柱筒,取杯板的上下升降以及可旋转分别由其底端的手臂架驱动,机械臂式接杯装置的一侧架设有纸杯包装器的循环输送带,输送带的前段安有可以上下,左右移动的机械拨板。本实用新型结构设计合理,功能明确、智能化程度高、动作迅速、结构简单、造价较低、维修方便。

Description

一种具有自动堆叠功能的纸杯包装工业机械臂
技术领域:
本实用新型涉及工业机械臂结构领域,主要涉及一种具有自动堆叠功能的纸杯包装工业机械臂。
背景技术:
工业机械臂的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,尤其体现了人的智能和适应性。机械臂作业的准确性和各种环境中完成作业的能力,在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
工业机械臂通常由六项基本元素所组成,包括:结构、臂端工具、电脑数码控制器、驱动器、量度回输***和感应器。而气动式工业机械臂的驱动***通常由气缸、气阀、气罐和空气压缩机组成,其特点是气源方便,动作迅速、结构简单、造价较低、维修方便。但难以进行速度控制,气压不可太高,故抓举能力较低。
实用新型内容:
本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷,提供一种具有自动堆叠功能的纸杯包装工业机械臂,克服了现有的制杯机制造出的成品由高速取杯机械手取出后不能与包装机器连贯运作的不足。
本实用新型是通过以下技术方案实现的:
一种具有自动堆叠功能的纸杯包装工业机械臂,其特征在于:包括有位于高速取杯机械手正下方的接杯平台,所述接杯平台包括有接杯板,所述接杯板上分布有与高速取杯机械手对应的取杯孔,所述接杯板的下方一侧安装有可移动的分隔板,所述分隔板的移动由其一侧的气缸驱动,所述接杯板的下方安装有手臂式接杯装置,所述手臂式接杯装置包括有可上下升降以及可旋转的手臂架,所述手臂架的端部安装有取杯板,所述取杯板上分布有与其上方接杯板上的取杯孔对应设置的取杯圆柱筒,所述的手臂式接杯装置的一侧架设有纸杯包装器的循环输送带,所述循环输送带的进料端架一侧设有拨板推送机构。
所述的接杯板通过卡座卡装在取杯机械手后方的机架上,所述分隔板位于接杯板的下方,且分隔板在其两侧的导槽之间进行导向运动,所述分隔板的移动由其一侧的气缸驱动,所述气缸的固定在一侧的机械臂上。
所述的手臂架的运动PLC控制器控制,且机台上还安装有与手臂架连接的故障预警指示灯,气压驱动装置与手臂架、手臂接杯装置连接,所述接杯板与传感器连接,所述纸杯包装器与传送带连接。
所述的PLC控制器为两台三菱FX2N型PLC控制器,通过一块FX1N-485-BD 通讯板进行并联链接,接线时应使用屏蔽双胶线缆。
所述的取杯圆柱筒上分别开设有缺口,所述缺口沿轴向方向设置,且其处于取杯圆柱筒水平状态时的上端部。
所述的手臂架为一种三轴机械臂,其包括有x轴方向的机械臂,y轴方向的机械臂,和z轴方向的机械臂,所述x轴方向机械臂的中间安装有可旋转的旋转臂,所述旋转臂的旋转由两个旋转气缸驱动,所述旋转臂的上端安装有取杯板, 所述z轴方向机械臂上有竖直方向的气压驱动导轨,所述x轴方向机械臂安装在z轴方向机械臂的导轨上,由z轴方向机械臂驱动其进行上下运动,所述y轴方向机械臂上有水平方向的气压驱动导轨,所述z轴方向机械臂安装在y轴方向机械臂的导轨上,由y轴方向机械臂驱动其进行左右移动。
所述导轨和三轴机械臂的驱动动力均为气压驱动,可实现旋转臂的左右和上下移动,所述旋转气缸固定安装在x轴方向机械臂上,所述旋转气缸可以控制旋转臂在竖直方向上旋转0度-90度。
所述拨板推送机构包括有固定在循环输送带一侧的竖直机械臂,所述竖直机械臂上有竖直方向的导轨,所述竖直方向的导轨上安有水平方向的机械臂,所述水平方向的机械臂上有水平方向的导轨,所述水平方向的导轨上安装有拨板,所述拨板可由机械臂控制其进行上下和左右移动,所述导轨的运动都由气缸驱动。
其原理是:通过接杯板与分隔板的配合,可达到自动接料和下料的切换,通过手臂架的驱动,可实现取杯板在y轴方向的左右移动,z轴方向的上下移动和翻转的动作,通过在竖直方向的向上移动进行接杯和堆叠杯体的操作,操作完成后z轴方向复位,通过y轴方向的左右移动,将手臂架向循环输送带输送至相应的位置,然后再通过旋转,实现上层取杯圆柱筒的与输送带一致水平放置,使其到达指定下料位置,再通过拨板推送机构驱动拨板向左侧水平移动,使拨板对应取杯圆柱筒的最后端,通过气缸驱动拨板向下移动到指定拨动位置,再驱动拨板向前移动,推送杯体依次进入到循环输送带,当其上层的取杯圆柱筒杯体推送完后,驱动拨板上移复位,再通过气缸驱动z轴方向机械臂使取杯圆柱筒上移,使下层取杯圆柱筒到达指定下料位置,重复拨板的下料动作,从而实现下层取杯圆柱筒杯体的下料,最后驱动旋转臂将取杯装置移动至接杯板下方的相应位置,重复上述操作取料,移动,旋转,送料,下料的过程即可。
上述结构中:所述的接杯板一直都是固定不动的,它只是一个带有圆孔的板子,当手臂式接杯装置接满一定数量的杯体后离开时,分隔板会移动到接杯板的下面,相当于把接杯板的圆孔补上,这样当高速取杯机械手再次放置杯体时,就可以放在接杯板上,不会从圆孔中落下。等手臂式接杯装置下料完成后回到接杯板下方时,就可驱动分隔板快速移动到一侧,使接杯板上堆叠的杯体落入手臂式接杯装置上的取杯圆柱筒中,之后取杯机械手就可连续对应地把杯体放置在圆柱筒中,其接杯时是靠其上方的机械手连续对应放置杯体,现在工业中的高速取杯机械手已经可以连续对应地放置杯体,且技术已相对成熟。
所述的翻转后的取杯圆柱筒为两层,分两次下料,上层的杯体下料完之后,靠手臂架驱动取杯板上移然后再对下层杯体下料,在下料过程中,所述圆柱筒的筒身平行于输送带,且筒身高度与输送带平面高度相同。输送带上的拨板处于复位状态,当上层杯体到达指定下料位置时,拨板推送机构驱动拨板向左侧水平移动,使拨板对应取杯圆柱筒的最后端,通过气缸驱动拨板向下移动到指定拨动位置,在驱动拨板向右移动,推送杯体依次进入到循环输送带,当其上层的取杯圆柱筒杯体下料完成后,驱动拨板上移复位,再通过气缸驱动z轴方向机械臂使取杯圆柱筒上移,使下层杯体到达指定下料位置,完成与上层杯体相同的下料步骤。
所述取杯圆柱筒是固定在取杯板上不可移动的,其作用是使杯体可以实现较多数量的堆叠。取杯圆柱筒为半封闭式圆柱筒,并搭配安装在输送带前段的拨板一起工作,当取杯圆柱筒堆满杯体并到达指定下料位置时,半封闭式圆柱筒的特殊结构会使大约1/4的杯体露在圆柱筒的外面,此时可驱动输送带前段的拨板将杯体统一推出取杯圆柱筒,完成杯体的下料。
所述的手臂架为一种三轴机械臂,驱动动力为气压驱动,可实现在y轴,z 轴上的左右和上下移动,而接杯板的旋转则是由x轴上的两个旋转气缸控制旋转臂实现的,所述旋转气缸可以控制旋转臂在竖直方向上旋转0度-90度,使接杯板上的圆柱筒可到达下料位置的水平高度。
本实用新型的优点是:本实用新型结构设计合理,功能明确、智能化程度高、动作迅速、结构简单、造价较低、维修方便。
附图说明:
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为接杯平台的结构示意图。
图3为手臂式接杯装置的结构示意图。
图4为手臂式接杯装置安装配合时的结构示意图。
图5为拨板推送机构工作时的结构示意图。
图6为拨板推送机构的结构示意图。
图7为旋转臂由旋转气缸驱动的结构示意图。
具体实施方式:
参见附图。
下面结合附图对本实用新型作进一步描述
一种具有自动堆叠功能的纸杯包装工业机械臂,包括有位于高速取杯机械手1正下方的接杯平台2,所述接杯平台2包括有接杯板2-1,所述接杯板2-1上分布有与高速取杯机械手对应的取杯孔2-2,所述接杯板2-1的下方一侧安装有可移动的分隔板2-3,所述分隔板2-3的移动由其一侧的气缸2-4驱动,所述接杯板2-1的下方安装有手臂式接杯装置3,所述手臂式接杯装置3包括有可上下,左右移动以及可旋转的手臂架,所述旋转手臂架的端部安装有取杯板4,所述取杯板4上分布有与其上方接杯板2-1上的取杯孔2-2对应设置的取杯圆柱筒5,所述的手臂式接杯装置的一侧架设有纸杯包装器的循环输送带6,所述循环输送带6的进料端架一侧设有拨板推送机构7。
所述的接杯板2-1通过卡座8卡装在取杯机械手后方的机架上,所述分隔板 2-3位于接杯板2-1的下方,且在分隔板2-3底端部两侧的导槽之间进行导向运动,所述分隔板的移动由其一侧的气缸2-4驱动,所述气缸2-4的固定在一侧的机械臂上。
所述的取杯圆柱筒5上分别在侧边开设有缺口,所述缺口沿轴向方向设置,且其处于取杯圆柱筒水平状态时的上端部。
所述的手臂架为一种三轴机械臂,其包括有x轴方向的机械臂9,y轴方向的机械臂12,和z轴方向的机械臂10,所述x轴方向机械臂9的中间安装有可旋转的旋转臂11,所述旋转臂11的旋转由两个旋转气缸13驱动,所述旋转臂的上端安装有取杯板4,所述z轴方向机械臂10上有竖直方向的气压驱动导轨,所述x轴方向机械臂9安装在z轴方向机械臂10的导轨上,由z轴方向机械臂 10驱动其进行上下运动,所述y轴方向机械臂12上有水平方向的气压驱动导轨,所述z轴方向机械臂10安装在y轴方向机械臂12的导轨上,由y轴方向机械臂12驱动其进行左右移动。
所述导轨和三轴机械臂的驱动动力均为气压驱动,可实现旋转臂的左右和上下移动,所述旋转气缸13固定安装在x轴方向机械臂9上,所述旋转气缸13 可以控制旋转臂11在竖直方向上旋转0度-90度。
所述拨板推送机构7包括有固定在循环输送带一侧的竖直机械臂7-1,所述竖直机械臂7-1上有竖直方向的导轨,所述竖直方向的导轨上安有水平方向的机械臂7-2,所述水平方向的机械臂上安装有水平方向的导轨,所述水平方向的导轨上安装有拨板7-3,所述拨板7-3可由机械臂控制其进行上下和左右移动,所述导轨的运动都是由气缸驱动的,所述拨板7-3是一个可以将整排杯体都拨出圆柱筒的板子,其长度要大于下料时整排圆柱筒的宽度。在取杯板4到达下料位置之前,输送带6上的拨板7-3处于复位状态,当上层杯体到达指定下料位置时,拨板推送机构7驱动拨板7-3向左侧水平移动,使拨板7-3对应取杯圆柱筒5的最后端,通过气缸驱动拨板7-3向下移动到指定拨动位置,再驱动拨板7-3 向右移动,推送杯体依次进入到循环输送带6,当其上层的取杯圆柱筒杯5体下料完成后,驱动拨板7-3上移复位,再通过气缸驱动z轴方向机械臂10使取杯圆柱筒5上移,使下层杯体到达指定下料位置,完成与上层杯体相同的下料步骤。
所述PLC控制器用于控制机械臂的运动,所述故障预警指示灯与机械臂连接,气压驱动装置与手臂架、手臂接杯装置连接,所述接杯板与传感器连接,所述纸杯包装器与传送带和机械拨板连接。
所述PLC控制器为两台三菱FX2N型PLC分别控制手臂架和特殊接杯平台,通过一块FX1N-485-BD通讯板进行并联链接,接线时应使用屏蔽双胶线缆。所述PLC控制器对手臂架完成的控制功能是,使手臂接杯装置在等待成品堆叠完成后,驱动手臂架带动手臂接杯装置移动到传送带前,当该手臂接杯装置上的圆柱筒到达下料位置后,便可驱动输送带前段的机械拨板将杯体统一拨出圆柱筒,当成品都被推到传送带上后,便可驱动手臂架带动手臂接杯装置复位到接杯平台下方。
再进一步,所述传感器为日本ALPS电阻式位置传感器RDC503015A,其特点是凭借小型、高精度、高耐热可对应所有位置的检查需要。
所述传感器用于采集手臂接杯装置离开或复位的信息,并传输给PLC控制器,进而使气压驱动分隔板前进或者后退,并使接杯平台上的圆孔闭合或打开。可以达到的效果是:当手臂式接杯装置接满一定数量的杯体后离开时,分隔板会移动到接杯板的下面,相当于把接杯板的圆孔补上,这样当取杯机械手再次放置杯体时,就可以放在接杯板上,不会从圆孔中落下。等手臂式接杯装置下料完成后回到接杯板下方时,就可驱动分隔板快速移动到一侧,使接杯板上堆叠的杯体落入手臂式接杯装置上的取杯圆柱筒中,之后取杯机械手就可连续对应地把杯体放置在圆柱筒中,其接杯时是靠其上方的机械手连续对应放置杯体。
所述手臂接杯装置包括多个半封闭式圆柱筒。所述半封闭式圆柱筒直径与接杯板的取杯孔直径相同,高度可根据杯子堆叠个数的需要来制定,其排列方式与接杯板的取杯孔排列方式相同并可一一对应。
所述纸杯包装器与传送带连接,所述高速取杯机械手、纸杯包装器与传送带现已在工业生产中大量应用,技术已经较为成熟,故本实用新型直接引用高速取杯机械手、纸杯包装器与传送带。
所述故障预警指示灯用于在设备非正常运行时发出警报,以便于更方便地发现问题。设备在实际使用或者测试时往往会遇到各种问题,为了确定出现该问题的原因,就需要借助故障预警电路来逐步排查某些原因,以便快速找出其原因。

Claims (8)

1.一种具有自动堆叠功能的纸杯包装工业机械臂,其特征在于:包括有位于高速取杯机械手正下方的接杯平台,所述接杯平台包括有接杯板,所述接杯板上分布有与高速取杯机械手对应的取杯孔,所述接杯板的下方一侧安装有可移动的分隔板,所述分隔板的移动由其一侧的气缸驱动,所述接杯板的下方安装有手臂式接杯装置,所述手臂式接杯装置包括有可上下升降以及可翻转的手臂架,所述手臂架的端部安装有取杯板,所述取杯板上分布有与其上方接杯板上的取杯孔对应设置的取杯圆柱筒,所述的手臂式接杯装置的一侧架设有纸杯包装器的循环输送带,所述循环输送带的进料端架一侧设有拨板推送机构。
2.根据权利要求1所述的具有自动堆叠功能的纸杯包装工业机械臂,其特征在于:所述的接杯板通过卡座卡装在取杯机械手后方的机架上,所述分隔板位于接杯板的下方,且分隔板在其两侧的导槽之间进行导向运动,所述分隔板的移动由其一侧的机械臂驱动,所述机械臂由固定在其上面的气缸驱动。
3.根据权利要求1所述的具有自动堆叠功能的纸杯包装工业机械臂,其特征在于:所述的手臂架的运动由PLC控制器控制,且机台上还安装有与手臂架连接的故障预警指示灯,气压驱动装置与手臂架、手臂接杯装置连接,所述接杯板与传感器连接,所述纸杯包装器与传送带连接。
4.根据权利要求3所述的具有自动堆叠功能的纸杯包装工业机械臂,其特征在于:所述的PLC控制器为两台三菱FX2N型PLC控制器,通过一块FX1N-485-BD通讯板进行并联链接,接线时应使用屏蔽双胶线缆。
5.根据权利要求1所述的具有自动堆叠功能的纸杯包装工业机械臂,其特征在于:所述的取杯圆柱筒为半封闭式圆柱筒,其侧边分别开设有缺口,所述缺口沿轴向方向设置,且其处于取杯圆柱筒水平状态时的上端部。
6.根据权利要求1所述的具有自动堆叠功能的纸杯包装工业机械臂,其特征在于:所述的手臂架为一种三轴机械臂,其包括有x轴方向的机械臂,y轴方向的机械臂,和z轴方向的机械臂,所述x轴方向机械臂的中间安装有可旋转的旋转臂,所述旋转臂的旋转由两个旋转气缸驱动,所述旋转臂的上端安装有取杯板,所述z轴方向机械臂上有竖直方向的气压驱动导轨,所述x轴方向机械臂安装在z轴方向机械臂的导轨上,由z轴方向机械臂驱动其进行上下运动,所述y轴方向机械臂上有水平方向的气压驱动导轨,所述z轴方向机械臂安装在y轴方向机械臂的导轨上,由y轴方向机械臂驱动其进行左右移动。
7.根据权利要求6所述的具有自动堆叠功能的纸杯包装工业机械臂,其特征在于:所述导轨和三轴机械臂的驱动动力均为气压驱动,可实现旋转臂的左右和上下移动,所述旋转气缸固定安装在x轴方向机械臂上,所述旋转气缸可以控制旋转臂在竖直方向上旋转0度-90度。
8.根据权利要求1所述的具有自动堆叠功能的纸杯包装工业机械臂,其特征在于:所述的拨板推送机构包括有固定在循环输送带一侧的竖直机械臂,所述竖直机械臂上有竖直方向的导轨,所述竖直方向的导轨上安有水平方向的机械臂,所述水平方向的机械臂上有水平方向的导轨,所述水平方向的导轨上安装有拨板,所述拨板可由机械臂控制其进行上下和左右移动,所述导轨的运动都是由气缸驱动的。
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