本實用新型涉及一種包裝機器人，具體為一種用于氣霧劑灌裝系統(tǒng)的對插式紙箱隔板自動裝箱機器人。

背景技術：

對插式紙箱隔板是一種常見的包裝用具，由一組縱向平行的紙板和橫向平行的紙板組成，紙板上開有相互對應的開槽(槽深為紙板高度1/2)，縱向紙板和橫向紙板槽對應對插，縱橫紙板就交叉形成許多立方體隔斷，物品在隔斷中不接觸，不碰撞，瓦楞紙具有很好的緩沖性能。目前該結構及產(chǎn)品獲得了廣泛應用。

在氣霧劑灌裝生產(chǎn)線上，罐體在灌裝完畢后，需要裝入包裝箱，然后再將紙箱隔板(紙板)插入罐體之間的縫隙內(nèi)，保護罐體，避免罐體在后續(xù)運輸過程中出現(xiàn)的摩擦、碰撞等，目前尚無自動化裝備，一般是采用人工裝箱方式，勞動強度大，效率低下，無法滿足灌裝系統(tǒng)大批量、自動化生產(chǎn)。特別是對插式紙箱隔板，在裝箱過程中還容易出現(xiàn)單片脫落，夾持困難等問題。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于解決對插式紙箱隔板裝箱難題，提出了一種對插式紙箱隔板自動裝箱機器人，通過自動上料、隔板的摩擦力展開、十字抱臂同步抱持、箱子對準就位、壓裝，實現(xiàn)對插式紙箱隔板自動裝箱。

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種對插式紙箱隔板自動裝箱機器人，包括送料機構、展開機構、十字抱臂機構、行走機構、位置校正機構、壓裝機構、傳送機構和控制系統(tǒng)，所述送料機構根據(jù)對插式紙箱隔板的規(guī)格尺寸調(diào)整左右側板之間的距離，實現(xiàn)對對插式紙箱隔板的自動上料；所述展開機構通過卡爪拖拉紙箱隔板中間最前方兩片紙板，將紙箱隔板展開，通過正反牙直線模組實現(xiàn)對不同尺寸隔紙箱板的夾持；所述十字抱臂機構通過兩對獨立運行的正反牙直線模組實現(xiàn)矩形和正方形對插式紙箱隔板的夾持；所述行走機構通過同步帶的移動帶動整個十字抱臂機構的行走，從而實現(xiàn)展開后紙箱隔板的運送；所述位置校正機構通過伺服電機帶動同步帶輪，實現(xiàn)十字抱臂機構角度位置的調(diào)整，通過伺服電機帶動電動缸實現(xiàn)十字抱臂機構高度的調(diào)整；所述壓裝機構，通過伺服電機帶動電動缸將展開后的紙箱隔板壓入紙箱；所述傳送機構，通過氣缸對箱體的工作位置進行限定，通過手輪調(diào)節(jié)結構調(diào)節(jié)限定位置以適應不同的箱體，并通過可調(diào)節(jié)限位塊調(diào)節(jié)以適用于不同尺寸的箱體；所述控制系統(tǒng)由裝箱機器人控制模塊、觸摸屏、MC多軸運動控制器、裝箱機器人各機構軸系伺服電機及其驅(qū)動器組成兩級集中控制系統(tǒng)。

進一步地，上述送料機構包括送料框架、送料框架掛耳、下壓板、下壓板支座、滑塊、圓柱導軌、圓柱導軌支撐座、送料側板、側板連接件、光電傳感器、和側板手動調(diào)整機構；圓柱導軌支撐座焊接于送料框架中部，前后各有一個，圓柱導軌安裝于圓柱導軌支撐座，螺釘固定兩端，滑塊安裝于兩圓柱導軌上，下壓板通過下壓板支座和下壓板連接件固定于滑塊上，中間支撐板對稱焊接于送料框架中部、圓柱導軌兩側，側板連接件與側板手動調(diào)整機構螺栓固定連接，光電傳感器安裝在側板尾部。

進一步地，上述展開機構包括工作臺、調(diào)整腳墊、線性模組支撐板、展開裝置、安裝座、正反牙直線模組、卡爪；調(diào)整腳墊通過螺母安裝于腳墊板上，展開裝置通過線性模組支撐板螺釘固定于工作臺臺面的底面，展開裝置包括安裝座、正反牙直線模組、展開機構伺服電機1、展開機構伺服電機2、卡爪、線性模組，正反牙直線模組通過安裝座與線性模組螺栓連接，卡爪安裝在正反牙直線模組上，展開機構伺服電機1為正反牙直線模組提供動力，展開機構伺服電機2為線性模組提供動力。

進一步地，上述十字抱臂機構包括上線性模組、十字抱臂機構，包括上正反牙直線模組、上固定板、上支座、上連接板、下固定板、下正反牙直線模組、抱臂卡爪夾具；抱臂卡爪夾具包括抱臂卡爪1、抱臂卡爪2；十字抱臂機構安裝位置調(diào)整機構上；上固定板與下固定板通過上支座與上連接板螺栓連接，上正反牙直線模組螺釘固定于上固定板，下正反牙直線模組螺釘固定于下固定板，上正反牙直線模組和下正反牙直線模組上下分布，構成十字交叉型，抱臂卡爪1螺釘固定于上正反牙直線模組的兩個滑臺上，抱臂卡爪2螺釘固定于下正反牙直線模組的兩個滑臺上

進一步地，上述行走機構包括框架、導軌安裝板、同步帶安裝座、導軌、滑塊、同步輪 1、同步輪2、同步輪限位座、同步輪限位座、行走機構伺服電機安裝座、行走機構伺服電機、同步帶、位置調(diào)整機構安裝板；框架腳墊板焊接在行走框架四個腳上，行走框架螺釘固定于工作臺上，同步輪2通過同步帶安裝座螺釘固定于導軌安裝板上，同步輪限位座安裝在同步帶安裝座上對同步輪2限位，導軌安裝板螺釘固定于框架；導軌通過螺釘固定于導軌安裝板，滑塊安裝于導軌上，位置調(diào)整機構安裝板安裝在滑塊上；行走機構伺服電機安裝座螺釘固定于導軌安裝板上，行走機構伺服電機安裝在行走機構伺服電機安裝座上，同步輪1安裝在行走機構伺服電機上，同步輪限位座安裝在行走機構伺服電機安裝座對同步輪1限位；行走機構伺服電機將動力傳遞給同步輪1，通過同步帶連接同步輪1和同步輪2，從而同步帶動位置調(diào)整機構安裝板的移動。

進一步地，上述位置校正機構包括角度調(diào)整機構和高度調(diào)整機構，主要零件有位置校正機構伺服電機底座、位置校正機構伺服電機1、小同步輪、大同步輪、同步帶、位置調(diào)整機構安裝板、旋軸、立軸底座、位置校正機構伺服電機2、電動缸、電動缸底座、電動缸推桿、下固定板、導向軸支座；位置校正機構伺服電機1通過位置校正機構伺服電機底座螺栓固定于位置調(diào)整機構安裝板上，小同步輪安裝在校正機構伺服電機1上；旋軸穿過導向軸支座，旋軸一端固定在立軸底座上，立軸底座固定在下固定板上，電動缸推桿末端固定在立軸底座上，導向軸支座安裝在電動缸底座上，電動缸安裝在電動缸底座上，位置校正機構伺服電機2安裝在電動缸上。

進一步地，上述壓裝機構包括壓裝機構伺服電機、電動缸、下固定板、電動缸推桿、壓板；電動缸固定在下固定板上，壓裝機構伺服電機安裝在電動缸上，壓板固定在電動缸推桿末端。

進一步地，上述傳送機構包括傳送帶、位置調(diào)節(jié)塊、限位塊、接近傳感器、氣缸、壓板、限位板、絲杠安裝塊、絲桿、絲杠螺母、氣缸、手輪；限位塊安裝在位置調(diào)節(jié)塊上，位置調(diào)節(jié)塊安裝在傳送帶上，通過調(diào)節(jié)位置調(diào)節(jié)塊的緊固螺栓可以調(diào)節(jié)限位塊的位置以適應不同的箱體；氣缸安裝在傳送帶上，壓板與氣缸末端相連，通過氣缸的運動將箱體工作位置限定；絲杠安裝塊安裝在傳送帶上，絲杠安裝在絲杠安裝塊上，氣缸固定在絲杠螺母上，限位板安裝在氣缸末端，手輪安裝在絲杠末端，通過轉動手輪調(diào)節(jié)根據(jù)箱體調(diào)節(jié)限位板位置，通過氣缸的伸縮限制箱體位置。

進一步地，上述裝箱機器人控制模塊、觸摸屏、MC多軸運動控制器、裝箱機器人各機構軸系伺服電機及其驅(qū)動器組成兩級集中控制系統(tǒng)。其中控制系統(tǒng)的觸摸屏控制器用于實現(xiàn)裝箱機器人控制模塊各種指令的下達和運行狀態(tài)的在線監(jiān)視；MC多軸運動控制器采用 CANopen網(wǎng)絡實現(xiàn)對裝箱機器人各機構軸系電機驅(qū)動系統(tǒng)的控制；伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)接收 MC多軸運動控制器控制指令，用于實現(xiàn)對機器人各機構軸系機械負載的驅(qū)動。

本實用新型有以下有益效果：

1.可以手動調(diào)節(jié)送料機構的兩側板之間間距，適應多種規(guī)格的對插式紙箱隔板。

2.可以手動調(diào)節(jié)送料機構的兩側板位置，以保證對插式紙箱隔板中間最前方兩片紙板對中展開機構工作站中軸。

3.可以一次批量上料，最前面隔板被取走后，后面隔板依次推進。

4.十字抱臂機構的兩對抱持動作，相互獨立，分別控制，即可以進行nxn(正方形)對插式紙箱隔板的抱持，也以進行nxm(矩形)對插式紙箱隔板的抱持。

附圖說明

圖1是本實用新型的整體結構示意圖。

圖2是對插式紙箱隔板結構示意圖及折疊、展開示意圖。

圖3是本實用新型的送料機構示意圖一。

圖4是本實用新型的送料機構示意圖二。

圖5是本實用新型展開機構示意圖一。

圖6是本實用新型展開機構示意圖二。

圖7是本實用新型的十字抱臂機構示意圖。

圖8是本實用新型的行走機構示意圖。

圖9是本實用新型的位置校正機構示意圖。

圖10是本實用新型的壓裝機構示意圖。

圖11是本實用新型的傳送機構示意圖一。

圖12是本實用新型的傳送機構示意圖二。

圖13是本實用新型的控制系統(tǒng)結構圖。

具體實施方式

如圖1所示是對插式紙箱隔板自動裝箱機器人的整體結構圖，包括送料機構A、展開機構B、十字抱臂機構C、行走機構D、位置校正機構E、壓裝機構F、傳送機構G和控制系統(tǒng)。送料機構A將批量上料(紙箱隔板)推到機構末端，光電傳感器將隔板到位信號傳送給控制系統(tǒng)，展開機構B卡爪抓取紙箱隔板中間最前方兩片紙板，并向后拖拉，在摩擦力作用下，隔板展開，十字抱臂機構C下來，并抱臂抱住隔板，同時對對插式紙箱隔板進行矩形校正，通過位置校正機構E的高度調(diào)節(jié)使十字抱臂機構C上升，并在位置校正機構E 角度調(diào)節(jié)機構的作用下將隔板位置旋轉調(diào)整的正確位置，行走機構D帶動十字抱臂機構C，將隔板運送到箱子上方，十字抱臂機構C將隔板下放到箱子上方并松開，壓裝機構F將隔板壓入箱子，完成對插式紙箱隔板自動裝箱。

如圖2所示是對插式紙箱隔板的結構圖、折疊狀態(tài)，及展開原理、展開狀態(tài)，通過送料機構A和展開機構B將隔板打開。

如圖3、4所示為送料機構A結構示意圖，包括送料框架2、送料框架掛耳14、下壓板 3、下壓板支座4、滑塊7、圓柱導軌15、圓柱導軌支撐座16、送料側板1、側板連接件5、光電傳感器17、和側板手動調(diào)整機構；圓柱導軌支撐座15焊接于送料框架2中部，前后各有一個，圓柱導軌14安裝于圓柱導軌支撐座15，螺釘固定兩端，滑塊7安裝于兩圓柱導軌上14，下壓板3通過下壓板支座4固定于滑塊上，圓柱導軌14兩側，側板連接件5與側板手動調(diào)整機構螺栓固定連接，光電傳感器17安裝在側板尾部。通過送料機構A將隔板送到工作位置，光電傳感器16將隔板到位信號傳遞給展開機構B。側板手動調(diào)整機構包括絲杠支撐座9、30度梯形絲杠12、絲杠螺母11、鏈輪10、鏈條13、實心手輪8，右側側板手動調(diào)整機構絲杠支撐座9(1)、9(2)、9(3)、9(4)螺栓固定于送料框架2，上下各兩對，對稱分布，30度梯形絲杠12(1)安裝于絲杠支撐座9(1)、9(2)，30度梯形絲杠12 (2)安裝于絲杠支撐座9(3)、9(4)；絲杠螺母11(1)安裝于30度梯形絲杠上12 (1)，絲杠螺母11(2)安裝于30度梯形絲杠上12(2)；絲杠螺母11(1)與側板連接件5 (1)螺栓固定連接，絲杠螺母11(2)與側板連接件5(2)螺栓固定連接；上鏈輪10 (1)通過鍵連接安裝于30度梯形絲杠12(1)上，下鏈輪10(2)通過鍵連接安裝于30度梯形絲杠12(2)上；上端鏈輪10(1)與下端鏈輪10(2)通過鏈條13傳動，實心手輪8 (1)通過銷釘連接安裝于上端30度梯形絲杠12(1)末端。左側側板手動調(diào)整機構與右側側板手動調(diào)整機構對稱分布，通過左右側板手動調(diào)整機構可以根據(jù)對插式紙箱隔板不同規(guī)格尺寸調(diào)節(jié)兩側板間距，并調(diào)整紙箱隔板中間最前方兩片紙板位置(以便展開機構卡爪對中抓取)。

如圖5、6所示是展開機構B結構示意圖，展開機構B包括工作臺11、調(diào)整腳墊10、線性模組支撐板、展開裝置12；調(diào)整腳墊10通過螺母安裝于工作臺11，展開裝置12通過線性模組支撐板螺釘固定于工作臺10臺面的底面；展開裝置12包括安裝座15、正反牙直線模組16、展開機構伺服電機17、展開機構伺服電機18、卡爪14、線性模組13；正反牙直線模組16通過安裝座15與線性模組13螺栓連接；卡爪14安裝在正反牙直線模組16，通過展開機構伺服電機17帶動正反牙直線模組16實現(xiàn)卡爪14的開閉；展開機構伺服電機 18帶動線性模組16進退實現(xiàn)卡爪14的進退來使得隔板的打開。

如圖7所示是十字抱臂機構C結構示意圖，包括上正反牙線線性模組23、上固定板 23、上支座25、上連接板21、下固定板20、下正反牙線線性模組26、抱臂卡爪夾具；抱臂卡爪夾具包括抱臂卡爪24、抱臂卡爪27；十字抱臂機構C安裝位置調(diào)整機構上E上；上固定板23與下固定板20通過上支座25與上連接板螺栓連接，上正反牙線線性模組23螺釘固定于上固定板23，下正反牙線線性模組26螺釘固定于下固定板20，上正反牙線線性模組 23和下正反牙線線性模組26上下分布，構成十字交叉型，抱臂卡爪24(1)、24(2)螺釘固定于上正反牙線線性模組23的兩個滑臺上，通過十字抱臂機構伺服電機28帶動上正反牙線線性模組23實現(xiàn)抱臂卡爪24的開閉；抱臂卡爪27(1)、27(2)螺釘固定于下正反牙線線性模組26的兩個滑臺上，通過十字抱臂機構伺服電機29帶動下正反牙線線性模組26實現(xiàn)抱臂卡爪27的開閉；同時通過十字抱臂機構伺服電機28和十字抱臂機構伺服電機29的同步實現(xiàn)十字抱臂機構抱臂卡爪的同時開閉。

如圖8所示是行走機構D結構示意圖，包括框架30、導軌安裝板31、同步帶安裝座 42、導軌32、滑塊33、同步輪37、同步輪41、同步輪限位座40、同步輪限位座38、行走機構伺服電機安裝座36、行走機構伺服電機35、同步帶39、位置調(diào)整機構安裝板34；框架腳墊板焊接在行走框架四個腳上，行走框架螺釘固定于工作臺11上，同步輪41通過同步帶安裝座42螺釘固定于導軌安裝板31上，同步輪限位座40安裝在同步帶安裝座42對同步輪 41限位，導軌安裝板31螺釘固定于框架30；導軌32螺釘固定于導軌安裝板31，滑塊33 安裝于導軌32上，位置調(diào)整機構安裝板34安裝在滑塊33上；行走機構伺服電機安裝座36 螺釘固定于導軌安裝板31上，行走機構伺服電機35安裝在行走機構伺服電機安裝座36 上，同步輪37安裝在行走機構伺服電機35上，同步輪限位座38安裝在行走機構伺服電機安裝座36對同步輪37限位；行走機構伺服電機35將動力傳遞給同步輪37，通過同步帶39 連接同步輪37和同步輪41，從而同步帶39帶動位置調(diào)整機構安裝板34的移動，實現(xiàn)十字抱臂機構C的行走。

如圖9所示位置校正機構E結構示意圖，包括位置校正機構伺服電機底座57、位置校正機構伺服電機62、小同步輪56、大同步輪54、同步帶55、位置調(diào)整機構安裝板34、旋軸53、立軸底座59、位置校正機構伺服電機61、電動缸60、電動缸底座51、電動缸推桿 58、下固定板20、導向軸支座52；位置校正機構伺服電機62通過位置校正機構伺服電機底座57螺栓固定于位置調(diào)整機構安裝板34上，小同步輪56安裝在位置校正機構伺服電機62 上；旋軸53穿過導向軸支座52，旋軸53一端固定在立軸底座59上，立軸底座59固定在下固定板20上，電動缸推桿58末端固定在立軸底座59上，導向軸支座52安裝在電動缸底座51上，電動缸60安裝在電動缸底座51上，位置校正機構伺服電機61安裝在電動缸60 上；位置校正機構包括角度調(diào)整機構和高度調(diào)整機構，其中角度調(diào)整機構是通過以下方式實現(xiàn)：大同步輪54安裝在電動缸推桿58上，同步帶55連接小同步輪56、大同步輪54，伺服電機62通過小同步輪56經(jīng)同步帶55將動力傳遞給大同步輪54，從而通過大同步輪54的扭矩帶動十字抱臂機構C角度的調(diào)整，并且旋軸53與位置調(diào)整機構安裝板34限制角度調(diào)節(jié)范圍；其中高度調(diào)整機構是通過以下方式實現(xiàn)：位置校正機構伺服電機61將動力傳遞給電動缸60，電動缸60將電動缸推桿58推出或收縮，從而實現(xiàn)十字抱臂機構C高度的調(diào)節(jié)。

如圖10所示壓裝機構F結構示意圖，包括壓裝機構伺服電機70、電動缸71、下固定板 20、電動缸推桿73、壓板72；電動缸71固定在下固定板20上，壓裝機構伺服電機70安裝在電動缸71上，壓板72固定在電動缸推桿73末端；當壓裝機構伺服電機70將動力傳遞給電動缸71時，電動缸71的電動缸推桿73推出將隔板壓入紙箱。

圖11、12所示是傳送機構G結構示意圖，包括傳送帶74、位置調(diào)節(jié)塊75、限位塊 76、接近傳感器77、氣缸78、壓板79、限位板80、絲杠安裝塊81、絲桿82、絲杠螺母 83、氣缸84、手輪85；限位塊76安裝在位置調(diào)節(jié)塊75上，位置調(diào)節(jié)塊75安裝在傳送帶 74上，通過調(diào)節(jié)位置調(diào)節(jié)塊75的緊固螺栓可以調(diào)節(jié)限位塊76的位置以適應不同的箱體；氣缸78安裝在傳送帶74上，壓板79與氣缸78末端相連，通過氣缸78的運動將箱體工作位置限定；絲杠安裝塊81安裝在傳送帶74上，絲杠82安裝在絲杠安裝塊81上，氣缸84 固定在絲杠螺母83上，限位板80安裝在氣缸84末端，手輪85安裝在絲杠82末端，通過轉動手輪調(diào)節(jié)根據(jù)箱體調(diào)節(jié)限位板位置，通過氣缸84的伸縮限制箱體位置。

如圖13所示為裝箱機器人控制系統(tǒng)，由裝箱機器人控制模塊、觸摸屏、MC多軸運動控制器、裝箱機器人各機構軸系伺服電機及其驅(qū)動器組成兩級集中控制系統(tǒng)。裝箱機器人控制模塊分別通過RS232接口和以太網(wǎng)接口實現(xiàn)與觸摸屏、MC多軸運動控制器的信息通信。觸摸屏用于實現(xiàn)裝箱機器人控制模塊各種指令的下達和運行狀態(tài)的在線監(jiān)視，通過RS485 通訊接口與MC多軸運動控制器實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。MC多軸運動控制器內(nèi)部包括PLC模塊和運動控制模塊，其中PLC模塊通過RS485通訊接口和輸入輸出數(shù)字模塊用于接收觸摸屏控制指令及現(xiàn)場開關量信號，并根據(jù)機器人各機構工作流程發(fā)出控制指令；運動控制模塊利用 MC多軸運動控制器內(nèi)部數(shù)據(jù)交換特殊寄存器獲取PLC模塊發(fā)出的控制指令，并通過 CANopen現(xiàn)場總線網(wǎng)絡分別對裝箱機器人展開機構B、十字抱臂機構C、行走機構D、位置校正機構E、壓裝機構F共8個電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)的控制；裝箱機器人展開機構、十字抱臂機構、行走機構、位置校正機構、壓裝機構分別配置的伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)包括驅(qū)動器和伺服電機，各機構伺服驅(qū)動器利用RJ45接頭通過CANopen現(xiàn)場總線接收運動控制模塊下達的位置控制脈沖指令，實現(xiàn)對各機構軸系伺服電機及機械負載的驅(qū)動控制，從而實現(xiàn)各機構相應的動作。