自助提款機自動包裝生產線及采用該生產線的包裝工藝的制作方法

本發明涉及包裝機械技術領域，特別是涉及一種多種規格自助提款機新舊紙箱的自動包裝生產線及采用該生產線的包裝工藝。

背景技術：

近年來我國自助提款機機市場持續高速增長，每百萬人均自助提款機數量從2007年底的104臺上升到2011年底的265臺，翻了一番多，但是和全球的人均覆蓋率相比有較大的差距，更遠低于發到國家的擁有率。此外，中國的自助提款機主要集中分布在大中城市，在中小城市和農村的布放率非常低，甚至一些偏遠農村地區目前沒有布放。隨著中國經濟的發展和城鎮化金蟬的加快，我國每年自助提款機需求量在不斷增加，有望超越美國成為全球第一大自助提款機市場。而目前的自助提款機的后包裝產線存在著效率低、人工消耗大及費用高等問題。

因此，自助提款機機的后包裝生產線的改進就變得越來越重要，滿足整個工業發展的要求，實現自動化機器取代人工操作，提高生產效率。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種自助提款機自動包裝生產線及采用該生產線的包裝工藝，解決多種尺寸規格自助提款機包裝難及包裝效率低的問題，具有占地面積小，維護簡單，應用范圍廣泛，安全性好的特點。

為實現上述目的，發明提供如下技術方案：

一種自助提款機自動包裝生產線，主要分為傳送帶區域和機器人區域兩個區域，包括機械系統、控制檢測系統和機器人系統。

進一步的，機械系統完成自助提款機的運輸和打包操作；控制檢測系統進行信號傳輸，以及自助提款機和包裝紙箱的檢驗；機器人系統實現套箱功能，可實現多種尺寸規格自助提款機的包裝操作。

本發明還提供一種自助提款機的自動包裝工藝，采用上述自助提款機自動包裝生產線，包括如下工藝步驟：

步驟一：自助提款機由AGV小車上料至上料機構板式輸送帶上，控制系統將上料自助提款機的型號、尺寸規格信號發送至整條包裝生產線的各個工位；

步驟二：自助提款機上料至上料工位輸送帶上以后，由上料工位輸送帶將自助提款機輸送至套膜工位輸送帶，操作人員根據控制信號在泡沫薄膜盛放裝置中選取相對應的薄膜和泡狀進行包裝，套膜工位輸送帶將包有薄膜和泡沫的自助提款機輸送至自動套箱工位輸送帶，由自動對中糾偏機構實現自助提款機的糾偏和定位功能；

步驟三：自動理料裝置固定紙箱在中央位置，保證六自由度機器人17每次抓取紙箱的位置精度；

步驟四：機器人通過套箱夾具抓取撐開的紙箱進行套箱動作，自動套箱工位輸送帶將自助提款機運至套箱蓋工位輸送帶，由操作人員根據控制信號完成相應型號的套箱蓋動作；

步驟五：上述操作完成后由套箱蓋工位輸送帶將自助提款機輸送至打帶機，打帶機根據自助提款機信號調取相應尺寸規格的打帶程序完成打帶動作；

步驟六：最后由旋轉平臺將包裝完成自助提款機送至下料工位輸送帶，完成全部的包裝工序。

附圖說明

圖1為本發明的自助提款機自動包裝生產線的平面圖。

圖2為本發明的自助提款機自動包裝生產線的立體圖。

圖3為本發明的套箱夾具示意圖。

圖4為本發明的自動理料裝置示意圖。

圖5為本發明的自動對中糾偏機示意圖。

(注意：附圖中的所示結構只是為了說明發明特征的示意，并非是要依據附圖所示結構。

具體實施方式

如圖1所示，根據發明所述的自助提款機自動包裝生產線，主要分為傳送帶區域和機器人區域兩個區域，包括機械系統、控制檢測系統和機器人系統。

其中，機械系統包括各工位輸送帶部分、旋轉平臺、對中糾偏機構、套膜機構等諸如此類的操作機構，用于完成自助提款機的運輸和打包操作；控制檢測系統包括伺服電機、驅動器、用于信號輸入的光電開關、位置反饋的光柵尺、PLC模塊，以及與輸送線、打帶機構及機器人系統信號相互傳輸的微控制器、以及到位檢測光電開關等，用于實現信號傳輸以及自助提款機和包裝紙箱的檢驗；機器人系統包括操作機器人以及由機器人控制的套箱裝置，用于實現套箱功能，尤其是可實現多種尺寸規格自助提款機的包裝操作。

其中，傳送帶區域包括：上料工位輸送帶1、自助提款機2、套膜工位輸送帶3、薄膜泡沫盛放裝置4、自動套箱工位輸送帶5、自動對中糾偏機構6、箱蓋盛放裝置8、套箱蓋工位輸送帶9、旋轉平臺10、打帶機11、下料工位輸送帶12、手動啟停開關13。

按照包裝步驟上述單元的設置順序依次為：上料工位輸送帶1、自助提款機2、套膜工位輸送帶3、薄膜泡沫盛放裝置4、自動套箱工位輸送帶5、自動對中糾偏機構6、箱蓋盛放裝置8、套箱蓋工位輸送帶9、旋轉平臺10、打帶機11和下料工位輸送帶12。同時，在整條包裝生產線上各個工位處都設有手動啟停開關13，保證在工作中出現故障時，可以由人工根據實際情況進行安全急停操作。

機器人區域包括：套箱夾具7、機器人安全護欄14、自動理料裝置15、機器人底座16、六自由度機器人17和包裝紙箱18。其中，六自由度機器人17位于機器人安全護欄14中央位置的機器人底座16上，機器人17兩邊放置兩組自動理料裝置15和包裝紙箱18，套箱夾具7則設置在機器人17的操作臂上并由此被操作。

機器人區域位于傳送帶區域一旁，機器人區域中的六自由度機器人17對自動套箱工位輸送帶5上的自助提款機2進行自動包裝操作。

如圖2所示，上料工位輸送帶1為整個傳送帶區域的起始位置，自助提款機2由AGV(自動導引運輸車)小車上料至上料機構板式輸送帶1上，控制系統將上料自助提款機2的型號、尺寸規格信號發送至整條包裝生產線的各個工位。作為優選的，所述上料工位輸送帶1采用板式結構。

其中，控制檢測系統主要包括伺服電機、驅動器、用于信號輸入的光電開關、位置反饋的光柵尺、PLC模塊(Praogrammable Logic Controller,可編程邏輯控制器)，以及與輸送線、打帶機構及機器人系統信號相互傳輸的微控制器，用于控制機械系統與整條自助提款機包裝生產線的套箱及打帶同步工作，其中位置反饋的光柵尺及到位檢測光電開關會檢測到自助提款機2和包裝紙箱18的位置，將信號反饋于PLC，PLC會根據運算程序識別不同尺寸規格的自助提款機2及與之相配合的包裝紙箱18。

自助提款機2上料至上料工位輸送帶1上以后，由上料工位輸送帶1將自助提款機2輸送至套膜工位輸送帶3，操作人員根據控制信號在泡沫薄膜盛放裝置4中選取相對應的薄膜和泡狀進行包裝，套膜工位輸送帶3將包有薄膜和泡沫的自助提款機2輸送至自動套箱工位輸送帶5，由自動對中糾偏機構6實現自助提款機2的糾偏和定位功能。

如圖5所示，自動對中糾偏機構6包括伺服電機及減速器6-3，采用T型絲杠座6-2，配有高精度雙旋向絲杠6-1完成位置糾偏和定位，利用光柵傳感器進行位置反饋。自助提款機2停在指定位置等待六自由度機器人17配合套箱夾具7進行套箱動作。

由于根據發明所述的自助提款機自動包裝生產線可以針對多種尺寸規格的自助提款機2進行包裝，因此相應的包裝紙箱可以是高硬度、高平整度的新紙箱，也可以是低硬度、低平整度的二手紙箱。

在本發明中，針對自助提款機的包裝間隙非常小，在套箱工位為實現套箱精度，采用專門的自動理料裝置15和套箱夾具7。

如圖4所示，自動理料裝置15接收自助提款機2的型號的控制信號自動對包裝紙箱18進行位置固定。自動理料裝置15主要包括：底架15-1、載料底板15-2、可動理料圍欄A 15-3、可動理料圍欄B 15-4、中央位置15-5、調平地腳15-6、伺服電機15-7、雙向絲杠與導軌15-8、到位檢測光電開關15-9、PLC模塊(Praogrammable Logic Controller,可編程邏輯控制器)。

自動理料裝置15的工作過程為：每次包裝紙箱18上料后，微控制器都會通過TCP(Transmission Control Protocol，傳輸控制協議)將包裝紙箱型號、尺寸規格發送給每個工位及控制機構，這樣自動理料裝置15的伺服電機15-7就會根據PLC的信號進行相應的動作，帶動雙旋向絲杠導軌15-8運動，使與導軌相連接的可動理料圍欄A15-3、可動理料圍欄B 15-4進行相對運動實現包裝紙箱15-5位置固定，同時可動理料圍欄A 15-3、可動理料圍欄B 15-4運動到指定位置后到位檢測開關15-9會有信號反饋于PLC，若沒有到位檢測信號，則繼續運動直至到位。

這樣一來，通過自動理料裝置15固定紙箱18在中央位置15-5，保證六自由度機器人17每次抓取紙箱18的位置精度。本發明可以對11種規格紙箱進行理料，自動理料裝置15可以根據不同種紙箱可進行位置調節，滿足包裝紙箱18與自助提款機2之間非常小的間隙套箱精度要求。

此外，由于11種規格的包裝紙箱存在尺寸差別大及種類多等特點，因此設計專門的套箱夾具7。如圖3所示，套箱夾具7具備紙箱大面積吸取、紙箱雙側面固定、夾取范圍可調等功能，包括：伺服電機7-1、絲杠7-2、導軌滑塊7-3、夾具連接件7-4、夾具框架7-5、真空吸盤7-6、兩側限位擺桿7-7、側面吸盤7-8、氣缸7-9。

具體的，在夾具框架7-5中央設置夾具連接件7-4，在夾具框架7-5中央軸線上設置絲杠7-2，絲杠7-2由伺服電機7-1驅動。在夾具框架7-5的四個角，設置四組每組四個即4*4布置方式的位于頂部的真空吸盤7-6。在夾具框架7-5的兩側設置兩側限位擺桿7-7，在兩側限位擺桿7-7上設置相向設置的側面吸盤7-8。在兩側限位擺桿7-7上還設置有氣缸7-9。

夾取操作時，4*4布置的真空吸盤7-6吸取紙箱的一面，兩側限位擺桿7-7采用曲柄連桿機構由氣缸7-9驅動，兩側限位擺桿7-7安裝側面吸盤7-8實現對紙箱兩個側面固定的功能。真空吸盤7-6安裝在導軌滑塊7-3上，伺服電機7-1根據控制信號確定此次自助提款機2型號、尺寸規格，驅動雙旋螺母沿絲杠7-2實現紙箱寬度自適應調節。套箱夾具7與機械人17連接通過夾具連接件7-4實現，夾具連接件7-4固定于夾具框架7-5上。

套箱夾具7的兩側限位擺桿7-7與包裝紙箱18放置方向一致，通過真空吸盤7-6和側面吸盤7-8吸取紙箱18后，由于紙箱18機器人17抬起套箱夾具7向上運動，紙箱依靠自重撐開為立方體，套箱夾具7的兩側限位擺桿7-7做垂直于真空吸盤7-6方向，側面吸附固定紙箱18，機器人17抓取撐開的紙箱18進行套箱動作，自動套箱工位輸送帶5將自助提款機2運至套箱蓋工位輸送帶9，由操作人員根據控制信號完成相應型號的套箱蓋動作。

上述操作完成后由套箱蓋工位輸送帶9將自助提款機2輸送至打帶機11，打帶機11根據自助提款機2信號調取相應尺寸規格的打帶程序完成打帶動作。最后由旋轉平臺10將包裝完成自助提款機2送至下料工位輸送帶12，完成全部的包裝工序。

根據以上描述可知，根據發明所述的自助提款機自動包裝生產線，相對于現有的包裝生產線具有以下顯著的進步和優點：

(1)通過控制系統與包裝生產線的各個工位相連，產品有順序的經過各個工位進行逐層包裝，并由前一工位發信號于后一工位，便于后一工位完成相對應尺寸規格的包裝動作，同時重要環節裝有相機，由視覺系統進行檢測校驗，確保包裝紙箱與自助提款機的型號、尺寸規格相匹配。

(2)自動套箱機構可以完成尺寸規格相差較大的新舊紙箱的包裝動作，并且可以在包裝紙箱與自助提款機之間存在非常小間隙的工況下實現。解決了人工操作難度大和工作效率低等難點。

(3)為保證自動包裝的精準度設計了自動對中機構、自動理料機構和自動套箱系統，實現了包裝紙箱18與自助提款機2之間非常小的間隙套箱精度要求下的自動包裝操作。

(4)采用六自由機器人，跨度大，維護簡單，可滿足多種規格自助提款機機的套箱動作。

(5)生產線中采用的吸盤可調套箱夾具，避免開箱機只能針對新紙箱的局限性。

(6)可以把尺寸規格相差較大的產品整合成一條生產線實現自動套箱打帶功能，大大減少了人工參與，從長遠發展來看做到了節省成本并提高了生產效率。

以上所述，僅為發明的較佳實施例而已，并非用于限定發明的保護范圍，凡在發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在發明的保護范圍之內以上所述，僅為發明的較佳實施例而已，并非用于限定發明的保護范圍，凡在發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在發明的保護范圍之內。