《牆地磚自動裝箱生產線》是廣東一鼎科技有限公司於2009年11月3日申請的發明專利，該專利的公布號為CN101700814A，專利公布日為2010年5月5日，發明人是馮競浩、黃斌、付雷、石邵勇、黃秋林。
《牆地磚自動裝箱生產線》包括運送磚體和紙板的輸送線，沿著輸送線設定有上磚機構、紙板提取機構、紙箱成形機構以及碼垛機構。其中上磚機構在擺臂帶動磚體轉動的起始時刻，磚體具有垂直於磚體平面的運動分量；紙板提取機構利用擋塊強迫紙板產生彎曲拱起變形；紙箱成形機構讓承載著磚體的紙板在滾輪上自然滑行而停止；碼垛機構僅用一個升降機構來帶動機械手的升降和平移機構的升降。
2017年12月11日，《牆地磚自動裝箱生產線》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
基本介紹
- 中文名：牆地磚自動裝箱生產線
- 公布號：CN101700814A
- 公布日：2010年5月5日
- 申請號：2009102074244
- 申請日：2009年11月3日
- 申請人：廣東一鼎科技有限公司
- 地址：廣東省佛山市禪城區南莊鎮羅南龍慶衝口工業區
- 發明人：馮競浩、黃斌、付雷、石邵勇、黃秋林
- Int. Cl.：B65B23/20(2006.01)I、B65B35/30(2006.01)I、B65B35/36(2006.01)I等
- 專利代理機構：北京金之橋智慧財產權代理有限公司
- 代理人：馮靖
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
《牆地磚自動裝箱生產線》包括有四個主要的機構，分別是上磚機構、紙板提取機構、紙箱成形機構以及碼垛機構。四個機構分別用於將磚體放置到輸送線上、將紙板提取放置到輸送線上、將承載著磚體的紙板折成紙箱、將裝著磚體的紙箱從輸送線上搬下並碼成垛。另有一些牆地磚自動裝箱生產線還設定有磚體包角機構，用於將護角套在磚體頂角上。在2009年前的技術中，牆地磚自動裝箱生產線的上述機構都存在一定的缺陷。例如在上磚機構中，是利用機械手扳倒斜立在磚架上的磚體，任由磚體自由翻倒在輸送線上，這樣就會造成磚體的底部棱邊在磚體翻倒的過程中與尚未翻倒的磚體發生刮碰，致使底部棱邊崩邊；又如在紙板提取機構中，採用吸盤式機械手將層疊的紙板逐一取出，由於層疊的紙板之間靠得很近，當上一層紙板與下一層紙板瞬間分離時，兩層紙板之間就會產生真空，因而往往容易發生兩張紙板被同時提取的誤動作；又如在紙箱成形機構中，採用暫停輸送線運行的方式使承載著磚體的紙板停止行進，以便讓機械手將紙板的周邊翻折形成紙箱，然而由於慣性力的作用，在輸送線停止運行的瞬間，磚體與紙板之間，以及堆疊在紙板上的多塊磚體之間會發生相對運動，造成錯位，影響了紙箱的成形質量；再如，在碼垛機構中，驅動機械手上下運動的升降機構和驅動平移機構上下運動的升降機構是兩個不同的升降機構，此種結構方式導致機械結構複雜、維修不方便，而且兩個升降機構需要精確配合，由此增加了控制電路的複雜性；再比如，在磚體包角機構中，在將護角套在磚體頂角上的過程中，整疊磚體始終壓在紙板上，必須強制性地將護角插進磚體與紙板之間，這樣很容易造成護角和磚體歪斜甚至造成護角和磚體損傷。總之，2009年前還沒有一種牆地磚自動裝箱生產線能夠全部克服上述五種機構的缺陷，因此2009年前的牆地磚自動裝箱生產線還不能滿足實際生產要求。
發明內容
專利目的
《牆地磚自動裝箱生產線》的目的是提供一種能夠全部克服上磚機構、紙板提取機構、紙箱成形機構以及碼垛機構所存在的上述缺陷的牆地磚自動裝箱生產線。
技術方案
《牆地磚自動裝箱生產線》所設計的牆地磚自動裝箱生產線包括運送磚體和紙板的輸送線，沿著輸送線設定有上磚機構、紙板提取機構、紙箱成形機構以及碼垛機構，其中：
a、上磚機構包括盛放磚體的磚架，以及將磚架上的磚體轉移到輸送線上的機械手；
b、紙板提取機構包括一個放置紙板的紙倉，用於折成紙箱的紙板層疊堆放在紙倉內，在紙倉的出口處設定有用於吸住紙板的板面並且拉扯紙板的吸盤式機械手；
c、紙箱成形機構包括翻摺紙板的機械手；
d、碼垛機構包括機架，夾持箱體的機械手，驅動機械手上下運動的升降機構，驅動機械手作平移運動的平移機構，以及驅動平移機構上下運動的升降機構；
該發明的特別之處在於：
a、在所述的上磚機構中，機械手至少具有一段擺臂，擺臂連線有夾持磚體的手爪，擺臂帶動磚體圍繞擺臂的擺軸轉動，擺臂的擺軸與放置在磚架上的磚體的位置關係為：在擺臂帶動磚體轉動的起始時刻，磚體具有垂直於磚體平面的運動分量；
b、在所述的紙板提取機構中，在紙倉的出口處設定有擋塊，擋塊頂觸在紙倉出口處的第一層紙板的板面邊緣附近，在紙倉的出口處的旁邊設定有活動外掛程式，外掛程式的位置滿足當紙倉出口處的第一層紙板被吸盤式機械手拉扯而發生板面彎曲拱起變形時，外掛程式剛好對準第一層紙板與下一層紙板之間形成的空穴；
c、在所述的紙箱成形機構中，在輸送線的承載面下方設定有多個滾輪，多個滾輪與升降機構聯接，升降機構帶動滾輪升起的高度滿足滾輪可將紙板托起懸離輸送線的要求；
d、在所述的碼垛機構中，驅動平移機構上下運動的升降機構與驅動機械手上下運動的升降機構是同一個升降機構。
《牆地磚自動裝箱生產線》實現發明目的的動作原理是：
1、在上磚機構的動作過程中，先由機械手的手爪夾住斜立在磚架上的磚體，然後擺臂帶動磚體圍繞擺軸轉動，以此將磚體翻轉到輸送線上。由於在擺臂帶動磚體轉動的起始時刻，磚體就已經具有垂直於磚體平面的運動分量，因此轉動的磚體與停留在磚架上的磚體之間不會發生刮碰，由此避免了磚體崩邊。
2、在紙板提取機構的動作過程中，吸盤式機械手吸取紙板的過程分為兩個階段，第一個階段先用擋塊頂觸在紙板板面的邊緣附近，再用吸盤式機械手吸住紙板的板面並且拉扯紙板，使紙板的板面在擋塊的制約下發生彎曲拱起變形，致使該紙板與下一層紙板之間形成空穴，然後將活動外掛程式插入到空穴中；第二個階段繼續用吸盤式機械手吸住紙板的板面並且拉扯紙板，使紙板產生更大的彎曲變形，直至紙板的邊緣脫離擋塊的制約，至此紙板被完全取出，至此可將活動外掛程式撤回。從上述動作過程可見，該發明利用擋塊強迫紙板產生彎曲拱起變形，以此杜絕兩層紙板之間產生真空，而且在將紙板完全吸取出來的過程中，用活動外掛程式隔擋下一層紙板，從而有效避免了兩層紙板被同時取出。
3、在紙箱成形機構的動作過程中，當輸送線將已經承載著磚體的紙板運送到紙箱成形工位時，升降機構立即將多個滾輪同時升起，多個滾輪一起將紙板連同紙板上的磚體托起，使紙板懸離輸送線，被托起的紙板和磚體在滾輪上滑行直至停止，接著由機械手將紙板的周邊翻折，使紙板折成紙箱，承載在紙板上的磚體隨之包裹在紙箱內，接著升降機構帶動多個滾輪迴落到輸送線下方，使成形的紙箱坐落到輸送線上，於是紙箱連同包在紙箱內的磚體被輸送線送往下一工位。從上述動作過程可見，該發明讓承載著磚體的紙板停止行進的方式，是讓紙板在滾輪上自然滑行而停止，由此避免了因紙板瞬間停止而造成磚體與紙板之間、磚體與磚體之間發生錯位，提高了紙箱成形質量。
4、在碼垛機構的動作過程中，僅用一個升降機構來帶動機械手的升降和平移機構的升降，由此使得機械結構得以簡化，便於維修，而且不存在控制兩個升降機構精確配合的問題，由此可令控制電路也得以簡化。
從上述對上磚機構、紙板提取機構、紙箱成形機構以及碼垛機構的動作原理分析可見，該發明所述的牆地磚自動裝箱生產線能夠全部克服所述四個機構在“背景技術”一節中指出的缺陷。
改善效果
《牆地磚自動裝箱生產線》的優點體現在：對牆地磚自動裝箱生產線中的多個機構做了改進，從多方面提高了牆地磚自動裝箱生產線的裝箱質量，其中對紙箱成形機構的改進不但避免了因紙板瞬間停止而造成的錯位，而且具有讓紙板自動前後對中定位的優點，因為紙板在滾輪上可自由前後滑移，因此當前、後方位的機械手翻摺紙板的時候，紙板就會自然停留在前後受力平衡的位置，由此也就更有利於提高紙箱成形質量。
附圖說明
圖1是《牆地磚自動裝箱生產線》中的上磚機構實施例1的機構簡圖；
圖2是圖1的另一狀態視圖；
圖3是上磚機構實施例2的機構簡圖；
圖4至圖7是圖3所示上磚機構的動作分解圖；
圖8是圖3所示上磚機構的一種具體結構立體圖；
圖9是該發明中的紙板提取機構實施例1的立體結構圖；
圖10至圖12是圖9所示機構的動作過程分解圖；
圖13是圖9所示機構將紙板放在運送磚體的輸送線上的立體結構圖；
圖14是紙板提取機構實施例2的立體結構圖；
圖15和圖16是圖14所示機構的動作過程分解圖；
圖17是該發明中的紙箱成形機構的立體結構圖；
圖18是圖17中的升降機構放大圖；
圖19是圖17中的用於翻摺紙板的左右兩側機械手的結構放大圖；圖20至圖21是圖19所示機械手的動作過程分解圖；
圖22是圖17中的用於翻摺紙板的前後兩側的機械手結構放大圖；圖23表示圖22所示機械手在翻摺紙板時的狀態；
圖24是圖17中的與成形後的紙箱的四個頂角相對應的四個機械手結構放大圖；圖25表示圖24所示機械手在翻摺紙板時的狀態；
圖26是該發明中的碼垛機構的立體結構圖；
圖27是圖26中的用於驅動機械手作平移運動的平移機構放大圖；
圖28是將圖8所示的上磚機構與圖14所示的紙板提取機構對接在一起的立體圖；
圖29是將圖14所示的紙板提取機構與圖17所示的紙箱成形機構對接在一起的立體圖；
圖30是將圖17的紙箱成形機構與一條具有扎帶功能的輸送線對接在一起的立體圖；
圖31是將圖30中的具有扎帶功能的輸送線與圖26所示的碼垛機構對接在一起的立體圖；
圖32是在圖17所示的紙箱成形機構中增設磚體包角機構後的立體結構圖；
圖33至圖36是圖32中的磚體包角機構的動作過程分解圖。
技術領域
《牆地磚自動裝箱生產線》涉及牆地磚包裝線，特別是將紙板折成箱體，並且將牆地磚裝入箱體的牆地磚自動裝箱生產線。
權利要求
1.《牆地磚自動裝箱生產線》包括運送磚體和紙板的輸送線，沿著輸送線設定有上磚機構、紙板提取機構、紙箱成形機構以及碼垛機構，其中：
a、上磚機構包括盛放磚體的磚架，以及將磚架上的磚體轉移到輸送線上的機械手；
b、紙板提取機構包括一個放置紙板的紙倉，用於折成紙箱的紙板層疊堆放在紙倉內，在紙倉的出口處設定有用於吸住紙板的板面並且拉扯紙板的吸盤式機械手；
c、紙箱成形機構包括翻摺紙板的機械手；
d、碼垛機構包括機架，夾持箱體的機械手，驅動機械手上下運動的升降機構，驅動機械手作平移運動的平移機構，以及驅動平移機構上下運動的升降機構；
其特徵在於：
a、在所述的上磚機構中，機械手至少具有一段擺臂，擺臂連線有夾持磚體的手爪，擺臂帶動磚體圍繞擺臂的擺軸轉動，擺臂的擺軸與放置在磚架上的磚體的位置關係為：在擺臂帶動磚體轉動的起始時刻，磚體具有垂直於磚體平面的運動分量；
b、在所述的紙板提取機構中，在紙倉的出口處設定有擋塊，擋塊頂觸在紙倉出口處的第一層紙板的板面邊緣附近，在紙倉的出口處的旁邊設定有活動外掛程式，外掛程式的位置滿足當紙倉出口處的第一層紙板被吸盤式機械手拉扯而發生板面彎曲拱起變形時，外掛程式剛好對準第一層紙板與下一層紙板之間形成的空穴；
c、在所述的紙箱成形機構中，在輸送線的承載面下方設定有多個滾輪，多個滾輪與升降機構聯接，升降機構帶動滾輪升起的高度滿足滾輪可將紙板托起懸離輸送線的要求；
d、在所述的碼垛機構中，驅動平移機構上下運動的升降機構與驅動機械手上下運動的升降機構是同一個升降機構。
2.如權利要求1所述的牆地磚自動裝箱生產線，其特徵是：在所述的上磚機構中，所述手爪具有活動的鉤爪和固定的平底爪，鉤爪由動力機構驅動來回擺動，使得鉤爪既可勾住磚體的頂邊又可放開磚體，平底爪承托磚體的底邊。
3.如權利要求2所述的牆地磚自動裝箱生產線，其特徵是：在所述的上磚機構中，所述機械手與磚架二者任擇其一連線在平移機構上，平移機構的移動方向為驅使機械手與磚架相互靠近和遠離的方向。
4.如權利要求3所述的牆地磚自動裝箱生產線，其特徵是：在所述的上磚機構中，所述平移機構包括兩輛並排排列的、帶有行走動力的導軌車，每輛導軌車各裝載一個磚架，兩輛導軌車的導軌一起滑動連線在另一導軌上，該另一導軌與導軌車的導軌垂直。
5.如權利要求2所述的牆地磚自動裝箱生產線，其特徵是：在所述的上磚機構中，在機械手與磚體接觸的部位鋪設有膠墊。
6.如權利要求1所述的牆地磚自動裝箱生產線，其特徵是：在所述的紙板提取機構中，所述的用於吸住紙板的板面並且拉扯紙板的吸盤式機械手至少具有兩個，其中一個吸盤式機械手的動作幅度既能滿足將紙板吸住並拉扯至板面發生彎曲拱起變形的要求，又能保持紙板被擋塊制約的狀態，另一個吸盤式機械手的動作幅度滿足可將紙板拉扯至完全脫離擋塊的要求。
7.如權利要求6所述的牆地磚自動裝箱生產線，其特徵是：在所述的紙板提取機構中，紙倉的出口開設在紙倉的側立面，紙倉的底部由上往下朝著紙倉出口傾斜。
8.如權利要求7所述的牆地磚自動裝箱生產線，其特徵是：在所述的紙板提取機構中，在紙倉內設定有將紙板推向紙倉出口的推板。
9.如權利要求1所述的牆地磚自動裝箱生產線，其特徵是：在所述的紙箱成形機構中，在輸送線的上方設定有壓條，壓條懸離在輸送線上方的位置，滿足成形後的紙箱在被輸送線送往下一工位的過程中，紙箱頂部的折頁始終被壓條觸壓的要求。
10.如權利要求1所述的牆地磚自動裝箱生產線，其特徵是：在所述的碼垛機構中，所述平移機構包括與升降機構連線的升降架，升降架上固定有導桿，導桿上滑動連線有滑動架，夾持箱體的機械手安裝在滑動架上，滑動架與同步帶連線，由同步帶拉動滑動架沿著導桿滑動，同步帶的驅動輪由電機通過蝸桿渦輪傳動機構驅動旋轉。
11.如權利要求10所述的牆地磚自動裝箱生產線，其特徵是：在所述的碼垛機構中，在滑動架沿著導桿滑動至行程終點的位置，於滑動架與升降架之間設定有緩衝彈簧。
12.如權利要求1所述的牆地磚自動裝箱生產線，其特徵是：在紙箱成形機構中還設定有磚體包角機構，磚體包角機構包括堆放護角的四個護角盒，四個護角盒所在的位置分別對應磚體的四個頂角，四個護角盒的下方分別設定有一套機械手總成，四套機械手總成的結構相同，每套機械手總成包括吸盤、帶動吸盤作直線運動的氣缸、以及帶動吸盤旋轉的氣缸，在紙箱成形機構的輸送線的上方設定有兩塊夾持磚體的夾板，夾板由氣缸驅動從磚體的前後兩邊夾持磚體，夾板和驅動夾板動作的氣缸一起安裝在升降台上，升降台由氣缸帶動升降。
實施方式
- 上磚機構之實施例1
如圖1所示。上磚機構包括盛放磚體的磚架1，運送磚體的輸送線2，以及將磚架1上的磚體轉移到輸送線2上的機械手。該實施例的機械手只有一段“L”形擺臂3，擺臂靠近擺軸4的部位分為可伸縮的兩節3a、3b。擺臂3連線有夾持磚體的手爪5、6。手爪5、6從磚體的上下兩邊夾持磚體，並可一次夾住四塊磚體。手爪夾住磚體後，擺臂3帶動磚體圍繞擺軸4轉動，直至圖2所示將四塊磚體翻轉到輸送線2上。圖1中的圓弧形虛線表示其中一塊磚體7的底部棱邊圍繞擺軸4轉動的運動軌跡，箭頭OA代表所示運動軌跡在起始時刻的運動矢量，其方向就是運動軌跡在O點的切線方向。擺臂的擺軸4與放置在磚架1上的磚體的位置關係，使得運動矢量OA可分解出垂直於磚體平面的運動分量OA′，不僅如此，磚體7上的任何一點在磚體圍繞擺軸4轉動的起始時刻，其運動矢量都可分解成垂直於磚體平面的運動分量。如此，充分保證了磚體不會與停留在磚架上的磚體8發生刮碰，避免了磚體7崩邊。圖1和圖2省略了驅動手爪5、6開合的具體結構，以及驅動擺臂3轉動的具體結構，這些結構可從常規的機械手結構中選用，例如可用氣缸驅動擺臂3轉動，用氣缸驅動手爪5、6開合。
- 上磚機構之實施例2
如圖3所示。該實施例的機械手具有鉸接的兩段擺臂9、10，前端擺臂9繞鉸接軸13轉動，後端擺臂10繞擺軸14轉動。夾持磚體的手爪連線在前端擺臂9上。作為手爪的最佳結構，該實施例的手爪分為活動的鉤爪11和固定的平底爪12，鉤爪11由動力機構驅動來回擺動，使得鉤爪11既可勾住磚體的頂邊又可放開磚體，平底爪12承托磚體的底邊。該手爪的動作原理是，首先如圖4所示，依靠擺臂9和/或擺臂10的擺動，由平底爪12將特定數量的磚體(圖中為四塊磚體)抬起，然後如圖5所示，鉤爪11向下擺動勾住磚體的頂邊，至此便將抬起的四塊磚體夾住。這種結構的手爪的優點是便於準確抓取特定數量的磚體，而且手爪無需大力夾緊磚體，大大降低了驅動鉤爪11動作所需的動力，也有利於保護磚體免受手爪夾傷。驅動兩段擺臂9、10擺動的動力機構，以及驅動鉤爪11擺動的動力機構可採用氣缸、電機等常規動力機構。從圖5開始，兩段擺臂9、10一起圍繞擺軸14轉動，被夾住的磚體隨之也圍繞擺軸14轉動。圖5中的箭頭OB表示磚體7在開始轉動的起始時刻，其底部棱邊的運動矢量，該運動矢量包含有垂直於磚體平面的運動分量OB′，從而確保了磚體7不會與停留在磚架上的磚體8發生刮碰。當兩段擺臂9、10轉動到圖6所示狀態時，承托在平底爪12上的四塊磚體自然倒向前端擺臂9，前端擺臂9開始承托磚體的部分重量。當兩段擺臂9、10繼續轉動到圖7所示狀態時，四塊磚體被放在輸送線2上，至此可令鉤爪11回擺，放開磚體，待輸送線2將磚體送走後，兩段擺臂9、10即可復位。
作為對上磚機構的進一步該進，可將磚架連線在一個平移機構上，平移機構的移動方向為驅使機械手與磚架相互靠近和遠離的方向。利用平移機構來調整機械手與磚架的距離，可以方便地調整機械手的平底爪12所能抬起的磚體數量，從而便於根據實際裝箱要求來調整每次上磚的磚體數量。作為等同的變化方式，也可將磚架固定，將機械手連線在平移機構上，或者還可以將磚架和機械手分別連線在不同的平移機構上。具體而言，圖3中的平移機構包括一輛帶有行走動力的導軌車15，導軌車15可沿著導軌16來回移動，磚架1連線在導軌車15上。磚架1與導軌車15的最簡單連線方式，就是將磚架1擺放在導軌車15上而不作任何固定連線。圖8示出了圖3的一種具體結構。為使視圖清晰，圖8僅示意性地畫出上磚機構中的部分機架。圖8中的與圖3相同的編號表示相同的構件，而且這些構件的主要動作原理也與圖3至圖7相同，不再贅述。圖8中的前端擺臂9由氣缸17驅動，後端擺臂10由氣缸18驅動，鉤爪11由氣缸19驅動。圖8與圖3相比有一點改進：圖8中的平移機構包括兩輛並排排列的、帶有行走動力的導軌車15a、15b，每輛導軌車各裝載一個磚架1a、1b，兩輛導軌車的導軌16a、16b一起滑動連線在另一導軌20上，該另一導軌20與導軌車的導軌16a、16b垂直，使得兩輛導軌車15a、15b可以橫向移動。如此改進後，可以輪流為兩輛導軌車15a、15b上的磚架1a、1b補充磚體，從而無需浪費補充磚體的時間，大大提高了生產效率。
更細緻的改進，最好在機械手與磚體接觸的部位鋪設膠墊。例如就圖3所示實施例而言，應在前端擺臂9、鉤爪11、平底爪12上的與磚體接觸的部位鋪設膠墊，以此最大程度地保護磚體。
紙板提取機構之實施例1如圖9所示。紙板提取機構包括運送紙板的輸送線31，運送磚體的磚體輸送線97，一個放置紙板的紙倉28，用於折成紙箱的紙板層疊堆放在紙倉28內，在紙倉28的出口處設定有用於吸住紙板的板面並且拉扯紙板的吸盤式機械手22。該實施例的吸盤式機械手22包括兩個擺臂22a，擺臂上設定有多個吸盤22b，擺臂22a可繞著擺軸22c擺動，擺軸22c安裝在一塊滑板96上，滑板96可由輸送線31帶動沿著導桿98滑動。當兩個擺臂22a繞著擺軸22c向上擺動貼近紙板時，可通過多個吸盤22b將紙板吸住；當擺臂22a向下回擺復位時，可將紙板從紙倉28取出。在紙倉28的出口處設定有多個擋塊21，擋塊21頂觸在紙倉出口處的第一層紙板23的邊緣附近。在紙倉出口處的旁邊設定有活動外掛程式26，外掛程式26的位置滿足當紙倉出口處的第一層紙板23被吸盤式機械手22拉扯而發生板面彎曲拱起變形時，外掛程式26剛好對準第一層紙板23與下一層紙板之間形成的空穴。該實施例中的擋塊21頂觸在紙板23的板面的上下兩邊邊緣附近。擋塊21帶有滑輪21a，這樣可避免紙板脫離擋塊21的時候被擋塊21刮傷。該實施例中的活動外掛程式26是氣缸29的活塞桿。氣缸29固定在機架上。在紙倉出口處的左右兩旁都設定有活動外掛程式26。下面結合圖10至圖12所示的動作原理圖說明該實施例的動作原理。吸盤式機械手吸取紙板的過程分為兩個階段，在第一個階段中，如圖10所示，擋塊21頂觸在紙板板面的邊緣附近，吸盤式機械手22吸住紙板23的板面然後開始拉扯紙板，機械手22在圖10中的動作相當於圖9中的擺臂22a繞著擺軸22c向上轉動，吸盤22b吸住紙板23的板面，然後擺臂22a繞著擺軸22c向下迴轉；當圖10中的吸盤式機械手22拉扯紙板23至圖11所示狀態時，紙板23的板面在擋塊21的制約和吸盤式機械手22的拉扯下發生彎曲拱起變形，紙板23與下一層紙板24之間形成空穴25，然後將外掛程式26插入到空穴25中，外掛程式26在圖11中的動作相當於圖9中的氣缸29將外掛程式26推出；在第二個階段中，從圖11開始，繼續用吸盤式機械手22吸住紙板23的板面並且拉扯紙板，使紙板23產生更大的彎曲變形，直至圖12所示狀態，紙板23的邊緣脫離擋塊21的制約，紙板23被完全取出，機械手22在此過程中的動作相當於圖9中的吸盤22b吸住紙板23的板面，並且擺臂22a繼續繞著擺軸22c向下迴轉，直至紙板23的邊緣脫離擋塊21的制約，紙板23被完全從紙倉28中取出，至此，可將圖11中的外掛程式26撤回，也就是由圖9中的氣缸29將外掛程式26拉回。取出紙板後，由輸送線31帶動機械手的擺軸22c朝著運送磚體的輸送線97靠近，接著擺臂22a繞著擺軸22c向下旋轉直至將紙板23放到運送磚體的輸送線97上，如圖13所示。當吸盤22b放開紙板後，即可由輸送線31帶動滑板96連同擺軸22c、擺臂22a一起沿著導桿98滑動復位至圖9所示狀態。
作為紙板提取機構的進一步改進，圖14所示的另一實施例在圖9的基礎上增加了兩個吸盤式機械手27a、27b，兩個吸盤式機械手27a、27b的結構相同，都是由氣缸帶動吸盤動作。兩個吸盤式機械手27a、27b的動作幅度既能滿足將紙板23吸住並拉扯至板面發生彎曲拱起變形的要求，又能保持紙板23被擋塊21制約的狀態。圖14中的吸盤式機械手22的動作幅度滿足可將紙板23拉扯至完全脫離擋塊21的要求。下面結合圖15和圖16的動作過程分解圖來說明圖14所示實施例的動作原理和優點。由於圖14中的兩個吸盤式機械手27a、27b的結構和功能完全相同，因此在圖15和圖16中只用一個吸盤式機械手27來代表圖14中的兩個吸盤式機械手27a、27b。在用吸盤式機械手吸取紙板的兩個階段中，分別由吸盤式機械手27和吸盤式機械手22獨立完成吸住紙板的板面並且拉扯紙板的動作，亦即在第一個階段中，如圖15所示，先由吸盤式機械手27吸住紙板23的板面並且拉扯紙板，使紙板23的板面發生彎曲拱起變形；在第二個階段中，當插入外掛程式26後，再由吸盤式機械手22吸住紙板23的板面並且拉扯紙板，同時吸盤式機械手27停止抽吸，由吸盤式機械手22將紙板完全取出。取出紙板後，如圖16所示，吸盤式機械手27可以立即吸住下一層紙板24，為提取下一層紙板作好準備，這樣可以顯著提高工作效率。由於圖14中的兩個吸盤式機械手27a、27b靠近紙板的邊緣，加之紙板23可以彎曲，因此在吸盤式機械手22將紙板23完全取出的過程中，兩個吸盤式機械手27a、27b不會阻礙紙板的順利取出。作為該實施例的一種簡化結構，可以將兩個吸盤式機械手27a、27b中的一個取消，相應地，可將同側的一個活動外掛程式26取消。
作為紙板提取機構的最佳實施方式，應如圖9和圖14那樣，將紙倉28的出口開設在紙倉的側立面，紙倉28的底部由上往下朝著紙倉出口傾斜。如此，可使得上一層紙板23被取出後，後續的紙板在重力作用下自動移向紙倉出口，有助於吸盤式機械手可靠地吸取紙板。另一方面，還可如圖9和圖14那樣，在紙倉28內設定有將紙板推向紙倉出口的推板30。這樣更有助於將紙板移向紙倉出口。驅動推板30前後運動的機構可採用絲桿-螺母傳動機構，或者齒輪-齒條傳動機構，將電機的轉動轉化為螺母或者齒條的直線運動，進而帶動推板30前後運動。
紙箱成形機構的實施例如圖17所示，包括輸送線32，用於運送承載著磚體的紙板。在輸送線32的承載面下方設定有多個滾輪33，多個滾輪33與升降機構聯接。同時參見圖17、圖18，該實施例的升降機構由兩塊平台34、驅動平台上下運動的氣缸35構成。多個滾輪33均布安裝在兩塊平台34上。當氣缸35推動兩塊平台34向上升起時，可將承載在滾輪33上的紙板托起懸離輸送線32。當氣缸35拉動兩塊平台34下降時，滾輪33下降至輸送線32的承載面以下，使成形的紙箱坐落到輸送線32上。除採用氣缸驅動的升降機構外，還可採用由電機驅動的齒輪齒條升降機構來實現滾輪33的升降動作。
同時參見圖17、圖19，在輸送線的左右兩側設定有由氣缸91和翻轉板92構成的機械手，以及由氣缸42、曲臂41、連線在曲臂之間的壓桿43構成的機械手。當輸送線將磚體連同紙板一起送到圖20所示位置時，由圖19中的氣缸91帶動翻轉板92翻轉，將紙板的左右兩側向上翻折，形成圖20所示的紙箱左右兩個側立面89。當輸送線將磚體連同紙板一起送到圖21所示位置時，由圖19中的氣缸42帶動曲臂41向上翻轉，由壓桿43將紙板的已經豎起來的左右兩個側立面的上半部翻折，形成圖21所示的紙箱頂部的左右兩個頂部折頁44。在輸送線將磚體連同紙板從圖20送到圖21的過程中，輸送線左右兩側的護欄51維持紙箱的左右兩個側立面豎立。
同時參見圖17、圖22，在對應於成形後的紙箱的前後兩個方位設定有由氣缸37、曲臂36、連線在曲臂36之間的壓板95構成的機械手。曲臂36端部設定有壓輪38。當氣缸37帶動曲臂36向上翻轉時，如圖23所示，磚體前後兩邊的紙板被壓板95翻折形成紙箱的前後兩個側立面39，再被壓輪38翻折形成紙箱頂部的前後兩個折頁40。
同時參見圖17、圖24，在對應於成形後的紙箱的四個頂角位置處設定有四個機械手，四個機械手都是由氣缸47、氣缸48、擺臂46構成。氣缸47驅動擺臂46擺動。氣缸47坐落在氣缸48上，由氣缸48帶動氣缸47朝著接近或遠離紙板的方向滑動，使擺臂46接近或遠離紙板。氣缸48是缸動式氣缸，其活塞桿49固定，缸體活動。當擺臂46靠近紙板時，如圖25所示，由氣缸47帶動擺臂46擺動九十度，擺臂46將紙板的四個凸耳50翻折形成紙箱的四個折角。
以上關於機械手的布局位置和結構構成僅是列舉性說明。在實際套用中，機械手的布局位置和具體結構應根據紙箱的摺疊結構而定，不限於上述實施例。例如假設紙箱的四個頂角位置處沒有凸耳50，則在圖17中可省去圖24所示的四個機械手。
下面結合圖17至圖25詳細說明該實施例的動作過程。當圖17中的輸送線32將已經承載著磚體的紙板運送到紙箱成形工位時，如圖20所示狀態，此時由圖19中的氣缸91帶動翻轉板92翻轉，將圖20中的紙板88的左右兩側89向上翻折，形成紙箱的左右兩個側立面；接著由輸送線將磚體連同紙板一起送到圖21所示位置，並且由護欄51保持紙箱的左右兩個側立面維持在豎立的狀態；當輸送線將磚體連同紙板一起送到圖21所示位置時，圖18中的氣缸35推動兩塊平台34向上升起，滾輪33將紙板連同紙板上的磚體一起托起，使紙板懸離輸送線32，之後，紙板和磚體如同一個整體，在滾輪33上自然滑行直至停止，由此避免了磚體與紙板之間、磚體與磚體之間因紙板的瞬間停止而發生錯位，提高了紙箱成形質量；接著如圖24、圖25所示，氣缸48帶動氣缸47沿著活塞桿49滑動，使擺臂46接近紙板，然後氣缸47帶動擺臂46擺動九十度，擺臂46將紙板的四個凸耳50翻折形成紙箱的四個折角，形成折角後，擺臂46仍保持在圖25所示位置；接著，前、後方位的機械手如圖23所示，由壓板95和壓輪38將磚體前後兩邊的紙板翻折形成紙箱的前後兩個側立面39，以及紙箱頂部的前後兩個折頁40，至此，可由圖25中的氣缸48帶動氣缸47復位，並由氣缸47帶動擺臂46復位至圖24所示狀態；接著，左、右方位的機械手如圖21所示，由壓桿43將紙箱的左右兩個側立面的上半部翻折形成紙箱頂部的左右兩個頂部折頁44，至此，紙箱已成形，承載在紙板上的磚體包裹在紙箱內；最後，圖18中的氣缸35拉動兩塊平台34下降復位，滾輪33下降到輸送線的承載面下方，使成形的紙箱坐落到輸送線上。至此可由圖17中的輸送線32將紙箱連同包在紙箱內的磚體一起送往下一工位。
作為進一步改進，圖17所示的實施例在輸送線32的上方設定有壓條52，壓條52懸離在輸送線上方的位置，滿足成形後的紙箱在被輸送線32送往下一工位的過程中，紙箱頂部的折頁始終被壓條52觸壓的要求。如此，可防止紙箱在輸送線上行進的過程中發生鬆散，更好地保證了紙箱成形質量。
碼垛機構的實施例如圖26所示，包括一個固定的機架53，輸送線77，以及夾持箱體的機械手。機械手由兩塊對置的夾板54、55以及驅動夾板的氣缸56構成。在氣缸56的驅動下，兩塊對置的夾板54、55相向或相背運動，從而夾住或者放開箱體。驅動機械手作平移運動的平移機構如圖27所示，包括與升降機構連線的升降架75，升降架75由升降機構驅動上下運動，升降架75上固定有導桿57，導桿57上滑動連線有滑動架58，夾持箱體的機械手安裝在滑動架58上，該實施例在滑動架58上設定有兩副機械手，可同時夾住兩個箱體。滑動架58與同步帶59連線，由同步帶59拉動滑動架58沿著導桿57滑動，以此實現機械手的平移運動，同步帶59的驅動輪60由電機61通過蝸桿渦輪傳動機構62驅動旋轉(圖26和圖27中僅畫出蝸桿渦輪傳動機構的外殼)。該實施例採用同步帶和蝸桿渦輪傳動的方式來實現機械手的平移運動，具有定位準確的優點，而且利用了蝸桿渦輪傳動機構具有自鎖功能的特點，使機械手能夠穩定地停留在目標位置。電機61最好採用自帶剎車裝置的剎車電機。作為平移機構的進一步改進，該實施例在滑動架58沿著導桿57滑動至行程終點的位置，於滑動架58與升降架75之間設定有緩衝彈簧64。緩衝彈簧64套在導桿57的兩端。增設緩衝彈簧後，可使得滑動架58從運動到停止的過程更加柔和。該碼垛機構的主要特點在於，整個平移機構的上下運動以及機械手的上下運動都是由同一個升降機構完成。在該實施例中，所述的升降機構是一個鏈條傳動機構，該鏈條傳動機構包括四條用於牽拉平移機構上下運動的主鏈條65～68，四條主鏈條分別通過四條傳動鏈69～72共同與一根轉軸73聯接，轉軸由帶制動器的剎車電機74驅動旋轉，以此帶動四條主鏈條65～68一起同步轉動。平移機構中的升降架75固定在四條主鏈條65～68上，當四條主鏈條65～68一起同步轉動時，帶動整個平移機構上下運動，安裝在滑動架58上的機械手也隨著滑動架58一起上下運動。為使升降架運動平穩，在升降架75上安裝有導輪63，在機架53上固定有導軌76，導輪63沿著導軌76滾動。
下面結合圖26、圖27說明碼垛機構實施例的動作原理。
當牆地磚自動裝箱生產線的輸送線77將裝有磚體的箱體運送至終點後，圖26中的電機61通過蝸桿渦輪傳動機構62以及同步帶59驅動滑動架58沿著導桿57滑動，使機械手正對箱體的上方，然後由升降機構中的電機74帶動四條主鏈條65～68轉動，使滑動架58下降至機械手可夾住箱體的高度，然後機械手的氣缸56帶動兩塊對置的夾板54、55夾住箱體，接著升降機構中的四條主鏈條65～68帶動滑動架58升高，使箱體懸離輸送線77，再接著，平移機構中的電機61驅使滑動架58沿著導桿57滑動，使箱體橫向偏離輸送線77，然後升降機構中的四條主鏈條65～68帶動滑動架58下降，將箱體放在托盤(圖26中未示出托盤)上，接著機械手放開箱體，最後，升降機構中的四條主鏈條65～68帶動滑動架58升高回位，為下一次搬運箱體作準備。循環上述過程便可將箱體一層層地堆疊在托盤上，完成碼垛。
以上分別介紹了牆地磚自動裝箱生產線中的上磚機構、紙板提取機構、紙箱成形機構以及碼垛機構。由於受圖紙尺寸大小的限制，無法將這四種機構對接在一起集中在一幅圖中。但是只要按照上磚機構、紙板提取機構、紙箱成形機構最後是碼垛機構的順序用輸送線將這些機構對接起來，就可以組成一條完整的牆地磚自動裝箱生產線。用輸送線將這些機構對接起來的方式，既可以是利用這些機構本身的輸送線直接對接，也可以在兩個機構之間再增設一些具有一定功能的輸送線。
例如圖28所示的實施例就是採用在兩個機構之間增設輸送線的方式，將圖8所示的上磚機構與圖14所示的紙板提取機構對接在一起。圖28在上磚機構與紙板提取機構之間增設了輸送線99和輸送線100，其中輸送線99是具有對中功能的輸送線，輸送線100是運送磚體的輸送線。在輸送線99的左右兩側設定有導輪101，當磚體經過左右兩側導輪時，左右兩側導輪迫使磚體位於輸送線的正中。在輸送線100的正上方設定有抓持磚體的機械手102，機械手102可上下升降並能沿著導軌103滑動到達紙板提取機構的磚體輸送線97的正上方。當磚體到達輸送線100時，輸送線100停止運行，機械手102下降並且從磚體的四邊將磚體夾住，然後機械手102升起並且沿著導軌103滑動至磚體輸送線97的正上方，此時紙板提取機構已經將一塊紙板放在磚體輸送線97上，接著機械手102下降，將磚體放到紙板的正中位置。
在圖29所示的實施例中，採用了將紙板提取機構與紙箱成形機構的輸送線直接對接的方式，將圖14的紙板提取機構中的磚體輸送線97與圖17的紙箱成形機構中的輸送線32對接在一起。
在圖30和圖31共同表示的實施例中，採用在兩個機構之間增設輸送線的方式，將圖17的紙箱成形機構與圖26的碼垛機構對接在一起。在圖30中，在紙箱成形機構的末端對接有一條具有扎帶功能的輸送線104a～104c，具有扎帶功能的輸送線104a～104c的末端再如圖31所示通過輸送線108與碼垛機構對接。輸送線104a～104c中的輸送線104b是皮帶式輸送線，輸送線104a和104c都是輥筒式輸送線。當已成形的紙箱經過輸送線104a時，輸送線104a的扎帶裝置105往紙箱上捆綁紮帶；接著紙箱經過輸送線104b，輸送線104b中的可水平旋轉的升降台106將紙箱舉起並旋轉九十度後再將紙箱放回到輸送線104b上；接著紙箱經過輸送線104c，由輸送線104c的扎帶裝置107再次往紙箱上捆綁紮帶，如此就實現了從兩個垂直的方向上綑紮紙箱的功能。輸送線108的作用是將紙箱從位置較高的輸送線104c輸送到位置較低的碼垛機構的輸送線77。
作為對該發明的進一步改進，還可如圖32所示在紙箱成形機構中增設磚體包角機構。參見圖32，磚體包角機構包括堆放護角的四個護角盒80，四個護角盒80所在的位置分別對應磚體的四個頂角，四個護角盒80的下方分別設定有一套機械手總成，四套機械手總成的結構相同，每套機械手總成主要由吸盤83、帶動吸盤83作直線運動的氣缸81、以及帶動吸盤83旋轉的氣缸82組成，在紙箱成形機構的輸送線32的上方設定有兩塊夾持磚體的夾板84，夾板84由氣缸85驅動從磚體的前後兩邊夾持磚體，夾板84和驅動夾板動作的氣缸一起安裝在升降台86上，升降台86由氣缸87帶動升降。
下面結合圖33至圖36具體說明圖32所示磚體包角機構的動作原理。先如圖33所示，由紙箱成形機構的輸送線32將上游工位運送過來的紙板88和堆疊在紙板88上的多塊磚體90一起輸送至包角工位，然後輸送線32停止動作，連線在機架94上的氣缸87帶動升降台86下降，氣缸85推動夾板84從磚體的前後兩側邊將整疊磚體90一起夾住，接著由氣缸87將升降台86提起，夾板84夾著整疊磚體90隨升降台86一起升高，至圖34所示狀態，整疊磚體90懸空在紙板88上方，接著由吸盤83吸取護角盒最底下的一個護角79，緊接著氣缸82驅使氣缸81和吸盤83一起旋轉，然後由氣缸81推送吸盤83，至圖35所示狀態，使護角79套在整疊磚體的頂角處，接著吸盤83停止吸氣，氣缸81帶動吸盤83回退，氣缸82帶動氣缸81和吸盤83一起迴轉至圖32所示狀態，同時，氣缸87帶動升降台86下降，已經套好護角的整疊磚體90回落到紙板88上，至圖36所示狀態，在圖36中，氣缸85已經拉回夾板84，將整疊磚體90放開，而且升降台86已經由氣缸87提起復位，至此完成包角的全部動作。接下來可由圖32所示的紙箱成形機構中的氣缸91帶動翻轉板92翻轉，開始將紙板折成紙箱的動作。
從上述包角動作過程可見，該發明所採用的磚體包角機構利用夾板84將整疊磚體夾住，起到了對磚體進行對中定位的作用，提高了護角的準確定位性，而且先將整疊磚體懸離紙板後再將護角套在磚體上，這就避免了強行將護角插進磚體與紙板之間而造成的護角和磚體歪斜甚至損傷，大大提高了包角質量。
榮譽表彰
2017年12月11日，《牆地磚自動裝箱生產線》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
