本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种纸箱码垛机及其工作方法。纸箱码垛机的工作方法包括以下步骤：S1：输入需要码垛纸箱的尺寸，系统自动生成码垛平面图形和码垛层数；S2：放入卡板到卡板工位，卡板调整装置推动卡板使其居中；S3：将包好的纸箱放上衔接拉带输送到备抓工位；S4：机械手抓取备抓工位上的纸箱，移动至卡板工位，将纸箱依次码垛在卡板上；S5：纸箱码垛到输入的高度后，自动报警，将卡板运出，并重复步骤S2。本发明还提供一种纸箱码垛机。本发明实现了码垛时的精准定位，同时也提高了作业效率。
1.一种纸箱码垛机的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：输入需要码垛纸箱的尺寸，系统自动生成码垛平面图形和码垛层数；
S2：放入卡板到卡板工位，卡板调整装置推动卡板使其居中；
S4：机械手抓取备抓工位上的纸箱，移动至卡板工位，将纸箱依次码垛在卡板上；
S5：纸箱码垛到输入的高度后，自动报警，将卡板运出，并重复步骤S2。
2.根据权利要求1所述纸箱码垛机的工作方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：S21：卡板从卡板工位的前方放入，卡板调整装置推动与其连接的挡板从卡板工位的两侧和后方三个方向同时移动，将卡板挤压在卡板工位的中间工位。
3.根据权利要求1所述纸箱码垛机的工作方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：S41：当检测到卡板工位未放入卡板，或者卡板上的纸箱已经码垛到指定高度时，停止将纸板放入卡板工位；
S42：检测衔接拉带上的纸箱是否已满，如果未满，继续往备抓工位传送纸箱；如果已满，则将备抓工位上的纸箱依次抓取放置在备抓工位左右的备放工位上；
S43：检测备抓工位、备放工位上的纸箱是否已满，如未满则继续放置；如都已满，则自动报警，机械手停止工作。
4.根据权利要求3所述纸箱码垛机的工作方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：S44：当重新检测到卡板工位上放入卡板，或者卡板上纸箱未放满到指定高度时，机械手重新启动，抓取衔接拉带上的纸箱放置在卡板上；
S45：待衔接拉带上无纸箱，抓取左右两个备放工位上的纸箱放置在卡板上；
5.根据权利要求1所述纸箱码垛机的工作方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：S47：机械手抓取备抓工位上的纸箱，依次旋转锐角或直角角度，将纸箱移动至卡板工位，并依次错开码垛在卡板上。
6.一种用于执行根据权利要求1-5任一项所述纸箱码垛机的工作方法的纸箱码垛机，其特征在于，包括衔接拉带（1）、卡板调节装置（2）、机械手（3）和码垛框架（4），所述衔接拉带（1）、卡板调节装置（2）、机械手（3）分别连接在码垛框架（4）上，所述码垛框架（4）设有一处一面敞开三面阻挡的卡板工位（41），所述码垛框架包括有三块调节挡板（42），所述三块调节挡板（42）依次连接在卡板调节装置（2）上，所述卡板调节装置（2）带动调节挡板（42）从卡板工位（41）的两侧和后方向中间移动。
7.根据权利要求6所述的纸箱码垛机，其特征在于，所述码垛框架（4）设有备放平台（43），所述衔接拉带（1）连接在备放平台（43）的中部，所述衔接拉带（1）与备放平台（43）的连接处设有备抓工位（44），所述衔接拉带（1）两侧备放平台（43）设有备放工位（45）。
8.根据权利要求6所述的纸箱码垛机，其特征在于，所述码垛框架（4）在框架顶部设有机械手轨道（46），所述机械手（3）与机械手轨道（46）滑动连接。
9.根据权利要求8所述的纸箱码垛机，其特征在于，所述机械手（3）包括机械横臂（31）、机械纵臂（32）、机械夹头（33），所述机械横臂（31）与机械手轨道（46）横向垂直滑动连接，所述机械纵臂（32）与机械横臂（31）纵向垂直滑动连接，所述机械夹头（33）连接在机械纵臂（32）的底部，所述机械夹头（33）包括夹头气缸和夹片，所述夹头气缸两端分别连接机械纵臂（32）的底部和夹片，所述夹头气缸驱动夹片自转及张合。
10.根据权利要求6所述的纸箱码垛机，其特征在于，还包括纸箱高度检测器和报警器，所述纸箱高度检测器连接在卡板工位（41）的码垛框架（4）上，所述报警器与码垛框架（4）连接。
一种纸箱码垛机及其工作方法
技术领域
[0001] 本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种纸箱码垛机及其工作方法。
背景技术
[0002] 目前我国码垛作业采用的搬运码垛方式有：一是人工搬运；二是机械式码垛机；三是码垛机器人。人工搬运存在劳动强度大、效率低和安全性差的问题；而机械式码垛机受结构等因素的限制，存在着占地面积大、操作程序更改麻烦、耗电量大等缺点。而码垛机器人对各种形状包装的货物都适用，且由于性能可靠、维修保养简单，得到越来越广泛地应用。
[0003] 目前的码垛机器人是通过码垛算法进行自动码垛，但是由于对码垛后的货物仍需人工搬走，所以这就会造成在码垛过程中存在时间偏差，此种情况一般的解决办法是将码垛作业，待货物运走后留出码垛空位后再启动码垛作业，码垛机无法再运走货物的过程中继续操作，造成了时间上的浪费，降低了作业效率。码垛工位需要事先摆放卡板，以后运输，但是卡板的位置没有做定位，造成码垛后货物的位置与卡板的位置有偏差，无法实现精确定位。
发明内容
[0004] 本发明提供一种纸箱码垛机及其工作方法，旨在提高码垛机的作业效率及精确码垛的问题。
[0005] 本发明提供一种纸箱码垛机的工作方法包括以下步骤：
[0006] S1：输入需要码垛纸箱的尺寸，系统自动生成码垛平面图形和码垛层数；
[0007] S2：放入卡板到卡板工位，卡板调整装置推动卡板使其居中；
[0008] S3：将包好的纸箱放上衔接拉带输送到备抓工位；
[0009] S4：机械手抓取备抓工位上的纸箱，移动至卡板工位，将纸箱依次码垛在卡板上；
[0010] S5：纸箱码垛到输入的高度后，自动报警，将卡板运出，并重复步骤S2。
[0011] 作为本发明的进一步改进，所述步骤S2还包括：
[0012] S21：卡板从卡板工位的前方放入，卡板调整装置推动与其连接的挡板从卡板工位的两侧和后方三个方向同时移动，将卡板挤压在卡板工位的中间工位。
[0013] 作为本发明的进一步改进，所述步骤S4还包括：
[0014] S41：当检测到卡板工位未放入卡板，或者卡板上的纸箱已经码垛到指定高度时，停止将纸板放入卡板工位；
[0015] S42：检测衔接拉带上的纸箱是否已满，如果未满，继续往备抓工位传送纸箱；如果已满，则将备抓工位上的纸箱依次抓取放置在备抓工位左右的备放工位上；
[0016] S43：检测备抓工位、备放工位上的纸箱是否已满，如未满则继续放置；如都已满，则自动报警，机械手停止工作。
[0017] 作为本发明的进一步改进，所述步骤S4还包括：
[0018] S44：当重新检测到卡板工位上放入卡板，或者卡板上纸箱未放满到指定高度时，机械手重新启动，抓取衔接拉带上的纸箱放置在卡板上；
[0019] S45：待衔接拉带上无纸箱，抓取左右两个备放工位上的纸箱放置在卡板上；
[0020] S46：重新启动衔接拉带传输纸箱。
[0021] 作为本发明的进一步改进，所述步骤S4还包括：
[0022] S47：机械手抓取备抓工位上的纸箱，依次旋转锐角或直角角度，将纸箱移动至卡板工位，并依次错开码垛在卡板上。
[0023] 本发明还提供一种纸箱码垛机包括衔接拉带、卡板调节装置、机械手和码垛框架，所述衔接拉带、卡板调节装置、机械手分别连接在码垛框架上，所述码垛框架设有一处一面敞开三面阻挡的卡板工位，所述码垛框架包括有三块调节挡板，所述三块调节挡板依次连接在卡板调节装置上，所述卡板调节装置带动调节挡板从卡板工位的两侧和后方向中间移动。
[0024] 作为本发明的进一步改进，所述码垛框架设有备放平台，所述衔接拉带连接在备放平台的中部，所述衔接拉带与备放平台的连接处设有备抓工位，所述衔接拉带两侧备放平台设有备放工位。
[0025] 作为本发明的进一步改进，所述码垛框架在框架顶部设有机械手轨道，所述机械手与机械手轨道滑动连接。
[0026] 作为本发明的进一步改进，所述机械手包括机械横臂、机械纵臂、机械夹头，所述机械横臂与机械手轨道横向垂直滑动连接，所述机械纵臂与机械横臂纵向垂直滑动连接，所述机械夹头连接在机械纵臂的底部，所述机械夹头包括夹头气缸和夹片，所述夹头气缸两端分别连接机械纵臂的底部和夹片，所述夹头气缸驱动夹片自转及张合。
[0027] 作为本发明的进一步改进，纸箱码垛机还包括纸箱高度检测器和报警器，所述纸箱高度检测器连接在卡板区域的码垛框架上，所述报警器与码垛框架连接。
[0028] 本发明的有益效果是：本发明在码垛前，将放置纸箱的卡板先居中定位，对准码垛机机械手的码垛位置，防止纸箱码垛偏差而倾斜，实现了精准定位。还增设了备放工位作为缓冲区，在运走码垛完的货物时，机械手仍可持续工作，在重新放置空卡板后，机械手就近将缓冲的货物码垛，提高了作业的效率。
附图说明
[0029] 图1是本发明一种纸箱码垛机的第一结构图；
[0030] 图2是本发明一种纸箱码垛机的第二结构图。
具体实施方式
[0031] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
[0032] 实施例一：
[0033] 本发明的一种纸箱码垛机的工作方法包括以下步骤：
[0034] S1：输入需要码垛纸箱的尺寸，系统自动生成码垛平面图形和码垛层数；
[0035] 在操作开始前，输入纸箱打包后的长、宽、高尺寸后按启动键，系统将自动生成码垛平面图形和码垛层数。纸箱码垛最大尺寸为1800mm（长） X 1800mm（宽） X 1700mm（高）。
[0036] S2：放入卡板到卡板工位41，卡板调整装置2推动卡板使其居中；
[0037] 纸箱码垛机的卡板调整装置2推动三面的调节挡板42将卡板自动调整居中。卡板工位41可容纳卡板最大尺寸为1800mm（长） X 1800mm（宽）。
[0038] S3：将打包好的纸箱放上衔接拉带1输送到备抓工位44，衔接拉带1将打包好的纸箱按步距送入；
[0039] S4：机械手3抓取备抓工位44上的纸箱，移动至卡板工位41，将纸箱依次码垛在卡板上；
[0040] S5：纸箱码垛到输入的高度后，自动报警，将卡板运出，并重复步骤S2。
[0041] 实施例二：
[0042] 纸箱码垛机的工作方法包括以下步骤：
[0043] S1：输入需要码垛纸箱的尺寸，系统自动生成码垛平面图形和码垛层数；
[0044] S21：卡板从卡板工位41的前方放入，卡板调整装置推动与其连接的挡板从卡板工位41的两侧和后方三个方向同时移动，将卡板挤压在卡板工位41的中间工位；
[0045] S3：将打包好的纸箱放上衔接拉带1输送到备抓工位44；
[0046] S41：当检测到卡板工位41未放入卡板，或者卡板上的纸箱已经码垛到指定高度时，停止将纸板放入卡板工位41；
[0047] S42：检测衔接拉带上的纸箱是否已满，如果未满，继续往备抓工位44传送纸箱；如果已满，则将备抓工位44上的纸箱依次抓取放置在备抓工位44左右的备放工位45上；
[0048] S43：检测备抓工位44、备放工位45上的纸箱是否已满，如未满则继续放置；如都已满，则自动报警，机械手3停止工作；
[0049] 当卡板未放入或已经码垛好，而衔接拉带1上接收的纸箱已满时，机械手3会抓取衔接拉带1上纸箱放入左右备放工位45，如果备放工位45和衔接拉带1都满了，系统会报警。
[0050] S44：当重新检测到卡板工位41上放入卡板，或者卡板上纸箱未放满到指定高度时，机械手3重新启动，抓取衔接拉带1上的纸箱放置在卡板上；当卡板放入后，机械手3将优先从衔接拉带1上取纸箱码垛，衔接拉带1取完后，再取备放工位45的纸箱码垛；
[0051] S45：待衔接拉带1上无纸箱，抓取左右两个备放工位45上的纸箱放置在卡板上；
[0052] S46：重新启动衔接拉带1传输纸箱；
[0053] S47：机械手抓取备抓工位44上的纸箱，依次旋转锐角或直角角度，将纸箱移动至卡板工位41，并依次错开码垛在卡板上。
[0054] 人工用手动叉车将卡板放入纸箱码垛机指定区域内，拉出手动叉车，系统将自动处于工作状态，一有纸箱立马自动码垛，码垛过程中，系统界面有码垛平面位置显示和层数显示。
[0055] S5：纸箱码垛到输入的高度后，自动报警，将卡板运出，并重复步骤S2。
[0056] 本纸箱码垛机自动报警有三种模式：
[0057] 1）卡板码垛好，完成提示；
[0058] 2）备放区和衔接拉带1均放满纸箱，满载提示；
[0059] 3）设备出现故障，故障提示。
[0060] 实施例三：
[0061] 如图1和图2所示，本发明的一种纸箱码垛机包括衔接拉带1、卡板调节装置2、机械手3和码垛框架4，衔接拉带1、卡板调节装置2、机械手3分别连接在码垛框架4上，码垛框架4设有一处一面敞开三面阻挡的卡板工位41，码垛框架包括有三块调节挡板42，三块调节挡板42依次连接在卡板调节装置2上，卡板调节装置2带动调节挡板从卡板工位41的两侧和后方向中间移动。三块调节挡板42可以同时移动进行定位，一步到位将卡板居中。
[0062] 其中，码垛框架4设有备放平台43，衔接拉带1连接在备放平台43的中部，衔接拉带1与备放平台43的连接处设有备抓工位44，衔接拉带1两侧备放平台43设有备放工位45。备抓工位44为机械手3优先夹取的位置，衔接拉带1上的纸箱是步距送入的，配合机械手3的节奏，能保证备抓工位44的纸板快速地被移除，当备抓工位44上的纸箱来不及放到卡板工位
41时，备放工位45可以起到缓冲的作用，把无法及时移除的纸板放到备放工位45上。
[0063] 纸箱码垛机包括纸箱高度检测器和报警器，纸箱高度检测器连接在卡板工位41的码垛框架4上，报警器与码垛框架4连接。高度检测器实时监测卡板工位41码垛纸箱的高度，当高度达到或超过系统的设定时，通过报警器自动报警。
[0064] 实施例四：
[0065] 如图1和图2所示，纸箱码垛机的码垛框架4在框架顶部设有机械手轨道46，机械手3与机械手轨道46滑动连接。机械手3包括机械横臂31、机械纵臂32、机械夹头33，机械横臂
31与机械手轨道46横向垂直滑动连接，机械纵臂32与机械横臂31纵向垂直滑动连接，机械夹头33连接在机械纵臂32的底部，机械夹头33包括夹头气缸和夹片，夹头气缸两端分别连接机械纵臂32的底部和夹片，夹头气缸驱动夹片自转及张合。机械手3可做X、Y、Z、R 四轴运动，即三个立体方向及一个自转方向，机械手3通过X、Y、Z轴方向的移动，将纸箱精准地从备抓工位44上移动到卡板工位41，再通过R轴方向的旋转，在每一打包好的纸箱放置到卡板工位41时，旋转一定的角度，使每一层的纸箱相互错开，方便后续的拿取。机械手3的机械夹头
33可以自动调整夹取的宽度，同时，机械夹头33也可以根据需要更换为适应不同形状货物的夹头。
[0066] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
