CN103732499B - 用于打开和转移折叠平整并直立放置的包装壳的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种将折叠平整并直立放置的包装壳转移到继续加工单元、特别是液态或膏状产品装料机的装置，其中分别有一定数量的包装壳装在外包装（OP）中并且将包装壳的外包装（OP）打开和拆除。为了使目前将包装壳手动装载到装料机的过程尽量自动化，根据本发明设置了：至少一个位于机械手（1）上将外包装（OP）输送到切割和开箱处（4）的夹持件（2）、多个切开和打开包装壳的部件、至少一个吸走在切割中掉落的切割粉尘的抽吸装置（23）以及将外包装（OP）中释放的包装壳夹住并输送到继续加工单元的夹持装置（17）。

Description

用于打开和转移折叠平整并直立放置的包装壳的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种将折叠平整并直立放置的包装壳转移到继续加工单元、特别是液态或膏状食品装料机的装置和方法，其中分别有一定数量的包装壳装在外包装中并且将包装壳的外包装打开和拆除。
背景技术
由同属于本发明申请人的文献DE 103 55 544 A1已知一种将切割品从外包装转移到继续加工单元的方法和装置。为了避免损坏外包装中的切割品而将它们进行压缩，从而提供切割刀具运行所需的空腔。为此需要将装置的外包装单个输送到直线形的转移装置上。
发明内容
因此本发明的目的在于，使目前将包装壳手动装载到装料机的过程尽量自动化。对此需要实现装置的有效运作，从而可以机械操作包装壳的输送以及外包装的拆除和清除。
采用一种将折叠平整并直立放置的包装壳转移到继续加工单元、特别是液态或膏状食品装料机的装置，其中分别有一定数量的包装壳装在外包装(OP)中并且将包装壳的外包装(OP)打开和拆除，该装置通过至少一个位于机械手上将外包装输送到切割和开箱处的夹持件、多个切开和打开包装壳的部件、至少一个吸走在切割中掉落的切割粉尘的抽吸装置以及将外包装中释放的包装壳夹住并输送到继续加工单元的夹持装置实现了该目的。
本发明的一个优选设计方案规定，夹持件具有多个气压驱动的真空抽吸部件。对此优选在一个平面上设置三个呈三角形安置的真空抽吸部件，其中这样选择三角形的尺寸，即，这三个真空抽吸部件都可以紧靠在外包装的一侧上。
在本发明的一个优选设计方案中，夹持件在另一个层面上具有含真空抽吸部件的、能够旋转的臂，从而进一步固定外包装，以便该夹持件也可以快速呈直线地和/或旋转地移动。此外，外包装可以有效地从第一层面转动到第二层面，其中真空抽吸部件始终夹在各层的上表面。
在本发明的另一个设计方案中，机械手或夹持件具有至少一个光线传感器，用于识别外包装的位置和定向。该光线传感器优选具有激光器、收集反射激光光束的探测器和至少一个能够旋转的、用于确定3D物体和定位的镜面。以这种方式可以对嵌套地运送到货板上的外包装的排列位置进行明确识别。使外包装具有相应的标记是适宜的，以便简化位置的识别。
本发明的另一启示规定，切割和开箱处具有切开外包装的刀具单元。为了也可以从包装壳有效地拆除外包装，切割和开箱处另外还优选具有打开和翻转装置，以使得外包装竖起且经切开并打开的一侧朝下，由此简化包装壳的取出。
此外，切割和开箱处优选具有升降板，用于堆积从外包装中释放的包装壳，其中该升降板能够垂直移动，从而一方面简化了外包装的拆除以及另一方面可以将包装壳移到转移装置的平面上。
在本发明的另一设计方案中，该装置具有用来平整折叠并清除已拆除外包装的工具。这种设计方案适宜于全自动的操作，从而不但确保了经打包的包装壳的连续输送而且也确保了不再需要的空外包装的清除。
为了使夹持装置和夹持件有效连接，不仅通过真空抽吸件进行紧固，而且还使这两部分发生强制连接。
为了使根据本发明的装置在装料机连续运作的情况下仍然可以有效地工作，当需要交换装有新的外包装的货板时，根据本发明的另一启示该装置具有至少一个货仓，用于容纳多个未打开的外包装，从而在交换货板期间可以从该货仓中取出所需的外包装。
在相应的方法中通过以下步骤实现本发明的目的：
a)接收未打开的外包装，
b)对外包装进行定向并运送到切割和开箱处，
c)将外包装的顶侧移至刀具单元，
d)切开外包装并翻开已打开的顶侧，
e)吸走所产生的切割粉尘，
f)将位于打开的外包装中的包装壳夹紧并竖立在升降板上，
g)移开外包装并在包装壳的两个自由端面上夹紧包装壳，
h)拆除外包装，
i)将升降板升高到位于其上方的夹持装置中并移至继续加工装置运输面的层面上，以及
j)借助于夹持装置将包装壳输送到所希望的继续加工装置输送线上。
正如在装置描述中所说明的，优选将外包装运送到货板上。为了不必每次都将货板精确移至装置内部的特定位置上，在本发明的另一设计方案中在步骤a)之前进行未打开的外包装的位置识别和定向，从而夹持件可以从货板上连续单个地接收外包装。还优选在步骤a)和b)之间将未打开的外包装临时存放在货仓里，以确保连续的操作。
本发明的另一启示规定，首先用夹持件夹住外包装的自由纵边，此外用真空抽吸件夹住外包装的顶侧，由此有效地确保了可靠的固定。在输送到切割和开箱处的过程中通过夹持件转动外包装，以使得包装壳的顶侧指向刀具单元。
已知可以采用不同的方式进行切割，而实际中则是通过切割刀具的移动、外包装的移动或者甚至是通过两者叠加的移动来进行切割。重要的是切割刀具和外包装的相对移动。夹持件优选使外包装沿固定的刀具移动。
在本发明的另一设计方案中规定，切开包装和吸走从中产生的切割粉尘也可以同时进行。显然，在切割进程之后直接进行抽吸明显减少了污染的风险。
依照根据本发明的另一启示，在步骤i)之前也对朝上直立在升降板上的包装壳的顶侧进行抽吸。以这种方式确保了仍平整折叠的包装壳的整个开放区域没有粉尘。
根据本发明的另一设计方案规定，经拆除的、一侧开放的外包装由夹持件运送至纸箱压机，在该纸箱压机中切割并折叠仍闭合的底侧，使得之后的压制装置可以按照预定的方式压缩纸箱。为此，位于压制装置中的切割刀具将三角形的手柄压入经压缩的侧壁，然后将该侧壁拼合，以使得经压缩的纸箱在扔入废料车之后不能够再打开。
附图说明
接下来结合优选的实施例进一步阐明本发明。在附图中：
图1A至1C以三视图示出了根据本发明的装置，
图2A至2C以三视图示出了形成为根据本发明装置核心的夹持件，
图3以侧视图示出了图2中的夹持件，包含固定在其上的夹持装置，
图4以示意性的俯视图示出了切割和开箱处，以及
图5A至5F以侧视图示出了打开外包装时的操作顺序。
具体实施方式
在图1中以三视图所示的装置大致具有以下部件：包含主要以数字方式操控的移动轴的机械手1、包含主要由气压作用驱动的移动轴的夹持件2、在优选的实施例中所示用于临时存放在所示实施例中堆积在作为运输单元的货板P上的外包装OP的货仓3、切割和开箱处4以及连在装置上输送至装料机(未示出)的转移面5。激光扫描仪6识别外包装OP的位置和定向及其距离夹持件2的间距。闸壁7将装置分割成输送区(左侧)和工作区(右侧)。
在根据图1B的俯视图中可见，货仓3具有两个相邻安置的接收轴3A和3B。紧邻其右侧可见用来切开外包装OP的刀具装置8。将其中提供有待容纳包装箱的坯件(包装壳)的纸箱标记为外包装。在转移面5上可见四个没有详细示出的平行接收导轨，连至随后的装料机生产线，需要将卸下的包装壳直立地朝向装料机方向移入到装料机中。此外，该装置具有纸箱压机9和废料车10，用于已拆除并平放的外包装OP。
针对操作过程中的危险，本装置具有危险区域边界，即，整个装置是从外部装入的。入口门11允许载入货板P。货板P的载入既可以通过(未示出的)手动驾驶的陆地运输车进行又可以通过自动化的存放和运输系统来进行。
众所周知，机械手1在入口门11打开的情况下不能在输送区(闸壁7的左侧)范围内工作。然而，因为在装置的工作区(闸壁7的右侧)夹持件2可以将外包装OP从货仓3取出并运送至切割和开箱处4，所以可以继续作业的运行。
图2以相对图1充分扩大的视图示出了夹持件2。该夹持件首先主要由安置在机械手1末端能够旋转的梁12构成，在该梁上呈三角形地安置了三个真空抽吸件13，正如图2A的侧视图所示。此外可见两个旋转臂14，在其末端分别安置了另一个真空抽吸件15。该旋转臂可以沿着箭头旋转90°，从而在借助真空抽吸件13从侧面接收外包装OP(点划线示出)之后也可以借助旋转臂14和真空抽吸件15从上部夹住该外包装，特别是由图2B中的俯视图以及图2C中的前视图清晰可见。为了清晰起见没有详细示出真空抽吸件13和15的气动连接，然而示出了驱动所需的电气耦合器16。
图3示出了夹持装置17，该夹持装置如同外包装OP一样可以通过位于机械手1末端的夹持件2借助抽吸件13而夹紧。在该实施例中位于旋转臂14上的额外的抽吸件15也可以确保进一步的固定，虽然这在图3中没有示出。正如已经提及的，优选额外进行机械的强制连接。
为了在拆除外包装OP之后横向地运输直立放置的包装壳，需要利用夹持装置17，由此随后可以同样借助该夹持装置17将外包装运送至装料机的输送线。在图3中可见纵边导引件18，其尺寸和外包装OP的尺寸基本一致。端面上的支撑也很重要。在该实施例中可以使夹持装置17的端面具有固定的支柱并且在其相对的面上安置另一个可动的支柱19，用来压缩包装壳(未示出)。
图4示出了具有固定的刀具单元8的切割和开箱处4，在该切割和开箱处沿箭头从右到左移动外包装OP。
为方便理解在图5A至5F中通过单个步骤进一步阐释了纸箱的打开过程。图5A中外包装OP的状态和之前在图4中以俯视图所示的状态基本一致，但这里是以侧视图示出，以便能够更好地表述纸箱打开过程。通过机械手1将位于夹持件2中的外包装OP借助图4中所示的刀具单元8纵向切开并且将两个开放的对接板移至打开和翻转装置24，该打开和翻转装置基本由两个镜像对称、彼此叠放的U形件构成。未详细示出的、外包装OP的对接板呈45°架入U形件24A和24B中。图4清楚示出打开和翻转装置24的长度大于外包装OP本身的长度。在外包装OP完全进入打开和翻转装置24之后，借助夹持件2将外包装OP稍微向左移动，从而由U形件24A和24B导致开放的对接板进一步打开(图5B)。然后如图5C所示，两个U形件24A和24B彼此移开，同时将外包装OP的对接板扳开。在接下来的步骤中(图5D)使外包装OP在两个U形件24A和24B之间移动(图5D中示出向右)，直至两个对接板翻转大约180°。在这个位置中，夹持件将外包装OP翻转90°，其中两个U形件24A和24B将开放的外包装OP内的包装壳夹紧至升降板25上，如图5E所示。
最后，图5F示出在将外包装OP翻转至升降板25上之后使外包装向上拆除，其中弹簧支座横向夹紧在该过程中释放出的包装壳。在拆除外包装OP之后，机械手1连带锁紧在夹持件2上的夹持装置17降低到释放的包装壳上或者替代性地将该包装壳升高到夹持装置17中。图中未示出的是，升降板升高到转移装置5通往装料机的层面上，从而实现在该输送层面中的输送。
接下来详细说明本发明的操作流程：
在第一步中在所提供的货板P上确定外包装OP的纸箱样式和位置。为此含有激光扫描仪6的夹持臂经过所提供的货板P的最高层。扫描装置的激光二极管朝扫描物、即货板P发出很短的聚焦激光脉冲。货板的表面使激光束发生扩散反射。探测器接收一部分经反射的激光束，测定激光束的运行时间并由此计算到物体的间距。根据经反射的激光强度获得表面情况和/或物体颜色的灰度。通过能够旋转的镜面使激光束发生偏转，由此通过测定旋转角度在物体的极坐标中生成一系列测量点。测量数据由n对数值(间距、角度、反射强度)构成从而生成呈2D的物体图像。为了对物体进行3D测定，含激光扫描仪6的机械手1移动通过该物体并将移动轴的各个位置添加到2D数值组合中。通过这样的移动可以确定外包装OP在最高层中的位置并且通过对外包装颜色的识别也可以确定包装壳在外包装OP内部的排列位置。
在第二步中借助夹持件2接收该外包装OP。为此含有水平安置的真空抽吸件13的夹持件2靠近待接收的外包装OP。横向接收的同时，真空抽吸件15从上面移至外包装OP上并且使得在夹持件2中可靠地夹住该外包装。
在第三步中将外包装OP运到装置的工作区中并将外包装打开。在加载货板的情况下闸壁将装置的手动和自动工作区间分离开，通过拆除该闸壁7，使外包装OP安置在装置工作区中的切割和开箱处4上。
这时夹持件2的上部旋转臂14转回到初始位置并且为刀具单元8接触纸箱底让出通道。机械手1将外包装OP运送至切割装置的传动簧片20并由该传动簧片轻压外包装OP的端面，从而通过撤回外包装OP该传动簧片可以在纸箱底部下轻微滑动。通过机械手1将外包装OP朝切割刀具22方向移动，使得传动簧片20在纸箱底部和包装壳之间滑动并由此避免在切开纸箱底部过程中损坏包装壳。
由于纸箱底部的切割以及传动簧片20的楔形构造21使得底部直立，以致于抽吸装置23可以插入纸箱底部和包装壳之间并且从底部抽吸包装壳。这样确保能够清洁地提供包装壳，不会粘附预制作中可能产生的纸张粉尘。在机械手1继续移动的过程中，已切开的外包装OP的对接板移入打开和翻转装置24，在该打开和翻转装置中将对接板强制打开并靠在纸箱壁(5g)上，由此在外包装翻转的过程中包装壳可以堆积在升降板25上，正如图5A至5F中所示。在顶侧，心轴在升降板25上移动经过固定在真空抽吸件13、15上的外包装OP并且将包装壳和外包装侧壁相分离，从而夹持装置17可以将包装壳夹紧在两个夹子之间。然后，机械手1将外包装从夹紧的包装壳中提起来，而不会出现包装壳粘附在侧壁上进行拉扯的危险。接着夹持件2将外包装移至纸箱压机9。在该纸箱压机中将仍闭合的另一纸箱底部进行切割和折叠，从而接下来的压制装置可以按照前述将纸箱压缩成规定形式。
在第四步中夹持装置17夹住包装壳并将其装入相连的装料机。如图1B所示，这可以在多条平行的直线上进行。
将空的外包装OP转移至纸箱压机9之后，使机械手1装上用于操作包装壳的夹持装置17。为了缩短周期，将夹持装置17设置在机械手上，从而无需完全地替换夹持件。其中夹持件2利用已有的真空抽吸件13、15来吸住夹持装置17。中心装配和电气连接使夹持装置17的传感器和执行器与夹持件2相连。
为了防止在断电情况下夹持件连接松开，在装配夹持装置17的过程中上部抽吸组件的梁12移入夹持装置17的机械接收位，从而即使在断电情况下也可以保持夹持件连接。
夹持件2连同装配好的夹持装置17运行经过升降板25，由此通过往复移动可以将包装壳转移至夹持装置17中。在转移包装壳之后，夹持件2将包装壳移至装料机的转移装置5，在动态填充的过程中连接到转移装置5并将包装壳转移到装料机(U)。为了结束循环周期，夹持件2将夹持装置17置于中心并移至货板P以及货仓3以便重新接收外包装OP。
夹持件2在工作周期中加载货仓3，由于装料机具有较长的循环周期所以不能够在该工作周期中加载装料机。

Claims (23)

1.一种将折叠平整并直立放置的包装壳转移到继续加工单元的装置，其中分别有一定数量的包装壳装在外包装(OP)中并且将包装壳的外包装(OP)打开和拆除，其特征在于，所述装置具有：至少一个位于机械手(1)上将外包装(OP)输送到切割和开箱处(4)的夹持件(2)、多个切开和打开包装壳的部件、至少一个吸走在切割中掉落的切割粉尘的抽吸装置(23)以及将外包装(OP)中释放的包装壳夹住并输送到继续加工单元的夹持装置(17)，其中所述夹持件转动外包装。
2.根据权利要求1所述的将折叠平整并直立放置的包装壳转移到继续加工单元的装置，其特征在于，所述继续加工单元是液态或膏状产品装料机。
3.根据权利要求1所述的将折叠平整并直立放置的包装壳转移到继续加工单元的装置，其特征在于，所述夹持件(2)具有多个气压驱动的真空抽吸部件。
4.根据权利要求3所述的将折叠平整并直立放置的包装壳转移到继续加工单元的装置，其特征在于，所述夹持件(2)具有三个呈三角形安置在一个平面上的真空抽吸部件(13)。
5.根据权利要求4所述的将折叠平整并直立放置的包装壳转移到继续加工单元的装置，其特征在于，所述夹持件(2)在另一个层面上具有两个含真空抽吸部件(15)的、能够旋转的臂(14)。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的将折叠平整并直立放置的包装壳转移到继续加工单元的装置，其特征在于，所述机械手(1)或夹持件(2)具有至少一个光线传感器(6)，用于识别外包装(OP)的位置和定向。
7.根据权利要求6所述的将折叠平整并直立放置的包装壳转移到继续加工单元的装置，其特征在于，所述光线传感器(6)包括：激光器、收集反射激光光束的探测器和至少一个能够旋转的、用于确定3D物体和定位的镜面。
8.根据权利要求1所述的将折叠平整并直立放置的包装壳转移到继续加工单元的装置，其特征在于，所述切割和开箱处(4)具有切开外包装(OP)的刀具单元(8)。
9.根据权利要求1所述的将折叠平整并直立放置的包装壳转移到继续加工单元的装置，其特征在于，所述切割和开箱处(4)具有打开和翻转装置(24)。
10.根据权利要求1所述的将折叠平整并直立放置的包装壳转移到继续加工单元的装置，其特征在于，所述切割和开箱处(4)具有能够垂直移动的升降板(25)，用于堆积从外包装(OP)中释放的包装壳。
11.根据权利要求1所述的将折叠平整并直立放置的包装壳转移到继续加工单元的装置，其特征在于，所述将折叠平整并直立放置的包装壳转移到继续加工单元的装置具有用来平整折叠并清除已拆除外包装(OP)的工具。
12.根据权利要求1所述的将折叠平整并直立放置的包装壳转移到继续加工单元的装置，其特征在于，所述夹持装置(17)能够和夹持件(2)强制连接。
13.根据权利要求1所述的将折叠平整并直立放置的包装壳转移到继续加工单元的装置，其特征在于，所述将折叠平整并直立放置的包装壳转移到继续加工单元的装置具有至少一个货仓(3)，用于容纳多个未打开的外包装(OP)。
14.一种将折叠平整并直立放置的包装壳转移到继续加工单元的方法，其中分别有一定数量的包装壳装在外包装(OP)中并且将包装壳的外包装(OP)打开和拆除，其特征在于，所述方法具有以下步骤：
a)接收未打开的外包装(OP)，
b)对外包装(OP)进行定向并运送到切割和开箱处(4)，
c)将外包装(OP)的顶侧移至刀具单元(8)，在输送到切割和开箱处(4)的过程中通过夹持件(2)转动外包装(OP)，以使得包装壳的顶侧指向刀具单元(8)，
d)切开外包装(OP)并翻开已打开的顶侧，
e)吸走所产生的切割粉尘，
f)将位于打开的外包装(OP)中的包装壳夹紧并竖立在升降板(25)上，
g)移开外包装(OP)并在包装壳的两个自由端面上夹紧包装壳，
h)拆除外包装(OP)，
i)将升降板升高到位于其上方的夹持装置(17)中并移至继续加工装置运输面的层面上，以及
j)借助于夹持装置(17)将包装壳输送到所希望的继续加工装置输送线上。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述继续加工单元是液态或膏状产品装料机。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述步骤a)之前将外包装(OP)运送到货板上。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述步骤a)之前进行未打开的外包装(OP)的位置识别和定向。
18.根据权利要求14至17中任意一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤a)和b)之间将未打开的外包装(OP)临时存放在货仓(3)里。
19.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述步骤b)中，首先用夹持件(2)夹住外包装(OP)的自由纵边，此外用真空抽吸件(13、15)夹住所述外包装的顶侧。
20.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，同时进行步骤d)和e)。
21.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述步骤i)之前对朝上直立在升降板(25)上的包装壳的顶侧进行抽吸。
22.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述步骤h)之后，将所述经拆除的、一侧开放的外包装(OP)由夹持件(2)运送至纸箱压机(9)，在所述纸箱压机中切割并折叠仍闭合的底侧，使得之后的压制装置可以按照预定的方式压缩纸箱。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，安置在所述压制装置中的切割刀具将三角形的手柄压入经压缩的侧壁，然后将所述侧壁拼合，以使得经压缩的纸箱在扔入废料车(10)之后不能够再打开。
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