CN107031885A - 一种全自动托盘货物薄膜缠绕机 - Google Patents

一种全自动托盘货物薄膜缠绕机 Download PDF

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Abstract

本发明属于货物包装设备领域，并公开了一种全自动托盘货物薄膜缠绕机，包括转盘模块、拉膜模块、夹膜模块和切膜模块，转盘模块安装在机架上；拉膜模块、夹膜模块和切膜模块均安装在机架上，并且位于转盘模块的同侧，拉膜模块用于提供缠绕薄膜并对薄膜进行预拉伸，在薄膜缠绕过程中，该拉膜模块相对于机架作上下运动；该夹膜模块为分离式夹膜机构，在薄膜缠绕过程中，其固连在转盘模块上随转盘模块进行旋转实现薄膜的缠绕，在薄膜缠绕完成之后，夹膜模块与转盘模块分离；切膜模块用于在薄膜缠绕完成之后切断薄膜。本发明可应用于装卸货机器人，使装卸货机器人在货柜等狭小空间中实现托盘货物的包装缠绕，具有结构简单、操作方便等优点。

Description

一种全自动托盘货物薄膜缠绕机
技术领域
本发明属于货物包装设备领域，更具体地，涉及一种全自动托盘货物薄膜缠绕机。
背景技术
拉伸膜缠绕机也称作托盘打包机、托盘裹包机，属于包装机技术领域，主要为提高物流效率、实现节约化运输而采用的一种包装方式，广泛应用于化工、食品、饮料、建材等。
全自动拉伸膜缠绕机按其结构形式大体可分为托盘机、圆筒机、环体机、摇臂机、径向机、水平机和行李包装机等七大类，在市场上均存在成熟的产品，其全自动连续缠绕膜的实现方式基本相同。如CN200620082795.6中采用夹膜机构与转盘模块固连的形式实现薄膜的夹持与放开，缠膜时夹膜机构夹住原膜跟随转盘一起旋转，缠膜完成后，经切膜操作使夹膜机构夹住余下的原膜端部，实现全自动连续缠绕。
目前，全自动拉伸膜缠绕机多属于独立产品，在工厂内部独立工作或与其他设备协同工作，其工作空间及转盘结构没有尺寸限制。因此，在货箱内部工作或者设备集成工作时，存在以下问题：1)夹膜模块与转盘模块固连的结构形式，导致转盘径向尺寸较大，易与其他设备产生干涉，不利于设备集成；2)夹膜模块与转盘模块除机械连接外，还存在电气连接，增加转盘模块的电气复杂度。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种全自动托盘货物薄膜缠绕机，其通过设置分离式夹膜机构使得夹膜模块与转盘模块分开执行动作，可有效减小夹膜模块与转盘模块的体积与尺寸，避免设备干涉，可应用于装卸货机器人，使装卸货机器人可以实现在货柜等狭小空间中的托盘货物的包装缠绕，具有结构简单、操作方便等优点。
为实现上述目的，本发明提出了一种全自动托盘货物薄膜缠绕机，其包括转盘模块、拉膜模块、夹膜模块和切膜模块，其中：
该转盘模块用于支撑托盘货物并带动该托盘货物旋转，其安装在机架上；
该拉膜模块、夹膜模块和切膜模块均安装在所述机架上，并且位于所述转盘模块的同侧，所述拉膜模块用于提供缠绕托盘货物的薄膜并对所述薄膜进行预拉伸，在所述薄膜缠绕过程中，该拉膜模块相对于所述机架作上下运动；
该夹膜模块用于夹持所述薄膜，其为分离式夹膜机构，在所述薄膜缠绕过程中，该夹膜模块固连在所述转盘模块上随该转盘模块进行旋转以实现薄膜的缠绕，在所述薄膜缠绕完成之后，该夹膜模块与所述转盘模块分离；
该切膜模块用于在所述薄膜缠绕完成之后切断所述薄膜。
作为进一步优选的，所述夹膜模块包括夹膜组件、连接组件和分离组件，其中，该夹膜组件包括主动夹膜组件和从动夹膜组件，所述主动夹膜组件包括夹膜夹子、夹膜夹子齿轮和夹膜电机，所述夹膜夹子与所述夹膜夹子齿轮相连，该夹膜夹子齿轮由所述夹膜电机驱动旋转，所述从动夹膜组件包括彼此相连的夹膜夹子和夹膜夹子齿轮，该夹膜夹子齿轮与所述主动夹膜组件中的夹膜夹子齿轮啮合，由此通过所述夹膜电机的驱动实现两个所述夹膜夹子的闭合与张开，进而实现对薄膜的夹持与松开；所述连接组件用于连接所述夹膜组件和分离组件，其包括与所述夹膜组件相连的夹膜交接连接件，该夹膜交接连接件位于所述转盘模块的一侧设置有夹膜交接定位销和夹膜交接限位卡扣，该夹膜交接定位销和夹膜交接限位卡扣分别与所述转盘模块上的定位销孔和卡扣卡槽配合；所述分离组件包括安装在所述机架上的夹膜伸缩气缸，该夹膜伸缩气缸的伸缩杆连接有气缸法兰件，该气缸法兰件上设置有用于吸住所述夹膜交接连接件的夹膜电磁铁，所述夹膜交接连接件与该气缸法兰件上分别设有相互配合的夹膜电源接触片。
作为进一步优选的，所述夹膜电机通过蜗轮蜗杆减速机与所述主动夹膜组件中的夹膜夹子齿轮相连；所述夹膜电机和蜗轮蜗杆减速机安装在夹膜支撑件上，该夹膜支撑件通过夹膜夹子连接件与所述夹膜交接连接件相连。
作为进一步优选的，所述夹膜交接连接件上还设置有用于对该夹膜交接连接件和所述夹膜气缸法兰件之间进行限位的夹膜定位销，该夹膜定位销与所述夹膜气缸法兰件上的夹膜交接定位销孔配合。
作为进一步优选的，所述转盘模块包括伺服电机以及由该伺服电机直接驱动的转盘架，通过该伺服电机带动所述转盘架旋转进而带动托盘货物进行旋转运动。
作为进一步优选的，所述拉膜模块通过立柱安装在所述机架上，并且可沿所述立柱上下移动，在其上下移动过程中配合所述托盘货物的旋转实现对所述托盘货物的上下完全缠绕。
作为进一步优选的，所述切膜模块包括切膜横摆电机、切膜机架、切膜刀片和提升电机，该切膜横摆电机带动所述切膜机架摆动以带动该切膜机架上的所述切膜刀片摆放至所述薄膜需切割位置，然后该切膜刀片在所述提升电机的带动下上下滑动以完成切膜操作。
总体而言，由于装卸货机器人工作环境尺寸的限制，对机器人整体尺寸有所限制，并且完成托盘货物打包功能之后，需要进行空托盘与托盘货物的自动交换操作，这些外界条件对托盘货物缠绕机整体尺寸以及与托盘货物直接接触的转盘模块尺寸进行了限制，本发明研究设计的全自动托盘货物薄膜缠绕机可应用于装卸货机器人，与装卸货机器人集成在一起，使其可以实现在货柜等狭小空间中托盘货物的包装缠绕功能。
通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
1.本发明采用分离式夹膜机构，使得夹膜模块与转盘模块分开执行动作，薄膜缠绕过程中，夹膜模块固连在转盘模块上进行薄膜缠绕，薄膜缠绕完成之后，夹膜模块与转盘模块分离，由此可有效降低机构的横向尺寸，使得结构更加紧凑；
2.本发明的转盘模块与夹膜模块结构上分离，使得转盘模块可脱离夹膜模块独立运作，降低转盘模块的结构尺寸，便于后续托盘货物转移操作；
3.在缠膜过程中，夹膜模块需要跟随转盘模块进行一段时间的薄膜夹持工作，本发明夹膜模块中采用蜗轮蜗杆结构，夹膜机构与源部件分离之后，可实现断电机械自锁，无需转盘模块为其提供电气支持；
4.本发明在缠膜过程中，转盘模块与夹膜模快之间通过纯机械机构方式进行固定，无电气连接关系，避免线、管缠绕问题，转盘模块转动件可进行任意圈数自由旋转。
附图说明
图1是本发明的一种全自动托盘货物薄膜缠绕机结构示意图；
图2是本发明的夹膜模块的轴测图；
图3是本发明的夹膜模块的细节图；
图4a-4h是本发明缠膜过程状态图。
具体实施方式
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。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明实施例提供的一种全自动托盘货物薄膜缠绕机，其包括转盘模块6、拉膜模块3、夹膜模块4和切膜模块5，该转盘模块6用于支撑托盘货物并带动该托盘货物旋转，其安装在机架1上；该拉膜模块3、夹膜模块4和切膜模块5均安装在机架1上，并且位于转盘模块6的同侧，与转盘模块6均无电气关联，拉膜模块3用于提供缠绕货物的薄膜并对薄膜进行预拉伸，在薄膜缠绕过程中，该拉膜模块3相对于机架1作上下运动；该夹膜模块4用于夹持薄膜，其为分离式夹膜机构，在薄膜缠绕过程中，该夹膜模块4固连在转盘模块6上随该转盘模块6旋转以实现薄膜的缠绕，在薄膜缠绕完成之后，该夹膜模块4与转盘模块6分离；该切膜模块5用于在薄膜缠绕完成之后切断薄膜。
进一步的，如图2和图3所示，该夹膜模块4包括夹膜组件、连接组件和分离组件，其中，该夹膜组件包括夹膜夹子401、夹膜电机402、夹膜夹子齿轮403，其中夹膜夹子401和夹膜夹子齿轮403均为两个，其中一个夹膜夹子401与其中一个夹膜夹子齿轮403，并且该夹膜夹子齿轮403由夹膜电机402驱动，具体的夹膜夹子齿轮通过蜗轮蜗杆减速机固定在夹膜电机401的轴上，由此组成主动夹膜组件，而另一个夹膜夹子401与另一个夹膜夹子齿轮403组成从动夹膜组件，该夹膜夹子齿轮403固定在轴承座的从动轴上，该从动夹膜组件中的夹膜夹子齿轮403与主动夹膜组件中的夹膜夹子齿轮403啮合，由此通过夹膜电机402的正反转带动两个夹膜夹子齿轮403进行啮合传动，进而带动两个夹膜夹子实现闭合与张开，从而实现对薄膜的夹持与松开；连接组件用于连接夹膜组件和分离组件，并且夹膜组件和分离组件位于连接组件的同侧，该连接组件包括与夹膜组件相连的夹膜交接连接件410，该夹膜交接连接件410面向转盘模块6的一侧设置有夹膜交接定位销406和夹膜交接限位卡扣407，该夹膜交接定位销406和夹膜交接限位卡扣407分别与转盘模块6上的定位销孔和卡扣卡槽配合使用，实现夹膜交接连接件410与转盘模块间的限位；分离组件包括安装在机架1上的夹膜伸缩气缸414，该夹膜伸缩气缸414的伸缩杆连接有气缸法兰件412，以随伸缩杆做直线运动，该气缸法兰件412上设置有夹膜电磁铁408，该夹膜电磁铁408工作时利用其电磁特性吸住夹膜交接连接件410(其材质为碳钢)，以此用于限定夹膜交接连接件410与气缸法兰件412沿定位销轴方向的自由度，夹膜交接连接件410与该气缸法兰件412上分别设有相互配合的夹膜电源接触片409。
进一步的，夹膜电机安装在夹膜支撑件404上，具体的通过电机座与轴承座共同安装在夹膜支撑件404上，该夹膜支撑件404通过夹膜夹子连接件405与夹膜交接连接件410相连。具体的，夹膜定位销406与转盘模块上的定位销孔共两组，水平方向平行布置，夹膜交接限位卡扣407与转盘模块上的卡扣卡槽位于两组定位销孔水平方向的中间位置，通过两组平行的定位销孔，可以实现夹膜交接连接件410除销轴轴向方向外的水平方向和竖直方向的位置限位及其相应的转动限制，再通过夹膜交接限位卡扣407和转盘模块上的卡扣卡槽的机械卡扣方式实现夹膜交接连接件410沿销轴轴向方向的位置限定。
具体的，夹膜交接连接件410上还设置有用于对夹膜交接连接件410和夹膜气缸法兰件412之间进行限位的夹膜定位销，该夹膜定位销与夹膜气缸法兰件412上的夹膜交接定位销孔411配合。此处的夹膜定位销同样设置有两个，相应的夹膜气缸法兰件412上设置有与该两个定位销配合的两个夹膜交接定位销孔411，两个夹膜交接定位销孔411水平并排安装在夹膜气缸法兰件412上，使得夹膜交接连接件410与气缸法兰件412之间仅存在沿定位销轴向方向的自由度。
进一步地，夹膜电源接触片409共4个，两个构成一对，共两对，两对分别位于夹膜电磁铁408的两侧，每对中的两个夹膜电源接触片409分别安装在夹膜交接连接件410和气缸法兰件412上，并且两个夹膜电源接触片409彼此相对，当夹膜电磁铁408工作时，会产生吸引夹膜交接连接件的吸引力，从而使得夹膜交接连接件和气缸法兰件上的两个电源触片409互相挤压充分接触，达到传递电压电流的状态，以将外接电源的电压电流传递到夹膜电机402中，为夹膜电机提供电源。
进一步地，夹膜伸缩气缸414固定在夹膜气缸安装座413上，安装座413固定在机架1上，当夹膜交接连接件410的其中两个定位销406与气缸法兰件412上的定位销孔产生配合时，通过电磁铁408通电产生电磁吸引力，使得夹膜交接件410与气缸法兰件412的位置相对固定，同时，电源触片409互相充分接触，气缸侧通过电源触片为夹膜电机402提供电源，使其可以通过齿轮带动夹膜夹子闭合与张开，实现薄膜的夹持与松开；当夹膜交接连接件410的另外两个定位销406与转盘模块上的定位销孔配合时，并且限位卡扣与卡槽产生接触时，夹膜交接连接件410与转盘模块6的位置相对固定，与气缸法兰件412相对分离，电源触片409相互分离，夹膜电机402断电，夹膜电机利用其蜗轮蜗杆减速机的机械自锁特性实现夹膜夹子的状态保持。
进一步的，拉膜模块3通过立柱2安装在机架1上，立柱2位于机架1中部，为拉膜模块3的竖直提升导轨提供支撑，拉膜模块3位于立柱2侧边，可沿立柱2上下移动，在其上下移动过程中配合托盘货物的旋转实现对托盘货物的上下完全缠绕。
进一步的，切膜机构5位于机架1后方，可以进行摆动，使刀片位于合适的切膜位置，刀片可以上下移动进行切膜操作，具体的，切膜模块5包括切膜横摆电机、切膜机架、切膜刀片和提升电机，该切膜横摆电机带动切膜机架摆动以带动该切膜机架上的切膜刀片摆放至薄膜需切割位置，然后该切膜刀片在提升电机的带动下上下滑动以完成切膜操作。
进一步的，转盘模块6位于机架1中间，用于托盘货物旋转，进行薄膜缠绕，该转盘模块6包括伺服电机以及由该伺服电机直接驱动的转盘架，通过该伺服电机带动转盘架旋转进而带动托盘货物进行旋转运动。
下面结合图4a-4h对本发明的全自动托盘货物薄膜缠绕机的具体缠绕过程进行详细描述。
首先，托盘货物拉伸膜缠绕机的初始状态如图4a所示，并且夹膜夹子401已预先夹持拉伸膜，将托盘货物7放置在转盘模块6上；然后，夹膜模块4通过夹膜伸缩气缸414推动与夹膜交接连接件410相对固定的夹膜夹子401移动，使夹膜交接连接件410与转盘模块6之间通过限位销孔与卡扣配合，如图4b所示；接着，气缸法兰件412上的夹膜电磁铁408断电失效，夹膜伸缩气缸414收缩，气缸法兰件412与夹膜交接连接件410上的限位销孔配合失效，实现气缸与夹膜夹子401分离，夹膜夹子401与转盘模块6连接为一个整体，可随其进行转动，如图4c所示；然后，转盘模块6带动夹膜夹子401转动一整圈，在旋转过程中夹膜夹子401始终夹持着拉伸膜，塑料拉伸膜在托盘货物底部缠绕一圈，而夹膜伸缩气缸固定在机架上不随转盘模块一起旋转，接着，夹膜伸缩气缸414伸出，如图4d所示，气缸侧的夹膜电磁铁408通电工作，吸住夹膜交接连接件410，使夹膜伸缩气缸414与夹膜交接连接件410相连，并且通过夹膜电源接触片409充分接触，将气缸侧的电源传递给夹膜电机402，使夹膜夹子401打开，如图4e所示；然后夹膜伸缩气缸414收缩，通过气缸收缩力将夹膜交接限位卡扣407拉开，使夹膜交接连接件410与转盘模块6的限位配合失效，使夹膜夹子401与转盘模块分离，与气缸连接为一个整体，如图4f所示；接着，转盘模块6带着托盘货物继续进行旋转，同时拉膜模块3配合转盘模块进行上下运动，用拉伸膜将托盘货物进行打包缠绕；然后，拉膜模块3回到初始位置，转盘模块6回到交接位置点，夹膜模块4的夹膜伸缩气缸414伸出，如图4g所示，切膜模块5转动到切膜位置点，夹膜模块4的夹膜夹子401闭合，夹持住薄膜，如图4h所示；然后，切膜模块5的切膜刀片上下移动，完成切膜操作，最后，夹膜伸缩气缸414收缩，切膜模块5回位，整个拉伸膜缠绕机回到初始状态，如图4a所示，至此，完成一个托盘货物的薄膜缠绕工作。当下一个托盘货物进行薄膜缠绕时，重复上述操作。
本发明在上电供气之前及之后需要进行一定的初始化操作，供电供气之前夹膜模块4的夹膜伸缩气缸414与夹膜电磁铁408处于失效状态，无法保持夹膜模块4的稳定状态，为保证供电供气之后可以进行自动初始化，需要保证夹膜模块处于一个稳定状态，如图4c所示，夹膜伸缩气缸414处于收缩状态，夹膜夹子401与转盘模块6通过夹膜交接定位销406与夹膜交接限位卡扣407机械连接在一起，并且，夹膜夹子401夹持着塑料薄膜头部；通电通气之后对拉伸膜缠绕机各部件进行初始化操作，夹膜伸缩气缸414伸出，夹膜电磁铁408通电工作，夹膜伸缩气缸414收缩，利用气缸收缩力将夹膜交接限位卡扣407拉开，使夹膜夹子401与夹膜伸缩气缸414固定在一起，拉膜模块3的拉膜提升电机310进行位置初始化。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种全自动托盘货物薄膜缠绕机，其特征在于，包括转盘模块(6)、拉膜模块(3)、夹膜模块(4)和切膜模块(5)，其中：
该转盘模块(6)用于支撑托盘货物并带动该托盘货物旋转，其安装在机架(1)上；
该拉膜模块(3)、夹膜模块(4)和切膜模块(5)均安装在所述机架(1)上，并且位于所述转盘模块(6)的同侧，所述拉膜模块(3)用于提供缠绕托盘货物的薄膜并对所述薄膜进行预拉伸，在所述薄膜缠绕过程中，该拉膜模块(3)相对于所述机架(1)作上下运动；
该夹膜模块(4)用于夹持所述薄膜，其为分离式夹膜机构，在所述薄膜缠绕过程中，该夹膜模块(4)固连在所述转盘模块(6)上随该转盘模块(6)进行旋转以实现薄膜的缠绕，在所述薄膜缠绕完成之后，该夹膜模块(4)与所述转盘模块(6)分离；
该切膜模块(5)用于在所述薄膜缠绕完成之后切断所述薄膜。
2.如权利要求1所述的全自动托盘货物薄膜缠绕机，其特征在于，所述夹膜模块(4)包括夹膜组件、连接组件和分离组件，其中，该夹膜组件包括主动夹膜组件和从动夹膜组件，所述主动夹膜组件包括夹膜夹子、夹膜夹子齿轮和夹膜电机，所述夹膜夹子与所述夹膜夹子齿轮相连，该夹膜夹子齿轮由所述夹膜电机驱动旋转，所述从动夹膜组件包括彼此相连的夹膜夹子和夹膜夹子齿轮，该夹膜夹子齿轮与所述主动夹膜组件中的夹膜夹子齿轮啮合，由此通过所述夹膜电机的驱动实现两个所述夹膜夹子的闭合与张开，进而实现对薄膜的夹持与松开；所述连接组件用于连接所述夹膜组件和分离组件，其包括与所述夹膜组件相连的夹膜交接连接件(410)，该夹膜交接连接件(410)位于所述转盘模块(6)的一侧设置有夹膜交接定位销(406)和夹膜交接限位卡扣(407)，该夹膜交接定位销(406)和夹膜交接限位卡扣(407)分别与所述转盘模块(6)上的定位销孔和卡扣卡槽配合；所述分离组件包括安装在所述机架(1)上的夹膜伸缩气缸(414)，该夹膜伸缩气缸(414)的伸缩杆连接有气缸法兰件(412)，该气缸法兰件(412)上设置有用于吸住所述夹膜交接连接件(410)的夹膜电磁铁(408)，所述夹膜交接连接件(410)与该气缸法兰件(412)上分别设有相互配合的夹膜电源接触片(409)。
3.如权利要求2所述的全自动托盘货物薄膜缠绕机，其特征在于，所述夹膜电机通过蜗轮蜗杆减速机与所述主动夹膜组件中的夹膜夹子齿轮相连；所述夹膜电机和蜗轮蜗杆减速机安装在夹膜支撑件(404)上，该夹膜支撑件(404)通过夹膜夹子连接件(405)与所述夹膜交接连接件(410)相连。
4.如权利要求3所述的全自动托盘货物薄膜缠绕机，其特征在于，所述夹膜交接连接件(410)上还设置有用于对该夹膜交接连接件(410)和所述夹膜气缸法兰件(412)之间进行限位的夹膜定位销，该夹膜定位销与所述夹膜气缸法兰件(412)上的夹膜交接定位销孔(411)配合。
5.如权利要求1所述的全自动托盘货物薄膜缠绕机，其特征在于，所述转盘模块(6)包括伺服电机以及由该伺服电机直接驱动的转盘架，通过该伺服电机带动所述转盘架旋转进而带动托盘货物进行旋转运动。
6.如权利要求1所述的全自动托盘货物薄膜缠绕机，其特征在于，所述拉膜模块(3)通过立柱(2)安装在所述机架(1)上，并且可沿所述立柱(2)上下移动，在其上下移动过程中配合所述托盘货物的旋转实现对所述托盘货物的上下完全缠绕。
7.如权利要求1所述的全自动托盘货物薄膜缠绕机，其特征在于，所述切膜模块(5)包括切膜横摆电机、切膜机架、切膜刀片和提升电机，该切膜横摆电机带动所述切膜机架摆动以带动该切膜机架上的所述切膜刀片摆放至所述薄膜需切割位置，然后该切膜刀片在所述提升电机的带动下上下滑动以完成切膜操作。
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