CN107244497B - 具有NB-IoT技术、RFID超高频标签与振动传感器的运转箱 - Google Patents

Abstract

本发明NB‑IoT技术RFID超高频标签与振动传感的运转箱，是一种既具有运输包装特性、又具有集装箱的操作性与仓储性、还具有信息传感与仓储定位功能的周转箱(简称运转箱)。本发明主要由RFID超高频标签，含微触动传感器、振动传感器、GPS单元、NB‑IoT通讯单元和控制单元的机电模块，及浅斗形的金属内框架的箱体组成。本发明运转箱具有实时的物联网特性，是运输载体，仓储单元，物联传感基础、信息流量入口；同时，便于自动化搬运、码垛和车辆装运，具有使用效率高、安全性高的显著优点，属于物品输送器材、运输包装制品、电商商务和物流装备领域。

Description

具有NB-IoT技术、RFID超高频标签与振动传感器的运转箱

技术领域

本发明具有NB-IoT技术、RFID超高频标签与振动传感器的运转箱，是一种既具有运输包装特性、又具有集装箱的操作性与仓储性、还具有信息传感与仓储定位功能的周转箱(简称运转箱)。本发明主要由RFID超高频标签，含微触动传感器、振动传感器、GPS单元、NB-IoT通讯单元和控制单元的机电模块，及浅斗形的金属内框架的箱体组成。本发明运转箱具有实时的物联网特性，是运输载体，仓储单元，物联传感基础、信息流量入口；同时，便于自动化搬运、码垛和车辆装运，具有使用效率高、安全性高的显著优点，属于物品输送器材、运输包装制品、电商商务和物流装备领域。

背景技术

集装箱改变世界，集装箱运输在我国国际、国内贸易中的占比分别超过60％和20％。尽管自重几吨的集装箱在运输过程中消耗了大量能源，但集装箱的装卸运输效率、安全性、仓储性和标准化等优点，反而降低了运输成本。运输包装，又称外包装，以瓦楞纸箱为主，是为了尽可能降低运输流通过程中对产品造成的损坏，保障产品安全，方便储运装卸，加快交接点验为主要目的包装。运输包装不是影响产品的品质性能和销售包装装潢的内包装(如纸盒、塑料袋、玻璃瓶、塑料瓶等)。

就像汽车、手机改革了人类生活方式一样，电商模式正在改变着我们生活方式。随着我国电子商务的飞速发展，目前电商模式已占到全国商品零售总额的10％以上，今后将达到50％，电商模式并将打破目前外资企业支配终端零售超市的不利局面。网上订单带来了大量的物流运输，运输包装在其中扮演了重要角色，现有的纸质运输包装箱已无法满足节能环保、高效快捷、安全运输等市场要求。

传统销售模式下的一次运输包装，具有多次运输性；电子商务模式下还存在着海量的电商配货后再包装的小尺寸瓦楞纸箱及气袋、气泡膜等，是新产生的二次运输包装问题。“电商销售、快递运输”使得瓦楞纸等的消耗量剧增，其根本是运输包装模式发生了巨大的变化。电商模式下运输包装变革之路：一是将内外包装融合成新型、小的电商运输包装，满足需求、降低成本。二是采用可重复使用的具有、并超越瓦楞纸板运输包装材料特性的周转式包装箱。由于资源、环境、成本的限制，变革之路最终必定走向周转式运输包装箱。

纸质瓦楞纸板中，瓦楞原纸通过上下瓦楞辊对压成型，经上糊辊上浆糊，面纸与成型的瓦楞纸在压力辊与上瓦楞辊切线处贴合成二层瓦楞纸板，再经迁引皮带上天桥到双面机部位与其它单瓦楞纸板、面纸复合成型。瓦楞和面纸张均是等厚度的，由于成形工艺设备限制、瓦楞的形状是波浪形。目前，瓦楞和面纸张仅仅被加工成单波纹瓦楞的三层纸板和双波纹瓦楞的五层纸板。

目前，无论是企业内部的、还是企业外部的轻型、中型周转箱，大都是整体的塑料面、塑料壳体的组合；现有周转箱没有运输包装缓冲的关键特性，更没有组合橡塑瓦楞板周转箱的模块化特性，同时还没有标准化和信息化的技术特征。

发明内容

运输包装的“包是为了不包”，针对电商模式运输包装研究重点就是要减少和消除运输包装材料的废弃现象。电商目前普遍采用的塑料周转箱，因为没有缓冲运输包装特性，内部装满的是小瓦楞纸箱，而小瓦楞纸箱既装有内包装货品、又有气泡膜、气囊等缓冲材料保护，箱子的空间利用率大大降低，且产生了极大的包装材料消耗。电商的塑料周转箱不是组合式，箱体损坏全报废；没有金属框架，承载能力低；高度过高，箱子叠放的稳定性差、箱底货品受压力大，且同样斜度下箱子高度越高、盖与底尺寸之差越大，箱底外部空间浪费越多，箱子装车运输时空间利用率越低。

本发明克服了上述缺陷的同时，将周转箱提升到物流装备高度，更是提升到智能制造过程的物联网载体的高度，便于自动化搬运、码垛和车辆装运等，具有使用效率高、安全性高的显著优点。

本发明的主要解决方案是这样实现的：

如附图1-4所示，本发明由缓冲板1、内框架2、金属包边3、铆螺母4、圆头盘头内六角螺钉5、橡胶缓冲垫6、金属前盖7、金属后盖8、前盖橡胶9、铰链芯轴10、机电模块11、RFID超高频标签12、后盖橡胶13这些零部件组成。本发明具有NB-IoT技术、RFID超高频标签与振动传感器的运转箱的特征是：周转箱是浅斗形箱体，其四个侧面和底面都是缓冲板1的结构，这五个箱面分别用铆螺母4和圆头盘头内六角螺钉5将金属包边3、橡胶缓冲垫6、缓冲板1固定在内框架2上，RFID超高频标签12粘贴在前箱面的缓冲板1的中间靠上位置；箱盖是由金属前盖7和金属后盖8这两块组成，冲压成型后分割的金属前盖7和金属后盖8均用铰链芯轴10与内框架2铰链联结，金属前盖7和金属后盖8形成的凹面与周转箱底吻合，保证码垛运输时周转箱的安全可靠；前盖橡胶9粘接在金属前盖7的箱内侧，后盖橡胶13粘接在金属后盖8的箱内侧，前盖橡胶9比金属前盖7窄，后盖橡胶13比金属后盖8宽，靠后盖橡胶13密封金属后盖8和前盖橡胶9之间的缝隙；靠圆头盘头内六角螺钉5和机电模块11部件的零件支座11d上螺纹孔，将机电模块11固定在内框架2的异形截面条2d的孔内。

如附图5-9的装配结构图所示、附图10-18零件结构图所示，机电模块11由滑块锁销11a、销导轴11b、连杆11c、支座11d、曲柄锁头11e、曲柄轴11f、微触动传感器11g、振动传感器11h、GPS单元11i、NB-IoT通讯单元11j、控制单元11k、有机玻璃罩11m、圆柱带耳边钥匙11n组成。本发明具有NB-IoT技术、RFID超高频标签与振动传感器的运转箱机电模块11部件的特征是：连杆11c分别与滑块锁销11a、曲柄锁头11e铰链联结，滑块锁销11a、连杆11c、曲柄锁头11e构成曲柄滑块机构；曲柄锁头11e上有孔并开槽，圆柱带耳边钥匙11n可以旋转曲柄锁头11e，曲柄锁头11e顺时针转动带动滑块锁销11a向后移进到位，同时锁住金属前盖7和金属后盖8上的锁钩，曲柄锁头11e逆时针转动带动滑块锁销11a向前移出到位，金属前盖7和金属后盖8可以打开；滑块锁销11a靠销导轴11b导向，销导轴11b穿过支座11d上凸台的孔，在径向用螺钉压紧在销导轴11b上槽内，从而固定在支座11d上；同样，曲柄轴11f穿过曲柄锁头11e的中孔，在径向用螺钉压紧在曲柄轴11f上槽内，从而固定在支座11d上；微触动传感器11g、振动传感器11h、GPS单元11i、NB-IoT通讯单元11j、控制单元11k均安装在支座11d上，用有机玻璃罩11m完全罩住防水，GPS单元11i和NB-IoT通讯单元11j处的异形截面条2d上开方孔，防止无线信号传输被屏蔽；开箱时，曲柄锁头11e必须逆时针转动，曲柄锁头11e会触发微触动传感器11g发出信号，控制单元11k记录此信号，从而记录下金属前盖7和金属后盖8开启时刻和持续时间，控制单元11k也记录振动传感器11h的振动冲击信息。

如附图19所示，缓冲板1由缓冲层1a、塑料外壳1b、高强度膜1c组成，本发明具有NB-IoT技术、RFID超高频标签与振动传感器的运转箱缓冲板1部件的特征是：高强度膜1c是箱体内表面，塑料外壳1b是箱体外表面，缓冲层1a在塑料外壳1b和高强度膜1c之间；缓冲层1a为纸瓦楞或瓦楞纸板，瓦楞纸板可以是三层或五层，高强度膜1c与纸瓦楞粘接，高强度膜1c与塑料外壳1b塑封或粘接。

如附图20-25所示，本发明具有NB-IoT技术。RFID超高频标签与振动传感器的运转箱内框架2焊接件的特征是：内框架2是金属焊接件，由四个支撑角钢2a、四个底边角钢2b、二个铰链横条2c、二个开槽的异形截面条2d组成；采用焊夹具固定后，焊接与孔加工在同一工序完成，底部四个底边角钢2b先焊接，然后焊四个支撑角钢2a，再二个铰链横条2c，最后焊二个开槽的异形截面条2d，形成浅斗形框架后再加工孔。

附图26-28是金属后盖8的结构图，运转箱的金属后盖8和金属前盖7上左侧相应位置都带有锁钩，用于锁箱。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

①运转箱仓储性：采用RFID超高频标签12，工作距离远，读写可靠性高，通过RFID技术直接读出到箱内物品，无需再次打开箱子清点、避免二次封箱，还保障内部货品的防伪性。

②运转箱稳定性：装货品后码垛、运输时，运转箱的箱底嵌入金属前盖7和金属后盖8内，稳定地层层叠放，运转箱不易倾倒、跌落。

③运转箱空间利用率高：箱侧面斜度相同时，本发明浅斗形箱身码垛叠放，装箱运输的空间利用率比现有深斗形箱身的高；金属前盖7和金属后盖8前后翻开，空箱嵌入叠放在一起，空箱空间利用率高。

④作业高效性：优化后的标准化运转箱在运输车辆中叠放，占用运输车辆的空间小，内包装货物在运转箱内充填率高，因此货运数量加大；作为临时性仓储单元方便储存，自动化装卸、运输，信息化配送等物流作业效率高。

⑤货品安全性：从可靠性、仓储物流机械操作性等角度设计，由缓冲层1a、塑料外壳1b、高强度膜1c构成的缓冲板1，缓冲层1a为瓦楞纸板，而塑料外壳1b、高强度膜1c强度远大于瓦楞纸，在保证缓冲性能状况下，运转箱的边压强度、平压强度更大。

⑥结构低廉性：易损部分采用金属材料，耐用性好；组合式运转箱结构，局部损坏可以更换零件而不用整体报废，使用、维护的成本低。

⑦循环使用环保性：现今电子商务企业使用的外包装箱通常被顾客作为废品丢弃，造成浪费，从新造纸既降低纸品质量又污染环境。循环使用的运转箱，在提高运输效率、降低成本的同时可以减少对环境的破坏，成分统一、明确的运转箱塑料件，从新加工塑料件既可保证质量又不会污染环境。

附图说明：

图1为本发明运转箱的A-A半部剖视图

图2为本发明运转箱的俯视图

图3为本发明运转箱的B-B半剖俯视图

图4为本发明运转箱的C-C局部剖视图

图5为本发明运转箱机电模块部件的D-D局部剖视放大图

图6为本发明运转箱机电模块部件的E-E局部剖视放大图

图7为本发明运转箱机电模块部件的F-F局部剖视放大图

图8为本发明运转箱机电模块部件的G-G局部剖视放大图

图9为本发明运转箱机电模块部件的H-H局部剖视放大图

图10为本发明运转箱机电模块部件的支座零件主视图

图11为本发明运转箱机电模块部件的支座零件I-I剖视图

图12为本发明运转箱机电模块部件的支座零件J-J剖视图

图13为本发明运转箱机电模块部件的滑块锁销零件主视图

图14为本发明运转箱机电模块部件的滑块锁销零件K-K剖视图

图15为本发明运转箱机电模块部件的曲柄锁头零件主视图

图16为本发明运转箱机电模块部件的曲柄锁头零件L-L剖视图

图17为本发明运转箱机电模块部件的圆柱带耳边钥匙零件M-M剖视图

图18为本发明运转箱机电模块部件的圆柱带耳边钥匙零件主视图

图19为本发明运转箱缓冲板部件的主剖视图

图20为本发明运转箱内框架零件的主剖视图

图21为本发明运转箱内框架零件的左剖视图

图22为本发明运转箱内框架零件焊接件的铰链横条主剖视图

图23为本发明运转箱内框架零件焊接件的铰链横条N-N剖视图

图24为本发明运转箱内框架零件焊接件的异形截面条主剖视图

图25为本发明运转箱内框架零件焊接件的异形截面条O-O剖视图

图26为本发明运转箱金属后盖零件主剖视图

图27为本发明运转箱金属后盖零件P-P剖视图

图28为本发明运转箱金属后盖零件Q-Q剖视图

具体实施方式：

下面为本发明的工作原理及工作过程：

本发明运转箱具有实时性的物联网特点，是运输载体，仓储单元，物联传感基础、信息流量入口；本发明的RFID超高频标签12、NB-IoT通讯单元11j、控制单元11k的身份识别ID号捆绑，RFID超高频标签12与NB-IoT通讯单元11j、控制单元11k在数据库关联，GPS单元11i、NB-IoT通讯单元11j、控制单元11k三者物理连接。控制单元11k的核心是处理器MCU，NB-IoT通讯单元11j是远程运输时的无线通讯，NB-IoT通讯单元11j、控制单元11k和振动传感器11h的数据共享存储单元，存储信息包括货物信息、内部输送状态位置信息、仓储状态位置信息、工作场所内操作振动冲击信息、远程运输振动冲击信息、远程运输状态GPS位置信息。RFID超高频标签12负责工作状态下工作场所内的识别、仓储定位，GPS单元11i确定运输状态的位置定位，控制单元11k通过微触动传感器11g记录锁销移动的开启时刻、持续时间，并在装取货品的工作场所内，将这些信息通过蓝牙(Bluetooth)或无线局域网802.11(Wi-Fi)或红外数据传输(IrDA)的近程通讯器件传递到数据库。

本发明具有NB-IoT技术、RFID超高频标签与振动传感器的运转箱，选择适当的箱体侧面斜度，空的运转箱嵌入叠放在一起，不是靠上面空箱外侧与下面空箱内腔接触的斜面支撑，靠上面空运转箱内框架2的异形截面条2d的下平面与下面空运转箱内框架2的异形截面条2d的上平面接触、叠压，支撑空箱重量，内框架2上的两个异形截面条2d也是箱体的把手。

装货品后码垛、运输时，上面运转箱的箱底嵌入下面运转箱的金属前盖7和金属后盖8内，且浅斗形箱身的重心低，因此层层叠放稳定，运转箱不易倾倒、跌落。

以上描述是对本发明的解释，不是对本发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.具有NB-IoT技术、RFID超高频标签与振动传感器的运转箱，其特征是：运转箱是浅斗形箱体，其四个侧面和底面都是缓冲板(1)的结构，这五个箱面分别用铆螺母(4)和圆头盘头内六角螺钉(5)将金属包边(3)、橡胶缓冲垫(6)、缓冲板(1)固定在内框架(2)上，RFID超高频标签(12)粘贴在前箱面的缓冲板(1)的中间靠上位置；

箱盖是由金属前盖(7)和金属后盖(8)这两块组成，冲压成型后分割的金属前盖(7)和金属后盖(8)均用铰链芯轴(10)与内框架(2)铰链联结，金属前盖(7)和金属后盖(8)形成的凹面与周转箱底吻合，装货品后码垛、运输时，上面运转箱的箱底嵌入下面运转箱的金属前盖(7)和金属后盖(8)内；前盖橡胶(9)粘接在金属前盖(7)的箱内侧，后盖橡胶(13)粘接在金属后盖(8)的箱内侧，前盖橡胶(9)比金属前盖(7)窄，后盖橡胶(13)比金属后盖(8)宽，靠后盖橡胶(13)密封金属后盖(8)和前盖橡胶(9)之间的缝隙；

靠圆头盘头内六角螺钉(5)和机电模块(11)部件的零件支座(11d)上螺纹孔，将机电模块(11)固定在内框架(2)的异形截面条(2d)的孔内；

缓冲板(1)由缓冲层(1a)、塑料外壳(1b)、高强度膜(1c)组成；高强度膜(1c)是箱体内表面，塑料外壳(1b)是箱体外表面，缓冲层(1a)在塑料外壳(1b)和高强度膜(1c)之间；缓冲层(1a)为瓦楞纸板，瓦楞纸板可以是三层或五层，高强度膜(1c)与瓦楞纸板粘接，高强度膜(1c)与塑料外壳(1b)塑封或粘接；

内框架(2)是金属焊接件，由四个支撑角钢(2a)、四个底边角钢(2b)、二个铰链横条(2c)、二个开槽的异形截面条(2d)组成；采用焊夹具固定后，焊接与孔加工在同一工序完成，底部四个底边角钢(2b)先焊接，然后焊四个支撑角钢(2a)，再焊二个铰链横条(2c)，最后焊二个开槽的异形截面条(2d)，形成浅斗形框架后再加工孔；

选择适当的箱体侧面斜度，空的运转箱嵌入叠放在一起，不是靠上面空箱外侧与下面空箱内腔接触的斜面支撑，而是靠上面空运转箱内框架(2)的异形截面条(2d)的下平面与下面空运转箱内框架(2)的异形截面条(2d)的上平面接触、叠压，支撑空箱重量，内框架(2)上的两个异形截面条(2d)也是箱体的把手；

RFID超高频标签(12)、NB-IoT通讯单元(11j)、控制单元(11k)的身份识别ID号捆绑，RFID超高频标签(12)与NB-IoT通讯单元(11j)、控制单元(11k)在数据库关联，GPS单元(11i)、NB-IoT通讯单元(11j)、控制单元(11k)三者物理连接；

控制单元(11k)的核心是处理器MCU，NB-IoT通讯单元(11j)是远程运输时的无线通讯，NB-IoT通讯单元(11j)、控制单元(11k)和振动传感器(11h)的数据共享存储单元，存储信息包括货物信息、内部输送状态位置信息、仓储状态位置信息、工作场所内操作振动冲击信息、远程运输振动冲击信息、远程运输状态GPS位置信息；

RFID超高频标签(12)负责工作状态下工作场所内的识别、仓储定位，GPS单元(11i)确定运输状态的位置定位，控制单元(11k)通过微触动传感器(11g)记录锁销移动的开启时刻、持续时间，并在装取货品的工作场所内，将这些信息通过蓝牙(Bluetooth)或无线局域网或红外数据传输(IrDA)的近程通讯器件传递到数据库。

2.根据权利要求1所述的运转箱，其特征是：机电模块(11)的技术特征为：

连杆(11c)分别与滑块锁销(11a)、曲柄锁头(11e)铰链联结，滑块锁销(11a)、连杆(11c)、曲柄锁头(11e)构成曲柄滑块机构；曲柄锁头(11e)上有孔并开槽，圆柱带耳边钥匙(11n)可以旋转曲柄锁头(11e)，曲柄锁头(11e)顺时针转动带动滑块锁销(11a)向后移进到位，同时锁住金属前盖(7)和金属后盖(8)上的锁钩，曲柄锁头(11e)逆时针转动带动滑块锁销(11a)向前移出到位，金属前盖(7)和金属后盖(8)可以打开；滑块锁销(11a)靠销导轴(11b)导向，销导轴(11b)穿过支座(11d)上凸台的孔，在径向用螺钉压紧在销导轴(11b)上槽内，从而固定在支座(11d)上；同样，曲柄轴(11f)穿过曲柄锁头(11e)的中孔，在径向用螺钉压紧在曲柄轴(11f)上槽内，从而固定在支座(11d)上；

微触动传感器(11g)、振动传感器(11h)、GPS单元(11i)、NB-IoT通讯单元(11j)、控制单元(11k)均安装在支座(11d)上，用有机玻璃罩(11m)完全罩住防水，GPS单元(11i)和NB-IoT通讯单元(11j)处的异形截面条(2d)上开方孔，防止无线信号传输被屏蔽；开箱时，曲柄锁头(11e)必须逆时针转动，曲柄锁头(11e)会触发微触动传感器(11g)发出信号，控制单元(11k)记录此信号，从而记录下金属前盖(7)和金属后盖(8)开启时刻和持续时间，控制单元(11k)也记录振动传感器(11h)的振动冲击信息。

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