CN108569448A - 一种自动拟合物品外形的柔性填充包装装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动拟合物品外形的柔性填充包装装置和方法，该装置的机械结构系统主要包括底座驱动部分、模具部分、物品支承部分和发泡剂气雾罐。驱动部分完成模具部分的开合运动，模具部分由一定数量的柔性杆件组成，这些柔性杆件相互贴合，不同位置柔性杆件碰触物体不同位置后形成与物体外形近似的型腔，待包装物品在模具部分合拢之前置于支撑台上，模具部分合拢之后撤去而物品不掉下，模具部分合拢之后，发泡剂从发泡剂气雾罐经管道从模具部分中某几个杆件单元中喷出，模具部分合拢后所形成的型腔相对密闭，发泡剂不溢出。本发明很大程度上节省了包装材料，且包装表面附有“凸点”，增强了防震效果且包装美观。

Description

一种自动拟合物品外形的柔性填充包装装置和方法

技术领域

本发明涉及一种对任意外形物品进行填充包装的装置和方法，属于一次成型防震包装和自动化控制领域。

背景技术

防震包装在商品运输过程中起着极为重要的作用，防震效果的优劣直接决定商品运输过程中的损坏率。填充包装方式广泛应用于商品的防震内包装中，对于外形复杂且易碎商品的包装是一个有效的解决方案。填充包装的关键组成部分是模具。填充模具在填充材料对商品包裹性、材料的节省、包装的美观等方面起着决定性作用，因此模具的设计非常关键。此外，填充材料的选择也是影响包装效果的重要因素。

物流行业对于填充式防震包装的需求量巨大，且主要靠人工，对于易碎物品的防震措施主要采用向外包装盒内塞入纸团、海绵、泡沫或者填充气袋等方式，其“模具”多使用纸盒。此类方式受人为因素影响较大，仍会有部分商品被损坏且极易造成资源浪费和环境污染。

在易碎品防震包装制造业中，通常是对固定形状、大小的商品进行批量包装。例如，对于同一规格的玻璃杯，在生产大批量的防震内包装时，事前会针对此规格的玻璃杯进行开模，然后用此模具以流水线方式对泡沫、海绵等进行冲压或发泡成型。但此方法只适用在大批量生产单一规格商品的包装中，对于不同尺寸不同形状的单个商品的包装，其开模成本太高。

发明内容

为克服现有技术中对小批量不同外形物品的包装自动化程度低、防震效果不理想、包装材料不环保不节省等缺陷。本发明提供一种可以自动拟合物品外形的通用填充式包装装置和方法。针对不同形状、尺寸的单个物品，通过一定数量的线性阵列分布的柔性杆贴合物品外形并形成相对密闭的型腔，然后向型腔中喷入聚氨酯发泡剂，成形后的包装具有表面附有“凸点”、厚度均匀且与被包装物品外形近似等特点，从而达到防震效果最好、包装材料使用最少的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种柔性填充包装装置，该装置的机械结构系统主要包括底座驱动部分、模具部分、物品支承部分和发泡剂气雾罐。驱动部分完成模具部分的开合运动，模具部分由一定数量的柔性杆件组成，这些柔性杆件相互贴合，不同位置柔性杆件碰触物体不同位置后形成与物体外形近似的型腔，待包装物品在模具部分合拢之前置于支撑台上，模具部分合拢之后撤去而物品不掉下，模具部分合拢之后，发泡剂从发泡剂气雾罐经管道从模具部分中某几个杆件单元中喷出，模具部分合拢后所形成的型腔相对密闭，发泡剂不溢出。

底座驱动部分包括底座、伺服电机a、联轴器a、电机架a、支撑块a、双旋向丝杠a、左旋丝杠螺母a、法兰a、法兰b、光滑导轨a、导轨直线轴承a、支撑块b、支撑块c、右旋丝杠螺母a和支撑块d；伺服电机a通过电机架a安装固定在支撑块a上；支撑块a的中心处开有通孔，双旋向丝杠a一端穿过支撑块a上的通孔并通过联轴器a与伺服电机a的输出轴相连；双旋向丝杠a的一端为左旋，另一端为右旋，双旋向丝杠a的中间设置有轴肩，支撑块b和支撑块c的作用是支撑双旋向丝杠a中间部分以增加稳定性；左旋丝杠螺母a安装在双旋向丝杠a左旋一端并与法兰a连接，右旋丝杠螺母a安装在双旋向丝杠a右旋一端并与法兰b连接；两根光滑导轨a上共安装有8个直线轴承a；双旋向丝杠a两端通过螺纹配合带动直线轴承a沿光滑导轨a滑动，由一个伺服电机a控制。

模具部分包括橡胶头、螺纹柱、柔性杆a、柔性杆b、支撑板a、支撑板b、锁死机构、电磁铁a、电磁铁b、弹簧和底板；支撑板a、支撑板b上分别安装有直线轴承a、直线轴承b，支撑板a、支撑板b通过螺纹连接安装固定在连接板上；柔性杆a一端为方形端面，柔性杆a的表面涂有防止发泡剂粘黏的涂料，且方形端面开有两个孔，上方为螺纹孔，下方孔与螺纹柱尺寸一致，防止发泡剂泄漏，螺纹柱通过螺纹孔安装在柔性杆a的方形端面上，橡胶头安装在螺纹柱上，橡胶头的作用是接触待包装物体表面防止划伤物品，螺纹柱的作用是给发泡剂预留一定的空间；柔性杆a另一端为圆柱形且端部有螺纹，柔性杆a穿过支撑板a上的轴承孔与柔性杆b通过螺纹连接安装，柔性杆b与柔性杆a连接一端设置有轴肩，起到限制柔性杆a位移的作用；柔性杆b与支撑板b之间安装有弹簧，弹簧用以完成自动复位的功能；锁死机构底座通过螺纹连接安装固定在连接板上，中间通过弹簧连接且正对安装有电磁铁a和电磁铁b，板上开有三角形通孔，锁死机构自然状态时柔性杆b能自由通过三角形孔，当电磁铁a、电磁铁b通电后，两块电磁铁吸合使带有三角形通孔的板子向下运动并通过三角形的两边将柔性杆b锁死。这些柔性杆以线性阵列方式排布，且数量越多包装表面效果越好。

支承部分包括底部连接板、伺服电机b、电机架b、联轴器b、双旋向丝杠b、左旋丝杠螺母b、右旋丝杠螺母b、光滑导轨b、导轨直线轴承b、法兰c、法兰d和置物台；伺服电机b通过电机架b安装固定在底板上；底板一端开有通孔伺服电机b通过联轴器b与双旋向丝杠b连接；左旋螺母b和右旋螺母b分别安装在双旋向丝杠b的左旋部分和右旋部分，通过螺纹连接带动光滑导轨b上的直线轴承b运动，实现两侧置物台的开合；置物台呈U字形，其尺寸设计要保证模具合拢时最底层柔性杆被挡住，倒数第二层柔性杆恰能通过，当上层柔性杆夹紧物体后，置物台方能撤离。

伺服电机a正反转以实现左旋丝杠螺母a和右旋丝杠螺母b的同步相对或相向运动。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。

1、本发明所述的包装装置可以针对不同形状、尺寸的物品进行自动化包装，有效解决了现有技术下单一物品包装自动化程度低的问题。

2、本发明所述的包装装置可以拟合物品外形，很大程度上节省了包装材料，且包装表面附有“凸点”，增强了防震效果且包装美观。该装置操作简单，只需操作员将待包装物品置于台面，按下启动按钮即可。

本发明适用于对外形尺寸不一的小批量商品的自动化包装，在物流、网店等行业具有较好的应用前景。

附图说明

图1是自动拟合物品外形的柔性填充包装装置的总体机械结构原理图。

图2是自动拟合物品外形的柔性填充包装装置底座驱动部分的机械结构原理图。

图3是自动拟合物品外形的柔性填充包装装置模具部分的机械结构原理图。

图4是自动拟合物品外形的柔性填充包装装置置物台部分的机械结构原理图。

图5是自动拟合物品外形的柔性填充包装装置的工作流程图。

图中：1、底座，2、伺服电机a，3、电机架a，4、联轴器a，5、支撑块a，6、光滑导轨a，7、底板，8、双旋向丝杠a，9、支撑块b，10、底部连接板，11、导轨直线轴承a，12、支撑块d，13、锁死机构，14、柔性杆件b，15、支撑板b，16、弹簧，17、支撑板a，18、柔性杆件a，19、橡胶头，20、电磁铁，21、左旋丝杠螺母a，22、右旋丝杠螺母a，23、底板，24、法兰a，25、底部连接板，26、光滑导轨b，27、左旋丝杠螺母b，28、双旋向丝杠b，29、右旋丝杠螺母b，30、导轨直线轴承b，31、联轴器b，32、电机架b，33、伺服电机b。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

图1是自动拟合物品外形的柔性填充包装装置的总体机械结构原理图，图2是装置的底座驱动部分的机械结构原理图，图3是自装置模具部分的机械结构原理图，图4是自动拟合物品外形的柔性填充包装装置置物台部分的机械结构原理图，一种柔性填充包装装置，该装置的机械结构系统主要包括底座驱动部分、模具部分、物品支承部分和发泡剂气雾罐。驱动部分完成模具的开合运动，模具由一定数量的柔性杆件组成，这些杆件相互贴合，不同位置杆件碰触物体不同位置后形成与物体外形近似的型腔，待包装物品在模具合拢之前置于支撑台上，模具合拢之后撤去而物品不掉下，模具合拢之后，发泡剂从气雾罐经管道从模具中某几个杆件单元中喷出，模具合拢后所形成的型腔相对密闭，保证发泡剂不溢出。

该装置底座驱动部分包括底座1、伺服电机a2、电机架a3、联轴器a4、支撑块a5、光滑导轨a6、双旋向丝杠a8、支撑块b9、导轨直线轴承a11、支撑块d12、左旋丝杠螺母a21、右旋丝杠螺母a22和法兰a24；伺服电机a2、电机架a3均安装在底座1上，伺服电机a2通过电机架a3安装固定在支撑块a5上；支撑块a5中心开有通孔，双旋向丝杠a8一端穿过通孔并通过联轴器a4与伺服电机a2输出轴相连；双旋向丝杠a8一端为左旋，另一端为右旋，中间设置有轴肩，支撑块b9的作用是支撑双旋向丝杠a8中间部分以增加稳定性；左旋丝杠螺母a21安装在双旋向丝杠a8左旋一端并与法兰a24连接，右旋丝杠螺母a22安装在双旋向丝杠a8右旋一端并与法兰b连接；两根光滑导轨a6上共安装有八个直线轴承a11；双旋向丝杠a8的两端通过螺纹配合带动直线轴承a11沿光滑导轨a6滑动，双旋向丝杠a8由伺服电机a2控制，伺服电机a2正反转以实现左旋丝杠螺母a21和右旋丝杠螺母b22的同步相对或相向运动。

模具部分包括凸模和凹模两部分，凸模和凹模两部分对称布设，两部分结构相同均包括橡胶头19、柔性杆a18、柔性杆b14、支撑板a17、支撑板b15、锁死机构13、电磁铁20、弹簧16和底板7；凹模部分中，支撑板a17、支撑板b15上安装有直线轴承，分别让柔性杆a18和柔性杆b14通过；柔性杆a18的一端为方形端面，方形端面的表面涂有防止发泡剂粘黏的涂料，且方形端面开有两个孔，上方为螺纹孔，下方为通孔并与螺纹柱尺寸一致，让凸模部分的螺纹柱插入防止发泡剂泄漏，螺纹柱通过螺纹孔安装在方形端面上，橡胶头安装在螺纹柱上，橡胶头的作用是接触待包装物体表面防止划伤物品，螺纹柱的作用是给发泡剂预留一定的空间；柔性杆a18另一端为圆柱形且端部有螺纹，柔性杆a18穿过支撑板a17上的轴承孔并与柔性杆b14通过螺纹连接安装，柔性杆b14与柔性杆a18连接一端设置有轴肩，起到限制柔性杆a18位移的作用；柔性杆b14与支撑板b17之间安装有弹簧，弹簧能够完成自动复位的功能；锁死机构13与支撑板15能够相对滑动，底部通过弹簧连接且正对安装有电磁铁20，板上开有三角形通孔，锁死机构自然状态时柔性杆b14可自由通过三角形孔，当电磁铁20通电后，两块电磁铁吸合使带有三角形通孔的板子向下运动并通过三角形的两边将柔性杆b14锁死。底板7起到固定上方支撑板15、支撑板17、锁死机构17和下方直线轴承11的作用。这些柔性杆以线性阵列方式排布，且数量越多包装效果越好。

该装置物品支承部分包括底部连接板25、伺服电机b33、电机架b32、联轴器b31、双旋向丝杠b28、左旋丝杠螺母b27、右旋丝杠螺母b29、光滑导轨b26、导轨直线轴承b30、法兰c24、置物台10；伺服电机b33通过电机架b32安装固定在底板底部连接板25上；底部连接板25一端开有通孔，伺服电机b33通过联轴器b31与双旋向丝杠b28连接；左旋螺母b27和右旋螺母b29分别安装在双旋向丝杠b28的左旋部分和右旋部分，通过螺纹连接带动光滑导轨b26上的直线轴承b30运动，实现两侧置物台的开合；置物台呈U字形，其尺寸设计要保证模具合拢时最底层柔性杆被挡住，倒数第二层柔性杆恰能通过，当上层柔性杆夹紧物体后，置物台方能撤离。

图5是自动拟合物品外形的柔性填充包装装置的工作流程图，模具初始位置分别在最两侧，置物台初始位置为合拢状态，下安装开始按钮后伺服电机a2正转，带动两个丝杠螺母相对运动，模具亦发生相对运动，一段时间后，待模具两面结合，伺服电机a2即停止，同时伺服电机b反转,使置物台从两侧撤离，这时最下方一排柔性杆件在弹簧作用下合拢承载物品并形成相对密闭空间，伺服电机停转后发泡剂气雾罐启动开始向型腔中喷入发泡剂，一段时间待发泡剂发泡完全后，伺服电机a反转，模具撤离，到达初始点后停止，包装完成。

以上所述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制。在本发明的设计思想和权利要求的保护范围内，对本发明做出任何修改或改变，均应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种自动拟合物品外形的柔性填充包装装置，其特征在于：该装置的机械结构系统主要包括底座驱动部分、模具部分、物品支承部分和发泡剂气雾罐；驱动部分完成模具部分的开合运动，模具部分由一定数量的柔性杆件组成，这些柔性杆件相互贴合，不同位置柔性杆件碰触物体不同位置后形成与物体外形近似的型腔，待包装物品在模具部分合拢之前置于支撑台上，模具部分合拢之后撤去而物品不掉下，模具部分合拢之后，发泡剂从发泡剂气雾罐经管道从模具部分中某几个杆件单元中喷出，模具部分合拢后所形成的型腔相对密闭，发泡剂不溢出。

2.根据权利要求1所述的一种自动拟合物品外形的柔性填充包装装置，其特征在于：底座驱动部分包括底座、伺服电机a、联轴器a、电机架a、支撑块a、双旋向丝杠a、左旋丝杠螺母a、法兰a、法兰b、光滑导轨a、导轨直线轴承a、支撑块b、支撑块c、右旋丝杠螺母a和支撑块d；伺服电机a通过电机架a安装固定在支撑块a上；支撑块a的中心处开有通孔，双旋向丝杠a一端穿过支撑块a上的通孔并通过联轴器a与伺服电机a的输出轴相连；双旋向丝杠a的一端为左旋，另一端为右旋，双旋向丝杠a的中间设置有轴肩，支撑块b和支撑块c的作用是支撑双旋向丝杠a中间部分以增加稳定性；左旋丝杠螺母a安装在双旋向丝杠a左旋一端并与法兰a连接，右旋丝杠螺母a安装在双旋向丝杠a右旋一端并与法兰b连接；两根光滑导轨a上共安装有8个直线轴承a；双旋向丝杠a两端通过螺纹配合带动直线轴承a沿光滑导轨a滑动，由一个伺服电机a控制。

3.根据权利要求1所述的一种自动拟合物品外形的柔性填充包装装置，其特征在于：模具部分包括橡胶头、螺纹柱、柔性杆a、柔性杆b、支撑板a、支撑板b、锁死机构、电磁铁a、电磁铁b、弹簧和底板；支撑板a、支撑板b上分别安装有直线轴承a、直线轴承b，支撑板a、支撑板b通过螺纹连接安装固定在连接板上；柔性杆a一端为方形端面，柔性杆a的表面涂有防止发泡剂粘黏的涂料，且方形端面开有两个孔，上方为螺纹孔，下方孔与螺纹柱尺寸一致，防止发泡剂泄漏，螺纹柱通过螺纹孔安装在柔性杆a的方形端面上，橡胶头安装在螺纹柱上，橡胶头的作用是接触待包装物体表面防止划伤物品，螺纹柱的作用是给发泡剂预留一定的空间；柔性杆a另一端为圆柱形且端部有螺纹，柔性杆a穿过支撑板a上的轴承孔与柔性杆b通过螺纹连接安装，柔性杆b与柔性杆a连接一端设置有轴肩，起到限制柔性杆a位移的作用；柔性杆b与支撑板b之间安装有弹簧，弹簧用以完成自动复位的功能；锁死机构底座通过螺纹连接安装固定在连接板上，中间通过弹簧连接且正对安装有电磁铁a和电磁铁b，板上开有三角形通孔，锁死机构自然状态时柔性杆b能自由通过三角形孔，当电磁铁a、电磁铁b通电后，两块电磁铁吸合使带有三角形通孔的板子向下运动并通过三角形的两边将柔性杆b锁死；这些柔性杆以线性阵列方式排布，且数量越多包装表面效果越好。

4.根据权利要求1所述的一种自动拟合物品外形的柔性填充包装装置，其特征在于：支承部分包括底部连接板、伺服电机b、电机架b、联轴器b、双旋向丝杠b、左旋丝杠螺母b、右旋丝杠螺母b、光滑导轨b、导轨直线轴承b、法兰c、法兰d和置物台；伺服电机b通过电机架b安装固定在底板上；底板一端开有通孔伺服电机b通过联轴器b与双旋向丝杠b连接；左旋螺母b和右旋螺母b分别安装在双旋向丝杠b的左旋部分和右旋部分，通过螺纹连接带动光滑导轨b上的直线轴承b运动，实现两侧置物台的开合；置物台呈U字形，其尺寸设计要保证模具合拢时最底层柔性杆被挡住，倒数第二层柔性杆恰能通过，当上层柔性杆夹紧物体后，置物台方能撤离。

5.根据权利要求1所述的一种自动拟合物品外形的柔性填充包装装置，其特征在于：伺服电机a正反转以实现左旋丝杠螺母a和右旋丝杠螺母b的同步相对或相向运动。

6.利用权利要求1所述装置进行的一种自动拟合物品外形的柔性填充包装方法，其特征在于：模具初始位置分别在最两侧，置物台初始位置为合拢状态，下安装开始按钮后伺服电机a正转，带动两个丝杠螺母相对运动，模具亦发生相对运动，一段时间后，待模具两面结合，伺服电机a即停止，同时伺服电机b反转,使置物台从两侧撤离，这时最下方一排柔性杆件在弹簧作用下合拢承载物品并形成相对密闭空间，伺服电机停转后发泡剂气雾罐启动开始向型腔中喷入发泡剂，一段时间待发泡剂发泡完全后，伺服电机a反转，模具撤离，到达初始点后停止，包装完成。