CN108706154A - 一种智能型自适应包装机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能型自适应包装机，放置台、传送带、镂空台、转向装置和升降台均放置在支撑支架上，转向装置尾接于镂空台，转向装置下方为升降台，包装材料进入镂空台完成镂空后，进入转向装置切割并转向，将切割后的包装材料传送至升降台并累计形成包装容器，包装容器形成后再经过传送带输送至物品放置台，本发明提出一种结合扫描、切割、层叠、输出为一体的智能包装机，采用逐片切割、分层累积的形式，实现对包装物体的全方位自适应性包装，采用铝型材搭建方式，结构稳定，价格便宜，采用Arduino mega2560开源电子平台，操作方便，性能稳定，采用镂空系统，实现对任意形状的镂空，并对镂空材料的具有可控制性。

Description

一种智能型自适应包装机

技术领域

本发明涉及包装机构领域，尤其是一种智能型的包装机。

背景技术

随着经济的发展和物流的日渐发达，人们对个性化商品的需求也逐渐增大，这无疑对商品包装技术也提出了新的要求。我国包装机械行业发展中存在许多问题:产品品种及配套数量少、缺乏高精度大型产品、产品性能不稳定、产品外观美观性差、柔性不足无法适应商品的变化、自主研发能力弱。因此急需一种自适应包装机可以针对不同尺寸、形状的商品进行多种形式的包装。加之现有的货物包装机大都是以货物为原型，制作相应的包装盒进行包装。这样的包装机只能对应特定的货物进行包装，无法根据被包装物的特点进行包装。

中国专利号“201610297259.6”公开了一种新型自适应轨道纸箱包装机，其优点在于可以适应不同尺寸的纸箱，但对于其他类型商品无法进行有效包装。

中国专利号“201610939804.7”公开了一种自适应包装机，其优点在于：实现商品从膜卷到装箱的自动包装,以及可以适应不同尺寸商品，但其涉及较多皮带传送的构件，容易出现磨损、老化的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种智能型自适应包装机，可以实现对于一些具有明显特点的货物，特别是中小型商品的自适应性，实现自动包装。可以实现结构优化，增长使用寿命，减少操作复杂度，节省劳动力成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的智能型自适应包装机，包括物品放置台、传送带、镂空台、转向装置、升降台和支撑支架，其中放置台、传送带、镂空台、转向装置和升降台均放置在支撑支架上，转向装置尾接于镂空台，转向装置下方为升降台，包装材料进入镂空台完成镂空后，进入转向装置切割并转向，将切割后的包装材料传送至升降台并累计形成包装容器，包装容器形成后再经过传送带输送至物品放置台，支撑支架为由铝型材搭建而成的框架，支撑支架在传送带两侧对称设置，传送带的输入端位于升降台的下方，传送带将包装容器从升降台上单向运输到物品放置台，物品放置台与传送带输送的末端相接，物品放置台由不锈钢板材质制成且形状为簸箕状，物品放置台与传送带连接处设置两组倒角式挂钩，方便与传送带的连接与产品的输出，用于对包装材料的切割、转向、层叠，以及将包装容器向同步带输送。

所述镂空台由矩形有机玻璃板作为底板，与支撑支架的铝型材之间相互嵌合，并在矩形有机玻璃板的上方形成矩形框架，包装材料从镂空台中矩形框的一侧输入，从相对一侧输出，且包装原材料行进方向与传送带传输方向相反，在镂空台上平行于包装材料行进方向的两个侧边上分别设置有一个纵向光轴，两个纵向光轴分别通过立式轴承固定在矩形框架上，两个纵向光轴之间垂直于纵向光轴设置一个横向光轴，横向光轴的两端分别通过支撑座连接在支撑结构的矩形框架上，且支撑座上设有步进电机，带动横向光轴在矩形框范围内沿着包装原材料行进方向来回自由滑动，横向光轴上通过直线轴承装有一个L型移动座，L型移动座能在横向光轴上自由滑动，L型移动座上还装有一个热熔针，热熔针通过L型移动座和横向光轴的配合，实现在矩形框中的自由移动，实现二维平面上任意形状的镂空切割，达到对包装材料自适应切割的目的，在镂空台上包装材料的输出侧，设置一个与横向光轴平行的带有多个橡胶轮的光轴，带有橡胶轮的光轴通过摩擦完成包装材料在水平面的输送。

所述转向装置位于镂空台的原材料输出侧，设置一个平行光轴与镂空台中的横向光轴平行，切割刀通过直线轴承固定在平行光轴上，对在镂空台中完成镂空的包装材料进行横向切割，平行光轴上还嵌套有多个橡皮轮，通过橡胶轮的摩擦，横向切割后的包装材料将会翻转180°，翻转至镂空台矩形框的下方，使得残余包装材料在翻转时掉落，同时将已切割的镂空后的包装材料送入升降台；

所述升降台包含一个矩形有机玻璃板面，且在包装材料行进方向的两侧各装有一个L型支撑板，其中L型支撑板的横向板平行于包装材料的行进方向，L型支撑板的纵向板与地面垂直，且位于转向装置中包装材料翻转的一侧，L型支撑板与玻璃板面由不干胶胶合，组成支撑平台，用于对包装容器的支撑，同时，L型支撑板上设有咬合卡件，在镂空台的矩形框平行于纵向光轴的两个侧边上，分别在在包装材料输出端的外侧设有一个带轮，同步带张紧在带轮和咬合卡件之间，整个升降台由步进电机提供动力，控制升降台逐层下降，使包装材料逐层累积，最终叠加形成所需的包装容器；

本发明所有的传动力均由步进电机与嵌套在步进电机带轮上的同步带组成。

本发明的控制系统采用Arduino mega2560开源电子平台，将规划的轨迹信息经由USB输出，经过串口模块，连接至主控板，通过主控芯片进行数据处理，输出控制信息，发送控制信息给相应的电机，使电机转动到预先设定位置。

本发明的有益效果是采用增材制造的原理，提出一种结合扫描、切割、层叠、输出为一体的智能包装机，采用逐片切割、分层累积的形式，实现对包装物体的全方位自适应性包装，采用铝型材搭建方式，结构稳定，价格便宜。采用Arduino mega2560开源电子平台，操作方便，性能稳定。采用X-Y方向的镂空系统，实现对任意形状的镂空，并对镂空材料的具有可控制性。

附图说明

图1为包装机整体结构图。

图2为装置局部俯视图。

图3为步进电机示意图。

图4所用铝型材主视图。

图5控制系统工作原理图。

其中：1—物品放置台，2—传送带，3—镂空台，4—转向装置，5—升降台，6—支撑支架，7—步进电机，8—铝型材，9—切割刀，10—角件，11—纵向光轴，12—移动座，13—热熔针，14—卡件，15—同步带，16—支撑座，17—带轮，18—直线轴承，19—立式轴承。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

所述的智能型自适应包装机，包括物品放置台、传送带、镂空台、转向装置、升降台和支撑支架，其中放置台、传送带、镂空台、转向装置和升降台均放置在支撑支架上，转向装置尾接于镂空台，转向装置下方为升降台，包装材料进入镂空台完成镂空后，进入转向装置切割并转向，将切割后的包装材料传送至升降台并累计形成包装容器，包装容器形成后再经过传送带输送至物品放置台，支撑支架为由铝型材搭建而成的框架，支撑支架在传送带两侧对称设置，传送带的输入端位于升降台的下方，传送带将包装容器从升降台上单向运输到物品放置台，物品放置台与传送带输送的末端相接，物品放置台由不锈钢板材质制成且形状为簸箕状，物品放置台与传送带连接处设置两组倒角式挂钩，方便与传送带的连接与产品的输出，用于对包装材料的切割、转向、层叠，以及将包装容器向同步带输送。

所述镂空台由矩形有机玻璃板作为底板，与支撑支架的铝型材之间相互嵌合，并在矩形有机玻璃板的上方形成矩形框架，包装材料从镂空台中矩形框的一侧输入，从相对一侧输出，且包装原材料行进方向与传送带传输方向相反，在镂空台上平行于包装材料行进方向的两个侧边上分别设置有一个纵向光轴，两个纵向光轴分别通过立式轴承固定在矩形框架上，两个纵向光轴之间垂直于纵向光轴设置一个横向光轴，横向光轴的两端分别通过支撑座连接在支撑结构的矩形框架上，且支撑座上设有步进电机，带动横向光轴在矩形框范围内沿着包装原材料行进方向来回自由滑动，横向光轴上通过直线轴承装有一个L型移动座，L型移动座能在横向光轴上自由滑动，L型移动座上还装有一个热熔针，热熔针通过L型移动座和横向光轴的配合，实现在矩形框中的自由移动，实现二维平面上任意形状的镂空切割，达到对包装材料自适应切割的目的，在镂空台上包装材料的输出侧，设置一个与横向光轴平行的带有多个橡胶轮的光轴，带有橡胶轮的光轴通过摩擦完成包装材料在水平面的输送。

所述转向装置位于镂空台的原材料输出侧，设置一个平行光轴与镂空台中的横向光轴平行，切割刀通过直线轴承固定在平行光轴上，对在镂空台中完成镂空的包装材料进行横向切割，平行光轴上还嵌套有多个橡皮轮，通过橡胶轮的摩擦，横向切割后的包装材料将会翻转180°，翻转至镂空台矩形框的下方，使得残余包装材料在翻转时掉落，同时将已切割的镂空后的包装材料送入升降台；

所述升降台包含一个矩形有机玻璃板面，且在包装材料行进方向的两侧各装有一个L型支撑板，其中L型支撑板的横向板平行于包装材料的行进方向，L型支撑板的纵向板与地面垂直，且位于转向装置中包装材料翻转的一侧，L型支撑板与玻璃板面由不干胶胶合，组成支撑平台，用于对包装容器的支撑，同时，L型支撑板上设有咬合卡件，在镂空台的矩形框平行于纵向光轴的两个侧边上，分别在在包装材料输出端的外侧设有一个带轮，同步带张紧在带轮和咬合卡件之间，整个升降台由步进电机提供动力，控制升降台逐层下降，使包装材料逐层累积，最终叠加形成所需的包装容器；

本发明所有的传动力均由步进电机与嵌套在步进电机带轮上的同步带组成。

本发明的控制系统采用Arduino mega2560开源电子平台，将规划的轨迹信息经由USB输出，经过串口模块，连接至主控板，通过主控芯片进行数据处理，输出控制信息，发送控制信息给相应的电机，使电机转动到预先设定位置。

如图1-图5所示，本发明提供一种智能型自适应包装机，包括镂空台3、升降台5、传送带2、物品放置台1、转向装置4和支撑支架6。

所述传送装置整体框架由铝型材搭建而成，铺有传送带，传送带带有箭齿形刻痕，可对包装容器进行平稳运输传递，中间略带突起，意在方便装置的折叠。

所述步进电机7是将电脉冲信号转变为角位移的开环控制电机。电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。实现电信号控制机械运动。

所述铝型材8采用回型结构，不同铝型材之间可交互交错嵌入，便于运输，可配合T型螺母、螺钉实现所连接结构的紧固。同时，铝型材还具有耐腐蚀性、低密度高硬度的特点，装置的整体框架由铝型材搭建，整体结构的稳定性和抗损性有了很大程度的保障。

装置机械系统工作流程如下：

先对目标物品进行扫描，并按照所要求的精细程度对物品进行分层，进行逐层加工包装容器。将数据输入处理器，开始包装工作。包装材料可在橡皮轮的带动下，从镂空台3输入口进入，在镂空台3上，热熔针13在皮带的带动下，通过X、Y轴的运动，对包装材料按照预定形状进行切割。切割完成后，橡皮轮继续带动材料向前滚动，经过镂空台3出口，穿过镂空台3，进入转向装置4，切割刀9在同步带15的带动下，进行横向切割，对包装材料按照所需大小进行切块，在套在光轴上的橡皮轮的带动下，进行180°转向。与此同时，镂空的废料由于保持原来运动状态的惯性原理，自动脱离镂空结构。此时，已加工好的包装材料进入升降台5，第一层包装容器加工完毕。升降台5向下移动一个单元距离，为下一层包装材料留出空间。以此类推，加工第二层、第三层……直到整个包装容器加工完毕。此时，升降台5将降落到最低处，传送带2开始将包装容器运输到物品放置台1，完成一件物品的包装。

装置控制系统工作原理：

A：使用3D扫描仪完成对需包装的物品的几何信息的获取，并将采集的信息传递给计算机进行处理。

B：将从A中获取的点云数据进行处理，生成三维的实体模型，之后运用运用开源软件对模型进行分层切片，对本发明中镂空台、转向装置和升级台的运动轨迹进行规划，确定初步的包装方案。

C：将扫描仪采集的数据等发送与接收，将B中生成的轨迹信息通过数据线直连传送到底层的硬件电路中，并通过其控制电机的运动。

D：将C中接收到的数据转化为机械结构的实际运动，以实现所期望的功能。

综上所述，本发明结构原理简单，容易实现。

Claims (3)

1.一种智能型自适应包装机，其特征在于：

所述的智能型自适应包装机，包括物品放置台、传送带、镂空台、转向装置、升降台和支撑支架，其中放置台、传送带、镂空台、转向装置和升降台均放置在支撑支架上，转向装置尾接于镂空台，转向装置下方为升降台，包装材料进入镂空台完成镂空后，进入转向装置切割并转向，将切割后的包装材料传送至升降台并累计形成包装容器，包装容器形成后再经过传送带输送至物品放置台，支撑支架为由铝型材搭建而成的框架，支撑支架在传送带两侧对称设置，传送带的输入端位于升降台的下方，传送带将包装容器从升降台上单向运输到物品放置台，物品放置台与传送带输送的末端相接，物品放置台由不锈钢板材质制成且形状为簸箕状，物品放置台与传送带连接处设置两组倒角式挂钩，方便与传送带的连接与产品的输出，用于对包装材料的切割、转向、层叠，以及将包装容器向同步带输送；

所述镂空台由矩形有机玻璃板作为底板，与支撑支架的铝型材之间相互嵌合，并在矩形有机玻璃板的上方形成矩形框架，包装材料从镂空台中矩形框的一侧输入，从相对一侧输出，且包装原材料行进方向与传送带传输方向相反，在镂空台上平行于包装材料行进方向的两个侧边上分别设置有一个纵向光轴，两个纵向光轴分别通过立式轴承固定在矩形框架上，两个纵向光轴之间垂直于纵向光轴设置一个横向光轴，横向光轴的两端分别通过支撑座连接在支撑结构的矩形框架上，且支撑座上设有步进电机，带动横向光轴在矩形框范围内沿着包装原材料行进方向来回自由滑动，横向光轴上通过直线轴承装有一个L型移动座，L型移动座能在横向光轴上自由滑动，L型移动座上还装有一个热熔针，热熔针通过L型移动座和横向光轴的配合，实现在矩形框中的自由移动，实现二维平面上任意形状的镂空切割，达到对包装材料自适应切割的目的，在镂空台上包装材料的输出侧，设置一个与横向光轴平行的带有多个橡胶轮的光轴，带有橡胶轮的光轴通过摩擦完成包装材料在水平面的输送；

所述转向装置位于镂空台的原材料输出侧，设置一个平行光轴与镂空台中的横向光轴平行，切割刀通过直线轴承固定在平行光轴上，对在镂空台中完成镂空的包装材料进行横向切割，平行光轴上还嵌套有多个橡皮轮，通过橡胶轮的摩擦，横向切割后的包装材料将会翻转180o，翻转至镂空台矩形框的下方，使得残余包装材料在翻转时掉落，同时将已切割的镂空后的包装材料送入升降台；

所述升降台包含一个矩形有机玻璃板面，且在包装材料行进方向的两侧各装有一个L型支撑板，其中L型支撑板的横向板平行于包装材料的行进方向，L型支撑板的纵向板与地面垂直，且位于转向装置中包装材料翻转的一侧，L型支撑板与玻璃板面由不干胶胶合，组成支撑平台，用于对包装容器的支撑，同时，L型支撑板上设有咬合卡件，在镂空台的矩形框平行于纵向光轴的两个侧边上，分别在在包装材料输出端的外侧设有一个带轮，同步带张紧在带轮和咬合卡件之间，整个升降台由步进电机提供动力，控制升降台逐层下降，使包装材料逐层累积，最终叠加形成所需的包装容器。

2.根据权利要求1所述的智能型自适应包装机，其特征在于：

所述的智能型自适应包装机所有的传动力均由步进电机与嵌套在步进电机带轮上的同步带组成。

3.根据权利要求1所述的智能型自适应包装机，其特征在于：

所述的智能型自适应包装机的控制系统采用Arduino mega2560开源电子平台，将规划的轨迹信息经由USB输出，经过串口模块，连接至主控板，通过主控芯片进行数据处理，输出控制信息，发送控制信息给相应的电机，使电机转动到预先设定位置。