CN108750759A - 一种包装机械的自动更换包装膜自动接膜机构及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种包装机械的自动更换包装膜自动接膜机构及其方法，其特征在于具有机架、侧门及开合动力机构、包装膜轴及轴的伸缩动力机构、真空吸盘及垂直、水平移动机构、摆动轴、第一组压辊主动轴及轴上压辊、信号检测器、第一组压辊从动轴及轴上压辊、电热粘合器及粘合工作台、第二组压辊主动轴及轴上压辊、第二组压辊从动轴及轴上压辊、包装膜张力调节辊、张力调节器、导向辊、包装膜储存围栏、包装膜进料抽屉、抽屉架，抽屉移动机构、控制器组成。通过智能控制，使包装机在生产过程中不停机状态下，自动完成新包装膜的就位、前一个包装膜芯的退除、自动缓存包装膜、自动接膜的全过程。为智能化生产线提供了智能基础设备。
Description
技术领域
本发明涉及包装机械领域，更具体的讲是一种在包装机上的自动更换包装膜、自动接膜的机构。能广泛的应用于各种无人操作智能包装场合的包装机上。
背景技术
目前市场上使用的包装机，当包装膜使用完毕时，必须停机，需要人工更换包装膜，打开包装膜卷材轴上的端盖，从包装膜卷材轴上取出用完的卷材芯，装上新包装膜，撕开卷材起始端，手工牵引包装卷材带进入包装机工作棍，且需要不断的点动调整包装卷材位置。这种更换包装膜的方式费时费力，还需要操作工的熟练程度。包装机不能在无人值守的自动化流水作业生产线上的运行。
在专利号为201520444679.3《多列小袋包装机自动接膜机构》中，仍然需要人工操作将新膜卷材提前安装在接膜位置上，接膜之后需要人工去掉前一包装膜芯，并将刚接好膜的包装卷材移动到前一工位（原专利说明书图中303位置）上。更换包装膜和接膜过程仍然离不开人工作业。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是让包装机具有自动更换包装膜和自动接膜的机构。来改变现有的包装机依赖人工辅助生产的状态，从而实现生产过程的全部自动化。节约提高生产效率，减少人工劳动强度。提高产品的精度。
本发明所采用的技术方案是：自动更换包装膜、自动接膜的机构由机架、侧门、门轴及轴座、侧门开合动力机构、包装膜轴及轴的伸缩动力机构、真空吸盘、吸盘垂直移动机构、吸盘水平移动机构、摆动轴、第一组压辊主动轴及轴上压辊、第一信号检测器、第一组压辊从动轴及轴上压辊、电热粘合器、电热粘合工作台、第二信号检测器、第二组压辊主动轴及轴上压辊、第二组压辊从动轴及轴上压辊、包装膜张力调节辊、张力调节器、导向辊、包装膜储存围栏、包装膜进料抽屉、抽屉架，抽屉移动机构、控制器组成。
所述的侧门是在机架上安装包装膜的相应位置上开有门洞，在门洞的位置上安装有侧门，在机架和侧门上安装有门轴及轴座。侧门开合动力机构固定在机架上，动力机构控制侧门在门轴上的转动。
所述的包装膜的轴与可伸缩工作端面的动力机构相连接。动力伸缩机构固定在侧门上。
所述的第一组压辊主动轴及轴上压辊，轴上压辊固定在主动轴上，第一组压辊主动轴安装在轴架上，主动轴自身带有驱动装置；轴架安装在可以转动的摆动轴上。摆动轴由摆轴动力装置驱动。
所述的第一组压辊从动轴及轴上压辊，第一组压辊从动轴上的压辊是由两个短压辊构成，两个短压辊分别安装在两个从动短轴上，短轴支架通过一个支架固定在机架上。
所述的第二组压辊主动轴及轴上压辊，轴上压辊固定在主动轴上，第二组压辊主动轴安装在轴架上，主动轴自身带有驱动装置；轴架安装在可以伸缩的动力装置上，在接膜期间，第二组压辊的主动轴靠紧从动轴，两压辊成紧配合关系；接膜结束后，主动轴远离从动轴，两压辊是间隙配合关系。
所述电热粘合器是可移动的电热粘合装置。
所述的包装膜张力调节辊安装在包装膜张力调节器上。张力调节器，安装在张力调节器轴上，在张力调节器上还安装有张力配重器。
所述的抽屉移动机构是固定在可移动的抽屉与抽屉架之间的动力装置，抽屉架固定在机架上。
所述的侧门开合动力机构、包装膜轴伸缩动力机构、真空吸盘、吸盘垂直移动机构、吸盘水平移动机构、第一组压辊主动轴、摆轴驱动机构、第一信号检测器、电热粘合器、第二信号检测器、第二组压辊主动轴、第二组压辊主动轴轴架驱动装置、抽屉移动机构等所有的动力装置均与控制器相连接。
自动更换包装膜和自动接膜的方法与流程为：
（1）当第一检测器或第二检测器检测到包装膜接近结束信号后，第二组压辊主动轴上的轴架向从动轴方向移动，第二组压辊主动轴上的压辊靠紧第二组压辊从动轴上的压辊，并高于供料速度转动，多余的包装膜被张力调节器吸收；当第二检测器检测到包装膜尾部结束信号后，第二组压辊主动轴停止转动，卷材的尾部正好位于热粘合台上；
（2）当第一检测器检测到包装膜尾端已经通过后，控制器指令侧门开合动力机构将侧门向机架外侧打开90度，侧门成水平状态；
（3）包装膜轴的伸缩动力机构动作，将包装膜轴收回，轴的端面与打开的侧门在同一水平高度上。侧门上的孔径小于包装膜芯的外径。包装膜芯直立在侧门上；
（4）控制器指令包装膜抽屉移动机构伸出，将抽屉向侧门方向移动，抽屉内的新包装膜在无底抽屉中被推向侧门中央，新包装膜前进的同时将前一包装膜芯顶出，掉落在机架外的回收箱中；
（5）控制器指令抽屉移动机构将抽屉收回抽屉架中，又一新包装膜掉入无底抽屉中待命；
（6）控制器指令包装膜轴的伸缩动力机构动作，将轴伸出并穿入包装膜的膜芯孔中；
（7）控制器指令侧门开合动力机构动作，将侧门合上；
（8）控制器指令摆动轴向图1所示的逆时针方向转动一个角度，第一组压辊主动轴上的压辊紧靠在新的包装膜卷材上，控制器指令第一压辊主动轴按图示的顺时针方向转动，带动新包装膜卷材按图示的逆时针方向转动，第一信号检测器检测到包装膜的起始端位置后，通知第一压辊主动轴继续转动若干角度后停止；
（9）吸盘伸出，吸盘紧靠新包装膜起始端，吸盘真空开关打开，吸盘吸紧包装膜起始段；
（10）控制器指令摆动轴在图示的顺时针方向转动一个角度，第一组压辊主动轴上的压辊紧靠第一压辊从动轴上的压辊，第一组压辊开始转动；
（11）吸盘的垂直移动机构下行，带动吸盘牵引着新包装膜的起始端进入转动中的第一组压辊中。吸盘真空开关关闭，吸盘与包装膜解离。吸盘回到原位置；
（12）第一信号检测器检测到新包装膜的起始端后，通知第一组压辊再转动若干角度后停止转动，新包装膜起始端也位于电热粘合器工作台上。此时新旧包装膜在热粘合台上首尾重合；
（13）电热粘合器预热到预定温度。电热粘合器下行压紧卷材首尾重合处。粘合完毕，电热粘合器抬起；
（14）自动入模、自动接膜结束后，摆动轴逆时针转动一个小角度，第一组压辊主动轴上的压辊，离开第一组压辊从动轴上的压辊，第一组压辊是间隙配合状态；同时第二组压辊主动轴的轴架远离第二组压辊的从动轴。第二组压辊也处于间隙配合状态；
（15）在入膜、退芯、接膜的时间内，包装机依靠张力调节器上的包装膜富裕量，维持包装机继续工作到新膜接上。自动更换包装膜、自动接膜过程结束；
本发明的意义和先进性在于通过智能控制，使包装机完全能够自主更换包装膜、自动接膜，实现了生产过程不停机，机械机构自动换膜、自动接膜替代了人工劳动，减少了换膜作业停机更换时间，节约了生产成本，提高了生产效率，特别适合无人值守的智能生产场合，为智能化生产线提供了可靠的基础设备。对于包装机械是一次换代性的创新。具有极大的经济效益和广阔的市场空间。
附图说明
图1：自动接膜机构的机芯结构示意图。
图2：自动装膜过程示意图。
图3：自动更换包装膜、自动接膜机构机架外侧结构侧视图。
图4：另一实施方案的总体结构示意图
图中：1、机架，2、包装膜、3、新包装膜的首端，4、已用完包装膜的尾端，5、侧门，6、门轴及轴座，7、侧门开合动力机构，8、包装膜轴及轴的伸缩动力机构，9、真空吸盘，10、吸盘垂直移动机构，11、吸盘水平移动机构，12、摆动轴，13、第一组压辊主动轴及轴上压辊，14、第一信号检测器，15、第一组压辊从动轴及轴上压辊，16、电热粘合器，17、电热粘合工作台，18、第二信号检测器，19、第二组压辊主动轴及轴上压辊，20、第二组压辊从动轴及轴上压辊，21、包装膜张力调节辊，22、张力调节器，23、导向辊，24、包装膜储存围栏，25、包装膜进料抽屉，26、抽屉架，27、抽屉移动机构，28、抽屉活门。
具体实施方式
结合图1、图2、图3进一步的说明本发明的技术创新的实施方式。
对于没有印刷长度的标线的包装膜。需要在包装膜的尾端需要印刷两个不同的标志或标线，一个电热粘合台起点至第二检测器的长度位置上，另一个是在自动更换包装膜、自动接膜时间内包装机正常工作需要的膜长度的位置上，两处位置都是从尾端开始计算倒数的长度。
第一信号检测器、第二信号检测器可以是光电检测信号装置，也可以是视频位置辨识系统。本实施例采用的是光电信号与视频辨识两套装置。
完成自动换膜、自动接膜功能主要由“包装膜储藏”、“包装膜缓存”、“前包装膜膜芯退除与新包装膜就位”、“自动接膜”四个环节完成，分别叙述如下；
包装膜储藏：见图2、图3所示，包装膜储藏功能是由包装膜围栏24、包装膜抽屉25、抽屉架26、抽屉移动机构27及包装膜2组成。包装膜储存围栏24固定在抽屉架上，抽屉架26固在机架的侧面；包装膜抽屉25有左右两格组成，抽屉左边的一格三边是有围挡的无底空心抽屉，右边的一格是上下两面均有装板的中空抽屉。在中空抽屉格与抽屉架26之间安装有抽屉移动机构27；当进料抽屉25在抽屉移动机构的作用下将抽屉25收回在抽屉架26内时，围栏24中的包装膜2自动落入包装膜抽屉的空心格中。
包装膜缓存：见图1所示，包装膜缓存功能是由第一信号检测器14或第二信号检测18、第二组压辊主动轴及轴上压辊19、第二组压辊主动轴轴架驱动装置、第二组压辊从动轴及轴上压辊20、包装膜张力调节辊21、张力调节器22、导向辊23组成。在包装膜接近结束的位置和即刻结束的两处位置印刷有标线或图案，当第一检测器14或第二检测器18检测到包装膜接近结束的信号后，第二压辊主动轴的轴架向第二组压辊从动轴方向移动，带动第二组压辊主动轴上的压辊19向图1的右向移动，靠紧第二压辊从动轴上的压辊20，并高于供料速度转动，包装膜的张力减小，张力调节器22因张力配重器上的重力恒定，张力调节器22在图1中的逆时针方向转动，张力调节辊21与第二组压辊19和导向辊23之间的距离加大，多余的包装膜被张力调节辊23吸收，在张力调节辊23上缓存的包装膜以供自动换膜、自动接膜期间包装机正常工作使用。
前包装膜膜芯退除与新包装膜就位：见图2所示，新包装膜的安装和前包装膜芯的退除功能是由包装膜围栏24、包装膜抽屉25、抽屉架26、抽屉移动机构27、包装膜2、侧门5、门轴及轴座6、侧门开合动力机构7、包装膜轴及轴的伸缩动力机构8组成。当前一个包装膜的尾端位于粘合工作台17上，第二组压辊主动轴停机后，控制器指令侧门开合动力机构动作，加侧门打开成水平位置；在包装膜轴的伸缩动力机构8的作用下，包装膜轴向动力机构方向缩进，缩进到轴的端面与打开后的侧门5在同一水平位置上；控制器指令抽屉移动机构27伸出，将抽屉25推出，抽屉25无底格中新的包装膜2亦被推向侧门5的中央位置，新包装膜2在前进的同时，将前一个包装膜芯从侧门5上顶出，掉落在回收框中；包装膜轴的伸缩动力机8动作，将包装膜轴送出，穿入新包装膜芯中；侧门开合动力机构7动作，将侧门5合上，新包装膜2入机就位。
自动接膜：见图1所示，自动接膜功能是由包装膜2、摆动轴12、第一组压辊主动轴及轴上压辊13、第一信号检测器14、第一组压辊从动轴及轴上压辊15、电热粘合器16、粘合器工作台17、前一包装膜尾端4、真空吸盘9、吸盘水平移动机构11、吸盘垂直移动机构10组成。当新装的包装膜2套在包装膜轴上，侧门5闭合后，控制器指令摆轴12向图1所示的逆时针方向转动一个角度，第一组压辊主动轴上的压辊13紧靠在新的包装膜2外圆周上，控制器指令第一压辊主动轴13按图示的顺时针方向转动，带动新包装膜2按图示的逆时针方向转动，第一信号检测器14检测到包装膜2的起始端位置后，通知第一压辊主动轴13继续转动若干角度后停止；吸盘水平移动11伸出，吸盘9紧靠新包装膜起始端，吸盘9真空开关打开，吸盘9吸紧包装膜起始段；控制器指令摆动轴12转动一个角度，第一组压辊主动轴上的压辊13紧靠第一组压辊从动轴上的压辊15，第一组压辊开始转动；吸盘垂直移动机构10下行，带动吸盘9牵引着新包装膜的首端3进入转动中的第一组压辊13、15中。吸盘9真空开关关闭，吸盘9与新包装膜首端3解离。吸盘9回到原位置；第一信号检测器14检测到新包装膜的首端后，通知第一组压辊13再转动若干角度后停止转动，新包装膜起始端3也位于电热粘合器工作台17上。此时新旧包装膜在热粘合台上首尾重合；电热粘合器16预热到预定温度。电热粘合器下行压紧包装膜首尾重合处。粘合完毕，电热粘合器抬起；摆动轴逆时针转动一个小角度，第一组压辊主动轴上的压辊，离开第一组压辊从动轴上的压辊，第一组压辊是间隙配合状态；同时第二组压辊主动轴的轴架远离第二组压辊的从动轴。第二组压辊也处于间隙配合状态。自动接膜功能完成。在入膜、退芯、接膜的时间内，包装机依靠张力调节器上的包装膜富裕量，维持包装机继续工作到新膜接上。自动更换包装膜、自动接膜过程结束。
在未开侧门的另一机架的包装膜端面位置，还设置有包装膜夹持压力调节装置，以调节包装膜在包装工作过程中维持一个适当的张紧力。
上面只是实施例中的一种，图4是另一实施方案。在另一实施方案中，抽屉、抽屉架、抽屉移动机构、围栏、是安装在两机架的中间，机架上没有开设侧门，在包装膜轴孔位置上安装有可伸缩的包装膜轴；抽屉变化成有底板抽屉，且在抽屉前设置了活门。在需要更换包装膜时候，包装膜的可伸缩轴缩回到机架外侧，前包装膜芯掉落在机架内的导流板上，滑进回收箱；抽屉水平伸出。活门栓锁被打开。抽屉伸出到包装膜与包装膜轴的同心位置停止。包装膜轴伸进包装膜芯孔中，包装膜抽屉收回到抽屉架中。完成包装膜就位流程。
本发明使包装机完全能够自主更换包装膜、自动接膜，实现了生产不停机，机械机构在智能控制系统中，自动更换包装膜、自动接膜替代了人工劳动，减少了换膜作业停机更换时间，节约了生产成本，提高了生产效率，特别适合无人值守的智能生产场合，为智能化生产线提供了可靠的基础设备。对于包装机械是一次换代性的创新。具有极大的经济效益和广阔的市场空间。
Claims (10)
1.一种包装机械的自动更换包装膜自动接膜机构及其方法，其特征在于具有机架、侧门、门轴及轴座、侧门开合动力机构、包装膜轴及轴的伸缩动力机构、真空吸盘、吸盘垂直移动机构、吸盘水平移动机构、摆动轴、第一组压辊主动轴及轴上压辊、第一信号检测器、第一组压辊从动轴及轴上压辊、电热粘合器、电热粘合工作台、第二信号检测器、第二组压辊主动轴及轴上压辊、第二组压辊从动轴及轴上压辊、包装膜张力调节辊、张力调节器、导向辊、包装膜储存围栏、包装膜进料抽屉、抽屉架，抽屉移动机构、控制器组成。
2.依据权利要求1所述的机架、侧门、侧门开合动力机构的特征是：侧门是在机架上安装包装膜的相应位置上开有门洞，在门洞的位置上安装有侧门；在机架和侧门上安装有门轴及轴座；侧门开合动力机构固定在机架上，动力机构控制侧门在门轴上的转动。
3.依据权利要求1所述的包装膜轴及轴的伸缩动力机构的特征是：包装膜的轴与可伸缩工作端面的动力机构相连接；动力伸缩机构固定在侧门上。
4.依据权利要求1所述的第一组压辊主动轴及轴上压辊其特征是，轴上压辊固定在主动轴上，第一组压辊主动轴安装在轴架上，主动轴自身带有驱动装置；轴架安装在可以转动的摆动轴上；摆动轴由摆轴动力装置驱动。
5.依据权利要求1所述的第一组压辊从动轴及轴上压辊的特征是：第一组压辊从动轴上的压辊是由两个短压辊构成，两个短压辊分别安装在两个从动短轴上，短轴支架通过一个支架固定在机架上。
6.依据权利要求1所述的第二组压辊主动轴及轴上压辊的特征是，轴上压辊固定在主动轴上，第二组压辊主动轴安装在轴架上，主动轴自身带有驱动装置；轴架安装在可以伸缩的动力装置上，在接膜期间，第二组压辊的主动轴靠紧从动轴，两压辊成紧配合关系；接膜结束后，主动轴远离从动轴，两压辊是间隙配合关系。
7.依据权利要求1所述电热粘合器的特征是可移动的电热粘合装置。
8.依据权利要求1所述的包装膜张力调节器的特征是：包装膜张力调节辊安装在包装膜张力调节器上；张力调节器安装在张力调节器轴上；在张力调节器上还安装有张力配重器。
9.依据权利要求1所述的侧门开合动力机构、包装膜轴伸缩动力机构、真空吸盘、吸盘垂直移动机构、吸盘水平移动机构、第一组压辊主动轴、摆轴驱动机构、第一信号检测器、电热粘合器、第二信号检测器、第二组压辊主动轴、第二组压辊主动轴轴架驱动装置、抽屉移动机构等所有的动力装置均与控制器相连接。
10.其自动更换包装膜和自动接膜的方法与流程为：
（1）当第一检测器或第二检测器检测到包装膜接近结束信号后，第二组压辊主动轴上的轴架向从动轴方向移动，第二组压辊主动轴上的压辊靠紧第二组压辊从动轴上的压辊，并高于供料速度转动，多余的包装膜被张力调节器吸收；当第二检测器检测到包装膜尾部结束信号后，第二组压辊主动轴停止转动，卷材的尾部正好位于热粘合台上；
（2）当第一检测器检测到包装膜尾端已经通过后，控制器指令侧门开合动力机构将侧门向机架外侧打开90度，侧门成水平状态；
（3）包装膜轴的伸缩动力机构动作，将包装膜轴收回，轴的端面与打开的侧门在同一水平高度上；侧门上的孔径小于包装膜芯的外径，包装膜芯直立在侧门上；
（4）控制器指令包装膜抽屉移动机构伸出，将抽屉向侧门方向移动，抽屉内的新包装膜在无底抽屉中被推向侧门中央，新包装膜前进的同时将前一包装膜芯顶出，掉落在机架外的回收箱中；
（5）控制器指令抽屉移动机构将抽屉收回抽屉架中，又一新包装膜掉入无底抽屉中待命；
（6）控制器指令包装膜轴的伸缩动力机构动作，将轴伸出并穿入包装膜的膜芯孔中；
（7）控制器指令侧门开合动力机构动作，将侧门合上；
（8）控制器指令摆动轴向图一所示的逆时针方向转动一个角度，第一组压辊主动轴上的压辊紧靠在新的包装膜卷材上，控制器指令第一压辊主动轴按图示的顺时针方向转动，带动新包装膜卷材按图示的逆时针方向转动，第一信号检测器检测到包装膜的起始端位置后，通知第一压辊主动轴继续转动若干角度后停止；
（9）吸盘伸出，吸盘紧靠新包装膜起始端，吸盘真空开关打开，吸盘吸紧包装膜起始段；
（10）控制器指令摆动轴在图示的顺时针方向转动一个角度，第一组压辊主动轴上的压辊紧靠第一压辊从动轴上的压辊，第一组压辊开始转动；
（11）吸盘的垂直移动机构下行，带动吸盘牵引着新包装膜的起始端进入转动中的第一组压辊中；吸盘真空开关关闭，吸盘与包装膜解离；吸盘回到原位置；
（12）第一信号检测器检测到新包装膜的起始端后，通知第一组压辊再转动若干角度后停止转动，新包装膜起始端也位于电热粘合器工作台上；此时新旧包装膜在热粘合台上首尾重合；
（13）电热粘合器预热到预定温度；电热粘合器下行压紧卷材首尾重合处；粘合完毕，电热粘合器抬起；
（14）自动入模、自动接膜结束后，摆动轴逆时针转动一个小角度，第一组压辊主动轴上的压辊，离开第一组压辊从动轴上的压辊，第一组压辊是间隙配合状态；同时第二组压辊主动轴的轴架远离第二组压辊的从动轴；第二组压辊也处于间隙配合状态；
（15）在入膜、退芯、接膜的时间内，包装机依靠张力调节器上的包装膜富裕量，维持包装机继续工作到新膜接上；自动更换包装膜、自动接膜过程结束。
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