CN109573206A - 机械手抓取式水果自动包装设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机械手抓取式水果自动包装设备及方法，设备中，盒体输送机上依次设有薄膜牵引分切工位、水果装填工位、覆膜工位和合盖工位；薄膜牵引分切工位处设有薄膜牵引分切装置，薄膜牵引分切工位一侧设有吸塑托盘仓，吸塑托盘仓处设有吸盘式机械手；水果装填工位一侧设有水果输送机，水果装填工位处设有抓果装置；覆膜工位处设有覆膜包装装置；合盖工位处设有合盖包装装置。其方法是依次通过薄膜牵引分切装置裁切薄膜并平铺在纸盒表面、通过抓果装置装填水果、通过覆膜包装装置把薄膜翻入纸盒内使薄膜覆盖于水果表面、通过合盖包装装置把合盖翻折压合直至合盖与盒体相扣紧。本发明可实现水果在线自动包装，代替人工操作，降低包装成本。

Description

机械手抓取式水果自动包装设备及方法

技术领域

本发明涉及水果包装技术领域，特别涉及一种机械手抓取式水果自动包装设备及方法。

背景技术

在水果自动包装生产线中，应用工业机器人技术日渐广泛，但目前主要是用于包装后的码垛搬运等工作，比较少用于包装生产中的入盒装箱工序。特别是对于一些精品包装，如内含吸塑托盘的纸箱包装，目前基本还是采用人工逐个装填托盘，手工包膜合盖的方法。

水果不同于工业产品，即使通过分级后其外形尺寸也有差异，因此采用普通的机械手及传统的机械设备均难以实现自动包装。

如图1～3所示，是目前比较常用的水果包装形式，包装材料有三种：纸盒14、吸塑托盘15、塑料薄膜16。纸盒形状为扁平状矩形，开口面分左右两边盖板，盖板上的卡孔14-1与盒体上的凸块14-2配合，压合后可使盒盖卡紧。包装作业时，工人把与盒体等宽的长方形塑料薄膜铺开置于盒体表面，再把吸塑托盘与薄膜一起压入盒内，然后开始手工取果装填。水果17装满托盘后，先把薄膜左右覆合搭接，再把左右盒盖翻合压紧，完成盒体包装。这一切都需要手工完成，其包装效率非常低下，人工成本相当高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种机械手抓取式水果自动包装设备，该设备可实现在线自动完成纸盒输入、自动裁切和铺盖塑料膜、置入吸塑托盘、机械手抓取水果装填、覆膜合盖等一系列动作，代替人工操作，降低包装成本。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述设备实现的机械手抓取式水果自动包装方法。

本发明的技术方案为：一种机械手抓取式水果自动包装设备，包括盒体输送机、吸塑托盘仓、吸盘式机械手、薄膜牵引分切装置、抓果装置、水果输送机、覆膜包装装置和合盖包装装置；沿纸盒的输送方向，盒体输送机上依次设有薄膜牵引分切工位、水果装填工位、覆膜工位和合盖工位；薄膜牵引分切工位处设有薄膜牵引分切装置，薄膜牵引分切工位的一侧还设有吸塑托盘仓，吸塑托盘仓与薄膜牵引分切工位之间设有吸盘式机械手；水果装填工位的一侧设有水果输送机，水果输送机与水果装填工位之间设有抓果装置；覆膜工位处设有覆膜包装装置；合盖工位处设有合盖包装装置。其中各主要组成部分的具体结构如下：

(1)抓果装置包括安装座、至少一个抓取机械手、升降气缸和谐波减速器，谐波减速器安装于安装座下方、升降气缸顶部与谐波减速器底部连接，升降气缸底部与抓取机械手连接；升降气缸带动抓取机械手进行上下移动，谐波减速器带动抓取机械手进行转动；其中，安装座作为整个抓果装置的主体基座，其顶部外接机器人手臂，其底部用于安装组成抓果装置的各部件。

当抓取机械手有多个时，每个抓取机械手上配置一个升降气缸和一个谐波减速器；安装座底部设有导轨，每个谐波减速器上设有一个上轨座和一个下轨座，各上轨座的上部分别与导轨相配合，每个上轨座的下部与一个下轨座相配合；各下轨座的底部分别设有第一销轴和错位气缸，错位气缸的活塞杆末端与第一销轴一端固定连接，第一销轴的另一端与下轨座固定连接；相邻的两个上轨座中，前一个上轨座顶部设有移位气缸，后一个上轨座顶部设有第二销轴，移位气缸的活塞杆末端设有拨杆，且拨杆与第二销轴相连接。其中，错位气缸可通过安装支座固定安装于上轨座底部，第一销轴与下轨座相垂直设置，错位气缸的活塞动作时，通过第一销轴推动或拉动下轨座相对于上轨座进行滑动，从而控制各个抓取机械手的前后位置，可使水果所处的前后位置与纸盒上的包装位置相适应。当抓取机械手有N个时，第一个抓取机械手至第N-1个抓取机械手上对应的上轨座顶部分别设有移位气缸，第二个抓取机械手至第N个抓取机械手上对应的上轨座顶部分别设有第二销轴，各移位气缸的活塞杆末端通过拨杆与第二销轴一一对应连接，当移位气缸动作时，可通过拨杆和第二销轴推动上轨座沿导轨进行滑动，从而调节相邻两个抓取机械手之间的距离，使相邻两个水果之间的距离与纸盒上的包装位置相适应。上轨座中，导轨与上轨座的上部外侧相配合，配合处形成上滑动槽；下轨座与上轨座的下部内侧相配合，配合处形成下滑动槽；上滑动槽和下滑动槽的截面均呈燕尾状或T型状；该燕尾状或T型状结构可有效防止上轨座脱离导轨或下轨座脱离上轨座的现象发生，保证设备运行的稳定性和可靠性。

所述水果输送机上设有CCD摄像机，CCD摄像机与抓果装置相配合使用。CCD摄像机可直接安装于水果自动包装设备上机架上，位于水果输送通道上方。升降气缸、谐波减速器和CCD摄像机共同外接水果自动包装设备的控制系统，通过CCD摄像机拍摄水果在水果输送机上的放置状态后，由控制系统分析计算抓取机械手需要转动的角度以及水果从CCD摄像机处运行至抓取机械手处所需的时间后，再分别向谐波减速器和升降气缸发出指令，控制抓取机械手完成一系列动作。

所述抓取机械手包括柔性夹爪、刚性夹爪和开合驱动机构，开合驱动机构顶部与升降气缸连接，柔性夹爪和刚性夹爪分别与开合驱动机构连接，柔性夹爪与刚性夹爪之间形成水果夹持空间；柔性夹爪包括爪架和弹力弦，爪架朝向刚性夹爪的一侧分布有若干根弹力弦。其中，柔性夹爪中的爪架可采用一体式结构，刚性夹爪也可采用一体式结构。该结构的抓取机械手中，利用弹力弦的弹力作用实现对水果的柔性夹持和自适应水果外形，一方面可适应不同水果的大小变化，另一方面可实现机械手的快速高效动作，在设定的范围内无需要实时调节夹紧力，也不会夹伤水果表面。

柔性夹爪中，爪架的上部为带有第一销孔的第一扇形板，爪架的下部为弓形结构，各弹力弦呈纵向安装于弓形结构上。弹力弦至少有两根，采用圆形橡胶条制造，弹力弦两端分别固定有圆柱金属夹头；弓形结构中设有上横杆和下横杆，上横杆和下横杆中分别加工至少两个定间距的圆柱阶梯通孔，各圆柱阶梯通孔还向外延伸有侧开槽，弹力弦上的圆柱金属夹头对应卡嵌于圆柱阶梯通孔中。其中，上横杆和下横杆中，圆柱阶梯通孔靠近弹力弦中部的一端比远离弹力弦中部的一端内径小，从而能紧固弹力弦。装配弹力弦时，首先拉长弹力弦，使圆形橡胶条从侧开槽卡入，进入到圆柱阶梯通孔时放松弹力弦，使弹力弦两端的圆柱金属夹头分别嵌入上横杆和下横杆的圆柱阶梯通孔内，即可紧固弹力弦，弹力弦逐根操作装配即可。

刚性夹爪的上部为带有第二销孔的第二扇形板，刚性夹爪的下部为弧形状的弯爪；弯爪至少有两个，各弯爪相平行设置。

开合驱动机构包括基座、柔性夹爪气缸、柔性夹爪支座、刚性夹爪气缸和刚性夹爪支座，柔性夹爪气缸和刚性夹爪气缸分别安装于基座的两侧，基座底部设有柔性夹爪支座和刚性夹爪支座，柔性夹爪气缸的活塞杆末端和柔性夹爪支座下端分别与柔性夹爪的上部铰接，刚性夹爪气缸的活塞杆末端和刚性夹爪支座下端分别与刚性夹爪的上部铰接。其中，基座两侧分别设有第一缸座和第二缸座，柔性夹爪气缸通过第一缸座固定安装于基座上，刚性夹爪气缸通过第二缸座固定安装于基座上；柔性夹爪气缸的活塞杆末端设有第一铰支且通过第一铰支与柔性夹爪连接，刚性夹爪气缸的活塞杆末端设有第二铰支且通过第二铰支与刚性夹爪连接。抓取机械手的整体结构对称，柔性夹爪和刚性夹爪左右对称安装，通过柔性夹爪气缸和刚性夹爪气缸分别驱动柔性夹爪和刚性夹爪，柔性夹爪气缸和刚性夹爪气缸同时伸缩活塞杆，实现柔性夹爪和刚性夹爪的张开和收拢。柔性夹爪气缸和刚性夹爪气缸分别外接水果自动包装设备的控制系统，由控制系统控制器动作，从而进行水果抓取、移动、放开等动作。抓取机械手中，柔性夹爪中，其爪架上部的第一扇形板上设有两个第一销孔，柔性夹爪气缸的活塞杆末端通过第一铰支与其中一个第一销孔连接，柔性夹爪支座与另一个第一销孔连接；刚性夹爪中，其上部的第二扇形板上设有第二销孔，刚性夹爪气缸的活塞杆末端通过第二铰支与其中一个第二销孔连接，刚性夹爪支座与另一个第二销孔连接。

(2)所述薄膜牵引分切装置包括移动机构、吸取机构、真空座和分切机构，移动机构包括牵引滑架，吸取机构设于牵引滑架上并跟随牵引滑架移动于纸盒上方，真空座设于移动机构下方，真空座上设有两排真空吸孔，两行真空吸孔之间设有切缝，分切机构设于真空座一侧；移动机构、吸取机构与真空座三者相配合进行薄膜牵引，分切机构与真空座相配合进行薄膜分切。其中，吸取机构用于真空吸取薄膜，移动机构带动吸取机构和薄膜水平移动实现牵引，滑架连续牵引薄膜从初始位置移动到最终位置，真空座设置在滑架的初始位置下方，真空座用于真空吸取薄膜来对薄膜进行定位，真空座上的两行真空吸孔吸紧薄膜，以便整齐裁切，分切机构与真空座上的切缝配合对薄膜进行裁切。

移动机构还包括牵引气缸支座、牵引气缸、第三铰支和第一导杆，牵引气缸和牵引滑架分别设于牵引气缸支座两侧，牵引气缸的活塞杆末端通过第三铰支与牵引滑架连接；牵引气缸安装于牵引气缸支座中部，牵引气缸支座两端分别安装有第一导杆，滑架两端与第一导杆配合，且滑架在牵引气缸的驱动下沿第一导杆进行移动。其中，滑架两端装配有滑动轴承，滑架通过滑动轴承与两侧的第一导杆相配合，牵引气缸安装在牵引气缸支座中部位置，牵引气缸的活塞杆伸出时，滑架向前移动直至最终位置；牵引气缸的活塞杆收缩时，滑架复位到初始位置。

吸取机构包括压合气缸、真空管和真空吸盘，压合气缸至少有一个且安装于牵引滑架上，真空管平行设于牵引滑架下方，压合气缸的活塞杆末端与真空管连接，真空管底部均匀分布有若干个真空吸盘，各真空吸盘的内部气路均与真空管连通。其中，压合气缸可带动真空管和真空吸盘在竖直方向进行上下移动，当压合气缸的活塞杆伸出时，真空吸盘向下运动直至压合在真空座表面，真空管侧壁上设有架体，压合气缸的活塞杆通过架体与真空管连接，真空管外接真空设备来控制真空吸盘的吸取动作。

所述真空座呈长条状，真空座的内部沿长度方向加工有互不连通的两条管道，各管道的一端设有接头，各管道的另一端为封闭结构，真空座的顶面沿长度方向加工有两行真空吸孔，每行真空吸孔对应与一条管道连通。其中，各管道的接头处连接外部真空设备，真空座上有真空吸孔的一面朝向移动机构，两行真空吸孔可真空吸取薄膜实现定位。真空吸孔呈倒锥盘状，同一行的多个真空吸孔沿真空座的长度方向定距分布。

分切机构往复移动于真空座上方，分切机构包括刀片，刀片所处位置与两行真空吸孔之间的切缝相对于。此外，分切机构还包括切膜气缸、切膜气缸支座和刀座和刀片，切膜气缸安装在切膜气缸支座上，切膜气缸的活塞杆末端设有刀座，刀座的下部安装有刀片。切缝贯穿真空座长度方向，切缝的宽度大于刀片的厚度。其中，切膜气缸的活塞杆末端伸缩时，带动刀座进行移动，刀片也随之移动，刀片进入真空座的切缝，从切缝处将薄膜切断，刀片的移动行程大于切缝的长度。

移位机构下方设有沿薄膜牵引方向依次设置的薄膜放卷工位和薄膜入盒工位，薄膜放卷工位上设有放卷辊和多个导辊，薄膜入盒工位即为盒体输送机上的薄膜牵引分切工位；真空座设于薄膜放卷工位和薄膜入盒工位之间。其中，薄膜从放卷辊放出，经过多个导辊之后到达初始位置，薄膜经过牵引到达最终位置，裁切之后，吸取机构和真空座放开薄膜，薄膜落入盒体输送机上的纸盒中。

(3)所述覆膜包装装置包括对称设于覆膜工位两侧的两套覆膜机构；各覆膜机构包括覆膜气缸、覆膜滑座、提膜气缸和提膜杆，覆膜气缸的活塞杆末端与覆膜滑座的一侧连接，覆膜滑座底部设有提膜气缸，提膜气缸的活塞杆末端设有提膜杆，提膜杆的轴线与提膜气缸的轴线相垂直。其中，提膜气缸用于驱动提膜杆进行竖直方向的移动，使薄膜实现向上翻折的动作，覆膜气缸用于驱动覆膜滑座，使其带动提膜杆进行水平方向的移动，实现薄膜继续向水平面的翻折动作。

覆膜机构中，覆膜气缸与覆膜滑座的连接处设有第四铰支，覆膜气缸通过第四铰支与覆膜滑座铰接。覆膜滑座朝向覆膜气缸的一侧还设有覆膜气缸支座，覆膜气缸安装于覆膜气缸支座上。覆膜滑座的一端设有覆膜导杆或覆膜导轨，覆膜导杆或覆膜导轨的两端分别与两套覆膜机构中的覆膜气缸支座固定连接，当采用覆膜导杆时，覆膜滑座的端部设置相配合的滑动轴承；当采用覆膜导轨时，覆膜滑座的端部设置相配合的滑动块；无论具体采用哪种方式，其主要目的是为覆膜滑座的移动提供导向作用，使装置结构更加稳定可靠。

覆膜机构处于原始状态时，提膜杆为设于纸盒合盖下方的横杆。提膜杆的长度可根据纸盒的实际需要进行选择，一般较佳的选择为略大于纸盒中薄膜的宽度，既可保证完全将薄膜提拉起来，也可避设备运行时应长度过大而对覆膜机构的其他部件造成干扰。

(4)所述合盖包装装置包括对称设于合盖工位两侧的两套合盖机构，各合盖机构包括合盖气缸、合盖滑架、压轮、提盖杆和提盖气缸，合盖气缸的活塞杆末端与合盖滑架的一侧连接，合盖滑架的另一侧设有提盖气缸，合盖滑架的底部设有压轮，提盖气缸的活塞杆末端设有提盖杆，提盖杆的轴线与提盖气缸的轴线相垂直。其中，提盖气缸用于驱动提盖杆进行竖直方向的移动，使其实现纸盒盒盖的向上翻折动作，合盖气缸用于驱动合盖滑架，使其带动压轮和提盖杆进行水平方向的移动，实现盒盖向水平面的翻折动作，并将盒盖压紧于纸盒的盒体上。

合盖机构中，合盖滑架与合盖气缸的连接处设有第五铰支，合盖气缸通过第五铰支与合盖滑架铰接。合盖滑架朝向合盖气缸的一侧还设有合盖气缸支座，合盖气缸安装于合盖气缸支座上。合盖滑架的两端分别设有合盖导杆或合盖导轨，各合盖导杆或合盖导轨的两端分别与两套合盖机构中的牵引气缸支座固定连接；当采用合盖导杆时，合盖滑架的两端分别设置相配合的滑动轴承；当采用合盖导轨时，合盖滑架的两端分别设置相配合的滑动块；无论具体采用哪种方式，其主要目的是为合盖滑架的移动提供导向作用，使装置结构更加稳定可靠。

所述合盖机构中，提盖气缸位于合盖滑架中部，位于提盖气缸两侧的合盖滑架底部分别设有压轮，两个压轮分别与纸盒的盒盖边沿相接；各压轮中部还设有环形凹槽。其中，在压轮中部设置环形凹槽的目的主要是配合纸盒使用，为了减少纸盒后续的胶带封装等工序，可直接在纸盒上设置卡嵌结构，即在纸盒边沿设置凸块，在合盖上设置卡孔，将两者相嵌进行固定；压轮下压箱盖时，其环形凹槽所处位置与卡孔相适应，当压轮从箱盖表面滚过，环形凹槽处会将卡孔下压嵌入凸块而固定。

(5)盒体输送机采用传统的辊筒式输送机即可，水果输送机可采用传统的皮带式输送装置，吸塑托盘仓采用通用的储存箱，吸盘式机械手的具体结构也与传统的真空吸附式机械手相同。

本发明通过上述设备实现一种机械手抓取式水果自动包装方法，主要包括以下步骤：

(1)盒体输送机将纸盒送入薄膜牵引分切工位，通过薄膜牵引分切装置裁切相应长度的薄膜并平铺在纸盒表面；随后吸盘式机械手从吸塑托盘仓提取一个吸塑托盘并置入纸盒内；

(2)盒体输送机将内含薄膜和吸塑托盘的纸盒送入水果装填工位，抓果装置从水果输送机上抓取水果，并根据吸塑托盘上包装位置的排列状态，将水果排列整齐，然后装填入吸塑托盘中；

(3)盒体输送机将装满水果的纸盒送入覆膜工位，覆膜包装装置动作，把纸盒两侧伸出的薄膜翻入纸盒内，使薄膜覆盖于水果表面；

(4)盒体输送机将完成覆膜的纸盒送入合盖工位，合盖包装装置动作，把纸盒两侧的合盖翻折压合，直至合盖与盒体相扣紧；

(5)完成包装的水果及纸盒由盒体输送机送出。

其中各工位处的具体工作过程如下：

薄膜牵引分切工位上，真空座上设有互不连通的两条管道，每条管道对应的真空座顶面设有一行真空吸孔，其中，远离纸盒的一行为第一真空吸孔，靠近纸盒的一行为第二真空吸孔；薄膜牵引分切的过程为：

(1-1)薄膜被吸紧在真空座上(真空座通过第一真空吸孔将薄膜吸附在真空座表面)，吸取机构下降吸紧薄膜，之后真空座松开薄膜；

(1-2)随着移动机构中滑架的平移，吸取机构也带动薄膜向前移动，滑架平移至最前端时，吸取机构带动薄膜下移，薄膜覆盖于纸盒表面和真空座上方，真空座吸紧薄膜(第一真空吸孔和第二真空吸孔同时将薄膜吸附在真空座表面)；

(1-3)分切机构动作，切断薄膜后复位；

(1-4)吸取机构和真空座同时松开被切断的薄膜(真空座中仅取消第二真空吸孔的吸附作用即可)，薄膜落入纸盒中，移动机构和吸取机构均复位。

每输送进一个纸盒，就重复步骤(1-1)～(1-4)进行一次薄膜牵引分切。

水果装填工位上，抓果装置的工作过程为：

(2-1)当水果被送至抓取机械手下方时，利用谐波减速器调整抓取机械手的角度，使抓取机械手的夹持方向与水果相适应；

(2-2)利用升降气缸带动抓取机械手上升或下降，抓取机械手抓取水果；水果位于抓取机械手下方后，开合驱动机构带动柔性夹爪和刚性夹爪向两侧张开，水果进入水果夹持空间后，开合驱动机构带动柔性夹爪和刚性夹爪收拢，利用柔性夹爪上弹力弦的弹力柔性夹持水果；首先是柔性夹爪气缸和刚性夹爪气缸的活塞杆均收缩，与柔性夹爪气缸相连的第一铰支带动柔性夹爪的一侧向上移动，整个柔性夹爪以柔性夹爪支座和第一扇形板的连接处为圆心转动；同时，与刚性夹爪气缸相连的第二铰支带动刚性夹爪的一侧向上移动，整个刚性夹爪以刚性夹爪支座与第二扇形板的连接处为圆心转动；柔性夹爪和刚性夹爪向两侧张开；然后是抓取机械手被升降气缸驱动下移，直至待抓取的水果进入柔性夹爪和刚性夹爪之间水果夹持空间；最后是柔性夹爪气缸和刚性夹爪气缸的活塞杆均伸出，推动柔性夹爪和刚性夹爪向中间合拢复位，刚性夹爪把水果压合在柔性夹爪的弹力弦上，通过弹力弦的形变获得夹紧力，水果被夹紧在抓取机械手上；

(2-3)利用错位气缸带动抓取机械手进行前后移动，使各抓取机械手及水果所处的位置与纸盒上的包装位置相对应；

(2-4)利用移位气缸带动抓取机械手进行左右移动，使任意相邻两个抓取机械手之间的距离与纸盒上包装位置之间的距离相对应；

(2-5)整体移动抓果装置，将各抓取机械手上所夹持的水果放入纸盒中相应的位置。

覆膜工位上，覆膜包装装置的工作过程为：

(3-1)当纸盒进入覆膜工位，位于纸盒一侧的一套覆膜机构先动作；

(3-2)覆膜气缸驱动覆膜滑座向纸盒外侧的方向后退，覆膜滑座带动提膜气缸和提膜杆同时进行移动，直至提膜杆退至位于盒盖外侧的薄膜下方；

(3-3)提膜气缸带动提膜杆上升，在提膜杆的带动下，薄膜被逐渐提起；

(3-4)覆膜气缸驱动覆膜滑座向纸盒中部的方向移动，覆膜滑座带动提膜气缸和提膜杆同时进行移动，此时薄膜在提膜杆的带动下逐渐向纸盒中部翻折，直至平铺于水果上方；

(3-5)覆膜气缸拉动覆膜滑座复位；

(3-6)位于纸盒另一侧的覆膜机构动作，进行与步骤(3-2)至步骤(3-5)相同的动作；

(3-7)纸盒两侧的薄膜均完成覆膜动作且纸盒被送出后，各提膜气缸带动提膜杆复位。

合盖工位上，合盖包装装置的工作过程为：

(4-1)当纸盒进入合盖工位，位于纸盒一侧的一套合盖机构先动作；

(4-2)提盖气缸带动提盖杆上升，在提盖杆的驱动下，纸盒的盒盖逐渐向上折起；

(4-3)合盖气缸推动合盖滑架向纸盒中部的方向移动，合盖滑架带动提盖杆和压轮同时进行移动，提盖杆带动纸盒的盒盖逐渐向内翻折，随后压轮贴紧盒盖的表面滚动，将盒盖压紧定型；

(4-4)合盖气缸带动合盖滑架复位；

(4-5)位于纸盒另一侧的合盖机构动作，进行与步骤(4-2)至步骤(4-4)相同的动作；

(4-6)纸盒两侧的盒盖均完成合盖动作且纸盒被送出后，各提盖气缸带动提盖杆复位。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本机械手抓取式水果自动包装设备及方法可作为完整而独立的水果自动包装线，代替人工操作，实现水果在线自动完成纸盒输入、自动裁切和铺盖塑料膜、置入吸塑托盘、机械手抓取水果装填、覆膜合盖等一系列动作，提高包装效率，降低包装成本。

本机械手抓取式水果自动包装设备中，其抓取装置通过设置升降气缸、谐波减速器等机构，可调节抓取机械手的夹持方向，使其与水果(尤其是水果形状不成圆形的情况下)在水果输送机上的放置状态相对应，实现水果的精准抓取，提高水果自动包装设备的自动化程度，有效提高生产效率。抓取机械手的数量可根据纸盒中水果排列个数进行选择确定，当抓取机械手有多个时，通过设置错位气缸及移位气缸等机构，可调整多个机械手之间的相对位置，使其所夹持的水果所处位置与纸盒上的包装位置相适应。抓取机械手通过设置相配合使用的柔性夹爪和刚性夹爪，利用柔性夹爪上弹力弦的弹性形变张紧贴合在水果表面，能够牢固地夹紧水果，同时不会损伤水果表面，在一定范围内能适应水果尺寸的变化，无需调节加持力即可实现柔性抓取，能够有效提高生产效率。该抓取机械手的结构简单，使用柔性夹爪气缸和刚性夹爪气缸驱动，柔性夹爪气缸和刚性夹爪气缸的活塞杆同时伸缩，能够控制精确，夹取水果的夹紧力稳定，实用性强，具有较好的市场推广前景。

本机械手抓取式水果自动包装设备中，薄膜牵引分切装置采用了真空吸取定位薄膜的方式，设置了真空的吸取机构，配合移动机构对薄膜进行牵引，能准确牵引薄膜的同时又不损伤薄膜，设备简单，可操作性强，自动化程度高。所设真空座能够对薄膜进行定位，也便于对薄膜定长裁切，使裁切得到的薄膜整齐一致，有利于后续的工序顺利进行。移动机构、吸取机构和分切机构通过相应的气缸驱动，各部件移动精确，薄膜牵引和分切准确，设备故障率低，工作稳定，实用性强。

本机械手抓取式水果自动包装设备中，覆膜包装装置利用提膜杆的上下移动及左右移动动作，实现将薄膜提起及翻折平铺于水果表面，可快速完成纸盒的覆膜动作，代替人工操作，实现生产自动化。

本机械手抓取式水果自动包装设备中，合盖包装装置同时采用提盖杆及压轮，先利用提盖杆将纸盒的盒盖提起，再利用提盖杆和压轮的配合将盒盖下压并压紧于纸盒的盒体上，机构运行灵活方便，可快速完成纸盒的合盖动作，代替人工操作，实现生产自动化。

附图说明

图1为水果包装时的结构示意图。

图2为水果包装后的状态示意图。

图3为图2的A方向视图。

图4为本机械手抓取式水果自动包装设备的整体结构示意图。

图5为抓果装置的结构示意图。

图6为图5的B方向视图。

图7为图5的C方向视图。

图8为抓取机械手中柔性夹爪的结构示意图。

图9为图8的D方向视图。

图10为单根弹力弦的结构示意图.

图11爪架的结构示意图。

图12为图11的E方向视图。

图13为图12的F-F方向视图。

图14为刚性夹爪的结构示意图。

图15为图14的G方向视图。

图16抓果装置抓取水果并送入纸盒的原理示意图。

图17抓果装置从水果输送机上抓取水果的原理示意图。

图18为图17的H方向视图。

图19为单个抓取机械手抓取水果的原理示意图。

图20为抓果装置抓取水果后进行排列的原理示意图。

图21为薄膜牵引分切装置的结构示意图。

图22为图21的I-I方向视图。

图23为图21的J-J方向视图。

图24为真空座的结构示意图。

图25为图24的K-K截面视图。

图26为薄膜牵引分切装置的工作原理示意图。

图27为覆膜包装装置的结构示意图。

图28为图27的M-M方向视图。

图29为覆膜包装装置的工作原理示意图。

图30为合盖包装装置的结构示意图。

图31为图30的N-N方向视图。

图32为合盖包装装置的工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本实施例一种机械手抓取式水果自动包装设备，如图4所示，方便展示内部结构，图示略去机架、封板、衔接构件等。该设备主要包括盒体输送机9、吸塑托盘仓7、吸盘式机械手8、薄膜牵引分切装置2、抓果装置1、水果输送机6、覆膜包装装置3、合盖包装装置4以及CCD摄像机5；沿纸盒的输送方向，盒体输送机上依次设有薄膜牵引分切工位10、水果装填工位11、覆膜工位12和合盖工位13；薄膜牵引分切工位处设有薄膜牵引分切装置，薄膜牵引分切工位的一侧还设有吸塑托盘仓，吸塑托盘仓与薄膜牵引分切工位之间设有吸盘式机械手；水果装填工位的一侧设有水果输送机，水果输送机上设有CCD摄像机，水果输送机与水果装填工位之间设有抓果装置；覆膜工位处设有覆膜包装装置；合盖工位处设有合盖包装装置。该设备的主要工作过程为：(1)盒体输送机将纸盒送入薄膜牵引分切工位，通过薄膜牵引分切装置裁切相应长度的薄膜并平铺在纸盒表面；随后吸盘式机械手从吸塑托盘仓提取一个吸塑托盘并置入纸盒内；(2)盒体输送机将内含薄膜和吸塑托盘的纸盒送入水果装填工位，抓果装置从水果输送机上抓取水果，并根据吸塑托盘上包装位置的排列状态，将水果排列整齐，然后装填入吸塑托盘中；(3)盒体输送机将装满水果的纸盒送入覆膜工位，覆膜包装装置动作，把纸盒两侧伸出的薄膜翻入纸盒内，使薄膜覆盖于水果表面；(4)盒体输送机将完成覆膜的纸盒送入合盖工位，合盖包装装置动作，把纸盒两侧的合盖翻折压合，直至合盖与盒体相扣紧；(5)完成包装的水果及纸盒由盒体输送机送出。

本实施例中，抓果装置中设有五个结构相同的抓取机械手，抓取的水果为奇异果。以下结合图5～32，对各主要组成部分的具体结构及工作原理进行说明：

1、抓果装置的总体结构：

如图5-7所示为抓果装置的总体结构。整套装置由五套抓取机械手组合而成(每套抓取机械手的结构如图4所示)，可同时抓取五个水果。

如图6所示，五套结构相同的抓取机械手装配在安装座1-22上，垂直向下，相互平行。安装座1-22为框架式结构，上部的板座1-23与工业机器人手腕联接。

抓果装置主要由基座1-1、第一缸座1-2、柔性夹爪气缸1-3、柔性夹爪支座1-4、第一铰支1-5、柔性夹爪1-6、第二缸座1-7、刚性夹爪气缸1-8、刚性夹爪支座1-9、第二铰支1-10、刚性夹爪1-11、升降气缸1-12、谐波减速器1-13、下轨座1-14、上轨座1-15、导轨1-16、错位气缸1-17、第一销轴1-18、移位气缸1-19、第二销轴1-20、拨杆1-21等零部件组成，且所有零部件以安装座1-22为基础进行装配。

(1)手爪结构：抓取机械手的手爪部主要由柔性夹爪和刚性夹爪组成。

柔性夹爪的结构如图8或图9所示，主要由爪架1-6-1和若干根弹力弦1-6-2组成(本实施例中弹力弦为六根，根据水果的实际需要，其数量可进行调整)。其中，弹力弦采用圆形橡胶条1-6-3制造，两端用金属圆柱夹头1-6-4固定(如图10所示)。爪架形状如图11或图12所示，上部长圆板加工有左右两个销孔，其下部为弓形结构。在弓形的上横杆1-6-5和下横杆1-6-6对应部位加工有若干个(本实施例中为六个)定间距的圆柱孔1-6-7及侧开槽1-6-8(如图13所示)，其圆柱孔与弹力弦的圆柱夹头配合。装配弹力弦时，首先拉长弹力弦，让圆形橡胶条从侧开槽卡入，然后放松，使上下圆柱夹头分别嵌入上横杆和下横杆的圆柱孔内，即可固紧一根弹力弦。

刚性夹爪的结构如图14或图15所示，其上部长圆板加工有左右两个销孔，其下部加工为两条平行的弯爪。

(2)手爪的开合

如图5所示，柔性夹爪和刚性夹爪安装在基座下部，左右对称。

柔性夹爪的右销孔通过销轴与柔性夹爪支座联接，左销孔则通过第一铰支与柔性夹爪气缸的活塞杆联接。柔性夹爪气缸通过销轴安装在第一缸座上。

刚性夹爪的左销孔通过销轴与刚性夹爪支座联接，右销孔则通过第二铰支与刚性夹爪气缸的活塞杆联接。刚性夹爪气缸通过销轴安装在第二缸座上。

柔性夹爪支座和刚性夹爪支座固定安装在基座的底板下部，第一缸座和第二缸座分别固定安装在基座的两侧板外部。

当柔性夹爪气缸的活塞杆伸缩时，可通过第一铰支驱动柔性夹爪，以柔性夹爪支座的销轴为圆心左右摆动。当刚性夹爪气缸的活塞杆伸缩时，可通过第二铰支驱动刚性夹爪，以刚性夹爪支座的销轴为圆心左右摆动。

(3)抓取机械手的升降

基座为U型板式结构，其底板的上部与升降气缸1-12的活塞杆端板联接。当升降气缸的活塞杆伸缩时，可通过其端板带动基座，驱使手爪下降和上升。

(4)抓取机械手的转位

升降气缸的缸体上端联接谐波减速器1-13，而谐波减速器的上部固定安装在下轨座1-14的下方。谐波减速器外接伺服电机及水果自动输送设备的控制系统，由伺服电机驱动，可驱使升降气缸旋转任意角度。

(5)抓取机械手的错位

由图6可见，下轨座1-14与上轨座1-15之间通过T型滑轨配合安装。由图5可见，错位气缸1-17通过其对应的支座装配在上轨座的一侧，该错位气缸的活塞杆端部与固定在下轨座上的第一销轴1-18联接。当错位气缸的活塞杆伸缩时，可推拉下轨座进行前后移动，从而带动下轨座下方的各部件进行前后移动。

如图5所示，上轨座与其上方的左右导轨1-16配合安装，导轨固定在安装座下方。由图2可见，导轨沿安装座的长度方向安装，五套抓取机械手分别通过上轨座嵌入导轨上，且定间距安装。

(6)抓取机械手的移位

如图7所示，在上轨座的上表面安装有移位气缸1-19。自左至右五套抓取机械手，其中第一至第四套的上轨座分别安装有移位气缸，第二至第五套的上轨座分别安装有第二销轴1-20。每个移位气缸均通过对应的支座固定在上轨座上，其活塞杆端部通过拨杆1-21与下一个上轨座的第二销轴联接。

由于第一套抓取机械手的上轨座固定安装，其余四套机械手的上轨座可沿导轨滑动，因此当四个移位气缸的活塞杆同时伸缩时，可驱动除第一套机械手外的其余四套机械手移动，作出相互合拢或相互分开的移位动作。

2、抓果装置的工作原理：抓果装置的整体通过安装座1-22顶部的板座1-23与工业机器人的手腕联接，被机器人驱动工作。

(1)抓取机械手的手爪动作过程

如图16所示，抓果装置1在水果输送机6上方待命；内含吸塑托盘和薄膜的纸盒运行进入盒体输送机11，被盒体定位机构15固定位置。盒体定位机构由右侧气缸推板机构和左侧定板组成，当盒体运行到位后，被压合在气缸推板和定板之间。

首先，当水果运行至抓果装置正下方时，升降气缸1-12带动抓取机械手下降；柔性夹爪气缸1-3和刚性夹爪气缸1-8的活塞杆收缩，分别拉动柔性夹爪和刚性夹爪向两侧张开。

然后，柔性夹爪气缸1-3和刚性夹爪气缸1-8的活塞杆伸出，分别推动柔性夹爪和刚性夹爪向中间合拢，刚性夹爪把水果压合在弹力弦上，通过弹力弦的变形夹紧水果。随后，升降气缸1-12带动手爪夹持水果上升。

最后，工业机器人驱动机械手平移，移位至纸盒的位置上方，升降气缸1-12带动抓取机械手下降，使夹持的水果靠近吸塑托盘模孔，柔性夹爪气缸的活塞杆收缩，拉动柔性夹爪向外侧张开，释放水果落入托盘模孔。

由于弹力弦的弹性变形，可自行适应水果的外形，张紧贴合在水果表面，配合刚性夹爪可靠的抓紧水果，在设定的范围内无需调节夹紧力。

(2)机械手循环抓果装盒原理

如图17和图18所示，抓果装置在水果输送机上方待命。水果连续送入，在水果输送机中线形成单行列队运行。水果之间相隔一定距离，但不一定相等。

在水果输送机上方，进入机械手范围之前的位置，安装有一台CCD摄像机。CCD摄像机与五套抓取机械手a、b、c、d、e的距离分别为La、Lb、Lc、Ld、Le，该数值固定不变。

以椭圆状水果(本实施例为奇异果)为例，工作时，水果逐个经过CCD摄像机，被拍摄成像。以水果a1为例，其具体过程如图19所示：

水果a1经过时被摄像，水果自动包装设备的控制系统中，视频信号经图像采集卡转换为数字信号，进入电脑分析，电脑测定水果长径中心点，确定水果蒂部方向处于α角，同时计算水果运行距离La所需的时间(即从摄像机位置运行至抓取机械手a的位置的时间)；随后，电脑发出指令，通过PLC控制抓取机械手a作出系列动作；

抓取机械手a接到运行指令，伺服电机驱动谐波减速器1-13转动，带动抓取机械手由初始位0°顺时针转位α角；

待水果a1运行至抓取机械手a正下方，升降气缸1-12带动抓取机械手下降，柔性夹爪和刚性夹爪先张开后合拢，夹紧水果a1；随后，升降气缸带动抓取机械手夹持水果上升；

伺服电机再次驱动谐波减速器转动，带动抓取机械手a逆时针转位α角，回复至初始位0°位置。

紧随水果a1之后，是水果b1、c1、d1、e1，依次被CCD摄像机拍摄成像，如水果a1一样经历电脑分析，分别被抓取机械手b、c、d、e夹持。

其后，各抓取机械手的动作如图20所示：

经历上述过程，抓取机械手a、b、c、d、e分别夹持水果a1、b1、c1、d1、e1；

抓取机械手b、d上的错位气缸1-17动作，拉动各自的下轨座，使抓取机械手夹持的水果b1、d1移动半个水果位置；

抓取机械手a、b、c、d上的移位气缸1-19同时动作，分别拉动机械手b、c、d、e的上轨座1-15，使各抓取机械手夹持的水果合拢，形成与纸盒上各包装位置相对应的状态；

各抓取机械手夹持水果后的合拢状态与吸塑托盘上的模孔排列一致，抓取机械手移位至托盘上方，把夹持的多个水果一次性装填入对应的模孔。

经历上述动作后，抓果装置复位至水果输送机上方，完成一个抓果装填循环。其后，水果继续输入，机械手进行循环的抓果装填动作，直到装满一个托盘，再次输进另一纸盒。

3、薄膜牵引分切装置的结构：

图21～23所示为薄膜牵引分切装置的总体结构，主要零部件包括牵引气缸2-1、牵引气缸支座2-2、第三铰支2-3、牵引滑架2-4、压合气缸2-5、真空管2-6、真空吸盘2-7、第一导杆2-8、真空座2-9、刀片2-10、刀座2-11、切膜气缸支座2-12、切膜气缸2-13、第二导杆2-14，以及放卷辊2-15、导辊2-16等。

牵引滑架的两端装配滑动轴承，与两侧的第一导杆配合。牵引气缸安装在牵引气缸支座的中部位置，其活塞杆通过第三铰支可推拉牵引滑架左右往复移动。

滑架上安装有两个压合气缸，以滑架中线左右对称。两个压合气缸垂直安装，其活塞杆端部与真空管顶部的U型架联接。真空管轴向定距布置若干真空吸盘(本实施例为4个)，均为橡胶吸盘形式，内部气路连通。当两个压合气缸的活塞杆伸出时，可推动真空管带动真空吸盘向下运动，直至真空吸盘压合在真空座表面上。真空管外接抽真空机构。

真空座安装在真空吸盘的初始位置下方，其结构如图24或图25所示，是一个截面为矩形的长条状零件。真空座内部沿长度方向加工有两条平行管道2-18，两条管道不连通，各管道的右端设有联接气管的接头2-20(通过该接头外接抽真空机构)，左端封闭。在真空座上表面，沿管道长度方向定距加工有两排锥盘状吸孔，分别为第一真空吸孔2-17和第二真空吸孔2-21，每排真空吸孔对应与一个管道连通。在两排真空吸孔的中间位置加工有一道切缝2-19，切缝贯穿真空座长度方向。

如图22所示，在真空座的一侧安装有切膜气缸2-13。切膜气缸安装在切膜气缸支座上，其活塞杆端部装配刀座2-11，刀座下部嵌装刀片2-10。刀片对准真空座上的切缝。

4、薄膜牵引分切装置的工作原理：

如图26所示，空的纸盒3被输入，运行进入盒体输送机1后，被盒体定位机构5固定位置；

首先，真空管及其真空吸盘处于初始位置，真空座上与第一真空吸孔连通的管道接通真空，薄膜端部被第一真空吸孔吸紧在真空座上；压合气缸动作，向下推动致使真空吸盘压合薄膜，与此同时，真空管接通真空，真空吸盘吸紧薄膜；随后，真空座上与第一真空吸孔连通的管道取消真空，压合气缸提升真空吸盘，吸起薄膜。

然后，牵引气缸动作，推动滑架滑行，真空吸盘牵引薄膜自左向右延展；滑架行至最右端时，压合气缸向下推动，使薄膜平覆于纸盒表面，与此同时，真空座的两个管道同时接通真空，吸紧薄膜在真空座上；随后，切膜气缸动作，推动刀片进入真空座的切缝，横向裁断薄膜后再回复原位。

最后，真空管和真空座上与第二真空吸孔连通的管道同时取消真空，被切断的薄膜被释放并覆盖纸盒。至此完成覆膜动作。

此后，水果包装设备上的吸盘机械手从吸塑托盘仓中取出一个吸塑托盘，置入纸盒内部；随后，压合气缸的活塞杆收缩，牵引气缸拉动滑架复位。

如此循环往复，每输送进一个纸盒，就进行一次薄膜牵引分切，以及装入吸塑托盘的工作过程。

5、覆膜包装装置的结构：

如图27或图28所示，覆膜包装装置中，每个覆膜机构的主要零部件包括覆膜气缸3-1、覆膜气缸支座3-2、第四铰支3-3、覆膜滑座3-4、覆膜导杆3-5、提膜气缸3-6和提膜杆3-7等。

左右两个覆膜气缸支座分别安装一个覆膜气缸，两个覆膜气缸支座之间装配一个覆膜导杆，形成左右对称布置的状态。

覆膜导杆上装配有覆膜滑座，通过滑动轴承配合。在覆膜滑座的侧面固定安装有提膜气缸，提膜气缸的活塞杆通过端板联接提膜杆。提膜杆是一根细长圆轴状的横杆。

覆膜气缸的活塞杆通过第四铰支与覆膜滑座联接，可推拉滑座使其在导杆上往复移动。

6、覆膜包装装置的工作原理：

如图29所示，纸盒进入覆膜工位后，被盒体定位机构于固定于覆膜工位上。位于纸盒右侧的覆膜机构先工作：

首先，覆膜气缸3-1动作，带动覆膜滑座3-4右移一小段距离，致使提膜杆右移离开盒盖的覆盖范围，并拨动薄膜；

接着，提膜气缸3-6的活塞杆收缩，驱使提膜杆3-7上升，提起薄膜；

然后，覆膜气缸3-1推动覆膜滑座3-4向左运行，致使提膜杆3-7拨动薄膜由右至左平铺于盒内水果上方；

随后，覆膜气缸拉动覆膜滑座复位。

右侧机构完成工作后，左侧机构开始进行同样的工作，把左侧薄膜覆盖到盒内；

最后，待水果自动纸盒把纸盒送走后，提膜气缸3-6的活塞杆伸出，使提膜杆3-7下降复位，等待下一个纸盒进入。

7、合盖包装装置的结构：

如图30或图31所示，合盖包装装置中，各合盖机构的主要零部件包括合盖气缸4-1、合盖气缸支座4-2、第五铰支4-3、合盖滑架4-4、提盖气缸4-5、合盖导杆4-6、压轮4-7和提盖杆4-8等。

左右两个合盖气缸支座分别在中部安装一个合盖气缸，两个合盖气缸支座之间装配两支合盖导杆，形成左右对称布置的状态。

合盖滑架两端装配滑动轴承，与两侧的合盖导杆相配合。在合盖滑架的中部侧面位置，垂直安装有一个提盖气缸，提盖气缸的活塞杆通过端板联接提盖杆。提盖杆是一根细长圆轴状的横杆。

在合盖滑架的下方安装有两个压轮，以提盖气缸为中心对称布置。压轮为中间带环形凹槽的塑料滚轮，两个压轮的中心线距离与纸盒盒盖上的卡孔距离相等。

合盖气缸的活塞杆通过第五铰支与合盖滑架联接，可推拉合盖滑架使其在合盖导杆上往复移动。

9、合盖包装装置的工作原理：

如图32所示，纸盒进入合盖工位后，被盒体定位机构于固定于合盖工位上。位于纸盒左侧的合盖机构先工作。

首先，提盖气缸4-5的活塞杆收缩，驱使提盖杆4-8上升，带动盒盖向上折起；

接着，合盖气缸4-1推动合盖滑架4-4向右运行，带动提盖杆4-8和压轮4-7移动，提盖杆4-8拨动盒盖由左至右翻折；

然后，当盒盖翻折到一定程度时，提盖杆4-8与盒盖脱离接触，紧接着是压轮4-7贴合盒盖表面滚动，直至把合盖的卡孔压合套入盒体上的凸块为止；

随后，合盖气缸拉动合盖滑架复位；

左侧机构完成工作后，右侧机构开始进行同样的工作，把右侧盒盖翻折压合；

最后，待水果自动纸盒把纸盒送走后，提盖气缸4-5的活塞杆伸出，使提盖杆4-8下降复位，等待下一个纸盒进入。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (10)

1.机械手抓取式水果自动包装设备，其特征在于，包括盒体输送机、吸塑托盘仓、吸盘式机械手、薄膜牵引分切装置、抓果装置、水果输送机、覆膜包装装置和合盖包装装置；

沿纸盒的输送方向，盒体输送机上依次设有薄膜牵引分切工位、水果装填工位、覆膜工位和合盖工位；薄膜牵引分切工位处设有薄膜牵引分切装置，薄膜牵引分切工位的一侧还设有吸塑托盘仓，吸塑托盘仓与薄膜牵引分切工位之间设有吸盘式机械手；水果装填工位的一侧设有水果输送机，水果输送机与水果装填工位之间设有抓果装置；覆膜工位处设有覆膜包装装置；合盖工位处设有合盖包装装置。

2.根据权利要求1所述的机械手抓取式水果自动包装设备，其特征在于，所述抓果装置包括安装座、至少一个抓取机械手、升降气缸和谐波减速器，谐波减速器安装于安装座下方、升降气缸顶部与谐波减速器底部连接，升降气缸底部与抓取机械手连接；升降气缸带动抓取机械手进行上下移动，谐波减速器带动抓取机械手进行转动；

当抓取机械手有多个时，每个抓取机械手上配置一个升降气缸和一个谐波减速器；安装座底部设有导轨，每个谐波减速器上设有一个上轨座和一个下轨座，各上轨座的上部分别与导轨相配合，每个上轨座的下部与一个下轨座相配合；各下轨座的底部分别设有第一销轴和错位气缸，错位气缸的活塞杆末端与第一销轴一端固定连接，第一销轴的另一端与下轨座固定连接；相邻的两个上轨座中，前一个上轨座顶部设有移位气缸，后一个上轨座顶部设有第二销轴，移位气缸的活塞杆末端设有拨杆，且拨杆与第二销轴相连接。

3.根据权利要求2所述的机械手抓取式水果自动包装设备，其特征在于，所述水果输送机上设有CCD摄像机，CCD摄像机与抓果装置相配合使用。

4.根据权利要求2所述的机械手抓取式水果自动包装设备，其特征在于，所述抓取机械手包括柔性夹爪、刚性夹爪和开合驱动机构，开合驱动机构顶部与升降气缸连接，柔性夹爪和刚性夹爪分别与开合驱动机构连接，柔性夹爪与刚性夹爪之间形成水果夹持空间；柔性夹爪包括爪架和弹力弦，爪架朝向刚性夹爪的一侧分布有若干根弹力弦。

5.根据权利要求1所述的机械手抓取式水果自动包装设备，其特征在于，所述薄膜牵引分切装置包括移动机构、吸取机构、真空座和分切机构，移动机构包括牵引滑架，吸取机构设于牵引滑架上并跟随牵引滑架移动于纸盒上方，真空座设于移动机构下方，真空座上设有两排真空吸孔，两行真空吸孔之间设有切缝，分切机构设于真空座一侧；移动机构、吸取机构与真空座三者相配合进行薄膜牵引，分切机构与真空座相配合进行薄膜分切。

6.根据权利要求5所述的机械手抓取式水果自动包装设备，其特征在于，所述真空座呈长条状，真空座的内部沿长度方向加工有互不连通的两条管道，各管道的一端设有接头，各管道的另一端为封闭结构，真空座的顶面沿长度方向加工有两行真空吸孔，每行真空吸孔对应与一条管道连通；

分切机构往复移动于真空座上方，分切机构包括刀片，刀片所处位置与两行真空吸孔之间的切缝相对于。

7.根据权利要求1所述的机械手抓取式水果自动包装设备，其特征在于，所述覆膜包装装置包括对称设于覆膜工位两侧的两套覆膜机构；各覆膜机构包括覆膜气缸、覆膜滑座、提膜气缸和提膜杆，覆膜气缸的活塞杆末端与覆膜滑座的一侧连接，覆膜滑座底部设有提膜气缸，提膜气缸的活塞杆末端设有提膜杆，提膜杆的轴线与提膜气缸的轴线相垂直。

8.根据权利要求1所述的机械手抓取式水果自动包装设备，其特征在于，所述合盖包装装置包括对称设于合盖工位两侧的两套合盖机构，各合盖机构包括合盖气缸、合盖滑架、压轮、提盖杆和提盖气缸，合盖气缸的活塞杆末端与合盖滑架的一侧连接，合盖滑架的另一侧设有提盖气缸，合盖滑架的底部设有压轮，提盖气缸的活塞杆末端设有提盖杆，提盖杆的轴线与提盖气缸的轴线相垂直。

9.根据权利要求8所述的机械手抓取式水果自动包装设备，其特征在于，所述合盖机构中，提盖气缸位于合盖滑架中部，位于提盖气缸两侧的合盖滑架底部分别设有压轮，两个压轮分别与纸盒的盒盖边沿相接；各压轮中部还设有环形凹槽。

10.根据权利要求1～9任一项所述设备实现的机械手抓取式水果自动包装方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)盒体输送机将纸盒送入薄膜牵引分切工位，通过薄膜牵引分切装置裁切相应长度的薄膜并平铺在纸盒表面；随后吸盘式机械手从吸塑托盘仓提取一个吸塑托盘并置入纸盒内；

(2)盒体输送机将内含薄膜和吸塑托盘的纸盒送入水果装填工位，抓果装置从水果输送机上抓取水果，并根据吸塑托盘上包装位置的排列状态，将水果排列整齐，然后装填入吸塑托盘中；

(3)盒体输送机将装满水果的纸盒送入覆膜工位，覆膜包装装置动作，把纸盒两侧伸出的薄膜翻入纸盒内，使薄膜覆盖于水果表面；

(4)盒体输送机将完成覆膜的纸盒送入合盖工位，合盖包装装置动作，把纸盒两侧的合盖翻折压合，直至合盖与盒体相扣紧；

(5)完成包装的水果及纸盒由盒体输送机送出。