CN111498168A - 一种自动化水果包装机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化水果包装机，包括机架，所述机架上设有储料机构、送料机构、切割机构和下果机构；所述送料机构传送储料机构储备的网袋至包装位置，于包装位置网袋被撑开，下果机构传送水果至包装位置并套入网袋内，切割机构切下网袋后水果包装完成；所述储料机构包括同轴固定的发泡网袋料盘与气涨支撑轴，所述气涨支撑轴通过蜗轮蜗杆减速机提供驱动力；所述发泡网袋料盘的出料端口由上至下依次设有张紧轴组件和导向轴组件；该包装机能够实现对水果网袋包装的自动操作，提高了包装效率，降低了人力资源成本，其在水果包装领域具有广泛的应用前景。

Description

一种自动化水果包装机

技术领域

本发明属于机械领域，具体涉及一种自动化水果包装机，尤其涉及一种用发泡网袋打包的自动化水果包装机。

背景技术

发泡网袋是指使用聚乙烯挤出发泡网裁剪成段后套装在水果外周的网格袋，用以保护水果的运输安全，提升果品的观感档次。现有对水果进行套网的操作多依赖于人工，由于水果表面脆嫩，人工套网的过程中不好掌握力度，容易导致水果表面受到外力伤害。同时，在水果成熟的旺季，手工套网操作会带来较大的劳动强度，人工成本增加，相对效率较低，导致水果生产成本上升，甚至会延误果品上市时间。因此，自动化发泡网袋打包的水果包装机具有极大的市场应用前景。

中国专利（申请号201721914810.3）公开了一种水果包装用泡沫热切封切断包装机，该装置的换料以及包装效率都过低；该装置的泡沫网通过夹头夹住泡沫网的顶端开口，且被固定在升降座的中部，升降座的中心位置设置有投果孔，其中投果孔与泡沫网兜的上端开口位置相对应。然而，该装置泡沫网兜的存放量固定有限，当需要包装的水果数量一旦上升，对于人工换泡沫网兜就会存在很大的时间浪费，加工效力低，不利于连续性工作。

中国专利（申请号201820866606.7）公开了一种便携式水果包装机，所述包装膜下料装置用于将平面包装膜变成环装包装膜，并向下传送，所述边缘塑封装置用于将环状包装膜竖直边缘加热塑封，所述包装膜传送装置用于将已边缘的包装膜向下传送;所述塑封剪切装置用于将包装膜加热塑封并使其分离。该包装机虽然很好的解决了连续包装导致拆装换料的不便性导致的加工效率低的问题，但仍旧存在不足之处：在单层薄膜被弯曲成圆筒状薄膜时存在很大的不便性与不确定性，同时在塑封侧口时可能存在多次塑封导致侧口塑封无法有效的密封或者漏封的问题；同时在水果包装的整个路径中没有设置任何缓冲装置，会导致水果从空中落下后穿透已经封好口的薄膜袋，且对水果造成一定损伤。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种自动化水果包装机，能够实现果品套网包装的自动化作业，提升水果的包装质量和包装效率。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种自动化水果包装机，包括机架，所述机架上设有储料机构、送料机构、切割机构和下果机构；所述送料机构传送储料机构储备的网袋至包装位置，于包装位置网袋被撑开，下果机构传送水果至包装位置并套入网袋内，切割机构切下网袋后水果包装完成；

所述储料机构包括同轴固定的发泡网袋料盘与气涨支撑轴，所述气涨支撑轴通过蜗轮蜗杆减速机提供驱动力；所述发泡网袋料盘的出料端口由上至下依次设有张紧轴组件和导向轴组件；

所述送料机构包括传送带模块，所述传送带模块的上表面设有一压杆轴，所述传送带模块与压杆轴之间的间隙与网袋厚度相适配；所述压杆轴通过压力可调自适应装置固定于机架上，所述压力可调自适应装置用于调节传送带模块与压杆轴之间的间隙；

所述切割机构包括第一步进电机，所述第一步进电机的输出轴与主动齿轮固定连接并驱动主动齿轮转动，主动齿轮与从动齿轮相啮合并带动从动齿轮旋转，所述主动齿轮和从动齿轮的中心均设有一反牙双头丝杆，每个反牙双头丝杆的两端分别螺纹配合有第一滑块，靠近送料机构一端的两个第一滑块上分别设有热切割刀的一个切割片，另一个反牙双头丝杆的两个第一滑块上分别通过真空吸盘架固定有一个真空吸嘴，初始状态时，两个真空吸嘴相互靠近，两个切割片相互远离，两个真空吸嘴与两个切割片的运动方向相反；两个反牙双头丝杆之间固定有发泡网袋托板，靠近真空吸盘架的一端设有第一接近开关，所述第一接近开关控制蜗轮蜗杆减速机、传送带模块和第一步进电机；

所述下果机构包括下果组件和固定于机架上的第二步进电机，所述下果组件内设有第二接近开关，所述第二接近开关控制第二步进电机，所述第二步进电机的输出轴设有拨开装置，所述拨开装置用于将网袋的开口端撑开。

进一步的，所述张紧轴组件设置为上下两排，包括固定于机架的上张紧轴支架和下张紧轴支架，每个张紧轴支架上并排设有两个张紧轴，上下两排张紧轴之间交错设置。

进一步的，所述上张紧轴支架的固定轴穿过设置于机架上的两个圆锥滚子轴承并通过扭簧固定于机架上，所述扭簧的一端固定于机架另一端固定于上张紧轴支架固定轴的外端面为上张紧轴支架提供扭力。

进一步的，所述导向轴组件包括牵引轴，所述牵引轴通过螺栓固定在机架上，所述牵引轴的中部套设有轴套，所述轴套的两端同轴设置有圆锥滚子轴承，于圆锥滚子轴承的外圈套设有导向轴；所述导向轴的外端面设置有推力轴承，所述推力轴承的外侧设置有约束导向轴的弹簧卡扣。

进一步的，所述压力可调自适应装置包括压杆轴支架，所述压杆轴支架通过压杆轴支撑轴固定在机架上，所述压杆轴通过轴承固定于压杆轴支架的底部；所述压杆轴支架上转动设有压杆转轴，所述压杆转轴的端部穿设有垂直于压杆转轴的弹簧轴，所述弹簧轴的端部垂直穿设于固定于机架上的弹簧支撑轴；所述压杆转轴和弹簧支撑轴之间的弹簧轴上套设有弹簧，所述压杆转轴的上端面设置有与弹簧轴配合的螺母。

进一步的，所述压杆轴支架的拐角角度为钝角。

进一步的，所述拨开装置包括设置于第二步进电机输出轴的丝杆，所述丝杆上设有螺纹连接的第二滑块，第二滑块的上端面固定有第三步进电机，所述第二滑块的侧面设有平行于真空吸盘架的U型传动轴支架，所述传动轴支架的两侧与底部均设置有传动轴，相邻两个传动轴之间通过一组锥齿轮实现传动；所述U型传动轴支架的两端设有一对朝向切割机构的拨开板。

进一步的，所述光电感应开关控制第三步进电机，所述拨开板固连在拨开板支架上，两个拨开板支架分别与两个竖直传动轴进行连接。

进一步的，两个真空吸嘴分别通过气管连接于气泵上。

有益效果：本发明提供了一种自动化水果包装机，该包装机具有以下优势：

1.通过使用机械结构配合电元件实现对水果包装入箱一系列动作的自动化控制，减少人损害提高工作效率；

2.通过合理的布置张紧轴排布位置实现对发泡网袋初步整理，同时也为了避免需要水果打包数量的骤然增多而储备充足的发泡网袋量，起到一定的缓冲作用保护装置的稳定运行；

3.通过两个接近开关的有效配合实现对每个水果包装的精准控制；

4.通过两个啮合的齿轮分别带动两个反牙双头丝杆，实现单电机驱动四个机械装置协同运作的有效控制，工作效率最大化；

5. 通过在压杆轴零件位置处设置压力可调自适应装置，可很好的控制压杆轴与同步带模块间间隙大小的控制，并通过弹簧来提供足够的压力,保证发泡网袋的正常运送，水果包装的有序工作。

附图说明

图1 为本发明所述自动化水果包装机的结构示意图。

图2 为本发明所述自动化水果包装机的正视图。

图3 为本发明所述自动化水果包装机的正侧视图。

图4 为本发明所述自动化水果包装机的后侧视图。

图5 为图3中A处局部放大图。

图6 为图4中B处局部放大图。

图7 为本发明所述自动化水果包装机的电路控制图。

图8 一种自动化水果包装机的C处局部放大图。

图9 为图1中D处局部放大图。

图10 为图2中的E处剖视图。

图中：101、发泡网袋料盘；102、气涨支撑轴；103、张紧轴；104、轴套；105、导向轴；106、推力轴承；107、弹簧卡扣；108、蜗轮蜗杆减速机；109、第四步进电机；110、上张紧轴支架；111、下张紧轴支架；112、第五步进电机；113、扭簧；114、牵引轴；201、压杆轴支架;202、压杆轴支撑轴；203、传送带模块；204、压杆轴；205、弹簧轴；206、弹簧支撑轴；207、弹簧；208、压杆转轴；209、螺母；210、轴承；301、热切割刀；302、主动齿轮；303、反牙双头丝杆；304、真空吸盘支架；305、发泡网袋托板；306、真空吸嘴；307、拨开板；308、拨开板支架；309、竖直传动轴；310、传动轴支架；311、水平传动轴；312、锥齿轮；313、水果盒；314、第二步进电机；315、第二电机固定支架；316、第一电机固定支架；317、第二滑块；318、丝杆；319、第三步进电机； 320、轴承座；321、滑轨；322、第一滑块；323、第一步进电机； 401、下果管；402、果管支架；403、锥形套管；501、气泵；502、气管；503、第二接近开关；504、第一接近开关；505、光电感应开关；601、型材架；602、支撑板。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

一种自动化水果包装机，如附图所示，包括机架，所述机架包括型材架601和垂直于型材架一侧的支撑板602；所述机架上设有储料机构、送料机构、切割机构和下果机构；所述送料机构传送储料机构储备的网袋至包装位置，于包装位置网袋被撑开，下果机构传送水果至包装位置并套入网袋内，切割机构切下网袋后水果包装完成；

所述储料机构包括同轴固定的发泡网袋料盘101与气涨支撑轴102，所述气涨支撑轴102通过蜗轮蜗杆减速机108提供驱动力，所述蜗轮蜗杆减速机108配合第四步进电机109；当发泡网袋料盘101中的材料用完时可通过使气涨支撑轴102放气变小将发泡网袋料盘101轻松取下换上新的料盘；

所述发泡网袋料盘的出料端口由上至下依次设有张紧轴组件和导向轴组件；

所述张紧轴组件设置为上下两排，包括固定于支撑板602的上张紧轴支架110和下张紧轴支架111，每个张紧轴支架上并排设有两个张紧轴103，上下两排张紧轴之间交错设置，上下交错设置的两排张紧轴可分别实现上排张紧轴向上、下排张紧轴向下的运动趋势，保证发泡网袋始终处于张紧状态，当发泡网袋的供给量突然增加时，两排张紧轴会向内收缩，起到一定的缓冲作用保证装置的稳定运行。

所述上张紧轴支架110的固定轴穿过设置于支撑板602上的两个圆锥滚子轴承并通过扭簧113固定于支撑板602上，所述扭簧113的一端固定于支撑板602另一端固定于上张紧轴支架110固定轴的外端面（图6）。从发泡网袋料盘101上放下的发泡网袋以S型轨迹绕过张紧轴103，再由导向轴105的外侧进入送料机构中，缠绕方式如图2所示。张紧轴组件用于拉平网袋，同时可以储存一定的网袋余量，以应对包装速度突变。

所述导向轴组件包括牵引轴114，所述牵引轴114通过螺栓固定在支撑板602上，所述牵引轴114的中部套设有轴套104，轴套104起到约束圆锥滚子轴承轴向窜动的作用；所述轴套104的两端同轴设置有圆锥滚子轴承，于圆锥滚子轴承的外圈套设有导向轴105，圆锥滚子轴承起到减小导向轴105运动摩擦的作用；所述导向轴105的外端面设置有推力轴承106，所述推力轴承106的外侧设置有约束导向轴105的弹簧卡扣107。

所述送料机构包括传送带模块203，所述传送带模块203通过第五步进电机112进行驱动；所述传送带模块203的上表面设有一压杆轴204，所述传送带模块203与压杆轴204之间的间隙与网袋厚度相适配；所述压杆轴204通过压力可调自适应装置固定于支撑板602上，所述压力可调自适应装置用于调节传送带模块203与压杆轴204之间的间隙，以适用不同厚度的发泡网袋，特别是能够在正常工作状态下提供一定范围区间内的压力自由变换区间；

如图5所示，所述压力可调自适应装置包括压杆轴支架201，所述压杆轴支架201的拐角角度为钝角；所述压杆轴支架201通过压杆轴支撑轴202固定在支撑板602上，所述压杆轴204通过轴承210固定于压杆轴支架201的底部；所述压杆轴支架201上转动设有压杆转轴208，所述压杆转轴208的端部穿设有垂直于压杆转轴的弹簧轴205，所述弹簧轴205的端部垂直穿设于固定于支撑板602上的弹簧支撑轴206；所述压杆转轴208和弹簧支撑轴206之间的弹簧轴205上套设有弹簧207；在压杆转轴208的上端面设置有螺母209与弹簧轴205配合，可通过螺母209的上下移动实现对压杆轴204与传送带模块203间间隙大小的控制，并通过弹簧207来提供足够的压力。

所述切割机构包括第一步进电机323，所述第一步进电机323通过第一电机固定支架316固定于支撑板602上；所述第一步进电机323的输出轴与主动齿轮302固定连接并驱动主动齿轮302转动，主动齿轮302与从动齿轮相啮合并带动从动齿轮旋转，所述主动齿轮302和从动齿轮的中心均设有一反牙双头丝杆303，即两头螺纹旋向相反；每个反牙双头丝杆303的两端分别螺纹配合有第一滑块322，两个反牙双头丝杆303上的第一滑块均与滑轨321相配合，反牙双头丝杆303在转动的过程中，滑轨321用于限制第一滑块在反牙双头丝杆303上进行上下移动而不发生轴向的转动，从而提高第一滑块在运动过程中的稳定性与可靠性；靠近送料机构一端的两个第一滑块322上分别设有热切割刀301的一个切割片，另一个反牙双头丝杆的两个第一滑块上分别通过真空吸盘架304固定有一个真空吸嘴306，两个真空吸嘴306分别通过气管502连接于气泵501上，反牙双头丝杆303可同时控制热切割刀或真空吸盘架张开或闭合；初始状态时，两个真空吸嘴306相互靠近，两个切割片相互远离，两个真空吸嘴与两个切割片的运动方向相反，这样即可保证真空吸嘴与热切割刀处于一个张开一个闭合的位置关系，即当热切割刀相互远离时，真空吸嘴应该是相互靠近的状态，只有在这种状态下才能保证一个电机带动两个反牙双头丝杆的正常工作。于工作状态下，当真空吸嘴将网袋吸气张开时，热切割刀切断网袋，同时也将网袋后端堵住，避免放置的水果直接从网袋后端滑出，出现包装无效的现象。

两个反牙双头丝杆303之间固定有发泡网袋托板305，为发泡网袋提供托举力，发泡网袋托板305上端面的倾斜角范围为不低于10°不大于30°且向真空吸盘架侧倾斜，方便包装完成的水果滑落至果箱内；靠近真空吸盘架304的一端设有第一接近开关504，所述第一接近开关504控制蜗轮蜗杆减速机108、传送带模块203和第一步进电机323；

所述下果机构包括下果组件和固定于支撑板602上的第二步进电机314，所述第二步进电机314通过第二电机固定支架315固定于支撑板602上，所述下果组件内设有第二接近开关503，所述第二接近开关503控制第二步进电机314，所述第二步进电机314的输出轴设有拨开装置，所述拨开装置用于将网袋的开口端撑开。

如图9所示，所述拨开装置包括设置于第二步进电机314输出轴的丝杆318，所述丝杆318通过轴承座320固定于机架上；所述丝杆318上设有螺纹连接的第二滑块317，第二滑块317的上端面固定有第三步进电机319，所述第二滑块317的侧面设有平行于真空吸盘架304的U型传动轴支架310，所述传动轴支架310的两侧与底部均设置有传动轴，包括两个竖直传动轴309和一个水平传动轴311，相邻两个传动轴之间通过一组锥齿轮312实现传动，第三步进电机319的输出轴与其靠近的竖直传动轴之间设有一组锥齿轮312，一共设置三组锥齿轮312，一个步进电机驱动，实现两个结构同时运动且运动速度相同运动方向相反的控制效果；所述U型传动轴支架310的两端设有一对朝向切割机构的拨开板307，所述拨开板307为圆弧型结构，两个拨开板307分别通过拨开板支架固定于U型传动轴支架310的两端。

如图3所示，所述下果组件包括下果管401，所述下果管401通过果管支架402固定于支撑板602上，所述下果管401的顶部设有锥形套管403。所述下果管401设有朝向切割组件的出国端口，出果端口设有光电感应开关505，所述光电感应开关505控制第三步进电机319；出果端口的底部设有水果盒313。

本发明所述水果包装机的工作过程及原理如下：

（1）所述储料机构包括同轴固定的发泡网袋料盘101与气涨支撑轴102，所述气涨支撑轴102通过蜗轮蜗杆减速机108提供驱动力，从发泡网袋料盘101上放下的发泡网袋以S型轨迹绕过张紧轴103，再由导向轴105的外侧进入传送带模块203中，通过张紧轴105张紧整形后的发泡网袋平整规范；

（2）发泡网袋通过传送带模块203的运输继续向前运动，在传送带模块203的上方设置有一压杆轴204为发泡网袋的运动提供足够的摩擦力；

（3）发泡网袋从送料机构中滑出并继续向前传送，当发泡网袋到达相应位置时，第一接近开关504会控制发泡网袋料盘101与传送带模块203停止工作，且同时控制第一步进电机323转动带动两个啮合的齿轮转动，进一步通过第一滑块在反牙双头丝杆上的滑动驱动真空吸嘴306将发泡网袋吸住并向两端拉开，同时驱动热切割刀将连在一起的发泡网袋切割分离成两部分；

（4）当有水果从下果管401中经过时，下果管401内置的第二接近开关同样也会检测到，并会驱动第二步进电机314正转带动拨开装置整体前移，到达相应位置后驱动第三步进电机319运动带动整个拨开装置动作，将发泡网袋的前端开口支撑到最合适的状态，方便水果进入发泡网袋中，通过光电感应开关505感知水果是否完成进带工作如若完成，第三步进电机319反向运动带动整个拨开装置后移，方便水果落入设置在包装机下方的水果盒313内，如果有第二个水果落入下果管401内则重复上述操作即可完成水果包装。

Claims (9)

1.一种自动化水果包装机，其特征在于，包括机架，所述机架上设有储料机构、送料机构、切割机构和下果机构；所述送料机构传送储料机构储备的网袋至包装位置，于包装位置网袋被撑开，下果机构传送水果至包装位置并套入网袋内，切割机构切下网袋后水果包装完成；

所述储料机构包括同轴固定的发泡网袋料盘（101）与气涨支撑轴（102），所述气涨支撑轴（102）通过蜗轮蜗杆减速机（108）提供驱动力；所述发泡网袋料盘的出料端口由上至下依次设有张紧轴组件和导向轴组件；

所述送料机构包括传送带模块（203），所述传送带模块（203）的上表面设有一压杆轴（204），所述传送带模块（203）与压杆轴（204）之间的间隙与网袋厚度相适配；所述压杆轴（204）通过压力可调自适应装置固定于机架上，所述压力可调自适应装置用于调节传送带模块（203）与压杆轴（204）之间的间隙；

所述切割机构包括第一步进电机（323），所述第一步进电机（323）的输出轴与主动齿轮（302）固定连接并驱动主动齿轮（302）转动，主动齿轮（302）与从动齿轮相啮合并带动从动齿轮旋转，所述主动齿轮（302）和从动齿轮的中心均设有一反牙双头丝杆（303）；每个反牙双头丝杆（303）的两端分别螺纹配合有第一滑块（322），靠近送料机构一端的两个第一滑块（322）上分别设有热切割刀（301）的一个切割片，另一个反牙双头丝杆的两个第一滑块上分别通过真空吸盘架（304）固定有一个真空吸嘴（306），初始状态时，两个真空吸嘴（306）相互靠近，两个切割片相互远离，两个真空吸嘴与两个切割片的运动方向相反；两个反牙双头丝杆（303）之间固定有发泡网袋托板（305），靠近真空吸盘架（304）的一端设有第一接近开关（504），所述第一接近开关（504）控制蜗轮蜗杆减速机（108）、传送带模块（203）和第一步进电机（323）；

所述下果机构包括下果组件和固定于机架上的第二步进电机（314），所述下果组件内设有第二接近开关（503），所述第二接近开关（503）控制第二步进电机（314），所述第二步进电机（314）的输出轴设有拨开装置，所述拨开装置用于将网袋的开口端撑开。

2.根据权利要求1所述的一种自动化水果包装机，其特征在于，所述张紧轴组件设置为上下两排，包括固定于机架的上张紧轴支架（110）和下张紧轴支架（111），每个张紧轴支架上并排设有两个张紧轴（103），上下两排张紧轴之间交错设置。

3.根据权利要求2所述的一种自动化水果包装机，其特征在于，所述上张紧轴支架（110）的固定轴穿过设置于机架上的两个圆锥滚子轴承并通过扭簧（113）固定于机架上，所述扭簧（113）的一端固定于机架另一端固定于上张紧轴支架（110）固定轴的外端面为上张紧轴支架（110）提供扭力。

4.根据权利要求1所述的一种自动化水果包装机，其特征在于，所述导向轴组件包括牵引轴（114），所述牵引轴（114）通过螺栓固定在机架上，所述牵引轴（114）的中部套设有轴套（104），所述轴套（104）的两端同轴设置有圆锥滚子轴承，于圆锥滚子轴承的外圈套设有导向轴（105）；所述导向轴（105）的外端面设置有推力轴承（106），所述推力轴承（106）的外侧设置有约束导向轴（105）的弹簧卡扣（107）。

5.根据权利要求1所述的一种自动化水果包装机，其特征在于，所述压力可调自适应装置包括压杆轴支架（201），所述压杆轴支架（201）通过压杆轴支撑轴（202）固定在机架上，所述压杆轴（204）通过轴承（210）固定于压杆轴支架（201）的底部；所述压杆轴支架（201）上转动设有压杆转轴（208），所述压杆转轴（208）的端部穿设有垂直于压杆转轴的弹簧轴（205），所述弹簧轴（205）的端部垂直穿设于固定于机架上的弹簧支撑轴（206）；所述压杆转轴（208）和弹簧支撑轴（206）之间的弹簧轴（205）上套设有弹簧（207），所述压杆转轴（208）的上端面设置有与弹簧轴(205)配合的螺母（209）。

6.根据权利要求5所述的一种自动化水果包装机，其特征在于，所述压杆轴支架（201）的拐角角度为钝角。

7.根据权利要求1所述的一种自动化水果包装机，其特征在于，所述拨开装置包括设置于第二步进电机（314）输出轴的丝杆（318），所述丝杆（318）上设有螺纹连接的第二滑块（317），第二滑块（317）的上端面固定有第三步进电机（319），所述第二滑块（317）的侧面设有平行于真空吸盘架（304）的U型传动轴支架（310），所述传动轴支架（310）的两侧与底部均设置有传动轴，相邻两个传动轴之间通过一组锥齿轮（312）实现传动；所述U型传动轴支架（310）的两端设有一对朝向切割机构的拨开板（307），所述拨开板（307）固连在拨开板支架（308）上，两个拨开板支架（308）分别与两个竖直传动轴（309）进行连接。

8.根据权利要求7所述的一种自动化水果包装机，其特征在于，所述下果组件的出果端口设有光电感应开关（505），所述光电感应开关（505）控制第三步进电机（319）。

9.根据权利要求1所述的一种自动化水果包装机，其特征在于，两个真空吸嘴（306）分别通过气管（502）连接于气泵（501）上。

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