CN111959882A - 一种尺寸自适应包装系统及包装方法 - Google Patents

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王斌
徐鹏杰
郭瑞琴
熊旺辉
周贤德
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Abstract

本发明涉及包装技术领域的一种尺寸自适应包装系统及包装方法，设置了测量装置，控制装置依据测量装置的各检测端与物品之间的相对位置关系来控制横封装置、侧封装置的热封动作，并控制拉膜装置将三角成型机构分好的C型侧包覆膜包裹着物品一起拉到包装位置。在整个包装流程中，控制装置能够根据物品尺寸灵活控制横封装置和侧封装置的热封动作，使得最终包装膜能够适配物品的长宽高尺寸，提高包装膜的使用率，节约资源，极大地提高了包装系统的适用性。

Description

一种尺寸自适应包装系统及包装方法
技术领域
本发明涉及包装技术领域，具体来说，是一种包装尺寸可灵活调整的包装系统和方法。
背景技术
目前，电商以及快递物流行业，待包装物品尺寸各异，而现有的采用的自动化包装系统是针对固定尺寸物品的包装，当包装小于固定尺寸的物品时造成小物品大包装的效果，无法实现限定尺寸范围内物品的自适应尺寸包装。自动化包装系统针对尺寸各异的物品时实用性大大降低，给电商以及快递物流行业带来了极大不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种尺寸自适应包装系统及包装方法，使得最终包装膜能够适配物品的长宽高尺寸，提高包装膜的使用率，节约资源。
本发明的目的是这样实现的：一种尺寸自适应包装系统，包括：
送膜机构，用于输出包装薄膜；
三角成型机构,用于将送膜机构输出的包装薄膜处理成断面为C型的、从侧向包住物品的C型侧包覆膜；
前传送带，用于水平输送物品；
后传送带，所述后传送带的上料端正对且接近前传送带的下料端；
处于前传送带和后传送带之间间隙正上方的横封装置，以热封的方式封住C型侧包覆膜的前后侧；
处于后传送带正上方的侧封装置，以热封的方式封住C型侧包覆膜的开口侧；
拉膜装置，以辊压的方式夹住、压合C型侧包覆膜的开口侧上下边缘部分，以牵引C型侧包覆膜；
控制装置；
还包括具有数个检测端的测量装置；
其中，所述横封装置与侧封装置各自独立设置，所述侧封装置对应C型侧包覆膜的开口侧；
所述控制装置依据测量装置的各检测端与物品之间的相对位置关系来控制横封装置、侧封装置的热封动作，并控制拉膜装置将三角成型机构分好的C型侧包覆膜包裹着物品一起拉到包装位置。
进一步地，所述测量装置包括与控制装置信号连接的宽度传感器、高度传感器、位置传感器，所述宽度传感器的感应端正朝物品侧向，并测量与物品侧向之间的相对距离，所述高度传感器设置于前传送带上料端位置的正上方，并测量与物品上部之间的相对距离，所述位置传感器设置在前传送带上并靠近其出料端，且与后传送带的上料端之间留有预设的距离，所述位置传感器用于感应物品的经过状态。
进一步地，所述侧封装置包括平移驱动机构、竖直气缸以及用于热封的侧封刀，所述侧封刀平行于物品的输送方向，并垂直于后传送带的带面，所述竖直气缸的缸筒安装在平移驱动机构上，所述侧封刀连接于竖直气缸的活塞杆末端，所述侧封装置的平移驱动机构受控制装置控制并根据宽度传感器的检测数据调控侧封刀的侧封位置。
进一步地，所述侧封装置的平移驱动机构包括侧封位移电机、横移丝杠、滑块，所述侧封位移电机固定设置于包装机架上，所述横移丝杠对接侧封位移电机的输出端并转动设置于包装机架上，所述滑块滑动设置于包装机架上并内置套装配合横移丝杠的丝母，所述竖直气缸的缸筒安装在滑块之下。
进一步地，所述拉膜装置处于侧封刀的外侧方位，并夹住形成于C型侧包覆膜的开口侧的残膜。
进一步地，在后传送带的与拉膜装置同侧的位置至少转动设置有一个导向轮，在同侧靠下的位置设有受控制装置控制的废膜回收装置，所述废膜回收装置设置为由受电机驱动自转的辊状结构，用以卷收残膜，残膜依次缠绕在导向轮、废膜回收装置上。
进一步地，所述横封装置包括竖直设置的横封刀和驱使横封刀进行竖直运动的竖直驱动机构，所述横封刀用于热封，所述横封刀的长度方向垂直于物品的输送方向，并垂直于前传送带的带面，所述横封刀的下边缘正对前传送带和后传送带之间的间隙。
进一步地，在前传送带和后传送带之间的间隙中固定设置有一条支撑条，所述支撑条平行于横封刀的下边缘并处于横封刀的下边缘的正下方，且在热封时支撑C型侧包覆膜。
作为本发明的另一方面，尺寸自适应包装方法，包括如下步骤：
S1、利用控制装置驱动前传送带；
S2、将物品放在前传送带上；
S3、宽度传感器测量其与物品的侧部之间的距离；
S4、高度传感器测量其与物品上表面之间的距离；
S5、控制装置采集到宽度传感器和高度传感器的距离信息，计算物品的宽度和高度；
S6、物品随前传送带进入位置传感器检测范围，位置传感器发出ON信号；
S7、控制装置采集到位置传感器的ON信号，驱动拉膜装置、后传送带；
S8、物品随前传送带离开位置传感器检测范围，位置传感器发出OFF信号；
S9、控制装置采集到位置传感器的OFF信号，根据物品的高度、位置传感器安装位置以及长度方向包装余量要求，继续驱动拉膜装置、后传送带一段时间；
S10、控制装置停止驱动拉膜装置、后传送带、前传送带，物品处于包装位置上；
S11、控制装置驱动横封装置，完成物品宽度方向包装膜的热封和切断，并使横封装置回归原位；
S12、控制装置根据物品的宽度、高度信息，还有侧封装置安装位置信息，以及宽度方向包装余量要求，驱动侧封装置的侧封刀移动至物品边缘，并且完成物品长度方向上包装膜的热封和切断，然后使侧封刀回归原位；
S13、控制装置驱动后传送带，将包装好的物品送至下一个工序，然后停止后传送带。
进一步地，所述拉膜装置的拉膜速度与前传送带、后传送带的传送速度相同。
本发明的有益效果在于：物品进入前传送带，测量装置检测其与进入前传送带上的物品的相对位置关系，控制装置采集相对位置关系计算物品的尺寸和位置，并控制拉膜装置将三角成型机构分好的C型侧包覆膜包裹着物品一起拉入包装位置，然后控制横封装置对包装膜进行宽度方向上的热封和切断，控制侧封装置移动至物品边缘并对包装膜进行长度方向上的热封和切断，后传送带将完成包装的物品送至下一个工序；在整个包装流程中，控制装置能够根据物品尺寸灵活控制横封装置和侧封装置的热封动作，使得最终包装膜能够适配物品的长宽高尺寸，提高包装膜的使用率，节约资源，极大地提高了包装系统的适用性。
附图说明
图1是本发明的总体布局示意简图。
图2是测量装置的原理示意简图。
图3是侧向视角下残膜回收的基本原理示意简图。
图4是侧封原理示意简图。
图5是俯瞰方向上包装物品的原理示意简图。
图6是横封装置的驱动示意简图。
图7是本发明的主要控制关系简图。
图中，1送膜机构，2三角成型机构，3前传送带，4测量装置，41宽度传感器，42高度传感器，43位置传感器，5横封刀，6侧封刀，7后传送带，8拉膜装置，9废膜回收装置，10控制装置，11支撑条，12残膜，13导向轮，14侧封位移电机，15横移丝杠，16滑块，17竖直气缸，18物品，19最终包装膜，20竖直驱动机构。
具体实施方式
下面结合附图1-7和具体实施例对本发明进一步说明。为了简明扼要地显示本实施例的原理，附图已省略部分图形要素和部件。本实施例以长方体形状的物品18的包装为例。
结合图1-7所示，一种尺寸自适应包装系统，包括：
送膜机构1，用于输出包装薄膜；
三角成型机构2,用于将送膜机构1输出的包装薄膜处理成断面为C型的、从侧向包住物品18的C型侧包覆膜；
前传送带3，用于水平输送物品18；
后传送带7，后传送带7的上料端正对且接近前传送带3的下料端；
处于前传送带3和后传送带7之间间隙正上方的横封装置，以热封的方式封住C型侧包覆膜的前后侧；
处于后传送带7正上方的侧封装置，以热封的方式封住C型侧包覆膜的开口侧；
拉膜装置8，以辊压的方式夹住、压合C型侧包覆膜的开口侧上下边缘部分，以牵引C型侧包覆膜；
控制装置10；
具有数个检测端的测量装置4。
其中，横封装置与侧封装置各自独立设置，侧封装置对应C型侧包覆膜的开口侧。
上述控制装置10依据测量装置4的各检测端与物品18之间的相对位置关系来控制横封装置、侧封装置的热封动作，并控制拉膜装置8将三角成型机构2分好的C型侧包覆膜包裹着物品18一起拉到包装位置。在横封装置、侧封装置热封后，形成一个与物品18的尺寸相适配的、紧贴物品18外表的最终包装膜19。
上述测量装置4包括与控制装置10信号连接的宽度传感器41、高度传感器42、位置传感器43，宽度传感器41的感应端正朝物品18侧向，并测量与物品18侧向之间的相对距离，高度传感器42设置于前传送带3上料端位置的正上方，并测量与物品18上部之间的相对距离，位置传感器43设置在前传送带3上并靠近其出料端，且与后传送带7的上料端之间留有预设的距离，位置传感器43用于感应物品18的经过状态。
上述侧封装置包括平移驱动机构、竖直气缸17以及用于热封的侧封刀6，侧封刀6平行于物品18的输送方向，并垂直于后传送带7的带面，竖直气缸17的缸筒安装在平移驱动机构上，侧封刀6连接于竖直气缸17的活塞杆末端，侧封装置的平移驱动机构受控制装置10控制并根据宽度传感器41的检测数据调控侧封刀6的侧封位置。
上述侧封装置的平移驱动机构包括侧封位移电机14、横移丝杠15、滑块16，侧封位移电机14固定设置于包装机架上，横移丝杠15对接侧封位移电机14的输出端并转动设置于包装机架上，滑块16滑动设置于包装机架上并内置套装配合横移丝杠15的丝母，竖直气缸17的缸筒安装在滑块16之下。
上述拉膜装置8处于侧封刀6的外侧方位，并夹住形成于C型侧包覆膜的开口侧的残膜12。
在后传送带7的与拉膜装置8同侧的位置至少转动设置有一个导向轮13，在同侧靠下的位置设有受控制装置10控制的废膜回收装置9，废膜回收装置9设置为由受电机驱动自转的辊状结构，用以卷收残膜12，残膜12依次缠绕在导向轮13、废膜回收装置9上。
上述横封装置包括竖直设置的横封刀5和驱使横封刀5进行竖直运动的竖直驱动机构20，横封刀5用于热封，横封刀5的长度方向垂直于物品18的输送方向，并垂直于前传送带3的带面，横封刀5的下边缘正对前传送带3和后传送带7之间的间隙。
在前传送带3和后传送带7之间的间隙中固定设置有一条支撑条11，支撑条11平行于横封刀5的下边缘并处于横封刀5的下边缘的正下方，且在热封时支撑C型侧包覆膜。
包装方法包括如下步骤：
S1、利用控制装置10驱动前传送带3；
S2、将物品18放在前传送带3上；
S3、宽度传感器41测量其与物品18的侧部之间的距离；
S4、高度传感器42测量其与物品18上表面之间的距离；
S5、控制装置10采集到宽度传感器41和高度传感器42的距离信息，计算物品18的宽度和高度；
S6、物品随前传送带3进入位置传感器43检测范围，位置传感器43发出ON信号；
S7、控制装置10采集到位置传感器43的ON信号，驱动拉膜装置8、后传送带7；
S8、物品18随前传送带3离开位置传感器43检测范围，位置传感器43发出OFF信号；
S9、控制装置10采集到位置传感器43的OFF信号，根据物品18的高度、位置传感器43安装位置以及长度方向包装余量要求，继续驱动拉膜装置8、后传送带7一段时间；
S10、控制装置10停止驱动拉膜装置8、后传送带7、前传送带3，物品18处于包装位置上；
S11、控制装置10驱动横封装置，完成物品18宽度方向包装膜的热封和切断，并使横封装置回归原位；
S12、控制装置10根据物品18的宽度、高度信息，还有侧封装置安装位置信息，以及宽度方向包装余量要求，驱动侧封装置的侧封刀6移动至物品18边缘，并且完成物品18长度方向上包装膜的热封和切断，然后使侧封刀6回归原位；
S13、控制装置10驱动后传送带7，将包装好的物品送至下一个工序，然后停止后传送带7。
上述拉膜装置8的拉膜速度与前传送带3、后传送带7的传送速度相同。
本实施例中，如图2所示，宽度传感器41测得的距离值为d3，高度传感器42测得的距离值为d4，控制装置10采集d3和d4，计算出物品18的宽度w＝d1-d3，其中d1为宽度传感器41的安装位置参数，物品18的高度h＝d2-d4，其中d2为高度传感器42的安装位置参数，d1和d2事先已写入控制装置10。
在控制装置10采集到位置传感器43的ON信号时，控制装置10驱动拉膜装置8、后传送带7，当控制装置10采集到位置传感器43的OFF信号时，控制装置10继续驱动拉膜装置8、后传送带7Δt时间，Δt＝f(a，h，d5，v)，其中α为可调参数，为物品18长度方向上的包装余量要求，d5为位置传感器43与后传送带7入口边沿的距离值，v为拉膜速度，参数α、d5、v已事先写入控制装置10。此时，包装膜包裹着物品18进入后传送带7，然后控制装置10驱动横封装置，完成宽度方向包装膜的热封和切断，并使横封刀5回归原位。
本实施例中，控制装置10根据物品的宽度、高度信息以及宽度方向包装余量要求，计算侧封装置6所需移动距离为Δd＝f(β，w，h，d6)，其中β为可调参数，为物品18宽度方向上的包装余量要求，d6为侧封刀6与后传送带7一边的距离。参数β和d6已事先写入控制装置10。根据所需移动距离，控制装置10通过电机驱动器驱动侧封装置上的侧封位移电机14，侧封位移电机14通过横移丝杠15驱动侧封刀6移动，完成物品18长度方向上包装膜的热封和切断，使得侧封刀6的热封位置尽可能靠近物品18，然后使侧封刀6回归原位。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种尺寸自适应包装系统，包括：
送膜机构(1)，用于输出包装薄膜；
三角成型机构(2),用于将送膜机构(1)输出的包装薄膜处理成断面为C型的、从侧向包住物品(18)的C型侧包覆膜；
前传送带(3)，用于水平输送物品(18)；
后传送带(7)，所述后传送带(7)的上料端正对且接近前传送带(3)的下料端；
处于前传送带(3)和后传送带(7)之间间隙正上方的横封装置，以热封的方式封住C型侧包覆膜的前后侧；
处于后传送带(7)正上方的侧封装置，以热封的方式封住C型侧包覆膜的开口侧；
拉膜装置(8)，以辊压的方式夹住、压合C型侧包覆膜的开口侧上下边缘部分，以牵引C型侧包覆膜；
控制装置(10)；
其特征在于：
还包括具有数个检测端的测量装置(4)；
其中，所述横封装置与侧封装置各自独立设置，所述侧封装置对应C型侧包覆膜的开口侧；
所述控制装置(10)依据测量装置(4)的各检测端与物品(18)之间的相对位置关系来控制横封装置、侧封装置的热封动作，并控制拉膜装置(8)将三角成型机构(2)分好的C型侧包覆膜包裹着物品(18)一起拉到包装位置。
2.根据权利要求1所述的一种尺寸自适应包装系统，其特征在于：所述测量装置(4)包括与控制装置(10)信号连接的宽度传感器(41)、高度传感器(42)、位置传感器(43)，所述宽度传感器(41)的感应端正朝物品(18)侧向，并测量与物品(18)侧向之间的相对距离，所述高度传感器(42)设置于前传送带(3)上料端位置的正上方，并测量与物品(18)上部之间的相对距离，所述位置传感器(43)设置在前传送带(3)上并靠近其出料端，且与后传送带(7)的上料端之间留有预设的距离，所述位置传感器(43)用于感应物品(18)的经过状态。
3.根据权利要求2所述的一种尺寸自适应包装系统，其特征在于：所述侧封装置包括平移驱动机构、竖直气缸(17)以及用于热封的侧封刀(6)，所述侧封刀(6)平行于物品(18)的输送方向，并垂直于后传送带(7)的带面，所述竖直气缸(17)的缸筒安装在平移驱动机构上，所述侧封刀(6)连接于竖直气缸(17)的活塞杆末端，所述侧封装置的平移驱动机构受控制装置(10)控制并根据宽度传感器(41)的检测数据调控侧封刀(6)的侧封位置。
4.根据权利要求3所述的一种尺寸自适应包装系统，其特征在于：所述侧封装置的平移驱动机构包括侧封位移电机(14)、横移丝杠(15)、滑块(16)，所述侧封位移电机(14)固定设置于包装机架上，所述横移丝杠(15)对接侧封位移电机(14)的输出端并转动设置于包装机架上，所述滑块(16)滑动设置于包装机架上并内置套装配合横移丝杠(15)的丝母，所述竖直气缸(17)的缸筒安装在滑块(16)之下。
5.根据权利要求3所述的一种尺寸自适应包装系统，其特征在于：所述拉膜装置(8)处于侧封刀(6)的外侧方位，并夹住形成于C型侧包覆膜的开口侧的残膜(12)。
6.根据权利要求5所述的一种尺寸自适应包装系统，其特征在于：在后传送带(7)的与拉膜装置(8)同侧的位置至少转动设置有一个导向轮(13)，在同侧靠下的位置设有受控制装置(10)控制的废膜回收装置(9)，所述废膜回收装置(9)设置为由受电机驱动自转的辊状结构，用以卷收残膜(12)，残膜(12)依次缠绕在导向轮(13)、废膜回收装置(9)上。
7.根据权利要求1所述的一种尺寸自适应包装系统，其特征在于：所述横封装置包括竖直设置的横封刀(5)和驱使横封刀(5)进行竖直运动的竖直驱动机构(20)，所述横封刀(5)用于热封，所述横封刀(5)的长度方向垂直于物品(18)的输送方向，并垂直于前传送带(3)的带面，所述横封刀(5)的下边缘正对前传送带(3)和后传送带(7)之间的间隙。
8.根据权利要求7所述的一种尺寸自适应包装系统，其特征在于：在前传送带(3)和后传送带(7)之间的间隙中固定设置有一条支撑条(11)，所述支撑条(11)平行于横封刀(5)的下边缘并处于横封刀(5)的下边缘的正下方，且在热封时支撑C型侧包覆膜。
9.一种尺寸自适应包装方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、利用控制装置(10)驱动前传送带(3)；
S2、将物品(18)放在前传送带(3)上；
S3、宽度传感器(41)测量其与物品(18)的侧部之间的距离；
S4、高度传感器(42)测量其与物品(18)上表面之间的距离；
S5、控制装置(10)采集到宽度传感器(41)和高度传感器(42)的距离信息，计算物品(18)的宽度和高度；
S6、物品随前传送带(3)进入位置传感器(43)检测范围，位置传感器(43)发出ON信号；
S7、控制装置(10)采集到位置传感器(43)的ON信号，驱动拉膜装置(8)、后传送带(7)；
S8、物品(18)随前传送带(3)离开位置传感器(43)检测范围，位置传感器(43)发出OFF信号；
S9、控制装置(10)采集到位置传感器(43)的OFF信号，根据物品(18)的高度、位置传感器(43)安装位置以及长度方向包装余量要求，继续驱动拉膜装置(8)、后传送带(7)一段时间；
S10、控制装置(10)停止驱动拉膜装置(8)、后传送带(7)、前传送带(3)，物品(18)处于包装位置上；
S11、控制装置(10)驱动横封装置，完成物品(18)宽度方向包装膜的热封和切断，并使横封装置回归原位；
S12、控制装置(10)根据物品(18)的宽度、高度信息，还有侧封装置安装位置信息，以及宽度方向包装余量要求，驱动侧封装置的侧封刀(6)移动至物品(18)边缘，并且完成物品(18)长度方向上包装膜的热封和切断，然后使侧封刀(6)回归原位；
S13、控制装置(10)驱动后传送带(7)，将包装好的物品送至下一个工序，然后停止后传送带(7)。
10.根据权利要求9所述的一种尺寸自适应包装方法，其特征在于：所述拉膜装置(8)的拉膜速度与前传送带(3)、后传送带(7)的传送速度相同。
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