CN113650872A - 自动套箱夹具、家电包装设备及家电包装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自动套箱夹具、家电包装设备及家电包装方法，其中自动套箱夹具包括：矩形边框，其一侧设有多个用于抓取纸箱的第一吸盘，另一侧设有与机器人连接的法兰，矩形边框在第一吸盘一侧、与第一吸盘设置边垂直的两边分别设有至少一个用于撑开纸箱的第二吸盘。本发明提供的自动套箱夹具利用真空吸盘实现对纸箱的侧边的多点定位吸附，解决了纸箱材质较软、套箱过程中容出现形变的问题；利用伸缩机构带动套箱夹具实现伸缩，使得自动套箱夹具尺寸可调整，可解决纸箱尺寸型号变化多的问题，提高了自动套箱夹具的兼容性；套箱过程通过设于夹具框架上的伸缩装置带动真空吸盘将纸箱撑开，加大了纸箱与内衬之间的间隙，进一步了提高套箱的成功率。

Description

自动套箱夹具、家电包装设备及家电包装方法
技术领域
本发明属于家电包装技术领域，更具体地说，是涉及一种尤其适合于大型家电产品纸箱包装的自动套箱夹具、家电包装设备及家电包装方法。
背景技术
在家电行业中为了保证产品运输过程中不受损伤，需用包装箱（通常为纸质）将其封闭打包。目前已出现利用机械夹具代替人工进行套箱作业。由于不同家电产品的型号、尺寸多种多样，其需配套的纸质包装箱（下文称纸箱）型号规格较多，而传统的套箱夹具使用过程中无法调整尺寸，导致其通用性较差。此外，由于部分家电产品尺寸较大，其配套的纸箱体积也会偏大，对于尺寸大的纸箱，因纸箱尺寸较大、材质较软，导致机械夹具套箱过程中纸箱容易变形损坏。同时，套箱过程中因纸质纸箱与内衬间隙较小导致套箱困难，也是本领域中普遍存在的技术问题。
因此，现有的家电产品套箱夹具通用性差、套箱作业纸箱易损坏且套箱困难是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明为了解决现有的家电产品套箱夹具通用性差、套箱作业纸箱易损坏且套箱困难的技术问题，提出一种尤其适合于大型家电产品纸箱包装的自动套箱夹具、家电包装设备及家电包装方法。
为解决以上问题，本发明采用的技术方案是：提供一种自动套箱夹具，包括矩形边框，其一侧设有多个用于抓取纸箱的第一吸盘，另一侧设有与机器人连接的法兰，矩形边框在第一吸盘一侧、与第一吸盘设置边垂直的两边分别设有至少一个用于撑开纸箱的第二吸盘。
进一步地，还包括：设于矩形边框上的至少一对尺寸调节装置，尺寸调节装置的外侧设有一安装板，安装板上设有腰型孔，第二吸盘的一端伸出一连接杆并通过螺纹固定安装在安装板上。
进一步地，矩形边框上设有第一横梁，尺寸调节装置包括：安装在矩形边框和第一横梁之间的固定板，安装在固定板上的第一伸缩装置，第一伸缩装置的一端带动安装板做伸缩移动。
优选地，矩形边框两侧分别设有两个间隔开的用于撑开纸箱的第二吸盘。
优选地，用于抓取纸箱的第一吸盘通过第二伸缩装置和固定支架固定连接在矩形边框上。
优选地，第一吸盘和第二吸盘均采用风琴型吸盘。
优选地，第一伸缩装置和第二伸缩装置采用气动伸缩装置。
优选地，第一伸缩装置和第二伸缩装置采用电机和齿条传动机构。
本发明还提供一种家电包装设备，包括抓取和移动纸箱的机器人和打包装置，还包括上述的自动套箱夹具。
本发明还提供一种家电包装方法，包括以下步骤：
（1）当控制器识别到有产品进入包装位置时，搭载套箱夹具的机器人移动到纸箱传输带，此时，第一吸盘的真空电磁阀打开，完成纸箱的取料动作；（2）机器人携带纸箱移动到产品的上方，此时第二吸盘的真空电磁阀打开，完成第二吸盘的向外撑开动作，机器人带动套箱夹具完成对产品的套箱操作；（3）关闭第一吸盘和第二吸盘的电磁阀，机器人移动到初始位置等待，套好纸箱的产品通过传送装置移动到打包位置完成产品的包装操作。
与现有技术相比，本发明提供的自动套箱夹具、家电包装设备及家电包装方法具有以下有益效果：
本发明提供的自动套箱夹具、家电包装设备及家电包装方法，其自动套箱夹具利用真空吸盘实现对纸箱的侧边的多点定位吸附，解决了纸箱材质较软、套箱过程中容出现形变的问题，提高了套箱作业的成功率、并降低了纸箱损耗；
该自动套箱夹具利用伸缩机构带动套箱夹具实现伸缩，使得自动套箱夹具可进行尺寸调整，可解决纸箱尺寸型号变化多的问题，提高了自动套箱夹具的兼容性；
在套箱作业过程中，该自动套箱夹具通过设于夹具框架上的伸缩装置带动真空吸盘将纸箱撑开，从而加大了纸箱与内衬之间的间隙，进一步提高了套箱的成功率。套箱过程中以定位侧为基准，优先实现定位侧套箱，可保证在纸箱尺寸改变情况基准位置不会发生改变；
在产品流水线及纸箱传输带上游的滚筒线和下游的滚筒线增加速度控制单元，在进入套箱区域和驶离套箱区域时进行加速，进一步减少等待停留时间。
附图说明
图1为本发明提供的家电包装设备的立体结构示意图；
图2为本发明提供的自动套箱夹具的装配结构示意图；
图3为本发明提供的自动套箱夹具的第一吸盘和第二吸盘的结构示意图；
图4为本发明提供的自动套箱夹具与机器人的装配结构示意图。
其中，图中各附图主要标记：
1-自动套箱夹具；11-矩形边框；111-主边框；112-侧边框；113-第一横梁；114-第二横梁；12-第一吸盘；121-挂板；13-第二吸盘；131-连接杆；132-风琴型吸盘；14-固定板；15-第一伸缩装置；151-安装板；1511-腰型孔；152-第一气缸；16-第二伸缩装置；161-第二气缸；17-固定支架；18-连接板；19-法兰；2-产品流水线；3-待套箱产品；4-纸箱传输带；5-纸箱；6-已套箱产品；7-机器人；8-防护网。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图1-4及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
请一并参阅图2-4，本发明提供的自动套箱夹具1，适合于包装箱尤其是纸箱包装作业（下文以包装纸箱为例详细说明），包括矩形边框11，在本实施例中，矩形边框11包括：一对主边框111（即矩形边框11的一对长边），对应设于所述主边框111的两端的一对侧边框112（即矩形边框11的一对短边）。
在本实施例中，矩形边框11的一侧设有多个用于抓取纸箱5的第一吸盘12。作为一种实施方式，多个第一吸盘12对应间隔设于一对主边框111上，且第一吸盘12的吸附平面与矩形边框11平行。矩形边框11在设有第一吸盘12的另一侧设有与机器人7连接的法兰19，作为优选的实施方式，矩形边框11在设有第一吸盘12的另一侧通过螺钉或螺栓安装有连接板18，法兰19通过螺钉或螺栓安装在连接板18上。
在本实施例中，矩形边框11在设有第一吸盘12的一侧、与第一吸盘12设置边垂直的两边分别设有至少一个用于撑开纸箱5的第二吸盘13。作为优选的实施方式，第一吸盘12的设置边为一对主边框111，第一吸盘12设置在与一对主边框111垂直的一对侧边框112上。作为更优的实施方式，主边框111在设有法兰19的一侧设有平行于矩形边框11的多个挂板121，该挂板121可以通过螺栓或螺钉固定连接于主边框111上；第一吸盘12的一端伸出一连接杆131并通过螺栓或螺纹螺母配合固定安装在挂板121上。
作为一种实施例，自动套箱夹具1还包括：设于矩形边框11上的至少一对尺寸调节装置，作为优选的实施方式，在矩形边框11靠近一对侧边框112的位置对应设有一对尺寸调节装置，尺寸调节装置沿平行于主边框111的方向设置，尺寸调节装置靠近侧边框112的外侧设有一安装板151，安装板151上设有腰型孔1511，第二吸盘13的一端伸出一连接杆131并通过螺纹固定安装在安装板151上，通过调节连接杆131固定在腰型孔1511上的相对位置调节第二吸盘13的安装高度（即与矩形边框11的距离）。
优选地，矩形边框11两侧分别设有两个间隔开的用于撑开纸箱5的第二吸盘13。
作为一种实施例，矩形边框11上设有连接于一对主边框111之间的一对第一横梁113，尺寸调节装置包括：安装在矩形边框11和第一横梁113之间（优选为通过螺钉或螺栓安装）的固定板14，该固定板14优选为平行于矩形边框11设置。安装在固定板14上的第一伸缩装置15，第一伸缩装置15的一端带动安装板151做伸缩移动。作为优选的实施方式，第一伸缩装置15安装在固定板14背向法兰19（即朝向第一吸盘12）的一面。作为优选的实施方式，矩形边框11上间隔设有连接于一对主边框111之间的多个第二横梁114，起到加强矩形边框11结构强度和作为承载件的作用。
作为一种实施例，用于抓取纸箱5的第一吸盘12通过第二伸缩装置16和固定支架17固定连接在矩形边框11上。作为优选的实施方式，固定支架17安装在矩形边框11设有法兰19的一侧、第二横梁114和主边框111的连接处。作为优选的实施方式，固定支架17呈直角三角形，其一个直面通过螺栓或螺钉紧固接触于矩形框架，其另一个直面沿垂直于矩形框架的方向设有第二伸缩装置16。
作为一种实施例，第一伸缩装置15和第二伸缩装置16均采用气动伸缩装置。其中第一伸缩装置15包括：设于固定板14的第一气缸152，由第一气缸152驱动伸缩的活塞杆，安装板151连接于活塞杆并随活塞杆运动。第二伸缩装置16包括：设于固定支架17的第二气缸161，由第二气缸161驱动的伸缩的活塞杆，第一吸盘12连接于活塞杆并随活塞杆运动。
作为另一种实施例，第一伸缩装置15和第二伸缩装置16也可以采用电机和齿条传动机构（图中未示出）。其中第一伸缩装置15包括：设于固定板14的第一电机，由第一电机驱动的第一齿轮齿条机构，安装板151连接于第一齿轮齿条机构的运动件并随运动件运动。第二伸缩装置16包括：设于固定支架17的第二电机，由第二电机驱动的第二齿轮齿条机构，第一吸盘12连接于第二齿轮齿条机构的运动件并随运动件运动。
作为其它的实施例，第一齿轮齿条机构和第二齿轮齿条机构还可以用第一丝杠螺母机构和第二丝杠螺母机构（图中未示出）代替。
请参阅图3，作为优选的实施方式，第一吸盘12和第二吸盘13均采用风琴型吸盘132，该风琴型吸盘132在用于吸附纸箱5的吸盘平面的后端设有风琴型的缓冲结构，连接杆131缓冲结构的末端。
请一并参阅图1-4，本发明还提供一种家电纸箱5包装设备，包括抓取和移动纸箱5的机器人7和打包装置，还包括上述的自动套箱夹具1。
作为优选的实施例，本发明提供的家电纸箱5包装设备通过以下配套设施配合实施：产品流水线2，设于产品流水线2一侧的纸箱传输带4；设于产品流水线2另一侧的用于抓取纸箱5的机器人7，设于机器人7外围的防护网8，机器人7的机械手或机械臂连接有上述的自动套箱夹具1；连接于第一吸盘12和第二吸盘13的空气压缩装置（图中未示出），用于识别产品进入包装位置的控制器（图中未示出）。
作为一种实施例，空气压缩装置包括：用于产生真空的空气压缩器，与空气压缩器通过管路连接的真空电磁阀，连接于真空电磁阀的多个第一真空发生器和至少一个第二真空发生器，第一真空发生器连接于第一吸盘12、第二真空发生器连接于第二吸盘13。作为优选的实施方式，当第一伸缩装置15和第二伸缩装置16均采用气动伸缩装置时，真空电磁阀还通过管路与上述对应实施例中的第一气缸152和第二气缸161相连接，用于控制第一气缸152和第二气缸161的动作。
请一并参阅图1、4，本发明还提供一种家电包装方法，包括以下步骤：
（1）当控制器识别到有待套箱产品3进入包装位置时，搭载套箱夹具的机器人7移动到纸箱传输带4。具体地，当控制器识别到有待套箱产品3从产品流水线2的上游方向进入包装位置时，机器人7搭载自动套箱夹具1后，移动到纸箱传输带4一侧。此时，第一吸盘12的真空电磁阀打开，完成纸箱5的取料动作。
具体地，在接近纸箱传输带4上的纸箱5后，第一电机驱动活塞杆带动安装板151移动，并带动第二吸盘13根据控制器的指令对自动套箱夹具1的尺寸进行调整；作为优选的实施方式，将其中一个侧边框112设为定位框，另一个侧边框112设为对位框，套箱过程中以定位侧为基准，优先实现定位侧套箱，可保证在纸箱5尺寸改变情况基准位置不会发生改变。
在自动套箱夹具1调整到可抓取纸箱5的尺寸后，控制器控制空气压缩器启动并产生真空，通过管路将真空传输到真空电磁阀，此时控制器控制真空电磁阀打开，同时打开控制第一吸盘12的第一真空发生器，利用第一真空发生器产生的负压使第一吸盘12抓取纸箱传输带4上的纸箱5的一对侧边，实现对纸箱5的取料动作。
（2）机器人7携带纸箱5移动到待套箱产品3的上方，此时第二吸盘13的真空电磁阀打开，完成第二吸盘13的向外撑开动作，机器人7带动套箱夹具完成对待套箱产品3的套箱操作。
具体地，在自动套箱夹具1完成取料动作后，由机器人7带动自动套箱夹具1及纸箱5向产品流水线2移动，此时控制第二吸盘13的第二真空发生器打开，利用第二真空发生器产生的负压使第二吸盘13抓取纸箱传输带4上的纸箱5的（第一吸盘12抓取的）一对侧边两端的前后端面；接下来控制器控制第一气缸152和第二气缸161产生收缩动作，分别带动第二吸盘13沿平行于矩形边框11（平行于主边框111）的方向、第一吸盘12沿垂直于矩形边框11（垂直于主边框111）的方向向外拉伸，实现对纸箱5的撑开动作，同时机器人7带动自动套箱夹具1对待套箱产品3进行套箱动作。
（3）关闭第一吸盘12和第二吸盘13的电磁阀，机器人7移动到初始位置等待，套好纸箱5的产品即已套箱产品6通过传送装置移动到打包位置完成已套箱产品6的包装操作。
具体地，在生产线上游产品即待套箱产品3进入套箱区域后，为提高套箱过程的速度，提高生产节拍，在产品流水线2及纸箱传输带4上游的滚筒线和下游的滚筒线增加速度控制单元，在进入套箱区域和驶离套箱区域时进行加速，进一步减少等待停留时间。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动套箱夹具，包括矩形边框，其一侧设有多个用于抓取纸箱的第一吸盘，另一侧设有与机器人连接的法兰，其特征在于，所述矩形边框在第一吸盘一侧、与第一吸盘设置边垂直的两边分别设有至少一个用于撑开纸箱的第二吸盘。
2.如权利要求1所述的自动套箱夹具，其特征在于，还包括：设于所述矩形边框上的至少一对尺寸调节装置，所述尺寸调节装置的外侧设有一安装板，所述安装板上设有腰型孔，第二吸盘的一端伸出一连接杆并通过螺纹固定安装在所述安装板上。
3.如权利要求2所述的自动套箱夹具，其特征在于，所述矩形边框上设有第一横梁，所述尺寸调节装置包括：安装在所述矩形边框和所述第一横梁之间的固定板，安装在所述固定板上的第一伸缩装置，所述第一伸缩装置的一端带动所述安装板做伸缩移动。
4.如权利要求3所述的自动套箱夹具，其特征在于，所述矩形边框两侧分别设有两个间隔开的用于撑开纸箱的第二吸盘。
5.如权利要求3所述的自动套箱夹具，其特征在于，用于抓取纸箱的第一吸盘通过第二伸缩装置和固定支架固定连接在所述矩形边框上。
6.如权利要求1所述的自动套箱夹具，其特征在于，所述第一吸盘和所述第二吸盘均采用风琴型吸盘。
7.如权利要求5所述的自动套箱夹具，其特征在于，所述第一伸缩装置和第二伸缩装置采用气动伸缩装置。
8.如权利要求5所述的自动套箱夹具，其特征在于，所述第一伸缩装置和第二伸缩装置采用电机和齿条传动机构。
9.一种家电包装设备，包括抓取和移动纸箱的机器人和打包装置，其特征在于，还包括权利要求1-8任一项所述的自动套箱夹具。
10.一种家电包装方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）当控制器识别到有产品进入包装位置时，搭载套箱夹具的机器人移动到纸箱传输带，此时，第一吸盘的真空电磁阀打开，完成纸箱的取料动作；
（2）机器人携带纸箱移动到产品的上方，此时第二吸盘的真空电磁阀打开，完成第二吸盘的向外撑开动作，机器人带动套箱夹具完成对产品的套箱操作；
（3）关闭第一吸盘和第二吸盘的电磁阀，机器人移动到初始位置等待，套好纸箱的产品通过传送装置移动到打包位置完成产品的包装操作。
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