CN114104363B - 一种火工品外包装自动包装装置及工艺方法 - Google Patents

一种火工品外包装自动包装装置及工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种火工品外包装自动包装装置及工艺方法，包括1)设计火工品外包装用的信息可靠标识、识别、传递方法。设计罐装火工品表面标识码识别方式，确定外包装(可变+固定)信息在线组合的方法，实现包装信息的成组闭环传递，将产品信息利用硬件识别、软件解析、整合、推送至终端喷码设备，实现了包装过程高效可靠的产品信息转移；2)结合军用火工品包装箱的特点，设计包装箱标识模块，采用多轴运动部件带动喷码模块实现不同尺寸包装箱表面快速、牢固标识。3)在确定工艺方法的基础上，采用易拉罐扫码、装箱清单输出及装入模块、包装箱标识模块、包装箱流转模块，由整机控制系统控制相互协同配合，构建外包装自动包装装置。

Description

一种火工品外包装自动包装装置及工艺方法
技术领域
本发明涉及一种火工品外包装自动包装装置及工艺方法，适用于航天火工品的自动包装。
背景技术
火工品为内装含能药剂的功能元器件。因火工品是一种敏感、易爆的危险品，火工品的包装直接会影响到火工品的性能。火工品包装环节是指采用专用容器、材料和辅助物对产品施加防护动作的工艺过程。包装的最终目的是为了实现火工品在流转和贮存过程中的防护，方便储运。火工品外包装为内含缓冲衬垫的包装箱。其主要实现产品力学防护要求，用于满足产品的防潮、防霉、抗震等防护要求，如图1所示。
目前，产品装外包装箱时，由操作人员选择对应的包装箱规格，并在包装箱表面用白色油性笔、标签纸、喷漆等方式标明箱内所装产品信息，操作者手工将易拉罐放入到包装箱内的衬垫孔内，装入装箱清单，盖好箱盖。最后工人将所装产品的序号等信息标识在包装箱表面。检验人员检查确认物证相符、标识信息无误后，完成装箱。装箱过程中要求装箱产品与包装箱外信息相符，装箱清单数量与装箱产品数相符等。
长期以来，产品装箱环节采用人工作业，产品信息转移及核对环节由人工操作，效率低、存在转号错误的风险。目前，为保证装箱正确性，装箱前需将包装箱、易拉罐、装箱清单成组，经多人多次核对正确后，完成装箱，装箱效率低，操作者劳动强度日益增大。该方式已渐渐不能满足日益增长的包装需求。包装箱表面标识通过喷漆的方式标识，喷漆产生的挥发性气体影响操作者的职业健康，环境友好性不高。
现有的自动包装技术较成熟，但因火工品的包装结构及材质的特殊性，现有的自动包装方法无法适用。且火工品的外包装自动包装需充分考虑防静电及安全防护要求。因此，需要研究确定一种火工品外包装自动包装工艺方法，用于火工品的外包装生产。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种火工品外包装自动包装装置及工艺方法。
本发明的技术解决方案是：
一种火工品外包装自动包装装置，包括：包装箱(1)、PLC(2)、上位机(3)、包装箱流转模块(4)、包装箱导向定位工装(5)、扫码输出清单及装入模块(6)、包装箱标识模块(7)、机架(8)，各模块之间通过机架(8)装载连接；
包装箱(1)上料至包装箱流转模块(4)后，流转至装箱区域将火工品易拉罐随机装入包装箱中；启动PLC(2)，控制包装箱流转模块(4)搭载包装箱(1)前移，通过包装箱导向定位工装(5)进行定位，流转至扫码输出清单及装入模块(6)时开展火工品易拉罐身份识别、装箱清单输出及装入；扫码输出清单及装入模块(6)将火工品易拉罐身份信息传递至上位机(3)，上位机(3)将包装箱表面需标识的固定信息与扫码输出清单及装入模块(6)识别的可变信息整合推送至包装箱标识模块(7)；包装箱流转模块(4)搭载包装箱(1)流转至包装箱标识模块(7)时，由包装箱标识模块(7)完成包装箱表面的信息标识；标识完成后，包装箱(1)在包装箱流转模块(4)的搭载下完成出料。
进一步的，所述包装箱流转模块(4)包括上料传送部分(9)、安全光栅(10)、扫码流转定位传送部分(11)、标识定位及升降机构(12)、出料传送部分(13)；
包装箱(1)上料至上料传送部分(9)，通过安全光栅(10)确保包装箱(1)上料时设备暂停，实现人机隔离；通过上料传送部分(9)传递至扫码流转定位传送部分(11)，在该位置进行扫码及装箱清单装入；通过扫码流转定位传送(11)至标识定位及升降机构(12)，在该位置进行箱盖标识；通过标识定位及升降机构(12)将包装箱传递至下层的出料传送部分(13)，完成包装箱的出料传递。
进一步的，标识定位及升降机构(12)包括传送带(14)、连接板(15)、升降气缸(16)、滑轨(17)以及驱动电机(18)；
包装箱(1)通过扫码流转定位传送(11)后传递至传送带(14)上，传送带(14)在驱动电机(18)带动下移动，将包装箱(1)移动至标识位置；标识完成后，升降气缸(16)启动带动连接板(15)在滑轨(17)上移动，传送带(14)安装在连接板(15)上，实现传送带(14)的上下层位置移动。
进一步的，扫码输出清单及装入模块(6)包括X轴运动模组(19)、Y轴运动模组(20)、Z轴运动模组(21)、移动气缸(22)、高精度扫码器(23)、装箱清单吸取机构(24)、盒盖机构(25)；
包装箱(1)运动至扫码输出清单及装入模块(6)后，高精度扫码器(23)在X轴运动模组(19)、Y轴运动模组(20)、Z轴运动模组(21)的协调带动下，依次运动至包装箱(1)中的火工品易拉罐上方，识别火工品易拉罐外的二维码，传递至上位机(3)解析得出罐内产品编号信息，上位机(3)根据识别的产品编号信息输出装箱清单；装箱清单吸取机构(24)在X轴运动模组(19)、Y轴运动模组(20)、Z轴运动模组(21)的带动下，运动至装箱清单上方，通过装箱清单吸取机构(24)吸取装箱清单放置在包装箱内，最后通过盒盖机构(25)将包装箱(1)的箱盖合拢。
进一步的，包装箱标识模块(7)包括X轴运动模组(26)、Y轴运动模组(27)、Z轴运动模组(28)、喷码器(29)以及喷码器控制器(30)；
包装箱流转至包装箱标识模块(7)时，喷码器(29)在X轴运动模组(26)、Y轴运动模组(27)、Z轴运动模组(28)带动下运动至包装箱(1)的上方，喷码器控制器(30)按照上层PLC(2)发出的模板要求，驱动喷码器(29)标识出包装箱；标识时的固定信息为批产生产前在喷码器控制器(30)上设置模板信息及格式，保存成对应的模板，固定信息及可变信息的标识参数均在喷码器控制器(30)上设置；
可变信息包括产品数量、产品编号、生产日期，通过上位机(3)解析火工品易拉罐二维码及扫码数量信息获取，传递给PLC(2)，在PLC(2)上设置每行的模板编号及顺序，其整合上位机(3)发送的可变信息，写入可变信息模板后，推送至喷码器控制器(30)，由喷码器控制器(30)驱动喷码器完成标识输出。
进一步的，火工品外包装为内含缓冲衬垫的包装箱，满足火工品力学防护要求，缓冲衬垫中设置装载火工品易拉罐的孔位，火工品易拉罐存放在所述孔位中。
进一步的，本发明还提出一种包装工艺方法，步骤如下：
包装箱上料后由人工辅助完成火工品易拉罐的随机装箱；
装箱后开展火工品易拉罐身份信息的依次识别；
根据识别的火工品易拉罐身份信息及所识别产品的数量输出装箱清单装入包装箱；
盒盖机构自动合上包装箱盖；
在包装箱箱盖表面标识火工品相关的固定信息及与装箱易拉罐身份信息相关的可变信息；
完成箱盖表面信息标识后，包装箱出料完成外包装自动包装过程。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明外包装信息传递由软硬件配合完成，模块式装箱包装生产过程只需1人操作完成。该方法的设计及应用提升火工品包装生产的生产效率，将信息传递环节的生产效率提升了约3倍；
(2)本发明采用包装信息在线成组流转控制方法代替手工传递信息，避免了操作者介入信息传递过程，消除了人工信息传递出错的质量隐患，提升了包装过程质量的本质可靠性；
(3)该火工品外包装自动包装工艺方法及装置的应用只需1人操作，相比手工3人操作，降低了人力成本；
(4)本发明采用火工品外包装自动标识方法实现了人机隔离，无明显异味。相比喷漆标识，该方式有益于操作者的职业健康，并且无环境危害，提升了环境友好性。
附图说明
图1为火工品外包装结构示意图；
图2为本发明火工品外包装自动包装工艺方法设计流程示意图；
图3为本发明火工品外包装自动包装工艺装置设计方法整体结构示意图；
图4为本发明中包装箱流转模块设计方法；
图5为本发明中标识定位及升降机构设计方法；
图6为本发明中易拉罐身份自动识别及装箱清单自动输出及装入模块设计方法；
图7为本发明中易拉罐身份自动识别及装箱清单自动输出及装入模块中终端机构的设计方法；
图8为本发明包装箱标识模块设计方法；
图9为本发明包装信息在线成组流转控制方法设计方法。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。
本发明设计了适用于火工品外包装生产的外包装自动包装工艺方法。
主要为：
1)设计火工品外包装用的信息可靠标识、识别、传递方法。设计罐装火工品表面标识码识别方式，确定外包装(可变+固定)信息在线组合的方法，实现包装信息的成组闭环传递，将产品信息利用硬件识别、软件解析、整合、推送至终端喷码设备，实现了包装过程高效可靠的产品信息转移；
2)结合军用火工品包装箱的特点，设计包装箱标识模块，采用多轴运动部件带动喷码模块实现不同尺寸包装箱表面快速、牢固标识。
3)在确定工艺方法的基础上，采用易拉罐扫码、装箱清单输出及装入模块、包装箱标识模块、包装箱流转模块，由整机控制系统控制相互协同配合，构建外包装自动包装装置。
火工品外包装自动包装工艺方法见图2所示，包装箱上料后由人工辅助完成易拉罐的随机装箱。装箱后开展易拉罐身份信息的依次识别，根据识别的易拉罐身份信息输出装箱清单装入包装箱后，盒盖机构合上包装箱盖。在包装箱箱盖表面标识火工品相关的固定信息及与装箱易拉罐身份信息相关的可变信息。完成箱盖表面信息标识后，包装箱出料完成外包装自动包装过程。
火工品外包装自动包装装置结构包含装罐后的包装箱1、PLC 2、上位机PC3、包装箱流转模块4、包装箱导向定位工装5、易拉罐扫码、装箱清单输出及装入模块6、包装箱标识模块7、机架8，各模块之间通过机架8装载连接，在如图3所示。包装箱1上料至包装箱流转模块4后，流转至装箱区域由操作人员随机将易拉罐装入包装箱。操作人员启动PLC2，控制包装箱流转模块4搭载包装箱1前移，通过包装箱导向定位工装5定位。流转至易拉罐扫码、装箱清单输出及装入模块6时开展易拉罐身份识别、装箱清单输出及装入。该模块将易拉罐身份信息传递至上位机PC3，上位机PC3将包装箱表面需标识的固定信息与易拉罐扫码、装箱清单输出及装入模块6识别的可变信息整合推送至包装箱标识模块7。包装箱流转模块4搭载包装箱1流转至包装箱标识模块7时，由该模块完成包装箱表面的信息标识。标识完成后，包装箱1在包装箱流转模块4的搭载下完成出料。该火工品外包装自动包装工艺方法在各模块的协同配合下，可完成火工品外包装的线性连续流转包装。
根据火工品外包装的线性连续流转包装的设计方法，设计了包装箱流转模块4，以实现包装箱的连续流转。该模块由上料传送9、安全光栅10、扫码流转定位传送11、标识定位及升降机构12、出料传送13构成。包装箱1上料至上料传送9，通过安全光栅10确保包装箱1上料时设备暂停，实现人机隔离。通过上料传送9传递至扫码流转定位传送11，在该位置进行扫码及装箱清单装入。通过扫码流转定位传送11至标识定位及升降机构12，在该位置进行箱盖标识。通过标识定位及升降机构12将包装箱传递至下层的出料传送13，完成包装箱的出料传递，如图4所示。
为节省场地空间，包装箱1通过标识定位及升降机构12实现下层回流出料。升降机构12包含传送带14、连接板15、升降气缸16、滑轨17、驱动电机18，如图5所示。箱1扫码流转定位传送11传递至传送带14上。送带14在驱动电机18带动下移动，将包装箱1移动至标识位置。标识完成后，升降气缸16启动带动连接板15在滑轨17上移动。传送带14安装在连接板15上，实现传送带14的上下层位置移动。
根据军用火工品易拉罐包装特点及装箱清单的装入需求，设计了易拉罐身份自动识别及装箱清单自动输出及装入的方法，构建了易拉罐扫码、装箱清单输出及装入模块6，如图6、图7所示。该模块由X轴运动模组19、Y轴运动模组20、Z轴运动模组21、移动气缸22、高精度扫码器23、装箱清单吸取机构24、盒盖机构25组成。包装箱1运动至该模块后，高精度扫码器23在X轴运动模组19、Y轴运动模组20、Z轴运动模组21的带动下，依次运动至包装箱1中的易拉罐上方，采用高精度扫码器23识别罐外的二维码，传递至上位机PC 3解析得出罐内产品编号(可变信息)，上位机PC 3根据识别的产品信息、识别数量输出装箱清单。装箱清单吸取机构24在X轴运动模组19、Y轴运动模组20、Z轴运动模组21的带动下，运动至装箱清单上方，通过装箱清单吸取机构24吸取装箱清单放置在包装箱内。最后通过盒盖机构25将包装箱1的箱盖合拢。
根据火工品外包装标识需求，本发明设计了包装信息在线成组流转控制方法，构建了包装箱标识模块7。包装箱标识模块7由X轴运动模组26、Y轴运动模组27、Z轴运动模组28、喷码器29、喷码器控制器30构成，如图8所示。包装箱流转至包装箱标识模块7时，喷码器29在X轴运动模组26、Y轴运动模组27、Z轴运动模组28带动下运动至包装箱1的上方。喷码器控制器30按照上层PLC 2发出的模板要求，驱动喷码器29标识出包装箱。标识时的固定信息由操作者批产生产前在喷码器控制器30上设置模板信息及格式并确认正确性，保存成对应的模板，固定信息及可变信息的字体、字高等标识参数在喷码器控制器30上设置。可变信息如产品数量、产品编号、生产日期等由上位机PC 3解析易拉罐二维码及扫码数量等信息获取，传递给PLC 2。在PLC 2上设置每行的模板编号及顺序，其整合上位机PC 3发送的可变信息，写入可变信息模板后，推送至喷码器控制器30，由喷码器控制器30驱动喷码器完成标识输出，如图9所示。
至此，本发明设计的一种火工品外包装自动包装工艺方法及装置，通过各模块的协同工作，实现了火工品外包装的自动包装。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (3)

1.一种火工品外包装自动包装装置，其特征在于包括：包装箱(1)、PLC(2)、上位机(3)、包装箱流转模块(4)、包装箱导向定位工装(5)、扫码输出清单及装入模块(6)、包装箱标识模块(7)、机架(8)，各模块之间通过机架(8)装载连接；
包装箱(1)上料至包装箱流转模块(4)后，流转至装箱区域将火工品易拉罐随机装入包装箱中；启动PLC(2)，控制包装箱流转模块(4)搭载包装箱(1)前移，通过包装箱导向定位工装(5)进行定位，流转至扫码输出清单及装入模块(6)时开展火工品易拉罐身份识别、装箱清单输出及装入；扫码输出清单及装入模块(6)将火工品易拉罐身份信息传递至上位机(3)，上位机(3)将包装箱表面需标识的固定信息与扫码输出清单及装入模块(6)识别的可变信息整合推送至包装箱标识模块(7)；包装箱流转模块(4)搭载包装箱(1)流转至包装箱标识模块(7)时，由包装箱标识模块(7)完成包装箱表面的信息标识；标识完成后，包装箱(1)在包装箱流转模块(4)的搭载下完成出料；
包装箱标识模块(7)包括第一X轴运动模组(26)、第一Y轴运动模组(27)、第一Z轴运动模组(28)、喷码器(29)以及喷码器控制器(30)；
包装箱流转至包装箱标识模块(7)时，喷码器(29)在第一X轴运动模组(26)、第一Y轴运动模组(27)、第一Z轴运动模组(28)带动下运动至包装箱(1)的上方，喷码器控制器(30)按照PLC(2)发出的模板要求，驱动喷码器(29)标识出包装箱；标识时的固定信息为火工品批产生产前在喷码器控制器(30)上设置产品固有属性相关的模板信息及格式，保存成对应的模板，固定信息及可变信息的标识参数均在喷码器控制器(30)上设置；
可变信息包括产品数量、产品编号、生产日期，通过上位机(3)解析火工品易拉罐二维码及扫码数量信息获取，传递给PLC(2)，在PLC(2)上设置每行的模板编号及顺序，其整合上位机(3)发送的可变信息，写入可变信息模板后，推送至喷码器控制器(30)，由喷码器控制器(30)驱动喷码器完成标识输出；
所述包装箱流转模块(4)包括上料传送部分(9)、安全光栅(10)、扫码流转定位传送部分(11)、标识定位及升降机构(12)、出料传送部分(13)；
包装箱(1)上料至上料传送部分(9)，通过安全光栅(10)确保包装箱(1)上料时设备暂停，实现人机隔离；通过上料传送部分(9)传递至扫码流转定位传送部分(11)，在该位置进行扫码及装箱清单装入；通过扫码流转定位传送部分(11)传送至标识定位及升降机构(12)，在该位置进行箱盖标识；通过标识定位及升降机构(12)将包装箱传递至下层的出料传送部分(13)，完成包装箱的出料传递；
标识定位及升降机构(12)包括传送带(14)、连接板(15)、升降气缸(16)、滑轨(17)以及驱动电机(18)；
包装箱(1)通过扫码流转定位传送部分(11)后传递至传送带(14)上，传送带(14)在驱动电机(18)带动下移动，将包装箱(1)移动至标识位置；标识完成后，升降气缸(16)启动带动连接板(15)在滑轨(17)上移动，传送带(14)安装在连接板(15)上，实现传送带(14)的上下层位置移动；
火工品外包装为内含缓冲衬垫的包装箱，满足火工品力学防护要求，缓冲衬垫中设置装载火工品易拉罐的孔位，火工品易拉罐存放在所述孔位中。
2.根据权利要求1所述的一种火工品外包装自动包装装置，其特征在于：扫码输出清单及装入模块(6)包括第二X轴运动模组(19)、第二Y轴运动模组(20)、第二Z轴运动模组(21)、移动气缸(22)、高精度扫码器(23)、装箱清单吸取机构(24)、盒盖机构(25)；
包装箱(1)运动至扫码输出清单及装入模块(6)后，高精度扫码器(23)在第二X轴运动模组(19)、第二Y轴运动模组(20)、第二Z轴运动模组(21)的协调带动下，依次运动至包装箱(1)中的火工品易拉罐上方，识别火工品易拉罐外的二维码，传递至上位机(3)解析得出罐内产品编号信息，上位机(3)根据识别的产品编号信息输出装箱清单；装箱清单吸取机构(24)在第二X轴运动模组(19)、第二Y轴运动模组(20)、第二Z轴运动模组(21)的带动下，运动至装箱清单上方，通过装箱清单吸取机构(24)吸取装箱清单放置在包装箱内，最后通过盒盖机构(25)将包装箱(1)的箱盖合拢。
3.一种根据权利要求1或2所述的火工品外包装自动包装装置实现的包装工艺方法，其特征在于步骤如下：
包装箱上料后由人工辅助完成火工品易拉罐的随机装箱；
装箱后开展火工品易拉罐身份信息的依次识别；
根据识别的火工品易拉罐身份信息及所识别产品的数量输出装箱清单装入包装箱；
盒盖机构自动合上包装箱盖；
在包装箱箱盖表面标识火工品相关的固定信息及与装箱易拉罐身份信息相关的可变信息；
完成箱盖表面信息标识后，包装箱出料完成外包装自动包装过程。
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