CN114408271B - 自动装箱装置、装箱方法以及软袋包装自动化装箱系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及软袋包装装箱流水线技术领域，具体涉及用于实现大重量软袋包装自动化装箱的一种自动装箱装置、装箱方法以及软袋包装自动化装箱系统。自动装箱装置包括用于运输纸箱的箱体运输带、位于箱体运输带旁侧的软袋包装运输带、软袋包装推送组件、过渡箱组件以及机械抓手，从而能在确保对软袋包装的批量抓取功能的同时，又具备长期运行的可靠性和高效率性，最终实现软袋包装的自动化装箱需求。本发明的另一个目的在于提供应用上述自动装箱装置的装箱方法及软袋包装自动化装箱系统，以进一步提升实际装箱效率。

Description

自动装箱装置、装箱方法以及软袋包装自动化装箱系统

技术领域

本发明涉及软袋包装装箱流水线技术领域，具体涉及用于实现大重量软袋包装自动化装箱的一种自动装箱装置、装箱方法以及软袋包装自动化装箱系统。

背景技术

在自动化生产过程中，皮带传送且自由落入的方式仅适用某些对于装箱要求较低的产品，比如袋装食盐等。而对于装箱要求较高的产品，通常会采用真空吸盘吸取或机械抓手直接抓取的做法，真空吸盘吸取或机械抓取的方式由于可以预先设定产品在箱内的排列方式，装箱的效果显然更容易满足要求。而在实际生产中，包装设计日趋多样化，非对称结构的软袋包装越来越多，这种结构的软袋包装在单纯使用真空吸盘吸取时有吸取不可靠的情况发生。又由于软袋包装具有质地软不易竖立的特征，因此从产线下来的灌有液体的软袋包装大都需要工装使其保持直立状态，因此相邻软袋包装之间的间距很大，现有机械抓取方式又往往无法批量抓取这类软袋包装进行装箱。中国专利公告号“CN107323731A”的软袋包装立式装箱机就公开了一种批量化的直立抓取器械，使用较为广泛，其是在医疗软袋包装直立状态下，通过抓取软袋包装上部实现机械抓取操作，因为软袋包装的软性和上部非直立状态，长期运行可靠性有一定疑问。是否能够寻求一种结构更为紧凑合理的自动装箱装置，从而能在确保对软袋包装的批量抓取功能的同时，又具备长期运行的可靠性和高效率性，最终实现软袋包装的自动化装箱需求，为本领域近年来亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明其中一个目的是克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理而实用的自动装箱装置，从而能在确保对软袋包装的批量抓取功能的同时，又具备长期运行的可靠性和高效率性，最终实现软袋包装的自动化装箱需求；本发明的另一个目的在于提供应用上述自动装箱装置的装箱方法及软袋包装自动化装箱系统，以进一步提升实际装箱效率。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种自动装箱装置，包括用于运输纸箱的箱体运输带以及位于箱体运输带旁侧的软袋包装运输带，其特征在于本装置还包括：

软袋包装推送组件：用于横向推送直线排列于软袋包装运输带带面上的软袋包装；软袋包装推送组件包括沿垂直软袋包装运输带输送方向作往复推送动作的推动部，所述推动部以第一动力源驱动；

过渡箱组件：用于承接由软袋包装推送组件处横向推送而来的软袋包装；过渡箱组件包括平齐或低于软袋包装运输带带面的底板，底板的各侧边处均布置铅垂板，其中：第一铅垂板板面垂直软袋包装运输带输送方向且通过第一铅垂升降部驱动而可产生铅垂升降动作，第二铅垂板板面平行软袋包装运输带输送方向且通过第二铅垂升降部驱动而可产生铅垂升降动作，第三铅垂板通过第二动力源驱动而产生平行软袋包装运输带输送方向的水平往复直线动作；三组铅垂板彼此配合形成开口朝向软袋包装推送组件的直角槽状结构；

机械抓手：用于单个或批量抓取过渡箱组件内的软袋包装并运送至箱体运输带处的空纸箱内；所述机械抓手包括由第三动力源驱动而产生铅垂升降动作的抓头，所述抓头包括水平板以及水平铰接于水平板两长边侧的铰接板；两组铰接板的铰接轴线彼此平行，并通过旁侧气缸驱动而产生铰接式的相向抱合及相离张开动作；水平板的两短边侧布置用于夹取时防止软袋包装外漏的固定挡板。

优选的，所述软袋包装运输带包括依序布置的第一运输带及第二运输带，第二运输带的带体带面处布置有板面垂直带体带面的隔位板，且隔位板的板面垂直软袋包装运输带运输方向，每相邻两组隔位板之间空间构成用于放置一袋软袋包装的放置区间；第一运输带的出料端高于第二运输带的进料端以便于第一运输带处软袋包装能自然落入第二运输带的放置区间内；第一动力源为推送气缸，所述推动部包括直接固接第一动力源的活塞杆端的固定板以及位于固定板板面处的推杆，每根推杆对应一组放置区间，以使得各推杆与固定板间形成同步推送批量软袋包装的梳齿状结构。

所述第一铅垂升降部、第二铅垂升降部及第二动力源均为气缸，第一动力源、第一铅垂升降部、第二铅垂升降部及第二动力源旁侧均布置用于导向相应气缸动作方向的导轨结构。

优选的，本装置还包括用于导向隔板行进方向的导向槽，导向槽位于三组铅垂板彼此配合形成的直角槽状结构的槽口旁侧处，导向槽的槽长方向平行软袋包装运输带输送方向且导向槽的导向路径与各铅垂板间彼此空间避让；本装置包括用于将隔板放置于导向槽内的机械臂以及布置于机械臂的工作端处的用于抓取隔板的吸盘；导向槽处布置用于推送隔板沿导向槽槽长方向产生前行动作的推进气缸。

优选的，所述导向槽、机械臂及吸盘形成一组协动单元，第三铅垂板与第二动力源则构成一组推送单元，所述协动单元与推送单元分置于底板两侧处。

优选的，本装置包括机架，机械抓手布置于机架上；第三动力源为铅垂导向气缸，第三动力源处布置滑块从而滑轨配合于机架上的伺服直线滑台上；所述伺服直线滑台的导向方向垂直软袋包装运输带及箱体运输带输送方向。

优选的，一种应用所述自动装箱装置的装箱方法，其特征在于包括以下步骤：

1)、软袋包装运输带运输软袋包装至指定位置，由软袋包装推送组件批量推送指定数目的软袋包装进入过渡箱组件，此时三组铅垂板均处于初始高度；

2)、机械抓手动作至过渡箱组件上方；第一铅垂板及第二铅垂板先下降一半高度，当抓头下移并接触软袋包装后，第一铅垂板与第二铅垂板再完全下降至最低位，同时第三铅垂板作回程动作，此后抓头再完全下移并抱合式的抓取软袋包装，并随后运动至位于过渡箱组件旁侧的箱体运输线处张开的空纸箱内，完成一个装箱循环。

优选的，一种应用所述自动装箱装置的软袋包装自动化装箱系统，其特征在于：本系统包括自动装箱装置，自动装箱装置的箱体运输带的进料端处布置自动开箱机；沿箱体运输带的行进方向，在箱体运输带上依序布置空盒阻挡板、待位阻挡板以及装箱阻挡板，空盒阻挡板、待位阻挡板以及装箱阻挡板均通过铅垂升降气缸而产生升降阻挡动作；其中，装箱阻挡板与待位阻挡板所形成的区域构成用于实现软袋包装装箱的装箱位。

本发明的有益效果在于：

1)、通过上述方案，本发明通过箱体运输带及软袋包装运输带实现纸箱及软袋包装的并行运输，再通过过渡箱组件作为中间过渡部件，依靠软袋包装推送组件将软袋包装推送入过渡箱组件内并初步整形，以方便机械抓手抓取；机械抓手抓取整形后的批量的软袋包装后，直接送入箱体运输组件处等待的空纸箱内，即完成全部的自动装箱流程。与传统的直接夹持软袋包装上部的抓手结构不同，本发明的机械抓手，实现的是周向包裹的罩覆式抓取，也即两块铰接板配合固定挡板，来实现挤压式的全方位抱合抓取，因此抓取可靠性可得到显著提升。由于是抱合抓取，因此特定的铅垂板必须为可升降结构，以起到多次动作及避让目的。

综上可知，本发明结构紧凑而合理，并能在确保对软袋包装的批量抓取功能的同时，又具备长期运行的可靠性，最终能高效率的实现软袋包装的自动化装箱需求。

2)、软袋包装运输带实际上是由一高一低两条输送带配合形成。位于高位的输送带也即第一运输带，是作为放袋平台而使用的；换言之，第一运输带旁侧可直接布置人工或机器灌装及封袋设备，每次灌装及封袋完毕的内置液体的软袋包装会被按照一定角度放在第一运输带上。当软袋包装沿第一运输带行进至第二运输带处时，会自然在重力作用下下落于第二运输带处的由隔位板配合形成的放置区间内，从而做到“一板一袋”的分隔式运输需求。上述分隔式运输结构，配合梳齿状的推动部，可起到对指定数目的软袋包装的精确批量推送需求。

3)、实际使用时，本发明的各动力源结构，均优选采用气缸，以保证整体操作环境的清洁性以及推送或升降动作的精确性和稳定性。导轨结构的布置，则进一步提升气缸动作的稳定性和精确性，此处就不再赘述。

4)、作为本发明的进一步优选方案，本发明的装箱实际上是双列或更多列装箱；换言之，在软袋包装推送组件推送一列软袋包装进入过渡箱组件内后，通过增加隔板，可以再推送第二列软袋包装进入过渡箱组件，从而形成双列布局；当然也可以形成更多列。导向槽的布置，起到了限制隔板行程方向的目的，同时动作准确且不占用运动空间，最终确保隔板始终以正确角度和路径进入过渡箱组件内，并起到相对软袋包装的正确分隔效果。

5)、机械抓手可以考虑直接通过类似机械臂等组件而实现动作抓取及软袋包装的批量运输，也可以如本发明所述，采用机架搭配伺服直线滑台的结构，以起到机械抓手在Y轴上的软袋包装批量升降抓取以及X轴上的横向位移运输的功能，其动作极为可靠稳定。

6)、在机械抓手抓取软袋包装时，是分两个动作步骤的，也即先罩住一半软袋包装，再完全下沉进行抱合式夹取。上述动作方式，目的在于当第一铅垂板及第二铅垂板先下降一半时，位于过渡箱组件的内的软袋包装仅仅露出上半段，因此整体阵形不会打乱，适用于机械抓手的初步定位。当机械抓手初步定位到位后，第一铅垂板及第二铅垂板再完全下降，此时由于软袋包装上半部已经被机械抓手笼罩，因此阵形仍然得以保证。最后，机械抓手完全下沉，实现抱合式抓取；整个抓取流程动作准确度好，软袋包装无散落和遗漏，工作可靠度极高。

7)、本发明的自动装箱装置，同样可应用于常规的软袋包装自动化装箱系统内。通过搭配如自动装箱装置、人工或机器装袋装置等等，即可实现生产线式的流程化生产目的；其更新换代成本更低，更适用于高性价比下的厂家设备的更新换代需求。

附图说明

图1为软袋包装自动化装箱系统的结构示意图；

图2为自动装箱装置的正视图；

图3为机械抓手的动作状态图；

图4为软袋包装推送组件的结构简图；

图5为软袋包装运输带的结构简图；

图6为带有吸盘的机械臂的其中一种实施例的结构示意图。

本发明各标号与部件名称的实际对应关系如下：

10-箱体运输带 20-软袋包装运输带

21-第一运输带 22-第二运输带 23-隔位板

30-软袋包装推送组件 31-第一动力源 32-固定板 33-推杆

40-过渡箱组件 41-底板

42a-第一铅垂板 42b-第一铅垂升降部

43a-第二铅垂板 43b-第二铅垂升降部

44a-第三铅垂板 44b-第二动力源

50-机械抓手

51a-水平板 51b-铰接板 51c-旁侧气缸 51d-固定挡板

52-第三动力源

60-协动单元 61-导向槽 62-机械臂 63-吸盘 64-推进气缸

70-隔板 80-自动开箱机

91-空盒阻挡板 92-待位阻挡板 93-装箱阻挡板

具体实施方式

为便于理解，此处对本发明的具体结构及工作方式作以下进一步描述：

本发明的软袋包装自动化装箱系统的具体实施结构可参照图1所示，其主体结构包括一条由板链输送带所形成的箱体运输带10，并在箱体运输带10的旁侧并列状的布置有一条由皮带输送带所形成的软袋包装运输带20。

箱体运输带10的端部布置自动开箱装置，以实现对空纸箱的自动开箱功能，此为现有普及设备，因此不再赘述。同理，沿箱体运输带10的行进方向，在箱体运输带10上依序布置空盒阻挡板91、待位阻挡板92以及装箱阻挡板93，空盒阻挡板91、待位阻挡板92以及装箱阻挡板93均通过铅垂升降气缸而产生升降阻挡动作；其中，装箱阻挡板93与待位阻挡板92所形成的区域构成用于实现软袋包装装箱的装箱位。而同样的，在软袋包装运输带20的旁侧，设置有以人工或机器操作的装袋工位，用于实现软袋包装的液体在线灌装及封袋操作，并将封袋后的软袋包装按照如图5所示顺序摆放于软袋包装运输带20上，以便后续装箱。

本发明的重点改进部位，体现于如图2-4及图6所示的自动装箱装置处。在图2-3中可看出，自动装箱装置以软袋包装运输带20及箱体运输带10为主载体，并围绕该主载体布置软袋包装推送组件30、过渡箱组件40、机械抓手50及协动单元60，以实现对软袋包装由软袋包装运输带20至箱体运输带10处的批量化装箱功能。其中：

1)、软袋包装推送组件30

软袋包装推送组件30包括以第一动力源31驱动的推动部。推动部结构参照如图4所示，包括固定板32及由固定板32前端板面向前延伸的推杆33，以便形成梳齿状的推送构造。为配合软袋包装推送组件30，软袋包装运输带20也如图5所示的被分为第一运输带21及第二运输带22。第二运输带22的带体带面处布置有板面垂直带体带面的隔位板23，且隔位板23的板面垂直软袋包装运输带20运输方向，每相邻两组隔位板23之间空间构成用于放置一袋软袋包装的放置区间。这样，每当软袋包装开始前行时，第一运输带21的出料端高于第二运输带22的进料端，即可使得第一运输带21处软袋包装能如图5所示的自然落入第二运输带22的放置区间内。而当软袋包装自然被第二运输带22处各隔板70隔离而前行到位后，即被推杆33推动而产生水平位移动作。

2)、过渡箱组件40

对于过渡箱组件40而言，其实质上是依靠长方板状的底板41，配合围绕底板41三边而布置的三组铅垂板，从而形成开口朝向软袋包装推送组件30所在方向的横卧的直角槽结构。当软袋包装被推杆33推动而产生水平位移动作时，软袋包装即被批量的推入底板41上方，并被三组铅垂板所形成的空间所限制位置。实际操作时，第一铅垂板42a板面垂直软袋包装运输带20输送方向且通过气缸结构的第一铅垂升降部42b驱动而可产生铅垂升降动作，第二铅垂板43a板面平行软袋包装运输带20输送方向且通过气缸结构的第二铅垂升降部43b驱动而可产生铅垂升降动作，第三铅垂板44a通过气缸结构的第二动力源44b驱动而产生平行软袋包装运输带20输送方向的水平往复直线动作。

3)、机械抓手50

对于机械抓手50而言，其包括由气缸也即第三动力源52驱动而产生铅垂升降动作的抓头。抓头包括水平板51a以及水平铰接于水平板51a两长边侧的铰接板51b；两组铰接板51b的铰接轴线彼此平行，并通过旁侧气缸51c驱动而产生铰接式的相向抱合及相离张开动作。这样，每当机械抓手50下行到位后，即可通过旁侧气缸51c的驱动，而使得铰接板51b产生相对软袋包装的抱合式夹持目的。为避免夹持时软袋包装产生外漏状况，水平板51a的两短边侧布置用于夹取时防止的固定挡板51d。

实际工作时，整个机械抓手50悬吊在伺服直线滑台53上，并可沿伺服直线滑台53产生可控的直线动作，以确保软袋包装由过渡箱组件40至箱体运输带10的可靠转运功能。

4)、协动单元60

图2及图6所示的为协动单元60的其中一种具体实施例，包括摆动杆、位于摆动杆一侧的吸盘63以及位于摆动杆端部的旋转气缸。工作时，通过吸盘63吸取隔板70，通过旋转气缸的转动动作来带动摆动杆产生摆动动作，直至将摆动杆位移至导向槽61正上方处，以实现隔板70运输操作。之后，依靠横向气缸的推进气缸64即可推送隔板70至过渡箱组件40的槽口处。当然实际操作时，旋转气缸可形成机械臂62，而其他诸如电动机器人等也可以形成机械臂，酌情选用即可。

为便于进一步理解本发明，此处给出本发明的自动装箱装置的实际装箱过程如下：

1)、第二运输带22接取第一运输带21处传输过来的软袋包装，此时第二运输带22上的软袋包装会呈现如图5的直立状态。

2)、软袋包装推送组件30开始动作，一次将6袋软袋包装推入过渡箱组件40内；推入速度应大于第二运输带22接取第一运输带21处软袋包装的间歇性速度，从而避免影响整体设备节奏。之后，通过协动单元60将隔板70放入导向槽61，推进气缸64推送隔板70进入过渡箱组件40的槽口处，软袋包装推送组件30推送隔板70进入指定位置。再后，软袋包装推送组件30再次推送6袋软袋包装进入过渡箱组件40，从而形成2×6布局。

3)、机械抓手50沿伺服直线滑台53而动作至过渡箱组件40上方。第一铅垂板42a及第二铅垂板43a在气缸驱动下先下降一半高度，当抓头下移并接触软袋包装后，第一铅垂板42a与第二铅垂板43a再完全下降至最低位，同时第三铅垂板44a作回程动作。此后，机械抓手50处抓头再完全下移并抱合式的抓取软袋包装，并随后沿伺服直线滑台53运动至位于过渡箱组件40旁侧的箱体运输线处张开的空纸箱内，完成一个装箱循环。

当然，以上为本发明的其中一种具体的实施例。实际操作时，对作为动力源结构的各气缸的等同替换，如转而采用曲柄滑块机构等为动力源等，以及对各运输带的构成类型作常规性替换，甚至将自动装箱装置应用至其他的类似领域等，这类在已知本发明结构的基础上所作出的常规结构改进及应用对象的常规变化，均应当作为等同或相似设计而落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种自动装箱装置，包括用于运输纸箱的箱体运输带(10)以及位于箱体运输带(10)旁侧的软袋包装运输带(20)，其特征在于本装置还包括：

软袋包装推送组件(30)：用于横向推送直线排列于软袋包装运输带(20)带面上的软袋包装；软袋包装推送组件(30)包括沿垂直软袋包装运输带(20)输送方向作往复推送动作的推动部，所述推动部以第一动力源(31)驱动；

过渡箱组件(40)：用于承接由软袋包装推送组件(30)处横向推送而来的软袋包装；过渡箱组件(40)包括平齐或低于软袋包装运输带(20)带面的底板(41)，底板(41)的各侧边处均布置铅垂板，其中：第一铅垂板(42a)板面垂直软袋包装运输带(20)输送方向且通过第一铅垂升降部(42b)驱动而可产生铅垂升降动作，第二铅垂板(43a)板面平行软袋包装运输带(20)输送方向且通过第二铅垂升降部(43b)驱动而可产生铅垂升降动作，第三铅垂板(44a)通过第二动力源(44b)驱动而产生平行软袋包装运输带(20)输送方向的水平往复直线动作；三组铅垂板彼此配合形成开口朝向软袋包装推送组件(30)的直角槽状结构；

机械抓手(50)：用于单个或批量抓取过渡箱组件(40)内的软袋包装并运送至箱体运输带(10)处的空纸箱内；所述机械抓手(50)包括由第三动力源(52)驱动而产生铅垂升降动作的抓头，所述抓头包括水平板(51a)以及水平铰接于水平板(51a)两长边侧的铰接板(51b)；两组铰接板(51b)的铰接轴线彼此平行，并通过旁侧气缸(51c)驱动而产生铰接式的相向抱合及相离张开动作；水平板(51a)的两短边侧布置用于夹取时防止软袋包装外漏的固定挡板(51d)。

2.根据权利要求1所述的一种自动装箱装置，其特征在于：所述软袋包装运输带(20)包括依序布置的第一运输带(21)及第二运输带(22)，第二运输带(22)的带体带面处布置有板面垂直带体带面的隔位板(23)，且隔位板(23)的板面垂直软袋包装运输带(20)运输方向，每相邻两组隔位板(23)之间空间构成用于放置一袋软袋包装的放置区间；第一运输带(21)的出料端高于第二运输带(22)的进料端以便于第一运输带(21)处软袋包装能自然落入第二运输带(22)的放置区间内；第一动力源(31)为推送气缸，所述推动部包括直接固接第一动力源(31)的活塞杆端的固定板(32)以及位于固定板(32)板面处的推杆(33)，每根推杆(33)对应一组放置区间，以使得各推杆(33)与固定板(32)间形成同步推送批量软袋包装的梳齿状结构。

3.根据权利要求2所述的一种自动装箱装置，其特征在于：所述第一铅垂升降部(42b)、第二铅垂升降部(43b)及第二动力源(44b)均为气缸，第一动力源(31)、第一铅垂升降部(42b)、第二铅垂升降部(43b)及第二动力源(44b)旁侧均布置用于导向相应气缸动作方向的导轨结构。

4.根据权利要求3所述的一种自动装箱装置，其特征在于：本装置还包括用于导向隔板(70)行进方向的导向槽(61)，导向槽(61)位于三组铅垂板彼此配合形成的直角槽状结构的槽口旁侧处，导向槽(61)的槽长方向平行软袋包装运输带(20)输送方向且导向槽(61)的导向路径与各铅垂板间彼此空间避让；本装置包括用于将隔板(70)放置于导向槽(61)内的机械臂(62)以及布置于机械臂(62)的工作端处的用于抓取隔板(70)的吸盘(63)；导向槽(61)处布置用于推送隔板(70)沿导向槽(61)槽长方向产生前行动作的推进气缸(64)。

5.根据权利要求4所述的一种自动装箱装置，其特征在于：所述导向槽(61)、机械臂(62)及吸盘(63)形成一组协动单元(60)，第三铅垂板(44a)与第二动力源(44b)则构成一组推送单元，所述协动单元(60)与推送单元分置于底板(41)两侧处。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种自动装箱装置，其特征在于：本装置包括机架，机械抓手(50)布置于机架上；第三动力源(52)为铅垂导向气缸，第三动力源(52)处布置滑块从而滑轨配合于机架上的伺服直线滑台上；所述伺服直线滑台的导向方向垂直软袋包装运输带(20)及箱体运输带(10)输送方向。

7.一种应用如权利要求1或2或3或4或5所述的自动装箱装置的装箱方法，其特征在于包括以下步骤：

1)、软袋包装运输带(20)运输软袋包装至指定位置，由软袋包装推送组件(30)批量推送指定数目的软袋包装进入过渡箱组件(40)，此时三组铅垂板均处于初始高度；

2)、机械抓手(50)动作至过渡箱组件(40)上方；第一铅垂板(42a)及第二铅垂板(43a)先下降一半高度，当抓头下移并接触软袋包装后，第一铅垂板(42a)与第二铅垂板(43a)再完全下降至最低位，同时第三铅垂板(44a)作回程动作，此后抓头再完全下移并抱合式的抓取软袋包装，并随后运动至位于过渡箱组件(40)旁侧的箱体运输线处张开的空纸箱内，完成一个装箱循环。

8.一种应用如权利要求1或2或3或4或5所述的自动装箱装置的软袋包装自动化装箱系统，其特征在于：本系统包括自动装箱装置，自动装箱装置的箱体运输带(10)的进料端处布置自动开箱机(80)；沿箱体运输带(10)的行进方向，在箱体运输带(10)上依序布置空盒阻挡板(91)、待位阻挡板(92)以及装箱阻挡板(93)，空盒阻挡板(91)、待位阻挡板(92)以及装箱阻挡板(93)均通过铅垂升降气缸而产生升降阻挡动作；其中，装箱阻挡板(93)与待位阻挡板(92)所形成的区域构成用于实现软袋包装装箱的装箱位。