CN115366425B - 气柱包装体的全自动上料、充气、封口一体机及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了气柱包装体的全自动上料、充气、封口一体机及方法，该一体机包括充气单元、封口单元、传输单元、自动上料单元，其中充气单元包括充气工位、气道口开口装置、充气装置；封口单元包括封口工位、热封装置、及移位装置；传输单元包括支撑平台、水平微调机构和水平传输机构；自动上料单元包括层叠补位仓、移载机械手、移载导轨、移载动力器。本发明一方面能够高效且连续式完成气柱包装体的自动上料、充气和热封；另一方面在上下层膜不形变的前提下张开气道口，且气道口所形成充气模腔与充气嘴密封匹配，避免造成充气泄漏，同时上下层膜在压平对齐下移动并热封，不仅增强气柱包装体气道口的热封品质，而且褶皱率低、整体美观性强。

Description

气柱包装体的全自动上料、充气、封口一体机及方法

技术领域

本发明属于充气包装技术领域，具体涉及一种气柱包装体的全自动上料、充气、封口一体机，同时还涉及一种气柱包装体的自动充气和热封的方法。

背景技术

气柱包装体是指一种带有逆向止气阀的缓冲包装材料，两层薄膜在特定磨具热压下形成多个独立的气柱，每根气柱都带有一个气阀(单向阀或逆向止气阀)，但所有气柱共用一个充气口，使用前以扁平的膜状储运，即用即充，充气后气阀可以自动锁气，从而使充气气压可按需调剂，相比一般不带气阀的充气缓冲材料的充气气压更大，缓冲效果更好，如今广泛应用于网购品、电子产品、易碎品等产品的快递或物流包装。

然而，由于目前的逆向止气阀是依靠膜与膜之间的自粘性进行封口锁气，并不像热封或粘合等锁气方式，通常在一两个月之内，气柱内气压已大幅下降，导致保护性大大降低，因此，气柱包装体只用在短途、短时间的快递或物流运输中。另外，目前带单向止气阀的气柱包装体的充气方式可为手动和自动充气，手动充气需要人为用气嘴对准气道口进行充气，虽灵活，但效率低，且人工充气质量不稳定。

目前，自动充气机都是对卷膜形式的气柱包装体进行自动充气，但是充气后会割破气道，否则无法取出充气后的气柱包装体，这也导致无法再对气道口进行热封封口，因此，由于气道割破后，气道的膜已经褶皱不齐，不仅不美观，而且锁气效果差。

为了提升气柱包装体热封的可靠性和无需气道割破等操作，自气道的入口(气道口)向内腔充气，气体经过单向阀会向每个气柱充气，待充气完成后，再将气道口进行热封，即可达到长时间锁气效果，从而用于长时间的储运场景(例如：快递或物流的包装)，然而，由于气道口本身就是两层薄膜形成(一般情况下是相贴合的)，若需要进行充气，先要将两层薄膜相对张开，然后将充气嘴插入，方可实施充气，因此，在实际操作中，气道口的开口时和充气时，存在以下缺陷：

1、两层薄膜之间存在粘性，很难将其分开，造成充气效率低，同时在张开过程中，难免造成薄膜的形变，致使热封合格率低，锁气效果差；

2、气道口张开后，由于气道口的内径肯定大于充气嘴的外径，这样一来，进行定量充气时，会有部分气体自充气嘴和气道口之间泄漏，致使气柱包装体内部充气量和充气气压不足；

3、充气嘴自气道口抽出时，气道内部气压与外部气压相对平衡，若直接进行热封，难免出现气道口的上层膜和下层膜不能保持对齐，这样一来，在热封过程中极容易大面积褶皱，不仅热封品质差(锁气效果差)，而且在挤压过程中仍有气体经过单向阀送入气柱，致使气柱破损，无法提供气囊式支撑，而且整体美观性较差；

4、虽然能够实施单个气柱包装体的充气和热封，但是无法实现气柱包装体自动且连续的充气和热封。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种全新的气柱包装体的全自动上料、充气、封口一体机。

本发明还涉及一种气柱包装体的自动充气和热封的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种气柱包装体的全自动上料、充气、封口一体机，其特征在于，其包括：

充气单元，其包括充气工位、位于充气工位的气道口开口装置、充气装置，其中气道口开口装置包括固定在充气工位的下模、位于下模上方的上模、驱动下模和上模相对运动的开合模动力件、以及真空吸附组件，气道口的上层膜和下层膜位于上模和下模之间，且随着上模和下模内所形成的负压吸附上层膜向上、下层膜向下运动以张开气道口，充气装置包括充气嘴、用于驱动充气嘴插入或抽出的充气动力件，其中充气时，张开的气道口与充气嘴密封配合，充气嘴自气道口抽出时，上模和下模能够将上层膜和下层膜压平；

封口单元，其包括封口工位、位于封口工位的热封装置、以及驱使气柱包装体的气道口自充气工位向所述封口工位移动的移位装置，封口工位靠近充气工位设置，且对应设置在充气装置的相对侧，热封装置包括位于封口工位的隔热块、位于隔热块上方的热封条、驱动热封条和隔热块相对运动贴合或远离的热封动力件，其中压平后的气道口自充气工位移动至封口工位，热封条相对隔热块运动将气道口的充气端部热封；

传输单元，其包括支撑平台、与所述支撑平台的台面齐平的水平微调机构和水平传输机构，其中气柱包装体放置在所述支撑平台上，所述水平微调机构调整所述气柱包装体位置以使得气道口对齐所述充气工位，所述水平传输机构用于待充气的气柱包装体或完成热封的气柱包装体在所述支撑平台上传输；

自动上料单元，其包括层叠补位仓、移载机械手、移载导轨、移载动力器，其中层叠补位仓能够逐层抬升供应着气柱包装体，移载机械手能够自层叠补位仓中取出位于顶层的气柱包装体并沿着移载导轨移送至支撑平台。

优选地，层叠补位仓包括料架、上下滑动设置在料架上的仓底板、设置在料架上且能够靠近或远离仓底板设置的仓围板，其中仓围板有多块，且多块仓围板的内壁和仓底板的顶面之间形成放置腔，层叠的气柱包装体水平放置在放置腔。

优选地，在仓底板上形成有活动缺口和/或活动槽，料架上设有竖直方向延伸的升降滑轨，仓底板通过连接座滑动设置在升降滑轨上，且在料架和仓底板之间还设有升降调节组件，仓围板相对运动设置在活动缺口和/或活动槽内。这样一来，可以满足不同尺寸气柱包装体的层叠放置。

根据本发明的一个具体实施和优选方面，移载机械手包括载架、上下升降设置在载架上的架板、设置在架板上的多个真空吸盘，其中多个真空吸盘能够在架板所在平面中横移调节，全自动上料、充气、封口一体机还包括设置在载架上且用于获取气柱包装体信息的扫码器、与扫码器相连通的控制器，其中控制器还分别与移载动力器、充气单元、及封口单元相连通，且根据所获取的信息选择相对应气柱包装体的移动、充气、及热封参数。在此，通过移动、充气、及热封参数的选择，减少不同规格气柱包装体充气时的人为调整时间，同时，扫描枪可以扫描被包装产品的工单上的产品料号，以便于对气柱包装体及相关参数进行追溯。

根据本发明的又一个具体实施和优选方面，上模和下模上下对称设置，其中上模包括内部形成抽真空腔的上模体、套设在上模体上的上模套，其中上模体的底部形成向内凹陷的上弧形槽的槽面，上弧形槽的槽面上分布多个吸附孔；上模套为柔性套，其中柔性套将上弧形槽的槽面闭合形成上形变腔，且柔性套的底面形成气孔，上层膜和下层膜分别贴合在上下分布柔性套底面和顶面且将所对应的气孔封堵，真空吸附组件提供负压，柔性套分别与上层膜和下层膜保持贴合的相对分开，上形变腔和下形变腔对接形成与充气嘴相配合的充气腔。在此通过柔性套的贴合下，将负压腔体闭合，有利于气道口的张开，同时在负压逐步减小时，由柔性套的复位，使得上层膜和下层膜相对平行的复位并压平，从而确保在压平状态下进行热封，减少热封造成的褶皱，提高锁气效果，而且整体更加美观。

优选地，上模体和下模体均为柔性模块，张开气道口时，上层膜和下层膜逐步向上形变腔和下形变腔内运动，位于两个柔性模块之间的膜层分别向中间靠拢，并形成充气腔；闭合气道口时，柔性套的逐步复位并将上层膜和下层膜平行压合。

进一步的，气孔呈阵列式分布在上弧形槽的槽面所对应的柔性套的底面上；吸附孔呈阵列式分布在上弧形槽的槽面所形成槽面上，充气时，气孔部分或全部与吸附孔对齐连通。在此，通过气孔和吸附孔的连通或部分错位，使得柔性套和膜层在相对贴合下同步运动，这样更有利于上层膜和下层膜平行的压平。

根据本发明的一个具体实施和优选方面，下模固定设置，开合模动力件用于驱动上模上下运动，真空吸附组件包括位于同端且分别与上模和下模的抽真空腔连通的抽真空接口、以及抽真空泵和抽真空管。这样一来，上层膜和下层膜能够同步张开或收拢。

优选地，隔热块与下模对齐设置，热封动力件与开合模动力件并排设置，且用于驱动热封条上下运动以实施闭合气道口的热封。这样一来，充气后的气柱包装体在同一平面上实施压平和热封操作。

同时，气柱包装体放置在支撑平台上，由水平传输机构实施气柱包装体在支撑平台上移动，再由水平微调机构进行位置微调，以使得充气嘴与充气腔的中心对齐。

优选地，在支撑平台内部形成上下贯通的缺口，水平微调机构包括设置在缺口内的真空吸附平台、驱动真空吸附平台在缺口内分别沿着X、Y轴向运动的X轴动力件和Y轴动力件，其中真空吸附平台的吸附面与支撑平台的支撑面齐平设置。在此，通过真空吸附平台进行真空吸附气柱包装体在缺口的内移位微调，更有利于充气嘴与充气腔的中心对齐。

具体的，X轴动力件包括X横移机构安装板、沿着X轴方向延伸的X横移导轨、以及X横移驱动器，其中真空吸附平台滑动设置在X横移导轨上，X横移驱动器为直线运动部，常规的如丝杆或气缸(液压缸、伸缩杆等等)。

Y轴动力件包括Y横移机构安装板、沿着Y轴方向延伸的Y横移导轨、以及Y横移驱动器，其中X横移机构安装板滑动设置在Y横移导轨上，Y横移驱动器为直线运动部，常规的如丝杆或气缸(液压缸、伸缩杆等等)。

也就是说，当真空吸附平台形成负压吸附时，气柱包装体贴合在真空吸附平台上，并在X、Y轴形成的坐标系中运动实施位置微调。

同时，水平微调机构还包括设置在支撑平台上的多个光电传感器，其中多个光电传感器中的两个分别位于定位后气柱包装体相邻直角边缘所对应X和Y轴上，且多个光电传感器全部被气柱包装体遮挡时，气道口开口装置张开气道口。这样一来，通过多个光电传感器的位置能够将气柱包装体相对支撑平台定位，且保证充气嘴与充气腔的中心对齐。

优选地，水平传输机构包括位于支撑平台相对两侧的环形传送带，其中环形传送带的上表面与支撑平台的台面齐平设置。这样一来，只需要环形传送带运动后，就能实施气柱包装体的水平传输。

本例中，环形传送带有两条且平行设置，同时环形传送带传动方向与Y轴方向平行。

此外，充气嘴包括柱形本体、形成在柱形本体插入端部的锥台形插接头，上模和下模将上层膜和下层膜逐步压平时，上层膜和下层膜贴合锥台形插接头并向充气腔外移动。这样一来，通过柔性套的复位还能够将锥台形插接头自逐渐变小的充气腔中向外推出，更加省力且方便充气嘴的抽出操作。

简言之，充气嘴进行充气时，上、下层膜相对压紧并密封在柱形本体的外周；完成充气时，抽真空腔逐步释放负压，同时气嘴主动抽出，柔性套贴合复位将充气嘴挤出气道口，并将上层膜和下层膜相对压平闭合。也就是说，柔性套的作用不仅仅起到贴合膜片并与充气嘴形成柔性密封作用，而且还能够与充气嘴配合以实施上下层膜压平封口，同时柔性套的复位还能够将充气端部自逐渐变小的充气腔中向外推出，更加省力且方便充气嘴的抽出操作。

本发明的另一技术方案是：一种气柱包装体的自动充气和热封的方法，其采用了上述的气柱包装体的自动充气和封口设备，且包括如下步骤：

S1、气柱包装体的逐个上料

采用层叠逐层升降进行气柱包装体补位的模式，由移载机械手逐个取料，并移载至支撑平台，并在水平传输机构和水平微调机构调整下，将待充气的气柱包装体气道口对齐充气工位；

S2、气柱包装体的充气

由所述气道口的上层膜和下层膜位于所述上模和下模之间，且在所述上模和下模相对贴合下，随着所述上模和下模内所形成的负压吸附所述上层膜向上、所述下层膜向下运动以张开所述气道口，然后由充气嘴插入所述气道口，并由所述上模和下模相对压紧将所述气道口与所述充气嘴密封配合，接着向所述气柱包装体内按设定参数进行充气；

S3、气柱包装体的热封

完成充气后，所述上模和所述下模相对脱开，并逐步泄压，且上层膜和下层膜贴合退出充气腔的充气嘴的外周逐步靠拢贴合，直至充气嘴全部脱离气道口后，所述上模和所述下模相对压平上层膜和下层膜，接着在移位装置的驱动下，压平的气道口相对移动至热封工位，由热封条按热封参数下压封口；

S4、气柱包装体的收料

完成封口后的气柱包装体，在水平传输机构的传输下，移出支撑平台进行收料；

S5、重复上述S1至S4，并在气柱包装体移载过程中，先识别获取气柱包装体的信息，然后根据所获取的信息选择相对应所述气柱包装体的移动、充气、及热封参数，完成气柱包装体逐个充气和热封。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明一方面由气柱包装体的自动上料、充气和热封，能够高效且连续式完成气柱包装体的收料；另一方面在上下层膜不形变的前提下张开气道口，且气道口所形成充气模腔与充气嘴密封匹配，避免造成充气泄漏，同时上下层膜在压平对齐下移动并热封，不仅增强气柱包装体气道口的热封品质，而且褶皱率低、整体美观性强。

附图说明

图1为本发明的全自动上料、充气、封口一体机的结构示意图；

图2为图1中层叠补位仓的结构示意图；

图3为图2中省去气柱包装体且处于向上供料中的结构示意图；

图4为图1中移载机械手、移载导轨、移载动力器的结构示意图；

图5为图1中气柱包装体的充气单元和封口单元的结构示意图；

图6为图5中自动开口装置的结构示意图；

图7为图5中下模的结构示意图；

图8为图5的半剖示意图；

图9为图8中下模体的结构示意图；

图10为图5中上模和下模合模时的半剖示意图；

图11为图5中自动开口装置处于张开气道口状态下的结构示意图；

图12为图11中充气嘴插入气道口的充气状态下的结构示意图；

图13为本发明的气柱包装体的充气和封口设备的结构示意图(气道口处于热封状态)；

图14为图5中水平微调机构的结构放大示意图；

其中：A、充气单元；A1、气道口开口装置；1、下模；10、下模体；100、下弧形槽；11、下模套；q1、下形变腔；x1、吸附孔；x2、气孔；2、上模；20、上模体；200、上弧形槽；21、上模套；q2、上形变腔；q、充气模腔；3、开合模动力件；4、真空吸附组件；40、抽真空接口；k、气道口；m1、上层膜；m2、下层膜；

A2、充气装置；A20、充气嘴；A200、柱形本体；A201、锥台形插接头；A21、充气动力件；A210、充气架座；A211、充气滑轨；A212、充气动力器；

B、封口单元；B1、热封装置；B10、隔热块；B11、热封条；B12、热封动力件；B2、移位装置；B20、架座；B21、架轨；B22、架板；B23、移位驱动器；

C、传输单元；c1、支撑平台；c2、水平微调机构；c20、真空吸附平台；c21、X轴动力件；210、X横移机构安装板；211、X横移导轨；212、X横移驱动器；c22、Y轴动力件；220、Y横移机构安装板；221、Y横移导轨；222、Y横移驱动器；c23、光电传感器；c3、水平传输机构；c30、环形传送带；

D、自动上料单元；d1、层叠补位仓；d10、料架；d100、底板；d101、竖板；d11、仓底板；d12、仓围板；d13、升降滑轨；d14、连接座；d15、升降调节组件；d16、移动轨道；d17、滑座；d18、围板移动器；d2、移载机械手；d20、载架；d21、架板；d22、真空吸盘；d23、架杆；d24、伸缩杆；d3、移载导轨；d4、移载动力器；d5、扫码器；

T、气柱包装体。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1所示，本实施例的气柱包装体的全自动上料、充气、封口一体机，其包括充气单元A、封口单元B、传输单元C、自动上料单元D。

充气单元A用于气柱包装体T的气道口的张开、充气和压平，且包括充气工位、位于充气工位的气道口开口装置A1、充气装置A2。

封口单元B用于气柱包装体T的气道口的热封，且封口单元B包括封口工位、位于封口工位的热封装置B1、以及驱使气柱包装体T的气道口自充气工位向封口工位移动的移位装置B2，其中封口工位靠近充气工位设置，且对应设置在充气装置A2的相对侧。

传输单元C用于气柱包装体T的传输，其包括支撑平台c1、与支撑平台c1的台面齐平的水平微调机构c2和水平传输机构c3。

自动上料单元D包括层叠补位仓d1、移载机械手d2、移载导轨d3、移载动力器d4，其中层叠补位仓d1能够逐层抬升供应着气柱包装体T，移载机械手d2能够自层叠补位仓d1中取出位于顶层的气柱包装体T并沿着移载导轨d3移送至支撑平台c1。

结合图2和图3所示，层叠补位仓d1包括料架d10、上下滑动设置在料架d10上的仓底板d11、设置在料架d10上且能够靠近或远离仓底板d11设置的仓围板d12，其中仓围板d12有多块，且多块仓围板d12的内壁和仓底板d11的顶面之间形成放置腔，层叠的气柱包装体T水平放置在放置腔。

本例中，料架d10包括底板d100和竖板d101。

仓底板d11上形成有活动缺口和活动槽，仓围板d12自活动缺口和活动槽中穿出设置。

竖板d101上设有竖直方向延伸的升降滑轨d13，仓底板d12通过连接座d14滑动设置在升降滑轨d13上。

在竖板d101和仓底板d12之间还设有升降调节组件d15，仓围板d12相对运动设置在活动缺口和活动槽内。这样一来，可以满足不同尺寸气柱包装体的层叠放置。

具体的，升降调节组件d15为与升降滑轨d13平行设置的传动丝杠，且在传动丝杠的传动下，仓底板d11和连接座d14同步上升补位。

至于仓围板d12，其垂直水平方面设置，且在底板d100上对应形成移动轨道d16，其中仓围板d12通过滑座d17滑动设置在移动轨道d16上。

同时，在底板d100上还设有围板移动器d18，其中围板移动器d18驱动仓围板d12相对贴合或远离仓底板d11运动形成靠栅。

本例中，每个仓围板d12对应设有相同的移动轨道d16和滑座d17、及围板移动器d18，其中围板移动器d18位于仓底板d11下方且位于仓围板d12的内侧。

为了确保每个气柱包装体T的上料，可以在仓围板d12上安装光电传感器。

结合图4所示，移载机械手d2包括载架d20、上下升降设置在载架d20上的架板d21、设置在架板d21上的多个真空吸盘d22，其中多个真空吸盘d22能够在架板d21所在平面中横移调节。

具体的，载架d20滑动设置在移载导轨d3上，架板d21通过架杆d23上下活动连接在载架d20上，且通过上下运动的伸缩杆d24(或者气缸)进行上下升降调节。

本例中，架板d21上形成滑动槽，每个真空吸盘d22的上端部能够滑动调节地设置在滑动槽中。

移载动力器d4为常规的丝杆传动机构。

全自动上料、充气、封口一体机还包括设置在载架d20上且用于获取气柱包装体T信息的扫码器d5、与扫码器d5相连通的控制器，其中控制器还分别与移载动力器d4、充气单元A、及封口单元B相连通，且根据所获取的信息选择相对应气柱包装体的移动、充气、及热封参数。在此，通过移动、充气、及热封参数的选择，减少不同规格气柱包装体充气时的人为调整时间，同时，扫描枪可以扫描被包装产品的工单上的产品料号，以便于对气柱包装体及相关参数进行追溯。

结合图5至图8所示，自动开口装置A1包括固定在充气工位的下模1、位于下模1上方的上模2、驱动下模1和上模2相对运动的开合模动力件3、以及真空吸附组件4。

具体的，下模1固定在充气工位，上模2上下升降的运动设置，因此，开合模动力件3用于驱动上模2相对下模1靠近或远离运动。

本例中，上模2和下模1对称设置。

故，对下模1的具体结构进行阐述，上模2的具体结构也是清楚的。

具体的，下模1包括内部形成抽真空腔的下模体10、套设在下模体10上的下模套11。

下模体10上形成有自顶面向内凹陷的下弧形面100，下模套11为柔性套，其中柔性套将下弧形面100闭合形成下形变腔q1。

下弧形面100上形成多个吸附孔x1，下模套11与下弧形面100所对应的部分形成气孔x2。

具体的，下弧形面100呈半圆形。

结合图9所示，多个吸附孔x1绕着半圆形的轮廓面呈阵列式分布。

结合图10所示，上模2对应设有上模体20、上模套21，其中柔性套将上弧形面200闭合形成上形变腔q2。

本例中，随着上模2和下模1的合模，柔性套上下贴合。下弧形面100和上弧形面200对接形成与充气嘴5相匹配的充气模腔q。

上模体20和下模体10也为柔性压块，这样在合模时，能够起到很好的密封效果。

开合模动力件3位于常用的直线驱动件，例如：直线导轨和油缸(气缸等)的配合。

真空吸附组件4包括位于同端且分别与上模2和下模1的抽真空腔连通的抽真空接口40、以及抽真空泵和抽真空管。

结合图11所示，气柱包装体气道口移动至充气和封口工位后，其气道口的下层膜贴设在下模1的下模套11上并将气孔x2封堵，由上模2向下运动合模，以使得上模套21和下模套11压气道口，且气道口的上层膜贴设在上模2的上模套21上并将气孔x2封堵，此时，在真空吸附组件4提供负压，在上层膜m1向上、下层膜m2向下运动中，位于气道口两侧部分沿着柔性压块所形成压接缝逐步向内运动以张开气道口k。这样一来，能够确保大于充气嘴外径部分的膜处于柔性压块所形成压接缝中，进一步降低充气泄漏的概率。

结合图12所示，充气装置A2包括充气嘴A20、用于驱动充气嘴A20插入或抽出的充气动力件A21，其中充气时，张开的气道口与充气嘴A20密封配合。

由充气嘴A20插入气道口，此时再由上模2和下模1相对压紧，构成上形变腔q1和下形变腔q2的柔性套能够保持柔性密封设置在充气嘴A20外周。这样一来，能够更有效地避免充气时造成的泄气。

同时，在气道口k处于完全张开时，气孔x2部分与吸附孔x1连通，部分气孔x2与吸附孔x1错位。这样的设置，使得柔性套和上层膜m1保持贴合，更有利于气道口k的张开。

当然，还有一种情形，那就是气孔x2与吸附孔x1对应连通，此时，所提供的吸附力最大。

此外，充气嘴A20的充气端部呈锥台形，在完成充气时，抽真空腔逐步释放负压，柔性套贴合复位将充气嘴A20挤出气道口k，并将上层膜m1和下层膜m2相对压平闭合。也就是说，柔性套的作用不仅仅起到贴合膜片并与充气嘴形成柔性密封作用，而且还能够与充气嘴配合以实施上下层膜压平封口。

充气嘴A20包括柱形本体A200、形成在柱形本体A200插入端部的锥台形插接头A201，上模2和下模1将上层膜和下层膜逐步压平时，上层膜和下层膜贴合锥台形插接头A201并向充气腔外移动。这样一来，通过柔性套的复位还能够将锥台形插接头自逐渐变小的充气腔中向外推出，更加省力且方便充气嘴的抽出操作。

充气动力件A21包括充气架座A210、充气滑轨A211、充气动力器A212，其中充气动力器A212用于推动充气架座A210沿着充气滑轨A211长度方向运动插入或抽出气道口，充气嘴A20与充气滑轨A211平行的安装在充气架座A210上。

热封装置B1包括位于封口工位的隔热块B10、位于隔热块B10上方的热封条B11、驱动热封条B11和隔热块B10相对运动贴合或远离的热封动力件B12，其中压平后的气道口自充气工位移动至封口工位，热封条B11相对隔热块B10运动将气道口的充气端部热封。

移位装置B2包括架座B20、架轨B21、架板B22、移位驱动器B23，其中架板B22滑动设置在架轨B21上，移位驱动器B23用于驱动架座B20沿着架轨B21长度方向横移。

开合模动力件3、充气动力器A212、热封动力件B12均设置在架座B20上。

结合图13所示，传输单元C包括支撑平台c1、与支撑平台c1的台面齐平的水平微调机构c2和水平传输机构c3，其中气柱包装体T放置在支撑平台c1上，水平微调机构c2调整气柱包装体T位置以使得气道口对齐充气工位，水平传输机构c3用于待充气的气柱包装体或完成热封的气柱包装体T在支撑平台c1上传输。由水平传输机构实施气柱包装体在支撑平台上移动，再由水平微调机构进行位置微调，以使得充气嘴与充气腔的中心对齐。

在支撑平台c1内部形成上下贯通的缺口，水平微调机构c2包括设置在缺口内的真空吸附平台c20、驱动真空吸附平台c20在缺口内分别沿着X、Y轴向运动的X轴动力件c21和Y轴动力件c22，其中真空吸附平台c20的吸附面与支撑平台c1的支撑面齐平设置。在此，通过真空吸附平台进行真空吸附气柱包装体在缺口的内移位微调，更有利于充气嘴与充气腔的中心对齐。

结合图14所示，X轴动力件c21包括X横移机构安装板210、沿着X轴方向延伸的X横移导轨211、以及X横移驱动器212，其中真空吸附平台c20滑动设置在X横移导轨211上，X横移驱动器212为直线运动部，常规的如丝杆或气缸(液压缸、伸缩杆等等)。

Y轴动力件c22包括Y横移机构安装板220、沿着Y轴方向延伸的Y横移导轨221、以及Y横移驱动器222，其中X横移机构安装板210滑动设置在Y横移导轨221上，Y横移驱动器22为直线运动部，常规的如丝杆或气缸(液压缸、伸缩杆等等)。

也就是说，当真空吸附平台c20形成负压吸附时，气柱包装体T贴合在真空吸附平台c20上，并在X、Y轴形成的坐标系中运动实施位置微调。

同时，水平微调机构c2还包括设置在支撑平台c1上的多个光电传感器c23，其中多个光电传感器c23中的两个分别位于定位后气柱包装体T相邻直角边缘所对应X和Y轴上，且多个光电传感器c23全部被气柱包装体T遮挡时，气道口开口装置A1张开气道口。这样一来，通过多个光电传感器的位置能够将气柱包装体相对支撑平台定位，且保证充气嘴与充气腔的中心对齐。

水平传输机构c3包括位于支撑平台c1相对两侧的环形传送带c30，其中环形传送带c30的上表面与支撑平台c1的台面齐平设置。这样一来，只需要环形传送带运动后，就能实施气柱包装体的水平传输。

本例中，环形传送带c30有两条且平行设置，同时环形传送带c30传动方向与Y轴方向平行。

此外，气道口密封方式有两种(前提条件就是避免上下层膜发生形变)：一、局部张开，由锥台形插接头的逐步撑开气道口，直至柱形本体匹配至气道口内，并在柔性套和柔性压块的所形成锁紧状态下，以保持充气嘴与气道口的密封；二、在负压下全部张开，并形成与充气嘴匹配的充气腔，充气嘴插入后，再由柔性压块自两侧相对收紧上下层膜，以使得所形成的充气腔内壁的膜层全面密封贴合充气嘴的外周，以形成密封。

本例中，采用了第二种方式，同时采用此方式，不仅能够改善充气嘴充气的密封性，而且也便于实施充气嘴拔出时上下层膜的压平。

综上，本实施例的气柱包装体自动充气和热封的方法，其包括如下步骤：

S1、气柱包装体的逐个上料

采用层叠逐层升降进行气柱包装体补位的模式，由移载机械手逐个取料，并移载至支撑平台，并在水平传输机构和水平微调机构调整下，将待充气的气柱包装体气道口对齐充气工位；

S2、气柱包装体的充气

由所述气道口的上层膜和下层膜位于所述上模和下模之间，且在所述上模和下模相对贴合下，随着所述上模和下模内所形成的负压吸附所述上层膜向上、所述下层膜向下运动以张开所述气道口，然后由充气嘴插入所述气道口，并由所述上模和下模相对压紧将所述气道口与所述充气嘴密封配合，接着向所述气柱包装体内按设定参数进行充气；

S3、气柱包装体的热封

完成充气后，所述上模和所述下模相对脱开，并逐步泄压，且上层膜和下层膜贴合退出充气腔的充气嘴的外周逐步靠拢贴合，直至充气嘴全部脱离气道口后，所述上模和所述下模相对压平上层膜和下层膜，接着在移位装置的驱动下，压平的气道口相对移动至热封工位，由热封条按热封参数下压封口；

S4、气柱包装体的收料

完成封口后的气柱包装体，在水平传输机构的传输下，移出支撑平台进行收料；

S5、重复上述S1至S4，并在气柱包装体移载过程中，先识别获取气柱包装体的信息，然后根据所获取的信息选择相对应所述气柱包装体的移动、充气、及热封参数，完成气柱包装体逐个充气和热封。

也就是说，层叠气柱包装体T水平放置在放置腔中，并采用层叠逐层升降进行气柱包装体补位的模式，由移载机械手d2逐个取料，并移载至支撑平台c1，由真空吸附平台c20吸附气柱包装体T，并在X轴动力件c21和Y轴动力件c22的进行微调下，分别将气柱包装体T微调移动至X、Y轴的对射光电传感器c23定位处，此时气道口与充气工位对齐，开合模动力件3驱动上模1向下运动，并由上下柔性套分别贴合气道口的上层膜m1和下层膜m2分别将气孔封堵，然后形成负压进行吸附，上层膜m1和下层膜m2相对张开，再由充气嘴A20插入张开的气道口，接着由柔性压块相对压合将气道口与充气嘴A20的外周密封，然后向气柱包装体T内充气，待充气完成后，上模2和下模1进行泄压，柔性套复位，同时由充气嘴A20主动或被动(在柔性套复位下)自气道口抽出，并由上模2和下模1压平上层膜m1和下层膜m2，接着通过移位装置B2驱动架座B20向右移动，即，气道口由充气工位向热封工位移动，热封条B11下压，将气道口热封后复位，然后真空吸附平台c20泄压，再由水平传输机构c3的环形传送带c30将热封后的气柱包装体T传出，操作员取走气柱包装体T进行包装。

综上所述，本实施例具有以下优势：

1、一方面由气柱包装体的自动上料、充气和热封，能够高效且连续式完成气柱包装体的收料；另一方面通过真空吸附，并由柔性套的形变将上下层膜相对分离以张开该气道口，且张开过程中不会造成上下层膜的变形(因为有充气模腔的形成)，同时在上下模的相对调节下，以使得气道口所形成充气模腔与充气嘴的匹配下，避免造成充气泄漏，确保充气量和充气气压的充足，此外上下层膜在压平对齐下移动并热封，不仅增强气柱包装体气道口的热封品质，而且褶皱率低、整体美观性强；

2、通过柔性块形成对称设置的上下模，并在柔性套的贴合与复位下，减少上下层膜的变形，同时能够自两侧相对收紧气道口，从而避免上下层模在褶皱或变形实施与充气嘴的密封，而且尤为重要的是，通过柔性套贴合式复位，能够保持上层膜和下层膜相对压平，不仅为后期平整热封起到极大的辅助作用，而且还能够将充气端部自逐渐变小的充气腔中向外推出，更加省力且方便充气嘴的抽出操作；

3、在气柱包装体的X、Y轴位置的微调下，并结合光电传感器的位置校准下，使得气道口张开的充气腔和充气嘴的中心对齐，便于充气嘴精准插入以实施高效和高品质的充气，自动充气、压平、热封，不仅工艺简单、热封可靠性高，而且无需破坏气道，热封区域很小，对气柱包装体外观影响极小；

4、在不造成上下层膜发生形变前提下，自动实施上层膜和下层膜相对分开或靠拢贴合设置，便于自动充气和压平热封，而且整个过程全自动完成，大幅度增加气柱包装体充气和封口效率，而且避免充气量出现不足或过量；同时在气孔和吸附孔对齐下，能够将最大的提供吸附力，使得上下层膜平稳的吸附在所对应的弧形槽面上，减少上下层膜的变形；

5、根据扫码所获取的信息选择相对应气柱包装体的移动、充气、及热封参数，减少不同规格气柱包装体充气时的人为调整时间，同时，扫描枪可以扫描被包装产品的工单上的产品料号，以便于对气柱包装体及相关参数进行追溯，也就是说，设备自带物料识别系统，且料架尺寸、充气参数和热封参数化设置和保存，且与物料相对应，针对不同规格的物料，自动调用不同的参数，不需人工调整料架尺寸和选择充气热封参数，自动化程度高，参数可追溯，也可防止人为调整失误导致的质量问题；

6、操作员只需要一次性上料一叠未充气的气柱包装体，一体机自动上料、自动充气、自动封口、自动下料，因此，自动化程度高，充气和封口工艺简单，可靠性高，同时自动上料的层叠补位仓能够进行气柱包装体的逐个补位上料，便于气柱包装体高效且连续的进行充气和热封。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种气柱包装体的全自动上料、充气、封口一体机，其特征在于，其包括：

充气单元，其包括充气工位、位于所述充气工位的气道口开口装置、充气装置，其中所述气道口开口装置包括固定在所述充气工位的下模、位于所述下模上方的上模、驱动所述下模和所述上模相对运动的开合模动力件、以及真空吸附组件，所述气道口的上层膜和下层膜位于所述上模和下模之间，且随着所述上模和下模内所形成的负压吸附所述上层膜向上、所述下层膜向下运动以张开所述气道口，所述充气装置包括充气嘴、用于驱动所述充气嘴插入或抽出的充气动力件，其中充气时，张开的所述气道口与所述充气嘴密封配合，所述的充气嘴自所述气道口抽出时，所述上模和下模能够将所述上层膜和下层膜压平；

所述的上模和下模上下对称设置，其中所述上模包括内部形成所述抽真空腔的上模体、套设在所述上模体上的上模套，其中所述上模体的底部形成向内凹陷的上弧形槽的槽面，所述上弧形槽的槽面上分布多个吸附孔；所述上模套为柔性套，其中所述柔性套将所述上弧形槽的槽面闭合形成上形变腔，且所述柔性套的底面形成气孔，所述下模包括内部形成抽真空腔的下模体、套设在下模体上的下模套，其中下模体上形成有自顶面向内凹陷的下弧形面，下模套为柔性套，所述柔性套将下弧形面闭合形成下形变腔，且下弧形面上形成多个吸附孔，下模套与下弧形面所对应的部分形成气孔；所述上层膜和下层膜分别贴合在上下分布所述柔性套底面和顶面且将所对应的所述气孔封堵，所述真空吸附组件提供负压，所述柔性套分别与所述上层膜和下层膜保持贴合的相对分开，所述上形变腔和下形变腔对接形成与所述充气嘴相配合的充气腔；张开所述气道口时，所述上层膜和所述下层膜逐步向上形变腔和下形变腔内运动，位于两个柔性模块之间的膜层分别向中间靠拢，并形成所述充气腔；闭合所述气道口时，所述柔性套的逐步复位并将所述上层膜和所述下层膜平行压合；

封口单元，其包括封口工位、位于封口工位的热封装置、以及驱使气柱包装体的气道口自充气工位向所述封口工位移动的移位装置，所述封口工位靠近所述充气工位设置，且对应设置在所述充气装置的相对侧，所述热封装置包括位于所述封口工位的隔热块、位于所述的隔热块上方的热封条、驱动所述热封条和所述隔热块相对运动贴合或远离的热封动力件，其中压平后的所述气道口自所述充气工位移动至所述封口工位，所述热封条相对所述隔热块运动将所述气道口的充气端部热封；

传输单元，其包括支撑平台、与所述支撑平台的台面齐平的水平微调机构和水平传输机构，其中气柱包装体放置在所述支撑平台上，所述水平微调机构调整所述气柱包装体位置以使得气道口对齐所述充气工位，所述水平传输机构用于待充气的气柱包装体或完成热封的气柱包装体在所述支撑平台上传输；

自动上料单元，其包括层叠补位仓、移载机械手、移载导轨、移载动力器，其中所述层叠补位仓能够逐层抬升供应着气柱包装体，所述移载机械手能够自所述层叠补位仓中取出位于顶层的气柱包装体并沿着所述移载导轨移送至所述支撑平台。

2.根据权利要求1所述的气柱包装体的全自动上料、充气、封口一体机，其特征在于：所述层叠补位仓包括料架、上下滑动设置在所述料架上的仓底板、设置在所述料架上且能够靠近或远离所述仓底板设置的仓围板，其中所述仓围板有多块，且多块所述仓围板的内壁和所述仓底板的顶面之间形成放置腔，层叠的气柱包装体水平放置在所述放置腔。

3.根据权利要求2所述的气柱包装体的全自动上料、充气、封口一体机，其特征在于：在所述仓底板上形成有活动缺口和/或活动槽，所述料架上设有竖直方向延伸的升降滑轨，所述仓底板通过连接座滑动设置在所述升降滑轨上，且在所述料架和所述仓底板之间还设有升降调节组件，所述仓围板相对运动设置在所述活动缺口和/或活动槽内。

4.根据权利要求1所述的气柱包装体的全自动上料、充气、封口一体机，其特征在于：所述移载机械手包括载架、上下升降设置在所述载架上的架板、设置在所述架板上的多个真空吸盘，其中多个所述真空吸盘能够在所述架板所在平面中横移调节。

5.根据权利要求4所述的气柱包装体的全自动上料、充气、封口一体机，其特征在于：所述的全自动上料、充气、封口一体机还包括设置在所述载架上且用于获取气柱包装体信息的扫码器、与所述扫码器相连通的控制器，其中所述控制器还分别与所述移载动力器、所述充气单元、及所述封口单元相连通，且根据所获取的信息选择相对应所述气柱包装体的移动、充气、及热封参数。

6.根据权利要求1所述的气柱包装体的全自动上料、充气、封口一体机，其特征在于：所述上模体和下模体均为柔性模块。

7.根据权利要求1所述的气柱包装体的全自动上料、充气、封口一体机，其特征在于：所述气孔呈阵列式分布在所述上弧形槽的槽面所对应的所述柔性套的底面上。

8.根据权利要求1所述的气柱包装体的全自动上料、充气、封口一体机，其特征在于：所述的吸附孔呈阵列式分布在所述上弧形槽的槽面所形成槽面上，充气时，所述的气孔部分或全部与所述吸附孔对齐连通。

9.根据权利要求1所述的气柱包装体的全自动上料、充气、封口一体机，其特征在于：在所述支撑平台内部形成上下贯通的缺口，所述水平微调机构包括设置在所述缺口内的真空吸附平台、驱动所述真空吸附平台在所述缺口内分别沿着X、Y轴向运动的X轴动力件和Y轴动力件，其中所述真空吸附平台的吸附面与所述支撑平台的支撑面齐平设置。

10.根据权利要求1所述的气柱包装体的全自动上料、充气、封口一体机，其特征在于：所述的充气嘴包括柱形本体、形成在所述柱形本体插入端部的锥台形插接头，所述上模和下模将所述上层膜和下层膜逐步压平时，所述上层膜和所述下层膜贴合所述锥台形插接头并向所述充气腔外移动。

11.一种气柱包装体的自动充气和热封的方法，其特征在于：该方法采用了权利要求1至9中任一项所述气柱包装体的全自动上料、充气、封口一体机，且包括如下步骤：

S1、气柱包装体的逐个上料

采用层叠逐层升降进行气柱包装体补位的模式，由移载机械手逐个取料，并移载至支撑平台，并在水平传输机构和水平微调机构调整下，将待充气的气柱包装体气道口对齐充气工位；

S2、气柱包装体的充气

由所述气道口的上层膜和下层膜位于所述上模和下模之间，且在所述上模和下模相对贴合下，随着所述上模和下模内所形成的负压吸附所述上层膜向上、所述下层膜向下运动以张开所述气道口，然后由充气嘴插入所述气道口，并由所述上模和下模相对压紧将所述气道口与所述充气嘴密封配合，接着向所述气柱包装体内按设定参数进行充气；

S3、气柱包装体的热封

完成充气后，所述上模和所述下模相对脱开，并逐步泄压，且上层膜和下层膜贴合退出充气腔的充气嘴的外周逐步靠拢贴合，直至充气嘴全部脱离气道口后，所述上模和所述下模相对压平上层膜和下层膜，接着在移位装置的驱动下，压平的气道口相对移动至热封工位，由热封条按热封参数下压封口；

S4、气柱包装体的收料

完成封口后的气柱包装体，在水平传输机构的传输下，移出支撑平台进行收料；

S5、重复上述S1至S4，并在气柱包装体移载过程中，先识别获取气柱包装体的信息，然后根据所获取的信息选择相对应所述气柱包装体的移动、充气、及热封参数，完成气柱包装体逐个充气和热封。