CN1616305A - 一种纸箱全自动开箱方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种纸箱全自动开箱方法，按如下步骤开箱：①检测捆扎纸箱的包装带并拆除和回收；②翻盖。用于该方法的设备包括有沿纸箱输送线路设置的纸箱包装带拆除和回收装置(3)、分别设置于纸箱输送线路两侧的前翻盖装置(5)和后翻盖装置(4)。本发明能自动连续完成纸箱外表面包装带条数检测、定位、剪断和快速回收，并能连续自动将纸箱的盖子翻开和将纸箱中物体上表面的衬垫取走，适用于不同尺寸规格纸箱，工作效率高。

Description

一种纸箱全自动开箱方法和设备

技术领域

本发明涉及一种自动剪断、回收纸箱捆扎带以及打开纸箱盖子的方法以及用于该方法的设备结构技术领域。

背景技术

在轻工行业中，很多纸箱都采用捆扎带进行打包，目前，对纸箱捆扎带的拆除以及纸箱四侧箱盖的打开大多采用人工操作的方式，这种方法工作效率低，劳动强度大，开箱作业环境差，较难满足大批量、机械化连续生产的需要。也有人采用关节搬运机器人自动拆除捆扎带及翻开纸箱盖子，但该方法对对纸箱的尺寸要求较为严格，不能实用于一条生产线上具备多种不同尺寸规格纸箱的工况，且由于采用机器人，使得设备的成本较为昂贵，不利于市场的推广使用。此外还有一些设备也可以完成纸箱捆扎带的自动剪断和回收，但是必须采用人工识别捆扎带的位置以及捆扎带的数量，然后再由人工辅助来完成带子的剪断和回收，且带子的回收往往是整条回收，占地空间大，不利于周转输送。

发明内容

本发明的目的正是为了解决上述现有技术存在的不足而提供一种能自动连续完成纸箱外表面包装带条数检测、定位、剪断和快速回收，并能连续自动将纸箱的盖子翻开和将纸箱中物体上表面的衬垫取走，适用于不同尺寸规格纸箱，工作效率高的纸箱全自动开箱方法，本发明还提供实现这一方法的设备。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的。

一种纸箱全自动开箱方法，是按如下步骤开箱：①、检测捆扎纸箱的包装带并拆除和回收，即用可移动的检测元件自动检测包装带的条数和位置，并将检测信息存贮在控制系统，然后用可移动的机械手拆除装置根据控制系统的存贮信息自动移动到包装带位置并将包装带剪断，再将剪断的包装带自动卷收并切碎后回收；②、翻盖，即用翻盖机械手装置先将纸箱两个对边的盖子同时翻开，再将另外两个对边的盖子同时翻开。

本发明的方法，在对纸箱包装带进行检测并拆除和回收之前，将纸箱自动输送到开箱工位并定位；如果纸箱内有衬垫，在翻开全部箱盖后，可再用抓取装置将纸箱内的衬垫取出移开。

用于纸箱全自动开箱方法的设备，该设备包括有沿纸箱输送线路设置的纸箱包装带拆除和回收装置、分别设置于纸箱输送线路两侧的前翻盖装置和后翻盖装置。

所述的拆除和回收装置通过支架安装在底座上，在支架的横梁上安装有可沿横梁移动并可升降的导杆架，在导杆架的下端设置有回收装置和用于安装拆除装置并与横梁垂直的水平的直线驱动装置；所述的回收装置包括有带导向槽的罩壳，在罩壳内设置有由驱动装置驱动的设有抓带装置和开口槽的缠绕转盘，抓带装置正对导向槽，在罩壳的上方设置有可移动的锯片，该锯片与缠绕转盘上的开口槽位置对应；所述的拆除装置通过升降驱动机构安装在直线驱动装置的滑块上，拆除装置包括安装在升降驱动机构底部的抓带导向机构、由剪带驱动装置驱动的设置在抓带导向机构侧面的刀具、设置在抓带导向机构另一侧可翻转的带子夹紧机构，在直线驱动装置的外端设置有检测装置；所述的前翻盖装置和后翻盖装置分别通过支架安装在设置于底座上并可沿纸箱输送线路横向移动的滑动支座上，在前翻盖装置的支架上安装有顶升升降平台的执行机构，在升降平台和滑动支座上分别设置有可沿纸箱输送线路纵向进给的移动装置，在各移动装置上均相互垂直安装有两个摆动马达，在每个摆动马达的驱动轴上均安装有翻盖手爪；在纸箱输送线路旁设置有可沿输送线路横向移动的纸箱定位装置，该定位装置安装在底座上；所述的纸箱定位装置包括有一个滑动支座，滑动支座的两端套接在滑动导杆上，前端设置有横向推杆，后端连接有推进执行机构；在纸箱输送线路上方还悬设有一用于取纸箱衬垫并可升降的抓取装置，该抓取装置通过悬臂和悬架与底座连接，在悬架上设置有驱动悬臂转动的电机；在翻盖手爪和抓取装置上均设置有吸盘；在纸箱输送线路两侧的底座之间位于纸箱捆扎带拆除和回收装置的下方设置有辊道输送机，在输送机的下面设置有升降定位机构，定位机构的顶端设置有辊轮，在辊道两侧设置有挡板，在辊道前端设置有定位挡块；在后翻盖装置的移动装置上设置有传感器；在回收装置的缠绕转盘上还设置有由直线驱动机构驱动的带开口的卡具，卡具上的开口位置对应开口槽；在安装拆除和回收装置的横梁上设置有直线运动导轨，导轨上配置有滑块，在导轨的末端设置有控制滑块移动的执行电机和位移传感器，导杆架安装在滑块上；在抓带导向机构上方两侧设置有检测元件；在缠绕转盘旁还设置有传感器；在罩壳底部设置有落料斗；在带子夹紧机构上连接有带头翻转机构。

本发明的方法，依据纸箱包装的特点，将纸箱开箱过程中的各个步骤细化分解，分为包装带检测、拆除和回收以及翻盖两个基本步骤，并对纸箱实行自动输送到位和定位，同时对内部衬有衬垫的纸箱补充设置了抓取衬垫步骤。由于各工序安排合理，使用流水作业的并行处理方式，大大提高了工作效率，保证有四根捆扎带的纸箱可以在50秒内完成全部开箱动作。全部开箱动作均由机器自动化完成，提高了生产率。

本发明的开箱设备，通过自动输送定位机构、包装带检测、拆除和回收装置、自动翻盖装置、取衬垫机构以及完善的检测装置与控制系统的有机组合和协同作业，实现了开箱过程的全自动化操作。通过将包装带的剪断和回收工序分开，包装带被剪断并送入到回收装置后，可连续工作，接着进行下一条包装带的剪断，以获得较高的工作效率。且包装带的回收方式不同于以往的整条回收，而采用切碎回收方式，便于包装带的存储和输送。所设置的检测元件及可横向、纵向自由移动调节的自适应定位机构，使得本设备可以适应各种不同尺寸规格纸箱的自动开箱。所有的机构都设置在纸箱输送线路的侧边、下边及空中，工艺路线短，占地面积小。本设备自动化程度高，可大大降低工人的劳动强度，提高生产率。

下面结合说明书附图及实施例进一步阐述本发明的内容。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图1的俯视图；

图4为图1的左视图；

图5为图1中包装带拆除和回收装置的结构示意图；

图6为图5中拆除装置的结构示意图；

图7为图5中回收装置的结构示意图；

图8为图7中罩壳内卷收机构的结构示意图；

图9为图1中前翻盖机械装置结构示意图；

图10为图1中后翻盖装置结构示意图。

具体实施方式

本发明提出的开箱方法，主要由如下步骤实现：纸箱输送定位，包装带拆除和回收，纸箱翻盖，取衬垫。首先，由一辊道输送机将纸箱输送到开箱工位，并由输送机前端可升降的定位挡块实现纸箱前部定位。辊道输送机的下面有顶升机构，将纸箱上表面顶升到预定高度后，停止顶升，实现纸箱高度方向定位。然后由纸箱上方可以往复移动的拆除和回收装置进行捆扎带的检测、拆除、卷收、切断和回收。反复以上过程，直到所有捆扎带回收结束。捆扎带全部回收后，由辊道输送机侧边的推箱定位机构将输送机上的纸箱往另一侧边推，实现纸箱的宽度方向定位。然后，通过合理控制纸箱前后两侧的纸箱翻盖装置，实现纸箱长度的定位以及翻开纸箱的四个盖子。当纸箱的四个盖子都翻开后，驱动取衬垫的机械手抓取装置，将抓取装置转动到纸箱上方，将衬垫取出并移送到回收处。

如图1～图10所示，本发明的装置包括一辊道输送机1，包装带拆除和回收装置3位于输送机侧边，在输送机1后端一侧设置后翻盖装置4，前端另一侧设置前翻盖机构5，在输送机一侧设置纸箱定位装置6，在输送机上方悬设取衬垫的抓取装置7。

上述的辊道输送机1，其输送辊子34的两端有便于纸箱输送导向和定位的分流挡板33，输送机前端辊道之间有可升降的定位挡块14，当纸箱输送过来时，定位挡块14升起，实现纸箱的纵向定位，当开箱结束后，定位挡块14下降，便于纸箱输送到下一工序。辊道输送机1下面设置纸箱升降定位机构2，机构2的顶部与纸箱接触处有两排辊轮15，便于纸箱作横向运动，纸箱的升降通过驱动机构38作伸缩运动，从而拉动拉杆37和支架36实现。包装带拆除和回收装置3固定在支架45上，在支架的横梁52上装有直线运动导轨51，导轨51上的滑块53可以带动整个装置作相对纸箱输送方向的快速移动，滑块53上还装有导杆架50和升降驱动元件54，通过升降驱动元件54与导杆架50上的拉杆49的配合运动，实现整个装置的升降运动。滑块53的移动由安装在直线运动导轨末端的执行电机67驱动，在驱动电机上的位移传感器68，可以检测出电机转角或滑块53相对导轨末端的位移量。回收装置44连接于导杆架50下端，回收装置44包括有带导向槽70的罩壳74，罩壳内设有带开口槽76和抓带机构77并由驱动装置75驱动的缠绕转盘78，抓带机构采用气动手爪。在缠绕转盘78上套有由直线驱动机构79驱动的带开口80的卡具81，用于压紧缠绕在转盘78上的包装带，以便于后续切割。在缠绕转盘78旁设置有传感器82。在回收装置的顶部设置运动滑台71，可以带动装在滑台上的锯片72及其驱动装置73作往复运动。在罩壳74的底部设置落料斗69，以便于切割回收的包装带落下。用于安装水平的并与横梁52垂直的直线驱动机构47的底板48连接于回收装置44上。直线驱动机构47的滑块65上通过升降驱动机构66连接着拆除装置46，使拆除装置46可随滑块65沿纸箱输送方向的横向运动，并将剪断的包装带带头送入到回收装置44中进行快速剪碎回收。在升降驱动机构66底部装有抓带导向机构55、由剪带驱动装置61驱动的设置在抓带导向机构55侧面的刀具60、设置在抓带导向机构55另一侧与带头翻转机构63连接可翻转的带子夹紧机构56，带子夹紧机构56采用气动夹紧机构。在直线驱动装置47的外端通过挂板59设置有检测装置57以检测包装带的条数和位置，在抓带导向机构55上方两侧设置检测元件58和62，以检测包装带是否被夹紧和剪断。本实施例所采用的检测装置和检测元件均为光电传感器。在输送机1侧边设置可沿纸箱输送方向的横向推进纸箱的定位装置6，其推箱执行机构19安装在底座8上，底座8上装有直线滑动导杆17，滑动支座16安装在导杆17上，并与执行机构19连接，在滑动支座16上装有横向推杆20。前翻盖机构5安装在纸箱定位机构6的滑动支座16上，且随滑动支座一起作横向进给。安装支架87与滑动支座16连接，在安装支架87上装有顶升执行机构85，顶升执行机构85与升降平台88相连接，在升降平台88上装有导杆86，可相对支架87运动，在升降平台88上装有执行机构90，可使滑块9沿横向导杆89作横向进给，以带动固接在滑块9上的移动装置21移动，在移动装置21上安装有摆动马达11、12，在摆动马达11、12上分别连接有翻纸箱小盖和大盖的手爪10、13，在每个手爪上都分别装有18、84。后翻盖机构4的支架28安装在底座8上，在支架28上装有直线进给执行机构29和滑台导杆30，在滑台导杆上装有滑动支座35，且滑动支座35与执行机构29连接。在滑动支座上面装有进给执行机构39和滑动导杆机构40，在滑动导杆机构的顶部装有移动装置41，该移动装置41与执行机构39连接。在移动装置41上安装有摆动马达83、91，在摆动马达上连接有手爪32、92、手爪前端设置有气动吸盘31、43，在移动装置41上还装有光电检测传感器42，用于检测纸箱边缘的位置。取衬垫的抓取装置7的悬架22安装在底座8上，且在悬架22上安装着驱动电机23，驱动悬臂24转动，在悬臂24的外端装有升降驱动执行机构27，执行机构27与抓取支架26连接，在抓取支架26上设有抓取手爪25，在本实施例中，抓取手爪为气动吸盘。

工作过程如下：首先，将纸箱沿辊道输送机1输送到开箱工位，执行机构19向前推进，推动滑动支座16沿滑动导杆17向前滑动，滑动支座16前端的横向推杆20推动纸箱，使纸箱贴靠分流挡板33，从而实现纸箱的准确定位。

然后，拆除和回收装置3沿横梁52上的直线运动导轨51作相对纸箱纵向的移动，滑块53在移动过程中带动设置在直线驱动机构47外端的检测装置57沿纸箱纵向移动，以检测包装带的条数和位置，并将检测到的信息存储在控制系统中。然后，拆除装置46回移到第一条包装带的上方，根据控制系统预先存贮的信息自动进行拆除动作。拆除过程如下：升降驱动机构66下降，使抓带导向机构55压住纸箱的上表面，且压力达到一定值后，升降驱动机构66停止并定位。抓带导向机构55插入到包装带下面，将包装带挑入台面64上，然后，气动的带子夹紧机构56下压，将包装带夹紧。接着刀具60在剪带驱动装置61的驱动下下切，将包装带剪断。所设置的检测元件62可检测包装带是否被抓取，检测元件58可检测包装带是否被剪断，并将信息传输给控制系统。之后，带头翻转机构63驱动带子夹紧机构56翻转180度，将剪断的带头翻向面对回收装置44的导向槽70，然后升降驱动机构66上升，并在直线驱动装置64和滑块65的作用下，拆除装置46向回收装置的方向移动，将带头送入导向槽70中，抓带装置77将带头抓住，驱动装置75驱动缠绕转盘转动，将剪断的包装带缠绕在转盘外面。卡具81在直线驱动机构的驱动下向内移动，将缠绕的包装带压紧。压紧包装带的方式可以有多种，例如设置压头直接压住包装带。通过设置在缠绕转盘旁的传感器82使缠绕转盘78的开口槽76及卡具81的开口80位置固定，且方向与锯片72的方向一致。随后，气动滑台71朝缠绕转盘方向滑动，锯片驱动装置73启动锯片72，带动锯片72对着开口80和开口槽76移进，将包装带锯断。被锯断的包装带通过落料斗69落下。然后所有装置和机构复位，重复以上动作，直到纸箱单边的包装带全部拆除并回收。在缠绕转盘外还可以设置一个可开合的外罩，以避免包装带绕乱以及剪断的包装带乱跳，同时又使剪断的包装带能顺利落出。如果纸箱上的包装带是交错类似“#”的打包，则当一个方向的包装带剪断等回收结束后，可通过纸箱下面的顶升机构带动纸箱旋转90度，再重复以上的过程，直到纸箱的所有包装带拆除和回收结束。

之后，前翻盖装置5和后翻盖装置4开始动作。前翻盖装置5的动作过程是：前翻盖机构5随纸箱定位装置6一同进给，且执行机构90动作使滑块9处于缩回状态，然后摆动马达12转动，使手爪13上的气动吸盘84压住纸箱侧边盖子，吸盘动作，稍作延时后摆动马达12反向转动，从而翻开纸箱侧边盖子。侧边盖子翻开后，定位装置6后退，带动前翻盖装置5也后退，然后执行机构90动作使滑台9进给，进给到位后，摆动马达11翻转使手爪10上的气动吸盘18压住纸箱前端的盖子，吸盘动作，稍作延时后，反向翻回，从而翻开纸箱前边的盖子，然后执行机构90动作使滑块9缩回到零位。两个纸箱盖子都翻开后，执行机构85动作顶升升降平台88，使得前翻盖装置5处于纸箱上方一定的高度，从而避免纸箱输送过程中与装置发生机械干涉。后翻盖装置4的动作过程是：横向进给执行机构29的活塞杆全部伸出，纵向进给执行机构39的活塞杆全部缩回。当纸箱在输送机上完成定位后，执行机构39的活塞杆伸出，带动移动装置41作纵向进给，进给到位后，摆动马达83动作，手爪32翻转，使气动吸盘31压住纸箱侧边盖子，稍作延时后，摆动马达83反向动作，将纸箱侧边盖子翻开。然后执行机构39缩回到零位，横向进给执行机构29的活塞杆随后缩回，缩回过程中，当光电检测传感器42检测到纸箱边缘时，执行机构29停止并实现准确定位，然后摆动马达91动作，使手爪92翻转并使得气动吸盘43压住纸箱后端的盖子，稍作延时后，摆动马达91反向动作，手爪92反向旋转翻开纸箱后端盖子。当盖子全部翻开后，执行机构29全部伸出。

当纸箱盖子全部翻开后，电机23驱动悬臂24旋转，使升降直线驱动执行机构27旋转到纸箱上面，然后执行机构27动作，使抓取支架26下降，抓取手爪25压住纸箱中物品上表面的衬垫，抓住衬垫。稍作延时后，执行机构27反向动作，抓取支架26上升，到位后，电机23反向旋转，悬臂旋转将衬垫移开回收。

开箱结束后，纸箱被送走，各机构和装置复位，等待下一纸箱进入。

如上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以此限定本发明的范围，即依本发明专利申请保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围。

本发明的方法和设备可广泛用于烟草、食品、医药、交通等轻工行业的纸箱全自动开箱。

Claims (20)

1、一种纸箱全自动开箱方法，其特征在于，按如下步骤开箱：

①、检测捆扎纸箱的包装带并拆除和回收，即用可移动的检测元件自动检测包装带的条数和位置，并将检测信息存贮在控制系统，然后用可移动的机械手拆除装置根据控制系统的存贮信息自动移动到包装带位置并将包装带剪断，再将剪断的包装带自动卷收并切碎后回收；

②、翻盖，即用翻盖机械手装置先将纸箱两个对边的盖子同时翻开，再将另外两个对边的盖子同时翻开。

2、根据权利要求1所述的一种纸箱全自动开箱方法，其特征在于，在对纸纸箱装带进行检测并拆除和回收之前，将纸箱自动输送到开箱工位并定位。

3、根据权利要求1所述的一种纸箱全自动开箱方法，其特征在于，翻开全部箱盖后，再用抓取装置将纸箱内的衬垫取出移开。

4、一种实现如权利要求1所述的纸箱全自动开箱方法的纸箱全自动开箱设备，其特征在于，该设备包括有沿纸箱输送线路设置的纸箱包装带拆除和回收装置(3)、分别设置于纸箱输送线路两侧的前翻盖装置(5)和后翻盖装置(4)。

5、根据权利要求4所述的纸箱全自动开箱设备，其特征在于，所述的拆除和回收装置(3)通过支架(45)安装在底座(8)上，在支架的横梁(52)上安装有可沿横梁移动并可升降的导杆架(50)，在导杆架的下端设置有回收装置(44)和用于安装拆除装置(46)并与横梁(52)垂直的水平的直线驱动装置(47)。

6、根据权利要求4或5所述的纸箱全自动开箱设备，其特征在于，所述的回收装置包括有带导向槽(70)的罩壳(74)，在罩壳内设置有由驱动装置(75)驱动的设有抓带装置(77)和开口槽(76)的缠绕转盘(78)，抓带装置(77)正对导向槽(70)，在罩壳的上方设置有可移动的锯片(72)，该锯片与缠绕转盘上的开口槽(76)位置对应。

7、根据权利要求4或5所述的纸箱全自动开箱设备，其特征在于，所述的拆除装置通过升降驱动机构(66)安装在直线驱动装置(64)的滑块(65)上，拆除装置包括安装在升降驱动机构(66)底部的抓带导向机构(55)、由剪带驱动装置(61)驱动的设置在抓带导向机构(55)侧面的刀具(60)、设置在抓带导向机构(55)另一侧可翻转的带子夹紧机构(56)，在直线驱动装置(64)的外端设置有检测装置(57)。

8、根据权利要求4所述的纸箱全自动开箱设备，其特征在于，所述的前翻盖装置(5)和后翻盖装置(4)分别通过支架(87)、(28)安装在设置于底座(8)上并可沿纸箱输送线路横向移动的滑动支座(16)、(35)上，在前翻盖装置(5)的支架(87)上安装有顶升升降平台(88)的执行机构(85)，在升降平台(88)和滑动支座(35)上分别设置有可沿纸箱输送线路纵向进给的移动装置(21)、(41)，在各移动装置上均相互垂直安装有两个摆动马达(11)、(12)、(83)、(91)，在每个摆动马达的驱动轴上均安装有翻盖手爪(10)、(13)、(32)、(92)。

9、根据权利要求4所述的一种纸箱全自动开箱设备，其特征在于，在纸箱输送线路旁设置有可沿输送线路横向移动的纸箱定位装置(6)，该定位装置(6)安装在底座(8)上。

10、根据权利要求4或9所述的一种纸箱全自动开箱设备，其特征在于，所述的纸箱定位装置(6)包括有一个滑动支座(16)，滑动支座(16)的两端套接在滑动导杆(17)上，前端设置有横向推杆(20)，后端连接有推进执行机构(19)。

11、根据权利要求4所述的一种纸箱全自动开箱设备，其特征在于，在纸箱输送线路上方还悬设有一用于取纸箱衬垫并可升降的抓取装置(7)，该抓取装置通过悬臂(24)和悬架(22)与底座(8)连接，在悬架(22)上设置有驱动悬臂(24)转动的电机(23)。

12、根据权利要求8或11所述的一种纸箱全自动开箱设备，其特征在于，在翻盖手爪(10)、(13)、(32)、(92)和抓取装置(7)上均设置有吸盘。

13、根据权利要求4所述的一种纸箱全自动开箱设备，其特征在于，在纸箱输送线路两侧的底座(8)之间位于纸箱捆扎带拆除和回收装置(3)的下方设置有辊道输送机(1)，在输送机(1)的下面设置有升降定位机构(2)，定位机构(2)的顶端设置有辊轮(15)，在辊道两侧设置有挡板(33)，在辊道前端设置有定位挡块(14)。

14、根据权利要求4或8所述的一种纸箱全自动开箱设备，其特征在于，在后翻盖装置(4)的移动装置(41)上设置有传感器(42)。

15、根据权利要求6所述的一种纸箱全自动开箱设备，其特征在于，在回收装置的缠绕转盘(78)上还设置有由直线驱动机构(79)驱动的带开口(80)的卡具(81)，卡具上的开口(80)位置对应开口槽(76)。

16、根据权利要求5所述的一种纸箱全自动开箱设备，其特征在于，在安装拆除和回收装置(3)的横梁(52)上设置有直线运动导轨(51)，导轨上配置有滑块(53)，在导轨的末端设置有控制滑块移动的执行电机(67)和位移传感器(68)，导杆架(50)安装在滑块(53)上。

17、根据权利要求7所述的一种纸箱全自动开箱设备，其特征在于，在抓带导向机构(55)上方两侧设置有检测元件(58)、(62)。

18、根据权利要求6所述的一种纸箱全自动开箱设备，其特征在于，在缠绕转盘(78)旁还设置有传感器(82)。

19、根据权利要求6所述的一种纸箱全自动开箱设备，其特征在于，在罩壳(74)底部设置有落料斗(69)。

20、根据权利要求6所述的一种纸箱全自动开箱设备，其特征在于，在带子夹紧机构(56)上连接有带头翻转机构(63)。

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