多种球形水果混装的包装机及操作方法与流程

本发明涉及包装设备领域，尤其涉及用于多种球形水果混装的包装机及其包装方法。

背景技术：

随着中国电子商务的发展，网上买水果因其方便、快捷、实惠、新潮等诸多优势，成为一种趋势，但由于客户购买需求都不一样，导致了一个包装箱中需要哪种水果，该种水果需要多少数量，都无法统一，如果采用传统手工分拣装箱的方式，网店人员的工作量将剧增。

目前，国内还没有针对网店销售情况的水果包装机，于是一种集水果供给、水果抓取装箱、整圈缠绕封箱于一体的多种水果混装的包装机应运而生。另外不仅购买水果的网店会遇到上述问题，其它行业中，也会遇到不同球形物品混合装箱的工作，如何省时省力地完成类似工作，也是需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种多种球形水果混装的包装机及操作方法，旨在实现对多种水果混合定量装箱，满足客户个性化购买需求。

为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：多种球形水果混装的包装机，它包括箱子传送装置，所述箱子传送装置的两侧分别设置有水果供给装置一和水果供给装置二，所述箱子传送装置承载箱子并辅助箱子向前推送，其上方上安装有拾取水果的并联机械手，所述并联机械手与水果供给装置一和水果供给装置二相配合实现多种球形水果的混合装箱，在箱子传送装置上还安装有将箱子顶部四个侧盖盖合的拆盖装置，所述拆盖装置的后道工序设置有封箱带缠绕装置，所述封箱带缠绕装置与旋转装置相配合对箱子进行旋转、缠绕封装。

所述箱子传送装置由前段输送带和后段传输带组成。

所述前段输送带分别由主滚筒和从滚筒传动，均安装在铝型材框架上，前段输送带两侧装有护栏，在前段输送带和后段传输带中间位置分别安装了一组对射光电传感器。

所述主滚筒由直流电机通过主带轮、从带轮和同步带一构成的带传动配合驱动其旋转，所述前段输送带和后段传输带之间通过同步带二连接，所述后段传输带的传动链结构与前段传输带相同。

所述水果供给装置一包括供给装置支架，所述供给装置支架上固定有侧板，所述供给装置支架之间安装有传动轴，所述传动轴通过直流电机驱动，所述传动轴上安装有链轮，所述链轮与双排链条构成链轮链条传动配合，所述双排链条之间安装有X型锥筒，所述双排链条的末端设置有抓取平台。

所述水果供给装置二的结构和水果供给装置一的结构相同，并且在箱子传送装置的两侧设置有多个水果供给装置实现多种水果的混装。

所述并联机械手由并联机械臂和机械爪组成。

所述并联机械臂包括静平台、臂部舵机、主动臂、关节轴承、从动臂和动平台，所述静平台安装在箱子传送装置上的铝型材框架上，所述静平台的末端安装有臂部舵机，所述臂部舵机上铰接有主动臂，所述主动臂的末端通过关节轴承铰接有从动臂，所述从动臂的末端安装有动平台。

所述机械爪包括腕部舵机，所述腕部舵机安装于动平台的底部，所述动平台通过螺栓与下底板固定相连，所述下底板上铰接有爪子，所述爪子的侧壁通过连杆与滑块体铰接，所述滑块体内部嵌套有直线轴承，所述直线轴承与滑杆相配合，所述腕部舵机通过舵机摆杆和摇杆带动直线轴承和滑块体在与下底板固连的滑杆上滑动，并由此带动爪子夹紧或张开。

所述折盖装置包括直流电机，所述直流电机通过联轴器与丝杆连接，所述丝杆用轴承座固定于箱子传送装置的铝型材框架上，所述丝杆上安装有同步带轮，所述同步带轮经同步带连接对称的另一丝杆机构，所述丝杆上还安装有丝杆螺母，丝杆螺母与升降支架固连，所述直流电机带动丝杆旋转并通过丝杆螺母驱使升降支架 上下移动，所述升降支架的横梁底端固定有两个侧盖下压弯管，在升降支架的纵梁末端安装有前盖下压弯板和电机支架，所述电机支架中安装有伺服电机，其轴上装配有后盖下压弯管。

所述旋转装置包括直流电机，所述直流电机固定于直线导轨下方的齿条传动限位块上，其输出轴上安装有齿轮，齿轮与两根平行相对的齿条配合，两根齿条都分别用其一端固接两个滑块，当齿轮转动时，通过齿轮齿条传动，带动滑块上的夹持器沿直线导轨向内夹紧箱子或向外松开箱子，所述旋转装置还包括舵机和转盘轴承，所述舵机通过电机座固定在折盖装置的升降支架上，其输出轴与直线导轨固定，舵机通过转盘轴承带动直线导轨两端的夹持器旋转。

所述封箱带缠绕装置包括传动机构、封箱带供给器和剪断机构。

所述传动机构由直流电机、联轴器、传动轴、同步带轮、同步带、四个链轮、双排链条和凸起支撑架组成，所述传动轴用于在双排链条之间传递动力，所述链轮支撑在轴承座上，轴承座固定在箱子传送装置的铝型材框架上，所述凸起支撑架向上托起双排链条；

所述封箱带供给器包括封箱带、封箱带支撑支架和封箱带供给支架，所述封箱带供给支架固定于双排链条上；

所述剪断机构由舵机和剪切刀具组成。

它还包括电控系统硬件部分，所述电控系统硬件部分包括单片微控制板、CCD条形码扫描仪、对射光电传感器、红外传感器、压力传感器、无线数传、电机驱动板和开关电源；

所述单片微控制板为电控系统的智能核心；

所述CCD条形码扫描仪用于获取贴于箱子外侧快递单的单号；

所述对射光电传感器用于检测箱子在箱子传送装置中所处的位置；

所述红外传感器嵌入在抓取平台下方，用于检测是否有水果到位；

所述压力传感器用于反馈爪子抓取水果的夹力；

所述无线数传用于下位机单片微控制板与上位PC机进行信息交换；

所述电机驱动板用于控制和驱动各直流电机；

所述开关电源用于把220V交流电稳压成24V和5V的直流电，为电控系统各硬件提供电源。

它还包括电控系统统软件部分，所述电控系统软件部分为订单管理软件，其界面分为三部分，包快显示区、控制区和录入区。

所述录入区，用于把订单信息录入并保存于数据库中，所述控制区用于启动或停止水果包装机的运行，所述显示区用于显示水果包装机的工作状态和参数，上位机订单管理软件接受到下位机单片微控制板发送的快递单号信息后，在数据库中查找并匹配，之后将快递单号对应控制参数发送给下位机，下位机会根据参数自动控制水果包装机完成水果混合装箱和封箱打包的工作。

采用任意一项球形水果自动装箱机械的操作方法，其特征在于，它包括以下步骤：

S1：首先将填好信息的快递单贴于箱子外侧表面，并将箱子放置于箱子放置平台的前段输送带一端；

S2：当箱子上的快递单经过条形码扫描仪时，扫描仪会自动获取订单号，并将订单号采集到单片微控制板，控制板将单号上传上位机，订单管理软件通过查询处理，把订单单号对应控制参数返回给下位机单片微控制板；

S3：单片微控制板收到控制参数后，将控制水果供给装置一和水果供给装置二运作，将水果运送到各自的抓取平台上，接着并联机械手到指定水果供果装置一的抓取平台上抓取水果，装入箱子内部由程序规划好的位置处；

S4：水果按订单要求装箱后，箱子传送装置的前段输送带和后段传输带开始运转，承载箱子向前移动至下一工位；

S5：当箱子经过折盖机构时，由前盖下压弯板将其前盖下压，伺服电机带动后盖下压弯管下压，将后盖折下，箱子两边侧盖也随着箱子的移动，被侧盖下压弯管下压；

S6：箱子经过箱子传送装置后段传输带的一对射光电传感器，前、后段传送带停止运动，箱子到达封箱带缠绕装置，折盖装置的升降支架在丝杆螺母机构的带动向下运动，同时固定在升降支架的旋转装置夹持器在齿轮齿条机构的带动向内抱紧箱子；

S7：封箱带缠绕装置的封箱带供给器在双排链条的带动下，绕箱子整圈运行，当封箱带缠绕多圈后，经过剪切机构时，将被剪切刀具剪断，箱子的纵向缠绕完后，由旋转机构旋转90度，进行横向缠绕，封箱带缠绕几圈后被剪断；

S8：折盖装置的升降支架向上运动，同时旋转装置的夹持器向外松开箱子；

S9：最后箱子传送装置的前、后段传输带再次运行，将箱子送出。

本发明有如下有益效果：

1、上述的多种球形水果混装的包装机，它由箱子输送平台，水果供给装置，并联机械手三大部分组成；水果供给装置布置在并联机械手两侧，可以按需求布置装置1到4个，供给不同种类的水果；箱子输送平台承载箱子并辅助箱子前后推送，箱子输送平台的上方安装有并联机械手；水果供给装置可以把杂乱的水果分离开来，逐个输送至其抓取平台，并联机械手从各水果供给装置的抓取平台上抓取水果，装入箱子内部由程序规划好的位置处。

2、上述箱子放置平台包括安装于铝型材框架的输送带，用于支撑和传动输送带的两个滚筒，安装于输送带两侧的护边栏，以及用于安装CCD条形码扫描仪的支架。

3、上述水果供给装置包括侧板和铝型材框架，它们构成机体结构，上述水果供给装置还包括多个X型锥筒、双排链条和抓取平台，X型锥筒按一定间距安装在双排链条上，双排链条由电机经过传动轴，链轮驱动运行，水果依托X型锥筒由装置底部往上输送达到抓取平台。

4、上述并联机械手由并联机械臂和机械爪组成。并联机械臂由静平台、臂部舵机、主动臂、关节轴承、从动臂和动平台组成，静平台安装于铝型材框架上，三个臂部舵机各自转动相应的角度，就会通过由主动臂，关节轴承，从动臂形成的连杆机构，带动动平台，使其处于一定空间范围内不同工作位置。机械爪包括腕部舵机、舵机摆杆、摇杆、滑块体、直线轴承、滑杆、连杆、下底板和爪子，所述腕部舵机有三个，它们安装于动平台，动平台通过螺栓与下底板固连，爪子一端与下底板铰接，另一端又通过连杆与滑块体铰接，直线轴承嵌入在滑块体中并与滑杆相配合，腕部舵机通过舵机摆杆和摇杆带动直线轴承和滑块体在与下底板固连的滑杆上滑动，并由此带动爪子夹紧或张开。

5、该水果自动装箱机械的电控系统硬件部分包括单片微控制板、CCD条形码扫描仪、压力传感器、无线数传、电机驱动板、开关电源。单片微控制板为电控系统的智能核心，CCD条形码扫描仪用于获取贴于箱子外侧的快递单单号，压力传感器用于反馈爪子抓取水果的夹力，无线数传用于与上位机进行信息交换，电机驱动板用于控制和驱动水果供给装置上的直流电机运转，开关电源用于把220V交流电稳压成24V和5V的直流电，为电控系统各硬件提供电源。电控系统软件部分为订单管理软件，其界面分为三部分，包快显示区，控制区，录入区。客户下单后，经录入区把订单信息录入并保存于数据库中，订单管理软件接受到下位机单片微控制板发送的快递单号信息后，在数据库中查找匹配，之后将快递单号对应控制参数发送给下位机，下位机会根据参数自动控制装箱机械完成水果混合装箱工作。

6、本发明公开的水果包装机可以实现对于不同种类球形水果和不同配置量水果的混合装箱并同时完成封箱打包的工作。该包装机不仅满足水果的定制化购买需求，而且也方便水果的物流运输，它能够节省人力和财力，应用到其它自动化生产线上，也具有较强的推广应用价值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的箱子传送装置结构示意图。

图3为本发明的水果供给装置结构示意图。

图4为本发明的并联机械手整体结构示意图。

图5为本发明的并联机械手的机械爪结构示意图。

图6为本发明的折盖装置结构示意图。

图7为本发明的旋转装置结构示意图。

图8为本发明的胶带缠绕装置结构示意图。

图9为本发明的订单管理软件人机界面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

结合参照图1，本发明多种球形水果混装的包装机包括箱子传送装置10，水果供给装置一20，水果供给装置二40，并联机械手50，折盖装置60，旋转装置70，封箱带缠绕装置80。水果供给装置布置在并联机械手50两侧，可以按需求布置装置1到4个，供给不同种类的球形水果，箱子传送装置10承载箱子并辅助箱子向前推送，其上方安装有并联机械手50，水果供给装置20可以把杂乱的水果逐个分离开来，输送至其抓取平台209，并联机械手50从各水果供给装置一20的抓取平台209上抓取水果，装入箱子内部由程序规划好的位置处。折盖装置60把箱子的前后左右四个侧盖合盖，封箱带缠绕装置80实现对箱子封箱，封箱带沿箱子左右侧盖封口处缠绕多圈。旋转装置70夹持箱子旋转90度，封箱带再围着箱子缠绕多圈。

结合参照图2，箱子传送装置10由前段输送带109和后段传输带101组成。其中前段输送带109分别由主滚筒103和从滚筒110来传动，它们均安装在铝型材框架108上，前段输送带109两侧装有护栏111，在前段输送带109和后段传输带101中间位置分别安装了一组对射光电传感器112，主滚筒103由直流电机104经过主带轮105，从带轮107和同步带一106驱动旋转。前段输送带109和后段传输带101通过同步带二102连接，后段传输带101的传动链结构与前段传输带109一致。

结合参照图3，所述水果供给装置一20包括供给装置支架202，所述供给装置支架202上固定有侧板203，所述供给装置支架202之间安装有传动轴207，所述传动轴207通过直流电机201驱动，所述传动轴207上安装有链轮206，所述链轮206与双排链条205构成链轮链条传动配合，所述双排链条205之间安装有X型锥筒204，所述双排链条205的末端设置有抓取平台209。X型锥筒204按一定间距安装于双排链条205上，相邻两个X型锥筒204之间形成的漏斗面可盛放一颗水果。水果依托X型锥筒204逐个从装置内槽底部往上输送到达抓取平台209。

进一步的，所述水果供给装置二40的结构和水果供给装置一20的结构相同，并且在箱子传送装置10的两侧设置有多个水果供给装置实现多种水果的混装。

结合参照图4，所述并联机械手50由并联机械臂和机械爪组成。

进一步的，所述并联机械臂包括静平台501、臂部舵机502、主动臂503、关节轴承504、从动臂505和动平台506，所述静平台501安装在箱子传送装置10上的铝型材框架108上，所述静平台501的末端安装有臂部舵机502，所述臂部舵机502上铰接有主动臂503，所述主动臂503的末端通过关节轴承504铰接有从动臂505，所述从动臂505的末端安装有动平台506。

结合参照图5，所述机械爪包括腕部舵机507，所述腕部舵机507安装于动平台506的底部，所述动平台506通过螺栓与下底板508固定相连，所述下底板508上铰接有爪子509，所述爪子509的侧壁通过连杆510与滑块体513铰接，所述滑块体513内部嵌套有直线轴承515，所述直线轴承515与滑杆514相配合，所述腕部舵机507通过舵机摆杆512和摇杆511带动直线轴承515和滑块体513在与下底板508固连的滑杆514上滑动，并由此带动爪子509夹紧或张开。

结合参照图6，折盖装置60包括直流电机613、丝杆609、丝杆螺母608和升降支架606。直流电机613通过联轴器612与丝杆609连接。丝杆609用轴承座607固定于箱子传送装置10的铝型材框架108上，其上安装有同步带轮611，并经同步带610与对称的另一丝杆机构连接。丝杆609上还安装有丝杆螺母608，丝杆螺母608与升降支架606固连。直流电机613带动丝杆609旋转并通过丝杆螺母608驱使升降支架606上下移动。升降支架606上固定有两个侧盖下压弯管601，一个前盖下压弯板602和电机支架605。电机支架605中安装有伺服电机604，其轴上装配有后盖下压弯管603。

结合参照图7，旋转装置70包括直流电机707、齿轮703、齿条701、齿条传动限位块702、滑块708、直线导轨709和夹持器710。直流电机707固定于直线导轨709下方的齿条传动限位块702上，其输出轴上安装有齿轮703，齿轮703与两根平行相对的齿条701配合，两根齿条701都分别用其一端固接两个滑块708，当齿轮703转动时，会通过齿轮齿条传动，带动滑块708上的夹持器710沿直线导轨709向内夹紧箱子或向外松开箱子。旋转装置70还包括舵机706和转盘轴承704，舵机706通过电机座705固定在折盖装置60的升降支架606上，其输出轴与直线导轨709固定，舵机706通过转盘轴承704，带动直线导轨709两端的夹持器710旋转。

结合参照图8，封箱带缠绕装置80包括传动机构，封箱带供给器，剪断机构。

进一步的，所述传动机构由直流电机814、联轴器801，传动轴803，同步带轮805，同步带804，四个链轮813，双排链条811和凸起支撑架807组成。传动轴803用于在双排链条811之间传递动力，链轮813支撑在轴承座812上，轴承座812又固定在箱子传送装置10的铝型材框架108上，凸起支撑架807向上托起双排链条811。封箱带供给器，包括封箱带809，封箱带支撑支架808，封箱带供给支架810，封箱带供给支架固定于双排链条811。剪断机构由舵机806和剪切刀具802组成。封箱带缠绕装置80中传动机构的直流电机814驱动双排链条811上的封箱带供给器围着箱子行走几圈，把封箱带809贴合到箱子封口处并缠绕，封箱后，剪断机构中剪切刀具802在舵机806带动下，剪断封箱带809，当封箱带供给器经过凸起支撑架807时，剪断了的封箱带809会再次粘和到箱子上，开始下一次封箱过程。

结合参照图9，水果包装机的订单管理软件界面分为三部分，包快显示区，控制区，录入区。录入区，用于把订单信息录入并保存于数据库中，控制区用于启动或停止水果水果包装机的运行，显示区用于显示水果包装机工作状态和参数。上位机订单管理软件接受到下位机单片微控制板发送的快递单号信息后，在数据库中查找并匹配，之后将快递单号对应控制参数发送给下位机，下位机会根据参数自动控制水果包装机完成水果混合装箱和封箱打包的工作。

进一步的，它还包括电控系统硬件部分，所述电控系统硬件部分包括单片微控制板、CCD条形码扫描仪、对射光电传感器112、红外传感器、压力传感器、无线数传、电机驱动板和开关电源；

进一步的，所述单片微控制板为电控系统的智能核心；

进一步的，所述CCD条形码扫描仪用于获取贴于箱子30外侧快递单的单号；

进一步的，所述对射光电传感器112用于检测箱子在箱子传送装置10中所处的位置；

进一步的，所述红外传感器嵌入在抓取平台209下方，用于检测是否有水果到位；

进一步的，所述压力传感器用于反馈爪子509抓取水果的夹力；

进一步的，所述无线数传用于下位机单片微控制板与上位PC机进行信息交换；

进一步的，所述电机驱动板用于控制和驱动各直流电机；

进一步的，所述开关电源用于把220V交流电稳压成24V和5V的直流电，为电控系统各硬件提供电源。

本发明进一步提出一种多种球形水果混装的包装机的操作方法。包括以下步骤：

步骤一，将填好信息的快递单贴于箱子外侧表面，并将箱子放置于箱子放置平台10的前段输送带109一端；

步骤二，当箱子上的快递单经过条形码扫描仪时，扫描仪会自动获取订单号，并将订单号采集到单片微控制板，控制板将单号上传上位机，订单管理软件通过查询处理，把订单单号对应控制参数返回给下位机单片微控制板；

步骤三，单片微控制板收到控制参数后，将控制水果供给装置20和40运作，将水果运送到各自的抓取平台209上，接着并联机械手50到指定水果供果装置20的抓取平台209上抓取水果，装入箱子内部由程序规划好的位置处；

步骤四，水果按订单要求装箱后，箱子传送装置10的前、后段传送带开始运转，承载箱子向前移动至下一工位；

步骤五，当箱子经过折盖机构60时，由前盖下压弯板602将其前盖下压，伺服电机604带动后盖下压弯管603下压，将后盖折下，箱子两边侧盖也随着箱子的移动，被侧盖下压弯管601下压；

步骤六，箱子经过箱子传送装置10后段传输带101的一对射光电传感器，前、后段传送带停止运动，箱子到达封箱带缠绕装置80，折盖装置60的升降支架606在丝杆螺母机构的带动向下运动，同时固定在升降支架606的旋转装置70夹持器710在齿轮齿条机构的带动向内抱紧箱子；

步骤七，封箱带缠绕装置80的封箱带供给器在双排链条811的带动下，绕箱子整圈运行，当封箱带809缠绕多圈后，经过剪切机构时，将被剪切刀具802剪断。箱子的纵向缠绕完后，由旋转机构70旋转90度，进行横向缠绕，封箱带809缠绕几圈后被剪断；

步骤八，折盖装置60的升降支架606向上运动，同时旋转装置70的夹持器710向外松开箱子；

步骤九，箱子传送装置10的前、后段传输带再次运行，将箱子送出。

通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本发明的保护范围之内。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。