一种装盒机的制作方法

1.本实用新型涉及装盒机领域，具体涉及一种半自动或自动化装盒机。


背景技术：

2.包装盒是由纸板或复合材料制成的盒体，主要作为产品销售时的包装，有时装瓶、装袋后再装盒，或装小盒后再装大盒，有时则直接用于盛装食品等，广泛地应用于医药、食品、电子器械等行业的包装。目前主要有三种装盒方式：一是手工装盒，不需要设备投资和维修费用，但速度慢、劳动生产率低；二是半自动装盒，一般由操作人员配合装盒机来完成装盒包装，取盒、打印、撑开、封底、封盖等由机器完成，但产品装盒常用手工完成；三是全自动装盒，除了人工向机器的盒坯贮存架内放置包装盒外，其余工序均由机器完成。
3.半自动和全自动装盒都会使用到装盒机，装盒机是一种将预制包装盒，将片状、块状、瓶状、袋状的物品及说明书装入纸盒内，并以粘合或插合的形式封盒的机器。装盒机的物品进料端与其他自动化设备(一般为质量检测设备)连接，作为产品包装线的最后一步。具体装盒流程为：待装盒产品经过质量检测后，整齐排列在运输盒中(通常是由亚克力等塑料材质制成的硬质盒)，经由输送带运输到装盒机对应的工位上，装盒机控制系统得到信号源后，使得扁平的预制纸盒的张开成型成立体纸盒，机械手夹持或推动运输盒翻转，使得运输盒扣入纸盒中，从而将待装盒物品装入纸盒中。这种装盒机的问题在于：
4.1、一些待装盒物品的表面是不平整的，例如瓶状物就有弧面或者凹陷，常规的机械夹爪部无法紧密贴合，导致夹持不稳，进而导致物品掉落或无法准确放置至包装盒；
5.2、待装盒物品在运输盒内阵列、再运输，最后再翻转至纸盒，整体耗时较长，且产品在翻转过程中容易发生碰伤；
6.3、运输盒和纸盒一般是平放在输送带或者工作台上，对于一些筒状/柱状/杆状的待装盒物品(例如药用玻璃管、西林瓶、管制瓶、安瓿瓶、滴管瓶、试管等)，其重心位置较高但底部面积小，放在盒体内容易发生倾倒。


技术实现要素：

7.本实用新型的解决的技术问题是提供一种通用性强、可夹持表面有不平整处物品的装盒机。
8.本实用新型提供的基础方案为：一种装盒机，包括机架、工作台和机械手，所述机械手上设置有夹爪，所述夹爪包括两个相对的的夹持板，其中一夹持板上设置有可与待装盒物品表面不平整处弹性适配的夹持部，另一夹持板上设置有定位部；所述两个夹持板之间设置有压板，压板、两个夹持板之间形成夹持口。
9.本实用新型的工作原理及优点在于：本实用新型待装盒物品表面的不平整处是指物品表面的非平面处，一般包括成两种类型：凹陷或凸起，本方案在夹持板上设置有与不平整处弹性适配的夹持部，即夹持部具有一定量的弹性变形，在夹持部的形状、尺寸不完全与待装盒物品匹配的情况下，当待装盒物品为表面凸起，夹持部则为对应凹陷形状，反之待装
盒物品为凹陷时，夹持部为对应的凸起，这样无论哪一种情况夹持部均可实现压紧效果，因此对于不同形状的待装盒物品，本方案具有广泛的通用性。
10.本方案的机械手移动至夹持工位时，夹持口覆盖住待装盒物品后，机械手继续下移则压板压住物品顶部，两个夹持板相向运动带动定位部与物品一侧接触抵紧，夹持部则压紧物品表面的不平整处，实现稳定的夹持/夹取。
11.进一步地，所述装盒机省去运输待装盒物品的进料机构。
12.国外的装盒机的进料机构至少包括进料传输带、以及装载物品的运输盒等，本方案省去了进料机构及其相关辅件，即装盒机与前工序设备(通常为质量检测设备)之间无任何的运输机构，由机械手直接从前工序设备的出料口抓取待装盒物品放入包装盒，首先是由于省去了传输带、运输盒等进料机构，节省了装盒机的设备制造成本，国外的装盒机生产线的售价一般几十万欧元起，而本装盒机的售价只有其十分之一左右，成本较低，市场价格优势非常明显，未来的市场潜力和经济效益都非常巨大，而且有助于打破现在高端装盒机由国外垄断的现象；其次节省了场地布置空间，现在装盒机与前工序设备之间无运输带等进料机构，生产线的设备布局就可以更加紧凑；最后，由于省掉了一个中间流转工序，可节省装盒生产线上的人力，现在1个工人至少能值守8台装盒机。
13.进一步地，所述夹爪包括旋转器，该旋转器可控制夹爪在装盒时做撑盒动作。
14.本方案由于采用的是待装盒物品直接放入包装盒的技术路线，但往往会面临一个问题：由于包装盒本身的加工误差，以及待装盒物品放入后排列不整齐/不紧密等原因，当待装盒物品快装满包装盒时，经常会出现包装盒剩余空间不足，无法达到设计装盒空间，导致装入剩余待装盒物品无法装入的情况。
15.因此优选在夹爪增设旋转器，从而在装盒时做撑盒动作，即夹爪带动待装盒物品向盒外摆动时，夹爪自身或待装盒物品与包装盒接触，推动包装盒侧边往外张开，进而撑开包装盒，当夹爪松开后，待装盒物品顺利地倾斜落入包装盒内，从而解决了包装盒空间不够的问题。当然，这种撑盒方式适用于现在主流的包装盒，也就是由纸板或其他轻质耐磨的复合材料制成的包装盒(这样包装盒具有一定的形变度因此可以被撑开)，不适用于非主流的硬质包装盒。
16.进一步地，所述夹持口的深度小于待装盒物品的长度，这样在夹取待装盒物品时，待装盒物品的非夹持端可伸出夹持口。
17.优选采用此种结构，在夹爪在做撑盒动作时，可利用待装盒物品的非夹持端推动包装盒侧边，这样夹爪不直接与包装盒触碰，避免了夹爪回退时刮伤包装盒、或带/推动包装盒移位。
18.进一步地，所述至少一个夹持板自由端或定位部的自由端设置有朝向夹持口内侧的倒扣结构，该倒扣结构为斜面、凸台或凸条。
19.本方案在夹持板自由端增设倒扣结构，形状可以为斜面、凸台、凸条等，例如当待装盒物品为瓶状物品(如西林瓶、管制瓶、安瓿瓶等)时，其瓶颈部通常有凹陷，采用倒扣结构可有效地勾住瓶颈凹陷部位。
20.进一步地，所述夹持部为凸起的橡胶条，或凹陷的橡胶槽；所述定位部为硬质材料制成的平板；所述夹持部与夹持板可拆卸连接；所述橡胶条为圆柱形橡胶条；所述橡胶槽为弧形槽或
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字型凹槽。
21.优选地，采用橡胶材料做为夹持部，定位部为硬质材料制成的平板，这样在对待装盒物品进行夹持，弹性的夹持部将物品压紧在硬质平板上，这样既可以将物品进行定位，而且夹持非常稳定不易发生移动/摆动；另外，虽然本方案的夹持部具有一定的通用性，但是对于一些特殊形状的物品，对夹持部的形状要与待装盒物品形状更加匹配才能准确夹持，如夹持部与夹爪为一体结构，则需要更换整个夹爪，因此将夹持部设计为可拆卸式结构，这时只需要更换夹持部，无需更换夹爪，使用更便利、成本更低。
22.当装盒物品为瓶状物品时，如果夹持瓶体头部，橡胶条呈圆柱状可与瓶颈部弹性配合，如果夹持瓶体底部，
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字型橡胶槽则可与瓶底弹性适配；如果夹持瓶身，弧形橡胶槽则可与曲面的瓶身弹性适配。
23.进一步地，所述机械手还包括与夹爪连接的三维移动模组，所述夹爪包括可控制夹持板开合的夹取器。
24.本方案采用三维移动模组控制夹爪的移动移动至工位时，旋转器调整夹取的角度，夹取器与夹持板连接从而控制夹爪的开合，实现夹取。
25.进一步地，所述夹取器包括滑轨和能够沿着滑轨相互靠近或远离的两个夹指，两个夹指的行程之间设置有限位板，所述夹指分别与同侧的夹持板连接。
26.采用本方案时，通过限位板的设置，方便对夹持板最小间距形成限定，进而从机械结构上防止了夹爪将物品夹坏。
27.进一步地，所述工作台的台面上沿其纵向顺次划分成废盒工位、装盒工位、成品工位，工作台上设置有可沿台面纵向移动的移动台；移动台上铰接有放盒板；所述移动台在放盒板的下方设置有顶升机构。
28.本方案装盒机的工作台设置三个工位以及移动台，包装盒放置在移动台上，这样包装盒在装盒工作完成装盒和检测后，不合格包装盒则移动至废盒工位，合格包装盒则从成品工位输出，整个工序效率较高，装盒机的结构也布置得非常紧凑。
29.另外对于一些筒状/柱状/杆状产品(例如药用玻璃管、西林瓶、管制瓶、安瓿瓶、滴管瓶、试管等)，其重心位置较高但底部面积小，直立放入盒体时容易发生倾倒，本方案在移动台上设置有顶升机构，该顶升机构可以为气缸、油缸或者直线电机等，包装盒放置在该放盒板上，顶升气缸推动放盒板绕铰接处转动，这样放盒板就呈倾斜状；当装盒时，首排物品倾斜地压在包装盒的侧边，后排物品因自重倾斜地压在前排物品上，这样倾斜装盒的方式就解决物品易倾倒的问题，而且前、后排物品之间无缝隙，装盒更加紧凑。
30.进一步地，所述废盒工位与装盒工位之间、装盒工位与成品工位之间均设置有可上下移动的包装盒挡板。本方案中，挡板可限制移动台的移动，装盒机上的电控系统的控制可控制移动台和包装盒挡板的动作顺序，从而实现排除废盒和输出合格包装盒。
附图说明
31.图1为本实用新型装盒机实施例一的结构示意图；
32.图2为图1拆除机械手后的结构示意图；
33.图3为图1中工作台框架及工作台安装示意图；
34.图4为图3中工作台(其中移动台拆除放盒板和定位板)的结构示意图；
35.图5为图1中机械手的结构示意图(西林瓶位于夹持口)；
36.图6为图5中夹爪的机构示意图(西林瓶位于夹持口)；
37.图7为图6的右视图；
38.图8为图6拆除旋转器后的结构示意图；
39.图9为图8拆除夹取器外壳后的结构示意；
40.图10为图9的前视图；
41.图11为本实用新型装盒机实施例一中第一排西林瓶放入纸盒(省去机械手)的示意图；
42.图12为本实用新型装盒机实施例一中最后一排西林瓶放入纸盒(省去机械手)的示意图；
43.图13为本实用新型装盒机实施例二中夹爪的结构示意图(西林瓶位于夹持口)；
44.图14为本实用新型装盒机实施例三中夹板的结构示意图(西林瓶位于夹持口)；
45.图15为本实用新型装盒机实施例四中夹板的结构示意图(西林瓶位于夹持口)；
46.图16为本实用新型装盒机实施例四中夹板的夹持俯视图；
47.图17为本实用新型装盒机实施例五中夹板的结构示意图(西林瓶位于夹持口)。
具体实施方式
48.下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
49.说明书附图中的标记包括；机架1、基座11、工作台框架12、机械手支架13、移动丝杠14、纸盒架15、送盒气缸16；工作台2、废盒工位21、装盒工位22、合格盘23、纸盒顶升气缸24、出盒气缸25、移动台26、活页26a、放盒板26b、过孔26c、定位板26d；左挡板气缸支架27、左挡板气缸27a、左挡板27b；右挡板气缸支架28、右挡板气缸28a、右挡板28b；机械手3、夹爪4、旋转器41、夹取器42、拨动器43、拨板43a、导杆43b、夹指44、夹持板45、定位部45a、夹持部45b、倒扣结构45c、限位板46、腹部46a、翼部46b、压板47、压条47a；三维移动模组5、x轴滑台51、y轴滑台52、z轴滑台53、固定块6。
50.实施例一
51.如图1～图12所示，一种装盒机，本装盒机的机架1与传统装盒机不同，取消了与前工序设备(一般为质量检测设备)连接的运输带、进料口等进料机构，改为由机械手3直接从前工序设备的出料口夹取待装盒物品。
52.装盒机包括机架1、工作台2、机械手3及控制系统，机架1由下之上分成基座11、工作台框架12和机械手支架13，工作台框架12安装在基座11顶端，机械手支架13固定在工作台框架12的左端，机械手支架13上安装有悬空的机械手3。工作台框架12的右端留有缺口，该缺口处安装有工作台2。工作台框架的前侧从左至右(纵向)布置有移动丝杠14，后侧布置有送盒气缸16，该送盒气缸16的输出轴连接有送盒升降台，纸盒架15与该送盒升降台螺纹连接。
53.工作台2从左至右划分成废盒工位21、装盒工位22和成品工位，废盒工位21、装盒工位22均位于同一台面上，其中装盒工位21与纸盒架15对齐，且该装盒工位22上安装有一纸盒顶升气缸24，纸盒顶升气缸24的输出轴朝上；成品工位则为一可升降的合格盘13，所述工作台12框架的右端安装有出盒气缸25，出盒气缸25的输出轴与该合格盘23螺纹连接，合格盘23可在出盒气缸25的带动下上下移动。
54.工作台2上，移动丝杠14的滑块与一移动台26螺纹连接，移动台26可沿台面左右移动至废盒工位21、装盒工位22和成品工位中的任一工位；移动台26的右侧通过活页26a铰接有放盒板26b，移动台26的左端上开有过孔26c；当移动台26移动至装盒工位22后，纸盒顶升气缸24的输出轴由下至上穿过过孔26c伸出，推动放盒板26围绕铰接处转动一定角度。该移动台26在与移动丝杠24同侧的台面上固定有一定位板26d。
55.工作台框架12上由左至右分别安装有左挡板气缸支架27、右挡板气缸支架28，左挡板气缸支架27、右挡板气缸支架28均横跨在工作台2的台面上；左挡板气缸支架27上竖向布置有左挡板气缸27a，左挡板气缸27a的输出轴朝下，该输出轴与左挡架固定连接，左挡架的自由端安装有左挡板27b。右挡板气缸支架28上竖向布置有右挡板气缸28a，右挡板气缸28a的输出轴朝下，该输出轴与右挡架固定连接，右挡架的自由端安装有右挡板28b。左挡板27b、位于废盒工位21与装盒工位22之间、右挡板28b位于装盒工位22与成品工位之间，且左挡板27b、右挡板28b的板面与工作台2的台面垂直。当移动台26移动至装盒工位后，左挡板27b、定位板26d、右挡板28b形成“u”形的进盒口，该进盒口的开口处与纸盒架15同侧且相对。
56.如图5～图12所示，机械手3包括三维移动模组5和夹爪4，三维移动模组5用于带动夹爪4实现x轴、y轴和z轴的移动。
57.三维移动模组5包括x轴滑台51、y轴滑台52和z轴滑台53，x轴滑台51固定连接在机械手支架13上，y轴滑台52固定连接在x轴滑台51的输出端，z轴滑台53固定连接在y轴滑台52的输出端，夹爪4固定在z轴滑台53的输出端，x轴滑台51用于带动夹爪实现沿x轴的移动，y轴滑台52用于带动夹爪4实现沿y轴的移动，z轴滑台53用于带动夹爪实现沿z轴的移动。
58.夹爪4包括旋转器41、夹取器42和拨动器43，旋转器41固定连接在三维移动模组5的输出端，夹取器42固定连接在旋转器41的输出端，旋转器41带动夹取器42沿水平轴旋转，本实施例中旋转器41采用伺服电机；拨动器43连接在夹取器42上。
59.夹取器42采用平行气动夹指，夹取器42包括两个滑轨和能够沿着滑轨相互靠近或远离的夹指44，每个夹指44上均固定连接有夹持板45，滑轨在两个夹持板45的行程之间固定连接有限位板46，限位板46能够限制两个夹指44靠近的最小距离。限位板46上通过螺钉固定连接有压板47，压板47位于两个夹指44之间，限位板46包括一体成型的腹部46a和两个翼部46b，限位板46呈工字型，两个翼部46b位于腹部46a两侧，两个翼部46b与滑轨平行，两个翼部46b之间的空间用于供夹指44移动，腹部46a用于对夹指44的移动形成限定，翼部46b的端部通过螺钉与滑轨固定连接，限位板46的中部通过螺钉固定连接着压板47。
60.压板47底部设有软质压条47a，压条47a与压板47榫卯连接，具体地压板47一体成型有燕尾槽，压条47a上一体成型有与燕尾槽凹凸配合的凸起，压条47a底部一体成型有凹槽，压条47a采用橡胶材质。
61.两个夹持板45中，左侧夹持板45的夹持面上设有定位部45a，右侧夹持板45的夹持面上设有夹持部45b，定位部45a用于对待装盒物品侧面形成定位，该定位部45a由硬质塑料制成，对于一些易碎物品，定位部45a也可以选择采用弹性材料制成。该定位部45a可为平面，也可设计成朝向夹持口内的倒扣结构，该倒扣结构45c可以为斜面、凸台、凸条等。
62.夹持部45b可与待装盒物品表面不平整处弹性适配，一般来说，待装盒物品表面的不平整处包括成两种类型：凹陷或凸起，在夹持板45上设置有与不平整处弹性适配的夹持
部45b，夹持部45b可根据待装盒物品的表面形状设计成凹槽或凸起。
63.图1～图12展示是当待装盒物品为西林瓶时，由于西林瓶具有凹陷的瓶颈，因此夹持部25b为截面为圆形的橡胶条，且从右夹持板45内侧面上向夹持口内凸起，定位部25a的倒扣结构45c为朝向夹持口内的斜面。左侧夹持板45与定位部45a采用螺栓固定连接，右侧夹持板45则可以采用卡接的方式将橡胶条卡入。压板47及压条47a、左夹持板45及定位部45a、右夹持板45及夹持部45b共同形成了一个夹持口，该夹持口的深度小于西林瓶的瓶高，这样夹持时，夹持板45就只能夹持到西林瓶的瓶颈部，这样西林瓶的瓶身则向外伸出。
64.夹持板45的一端上连接有固定块6，拨动器43包括驱动器和拨板43a，驱动器固定连接在固定块6上，拨板43a固定连接在驱动器的输出端，本实施例中驱动器采用气缸，固定板上竖向滑动连接有导杆43b，导杆43b与拨板43a固定连接。
65.以将西林瓶装入纸盒为例，实施例一的装盒方法的步骤如下：
66.1、送盒：采用人工或自动上盒器将立体的纸盒装在纸盒架15上，装盒机的控制系统控制送盒气缸16启动，送盒升降台上升将纸盒架15送至工位上；此时机械手3下降，拨板43a插入纸盒内与纸盒边缘接触，机械手3移动则将纸盒拖到移动台26的放盒板上(此时移动台26位于装盒工位22)，完成送盒动作；纸盒顶升气缸24启动将放盒板顶升至一定角度，使得纸盒也成呈倾斜放置状态；
67.2、夹取：机械手3移动至前工序设备(一般为质量检测设备)的出瓶口，夹爪动作将一排西林瓶纳入夹持口内，压条与西林瓶头部抵紧，夹持部与西林瓶瓶颈凹陷相对，定位部与西林瓶头颈部相对，其下端斜面也与西林瓶瓶颈凹陷相对。左右夹持板在平行气动夹指带动下相对运动，夹持一排西林瓶。
68.3、装盒：如图11所示，机械手3移动至纸盒方式，旋转器调整角度，使得西林瓶沿垂直于纸盒盒底的方向放入；如图12所示，当装最后一排西林瓶时，夹爪夹持西林瓶，使得西林瓶瓶身伸入纸盒内，然后旋转器控制夹爪向盒外摆动，这样西林瓶瓶身推动纸盒侧边往外张开，进而撑开纸盒，当夹爪松开后，西林瓶顺利地倾斜落入纸盒内；当纸盒装满后，纸盒顶升气缸24的输出轴回缩，纸盒平放。
69.4、出盒：装盒机上的检测器对纸盒进行检测，如装盒合格，则右挡板28b先上升，移动台26右移至合格盘23上方；右挡板28b再下降，移动台26向左移动，装满西林瓶的纸盒被右挡板28b挡住无法左移，被留在合格盘23上，送盒气缸16启动，合格盘23下移送出合格的纸盒；
70.如装盒不合格，则左挡板27b先上升，移动台26左移至废盒工位；左挡板27b再下降，移动台26向右移动，则纸盒被左挡板27b挡住无法右移，被留在废盒工位。
71.实施例二
72.如图13所示，与实施例一不同之处在于，定位部45a下端的倒扣结构45c是凸台。
73.实施例三
74.如图14所示，与实施例一不同之处在于，夹持部45b为橡胶制成的凹槽，能够与西林瓶瓶口处的凸起相适配，且能够实现稳定的夹持。
75.实施例四
76.如图15、16所示，与实施例一的不同之处在于，夹爪4夹持西林瓶的瓶身处而非瓶颈部，因此将夹持部45b改成与瓶身曲面适配的弧形凹槽；本实施例与实施例三的不同之处
在于，实施例三采用的是通槽结构，本实施例则为非通槽，是针对单个西林瓶的瓶身设置的弧形槽，多个弧形槽相连则形成图16中夹持部45b所示的形状(图16的圆形为西林瓶瓶身)。
77.实施例五
78.如图17所示，与实施例一不同之处在于，夹爪4夹持西林瓶的瓶底而非瓶颈部(西林瓶瓶口朝下)，因此将夹持部45b改成适用于瓶底弧度的
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字型的凹槽；能够与西林瓶瓶底边缘弧度相适配，能够实现稳定的夹持。
79.以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。