技术领域
本发明属于水果装箱封箱机，涉及一种小型水果装箱封箱机。
背景技术：
近年来，随着网上购物的普及化和人民生活水平的提高，人们越
来越多的在网络平台上购买新鲜的小水果，市场需求量大。网上交易
后，卖家必须对小水果进行合理的包装以快递，并避免路途上的损伤。
因此对小水果进行适当的防震防碰撞和保鲜包装十分必要。然而快递
小水果所用的包装，其形式复杂，包装材料众多，包装步骤繁复，不
利于网店人员顺利进行大批量的包装工作。而国内还未有针对小水果
包装的自动化设备。若以人工对大量小水果进行包装，必然要雇佣大
量工人，造成网店的人工成本过高。
技术实现要素：
为了克服已有水果装箱封箱的人工操作、工作效率较低、人工成
本较大的不足，本发明提供一种工作效率较高、降低人工成本的小型
水果装箱封箱机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种小型水果装箱封箱机，包括机架、U型爪夹持机构、双行程
吸盘装箱机构、箱盖进料机构、双传送带物料输送机构和封箱机机芯；
所述双传送带物料输送机构包括装箱同步带和封箱同步带，所述
装箱同步带与所述封箱同步带呈垂直布置，所述装箱同步带安装在装
箱同步带轮上，所述装箱同步带轮与用于带动同步带轮转动的装箱驱
动组件连接；在所述装箱同步带的出口处布置用于放置待封箱的水果
箱的平台，所述平台与所述封箱同步带联动，所述封箱同步带安装在
封箱同步带轮上，所述封箱同步带轮与用于带动封箱同步带轮转动的
封箱驱动组件连接；
所述U型爪夹持机构包括滑台气缸和U型爪主体，所述U型爪
主体可滑动地安装在所述滑台气缸上；所述U型爪主体包括夹持气缸、
滑座、连杆、侧板和卡爪，所述机架上安装夹持气缸，所述夹持气缸
的伸缩端安装所述滑座，所述滑座的两侧分别铰接连杆，所述连杆通
过关节轴承与侧板连接，所述侧板底端与附加板通过角码连接，所述
卡爪固定在所述侧板内侧，两个卡爪之间空腔为用于夹持水果盒的夹
持工位；所述滑台气缸的初始位置为夹持工位，所述滑台气缸的末尾
位置为装箱工位，所述双行程吸盘装箱机构位于所述装箱工位上；
所述装箱工位位于靠近装箱同步带出口的上方，所述箱盖进料机
构位于所述封箱同步带的入口处的上方，在所述封箱同步带的中部的
机架上安装封箱机机芯。
进一步，所述U型爪夹持机构中，所述侧板上开有滑轨，滑块可
滑动地套装在所述滑轨上，滑块与所述卡爪固定连接，所述卡爪与用
以带动卡爪沿着滑轨往复运动的贴标驱动组件的动作端连接，所述装
箱封箱机还包括热敏打印机，所述热敏打印机的贴标工作端位于所述
卡爪的前方。
再进一步，所述箱盖进料机构包括箱盖进料气缸和平行多连杆机
构，所述平行多连杆机构在俯视平面构成与箱盖形状相同的方形，所
述方形每个角包括空间上层L型挡板与空间下层I型挡板，所述空间
上层L型挡板的折弯处与空间下层I型挡板的中点通过固定短轴相连
接，俯视平面上以所述四根固定短轴所在位置为方形边界，所述空间
上层L型挡板的外端与空间下层I型挡板之间相互错开90°；所述方
形一个角的空间上层L型挡板的外端与第一关节轴承连接，所述第一
关节轴承安装连杆的一端，所述连杆的另一端安装第二关节轴承，所
述第二关节轴承安装附加短轴的上端，所述附加短轴安装在相邻角的
空间下层I型挡板的外端，所述箱盖进料气缸的伸缩端与其中一个角
的空间上层L型挡板的第一关节轴承连接，所述箱盖进料气缸安装在
支架上；
每个角的空间上层L型挡板与空间下层I型挡板之间的距离与一
个箱盖的厚度相同。
更进一步，所述平行多连杆机构包括三根连杆，方形的三个边分
别布置一根连杆。
所述双行程吸盘装箱机构包括支架、一级双杆气缸、二级双杆气
缸和双层吸盘，所述一级双杆气缸、二级双杆气缸的动作方向均向下，
所述支架上安装一级双杆气缸，所述一级双杆气缸的动作端与二级气
缸座连接，所述二级气缸座上安装二级双杆气缸，所述二级双杆气缸
的动作端安装吸盘座，所述吸盘座的底部安装所述双层吸盘。
所述支架上安装竖向滑轨，滑块可上下滑动地套装在所述竖向滑
轨上，所述滑块与所述二级气缸座固定连接。
所述竖向滑轨的端部安装卡扣。
所述平台安装在滑块上，所述滑块可滑动地套装在导向光杆上，
所述导向光杆固定在所述机架上。
所述装箱同步带的两侧设置限位挡板。
所述装箱同步带上布置隔板，相邻隔板之间的间隔大于所述水果
箱的长度，所述装箱同步带的宽度大于所述水果箱的宽度。
本发明的技术构思为：整机包括U型爪夹持机构、热敏打印机、
双行程吸盘装箱机构、箱盖进料机构、双传送带物料输送机构、封箱
机机芯等模块。
U型爪夹持机构主要由滑台气缸、U型爪主体、双杆气缸等组成。
在装箱封箱过程中，先由双杆气缸推动U型爪主体，运用连杆运动夹
取包装盒，之后滑台气缸运动，带动U型爪主体以及被它夹取的包装
盒完成工位切换。到达相应贴标工位后，可以由双杆气缸推出U型爪
主体的滑块，带动U型爪迅速伸出，短暂停留后迅速收回，反复两次，
即可配合热敏打印机完成贴标动作。贴标完成后，双杆气缸收回，运
用连杆机构带动U型爪主体松开，释放包装盒，以便后续工位完成装
箱动作。该机构完成了包装盒的工位切换，配合热敏打印机可以完成
贴标功能，集分离、夹取、定位和贴标等多种功能于一体它极大提高
空间利用率，气缸带动机械结构的夹取使定位更加可靠，多工位的切
换也提高了整机效率。
双行程吸盘装箱机构主要由两个双杆气缸、一个滑动平台和两个
吸盘组成。在装箱过程中，先由第一个双杆气缸快速下降，将吸盘轻
微挤压紧紧贴合在包装盒上，真空发生器启动使吸盘吸取包装盒，相
应的U型爪松开包装盒，凭借两个吸盘吸力平稳吸取包装盒，第二个
双杆气缸缓慢下降，带动气缸头部的吸盘同时下降，平稳装入泡沫箱
体。放入泡沫箱体后，真空发生器关闭，吸盘失去吸力，第二个双杆
气缸快速收回，接着第一个双杆气缸快速收回。结束一个包装盒的装
箱。该机构是连接U型爪夹持机构和双同步带物料输送机构的执行模
块，负责将已经贴完标签的包装盒平稳放入泡沫箱体，是整个小型水
果装箱封箱机的起始模块。该机构配合U型爪夹持机构完成了从包装
盒到泡沫箱体的装箱过程，实现从盒到箱一体化的核心功能，主要优
点为装箱过程高效平稳，同时用吸取的方式避免包装盒掉落、震动，
有效减轻水果损伤。
泡沫箱盖自动进料机构主要由I型板，L型板，气缸，连杆，固定
短轴组合而成。该机构针对泡沫箱盖的形状特点，采用了自主设计的
空间多连杆机构。所用连杆机构在俯视平面构成了一个与长方形泡沫
箱盖形状相似的矩形，并在连杆的交接点处设计了可用来阻挡泡沫箱
盖的挡板，起到存储还不用进料的泡沫箱盖的作用。在连杆机构的其
中一个极限位置，最下层泡沫箱盖被I型挡板阻挡，不能掉下，上层
L型挡板不起阻挡作用。而运动到连杆机构的另一个极限位置，I型挡
板旋转移开不再阻挡最下层箱盖，这一箱盖进料。同时联动的上层L
型挡板旋转移动，对倒数第二层箱盖进行阻挡。该机构巧妙的利用了
空间多连杆的运动轨迹，实现了最下层泡沫箱盖的进料和隔离其他箱
盖的功能，结构精简，动作便捷，提高了包装效率。
双传送带物料输送机构主要由装箱同步带、封箱同步带两部分组
成。在装箱封箱过程中，先由装箱同步带带动泡沫箱体前进到装箱工
位，即U型爪下方，由U型爪松开包装盒，通过双行程吸盘装盒机构
完成装盒。装箱同步带再次运动，同上原理完成第二盒装箱。装箱完
成后由装箱同步带推出泡沫箱体，直至箱体完全定位在封箱同步带上
的平台。此时配合平台上方的泡沫箱盖进料机构可以完成盖盒功能。
盖上泡沫箱盖后，封箱同步带运动，带动平台进入封箱机机芯，完成
封箱。该机构是所有执行工位的连接机构，负责泡沫箱体运送、换向
以及工位间的切换，贯通整个小型水果装箱封箱机的运动过程。该机
构完成了泡沫箱体的工位切换，配合双行程吸盘装箱机构以及封箱机
机芯机构实现装箱功能和封箱功能，主要负责泡沫箱体的运送、换向
和工位切换。它有效缩短了正常流水线的。
本发明的有益效果主要表现在：工作效率较高、降低人工成本。
附图说明
图1是小型水果装箱封箱机轴侧图。
图2是小型水果装箱封箱机的俯视图。
图3是小型水果装箱封箱机的侧视图。
图4是双传送带物料输送机构的结构图。
图5是双行程吸盘装箱机构的整体图。
图6是双行程吸盘装箱机构的结构图。
图7是小型水果装箱封箱机的U型爪夹持机构的结构图。
图8是U型爪主体结构的初始状态示意图。
图9是U型爪主体结构的夹持状态示意图。
图10是U型爪主体结构的贴标状态示意图。
图11是箱盖进料机构的轴侧图。
图12是箱盖进料示意图。
图13是箱盖进料机构的一个极限位置的示意图。
图14是箱盖进料机构的另一个极限位置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图14，一种小型水果装箱封箱机，包括机架、U型爪夹
持机构40、双行程吸盘装箱机构10、箱盖进料机构50、双传送带物
料输送机构9和封箱机机芯12；
所述双传送带物料输送机构9包括装箱同步带908和封箱同步带
901，所述装箱同步带908与所述封箱同步带901呈垂直布置，所述装
箱同步带908安装在装箱同步带轮907上，所述装箱同步带轮908与
用于带动同步带轮转动的装箱驱动组件连接；在所述装箱同步带908
的出口处布置用于放置待封箱的水果箱的平台905，所述平台905与
所述封箱同步带901联动，所述封箱同步带901安装在封箱同步带轮
902上，所述封箱同步带轮902与用于带动封箱同步带轮转动的封箱
驱动组件连接；
所述U型爪夹持机构40包括滑台气缸409和U型爪主体，所述
U型爪主体可滑动地安装在所述滑台气缸409上；所述U型爪主体包
括夹持气缸410、滑座411、连杆、侧板402和卡爪，所述支架408
上安装夹持气缸410，所述夹持气410缸的伸缩端安装所述滑座411，
所述滑座411的两侧分别铰接连杆，所述连杆通过关节轴承412与侧
板402连接，所述侧板402底端与附加板404通过角码连接，所述卡
爪固定在所述侧板402内侧，两个卡爪之间空腔为用于夹持水果盒401
的夹持工位；所述滑台气缸409的初始位置为夹持工位，所述滑台气
缸409的末尾位置为装箱工位，所述双行程吸盘装箱机构10位于所述
装箱工位上；
所述装箱工位位于靠近装箱同步909带出口的上方，所述箱盖进
料机构50位于所述封箱同步带901的入口处的上方，在所述封箱同步
带901的中部的机架上安装封箱机机芯12。
所述侧板402上开有滑轨413，滑块403可滑动地套装在所述滑
轨413上，滑块403与所述卡爪固定连接，所述卡爪与用以带动卡爪
沿着滑轨往复运动的贴标驱动组件的动作端连接，所述装箱封箱机还
包括热敏打印机11，所述热敏打印机11的贴标工作端位于所述卡爪
的前方。该贴标驱动组件可以采用气缸。
所述箱盖进料机构包括箱盖进料气缸505和平行多连杆机构，所
述平行多连杆机构在俯视平面构成与箱盖形状相同的方形，所述方形
每个角包括空间上层L型挡板507与空间下层I型挡板501，所述空
间上层L型挡板507的折弯处与空间下层I型挡板501的中点通过固
定短轴504相连接，俯视平面上以所述四根固定短轴所在位置为方形
边界，所述空间上层L型挡板507的外端与空间下层I型挡板501之
间相互错开90°；所述方形一个角的空间上层L型挡板507的外端与
第一关节轴承503连接，所述第一关节轴承503安装连杆508的一端，
所述连杆508的另一端安装第二关节轴承506，所述第二关节轴承506
安装附加短轴502的上端，所述附加短轴502安装在相邻角的空间下
层I型挡板501的外端，所述箱盖进料气缸505的伸缩端与其中一个
角的空间上层L型挡板的第一关节轴承503连接，所述箱盖进料气缸
505安装在支架上；
每个角的空间上层L型挡板507与空间下层I型挡板501之间的
距离与一个箱盖的厚度相同。
优选的，所述平行多连杆机构包括三根连杆，方形的三个边分别
布置一根连杆。
所述双行程吸盘装箱机构包括支架1009、一级双杆气缸1008、二
级双杆气缸1003和双层吸盘1001，所述一级双杆气缸1008、二级双
杆气缸1003的动作方向均向下，所述支架1009上安装一级双杆气缸
1008，所述一级双杆气缸1008的动作端与二级气缸座1004连接，所
述二级气缸座1004上安装二级双杆气缸1003，所述二级双杆气缸1003
的动作端安装吸盘座1002，所述吸盘座1002的底部安装所述双层吸
盘1001。
进一步，所述支架1009上安装竖向滑轨1006，滑块1005可上下
滑动地套装在所述竖向滑轨1006上，所述滑块1005与所述二级气缸
座1004固定连接。
再进一步，所述竖向滑轨1006的端部安装卡扣1007。
进一步，所述平台905安装在滑块904上，所述滑块904可滑动
地套装在导向光杆903上，所述导向光杆903固定在所述机架上。
所述装箱同步带908的两侧设置限位挡板910。
所述装箱同步带908上布置隔板909，相邻隔板909之间的间隔
大于所述水果箱的长度，所述装箱同步带908的宽度大于所述水果箱
的宽度。
如图1所示为小型水果装箱封箱机轴侧图，主要表现的是热敏打
印机11、双行程吸盘装箱机构10、箱盖进料机构50、双传送带物料
输送机构9、封箱机机芯12等模块组成。如图2所示为小型水果装箱
封箱机局部放大图，如图3所示为小型水果装箱封箱机局部放大侧视
图，主要表现为U型爪夹持机构40。各机构具体机构与原理如下所述：
如图4所示为双传送带物料传送机构结构图。两条同步带分别通
过两个步进电机控制。初始状态，泡沫箱体906在最左端位置，装箱
同步带909开始转动，带动泡沫箱体906向右运动，直至泡沫箱体906
前端位于U型爪正下方，U型爪松开，配合双行程吸盘装箱机构完成
第一盒包装盒装箱；同理，装箱同步带909继续向前运动一小段距离，
U型爪以及双行程吸盘装箱机构配合完成第二盒包装盒装箱。在同步
带909运动过程中，限位挡板910始终保持限位，确保泡沫箱体906
不会偏移。装箱完成后，装箱同步带909继续带动泡沫箱体直至推上
平台905。平台905固定在滑块904上，可以沿着光轴903直线运动。
当同步带轮902带动封箱同步带901开始运动时，平台905以及泡沫
箱906一起向箭头方向运动，配合左右两侧的封箱机机芯可以完成胶
带封箱。封箱结束后取出已包装完成的成品泡沫箱。
如图5和图6所示为双行程吸盘装箱机构结构图。支架1009和双
杆气缸1008固定不动。滑块1005、竖向滑轨1006以及卡扣1007组
合成滑动机构，可带动二级气缸座1004、二级双杆气缸1003一起下
滑，完成第一行程运动。双层吸盘1001通过吸盘座1002固定在双杆
气缸1003上，随着气缸伸缩上下运动。初始状态，一级双杆气缸1008
和二级双杆气缸1003都保持收回状态。首先，一级双杆气缸1008开
始快速向下运动，通过滑块1005、竖向滑轨1006以及卡扣1007组合
成的滑动机构带动整个二级双杆气缸1003下降。行程结束后，双层吸
盘1001紧紧贴合在包装盒上表面，真空发生器启动，使吸盘吸取包装
盒，U型爪松开，仅用两个吸盘吸附整个包装盒。接着，二级双杆气
缸1003缓慢伸出，带动气缸头部的双层吸盘1001同时下降，平稳装
入泡沫箱体。行程结束后，真空发生器关闭，双层吸盘1001失去吸力，
二级双杆气缸1003快速收回，接着一级双杆气缸1008快速收回，带
动二级气缸座1004、二级双杆气缸1003一起上升，回到初始状态，
等待U型爪夹持下一盒到位。以上过程结束一个包装盒的装箱。
如图7～图10所示为U型爪夹持机构结构图。初始状态，U型爪
主体位于最左端，夹持气缸410处于伸出状态，U型爪主体处于松开
状态。夹持气缸410与滑座411固定，通过关节轴承412连接到侧板
402上，侧板402与附加板404通过角码连接。滑轨413和滑块403
配合固定在侧板402上。滑台气缸409与支架板408固定，实现滑台
气缸409带动整个U型爪主体运动。当包装盒401进入U型爪主体后，
夹持气缸410收回，带动滑座411收回。滑座411通过关节轴承412
实现侧板402收拢，U型爪主体变为夹持状态。夹紧后滑台气缸409
带动整个U型爪主体以及包装盒向左移动，到达最左端后，由另外的
双杆气缸推动座板407，通过滑块403在滑轨413上的自由运动实现
U型爪主体夹持包装盒伸出，可以配合热敏打印机完成粘贴标签功能。
滑块403推出后短暂停留，接着迅速收回，反复两次，可以保证标签
紧紧贴合包装盒的上表面和侧面。贴标完成后，夹持气缸410伸出，
带动滑座411伸出，通过关节轴承412实现侧板402张开，U型爪主
体变为松开状态，释放包装盒，以便后续工位完成装箱、封箱。
如图11～图14所示，空间多连杆泡沫箱盖进料机构，主体部分是
将三个平行四杆机构巧妙的按照泡沫箱盖的形状分布并通过短轴与挡
板串联起来。对于一个主动的平行多连杆机构，箱盖进料气缸505的
活塞杆通过关节轴承503与上层L型挡板507连接。同一角的空间上
层L型挡板507与空间下层I型挡板501通过固定短轴506相连接。
另外处于矩形相邻两角的L型挡板507与I型挡板501通过附加短轴
502与两端都固连关节轴承503的连杆508相连接。空间上层的L型
挡板507与空间下层的I型档板501同轴连接相互错开90度，将三个
平行四杆装置固定并定位到合适的位置。工作时，箱盖进料气缸505
驱动主动L型板507转动，带动下层I型板501转动。通过与I型板
501或L型板507相连接的平行四杆机构传动，将位于上层的所有L
型板507与位于下层的所有I型板501同时同方向转动一定角度。如
图13状态，下层I型挡板501移开阻挡位置，最下层的泡沫箱盖进料。
而上层L型挡板507均到达阻挡位置，阻挡倒数第二层以及上方泡沫
箱盖进料。箱盖进料气缸505的活塞杆回程，带动相连的L型板507
反向转动一定角度，回到原位。与上一段所述的工作行程动作类似，
通过三个串联的平行四杆机构，将所有的L型挡板507和I型挡板501
旋转过一个定角度回到原位。如图14状态，下层I型挡板501回到阻
挡位置，最下层以及上方泡沫箱盖被阻挡无法下落进料。上层L型挡
板507移开阻挡位置。通过箱盖进料气缸505的快速驱动，使空间多
连杆机构快速运动，方便的达到泡沫箱盖单个进料其他隔离，泡沫箱
盖进料完成下降到进料准备位置两个工作状态的切换，实现了泡沫箱
盖顺序进料，间隔进料的功能。
本发明总体流程为U型爪夹持机构40夹取包装盒，利用滑台气
缸切换工位，配合热敏打印机11完成标签粘贴。双传送带物料传送机
构9运送泡沫箱体到装箱工位，与双行程吸盘装箱机构10配合完成两
盒包装盒的装箱。继续由双传送带物料传送机构9运送到泡沫箱盖进
料工位，与空间多连杆泡沫箱盖进料机构50配合完成箱体盖盖功能。
盖上泡沫箱盖后整体推出，与封箱机机芯12配合完成整个泡沫箱胶带
封箱。完成装箱封箱，手动取出。