一种纸箱自动折叠设备及其折叠方法与流程

本发明涉及包装技术领域，尤其涉及一种纸箱自动折叠设备及其折叠方法。

背景技术：

目前高端的产品领域均对产品进行精细化的包装，以达到保护产品质量不受损坏，确保最优的产品输送到客户手中的目的。因此，单个产品的包装越来越多的在行业内使用，尤其是纺织行业、化纤行业、电子行业等单个产品价值高、量大的领域。

以纤维生产行业为例，为了使产品较为完好的送到客户手中，在行业内产品的外包装工艺中，现在普遍使用的成品包装方式主要以托盘吨纱成品包装为主，但是在满足不同后道生产需求的情况下，也存在单一纱团产品以小纸箱包装的形式进行包装。

而一直以来，行业内小纸箱包装方式主要是人工手动包装，操作过程需要通过人工展开折叠纸箱、装产品、人工封存纸箱，这样的人工操作耗时费力，而且员工劳动强度大，尤其是人工展开折叠纸箱的过程，严重制约了产品包装的效率，存在包装质量不稳定的问题。这种人工手动包装操作已经难以适应后续高效率、高质量的智能化工业生产要求，所以提供一种适合行业的小纸箱机械自动折叠设备及其折叠方法以替代人工折叠操作，已经是迫在眉睫，这对于提高产品包装效率和质量尤为重要。

技术实现要素：

本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的一个目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的纸箱自动折叠设备及其折叠方法。具体地，本发明提供能够有效提高产品包装效率、节约人工的纸箱自动折叠设备及其折叠方法。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种纸箱自动折叠设备，所述纸箱自动折叠设备包括机架和布置在所述机架上的纸箱导轨、抓取机构、第一折叠机构以及第二折叠机构，其中，

所述纸箱导轨包括设置在同一平面内的直轨和成型轨，所述纸箱导轨的入口宽度大于或等于待折叠纸箱的宽度，所述纸箱导轨的出口宽度大于或等于所述待折叠纸箱折叠后的宽度，以防止在输送过程中卡住折叠后的纸箱；

所述待折叠纸箱设置在所述纸箱导轨的入口端，所述抓取机构设置在所述纸箱导轨的出口端，用于将所述待折叠纸箱沿所述纸箱导轨抓取至所述纸箱导轨的出口处，令所述待折叠纸箱张开；

所述第一折叠机构和所述第二折叠机构位于所述纸箱导轨的出口端下方，所述第一折叠机构的折叠方向垂直于所述直轨，所述第二折叠机构的折叠方向与所述直轨的延伸方向相平行；

所述纸箱自动折叠设备还包括控制器，所述抓取机构、所述第一折叠机构和所述第二折叠机构均与所述控制器连接，在所述控制器的控制下运行。

其中，所述纸箱自动折叠设备还包括推箱机构和输送机构，所述推箱机构和所述输送机构分别位于所述纸箱导轨的出口端的两侧上方、且均与所述控制器连接，所述推箱机构的运行方向与所述输送机构的输送方向一致，且垂直于所述直轨的延伸方向设置；所述推箱机构用于将折叠后的纸箱推至所述输送机构上。

其中，所述纸箱自动折叠设备还包括粘合机构，所述粘合机构设置在所述纸箱导轨的输出端一侧，例如可以设置在所述输送机构的输入端，用于对折叠后的纸箱底部进行粘合、固定。

其中，所述粘合机构包括胶带卷和互相平行设置的第一输送装置、第二输送装置，所述第一输送装置和所述第二输送装置的输送面相对设置，且所述第一输送装置与所述第二输送装置之间的间隔大于或等于所述折叠后的纸箱的宽度，以防止折叠后的纸箱被卡住；

所述胶带卷可转动地弹性连接于所述机架上、位于所述第一输送装置与所述第二输送装置之间的底部，且所述胶带卷的初始位置高于所述输送机构的上表面设置。

其中，所述粘合机构还包括整形板，所述整形板位于所述第一输送装置和所述第二输送装置的输入端之间的底部，且所述整形板朝向所述纸箱导轨的一端为斜面或弧面结构。

其中，所述抓取机构包括吸盘和吸盘气缸，所述吸盘与所述吸盘气缸的输出端固定连接，所述吸盘气缸的运行方向与所述直轨的延伸方向相平行。

其中，所述第一折叠机构包括夹手气缸和两组分别与所述夹手气缸两端固定连接的推动组件，所述夹手气缸固定在所述机架上、与所述控制器连接，且所述夹手气缸的运行方向垂直于所述直轨的延伸方向设置；

所述推动组件包括第一连杆、撑杆和第一推杆，所述撑杆的第一端通过所述第一连杆与所述夹手气缸传动连接，且所述撑杆的延伸方向平行于所述直轨的延伸方向；所述第一推杆与所述撑杆的第二端固定连接，且所述第一推杆垂直于所述撑杆设置。

其中，所述第二折叠机构包括两组相对设置的折叠组件，所述折叠组件包括折叠气缸、第二连杆和第二推杆，所述折叠气缸与所述机架可转动连接、且与所述控制器连接，所述第二连杆的一端与所述机架可转动连接，所述第二推杆的一端与所述第二连杆的另一端固定连接、且所述第二推杆垂直于所述第二连杆设置；所述折叠气缸的输出端与所述第二连杆的中部可转动连接。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种纸箱自动折叠设备的折叠方法，所述折叠方法包括以下步骤：

控制器控制抓取机构伸出、抓取待折叠纸箱后沿纸箱导轨撤回，将所述待折叠纸箱展开；

控制第一折叠机构运行，然后控制第二折叠机构运行，将所述待折叠纸箱折叠成型。

其中，所述折叠方法还包括：

控制器控制粘合机构启动，并控制推箱机构运行，将折叠后的纸箱推至粘合机构上进行整形和粘结后，输送至输送机构上。

本发明的纸箱自动折叠设备利用纸箱导轨实现纸箱的初步展开，然后依次通过第一折叠机构和第二折叠机构对纸箱进行折叠成型，其运行过程在控制器的自动控制下进行，有效节约人工，确保纸箱折叠的统一性和折叠质量，大幅提高纸箱折叠效率，保证包装质量。

参照附图来阅读对于示例性实施例的以下描述，本发明的其他特性特征和优点将变得清晰。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示例性地示出了本发明的纸箱自动折叠设备的结构示意图；

图2示例性地示出了该纸箱自动折叠设备的俯视图；

图3示例性地示出了该纸箱自动折叠设备的侧视图；

图4示例性地示出了第一折叠机构的结构示意图；

图5示例性地示出了第二折叠机构的结构示意图；

图6示例性地示出了本发明的折叠方法的实施流程图；

图7示例性地示出了本发明的折叠方法的另一种实施流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

发明人通过在机架上设置直轨与成型轨相组合的纸箱导轨，令纸箱沿该导轨移动时即可自动被挤压而展开；并通过合理布置抓取机构、第一折叠机构、第二折叠机构、推箱机构、输送机构，利用控制器控制各机构的有序运行，依次完成对待折叠纸箱的抓取展开、对其底部依次进行短边折叠和长边折叠，完成折叠后推送至输送机构上进行输送，实现纸箱折叠的自动化，有效节约人工、提高折叠效率、保证折叠质量。另外，在输送机构的输入端设置粘合机构，对折叠后的纸箱进行整形后，利用纸箱的输送移动实现纸箱底部折边的自动粘合，进一步保证折叠质量、降低人工劳动强度。

下面结合附图，对根据本发明所提供的纸箱自动折叠设备及其折叠方法进行详细描述。

图1示出了本发明的纸箱自动折叠设备的一种实施例的结构示意图，图2是该纸箱自动折叠设备的俯视图，图3是该纸箱自动折叠设备的侧视图，综合参照图1～3所示，该纸箱自动折叠设备包括机架1和布置在机架1上的纸箱导轨2、抓取机构3、第一折叠机构4以及第二折叠机构5。机架1主要是为固定各机构的支撑和保护，机架1的具体结构也可以根据实际中设备的安装和使用环境而设置，因此，图示中并没有给出机架1的具体结构示例。还需要指出的是，本发明的附图所给出的仅为各机构和组成结构的位置示意，其各机构和组成结构均通过常规连接方式和连接结构固定在机架1的相应位置处即可实现。其中，抓取机构3用于抓取待折叠纸箱101，并带动待折叠纸箱101沿纸箱导轨2移动、在纸箱导轨2的限位作用下展开；然后由第一折叠机构4和第二折叠机构5依次对待折叠纸箱101的底部进行折边，令纸箱折叠成型。

纸箱导轨2包括设置在同一平面内的直轨21和成型轨22，纸箱导轨2的入口宽度大于或等于待折叠纸箱的宽度，纸箱导轨2的出口宽度大于或等于待折叠纸箱折叠后的宽度。待折叠纸箱101在抓取机构3的带动下由纸箱导轨2的入口处沿直轨21移动至纸箱导轨2的出口，在成型轨22的挤压力作用下，待折叠纸箱101在移动过程中被展开。示例性地，成型轨22为斜轨或弧形轨，如图2所示，在本实施例中，成型轨22为弧形结构的轨道。

待折叠纸箱101设置在纸箱导轨2的入口端，抓取机构3设置在纸箱导轨2的出口端，用于将待折叠纸箱101沿纸箱导轨2抓取至纸箱导轨2的出口处，令待折叠纸箱101张开。

另外，本发明的纸箱自动折叠设备还包括固定在机架1上的上箱机构11，上箱机构11的输出端位于纸箱导轨2的入口处。多个层叠的待折叠纸箱101被竖立在上箱机构11上，待折叠纸箱101的侧面正对纸箱导轨2入口设置、且待折叠纸箱101的一端靠齐直轨21设置。

第一折叠机构4和第二折叠机构5位于纸箱导轨2的出口端下方，分别用于对展开后的纸箱底部边缘进行折叠。具体地，第一折叠机构4的折叠方向垂直于直轨21，对纸箱底部相对的两短边进行折叠；第二折叠机构5的折叠方向与直轨21的延伸方向相平行，用于对纸箱底部相对的两长边进行折叠。

为提高设备的自动化性能，本发明的纸箱自动折叠设备还包括控制器6，抓取机构3、第一折叠机构4和第二折叠机构5均与控制器6连接，并且在控制器6的控制下运行，由控制器6根据预存在控制器6的存储单元内的程序和参数控制各机构有序运行，完成纸箱的自动折叠，节约人工，降低人工劳动强度，提高纸箱折叠效率，确保折叠质量。示例性地，控制器6可以包括存储单元、通信单元和执行单元，存储单元用于存储针对不同规格的纸箱的运行程序以及相应的技术和控制参数；通信单元用于控制器6与抓取机构3、第一折叠机构4、第二折叠机构5等运行机构之间的信号传递，以及控制器6的存储单元与执行单元之间的数据传输等；执行单元用于通过通信单元获取存储单元中的相应运行程序，并通过通信单元控制各机构按照程序有序运行。

本发明的纸箱自动折叠设备还包括推箱机构7和输送机构8，推箱机构7和输送机构8分别位于纸箱导轨2的出口端的两侧上方、且均与控制器6连接，推箱机构7的运行方向与输送机构8的输送方向一致，且垂直于直轨21的延伸方向设置。其中，推箱机构7用于将折叠后的纸箱推至输送机构8上，输送机构8则用于将折叠后的纸箱输送至预定位置进行待用。

在一个典型的实施例中，推箱机构7包括推动气缸71和固定在推动气缸71输出端的推板72，推动气缸71位于纸箱导轨2出口端的第一侧上方、与控制器6电连接，且其伸出方向朝向纸箱导轨2出口端的第二侧。输送机构8位于纸箱导轨2出口端的第二侧上方，推动气缸71在控制器6的控制下伸出，利用推板72推动折叠后的纸箱，令纸箱与抓取机构3脱离后落至输送机构8上进行输送。示例性地，输送机构8可以选用输送辊道或者输送皮带，在图1～3所示的实施例中，输送机构8为输送辊道。

为了保证纸箱折叠后的稳定性和便于后续使用，纸箱自动折叠设备还包括粘合机构9，粘合机构9设置在纸箱导轨2的输出端一侧，在本实施例中，设置在输送机构8的输入端，用于对折叠后的纸箱底部进行粘合、固定。

在一个典型的实施例中，粘合机构9包括胶带卷90和互相平行设置的第一输送装置91、第二输送装置92，其中，第一输送装置91和第二输送装置92均固定在机架1上，且两者的输送面相对设置，并且第一输送装置91与第二输送装置92之间的间隔大于或等于折叠后的纸箱的宽度，用于对折叠后的纸箱进行初步输送，将纸箱输送至输送机构8上。示例性地，第一输送装置91和第二输送装置92可以均设置为输送带结构，利用驱动电机驱动输送带运行，该驱动电机与控制器6电连接，由控制器6控制该驱动电机的启停，进行控制输送带的启停。

胶带卷90可转动地弹性连接于机架1上、位于第一输送装置91与第二输送装置92之间的底部，且相对于输送机构8的输入端中部设置。如图3所示，胶带卷90的初始位置高于输送机构8的上表面设置。

当折叠后的纸箱被推箱机构7推出后，首先进入第一输送装置91与第二输送装置92之间，纸箱底部的一端与胶带卷90接触；在第一输送装置91和第二输送装置92的输送下，纸箱向前运行，对胶带卷90形成挤压，令胶带卷90上的胶带端部与纸箱底部进行粘结；随着纸箱在第一输送装置91与第二输送装置92的带动下的移动，而在纸箱与胶带卷90的挤压下，胶带卷90上的胶带被拉开后与纸箱底部粘合，对纸箱底部进行粘合、固定，确保折叠牢固，便于后续直接使用。在胶带的拉动作用下，胶带卷90发生转动，以便于胶带被拉开，因此，胶带卷90需要可转动连接。当一批次的纸箱被折叠、粘合完毕后，胶带卷90失去被挤压的作用力，需要在弹性力的作用下恢复至原位，以保证下一批次的纸箱粘合牢固，因此，胶带卷90的连接需要弹性连接。另外，还可以在胶带卷90与输送机构8的输入端之间设置剪切装置，用以对每个纸箱粘合后的胶带进行切断，以便于后续使用。

需要指出的是，胶带卷90的位置高于输送机构8的上表面设置，可以令胶带的端部先与纸箱的底部侧面进行连接，然后再将其底部折叠缝进行粘合，进一步保证纸箱折叠后的粘合牢固性和纸箱的稳定性。

具体地，胶带卷90通过一连接结构与机架1进行连接，该连接结构可以转动或被弹性压缩或压偏，然后能在连接结构自身的回弹力作用下恢复原位；该连接结构的底端固定在机架1上，胶带卷90则可转动地设置在该连接结构的顶部。示例性地，该连接结构可以是弹簧(拉伸弹簧或压缩弹簧)或者其它单一弹性结构，也可以是转动结构与弹性结构的组合结构。例如，该连接结构包括可转动结构和弹性件，胶带卷90可转动地连接在可转动结构的顶端，可转动结构的底端与机架1可转动连接，可转动结构的中部通过该弹性件与机架1弹性连接。示例性地，该弹性件可以选用压缩弹簧。

在另一个实施例中，粘合机构9还包括整形板93，整形板93位于第一输送装置91和第二输送装置92的输入端之间的底部，且位于胶带卷90与纸箱导轨2之间，用于对折叠后的纸箱底部在粘合之前进行整形，以确保粘合后的纸箱折叠质量和外观效果。具体地，整形板93朝向纸箱导轨2的一端为斜面或弧面结构。折叠后的纸箱在推箱机构7的推动下，进入第一输送装置91和第二输送装置92之间后，先经过整形板93对底部进行整形、平整后，再经由胶带卷90进行粘合。

在图1和图2所示的实施例中，抓取机构3包括吸盘31和吸盘气缸32，吸盘31与吸盘气缸32的输出端固定连接，吸盘气缸32的运行方向与直轨21的延伸方向相平行。在控制器6的控制下，吸盘气缸32带动吸盘31伸出，令吸盘31吸取待折叠纸箱101后，再收回，在吸盘31的吸力下，带动待折叠纸箱101沿直轨21移动，同时，在成型轨22的收紧作用力下，对待折叠纸箱101形成挤压，令待折叠纸箱101在移动过程中被展开。

示例性地，抓取机构31还包括结构板33，结构板33的第一面中部与吸盘气缸32固定连接，在结构板33的第二面上均匀分布至少一个吸盘31。在运行过程中，吸盘气缸32通过带动结构板33伸缩移动来带动吸盘31移动，进而实现对待折叠纸箱101的抓取和拖动。

为进一步实现纸箱自动折叠的有效性，避免设备空载运行，抓取机构3还可以设置检测器(图中未示出)，用以检测抓取机构3是否成功抓取待折叠纸箱101。示例性地，检测器可以采用传感器，例如压力传感器，该压力传感器设置在结构板33上、且与控制器6电连接。当吸盘气缸32带动吸盘31推出、吸盘31成功吸取到待折叠纸箱101后，压力传感器受到挤压产生压力信号，将该压力信号实时发送至控制器6；当吸盘气缸32带动吸盘31撤回时，若压力传感器无压力信号输出至控制器6，则说明待折叠纸箱101与吸盘31脱离，此时控制器6控制设备停止运行，或者启动报警装置进行报警，提示工作人员进行检查。

图4示出了第一折叠机构4的一种具体实施例的结构示意图，参照图1～图4所示，第一折叠机构4包括夹手气缸41和两组分别与夹手气缸41两端固定连接的推动组件42，夹手气缸41固定在机架1上，与控制器6电连接，且夹手气缸41的运行方向垂直于直轨21的延伸方向设置。具体地，推动组件42包括第一连杆421、撑杆422和第一推杆423，撑杆422的第一端通过第一连杆421与夹手气缸41传动连接，且撑杆422的延伸方向平行于直轨21的延伸方向；第一推杆423与撑杆422的第二端固定连接，且第一推杆423垂直于撑杆422设置。在控制器6的控制下，夹手气缸41伸缩，并通过第一连杆421和撑杆422控制第一推杆423移动，从而实现对纸箱底部短边的挤压折叠。

图5示出了第二折叠机构5的一种具体实施例的结构示意图，如图所示，在本实施例中，第二折叠机构5包括两组相对设置的折叠组件50，每组折叠组件50对纸箱的底部一端进行折叠。具体地，折叠组件50包括折叠气缸501、第二连杆502和第二推杆503，其中，折叠气缸501与机架1可转动连接、且与控制器6电连接，第二连杆502的一端与机架1可转动连接，第二推杆503的一端与第二连杆502的另一端固定连接、且第二推杆503垂直于第二连杆502设置；折叠气缸501的输出端与第二连杆502的中部可转动连接。

在控制器6控制第一折叠机构4对纸箱底部的短边进行折叠后，同时控制两个折叠气缸501推出，进而通过第二连杆502的转动带动第二推杆503移动，完成对纸箱底部的长边的挤压折叠。

相适应于上述纸箱自动折叠设备，本发明还提供了一种纸箱自动折叠设备的折叠方法，图6示出了该折叠方法的一种实施流程图，该折叠方法包括以下步骤：

控制器6控制抓取机构3伸出、抓取待折叠纸箱后沿纸箱导轨2撤回，将待折叠纸箱展开；

控制第一折叠机构4运行，然后控制第二折叠机构5运行，将待折叠纸箱折叠成型。

待将折叠成型的纸箱移走(可以是人工移走或设备自动输送移开)后，控制器6控制第一折叠机构4和第二折叠机构5恢复原位，同时控制抓取机构3伸出、抓取下一个待折叠纸箱后沿纸箱导轨2撤回，进行下一轮的纸箱折叠，如此往复。

图7示出了该折叠方法的另一种实施流程中，在本实施例中，该折叠方法还包括对纸箱底部的粘合固定步骤。参照图7所示，该折叠方法包括：

控制器6控制抓取机构3伸出、抓取待折叠纸箱后沿纸箱导轨2撤回，将待折叠纸箱展开；

控制第一折叠机构4运行，然后控制第二折叠机构5运行，将待折叠纸箱折叠成型；

控制器6控制粘合机构9启动，并控制推箱机构7运行，将折叠后的纸箱推至粘合机构9上进行整形和粘结后，输送至输送机构8上。

控制器6控制推箱机构7运行将折叠后的纸箱推出后，控制第一折叠机构4和第二折叠机构5恢复原位，待对下一个纸箱的底部进行折叠。

其详细折叠步骤为：

控制器6控制吸盘气缸32推出预定行程，令吸盘31吸取待折叠纸箱101后控制吸盘气缸32撤回，吸盘31带着待折叠纸箱101沿纸箱导轨2撤回，在成型轨22的收紧作用力下，对待折叠纸箱101挤压，令待折叠纸箱101被展开；

吸盘气缸32撤回至原位后，控制器6控制夹手气缸41收拢，带动两侧的第一推杆423同时收回，对待折叠纸箱101底部两端的短边进行折叠；然后控制两台折叠气缸501同时伸出预设行程，推动第二推杆503移动，对待折叠纸箱101底部的长边进行折叠，完成对待折叠纸箱101底部的折叠，令待折叠纸箱初步折叠成型；

控制器6控制粘合机构9的第一输送装置91和第二输送装置92同时启动运行，同时控制推动气缸71推出，推板72推动折叠后的纸箱，令纸箱与吸盘31脱离后进入第一输送装置91和第二输送装置92之间；在第一输送装置91和第二输送装置92的同步输送下，纸箱的底部折叠边经过整形板93的整形后，再由胶带卷90上的胶带进行粘结固定，然后被第一输送装置91和第二输送装置92输送至输送机构8上；在输送机构8的输送下，折叠粘结后的纸箱被运输至预设位置被收集待用或直接使用。

在控制器6控制推动气缸71推出后，控制夹手气缸41伸出，带动两侧的第一推杆423张开，待对下一个待折叠纸箱101底部的短边进行挤压折叠；控制两台折叠气缸501同时缩回，带动两个第二推杆503恢复至原位，以待对下一个待折叠纸箱底部的长边进行折叠。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。