一种开箱套箱机及其使用方法与流程

本发明涉及纸箱包装的领域，尤其涉及一种开箱套箱机及其使用方法。

背景技术：

1、纸箱包装是一类常见的包装方式，在自动化生产线中，对平整的纸箱开箱有广泛的应用需求，而在某些特定的应用需求场景中，需要使用上下开槽套装箱，其包括一体连接有箱盖的外箱与一体连接有箱底的内箱，箱盖和箱底均包括一对长边和一对短边，将套箱封闭时需要先转动闭合短边，再转动闭合长边。

2、纸箱加工成型后一般是以纸箱板的形式堆垛打包，方便运输，在需要使用纸箱进行包装的车间内，进行包装作业前，需要首先从打包的纸箱垛中取出外箱与内箱的纸箱板，然后将外箱与内箱展开并套合形成完整的套装箱，同时关闭内箱的箱底，随后即可使用套装箱作为包装。目前上述的开箱与套箱过程基本由人工进行，当纸箱重量较重，容量较大时，需要占用大量人力进行开箱套箱操作，而且工作人员的劳动强度大。

3、为了减轻工作人员的负担，行业内亟需设计一种能够自动套装内箱与外箱、关闭内箱的箱底的套箱装置，以减少人力需求，减轻工作人员的劳动强度。但由于内外纸箱套合前需要进行准确的定位，当内外纸箱套合间隙较小时，需要在套合过程中将内箱与外箱准确地定位，而套箱装置如何将外箱与内箱准确地定位套合，并关闭内箱的箱底，目前还没有合适的解决方案。

技术实现思路

1、本发明解决目前套箱装置难以在内外纸箱套合时将内箱与外箱准确地定位，也难以实现关闭内箱的箱底，导致开箱与套箱过程基本由人工进行，需要占用大量人力进行开箱套箱操作，且工作人员的劳动强度大的问题，提供一种开箱套箱机及其使用方法，以解决该技术问题，使用配置了内箱定位机构与外箱定位机构的开箱套箱机可以自动地将外箱与内箱定位套装，而内箱定位机构旁还配置有短边折边机构与长边折边机构，还可以自动将内箱的箱底短边、箱底长边闭合，大幅降低人力需求，减轻工作人员的劳动强度。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、一种开箱套箱机，包括基座，所述基座顶面设有用于承托展开状态的内箱的内箱定位机构、用于闭合内箱箱底短边的短两个边折边机构以及用于闭合外箱箱底长边的两个长边折边机构，所述内箱定位机构包括水平并列的两个定位结构，所述定位结构的顶部沿水平方向开设有供内箱箱底长边向下插入的长槽，所述长槽的槽口宽度大于槽底宽度，两个所述短边折边机构沿长槽的长度方向对称设置在内箱定位机构中心的两侧，两个所述长边折边机构沿水平且与长槽长度方向垂直的方向对称设置在内箱定位机构中心的两侧，其中：

4、所述短边折边机构包括沿长槽长度方向滑动设在基座上的安装座、驱动安装座滑移的滑移驱动件以及与安装座转动连接的折边板，所述安装座还设有用于驱动折边板转动的转动驱动件，所述折边板的转动轴线与内箱箱底短边的转动轴线齐平且平行，折边板包括位于自身转动轴线两侧的折边段与定位段，当折边板以竖直状态与内箱贴合时，所述折边板的折边段、定位段分别与内箱的箱底短边、箱体侧面贴合；

5、所述长边折边机构包括用于推动内箱箱底长边闭合的推板，所述推板与基座活动配合，当推板推动内箱箱底长边转动至闭合状态时，推板的板面与内箱箱底长边贴合，所述基座连接有用于驱动推板移动的驱动结构，

6、所述基座还连接有一个位于内箱定位机构上方的用于拿持展开状态的外箱并将外箱沿竖直方向与内箱对齐的外箱定位机构，所述外箱定位机构与基座之间通过一个升降装置连接。

7、优选的，所述基座还连接有用于推动内箱与外箱套装形成的套装箱从推板上方滑开的卸料气缸，所述卸料气缸沿长槽的长度方向伸缩，且卸料气缸的活塞杆指向推板上方的箱体，卸料气缸的活塞杆指向套装箱的一端连接有推块，当所述推板推动内箱长边转动至闭合状态时，所述内箱的底面高于折边板处于水平状态时的顶面。

8、优选的，所述滑移驱动件与转动驱动件分别为滑移气缸与转动气缸，所述滑移气缸的缸体与基座连接，活塞杆与安装座连接，所述转动气缸的缸体、活塞杆分别与安装座、折边板铰接，铰接轴线与折边板的转动轴线平行。

9、优选的，所述折边板的定位段远离折边段的边沿连接有倾斜的翻边，当所述折边板处于竖直状态且与内箱贴合抵接时，沿远离折边板的方向，所述翻边与内箱之间的距离逐渐增大。

10、优选的，所述长边折边机构包括与基座转动配合的摆臂，所述摆臂的一端为与基座转动连接的连接端，另一端为与推板连接的自由端，所述摆臂的转动轴线与内箱箱底长边的转动轴线平行，当两个长边折边机构的推板推动内箱的两个箱底长边闭合并与内箱箱底长边贴合时，以两个所述推板相邻的边缘为内沿，互相远离的边缘为外沿，在一个长边折边机构中，所述摆臂转动轴线与推板内沿之间的距离小于摆臂转动轴线与推板外沿之间的距离。

11、优选的，所述长边折边机构还包括转动架设在基座上的齿轮，所述摆臂与齿轮连接，并与齿轮同步转动，两个所述长边折边机构的齿轮互相啮合，所述驱动结构为与其中一个齿轮传动配合的电机。

12、优选的，所述摆臂经过定位结构下方，且摆臂的自由端与推板的外沿连接。

13、优选的，所述外箱定位机构包括一个水平的环状固定架，所述固定架连接有四个分别承托外箱底部四角的外箱托板，每个所述外箱托板靠近固定架中心的端部均延伸至固定架的内侧，并连接有与外箱内壁贴合的导向片，当所述外箱定位机构下落经过内箱时，所述导向片的与内箱的外侧面贴合，所述导向片的底端还成型有沿斜向下的方向朝固定架外侧延伸的引导板，所述基座的顶面设有竖直的导轨，所述固定架通过导轨与基座滑动配合，所述升降装置为沿竖直方向安装的升降气缸。

14、优选的，所述导向片包括互相垂直的两部分，当导向片与外箱的内壁贴合时，所述导向片的两部分分别与外箱的两个相邻内侧壁贴合，当导向片与内箱的外侧面贴合时，所述导向片的两部分分别与内箱的两个相邻外侧面贴合。

15、优选的，所述固定架设有与四个所述外箱托板一一对应的滑轨，所述滑轨沿水平方向设置，且滑轨的一端指向固定架的中心，滑轨对应的所述外箱托板滑动设置在滑轨上，所述固定架还设有用于驱动外箱托板滑移的往复气缸。

16、优选的，所述固定架的四角还连接有角度调节机构，所述角度调节机构包括与固定架栓接的基板以及与基板栓接的调节板，所述滑轨与往复气缸均安装在调节板上，所述基板沿竖向开设有至少两个贯穿自身的长圆孔，所述基板的长圆孔穿过设有定位螺栓，所述定位螺栓的螺纹端与固定架螺纹配合，所述长圆孔的长度方向指向固定架的中心；

17、所述调节板开设有若干沿竖向贯穿自身的通槽，所述调节板的通槽穿过设有锁止螺栓，所述锁止螺栓的螺纹端与基板螺纹配合，若干所述通槽绕一竖直轴线均匀排列，通槽的两侧的侧壁为弧形壁，各个通槽的两个弧形壁所在弧面的轴线均与所述竖直轴线重合。

18、优选的，所述内箱定位机构还包括与沿竖直方向安装在基座顶面的调节气缸，所述调节气缸的缸体与基座连接，活塞杆与定位结构连接，所述定位结构通过调节气缸与基座连接。

19、优选的，所述定位结构的长槽与自身长度方向垂直的截面具有尖端向下的角部，所述角部的夹角大于60度。

20、优选的，所述开箱套箱机还包括安装在基座旁的分别用于从料堆拿取外箱与内箱的纸箱板的两个取料装置，所述取料装置包括用于取放并展开纸箱板的展开机构以及用于驱使展开机构在料堆与对应的外箱或内箱定位机构之间往复移动的机械臂。

21、优选的，所述展开机构包括与对应箱子的两个相邻外侧面分别配合的两个板体，两个所述板体互相铰接，两板体之间的铰接轴线平行于箱子相邻两侧面之间的转动轴线，且两板体朝向箱子的侧面均设有用于吸附箱子外侧面的吸盘，其中一个板体背向吸盘的侧面固定连接有调节杆，另一板体背向吸盘的侧面固定连接有开合气缸，所述开合气缸的活塞杆与调节杆铰接，且开合气缸与调节杆之间的铰接轴线平行于两板体之间的铰接轴线。

22、优选的，两个所述板体分别为第一板体与第二板体，两个板体互相齐平且与板体间铰接轴线垂直的两个边缘均铰接有底边定位爪，两个所述底边定位爪的转动轴线重合且与两板体之间的铰接轴线垂直，所述第二板体远离板体间铰接轴线的边缘还铰接有侧边定位爪，所述侧边定位爪的转动轴线与两板体之间的铰接轴线平行，所述板体还连接有用于驱动底边定位爪转动的底边气缸以及用于驱动侧边定位爪转动的侧边气缸，当所述侧边定位爪转动至突出于第二板体设有吸盘的一侧时，侧边定位爪突出于第二板体的部分和两个板体间铰接轴线之间的距离与对应箱子的长度或宽度适配。

23、一种适用于上述的开箱套箱机的使用方法，包括以下步骤：

24、s1.控制所述长边折边机构的推板从内箱定位机构上方移开，并控制两个所述短边折边机构的折边板预先转动至竖直状态，将展开的内箱与外箱分别放置在内箱定位机构与外箱定位机构上；

25、s2.控制安装座滑移靠近内箱，直至两个短边折边机构的折边板从两侧贴合抵紧内箱；

26、s3.控制所述外箱定位机构下落，使外箱与内箱部分套合；

27、s4.转动所述短边折边机构的折边板，将内箱箱底的短边闭合；

28、s5.控制两个所述长边折边机构的推板移动，推动内箱箱底的长边闭合，同时控制所述短边折边机构的安装座滑移远离内箱，将所述折边板从内箱箱底的长边与短边之间抽出；

29、s6.控制所述外箱定位机构向下移动，使外箱与内箱套合形成套装箱，随后外箱定位机构继续向下移动脱离套装箱；

30、s7.取下所述套装箱。

31、一种适用于上述的开箱套箱机的使用方法，包括以下步骤：

32、s1.使用所述取料装置的展开机构吸附对应箱子的纸箱板，并将所述展开机构的底边定位爪与侧边定位爪转动至突出于板体的同一侧；

33、s2.利用所述机械臂带动展开机构与吸附的纸箱板间歇地转动，使纸箱板依次位于底边定位爪的上方与侧边定位爪的上方；

34、s3.在所述纸箱板转动至底边定位爪上方以及侧边定位爪上方的状态时，均控制所述展开机构的吸盘同步关闭并重启一次，使纸箱板在吸盘关闭期间滑落至与下方的定位爪抵接；

35、s4.控制所述开合气缸驱动展开机构的两个板体相对转动，将所述展开机构吸附的箱子展开；

36、s5.控制所述长边折边机构的推板从内箱定位机构上方移开，并控制两个所述短边折边机构的折边板预先转动至竖直状态，将展开的内箱与外箱分别放置在内箱定位机构与外箱定位机构上；

37、s6.控制安装座滑移靠近内箱，直至两个短边折边机构的折边板从两侧贴合抵紧内箱；

38、s7.控制所述外箱定位机构下落，使外箱与内箱部分套合；

39、s8.转动所述短边折边机构的折边板，将内箱箱底的短边闭合；

40、s9.控制两个所述长边折边机构的推板移动，推动内箱箱底的长边闭合，同时控制所述短边折边机构的安装座滑移远离内箱，将所述折边板从内箱箱底的长边与短边之间抽出；

41、s10.控制所述外箱定位机构向下移动，使外箱与内箱套合形成套装箱，随后外箱定位机构继续向下移动脱离套装箱；

42、s11.取下所述套装箱。

43、本发明技术方案的有益技术效果：

44、（一）内箱定位机构的两个定位结构分别支撑内箱箱底的两个长边，定位结构的长槽可以定位内箱沿内箱短边转动轴线方向的位置，两个短边折边机构的安装座相对于内箱定位机构可以往复滑移，靠近或远离内箱，而与安装座转动连接的折边板处于竖直状态时，两短边折边机构的折边板可以与内箱的侧面贴合，与定位结构的长槽配合锁定内箱在水平方向上的位置。外箱定位机构将外箱沿竖直方向与内箱对齐，可以准确地将外箱下移至与内箱部分套合，此时外箱定位机构同时锁定外箱与内箱沿水平方向的位置。短边折边机构的折边板能够相对于安装座转动，可以自动地闭合内箱的箱底短边，而长边折边机构的推板移动，可以将内箱的箱底长边闭合，同时短边折边结构的折边板还能被滑动的安装座抽出。利用内箱定位机构、外箱定位机构、短边折边机构与长边折边机构互相辅助定位，可以准确地套装外箱与内箱，而将外箱与内箱套装并锁定之后再闭合箱底短边与箱底长边，也能准确地将内箱箱底的短边与长边闭合，能够自动且准确地定位套合外箱与内箱，并且自动闭合内箱的箱底短边与长边，可以节约大量的人力，降低工作人员的劳动强度。

45、（二）推板将内箱的长边转动至闭合状态时，推板的顶面高于折边板处于水平状态时的顶面，即长边闭合后的内箱底面位置高于折边板的顶面，此时折边板保持水平状态，可以构成一个中继的托举结构，供套装箱滑动经过，推板的顶面高于折边板的顶面，可以在套装箱滑过折边板时避免套装箱的箱底长边被折边板卡阻，确保套装箱能够顺利地落在折边板上。而基座还安装有一个用于推动套装箱滑动的卸料气缸，可以利用卸料气缸推动套装箱经过折边板，滑动离开开箱套箱机，进入后续的流水线或暂存区域，可以进一步提高自动化程度，便于使用。

46、（三）摆臂转动轴线与推板内沿之间的距离小于摆臂转动轴线与推板外沿之间的距离，可以确保推板内沿在随摆臂转动时不会与内箱的外侧面磕碰。

47、（四）长边折边机构包括与基座转动连接的齿轮，两个齿轮相互啮合，并且驱动结构包括与其中一个齿轮传动连接的电机，电机工作时可以带动两个齿轮以相反的方向同步转动，进而带动两个长边折边机构的摆臂、推板同步转动。

48、（五）外箱定位机构的固定架连接有四个外箱托板，并且外箱托板上还成型有与外箱内壁贴合的导向片，而且导向片的底端还成型有沿斜向下的方向朝固定架外侧延伸的引导板，当外箱定位机构下落时，引导板可以引导导向片顺利滑落至内箱的外侧，确保外箱与内箱正确套装，防止导向片滑入内箱的内侧；

49、（六）外箱定位机构的固定架四角安装有角度调节机构，基板上开设有长度方向指向固定架中心的长圆孔，可以方便地沿着长圆孔的长度方向调整基板的位置。调节板上开设有绕一竖直轴线均匀排列的若干通槽，通槽两侧的侧壁为弧形壁，弧形壁所在弧面的轴线与竖直轴线重合，可以将调节板绕着上述的竖直轴线偏转并重新锁定，改变调节板的角度，从而实现对外箱托板位置与角度进行微调，适配不同批次纸箱的生产误差，确保外箱定位机构的导向片能够准确地将外箱与内箱对齐，并将外箱锁定在内箱的正上方，从而顺利地将外箱套装在内箱的外侧。

50、（七）内箱定位机构还包括与基座连接的调节气缸，调节气缸伸缩可以调节定位结构的高度，调节定位结构承接的内箱位置高度，确保内箱箱底的的高度位置与短边折边机构、长边折边机构顺利配合。

51、（八）定位结构的顶部长槽截面具有尖端向下的角部，内箱放置在内箱定位机构上时，内箱的箱底长边会滑至长槽角部的尖端，利用长槽角部对内箱底边长边的边缘进行定位，使内箱沿平行于内箱箱底短边转动轴线的方向的位置被准确锁定。

52、（九）在取料装置的展开机构中，展开机构包括与箱子两个外侧面分别配合的两个板体，板体的板面连接有用于吸附箱子的吸盘，且两个板体互相齐平且与板体件铰接轴线垂直的两个边缘铰接有底边定位爪；第二板体远离板体件铰接轴线的边缘则铰接有侧边定位爪。当底边定位爪与侧边定位爪转动至突出于箱子的纸箱板所在的一侧时，调整展开机构的位置，使纸箱板位于底边定位爪或侧边定位爪上方，此时控制吸盘停止吸附并间隔一定时间重启，箱子的纸箱板由于自身的自重会落至与底边定位爪或侧边定位爪抵接，利用底边定位爪与侧边定位爪从两个方向对箱子的纸箱板进行定位，可以将箱子的纸箱板与展开机构的两个板体对齐，随后两个板体分别吸附箱子相邻的两个侧面，箱子相邻两侧面之间的转动轴线靠近且平行于两板体之间的转动轴线，此时控制板体转动，即可准确地将箱子展开，以免在展开箱子的过程中将箱子的侧面折弯。