一种全自动封箱机结构及封箱方法与流程

本发明涉及全自动、可循环式纸箱成型包装领域，特别是涉及一种全自动封箱机结构及封箱方法。

背景技术：

近年来，随着商品经济及市场经济的逐步繁荣，物品需求越来越大，产品包装得到快速发展。而纸箱包装在包装行业中占据着重要位置，纸箱包装机作为重要的包装设备，在当代社会己得到广泛的应用和发展。尤其近几年，网购的兴起使得纸箱包装进入了一个新时代，各商家迫切需要一种可代替人工的纸箱包装设备。

当前国内纸箱包装机生产厂家，大多以生产全自动或半自动包装机为主，智能化设备还处于研制阶段。而国外包装技术强国大多为自动化、智能化、集中控制的成套生产线。我国的包装设备与国外相比，还处于远远落后的状况。随着社会主义商品经济的发展，对外出口商品数量的增加，包装工业作为独立的工业体系，在我国己经形成。包装工业的发展要求包装机械工业提供先进的生产设备。纸箱包装在包装行业中占着重要的位置。为适应包装工业的需要，加速纸箱包装行业的发展，现阶段我国纸箱包装大多数企业使用的半机械化或旧式纸箱包装机必须进行更新换代，才能提高纸箱包装的质量，达到或赶超世界先进水平的目标。且现在国内外最常见的就是流水线式纸箱封装，此封装方式所需成本高，占地面积广，虽然封装效率比较高，但巨额的成本使大多数商家望而却步。

近半个多世纪以来，随着生产与流通日益社会化、现代化，产品包装正以崭新的面貌崛起，受到人们普遍重视。在当代社会未经包装出售的商品变得越来越少了，而且包装上的失败往往会使很好产品得不到成功的销售。因而不妨这样讲，在将来，如果没有现代化的包装就没有商品的生产和销售;可是如果没有先进的工业与科学技术的综合发展，也不可能出现高水平的现代化包装。实践证明，实现包装的自动化，尤其是实现具有高度灵活性(或称柔性)的自动包装线，不仅体现了现代生产的发展方向，同时也可以获得巨大的经济效益。尤其现在网购的兴起，快递已然成为一件人人皆知的名词，为了解决中小商家的快递包装问题，一种成本低、体积小、效率高的自动封箱机急需投入市场。

技术实现要素：

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种全自动封箱机结构，其可以解决现有大型流水线式纸箱包装机械占地面积极大，设备成本及维护费用昂贵，结构及操作复杂，启停灵活性差等缺陷，其可以做到体积、成本、效率的综合效益最优化，为达此目的，本发明提供一种全自动封箱机结构，包括取箱装置、气缸装置、斜面转盘机构、顶杆翻板机构以及封胶机构，所述取箱装置包括集箱桶和弹性压板，所述弹性压板在集箱桶一侧，所述集箱桶安装在机架上方，所述集箱桶出口正下方装有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠上搭载整套斜面装盘机构，所述封胶机构置于集箱桶的对面并与之等平面，所述顶杆翻板机构置于机架两侧，所述顶杆翻板机构置的右翻板和左翻板与集箱桶底部等高，所述顶杆垂直安装在对应翻板的下方，所述右翻板一侧置有气缸装置，所述气缸装置包括气缸和载物板，所述载物板上有气缸，所述气缸与对应翻板等高；

所述斜面转盘机构包括转盘、旋转轴、真空吸盘、斜面、大齿轮、小齿轮、方型轴承、套筒和步进电机二，所述转盘置于所述旋转轴顶部，所述转盘用法兰固定环进行轴向固定，所述转盘上嵌有真空吸盘，所述斜面用螺栓与旋转轴轴向固定，所述斜面在斜面支撑板，所述斜面支撑板下方装有两个固定环与大齿轮接触进行轴向固定，所述大齿轮一侧有小齿轮与大齿轮相互啮合，所述小齿轮固定在步进电机二的转轴的端部，所述方型轴承分上下两个，并用套筒接触定位，所述方型轴承上方置有电机支撑板，所述方型轴承下方置有固定底座，所述固定底座下方用长螺栓与上方电机支撑板连接固定，所述固定底座与滚珠丝杠固定；

所述顶杆翻板机构包括右翻板和左翻板两个翻板、一对顶杆、直线滑块轴承、直线滑块和联杆，所述右翻板和左翻板各用两个支撑座连接形成转动副，所述直线滑块套在与对应翻板固定并成45度角度的杆件中，所述直线滑块通过铰链支座与对应顶杆连接，所述直线滑块轴承套在对应顶杆中并用直角架固定在机架上，所述右翻板、左翻板、直线滑块、顶杆与机架形成对称两个四杆机构，并用联杆通过十字固定夹将两四杆机构并联；

所述封胶机构包括封胶器、同步带、同步带轮轴、步进电机一和直线导轨，所述同步带横跨机架通过两个同步带轮组成的同步带轮组与机架固定，所述同步带轮套装在同步带轮轴的轴承座套组上，所述步进电机一置于机架一侧并通过紧定螺钉与同步带轮固定，所述直线导轨与同步带平行等高放置，所述直线导轨上的滑块与支撑板固定，支撑板上方放置封胶器。

作为本发明进一步改进，本发明所述封胶器包括封胶器主体、压板、弹性片、滚柱、顶杆一、顶杆二和顶杆三，所述压板和弹性片均嵌入封胶器主体依靠弹性预紧力锁紧，所述弹性片外侧端部固定有滚柱，所述顶杆一、顶杆二和顶杆三插入封胶器主体的预留空心圆柱内，通过过盈配合固定，本发明封胶器主要采用以上结构的封胶设置，厂家也可根据实际需要使用其他结构的封胶设备。

作为本发明进一步改进，所述转盘中间开3个阶梯沉孔，阶梯沉孔内嵌入三个真空吸盘，为了保证工作稳定本发明使用三个真空吸盘。

作为本发明进一步改进，所述斜面转盘机构还有霍尔传感器，所述霍尔传感器置于大齿轮中间，并与电机支撑板保持10mm距离，本发明在关键位置如封胶器的起止位、丝杠的起止位、旋转轴90度转角位设有霍尔传感器进行接近式限位，传感器触头与预定位置均有10mm的滞后距离，以保证限位的准确性与安全性。

作为本发明进一步改进，所述气缸的拉杆头部固定 U型挡片，设置U型挡片以保证物体顺利推入而不致掉落。

作为本发明进一步改进，斜面倾斜角保持在30度，所述顶杆与斜面接触位置内置球形轴承，斜面倾斜角保持在30度，即斜面无论直线还是旋转接触顶杆，顶杆传动角保持60度不变，顶杆与斜面接触位置内置球形轴承，以减小摩擦，增加传动可靠性。

本发明一种全自动封箱机结构的封箱方法，具体步骤如下：

1）依靠双翻板的旋转使纸箱由平面挤压成立体展开状态；

2）依靠左翻版突起部分在旋转过程中挤压纸箱左页片使之向里折进；

3）依靠封箱器前端顶杆三将纸箱右页片顶进纸箱内部，同时顶杆三两侧长度较顶杆三短且相互成60°夹角的顶杆一和顶杆二夹住纸箱上下页片，在前进过程中顶杆一和顶杆二与上下页片接触点间的距离不断缩小，上下页片随之受压翻折；

4）最终纸箱四个页片全部翻折，由封箱器后端的胶带进行最后封胶。

本发明提供一种基于PLC控制的集“取-装-封”循环一体的全自动纸箱封装机器，本发明将市场上庞大的封箱流水线工作系统进行缩减、集中化，提出了一种全自动封装纸箱的机构。该机构体积小，结构巧妙，利用尺寸控制、斜面顶杆组合以及三爪式一体折页等一系列创新机构并辅以PLC控制，可精确的完成纸箱的掉落、运送、展开，物品的装入，以及纸箱叶片的压紧封胶。经过试验表明，该设备可以完成普通邮递纸箱的全自动循环封装，在一定程度上提高了封箱效率和质量。

附图说明

图 1为本发明整体结构图；

图2为本发明内部结构图；

图3为本发明斜面转盘机构示意图；

图4为本发明顶杆翻板机构示意图；

图5为本发明封胶器示意图；

图6为本发明集箱桶平面图；

图7为本发明电气结构框图；

图8为气动系统工作原理图；

图9为封箱动作过程转化流程图；

部件说明：

1、集箱桶；2、同步带；3、同步带轮；4、步进电机一；5、直线滑块；6、铰链支座；7、顶杆；8、小齿轮；9、步进电机二；10、固定底座；11、方型轴承；12 、套筒；13、大齿轮；14、霍尔传感器；15、电机支撑板；16、固定环；17、斜面支撑板；18、旋转轴；19、联杆；20、直线滑块轴承；21、直角架；22、十字固定夹；23、弹性压板24、轴承座套组；25、同步带轮轴；26、支撑板；27、封胶器；271、封胶器主体；272、压板；273、弹性片；274、滚柱；275 、顶杆一；276、顶杆二；277、顶杆三；28、转盘；29、真空吸盘；30、斜面；31、直线导轨；32、右翻板；33、滚珠丝杠；34、左翻板；35、支撑座；36、气缸；37、载物板；38、长螺栓；39、法兰固定环。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明提供一种全自动封箱机结构，其可以解决现有大型流水线式纸箱包装机械占地面积极大，设备成本及维护费用昂贵，结构及操作复杂，启停灵活性差等缺陷，其可以做到体积、成本、效率的综合效益最优化。

作为本发明一种实施例，本发明提供如图1和图2所示的一种全自动封箱机结构，包括取箱装置、气缸装置、斜面转盘机构、顶杆翻板机构以及封胶机构，所述取箱装置包括集箱桶1和弹性压板23，所述弹性压板23在集箱桶1一侧，所述集箱桶1安装在机架上方，所述集箱桶1出口正下方装有滚珠丝杠33，所述滚珠丝杠33上搭载整套斜面装盘机构，所述封胶机构置于集箱桶1的对面并与之等平面，所述顶杆翻板机构置于机架两侧，所述顶杆翻板机构置的右翻板32和左翻板34与集箱桶1底部等高，所述顶杆7垂直安装在对应翻板的下方，所述右翻板32一侧置有气缸装置，所述气缸装置包括气缸36和载物板37，所述载物板37上有气缸36，所述气缸36与对应翻板等高，所述气缸36的拉杆头部固定 U型挡片，设置U型挡片以保证物体顺利推入而不致掉落；

本发明所述斜面转盘机构如图3所示包括转盘28、旋转轴18、真空吸盘29、斜面30、大齿轮13、小齿轮8、方型轴承11、套筒12和步进电机二9，所述转盘28置于所述旋转轴18顶部，所述转盘28用法兰固定环39进行轴向固定，所述转盘28中间开3个阶梯沉孔，阶梯沉孔内嵌入三个真空吸盘29，为了保证工作稳定本发明使用三个真空吸盘，所述斜面30用螺栓与旋转轴18轴向固定，斜面倾斜角保持在30度，所述顶杆与斜面接触位置内置球形轴承，斜面倾斜角保持在30度，即斜面无论直线还是旋转接触顶杆，顶杆传动角保持60度不变，顶杆与斜面接触位置内置球形轴承，以减小摩擦，增加传动可靠性，所述斜面30在斜面支撑板17，所述斜面支撑板17下方装有两个固定环16与大齿轮13接触进行轴向固定，所述大齿轮13一侧有小齿轮8与大齿轮13相互啮合，所述小齿轮8固定在步进电机二9的转轴的端部，所述方型轴承11分上下两个，并用套筒12接触定位，所述方型轴承11上方置有电机支撑板15，所述方型轴承11下方置有固定底座10，所述固定底座10下方用长螺栓38与上方电机支撑板15连接固定，所述固定底座10与滚珠丝杠33固定，所述斜面转盘机构还有霍尔传感器14，所述霍尔传感器14置于大齿轮13中间，并与电机支撑板15保持10mm距离，本发明在关键位置如封胶器的起止位、丝杠的起止位、旋转轴90度转角位设有霍尔传感器进行接近式限位，传感器触头与预定位置均有10mm的滞后距离，以保证限位的准确性与安全性。

本发明所述顶杆翻板机构如图4所示包括右翻板32和左翻板34两个翻板、一对顶杆7、直线滑块轴承20、直线滑块5和联杆19，所述右翻板32和左翻板34各用两个支撑座35连接形成转动副，所述直线滑块5套在与对应翻板固定并成45度角度的杆件中，所述直线滑块5通过铰链支座6与对应顶杆7连接，所述直线滑块轴承20套在对应顶杆7中并用直角架21固定在机架上，所述右翻板32、左翻板34、直线滑块5、顶杆7与机架形成对称两个四杆机构，并用联杆19通过十字固定夹22将两四杆机构并联；

本发明所述封胶机构包括封胶器27、同步带2、同步带轮轴23、步进电机一4和直线导轨31，所述同步带2横跨机架通过两个同步带轮3组成的同步带轮组与机架固定，所述同步带轮3套装在同步带轮轴23的轴承座套组24上，所述步进电机一4置于机架一侧并通过紧定螺钉与同步带轮固定，所述直线导轨31与同步带2平行等高放置，所述直线导轨31上的滑块与支撑板26固定，支撑板26上方放置封胶器27，所述封胶器27包括封胶器主体271、压板272、弹性片273、滚柱274、顶杆一275、顶杆二276和顶杆三277，所述压板272和弹性片273均嵌入封胶器主体271依靠弹性预紧力锁紧，所述弹性片273外侧端部固定有滚柱274，所述顶杆一275、顶杆二276和顶杆三277插入封胶器主体271的预留空心圆柱内，通过过盈配合固定，本发明封胶器主要采用以上结构的封胶设置，厂家也可根据实际需要使用其他结构的封胶设备。

本发明一种全自动封箱机结构的封箱方法如图9所示，具体步骤如下：

1）依靠双翻板的旋转使纸箱由平面挤压成立体展开状态；

2）依靠左翻版突起部分在旋转过程中挤压纸箱左页片使之向里折进；

3）依靠封箱器前端顶杆三277将纸箱右页片顶进纸箱内部，同时顶杆三277两侧长度较顶杆三277短且相互成60°夹角的顶杆一275和顶杆二276夹住纸箱上下页片，在前进过程中顶杆一275和顶杆二276与上下页片接触点间的距离不断缩小，上下页片随之受压翻折；

4）最终纸箱四个页片全部翻折，由封箱器后端的胶带进行最后封胶。

本发明结合附图所示，提供一种全自动可循环的纸箱封装装置，包括取箱装置、气缸装置、斜面转盘机构、顶杆翻板机构以及封胶机构等四大组成部分以及PLC控制电路和气动系统两个辅助部分，下面分别介绍。

如图6所示为取箱装置平面图，纸箱集中放置在取箱装置里，由于下方容池高度有限，在落下1~2个纸箱后，容池高度被填充，加上到隔离支点如图所示的距离有限，导致其中绝大部分纸箱被隔离支点挡住。当下方纸箱被抽取后，高度下降，隔离纸箱掉落填充，从而保证等待始终保持1~2个纸箱的数量，为循环包装创造条件。

气动系统工作，电磁换向阀打开，转盘内置的三个真空吸盘29开启并吸附纸箱，搭载斜面转盘机构的滚珠丝杠33通过传感器限位将纸箱送至工作区，在到达工作区之前，斜面30直线位移触发顶杆翻板机构，使顶杆7在斜面30上作相对运动，带动两顶杆及翻板联动，实现左右翻板以相对方向旋转90°。此过程可以实现3个不同动作：翻板旋转带动平面纸箱展开成立体形态；纸箱左右方向自由度被紧固限制；左翻板34上的折叠部分随翻板旋转，接触正在展开的纸箱一侧页片并将之翻折至接近90°。

封胶装置在同步带传动系统的带动下由右向左移动，封装纸箱一侧。其中，三根顶杆首先接触纸箱页片，顶杆三277将中间页片顶进，顶杆一275和顶杆二276分别挤压上下两侧页片，共同作用完成剩余三张页片的翻折。压板272随之挤压固定页片。封胶器主体271内放有胶带，胶带头引申至弹性片末端的滚柱274上，胶带从纸箱右侧开始封装，经过纸箱前侧弹性片273拉伸对纸箱产生压力，使封装更牢固。当滚柱274离开纸箱表面，在弹力作用下弹性片273趋于恢复弯曲状态，弹性片273末端切成弧形锯齿状刀片，将胶带切断并由于张力作用多余胶带贴附在纸箱左侧，最终形成U型仿人工封装，可靠牢固。

转盘28由传感器14限位逆时针旋转90°，在旋转微小角度后顶杆7脱离斜面30急回下落，翻板恢复水平状态，限位作用取消，完成旋转。滚珠丝杠33带动纸箱退回至装物工作位，二位五通电磁阀置2YA位，气缸36推送物体送至纸箱内。同时封胶装置复位，转盘28逆时针再转90°，滚珠丝杠33再次进入工作区，完成纸箱背面封装，完成后真空吸盘29停止吸附，纸箱脱落，转盘28退回等待区，完成一次循环。

以上所有动作完成全部基于PLC编程自动控制，无需人力干涉。PLC电路接线图如图5所示；气动系统包括空气压缩机、截止阀、二位二通电磁阀、二位五通电磁阀、真空发生器、气缸36、真空吸盘、空气过滤器及接头管路，电磁阀基于PLC自动控制，气动系统工作原理如图7和8所示。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。