一种包装箱剪带装置及其剪带方法与流程

1.本发明涉及一种包装箱剪带装置及其剪带方法，可用于涉及卷烟生产线烟包等带包装箱产品需要去除扎带的场合，属于工业生产机械领域。


背景技术：

2.传统的卷烟生产线上烟包涉及包装箱，解包依靠人力，烟包笨重，效率低下。
3.而将生产线上由人工操作的步骤实现机械自动化，能保证生产线效率的提高，实现无人工作环境，能为企业带来更好的经济效益，因此有必要提出适合卷烟生产线烟包等包装箱体上扎带的剪带装置的设计。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种包装箱剪带装置及其剪带方法，能够对包装箱的扎带进行导向、并进一步在压带的基础上进行剪带、回收。
5.本发明的技术方案是：一种包装箱剪带装置，包括框架、压带机构3、扎带导向机构5、剪切机构7；
6.所述框架用于安装压带机构3、扎带导向机构5、剪切机构7；
7.所述压带机构3包括压紧装置19、压带气缸30；其中，固定在框架内的压带气缸30的输出端与压紧装置19一端连接，压紧装置19另一端为自由端；通过压带气缸30带动压紧装置19进行竖直方向上下运动；
8.所述扎带导向机构5包括扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅱ25、扎带导向块ⅲ28；其中，扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅱ25、扎带导向块ⅲ28前端为自由端，扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅱ25、扎带导向块ⅲ28后端与框架内侧固定，扎带导向块ⅲ28上部开有槽口与剪带机构7中装配式割刀11配合，扎带导向块ⅰ10与压带机构3中压紧装置19配合；
9.所述剪带机构7包括装配式割刀11、剪带气缸12；其中，固定在框架内的剪带气缸12的输出端连接装配式割刀11一端，装配式割刀11另一端为切割端。
10.还包括检测机构4；所述检测机构包括气缸26、限位开关27；其中，固定在框架外侧的气缸26的输出端与限位开关27连接；限位开关27的底端与扎带导向块ⅲ28/扎带导向块ⅰ10的底面存在距离，垂直距离为a。
11.所述框架包括前侧连接板1、顶板2、左侧连接板21、后侧连接板22、右侧连接板23；其中，顶板2底部安装依次相接的前侧连接板1、左侧连接板21、后侧连接板22、右侧连接板23形成的整体的一端，整体的另一端为开口端；框架的最底面高于扎带导向块ⅰ10/扎带导向块ⅲ28的顶面。
12.所述压紧装置19为对称机构，包括浮动接头16、弹簧18、上压块41、直线轴承42、压块导向杆43、下压块44；其中，浮动接头16自上与压带气缸30的输出端连接，浮动接头16自下与上压块41连接，上压块41两端开孔分别用于安装直线轴承42，压块导向杆43一端通过螺纹孔安装在下压块44上，压块导向杆43另一端与直线轴承42配合，弹簧18安装于上压块
41、下压块44之间的压块导向杆43上，且弹簧18一端与上压块41固定、另一端与下压块44固定；其中，压块导向杆43的轴线方向与压带气缸30的输出端运动方向平行。
13.所述扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅱ25、扎带导向块ⅲ28呈平行，扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28处于同一高度，扎带导向块ⅱ25安装在扎带导向块ⅲ28上方且两者之间存在间距；扎带导向块ⅱ25的底面低于压带机构3的底面且低于剪带机构7的底面；扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28前端面平齐，扎带导向块ⅱ25的前端面、扎带导向块ⅰ10前端面呈前后布置且扎带导向块ⅱ25的前端面伸出框架，扎带导向块ⅱ25后端面位于压紧装置19前端面后侧。
14.所述扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅱ25、扎带导向块ⅲ28为斜边导向块，扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28的斜边在前端上方呈流线型外凸圆弧面，扎带导向块ⅱ25的斜边在前端下方呈流线型内凹。
15.所述扎带导向块ⅱ25后端与导向螺纹杆9一端连接，导向螺纹杆9另一端通过连接块8固定在框架内。
16.所述装配式割刀11包括刀具左装夹块34、刀具右装夹块35、上压板36、内六角螺钉ⅱ37、紧定螺钉39、刀片40；其中，刀具左装夹块34与刀具右装夹块35紧固连接，刀具左装夹块34下端留有装刀空隙，通过紧定螺钉39将装刀空隙中装入的刀片40夹紧，上压板36两对角通过内六角螺钉ⅱ37分别与刀具左装夹块34、刀具右装夹块35上部连接，上压板36中间位置与剪带气缸12相连接。
17.一种包装箱剪带装置的剪带方法，采用包括检测机构的包装箱剪带装置进行，具体包括：
18.s1、通过气缸26驱动，带动限位开关27向下运动至接触包装箱后再收回限位开关27，获得限位开关27下降距离；限位开关27下降距离为限位开关27从初始位置下降至接触包装箱的距离；
19.s2、通过机器人控制剪带装置沿竖直方向下降至扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28底面接触包装箱；其中，剪带装置下降的距离为限位开关27下降距离-垂直距离a；垂直距离a为限位开关27的底端与扎带导向块ⅲ28/扎带导向块ⅰ10的底面存在的垂直距离；
20.s3、通过机器人带动剪带装置沿剪切方向移动，扎带导向块ⅱ25用于将包装箱的扎带引导落入扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28上，剪带装置中的扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28用于挑起扎带；
21.s4、机器人带动剪带装置继续沿剪切方向移动，使扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28上的扎带从扎带导向块前端移动至后端；
22.s5、压带气缸30驱动压紧装置19向下运动至压住扎带导向块ⅰ10上的扎带；
23.s6、根据设定时间，机器人驱动剪带气缸12控制装配式割刀11向下运动切断扎带导向块ⅲ28上的扎带。
24.还包括回收：剪断扎带时，压带气缸30保持压带状态，机器人带动剪带装置反向运动，完成抽带动作。
25.本发明的有益效果是：本发明扎带导向机构，能将散开/贴着的扎带引导落入压带机构下方；而压带机构、剪切机构分别采用气缸分别控制压带、剪带，控制可靠成本较低，且压带机构设计有弹簧压紧力的压紧装置使得压带动作更加合理，便于与剪切机构配合进行
后续剪带动作、同时还能用于实现压带回收；而剪切机构中设计的装配式的割刀，由夹具块进行装配，在夹具块中设计的装刀槽，使得割刀便于定位装换，十分的便捷；同时还能与工业机器人的配套使用实现机械自动化，提高工作效率，提高生产效益。整个装置各部件配合作业、结构紧凑、简洁，便于安装。
附图说明
26.图1是本发明的剪带装置的轴测图；
27.图2是本发明的剪带装置内部结构的右视图；
28.图3是本发明的剪带装置内部结构轴测图；
29.图4是本发明的剪带装置的正视图；
30.图5是本发明的剪带装置的扎带导向机构安装位置图；
31.图6是本发明的剪带装置的限位开关机构安装位置图；
32.图7是本发明的剪带装置的传感器安装位置示意图；
33.图8是本发明的装配式割刀轴测图；
34.图9是本发明的剪带装置的扎带导向块ⅲ示意图；
35.图10是本发明的压紧装置轴测图；
36.图11是本发明剪带装置的装配式割刀、割刀导向槽与扎带导向块ⅰ配合的轴测图；
37.图12是本发明的压紧装置中弹簧连接上下压板示意图；
38.图13是本发明的剪带装置与工业机器人配套使用的示意图；
39.图14是本发明的剪带工作站示意图；
40.图中各标号为：1-前侧连接板，2-顶板，3-压带机构，4-检测机构，5-扎带导向机构，6-扎带导向机构螺母，7-剪带机构，8-连接块，9-导向螺纹杆，10-扎带导向块ⅰ，11-装配式割刀，12-剪带气缸，13-磁性传感器ⅰ，14-螺栓，15-螺母，16-浮动接头，17-浮动接头螺母，18-弹簧，19-压紧装置，20-割刀导向槽，21-左侧连接板，22-后侧连接板，23-右侧连接板，24-内六角螺钉ⅲ，25-扎带导向块ⅱ，26-气缸，27-限位开关，28-扎带导向块ⅲ，29-气缸连接板，30-压带气缸，31-磁性传感器ⅱ，32-气缸连接板螺母，33-内六角螺钉ⅰ，34-刀具左装夹块，35-刀具右装夹块，36-上压板，37-内六角螺钉ⅱ，38-装夹块螺栓，39-紧定螺钉，40-刀片，41-上压块，42-直线轴承，43-压块导向杆，44-下压块。
具体实施方式
41.下面结合附图和实施例，对发明做进一步的说明，但本发明的内容并不限于所述范围。
42.实施例1：如图1-14所示，一种包装箱剪带装置，包括框架、压带机构3、扎带导向机构5、剪切机构7；
43.所述框架用于安装压带机构3、扎带导向机构5、剪切机构7；
44.所述压带机构3包括压紧装置19、压带气缸30；其中，固定在框架内的压带气缸30的输出端与压紧装置19一端连接，压紧装置19另一端为自由端；通过压带气缸30带动压紧装置19进行竖直方向上下运动；
45.所述扎带导向机构5包括扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅱ25、扎带导向块ⅲ28；其
中，扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅱ25、扎带导向块ⅲ28前端为自由端，扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅱ25、扎带导向块ⅲ28后端与框架内侧固定，扎带导向块ⅲ28上部开有槽口与剪带机构7中装配式割刀11配合，扎带导向块ⅰ10与压带机构3中压紧装置19配合；
46.所述剪带机构7包括装配式割刀11、剪带气缸12；其中，固定在框架内的剪带气缸12的输出端连接装配式割刀11一端，装配式割刀11另一端为切割端。
47.可选地，还可以包括检测机构4；所述检测机构包括气缸26、限位开关27；其中，固定在框架外侧的气缸26的输出端与限位开关27连接；限位开关27的底端与扎带导向块ⅲ28/扎带导向块ⅰ10的底面存在距离，垂直距离为a。其中，扎带导向块ⅲ28/扎带导向块ⅰ10的底面为同一平面且为整个剪切装置的最底面。
48.具体而言，气缸26通过内六角螺栓安装在框架中左侧连接板21外侧，限位开关27与气缸26连接，通过气缸26带动限位开关27实现烟包高度检测。
49.可选地，所述框架包括前侧连接板1、顶板2、左侧连接板21、后侧连接板22、右侧连接板23；其中，顶板2底部安装依次相接的前侧连接板1、左侧连接板21、后侧连接板22、右侧连接板23形成的整体的一端，整体的另一端为开口端；框架的最底面高于扎带导向块ⅰ10/扎带导向块ⅲ28的顶面。
50.具体而言，前侧连接板1、左侧连接板21、后侧连接板22、右侧连接板23相互之间通过内六角螺钉紧固连接，又与顶板2构成整个剪带装置外观，既可以用于安装各部件，又可以用于保护安装的部件。顶板2顶部与工业机器人连接，压带机构3安装在左侧连接板21内侧上，检测机构4安装于连接板ⅱ21外侧，剪切机构7安装在后侧连接板22内侧。
51.具体而言，气缸连接板29用于将压带气缸30与左侧连接板21通过螺栓连接，上下对称各一个，可以设置加强板；压带气缸30通过内六角螺钉与气缸连接板29连接，气缸连接板29再通过螺栓安装在左侧连接板21上经气缸连接板螺母32固定；压带气缸30采用螺纹形式与压紧装置19连接；
52.具体而言，剪带气缸12通过内六角螺钉ⅰ33与连接板连接，连接板再通过螺栓14安装在后侧连接板22上经螺母15固定，磁性传感器ⅰ13位于气缸的下极限位置，磁性传感器ⅱ31位于气缸的上极限位置，通过两个磁性开关可以判断气缸伸缩长度，装配式割刀11通过螺纹连接形式与剪带气缸12连接，割刀导向槽20通过内六角螺钉安装于后侧连接板22并与装配式割刀11配合使用，引导割刀准确切割，扎带导向块ⅰ10的中心线与剪带气缸12的轴线垂直且位于同一平面，通过内六角螺钉ⅲ24使之与左侧连接板22紧固连接，扎带导向块ⅰ10呈现流线型，前端部分为一定的倾角，扎带导向块ⅰ的宽度即图7中a比扎带宽度略宽，中间部分为镂空部分，使得割刀能够下切至扎带切断。
53.可选地，所述压紧装置19为对称机构，包括浮动接头16、弹簧18、上压块41、直线轴承42、压块导向杆43、下压块44；其中，浮动接头16自上与压带气缸30的输出端连接，浮动接头16自下与上压块41顶部中间的螺纹孔连接并通过浮动接头螺母17锁紧，上压块41两端开孔分别用于安装直线轴承42，直线轴承42通过过盈配合安装在上压块41处，压块导向杆43一端通过螺纹孔安装在下压块44上，压块导向杆43另一端与直线轴承42配合(压块导向杆43能沿直线轴承42上下滑动)，弹簧18安装于上压块41、下压块44之间的压块导向杆43上，且弹簧18一端与上压块41固定、另一端与下压块44固定；其中，压块导向杆43的轴线方向与压带气缸30的输出端运动方向平行。
54.具体而言，压带气缸30带动上压块41上下运动，当上压块41往下运动，带动下压块44随上压块41往下运动至接触卷烟生产线烟包，上压块41再往下运动过程会压紧弹簧18，弹簧18向下对下压块44施加一个压紧力，从而使得下压块44紧紧压住扎带。当压带气缸30带动上压块41向上运动，压紧的弹簧18会先慢慢回弹至自然伸展状态，上压块41再往上运动会带动下压块44随上压块41共同向上运动。
55.可选地，所述扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅱ25、扎带导向块ⅲ28呈平行，扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28处于同一高度，扎带导向块ⅱ25安装在扎带导向块ⅲ28上方且两者之间存在间距；扎带导向块ⅱ25的底面低于压带机构3的底面且低于剪带机构7的底面(即低于压紧装置19中下压块44的底面且低于装配式割刀11中刀片40的底面)；扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28前端面平齐，扎带导向块ⅱ25的前端面、扎带导向块ⅰ10前端面呈前后布置且扎带导向块ⅱ25的前端面伸出框架，扎带导向块ⅱ25后端面位于压紧装置19前端面后侧。扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅱ25、扎带导向块ⅲ28进行不同位置的布局，配合起作用，扎带导向块ⅱ25进行散落扎带的引导至扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28上，扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅱ25、扎带导向块ⅲ28能实现贴着扎带的铲带，能高效地用于对散开的及贴着的扎带进行导向，同时扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28再各自与压带机构3、剪带机构配合，实现了压带状态下的剪带动作，提高了剪带效率；整个结构设备紧凑，维护方便。
56.可选地，所述扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅱ25、扎带导向块ⅲ28为斜边导向块，扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28的斜边在前端上方呈流线型外凸圆弧面，扎带导向块ⅱ25的斜边在前端下方呈流线型内凹。
57.可选地，所述扎带导向块ⅱ25后端与导向螺纹杆9一端连接，导向螺纹杆9另一端通过连接块8固定在框架内。
58.具体而言，所述扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28通过内六角螺钉ⅲ24使其与后侧连接板22紧固连接；连接块8采用l型设计，l型连接块8通过螺栓与前侧连接板1连接并经扎带导向机构螺母6固定，扎带导向块ⅱ25前端下方呈流线状，后端有螺纹孔与导向螺纹杆9一端连接，通过导向螺纹杆9连接连接块8，扎带导向块ⅱ25用于引导扎带落入扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28上，通过扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28铲带。
59.可选地，所述装配式割刀11通过框架内的割刀导向槽20进行导向。
60.可选地，所述装配式割刀11包括刀具左装夹块34、刀具右装夹块35、上压板36、内六角螺钉ⅱ37、紧定螺钉39、刀片40；其中，刀具左装夹块34与刀具右装夹块35通过装夹块螺栓38紧固连接，刀具左装夹块34下端留有装刀空隙，通过紧定螺钉39将装刀空隙中装入的刀片40夹紧，同时便于更换，上压板36两对角通过内六角螺钉ⅱ37分别与刀具左装夹块34、刀具右装夹块35上部连接，上压板36中间位置开有螺纹孔与剪带气缸12相连接，用于剪切捆扎带。
61.一种包装箱剪带装置的剪带方法，采用包括检测机构的包装箱剪带装置进行，具体包括：
62.s1、通过气缸26驱动，带动限位开关27向下运动至接触包装箱后再收回限位开关27，获得限位开关27下降距离；限位开关27下降距离为限位开关27从初始位置下降至接触包装箱的距离；
63.s2、通过机器人控制剪带装置沿竖直方向下降至扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28
底面接触包装箱；其中，剪带装置下降的距离为限位开关27下降距离-垂直距离a；垂直距离a为限位开关27的底端与扎带导向块ⅲ28/扎带导向块ⅰ10的底面存在的垂直距离；
64.s3、通过机器人带动剪带装置沿剪切方向移动，扎带导向块ⅱ25用于将包装箱的扎带引导落入扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28上，剪带装置中的扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28用于挑起扎带；
65.s4、机器人带动剪带装置继续沿剪切方向移动，使扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28上的扎带从扎带导向块前端移动至后端；
66.s5、压带气缸30驱动压紧装置19向下运动至压住扎带导向块ⅰ10上的扎带；
67.s6、根据设定时间，机器人驱动剪带气缸12控制装配式割刀11向下运动切断扎带导向块ⅲ28上的扎带。
68.可选地，还包括回收：剪断扎带时，压带气缸30保持压带状态，机器人带动剪带装置反向运动，完成抽带动作。
69.本发明的工作原理是：以本发明的剪带装置用于卷烟生产线烟包包装箱的扎带处理为例，将剪带装置通过螺纹连接形式与工业机器人末端执行器连接在一起，由机器人带动剪带装置工作，在工业机器人灵活的带动下实现寻带、压带、切带以及回收扎带动作，进一步完成烟包解包，便于后续的工序完成。剪带装置与外部设备工业机器人进行剪带的工作原理如下：
70.1、纸箱烟包通过辊道机构定位后，机器人发送信号给视觉系统，进行图像的采集；
71.2、视觉系统定位扎带的位置，将具体的坐标信息传给机器人；
72.3、机器人沿剪切方向移动剪带装置至扎带处；
73.4、机器人发送信号给控制限位开关27的气缸26，将限位开关27放下；
74.5、当限位开关27接触到包装箱，发送信号给机器人，机器人停止运动；
75.6、机器人发送信号给控制限位开关27的气缸，将限位开关27收起，并将剪带装置沿竖直方向下降至扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28底面接触包装箱；其中，下降的距离为限位开关从初始位置至接触纸箱的下降距离-垂直距离a；
76.7、机器人沿剪切方向继续移动，扎带导向块ⅱ25可以用于将箱体的扎带引导落入扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28上，剪带装置中的扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28用于挑起扎带；另外，再进一步地，扎带导向块ⅰ10上可以安装传感器检测到扎带是否经过，并将信号传给机器人，若机器人未接受到信号，则机器人移动剪带装置至其它扎带处或者停止；
77.8、机器人继续移动剪带装置，使扎带导向块ⅰ10、扎带导向块ⅲ28上的扎带从扎带导向块前端移动至后端；
78.9、机器人发送信号给压带气缸30，压紧装置19向下运动，压住扎带；
79.10、根据设定时间(如0.5s后)，机器人发送信号给控制割刀的剪带气缸12，装配式割刀11向下运动切断第一根扎带；
80.11、剪断第一根扎带时，压带气缸30保持压带状态，机器人带动剪带装置反向运动，完成抽带动作。
81.12、抽带动作完成以后机器人带动剪切装置移动至扎带回收篮上面，压带气缸30放松，扎带落下完成一次扎带剪断并回收，回复至初始位置，开始重复上述步骤进行其它扎带的处理或者停止。
82.上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。