一种箱体自动开盖机构及控制方法

技术领域

本发明涉及自动化物流技术领域，进一步属于物料自动分拣技术领域，具体涉及一种箱体自动开盖机构及控制方法。

背景技术

目前烟草分拣行业主流采用的箱体自动开盖方法，存在故障率较高，占地面积大，机构复杂等问题，1、开盖后单独设置翻盖工位，如：中国发明专利(申请号CN202123012585.3)公开了一种划箱机开盖机构及开盖装置，此方法打开的箱盖，存在回粘现象，导致后续开箱失败。2、开盖后采用护栏导向，使箱盖在输送过程中逐渐翻开。此方法工位之间需设置缓存工位，导致系统占地面积较大。3、测高机构复杂、笨重，如：中国发明专利(申请号CN202123012585.3)公开了一种划箱机开盖机构及开盖装置。此方法测高结构复杂，机构笨重。同时该结构存在因分速度变化不均匀而导致的测高不准确的问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，现提出一种将开盖功能和翻盖功能集成于一个工位的箱体自动开盖机构及控制方法，将不同规格箱体的箱盖掰开后立即翻盖至目标位置，后续全程由导向装置导向，有效减少工序、杜绝箱盖回粘，提高开箱成功率；开盖后立即翻盖至目标位置，一次性开盖到位，单元之间无需缓存工位用于将箱盖导向至目标位置，设备结构更加紧凑，有效减少空间占用面积。

本发明的技术方案如下：

本发明公开了一种箱体自动开盖机构，包括开盖装置，开盖装置包括开盖组件和翻盖组件，所述开盖装置设置在测高组件上，所述开盖组件、翻盖组件和测高组件安装在同一工位上，并设置在输送装置两侧；所述开盖组件包括开上盖工位和开下盖工位，开上盖工位和开下盖工位上均设置有吸盖组件；所述翻盖组件包括翻盖元件、水平开盖驱动装置和垂直翻盖驱动装置，水平开盖驱动装置带动翻盖元件沿水平方向运动，垂直翻盖驱动装置带动翻盖元件沿垂直方向运动；所述测高组件带动开盖组件和翻盖组件做垂直升降运动。

由于采用了上述技术方案，在箱盖开口处的封胶被破坏后，吸盖组件吸附住箱盖，翻盖组件沿箱盖与箱体处产生的缝隙处插入，随着吸盖组件复位，翻盖组件随吸盖装置打开，使箱盖处于掰开的状态，随后翻盖组件中的水平开盖装置水平拉动，将箱盖进一步水平掰开到设定位置，最后翻盖组件中的垂直翻盖装置垂直运动将箱盖沿垂直方向翻开至目标位置，实现货物开箱的自动化。并且将开盖功能和翻盖功能集成一体，将不同规格箱体的箱盖掰开后立即翻盖至目标位置，后续全程由导向装置导向，有效减少工序、杜绝箱盖回粘，提高开箱成功率。

进一步地，所述吸盖组件包括吸盘、吸盘一级伸缩装置、吸盘二级伸缩装置和抽真空装置；吸盘一级伸缩装置和吸盘二级伸缩装置带动吸盘沿水平方向移动；抽真空装置与吸盘连接，并在吸盘与箱盖之间产生真空，使吸盘吸住箱盖；吸盘吸住箱盖后吸盘一级伸缩装置缩回至起始状态，箱盖在吸盘作用下跟随吸盘一级伸缩装置向外运动，从而使得箱盖与箱体分离，产生缝隙。

采用上述技术方案，通过抽真空的方式使箱盖与吸盘连接，结构简单、能耗低，且不会破坏箱盖。

进一步地，所述翻盖元件包括水平开盖装置、一级翻盖装置、二级翻盖装置和刀板，所述刀板安装在二级翻盖装置的垂直伸缩杆下端，且开上盖工位上的刀板开口向上，开下盖工位上的刀板开口向下；二级翻盖装置安装在一级翻盖装置的垂直伸缩杆下端，一级翻盖装置在垂直翻盖驱动装置的驱动下带动二级翻盖装置和刀板一起垂直运动，二级翻盖装置在垂直翻盖驱动装置的驱动下可独立带动刀板垂直运动；一级翻盖装置的固定侧安装在水平开盖装置的水平伸缩杆一侧，水平开盖装置在水平开盖驱动装置驱动下带动一级翻盖装置、二级翻盖装置和刀板整体沿水平方向运动。

采用上述技术方案，确保箱盖掰开到安全位置后翻盖元件再插入，避免翻盖元件在插入时与箱盖之间发生碰触导致箱盖折叠，设备采用二级开盖结构，水平开盖装置将箱盖水平拉开至设定位置后垂直翻盖机构立即将箱盖垂直翻开至目标位置。

进一步地，所述测高组件包括测高压板、摆杆组件和测高动力装置；所述摆杆组件在测高动力装置作用下带动测高压板和开盖装置沿竖直方向运动，直到测高压板压住烟箱上表皮为止，测高压板与开盖装置在高度方向的位移变化量为固定比值。

采用上述技术方案，利用气动驱动以及平行四边形原理，通过测高动力装置垂直运动，带动摆杆组件动作，摆杆组件带动测高组件和翻盖组件动作，从而使测高组件和翻盖组件沿着直线导轨做垂直运动，并且测高组件测高面到输送面距离与翻盖组件刀板下沿面与输送面距离之比在动作过程中固定保持为2:1，从而实现翻盖组件自动找准箱体中缝。

进一步地，还包括框架、内机架和对中组件，内机架安装于框架上，输送装置和对中组件安装于内机架上；所述内机架上设置有直线导轨，所述开盖组件、翻盖组件和测高组件通过安装座安装于内机架的直线导轨上，并与对中组件相连接，对中组件同时带动两侧开盖组件、翻盖组件和测高组件进行同步反向直线运动，以同步夹抱的形式移动至箱盖处。

进一步地，所述对中组件包括对中元件、对中导向装置、对中驱动装置和逆向装置，所述对中导向装置与内机架连接，所述两侧安装座下均设置有一个对中元件，两个对中元件通过逆向装置与对中导向装置相连接，所述逆向装置可在对中驱动装置的作用下带动两个对中元件做同步反向直线运动，两个对中元件相互配合限制箱体并对中定位。

采用上述技术方案，通过对中组件限制箱体，确保吸盖组件和翻盖组件找准箱盖的位置，对中驱动装置作为动力，在逆向装置作用下实现对中元件的同步反向直线运动，以同步夹抱的形式实现箱体的对中定位。

进一步地，所述输送装置上设置有挡板组件，挡板组件设置在开盖装置前，挡板组件包括挡板和挡板驱动装置，挡板组件在默认状态下挡板处于伸出状态，挡板高出输送面；当上游工位将烟箱输出，烟箱在输送装置输送下碰到挡板后停止运动；使得烟箱停到输送装置上设定的位置，等待开盖装置空缺时触发检测元件，挡板驱动装置驱动挡板收回，放出一个烟箱进入开盖装置进行开盖工作。

本发明还公开了一种箱体自动开盖控制方法，包括如下步骤：

对中定位步骤：烟箱被挡板组件挡停后，水平开盖装置在水平开盖驱动装置的驱动下带动翻盖组件运动，使得一级翻盖装置、二级翻盖装置和刀板伸出至最大位置，然后对中组件带动测高组件、翻盖组件、开盖组件进行同步反向直线运动，以同步夹抱的形式实现箱体的对中定位，而后在中封式电磁阀控制下，锁定该位置；

开盖位置定位步骤：采用气动驱动以及平行四边形原理，通过测高动力装置垂直运动，带动摆杆组件动作，摆杆组件带动测高组件和翻盖组件动作，从而使测高组件和翻盖组件沿着直线导轨做垂直运动，直到测高压板压住烟箱上表皮为止，并且测高组件测高面到输送面距离与刀板下沿面与输送面距离之比为固定比值，实现翻盖组件自动找准箱体中缝；

开箱盖步骤：吸盖组件与箱盖之间产生真空并吸住箱盖，使箱盖与箱体处产生缝隙，翻盖组件控制刀板垂直运动插入缝隙之中，水平开盖装置带动翻盖组件水平运动，使得箱盖进一步被水平掰开至设定位置；二级翻盖装置继续带动刀板垂直运动，从而带动箱盖运动；使得箱盖在被水平拉开至设定位置后进一步垂直翻盖至目标位置；

复位步骤：对中组件复位和测高组件复位，挡板解除对箱体的限制，箱体随运输装置移动至下一工位，挡板复位。

采用上述技术方案，自动实现对中、测高功能，可应对不同高度和宽度的箱体的开盖，采用了水平开盖和垂直翻盖结合的方式，即开盖后立即翻盖的思路，并辅以导向装置导向，减少箱盖回粘，新的技术方案可有效降低故障率、提高可靠性。同时因为一次性开盖到位，单元之间无需缓存工位用于将箱盖缓慢导向至目标位置，设备结构更加紧凑，有效减少空间占用面积。

进一步地，所述开箱盖步骤包括开下盖步骤和开上盖步骤，所述开下盖步骤为：开下盖工位的吸盖组件作用于下箱盖，翻盖组件插入下箱盖与箱体缝隙处并使下箱盖向下撑开；开上盖步骤为：开上盖工位的吸盖组件作用于上箱盖，翻盖组件插入上箱盖与箱体缝隙处并使上箱盖向上撑开。

采用上述技术方案，设置开上盖工位和开下盖工位，可以防止对应的划箱机开盖机构相互干涉；箱体经过开上盖工位和开下盖工位后，上箱盖和下箱盖分别被撑开，开盖便捷、高效。

进一步地，所述水平开盖装置在对中定位步骤中的控制方法：水平开盖装置在水平开盖驱动装置的驱动下带动装个翻盖组件运动，伸出至最大位置，当对中定位完成之后，水平开盖装置缩回至起始位置；水平开盖装置在开盖位置定位步骤中的控制方法：翻盖组件在水平开盖装置的带动下运动至刀板接触到两侧烟箱胶带；水平开盖装置在开箱盖步骤中的控制方法：水平开盖装置在开盖位置定位步骤中位置基础上继续带动翻盖组件水平运动，使得箱盖进一步被水平掰开至设定位置。

采用上述技术方案，利用同一个装置实现多段的控制，使得整体结构更为的简单，动作可靠，便于安装调试。

与现有的技术相比本发明的有益效果是：

1、本发明采用了水平开盖和垂直翻盖结合的方式，即开盖后立即翻盖的思路，并辅以导向装置导向，减少箱盖回粘，新的技术方案可有效降低故障率、提高可靠性。同时因为一次性开盖到位，单元之间无需缓存工位用于将箱盖缓慢导向至目标位置，设备结构更加紧凑，有效减少空间占用面积。

2、本发明两侧上下箱盖均打开，相比于单侧翻盖的方案，推烟所需推力较小，无需推头上安装凸块，出烟垛形更加整齐，下游的设备故障率也会相应下降。

3、本发明将开盖功能和翻盖功能集成于一个工位，将不同规格箱体的箱盖掰开后立即翻盖至目标位置，后续全程由导向装置导向，有效减少工序、杜绝箱盖回粘，提高开箱成功率。

附图说明

图1是本发明的箱体结构示意图；

图2是本发明开下盖工位的结构示意图；

图3是本发明开下盖开盖机构的主视图；

图4是本发明开下盖开盖机构的左视图；

图5是本发明开下盖开盖机构的俯视图；

图6是本发明开下盖翻盖组件的左视图；

图7是本发明开下盖开盖机构的后视图；

图8是本发明开上盖工位的结构示意图；

图9是本发明开上盖开盖机构的主视图；

图10是本发明开上盖开盖机构的俯视图；

图11是本发明开上盖开盖机构的侧视图；

图12是本发明开上(下)盖工位的控制流程图；

图13是本发明开上(下)盖工位的气动控制原理图。

附图标记：

1-框架，2-内机架，3-输送装置，4-对中组件，401-对中驱动装置，5-烟箱，6-测高组件，7-翻盖组件，8-吸盖组件，9-挡板组件，901-挡板驱动装置，51-烟箱上盖，52-烟箱下盖，53-密封胶带，601-测高压板，602-摆杆组件，603测高动力装置，701-水平开盖装置，702-一级翻盖装置，703-二级翻盖装置，704-刀板，801-吸盘，802-吸盘一级伸缩装置，803-吸盘二级伸缩装置，804-抽真空装置。

具体实施方式

需要说明的是，术语“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，从而使得包括一系列要素的过程、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。

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，本发明使用的箱体5为长方体或正方体的箱体5，适宜的箱体5长宽高的范围为：270～350mm(L)X430～560mm(W)X230～350mm(H)；所述箱体5为两端开口，在对箱体5进行开盖操作时，使箱体5侧躺于输送装置3上，箱体5封口的两端朝向输送装置3的两侧。此时，所述箱体5两端的盖页的打开方向为分别向上和向下打开，称向上打开的盖页为上箱盖51，向下打开的盖页为下箱盖52。箱体5两盖页通过胶带53密封，同时胶带53两端再粘贴到胶带53两端对应的两侧箱体上。箱体5上下两盖页与内部的左右盖页之间通过胶点粘接在一起。箱体5两盖页之间被胶带53封住的中缝和侧缝在上一工序中被划箱工位破坏。

实施例一

如图2-13所示，本发明公开了一种箱体自动开盖机构，包括开盖装置，开盖装置包括开盖组件和翻盖组件7，所述开盖装置设置在测高组件6上，所述开盖组件、翻盖组件7和测高组件6安装在同一工位上，并设置在输送装3置两侧；所述开盖组件包括开上盖工位和开下盖工位，开上盖工位和开下盖工位上均设置有吸盖组件8；所述翻盖组件包括翻盖元件、水平开盖驱动装置和垂直翻盖驱动装置，水平开盖驱动装置带动翻盖元件沿水平方向运动，垂直翻盖驱动装置带动翻盖元件沿垂直方向运动；所述测高组件6带动开盖组件和翻盖组件7做垂直升降运动。

如图4、5、10和11所示，吸盖组件8包括吸盘801、吸盘一级伸缩装置802、吸盘二级伸缩装置803和抽真空装置804；吸盘一级伸缩装置802和吸盘二级伸缩装置803带动吸盘801沿水平方向移动；抽真空装置804与吸盘801连接，并在吸盘801与箱盖之间产生真空，使吸盘801吸住箱盖；吸盘801吸住箱盖后吸盘一级伸缩装置802缩回至起始状态，箱盖在吸盘801作用下跟随吸盘一级伸缩装置802向外运动，从而使得箱盖与箱体分离，产生缝隙。

如图6所示，翻盖元件包括水平开盖装置701、一级翻盖装置702、二级翻盖装置703和刀板704，所述刀板704安装在二级翻盖装置的垂直伸缩杆下端，且开上盖工位上的刀板704开口向上，开下盖工位上的刀板704开口向下；二级翻盖装置703安装在一级翻盖装置702的垂直伸缩杆下端，一级翻盖装置702在垂直翻盖驱动装置的驱动下带动二级翻盖装置703和刀板704一起垂直运动，二级翻盖装置703在垂直翻盖驱动装置的驱动下可独立带动刀板704垂直运动；一级翻盖装置702的固定侧安装在水平开盖装置701的水平伸缩杆一侧，水平开盖装置701在水平开盖驱动装置驱动下带动一级翻盖装置702、二级翻盖装置703和刀板704整体沿水平方向运动。

如图4、7和10所示，测高组件6包括测高压板601、摆杆组件602和测高动力装置603；所述摆杆组件602在测高动力装置603作用下带动测高压板601和开盖装置沿竖直方向运动，直到测高压板601压住烟箱上表皮为止，测高压板601与开盖装置在高度方向的位移变化量为固定比值。

如图2所示，还包括框架1、内机架2和对中组件4，内机架2安装于框架1上，输送装置3和对中组件4安装于内机架2上；所述内机架2上设置有直线导轨，所述开盖组件、翻盖组件7和测高组件6通过安装座安装于内机架2的直线导轨上，并与对中组件4相连接，对中组件4同时带动两侧开盖组件、翻盖组件7和测高组件6进行同步反向直线运动，以同步夹抱的形式移动至箱盖处。所述输送装置上设置有挡板组件9，挡板组件9设置在开盖装置前，挡板组件9包括挡板和挡板驱动装置901，挡板组件在默认状态下挡板处于伸出状态，挡板高出输送面；当上游工位将烟箱输出，烟箱在输送装置输送下碰到挡板后停止运动；使得烟箱停到输送装置上设定的位置，等待开盖装置空缺时触发检测元件，挡板驱动装置901驱动挡板收回，放出一个烟箱进入开盖装置进行开盖工作。

对中组件4包括对中元件、对中导向装置、对中驱动装置401和逆向装置，所述对中驱动装置401与内机架2连接，所述两侧安装座下均设置有一个对中元件，两个对中元件通过逆向装置与对中导向装置相连接，所述逆向装置可在对中驱动装置401的作用下带动两个对中元件做同步反向直线运动，两个对中元件相互配合限制箱体并对中定位。

实施例二

如图12所示，相应的，本发明公开一种箱体自动开盖控制方法，包括如下步骤：

对中定位步骤：烟箱被挡板组件9挡停后，水平开盖装置701在水平开盖驱动装置的驱动下带动翻盖组件7运动，使得一级翻盖装置702、二级翻盖装置703和刀板704伸出至最大位置，然后对中组件4带动测高组件6、翻盖组件7、开盖组件进行同步反向直线运动，以同步夹抱的形式实现箱体的对中定位，而后在中封式电磁阀控制下，锁定该位置；

开盖位置定位步骤：采用气动驱动以及平行四边形原理，通过测高动力装置603垂直运动，带动摆杆组件602动作，摆杆组件602带动测高组件6和翻盖组件7动作，从而使测高组件6和翻盖组件7沿着直线导轨做垂直运动，直到测高压板601压住烟箱上表皮为止，并且测高组件6测高面到输送面距离与刀板704下沿面与输送面距离之比为固定比值，实现翻盖组件自动找准箱体中缝；

开箱盖步骤：吸盖组件8与箱盖之间产生真空并吸住箱盖，使箱盖与箱体处产生缝隙，翻盖组件7控制刀板704垂直运动插入缝隙之中，水平开盖装置701带动翻盖组件7水平运动，使得箱盖进一步被水平掰开至设定位置；二级翻盖装置703继续带动刀板704垂直运动，从而带动箱盖运动；使得箱盖在被水平拉开至设定位置后进一步垂直翻盖至目标位置；

复位步骤：对中组件4复位和测高组件6复位，挡板解除对箱体的限制，箱体随运输装置移动至下一工位，挡板复位。

将不同规格箱体的箱盖掰开后立即翻盖至目标位置，后续全程由导向装置进行导向，杜绝箱盖回粘。

开箱盖步骤包括开下盖步骤和开上盖步骤，所述开下盖步骤为：开下盖工位的吸盖组件8作用于下箱盖，翻盖组件7插入下箱盖与箱体缝隙处并使下箱盖向下撑开；开上盖步骤为：开上盖工位的吸盖组件8作用于上箱盖，翻盖组件7插入上箱盖与箱体缝隙处并使上箱盖向上撑开。

水平开盖装置701在对中定位步骤中的控制方法：水平开盖装置701在水平开盖驱动装置的驱动下带动装个翻盖组件7运动，伸出至最大位置，当对中定位完成之后，水平开盖装置701缩回至起始位置；水平开盖装置701在开盖位置定位步骤中的控制方法：翻盖组件7在水平开盖装置701的带动下运动至刀板704接触到两侧烟箱胶带；水平开盖装置701在开箱盖步骤中的控制方法：水平开盖装置701在开盖位置定位步骤中位置基础上继续带动翻盖组件7水平运动，使得箱盖进一步被水平掰开至设定位置。

具体工作控制流程为：

Step1、开始进行开箱盖工作时，挡板伸出，触发检测元件，启动入料连锁，烟箱进入开箱盖工作区。入料启动后，烟箱在输送装置输送下碰到挡板后停止运动。

Step2、烟箱被挡板组件挡停后，水平开盖装置701在动力装置的带动下带动装个翻盖组件7运动，伸出至最大位置，然后对中组件4由动力装置提供动力，在同步逆向装置作用下带动测高组件6、翻盖组件7和吸盖组件8进行同步反向直线运动，以同步夹抱的形式实现箱体的对中定位，而后在中封式电磁阀控制下，锁定该位置。最后水平开盖装置701缩回至起始位置；其中水平开盖装置701为一级夹抱装置，测高组件6和吸盖组件8组成二级夹抱装置；

Step3、接上所述测高组件6在摆杆组件602的带动下运动，至测高压板601压住烟箱上表皮为止，所述测高压板601与开盖装置在高度方向的位移变化量为固定比值。具体地说，由于测高压板与开盖装置在高度方向的位移变化量为固定比值2:1，不管何种高度箱体5，吸盖组件8和翻盖组件7都能随动找到箱体5中缝。而后，翻盖组件7在水平开盖装置701的带动下运动至刀板接触到两侧烟箱胶带。

Step4、接上所述翻盖组件7到位后，吸盘一级伸缩装置802以及吸盘二级伸缩装置803带动吸盘801沿水平方向移动，所述抽真空装置804与吸盘801连接，并在吸盘801与箱盖之间产生真空，使吸盘801吸住箱盖；

Step5、接上所述真空建立以后，吸盘一级伸缩装置802缩回至起始状态，箱盖在吸盘作用下跟随吸盘一级伸缩装置向外运动，从而使得箱盖与箱体分离，产生缝隙；

Step6、接上所述一级翻盖装置702在动力装置驱动下带动703、704一起运动，使得刀板704插入缝隙之中，而后吸盘二级伸缩装置803运动，同时取消真空状态，使得吸盘不在吸附箱盖。此时刀板已经插入缝隙之中，水平开盖装置701带动翻盖组件7水平运动，使得箱盖进一步被水平掰开至设定位置；

Step7、接上所述箱盖被水平掰开至设定位置时，二级翻盖装置703在动力装置作用下带动刀板704垂直运动，从而带动箱盖运动。使得箱盖在被水平拉开至设定位置后进一步垂直翻盖至目标位置，而后在导盖装置作用下，箱盖在输送过程中被约束位置；

Step8、对中组件4复位和测高组件6复位，挡板解除对箱体的限制，箱体随运输装置移动至下一工位，挡板复位。

Step9、烟箱出料，进入下一环节处理。

Step10、下一个烟箱继续进入开箱盖工作区，重复上述Step1-Step9的步骤进行开盖任务。

本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。