垂直充填装箱机及食品自动化装箱包装生产线

技术领域

本申请涉及食品自动化技术领域，尤其涉及一种垂直充填装箱机及食品自动化装箱包装生产线。

背景技术

在食品领域，为了提高生产效率，需要使用自动化的生产设备，食品包装生产线是实现食品全自动化包装的核心，以包装物装箱包装的过程为例，如图1-2所示，包装物为矩形的塑料袋包装，需要将包装袋装在纸箱内进行封装。包装物可在纸箱内装三层，每层3*4共计12袋，传统包装方式因包装物包装袋封边向上，且纸箱为预成型箱，包装物在纸箱内排布形式水平推入时容易向前进方向翻倒，即水平推入方式在堆积多层时会有不稳定现象发生，宽高比比例不好，只能垂直抓取物料放入纸箱内。但是由于传统垂直抓取方式的抓取距离大，长距离抓取容易抖动而导致包装物掉包，而且因包装物的特殊性会存在泄漏量大、真空形成不了的问题，最终也会导致抓取入箱时出现掉包现象。

发明内容

本申请提供了一种垂直充填装箱机，以解决传统装箱时包装物容易倾倒或掉包的技术问题；本申请还提供了一种使用上述垂直充填装箱机的食品自动化装箱包装生产线。

本申请提供了一种垂直充填装箱机，包括：

开合平台，包括支架和平台，平台上设置固定托板，固定托板上方对称设置两组长度沿包装物移动方向延伸的防翻倒杆，防翻倒杆与固定托板之间构成供包装物通过的物料通道，平台上于固定托板后侧设置有矩形开口，矩形开口的前后两侧分别对称设置有开合气缸，开合气缸的输出轴分别连接有开合托板，开合托板水平移动以开启或关闭矩形开口，矩形开口下方设置有用于放置纸箱的纸箱放置工位；及

于所述开合托板下方设置的纸箱撑口装置以用于定位纸箱并将纸箱的箱盖的长边和短边撑开；及

于所述开合平台一侧设置的包装物推送装置以用于将排列好的包装物经防翻倒杆下方推送至开合托板上；及

位于所述开合托板上方的下送装置和负压发生装置，负压发生装置用于吸取包装物，下送装置用于将吸取的包装物经过所述矩形开口送入下方的纸箱内。

本申请所提供的一种垂直充填装箱机，通过开合平台的设置，使得包装物在被吸取后无需大距离移动，只需要向下运动一段距离即可直接进入纸箱内，无需携带包装物上提、水平移动，所以就减少了掉包的可能性；为了防止包装物在被推送过来时翻倒，特设计结构简单但却能够起到很好的防翻倒作用的防翻倒杆，防翻倒杆从包装物的上部压住包装物，在被包装物推送装置推动时包装物能够在固定托板与防翻倒杆之间稳定的移动。

优选的，所述矩形开口的左右两侧对称设置有收紧气缸，收紧气缸的输出轴上连接有收紧板以用于夹紧包装物。使得在开合托板向两边开启后，包装物不易散开。

优选的，所述防翻倒杆包括位于水平段和向上翘起的翘起段，翘起段设置在远离开合托板的一侧以用于为即将进入物料通道的包装物进行导向。

水平段为主要防翻倒的作用段，而翘起段则起到了导向作用，使得包装物可以在被推动时轻松的进入水平段内，不会出现卡滞。

进一步的，所述固定托板的左右两侧分别对称设置有导向板以用于为包装物导向。

这样就确保了包装物在被推动移动时不会朝左右两侧散开或偏斜。

优选的，所述负压发生装置包括吸风吸力远大于包装物重力的风机、用于切换风向的换向阀以及用于吸取包装物的多根并列设置的吸风管，各根吸风管通过转换腔体与负压发生装置的主管路连接。

相对于传统常规的吸附方式，其改为大流量的吸风方式，确保吸取物料移动时不易出现掉包现象。

进一步的，所述纸箱撑口装置包括侧夹同步带以带动纸箱移动，还包括箱盖长边导板和箱盖短边气缸以分别用于撑开箱盖的长边和短边。

这样的目的是确保在向纸箱内充填包装物时，不会因为箱盖被带动向内翻折而导致包装物无法入箱的情况发生。

本申请提供了一种食品自动化装箱包装生产线，包括：

开合平台，包括支架和平台，平台上设置固定托板，固定托板上方对称设置两组长度沿包装物移动方向延伸的防翻倒杆，防翻倒杆与固定托板之间构成供包装物通过的物料通道，平台上于固定托板后侧设置有矩形开口，矩形开口的前后两侧分别对称设置有开合气缸，开合气缸的输出轴分别连接有开合托板，开合托板水平移动以开启或关闭矩形开口，矩形开口下方设置有用于放置纸箱的纸箱放置工位；及

于所述开合托板下方设置的纸箱撑口装置以用于定位纸箱并将纸箱的箱盖的长边和短边撑开；及

于所述开合平台一侧设置的包装物推送装置以用于将排列好的包装物经防翻倒杆下方推送至开合托板上；及

位于所述开合托板上方的下送装置和负压发生装置，负压发生装置用于吸取包装物，下送装置用于将吸取的包装物经过所述矩形开口送入下方的纸箱内。

本申请所提供的一种食品自动化装箱包装生产线，通过开合平台的设置，使得包装物在被吸取后无需大距离移动，只需要向下运动一段距离即可直接进入纸箱内，无需携带包装物上提、水平移动，所以就减少了掉包的可能性；为了防止包装物在被推送过来时翻倒，特设计结构简单但却能够起到很好的防翻倒作用的防翻倒杆，防翻倒杆从包装物的上部压住包装物，在被包装物推送装置推动时包装物能够在固定托板与防翻倒杆之间稳定的移动。

优选的，所述矩形开口的左右两侧对称设置有收紧气缸，收紧气缸的输出轴上连接有收紧板以用于夹紧包装物。使得在开合托板向两边开启后，包装物不易散开。

优选的，所述防翻倒杆包括位于水平段和向上翘起的翘起段，翘起段设置在远离开合托板的一侧以用于为即将进入物料通道的包装物进行导向。

水平段为主要防翻倒的作用段，而翘起段则起到了导向作用，使得包装物可以在被推动时轻松的进入水平段内，不会出现卡滞。

进一步的，所述固定托板的左右两侧分别对称设置有导向板以用于为包装物导向。

这样就确保了包装物在被推动移动时不会朝左右两侧散开或偏斜。

优选的，所述负压发生装置包括吸风吸力远大于包装物重力的风机、用于切换风向的换向阀以及用于吸取包装物的多根并列设置的吸风管，各根吸风管通过转换腔体与负压发生装置的主管路连接。

相对于传统常规的吸附方式，其改为大流量的吸风方式，确保吸取物料移动时不易出现掉包现象。

进一步的，所述纸箱撑口装置包括侧夹同步带以带动纸箱移动，还包括箱盖长边导板和箱盖短边气缸以分别用于撑开箱盖的长边和短边。

这样的目的是确保在向纸箱内充填包装物时，不会因为箱盖被带动向内翻折而导致包装物无法入箱的情况发生。

优选的，所述纸箱撑口装置的一侧设置有纸箱输送装置，纸箱输送装置包括进入工位和推出工位，进入工位和推出工位处均设置有用于检测纸箱是否到位的光电开关，进入工位处还设置有用于为纸箱定位的挡板以及设在挡板下方以驱动挡板上下运动的气缸。

进一步的，所述纸箱输送装置的一侧设置有纸箱推送装置以用于将停在所述推出工位处的纸箱推送至纸箱撑口装置内，纸箱推送装置包括用于从纸箱的两侧夹紧纸箱的夹杆以及驱动夹杆进行夹紧动作的气缸，还包括驱动夹杆和气缸带动纸箱移动的同步带机构。

优选的，所述纸箱撑口装置的一侧设置有封箱装置以用于为充填包装物后的纸箱封箱，封箱装置包括承托平台以及设在承托平台上的侧夹皮带以用于带动纸箱向后移动，承托平台的上方设置有箱盖长边导杆和箱盖短边气缸以分别用于朝内折叠箱盖的长边和短边，承托平台的上方还设置有上部封胶带装置以用于为折叠后的箱盖粘贴胶带。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为一层包装物的排布结构示意图；

图2为三层包装物在纸箱内排布方式示意图；

图3为本申请实施例所提供的纸箱输送装置的结构示意图；

图4为本申请实施例所提供的纸箱推送装置的结构示意图；

图5为本申请实施例所提供的纸箱撑口装置的结构示意图；

图6为本申请实施例所提供的开合平台的结构示意图；

图7为本申请实施例所提供的包装物推送装置的结构示意图；

图8为本申请实施例所提供的负压发生装置的结构示意图；

图9为本申请实施例所提供的下送装置的结构示意图；

图10为本申请实施例所提供的封箱装置的结构示意图；

图11为本申请实施例所提供的食品自动化装箱包装生产线的局部结构示意图(去除支架和隔板后)；

图12为本申请实施例所提供的食品自动化装箱包装生产线的局部结构示意图(带支架和隔板)；

附图标记：

01-包装物；

02-纸箱；

1-纸箱输送装置；

11-光电开关；

12-气缸；

13-挡板；

14-光电开关；

15-滚筒；

2-纸箱推送装置；

21-同步带机构；

22-气缸；

23-夹杆；

3-纸箱撑口装置；

31-宽度调节手轮；

32-侧夹同步带；

33-箱盖长边导板；

331-导向板；

34-箱盖短边气缸；

35-箱盖短边气缸；

36-导杆；

4-开合平台；

41-防翻倒杆；

411-水平段；

412-翘起段；

42-收紧气缸；

43-开合托板；

44-开合气缸；

45-固定托板；

46-导向板；

5-包装物推送装置；

55-伺服驱动同步带；

56-升降气缸；

57-推板；

6-负压发生装置；

61-风机；

62-换向阀；

63-转换腔体；

64-吸风管

7-下送装置；

75-伺服驱动同步带；

76-吸风腔体；

77-连接板；

78-导柱；

8-封箱装置；

81-侧夹皮带；

82-上部封胶带装置；

83-上下调整装置；

84-箱盖长边导杆；

85-箱盖短边气缸。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

本申请实施例提供了食品自动化装箱包装生产线，食品自动化装箱包装生产线是用于对包装物进行自动化装箱的生产线，其包括前端的包装物输送装置以及纸箱输送装置、纸箱推送装置、纸箱撑口装置、开合平台、包装物推送装置、负压发生装置、下送装置、封箱装置等，这些装置可以实现纸箱的输送、折叠、封底、封盖等工序，还能实现包装物的拼装、装箱、输送等工序，最终可以将包装物按照风口朝上、以3*4的方式排布成三层并放置在纸箱内，详见图1-2所示，该生产线可大大提高包装生产的效率、自动化程度极高。

下面结合附图对生产线的详细结构和工作过程进行描述：

如图3所示为纸箱输送装置1的结构示意图，纸箱输送装置1是实现纸箱的输送的其中一个装置，其包括机架，机架上部具有倾斜设置的台面，倾斜的台面两端为水平的台面，倾斜和水平的台面上均间隔设置有并列的滚筒，滚筒通过电机或者同步带机构驱动而超一个方向自行滚动，使得纸箱能够从高处朝向低处运动，台面下面通过支架支撑，支架具有六根支腿，支腿上均设置有高调节结构，例如螺纹调节结构，支架上还设有电控箱。两端的两个水平的台面处分别设置有纸箱进入到高处的水平台面处时检测用的光电开关14和纸箱进入低处的水平台面处时检测用的光电开关11，分别确定纸箱进入到位和纸箱推出工位到位信号。高处的水平台面与倾斜的台面接触的位置还设置有竖直方向上下运动的挡板13，挡板13下部通过气缸12驱动，挡板13板面与滚筒15的轴线平行。

参考图1、图11和图12，在使用时，纸箱由高处的水平台面(光电开关14)处进入，滚筒一直运转，此时气缸12的输出轴是伸出状态，使得挡板处于向上伸出的状态，挡板可对纸箱进行定位，防止纸箱发生偏斜，当光电开关14检测到纸箱时，气缸12的输出轴收回，带动挡板落下，让出通道供纸箱通过，纸箱由右到左运动至低处的水平台面处，此时光电开关11检测有无纸箱，若有纸箱则给出信号提示纸箱推送装置2进行推送动作。

如图4所示为纸箱推送装置2的结构示意图，纸箱推送装置2是实现稳定夹送纸箱至纸箱撑口装置的重要装置，需要确保纸箱输送过程中稳定无偏斜。其包括上部的同步带机构21，同步带机构21包括同步带、驱动带轮、从动带轮和伺服电机等，被同步带机构驱动而水平移动的两根L形的竖杆，竖杆的下端连接有框架，框架上垂直安装有气缸22，气缸22的输出轴轴线沿同步带机构21的长度方向延伸，气缸22对称设置有两个，每个气缸22连接有一夹杆23，夹杆23通过竖直轴铰接在框架上，夹杆23可沿水平面旋转，夹杆23上铰接有拉杆，气缸22通过驱动拉杆伸缩运动以带动夹杆23水平摆动，在两边的夹杆23摆动至与框架垂直或两夹杆23继续朝向靠近的方向旋转时可夹紧纸箱。

如图4和图11所示，在使用时，纸箱输送装置1上的光电开关11检测到纸箱到位后，气缸22带动夹杆23动作使夹杆23由现在状态旋转90°并夹紧纸箱，目的是推动纸箱时使纸箱保持稳定，夹紧纸箱后同步带机构带动夹杆和气缸推着纸箱进入下一工位的纸箱撑口装置处，推入完成后回到起点等待下一次动作。

如图5所示为纸箱撑口装置3的结构示意图，纸箱撑口装置3是实现纸箱撑口和纸箱输送的装置，其包括平台、侧夹同步带32、两侧夹同步带32之间距离调节的宽度调节手轮31、箱盖长边导板33、箱盖短边气缸34、导杆36等。其中宽度调节手轮31用于调节两侧夹同步带32之间的距离以适应不同宽度的纸箱，箱盖长边导板33用于为纸箱箱盖的长边进行导向并用于撑开纸箱箱盖的长边，箱盖短边气缸34用于将纸箱箱盖的短边撑开，导杆36用于调节箱盖长边导板33和箱盖短边气缸35所安装的支架的高度以适应不同高度的纸箱。箱盖长边导板33包括横截面为L形的主撑开部分以及连接在主撑开部分前端的导向板331，导向板331为向上翘起结构，包括成钝角的两块板，可实现对箱盖的长边的导向作用，以将箱盖的长边导向至箱盖长边导板的主撑开部分内。

如图5和图11所示，在使用时，纸箱推送装置2将纸箱推进侧夹同步带32中，由侧夹同步带32带动纸箱继续运动，箱盖长边通过导向板331自动进入箱盖长边导板33中，使箱盖长边向两边弯折，当运动至设定位置时，侧夹同步带32连同纸箱停止，箱盖短边气缸34和35分别向两边伸出，使箱盖短边向两边弯折，此时等待包装物进入纸箱。箱盖长边导板33可通过导杆36上下调节以适应不同的纸箱高度，而且此时的纸箱停止位置位于图6开合托板43的正下方。

如图6所示为开合平台4的结构示意图，开合平台4是本装置比较重要的装置之一，其可实现包装物的导向定位、防止包装物在装箱时长距离移动而出现掉包现象。其包括支架和平台，平台上设置有固定托板45，固定托板45上方设置有两组防翻倒杆41，与固定托板45相邻处设有一个矩形开口，矩形开口前后两侧分别对称安装有两个开合气缸44，两个开合气缸44分别连接有开合托板43，通过开合气缸44的动作实现开合托板43的水平移动，开合托板43的水平移动可开启或打开矩形开口，在矩形开口的正下方用于放置被撑开口的纸箱。矩形开口的左右两侧分别对称设置有两个收紧气缸42，两个收紧气缸42的输出轴上分别连接有一块收紧板，通过两个收紧气缸42的动作实现对包装物的收紧动作。其中，防翻倒杆41包括水平段411和翘起段412，翘起段412为进入的包装物进行导向，使得包装物能够顺利进入到水平段411中，水平段411压在包装物上，防止包装物翻倒。开合托板43在包装物刚进入时起到支撑作用，当吸风装置吸住包装物且收紧气缸夹紧包装物后，开合托板43需要打开以露出矩形开口，从而方便包装物顺利下行而放置在纸箱内。

图7为包装物推送装置5的结构示意图，包装物推送装置5的作用是将包装物推送至图6的开合平台4上。其包括沿包装物移动方向设置的横梁，横梁上设置有伺服驱动同步带55，横梁上还设置有沿其长度方向延伸的导轨，导轨上滑动装配有横杆，横杆相对于伺服驱动同步带55固定并随伺服驱动同步带55的移动而沿导轨移动，横杆端部连接有竖杆，竖杆上连接有竖直设置的推板57以用于推包装物。

如图6、图7和图11所示，在使用时，开合平台和包装物推送装置组合使用，当集合好的3*4排列的包装物准备推入时，由包装物推送装置5将包装物推到开合平台4上，升降气缸56带动推板57落下，伺服驱动同步带动作以推动包装物沿着图6箭头方向前进，防翻倒杆41压着包装物上面防止包装物运动过程中前后翻倒，当包装物推到图6开合托板43上时，开合托板43上的光电开关给出信号，双侧收紧气缸42对包装物进行夹紧，此时推板57保持落下状态，等待图8中负压发生装置6将整层包装物吸住，达到吸住时间后，图7中升降气缸56带动推板57升起，图6中开合气缸44带动开合托板43向相反方向打开，此时包装物就等待垂直向下进入纸箱。其中，开合气缸44在固定托板的下方还有一组，两块开合托板43是从中间通过两个反方向开合气缸44往两边打开。

如图8所示为负压发生装置6的结构示意图，负压发生装置6用于吸附包装物，其采用大流量的吸风方式在纸箱上方吸取一层包装物，并用于在开合托板43开启后通过下送装置7将一层包装物送入纸箱内，从而可避免长距离运动造成的包装物脱落、掉包问题。其包括可产生大流量风的风机61、与风机进风口相连的管路，设在管路上的换向阀62和转换腔体63，与转换腔体63相连的吸风管64等，吸风管64有四根。

图9为下送装置7的结构示意图，下送装置用于将负压发生装置6吸取的包装物下送至纸箱中。其包括龙门支架，龙门支架两边分别设置有两根导柱78，导柱78上滑动装配有滑块，两侧的导柱78之间设置有水平设置的连接板77，连接板77的两端分别与两侧的两个滑块连接，通过四个滑块稳定地沿四根导柱78上下滑动，龙门支架的两侧还分别对称设置有伺服驱动同步带75，连接板77的两端分别与同步带固定连接，在同步带移动时可带动连接板77上下移动。连接板77的下方固定有竖梁，竖梁的下端设有吸风腔体76。其中，图8中的转换腔体安装在连接板77上，吸风管64连接到吸风腔体76上。负压发生装置6整体安装在下送装置7的支架上。

如图8、图9和图11所示，负压发生装置6和下送装置7组合使用，包装物准备好后，伺服驱动同步带75带动吸风腔体76压到包装物上面，此时换向阀62动作，吸风腔体76开始吸风，延时一段时间后把腔体内部空气全部吸走后腔体内部就变为负压吸住包装物，图6中开合托板43打开，伺服驱动同步带75继续驱动吸风腔体76垂直向下运动，直至把这组物料放到纸箱内，此时换向阀62换向，让吸风腔体76通气，防止负压继续吸附包装物而导致两者脱离不开。纸箱内需要装三层，如此动作需要往复三次完成充填一箱，每次下送装置的下行距离可以是相同的，将包装物送入到纸箱的最上层的位置即可，此时虽然包装物未到达底部，但是由于重力作用以及纸箱侧壁的导向作用，脱离开吸风腔体的包装物可以顺利下行而自动到位。

如图10所示为封箱装置8的结构示意图，封箱装置8用于将装好包装物的纸箱的箱盖折叠起来并通过胶带封装起来。其主要包括支架、传送棍轴、侧夹皮带81、上下调整装置83、箱盖长边导杆84、箱盖短边气缸85、上部封胶带装置82等。其中，传送棍轴为多根沿纸箱移动方向并列设置的棍轴。侧夹皮带用于夹紧并驱动纸箱向后传送，在棍轴的作用下能够顺利移动。侧夹皮带的距离可通过调整手轮进行调整以适应不同的纸箱宽度上下调整装置用于支撑和调整箱盖长边导杆、箱盖短边气缸等结构的高度以适应不同高度的纸箱。箱盖长边导杆用于为箱盖的长边进行导向，在纸箱移动时，利用倾斜的导向杆使纸箱的箱盖的长边能够自行弯折。箱盖短边气缸用于将移动中的纸箱的后侧的短边朝向内部折叠，并依靠装置的下表面将箱盖的短边维持在折叠的装置，直至被上部封胶带装置封住开口。

垂直充填装箱机的具体实施例：垂直充填装箱机包括开合平台，包括支架和平台，平台上设置固定托板，固定托板上方对称设置两组长度沿包装物移动方向延伸的防翻倒杆，防翻倒杆与固定托板之间构成供包装物通过的物料通道，平台上于固定托板后侧设置有矩形开口，矩形开口的前后两侧分别对称设置有开合气缸，开合气缸的输出轴分别连接有开合托板，开合托板水平移动以开启或关闭矩形开口，矩形开口下方设置有用于放置纸箱的纸箱放置工位；及于所述开合托板下方设置的纸箱撑口装置以用于定位纸箱并将纸箱的箱盖的长边和短边撑开；及于所述开合平台一侧设置的包装物推送装置以用于将排列好的包装物经防翻倒杆下方推送至开合托板上；及位于所述开合托板上方的下送装置和负压发生装置，负压发生装置用于吸取包装物，下送装置用于将吸取的包装物经过所述矩形开口送入下方的纸箱内。通过开合平台的设置，使得包装物在被吸取后无需大距离移动，只需要向下运动一段距离即可直接进入纸箱内，无需携带包装物上提、水平移动，所以就减少了掉包的可能性；为了防止包装物在被推送过来时翻倒，特设计结构简单但却能够起到很好的防翻倒作用的防翻倒杆，防翻倒杆从包装物的上部压住包装物，在被包装物推送装置推动时包装物能够在固定托板与防翻倒杆之间稳定的移动。

优选的，矩形开口的左右两侧对称设置有收紧气缸，收紧气缸的输出轴上连接有收紧板以用于夹紧包装物。使得在开合托板向两边开启后，包装物不易散开。防翻倒杆包括位于水平段和向上翘起的翘起段，翘起段设置在远离开合托板的一侧以用于为即将进入物料通道的包装物进行导向。水平段为主要防翻倒的作用段，而翘起段则起到了导向作用，使得包装物可以在被推动时轻松的进入水平段内，不会出现卡滞。固定托板的左右两侧分别对称设置有导向板以用于为包装物导向。这样就确保了包装物在被推动移动时不会朝左右两侧散开或偏斜。负压发生装置包括吸风吸力远大于包装物重力的风机、用于切换风向的换向阀以及用于吸取包装物的多根并列设置的吸风管，各根吸风管通过转换腔体与负压发生装置的主管路连接。相对于传统常规的吸附方式，其改为大流量的吸风方式，确保吸取物料移动时不易出现掉包现象。纸箱撑口装置包括侧夹同步带以带动纸箱移动，还包括箱盖长边导板和箱盖短边气缸以分别用于撑开箱盖的长边和短边。这样的目的是确保在向纸箱内充填包装物时，不会因为箱盖被带动向内翻折而导致包装物无法入箱的情况发生。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。