TWI603891B

TWI603891B - 物品裝箱自動化系統

Info

Publication number: TWI603891B
Application number: TW105104889A
Authority: TW
Inventors: 廖霞榮
Original assignee: 華夏玻璃股份有限公司
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2017-11-01
Also published as: TW201730050A

Description

物品裝箱自動化系統

本發明有關自動化生產線設備，尤指一種物品裝箱自動化系統。

基於客戶要求或是後續運送便利性的考量，工廠或生產線的作業員時常需要將成品或半成品裝到空紙箱中。傳統的裝箱方式需要以人工方式將預定數量的物品逐一撿拾到空紙箱中進行排列，再搬運到後續作業的場地。這樣的作業方式需要大量的人力投入才能完成作業，是很耗費勞力成本的作業。

另外，作業員在撿拾物品進行裝箱的過程中，也容易因不慎摔落物品或碰撞而造成物品損壞的問題，進而增加生產的成本或是回收處理損壞品的麻煩。

有鑑於此，如何有效提升裝箱作業的自動化程度，降低人力的需求及相關生產成本，實為業界有待解決的問題。

本說明書提供一種物品裝箱自動化系統的實施例，其包含：一第一輸送帶，用於將多個物品朝一第一方向輸送；一第二輸送帶，用於將物件朝一第二方向輸送；一或多個分隔板，設置於該第一輸送帶上方，用於間隔出與該第一方向平行的多個佇列區；一分流裝置，設置於該多個佇列區之前，用於接收該多個物品，並控制該多個物品各自的行進路徑，以使該多個物品各自被選擇性地輸送至該多個佇列區的其中之一；一閘門裝置，設置於該多個佇列區之後，其中，當該多個佇列區中有任一佇列區中的物品尚未累積到一預定數量時，該閘門裝置會關閉以阻止該多個佇列區中的物品往前進，等到該多個佇列區中的物品都各自累積到該預定數量後，該閘門裝置會開啟，以使當時累積在該多個佇列區中的物品成批往前進，而得以被一紙箱開口朝下的空紙箱成批套住，以形成一目標紙箱；一擋板，設置於該閘門裝置之後，用於阻擋該第一輸送帶上的物件；一推箱裝置，包含有一推臂；一翻箱裝置，位於該第一輸送帶的一側；以及一控制電路，用於控制該分流裝置、該閘門裝置、該推箱裝置、以及該翻箱裝置的運作；其中，當該目標紙箱被該第一輸送帶輸送至該擋板處後，該推箱裝置會利用該推臂將該目標紙箱推送至該翻箱裝置內，而該翻箱裝置會將該目標紙箱翻轉成為紙箱開口朝上的態樣，接著再由該第二輸送帶朝該第二方向輸送。

上述實施例的優點之一，是生產線的作業員可用紙箱開口朝下的空紙箱由上往下直接套住成批物品，而無須以人工方式逐一將物品撿拾到空紙箱中，能有效避免物品在撿拾過程中不慎摔落損壞的問題。

上述實施例的另一優點，是利用翻箱裝置自動將目標紙箱翻轉成為紙箱開口朝上的態樣，以供後續運作或封箱作業，可有效提升物品裝箱作業的自動化程度，故能大幅減少物品裝箱過程中所需的人力需求。

本發明的其他優點將藉由以下的說明和圖式進行更詳細的解說。

100‧‧‧物品裝箱自動化系統

102‧‧‧物品

110‧‧‧第一輸送帶

120‧‧‧第二輸送帶

130‧‧‧分隔板

131、133、135‧‧‧佇列區

140‧‧‧分流裝置

141‧‧‧導引臂

143‧‧‧驅動裝置

145‧‧‧感測器

150‧‧‧閘門裝置

160‧‧‧擋板

170‧‧‧推箱裝置

172‧‧‧推臂

180‧‧‧翻箱裝置

181‧‧‧軸承

183‧‧‧阻擋部

185‧‧‧置物架

187‧‧‧支撐板

190‧‧‧控制電路

510‧‧‧空紙箱

512‧‧‧紙箱開口

514‧‧‧紙箱蓋

610、1010‧‧‧目標紙箱

圖1至圖7為本發明一實施例的物品裝箱自動化系統在不同的運作階段簡化後的俯視示意圖。

圖8至圖11為前述物品裝箱自動化系統中的翻箱裝置在不同的運作階段簡化後的俯視及側視對照示意圖。

以下將配合相關圖式來說明本發明的實施例。在圖式中，相同的標號表示相同或類似的元件或方法流程。

請參考圖1至圖7，其所繪示為本發明一實施例的物品裝箱自動化系統100簡化後的俯視示意圖。如圖1至圖7所示，物品裝箱自動化系統100包含有一第一輸送帶110、一第二輸送帶120、多個分隔板130、一分流裝置140、一閘門裝置150、一擋板160、一推箱裝置170、一翻箱裝置180、以及一控制電路190，其中，控制電路190耦接於分流裝置140、閘門裝置150、推箱裝置170、以及翻箱裝置180，並用於控制前述裝置的運作。

在物品裝箱自動化系統100中，第一輸送帶110用於將多個物品102依序朝一第一方向D1輸送。第二輸送帶120位於第一輸送帶110的外側，用於將物件朝一第二方向D2輸送。

多個分隔板130設置於第一輸送帶110上方，用於間隔出與第一方向D1平行的多個佇列區(queue region)。

分流裝置140設置於前述多個佇列區之前，用於接收第一輸送帶110輸送過來的多個物品102，並控制這些物品102各自的行進路徑，以使這些物品102各自被選擇性地輸送至前述多個佇列區的其中之一。例如，分流裝置140可調整物品102各自的行進路徑，使前述多個佇列區所接收到的物品數量彼此相等。

閘門裝置150設置於前述多個佇列區之後。當前述多個佇列區中有任一佇列區中的物品尚未累積到一預定數量時，閘門裝置150會關閉以阻止前述多個佇列區中的物品往前進。等到前述多個佇列區中的物品都各自累積到預定數量後，閘門裝置150則會開啟，以使當時累積在前述多個佇列區中的物品成批往前進。

擋板160設置於閘門裝置150之後，用於阻擋第一輸送帶110上的物件。推箱裝置170包含有一推臂172。翻箱裝置180則位於第一輸送帶110的一側。

在說明書及申請專利範圍中所指稱的「物品」一詞，指的可以是各種需要進行裝箱作業的工業製品或民生用品的成品或半成品，例如，各種玻璃製品(如玻璃瓶、玻璃杯、玻璃工藝品等)、琉璃製品、水晶製品、塑膠製品、木製品、陶瓷製品、或是混和前述材料的各式產品。

以下將進一步說明物品裝箱自動化系統100的運作及實施方式。

為了方便說明起見，以下假設物品裝箱自動化系統100是用於將物品102以4X3的排列方式進行裝箱的自動化作業。因此，前述的多個分隔板130可在第一輸送帶110的上方間隔出與第一方向D1平行的三個示例性佇列區131、133、及135。

在圖1至圖7的實施例中，分流裝置140包含兩導引臂141、一驅動裝置143、以及一感測器145。兩導引臂141位於第一輸送帶110上方，用於導引接收到的多個物品102中的至少部分物品102改變各自在第一輸送帶110上的位置。驅動裝置143連接於兩導引臂141，用於驅動兩導引臂141，並依據控制電路190的指示，轉動或移動兩導引臂141。感測器145設置於兩導引臂141的其中之一上，用於感測通過分流裝置140的物品數量。感測器145可將感測信號回傳給控制電路190，由控制電路190計數通過分流裝置140的物品數量。每當通過分流裝置140的物品數量達到預定數量時，控制電路190可指示驅動裝置143控制兩導引臂141改變下一個物品在第一輸送帶110上的位置。

例如，如圖1所示，分流裝置140一開始可以利用兩導引臂141調整第一輸送帶110上的物品102的行進路徑，使第一輸送帶110將物品102依序往第一佇列區131的方向輸送。在此過程中，感測器145會感測通過分流裝置140的物品數量。

如圖2所示，當通過分流裝置140的物品102的數量達到預定數量(在本例中為4個)時，驅動裝置143會控制兩導引臂141箝制住下一個物品102，以避免後續的物品繼續被送往第一佇列區131。

接著，如圖3所示，驅動裝置143會控制兩導引臂141將被箝制住的物品102水平移動至第一輸送帶110上的另一位置後再釋放該物品。例如，在圖3的實施例中，兩導引臂141將被箝制住的物品102水平移動至與第二佇列區133相對應的位置後再釋放。如此一來，第一輸送帶110便會將接下來的物品102依序往第二佇列區133的方向輸送。

同樣地，當通過分流裝置140的物品102的數量又達到預定數量(在本例中為4個)時，驅動裝置143會控制兩導引臂141箝制住下一個物品102，以避免後續的物品繼續被送往第二佇列區133。

接著，如圖4所示，驅動裝置143會控制兩導引臂141將被箝制住的物品102水平移動至與第三佇列區135相對應的位置後再釋放。如此一來，第一輸送帶110便會將接下來的物品102依序往第三佇列區135的方向輸送。

利用前述方式，分流裝置140便能將第一輸送帶110上的物品102有效分流至每個佇列區中，並使前述佇列區131、133、及135中的物品數量都達到相同的數量。

如前所述，當佇列區131、133、及135中有任一佇列區中的物品尚未累積到前述的預定數量時，閘門裝置150會關閉以阻止佇列區131、133、及135中的物品往前進。

如圖5及圖6所示，等到佇列區131、133、及135中的物品都各自累積到預定數量(亦即4個)後，閘門裝置150則會開啟，以使當時累積在佇列區131、133、及135中的物品成批往前進。

此時，位於第一輸送帶110旁的作業員，便可拿一空紙箱510並將紙箱開口512朝下，然後由上往下將這些以4X3方式排列的物品102一次成批套住，以形成一目標紙箱(亦即內部容置有預定數量物品但開口朝下的紙箱)610，並由第一輸送帶110將目標紙箱610進續往前輸送。由圖5可知，此時目標紙箱610尚未摺疊的紙箱蓋514會位於下方，且目標紙箱610的紙箱開口512會朝下面向第一輸送帶110。

如此一來，便可省去作業員以人工方式逐一將物品102撿拾到空紙箱510中的麻煩，可大幅減少所需的人力及時間。

如圖6所示，當目標紙箱610被第一輸送帶110輸送至擋板160處後，會被擋板160擋住。

接著，如圖7所示，推箱裝置170會利用推臂172將目標紙箱610推送至翻箱裝置180內，而翻箱裝置180則會將目標紙箱610翻轉成為紙箱開口512朝上的態樣，接著再由第二輸送帶120朝第二方向D2輸送。

在物品裝箱自動化系統100中，翻箱裝置180可將目標紙箱610進行兩次90度翻轉，以使目標紙箱610成為紙箱開口512朝上的態樣。

在某些實施例中，翻箱裝置180亦可將目標紙箱610直接翻轉180度，以使目標紙箱610成為紙箱開口512朝上的態樣。

以下將進一步舉例說明翻箱裝置180的實施及運作方式。

請參考圖8至圖11，其所繪示為本發明一實施例的翻箱裝置180在不同的運作階段簡化後的俯視及側視對照示意圖。在圖8至圖11中，上面的部分是翻箱裝置180及第二輸送帶120簡化後的俯視示意圖，而下面的部分則是翻箱裝置180及第二輸送帶120簡化後的側視示意圖。將翻箱裝置180的俯視示意圖及側視示意圖放在一起對照，相信更能清楚說明翻箱裝置180的架構及運作方式。

如圖8至圖11所示，翻箱裝置180包含有一軸承181、一阻擋部183、四個置物架185、以及四組支撐板187。

在本實施例中，阻擋部183是以一圓形側板的形式實現，可避免物品從置物架185上掉落。四個置物架185分別固設在軸承181四周，且圍繞著軸承181以每次90度的方式朝同一方向旋轉。四組支撐板187分別設置於四個置物架185末端，且與所在的置物架垂直。在本例中，每組支撐板187都包含兩個平行排列的支撐板187。

推箱裝置170會利用推臂172將目標紙箱610推送至多個置物架185的其中之一內，使目標紙箱610隨著多個置物架185旋轉兩次而進行兩次90度翻轉。

例如，如圖8所示，推臂172可將目標紙箱610推送至當時位於翻箱裝置180左上方的置物架185內。此時，目標紙箱610的紙箱蓋514位於目標紙箱610的的下方，且目標紙箱610的紙箱開口512是朝下面向置物架185。

如圖9所示，當翻箱裝置180的四個置物架185圍繞著軸承181一起順時針旋轉90度後，目標紙箱610的紙箱蓋514會變成位於目標紙箱610的的左側，而目標紙箱610的紙箱開口512則會變成朝左的態樣。

如圖10所示，當翻箱裝置180的四個置物架185圍繞著軸承181再一次順時針旋轉90度後，目標紙箱610的紙箱蓋514會變成位於目標紙箱610的的上方，而目標紙箱610的紙箱開口512則會變成朝上的態樣。此時，推箱裝置170可能又會利用推臂172將另一個目標紙箱1010推送至當時位於翻箱裝置180左上方的置物架185內。

如圖11所示，在目標紙箱610隨著置物架185旋轉兩次而進行兩次90度翻轉後，便會翻轉成為紙箱開口512朝上的態樣。此時，目標紙箱610中的物品102的擺放方式，將與目標紙箱610還在第一輸送帶110上時的情況相反，亦即，會上下顛倒。

接著，第二輸送帶120便可將總計翻轉了180度後的目標紙箱610朝第二方向D2輸送，以便進行後續的運送或封箱作業。

請注意，前述分隔板130及佇列區的數量可依據實際裝箱模式的需求而增加或減少。甚至，在物品102需要以兩排方式進行裝箱的應用中，物品裝箱自動化系統100也可以只設置一個分隔板130，用於間隔出與第一方向D1平行的兩個佇列區。

另外，在物品102只需要以兩排方式進行裝箱的應用中，也可以將分流裝置140中的導引臂141的數量減少到只有一個，並以類似火車軌的轉轍器方式來操作。

再者，在推箱裝置170的推臂172推送速度較慢、或是推送距離控制較精準的某些實施例中，由於目標紙箱從置物架185上掉落的可能性較低，所以也可將翻箱裝置180中的阻擋部183省略，以簡化翻箱裝置180的架構。

由前述說明可知，在採用前述物品裝箱自動化系統100的生產線中，作業員可用紙箱開口512朝下的空紙箱510由上往下直接套住排列整齊的成批物品102，而無須以人工方式逐一將物品撿拾到空紙箱510中，能有效避免物品102在撿拾過程中不慎摔落損壞的問題。

另外，利用翻箱裝置180自動將目標紙箱翻轉成為紙箱開口朝上的態樣，以供後續運作或封箱作業，可有效提升物品裝箱作業的自動化程度，故能大幅減少物品裝箱過程中所需的人力需求。

在說明書及申請專利範圍中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。然而，所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，同樣的元件可能會用不同的名詞來稱呼。說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異做為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來做為區分的基準。在說明書及申請專利範圍所提及的「包含」為開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。另外，「耦接」在此包含任何直接及間接的連接手段。因此，若文中描述第一元件耦接於第二元件，則代表第一元件可通過電性連接或無線傳輸、光學傳輸等信號連接方式而直接地連接於第二元件，或者通過其他元件或連接手段間接地電性或信號連接至該第二元件。

在此所使用的「及/或」的描述方式，包含所列舉的其中之一或多個項目的任意組合。另外，除非說明書中特別指明，否則任何單數格的用語都同時包含複數格的涵義。

在說明書及申請專利範圍當中所提及的「元件」(element)一詞，包含了構件(component)、層構造(layer)、或區域(region)的概念。

圖式的某些元件的尺寸及相對大小會被加以放大，或者某些元件的形狀會被簡化，以便能更清楚地表達實施例的內容。因此，除非申請人有特別指明，圖式中各元件的形狀、尺寸、相對大小及相對位置等僅是便於說明，而不應被用來限縮本發明的專利範圍。此外，本發明可用許多不同的形式來體現，在解釋本發明時，不應僅侷限於本說明書所提出的實施例態樣。

為了說明上的方便，說明書中可能會使用一些與空間中的相對位置有關的敘述，對圖式中某元件的功能或是該元件與其他元件間的相對空間關係進行描述。例如，「於...上」、「在...上方」、「於...下」、「在...下方」、「高於...」、「低於...」、「向上」、「向下」等等。所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，這些與空間中的相對位置有關的敘述，不僅包含所描述的元件在圖式中的指向關係(orientation)，也包含所描述的元件在使用、運作、或組裝時的各種不同指向關係。例如，若將圖式上下顛倒過來，則原先用「於...上」來描述的元件，就會變成「於...下」。因此，在說明書中所使用的「於...上」的描述方式，解釋上包含了「於...下」以及「於...上」兩種不同的指向關係。同理，在此所使用的「向上」一詞，解釋上包含了「向上」以及「向下」兩種不同的指向關係。

在說明書及申請專利範圍中，若描述第一元件位於第二元件上、在第二元件上方、連接、接合、耦接於第二元件或與第二元件相接，則表示第一元件可直接位在第二元件上、直接連接、直接接合、直接耦接於第二元件，亦可表示第一元件與第二元件間存在其他元件。相對之下，若描述第一元件直接位在第二元件上、直接連接、直接接合、直接耦接、或直接相接於第二元件，則代表第一元件與第二元件間不存在其他元件。

以上僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明請求項所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。