CN113859970B

CN113859970B - 一种多伺服真空旋转理料器

Info

Publication number: CN113859970B
Application number: CN202111239221.0A
Authority: CN
Inventors: 车德美; 郝颖杰
Original assignee: QINGDAO FEIFAN PACKAGING MACHINERY CO Ltd
Current assignee: QINGDAO FEIFAN PACKAGING MACHINERY CO Ltd
Priority date: 2021-10-25
Filing date: 2021-10-25
Publication date: 2023-06-09
Anticipated expiration: 2041-10-25
Also published as: CN113859970A

Abstract

本发明公开了一种多伺服真空旋转理料器，包括机架，所述机架上安装有理料转盘单元，所述理料转盘单元顶部安装有伺服驱动系统；所述理料转盘单元包括安装于机架上的圆盘，所述圆盘下方通过连接柱一安装有圆形轨道，所述圆盘中心同轴安装有多套旋臂，每套旋臂分别由一套伺服驱动系统驱动，每套旋臂末端连接一套吸嘴组件；每套所述伺服驱动系统均包括安装于圆盘顶部的伺服电机，由伺服电机带动的主动齿轮和被动齿轮，所述被动齿轮安装于套筒顶部外壁上，所述旋臂安装于套筒底部外壁上；多个套筒同心安装，相邻的套筒之间设置有轴承。本发明所公开的理料器占地面积小，运行平稳，理料效率高。

Description

一种多伺服真空旋转理料器

技术领域

本发明涉及一种理料器，特别涉及一种多伺服真空旋转理料器。

背景技术

物料在加工完成后，通常需要对物料进行有序的整理，继而送入包装设备进行包装。现阶段，在物料加工工序以及包装工序之间的理料器多为采用以下几种方式进行物料整理：

1、采用3-4段伺服皮带，对无序来料产品，连续拉距理料；

2、用上下夹运皮带将物料夹住，通过控制伺服启停，进行同步理料；

3、通过伸缩皮带滑车排队理料；

4、垂直堆叠理料。

上述类似理料器的理料速度，灵活性和效率以及可靠性都存在着诸多的缺陷。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多伺服真空旋转理料器，以达到理料速度快、效率高、减少噪音，提高运行稳定性的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种多伺服真空旋转理料器，包括机架，所述机架上安装有理料转盘单元，所述理料转盘单元顶部安装有伺服驱动系统；

所述理料转盘单元包括安装于机架上的圆盘，所述圆盘下方通过连接柱一安装有圆形轨道，所述圆盘中心同轴安装有多套旋臂，每套旋臂分别由一套伺服驱动系统驱动，每套旋臂末端连接一套吸嘴组件；所述圆形轨道上表面设置有下探凹陷，所述吸嘴组件上的带把轴承位于圆形轨道上，所述圆盘下方位于下探凹陷的上方通过连接柱二连接有弧形板，所述弧形板与圆形轨道的弧度相同，所述弧形板底部安装有多个电吸盘；所述吸嘴组件顶部设置电吸盘衔铁；

每套所述伺服驱动系统均包括安装于圆盘顶部的伺服电机，由伺服电机带动的主动齿轮和被动齿轮，所述被动齿轮安装于套筒顶部外壁上，所述旋臂安装于套筒底部外壁上；多个套筒同心安装，相邻的套筒之间设置有轴承，最外侧套筒通过轴承与固定套筒连接，所述固定套筒安装于圆盘的支撑法兰上，最内侧套筒空置，作为气管的穿行通道，最内侧套筒顶部安装有集气环，所述集气环通过气管连接吸嘴组件。

上述方案中，所述吸嘴组件包括与旋臂连接的水平连杆、竖直安装于水平连杆末端的空心管，所述空心管内设置活动杆，所述活动杆和空心管之间安装有弹簧，所述活动杆底部安装有吸嘴，所述带把轴承安装于活动杆顶部侧壁上，所述电吸盘衔铁安装于活动杆顶部。

进一步的方案中，所述水平连杆上纵向设置防转滑道，所述活动杆上部侧壁安装有限位柱，所述限位柱位于所述防转滑道内。

上述方案中，所述圆形轨道上表面设置有三个下探凹陷，分别对应取料工位、第一放料工位和第二放料工位，所述第一放料工位与取料工位在圆周上的夹角为90°，所述第二放料工位与取料工位在圆周上的夹角为270°。

上述方案中，所述机架顶部设置悬臂，所述圆盘通过顶部的侧板安装于悬臂上，所述悬臂侧面开设纵向条形孔，所述侧板通过水平螺栓穿过纵向条形孔与悬臂固定；所述悬臂和侧板顶部安装有水平连接板，所述水平连接板与悬臂固定连接，所述水平连接板与侧板通过长杆螺栓活动连接。

上述方案中，所述机架中部安装有安装板，所述安装板上开设水平条形孔。

上述方案中，所述机架上还安装有电气配电箱。

优选地，所述悬臂、伺服驱动系统以及吸嘴组件均为六套。

通过上述技术方案，本发明提供的多伺服真空旋转理料器具有如下有益效果：

1、本发明通过同轴安装的六套旋臂带动吸嘴组件进行同步理料，理料速度快，效率高。

2、本发明结构紧凑，占地面积小；

3、本发明通过设置由多个电吸盘组成的防下探机构，可以有选择性地跨越下探凹陷处，避免不必要的吸嘴下探，可以减少噪音，提高运行稳定性；

4、本发明通过设置防转滑道，可以有效防止吸嘴组件在上下滑动时随意转动，从而保证了物料拾取和放置过程中物料方向的可预见性；

5、本发明通过集气环可以完美瞬时达成负压拾取物料和正压破真空放置物料的功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例所公开的一种多伺服真空旋转理料器整体结构示意图；

图2为本发明实施例所公开的圆盘底部仰视图；

图3为本发明实施例所公开的吸嘴组件示意图；

图4为本发明实施例所公开的圆形轨道下探凹陷和防下探机构示意图；

图5为本发明实施例所公开的顶部的伺服驱动系统示意图；

图6为本发明实施例所公开的伺服驱动系统主视图（隐藏伺服电机）；

图7为图6的部分剖视图；

图8为单套伺服驱动系统与悬臂连接示意图；

图9为图8的俯视图；

图10为两套伺服驱动系统与悬臂连接示意图；

图11为本发明的理料器工作状态示意图。

图中，1、机架；2、理料转盘单元；3、伺服驱动系统；4、安装板；5、水平条形孔；6、电气配电箱；7、圆盘；8、连接柱一；9、圆形轨道；10、旋臂；11、水平连杆；12、空心管；13、活动杆；14、吸嘴；15、带把轴承；16、电吸盘衔铁；17、下探凹陷；18、连接柱二；19、弧形板；20、电吸盘；21、防转滑道；22、限位柱；23、伺服电机；24、主动齿轮；25、被动齿轮；26、套筒；27、轴承；28、固定套筒；29、支撑法兰；30、集气环；31、减速机；32、底座；33、吊臂；34、悬臂；35、侧板；36、纵向条形孔；37、水平螺栓；38、水平连接板；39、长杆螺栓；40、无序输入输送机；41、探测传感器；42、取料工位；43、第一放料工位；44、第二放料工位；45、有序输出输送机。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供了一种多伺服真空旋转理料器，如图1所示，包括机架1，机架1上安装有理料转盘单元2，理料转盘单元2顶部安装有伺服驱动系统3。

机架1中部安装有安装板4，通过安装板4将机架1安装在流水线上，安装板4上开设水平条形孔5，通过安装板4上的水平条形孔5可以左右调整理料器的吸嘴14取料和放置物料的精确位置。

机架1上还安装有电气配电箱6，用于放置可能独立配置的电气件布置和调试操作参数及可能的操作盘。也可以和上下游主机集成到一体，省掉电气配电箱6。

理料转盘单元2包括安装于机架1上的圆盘7，圆盘7下方通过连接柱一8安装有圆形轨道9，如图2所示，圆盘7中心同轴安装有六套旋臂10，每套旋臂10分别由一套伺服驱动系统3驱动，每套旋臂10末端连接一套吸嘴组件。

如图3所示，吸嘴组件包括与旋臂10连接的水平连杆11、竖直安装于水平连杆11末端的空心管12，空心管12内设置活动杆13，活动杆13和空心管12之间安装有弹簧（图中未示出），活动杆13底部安装有吸嘴14，来自集气环30的气管穿过活动杆13与吸嘴14连接，活动杆13顶部侧壁上安装有带把轴承15，活动杆13顶部安装有电吸盘衔铁16。

如图4所示，圆形轨道9上表面设置有三个下探凹陷17，分别对应取料工位42、第一放料工位43和第二放料工位44，第一放料工位43与取料工位42在圆周上的夹角为90°，第二放料工位44与取料工位42在圆周上的夹角为270°。取料工位42用于拾取无序物料；第一放料工位43用于单个物料理料放置工位，此时，第二放料工位44屏蔽；第二放料工位44用于双料罗叠理料，第二放料工位44放第一个物料，第一放料工位43放第二个物料。吸嘴14每隔一个放料工位下探放置一个物料，转盘转速参数也会做相应调整。

吸嘴组件上的带把轴承15位于圆形轨道9上，在旋臂10转动过程中，带把轴承15沿着圆形轨道9上表面滚动。当带把轴承15滚动到下探凹陷17处，吸嘴14会在内置弹簧的作用下下探，进行取料或者放料。

每个工位，由于工艺要求，会相应配置一套防下探机构，有效防止不符合优化工艺的吸嘴14下探动作。如图4所示，该防下探机构包括通过连接柱二18连接于圆盘7下方并位于下探凹陷17上方的弧形板19，弧形板19与圆形轨道9弧度相同。弧形板19底部安装有6个电吸盘20，6个电吸盘20可以覆盖下探凹陷17。当电吸盘20通电时，可以吸住电吸盘衔铁16，防止吸嘴14下探。吸嘴14下探动作会加大设备运行噪音和不必要磨损及部分特殊工艺故障，电吸盘20可以根据每个吸嘴14是否带料和下探工艺需求，跟踪相应吸嘴14坐标位置，通过适时通断电，电吸盘衔铁16和电吸盘20配合，可以主观有选择性地跨越下探凹陷17处，避免不必要的吸嘴14下探。

在下列工况下，则不需要吸嘴14下探：

1、吸嘴14经过无序输入输送机40，由于时刻不合适，或者无物料供给时，吸嘴14不需要下探。

2、当采用90°和270°双重叠加理料时，每个放置位置则需要间隔放料，当带料吸嘴14经过第一放料工位43或第二放料工位44而不需要放料时，则不需要下探动作，并且无效的下探动作可能会造成震动丢料。

3、当多用途理料系统兼容时，运转单包理料过程中，第二放料工位44是不需要下探动作的，可以采用电吸盘20全时屏蔽第二个下探凹陷17。

由于理料对制品的放置有方向性要求，所以在吸嘴14上下滑动的过程中，是不允许吸嘴14自由转动的。因此，在水平连杆11上纵向设置防转滑道21，活动杆13上部侧壁安装有限位柱22，限位柱22位于防转滑道21内。在吸嘴14上下滑动的过程中，限位柱22只能在防转滑道21内上下滑动，可以有效防止吸嘴组件在上下滑动时随意转动，从而保证了物料拾取和放置过程中物料方向的可预见性。

如图5-图9所示，每套伺服驱动系统3均包括安装于圆盘7顶部的伺服电机23、减速机31，由伺服电机23带动的主动齿轮24和被动齿轮25，被动齿轮25安装于套筒26顶部外壁上，旋臂10安装于套筒26底部外壁上；六个套筒26同心安装，六个被动齿轮25上下安装，如图10所示，相邻的套筒26之间上下安装有四个轴承27，最外侧套筒26通过轴承27与固定套筒28连接，固定套筒28安装于圆盘7的支撑法兰29上，通过支撑法兰29和套筒26之间的轴承27可以将六个套筒26同轴固定于圆盘7中心。

最内侧套筒26空置，作为六路气管的穿行通道，最内侧套筒26顶部安装有集气环30，集气环30通过气管连接吸嘴组件。集气环30主要作用是把真空负压和正压适时的动态分配给六套吸嘴，以达到高速精确拾取物料和放置物料的功能。由于吸嘴处于不断旋转状态，所以配置了这套六路集气环（外购莫福龙六进六出）。六路气路由SMC大通量外部先导式真空电磁阀控制，可以完美瞬时达成负压拾取物料和正压破真空放置物料的功能。

如图5所示，伺服电机23和减速机31通过底座32安装于圆盘7顶部，伺服电机23和减速机31的减速比为1:6，伺服电机23选用400W、3000转绝对值编码器类型，适合高效率寻零操作，设计速度最高为500个/分。减速机31输出端连接主动齿轮24，齿轮减速比为1:3。

被动齿轮25传动到相应的套筒26，然后再通过各自的套筒26把动力传递给每一套旋臂10。类似的结构一共六套，被集中到了一个轴线之上。如图7所示，六个被动齿轮25上下安装，最内侧的套筒26最长，顶部与最上方的被动齿轮25连接，最外侧的套筒26最短，顶部与最下方的被动齿轮25连接。最内侧的套筒26底部伸出所有套筒26，与对应的旋臂10连接，最外侧的套筒26底部位于最上端，与对应的旋臂10连接，旋臂10与吸嘴组件之间通过不同长度的吊臂33连接，使得六个吸嘴组件位于同一平面。

如图5所示，机架1顶部设置悬臂34，圆盘7通过顶部的侧板35安装于悬臂34上，悬臂34侧面开设纵向条形孔36，侧板35通过水平螺栓37穿过纵向条形孔36与悬臂34固定；悬臂34和侧板35顶部安装有水平连接板38，水平连接板38与悬臂34固定连接，水平连接板38与侧板35通过长杆螺栓39活动连接。通过调节长杆螺栓39在侧板35的螺栓孔内的深度，以及水平螺栓37在纵向条形孔36内的位置，可以调节侧板35的高度，进而调节圆盘7的高度，以及吸嘴14的悬置高度，以更精确地位置配合理料。

本发明的理料器的工作原理如下：

如图11所示，物料由无序输入输送机40进入，受到入料口探测传感器41的侦测，此探测传感器41可以根据无序输入输送机40的传输速度和物料进入时刻，精确计算出到达取料工位42的时刻，六个伺服电机23分别带动主动齿轮24、被动齿轮25转动，进而带动六个套筒26和旋臂10转动，吸嘴14则可以根据自己的定位，通过适时的速度调节，迎合物料到达时刻，从而精确拾取物料。拾取物料之后，旋臂10则可规则吸嘴14间距，达到有序放料的目的。如果采用单包理料功能，吸嘴14则只在第一放料工位43释放物料；如果采用双包堆叠放料，吸嘴14则在第一放料工位43和第二放料工位44轮流放料,达到堆叠的目的，最后由有序输出输送机45将排放整齐的物料输出。当然，当选定不同的功能时，预设的系统参数会自动配置完成，只需要一键选定即可。

理料速度：设计理料速度500个/分。

物料外表面要求：物料上表面需要具有能够真空吸附的位置空间。

物料质量：质量不同，会配置不同类型的吸嘴14，并且适合不同的理料速度。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种多伺服真空旋转理料器，其特征在于，包括机架，所述机架上安装有理料转盘单元，所述理料转盘单元顶部安装有伺服驱动系统；

所述理料转盘单元包括安装于机架上的圆盘，所述圆盘下方通过连接柱一安装有圆形轨道，所述圆盘中心同轴安装有多套旋臂，每套旋臂分别由一套伺服驱动系统驱动，每套旋臂末端连接一套吸嘴组件；所述圆形轨道上表面设置有下探凹陷，所述吸嘴组件上的带把轴承位于圆形轨道上，所述圆盘下方位于下探凹陷的上方通过连接柱二连接有弧形板，所述弧形板与圆形轨道的弧度相同，所述弧形板底部安装有多个电吸盘；所述吸嘴组件顶部设置电吸盘衔铁；当电吸盘通电时，可以吸住电吸盘衔铁，防止吸嘴下探；

2.根据权利要求1所述的一种多伺服真空旋转理料器，其特征在于，所述吸嘴组件包括与旋臂连接的水平连杆、竖直安装于水平连杆末端的空心管，所述空心管内设置活动杆，所述活动杆和空心管之间安装有弹簧，所述活动杆底部安装有吸嘴，所述带把轴承安装于活动杆顶部侧壁上，所述电吸盘衔铁安装于活动杆顶部。

3.根据权利要求2所述的一种多伺服真空旋转理料器，其特征在于，所述水平连杆上纵向设置防转滑道，所述活动杆上部侧壁安装有限位柱，所述限位柱位于所述防转滑道内。

4.根据权利要求1所述的一种多伺服真空旋转理料器，其特征在于，所述圆形轨道上表面设置有三个下探凹陷，分别对应取料工位、第一放料工位和第二放料工位，所述第一放料工位与取料工位在圆周上的夹角为90°，所述第二放料工位与取料工位在圆周上的夹角为270°。

5.根据权利要求1所述的一种多伺服真空旋转理料器，其特征在于，所述机架顶部设置悬臂，所述圆盘通过顶部的侧板安装于悬臂上，所述悬臂侧面开设纵向条形孔，所述侧板通过水平螺栓穿过纵向条形孔与悬臂固定；所述悬臂和侧板顶部安装有水平连接板，所述水平连接板与悬臂固定连接，所述水平连接板与侧板通过长杆螺栓活动连接。

6.根据权利要求1所述的一种多伺服真空旋转理料器，其特征在于，所述机架中部安装有安装板，所述安装板上开设水平条形孔。

7.根据权利要求1所述的一种多伺服真空旋转理料器，其特征在于，所述机架上还安装有电气配电箱。

8.根据权利要求1所述的一种多伺服真空旋转理料器，其特征在于，所述旋臂、伺服驱动系统以及吸嘴组件均为六套。