杯装食品装箱系统
技术领域
本发明涉及一种杯装食品装箱系统。
背景技术
目前我国杯装食品市场越来越大,但是装箱基本靠人工完成,工人的劳动强度非常大,并给企业带来了极大的劳动成本。在其它类型的产品领域(如:桶装油、桶装洗涤剂、瓶装饮料等)已经实现了装箱自动化,把人类从简单重复的劳动中解放出来,因此杯装食品这类具有复杂装箱要求的产品也必然要求实现自动化,并将在今后得到越来越多的应用。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种杯装食品装箱系统的技术方案。
所述的杯装食品装箱系统,由配合连接的自动分道装置、杯装食品正反向奇数排序装置、杯装食品旋转链板自动整列装置和气动机械手构成,其特征在于:
自动分道装置:包括一个皮带输送机和两个链板输送机,两个链板输送机的输入端分别与皮带输送机的输出端配合连接,在链板输送机和皮带输送机的连接处设置有分道装置,该分道装置由支架、传感器固定架、光电传感器、摆动气缸、导向板组成,所述的摆动气缸设置在两个链板输送机的中间位置,在摆动气缸的输出端连接设置导向板,所述的传感器固定架设置在两个链板输送机上方的支架上,传感器固定架上设置光电传感器;
杯装食品正反向奇数排序装置:该杯装食品正反向奇数排序装置与自动分道装置输出端相连,由机架、正反向排序机构、动力传动机构组成,正反向排序机构、动力传动机构分别配合设置在机架上,所述的正反向排序机构包括正向传输道和反向传输道,其中,正向传输道和反向传输道分别为自动分道装置中的两个链板输送机的传送通道,反向传输道由传送带、呈弧状的挡板和设置在弧状挡板底部的转盘构成,正向传输道由直挡板和传送带构成,所述的正向传输道出料口和反向传输道出料口在同一水平位置;所述的动力传动机构由第一双行程气缸、气缸固定支架、气缸推格、第一滑块和第一导轨配合而成,气缸固定支架配合设置在机架上,第一双行程气缸设置在气缸固定支架上,气缸推格通过第一滑块与第一导轨相连,第一导轨通过第一导轨固定架固定在机架上,所述的气缸推格与第一双行程气缸的活动端配合连接;反向传输道出料口设置有传感器固定架,传感器固定架上设置传感器;所述的气缸推格设置在正向传输道出料口和反向传输道出料口的正侧面,气缸推格推动出料口的杯装食品做与正向传输道的出料方向相垂直的运动;反向传输道出料口的外侧设置有导流槽,导流槽与气缸推格分别设置在正向传输道出料口和反向传输道出料口的两侧;
杯装食品旋转链板自动整列装置:该杯装食品旋转链板自动整列装置与杯装食品正反向奇数排序装置的出料口相连,包括架体,在架体下方设置动力装置,架体上方设置有旋转链板自动整列装置,所述的动力装置由设置在电机支架上的带制动的减速交流电机、电机链轮、通过传动皮带与电机链轮相连接的转轴、设置在转轴上的转轴链轮和与转轴链轮转动配合的工业单边带耳朵双孔链条组成,所述的旋转链板自动整列装置由配合设置在链条上的L状链板、设置在链条下方的传动辊和设置在固定支架上的护栏组成,L状链板固定设置在链条的耳朵上,固定支架分别设置在架体两侧;所述的导流槽设置在L状链板的一侧,在L状链板的另一侧设置有防止杯装食品掉落的侧挡板;
气动机械手:该气动机械手设置在杯装食品旋转链板自动整列装置的上方,无杆气缸设置在与杯装食品旋转链板自动整列装置相配合的框架上,无杆气缸通过Z型连接件连接第二双行程气缸,第二双行程气缸的活动端通过U型支架与中部的吸盘固定板相连,在U型支架与中部的吸盘固定板之间对称设置有两个短行程气缸支架,短行程气缸支架上设置有短行程气缸,两个短行程气缸的推杆外侧分别设置推杆支架,两个推杆支架分别固定设置在两侧的吸盘固定板上;所述的中部的吸盘固定板两端还设置有两个第二导轨固定架,两侧的吸盘固定板的两侧分别设置有与第二导轨固定架相配合的第二滑块,第二导轨固定架与第二滑块通过第二导轨相连,第二滑块与第二导轨滑动配合;所述的中部的吸盘固定板和两侧的吸盘固定板上分别均匀设置有吸盘连接件,吸盘连接件的下端设置吸盘。
所述的杯装食品装箱系统,其特征在于所述的自动分道装置中的皮带输送机、链板输送机、摆动气缸和光电传感器分别连接装箱系统控制器。
所述的杯装食品装箱系统,其特征在于所述的杯装食品正反向奇数排序装置中的第一双行程气缸、转盘、传感器分别连接装箱系统控制器。
所述的杯装食品装箱系统,其特征在于所述的杯装食品旋转链板自动整列装置中的带制动的减速交流电机连接装箱系统控制器。
所述的杯装食品装箱系统,其特征在于所述的气动机械手中的无杆气缸、第二双行程气缸、短行程气缸分别连接装箱系统控制器。
所述的杯装食品装箱系统,其特征在于所述的皮带输送机的宽度为15cm,两个链板输送机的宽度分别为9cm。
所述的杯装食品装箱系统,其特征在于所述的反向传输道内的转盘带动杯装食品将其方向旋转180度输出。
所述的杯装食品装箱系统,其特征在于所述的气缸推格的端部设置为与杯装食品的形状相匹配的结构。
所述的杯装食品装箱系统,其特征在于所述的每个吸盘固定板上均设置有5个吸盘,吸盘与真空发生器相连。
所述的杯装食品装箱系统,其特征在于所述的真空发生器连接装箱系统控制器。
本发明通过自动分道装置、杯装食品正反向奇数排序装置、杯装食品旋转链板自动整列装置和气动机械手之间的相互配合动作,实现了杯装食品的正反向奇数排序,每5杯为一组,机械手每次抓3×5杯送至包装箱,机械手两次动作完成一个包装箱的包装。
本发明具有以下优点:
1)首次在杯装食品中运用全自动控制系统实现装箱,采用自动控制系统来代替人工完成装箱,把人从高强度的重复劳动中解放出来;
2)首次实现杯装食品的多层装箱自动化(放置同一层产品相互间有特殊要求、上下层间亦有特殊要求),由于杯装食品的外形结构特点,导致在实现装箱时有别于普通产品的装箱(大多放置一层,相互间没有特别要求);
3)通过简单机械装置实现杯装食品的杯口朝向相互交错放置,杯口的朝向相互交错放置是为了在后续工位中能够通过机械手吸盘一次吸起多个满足要求的杯装食品;
4)通过自适应控制算法,能够实现自动装箱系统的自适应功能,匹配生产线杯装食品的生产速度,能够有效的最大限度发挥食品生产线的生产效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为自动分道装置的结构示意图;
图3为杯装食品正反向奇数排序装置的结构示意图;
图4为杯装食品旋转链板自动整列装置的结构示意图;
图5为气动机械手的结构示意图;
图中:1-自动分道装置,2-杯装食品正反向奇数排序装置,3-杯装食品旋转链板自动整列装置,4-气动机械手,5-杯装食品,6-链板输送机,7-支架,8-光电传感器固定架,9-光电传感器,10-导向板,11-摆动气缸,12-皮带输送机,13-气缸推格,14-第一滑块,15-传感器固定架,16-第一导轨,17-传感器,18-导流槽,19-第一导轨固定架,20-转盘,21-第一双行程气缸,22-气缸固定支架,23-机架,24-弧状挡板,25-电机,26-电机链轮,27-电机支架,28-传动皮带,29-转轴,30-转轴链轮,31-链条,32-链板,33-固定支架,34-传动辊,35-护栏,36-架体,37-第二双行程气缸,38-无杆气缸,39-Z型连接件,40-吸盘固定板,41-吸盘连接件,42-吸盘,43-第二滑块,44-第二导轨,45-推杆支架,46-短行程气缸,47-短行程气缸支架,48-U型支架,49-第二导轨固定架。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做进一步说明:
杯装食品装箱系统,由配合连接的自动分道装置1、杯装食品正反向奇数排序装置2、杯装食品旋转链板自动整列装置3和气动机械手4构成。
自动分道装置1:包括一个皮带输送机12和两个链板输送机6,两个链板输送机6的输入端分别与皮带输送机12的输出端配合连接,在链板输送机6和皮带输送机12的连接处设置有分道装置,该分道装置由支架7、光电传感器固定架8、光电传感器9、摆动气缸11、导向板10组成,摆动气缸11设置在两个链板输送机6的中间位置,在摆动气缸11的输出端连接设置导向板10,当皮带输送机12输送过来的杯装食品5到达导向板10时,导向板10在摆动气缸11的带动下,有规律的左右摆动,形成与左边链板输送机或右边链板输送机的连通状态,光电传感器固定架8设置在两个链板输送机6上方的支架7上,光电传感器固定架8上设置光电传感器9,摆动气缸11的控制端和光电传感器9的输出端分别连接控制器;位于左、右两边的链板输送机上方的光电传感器9分别实时检测是否有杯装食品5通过,当检测到时,则发出信号给控制器,通过控制器控制摆动气缸11向相反方向摆动导向板10,从而实现精确分道;皮带输送机12的宽度为15cm,两个链板输送机6的宽度分别为9cm,确保经皮带输送机12过来的杯装食品5能够在连接处宽松的通过链板输送机6,皮带输送机12的外侧挡板分别与两个链板输送机的外侧挡板相连通,防止杯装食品5脱离轨道。皮带输送机12、链板输送机6、摆动气缸11和光电传感器9分别连接装箱系统控制器。
杯装食品正反向奇数排序装置2:该杯装食品正反向奇数排序装置与自动分道装置输出端相连,由机架23、正反向排序机构、动力传动机构组成,正反向排序机构、动力传动机构分别配合设置在机架23上,正反向排序机构包括正向传输道和反向传输道,其中,正向传输道和反向传输道分别为自动分道装置中的两个链板输送机6的传送通道,反向传输道由传送带、呈弧状的挡板和设置在弧状挡板24底部的转盘20构成,转盘20带动杯装食品5将其方向旋转180度送出,正向传输道由直挡板和传送带构成,正向传输道出料口和反向传输道出料口在同一水平位置,即在气缸推格13的工作区域内;动力传动机构由第一双行程气缸21、气缸固定支架22、气缸推格13、第一滑块14和第一导轨16配合而成,气缸固定支架22配合设置在机架23上,第一双行程气缸21设置在气缸固定支架22上,气缸推格13通过第一滑块14与第一导轨16相连,第一导轨16通过第一导轨固定架19固定在机架23上,所述的气缸推格13与第一双行程气缸21的活动端配合连接,第一双行程气缸21运动带动气缸推格13沿着第一导轨16运动,保证气缸推格13的运动方向不发生偏转,且气缸推格13的端部设置为与杯装食品5的形状相匹配的结构,保证推的过程中杯装食品不发生倾斜,保证工作的稳定性;反向传输道出料口设置有传感器固定架15,传感器固定架15上设置传感器17,通过传感器17检测杯装食品是否到达指定位置;反向传输道出料口的外侧设置有导流槽18,导流槽18与气缸推格13分别设置在正向传输道出料口和反向传输道出料口的两侧,气缸推格13推动出料口的杯装食品做与正向传输道的出料方向相垂直的运动;正向传输道的宽度和反向传输道的宽度应当与杯装食品的外径相匹配,避免杯装食品在传输道内发生旋转。第一双行程气缸21、转盘20、传感器17分别连接装箱系统控制器;
第一双行程气缸满行程动作时,气缸推格的本体长度刚好挡住两个传输道的出料口,防止在气缸推格前端推动杯装食品运动后,两个通道内的杯装食品继续进入工作区,推格无法退回,当气缸推格退回到初始位置时,两个通道内的杯装食品才能再次进入到工作区,第一双行程气缸带动气缸推格再进行下一次动作;
杯装食品经过两个通道时,其中反向传输道先通过一个转盘,由转盘带动杯装食品旋转180度后到达气缸推格工作区,正向传输道出来的杯装食品直接到达气缸推格工作区;气缸推格工作区的气缸推格由第一双行程气缸带动,在两组杯装食品都到达工作区后开始动作,同时把2个杯装食品推到导流槽内;两个通道中的杯装食品在到达预定位置时,传感器会检测到信号,两个通道的杯装食品到达信号都检测到后,第一双行程气缸才开始动作,将杯装食品推入导流槽。
杯装食品旋转链板自动整列装置3:该杯装食品旋转链板自动整列装置与杯装食品正反向奇数排序装置的出料口相连,包括架体36,架体36下方设置动力装置,架体36上方设置有旋转链板自动整列装置,动力装置由设置在电机支架27上的带制动的减速交流电机25、电机链轮26、通过传动皮带28与电机链轮26相连接的转轴29、设置在转轴29上的转轴链轮30和与转轴链轮30转动配合的工业单边带耳朵双孔链条31组成,旋转链板自动整列装置由配合设置在链条31上的L状链板32、设置在链条31下方的传动辊34和设置在固定支架33上的护栏35组成,链板32固定设置在链条31的耳朵上,固定支架33分别设置在架体36两侧;导流槽18设置在L状链板32的一侧,在L状链板32的另一侧设置有防止杯装食品掉落的侧挡板;带制动的减速交流电机25连接装箱系统控制器,受其控制。
气动机械手4:该气动机械手设置在杯装食品旋转链板自动整列装置3的上方,无杆气缸38设置在与杯装食品旋转链板自动整列装置3相配合的框架上,无杆气缸38通过Z型连接件39连接第二双行程气缸37,第二双行程气缸37的活动端通过U型支架48与中部的吸盘固定板40相连,在U型支架48与中部的吸盘固定板40之间对称设置有两个短行程气缸支架47,短行程气缸支架47上设置有短行程气缸46,两个短行程气缸46的推杆外侧分别设置推杆支架45,两个推杆支架45分别固定设置在两侧的吸盘固定板40上;中部的吸盘固定板40两端还设置有两个第二导轨固定架49,两侧的吸盘固定板40的两侧分别设置有与第二导轨固定架49相配合的第二滑块43,第二导轨固定架49与第二滑块43通过第二导轨44相连,第二滑块43与第二导轨44滑动配合;中部的吸盘固定板40和两侧的吸盘固定板40上分别均匀设置有多个吸盘连接件41,吸盘连接件41的下端设置吸盘42,在本实施例中,每个吸盘固定板40上均设置有5个吸盘42,吸盘42与真空发生器相连,在真空发生器的作用下使吸盘对物品产生吸力,而真空发生器连接装箱系统控制器,受装箱系统控制器的控制;无杆气缸38、第二双行程气缸37、短行程气缸46分别连接装箱系统控制器。本发明的机械手控制端与杯装食品装箱系统的控制器相连,在控制器的控制下,实现准确的抓取和放置;
气动机械手解决了规则排列的杯装食品放置到包装箱内的问题,能够把3×5=15杯规则排列的杯装食品一次性放置到包装箱内,每个箱内放置2层,每个箱子需要经过气动机械手搬运2次。Z型连接件用来连接无杆气缸和第二双行程气缸,3块吸盘固定板由2套第二滑块、第二导轨和第二导轨固定架连为一体,每个吸盘固定板上固定有5个吸盘,U型连接件用来连接第二双行程气缸和中部的吸盘固定板;无杆气缸带动吸盘固定板和第二双行程气缸一起横向运动;第二双行程气缸可以带动吸盘固定板上下运动,且具有不同的两个行程;短行程气缸可以把两侧的吸盘固定板推离中部的吸盘固定板,拉开三个吸盘固定板的距离,也可以把两侧的吸盘固定板拉近到中部的吸盘固定板,拉近三个吸盘固定板的位置。
整个系统所有部件的动作过程都受装箱系统控制器的控制,从而保证系统动作的连贯性和稳定性。
系统工作过程:装置在系统启动时先进行初始化,即摆动气缸带动导向板处于右侧,此时皮带输送机与左侧链板输送机是畅通的,杯装食品到达连接处的时候,在导向板的作用下,杯装食品在运动过程中偏向左侧,进入左侧链板输送机通道,左侧链板输送机上的光电传感器检测到杯装食品后,装箱系统控制器马上控制摆动气缸动作,摆动气缸带动导向板运动到左侧,此时皮带输送机与右侧链板输送机是畅通的,杯装食品到达连接处在导向板的作用下,杯装食品在运动过程中偏向右侧,进入右侧链板输送机通道,右侧链板输送机上的光电传感器检测到杯装食品后,装箱系统马上控制摆动气缸动作,摆动气缸带动导向板运动到右侧,如此连续重复动作,杯装食品就被均分到了左右链板输送机中,达到了分道效果,由一道分为2道,且实现了均分,速度达到每分钟180杯;
经自动分道装置分开的两条通道分别构成了杯装食品正反向奇数排序装置中的正向传输道和反向传输道,杯装食品经过两个通道时,其中反向传输道先通过一个转盘,由转盘带动杯装食品旋转180度后到达气缸推格工作区,正向传输道出来的杯装食品直接到达气缸推格工作区,这时,两个通道的杯装食品朝向刚好相反;气缸推格工作区的气缸推格由第一双行程气缸带动,在两组杯装食品都到达工作区后开始动作,同时把2个杯装食品推到导流槽内;两个通道中的杯装食品在到达预定位置时,传感器会检测到信号,两个通道的杯装食品到达信号都检测到后,装箱系统控制器控制第一双行程气缸开始动作,将杯装食品推入导流槽;
以5杯一组为例,在第一双行程气缸的作用下,先将两个方向相反排列的杯装食品满行程推进导流槽,再将接下来的两个方向相反排列的杯装食品满行程推进导流槽,第一双行程气缸第三次工作时,只运行单行程,将靠近导流槽的一杯推出,构成5杯正反排列,5杯正反排列完成后,5个杯装食品经杯装食品旋转链板自动整列装置移走;然后进行第二个5杯操作,即第一双行程气缸的第四次工作,先继续走完之前剩余的单行程,将单个杯装食品推入导流槽,然后第一双行程气缸第五次、第六次分别进行两次满行程运行,构成第二个5杯,这样六次为一个循环,后面按照这样六次的运动方式,反复运行,实现了正反向排列5杯装方式的连续运行;可以调整气缸单行程运行的时间,从而实现任意奇数杯的正反向排序包装;
经杯装食品正反向奇数排序装置后,5杯杯装食品被推进杯装食品旋转链板自动整列装置的位于水平位置的L状链板上(由于导流槽设置在L状链板的一侧,在L状链板的另一侧设置有侧挡板,因此不必担心杯装食品会掉落),当5杯杯装食品都被送至水平的L状链板后,在动力装置的带动下,链条运转,L状链板的竖直挡板从水平翻转为竖直,杯装食品也从水平直接翻转为竖直,这样实现杯装食品的自动翻转;由于杯装食品正反向奇数排序装置是将大小头不同的杯装食品有规律的送至L状链板,L状链板翻转后可以得到需要的排列方式,从而实现自动整列;
随着杯装食品旋转链板自动整列装置的连续动作,在气动机械手的下方已经形成多组已经翻转到位的杯装食品,气动机械手处于初始状态时,第二双行程气缸位于无杆气缸左侧,短行程气缸把两侧的吸盘固定板推离中部的吸盘固定板;如果系统检测杯装食品(杯装食品高度为12cm)到位(即机械手下方有3组排好的杯装食品),第二双行程气缸首先推出12CM到达杯装食品,使杯装食品与吸盘接触,然后真空发生器动作,吸盘开始吸起杯装食品;第二双行程气缸上升12cm后,无杆气缸开始从左向右运动到包装箱的正上方,短行程气缸动作使两侧的吸盘固定板靠近中部的吸盘固定板,以使两侧的杯装食品能紧紧靠在中间一列杯装食品上,然后第二双行程气缸下降24cm,真空发生器停止动作,吸盘放下杯装食品到包装箱底层;第二双行程气缸上升24cm,无杆气缸开始从右向左运动到初始位置后,短行程气缸再次动作,把两侧的吸盘固定板推离中部的吸盘固定板,这就完成一次装箱动作;第二次装箱动作与第一次不同之处在于在无杆气缸到达包装箱正上方后,第二双行程气缸下降12cm,而不是第一次的24cm,完成包装箱内第二层奶茶的装箱,完成一个包装箱的杯装食品装箱需要气动机械手完成2次动作。
本发明通过自动分道装置、杯装食品正反向奇数排序装置、杯装食品旋转链板自动整列装置和气动机械手之间的相互配合动作,实现了杯装食品的正反向奇数排序、翻转、机械手动作装箱,自动装箱速度可达每分钟150杯,工作效率高,功耗低,便于推广。