CN102701124A - 高适应度及高可靠性旋盖方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高适应度及高可靠性旋盖方法及其装置，其主要是由轴向滑动装置、离合装置、中空回转式气缸活塞、喷气盘、旋取盖头构成。在旋盖过程中，通过中空回转式气缸活塞中的活塞精准定位来精确控制选取盖头的径向变形量，以满足旋盖不同阶段旋取盖头对瓶盖抱紧度或放松度的不同要求；喷气盘在旋取盖头抓盖阶段，辅助旋取盖头正确抓盖，并在位置调整阶段，柔性调整瓶盖相对于瓶口的初始位置；离合装置控制旋盖力矩，以避免在瓶盖旋紧后由于旋盖负载大于旋盖力矩而导致旋取盖头或瓶体的损坏；轴向滑动装置通过其内部的顶压弹簧施加旋紧瓶盖所必须的轴向压力，此旋盖装置旋盖的可靠性和对瓶体误差适应性好，可以大大降低旋盖失效率。

Description

高适应度及高可靠性旋盖方法及其装置

技术领域

本发明属于包装技术领域，具体涉及一种高适应度及高可靠性旋盖方法及其装置。

背景技术

旋盖机作为一种封口机械在包装领域得以广泛应用，主要用于玻璃瓶或PET瓶等的螺纹盖封口，而旋盖装置即旋盖头则是旋盖机的最重要执行机构，其设计质量直接影响到旋盖机旋盖质量及生产效率。

目前用于广口瓶旋盖的旋盖装置存在着可靠性低、稳定性差、旋盖质量低、返工率高等问题，主要是由于旋盖过程中装备自身结构欠合理、结构精度不高等因素导致对瓶体与瓶盖误差、安放误差等适应性不良导致旋盖不紧、错位、翘盖、甚至出现压坏瓶体和瓶盖等现象，影响了生产线整体的生产效率。以往在解决上述问题主要是通过机械结构的改进，但是实际上对于机械结构的改进不仅控制效果难以达到理想状态，而复杂的机械结构使操作上、经济成本上付出更大成本。因此有必要针对瓶体、瓶盖误差、安放误差带来的翘盖等现象，进行新的改进。

发明内容

针对上述现有技术中的不足之处，本发明旨在提供一种高适应度及高可靠性旋盖方法，将柔性适应性技术引入到生产旋盖环节中，使自动化包装的生产线整体技术水平得到保证，生产效率得到明显改善。

本发明的技术方案：一种高适应度及高可靠性旋盖方法，其包括取盖、调整、旋紧、脱离四个步骤，具体步骤如下：

①取盖，抓取单元移至瓶盖上方抓取瓶盖的同时，通过驱动外界流体介质单元向瓶盖端面施加一轴向压紧力进行轴向定位，抓取单元抓紧瓶盖；

②调整，抓取单元将瓶盖抓紧后移至瓶口上方后，抓取单元松开，再次驱动前述流体介质单元向瓶盖端面施加一轴向调整力，使得瓶盖凸爪与瓶口螺纹相吻合；

③旋紧，抓取单元再次抓紧瓶盖，执行旋转动作，直至瓶盖旋紧；

④脱离，抓取单元松开，复位准备执行二次取盖。

优选的，所述流体介质单元为气流。

本发明在抓取单元抓取瓶盖时，通过流体介质单元比如气流沿瓶盖施加一轴向压紧力将盖子压紧以增加抓取单元抓盖的稳定性和可靠性，减少了抓盖时瓶盖倾斜等现象；在旋盖前，通过流体介质单元对瓶盖施加一轴向调整力来柔性调整瓶盖相对于瓶口之间的初始位置，大大降低了由于瓶口螺纹和瓶盖误差所引起的初始位置不正确而导致旋盖失效等现象。

本发明的另一目的旨在提供一种实现前述高适应度及高可靠性旋盖方法的旋盖装置，其包括旋取盖头及驱动该旋取盖头的驱动装置，其中，所述旋取盖头为一柔性环状抱紧环，在该旋取盖头内设有带喷气口的喷气盘。

进一步的，所述喷气盘中空，其包括进气端的主部及出气端的工作部，在该主部上具有开口，所述工作部端面呈平面状，所述喷气口均匀分布在该工作部端面上，其中，所述开口通过中空喷气盘与所述喷气口相连通。

所述驱动装置包括中心转轴，固定套设在该中心转轴上的气缸体，滑动套设在所述中心转轴上并与所述气缸体配合的活塞，所述旋取盖头预紧设置在所述活塞端部与固设在所述气缸体端部的外盖之间，其中，所述活塞端部通过压块预压设于所述旋取盖头上，所述外盖通过内盖螺纹连接于所述气缸体上。

所述喷气盘固设在所述中心转轴的端部，在该中心转轴上设有与所述喷气盘的开口相连通的通气孔；

所述喷气盘的工作部端面与处于预紧状态下所述旋取盖头的上端面相平齐，且所述喷气盘工作部外径比旋取盖头内径小3～5mm。

在所述中心转轴上还套设一进气块，该进气块部分套设在所述气缸体上，其中，所述进气块通过两角接触球轴承与所述中心转轴相连，在该进气块上设有喷气盘进气孔和气缸进气孔，所述喷气盘进气孔经中心转轴内的通气孔连接至所述喷气盘的开口上；所述气缸进气孔连接至所述气缸体与活塞形成的压缩气缸空腔中。

所述驱动装置还包括设置在所述中心转轴上远离旋取盖头一端的离合装置及轴向滑动装置。

所述离合装置包括固连在所述中心转轴上的多个从动磁环，及与该多个从动磁环对应设置的主动磁环，所述主动磁环与所述中心转轴相对转动。

所述轴向滑动装置包括外滑动套，与其配合的内滑动套及固定设置于该内、外滑动套之间的顶压弹簧，其中，所述外滑动套与中心转轴通过轴承连接，所述主动磁环螺纹连接在该外滑动套上，在所述内滑动套上与所述外滑动套的接触面上设置有沿轴向的滑动导槽，并在外滑动套上固设有可滑动设置于该滑动导槽内的销。

本装置通过气缸运动使预压紧于对应固连在气缸体与活塞上的外盖与压块之间的柔性环状抱紧环即旋取盖头变形从而将瓶盖抓紧形成抓取单元，在旋取盖头抓取瓶盖的同时，喷气盘喷出流体介质单元如气流将瓶盖压紧以辅助选取盖头正确抓盖，保证取盖的稳定性和可靠性，大大减少了抓盖时瓶盖倾斜等现象；在调整瓶盖与瓶口初始位置时，通过活塞轴向位移精确改变以实现瓶盖位置调整所需要的夹紧度，喷气盘沿瓶盖周向施加轴向调整力，柔性调整瓶盖位置，使得瓶盖凸爪与瓶口螺纹吻合，大大降低了由于瓶口螺纹和瓶盖误差所引起的初始位置不正确而导致旋盖失效等现象；在旋紧过程中，通过主、从动磁环及轴向滑动装置对旋取盖头旋紧力的周向、轴向控制，避免旋取盖头或瓶盖或瓶口不被旋紧力破坏。

该装置的有益效果：

1、整个旋盖装置采用气动技术，清洁可靠，对包装产品即瓶体与瓶盖无污染，实现了绿色环保包装；

2、在装置中设置取盖辅助系统，使旋取盖头在取盖时的稳定性和可靠性得以提高，大大减小了抓盖时瓶盖倾斜等现象；

3、采用了喷气盘喷气，柔性调整瓶盖相对于瓶口的初始位置，大大降低了由于瓶口螺纹和瓶盖凸爪之间的误差所引起的初始位置不正确从而导致的旋盖失效现象。

4、本装置采用大量通用件和标准件，成本较低。

本发明设计新颖，将先进的柔性适应性技术引入到生产线中旋盖环节，使自动化包装的生产线整体技术水平得到保证，生产效率得到改善。

附图说明

图1是本发明旋盖装置的结构示意图；

图2为图1中喷气盘的纵剖示意图；

图3为图2中沿A-A线的剖视图；

图4为本发明的旋盖流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图来进一步详细说明本发明。

参见图4，本发明所述的高适应度及高可靠性旋盖方法，包括取盖、调整、旋紧、脱离四个步骤，具体步骤如下：

①取盖，抓取单元移至瓶盖上方抓取瓶盖的同时，通过驱动外界流体介质单元向瓶盖端面施加一轴向压紧力进行轴向定位，抓取单元抓紧瓶盖；

②调整，抓取单元将瓶盖抓紧后移至瓶口上方后，抓取单元松开，再次驱动前述流体介质单元向瓶盖端面施加一轴向调整力，使得瓶盖凸爪与瓶口螺纹相吻合；

③旋紧，抓取单元再次抓紧瓶盖，执行旋转动作，直至瓶盖旋紧；

④脱离，抓取单元松开，复位准备执行二次取盖。

具体地，抓取单元进入取盖区后，当抓取单元下降至瓶盖正上方时，抓取单元执行抓取动作，与此同时，驱动流体介质单元比如本例中优选的气流向瓶盖端面施加一轴向压紧力，即是喷出气流将瓶盖压紧在取盖盘上以辅助抓取单元正确抓盖，保证抓取单元取盖的稳定性和可靠性，避免发生抓盖时瓶盖倾斜等现象。待抓取单元抓紧瓶盖后转至调整区域，即抓取单元将瓶盖抓紧后移至瓶口上方时，抓取单元下降到指定高度，同时抓取单元适度松开，使得瓶盖在抓取单元的抓取中且能做轴向调整，再次通过气流向瓶盖端面周向施加一轴向调整力，将瓶盖调整到正确的初始位置，即使得瓶盖凸爪与瓶口螺纹相吻合的状态，这样就避免了由于瓶口螺纹和瓶盖误差所引起的初始位置不正确而导致旋盖失效等现象。然后抓取单元再次抓紧瓶盖，并执行旋盖动作，当瓶盖旋紧后，抓取单元松开瓶盖并复位准备执行二次取盖，循环工作即可实现生产线的不间断旋盖。

至于执行本旋盖方法的装置，参见图1至图3，本发明所述的旋盖装置包括旋取盖头1及驱动该旋取盖头1的驱动装置，其中，所述旋取盖头1为一柔性环状抱紧环，在该旋取盖头1内设有带喷气口234的喷气盘23。

本实施例中的旋取盖头1为一柔性环状抱紧环，具体由硅橡胶制成，使得其两端受挤压时其将会变形，向外圆周或环状中间凸起，通过该中间凸起来实现对瓶盖的抓紧，对于旋取不同直径瓶盖可以通过更换该旋取盖头1的内径来实现。而所述喷气盘23，主要是用于旋取盖头1在抓取和调整瓶盖时，该喷气盘23向瓶盖端面喷出气流用，起到轴向压紧或调整瓶盖的作用。

对于所述喷气盘23的结构，如图2、图3，该喷气盘23呈莲蓬状，其大端面为平面状。所述喷气盘23内部中空，包括进气端的主部231及出气端的工作部232，在所述主部231及工作部232内部均中空，在所述主部231上具有一开口233，所述工作部232端部为平面，所述喷气口234均匀分布在所述工作部232平面端面上。而所述开口通过中空的喷气盘23与所述喷气口234相连通，在需要辅助旋取盖头1抓取瓶盖或调整瓶盖时，只需从所述开口233向喷气口234喷出气流即可，因喷气口234所处的端面为平面，其可与瓶盖端面接触或虚接触，气流将会形成一面向瓶盖端面的轴向压紧力，将瓶盖压紧，方便旋取盖头1的抓取。

所述驱动装置包括中心转轴19，固定套设在该中心转轴19上的气缸体4，滑动套设在所述中心转轴19上并与所述气缸体4配合的活塞21，所述旋取盖头1预紧设置在所述活塞21端部与固设在所述气缸体4端部的外盖2之间，其中，所述活塞21端部通过压块22预压设于所述旋取盖头1上，所述外盖2通过内盖3螺纹连接于所述气缸体4上。具体地，所述气缸体4于活塞21形成一中空回转式气缸活塞，该中空回转式气缸活塞的气缸体4通过螺纹固定套设在中心转轴19上，其气缸开口端朝向旋取盖头1一端。所述活塞21滑动套设在所述中心转轴19上且该活塞21与气缸体4配合使用，其中，在气缸体4与活塞21、气缸体4与中心转轴19、活塞21与中心转轴19之间均使用密封装置比如O形密封圈进行密封连接，避免中空回转式气缸活塞在运行过程中发生气流泄漏的情形从而影响旋盖的精准度。所述中空回转式气缸活塞中活塞21的轴向移动主要是用来压缩或放松所述旋取盖头1，使得由硅橡胶材质制成的旋取盖头1向环状中部凸起，进而实现对瓶盖的夹紧与放松。而且还可以通过活塞21的轴向位移精确定位来精确控制旋取盖头1的径向变形量，以此来改变该旋取盖头1对瓶盖的夹紧度，从而满足在不同旋盖阶段对瓶盖夹紧度的不同要求。对于旋取盖头1设于活塞21端部与固连在气缸体4端部的外盖2之间，更确切来说，活塞21端部通过压块22预压在所述旋取盖头1的上端，该压块22通过螺纹连接在活塞21下端，可以通过该螺纹来调节压块22对旋取盖头1的预紧压力。而外盖2通过内盖3螺纹连接在所述气缸体4端部，该外盖2下端设置凸台处于旋取盖头1的下端，即是通过旋取盖头1上下端的压块22及外盖2相互挤压导致该旋取盖头1的变形，实现该旋取盖头1对瓶盖的抓取。

所述喷气盘23从所述中空回转式气缸活塞中的活塞21中央穿入并通过螺纹连接固定在所述中心转轴19的端部，在该中心转轴19上设有与所述喷气盘23的开口33相连通的通气孔；同时，所述喷气盘23的工作部232端面与处于预紧状态下所述旋取盖头1的上端面相平齐，且所述喷气盘23工作部232外径比旋取盖头1内径小3～5mm。

另外，在所述中心转轴19上还套设一进气块20，该进气块20部分套设在所述气缸体4上，其中，所述进气块20通过两角接触球轴承18与所述中心转轴19相连，在该进气块20上设有喷气盘进气孔6和气缸进气孔5，所述喷气盘进气孔6经中心转轴19内的通气孔连接至所述喷气盘23的开口233上；所述气缸进气孔5连接至所述气缸体4与活塞21形成的压缩气缸空腔中。为了防止气流在流动过程中能量散失，在喷气盘进气孔6和气缸进气孔5与所述中心转轴19、中空回转式气缸活塞之间均采用密封装置密封处理。在所述喷气盘进气孔6及气缸进气孔5上分别连接压缩气源或者压缩机，当旋取盖头1抓紧或松开瓶盖时，分别由气缸进气孔5向中空回转式气缸活塞进气，促使所述活塞21向下移动，进而挤压旋取盖头1，实现抓紧瓶盖；由中空回转式气缸活塞向气缸进气孔5排气时，中空回转式气缸活塞内形成负压，活塞21向上移动，旋取盖头1复位，实现松开瓶盖；同样，对于喷气盘23，当开启压缩气源或压缩机时，气流从喷气盘进气孔6流向所述喷气口234，实现对瓶盖的压紧或调整，当关闭压缩气源或压缩机时，喷气盘进气孔6向所述喷气口234通道内将无气流产生。

所述驱动装置还包括设置在所述中心转轴19上远离旋取盖头1一端的离合装置及轴向滑动装置。

所述离合装置包括固连在所述中心转轴19上的多个从动磁环17，及与该多个从动磁环17对应设置的主动磁环8，所述主动磁环8与所述中心转轴19相对转动。所述主动磁环8及从动磁环17通过磁力传递扭力。

而所述轴向滑动装置包括外滑动套9，与其配合的内滑动套11及固定设置于该内、外滑动套11、9之间的顶压弹簧14，该顶压弹簧14一端设在所述外滑动套9的凸台上，另一端通过固连在内滑动套11端部的连接法兰13上，所述连接法兰13通过连接螺栓12与所述内滑动套11固连，其中，所述外滑动套9与中心转轴19通过轴承16连接，所述主动磁环8螺纹连接在该外滑动套9上，可以通过调整该主动磁环8与外滑动套9之间的连接螺纹来改变所述主动磁环8与从动磁环17的距离，进而调整所述离合装置能够传递的最大力矩。在所述内滑动套11上与所述外滑动套9的接触面上设置有沿轴向的滑动导槽15，并在外滑动套9上固设有可滑动设置于该滑动导槽15内的销10，即该销10可在所述滑动导槽15内沿轴向上下滑动，同时向外滑动套9传递转矩。

在本发明中，所述连接法兰13、内滑动套11、外滑动套9及顶压弹簧14构成轴向滑动装置，且该四个构件在安装时其中轴线应位于同一轴线上。所述主动磁环8、从动磁环17形成离合装置。中空回转式气缸活塞、压块22、旋取盖头1、内盖3、外盖2形成瓶盖的抓紧或放松装置。中心转轴19、喷气盘23及进气块20形成抓盖辅助装置，同时与旋取盖头1组成形成对瓶盖的初始位置调整装置。

在整个旋盖过程中，所述旋取盖头1转至瓶盖正上方时，喷气盘23开始喷气，喷气流沿瓶盖周向施加一个轴向压紧力将瓶盖压紧在取盖盘上，而活塞21迅速下移压缩旋取盖头1变形来抓取瓶盖。当旋取盖头1进入调整区时，活塞21轴向位移发生精确改变以实现瓶盖位置调整所需要的夹紧度，此时，喷气盘23喷出的气流下压瓶盖，柔性调整瓶盖位置，使瓶盖处于正确的初始位置即瓶盖凸爪与瓶口螺纹的初始吻合位置。待位置调整好后，活塞21下移，再次抓紧瓶盖，此时中心转轴19上的负载小于轴向滑动装置上的转矩，该轴向滑动装置通过离合装置将转矩传递给中心转轴19使中心转轴19与轴向滑动装置同步转动开始旋盖，所述轴向滑动装置可以通过其内部的顶压弹簧14施加旋紧瓶盖所必须的轴向压力。当瓶盖旋紧后，中心转轴19上负载大于轴向滑动装置的转矩，离合装置的主动磁环8和从动磁环17发生相对转动使轴向滑动装置与中心转轴19之间产生相对转动。使得瓶盖相对于瓶体无周向转动，轴向滑动装置的内滑动套11和外滑动套9的相对滑动来满足安装在内滑动套11上方连接法兰13上的推杆相对与瓶体的轴向位移不变的要求和轴向位移，以此保证旋取盖头1上夹持瓶盖的部分相对于瓶体无轴向位移，从而避免旋取盖头1或瓶盖或瓶体不被破坏。当旋取盖头1进入脱离区时，活塞21迅速上升到最高点，使旋取盖头1完全松开瓶盖，旋取盖头1迅速上升脱离瓶盖，完成整个旋盖过程。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.高适应度及高可靠性旋盖方法，其特征在于，包括取盖、调整、旋紧、脱离四个步骤，具体步骤如下：

①取盖，抓取单元移至瓶盖上方抓取瓶盖的同时，通过驱动外界流体介质单元向瓶盖端面施加一轴向压紧力进行轴向定位，抓取单元抓紧瓶盖；

②调整，抓取单元将瓶盖抓紧后移至瓶口上方后，抓取单元松开，再次驱动前述流体介质单元向瓶盖端面施加一轴向调整力，使得瓶盖凸爪与瓶口螺纹相吻合；

③旋紧，抓取单元再次抓紧瓶盖，执行旋转动作，直至瓶盖旋紧；

④脱离，抓取单元松开，复位准备执行二次取盖。

2.根据权利要求1所述的高适应度及高可靠性旋盖方法，其特征在于：所述流体介质单元为气流。

3.一种如权利要求1或2所述高适应度及高可靠性旋盖方法的旋盖装置，包括旋取盖头及驱动该旋取盖头的驱动装置，其特征在于：所述旋取盖头为一柔性环状抱紧环，在该旋取盖头内设有带喷气口的喷气盘。

4.根据权利要求3所述的旋盖装置，其特征在于：所述喷气盘中空，其包括进气端的主部及出气端的工作部，在该主部上具有开口，所述工作部端面呈平面状，所述喷气口均匀分布在该工作部端面上，其中，所述开口通过中空喷气盘与所述喷气口相连通。

5.根据权利要求3所述的旋盖装置，其特征在于：所述驱动装置包括中心转轴，固定套设在该中心转轴上的气缸体，滑动套设在所述中心转轴上并与所述气缸体配合的活塞，所述旋取盖头预紧设置在所述活塞端部与固设在所述气缸体端部的外盖之间，其中，所述活塞端部通过压块预压设于所述旋取盖头上，所述外盖通过内盖螺纹连接于所述气缸体上。

6.根据权利要求5所述的旋盖装置，其特征在于：所述喷气盘固设在所述中心转轴的端部，在该中心转轴上设有与所述喷气盘的开口相连通的通气孔；

所述喷气盘的工作部端面与处于预紧状态下所述旋取盖头的上端面相平齐，且所述喷气盘工作部外径比旋取盖头内径小3～5mm。

7.根据权利要求6所述的旋盖装置，其特征在于：在所述中心转轴上还套设一进气块，该进气块部分套设在所述气缸体上，其中，所述进气块通过两角接触球轴承与所述中心转轴相连，在该进气块上设有喷气盘进气孔和气缸进气孔，所述喷气盘进气孔经中心转轴内的通气孔连接至所述喷气盘的开口上；所述气缸进气孔连接至所述气缸体与活塞形成的压缩气缸空腔中。

8.根据权利要求3所述的旋盖装置，其特征在于：所述驱动装置还包括设置在所述中心转轴上远离旋取盖头一端的离合装置及轴向滑动装置。

9.根据权利要求8所述的旋盖装置，其特征在于：所述离合装置包括固连在所述中心转轴上的多个从动磁环，及与该多个从动磁环对应设置的主动磁环，所述主动磁环与所述中心转轴相对转动。

10.根据权利要求8所述的旋盖装置，其特征在于：所述轴向滑动装置包括外滑动套，与其配合的内滑动套及固定设置于该内、外滑动套之间的顶压弹簧，其中，所述外滑动套与中心转轴通过轴承连接，所述主动磁环螺纹连接在该外滑动套上，在所述内滑动套上与所述外滑动套的接触面上设置有沿轴向的滑动导槽，并在外滑动套上固设有可滑动设置于该滑动导槽内的销。

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