CN105128404B - 一种多工位柔性装夹装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多工位柔性装夹装置及方法，装置包括上层大转盘（10）、小转盘动力组合（20）、下层小转盘（30）、电机法兰（40）、减速电机（50），所述上层大转盘（10）实现装夹内盒的搬运，所述小转盘动力组合（20）分别在两个位置实现对所述下层小转盘（30）的高度和角度调整，所述下层小转盘（30）实现对内盒的柔性装夹，所述减速电机（50）驱动所述上层大转盘（10）转动。本发明不仅提供一种内盒无内模状态时的精确装夹方式，使得盒体加工复线生产成为可能，提高了生产效率，还实现了一种双层转盘外部驱动方式，对于结构简化和节能降耗具有重要意义。

Description

一种多工位柔性装夹装置及方法

技术领域

本申请涉及包装盒生产技术领域，更具体涉及一种多工位柔性装夹装置

及实现方法。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，对包装产品的外观质量的要求也在不断提升，其中对手机盒、首饰盒、礼品盒、酒盒等精品盒的需求显得尤为突出。精品盒生产方式有人工生产和自动化设备生产两种，出于人力成本和加工质量稳定性考虑，自动化设备生产已逐步取代人工生产，成为行业的发展趋势。

现有技术的自动化生产精品盒的过程主要包括：面纸上胶、内盒成型、内盒与面纸定位粘合、面纸包覆内盒表面等四个过程。其中面纸包覆内盒表面过程是在成型机中完成，成型机有单线工作方式及复线工作方式。成型机是单线工作方式工作时，整个面纸包覆内盒表面过程包括刷边、打耳、抱盒、铲边、折入等工序在一个工位完成，不存在工位转换和相对定位精度问题，但整个过程耗时长，设备的加工速度和效率不能进一步提高。成型机是复线工作方式时，面纸包覆内盒表面整个过程的各个工序在不同工位完成，效率高，加工速度快，但存在各个工位的相对定位精度要求高，一般要求误差控制在0.2毫米范围内，难度较大。内盒与面纸定位粘接后进入成型机的，如何对其组合体进行高定位精度装夹是个难题，而且自动化设备应具有柔性加工特点，怎么对一定大小范围内的产品实现兼容性，对装夹过程提出了更高的要求。

现有技术使用到旋转加工平台进行产品加工，但大多针对有内模支撑、定位的工位。在盒体的加工过程中，部分工序比如铲边、折入、压泡、打标、贴内卡等工位，不能以内模对盒体进行定位，那么在此过程中如何以柔性装夹方式进行高精度定位是目前此行业需解决的问题。

在盒体加工过程中部分工位由于设备结构或工作频率限制，被加工件相对运动是较好的解决方案，但出于精度和可靠性考虑，行业内普遍采用加工件动作解决所有加工步骤，无疑会产生很多的瓶颈工位。

发明专利公开CN104325680A“旋转机架”只解决了有内模定位的工位的问题，没有解决无内模定位的工位柔性高精度装夹问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何在无内模定位的工位进行柔性高精度装夹。

本发明提供了一种多工位柔性装夹装置，包括上层大转盘、小转盘动力组合、下层小转盘、电机法兰、减速电机，上层大转盘与减速电机相连，减速电机位于上层大转盘的中心部位，通过电机法兰固定，驱动上层大转盘转动，下层小转盘共四个，分别安装于上层大转盘的四个边上，小转盘动力组合位于下层小转盘下方，可与其活动性连接，且小转盘动力组合只在两个固定的工位设置，上层大转盘（10）以减速电机电机轴为中心转动，将下层小转盘以及被吸附在旋转吸台上的内盒带到各个工位，小转盘动力组合为下层小转盘的上升和旋转提供动力。

进一步，小转盘动力组合包括安装在设备机架上的固定座及固定于固定座上的电机一、电机二、丝杠、直线导向柱，电机一通过同步带一与丝杠连接，电机二通过同步带二与直线导向柱连接，同步带一套接在丝杠上，丝杠通过连接块连接直线导向柱，其中连接块的一端连接丝杠的螺母，另一端连接直线导向柱，直线导向柱上装有直线轴承，直线轴承外圈套有一根空心轴，两者通过螺栓固定在一起，同步带二套接在空心轴上，小转盘动力组合实现下层小转盘的上升和旋转动作。

进一步，下层小转盘包括旋转吸台、铜导套、导向座、四个吸嘴、导向杆，导向杆与直线导向柱的中心位于同一条直线，其下方设有一十字槽口，导向杆还设有一条气路主通道和四条与主通道相通的气路支路通道，气路主通道与气路控制系统连接，四条气路支路通道分别连接四个吸嘴，铜导套套接在导向杆上，并最终与导向座连接，导向杆能够在铜导套中滑动，导向座固定于上层大转盘上，旋转吸台与导向杆连接，旋转吸台上设有四个通孔，四个吸嘴分别从这四个通孔通过，下层小转盘通过吸嘴的作用将内盒吸附在旋转吸台上，实现对内盒的柔性装夹。

本发明还提供了一种多工位柔性装夹的方法，包括以下步骤：

（1）内盒被移送至上层大转盘上，被吸嘴吸附在旋转吸台上，完成内盒的无内模定位的柔性装夹；

（2）电机一启动，带动直线导向柱上升，直线导向柱上升与导向杆结合，使导向杆、旋转吸台以及被吸附固定的内盒一起上升直至到达内盒加工高度；

（3）电机二启动，通过同步带二带动空心轴旋转，空心轴将扭矩传递给直线导向柱，直线导向柱与导向杆、旋转吸台以及内盒一起旋转，直至内盒旋转至加工位置。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1）提供了一种无内模定位时的盒体高精度多工位柔性装夹装置及方法，使盒体复线生产、提高加工速度和效率成为可能，也便于一次装夹定位完成压泡、打标和贴内卡等工序；

2）本发明提供的装置及方法能使被装夹盒体（被加工件）根据加工方式的需求相对于加工件移动，可提供同时或单独提供Z轴移动和Z轴旋转功能，使得设备的功能和效率进一步提升；

3）本发明还提供了一种多层转盘的外部驱动方式，对于节能降耗和结构简化具有重要意义。

附图说明

图1为本发明的一个具体实施例的一种多工位柔性装夹装置的结构示意图；

图2为图1所示的多工位柔性装夹装置中的小转盘动力组合20的结构示意图；

图3为图1所示的多工位柔性装夹装置中的下层小转盘30吸盘装置装配关系图；

其中：10—上层大转盘；20—小转盘动力组合；21—电机一；22—固定座；23—同步带一；24—丝杠；25—连接块；26—直线导向柱；27—直线轴承；28—空心轴；29—同步带二；201—电机二；30—下层小转盘；31—旋转吸台；32—铜导套；33—导向座；34—吸嘴；35—导向杆；40—电机法兰；50—减速电机。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一个具体实施例的一种多工位柔性装夹装置包括上层大转盘10、小转盘动力组合20、下层小转盘30、电机法兰40、减速电机50。上层大转盘10与减速电机50相连，减速电机50位于上层大转盘10中心部位，通过电机法兰40固定。下层小转盘30共有四个，分别通过四个导向座33固定安装于上层大转盘10的四个边上。小转盘动力组合20位于下层小转盘30下方，可与其活动性连接，且小转盘动力组合20只在铲边、折入这两个工位的固定方向设置。减速电机50启动，上层大转盘10将以减速电机50电机轴为中心转动，将下层小转盘30以及被吸附在旋转吸台上的内盒带到各个工位。小转盘动力组合20为下层小转盘30的上升和旋转提供动力。

如图2所示，小转盘动力组合20包括电机一21、固定座22、同步带一23、丝杠24、连接块25、直线导向柱26、直线轴承27、空心轴28、同步带二29、电机二201。电机一21和电机二201分别与同步带一23、同步带二29连接，以上机构均固定于固定座22上，固定座22安装在设备机架（图中未示出）上。同步带一23套接在丝杠24上。连接块25一端连接丝杠24的螺母，另一端连接直线导向柱26。直线导向柱26上装有直线轴承27。直线轴承27外圈套有一根空心轴28，两者通过螺栓固定在一起。同步带二29与空心轴28套接。

如图3所示，下层小转盘30包括旋转吸台31、铜导套32、导向座33、四个吸嘴34、导向杆35。导向杆35与小转盘动力组合20的直线导向柱26的中心位于同一条直线，其下方设有一十字槽口，导向杆35内部设有一条气路主通道和四条与主通道相通的气路支路通道，气路主通道与气路控制系统连接，四条气路支路通道分别连接四个吸嘴34。铜导套32套接在导向杆35上，并最终与导向座33连接，导向杆35能够在铜导套32中滑动。导向座33固定于上层大转盘10上。旋转吸台31与导向杆35连接，旋转吸台31上设有四个通孔，四个吸嘴34分别从这四个通孔通过。

参照图1、图2、图3，内盒被移动至上层大转盘10时，气路控制系统通过导向杆35作用于四个吸嘴34上，在四个吸嘴34的吸附作用下，内盒被固定到旋转吸台31上，完成内盒的柔性装夹，此过程内盒在下层小转盘30上通过吸嘴34吸附装夹，对纸盒的形状并无特殊要求，因此本发明装置能够实现不同大小纸盒的柔性装夹。。电机一21启动，通过同步带一23带动丝杠24转动，由于连接块25的作用，直线导向柱26将在丝杠24的作用下上升。直线导向柱26上方设有四个凸起，直线导向柱26上升之后与导向杆35接触，四个凸起正好插入导向杆35的十字槽口中。直线导向柱26将带着导向杆35、旋转吸台31以及被吸附固定的内盒一起上升直至到达内盒加工高度。之后电机二201启动，通过同步带二29带动空心轴28旋转，空心轴28将扭矩传递给直线导向柱26，由于直线导向柱26上的凸起和导向杆35上十字槽口的存在，直线导向柱26将与导向杆35、旋转吸台31以及内盒一起旋转。通过控制电机二201的转动圈数，能够精确地控制最终的旋转角度，实现内盒相对于加工件的准确定位，定位完成，内盒完成相应加工，由于此位置加工件不动，内盒相对于加工件移动，使得设备的结构和效率进一步提升。内盒在此位置加工完成后，电机21反转，内盒下降，直线导向柱26与导向杆35脱离，上层大转盘10旋转，将下层小转盘30及内盒移动至下一工位。内盒通过上层大转盘10旋转的方式移动，使设备结构更为紧凑且能提高生产效率。为内盒上升及旋转提供动力的小转盘动力组合20与下层小转盘30采用分体式结构，小转盘动力组合20固定于设备机架上，减轻了上层大转盘10的负载，提高了设备的可靠性和稳定性。

本发明还提供一种多工位柔性装夹方法，包括以下步骤：

（1）内盒被移送至上层大转盘10上，被吸嘴34吸附在旋转吸台31上，完成内盒的无内模定位的柔性装夹；

（2）电机一21启动，带动直线导向柱26上升，直线导向柱26上升与导向杆35结合，使导向杆35、旋转吸台31以及被吸附固定的内盒一起上升直至到达内盒加工高度；

（3）电机二201启动，通过同步带二29带动空心轴28旋转，空心轴28将扭矩传递给直线导向柱26，直线导向柱26与导向杆35、旋转吸台31以及内盒一起旋转，直至内盒旋转至加工位置。

虽然之前的说明和附图描述了本发明的实施例，应当理解在不脱离权利要求书所界定的本发明原理的精神和保护范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则的前提下在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及其它方面有所变化。因此，在此披露的实施例仅用于说明而非限制，本发明的保护范围由权利要求书中技术方案及其合法等同物界定，而不限于此前的描述。

Claims (4)

1.一种多工位柔性装夹装置，其特征在于：包括上层大转盘（10）、小转盘动力组合（20）、下层小转盘（30）、电机法兰（40）、减速电机（50），所述上层大转盘（10）与所述减速电机（50）相连，所述减速电机（50）位于所述上层大转盘（10）中心部位，通过所述电机法兰（40）固定，驱动所述上层大转盘（10）转动，所述下层小转盘（30）共四个，分别安装于所述上层大转盘（10）的四个边上，所述小转盘动力组合（20）位于所述下层小转盘（30）下方，可与其活动性连接，且所述小转盘动力组合（20）只在两个固定的工位设置，所述上层大转盘（10）以所述减速电机（50）电机轴为中心转动，将所述下层小转盘（30）以及被吸附在旋转吸台上的内盒带到各个工位，所述小转盘动力组合（20）为所述下层小转盘（30）的上升和旋转提供动力。

2.如权利要求1所述的多工位柔性装夹装置，其特征在于：所述小转盘动力组合（20）包括安装在设备机架上的固定座（22）及固定于所述固定座（22）上的电机一（21）、电机二（201）、丝杠（24）、直线导向柱（26），所述电机一（21）通过同步带一（23）与所述丝杠（24）连接，所述电机二（201）通过同步带二（29）与所述直线导向柱（26）连接，所述同步带一（23）套接在所述丝杠（24）上，所述丝杠（24）通过连接块（25）连接所述直线导向柱（26），其中所述连接块（25）的一端连接所述丝杠（24）的螺母，另一端连接所述直线导向柱（26），所述直线导向柱（26）上装有直线轴承（27），所述直线轴承（27）外圈套有一根空心轴（28），两者通过螺栓固定在一起，所述同步带二（29）套接在所述空心轴（28）上，所述小转盘动力组合（20）实现所述下层小转盘（30）的上升和旋转动作。

3.如权利要求2所述的多工位柔性装夹装置，其特征在于：所述下层小转盘（30）包括旋转吸台（31）、铜导套（32）、导向座（33）、四个吸嘴（34）、导向杆（35），所述导向杆（35）与所述直线导向柱（26）的中心位于同一条直线，其下方设有一十字槽口，所述导向杆（35）还设有一条气路主通道和四条与主通道相通的气路支路通道，气路主通道与气路控制系统连接，四条气路支路通道分别连接所述四个吸嘴（34），所述铜导套（32）套接在所述导向杆（35）上，并最终与所述导向座（33）连接，所述导向杆（35）能够在所述铜导套（32）中滑动，所述导向座（33）固定于所述上层大转盘（10）上，所述旋转吸台（31）与所述导向杆（35）连接，所述旋转吸台（31）上设有四个通孔，所述四个吸嘴（34）分别从这四个通孔通过，所述下层小转盘（30）通过所述吸嘴（34）的作用将内盒吸附在所述旋转吸台（31）上，实现对内盒的柔性装夹。

4.一种如权利要求3所述的多工位柔性装夹装置的多工位柔性装夹的方法，包括以下步骤：

（1）内盒被移送至上层大转盘(10)上，被吸嘴(34)吸附在旋转吸台(31)上，完成内盒的无内模定位的柔性装夹；

（2）电机一（21）启动，带动直线导向柱（26）上升，直线导向柱（26）上升与导向杆（35）结合，使导向杆（35）、旋转吸台（31）以及被吸附固定的内盒一起上升直至到达内盒加工高度；

（3）电机二（201）启动，通过同步带二（29）带动空心轴（28）旋转，空心轴（28）将扭矩传递给直线导向柱（26），直线导向柱（26）与导向杆（35）、旋转吸台（31）以及内盒一起旋转，直至内盒旋转至加工位置。