CN105383926A - 制瓶生产线、上管机及其机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械手，包括机座、主轴、抓管组件、齿轮组一、齿轮组二，机座上设有前安装部、后安装部；主轴可转动、可轴向移动的设于机座上；抓管组件包括设于主轴前端的机械爪安装座及设于其上的一对机械爪；齿轮组一设于前安装部上，包括主动齿轮一、从动齿轮一，主轴可轴向滑动的穿过从动齿轮一、且主要由该从动齿轮一控制该主轴的转动；齿轮组二设于后安装部上、用于控制主轴的轴向移动，包括主动齿轮二、从动齿轮二，主轴穿过该从动齿轮二、并采用螺旋传动结构。该机械手抓管精度高、工作效率高、可靠性高。本发明还提供了一种包括上述机械手的上管机。本发明还提供了一种应用上述机械手或上管机的制瓶生产线。

Description

制瓶生产线、上管机及其机械手

技术领域

本申请涉及玻璃瓶制造领域，具体的涉及一种用于制瓶的机械手。上述的机械手主要用于玻璃瓶的制瓶系统中，一般是用在用于制瓶的上管机中。

本申请还涉及了一种应用上述机械手的上管机，该上管机一般用在药用玻璃瓶的制瓶生产线中。但是应当理解，本申请所提供的机械手及上管机还可以用于其它类型的制瓶生产线中，如食品、药品、化工、农药、饮料等行业用玻璃瓶的制瓶生产线中。

背景技术

上管机是一种与制瓶机配套使用的设备，主要用于制瓶过程中向制瓶机/制瓶生产线的后续工位提供玻璃管以完成续管操作。而用于插管的机械手则是实现插管操作的关键。

公布号为CN102295402A的中国发明专利申请公布了一种与制瓶机配套使用的全自动上管机、公布号为CN104326647A的中国发明专利申请公布了一种制瓶机自动上管装置的转送插管机构，其中均包括相应的机械手。实践中，本申请人的研究人员发现其至少存在如下问题：1）.前者机械手的位置控制的精度较低，并且随着使用时间的增加误差很可能变得更大；2）.后者的伸缩旋转总成对机械手的位置控制的精度仍然较低，并且随着时间的增加误差也会变得更大。

因此，如何改进插管装置的结构，提高插管精度、减小所占空间、防止玻璃管掉落，从而改善制造的玻璃瓶的质量、减小上管机所占空间、增强上管机工作过程中的安全性是本领域内技术人员目前需要解决的重要技术问题。

发明内容

本发明的目的包括提供一种机械手，该机械手结构简单，精度高、稳定性好，工作过程中玻璃管掉落概率低、从而安全性高。本发明的另一个目的是提供一种采用上述机械手的上管机。本发明的又一个目的是提供一种采用上述机械手或者上管机的制瓶生产线。

为此，本发明涉及了一种机械手，包括：

机座，其上设有前安装部、后安装部；

主轴，可转动、可轴向移动的设于所述机座上；

抓管组件，包括设于所述主轴前端的机械爪安装座及设于其上的一对机械爪；

齿轮组一，设于所述前安装部上，包括主动齿轮一、从动齿轮一，所述主轴可轴向滑动的穿过所述从动齿轮一、且主要由该从动齿轮一控制该主轴的转动；

齿轮组二，用于控制所述主轴的轴向移动，设于所述后安装部上，包括主动齿轮二、从动齿轮二，所述主轴穿过该从动齿轮二、并采用螺旋传动结构，该主轴上设有相应的外螺旋部。

优选地，所述主轴上设有定位部，所述前安装部上设有定位块，该定位块上设有与所述定位部相适应的定位孔，所述主轴在前伸到位时其上的定位部与所述定位孔配合。

优选地，所述定位部为定位凸块。

优选地，所述定位部为定位滚轮或者滚动轴承。

优选地，所述定位部通过夹持块可调整的设于所述主轴上。

优选地，所述定位孔的口部设有倒角或者倒圆以便于所述定位部方便的进入。

优选地，所述前安装部上设有可转动的滑套部，所述从动齿轮一安装于该滑套部上、或者与该滑套部为一体成型结构；所述从动齿轮一和/或所述滑套部与所述主轴采用滑键配合结构传动。

优选地，所述后安装部上设有可转动的螺母部，所述从动齿轮二安装于该螺母部上、或者与该螺母部为一体成型结构；所述从动齿轮二和/或所述螺母部与所述主轴采用滑动或者静压或者滚动螺旋传动配合的结构。

优选地，所述从动齿轮二和/或所述螺母部与所述主轴采用梯形或者锯齿形或者矩形螺纹传动配合的结构。

优选地，该机械手还包括用于驱动所述主动齿轮一的电机一、用于驱动所述主动齿轮二的电机二。

优选地，该机械手还包括控制部件，该控制部件包括用于驱动所述主动齿轮一的电机一、用于驱动所述主动齿轮二的电机二、用于检测所述主轴转动角度的转动检测组件、用于检测所述主轴轴向位置的轴向检测组件、以及根据所述转动检测组件和所述轴向检测组件的检测结果对所述电机一和所述电机二进行控制的控制组件。

优选地，所述转动检测组件包括用于检测所述主动齿轮一或者所述从动齿轮一转动的位置的传感器一和传感器二。

优选地，所述轴向检测组件包括：用于检测所述主轴前伸到位时位置的传感器三，用于检测所述主轴后缩到位时位置的传感器四，用于检测所述主轴在前伸过程中的抓管位置的传感器五，以及轴向固定于所述主轴上以供所述传感器三、所述传感器四和/或所述传感器五检测的环。

优选地，所述机座上还设有与所述环配合、用于使该环随所述主轴轴向移动但不转动的导向滑轨。

优选地，所述环位于所述主轴的定位部与所述主轴的外螺旋部之间。

优选地，所述主轴的前段为空心结构，该空心结构两端出口分别位于该主轴的前端部、所述主轴的定位部与所述主轴的外螺旋部之间，从而所述机械爪的电缆能方便的布置。

优选地，所述电机一采用步进电机一和/或所述电机二采用步进电机二。

其中，上述任一项所述的机械手的具体工作方法可由本领域技术人员根据上述内容以及参考具体实施方式中相应内容得到。

本发明还涉及了一种上管机，包括上述任一技术方案所提供的机械手。

本发明还涉及了一种制瓶生产线，该制瓶生产线包括上述任一技术方案所提供的机械手或者上管机。

相对于上述背景技术，本发明的有益效果大致如下。

1.本发明涉及的一种机械手，包括机座、主轴、抓管组件、齿轮组一、齿轮组二，机座上设有前安装部、后安装部；主轴可转动、可轴向移动的设于所述机座上；抓管组件包括设于所述主轴前端的机械爪安装座及设于其上的一对机械爪；齿轮组一设于所述前安装部上，包括主动齿轮一、从动齿轮一，所述主轴可轴向滑动的穿过所述从动齿轮一、且主要由该从动齿轮一控制该主轴的转动；齿轮组二设于所述后安装部上、用于控制所述主轴的轴向移动，包括主动齿轮二、从动齿轮二，所述主轴穿过该从动齿轮二、并采用螺旋传动结构。通过齿轮控制转动和轴向移动，精度高。

2.本发明涉及的一种机械手，由于设置了定位部及定位块，且定位块上设有与定位部相适应的定位孔，主轴在前伸到位时其上的定位部与定位孔配合，从而保证主轴在每次前伸到位时都能保持同一位置，从而插管的精度得到大幅度提高。

3.本发明涉及的一种机械手，由于定位部采用定位滚轮或者滚动轴承，使得其能方便的进入定位孔。此外，定位孔的口部设有倒角或者倒圆也能使得定位部方便的进入。

4.本发明涉及的一种机械手，由于定位部通过夹持块可调整的设于主轴上，从而能够方便的进行调整以提高适应性。

5.本发明涉及的一种机械手，从动齿轮一与滑套部为一体成型结构，或者从动齿轮二与螺母部为一体成型结构，有利于提高传动的稳定性和可靠性。

6.本发明涉及的一种机械手，轴向检测组件包括：用于检测所述主轴前伸到位时位置的传感器三，用于检测所述主轴后缩到位时位置的传感器四，用于检测所述主轴在前伸过程中的转动起始位或者后缩过程中的转动停止位的传感器五，以及轴向固定于所述主轴上以供所述传感器三、所述传感器四和/或所述传感器五检测的环。从而能对主轴的轴向位置方便的进行精确控制，同时也可以联动。

本发明的目的、特性和技术方案能够以任意组合方式共同或独立地应用。在每个技术方案中不一定需要结合所有目的或特性。

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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施例所提供的机械手的立体示意图，并示出了其在接近前伸到位时的状态。

图2为本发明一种具体实施例所提供的机械手的立体示意图，并示出了其在接近后缩到位时的状态。

图3为图2中部分结构的局部放大示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明所涉及的各技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中所描述的各个具体技术特征可以通过任何合适的方式进行组合；为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

如图1、图2和图3所示，图1为本发明一种具体实施例所提供的机械手的立体示意图，并示出了其在接近前伸到位时的状态；图2为本发明一种具体实施例所提供的机械手的立体示意图，并示出了其在接近后缩到位时的状态；图3为图2中部分结构的局部放大示意图。

在一种具体的实施例中，如图1、图2和图3所示，本发明提供的机械手，包括机座10、主轴20、抓管组件30、齿轮组一40、齿轮组二50；机座10上设有前安装部11、后安装部12；主轴20可转动、可轴向移动的设于机座10上；抓管组件30包括设于主轴20前端的机械爪安装座31及设于机械爪安装座31上的一对机械爪32；齿轮组一40设于前安装部11上，包括主动齿轮一41、从动齿轮一42，主轴20可轴向滑动的穿过从动齿轮一42、且主要由该从动齿轮一42控制该主轴20的转动；齿轮组二50用于控制主轴20的轴向移动，设于后安装部12上，包括主动齿轮二51、从动齿轮二52，主轴20穿过该从动齿轮二52、并采用螺旋传动结构01，该主轴20上设有相应的外螺旋部201。

进一步地，如图1、图2和图3所示，主轴20上设有定位滚轮21，前安装部11上设有定位块13，该定位块13上设有与定位滚轮21相适应的定位孔131，主轴20在前伸到位时其上的定位滚轮21与定位孔131配合，使主轴20每次前伸到位时的位置重合度较高，从而能够大幅度提高插管精度。

需要说明的是，定位滚轮21也可以采用设于相应位置的滚动轴承替代；另外，定位滚轮21也可以采用定位凸块替代，例如外形与定位滚轮21相似的圆柱轴头或者椭圆轴头、前部倒圆或者倒角的方块头、以及现有技术中各种合适的方案，甚至异型的突头，能较为方便的与定位孔131配合即可；相应地，定位孔131也可以采用各种合适的结构，能达到其使用目的的均可。由此，定位滚轮21或者滚动轴承、定位凸块可以理解为定位部，能够实现其功能的各种结构均可认为是该定位部的一种。此外，上述任一实施例中，若机座10的安装角度发生变化，相应的可以通过调整主轴20的转动角度，也可以通过调整机械爪安装座31与主轴20的安装角度达到同样的目的。

更进一步地，如图1、图2和图3所示，定位滚轮21通过夹持块22设于主轴20上。从而定位滚轮21能随夹持块22的调整而相对主轴20进行调整。优选地，如图2和图3所示，定位孔131的口部设有倒角132，以便于定位滚轮21方便的进入该定位孔131。此外，该倒角132也可以采用圆角替代。

在上述任一实施例的基础上，还可以做进一步的改进。如图1、图2和图3所示，前安装部11上设有可转动的滑套部43，从动齿轮一42安装于该滑套部43上、或者从动齿轮一42与该滑套部43为一体成型结构；从动齿轮一42和/或滑套部43与主轴20采用滑键配合结构传动。如图1、图2和图3所示，主轴20上设有滑键23，从动齿轮一42和/或滑套部43与主轴20配合处设有对应的滑键槽。

在上述任一实施例的基础上，还可以做进一步的改进。如图1、图2和图3所示，后安装部12上设有可转动的螺母部53，从动齿轮二52安装于该螺母部53上、或者从动齿轮二52与该螺母部53为一体成型结构；从动齿轮二52和/或螺母部53与主轴20采用滑动或者静压或者滚动螺旋传动配合的结构。如图1、图2和图3所示，主轴20上设有外螺旋部201，从动齿轮二52和/或螺母部53与主轴20配合处设有对应的内螺旋部。优选地，如图1、图2和图3所示，外螺旋部201为梯形螺纹，此时，从动齿轮二52和/或所述螺母部53与主轴20即为梯形螺纹传动配合的结构。此外，还可以采用锯齿形螺纹或者矩形螺纹传动配合的结构来代替上述的梯形螺纹传动配合的结构。

在上述任一实施例的基础上，还可以做进一步的改进。如图1、图2和图3所示，该机械手还包括用于驱动主动齿轮一41的电机一44、用于驱动主动齿轮二51的电机二54。

在上述任一实施例的基础上，还可以做进一步的改进。如图1、图2和图3所示，该机械手还包括控制部件60，该控制部件60包括用于驱动主动齿轮一41的电机一44、用于驱动主动齿轮二51的电机二54、用于检测主轴20转动角度的转动检测组件61、用于检测主轴20轴向位置的轴向检测组件62、以及根据转动检测组件61和轴向检测组件62的检测结果对电机一44和电机二54进行控制的控制组件。

在上述任一实施例的基础上，还可以做进一步的改进。如图1、图2和图3所示，转动检测组件61包括用于检测主动齿轮一41或者从动齿轮一42转动的位置的传感器一611和传感器二612。当然，该转动检测组件61还可以包括对应的传感安装座一和传感安装座二，图中示意但未标注。

在上述任一实施例的基础上，还可以做进一步的改进。如图1、图2和图3所示，轴向检测组件62包括：用于检测主轴20前伸到位时位置的传感器三621，用于检测所述主轴后缩到位时位置的传感器四622，用于检测主轴20在前伸过程中的转动起始位或者后缩过程中的转动起始位的传感器五623，以及轴向固定于主轴20上以供传感器三621、传感器四622和/或传感器五623检测的环624。

其中，控制部件60控制该机械手的一种工作过程或方法如下：所述控制组件控制电机二54工作使主轴20前伸至抓管位进行抓管操作；抓管后，所述控制组件控制电机二54工作使主轴20后缩，所述控制组件控制电机一44工作使主轴20转动使管处于竖直的位置，其中，主轴20后缩时可以后缩至原始位、或者原始位与抓管位之间合适的位置，具体由设计确定；所述控制组件控制电机二54工作使主轴20前伸至插管位进行插管操作；插管操作后，所述控制组件控制电机二54工作使主轴20后缩，控制电机一44工作使主轴20转动回抓管时的角度，完成一个工作循环，重复上述动作即可连续完成插管工作。上述工作过程中，一般情况下，抓管时管处于水平状态、插管时管处于竖直状态。

此外，如图1、图2和图3所示，外螺旋部201采用右旋螺纹，此时若主轴20抓管至插管过程中的转动由主轴20的尾部向前部看呈顺时针方向，则被抓持的管由水平方向转向竖直方向时主轴20将向前移动，而在退回过程中相对的机械爪32由竖直方向转向水平方向时主轴20将向后移动，该动作的叠加有利于降低整个工作流程所需时间，大幅度提高工作效率；该外螺旋部201也可以采用左旋螺纹，此时若主轴20抓管至插管过程中的转动由主轴20的尾部向前部看呈逆时针方向，则被抓持的管由水平方向转向竖直方向时主轴20将向前移动，而在退回过程中相对的机械爪32由竖直方向转向水平方向时主轴20将向后移动，该动作的叠加有利于降低整个工作流程所需时间，大幅度提高工作效率，达到与前述同样的效果。采用上述工作过程或方法的上管机或者制瓶生产线的生产效率较高。本申请还涉及由上述工作过程或方法、上管机、制瓶生产线生产出来的玻璃瓶。

在上述任一实施例的基础上，还可以做进一步的改进。如图1、图2和图3所示，所述机座10上还设有与环624配合、用于使该环624随主轴20轴向移动但不转动的导向滑轨14。

在上述任一实施例的基础上，还可以做进一步的改进。如图1、图2和图3所示，环624位于主轴20的定位部与主轴20的外螺旋部201之间。

在上述任一实施例的基础上，还可以做进一步的改进。如图1、图2和图3所示，主轴20的前段为空心结构，该空心结构两端出口分别位于该主轴20的前端部、主轴20的定位部与主轴20的外螺旋部之间，从而所述机械爪的电缆能方便的布置。如图1、图2和图3所示，空心结构的前出口202位于主轴20的前端部，空心结构的后出口203位于主轴20的定位部与主轴20的外螺旋部201之间。

在上述任一实施例的基础上，还可以做进一步的改进。在一种未示出的实施例中，电机一44采用步进电机一，电机二54采用步进电机二。

本发明还提供了一种上管机，包括上述任一实施例所提供的机械手。具体实施方式请参考上述内容及相关现有技术，此处不再赘述。

本发明还提供了一种制瓶生产线，该制瓶生产线包括上述任一实施例所提供的机械手或者上管机。具体实施方式请参考上述内容及相关现有技术，此处不再赘述。

上述对本发明的相关结构的功能或者效果的描述，是指其具有该功能或者效果，其有可能还具有其他的功能或者效果，因此，不应视为对其进行功能或者效果的不当限定。

以上对发明所提供的一种自动插管装置、包含该自动插管装置的自动上管机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种机械手，其特征在于，包括：

机座，其上设有前安装部、后安装部；

主轴，可转动、可轴向移动的设于所述机座上；

抓管组件，包括设于所述主轴前端的机械爪安装座及设于其上的一对机械爪；

齿轮组一，设于所述前安装部上，包括主动齿轮一、从动齿轮一，所述主轴可轴向滑动的穿过所述从动齿轮一、且主要由该从动齿轮一控制该主轴的转动；

齿轮组二，用于控制所述主轴的轴向移动，设于所述后安装部上，包括主动齿轮二、从动齿轮二，所述主轴穿过该从动齿轮二、并采用螺旋传动结构，该主轴上设有相应的外螺旋部。

2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述主轴上设有定位部，所述前安装部上设有定位块，该定位块上设有与所述定位部相适应的定位孔，所述主轴在前伸到位时其上的定位部与所述定位孔配合。

3.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于：所述定位部为定位凸块或者定位滚轮、滚动轴承；和/或所述定位部通过夹持块可调整的设于所述主轴上；和/或所述定位孔的口部设有倒角或者倒圆以便于所述定位部方便的进入。

4.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述前安装部上设有可转动的滑套部，所述从动齿轮一安装于该滑套部上、或者与该滑套部为一体成型结构，所述从动齿轮一和/或所述滑套部与所述主轴采用滑键配合结构传动；和/或所述后安装部上设有可转动的螺母部，所述从动齿轮二安装于该螺母部上、或者与该螺母部为一体成型结构，所述从动齿轮二和/或所述螺母部与所述主轴采用滑动或者静压或者滚动螺旋传动配合的结构；和/或所述从动齿轮二和/或所述螺母部与所述主轴采用梯形或者锯齿形或者矩形螺纹传动配合的结构。

5.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：该机械手还包括控制部件，该控制部件包括用于驱动所述主动齿轮一的电机一、用于驱动所述主动齿轮二的电机二、用于检测所述主轴转动角度的转动检测组件、用于检测所述主轴轴向位置的轴向检测组件、以及根据所述转动检测组件和所述轴向检测组件的检测结果对所述电机一和所述电机二进行控制的控制组件。

6.根据权利要求5所述的机械手，其特征在于：所述转动检测组件包括用于检测所述主动齿轮一或者所述从动齿轮一转动的位置的传感器一和传感器二。

7.根据权利要求5所述的机械手，其特征在于：所述轴向检测组件包括：用于检测所述主轴前伸到位时位置的传感器三，用于检测所述主轴后缩到位时位置的传感器四，用于检测所述主轴在前伸过程中的抓管位置的传感器五，以及轴向固定于所述主轴上以供所述传感器三、所述传感器四和/或所述传感器五检测的环。

8.根据权利要求7所述的机械手，其特征在于：所述机座上还设有与所述环配合、用于使该环随所述主轴轴向移动但不转动的导向滑轨；和/或所述环位于所述主轴的定位部与所述主轴的外螺旋部之间。

9.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述主轴的前段为空心结构，该空心结构两端出口分别位于该主轴的前端部、所述主轴的定位部与所述主轴的外螺旋部之间，从而所述机械爪的电缆能方便的布置；和/或所述电机一采用步进电机一和/或所述电机二采用步进电机二。

10.一种上管机，包括机械手，其特征在于：所述机械手为权利要求1至9中任一项所述的机械手。

11.一种制瓶生产线，包括机械手或者上管机，其特征在于：所述机械手为权利要求1至9中任一项所述的机械手，所述上管机为权利要求10所述的上管机。