CN105961099A - 一种水果套袋机械手 - Google Patents
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- A01G13/0237—Devices for protecting a specific part of a plant, e.g. roots, trunk or fruits
Abstract
本发明公开了一种水果套袋机械手，包括设置有上真空吸盘的上吸附装置、设置有下真空吸盘的下吸附装置、加热装置和固定底板，上吸附装置的顶部和下吸附装置相对应，上吸附装置的底部与固定底板的底部可转动连接，下吸附装置连接于固定底板顶部，下吸附装置和/或上吸附装置的中部设置有用于容纳果梗的容纳槽，加热装置固定于固定底板的顶部，位于下吸附装置的内侧。通过上真空吸盘和下真空吸盘可以分别吸附住待套袋的两侧，上吸附装置向外转动，带动被吸附的待套袋的两侧向外撑开，套入水果后，加热装置对整个待套袋的端部熔合，完成封袋，容纳槽可以避免套袋过程中损坏果梗，上真空吸盘和下真空吸盘可以一直重复使用，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及机械手领域，尤其涉及一种水果套袋机械手。
背景技术
中国果园面积1996年起呈现稳定增长态势，1996-2012年，由855.3万hm2增至1214.0万hm2，年均增速2.6％，总产量由8210万t增至2.41亿t，年均增速12.3％。但中国水果的产品质量较低，缺乏国际知名水果品牌，市场营销水平弱，这些不足导致中国水果出口的竞争力较弱，阻碍了水果出口国际竞争力的提高和出口规模的扩大。
水果套袋技术可以减少水果的农药污染、鸟害和虫害、改善水果色泽和外观，达到提高水果等级、增加果农收入的目的。传统的水果套袋是人工手工套袋，劳动强度大效率低，随着当农村劳动力转入城市和水果种植面积的增加，劳动力供需矛盾突出，水果套袋机械化、自动化、智能化势在必行，然而现有的用于水果套袋的机械手一般通过粘附层粘接待套袋的外部来撑开待套袋，长时间使用后粘附性能下降，必须继续更好粘附层，重复使用率差，使用不便。
发明内容
本发明的目的在于提出一种水果套袋机械手，通过使用真空吸盘吸附待套袋，重复使用率高，使用方便。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种水果套袋机械手，包括设置有上真空吸盘的上吸附装置、设置有下真空吸盘的下吸附装置、加热装置和固定底板，所述上吸附装置的顶部和所述下吸附装置相对应，所述上吸附装置的底部与所述固定底板的底部可转动连接，所述下吸附装置连接于所述固定底板顶部，所述下吸附装置和/或所述上吸附装置的中部设置有用于容纳果梗的容纳槽，所述加热装置固定于所述固定底板的顶部，位于所述下吸附装置的内侧。
其中，所述下吸附装置与所述固定底板的顶部两者之中，一个设置有垂直于所述固定底板的导向柱，另一个设置有与所述导向柱配合并可滑动的导向孔，所述导向柱外端设置有弹性部件，将所述下吸附装置压向所述固定底板，所述下真空吸盘的吸合面比所述加热装置的端部高，当所述上真空吸盘抵接并下压所述下真空吸盘，所述下吸附装置逐渐远离所述固定底板，直至所述下真空吸 盘的吸合面低于所述加热装置。
其中，所述上吸附装置包括上真空吸盘和上支架，所述上支架包括可相互滑动的第一支架和第二支架，所述上真空吸盘固定于所述第一支架的顶部，所述第二支架与所述固定底板的底部可转动连接，且通过电机驱动转动。
其中，所述第一支架的底部与所述第二支架的顶部两者之间，一个固定有套筒，另一个固定有与所述套筒相配合插接且滑动的滑动柱，所述上吸附装置还包括用于调整所述第一支架与第二支架的相对距离的调整机构。
其中，所述调整机构包括弹簧和电磁铁，所述弹簧套接于所述滑动柱外部，所述弹簧的两端分别抵接所述滑动柱的固定板与所述套筒的端部，所述滑动柱的固定板和所述套筒的端部两者之间，一个设置有所述电磁铁，另一个的相应位置设置有铁芯。
其中，所述滑动柱和所述套筒均有两个，且呈左右横向布置，所述电磁铁设置于所述第二支架的顶部中间，所述第二支架的底部为U形支架，所述固定底板的底部固定有双轴电机，所述U形支架的两侧壁分别固定于所述双轴电机的两侧的输出轴上。
其中，还包括用于压紧待套袋的弹性压紧杆，所述弹性压紧杆的底部固定于所述固定底板，且将整个所述弹性压紧杆压向所述固定底板，所述弹性压紧杆的顶部呈一字形且沿横向设置。
其中，所述弹性压紧杆的顶部的一字形结构的外部还套设有滚轮。
其中，所述加热装置包括PTC加热元件，隔热板和导热板，所述隔热板固定于所述固定底板，所述隔热板设置有加热腔，所述PTC加热元件容置于所述加热腔的底部，所述导热板的底部抵接所述PTC加热元件，顶部凸设出所述隔热板的端部。
其中，所述固定底板的背面固定有两个二位三通电磁阀，两个所述二位三通电磁阀均设置有输出口、真空输入口和大气输入口，两个所述二位三通电磁阀的输出口分别连接所述上真空吸盘和所述下真空吸盘，所述真空输入口彼此连通后与真空泵的输出端连接，所述大气输入口直接连通外界空气。
有益效果：本发明提供了一种水果套袋机械手，包括设置有上真空吸盘的上吸附装置、设置有下真空吸盘的下吸附装置、加热装置和固定底板，所述上吸附装置的顶部和所述下吸附装置相对应，所述上吸附装置的底部与所述固定底板的底部可转动连接，所述下吸附装置连接于所述固定底板顶部，所述下吸附装置和/或所述上吸附装置的中部设置有用于容纳果梗的容纳槽，所述加热装置固定于所述固定底板的顶部，位于所述下吸附装置的内侧。待套袋放置 于固定底板，端部放置在下真空吸盘的位置，通过上真空吸盘和下真空吸盘可以分别吸附住待套袋的两侧，上吸附装置相对于固定底板向外转动，上真空吸盘和下真空吸盘相互远离，同时带动被吸附的待套袋的两侧向外撑开，待套袋中装入待套水果后，上吸附装置回转收紧袋口，且将果梗容置于容纳槽，再通过加热装置对整个待套袋的端部熔合，完成封袋，将上吸附装置向外转动，脱离已经完成封袋的水果，完成整个套袋工作。容纳槽可以避免套袋过程中损坏果梗，同时避免由于果梗的阻挡导致封闭不严，上真空吸盘和下真空吸盘可以一直重复使用，使用方便。
附图说明
图1是本发明的实施例1提供的水果套袋机械手的结构示意图1。
图2是图1的A处的局部放大图。
图3是本发明的实施例1提供的水果套袋机械手的结构示意图2。
图4是本发明的实施例1提供的水果套袋机械手的工作状态图1。
图5是本发明的实施例1提供的水果套袋机械手的工作状态图2。
其中：
1-上吸附装置，11-上真空吸盘，12-上支架，121-第一支架，122-第二支架，123-套筒，124-滑动柱，125-电磁铁，126-铁芯，127-双轴电机，128-弹簧，129-限位销，1210-限位槽，1211-上支架隔热板，2-下吸附装置，21-下真空吸盘，3-加热装置，31-PTC加热元件，32-隔热板，33-导热板，4-固定底板，41-导向柱，42-倾斜部，6-容纳槽，7-弹性压紧杆，71-滚轮，8-二位三通电磁阀，81-输出口，82-真空输入口，83-大气输入口。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
请参考图1至图5，本实施例提供了一种水果套袋机械手，包括设置有上真空吸盘11的上吸附装置1、设置有下真空吸盘21的下吸附装置2、加热装置3和固定底板4，上吸附装置1的顶部和下吸附装置2相对应，上吸附装置1的底部与固定底板4的底部可转动连接，下吸附装置2连接于固定底板4顶部，下吸附装置2和/或上吸附装置1的中部设置有用于容纳果梗的容纳槽6，加热装置3固定于固定底板4的顶部，位于下吸附装置2的内侧。将待套袋放置于固定底板4，待套袋的端部放置在下真空吸盘21的位置，通过上真空吸盘11和下真空吸盘21可以分 别吸附住待套袋的两侧，上吸附装置11相对于固定底板4向外转动，上真空吸盘11和下真空吸盘21相互远离，同时带动被吸附的待套袋的两侧向外撑开，待套袋中装入待套水果后，上吸附装置11回转收紧袋口，且将果梗容置于容纳槽6，再通过加热装置3对整个待套袋的端部熔合，完成封袋，将上吸附装置1向外转动，脱离已经完成封袋的水果，完成整个套袋工作。容纳槽6可以避免套袋过程中损坏果梗，同时避免由于果梗的阻挡导致封闭不严，上真空吸盘11和下真空吸盘21可以一直重复使用，使用方便。
参考图3，下吸附装置2与固定底板4的顶部两者之中，一个设置有垂直于固定底板4的导向柱41，另一个设置有与导向柱41配合并可滑动的导向孔，导向柱41外端设置有弹性部件，将下吸附装置2压向固定底板4，下真空吸盘21的吸合面比加热装置3的端部高，当上真空吸盘11抵接并下压下真空吸盘21，下吸附装置2逐渐远离固定底板4，直至下真空吸盘21的吸合面低于加热装置3，确保待套袋与加热装置3充分接触，熔融完整，封袋效果好。具体的，导向柱41的外侧设置的弹性部件为弹簧，导向柱41的外端设置有挡边以限制弹簧的位置。
参考图1，上吸附装置1包括上真空吸盘11和上支架12，上支架12包括可相互滑动的第一支架121和第二支架122，即可调整第一支架121与第二支架122之间的相对距离，上真空吸盘11固定于第一支架121的顶部，第二支架122与固定底板4的底部可转动连接，且通过电机驱动转动，从而可以调整上真空吸盘11相对于固定底板4的不同角度和不同位置，以完成对待套袋的取用、撑袋和收袋。具体的，第一支架121的底部与第二支架122的顶部两者之间，一个固定有套筒123，另一个固定有与套筒123相配合插接且滑动的滑动柱124，滑动方便，上吸附装置1还包括用于调整第一支架121与第二支架122的相对距离的调整机构。调整机构包括弹簧128和电磁铁125，弹簧128套接于滑动柱124外部，弹簧128的两端分别抵接滑动柱124的固定板与套筒123的端部，滑动柱124的固定板和套筒123的端部两者之间，一个设置有电磁铁125，另一个的相应位置设置有铁芯126，对电磁铁125通电时，铁芯126被吸引向下，带动与之连接的部件向下，使得第一支架121与第二支架122之间的距离变短。电磁铁125断电后，不再产生磁力，通过弹簧128的推力，将滑动柱124的固定板和套筒123的端部推离，第一支架121和第二支架122之间的距离变长。套筒123上还设置有沿滑动方向的限位槽1210，滑动柱124上设置有限位销129，限位销129插入限位槽1210内，以限制套筒123与滑动柱124的滑动极限位置。
滑动柱124和套筒123均有两个，且呈左右横向布置，电磁铁125设置于第二支架122的顶部中间，通过此种结构，第一支架121和第二支架122之间受力均匀， 第二支架122的底部为U形支架，固定底板4的底部固定有双轴电机127，U形支架的两侧壁分别固定于双轴电机127的两侧的输出轴上，双轴电机127可以同时从两侧对第二支架122施加转矩，第二支架122受力更均匀。第二支架122的中部在电磁铁125的对应位置还设置有铁芯容腔，用于容纳铁芯126，当铁芯126被电磁铁125吸引下来后，进入到铁芯容腔中。
本实施例还包括用于压紧待套袋的弹性压紧杆7，弹性压紧杆7的底部固定于固定底板4，且将整个弹性压紧杆7压向固定底板4，弹性压紧杆7的顶部呈一字形且沿横向设置。一叠或一个待套袋通过弹性压紧杆7压紧，便于固定和取用。弹性压紧杆7的顶部的一字形结构的外部还套设有滚轮71，滚轮71压在待套袋的外部，便于上真空吸盘11将待套袋取出。
加热装置3包括PTC加热元件31，隔热板32和导热板33，隔热板32固定于固定底板4，隔热板32设置有加热腔，PTC加热元件31容置于加热腔的底部，导热板33的底部抵接PTC加热元件31，顶部凸设出隔热板32的端部，以对待套袋熔融封袋。PTC加热元件31的温度只与器件本身的参数和外加电压有关，与外界温度无关，因此，只要外加电压稳定，即可保证加热装置3对待套袋的熔融温度保持一致，保证封袋效果一致。隔热板32将PTC加热元件31和导热板33与固定底板4以及下吸附装置2隔离，避免对固定底板4以及下吸附装置2产生影响。第一支架121的内侧还设置有上支架隔热板1211，与导热板33的位置相对应，上支架隔热板1211上设置有容纳槽6，既容纳果梗，又避免加热装置3产生的热量对第一支架121产生影响。
固定底板4的正面设置有倾斜部42，倾斜部42位于加热装置3与弹性压杆7的端部之间，与上真空吸盘11在吸取待套袋时的位置相对应。固定底板4的背面固定有两个二位三通电磁阀8，两个二位三通电磁阀8均设置有输出口81、真空输入口82和大气输入口83，两个二位三通电磁阀8的输出口81分别连接上真空吸盘11和下真空吸盘21，真空输入口82彼此连通后与真空泵的输出端连接，大气输入口83直接连通外界空气。通过控制电磁阀的阀门的动作，即可将输出口81与真空输入口82接通或者与大气输入口83接通，使得输出口81处于负压状态或者正常大气压状态，以控制上真空吸盘11和下真空吸盘21处于吸附状态或脱离状态。
使用本实施例进行水果套袋的操作过程如下：图1和图3为水果套袋机械手的初始状态。
吸取待套袋：
工作人员将弹性压紧杆7拉起，将一叠待套袋放在固定底板4上，待套袋为
彼此断开的膜袋或者其他待套袋，待套袋的端部放置在倾斜部42的位置，放下弹性压紧杆7的滚轮71压紧待套袋。控制装置通电后，先复位调整，将上支架12调整到初始状态，电磁铁125通电，吸引铁芯126下移，带动套筒123和第一支架121下移，将上真空吸盘11的距离拉近后，双轴电机127逆时针转动带动上支架12和上真空吸盘11贴近固定底板4，如图4所示，上真空吸盘11贴近倾斜部42上的待套袋，二位三通电磁阀8动作，将输出口81与真空输入口82接通，上真空吸盘11为负压状态，吸附待套袋。
撑袋：
上真空吸盘11从固定底板4上吸附待套袋后，双轴电机127顺时针转动，带动上支架12和上真空吸盘11远离固定底板4，电磁铁125断电，弹簧128将套筒123和滑动柱124的固定板推开，推动上支架12和上真空吸盘11上移，双轴电机127再逆时针转动带动上真空吸盘11贴近下真空吸盘21，如图5所示，待套袋位于上真空吸盘11和下真空吸盘21之间，二位三通电磁阀8动作，使得下真空吸盘21也处于负压状态，吸附待套袋。双轴电机127顺时针转动，带动上真空吸盘11远离下真空吸盘21，各自吸附待套袋的两侧，将待套袋撑开，完成撑袋过程。
封袋：
将撑开后的待套袋套在水果外，果梗容置于容纳槽6中，双轴电机逆时针转动，带动上真空吸盘11压向下真空吸盘21，直至下真空吸盘21的端部低于导热板33的端部，保证待套袋与导热板33充分接触。PTC加热元件31加热，通过导热板33将待套袋的端部熔融，完成封袋。
封袋后，二位三通电磁阀8动作，输出口81与大气输入口83连通，上真空吸盘11和下真空吸盘21均处于大气压状态，脱离吸附袋，双轴电机127顺时针转动，回到初始状态，继续下一次取袋和撑袋，准备给下一个水果套袋。放上一叠待套袋后，水果套袋机械手可以自动取用倾斜部42上的待套袋，不需要再人工装袋。
实施例2
与实施例1不同的是，本实施例的调整机构为齿轮齿条结构，套筒123和滑动柱124的固定板两者之间，或者是第一直接121和第二支架122两者之间，均可以一个设置有齿轮，另一个设置有相应的齿条，通过齿轮转动带动齿条移动，以完成第一支架121和第二支架122之间的距离调整，调节精确，不需要限位销129进行限位。
本实施例的第二支架122的底部可以与固定底板4铰接，再通过设置扇形的齿轮调整部，与齿轮配合调整第二支架122与固定底板4的角度，从而调整上真 空吸盘11的位置。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种水果套袋机械手，其特征在于，包括设置有上真空吸盘(11)的上吸附装置(1)、设置有下真空吸盘(21)的下吸附装置(2)、加热装置(3)和固定底板(4)，所述上吸附装置(1)的顶部和所述下吸附装置(2)相对应，所述上吸附装置(1)的底部与所述固定底板(4)的底部可转动连接，所述下吸附装置(2)连接于所述固定底板(4)顶部，所述下吸附装置(2)和/或所述上吸附装置(1)的中部设置有用于容纳果梗的容纳槽(6)，所述加热装置(3)固定于所述固定底板(4)的顶部，位于所述下吸附装置(2)的内侧。
2.根据权利要求1所述的一种水果套袋机械手，其特征在于，所述下吸附装置(2)与所述固定底板(4)的顶部两者之中，一个设置有垂直于所述固定底板(4)的导向柱(41)，另一个设置有与所述导向柱(41)配合并可滑动的导向孔，所述导向柱(41)外端设置有弹性部件，将所述下吸附装置(2)压向所述固定底板(4)，所述下真空吸盘(21)的吸合面比所述加热装置(3)的端部高，当所述上真空吸盘(11)抵接并下压所述下真空吸盘(21)，所述下吸附装置(2)逐渐远离所述固定底板(4)，直至所述下真空吸盘(21)的吸合面低于所述加热装置(3)。
3.根据权利要求1所述的一种水果套袋机械手，其特征在于，所述上吸附装置(1)包括上真空吸盘(11)和上支架(12)，所述上支架(12)包括可相互滑动的第一支架(121)和第二支架(122)，所述上真空吸盘(11)固定于所述第一支架(121)的顶部，所述第二支架(122)与所述固定底板(4)的底部可转动连接，且通过电机驱动转动。
4.根据权利要求3所述的一种水果套袋机械手，其特征在于，所述第一支架(121)的底部与所述第二支架(122)的顶部两者之间，一个固定有套筒(123)，另一个固定有与所述套筒(123)相配合插接且滑动的滑动柱(124)，所述上吸附装置(1)还包括用于调整所述第一支架(121)与第二支架(122)的相对距离的调整机构。
5.根据权利要求4所述的一种水果套袋机械手，其特征在于，所述调整机构包括弹簧(128)和电磁铁(125)，所述弹簧(128)套接于所述滑动柱(124)外部，所述弹簧(128)的两端分别抵接所述滑动柱(124)的固定板与所述套筒(123)的端部，所述滑动柱(124)的固定板和所述套筒(123)的端部两者之间，一个设置有所述电磁铁(125)，另一个的相应位置设置有铁芯(126)。
6.根据权利要求5所述的一种水果套袋机械手，其特征在于，所述滑动柱(124)和所述套筒(123)均有两个，且呈左右横向布置，所述电磁铁(125)设置于所述第二支架(122)的顶部中间，所述第二支架(122)的底部为U形支架，所述固定底板(4)的底部固定有双轴电机(127)，所述U形支架的两侧壁分别固定于所述双轴电机(127)的两侧的输出轴上。
7.根据权利要求1所述的一种水果套袋机械手，其特征在于，还包括用于压紧待套袋的弹性压紧杆(7)，所述弹性压紧杆(7)的底部固定于所述固定底板(4)，且将整个所述弹性压紧杆(7)压向所述固定底板(4)，所述弹性压紧杆(7)的顶部呈一字形且沿横向设置。
8.根据权利要求7所述的一种水果套袋机械手，其特征在于，所述弹性压紧杆(7)的顶部的一字形结构的外部还套设有滚轮(71)。
9.根据权利要求1所述的一种水果套袋机械手，其特征在于，所述加热装置(3)包括PTC加热元件(31)，隔热板(32)和导热板(33)，所述隔热板(32)固定于所述固定底板(4)，所述隔热板(32)设置有加热腔，所述PTC加热元件(31)容置于所述加热腔的底部，所述导热板(33)的底部抵接所述PTC加热元件(31)，顶部凸设出所述隔热板(32)的端部。
10.根据权利要求1所述的一种水果套袋机械手，其特征在于，所述固定底板(4)的背面固定有两个二位三通电磁阀(8)，两个所述二位三通电磁阀(8)均设置有输出口(81)、真空输入口(82)和大气输入口(83)，两个所述二位三通电磁阀(8)的输出口(81)分别连接所述上真空吸盘(11)和所述下真空吸盘(21)，所述真空输入口(82)彼此连通后与真空泵的输出端连接，所述大气输入口(83)直接连通外界空气。
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