CN106272381A - 一种自动上甑装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动上甑装置，所述装置至少包括：底座1，立柱2，机械臂提升机构3，大臂RV旋转机构4，进料斗5，大臂送料机构6，大臂7，小臂带轮旋转机构8，小臂9，小臂送料机构10，落料辊筒旋转机构11，落料末端抛洒机构12。其中，所述机械臂提升机构3采用滚珠丝杠14和直线导轨15，所述大臂RV旋转机构4采用RV减速机，所述大臂送料机构6和小臂送料机构10采用链板链轮及调速电机，其两侧配有挡板，所述小臂带轮旋转机构8采用转台轴承、圆弧式同步带轮，所述落料辊筒旋转机构11采用同步带轮。所述落料末端抛洒机构12采用调速电机带动锭辊高速旋转往外撒料，模拟人工抛撒过程。
Description
技术领域
本发明涉及自动化机器人运动技术领域，具体涉及一种自动上甑装置。
背景技术
在白酒酿造行业，蒸馏前的最后一道工序是上甑，就是把发酵好的酒醅均匀铺洒在甑里面，同时要保证甑桶内酒醅疏松，加热用蒸汽缓慢，均匀，在甑内穿汽一致，严禁出现起堆、塌汽、漏气等现象。这就要求上甑时要严格按照探气上甑，不准跑汽，轻撒匀铺的工艺进行操作，劳动强度大，工况恶劣，过度依赖技工的经验。
目前国内外采用多种上甑方案，或采用机械自动化，或采用工业机器人代替人工，但是大多数仅仅是采用简单的铺洒结构，或仅仅是采用在工业机器人末端设置一个铺洒机构，效率低，成本高，不能连续铺洒，更不能满足上甑工艺要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种自动上甑装置，以满足上甑工艺要求，使得酒醅能连续铺洒。本发明提供的连续均匀铺洒自动上甑装置，其至少部分地解决了如何快速地升降、定位、连续铺料撒料的技术问题。
根据本发明，其提供了一种自动上甑装置，其特征在于，所述装置至少包括：
提升机构组件，包括底座(1)、位于底座(1)上的立柱(2)、机械臂提升机构(3)，所述机械臂提升机构(3)，包括提升伺服电机、联轴器、滚珠丝杠(14)、直线导轨(15)、导轨滑块、提升减速器，用于带动大臂RV旋转机构(4)上下往复运动，其中，立柱上升下降设置提升限位开关；
大臂RV旋转机构(4)，包括RV减速机、升降平台(16)、大臂伺服电机，所述RV减速机安装在升降平台(16)跟随滚珠丝杠(14)一起上下移动；所述大臂伺服电机驱动所述RV减速机带动大臂(7)在所述大臂限位开关限制的范围内左右摆动；
大臂送料机构(6)，其安装在大臂(7)内部，通过链板将酒糟料从大臂(7)头部运送至尾部，落入小臂(9)上；
小臂带轮旋转机构(8)，包括转台轴承安装座、转台轴承、小臂圆弧式同步带大带轮，小臂大同步带轮安装座、小臂圆弧式同步带小带轮、圆弧式同步带、涨紧套、小臂伺服电机，小臂(9)通过转台轴承安装在大臂(7)尾端，小臂圆弧式同步带大带轮内部为空心结构，与转台轴承安装座和小臂(9)连接，小臂圆弧式同步带小带轮通过涨紧套与所述小臂伺服电机相连，所述小臂伺服电机通过圆弧式同步带驱动小臂(9)在小臂限位开关的限制范围内左右摆动；
大臂送料机构(10)，其安装在小臂(6)内部，通过链板将酒糟料从小臂(9)头部运送至尾部，落入落料辊筒内；
落料辊筒旋转机构(11)，包括落料辊筒、落料辊筒旋转大同步带轮、铜滑套、落料辊筒法兰、落料辊筒旋转轴、同步带、落料辊筒旋转小同步带轮、同步带张紧机构、涨紧套、落料辊筒伺服电机；落料辊筒法兰一端与小臂(9)连接，另一端与落料辊筒旋转轴一端连接，落料辊筒旋转轴另一端外圈与落料辊筒旋转大同步带轮一端相配合固定，且所述落料辊筒旋转大同步带轮另一端与所述落料辊筒相配合固定；落料辊筒大同步带轮和落料辊筒转转周内部空心落料辊筒旋转小带轮通过涨紧套与落料辊筒伺服电机相连，所述落料辊筒伺服电机驱动落料辊筒做旋转运动通过同步带驱动小臂(9)在限位开关的限制范围内往复运动。
与现有技术相比，上述技术方案至少具有以下有益效果：
SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm，中文译名：选择顺应性装配机器手臂)是一种圆柱坐标型的特殊类型的工业机器人，本发明实施利用现有成熟的SCARA机器人技术，可以实现酒醅铺洒在甑内任意位置，利用滚珠丝杠14传动控制机械臂的升降，利用桁架式结构设计大臂小臂，使其重量轻、刚性大、运行稳定，利用链板链轮传送酒醅，采用折弯挡边设计不仅可以支撑链板而且减少因惯性从侧面洒料的可能，末端采用带锭辊的高速旋转机构，模拟人工撒料，实现轻洒铺匀。本发明实施例实现了机器人代替人工自动上甑，采用桁架式机械结构，在桁架结构内部设置传送链，在机械装置运行过程中，酒醅料不停，机械结构简单、加工成本低、装配难度小，自动化程度高，提高了上甑效率，降低人工劳动强度。
附图说明
附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：
图1为根据一示例性实施例示出的自动上甑装置的结构示意图；
图2为根据另一示例性实施例示出的大臂6、小臂9运行位姿示意图；
图3为根据一示例性实施例示出的酒醅输送示意图；
图4为根据一示例性实施例示出提升机构组件示意图；
图5为根据一示例性实施例示出桁架式大臂小臂结构及内部酒醅输送示意图；
图6为根据一示例性实施例示出的挡边结构示意图。
图7为根据一示例性实施例示出的落料尾端抛洒结构示意图。
图8为根据一示例性实施例示出的锭辊结构示意图。
图9为根据一示例性实施例示出的落料辊筒旋转机构的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、底座；2、立柱；3、机械臂提升机构；4、大臂RV旋转机构；5、进料斗；6、大臂送料机构；7、大臂；8、小臂带轮旋转机构；9、小臂；10、小臂送料机构；11、落料辊筒旋转机构；12、落料末端抛洒机构；13、酒醅传送路线；14、滚珠丝杠；15、直线导轨；16、升降平台；17、链板支撑挡板；18、减摩擦帆布带。
这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明实施例解决的技术问题、所采用的技术方案以及实现的技术效果进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，并不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下，所获的所有其它等同或明显变型的实施例均落在本发明的保护范围内。本发明实施例可以按照权利要求中限定和涵盖的多种不同方式来具体化。
本发明实施例的基本思想是：利用滚珠丝杠14提升机构，通过伺服驱动、RV减速机、带轮传动控制大小臂摆动，使落料口定位在抛洒范围内，通过链板链轮传送酒醅，在落料口末端使用旋转锭辊打散抛洒酒醅。减少工人劳动强度，实现人工模拟上甑的效果。
本发明提出了一种连续均匀铺洒自动上甑装置，如图1-8所示，所述装置至少包括：
提升机构组件，包括底座1、位于底座1上的立柱2、机械臂提升机构3。其中所述机械臂提升机构3包括滚珠丝杠14、丝杠螺母、直线导轨15、导轨滑块、联轴器、减速机、伺服电机，所述丝杠螺母上安装大臂RV旋转机构4，以将所述大臂RV旋转机构4固定在所述滚珠丝杠14上，所述导轨滑块安装在大臂RV旋转机构4上，以在直线导轨15上滑动；所述伺服电机驱动减速机通过联轴器带动滚珠丝杠14旋转，所述丝杠螺母在反作用力的作用下带动大臂RV旋转机构4、大臂7、小臂9沿着所述直线导轨在行程范围内上下运动。其中，立柱上升下降设置限位开关，保证大臂RV旋转机构4在有效行程内上下往复运动。
大臂RV旋转机构4，包括RV减速机、升降平台16、伺服电机。其中所述升降平台16的一侧面通过上述导轨滑块和丝杠螺母与机械臂提升机构3相连，所述升降平台16的顶面通过螺栓与大臂7头部相连。所述RV减速机安装在升降平台16跟随滚珠丝杠14一起上下移动；所述伺服电机驱动所述RV减速机带动大臂7在限位开关行程范围内左右摆动，所述限位开关安装在升降平台16的后侧，在RV减速机旋转过程中，向左侧旋转，触发左边的限位开关，向右侧旋转，触发右边的限位开关。
大臂送料机构6，包括链板、链轮、传动轴、支撑轴、带滑块座轴承、带座轴承、调速电机。其中，大臂送料机构6安装在大臂7内部，上述调速电机通过上述传动轴驱动上述链轮旋转，上述链轮带动上述链板转动，上述链板将酒糟料从大臂7头部运送至尾部，落入小臂9上。上述链轮链板是通过上述传动轴和上述支撑轴传动支撑的，上述传动轴通过上述调速电机和上述带座轴承固定在大臂7上，上述支撑轴通过上述带滑块座轴承固定在大臂7上，并调节链轮链板松紧程度。
小臂带轮旋转机构8，包括转台轴承安装座、转台轴承、转台轴承传动轴、小臂圆弧式同步带大带轮、小臂大同步带轮安装座、小臂圆弧式同步带小带轮、圆弧式同步带、圆弧式同步带张紧机构、涨紧套、伺服电机。其中上述圆弧式同步带张紧机构具有张紧同步带和固定安装上述伺服电机双重作用，上述小臂圆弧式同步带大带轮内部空心便于酒醅的输送，上述伺服电机通过上述涨紧套与小臂圆弧式同步带小带轮固定，上述转台轴承安装座与大臂7尾部连接，所述转台轴承外圈与所述转台轴承安装座配合，并通过螺栓固定在所述转台轴承安装座上，转台轴承内圈与转台轴承传动轴一端配合，也通过也通过螺栓固定。转台轴承传动轴另一端与小臂圆弧式同步带大带轮通过螺栓连接。上述小臂大同步带轮安装座连接上述转台轴承传动轴和小臂9。上述伺服电机驱动上述小臂圆弧式同步带小带轮通过上述圆弧式同步带带动上述小臂圆弧式同步带大带轮在限位开关行程范围内左右摆动。
小臂送料机构10原理及部件同大臂送料机构6。所述小臂送料机构10，包括链板、链轮、传动轴、支撑轴、挡边、带滑块座轴承、带座轴承、调速电机。其中，小臂送料机构10安装在小臂9内部，上述调速电机通过上述传动轴驱动上述链轮旋转，上述链轮带动上述链板转动，上述链板将酒糟料从小臂9头部运送至尾部，落入落料辊筒内。
落料辊筒旋转机构11，包括落料辊筒、落料辊筒旋转大同步带轮、铜滑套、落料辊筒法兰、落料辊筒旋转轴、同步带、落料辊筒旋转小同步带轮、同步带张紧机构、涨紧套、伺服电机。其中上述同步带张紧机构具有张紧同步带和固定安装上述伺服电机双重作用，上述伺服电机通过上述张紧套与同步带小带轮固定，上述落料辊筒法兰一端与小臂9连接，上述落料辊筒旋转轴通过上述铜滑套与上述落料辊筒法兰另一端连接，其中铜滑套可以在上述落料辊筒法兰和上述落料辊筒旋转轴之间滑动，起减少摩擦作用。上述落料辊筒旋转大同步带轮一端与上述落料辊筒旋转轴另一端相配合连接，所述落料辊筒旋转大同步带轮另一端与所述落料辊筒相配合固定。上述落料辊筒与上述大同步带轮连接，上述同步带大带轮与上述落料辊筒旋转轴其内部都采用空心结构，空心直径与上述落料辊筒直径相当，便于酒醅落料，至此，上述落料辊筒旋转轴、上述落料辊筒旋转大同步带轮与上述落料辊筒便连接为一体，如图9所示。大带轮带动落料辊筒旋转，落料辊筒法兰、铜套和落料辊筒旋转轴构成转台轴承机构，一端固定小臂，一端固定落料辊筒，使得落料辊筒自由旋转，上述伺服电机驱动上述同步带小带轮，带动上述同步带大带轮360度范围内自由旋转，并实时记录旋转位置，根据实际运行工况调整落料末端抛洒机构12的出口位置，便于酒醅抛洒到指定位置。
落料末端抛洒机构12，包括锭辊部件、带座轴承、调速电机，此机构固定在落料辊筒旋转机构11中的落料辊筒两侧壁上，且该两侧壁对应位置处开有坡口，酒醅料在上述落料辊筒旋转机构11中的落料辊筒内下落中碰到落料末端的抛洒机构12，如图9所示。其中上述调速电机驱动锭辊部件高速旋转将下落的酒醅打散并呈抛物线喷洒出去，模拟人工铺洒的动作，使酒槽铺撒均匀。
本发明一实施例中，所述自动上甄装置为基于SCARA结构的自动上甄机器人。本发明为实现自动上甑机器人，包含两方面的内容，其一是基于SCARA结构的自动上甑机器人运动轨迹，即完成整个甑锅空间布局；其二是在机器人运动过程中酒醅不间断传送。下面就此两方面的内容分别描述如下：
本发明实施例提供一种机器人自动上甑装置。通过SCARA机器人的运动方式，实现落料筒末端在甑锅内的空间位姿，其具体表现形式为：
A、控制器控制机械臂提升机构3的伺服电机，使落料末端抛洒机构12运动到甑锅底部，控制器通过伺服电机，控制大臂RV旋转机构4和小臂带轮旋转机构8，使落料辊筒在甑锅底部以阿基米德螺旋线方式逆向旋转，即由甑锅外沿向中心旋转，均匀铺洒蒸锅底部一层。
B、随后热成像检测开始工作，当检测到满足预定参数温度的区域，工控机通过逆解算法，求出大臂7和小臂9各自的旋转角度，控制器通过伺服电机，控制大臂RV旋转机构4和小臂带论旋转机构8，使大臂7和小臂9在水平平面上转动，使落料辊筒到达指定位置。
C、当无检测到满足预定参数的温度时，按照逆向阿基米德螺旋线方式运转。
D、激光测距仪根据撒料高度，测量距离，通过控制器控制机械臂提升机构3的伺服电机，提升整体高度。
酒醅的传送路线13如图3所示，在上甑机器人运动的同时，外置进料装置将发酵后的酒醅料连续均匀输送到进料斗5内，落入大臂7内的大臂送料机构6上，通过链板传动到大臂7尾端，落入小臂9内的小臂送料机构10上，通过链板传动到小臂10尾端，落入辊筒内，在末端被落料末端抛洒机构12打散，落入测定的位置处。
本发明大臂7小臂9采用了桁架式的机构，其内部设计链板链轮进行传送酒醅料，使整个装置在运行过程中酒醅料的传送不中断，提高传送效率。其结构如图5所示。
酒醅通过链板传送过程中，链板支撑板17起到支撑链板的作用，固定在链板支撑板17上的减摩擦帆布带18，减少链板与链板支撑板17之间摩擦。减摩帆布带18通过沉头螺钉固定在链板支撑板17上。因行业要求，酒醅料接触部分严禁塑料类部件，传统的链板与支撑板之间采用聚四氟乙烯减摩擦，本发明采用行业允许的帆布带作为减摩擦。链板支撑板17不仅支撑链板而且其折弯边能够有效阻挡酒醅料在传送过程中因为惯性在两侧漏料的可能。其结构如图6所示。
落料末端抛洒机构12如图7和图8所示，图7是落料末端抛洒机构12的整体结构示意图，图中可以看出该机构是通过调速电机驱动图8所示的锭辊，高速旋转，在旋转过程中将酒醅料进行打散，是酒醅料落下时均匀疏松。
本发明应用了具体的实施例对本发明的原理和实施方式进行了阐述，但是，上述实施例的说明仅适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域技术人员来说，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围之内均会做出改变。
需要说明的是：附图中的标记只是为了更清楚地说明本发明，不视为对本发明保护范围的不当限定。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明实质内容的情况下，本领域普通技术人员可以想到的任何变形、改进或替换均落入本发明的保护范围。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种自动上甑装置，其特征在于，所述装置至少包括：
提升机构组件，包括底座(1)、位于底座(1)上的立柱(2)、机械臂提升机构(3)，所述机械臂提升机构(3)，包括提升伺服电机、联轴器、滚珠丝杠(14)、直线导轨(15)、导轨滑块、提升减速器，用于带动大臂RV旋转机构(4)上下往复运动，其中，立柱上升下降设置提升限位开关；
大臂RV旋转机构(4)，包括RV减速机、升降平台(16)、大臂伺服电机，所述RV减速机安装在升降平台(16)跟随滚珠丝杠(14)一起上下移动；所述大臂伺服电机驱动所述RV减速机带动大臂(7)在所述大臂限位开关限制的范围内左右摆动；
大臂送料机构(6)，其安装在大臂(7)内部，通过链板将酒糟料从大臂(7)头部运送至尾部，落入小臂(9)上；
小臂带轮旋转机构(8)，包括转台轴承安装座、转台轴承、小臂圆弧式同步带大带轮，小臂大同步带轮安装座、小臂圆弧式同步带小带轮、圆弧式同步带、涨紧套、小臂伺服电机，小臂(9)通过转台轴承安装在大臂(7)尾端，小臂圆弧式同步带大带轮内部为空心结构，与转台轴承安装座和小臂(9)连接，小臂圆弧式同步带小带轮通过涨紧套与所述小臂伺服电机相连，所述小臂伺服电机通过圆弧式同步带驱动小臂(9)在小臂限位开关的限制范围内左右摆动；
大臂送料机构(10)，其安装在小臂(6)内部，通过链板将酒糟料从小臂(9)头部运送至尾部，落入落料辊筒内；
落料辊筒旋转机构(11)，包括落料辊筒、落料辊筒旋转大同步带轮、铜滑套、落料辊筒法兰、落料辊筒旋转轴、同步带、落料辊筒旋转小同步带轮、同步带张紧机构、涨紧套、落料辊筒伺服电机；落料辊筒法兰一端与小臂(9)连接，另一端与落料辊筒旋转轴一端连接，落料辊筒旋转轴另一端外圈与落料辊筒旋转大同步带轮一端相配合固定，且所述落料辊筒旋转大同步带轮另一端与所述落料辊筒相配合固定；落料辊筒大同步带轮和落料辊筒转转周内部空心落料辊筒旋转小带轮通过涨紧套与落料辊筒伺服电机相连，所述落料辊筒伺服电机驱动落料辊筒做旋转运动通过同步带驱动小臂(9)在限位开关的限制范围内往复运动。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
落料末端抛洒机构(12)，其固定在落料辊筒旋转机构(11)中的落料辊筒两侧壁上，所述落料辊筒两侧对应位置处开有坡口，酒醅料运送过程中，落入落料辊筒内的酒醅料经过所述坡口时被落料末端抛洒机构打散并喷洒出去。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述落料末端抛洒机构(12)包括锭辊部件、带座轴承、调速电机和下料辊筒，锭辊部件一端通过键槽配合连接调速电机，一端安装带座轴承，调速电机和带座轴承固定在下料辊筒两端凸耳上。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述大臂送料机构(6)和小臂送料机构(10)均采用桁架式的结构。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述大臂送料机构(6)和小臂送料机构(10)的结构相同，均包括：包括链板、链轮、传动轴、支撑轴、带滑块座轴承、带座轴承、调速电机；其中，大臂送料机构(6)安装在大臂(7)内部，所述小臂送料机构(10)安装在小臂(9)内部，所述调速电机通过所述传动轴驱动所述链轮旋转，所述链轮带动所述链板转动，所述大臂送料机构(6)中所述链板将酒糟料从大臂(7)头部运送至尾部，落入小臂(9)上；所述小臂送料机构(10)中，所述链板将酒糟料从小臂(9)头部运送至尾部，落入落料辊筒内。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述大臂送料机构(6)和小臂送料机构(10)均还包括链板支撑板(17)，用于支撑链板，且折弯边用于阻挡酒醅料在传送过程漏料。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
进料斗(5)，其安装在大臂头部；在酒醅传送过程中，酒醅料输送到进料斗(5)内，落入大臂(7)内的大臂送料机构(6)上，通过链板传动到大臂(7)尾端，落入小臂(9)内的小臂送料机构(10)上，通过链板传动到小臂(10)尾端，落入落料辊筒内，在末端被落料末端抛洒机构(12)打散，落入预定的位置处。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述大臂RV旋转机构(4)通过丝杠螺母固定在所述滚珠丝杠(14)上，通过所述导轨滑块在直线导轨(15)上滑动；所述提升伺服电机驱动提升减速机通过联轴器带动滚珠丝杠14旋转，所述丝杠螺母在反作用力的作用下带动大臂RV旋转机构(4)、大臂(7)、小臂(9)沿着所述直线导轨在行程范围内上下运动。
9.根据权利要求1-8任一项所述的装置，其特征在于，所述自动上甄装置为基于SCARA结构的自动上甄机器人。
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