CN109095417B - 一种液体灌装机及灌装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体灌装机及灌装方法，所述工作台的一侧设置有对工件进行抓取的抓取模块，所述工作台的另一侧依次设置有用于瓶罐规格检测的检测模块、用于液体灌装的自动灌装模块、自动下盖模块、自动旋盖模块以及成品检测装置；所述检测模块为用于对待灌装空瓶进行大小规格检测的视觉检测设备，达到对多种形状和尺寸的瓶罐进行自动灌装的目的。

Description

一种液体灌装机及灌装方法

技术领域

本发明涉及自动化机械设备领域，更具体地说，它涉及一种液体灌装机及灌装方法。

背景技术

液体灌装机是用于灌装各种瓶装液体的设备，目前，国内的液体灌装设备存在诸多问题，例如自动化程度低、生产效率低、工人劳动强度大、生产成本居高不下等问题，这些问题是现有液体灌装设备的通病。同时，现有液体灌装设备的控制方式单一，现有自动化设备几乎都采用转盘式的，往往只适用于标准形状和固定尺寸的瓶子，且在更换瓶子时，其夹具的更换非常不便。

能适用于多种形状和尺寸的瓶罐自动灌装、旋盖的柔性生产线具有广阔的市场前景。生产效率高、结构简单、适用范围广的灌装、旋盖机是目前灌装生产企业最迫切的需求，尤其是饮料厂、指甲油厂等液体灌装厂。

因此，现有技术还有待改进与发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种液体灌装机及灌装方法，具有对多种形状和尺寸的瓶罐进行自动灌装的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种液体灌装机，包括工作台，其中，所述工作台的一侧设置有对工件进行抓取的抓取模块，所述工作台的另一侧依次设置有用于瓶罐规格检测的检测模块、用于液体灌装的自动灌装模块、自动下盖模块、自动旋盖模块以及成品检测装置。

所述的液体灌装机，其中，所述检测模块为用于对待灌装空瓶进行大小规格检测的视觉检测设备；所述工作台上还设置有置于流水线上游供抓取模块抓取空瓶的瓶罐放置区，以及置于流水线下游用于放置成品的成品放置区。

所述的液体灌装机，其中，所述抓取模块包括设置在工作台上的机械手框架机构，所述机械手框架机构包括用于抓取工件的机械手夹持机构以及用于驱动机械手夹持机构的驱动机构。

所述的液体灌装机，其中，所述驱动机构包括横向设置在工作台一侧的机械手架，滑动连接于机械手架的竖向导轨以及滑动连接于竖向导轨的纵向导轨，所述机械手夹持机构设置在纵向导轨的前端。

所述的液体灌装机，其中，所述自动灌装模块包括设置在工作台上的固定架板，所述固定架板由下至上依次设置有瓶盖放置区、导流装置以及储液罐；还包括用于液位测量的液位传感器，以及用于液位控制的旋转气动阀。

所述的液体灌装机，其中，所述工作台上设置有用于承载自动下盖模块以及自动旋盖模块的支撑板；所述自动下盖模块包括存盖机构、送盖机构以及推盖机构；所述存盖机构包括设置在工作台上的下盖框架，所述下盖框架上设置有下盖导槽、设置在下盖导槽内侧的瓶盖缓存台以及连通于瓶盖缓存台与下盖框架上端的下盖通孔。

所述的液体灌装机，其中，所述送盖机构包括设置在所述下盖框架上端且连接于下盖通孔的下盖导轨，所述推盖装置包括设置在所述下盖框架后方且用于将置于瓶盖缓存台上的瓶盖推送至下盖导槽中的气动装置。

所述的液体灌装机，其中，所述自动旋盖模块包括两个并排设置在支撑板上且转向相反的旋盖驱动电机，每一旋盖驱动电机的下端分别连接有一旋盖套筒。

一种基于如上所述的液体灌装机的灌装方法，其中，包括步骤：

将需灌装的空瓶输送至瓶罐放置区，抓取模块将空瓶夹取至检测模块对空瓶进行大小规格检测，确定待灌装空瓶的灌装容量；

抓取模块将检测完灌装容量的空瓶抓取至灌装工位，自动灌装模块对空瓶进行灌装；

灌装完后，系统发送指令至自动下盖模块进行下盖准备，抓取模块将灌装完毕的瓶罐送至自动下盖装置下方进行瓶盖放置；

瓶盖放置完成后，自动旋盖模块进行自动旋盖；

成品检测装置对产品进行质量检测，检测合格后抓取模块将成品瓶罐放置在成品放置区。

所述的液体灌装机，其中，所述抓取模块将检测完灌装容量的空瓶抓取至灌装工位，自动灌装模块对空瓶进行灌装步骤具体包括：

自动灌装模块通过储液罐对瓶罐进行灌装，液位传感器测量瓶罐内侧液位，控制旋转气动阀进行液位控制，使液位保持稳定并进行灌装容量控制。

综上所述，本发明通过检测模块进行瓶罐规格检测，根据所测得的数据进行灌装容量自动匹配，使得自动灌装设备能自动适用不同规格进行灌装，提高了灌装效率及精度。

附图说明

图1是本实施例液体灌装机的整体结构示意图。

图2是本实施例中抓取模块的结构示意图。

图3是本实施例中自动灌装模块的结构示意图。

图4是本实施例中自动下盖模块和自动旋盖模块的装配结构示意图。

图5是本实施例中自动下盖模块的结构示意图；

图6是本实施例中自动下盖模块另一视角的结构示意图；

图7是本实施例中液体灌装机的灌装方法的流程图。

图中：1、工作台；11、瓶罐放置区；12、成品放置区；13、系统控制箱；14、触摸屏；2、抓取模块；21、机械手夹持机构；22、驱动机构；221、机械手架；222、横向驱动电机；223、垂直导轨；224、垂直驱动电机；225、纵向导轨；226、纵向驱动电机；3、检测模块；4、自动灌装模块；41、固定架板；42、瓶盖放置区；43、导流装置；44、储液罐；5、自动下盖模块；51、支撑板；52、存盖机构；521、下盖框架；522、下盖导槽；523、瓶盖缓存台；524、下盖通孔；53、送盖机构；531、下盖导轨；54、推盖机构；541、气动装置；542、推杆；6、自动旋盖模块；61、旋盖驱动电机；62、旋盖套筒；7、成品检测装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例：一种液体灌装机及灌装方法，如图1所示，包括工作台1，其中，所述工作台1的一侧设置有对工件进行抓取的抓取模块2，所述工作台1的另一侧依次设置有用于瓶罐规格检测的检测模块3、用于液体灌装的自动灌装模块4、自动下盖模块5、自动旋盖模块6以及成品检测装置7。所述检测模块3为用于对待灌装空瓶进行大小规格检测的视觉检测设备；所述工作台1上还设置有置于流水线上游供抓取模块2抓取空瓶的瓶罐放置区11，以及置于流水线下游用于放置成品的成品放置区12。

所述成品检测装置7优选为视觉成品检测装置7，所述工作台1的下方设置有系统控制箱13，所述工作台1上设置有用于系统控制的触摸屏14，使得设备实现全自动控制及运行，提高了工作效率。

如图2所示，所述抓取模块2包括设置在工作台1上的机械手框架机构，所述机械手框架机构包括用于抓取工件的机械手夹持机构21以及用于驱动机械手夹持机构21的驱动机构22。

所述驱动机构22包括横向设置在工作台1一侧的机械手架221，滑动连接于机械手架221的竖向导轨以及滑动连接于竖向导轨的纵向导轨225，所述机械手夹持机构21设置在纵向导轨225的前端。

具体的，所述机械手框架机构优选为三轴立体机械手臂，用于抓取工件，其机械手架221的一端设置有横向驱动电机222，垂直导轨223的一端设置有垂直驱动电机224，纵向导轨225的一端设置有纵向驱动电机226。横向驱动电机222驱动机械手夹持机构21在机械手架221上进行移动，机械手夹持机构21移至放置空瓶的瓶罐放置区11，并进行夹取，然后移动至视觉检测设备的视觉识别区进行规格识别。识别成功后，横向驱动电机222驱动机械手夹持机构21夹持瓶罐继续移动，移至自动灌装模块4的灌装区进行自动灌装。灌装完成后，机械手夹持机构21夹持瓶罐继续沿机械手架221移动，移至自动下盖模块5的下盖区进行瓶盖匹配，匹配完成后，自动旋盖模块6进行自动旋盖，旋盖完成后机械手夹持机构21将成品夹持至成品放置区12，机械手框架机构的一个工作流程结束，并进行复位。

如图3所示，所述自动灌装模块4包括设置在工作台1上的固定架板41，所述固定架板41由下至上依次设置有瓶盖放置区42、导流装置43以及储液罐44；还包括用于液位测量的液位传感器，以及用于液位控制的旋转气动阀。

具体的，自动灌装模块4进行液体灌装，包括一个恒压的储液罐44，通过液位传感器进行液位测量，通过控制旋转气动阀进行液位控制，使液位保持稳定并进行灌装容量控制，溶液通过导流装置43进行引导自动流入防止与瓶盖放置区42的空瓶中，实现自动灌装。

如图4至图6所示，所述工作台1上设置有用于承载自动下盖模块5以及自动旋盖模块6的支撑板51；所述自动下盖模块5包括存盖机构52、送盖机构53以及推盖机构54；所述存盖机构52包括设置在工作台1上的下盖框架521，所述下盖框架521体上设置有下盖导槽522、设置在下盖导槽522内侧的瓶盖缓存台523以及连通于瓶盖缓存台523与下盖框架521上端的下盖通孔524。

所述送盖机构53包括设置在所述下盖框架521上端且连接于下盖通孔524的下盖导轨531，所述推盖装置包括设置在所述下盖框架521后方且用于将置于瓶盖缓存台523上的瓶盖推送至下盖导槽522中的气动装置541，所述气动装置541的前端设置有推杆542。

具体的，将瓶盖放置于下盖导轨531上，每次自动掉落一个瓶盖至瓶盖缓存台523，控制系统控制气动装置541推出推杆，将瓶盖推出瓶盖缓存台523，瓶盖顺着下盖导槽522滑落至下方的瓶罐上，完成自动下盖流程。

所述自动旋盖模块6包括两个并排设置在支撑板51上且转向相反的旋盖驱动电机61，每一旋盖驱动电机61的下端分别连接有一旋盖套筒62。

具体的，控制系统通过控制旋盖驱动电机61的转向、转速和转数带动旋盖套筒62进行定向、定角度旋转，完成自动旋盖工作。

综上，本发明采用机械手进行送料，实现精准定位灌装，相较于传统液体灌装机，三轴立体机械手臂对灌装瓶罐进行全过程夹持和定位输送，提高了定位精度，实现了精确灌装，提高了工作效率，可实现24小时不间断自动工作，节省了人工成本。

采用基于视觉识别的视觉检测设备，提高了匹配效率和检测精度。通过采用机器视觉进行瓶罐规格检测，通过控制系统根据所测数据进行灌装容量自动匹配，使得本液体灌装机能自动适用于不同规格进行灌装，提高了灌装效率和精度。

在产品完成灌装旋盖后，采用机器视觉进行质量检测，提高了生产效率。通过机器视觉，对产品进行相关质量缺陷的检测，提高了产品的质量，同时减少人力，设置机器视觉的智能算法，使生产过程更加自动化，减少人工干预。

通过对灌装生产线的分模块设计开发，每个模块可根据需求进行增减、快速装调，提高了设备的适用性以及经济性。

本发明还基于上述液体灌装机提供一种灌装方法，如图7所示，包括步骤：

S100、将需灌装的空瓶输送至瓶罐放置区，抓取模块将空瓶夹取至检测模块对空瓶进行大小规格检测，确定待灌装空瓶的灌装容量；

S200、抓取模块将检测完灌装容量的空瓶抓取至灌装工位，自动灌装模块对空瓶进行灌装；

S300、灌装完后，系统发送指令至自动下盖模块进行下盖准备，抓取模块将灌装完毕的瓶罐送至自动下盖装置下方进行瓶盖放置；

S400、瓶盖放置完成后，自动旋盖模块进行自动旋盖；

S500、成品检测装置对产品进行质量检测，检测合格后抓取模块将成品瓶罐放置在成品放置区。

所述步骤S200具体包括：自动灌装模块通过储液罐对瓶罐进行灌装，液位传感器测量瓶罐内侧液位，控制旋转气动阀进行液位控制，使液位保持稳定并进行灌装容量控制。

具体的，本发明申请的工艺流程如下：

S001、抓取模块将需灌装空瓶输送至瓶罐放置区；

S002、抓取模块将瓶罐夹取至检测模块对空瓶进行大小规模检测，确定其灌装容量；

S003、机械手夹持机构将测定好了灌装容量的空瓶抓取至灌装工位；

S004、自动灌装模块进行液体灌装，液体灌装机上设置有一恒压储液罐，通过液位传感器进行液位测量，通过控制旋转气动阀进行液位控制，使液位保持稳定并进行灌装容量控制；

S005、灌装完成后系统发指令至自动下盖模块进行下盖准备；

S006、机械手夹持机构将瓶罐送至自动下盖模块下方进行瓶盖放置；

S007、自动旋盖模块进行自动旋盖；

S008、通过质量检测视觉系统进行产品质量检测；

S009、将成品方式成品放置区。

综上，本发明通过检测模块进行瓶罐规格检测，根据所测得的数据进行灌装容量自动匹配，使得自动灌装设备能自动适用不同规格进行灌装，提高了灌装效率及精度。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种液体灌装机，包括工作台，其特征是：所述工作台的一侧设置有对工件进行抓取的抓取模块，所述工作台的另一侧依次设置有用于瓶罐规格检测的检测模块、用于液体灌装的自动灌装模块、自动下盖模块、自动旋盖模块以及成品检测装置；

所述自动灌装模块包括设置在工作台上的固定架板，所述固定架板由下至上依次设置有瓶盖放置区、导流装置以及储液罐；还包括用于液位测量的液位传感器，以及用于液位控制的旋转气动阀；

通过所述液位传感器进行液位测量，通过控制所述旋转气动阀进行液位控制，使液位保持稳定并进行灌装容量控制，溶液通过所述导流装置进行引导自动流入放置于所述瓶盖放置区的空瓶中，实现自动灌装；

所述工作台上设置有用于承载自动下盖模块以及自动旋盖模块的支撑板；所述自动下盖模块包括存盖机构、送盖机构以及推盖机构；所述存盖机构包括设置在工作台上的下盖框架，所述下盖框架上设置有下盖导槽、设置在下盖导槽内侧的瓶盖缓存台以及连通于瓶盖缓存台与下盖框架上端的下盖通孔；

所述送盖机构包括设置在所述下盖框架上端且连接于下盖通孔的下盖导轨，所述推盖装置包括设置在所述下盖框架后方且用于将置于瓶盖缓存台上的瓶盖推送至下盖导槽中的气动装置；

所述气动装置的前端设置有推杆，将瓶盖放置于下盖导轨上，每次自动掉落一个瓶盖至所述瓶盖缓存台，控制系统控制所述气动装置推出推杆，将瓶盖推出所述瓶盖缓存台，瓶盖顺着所述下盖导槽滑落至下方的瓶罐上，完成自动下盖。

2.根据权利要求1所述的液体灌装机，其特征是：所述检测模块为用于对待灌装空瓶进行大小规格检测的视觉检测设备；所述工作台上还设置有置于流水线上游供抓取模块抓取空瓶的瓶罐放置区，以及置于流水线下游用于放置成品的成品放置区。

3.根据权利要求1所述的液体灌装机，其特征是：所述抓取模块包括设置在工作台上的机械手框架机构，所述机械手框架机构包括用于抓取工件的机械手夹持机构以及用于驱动机械手夹持机构的驱动机构。

4.根据权利要求3所述的液体灌装机，其特征是：所述驱动机构包括横向设置在工作台一侧的机械手架，滑动连接于机械手架的竖向导轨以及滑动连接于竖向导轨的纵向导轨，所述机械手夹持机构设置在纵向导轨的前端。

5.根据权利要求1所述的液体灌装机，其特征是：所述自动旋盖模块包括两个并排设置在支撑板上且转向相反的旋盖驱动电机，每一旋盖驱动电机的下端分别连接有一旋盖套筒。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述的液体灌装机的灌装方法，其特征是：包括步骤：

将需灌装的空瓶输送至瓶罐放置区，抓取模块将空瓶夹取至检测模块对空瓶进行大小规格检测，确定待灌装空瓶的灌装容量；

抓取模块将检测完灌装容量的空瓶抓取至灌装工位，自动灌装模块对空瓶进行灌装；

灌装完后，系统发送指令至自动下盖模块进行下盖准备，抓取模块将灌装完毕的瓶罐送至自动下盖装置下方进行瓶盖放置；

瓶盖放置完成后，自动旋盖模块进行自动旋盖；

成品检测装置对产品进行质量检测，检测合格后抓取模块将成品瓶罐放置在成品放置区。

7.根据权利要求6所述的灌装方法，其特征是：所述抓取模块将检测完灌装容量的空瓶抓取至灌装工位，自动灌装模块对空瓶进行灌装步骤具体包括：

自动灌装模块通过储液罐对瓶罐进行灌装，液位传感器测量瓶罐内侧液位，控制旋转气动阀进行液位控制，使液位保持稳定并进行灌装容量控制。

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