CN109367859A - 一种柔性棒料的装盒机构及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性棒料的装盒机构及控制方法，装盒机构：包括棒料整理机构，棒料拍平夹持机构、叠式推送机构和装盒控制系统；棒料整理机构包括整理过渡仓、棒料托板、棒料侧板、振动机构，整理过渡仓的顶部设有振动机构，底部设有棒料托板，两旁侧部分别设有棒料侧板，包装纸盒放置在整理过渡仓的一侧；棒料拍平夹持机构、叠式推送机构分别安装在整理过渡仓的另一侧。本发明增设了棒料过渡仓，棒料先在整理过渡仓中整理排列规整，在达到一盒装填数量后，首先利用夹持机构将可送入包装盒的部分棒料与尚需进一步整理的棒料分开，而后通过推送机构一次性将规整好的棒料整体推入纸盒完成装盒任务，提升了装盒质量，为企业减少了人工成本。

Description

一种柔性棒料的装盒机构及控制方法

技术领域

本发明属于棒料的生产包装领域，具体涉及一种柔性棒料的装盒机构及控制方法。

背景技术

在柔性棒料的生产过程中，最终需将切断的等长棒料装入包装纸盒内，在包装盒内，棒料呈竖直状紧密有致排列。

其排列方式及装支数有一定的技术要求，因此，棒料加工成型后的棒料整理装盒是一个棒料生产的很重要的环节。目前比较先进的棒料装盒技术采用分批装盒，即将成型的排列规整的棒料，每少数几层(例如三层)作为一批，推入纸盒，这种方法减少了对棒料要求排列规整的整理难度，但是由于涉及的机构较为复杂，设备柔性不足，不适用于棒料规格的多样性和时常变化的生产需求。而且棒料的装盒整齐度不高，影响棒料的后续使用。

另外一些常见的装盒机构大都只用筛针机构作为整理机构，而且是直接筛进纸盒，这种机构装盒质量差，需要人工重新整理。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种柔性棒料的装盒机构及控制方法，该装置设置了储棒整理过渡仓，棒料先在储棒过渡仓中整理排列规整，在达到一盒装填数量后，首先利用夹持机构将可送入包装盒的部分棒料与尚需进一步整理的棒料分开，而后通过推送机构一次性将规整好的棒料整体推入纸盒完成装盒任务。其中的叠式推送机构结构紧凑，减小了设备占地面积，夹持机构在棒料整理过程中还起着棒料端面拍平整理的作用，替代了传统装盒机的拍平机构，整个机构还利用先进的定位控制技术，不仅使装盒机具有柔性生产能力，还提升了装盒质量，为企业减少了人工成本。

技术方案：本发明所述的一种柔性棒料的装盒机构，包括棒料整理机构，棒料拍平夹持机构、叠式推送机构和装盒控制系统；所述棒料整理机构包括整理过渡仓、棒料托板、棒料侧板、振动机构，所述整理过渡仓的顶部设有振动机构，所述整理过渡仓的底部设有棒料托板，所述整理过渡仓的两旁侧部分别设有棒料侧板，包装纸盒放置在整理过渡仓的一侧；所述棒料拍平夹持机构、叠式推送机构分别安装在所述整理过渡仓的另一侧；

所述装盒控制系统包括PLC、HMI人机界面、定位模块、伺服驱动器及各机构的伺服电机，所述HMI人机界面、定位模块分别与所述PLC连接，所述的各机构的伺服电机分别通过伺服驱动器与定位模块连接。

进一步的，所述整理过渡仓的两棒料侧板之间的距离与所述柔性棒料的包装纸盒宽度相适配。

进一步的，所述振动机构安装在两棒料侧板的顶部外侧。

进一步的，所述棒料拍平夹持机构包括拍平伺服电机61、传动电缸62、贴有硅胶板的夹持板63以及保证夹持板的水平及夹持时受力均衡的导向光轴64，所述拍平伺服电机61与所述传动电缸62连接，所述传动电缸62固定连接有所述夹持板63，所述夹持板63之间设有导向光轴64，该棒料拍平夹持机构用于在棒料整理过程中实现棒料的拍平整理，而且能够在棒料的装盒过程中实现棒料的夹持拦截。

进一步的，所述叠式推送机构由两个丝杆机构级联组成，两个伺服电机分别驱动两个丝杆同时动作，推送棒料总行程为两个丝杆行程之和，两个丝杆机构的端部设有推板，通过推板将柔性棒料整体推进包装纸盒中。

进一步的，所述棒料拍平夹持机构、棒料整理机构、叠式推送机构的运动速度、运动行程及运动时间都能够通过HMI人机界面进行参数设置，满足不同装盒速度的需求。

进一步的，所述振动机构和棒料拍平夹持机构，能够通过修改HMI人机界面相关参数，调节振动机构的振动频率与振动幅度，调节棒料拍平机构的拍平速度与拍平距离，保证不同规格棒料的整理质量。

进一步的，所述各机构的伺服电机包括拍平夹持电机、推板电机、整体推送电机以及过渡仓托板电机。

本发明还公开了上述一种柔性棒料的装盒机构的控制方法，包括如下步骤：

(1)当装盒机准备就绪，首先执行柔性棒料的整理任务，棒料托板下降的同时筛针机构开始摆动，振动机构开始动作，拍平机构执行拍平动作；使柔性棒料整齐地排列在棒料过渡仓内；

(2)定位模块根据HMI人机界面上设定的参数，控制伺服电机驱动棒料托板逐渐下降，在整理出一整盒棒料时，棒料托板停止运动，其下降位置可根据不同规格的棒料进行调整，以保证整理出的棒料正好装满一盒，然后筛针机构停止摆动，振动机构停止动作；拍平机构切换往返运动模式为直线运动模式，增加向前行程，完成夹持动作，夹持的位置参数也可通过HMI人机界面进行修改，以适应不同长度的棒料；最后棒料托板进一步下降到指定的位置；

(3)当棒料托板下降到指定的位置时，叠式推送机构开始动作，将托板上的棒料推进空纸盒中，然后叠式推送机构退回；在执行推送任务时，控制叠式推送机构的两个电机同时动作，按照一定的速度、位置曲线保证装盒效率和装盒质量；

(4)当叠式推送机构退回到位时，棒料托板再次上升到刚才的位置，此时拍平机构松开柔性棒料，棒料托板接住被夹持的柔性棒料；至此，整个装盒机构重复刚才的步骤，执行下一轮的装盒任务。

有益效果：本发明的有益效果如下：

(1)本发明的装盒机构相比于现有设备，增加了储棒整理过渡仓，棒料先在储棒过渡仓中整理排列规整，在达到一盒装填数量后，首先利用夹持机构将可送入包装盒的部分棒料与尚需进一步整理的棒料分开，而后通过推送机构一次性将规整好的棒料整体推入纸盒完成装盒任务，具有效率高，整理效果好等优点；

(2)本发明的装盒结构的叠式推送机构结构紧凑，减小了设备占地面积；

(3)本发明的装盒结构中的拍平夹持机构在棒料整理过程中还起着棒料端面拍平整理的作用，替代了传统装盒机的拍平机构；

(4)整个机构还利用先进的定位控制技术，可以通过HMI人机界面进行各项参数的调节，不仅使装盒机具有柔性生产能力，还提升了装盒质量，为企业减少了人工成本。

附图说明

图1为本发明的装盒机构结构示意图；

图2为本发明的棒料拍平夹持机构结构示意图；

图3为本发明的装盒控制系统原理框图；

图4为本发明的控制方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

如图1所示的一种柔性棒料的装盒机构，包括棒料整理机构，棒料拍平夹持机构6、叠式推送机构5和装盒控制系统；所述棒料整理机构包括整理过渡仓1、棒料托板3、棒料侧板、振动机构7，所述整理过渡仓1的顶部设有振动机构7，所述整理过渡仓1的底部设有棒料托板3，所述整理过渡仓1的两旁侧设有棒料侧板，包装纸盒2放置在整理过渡仓的一侧；所述棒料拍平夹持机构6、叠式推送机构5分别安装在所述整理过渡仓1的另一侧。在棒料整理过程中，通过已有的筛针机构，在振动机构和棒料拍平夹持机构的作用下，合力使棒料整齐地逐层平铺在整理过渡仓内，两侧形成交叉排列的规整状态，端面平齐。

本实施例中，整理过渡仓的两棒料侧板之间的距离可与所述柔性棒料的包装纸盒宽度相适配。且两侧部之间的距离可以调整，以适应不同规格棒料的装盒要求。

本实施例中，所述振动机构安装在两棒料侧板外侧，通过振动机构的振动使得两侧侧板振动从而使得棒料整理平整。

本实施例中，如图2所示，所述棒料拍平夹持机构包括拍平伺服电机61、传动电缸62、贴有硅胶板的夹持板63以及保证夹持板的水平及夹持时受力均衡的导向光轴64，所述拍平伺服电机61与所述传动电缸62连接，所述传动电缸62固定连接有所述夹持板63，所述夹持板63之间设有导向光轴64。该棒料拍平夹持机构用于在棒料整理过程中实现棒料的拍平整理，而且能够在棒料的装盒过程中实现棒料的夹持拦截。

本实施例中，叠式推送机构5由两个丝杆机构级联组成，两个丝杆机构的端部设有推板4。执行推送任务时，两个伺服电机分别驱动两个丝杆同时动作，推送棒料总行程为两个丝杆行程之和，采用叠式的推送机构保证了装盒机构在较小的空间就可完成长距离的推送任务。

如图3所示的装盒控制系统原理框图。包括PLC、HMI人机界面、定位模块、伺服驱动器(伺服放大器)及各机构的伺服电机，各机构的伺服电机包括了拍平夹持电机、推板电机、整体推送电机以及过渡仓托板电机。所述HMI人机界面、定位模块分别与所述PLC连接，所述的各机构的伺服电机分别通过伺服驱动器与定位模块连接。

另外，装盒控制系统中的PLC的输入模块还连接有各种开关、按钮以及传感器等，同时输入输出模块还通过变频器连接有筛针电机。

本发明中所述的棒料装盒机构通过PLC集中控制，利用定位模块、伺服驱动器和伺服电机驱动棒料整理机构过渡仓托板，棒料拍平夹持机构和叠式推送机构动作。

本实施例中，棒料拍平夹持机构、棒料整理机构、叠式推送机构的运动速度、运动行程及运动时间都可以通过HMI进行参数设置，可满足不同装盒速度的需求。

本实施例中，棒料整理机构的振动机构和棒料拍平夹持机构，可通过修改HMI相关参数，调节振动机构的振动频率与振动幅度，调节拍平机构的拍平速度与拍平距离，保证不同规格棒料的整理质量。

本发明中所述的装盒机构可适应不同规格的棒料和不同高度的包装盒，当棒料规格和纸盒发生变化时，通过修改HMI相关参数，控制过渡仓下部托板下降位置，使夹持机构在新的位置夹持棒料，保证未被夹持的棒料正好装满包装盒。

本发明中所述对叠式推送机构的速度、行程的控制，可以进一步减少装盒过程中对棒料端面的破坏。

装盒机构的控制过程如下：整个过程包括棒料整理和装盒。在棒料整理过程中，本发明设置一个整理过渡仓，加工成型的棒料通过筛针机构均匀落入该仓内，在过渡仓的侧壁，加装可调节频率振动机构，在过渡仓的正面加装拍平夹持机构，振动机构的振动和拍平机构的端面拍压，保证了棒料在过渡仓内的排列规整。当过渡仓内整理出一整盒棒料后，进入装盒过程，先通过棒料拍平夹持机构将尚需整理的棒料夹持住，将可送入包装盒的一整盒棒料与尚需进一步整理的棒料分开，然后过渡仓下部托板下降，整盒整理好的棒料随之下降到指定高度，推送机构处于与整理好棒料等高的位置，在推送机构前端安装有一块与整盒棒料面积相当的平板，当整盒棒料下降到指定高度时，推送机构动作，将棒料一次性整盒推送至空纸盒中完成装盒。

具体的，如图4所示，本发明的装盒机构的控制方法包括如下步骤：

(1)当装盒机准备就绪，首先执行柔性棒料的整理任务，棒料托板下降的同时筛针机构开始摆动，振动机构开始动作，拍平机构执行拍平动作；使柔性棒料整齐地排列在棒料过渡仓内；

(2)定位模块根据HMI人机界面上设定的参数，控制伺服电机驱动棒料托板逐渐下降，在整理出一整盒棒料时，棒料托板停止运动，其下降位置可根据不同规格的棒料进行调整，以保证整理出的棒料正好装满一盒，然后筛针机构停止摆动，振动机构停止动作；拍平机构切换往返运动模式为直线运动模式，增加向前行程，完成夹持动作，夹持的位置参数也可通过HMI人机界面进行修改，以适应不同长度的棒料；最后棒料托板进一步下降到指定的位置；

(3)当棒料托板下降到指定的位置时，叠式推送机构开始动作，将托板上的棒料推进空纸盒中，然后叠式推送机构退回；在执行推送任务时，控制叠式推送机构的两个电机同时动作，按照一定的速度、位置曲线保证装盒效率和装盒质量；

(4)当叠式推送机构退回到位时，棒料托板再次上升到刚才的位置，此时拍平机构松开柔性棒料，棒料托板接住被夹持的柔性棒料；至此，整个装盒机构重复刚才的步骤，执行下一轮的装盒任务。

本发明的装盒机构相比于现有设备，增加了储棒整理过渡仓，棒料先在储棒过渡仓中整理排列规整，在达到一盒装填数量后，首先利用夹持机构将可送入包装盒的部分棒料与尚需进一步整理的棒料分开，而后通过推送机构一次性将规整好的棒料整体推入纸盒完成装盒任务，具有效率高，整理效果好等优点

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种柔性棒料的装盒机构，其特征在于：包括棒料整理机构，棒料拍平夹持机构、叠式推送机构和装盒控制系统；所述棒料整理机构包括整理过渡仓、棒料托板、棒料侧板、振动机构，所述整理过渡仓的顶部设有振动机构，所述整理过渡仓的底部设有棒料托板，所述整理过渡仓的两旁侧部分别设有棒料侧板，包装纸盒放置在整理过渡仓的一侧；所述棒料拍平夹持机构、叠式推送机构分别安装在所述整理过渡仓的另一侧；

所述装盒控制系统包括PLC、HMI人机界面、定位模块、伺服驱动器及各机构的伺服电机，所述HMI人机界面、定位模块分别与所述PLC连接，所述的各机构的伺服电机分别通过伺服驱动器与定位模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种柔性棒料的装盒机构，其特征在于：所述整理过渡仓的两棒料侧板之间的距离与所述柔性棒料的包装纸盒宽度相适配。

3.根据权利要求1所述的一种柔性棒料的装盒机构，其特征在于：所述振动机构安装在两棒料侧板的顶部外侧。

4.根据权利要求1所述的一种柔性棒料的装盒机构，其特征在于：所述棒料拍平夹持机构包括拍平伺服电机61、传动电缸62、贴有硅胶板的夹持板63以及保证夹持板的水平及夹持时受力均衡的导向光轴64，所述拍平伺服电机61与所述传动电缸62连接，所述传动电缸62固定连接有所述夹持板63，所述夹持板63之间设有导向光轴64；

该棒料拍平夹持机构用于在棒料整理过程中实现棒料的拍平整理，而且能够在棒料的装盒过程中实现棒料的夹持拦截。

5.根据权利要求1所述的一种柔性棒料的装盒机构，其特征在于：所述叠式推送机构由两个丝杆机构级联组成，两个伺服电机分别驱动两个丝杆同时动作，推送棒料总行程为两个丝杆行程之和，两个丝杆机构的端部设有推板，通过推板将柔性棒料整体推进包装纸盒中。

6.根据权利要求1所述的一种柔性棒料的装盒机构，其特征在于：所述棒料拍平夹持机构、棒料整理机构、叠式推送机构的运动速度、运动行程及运动时间都能够通过HMI人机界面进行参数设置，满足不同装盒速度的需求。

7.根据权利要求1所述的一种柔性棒料的装盒机构，其特征在于：所述振动机构和棒料拍平夹持机构，能够通过修改HMI人机界面相关参数，调节振动机构的振动频率与振动幅度，调节棒料拍平机构的拍平速度与拍平距离，保证不同规格棒料的整理质量。

8.根据权利要求1所述的一种柔性棒料的装盒机构，其特征在于：所述各机构的伺服电机包括拍平夹持电机、推板电机、整体推送电机以及过渡仓托板电机。

9.根据权利要求1-8任一一项所述的一种柔性棒料的装盒机构的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)当装盒机准备就绪，首先执行柔性棒料的整理任务，棒料托板下降的同时筛针机构开始摆动，振动机构开始动作，拍平机构执行拍平动作；使柔性棒料整齐地排列在棒料过渡仓内；

(2)定位模块根据HMI人机界面上设定的参数，控制伺服电机驱动棒料托板逐渐下降，在整理出一整盒棒料时，棒料托板停止运动，其下降位置可根据不同规格的棒料进行调整，以保证整理出的棒料正好装满一盒，然后筛针机构停止摆动，振动机构停止动作；拍平机构切换往返运动模式为直线运动模式，增加向前行程，完成夹持动作，夹持的位置参数也可通过HMI人机界面进行修改，以适应不同长度的棒料；最后棒料托板进一步下降到指定的位置；

(3)当棒料托板下降到指定的位置时，叠式推送机构开始动作，将托板上的棒料推进空纸盒中，然后叠式推送机构退回；在执行推送任务时，控制叠式推送机构的两个电机同时动作，按照一定的速度、位置曲线保证装盒效率和装盒质量；

(4)当叠式推送机构退回到位时，棒料托板再次上升到刚才的位置，此时拍平机构松开柔性棒料，棒料托板接住被夹持的柔性棒料；至此，整个装盒机构重复刚才的步骤，执行下一轮的装盒任务。