CN110482455A - 一种基于智能判断的拧盖方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于智能判断的拧盖方法，包括以下步骤：S1：将瓶身固定，将瓶盖装在拧盖头上；S2：升降轴带动装有拧盖头的旋转轴下降到位置H1，然后旋转轴带动拧盖头正转，同时升降轴带动旋转轴继续下降；S3：当旋转轴负载扭矩达到预设扭矩时，旋转轴停止旋转，升降轴停止带动旋转轴下降，然后控制系统通过采用时间监测判断、位移检测判断、位置检测判断中的一种或多种的结合对瓶盖是否拧歪进行判断；S4：若判断瓶盖未拧歪，拧盖作业完成；若判断瓶盖拧歪，则旋转轴带动拧盖头反转，将被拧歪的瓶盖拧出，然后升降轴带动旋转轴上升到位置H2，再次重复步骤S2至S3，直至拧盖作业完成。本发明应用于自动化生产技术领域。

Description

一种基于智能判断的拧盖方法

技术领域

本发明涉及自动化生产技术领域，具体涉及一种基于智能判断的拧盖方法。

背景技术

目前，各种瓶装产品的生产组装中都需要运用到拧盖工艺，在拧紧过程中，会出现瓶盖与瓶口螺纹契合异常而导致瓶盖拧歪。

申请号为CN201810598170.2的专利文件公开了一种与机器人进行交互的自动拧螺母机，其结构主要包括工作台、气动夹爪、夹爪支架、拧螺母机构、Y轴导杆、Y轴电缸、控制系统。拧螺母机构包括伺服电机、减速机、编码器、螺母安装模具。当机器人夹持工件上料至气动夹爪的夹取位置时，控制系统控制气动夹爪张开、夹紧并固定工件；控制拧螺母机构执行旋转与向上运行的并行动作，其中伺服电机执行正向或反向旋转，Y轴电缸执行上行或下行运行，由此实现螺母拧紧或松开动作。

申请号为CN201910021802.3的专利文件公开了一种全反馈拧盖机构，包括机构支架以及设置于机构支架上的驱动机构、位移检测单元、拧盖摩擦片、传动机构，所述位移检测单元与拧盖摩擦片连接用以检测螺纹位置；所述驱动机构通过传动机构与拧盖摩擦片相连接，并驱动拧盖摩擦片正转或反转。还公开了一种基于所述全反馈拧盖机构的拧盖方法，所述驱动机构先反转，驱动拧盖摩擦片反转，拧盖摩擦片在反转的同时位移检测单元全程监控螺纹位置，当检测到瓶盖与瓶口的螺纹对应后，驱动机构正转，驱动拧盖摩擦片正转，进而拧盖摩擦片将瓶盖与瓶口拧紧。

上述对比文件中的方案对于瓶盖是否拧歪都不能进行检测判断，影响了拧盖质量，智能化较低。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种基于智能判断的拧盖方法，能够对瓶盖是否拧歪进行判断，智能化程度高。

为实现上述目的，本发明提出了一种基于智能判断的拧盖方法，包括以下步骤：

S1：将瓶身固定，将瓶盖装在拧盖头上；

S2：升降轴带动装有拧盖头的旋转轴下降到位置H1，然后旋转轴带动拧盖头正转，同时升降轴带动旋转轴继续下降；

所述位置H1为瓶盖触碰到瓶身的瓶口时旋转轴的位置，所述正转为往瓶盖拧紧的方向旋转；

S3：当旋转轴负载扭矩达到预设扭矩时，旋转轴停止旋转，所述升降轴停止带动旋转轴下降，然后控制系统通过采用时间监测判断、位移检测判断、位置检测判断中的一种或多种的结合对瓶盖是否拧歪进行判断；

S4：若判断瓶盖未拧歪，则升降轴带动旋转轴回到起始位置，拧盖作业完成；

若判断瓶盖拧歪，则旋转轴带动拧盖头反转，将被拧歪的瓶盖拧出，然后升降轴带动旋转轴上升到位置H2，再次重复步骤S2至S3，直至拧盖作业完成；

所述反转为往瓶盖拧紧的相反方向旋转，所述位置H2为旋转轴高于位置H1时的位置。

进一步改进的，步骤S3中，所述时间监测判断包括以下步骤：当升降轴带动装有拧盖头的旋转轴下降到位置H1时，控制系统开始计时，旋转轴停止旋转时停止计时，记录时间为t1，将t1与正常拧紧时间范围t0比较，若t1在t0范围内，则控制系统判断瓶盖未拧歪，若t1未在t0范围内，则控制系统判断瓶盖拧歪。

进一步改进的，步骤S3中，所述位移检测判断包括以下步骤：控制系统记录旋转轴从位置H1处至旋转轴停止转动时的移动位移L1，将位移L1与正常拧紧时的位移L0比较，所述位移L0为正常情况下旋转轴从位置H1处至旋转轴停止转动时的位移范围，若L1在L0范围内，则控制系统判断瓶盖未拧歪，若L1未在L0范围内，则控制系统判断瓶盖拧歪。

进一步改进的，步骤S3中，所述位置检测判断包括以下步骤：在拧盖头上方设置感应器，所述旋转轴停止旋转后，若拧盖头未触发感应器则控制系统判断瓶盖未拧歪，若拧盖头触发感应器则控制系统判断瓶盖拧歪；

或者，所述位置检测判断包括以下步骤：在拧盖头下方设置感应器，所述旋转轴停止旋转后，若拧盖头未触发感应器则控制系统判断瓶盖拧歪，若拧盖头触发感应器则控制系统判断瓶盖未拧歪。

进一步改进的，步骤S3中，采用时间监测判断和位移检测判断结合使用时，当时间监测判断和位移检测判断的判断结果不一致时，所述控制系统优先采用位移检测判断的判断结果；

采用时间监测判断和位置检测判断结合使用时，当时间监测判断和位置检测判断的判断结果不一致时，所述控制系统优先采用位置检测判断的判断结果；

采用位移检测判断和位置检测判断结合使用时，当位移检测判断和位置检测判断的判断结果不一致时，所述控制系统优先采用位置检测判断的判断结果；

采用时间监测判断、位移检测判断和位置检测判断结合使用时，当位移检测判断、时间监测判断、位置检测判断的判断结果不一致时，所述控制系统优先采用位置检测判断的判断结果。

进一步改进的，步骤S3中，若控制系统判断同一瓶盖拧歪两次，则控制系统发出报警信号，所述拧盖头松开该瓶盖，升降轴回到初始位置。

进一步改进的，所述控制系统发出报警信号后，通过人工干预矫正瓶盖。

进一步改进的，步骤S2中，旋转轴达到位置H1前，所述旋转轴反转。

进一步改进的，步骤S2中，所述旋转轴的旋转速度为s1,所述升降轴继续下降速度为s2，所述瓶盖的螺距为d，则有：s2＝s1*d。

进一步改进的，步骤S2中，在控制系统设置预设扭矩为N；

步骤S3中，当负载扭矩达到预设扭矩时，所述控制系统控制旋转轴停止旋转。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果：

本发明将瓶盖拧在瓶身上时，需要将瓶身固定，将瓶盖装在拧盖头上，升降轴带动装有拧盖头的旋转轴下降到位置H1处，然后旋转轴旋转，同时升降轴继续下降，从而将瓶盖拧在瓶身的瓶口上。当旋转轴拧瓶盖时的扭矩达到N时，控制系统会通过时间监测判断、位移检测判断、位置检测判断中的一种或多种的结合对瓶盖是否拧歪进行判断；如果判断瓶盖没有拧歪，升降轴复位，拧盖作业完成，如果判断拧歪了，旋转轴翻转，升降轴上升到位置H2，再次将瓶盖往瓶身的瓶口拧紧，直至作业完成。本发明在拧瓶盖时，能够对瓶盖是否拧歪进行智能判断，如判断瓶盖后，能够进行修正作业。对于瓶盖是否拧歪及其拧歪修正具有高度智能化，减少了人工成本，非常适合现代化企业智能化生产。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明的拧盖方法所采用的拧盖装置；

图2为本发明的拧盖方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参照图1，本实施例中基于智能判断的拧盖方法所采用的拧盖装置包括竖向驱动件7和转动驱动件8，竖向驱动件7为气缸或液压缸等，竖向驱动件7的输出端设有升降轴4，升降轴4下方装有旋转轴5。转动驱动件8为电机，该电机和旋转轴5之间通过皮带9相连，竖向驱动件7伸长或收缩时，转动驱动件8、皮带9、旋转轴5都会同步上下移动。

一种基于智能判断的拧盖方法，包括以下步骤：

S1：将瓶身1固定，将瓶盖2装在拧盖头3上；

S2：升降轴4带动装有拧盖头3的旋转轴5下降到位置H1，然后旋转轴5带动拧盖头3正转，同时升降轴4带动旋转轴5继续下降；

位置H1为瓶盖2触碰到瓶身1的瓶口时旋转轴5的位置，正转为往瓶盖2拧紧的方向旋转；

S3：当旋转轴5负载扭矩达到预设扭矩时，旋转轴5停止旋转，所述升降轴4停止带动旋转轴5下降，然后控制系统通过采用时间监测判断、位移检测判断、位置检测判断中的一种或多种的结合对瓶盖2是否拧歪进行判断；

S4：若判断瓶盖2未拧歪，则升降轴4带动旋转轴5回到起始位置，拧盖作业完成；

若判断瓶盖2拧歪，则旋转轴5带动拧盖头3反转，将被拧歪的瓶盖2拧出，然后升降轴4带动旋转轴5上升到位置H2，再次重复步骤S2至S3，直至拧盖作业完成；

反转为往瓶盖2拧紧的相反方向旋转，位置H2为旋转轴5高于位置H1时的位置。控制系统为PLC系统，N的值通过对同一种瓶盖2、同一种瓶身1进行多次拧盖测试得到，不同瓶盖2、瓶身1的N值可能会不一样。

本实施例中，步骤S3中，时间监测判断包括以下步骤：当升降轴4带动装有拧盖头3的旋转轴5下降到位置H1时，控制系统开始计时，旋转轴5停止旋转时停止计时，记录时间为t1，将t1与正常拧紧时间范围t0比较，若t1在t0范围内，则控制系统判断瓶盖2未拧歪，若t1未在t0范围内，则控制系统判断瓶盖2拧歪。t0为大量测试作业得到的正常拧盖所需时间的数值范围。比如，在多次正常拧盖测试中，记录的最大t1值为A，记录的最小t1值为B，则t0的范围为B～A。

本实施例中，步骤S3中，位移检测判断包括以下步骤：控制系统记录旋转轴5从位置H1处至旋转轴5停止转动时的移动位移L1，将位移L1与正常拧紧时的位移L0比较，位移L0为正常情况下旋转轴5从位置H1处至旋转轴5停止转动时的位移范围，若L1在L0范围内，则控制系统判断瓶盖2未拧歪，若L1未在L0范围内，则控制系统判断瓶盖2拧歪。L0为为大量测试作业得到的正常拧盖时旋转轴5移动位移的数值范围。比如，在多次正常拧盖测试中，旋转轴5的最大位移值为a，旋转轴5的最小位移值为b，则L0的范围为b～a。

本实施例中，步骤S3中，位置检测判断包括以下步骤：在拧盖头3上方设置感应器6，旋转轴5停止旋转后，若拧盖头3未触发感应器6则控制系统判断瓶盖2未拧歪，若拧盖头3触发感应器6则控制系统判断瓶盖2拧歪；感应器6为光纤感应器，也可以为其他能够在本实施例中实现相同功能的感应器。采用该种方式时，感应器6设置在拧盖头3的上方，该上方的具体位置可根据多次测试得到正常拧盖时拧盖头3会达到的位置，从而将感应器6设置在该位置。如果拧盖头3触发了感应器6，则说明该次拧盖拧歪了；反之，则为拧盖正常。

或者，位置检测判断包括以下步骤：在拧盖头3下方设置感应器6，旋转轴5停止旋转后，若拧盖头3未触发感应器6则控制系统判断瓶盖2拧歪，若拧盖头3触发感应器6则控制系统判断瓶盖2未拧歪。采用该种方式时，感应器6需要装在拧盖头3的下方，具体位置可通多次测试得出。但是该种方式检测时存在一个问题，由于瓶身1位于瓶盖2的下方，因此需要感应器6能够识别瓶盖2和瓶身1。如果瓶盖2和瓶身1一种为金属材质一种为非金属材质的话，感应器6可以将其识别，如果为同一种材质则无法识别。

感应器6设置在拧盖头3时还有一种实现可能就是，拧盖头3的直径较大，将感应器6安装在一定的距离范围内，使感应器6仅能检测到拧盖头3，瓶身2离感应器6较远，瓶身2不在感应器6的检测范围内。

本实施例中，步骤S3中，采用时间监测判断和位移检测判断结合使用时，当时间监测判断和位移检测判断的判断结果不一致时，控制系统优先采用位移检测判断的判断结果；

采用时间监测判断和位置检测判断结合使用时，当时间监测判断和位置检测判断的判断结果不一致时，控制系统优先采用位置检测判断的判断结果；

采用位移检测判断和位置检测判断结合使用时，当位移检测判断和位置检测判断的判断结果不一致时，控制系统优先采用位置检测判断的判断结果；

采用时间监测判断、位移检测判断和位置检测判断结合使用时，当位移检测判断、时间监测判断、位置检测判断的判断结果不一致时，控制系统优先采用位置检测判断的判断结果。

本实施例中，上述判断的优先级别为：位置检测判断大于位移检测判断，位移检测判断大于时间监测判断。

采用时间监测判断、位移检测判断和位置检测判断中的多种结合使用时，如果判断结果是一致时，则可以提高上述判断方式的可信度。如果判断结果不一致时，虽然其优先采用了其中一种判断的判断结果，但是可以提醒工作人员，使工作人员能够及时甄别是否是机器的故障还是拧盖是否真的异常。这样做的好处是，通过多种判断方式的叠加，可以提高了设备运行的智能化。

本实施例中，步骤S3中，若控制系统判断同一瓶盖2拧歪两次，则控制系统发出报警信号，拧盖头3松开该瓶盖2，升降轴4回到初始位置。

本实施例中，控制系统发出报警信号后，通过人工干预矫正瓶盖2。如果连续拧歪瓶盖2，则说明拧盖装置出现了较大的故障，则需要人工解决，这样也能够实现对拧盖装置的运行状况进行监测，既保证了自动化生产又能够最大程度的对设备实现保护。

本实施例中，步骤S2中，旋转轴5达到位置H1前，旋转轴5反转，旋转轴5反转可以带动拧盖头3上的瓶盖2反转，瓶盖2反转有利于瓶盖2和瓶身1的螺纹契合，降低瓶盖2拧歪的概率。

本实施例中，步骤S2中，旋转轴5的旋转速度为s1,升降轴4继续下降速度为s2，瓶盖2的螺距为d，则有：s2＝s1*d。s1的单位为转/分钟；s2的单位为mm/分钟；d的单位为mm。升降轴4每下降d位移，旋转轴5旋转一周。

本实施例中，步骤S2中，在控制系统设置预设扭矩为N；根据不同的瓶盖2可以在控制系统设置不同的预设扭矩，当然，其N值也可能是不同的。这样可以基于多次扭矩测试得出不同瓶盖的预设扭矩，并将预设扭矩在控制系统设置，对旋转轴5的负载扭矩限定。

步骤S3中，当负载扭矩达到预设扭矩时，控制系统控制旋转轴5停止旋转。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于智能判断的拧盖方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将瓶身(1)固定，将瓶盖(2)装在拧盖头(3)上；

S2：升降轴(4)带动装有拧盖头(3)的旋转轴(5)下降到位置H1，然后旋转轴(5)带动拧盖头(3)正转，同时升降轴(4)带动旋转轴(5)继续下降；

所述位置H1为瓶盖(2)触碰到瓶身(1)的瓶口时旋转轴(5)的位置，所述正转为往瓶盖(2)拧紧的方向旋转；

S3：当旋转轴(5)负载扭矩达到预设扭矩时，所述旋转轴(5)停止旋转，所述升降轴(4)停止带动旋转轴(5)下降，然后控制系统通过采用时间监测判断、位移检测判断、位置检测判断中的一种或多种的结合对瓶盖(2)是否拧歪进行判断；

S4：若判断瓶盖(2)未拧歪，则升降轴(4)带动旋转轴(5)回到起始位置，拧盖作业完成；

若判断瓶盖(2)拧歪，则旋转轴(5)带动拧盖头(3)反转，将被拧歪的瓶盖(2)拧出，然后升降轴(4)带动旋转轴(5)上升到位置H2，再次重复步骤S2至S3，直至拧盖作业完成；

所述反转为往瓶盖(2)拧紧的相反方向旋转，所述位置H2为旋转轴(5)高于位置H1时的位置。

2.根据权利要求1所述的基于智能判断的拧盖方法，其特征在于，步骤S3中，所述时间监测判断包括以下步骤：当升降轴(4)带动装有拧盖头(3)的旋转轴(5)下降到位置H1时，控制系统开始计时，旋转轴(5)停止旋转时停止计时，记录时间为t1，将t1与正常拧紧时间范围t0比较，若t1在t0范围内，则控制系统判断瓶盖(2)未拧歪，若t1未在t0范围内，则控制系统判断瓶盖(2)拧歪。

3.根据权利要求1所述的基于智能判断的拧盖方法，其特征在于，步骤S3中，所述位移检测判断包括以下步骤：所述控制系统记录旋转轴(5)从位置H1处至旋转轴(5)停止转动时的移动位移L1，将位移L1与正常拧紧时的位移L0比较，所述位移L0为正常情况下旋转轴(5)从位置H1处至旋转轴(5)停止转动时的位移范围，若L1在L0范围内，则判断瓶盖(2)未拧歪，若L1未在L0范围内，则判断瓶盖(2)拧歪。

4.根据权利要求1所述的基于智能判断的拧盖方法，其特征在于，步骤S3中，所述位置检测判断包括以下步骤：在拧盖头(3)上方设置感应器(6)，所述旋转轴(5)停止旋转后，若拧盖头(3)未触发感应器(6)则控制系统判断瓶盖(2)未拧歪，若拧盖头(3)触发感应器(6)则控制系统判断瓶盖(2)拧歪；

或者，所述位置检测判断包括以下步骤：在拧盖头(3)下方设置感应器(6)，所述旋转轴(5)停止旋转后，若拧盖头(3)未触发感应器(6)则控制系统判断瓶盖(2)拧歪，若拧盖头(3)触发感应器(6)则控制系统判断瓶盖(2)未拧歪。

5.根据权利要求1所述的基于智能判断的拧盖方法，其特征在于，步骤S3中，采用时间监测判断和位移检测判断结合使用时，当时间监测判断和位移检测判断的判断结果不一致时，所述控制系统优先采用位移检测判断的判断结果；

采用时间监测判断和位置检测判断结合使用时，当时间监测判断和位置检测判断的判断结果不一致时，所述控制系统优先采用位置检测判断的判断结果；

采用位移检测判断和位置检测判断结合使用时，当位移检测判断和位置检测判断的判断结果不一致时，所述控制系统优先采用位置检测判断的判断结果；

采用时间监测判断、位移检测判断和位置检测判断结合使用时，当位移检测判断、时间监测判断、位置检测判断的判断结果不一致时，所述控制系统优先采用位置检测判断的判断结果。

6.根据权利要求1至5任一项所述的基于智能判断的拧盖方法，其特征在于，步骤S3中，若控制系统判断同一瓶盖(2)拧歪两次，则控制系统发出报警信号，所述拧盖头(3)松开该瓶盖(2)，升降轴(4)回到初始位置。

7.根据权利要求6所述的基于智能判断的拧盖方法，其特征在于，所述控制系统发出报警信号后，通过人工干预矫正瓶盖(2)。

8.根据权利要求1至5任一项所述的基于智能判断的拧盖方法，其特征在于，步骤S2中，旋转轴(5)达到位置H1前，所述旋转轴(5)反转。

9.根据权利要求1至5任一项所述的基于智能判断的拧盖方法，其特征在于，步骤S2中，所述旋转轴(5)的旋转速度为s1,所述升降轴(4)继续下降速度为s2，所述瓶盖(2)的螺距为d，则有：s2＝s1*d。

10.根据权利要求1至5任一项所述的基于智能判断的拧盖方法，其特征在于，步骤S2中，在控制系统设置预设扭矩为N；

步骤S3中，当负载扭矩达到预设扭矩时，所述控制系统控制旋转轴(5)停止旋转。