CN111572040B - 杯盖密封圈组装设备 - Google Patents

Abstract

一种杯盖密封圈组装设备，属于杯子自动化组装设备领域，包括料仓，料仓中密封圈依次经提升部、料斗进入第一输送线上，防堆叠机构、第一位置检测机构、第一拾取机构沿第一输送线依次设置，翻转机构设置在第一拾取机构的一侧，第一拾取机构包括第一搬运机器人本体、拾取抓手和姿态检测机构，姿态检测机构用于检测密封圈的正反，第一拾取机构搬运密封圈到第三输送线上或者翻转机构，物料翻转后落入第三输送线上，第二拾取机构根据第二位置识别机构的数据从第二输送线拾取物料并倾斜放置到第三输送线上的密封圈中，压盖机构设置在位于第二拾取机构的下游对杯盖和密封圈进行压合。该装置能够高效将密封圈与杯盖进行压合。

Description

杯盖密封圈组装设备

技术领域

本发明属于杯子自动化组装设备领域，具体涉及一种杯盖密封组装设备。

背景技术

水杯的杯口与杯盖之间存在缝隙，通常都使用密封圈使两个贴合，避免漏水，杯盖中的密封圈一般采用橡胶材质制成且该密封圈很薄，为了保证密封性能，密封圈的内径和外径与其配合的表面为过盈连接，因此使用机械设备直径将密封圈与杯盖垂直压合存在一定的难度，采用人工组装需要大量的人工劳动力，且人工组件效率低下，影响加工生产的速度，工人的劳动量也较大。

同时，密封圈的上下两端面相差不大，密封圈但是如何装反将不能起到密封的效果，人工组装时需要精确识别密封圈的上下端面，否则将导致返工。在水杯中或者饭盒中，如何密封圈装反，在杯体或者饭盒倾斜时，内部的液体将会渗出；在保鲜盒中，需要随时保证密封圈与杯盖、杯体之间的气密性，因此对密封圈和杯盖的压合提出了更高的要求。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种杯盖密封圈组装设备，该装置能够高效将密封圈与杯盖进行压合。

采用的技术方案：一种杯盖密封圈组装设备，包括第一输送线、第二输送线和第三输送线，第一输送线用于运送密封圈，料仓设置在第一输送线始端的一侧，料斗设置在第一输送线的上方，提升部用于连接料仓和料斗并运送密封圈，密封圈从料斗的底部漏出到第一输送线上，其特征在于，料斗的下端且位于其下游的一侧设置防堆叠机构，防堆叠机构利用其与第一输送线的高度差控制仅单层密封圈能够通过，第二输送线用于运送杯盖，第二输送线设置成相连的多段，第三输送线设置在第一输送线的一侧且位于第二输送线的一侧，第一位置检测机构设置在第一输送线的上方，第一位置检测机构用于检测密封圈在第一输送线的位置，第一拾取机构跨置在第一输送线与第三输送线之间且位于第一位置检测机构的下游，第一拾取机构包括第一搬运机器人本体、拾取抓手和姿态检测机构，拾取抓手设置在第一搬运机器人本体上，姿态检测机构设置在拾取抓手上，姿态检测机构检测密封圈的正反，翻转机构设置在第一拾取机构远离第一输送线的一侧，第一拾取机构用于姿态检测机构的检测结果搬运密封圈到第三输送线上或者翻转机构，翻转机构将密封圈翻转后放置到第三输送线上，第二位置识别机构包括密封圈识别机构和杯盖识别机构，杯盖识别机构和密封圈识别机构分别设置在第二输送线、第三输送线上，密封圈识别机构位于第一拾取机构的下游，第二拾取机构跨置在第二输送线与第三输送线之间且位于密封圈识别与杯盖识别机构的下游，第二拾取机构用于从第二输送线上搬运杯盖并倾斜放置到第三输送线上的密封圈中，压盖机构设置在第三输送线的上方且位于第二拾取机构的下游。

进一步的，还包括杯盖缓冲机构，杯盖缓冲机构设置在第二输送线的末端，杯盖缓冲机构用于将第二输送线上未被拾取的杯盖放置进行回收。

进一步的，还包括回流机构，回流机构的两端分别与料仓和第一输送线的末端相连，第一输送线上未被拾取的密封圈随回流机构运动到料仓中。

进一步的，所述压盖机构包括压盖输送线，压盖输送线的前后两端悬置在第三输送线的上方，压盖输送线采用同步带进行运送，压盖输送线中同步带的与第三输送线中输送带的相邻面之间的最小距离略小于杯盖与密封圈组装后的高度。

进一步的，所述压盖输送线中同步带与第三输送线中输送带的相邻面之间的距离沿第三输送线的运动方向逐渐减小。

进一步的，所述杯盖与密封圈的倾角为10°-15°。

进一步的，所述拾取抓手包括手指气缸，手指气缸设置在第一搬运机器人本体的末端法兰上，两个夹爪分别固定在手指气缸的输出端的内侧，所述姿态检测机构包括传感器，传感器设置在靠近第一位置检测机构夹爪内侧，传感器为对射型传感器，传感器的两端分别安装在夹爪的夹持部和夹持部的上方，密封圈的最大外径伸入传感器的两端之间检测密封圈的姿态。

进一步的，所述第二拾取机构包括第二搬运机器人本体和翻转抓手，翻转抓手包括安装板，安装板固定在第二搬运机器人本体的末端法兰上，在安装板的两端分别与直行气缸的固定端、吸盘连接部铰链，气缸的缸杆与吸盘连接部的一侧铰链，吸盘固定在吸盘连接部的下端。

进一步的，所述第一位置识别机构包括视觉检测机构，视觉检测机构采用工业相机对密封圈进行拍照，通过识别图片中心位置来识别密封圈的中心位置。

进一步的，所述防堆叠机构包括滚筒毛刷，滚筒毛刷的与第一输送线之间的高度仅能够容纳单层密封圈通过，滚筒毛刷转动与密封圈接触，滚筒毛刷刷落其上部的密封圈。

进一步的，所述翻转机构包括旋转气缸，翻转平板安装在旋转气缸的输出端，翻转平板的两侧设有挡边，旋转气缸带动翻转平板及其上密封圈转动将密封圈进行翻转。

有益的技术效果：（1）采用工业相机拍照识别密封圈的位置，通过在夹爪上设置传感器，传感器的两端之间形成感应凹槽，通过密封圈的最大外径是否伸入传感器的发射端和接受端之间来识别密封圈的正反，采用密封圈的结构特征与传感器相结合的方式对密封圈进行识别，经济、稳定、高效；（2）通过倾斜地将杯盖放置到密封圈中，精选,杯盖与密封圈的倾角为10°-15°，采用具有柔性的压盖机构能够实现连续地高效地压盖，增大压盖宽度同时防止对杯盖造成损伤；（3）对于第一拾取机构、第二拾取机构没有及时拾取的杯盖和密封圈分别通过杯盖缓冲机构、回流机构进行回收，从而方便进行再次循环。

附图说明

图1 为本发明装置的整体结构示意图。

图2 为本发明装置中料仓和防堆叠机构的结构示意图。

图3 为本发明装置中第一拾取机构的局部结构示意图。

图4 为本发明装置中第二拾取机构的局部结构示意图。

图5 为本发明装置中翻转机构的结构示意图。

图6 为本发明装置中压盖机构的结构示意图。

图7 为本发明装置中密封圈姿态识别的示意图一。

图8 为本发明装置中密封圈姿态识别的示意图二。

图中：1.料仓；2.提升部；3.料斗；4.防堆叠机构；4-1.毛刷滚筒；4-2.限位板；5.第一输送线；6.第一位置识别机构；7.密封圈识别机构；8.杯盖识别机构；9.第三输送线；10.压盖机构；10-1.支持框架；10-2.支持框架；10-3.压盖输送线；11.杯盖缓冲机构；12.第二输送线；13.第一拾取机构；13-1.手指气缸；13-2.传感器；13-3.夹爪；14.第二拾取机构；14-1.第二搬运机器人本体；14-2 .吸盘连接部；14-3.吸盘；14-4.直行气缸；14-5.安装板；15.翻转机构；15-1.翻转平板；15-2.旋转气缸；15-3.支撑架。

具体实施方式

如图1-图8所示，一种杯盖密封圈组装设备，包括第一输送线5、第二输送线12和第三输送线9，第一输送线5用于运送密封圈，料仓1设置在第一输送线5始端的一侧，料斗设置在第一输送线5始端的上方，提升部2用于连接料仓1和料斗3，料仓1中的物料经提升部2输送到料斗3中，密封圈从料斗3的底部漏出到第一输送线5上，在靠近料仓1下端且紧靠料仓1的下游设置防堆叠机构4；第二输送线12用于运送杯盖，本实施例中，第二输送线12为两段成直角布置的输送段，两段输送段之间设置过渡部以相连，第一输送线5与第二输送线12的末段位于同一直线上，第三输送线9设置在第一输送线5、第二输送线12末端的一侧；第一位置识别机构6位于防堆叠机构4的下游，第一位置识别机构6设置在第一输送线5的上方，第一位置识别机构6用于检测密封圈在第一输送线5的位置，第一拾取机构13跨置在第一输送线5与第三输送线9之间且位于第一位置识别机构6的下游，第一拾取机构13包括第一搬运机器人本体、拾取抓手和姿态检测机构，拾取抓手设置在第一搬运机器人本体上，姿态检测机构设置在拾取抓手上，姿态检测机构用于检测密封圈的正反，翻转机构15设置在第一拾取机构13远离第一输送线5的一侧，第一拾取机构13用于姿态检测机构6的检测结果搬运密封圈到第三输送线9上或者翻转机构15，翻转机构15将密封圈翻转后放置到第三输送线9上，第二位置识别机构包括密封圈识别机构7和杯盖识别机构8，杯盖识别机构8和密封圈识别机构7分别设置在第二输送线12、第三输送线9上，密封圈识别机构7位于第一拾取机构13的下游，第二拾取机构14跨置在第二输送线12与第三输送线9之间且位于密封圈识别与杯盖识别机构8的下游，第二拾取机构14用于从第二输送线12上搬运杯盖并倾斜放置到第三输送线9上的密封圈中，压盖机构10设置在第三输送线9的上方且位于第二拾取机构14的下游。

人工将密封圈放置到料仓1中，料仓1中密封圈经提升部2带动，提升部2带动密封圈上行，密封圈松散进入到料斗3中，密封圈从料斗3底部漏出随第一输送线5运动，料仓1的底部与第一输送线5中输送带之间的距离略大于单个密封圈的高度，控制部分堆叠的毛刷不能从料斗3的底部流出随第一输送线5运动。

防堆叠机构4包括毛刷滚筒4-1，滚筒的圆周表面包裹尼龙毛刷，尼龙毛刷的下边缘与第一输送线5之间的距离略高于密封圈的高度从而密封圈单层从料斗3的边缘输出，毛刷滚筒4-1朝靠近料仓1的方向转动，毛刷滚筒4-1与密封圈接触将其上堆叠的密封圈刷落。

第一位置识别机构采用视觉检测机构，视觉检测机构包括工业相机，工业相机对密封圈进行拍照，通过识别图片中心位置来识别密封圈的中心位置，从而确定第一拾取机构的抓取位置。

优选的，第二位置识别机构也采用视觉检测机构，密封圈识别机构7和杯盖识别机构8分别对第三输送线9、第二输送线12上的物料进行中心识别，确定第二拾取机构14运动的起点和终点，第二拾取机构从第二输送线12上抓取杯盖放置到到第三输送线9上的密封圈中。

第一搬运机器人本体采用三轴并联机器人，三轴并联机器人通过安装支架设置在第一输送线与第二输送线的上方，拾取抓手包括手指气缸13-1，手指气缸13-1设置在第一搬运机器人本体的末端法兰上，两个夹爪13-3分别固定在手指气缸13-1的输出端的内侧，姿态检测机构包括传感器13-2，传感器13-2设置在靠近第一位置检测机构夹爪13-3内侧，传感器13-2为对射型传感器，传感器13-2的两端分别安装在夹爪13-3的夹持部和夹持部的上方，传感器13-2的发射端安装在夹爪13-3夹持部的上方，传感器13-2的接收端安装在夹爪13-3夹持部，传感器13-2的两端之间形成感应凹槽。

如图7、图8所示，密封圈沿轴线方向具有多个凹槽，凹槽之前设置环形凸起，密封圈中多个凹槽沿密封圈轴线方向边缘凸起的外径不同呈阶梯型分布，该种密封圈在装配时，需要区别密封圈的正反。手指气缸13-1带动夹爪13-3相对运动，夹爪13-3张开尔后闭合，两个夹爪13-3的内侧分别与密封圈侧壁的内侧和外侧接触，当密封圈的最大外径位于高位时，即密封圈正置时，密封圈的最大外径伸入到传感器13-2的发射端和接触端之间，传感器13-2触发；当密封圈的最大外径位于底部时，即密封圈反置时，密封圈的最上方凸缘伸入到传感器13-2的发射端和接触端。当夹爪13-3相互靠近分别夹紧密封圈侧壁的内侧和外侧时，仅密封圈最大外径处的凸缘的尺寸能够伸入传感器13-2的感应区域，从而仅密封圈正置时，可以触发传感器13-2。因为密封圈正置和反置时，最上方凸缘的外径相差较大，反置时不足触发传感器13-2，从而判定处密封圈的正反。

第二拾取机构14包括第二搬运机器人本体14-1和翻转抓手，优选的第二搬运机器人本体14-1采用三自由度并联机器人，并联机器人本体质量小，占有空间小，动作迅速，拾取效率高，翻转抓手包括安装板14-5，安装板14-5固定在第二搬运机器人本体14-1的末端法兰上，在安装板14-5的两端分别与铰接座的上端固定连接， 直行气缸14-4的固定端、吸盘连接部14-2分别与铰接座的下端铰链，直行气缸14-4的缸杆与吸盘连接部14-2的一侧通过 U形支座铰链，吸盘14-3固定在吸盘连接部14-2的下端，从而直行气缸14-4伸缩运动转化成吸盘连接部14-2绕水平轴线的转动，从而带动吸盘连接部14-2及其上部翻转。

所述翻转机构15包括支撑架15-3和旋转气缸15-2，支撑架15-3采用铝型材进行搭建，旋转气缸15-2通过支撑架15-3设置在第三输送线9远离第一拾取机构13的一侧，翻转平板15-1安装在旋转气缸15-2的输出端，翻转平板15-1的两侧设有挡边，旋转气缸15-2带动翻转平板15-1及其上密封圈转动将密封圈进行翻转。

第一机器人本体带动拾取机构根据姿态检测机构的检测结果拾取第一输送线5上的密封圈放置到翻转机构15上或者第三输送线9上，密封圈放置到翻转平板15-1上，旋转气缸15-2带动翻转平板15-1转动，密封圈翻转之后掉落到第三输送线9上。

压盖机构10采用压盖输送线10-3，压盖输送线10-3沿第三输送线9的运动方向均匀设置两组支撑部，支撑部包括支持框架10-2，支撑框架10-2采用门字型框架，门字型框架的横梁上开有连接孔，悬架杆10-1的两端分别与支持框架10-2、连接框固连，连接框的两侧分别与压盖输送线10-3的基体固连。

压盖输送线10-3的前后两端悬置在第三输送线9的上方，压盖输送线10-3采用同步带进行运送，杯盖与密封圈从压盖输送线10-3的一侧进入，同步带具有柔性，从而进入过程不会造成硬性冲击，压盖输送线10-3中同步带的与第三输送线9中输送带的相邻面之间的最小距离略小于杯盖与密封圈组装后的高度，压盖机构10中同步带采用pvc材质，pvc材料弹性好，在一定的弹性范围，不易变形，从而耐久性好；PVC输送带的材质无污染且无异味，不影响食品卫生，尤其的适合食品行业的保鲜盒、水杯、饭盒等。第二拾取机构14带动杯盖倾斜放置到密封圈上，杯盖与密封圈的中心轴线沿逆时针方向旋转10°-15°重合，压盖输送线10-3中同步带与杯盖的上端接触并进行挤压从而将杯盖压入到密封圈中。

压盖输送线10-3中同步带与第三输送线9中输送带的相邻面之间的距离沿第三输送线9的运动方向逐渐减小，从而保证整个压盖过程中杯盖平缓地压入密封圈中，相比传统的压盖模具增加了压盖时间保证了压盖的过程平缓性，尤其适应杯盖采用玻璃等表面光滑的材质的场景。压盖输送线10-3的长度位于15-20个杯盖的外径之和，压盖输送线10-3的长度过短，需要设置压盖输送线10-3的倾角过大，容易损伤同步带，压盖输送线10-3的长度过长，压盖输送线10-3悬置在第一输送线5的上方，增加了支撑部的承载，容易导致压盖输送线10-3的抖动。

杯盖缓冲机构11设置在第二输送线12的末端，第二输送线12上没有被搬运到第三输送线9上的杯盖流入杯盖缓冲机构11，杯盖缓冲机构11包括一侧开有缺口的圆盘，圆盘的高度从边缘到中心的高度逐渐减小，圆盘在电机的带动下转动，杯盖经圆盘缺口进入，圆盘沿切向缓冲杯盖向前的惯性。

还包括回流机构，回流机构的两端分别与料仓1和第一输送线5的末端相连，第一输送线5上未被拾取的密封圈随回流机构运动到料仓1中，从而实现物料的及时循环。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种杯盖密封圈组装设备，包括第一输送线（5）、第二输送线（12）和第三输送线（9），第一输送线（5）用于运送密封圈，料仓（1）设置在第一输送线（5）始端的一侧，料斗（3）设置在第一输送线（5）的上方，提升部（2）用于连接料仓（1）和料斗（3）并运送密封圈，密封圈从料斗（3）的底部漏出到第一输送线（5）上，料斗（3）的下端且位于其下游的一侧设置防堆叠机构（4），防堆叠机构（4）利用其与第一输送线（5）的高度差控制仅单层密封圈能够通过，第二输送线（12）用于运送杯盖，第三输送线（9）设置在第一输送线（5）的一侧且位于第二输送线（12）的一侧，第一位置检测机构设置在第一输送线（5）的上方，第一位置检测机构用于检测密封圈在第一输送线（5）的位置，第一拾取机构（13）跨置在第一输送线（5）与第三输送线（9）之间且位于第一位置检测机构的下游，第一拾取机构（13）包括第一搬运机器人本体、拾取抓手和姿态检测机构（6），拾取抓手设置在第一搬运机器人本体上，姿态检测机构（6）设置在拾取抓手上，姿态检测机构（6）检测密封圈的正反，翻转机构（15）设置在第一拾取机构（13）远离第一输送线（5）的一侧，第一拾取机构（13）根据姿态检测机构（6）的检测结果搬运密封圈到第三输送线（9）上或者翻转机构（15），翻转机构（15）将密封圈翻转后放置到第三输送线（9）上，第二位置识别机构包括密封圈识别机构（7）和杯盖识别机构（8），杯盖识别机构（8）和密封圈识别机构（7）分别设置在第二输送线（12）、第三输送线（9）上，密封圈识别机构（7）位于第一拾取机构（13）的下游，第二拾取机构（14）跨置在第二输送线（12）与第三输送线（9）之间且位于密封圈识别与杯盖识别机构（8）的下游，第二拾取机构（14）用于从第二输送线（12）上搬运杯盖并倾斜放置到第三输送线（9）上的密封圈中，压盖机构（10）设置在第三输送线（9）的上方且位于第二拾取机构（14）的下游；所述压盖机构（10）包括压盖输送线（10-3），压盖输送线（10-3）的前后两端悬置在第三输送线（9）的上方，压盖输送线（10-3）采用同步带进行运送，所述压盖输送线（10-3）中同步带与第三输送线（9）中输送带的相邻面之间的距离沿第三输送线（9）的运动方向逐渐减小，压盖输送线（10-3）中同步带的与第三输送线（9）中输送带中相邻面之间的最小距离略小于杯盖与密封圈组装后的高度；所述拾取抓手包括手指气缸（13-1），手指气缸（13-1）设置在第一搬运机器人本体的末端法兰上，两个夹爪（13-3）分别固定在手指气缸（13-1）的输出端的内侧，所述姿态检测机构（6）包括传感器（13-2），传感器（13-2）设置在夹爪（13-3）内侧，传感器（13-2）为对射型传感器（13-2），传感器（13-2）的两端分别安装在夹爪（13-3）的夹持部和夹持部的上方，传感器（13-2）的两端之间形成感应凹槽。

2.根据权利要求1所述的杯盖密封圈组装设备，其特征在于，还包括杯盖缓冲机构（11），杯盖缓冲机构（11）设置在第二输送线（12）的末端，杯盖缓冲机构（11）用于将第二输送线（12）上未被拾取的杯盖放置进行回收。

3.根据权利要求1所述的杯盖密封圈组装设备，其特征在于，还包括回流机构，回流机构的两端分别与料仓（1）和第一输送线（5）的末端相连，第一输送线（5）上未被拾取的密封圈随回流机构运动到料仓（1）中。

4.根据权利要求1所述的杯盖密封圈组装设备，其特征在于，所述杯盖与密封圈的倾角为10°-15°。

5.根据权利要求1所述的杯盖密封圈组装设备，其特征在于，根据权利要求1所述的杯盖密封圈组装设备，其特征在于，所述第二拾取机构（14）包括第二搬运机器人本体（14-1）和翻转抓手，翻转抓手包括安装板（14-5），安装板（14-5）固定在第二搬运机器人本体（14-1）的末端法兰上，在安装板（14-5）的两端分别与直行气缸（14-4）的固定端、吸盘连接部（14-2）铰链，直行气缸（14-4）的缸杆与吸盘连接部（14-2）的一侧铰链，吸盘（14-3）固定在吸盘连接部（14-2）的下端。

6.根据权利要求1所述的杯盖密封圈组装设备，其特征在于，所述第一位置识别机构包括视觉检测机构，视觉检测机构采用工业相机对密封圈进行拍照，通过识别图片中心位置来识别密封圈的中心位置。

7.根据权利要求1所述的杯盖密封圈组装设备，其特征在于，所述防堆叠机构（4）包括滚筒毛刷，滚筒毛刷的与第一输送线（5）之间的高度仅能够容纳单层密封圈通过，滚筒毛刷转动与密封圈接触，滚筒毛刷刷落其上部的密封圈。

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