CN112393943A - 具有引流曲面结构的取样装置及取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有引流曲面结构的取样装置，所述取样装置包括一个引流曲面取样头，其具有带引流曲面的楔形取样端，所述引流曲面上包括一个或多个取样凹槽。所述取样装置除上述引流曲面取样头外，还包括伺服电机，伺服电机驱动的旋转轴，取样手臂，伸缩负压导管，真空发生装置及负压传感器。所述取样装置还可以设计为除上述引流曲面取样头，还包括升降装置，旋转装置，光电传感器及位移传感器，所述升降装置为升降电机或气缸。本发明同时还提供具有引流曲面结构的取样装置的取样方法。本发明提供的取样装置和取样方法，其装置结构设计简单，取样过程简易精准且效率高，同时不会对取样产品外观造成破坏，进一步提高样品检测结果的准确性。

Description

具有引流曲面结构的取样装置及取样方法

技术领域

本发明涉及一种智能机械手取样装置，尤其涉及一种具有引流曲面结构的新型取样装置及取样过程的实现方法。

背景技术

取样机械手装置主要用在过滤嘴卷烟或过滤嘴棒生产线上大流量产品输送通道处。上述取样装置可根据程序设定，以一次取样多支（例如通常是5支）样品的方式，随机自动地抽取产品输出传送带上的过滤嘴卷烟或过滤嘴棒的样品（以下简称“样品”），以便于快捷抽查分析所输出的样品是否符合工艺质量的要求。

目前市场上已有的取样机械手在取样操作过程中，一次取样只能拾取一支样品，通常采用真空吸附的取样操作方式进行。公开号为CN203399706U，名称为“取样机械手装置”的实用新型专利文献中记载的技术方案为取样头设计为单个凹槽，带负压口，采用负压吸附的方式取样操作。这种取样操作只适用于单次取样操作，不能满足一次多个取样产品的应用需求。另外一篇公开号为CN102384859A，名称为“一种烟支/滤棒取样系统”的发明专利文献中记载了一种采用垂直提升装置和水平推动装置实现烟支/滤棒取样的系统，该取样结构采用吸爪，取样气缸及负压发生器，包括水平移动气缸和伸缩旋转取样气缸。此种取样装置设计结构复杂，在使用过程中故障发生率高，维护成本高。同样的问题，在取样过程中，吸爪形式的结构容易造成对取样样品的损坏，同时也不能满足一次多支取样的应用需求。另一篇公开号为CN104215472A，名称为“一种批量取样装置和方法”的发明专利文献中公开了一种适于批量取样的装置和方法，该专利的技术方案采用抱合构件和抱合传动齿轮安装于同一转动轴，通过电机驱动实现抱合抓取，批量取样的方式。此种技术方案在抱合抓取过程中虽能一次批量取样，但取样数量不精准，或多或少，并且抱合抓取过程中容易对取样产品造成损伤。同时，取样装置结构设置非常复杂，使用和维护成本高，采用多种传动机构的取样装置故障发生率较高。

基于上述问题，本发明目的提供一种结构设计简单，操作简易方便，且同时可满足一次同时取样多支样品的应用需求，取样精准且效率高，而且不会对样品外观造成损坏的新型引流结构取样装置。

发明内容

本发明基于上述问题和目的，提出一种采用新型设计的具有引流曲面结构的取样装置，所述取样装置包括：

引流曲面取样头，包括一个引流曲面及一楔形取样端，所述引流曲面设置于所述引流曲面取样头的上侧面；

所述引流曲面上包括一个或多个取样凹槽，所述多个取样凹槽平行分布设置，所述引流曲面延伸连接所述楔形取样端，所述取样凹槽的轴线平行于所述楔形取样端的边线；

每个所述取样凹槽的开口宽度和深度正适于容纳一支取样产品，宽度略大于取样产品的直径，其深度适于容纳一支取样产品且不易滑落，以便于顺利完成对取样产品的填充和释放；

可选的，所述取样装置还包括伺服电机，伺服电机驱动的旋转轴，取样手臂，伸缩负压导管，真空发生装置及负压传感器；所述伺服电机可固定在安装固定架上；

所述伸缩负压导管和所述取样手臂相连，所述引流曲面取样头设置于所述取样手臂的前端，在所述引流曲面取样头上最后填充取样产品的所述取样凹槽中设置一个或多个负压口；

所述真空发生装置产生的负压通过所述伸缩负压导管传输到所述一个或多个负压口；所述负压传感器用于感测所述引流曲面取样头上最后填充取样产品的所述取样凹槽中的取样产品；

所述伺服电机驱动的旋转轴带动与其相连的所述取样手臂同速转动，所述取样手臂的转动速度与传送带上的取样产品传送速度保持固定速度差，所述取样手臂的转动速度略慢于所述传送带上的取样产品传送速度；

所述取样凹槽的轴线平行于所述传送带上取样产品的轴线，以便于将取样产品顺利准确地填充到所述取样凹槽中；

所述取样手臂上设有挡板，所述伸缩负压导管在缩回的状态下时，所述挡板与所述引流曲面取样头保持接触状态，以阻止所述引流曲面取样头上的取样产品滑落；所述伸缩负压导管在伸出状态下时，所述挡板为打开状态，离开所述引流曲面取样头，以将取样产品填充到所述取样凹槽。

根据本发明上述内容提供的具有引流曲面结构的取样装置，本发明提出一种取样方法，所述取样方法包括以下步骤：

伺服电机驱动的旋转轴带动与其相连的取样手臂同速转动，所述取样手臂带动其上的引流曲面取样头行进；

所述引流曲面取样头以小俯仰角的方式接触传送带上的取样产品，填充所述引流曲面取样头上的取样凹槽；

负压传感器检测所述取样凹槽上的负压孔，确认完成产品取样时，所述引流曲面取样头脱离所述传送带上的产品流，所述取样手臂快速转动到设定停止角度；

所述引流曲面取样头上多余的取样产品滚落回到传送带；

所述取样手臂上的挡板关闭，阻止所述引流曲面取样头上的取样产品滑落；

所述伸缩负压导管缩回，所述取样手臂转动到设定的释放角度，将所述引流曲面取样头上的取样产品释放到取样料斗内；

上述步骤中，所述取样凹槽设置为一个或多个，所述负压孔设置为一个或多个，所述一个或多个负压孔可以设置在所述引流曲面取样头上最后填充取样产品的所述取样凹槽中；

所述取样手臂的转动速度与传送带上的取样产品传送速度保持固定速度差，所述取样手臂的转动速度略慢于所述传送带上的取样产品传送速度；

所述传送带上的取样产品在惯性和后续取样产品的移动推挤中逐个填充所述取样凹槽；在所述引流曲面上最后填充取样产品的所述取样凹槽内的负压检测到样品时，确认所述取样凹槽逐个都填充完成；

所述取样手臂快速转动到设定停止角度时，关闭负压，并静止1~2秒，使得多余所述取样凹槽上的取样产品滚落回到传送带。

可选的，本发明还提供一种具有引流曲面结构的取样装置，其包括所述引流曲面取样头，还包括升降装置，旋转装置，光电传感器及位移传感器；所述升降装置为升降电机或气缸；

所述光电传感器用于感测所述取样凹槽中的取样产品，所述位移传感器用于感测所述升降装置的位移；

根据上述发明内容提供的具有引流曲面结构的取样装置，本发明还提供一种取样方法，包括以下步骤：

升降装置和旋转装置驱动引流曲面取样头保持低仰角行进；

所述升降装置缓慢下行，依次填充取样产品到所述引流曲面取样头上的取样凹槽；

光电传感器感测到完成产品取样时，所述升降装置上行，离开传送带上的取样产品；

所述升降装置在设定位置停顿，增大所述引流曲面取样头的仰角，排除多余取样产品；

所述升降装置继续上行，并将所述取样产品释放到取样料斗内；

上述步骤中，所述升降装置通过位移传感器的感测接触传送带上的取样产品；

当所述升降装置缓慢下行，所述引流曲面取样头的仰角随着进入所述传送带上的取样产品的深度增加逐渐减小。

本发明提出的上述多个具有引流曲面结构的取样装置及取样方法发明方案，取样装置的设计结构简单，取样过程操作简易可控。其引流曲面取样头的带曲面楔形取样端的设计结构非常有利于引流取样产品以实现快速和精准取样。引流曲面取样头上设置的多个取样凹槽可实现同时一次性取样多个产品，取样过程精准且效率高，而且不会对取样产品的外观造成损坏，进一步有利于后续取样产品检测结果的准确性。

附图说明

图1A~1B 为本发明提出的取样装置的引流曲面取样头的结构示意图；

图2A~2E 为本发明提出的引流曲面取样头取样过程示意图；

图3 为本发明提出的第一实施例的取样装置结构示意图；及

图4A~图4B 为本发明提出的第二实施例的取样装置结构示意图。

具体实施方式

以下结合各个附图，对本发明提出的技术方案和发明内容进行详细的说明，本发明给出的多个附图及图示说明，只是为了演示和说明的目的，其图示中的具体形状、尺寸及大小等并不对本发明给出的多个技术方案内容构成限制。图1A是本发明提出的取样装置的引流曲面取样头的结构示意图，如图中所示，所述引流曲面取样头的结构包括一个楔形取样端，所述楔形取样端包括曲面1，引流曲面取样头还包括5个平行分布设置的取样凹槽2，取样凹槽2可根据具体实际应用中所取样产品的数量、形状以及尺寸进行设置。例如，如果所取样产品是过滤嘴卷烟或过滤嘴棒，取样凹槽2可设定为具有过滤嘴卷烟或过滤嘴棒的形状和相应尺寸，底部圆弧形顶部开口。取样凹槽2的开口宽度和深度正好能够容纳一支取样产品，使所述取样产品能够顺利填充，且能够保持在所述取样凹槽内，其余过滤嘴卷烟或过滤嘴棒能够流经从所述取样凹槽上方而不受影响。例如，如果取样产品的直径为7.8mm，则取样凹槽2的开口宽度可设置为9.0mm，深度为7.8mm，具体数值可在应用中根据实际取样产品的直径进行设定，如果取样产品的直径为5.2mm，则取样凹槽2的开口宽度可设置为6.5mm，深度为5.5mm，目的是实现取样产品顺利填充并且保持于取样凹槽2中，并不受到后方流经的过滤嘴卷烟或过滤嘴棒的推动而离开所述取样凹槽。图1B为引流曲面取样头的立体图示意图，如图中所示，均匀平行设置的5个取样凹槽2的轴线平行于所述楔形取样端的边线，便于在产品取样过程中，随着引流曲面取样头的移动，通过楔形取样端经由曲面1将取样产品精准顺利地取样至5个取样凹槽2。

图2A~图2E为上述引流曲面取样头在具体取样过程的各阶段实现示意图，以取样产品3为卷烟为例，引流曲面取样头的曲面1以小俯仰角的方式接触传送带5上的卷烟流4。引流曲面取样头的曲面楔形端的边线平行于传送带5上的卷烟3的轴线，卷烟3从曲面1的上方流过。卷烟3落入取样凹槽2后，由于取样凹槽2的深度略大约卷烟3的直径，卷烟3把取样凹槽2填平。其余后续的卷烟3在卷烟流4的挤压作用及引流曲面取样头的移动过程中，陆续越过填充完卷烟3的取样凹槽2，继续行进。当所有的取样凹槽2都被卷烟3填充完成后，多余的卷烟3回流到传送带5上的卷烟流4。所述引流曲面取样头离开卷烟流4，停止继续引流。旋转所述引流曲面取样头使得引流曲面1上的卷烟3滑落回到卷烟流4，取样凹槽2内的卷烟3由于取样凹槽的固定而不会滑出，从而顺利完成卷烟3的取样过程。

图3为本发明提出的第一实施例的取样装置结构示意图，如图3中所示，安装在固定架1上的伺服电机驱动旋转轴2作曲线旋转运动。伸缩负压导管的驱动装置驱动与取样手臂7相连的伸缩负压导管3的伸缩。带负压口的引流曲面取样头6设置于取样手臂7上伸缩负压导管3的前端，取样手臂7的末端安装有挡板8。

取样手臂7开始对传送带4上的卷烟进行取样，当取样手臂7转动到垂直位置时，伸缩负压导管驱动装置驱动伸缩负压导管3慢速伸出并跟随取样手臂7作旋转运动。当取样手臂7转动到引流曲面取样头6前端的迎角大于水平0度时，因为取样手臂7的转动速度略慢于传送带4的速度，卷烟样品开始慢慢依次进入到第一个取样凹槽，第二个取样凹槽…直至到第5个取样凹槽填充完成。引流曲面取样头6具有一个带引流曲面的楔形取样头，引流曲面有利于取样卷烟产品的顺利滑入，楔形取样头利于推进传送带4上的产品顺利进入取样凹槽，且不会对取样产品造成任何损坏。最靠近伸缩负压导管3的第5个取样凹槽中设置有一个或多个负压孔，当落入该取样凹槽的卷烟样品接触负压孔时，减少负压空气流速，造成负压压力升高，通过负压传感器感测负压压力变高检测到取样凹槽内取得卷烟样品，最后一个取样凹槽检测到取得卷烟样品，表示其流经的前面4个取样凹槽都有相应卷烟样品填充，确定取样完成，关闭负压，取样手臂7快速离开生产线传送带4上的卷烟流5。转动到设定的角度（通常设定为转动的最大角度）时，并停顿1~2秒，让5个取样凹槽上方多余的卷烟样品滚落回到传送带4。伸缩负压导管3缩回，挡板8接触到引流曲面取样头6前端，以防止已取样的5支卷烟滑落。取样手臂7继续旋转到设定的释放角度，将5支取样卷烟释放到事先准备好的料斗内，完成一次5支卷烟的取样过程。

在上述取样手臂7取样过程中，伺服电机驱动的引流曲面取样头6的线速度略慢于生产线的传送带4的运行速度，且保持一定的速度差。这样取样产品，例如卷烟会逐个按顺序填充完5个取样凹槽。从进入第1个取样凹槽开始，一直到第5个取样凹槽填充完成。一旦第5个取样凹槽有卷烟样品进入，感测到后，取样手臂7立即快速带动引流曲面取样头6离开传送带4上的卷烟流，避免对卷烟流中的卷烟产品造成堆积或损坏。本实施例一种，采用具有引流曲面取样头6的取样装置，其取样过程中引流曲面对引流过程非常有利，且不会损坏取样样品。同时，设置多个取样凹槽，能够满足一次性顺利完成多个取样产品的取样需求。本实施例中的取样装置结构设计简单易实现，取样过程精准且效率高，而且不会对取样产品的外观造成损坏。

图4A和图4B是本发明提出的第二实施例的取样装置结构示意图，图4B为本实施例2中取样装置的立体示意图。如图4A和4B中所示，实施例二中的取样装置结构设计包括升降装置，通常在设计中采用升降电机1或气缸，本实施例以升降电机1为应用实施例。该取样装置还包括采用旋转电机3的旋转装置，过流曲面取样头2，光电传感器以及位移传感器。结合本实施例中的两个附图，依旧以取样产品为生产线中传送带上的卷烟产品为例，其具体取样实现过程进行详细说明：

升降电机1的驱动臂底部安装有旋转电机3，旋转电机3驱动引流曲面取样头2。在升降电机1伸出前，旋转电机3旋转，驱动引流曲面取样头2保持低仰角，然后升降电机1在位移传感器的感测下伸出并接近卷烟流4。引流曲面取样头2带曲面的楔形前端首先接触到卷烟流4，卷烟样品开始沿着曲面顺利进入取样凹槽。同时升降电机1慢慢下行，引流曲面取样头2的仰角随着进入卷烟流4的深度增加而略减小该仰角，让卷烟样品顺利进入各个取样凹槽。光电传感器感测到所有取样凹槽都填充卷烟样品完成后，升降电机1上升，离开卷烟流4，并在设定的中间位置停顿，开始增大引流曲面取样头2的仰角，以排走多余的卷烟取样产品。取样凹槽内保留设定的卷烟取样品，升降电机1继续上行，到达设定位置时，将卷烟取样产品释放到事先准备好的料斗内。顺利完成一次多支卷烟的取样过程。本实施例中采用升降电机1和旋转电机3作为取样装置的结构设计部件，作为另一包含本发明提出的引流曲面取样头2的取样装置设计结构，其取样运行机制与实施例一中有些许差异，但不对本发明提出的采用创新型引流曲面取样过程构成限制。

本发明给出的各个实施例及附图，是为了说明的目的，在不背离本发明更广泛的主旨和范围下，不同形式的等效修改是可行的。根据上述详细的说明可对本发明实施例进行修改。用于权利要求中的术语不应解释为限定于本发明具体实施内容和权利要求部分中所揭露的具体实施例。相反地，权利要求中完整确定的范围应解释为根据权利要求解释确立的声明。本发明的说明书和附图应被看作是解释性的，而不是约束性的。

Claims (21)

1.一种具有引流曲面结构的取样装置，其特征在于，所述取样装置包括：

引流曲面取样头，其包括一引流曲面及一楔形取样端，所述引流曲面设置于所述引流曲面取样头的上侧面；

所述引流曲面上包括一个或多个取样凹槽，所述多个取样凹槽平行分布设置，所述引流曲面延伸连接所述楔形取样端，所述取样凹槽的轴线平行于所述楔形取样端的边线。

2.根据权利要求1所述的具有引流曲面结构的取样装置，其特征在于，每个所述取样凹槽的开口宽度和深度正适于容纳一支取样产品。

3.根据权利要求1所述的具有引流曲面结构的取样装置，其特征在于，所述取样装置包括伺服电机，伺服电机驱动的旋转轴，取样手臂，伸缩负压导管，真空发生装置及负压传感器。

4.根据权利要求3所述的具有引流曲面结构的取样装置，其特征在于，所述伸缩负压导管和所述取样手臂相连，所述引流曲面取样头设置于所述取样手臂的前端，在所述引流曲面取样头上最后填充取样产品的所述取样凹槽中设置一个或多个负压口。

5.根据权利要求3所述的具有引流曲面结构的取样装置，其特征在于，所述伺服电机驱动的旋转轴带动与其相连的所述取样手臂同速转动，所述取样手臂的转动速度与传送带上的取样产品传送速度保持固定速度慢差。

6.根据权利要求5所述的具有引流曲面结构的取样装置，其特征在于，所述取样凹槽的轴线平行于所述传送带上取样产品的轴线。

7.根据权利要求3所述的具有引流曲面结构的取样装置，其特征在于，所述取样手臂上设有挡板，所述挡板与所述引流曲面取样头保持接触状态时，阻止所述引流曲面取样头上的取样产品滑落。

8.根据权利要求1至7所述的具有引流曲面结构的取样装置的取样方法，其特征在于，所述取样方法包括以下步骤：

伺服电机驱动的旋转轴带动与其相连的取样手臂同速转动，所述取样手臂带动其上的引流曲面取样头行进；

所述引流曲面取样头以小俯仰角的方式接触传送带上的取样产品，填充所述引流曲面取样头上的取样凹槽；

负压传感器检测所述取样凹槽上的负压孔，确认完成产品取样时，所述引流曲面取样头脱离所述传送带上的产品流，所述取样手臂快速转动到设定停止角度；

所述引流曲面取样头上多余的取样产品滚落回到传送带；

所述取样手臂上的挡板关闭，阻止所述引流曲面取样头上的取样产品滑落；

所述伸缩负压导管缩回，所述取样手臂转动到设定的释放角度，将所述引流曲面取样头上的取样产品释放到取样料斗内。

9.根据权利要求8所述的取样方法，其特征在于，所述取样凹槽为一个或多个，所述负压孔为一个或多个，所述一个或多个负压孔设置在所述引流曲面取样头上最后填充取样产品的所述取样凹槽中。

10.根据权利要求8所述的取样方法，其特征在于，所述取样手臂的转动速度与传送带上的取样产品传送速度保持固定速度慢差。

11.根据权利要求8所述的取样方法，其特征在于，所述传送带上的取样产品在惯性和后续取样产品的移动推挤中逐个填充所述取样凹槽。

12.根据权利要求8所述的取样方法，其特征在于，设置在所述引流曲面上最后填充取样产品的所述取样凹槽内的负压检测到样品时，确认所述取样凹槽填充完成。

13.根据权利要求8所述的取样方法，其特征在于，所述取样手臂快速转动到设定停止角度时，关闭负压，并静止1~2秒，使得多余的取样产品滚落回到传送带。

14.根据权利要求8所述的取样方法，其特征在于，所述伸缩负压导管伸出时，所述引流曲面取样头前端和所述挡板离开，所述挡板处于打开状态；所述伸缩负压导管缩回时，所述引流曲面取样头前端和所述挡板接触，所述挡板处于关闭状态。

15.根据权利要求1或2所述的具有引流曲面结构的取样装置，其特征在于，所述取样装置包括升降装置，旋转装置，光电传感器及位移传感器。

16.根据权利要求14所述的具有引流曲面结构的取样装置，其特征在于，所述升降装置包括升降电机或气缸。

17.根据权利要求14所述的具有引流曲面结构的取样装置，其特征在于，所述光电传感器用于感测所述取样凹槽中的取样产品，所述位移传感器用于感测所述升降装置的位移。

18.根据权利要求14所述的具有引流曲面结构的取样装置的取样方法，其特征在于，所述取样方法包括以下步骤：

升降装置和旋转装置驱动引流曲面取样头，保持低仰角行进；

所述升降装置缓慢下行，依次填充取样产品到所述引流曲面取样头上的取样凹槽；

光电传感器感测到完成取样产品时，所述升降装置上行，离开传送带上的取样产品；

所述升降装置在设定位置停顿，增大所述引流曲面取样头的仰角，排除多余的取样产品；

所述升降装置继续上行，并将所述取样产品释放到取样料斗内。

19.根据权利要求17所述的取样方法，其特征在于，所述升降装置通过位移传感器的感测接触传送带上的取样产品。

20.根据权利要求17所述的取样方法，其特征在于，所述升降装置缓慢下行，所述引流曲面取样头的仰角随着进入所述传送带上的取样产品的深度增加逐渐减小。

21.根据权利要求17所述的取样方法，其特征在于，所述升降装置包括升降电机或气缸。

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