CN113100474B - 填充装置 - Google Patents

Abstract

一种填充装置，包括料仓缓存机构、充填机构、计量板机构、Y轴机构、压杆机构以及动力机构，料仓缓存机构用于上料，Y轴机构上固定有料斗，填充机构能够将落入料斗内的物料进行搅拌和挤压，使计量孔内充满物料，动力机构能够驱动Y轴机构和计量板机构整体向下运动，使计量板机构和Y轴机构与待填充产品贴合，压杆机构用于将计量孔内部的物料压至待填充产品内，完成填充。物料缓存机构、填充机构以及压杆机构各自功能模块在动力机构的驱动下完成填充任务。由于每个子机构是独立的模块，均可独立使用，使得当需要填充不同物料在不同形状的产品中时，只需要按照需求做轻微变动即可，不仅填充效果良好，效率高而且通用性强。

Description

填充装置

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，具体涉及一种填充装置。

背景技术

在食品、药品和烟草等需要颗粒充填的轻工行业中，经常会用到填充机构，但是现有技术中的填充机构多会出现一些问题，例如，目前经常会采用螺杆式计量充填方式，这种充填方式存在结构体积大、微小充填量精度低和无法同时充填多个产品等缺点。例如，医药胶囊中的药粉颗粒充填或者卷烟的烟草颗粒充填，螺杆式计量充填方式就很难满足应用需求。现有技术中也有用到量杯式充填装置，但是现有技术中的量杯式充填机构多应用于固定的领域，例如现有用于医药胶囊填充装置很难应用到卷烟烟草颗粒填充中，通用性较差，因此需要提出一种新的充填装置，使得能够更好的应用在烟草颗粒的充填上。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种填充装置，使得能够更好的应用在烟草颗粒的填充制造中。

根据第一方面，一种实施例中提供一种填充装置，包括：料仓缓存机构、充填机构、计量板机构、Y轴机构、压杆机构以及动力机构；

所述料仓缓存机构用于上料，所述计量板机构上具有多个独立的计量孔，所述计量孔能够容纳物料；

所述Y轴机构上固定有料斗，所述料斗位于所述料仓缓存机构的出料端，所述充填机构位于所述料斗的上方，所述计量板机构位于所述料斗的下方，所述填充机构能够将落入所述料斗内的物料进行搅拌和挤压，使所述计量孔内充满物料；

所述动力机构能够驱动所述Y轴机构和所述计量板机构整体向下运动，使所述计量板机构和所述Y轴机构与待填充产品贴合；

所述压杆机构用于将所述计量孔内部的物料压至待填充产品内，完成填充。

一种实施例中，还包括：清洁机构，具有清洁腔，所述压杆机构包括压杆，所述清洁腔能够容纳所述压杆并对所述压杆进行清洁。

一种实施例中，所述压杆机构包括压杆座以及与所述压杆座连接的压杆，在所述动力机构的带动下，进行下压动作。

一种实施例中，所述Y轴机构上设有计量板安装板，所述计量板机构和所述清洁机构固定在所述计量板安装板上，所述动力机构能够带动所述计量板安装板移动。

一种实施例中，所述Y轴机构包括设置在所述Y轴机构底部的Y轴伺服电机以及与所述计量安装板连接的齿轮齿条，所述伺服电机驱动所述齿轮齿条转动，带动所述计量安装板移动，使得所述计量板机构移动至填充工作位。

一种实施例中，所述Y轴机构还包括旋转落料电机，所述旋转落料电机固定在所述料斗上，用于保障进入所述料斗的物料均匀。

一种实施例中，所述料仓缓存机构包括料仓、位于料仓顶部的激光高度传感器、位于所述料仓底部的送料筛以及与所述送料筛连接的直振送料器，所述激光高度传感器用于检测料仓中是否满料，所述直振送料器用于带动所述送料筛，使送料筛中的物料落入料罐中；所述料罐顶部设有激光高度传感器。

一种实施例中，所述充填机构包括：拨料组件和压料组件，所述拨料组件使物料落入所述计量孔中，所述压料组件用于使物料在所述计量孔内更均匀。

一种实施例中，所述压料组件包括：压料气缸以及与所述压料气缸连接的压针，所述压料气缸带动所述压针下压，使物料在所述计量孔内均匀；所述拨料组件包括：伺服电机以及与所述伺服电机相连的拨料耙，所述拨料耙在伺服电机的带动下，对料斗底部的物料进行拨料，使得物料进入所述计量孔内。

一种实施例中，所述计量板机构包括：位于所述计量孔底部的挡料板，所述动力机构能够控制所述挡料板的开合，当所述挡料板打开，所述计量孔内的物料下落；所述动力机构包括动力气缸、压杆上下凸轮滚子、整体上下凸轮滚子、压杆上下运动导轨、整体上下运动导轨和挡板开合凸轮，其中所述压杆上下凸轮滚子和所述整体上下凸轮滚子均安装在同一连接板上，所述整体上下凸轮滚子与所述Y轴机构相配合完成所述Y轴机构的升降，所述压杆上下凸轮滚子与所述压杆机构配合完成所述压杆机构的下压动作，所述挡板开合凸轮与所述计量板机构配合完成所述挡料板的开合动作。

依据上述实施例的填充装置，包括料仓缓存机构、充填机构、计量板机构、Y轴机构、压杆机构以及动力机构，其中料仓缓存机构用于上料，计量板机构上具有多个独立的计量孔，计量孔能够容纳物料，Y轴机构上固定有料斗，料斗位于料仓缓存机构的出料端，充填机构位于料斗的上方，计量板机构位于料斗的下方，填充机构能够将落入料斗内的物料进行搅拌和挤压，使计量孔内充满物料，动力机构能够驱动计量板机构移动至压杆机构的底部，并将Y轴机构和计量板机构整体向下运动，使计量板机构和Y轴机构与待填充产品贴合，此时，压杆机构将计量孔内部的物料压至待填充产品内，即可完成填充，该填充过程紧凑连贯，效率较高，并且，由于完成该填充过程的每个子机构均为独立的模块，均可独立使用，使得当面对不同领域的需求是，只需要在设计上做轻微的改变即可投入应用，通用性较强，可满足多领域应用的需求。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的填充装置结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的填充装置中料仓缓存机构的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的填充装置中计量板机构的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的填充装置中充填机构的结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的填充装置中Y轴机构的结构示意图；

图6为本发明一实施例提供的填充装置中清洁机构的结构示意图；

图7为本发明一实施例提供的填充装置中压杆机构的结构示意图；

图8为本发明一实施例提供的填充装置中基座模块结构示意图；

图9为本发明一实施例提供的填充装置中基座模块结构示意图；

图10为本发明一实施例提供的纸管充填过程示意图；

图11为本发明一实施例提供的填充装置的填充过程流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

由背景技术可知，现有的传统的量杯式充填机构多应用于某些专门的领域，通用性较差。而本发明的机构和动力均为模块化，可独立使用，在面对不同领域的需求时，只需在设计上做轻微改变即可进行应用。

在本发明实施例中的填充装置，包括用于上料的料仓缓存机构，用于将物料填充进计量孔内的填充机构，用于将计量孔内的物料压入带填充的产品内的压杆机构，物料缓存机构、填充机构以及压杆机构各自功能模块在动力机构的驱动下完成填充任务。整个填充过程紧凑连贯，效率高，由于每个子机构是独立的模块，均可独立使用，使得当需要填充不同物料在不同形状的产品中时，只需要按照需求做轻微变动即可，不仅填充效果良好，效率高而且通用性强。

图1为本实施例提供的填充装置结构示意图。图2至图9为本实施例提供的填充装置局部结构示意图，参考图1至图9，本实施例中的填充装置包括料仓缓存机构300、计量板机构600、充填机构400、Y轴机构200、压杆机构500以及机架底座100，机架底座100上设有动力机构。

所述料仓缓存机构300用于上料。所述料仓缓存机构300可以包括料仓301、位于料仓301顶部的料仓激光高度传感器306、位于所述料仓301底部的送料筛302以及与所述送料筛302连接的直振送料器304，所述料仓缓存机构300上还设有定位旋钮柱塞303，其中，所述料仓激光高度传感器306用于检测料仓中是否满料，以提醒操作员及时投料，所述直振送料器304用于带动所述送料筛302，使送料筛302中的物料落入料罐(位于Y轴机构200上)中。

所述计量板机构600上具有计量孔，所述计量孔相当于是量杯，能够容纳待充填的物料，且所能够容纳预设体积的物料，所述预设体积为待充填产品所需要填充的体积。

本实施例中，所述计量板机构600上具有多个独立的计量孔。

本实施例中，所述计量板机构600包括计量底板602、挡料板603以及具有多个所述计量孔的计量板601，所述计量底板602、挡料板603以及计量板601从下而上依次设置。所述计量底板602和挡料板603上都具有与所述计量孔位置对应的通孔。所述计量板机构600上还设有开合滑块605、复位弹簧606以及挡料开合凸轮滚子604，所述挡料开合凸轮滚子604与所述开合滑块605相连，所述复位弹簧606作用在所述开合滑块605上，所述开合滑块605、复位弹簧606以及挡料开合凸轮滚子604配合连接使能够控制所述挡料板上的通孔打开和关闭。

由于本实施例中，所述计量板机构600是安装在所述Y轴机构200上的，且所述挡料开合凸轮滚子604与机架底座100上的动力机构相配合连接，动力机构可以使得所述挡料板打开和关闭，当所述挡料板打开时，所述计量孔内的物料可以下落至待填充产品内部。

所述充填机构400的作用是给计量孔内充入物料，能够将落入所述料斗内的物料进行搅拌和挤压，使所述计量孔内充满均匀的物料。

本实施例中，所述包括拨料组件和压料组件，所述拨料组件可以使从料仓缓存机构300出来的物料进入所述计量孔中，所述压料组件用于使物料在所述计量孔内更均匀。拨料组件和压料组件的配合使得计量孔内充满均匀的物料。

本实施例中，所述充填机构400包括：伺服电机406、拨料耙401、旋转拨料齿轮408、以及压料气缸407、压针402、充填立板405、弹簧403以及充填激光高度传感器404，其中，所述伺服电机406通过驱动所述旋转拨料齿轮408，使所述拨料耙401旋转，进行拨料，例如是对料斗(Y轴机构200上)内部的物料进行拨料，使得物料被拨动落入所述计量孔内；所述压料气缸407通过弹簧403与所述压针402进行浮动连接，所述压针在计量孔内施加压力，使物料在所述计量孔内均匀。

所述充填激光高度传感器404固定在所述充填立板405上，用于检测颗粒形的料位高度，以控制调整供料速度。

本实施例中所述充填机构400安装在所述Y轴机构200上。所述Y轴机构200包括：Y轴伺服电机201、齿轮齿条202、振动马达210、旋转落料电机209、料斗208、吸尘罩207、计量板安装板206和整体凸轮205。

其中，所述料斗208位于所述料仓缓存机构300的出料端，所述充填机构400位于所述料斗208的上方，所述计量板机构600位于所述料斗208的下方时可以接住料斗208内的物料。

本实施例中，所述计量板机构600固定在所述计量板安装板206上。所述旋转落料电机209通过法兰与所述料斗固定连接，所述旋转落料电机209连接的旋转杆在所述料斗208的内部，在旋转落料电机209的驱动下旋转杆旋转，防止物料颗粒粘附在所述料斗208的内壁上无法掉落的现象发生，保证物料能够流畅的落入计量孔中。所述吸尘罩207与所述料斗208相连，所述Y轴伺服电机201与所述齿轮齿条202的齿轮连接，振动马达210与所述计量板安装板206相连，且所述计量板安装板206与所述齿轮齿条202的齿条相连，所述整体凸轮205通过立板与底板相连，所述Y轴机构200整体固定在所述机架底座100上，所述Y轴伺服电机201驱动所述齿轮齿条202，能够将所述计量板安装板206移动，使固定在其上的计量板机构600送到填充位。

本实施例中，所述料斗208顶部还设有Y轴激光高度传感器，用于检测所述料斗208的物料是否满了，所述旋转落料电机209能够配合其控制进入所述料斗208内的物料，避免物料溢出。

本实施例中，所述充填装置还包括：清洁机构700，所述清洁机构700固定在所述计量安装板206上，所述计量板机构600和所述清洁机构700共同安装在所述计量安装板206上。

本实施例中，所述清洁机构700包括密封底板702、清洁腔701、吸尘接口704和吹气接口703。所述清洁腔体701固定连接在所述密封底板702上，吸尘接口704与清洁腔701相连，吹气接口703与清洁腔701相连，所述清洁腔701能够容纳压杆机构500中的部分压杆，通过吸尘接口704和吹气接口703，同时进行吹气和吸尘动作，将压杆上残留的颗粒被吹落和吸走。

所述压杆机构500上设有压杆501，所述压杆501可以上下移动。压杆501向下移动，由于所述压杆机构500底部是可以前后移动的计量板安装板206，也就是说，当移动使所述计量板机构600在所述压杆机构500下方时，可以向下挤压所述计量孔内的物料使物料进入待填充产品内，完成充填物料的工作；当移动使所述清洁机构700位于所述压杆机构500下方时，可以对所述压杆进行清洁，排除压杆501上的残留颗粒对充填精度的影响，进而提高了充填精度。

本实施例中，所述压杆机构500包括压杆501、压杆座502、压杆连接板503、压杆直线轴承504和清洁气缸505。所述压杆501固定在所述压杆座502的底部；所述压杆座502通过所述压杆连接板503与清洁气缸505相连，所述清洁气缸505能够驱动所述压杆501下降。

需要说明的是，当用于对所述压杆501清洁时，由所述清洁气缸505驱动所述压杆501下降，当压杆501用于完成对待填充产品的填充工作时，由其他动力机构驱动所述压杆501下压，所述清洁气缸505驱动压杆501的行程和动力机构驱动压杆501的行程不同，一些实施例中，清洁气缸505驱动压杆501的行程小于所述动力机构驱动压杆501的行程。

所述压杆机构500整体也安装在所述机架底座100上。

请参考图8和图9，所述机架底座100上的动力机构包括动力气缸102、压杆上下凸轮滚子103、整体上下凸轮滚子107、压杆上下运动导轨105、整体上下运动导轨104和挡板开合凸轮106。压杆上下凸轮滚子103和整体上下凸轮滚子107均安装在连接板101上，整体上下凸轮滚子107与所述Y轴机构200中的整体凸轮205相配合，使得所述动力气缸102能够使得所述Y轴机构200和所述计量板机构600整体向下运动，使所述计量板机构600和所述Y轴机构200与待填充产品贴合，压杆上下凸轮滚子103与挡板开合凸轮106相配合，能够控制压杆机构500的压杆上下移动，同时由于挡板开合凸轮的设计，使得，所述动力气缸102能够同时控制所述计量板机构600中挡料板603的开启，从而连贯的完成填充动作。

参考图10和图11，本实施例中，以烟弹纸管中填充烟草颗粒为示例来说明填充装置的工作过程。

首先，当料仓缓存机构300中的缓存激光高度传感器306检测到所述料仓301缺料时，将发出缺料预警，操作员看到警报后将会把烟草颗粒倒入所述料仓301中，随后烟草颗粒会在重力的作用下从所述料仓301中落入送料筛302。

当充填机构400中的充填激光高度传感器404检测到Y轴机构200的料斗208中未满料时，料仓缓存机构300中的直振送料器304将带动送料筛302使烟草颗粒均匀的落入的料斗208中，此时，料斗208中的旋转落料电机209将会同步旋转，防止颗粒粘在内壁上无法掉落。

随后，掉落到料斗208底部的烟草颗粒将会在充填机构400中的拨料组件的带动下实现均匀的分布。

随后，充填机构400中的的压料气缸407将带动压针402下压，使烟草颗粒落入计量板机构600的计量孔中(由于压针与压料气缸之间是通过弹簧进行的浮动连接的，故压针对烟草颗粒只会施加弹簧力和压针的重力，可以避免烟草颗粒因受力过大出现结块现象)；然后，压料气缸407上升复位。

随后，Y轴机构200中的Y轴伺服电机201驱动齿轮齿条202，驱动计量板安装板206向前推出，以将计量板机构600从计量孔补料位推送到充填工作位。

随后，机架底座100上的动力气缸102向前伸出，整体上下凸轮滚子107，使Y轴机构200和计量板机构600整体向下运动，直至与纸管的上表面贴合；再驱动挡板开合凸轮106向下，进而带动计量板机构600上的挡料开合凸轮滚子604运动，使计量板机构600的挡料板603运动到工作位，使得计量底板602、挡料板603以及计量板601上的孔都在同一直线上；最后，挡板开合凸轮106继续向下，带动压杆机构500中的压杆501向下，将烟草颗粒压入烟弹纸管中。

随后，机架底座100上的动力气缸102缩回，使压杆机构500和计量板机构600复位。

随后，Y轴伺服电机201驱动齿轮齿条202，将计量板安装板206带回，即使计量板机构600退回计量孔补料位，同时，清洁机构700带回至压杆机构500下方，即清洁机构700回清洁位。

随后，压杆机构500的清洁气缸505向下运动，带动压杆501插入到清洁机构700的清洁腔701中，然后，同时进行吹气和吸尘动作，使压杆501上残留的颗粒被吹落和吸走。

随后，压杆机构500上的清洁气缸505向上运动，使压杆501复位。至此，完成一个工作循环。

本实施例中的充填机构通用性强、功能多、同时可以完成多排产品的填充，尤其适用于烟草颗粒的充填。其中采用重力辅以弹簧力的方式将物料压入计量孔中，避免了仅靠重力下降易于在计量孔中出现空洞和颗粒因受力过大出现结块的问题，提高了充填精度。并且，在每个生产节拍中，均会对与颗粒接触的压杆进行清洁，排除了压杆上的残留颗粒对充填精度的影响，提高了充填精度。结构之间的配合设计还能够使得颗粒无法直接掉落到充填机构以外的地方，且在各个易于出现颗粒泄漏的场合使用了负压吸尘装置，降低了环境卫生风险。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (7)

1.一种填充装置，其特征在于，包括：料仓缓存机构、充填机构、计量板机构、Y轴机构、压杆机构以及动力机构；

所述料仓缓存机构用于上料，所述计量板机构上具有多个独立的计量孔，所述计量孔能够容纳物料；

所述Y轴机构上固定有料斗，所述料斗位于所述料仓缓存机构的出料端，所述充填机构位于所述料斗的上方，所述计量板机构位于所述料斗的下方，所述充填机构能够将落入所述料斗内的物料进行搅拌和挤压，使所述计量孔内充满物料；

所述动力机构能够驱动所述Y轴机构和所述计量板机构整体向下运动，使所述计量板机构和所述Y轴机构与待填充产品贴合；

所述压杆机构用于将所述计量孔内部的物料压至待填充产品内，完成填充；

还包括：清洁机构，具有清洁腔，所述压杆机构包括压杆，所述清洁腔能够容纳所述压杆并对所述压杆进行清洁；

所述Y轴机构上设有计量板安装板，所述计量板机构和所述清洁机构固定在所述计量板安装板上，所述动力机构能够带动所述计量板安装板移动；

所述Y轴机构包括设置在所述Y轴机构底部的Y轴伺服电机以及与所述计量板安装板连接的齿轮齿条，所述伺服电机驱动所述齿轮齿条转动，带动所述计量板安装板移动，使得所述计量板机构移动至填充工作位。

2.如权利要求1所述的填充装置，其特征在于，所述压杆机构包括压杆座以及与所述压杆座连接的压杆，在所述动力机构的带动下，进行下压动作。

3.如权利要求1所述的填充装置，其特征在于，所述Y轴机构还包括旋转落料电机，所述旋转落料电机固定在所述料斗上，用于保障进入所述料斗的物料均匀。

4.如权利要求1所述的填充装置，其特征在于，所述料仓缓存机构包括料仓、位于料仓顶部的激光高度传感器、位于所述料仓底部的送料筛以及与所述送料筛连接的直振送料器，所述激光高度传感器用于检测料仓中是否满料，所述直振送料器用于带动所述送料筛，使送料筛中的物料落入料罐中；所述料罐顶部设有激光高度传感器。

5.如权利要求1所述的填充装置，其特征在于，所述充填机构包括：拨料组件和压料组件，所述拨料组件使物料落入所述计量孔中，所述压料组件用于使物料在所述计量孔内更均匀。

6.如权利要求5所述的填充装置，其特征在于，所述压料组件包括：压料气缸以及与所述压料气缸连接的压针，所述压料气缸带动所述压针下压，使物料在所述计量孔内均匀；所述拨料组件包括：伺服电机以及与所述伺服电机相连的拨料耙，所述拨料耙在伺服电机的带动下，对料斗底部的物料进行拨料，使得物料进入所述计量孔内。

7.如权利要求1所述的填充装置，其特征在于，所述计量板机构包括：位于所述计量孔底部的挡料板，所述动力机构能够控制所述挡料板的开合，当所述挡料板打开，所述计量孔内的物料下落；

所述动力机构包括动力气缸、压杆上下凸轮滚子、整体上下凸轮滚子、压杆上下运动导轨、整体上下运动导轨和挡板开合凸轮，其中所述压杆上下凸轮滚子和所述整体上下凸轮滚子均安装在同一连接板上，所述整体上下凸轮滚子与所述Y轴机构相配合完成所述Y轴机构的升降，所述压杆上下凸轮滚子与所述压杆机构配合完成所述压杆机构的下压动作，所述挡板开合凸轮与所述计量板机构配合完成所述挡料板的开合动作。

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