CN113184791A - 一种牛油灌装机及灌装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种牛油灌装机及灌装方法，其中牛油灌装机包括牛油罐，用于储存牛油；定量油缸，所述定量油缸通过单向阀与牛油罐连通，所述定量油缸远离单向阀的一端设有出油嘴；伺服运动机构，所述伺服运动机构与定量油缸驱动连接，用于带动所述定量油缸的活塞移动；控制系统，用于控制伺服运动机构运动行程。本发明具有如下有益效果：注油精度高、效率高；自动控制牛油罐内牛油量；减少现场设备占用空间；设置加热装置始终保持定量油缸内较高温度，保证牛油处于液态，保证注油精度；结构简化，减少设备所占体积。

Description

一种牛油灌装机及灌装方法

技术领域

本发明涉及汽车球笼牛油灌装技术领域，尤其涉及一种牛油灌装机及灌装方法。

背景技术

在汽车球笼装配中，在内、外球笼中均需要加注牛油，且对牛油加注重量精度要求较高。以往的定量设备通常通过油缸加注，但加注油量调节很不方便，需要反复调节油缸的行程，以对应相应的牛油重量，在装配小量多品种需要和经常调节时很不方便，效率低且精度不好。另一方面，牛油熔点较低，通常在40℃以下就会凝固，因此在室温状态下，牛油通常为凝固或半凝固状态，尤其是在冬季，牛油极容易凝固，容易堵住注油口，不方便注油；牛油在不同状态（液态和固态）下密度有一定差别，因此在不同状态下，相同的油缸注油行程会导致所注牛油重量不一致，影响注油精度和效果。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种按压式定量注油器”，其公开号CN204403757U，包括油桶、按压杆、定量装置以及复位装置，油桶包括对称设置在油桶中部的一对滑槽、设置在油桶侧部的第一单向阀以及设置在油桶底部的第二单向阀；第一单向阀上设置有输油管，输油管是与外部储油罐相互连接；定量装置包括定量杆、设注油管以及定量螺母；按压杆上设置有和滑槽相适配的滑轨；复位装置包括设置在油桶内的活塞、推杆、手柄以及设置在手柄和按压杆之间的复位弹簧；复位弹簧是套接在推杆上。该实用新型通过按压杆、定量杆以及定量螺母的配合预设注油量。其不足之处是，且难以确定所注油的具体重量，需要反复调节试验，调节注油量较为麻烦，效率低，精度也较低。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的牛油灌装机灌装效率低、精度低的问题，提供一种牛油灌装机及灌装方法，效率高，精度高，注油效果有保证。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种牛油灌装机，包括：

牛油罐，用于储存牛油；

定量油缸，所述定量油缸通过单向阀与牛油罐连通，所述定量油缸远离单向阀的一端设有出油嘴；

伺服运动机构，所述伺服运动机构与定量油缸驱动连接，用于带动所述定量油缸的活塞移动；

控制系统，用于控制伺服运动机构运动行程。

本发明的特点在于利用控制系统数字化控制，采用伺服运动机构带动油缸进行行程控制，直接就能进行注油，大大提高了注油效率和精度。伺服运动机构先驱动定量油缸活塞向上运动，此时牛油从牛油罐经过单向阀流入活塞下方，伺服运动机构带动活塞向下运动，运动行程由控制系统程序根据重量自动换算而成，此时重量准确的牛油从出油嘴出油。本方案采用多种运行模式可以点动控制，也可以自动连续注油，方便现场的多种工况。

作为优选，所述伺服运动机构包括伺服电机、联轴器和滚珠丝杠，所述伺服电机输出端通过联轴器与滚珠丝杠连接，所述滚珠丝杠的丝杠螺母与定量油缸的活塞连接。

伺服电机输出端通过联轴器带动滚珠丝杠旋转，丝杠转动但无法上下窜动，于是带动丝杠螺母升降，从而带动活塞升降，伺服电机和滚珠丝杠的精度很高，因此注油的精度也很高。

作为优选，所述伺服运动机构还包括滑块和线轨，所述滑块与丝杠螺母连接，所述滑块与线轨滑动连接，所述滑块与定量油缸的活塞连接。

丝杠螺母带动滑块，从而带动活塞升降，滑块在线轨上滑动，保证活塞在竖直方向上精确升降。

作为优选，还包括牛油输送机构，所述牛油输送机构与牛油罐连通，所述牛油罐中设有油位控制机构，所述油位控制机构包括油位监测筒和滑动设置在油位监测筒中的油位控制活塞，所述油位控制活塞上设有感应块，所述牛油罐上设有用于控制牛油输送机构开关的感应开关。

当牛油罐中牛油液位随着使用逐渐下降时，浮于液面上的油位控制活塞随之下降，从而带动活塞上的感应块下降，下降到一定程度时，感应块触发感应开关，控制牛油输送机构向牛油罐中补油，液位从而上升，并带动活塞及活塞上的感应块上升，上升至一定程度时，感应块触发另一感应开关，控制牛油输送机构停止补油。保证现场用油不间断，且牛油输送机构由于可以远离现场设置，不占现场空间。

作为优选，还包括加热装置，所述加热装置包括套设在定量油缸外的套筒，所述套筒内壁与定量油缸外壁贴合，所述套筒上连接有驱动套筒转动的驱动装置。

通过在定量油缸外设置加热装置对定量油缸加热，驱动装置驱动套筒在定量油缸外转动，套筒内壁与定量油缸外壁不断摩擦生热，将热量传递至定量油缸中，保证油缸内牛油至输出始终保持液态，保证注油的精度。

作为优选，所述套筒内壁上设有毛刷，所述定量油缸外壁设有摩擦面。

通过套筒转动带动毛刷不断与摩擦面摩擦生热，毛刷可由导热性能较差的材料制成，摩擦面可由粗糙表面的金属制成，一方面升温快，另一方面导热性好，大多热量通过摩擦面传递至定量油缸中。

作为优选，所述伺服电机输出端连接有连接轴，所述连接轴包括靠近伺服电机的圆轴段和远离伺服电机的花键段，所述联轴器靠近伺服电机的一端设有与连接轴适配的花键槽，所述圆轴段外连接有第一齿轮，所述第一齿轮与齿轮传动机构啮合，所述齿轮传动机构与套筒啮合，所述伺服电机底部设有抬升装置。

伺服电机输出端驱动连接轴转动，从而带动第一齿轮转动，通过齿轮传动机构将转动传递至套筒，从而带动套筒转动，齿轮传动机构可以包括两个同步转动的齿轮，一个齿轮与套筒啮合，另一个齿轮与第一齿轮啮合；在非注油状态下，连接轴花键段脱离花键槽，连接轴不带动联轴器转动，活塞无法做升降运动；注油状态下，抬升装置带动伺服电机上升，从而带动连接轴的花键段插入花键槽中，连接轴带动联轴器转动，伺服电机转动在带动套筒转动的同时带动滚珠丝杠转动；注油完毕后，抬升装置带动伺服电机下降，花键轴脱离花键槽。

一种牛油灌装方法，包括如下步骤：

a.控制系统控制伺服运动机构驱动活塞至定量油缸的上止点处，牛油进入定量油缸中；

b.在控制系统中输入所需牛油克数，控制系统控制伺服运动机构驱动活塞下拉，其中下拉的行程是经过控制系统自动换算，牛油从出油嘴出油；

c.伺服运动机构带动活塞运动到规定行程后注油完毕，经过延时，活塞自动回到上止点，完成储油动作。

每次注油完毕后活塞上升至上止点处保证油缸在最大行程内工作，控制系统包括PLC和伺服驱动器，通过输入注油量的重量，经过内部程序的自动计算，自动发脉冲给伺服驱动器，伺服驱动器传递给伺服电机，完成一套下拉的动作，下拉时由于定量活塞上有单相阀的作用，此时单相阀关闭封油，定量活塞缸下端的牛油不能通过活塞流到活塞缸上端，只有被活塞往下挤，把牛油通过牛油出油嘴挤出。

作为优选，所述步骤a包括如下步骤：

a1. 抬升装置驱动伺服电机上升，花键段插入花键槽中，滚珠丝杠转动以带动活塞升降，套筒转动摩擦定量油缸表面加热牛油；

a2. 抬升装置驱动伺服电机下降，花键段脱离花键槽，滚珠丝杠停止转动，套筒保持转动。

只要伺服电机启动，牛油灌装机始终保持加热状态，通过抬升装置驱动伺服电机升降，从而切换与滚珠丝杠的连接和脱离状态。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）通过设置伺服运动机构和控制系统，注油精度高、效率高；（2）通过设置油位控制机构自动控制牛油罐内牛油量；（3）设置牛油输送机构减少现场设备占用空间；设置加热装置始终保持定量油缸内较高温度，保证牛油处于液态，保证注油精度；（5）伺服电机同时驱动丝杠和套筒转动，简化结构，减少设备所占体积；（6）程序自动将所需牛油重量换算成活塞行程，精度高。

附图说明

图1是本发明实施例1的一种结构示意图。

图2是本发明牛油罐的一种结构示意图。

图3是本发明牛油输送机构的一种结构示意图。

图4是本发明实施例2的一种局部结构示意图。

图中：1、牛油罐，11、油位监测筒，12、油位控制活塞，13、感应块，14、上感应开关，15、下感应开关，16、呼吸阀，2、定量油缸，21、出油嘴，22、第一球阀，3、伺服运动机构，31、伺服电机，32、联轴器，321、花键槽，322、圆柱槽，33、滚珠丝杠，34、滑块，35、线轨，36、连接轴，361、圆轴段，362、花键段，37、连接套筒，38、第一齿轮，381、第二齿轮，382、第三齿轮，383、转轴，4、大储油罐，41、手动球阀，42、牛油泵，43、远端气动球阀，44、近端气动球阀，5、套筒，51、毛刷。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1所示，一种牛油灌装机，包括：

牛油罐1，用于储存牛油，如图2所示，牛油罐1为底部呈漏斗状的圆桶结构，牛油罐1中设有油位控制机构，油位控制机构包括油位监测筒11和滑动设置在油位监测筒11中的油位控制活塞12，油位监测筒11竖直设置在牛油罐1中，油位控制活塞12的活塞杆上设有感应块13，活塞杆即油位指示杆，牛油罐1顶部中央设有感应开关安装板，感应开关安装板上设有上感应开关14和下感应开关15，牛油罐1顶部上设有呼吸阀16；

牛油输送机构，用于向牛油罐1内供油，如图3所示，牛油输送机构包括依次连通的大储油罐4、设置在大储油罐4出油处的手动球阀41、牛油泵42、靠近大储油罐4设置的远端气动球阀43、靠近牛油罐1设置的近端气动球阀44；

定量油缸2，定量油缸2顶部与牛油罐1底部出油口通过第一球阀22连接，定量油缸2顶部设有单向阀，定量油缸2活塞下方设有出油嘴21；

伺服运动机构3，伺服运动机构3包括伺服电机31、联轴器32、滚珠丝杠33、滑块34、线轨35和连接套筒37，伺服电机31设置在灌装机底部，伺服电机31输出端向上延伸并通过联轴器32与滚珠丝杠33连接，滚珠丝杠33的丝杠螺母与滑块34连接，滑块34与线轨35滑动连接，滑块34通过连接套筒37与定量油缸2的活塞连接；

控制系统，用于控制伺服运动机构3的运动行程，包括触摸屏、PLC和伺服驱动器。

牛油灌装步骤如下：开机后将伺服电机回零点，一般零位开关设在油缸的上止点处，这样可以保证油缸在最大行程内工作，此时伺服电机带动滚珠丝杠旋转，由于丝杠是固定的，只能转动不能上下窜动，于是带动丝杠螺母向上运动，由于丝杠螺母与定量油缸连接套筒相连，而连接套筒直接与定量缸活塞杆相连，在丝杠螺母向上的同时，带动定量油缸活塞向上到达上止点（回零点）；

在向上的运动时，定量油缸上端的牛油，通过定量活塞单向阀进入定量油缸活塞下方。定量油缸位于储油状态；

启动注油程序，这时PLC会通过输入注油量的克数值，经过内部程序的自动计算，自动发脉冲给伺服驱动器，再有驱动器传递给伺服电机，完成一套下拉的动作，下拉时由于定量活塞上有单向阀的作用，此时单向阀关闭封油，定量油缸下端的牛油不能通过活塞流到油缸上端，只有被活塞往下挤，把牛油通过牛油出油嘴挤出，下拉的行程是经过PLC中程序自动换算出来的，输入值越大，下拉行程越大，注油量也越大；

当伺服电机带动活塞运动到规定行程后注油完毕，经过1秒延时，伺服电机带动活塞自动回到上止点，完成储油动作，整个打油动作完成，由于伺服电机和滚珠丝杠的精度很高，打油的精度也很高；

打油完毕后称重确认，如有差异输入补偿值自动补偿；

符合要求可以调整为连动状态，由于员工加油可能是自动或点动状态，所以程序中参数中有相关的状态选择；

当设置在现场牛油罐油位下降，导致油位监测筒内油位下降带动浮在牛油上的油位控制活塞下降，当活塞下降带动活塞杆上固定的感应块下降，触发油位感应下开关发出信号；

电控箱发出指令让近端气动球阀打开，同时打开相应牛油罐的远端气动球阀，气动球阀上安装有位置检测开关，当确认球阀打开时电控发出指令启动牛油泵输油，此时大储油罐中的牛油，通过手动球阀、牛油泵、近端气动球阀及输送管道向现场牛油罐输送牛油；

当该牛油罐进行补油的过程中，随着牛油的逐渐增多，牛油会将油位控制活塞的活塞杆顶起，同时呼吸阀能将罐内的多余空气排出，当感应块随油位上升到上感应开关附近时，电控箱发出指令停止牛油泵运转，延时一秒后同时关闭近端气动球阀和远端气动球阀，自动加油完毕。

实施例2

一种牛油灌装机，其结构与实施例1大致相同，如图4所示，区别之处在于，还包括加热装置，加热装置包括套设在定量油缸2外的套筒5，定量油缸2外壁设有粗糙度较高摩擦面，摩擦面为合金制成，套筒5内壁上设有高分子材料制成的毛刷51，毛刷51远端与定量油缸2外壁贴合，套筒5外壁为齿轮状结构，连接有驱动套筒5转动的驱动装置。驱动装置包括伺服电机31、连接轴36和齿轮传动机构。

伺服电机31底部设有抬升装置，抬升装置可以为气缸、油缸等现有技术，伺服电机31输出端连接有连接轴36，连接轴36包括靠近伺服电机31的圆轴段361和远离伺服电机31的花键段362，花键段362直径小于圆轴段361，联轴器32靠近伺服电机31的一端设有与连接轴36适配的花键槽321和圆柱槽322，圆柱槽322设置在下端并与圆柱槽322插接适配，花键槽321设置在圆柱槽322上方并与花键段362插接适配，圆轴段361下方外连接有第一齿轮38，第一齿轮38通过齿轮传动机构与套筒5连接，齿轮传动机构包括竖直设置的转轴383和分别固定在转轴382两端的第二齿轮381和第三齿轮382，第二齿轮381与第一齿轮38啮合，第三齿轮382与套筒5啮合。

伺服电机输出端驱动连接轴转动，从而带动第一齿轮转动，并依次带动第二齿轮、第三齿轮、套筒转动，通过套筒转动带动毛刷不断与摩擦面摩擦生热，将热量传导至定量油缸内，保证油缸内部油温在凝固点之上，保持牛油液态；在非注油状态下，抬升装置不启动，连接轴花键段脱离花键槽，连接轴不带动联轴器转动，活塞无法做升降运动；注油状态下，抬升装置带动伺服电机上升，从而带动连接轴的花键段插入花键槽中，连接轴带动联轴器转动，伺服电机转动在带动套筒转动的同时带动滚珠丝杠转动；注油完毕后，抬升装置带动伺服电机下降，花键轴脱离花键槽。

Claims (9)

1.一种牛油灌装机，其特征是，包括：

牛油罐（1），用于储存牛油；

定量油缸（2），所述定量油缸（2）通过单向阀与牛油罐（1）连通，所述定量油缸（2）远离单向阀的一端设有出油嘴（21）；

伺服运动机构（3），所述伺服运动机构（3）与定量油缸（2）驱动连接，用于带动所述定量油缸（2）的活塞移动；

控制系统，用于控制伺服运动机构（3）运动行程。

2.根据权利要求1所述的一种牛油灌装机，其特征是，所述伺服运动机构（3）包括伺服电机（31）、联轴器（32）和滚珠丝杠（33），所述伺服电机（31）输出端通过联轴器（32）与滚珠丝杠（33）连接，所述滚珠丝杠（33）的丝杠螺母与定量油缸（2）的活塞连接。

3.根据权利要求2所述的一种牛油灌装机，其特征是，所述伺服运动机构（3）还包括滑块（34）和线轨（35），所述滑块（34）与丝杠螺母连接，所述滑块（34）与线轨（35）滑动连接，所述滑块（34）与定量油缸（2）的活塞连接。

4.根据权利要求1所述的一种牛油灌装机，其特征是，还包括牛油输送机构，所述牛油输送机构与牛油罐（1）连通，所述牛油罐（1）中设有油位控制机构，所述油位控制机构包括油位监测筒（11）和滑动设置在油位监测筒（11）中的油位控制活塞（12），所述油位控制活塞（12）上设有感应块（13），所述牛油罐（1）上设有用于控制牛油输送机构开关的感应开关。

5.根据权利要求2所述的一种牛油灌装机，其特征是，还包括加热装置，所述加热装置包括套设在定量油缸（2）外的套筒（5），所述套筒（5）内壁与定量油缸（2）外壁贴合，所述套筒（5）上连接有驱动套筒（5）转动的驱动装置。

6.根据权利要求5所述的一种牛油灌装机，其特征是，所述套筒（5）内壁上设有毛刷（51），所述定量油缸（2）外壁设有摩擦面。

7.根据权利要求5所述的一种牛油灌装机，其特征是，所述伺服电机（31）输出端连接有连接轴（36），所述连接轴（36）包括靠近伺服电机（31）的圆轴段（361）和远离伺服电机（31）的花键段（362），所述联轴器（32）靠近伺服电机（31）的一端设有与连接轴（36）适配的花键槽（321），所述圆轴段（361）外连接有第一齿轮（38），所述第一齿轮（38）与齿轮传动机构啮合，所述齿轮传动机构与套筒（5）啮合，所述伺服电机（31）底部设有抬升装置。

8.一种根据权利要求1-7所述的牛油灌装方法，其特征是，包括如下步骤：

控制系统控制伺服运动机构（3）驱动活塞至定量油缸（2）的上止点处，牛油进入定量油缸（2）中；

在控制系统中输入所需牛油克数，控制系统控制伺服运动机构（3）驱动活塞下拉，其中下拉的行程是经过控制系统自动换算，牛油从出油嘴（21）出油；

伺服运动机构（3）带动活塞运动到规定行程后注油完毕，经过延时，活塞自动回到上止点，完成储油动作。

9.根据权利要求8所述的一种牛油灌装机，其特征是，所述步骤a包括如下步骤：

a1. 抬升装置驱动伺服电机（31）上升，花键段（362）插入花键槽（321）中，滚珠丝杠（33）转动以带动活塞升降，套筒（5）转动摩擦定量油缸（2）表面加热牛油；

a2. 抬升装置驱动伺服电机（31）下降，花键段（362）脱离花键槽（321），滚珠丝杠（33）停止转动，套筒（5）保持转动。

Images