CN113292032B - 一种自动转桶设备及转桶方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动转桶设备及转桶方法，包括转桶单元、驱动单元、支撑单元和识别检测单元；所述转桶单元通过转动的方式连接在支撑单元上，并且转桶单元能够围绕竖直方向的转轴转动；围绕转桶单元的转轴设有多个水平方向向外延伸、且能够向下翻转以夹持在桶顶边缘的夹紧部件；所述识别检测单元设置在转轴和夹紧部件之间的转桶单元上，以能够检测到桶口的位置；所述驱动单元固定在支撑单元上。转桶单元和识别检测单元同步转动，从而可以精确控制转桶的转角，使料桶到达预定的方位；转桶单元位于桶顶，桶顶具有比料桶的中部更高的结构强度和抗变形能力，从而提高转桶的安全性、稳定性和准确性。

Description

一种自动转桶设备及转桶方法

技术领域

本发明涉及工业生产领域，尤其涉及一种自动转桶设备及转桶方法。

背景技术

目前灌装领域通过转桶的方式找到桶口的设备，如ZL201821969822.0公开的一种自动转桶找孔灌装机，采用在料桶的中部设置辊轮的驱动方式控制料桶的转动。辊轮抵接在料桶的中部，对料桶中部的结构强度要求较高，容易导致料桶变形；而在驱动辊轮的同时，还要保持对料桶的转角的检测，特别是辊轮与料桶的表面之间产生些许摩擦就必然导致定位不准确。

基于现有技术存在的上述问题，亟需一种自动转桶设备。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种自动转桶设备及转桶方法，通过在桶的顶部设置夹持的桶顶的转桶单元，并且使识别检测单元与转桶单元同步转动，避免夹持导致料桶的变形，以及通过转桶单元和识别检测单元动作的一致性，保证转桶的位置准确。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种自动转桶设备，包括转桶单元、驱动单元、支撑单元和识别检测单元；

所述转桶单元通过转动的方式连接在支撑单元上，并且转桶单元能够围绕竖直方向的转轴转动，辊道能够将料桶输送到转桶单元的下方；围绕转桶单元的转轴设有多个水平方向向外延伸、且能够向下翻转以夹持在桶顶边缘的夹紧部件；所述识别检测单元设置在转轴和夹紧部件之间的转桶单元上，以能够检测到桶口的位置；所述驱动单元固定在支撑单元上，用于驱动转桶单元及其上部的识别检测单元转动，并在识别检测单元检测到桶口的位置之后，驱动转桶单元带动料桶旋转使桶口转至预定的方位；所述控制单元能够获取识别检测单元的信号，并控制辊道及驱动单元。

所述转桶单元通过转动滑环或环形拖链与支撑单元连接。

所述支撑单元包括立柱和在立柱顶部水平布置的横梁。

所述立柱上设有高度调节装置。

所述夹紧部件连接在旋转臂上，夹紧部件设置为3个。

所述夹紧部件通过气缸带动曲柄连杆机构控制，使其能够向下翻转，所述气缸和曲柄连杆机构均设置在旋转臂上。

所述夹紧部件、气缸、曲柄连杆机构在旋转臂上的位置可调。

所述识别检测单元通过安装板连接到转桶单元，识别检测单元为激光测距传感器，通过检测到桶顶的距离变化，从而判断桶口的位置。

所述安装板设有位置调节装置，以使所述识别检测单元在安装板上的位置可调，从而调整识别检测单元到转桶单元的转轴之间的距离。

所述驱动单元包括电机、减速器和驱动齿轮。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

转桶单元和识别检测单元同步转动，从而可以精确控制转桶的转角，使料桶到达预定的方位；转桶单元位于桶顶，桶顶具有比料桶的中部更高的结构强度和抗变形能力，从而提高转桶的安全性、稳定性和准确性。

能够将随机来的不同尺寸的桶转动到桶口一致的方向，兼容性好；仅利用电机、气缸控制式夹紧装置及激光测距组装置合一起使用即可完成此功能，结构简单可靠，加工难度小，制造周期短。

可独立完成转桶动作，易于模块化；安装方便，安装空间小，避让料桶周围空间，便于其他功能块安装和动作。

采用激光测距装置进行寻桶口，桶口定位精度高，环境适应能力高，不受光线影响。

本发明还提供一种转桶方法，包括：

通过辊道将料桶输送到转桶单元的下方；

保持转桶单元处于初始位置，并使转桶单元上与辊道输送方向相同一侧的夹紧部件中，至少两个夹紧部件处于向下翻转状态，以阻挡料桶并对料桶进行定位，保持其他夹紧部件处于初始状态；转桶单元处于初始位置时，识别检测单元所在方位，即为待转动的料桶的桶口所要转桶到达的目标方位；

当处于向下翻转状态的夹紧部件与料桶接触时，控制辊道停止；

将处于向下翻转状态的夹紧部件复位到初始状态，然后转动转桶单元，使识别检测单元随转桶单元转动并识别桶口的位置；

当识别检测单元识别到桶口的位置之后，控制转桶单元停止，然后控制夹紧部件向下翻转以夹持住料桶；

驱动转桶单元转动到初始位置。

所述驱动转桶单元转动到初始位置，包括：采用反向转动的方式复位，和采用最小路径的方式复位。

夹紧部件的初始状态为水平状态或高于水平面的状态。

处于向下翻转状态的夹紧部件上设置应力感应或光电感应部件，以感应料桶。

本发明提供的转桶方法，能够利用夹紧部件对料桶进行初步定位，然后在识别检测单元检测到桶口位置之后，通过夹紧部件夹持料桶并驱动转桶单元转动复位，从而使料桶的桶口转到预定的方位。

附图说明

图1为本发明实施例自动转桶设备结构示意图；

图2为本发明实施例自动转桶设备主视图；

图3为本发明实施例自动转桶设备俯视图；

图4为本发明实施例旋转臂结构示意图(两种工作状态叠加)。

图5是本发明实施例辊道输送(料桶)方向对应的转桶单元上夹紧部件的动作示意图。

图中：

1、转桶单元；2、支撑单元；11、驱动单元；12、转动执行机构；13、识别检测单元；14、安装板；5、旋转臂；6、夹紧部件；31、接近开关；32、行程开关。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例一

本实施例提供一种全自动自动转桶设备，包括转桶单元1、支撑单元2、驱动单元11和识别检测单元13。

所述转桶单元1通过转动的方式连接在支撑单元2上，并且转桶单元1能够围绕竖直方向的转轴转动，辊道能够将料桶输送到转桶单元1的下方；围绕转桶单元1的转轴设有多个水平方向向外延伸、且能够向下翻转以夹持在桶顶边缘的夹紧部件6；所述识别检测单元13设置在转轴和夹紧部件6之间的转桶单元1上，以能够检测到桶口的位置；所述驱动单元固定在支撑单元上，用于驱动转桶单元1及其上部的识别检测单元13转动，并在识别检测单元13检测到桶口的位置之后，驱动转桶单元1带动料桶旋转使桶口转至预定的方位；所述控制单元能够获取识别检测单元的信号，并控制辊道及驱动单元，控制单元采用集成芯片或者PLC。

所述支撑单元2用于将转桶单元1和到位检测单元固定在指定位置，所述转桶单元1和到位检测单元均通过螺栓安装在所述支撑单元2上。所述支撑单元2可为简单的L型支架结构，由管件焊接而成。

所述驱动单元11作用为驱动转动执行机构12做旋转运动，可以是常见的动力源；通过连接件与所述支撑单元2的悬臂连接螺栓连接。

所述转桶单元1通过转动滑环或环形拖链与支撑单元连接。

所述转桶单元1包括转动执行机构12。所述转动执行机构12包括旋转臂5。在所述驱动单元11的驱动下控制所述旋转臂5沿水平面旋转。所述旋转臂为若干条，具体数量可根据实际需要设置。在本实施例中，优选地设置3条旋转臂，每条旋转臂的间隔为120°，通过三点定位确定料桶的位置。每条所述旋转臂一端固定安装在所述转动滑环上；旋转臂另一端悬空成悬臂结构，其上安装夹紧部件6。所述夹紧部件通过气缸带动曲柄连杆机构控制，使其能够向下翻转，所述气缸和曲柄连杆机构均设置在旋转臂上。所述夹紧部件、气缸、曲柄连杆机构在旋转臂上的位置可调。所述旋转臂长度可调，旋转臂5的长度数值可以根据料桶的直径变化而调整，也就是料桶的直径变大，旋转臂的长度也需要加长，料桶的直径变小，旋转臂的长度也需要变短，用于适应不同尺寸的料桶。所述夹紧驱动机构4为夹紧气缸，用于控制所述夹紧装置夹紧料桶，缸体通过螺栓安装在所述旋转臂的悬空端。

气缸与夹紧部件6均通过螺栓连接的方式固定在旋转臂上。可以通过更换夹紧部件6的形状来匹配多种桶型的接触状态，以达到良好的的夹紧力。所述夹紧装置有两种状态：夹紧状态和张开状态。夹紧状态下，气缸的活塞杆伸出，带动夹紧爪具运动到达与旋转臂垂直的状态，通过三个或者多个夹紧臂的配合，实现夹紧部件对料桶的夹紧动作。张开状态下，夹紧气缸的活塞杆缩回，带动夹紧爪具运动到达与旋转臂平行的状态，此状态时料桶与旋转臂不接触，可以通过底部的辊道将料桶输送出转桶工位；本实施例中的夹紧部件的旋转角度是90°，也可以根据使用工况选择其余合适的旋转角度。在夹紧气缸活塞杆侧安装有曲柄连杆机构，夹紧气缸的气缸杆通过推动曲柄连杆转动，以实现安装在曲柄连杆转轴上的夹紧部件转动。

所述识别检测单元13为激光测距装置，在本实施例中选择激光测距传感器。所述识别检测单元13通过安装板14安装在所述转动转换装置上，与所述旋转臂在同一水平面内，且能随着所述旋转臂以相同的角速度转动。所述识别检测单元13的安装板14长度通过在安装板上开多组孔或者长槽安装孔调节，用于适应不同型号的料桶。

所述到位检测单元用于检测所述转桶单元1旋转的角度，当所述转桶单元1旋转的角度超过设定值时，触发接近开关信号，停止转桶。所述到位检测单元为接近开关。在驱动单元的减速机上部通过螺栓安装有接近开关的检测触点，检测触点的位置与驱动单元底部的旋转臂的位置存在对应关系，当驱动单元上的检测触点触发接近开关时，控制系统就可以判断到旋转臂的具体位置。

接近开关中设置位移传感器，利用位移传感器对接近的物体的敏感特性，从而达到控制开关通或断的目的。

在初始位置，一条旋转臂的纵轴线与来桶方向重合，其悬臂端指向来同方向，且其上的夹紧部件轴线水平；另外两条旋转臂上的夹紧部件轴向竖直，用于挡住行进中的料桶；所述识别检测单元13位于所述支撑单元2水平连接件的正下方。

实施例二

如图1所示，本实施例提供一种全自动自动转桶设备，包括转桶单元1、支撑单元2和到位检测单元组成。本实施例与实施例一的区别如下。

所述驱动单元11为电机及其上连接的减速机。所述电机为三相异步电机。所述减速机的输出轴直接与所述支撑单元2固定，因此所述驱动单元11工作时自身旋转，带动其上的所述转动执行机构12转动，完成激光测距找桶口和转桶动作。所述电机的转轴水平，电机安装在减速机侧面；所述电机最高点低于支撑单元2水平连接件的最低点；所述电机最低点高于旋转臂的最低点。所述电机与识别检测单元13布置在一条旋转臂的两侧。

本实施例中，用环形拖链替代滑环。为了实现更好的到位控制效果，所述到位检测单元采用电子到位检测和机械限位相结合的方式控制所述转桶单元1旋转程度，实现双重保护。

到位检测单元的电子检测机构包括接近开关31和行程开关32。所述接近开关通过螺栓安装在所述支撑单元2水平连接件上，位于所述减速机的输出轴上方，可以在正上方，也可以在侧上方；当所述转桶单元1旋转的角度超过设定值时，触发接近开关信号，停止转桶。所述行程开关通过螺栓连接在所述支撑单元2水平连接件靠近所述接近开关的一端，是对接近开关的辅助，防止接近开关失灵的情况下电机绕轴旋转多圈导致缠线，当行程开关有信号时，电机立刻断电，在驱动单元的减速机上安装有行程开关的检测触点，检测触点是通过螺栓连接的方式固定在减速机上，检测触点能够与机架上的行程开关接触上。当减速机旋转最大设定角度时，检测触点通过与行程开关接触，使得行程开关触发信号，通过行程开关触发的信号，切断驱动单元中电机的电源，达到停止转桶的目的。

所述到位检测单元的机械限位结构是最终的保护方式，当前述所有保护都失效后起作用，能够最大程度上保证机构的安全。所述机械限位结构为机械限位块，也通过螺栓固定在所述支撑单元2水平连接件上，并且位于所述接近开关和行程开关之间；所述机械限位块作为最终保护，当所述转桶单元1旋转的角度超过设定值时，直接卡死，同时电机立刻断电。

实施例三

本发明实施例还提供一种转桶方法，包括：

通过辊道将料桶输送到转桶单元的下方，以便于转桶单元的夹持部件能够夹住料桶；

保持转桶单元处于初始位置，并使转桶单元上与辊道输送方向相同一侧的夹紧部件中，至少两个夹紧部件处于向下翻转状态，以阻挡料桶并对料桶进行定位，保持其他夹紧部件处于初始状态，使料桶能够顺利的进入到转桶单元的正下方而不受到阻碍；转桶单元处于初始位置时，识别检测单元所在方位，即为待转动的料桶的桶口所要转桶到达的目标方位；如图5所示，本实施例中，采用三个夹紧部件，其中位于右侧的一个夹紧部件处于水平状态，左侧(即：与辊道输送方向相同一侧)的两个夹紧部件处于向下翻转状态，从而通过左侧两个夹紧部件阻挡料桶继续前进，并通过这两个夹紧部件的阻挡作用，使料桶自动对心定位；

当处于向下翻转状态的夹紧部件与料桶接触时，控制辊道停止，此时可以通过控制单元接收到接触应力信号，然后控制辊道停止，也可以通过光电感应部件获取信号，进而由控制单元控制辊道停止；

将处于向下翻转状态的夹紧部件复位到初始状态，此时全部夹紧部件均处于初始状态，然后转动转桶单元，使识别检测单元随转桶单元转动并识别桶口的位置；

当识别检测单元识别到桶口的位置之后，控制转桶单元停止，然后控制夹紧部件向下翻转以夹持住料桶；

驱动转桶单元转动到初始位置：所述驱动转桶单元转动到初始位置，包括：采用反向转动的方式复位，和采用最小路径的方式复位。

夹紧部件的初始状态为水平状态或高于水平面的状态。

识别检测单元的工作过程为：桶面与桶口的大约有5mm的高度差，识别检测单元利用此高度差来进行检测；当识别检测单元检测到桶面位置时，桶面与识别检测单元之间的距离超出所述识别检测单元的检测距离范围，此时无信号反馈；当识别检测单元检测到桶口位置时，桶口的高度高于桶面，桶口与识别检测单元之间的距离在识别检测单元的检测距离范围之内，此时有信号反馈。

说明，本实施例中，所述正转和反转的方向由操作人员根据实际情况规定。

本发明提供的转桶方法，能够利用夹紧部件对料桶进行初步定位，然后在识别检测单元检测到桶口位置之后，通过夹紧部件夹持料桶并驱动转桶单元转动复位，从而使料桶的桶口转到预定的方位。

Claims (10)

1.一种自动转桶设备，其特征在于，包括辊道、转桶单元、驱动单元、支撑单元、识别检测单元和控制单元；

所述转桶单元通过转动的方式连接在支撑单元上，并且转桶单元能够围绕竖直方向的转轴转动，辊道能够将料桶输送到转桶单元的下方；围绕转桶单元的转轴设有多个水平方向向外延伸、且能够向下翻转以夹持在桶顶边缘的夹紧部件；所述识别检测单元设置在转轴和夹紧部件之间的转桶单元上，以能够检测到桶口的位置；所述驱动单元固定在支撑单元上，用于驱动转桶单元及其上部的识别检测单元转动，并在识别检测单元检测到桶口的位置之后，驱动转桶单元带动料桶旋转使桶口转至预定的方位；所述控制单元能够获取识别检测单元的信号，并控制辊道及驱动单元。

2.如权利要求1所述的自动转桶设备，其特征在于，

所述转桶单元通过转动滑环或环形拖链与支撑单元连接。

3.如权利要求1所述的自动转桶设备，其特征在于，

所述支撑单元包括立柱和在立柱顶部水平布置的横梁。

4.如权利要求3所述的自动转桶设备，其特征在于，

所述立柱上设有高度调节装置。

5.如权利要求1所述的自动转桶设备，其特征在于，

所述夹紧部件连接在旋转臂上，夹紧部件设置为3个；

所述夹紧部件通过气缸带动曲柄连杆机构控制，使其能够向下翻转，所述气缸和曲柄连杆机构均设置在旋转臂上；

所述夹紧部件、气缸、曲柄连杆机构在旋转臂上的位置可调。

6.如权利要求1所述的自动转桶设备，其特征在于，

所述识别检测单元通过安装板连接到转桶单元，识别检测单元为激光测距传感器，通过检测到桶顶的距离变化，从而判断桶口的位置；

所述安装板设有位置调节装置，以使所述识别检测单元在安装板上的位置可调，从而调整识别检测单元到转桶单元的转轴之间的距离。

7.一种使用权利要求1-6之一所述自动转桶设备的转桶方法，其特征在于，包括：

通过辊道将料桶输送到转桶单元的下方；

保持转桶单元处于初始位置，并使转桶单元上与辊道输送方向相同一侧的夹紧部件中，至少两个夹紧部件处于向下翻转状态，以阻挡料桶并对料桶进行定位，保持其他夹紧部件处于初始状态；转桶单元处于初始位置时，识别检测单元所在方位，即为待转动的料桶的桶口所要转桶到达的目标方位；

当处于向下翻转状态的夹紧部件与料桶接触时，控制辊道停止；

将处于向下翻转状态的夹紧部件复位到初始状态，然后转动转桶单元，使识别检测单元随转桶单元转动并识别桶口的位置；

当识别检测单元识别到桶口的位置之后，控制转桶单元停止，然后控制夹紧部件向下翻转以夹持住料桶；

驱动转桶单元转动到初始位置，并控制夹紧部件回到初始状态。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述驱动转桶单元转动到初始位置，包括：采用反向转动的方式复位，和采用最小路径的方式复位。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，

夹紧部件的初始状态为水平状态或高于水平面的状态。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，

处于向下翻转状态的夹紧部件上设置应力感应或光电感应部件，以感应料桶。

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