CN113830351B - 一种薯类自动称量装袋装置 - Google Patents

Abstract

本发明针对现有技术中采用人工的方式将薯类装入网袋并进行称量、捆绑袋口等操作费时费力的弊端，提供一种薯类自动称量装袋装置，属于薯类自动化包装设备技术领域，包括上料机构、称量机构、装袋机构和控制器，所述装袋机构包括倾斜设置的圆管；所述圆管下端还设有两个自动收拢机构，两个自动收拢机构之间设有自动束带机，自动束带机旁设有导轨，自动束带机滑动设置在导轨上，导轨旁还设有第一驱动机构，所述自动收拢机构上设有限位开关；所述导轨旁边还设有滑轨，滑轨上滑动设有自动切割机构；圆管下端下方设有支撑平台。本发明能够进行自动称量、装袋并扎紧袋口，自动化程度较高，能够有效降低工人的劳动强度，且能提升效率。

Description

一种薯类自动称量装袋装置

技术领域

本发明属于薯类自动化包装设备技术领域，具体涉及一种薯类自动称量装袋装置。

背景技术

网袋广泛应用于番薯、紫薯等薯类的包装，目前，在使用网袋对薯类进行包装时，一般先选用特定规格大小的网袋，再通过操作人员采用人工的方式将薯类一个个装入网袋并进行称量、捆绑袋口等操作，工作强度较大，且效率较低。

发明内容

本发明针对现有技术中采用人工的方式将薯类装入网袋并进行称量、捆绑袋口等操作费时费力的弊端，提供一种薯类自动称量装袋装置，采用该装置能够进行自动称量、装袋并扎紧袋口，自动化程度较高，能够有效降低工人的劳动强度，且能提升效率。

本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的：一种薯类自动称量装袋装置，包括上料机构、称量机构、装袋机构和控制器，

所述上料机构包括倾斜设置的输送带；输送带的带体表面固定分布有横向设置的挡板；

所述称量机构包括电子秤，电子秤上固定设有料斗，料斗下端设有出口，且出口位置设有控制出口通闭的电控阀；

所述装袋机构包括用于套设网袋的圆管,圆管倾斜设置，圆管上端位于所述料斗的出口的正下方；所述圆管外设有能将网袋压紧在圆管上且能驱动网袋沿着圆管滑动的滚筒，滚筒上连接有能驱动滚筒将网袋压紧在圆管上的调节机构以及用于驱动滚筒自转并带动网袋沿着圆管滑动的步进电机；所述圆管下端还设有两个用于将网袋收拢的自动收拢机构，两个自动收拢机构之间设有用于将网袋扎紧的自动束带机，自动束带机旁设有导轨，自动束带机滑动设置在导轨上且能沿着导轨在两个自动收拢机构之间滑动，所述导轨旁还设有用于驱动自动束带机沿着导轨滑动的第一驱动机构，两个所述自动收拢机构上分别设有一个与所述自动束带机配合的限位开关；所述导轨旁边还设有滑轨，滑轨上滑动设有能滑动至两个自动收拢机构之间并能切断网袋的自动切割机构；

所述装袋机构中的圆管下端下方设有能根据承载重量调节高度的支撑平台；

所述控制器分别与所述输送带、电子秤、电控阀、调节机构、步进电机、自动收拢机构、自动束带机、第一驱动机构、限位开关、自动切割机构电性连接。

上述方案中，上料机构、称量机构配合能够实现自动上料并称重，再通过装袋机构进行装袋，装袋机构使用长筒状的网袋并套设在圆管上，通过设置的自动收拢机构、自动束带机、自动切割机构三者配合，能够将长筒状的网袋分割成独立的网袋，并配合完成束带，即扎紧袋口，从而完成薯类的包装。能够显著降低工人的劳动强度，并能提升效率。

作为优选，所述支撑平台包括横向设置的基板和支撑板，支撑板位于基板上方，支撑板与基板之间设有压力传感器，所述基板下方设有底座，底座和基板之间设有能驱动基板改变高度的高度调节架，所述高度调节架包括至少两组并列设置的调节单元，每个调节单元包括一根与底座铰接的第一支撑杆、一根与基板下端面铰接的第二支撑杆，第一支撑杆与第二支撑杆之间通过设置一转轴实现转动连接，所述第一支撑杆上端设有一个能够自转的滚轮，滚轮与所述基板下端面贴合，所述第二支撑杆下端转动连接有调节块，调节块滑动设置在底座上，所述底座上还设有一根只能自转的丝杆，所述调节块与丝杆螺接，所述底座上还固定设有用于驱动丝杆转动的第一电机，所述底座上还设有用于测量底座与基板之间距离的测距传感器，所述压力传感器、第一电机、测距传感器分别与所述控制器电性连接。通过压力传感器能够检测支撑平台上的承载重量，即装有薯类的网袋放置在支撑平台上的重量，网袋中的薯类重量越大，支撑平台的高度越低，通过在控制器内预先设置控制程序即可实现，使网袋内的薯类的高度始终低于所述装袋机构中的自动收拢机构。

作为优选，所述调节机构包括固定架，固定架上转动连接有转动架，所述滚筒只能自转的安装在转动架上，所述转动架与固定架之间还设有气缸，所述气缸的活塞杆外端与转动架转动连接，气缸的缸体部分与所述固定架转动连接，所述步进电机固定设置在转动架上，所述气缸与控制器电性连接。

作为优选，所述滚筒外表面设有与圆管外侧面配合的凹槽，所述凹槽围绕滚筒的中心线设置，凹槽内壁固定设有橡胶层，橡胶层上固定分布有若干凸起的橡胶粒。

作为优选，所述自动收拢机构包括固定块，固定块内侧面设有一内凹的圆弧面，固定块上设有贯穿固定块内外侧面的通槽， 所述固定块一端固定连接有收拢带，收拢带与固定块的连接处和所述通槽分布位于圆弧面的两侧，所述收拢带外侧面固定设有沿着收拢带长度方向分布的传动齿，收拢带从固定块设有圆弧面的一侧穿过所述通槽，所述固定块上固定设有第二电机，第二电机的转轴上固定设有始终与所述传动齿啮合的齿轮，所述第二电机与所述控制器电性连接。通过第二电机带动齿轮转动，齿轮与传动齿啮合，进而带动收拢带穿过通槽实现收紧收拢带，来实现自动收拢机构对网袋的收拢。

作为优选，所述限位开关固定设置在所述固定块上。

作为优选，所述自动切割机构包括滑动设置在滑轨上的电动剪、固定在滑轨上并用于驱动电动剪沿着滑轨滑动的第二驱动机构，第二驱动机构与所述控制器电性连接。

作为优选，所述圆管外侧面靠近上端的位置还固定设有拉力传感器，拉力传感器上固定连接有用于钩挂网袋的挂钩，所述拉力传感器与控制器电性连接，控制器上还电性连接有报警器。当圆管外的网袋剩余量较少时，滚筒继续带动网袋往下移动，网袋就会拉动挂钩，拉力传感器检测到这一拉力，就会传递信号给控制器，控制器就会控制报警器发出提示警报，提醒工人来更换网袋。

所述圆管内固定设有缓冲机构，所述缓冲机构包括沿着圆管长度方向设置的固定条，固定条可拆卸固定在圆管上侧内壁，固定条上固定设有若干朝向圆管下端弯曲设置的缓冲橡胶片。缓冲橡胶片能够简化薯类穿过圆筒的速度，从而减小薯类落入网袋中的速度，能减轻薯类的冲击力，进而减小对薯类的损坏。

作为优选，所述控制器为PLC控制器。PLC控制器全称为可编程逻辑控制器，是一种具有微处理机的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载内存内储存与执行。可编程控制器由内部CPU，指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元所模组化组合成。广泛应用于工业控制领域。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明能够对薯类进行自动称量、装袋并扎紧袋口，自动化程度较高，能够有效降低工人的劳动强度，且能提升效率。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1中A处放大图；

图3为支撑平台结构示意图；

图4为滚筒结构示意图；

图5为圆管内部结构示意图；

图6为自动收拢机构结构示意图；

图7为图6中B处放大图；

图8为自动束带机、导轨、第一驱动机构之间的结构示意图；

图9为自动切割机构结构示意图；

图中标记：100、上料机构，200、称量机构，300、装袋机构，400、控制器，1、输送带，2、挡板，3、电子秤，4、料斗，5、电控阀，6、圆管，7、固定条，8、缓冲橡胶片，9、支撑平台，10、基板，11、支撑板，12、底座，13、第一支撑杆，14、第二支撑杆，15、滚轮，16、调节块，17、丝杆，18、第一电机，19、测距传感器，20、滚筒，21、调节机构，22、步进电机，23、固定架，24、转动架，25、气缸，26、凹槽，27、橡胶层，28、橡胶粒，29、自动收拢机构，30、固定块，31、圆弧面，32、通槽，33、收拢带，34、传动齿，35、第二电机，36、齿轮，37、自动束带机，38、导轨，39、第一驱动机构，40、限位开关，41、滑轨，42、自动切割机构，43、电动剪，44、第二驱动机构，45、拉力传感器，46、挂钩，47、报警器。

具体实施方式

下面结合附图所表示的实施例对本发明作进一步描述：

实施例1

如图1-图9所示，一种薯类自动称量装袋装置，包括上料机构100、称量机构200、装袋机构300和控制器400，所述上料机构100包括倾斜设置的输送带1；输送带1的带体表面固定分布有横向设置的挡板2。

所述称量机构200包括电子秤3，电子秤3上固定设有料斗4，料斗4下端设有出口，且出口位置设有控制出口通闭的电控阀5。

所述装袋机构300包括用于套设网袋的圆管6，圆管6倾斜设置，所述圆管6内固定设有缓冲机构，所述缓冲机构包括沿着圆管6长度方向设置的固定条7，固定条7通过螺栓可拆卸固定在圆管6上侧内壁，固定条7上固定设有多个朝向圆管6下端弯曲设置的缓冲橡胶片8。圆管6上端位于所述料斗4的出口的正下方，圆管6下端下方设有能根据承载重量调节高度的支撑平台9，所述支撑平台9包括横向设置的基板10和支撑板11，支撑板11位于基板10上方，支撑板11与基板10之间设有压力传感器，所述基板10下方设有底座12，底座12和基板10之间设有能驱动基板10改变高度的高度调节架，所述高度调节架包括至少两组并列设置的调节单元，每个调节单元包括一根与底座12铰接的第一支撑杆13、一根与基板10下端面铰接的第二支撑杆14，第一支撑杆13与第二支撑杆14之间通过设置一转轴实现转动连接，所述第一支撑杆13上端设有一个能够自转的滚轮15，滚轮15与所述基板10下端面贴合，所述第二支撑杆14下端转动连接有调节块16，调节块16滑动设置在底座12上，所述底座12上还设有一根只能自转的丝杆17，所述调节块16与丝杆17螺接，所述底座12上还固定设有用于驱动丝杆17转动的第一电机18，第一电机18驱动丝杆17转动，调节块16就能沿着丝杆17的长度方向在底座12上滑动。所述底座12上还设有用于测量底座12与基板10之间距离的测距传感器19。

所述圆管6外设有能将网袋压紧在圆管6上且能驱动网袋沿着圆管6滑动的滚筒20，滚筒20上连接有能驱动滚筒20将网袋压紧在圆管6上的调节机构21以及用于驱动滚筒20自转并带动网袋沿着圆管6滑动的步进电机22，所述调节机构21包括固定架23，固定架23上转动连接有转动架24，所述滚筒20只能自转的安装在转动架24上，所述转动架24与固定架23之间还设有气缸25，所述气缸25的活塞杆外端与转动架24转动连接，气缸25的缸体部分与所述固定架23转动连接，所述步进电机22固定设置在转动架24上，所述气缸25与控制器400电性连接。所述滚筒20外表面设有与圆管6外侧面配合的凹槽26，所述凹槽26围绕滚筒20的中心线设置，凹槽26内壁固定设有橡胶层27，橡胶层27上固定分布有多个凸起的橡胶粒28。橡胶层27的设置，能够避免滚筒20直接与圆管6、网袋接触，通过橡胶层27上的橡胶粒28能将网袋推动，同时也能避免损伤网袋。

所述圆管6下端还设有两个用于将网袋收拢的自动收拢机构29，所述自动收拢机构29包括固定块30，固定块30内侧面设有一内凹的圆弧面31，固定块30上设有贯穿固定块30内外侧面的通槽32，所述固定块30一端固定连接有收拢带33，收拢带33与固定块30的连接处和所述通槽32分布位于圆弧面31的两侧，所述收拢带33外侧面固定设有沿着收拢带33长度方向分布的传动齿34，收拢带33从固定块30设有圆弧面31的一侧穿过所述通槽32，所述固定块30上固定设有第二电机35，第二电机35的转轴上固定设有始终与所述传动齿34啮合的齿轮36。

两个自动收拢机构29之间设有用于将网袋扎紧的自动束带机37，自动束带机37旁设有导轨38，自动束带机37滑动设置在导轨38上且能沿着导轨38在两个自动收拢机构29之间滑动，所述导轨38旁还设有用于驱动自动束带机37沿着导轨38滑动的第一驱动机构39，两个所述自动收拢机构29上分别设有一个与所述自动束带机37配合的限位开关40，限位开关40固定设置在所述固定块30上。

所述导轨38旁边还设有滑轨41，滑轨41上滑动设有能滑动至两个自动收拢机构29之间并能切断网袋的自动切割机构42；所述自动切割机构42包括滑动设置在滑轨41上的电动剪43、固定在滑轨41上并用于驱动电动剪43沿着滑轨41滑动的第二驱动机构44。所述第一驱动机构39、第二驱动机构44也都为气缸。

所述控制器400分别与所述输送带1、电子秤3、电控阀5、压力传感器、第一电机18、测距传感器19、调节机构21、步进电机22、第二电机35、自动束带机37、第一驱动机构39、第二驱动机构44、限位开关40、自动切割机构42电性连接。所述控制器400为PLC控制器400。所述第一电机18、第二电机35都为步进电机，

为了在网袋用完时能及时提醒工作人员，在所述圆管6外侧面靠近上端的位置固定设置拉力传感器45，在拉力传感器45上固定连接用于钩挂网袋的挂钩46，所述拉力传感器45与控制器400电性连接，控制器400上还电性连接有报警器47。

本发明需要在控制器400内先预先设置相应控制程序，控制程序为所有自动化设备必要组成部分，不是本发明需要保护的主体。

本发明需要预先在圆管6外套设长筒状的网袋，并将网袋上端钩挂在挂钩46上，网袋需要收缩在圆管6上，即网袋展开时的长度要远大于圆管6的长度，网袋最下端需要预先进行扎紧，套网袋时，需要先通过控制器400人工控制调节机构21上的气缸25，使滚筒20逐渐远离圆管6，给网袋的安装留出空间，网袋安装完成后，再通过控制器400控制气缸25驱动滚筒20靠近圆管6并将网袋压紧在圆管6上。

在本发明运行时，先人工操作控制器400，通过控制器400控制步进电机22工作，步进电机22驱动滚筒20转动，滚筒20带动网袋沿着圆管6下移，直到网袋下端穿过所述自动收拢机构29、自动束带机37并落在支撑平台9上。本发明的上料机构100通过输送带1输送薯类，输送带1上的挡板2能够将薯类拦住，从而使薯类能够沿着倾斜的输送带1输送。输送带1输送的薯类会依次掉落到称量机构200的料斗4内，电子秤3对料斗4内的薯类进行称量，电子秤3会实时将检测到的重量信息传递给控制器400，当料斗4内的薯类达到或者高于预设重量标准时，控制器400控制输送带1停止工作，输送带1上的薯类就会停止进入料斗4内。接着控制器400控制料斗4下端的电控阀5开启，料斗4内的薯类会掉入圆管6上端，接着圆管6内抵达薯类会沿着圆管6滚落至网袋底部。因网袋下端已经被扎紧，所以薯类不会从网袋上掉出，此时，支撑平台9对薯类进行支撑。支撑平台9中的压力传感器能够检测到压力值的变化，并反馈信号给控制器400，控制器400就会控制第一电机18工作，第一电机18带动调节块16移动进而降低高度调节架的高度，即实现对支撑平台9的高度调整。因单位长度的网袋展开后的容量基本固定，根据薯类的不同种类，可计算出网袋中每增加1kg相应薯类，网袋中的薯类高度增加h，h值根据所要包装的薯类种类、大小会有一定变化，需要技术人员预先在控制器400的程序中设定，在本发明中，对h值无需过于精准，只要保证网袋中的薯类最终能低于所述装袋机构300即可。根据上述计算方法，支撑平台9的高度进行相应降低，并通过所述测距传感器19检测出底座12与基板10之间的距离变化，即支撑平台9的高度变化，控制器400通过测距传感器19的信号反馈再控制第一电机18的工作状态，同时，控制器400控制步进电机22转动，步进电机22带动滚筒20转动，进而带动网袋沿着圆管6缓慢下移。这样设置，既能保证支撑平台9始终对薯类进行支撑，也能保证薯类装在网袋底部，使薯类装入网袋更为顺畅。支撑平台9对装有薯类的网袋底部进行支撑，也能避免薯类掉入网袋内使将圆管6内的网袋扯下来太多。当称量机构200一次称量的薯类全部掉入网袋中，即控制器400检测到支撑平台9中的压力传感器间隔s秒后无明显变化，控制器400第一电机18、步进电机22停止工作，接着控制两个自动收拢机构29中的第二电机35工作，第二电机35通过该齿轮36传动，带动收拢带33穿过通槽32，收拢带33会将网袋位于薯类上方的部分收拢，收拢程度取决于收拢带33穿过通槽32的长度，即第二电机35驱动齿轮36的转动圈数，这预先在控制器400的程序中设定。接着控制器400控制第一驱动机构39驱动自动束带机37移动，直到自动束带机37与其中一个限位开关40接触，控制器400控制自动束带机37对网袋进行束带，即将网袋扎紧，接着控制器400继续控制第一驱动机构39驱动自动束带机37移动，直到自动束带机37碰触到另一个限位开关40，控制器400控制自动束带机37再次对网袋进行束带，将网袋的第二处位置扎紧。接着控制器400控制两个自动收拢机构29中的第二电机35反转，第二电机35通过该齿轮36传动，驱动收拢带33反向穿过通槽32使收拢带33回复至初始位置。控制器400再控制自动切割机构42中的第二驱动机构44驱动电动剪43沿着滑轨41滑动至两个自动收拢机构29之间的中间位置，控制器400控制电动剪43将网袋剪断，此时，完成一次对薯类的称量、装袋并扎紧袋口。工人将支撑平台9上装有薯类的独立网袋取走，控制器400控制支撑平台9恢复至初始高度，再控制步进电机22工作，步进电机22驱动滚筒20转动，滚筒20带动圆管6上的网袋向下移动一端距离L，L值也预先在控制器400中设定。此时本发明可进行第二次运行。当圆管6上的网袋使用的差不多时，即滚筒20驱动网袋沿着圆管6移动时，网袋上端拉动挂钩46，拉力传感器45能够检测到挂钩46的拉力变化，反馈给控制器400，控制器400控制报警器47发出提示警报，提醒工人来更换网袋，报警器47采用具有声音报警和灯光报警两种功能的报警器。

文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种薯类自动称量装袋装置，其特征在于，包括上料机构、称量机构、装袋机构和控制器，

所述上料机构包括倾斜设置的输送带；输送带的带体表面固定分布有横向设置的挡板；

所述称量机构包括电子秤，电子秤上固定设有料斗，料斗下端设有出口，且出口位置设有控制出口通闭的电控阀；

所述装袋机构包括用于套设网袋的圆管,圆管倾斜设置，圆管上端位于所述料斗的出口的正下方,圆管外侧面靠近上端的位置还固定设有拉力传感器，拉力传感器上固定连接有用于钩挂网袋的挂钩，所述圆管外设有能将网袋压紧在圆管上且能驱动网袋沿着圆管滑动的滚筒，滚筒上连接有能驱动滚筒将网袋压紧在圆管上的调节机构以及用于驱动滚筒自转并带动网袋沿着圆管滑动的步进电机；

所述调节机构包括固定架，固定架上转动连接有转动架，所述滚筒只能自转的安装在转动架上，所述转动架与固定架之间还设有气缸，所述气缸的活塞杆外端与转动架转动连接，气缸的缸体部分与所述固定架转动连接，所述步进电机固定设置在转动架上，所述气缸与控制器电性连接；

所述圆管下端还设有两个用于将网袋收拢的自动收拢机构，两个自动收拢机构之间设有用于将网袋扎紧的自动束带机，自动束带机旁设有导轨，自动束带机滑动设置在导轨上且能沿着导轨在两个自动收拢机构之间滑动，所述导轨旁还设有用于驱动自动束带机沿着导轨滑动的第一驱动机构，两个所述自动收拢机构上分别设有一个与所述自动束带机配合的限位开关；所述导轨旁边还设有滑轨，滑轨上滑动设有能滑动至两个自动收拢机构之间并能切断网袋的自动切割机构；

所述装袋机构中的圆管下端下方设有能根据承载重量调节高度的支撑平台；

所述控制器分别与所述拉力传感器、输送带、电子秤、电控阀、调节机构、步进电机、自动收拢机构、自动束带机、第一驱动机构、限位开关、自动切割机构电性连接，控制器上还电性连接有报警器。

2.根据权利要求1所述的一种薯类自动称量装袋装置，其特征在于，所述支撑平台包括横向设置的基板和支撑板，支撑板位于基板上方，支撑板与基板之间设有压力传感器，所述基板下方设有底座，底座和基板之间设有能驱动基板改变高度的高度调节架，所述高度调节架包括至少两组并列设置的调节单元，每个调节单元包括一根与底座铰接的第一支撑杆、一根与基板下端面铰接的第二支撑杆，第一支撑杆与第二支撑杆之间通过设置一转轴实现转动连接，所述第一支撑杆上端设有一个能够自转的滚轮，滚轮与所述基板下端面贴合，所述第二支撑杆下端转动连接有调节块，调节块滑动设置在底座上，所述底座上还设有一根只能自转的丝杆，所述调节块与丝杆螺接，所述底座上还固定设有用于驱动丝杆转动的第一电机，所述底座上还设有用于测量底座与基板之间距离的测距传感器，所述压力传感器、第一电机、测距传感器分别与所述控制器电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种薯类自动称量装袋装置，其特征在于，所述滚筒外表面设有与圆管外侧面配合的凹槽，所述凹槽围绕滚筒的中心线设置，凹槽内壁固定设有橡胶层，橡胶层上固定分布有若干凸起的橡胶粒。

4.根据权利要求1所述的一种薯类自动称量装袋装置，其特征在于，所述自动收拢机构包括固定块，固定块内侧面设有一内凹的圆弧面，固定块上设有贯穿固定块内外侧面的通槽，所述固定块一端固定连接有收拢带，收拢带与固定块的连接处和所述通槽分布位于圆弧面的两侧，所述收拢带外侧面固定设有沿着收拢带长度方向分布的传动齿，收拢带从固定块设有圆弧面的一侧穿过所述通槽，所述固定块上固定设有第二电机，第二电机的转轴上固定设有始终与所述传动齿啮合的齿轮，所述第二电机与所述控制器电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种薯类自动称量装袋装置，其特征在于，所述限位开关固定设置在所述固定块上。

6.根据权利要求1所述的一种薯类自动称量装袋装置，其特征在于，所述自动切割机构包括滑动设置在滑轨上的电动剪、固定在滑轨上并用于驱动电动剪沿着滑轨滑动的第二驱动机构，第二驱动机构与所述控制器电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种薯类自动称量装袋装置，其特征在于，所述圆管内固定设有缓冲机构，所述缓冲机构包括沿着圆管长度方向设置的固定条，固定条可拆卸固定在圆管上侧内壁，固定条上固定设有若干朝向圆管下端弯曲设置的缓冲橡胶片。

8.根据权利要求1所述的一种薯类自动称量装袋装置，其特征在于，所述控制器为PLC控制器。

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