CN114560431A - 一种带内衬桶的寻卸充旋一体装置及其充气方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带内衬桶的寻卸充旋一体装置及其充气方法，属于自动包装机械领域。包括机架、X轴直线模组、第一Z轴直线模组、旋盖组件、第二Z轴直线模组、充气组件。旋盖组件包括安装在所述第一Z轴直线模组输出端上的第一基座，设置在所述第一基座顶部的驱动电机，与所述驱动电机相连接的第一主轴，设置在所述远离驱动电机一端、适于夹持盖体的旋盖头，与所述旋盖头相连接的第二主轴，以及用于连接所述第一主轴和第二主轴、适于调整旋盖头相对于盖体的角度的万向节。本发明通过在旋转主轴之间设置万向节，能够调整旋盖机构的位置和/或方向，使得旋盖装置能够适应不同角度的桶口，提高旋盖装置的适用性。

Description

一种带内衬桶的寻卸充旋一体装置及其充气方法

技术领域

本发明属于自动包装机械领域，尤其是一种带内衬桶的寻卸充旋一体装置及其充气方法。

背景技术

工业上液态原料普遍采用小开口的包装桶进行盛装和运输，包括桶身和桶盖，桶身至少设置有注液口和排气口。对于不同特性的工业原料要配专用的包装桶进行盛装，由于这些桶也不能重复交叉利用，因此使用成本高，而且传统的包装桶在清洗时还存在污染问题。现有的解决方案是在桶中放入内衬袋，包装桶中的液态原料不直接与桶壁接触，而是与内衬袋接触，减小在桶内壁上的残留，方便清洗，并且使得这些桶能够重复交叉利用。

为了提高内衬袋内的物料的洁净度、避免污染包装桶，市面存在一种带盖子的内衬袋，这种内衬袋上的盖子包括外圈盖和内圈盖，外圈盖能够与桶口的内螺纹相固定，内圈盖用于封闭内衬袋。但是这种包装桶的体积相对较大，因此人工套袋的方式效率过低。而且，由于不同类型的桶的桶口的角度不一致或者是桶口由于多次更换内衬袋导致桶口出现弯曲，导致常规的旋盖机构并不能满足自动卸盖需求。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明提供一种带内衬桶的寻卸充旋一体装置及其充气方法，以解决背景技术所涉及的问题。

本发明提供一种带内衬桶的寻卸充旋一体装置，包括：

机架；

X轴直线模组，水平设置在所述机架上；

第一Z轴直线模组，竖直设置在所述X轴直线模组输出端上；

旋盖组件，包括安装在所述第一Z轴直线模组输出端上的第一基座，设置在所述第一基座顶部的驱动电机，与所述驱动电机相连接的第一主轴，设置在所述远离驱动电机一端、适于夹持盖体的旋盖头，与所述旋盖头相连接的第二主轴，以及用于连接所述第一主轴和第二主轴、适于调整旋盖头相对于盖体的角度的万向节；

第二Z轴直线模组，位于所述第一Z轴直线模组一侧，竖直设置在所述X轴直线模组输出端上；

充气组件，包括安装在所述第二Z轴直线模组输出端上的第二基座，设置在所述第二基座上、适于向内衬袋内充气的充气头。

优选地或可选地，所述旋盖组件还包括主轴套，所述第一主轴、第二主轴、万向节位于所述主轴套内；

所述主轴套的两端分别设置有第一调心球轴承与所述第二调心球轴承，所述第一调心球轴承与所述第二调心球轴承的另一端分别与所述第一基座和旋盖头相连接。

优选地或可选地，所述第一调心球轴承和第二调心球轴承的偏转角度均为-3～3°。

优选地或可选地，所述旋盖组件还包括复位机构，使得所述旋盖头在无压力时处于垂直归位状态；

所述复位机构为蓄力弹簧，蓄力弹簧设置在第一调心球轴承和所述第一主轴之间。

优选地或可选地，所述第一主轴为花键轴，所述花键套与所述第一调心球轴承的内圈固定连接，花键轴滑动安装在所述花键套内。

优选地或可选地，所述旋盖头包括：安装座、夹头、保护罩；安装座与所述第二主轴相连接，多个夹头均匀分布在所述安装座上，适于夹持住盖体；保护罩设置在所述安装座上，并设置在所述夹头的外侧，所述保护罩的形状与桶口相匹配。

优选地或可选地，所述充气头包括：

充气机构，包括固定安装在所述第二基座的一端的第一管路，设置在在所述第一管路底部的充气嘴，设置在所述充气嘴与所述第一管路连接处的周向的密封部；

压力检测机构，包括设置在所述第一管路外部、且与所述密封部底部相连通的封闭容腔，以及设置在所述封闭容腔外侧、用于检测封闭容腔内部压力的压力检测器。

优选地或可选地，所述密封部的形状为圆形，所述密封部的大小与桶口的大小相匹配。

优选地或可选地，所述第一管路通过气路、调压阀与气源相连接；

在所述第一管路上设置有所述压力释放口。

本发明还提供一种带内衬桶的寻卸充旋一体装置的充气方法，包括如下步骤：

将内衬袋的外圈盖与内衬袋的注液口处的桶口相固定；

X轴直线模组水平移动，调整旋盖组件至注液口的上方；然后第一Z轴直线模组带动旋盖头向下运动，在万向节的配合下使得所述旋盖头与内衬袋的内圈盖相抵；

旋盖头夹持住内衬袋的内圈盖，在伺服电机的驱动下，第一主轴、万向节、第二主轴旋转，实现旋盖、拆卸；

然后，X轴直线模组水平移动，调整充气组件至注液口的上方，然后第二Z轴直线模组带动旋盖头向下运动，至密封部与注液口相抵，此时封闭腔体与内衬袋相连通；

通过调压阀控制气流持续向内衬袋内充气至最大压力并保持；在此过程中，可以通过检测封闭腔体内的压力变化，判断内衬袋是否漏气；

当封闭腔体内的压力变化达到预定值后，压力释放口自动排气，便于控制内衬袋中的压力达到预定值。

本发明涉及一种带内衬桶的寻卸充旋一体装置及其充气方法，相较于现有技术，具有如下有益效果：

1、本发明通过在旋转主轴之间设置万向节，能够调整旋盖机构的位置和/或方向，使得旋盖装置能够适应不同角度的桶口，提高旋盖装置的适用性。

2、本发明通过设置第一调心轴承和第二调心轴承，实现了旋盖头和主轴套两段分别具有一定角度的摆动，以适应旋转主轴在方向上的调整，可以补偿旋转主轴不同心度和轴挠度造成的误差，保证高旋盖装置的运行稳定性。

3、本发明通过第一调心球轴承和第一主轴之间设有蓄力弹簧，当第一调心球轴承未偏摆时，蓄力弹簧提供下压力，保证旋盖机构垂直归位。

4、本发明通过在采用滚珠花键方式连接主轴套和第一主轴，实现了主轴套和旋盖头因旋盖向上移动引起的位移，自由滑动，实现旋盖、拆卸的过程。

5、本发明通过设置夹头，将内衬袋上的内圈盖，并配合旋转组件，实现内圈盖的拆卸。

6、本发明通过设置封闭腔体，并使得封闭腔体与内衬袋相连通，通过检测封闭腔体内的压力变化，获得在包装桶中的内衬袋中的气体的压力变化，进而判断内衬袋是否漏气。另外还能够通过检测封闭腔体内的压力变化得知内衬袋是否被充满气体。

7、本发明的充气嘴设于密封部的底部，当充气嘴伸入桶口中时，密封部能够压在桶口上，并完全覆盖住桶口，避免充气嘴向桶中充气时发生漏气。

8、本发明通过调压阀控制气流持续向内衬袋内充气至最大压力并保持；当压力检测表到达预定值后，压力释放口能够气动排气，便于控制内衬袋中的压力达到预定值。

附图说明

图1是本发明实施例1和实施例2中所使用的包装桶的结构示意图。

图2是本发明实施例1和实施例2中所使用的内衬袋的结构示意图。

图3是本发明中实施例1的充旋一体装置的结构示意图。

图4是本发明中旋盖组件的截面示意图。

图5是本发明中充气组件的结构示意图。

图6是本发明中充气组件的截面示意图。

图7是本发明实施例2的充旋一体装置的结构示意图。

图8是本发明实施例2的排气盖寻卸旋机构的结构示意图。

附图标记为：桶体111、注液口112、排气口113、内衬袋121、外圈盖122、内圈盖123；

机架210、X轴直线模组220、第一Z轴直线模组230、第二Z轴直线模组240；

旋盖组件300、第一基座310、驱动电机320、第一主轴330、第二主轴340、万向节350、旋盖头360、主轴套370、第一调心球轴承371、第二调心球轴承372、蓄力弹簧380、花键轴331、花键套373、安装座361、夹头362、保护罩363；

充气组件400、第二基座410、第一管路421、充气嘴422、密封部423、封闭容腔424、压力检测器425、调压阀426、压力释放口427；

排气口探测组件500、第三基座510、支架520、探测块530、接近传感器540；

排气口拆卸组件600。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

实施例1

参阅附图3至6，一种带内衬桶的寻卸充旋一体装置，包括：机架210、X轴直线模组220、第一Z轴直线模组230、第二Z轴直线模组240、旋盖组件300、充气组件400。

其中，X轴直线模组220水平设置在所述机架210上，用于调整旋盖组件300、充气组件400的位置。在所述X轴直线模组220上还设置有第一Z轴直线模组230、第二Z轴直线模组240；第一Z轴直线模组230，竖直设置在所述X轴直线模组220输出端上；第二Z轴直线模组240位于所述第一Z轴直线模组230一侧，竖直设置在所述X轴直线模组220输出端上。

参阅附图4，旋盖组件300包括：第一基座310、驱动电机320、第一主轴330、第二主轴340、万向节350、旋盖头360。其中，第一基座310安装在所述第一Z轴直线模组230输出端上，驱动电机320设置在所述第一基座310顶部，第一主轴330与所述驱动电机320相连接，旋盖头360设置在所述远离驱动电机320一端，适于夹持盖体的，第二主轴340与所述旋盖头360相连接，万向节350用于连接所述第一主轴330和第二主轴340、适于调整旋盖头360相对于盖体的角度。驱动电机320依次通过第一主轴330、万向联轴器和第二主轴340传动，驱动旋盖头360旋转。其中，所述万向节350为万向联轴器，在两轴不在同一轴线、存在轴线夹角的情况下能实现所联接的两轴连续回转、传递转矩，能够调整旋盖机构的位置和/或方向，使得旋盖装置能够适应不同角度的桶口，提高旋盖装置的适用性。

所述旋盖头360包括：安装座361、夹头362、保护罩363；安装座361与所述第二主轴340相连接，多个夹头362均匀分布在所述安装座361上，适于夹持住盖体；保护罩363设置在所述安装座361上，并设置在所述夹头362的外侧，所述保护罩363的形状与桶口相匹配。通过设置夹头362，将内衬袋121上的内圈盖123，并配合旋转组件，实现内圈盖123的拆卸。

基于上述结构能够使得旋盖装置能够适应不同角度的桶口，所述主轴套370设置在所述第一主轴330、第二主轴340、万向节350的外部，用于保护第一主轴330、第二主轴340、万向节350。现有的主轴套370两端分别与第一基座310、旋盖头360相连接，当旋盖装置拆卸倾斜状态的盖体时，随着第一主轴330、万向联轴器和第二主轴340传动，主轴套370也发生弯折和形变，降低主轴套370的使用寿命；相反，主轴套370也会影响旋转主轴正常旋转，影响旋盖装置的稳定性。

因此，所述主轴套370的两端分别设置有第一调心球轴承371与所述第二调心球轴承372，所述第一调心球轴承371与所述第二调心球轴承372的另一端分别与所述第一基座310和旋盖头360相连接。实现了旋盖头360和主轴套370两段分别具有一定角度的摆动，以适应旋转主轴在方向上的调整，可以补偿旋转主轴不同心度和轴挠度造成的误差，保证高旋盖装置的运行稳定性。

同样的，所述第一主轴330为花键轴331，所述花键套373与所述第一调心球轴承371的内圈固定连接，花键轴331滑动安装在所述花键套373内。通过在采用滚珠花键方式连接主轴套370和第一主轴330，实现了主轴套370和旋盖头360因旋盖向上移动引起的位移，自由滑动，实现旋盖、拆卸的过程，提高主轴套370的使用寿命。

在进一步实施例中，所述旋盖组件300还包括复位机构，使得所述旋盖头360在无压力时处于垂直归位状态；所述复位机构为蓄力弹簧380，蓄力弹簧380设置在第一调心球轴承371和所述第一主轴330之间。当第一调心球轴承371未偏摆时，蓄力弹簧380提供下压力，保证旋盖机构垂直归位。

在内衬袋121放入到桶体111中进行充气时，内衬袋121上由于有破洞的存在而无法充满气，充气无法达到保压的效果，内衬袋121则无法贴合桶的内壁，因此需要使桶中的内衬袋121完全展开并与桶的内壁相贴合的充气组件400。

所述充气组件400包括安装在所述第二Z轴直线模组240输出端上的第二基座410，设置在所述第二基座410上、适于向内衬袋内充气的充气头。

参阅附图5至6，所述充气头包括：充气机构和压力检测机构。所述充气机构包括固定安装在所述第二基座410的一端的第一管路421，设置在在所述第一管路421底部的充气嘴422，设置在所述充气嘴422与所述第一管路421连接处的周向的密封部423；所述压力检测机构包括设置在所述第一管路421外部、且与所述密封部423底部相连通的封闭容腔424，以及设置在所述封闭容腔424外侧、用于检测封闭容腔424内部压力的压力检测器425。

气体依次通过第一管道和充气嘴422向内衬袋121中进行充气并保压，使得桶中的内衬袋121受到气压的作用展开直至完全贴合桶的内壁；压力检测机构设置在封闭容腔424外侧，并与封闭容腔424的内部相连通，而封闭容腔424和内部的内侧带连通，压力检测机构能够实时检测内衬袋121内的气压，用户能够通过压力检测机构得知设置在桶中的内衬袋121中的气体的压力变化，进而判断内衬袋121是否漏气，并且能够通过压力检测机构得知内衬袋121是否被充满气体。

需要说明的是，所述桶体111至少设置有两个孔洞(注液口112和排气口113)，当充气组件400通过注液口112向内衬袋121充气时，位于一侧的排气口113处于与外界连通的状态，当向内衬袋121充气时，会排除桶内的气体，使得内衬袋121受到气压的作用展开直至完全贴合桶的内壁。

其中，所述密封部423的形状为圆形，所述密封部423的大小与桶口的大小相匹配。当充气嘴422伸入桶口中时，密封部423能够压在桶口上，并完全覆盖住桶口，避免充气嘴422向桶中充气时发生漏气。

在进一步实施例中，所述第一管路421通过气路、调压阀426与气源相连接；在所述第一管路421上设置有所述压力释放口427。通过调压阀426控制气流持续向内衬袋121内充气至最大压力并保持；当压力检测机构检测到内衬袋121内的压力到达预定值后，压力释放口427能够气动排气，便于控制内衬袋121中的压力达到预定值。

为了方便理解带内衬桶的寻卸充旋一体装置的技术方案，对其工作原理做出简要说明：将内衬袋121的外圈盖122与内衬袋的注液口112处的桶口相固定；X轴直线模组220水平移动，调整旋盖组件300至注液口112的上方；然后第一Z轴直线模组230带动旋盖头360向下运动，在万向节350的配合下使得所述旋盖头360与内衬袋121的内圈盖123相抵；旋盖头360夹持住内衬袋121的内圈盖123，在伺服电机的驱动下，第一主轴330、万向节350、第二主轴340旋转，实现旋盖、拆卸；然后，X轴直线模组220水平移动，调整充气组件400至注液口112的上方，然后第二Z轴直线模组240带动旋盖头360向下运动，至密封部423与注液口112相抵，此时封闭腔体与内衬袋121相连通；通过调压阀426控制气流持续向内衬袋121内充气至最大压力并保持；在此过程中，可以通过检测封闭腔体内的压力变化，判断内衬袋121是否漏气；当封闭腔体内的压力变化达到预定值后，压力释放口427自动排气，便于控制内衬袋121中的压力达到预定值。

实施例2

由于在充气过程中需要将位于排气口113处的盖体进行拆卸，使得排气口113处于与外界连通的状态，才能实现对内衬袋121的充气。

在实施例1的基础上，参阅附图7，本实施例中所述充旋一体装置包括充旋一体机构和排气盖寻卸旋机构，充旋一体机构的结构同实施例1中的充旋一体装置，所述排气盖寻卸旋机构设置在所述充旋一体机构的一侧，并与所述充旋一体机构保持预定距离，用于自动寻找、并拆卸位于排气口113处的排气盖。

参阅附图8，所述排气盖寻卸旋机构包括：机架210、X轴直线模组220、第一Z轴直线模组230、第二Z轴直线模组240、排气口探测组件500和排气口拆卸组件600。

其中，所述排气盖寻卸旋机构的机架210、X轴直线模组220、第一Z轴直线模组230、第二Z轴直线模组240的结构与所述充旋一体机构的机架210、X轴直线模组220、第一Z轴直线模组230、第二Z轴直线模组240的结构相同，呈镜像分布。排气口拆卸组件600与所述旋盖组件300的结构相同，其中旋盖头360的规格不同，用于拆卸位于排气口113处的排气盖。对于本领域技术人员根据实施例1，结合附图7，能够获得所述排气盖寻卸旋机构基本结构。

因此，在本实施例中，着重描述所述排气口探测组件500。参阅附图8，所述排气口探测组件500包括：安装在所述第二Z轴直线模组240输出端上的第三基座510，安装在所述第三基座510底部的支架520，在之前下部设置有一个梯形的探测块530，设置在所述梯形探测块530与随时支架520之间的接近传感器540。

由于排气口113会相对于桶身上表面凸起，当排气口113运动中与梯形探测块530接触时，会与所述接近传感器540发生感应，通过检测接近传感器540的检测即可准确获得排气口113的位置。

在本实施例中所述包装桶的注液口112位于桶体111中央位置，因此只需要对桶体111进行对中既可以准确得到所述注液口112的位置，而且，对于同一规格的包装孔，排气口113相当于注液口112的距离保持一致，因此所述排气盖寻卸旋机构设置在所述充旋一体机构的一侧，并与所述充旋一体机构保持预定距离，所预定距离等于所述注液口112相对与排气口113的距离，如此可以将整个桶体111上表面的圆形探寻范围缩小为一个圆周的探寻范围，通过人工或机械使得桶体111沿着注液口112旋转桶体111一周，即可准确得到所述排气口113的位置。

同样的，为了方便理解本实施例中带内衬桶的寻卸充旋一体装置的技术方案，对其工作原理做出简要说明：将内衬袋121的外圈盖122与内衬袋的注液口112处的桶口相固定；通过人工或机械使得桶体111沿着注液口112旋转桶体111一周，并在排气口探测组件500配合下，找到所述排气口113的位置，然后通过排气口拆卸组件600将排气口113上的盖体拆卸，同时，旋盖组件300实现对注液口112盖体的拆卸，通过调压阀426控制气流持续向内衬袋121内充气至最大压力并保持，使得内衬袋121受到气压的作用展开直至完全贴合桶的内壁。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种带内衬桶的寻卸充旋一体装置，其特征在于，包括：

机架；

X轴直线模组，水平设置在所述机架上；

第一Z轴直线模组，竖直设置在所述X轴直线模组输出端上；

旋盖组件，包括安装在所述第一Z轴直线模组输出端上的第一基座，设置在所述第一基座顶部的驱动电机，与所述驱动电机相连接的第一主轴，设置在所述远离驱动电机一端、适于夹持盖体的旋盖头，与所述旋盖头相连接的第二主轴，以及用于连接所述第一主轴和第二主轴、适于调整旋盖头相对于盖体的角度的万向节；

第二Z轴直线模组，位于所述第一Z轴直线模组一侧，竖直设置在所述X轴直线模组输出端上；

充气组件，包括安装在所述第二Z轴直线模组输出端上的第二基座，设置在所述第二基座上、适于向内衬袋内充气的充气头。

2.根据权利要求1所述的带内衬桶的寻卸充旋一体装置，其特征在于，所述旋盖组件还包括主轴套，所述第一主轴、第二主轴、万向节位于所述主轴套内；

所述主轴套的两端分别设置有第一调心球轴承与所述第二调心球轴承，所述第一调心球轴承与所述第二调心球轴承的另一端分别与所述第一基座和旋盖头相连接。

3.根据权利要求2所述的带内衬桶的寻卸充旋一体装置，其特征在于，所述第一调心球轴承和第二调心球轴承的偏转角度均为-3～3°。

4.根据权利要求2所述的带内衬桶的寻卸充旋一体装置，其特征在于，所述旋盖组件还包括复位机构，使得所述旋盖头在无压力时处于垂直归位状态；

所述复位机构为蓄力弹簧，蓄力弹簧设置在第一调心球轴承和所述第一主轴之间。

5.根据权利要求1所述的带内衬桶的寻卸充旋一体装置，其特征在于，所述第一主轴为花键轴，所述花键套与所述第一调心球轴承的内圈固定连接，花键轴滑动安装在所述花键套内。

6.根据权利要求1所述的带内衬桶的寻卸充旋一体装置，其特征在于，所述旋盖头包括：安装座、夹头、保护罩；安装座与所述第二主轴相连接，多个夹头均匀分布在所述安装座上，适于夹持住盖体；保护罩设置在所述安装座上，并设置在所述夹头的外侧，所述保护罩的形状与桶口相匹配。

7.根据权利要求1所述的带内衬桶的寻卸充旋一体装置，其特征在于，所述充气头包括：

充气机构，包括固定安装在所述第二基座的一端的第一管路，设置在在所述第一管路底部的充气嘴，设置在所述充气嘴与所述第一管路连接处的周向的密封部；

压力检测机构，包括设置在所述第一管路外部、且与所述密封部底部相连通的封闭容腔，以及设置在所述封闭容腔外侧、用于检测封闭容腔内部压力的压力检测器。

8.根据权利要求7所述的带内衬桶的寻卸充旋一体装置，其特征在于，所述密封部的形状为圆形，所述密封部的大小与桶口的大小相匹配。

9.根据权利要求7所述的带内衬桶的寻卸充旋一体装置，其特征在于，所述第一管路通过气路、调压阀与气源相连接；

在所述第一管路上设置有所述压力释放口。

10.一种基于权利要求1至9任一项所述的带内衬桶的寻卸充旋一体装置的充气方法，其特征在于，包括如下步骤：

将内衬袋的外圈盖与内衬袋的注液口处的桶口相固定；

X轴直线模组水平移动，调整旋盖组件至注液口的上方；然后第一Z轴直线模组带动旋盖头向下运动，在万向节的配合下使得所述旋盖头与内衬袋的内圈盖相抵；

旋盖头夹持住内衬袋的内圈盖，在伺服电机的驱动下，第一主轴、万向节、第二主轴旋转，实现旋盖、拆卸；

然后，X轴直线模组水平移动，调整充气组件至注液口的上方，然后第二Z轴直线模组带动旋盖头向下运动，至密封部与注液口相抵，此时封闭腔体与内衬袋相连通；

通过调压阀控制气流持续向内衬袋内充气至最大压力并保持；在此过程中，可以通过检测封闭腔体内的压力变化，判断内衬袋是否漏气；

当封闭腔体内的压力变化达到预定值后，压力释放口自动排气，便于控制内衬袋中的压力达到预定值。

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