CN115091438B - 一种食品在线检验取样机械手及检验系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于食品检验领域，具体涉及一种食品在线检验取样机械手及检验系统，包括夹持组件，所述夹持组件包括壳体，所述壳体内可转动的设置有传动环，所述传动环的内部设置有若干夹持臂，所述夹持臂与所述传动环的内壁面之间设置有挤压块，所述挤压块固定连接所述传动环，所述夹持臂可滑动的连接所述壳体，且底部延伸出所述壳体，所述壳体连接有驱动装置，所述驱动装置输出端连接所述传动环，以用于驱动所述传动环转动，且通过所述挤压块推动所述夹持臂水平移动，具有实现了夹持臂水平运动以提高接触面积，且实现了在线定期检验的有益效果。

Description

一种食品在线检验取样机械手及检验系统

技术领域

本发明属于食品检验领域，具体涉及一种食品在线检验取样机械手及检验系统。

背景技术

广义的食品检验是指研究和评定食品质量及其变化的一门学科，它依据物理、化学、生物化学的一些基本理论和各种技术，按照制订的技术标准，如国际、国家食品卫生、安全标准，对食品原料、辅助材料、半成品、成品及副产品的质量进行检验，以确保产品质量合格。食品检验的内容包括对食品的感官检测，食品中营养成分、添加剂、有害物质的检测等。

目前针对罐装食品的检验，常通过工作人员或者机械手将灌装之后的食品罐从输送装置上取下，然后放置到检测台上进行检验，通过人工的方式来取样无法保证定期取样的周期性，容易出现漏取的情况，而目前使用的机械手常为连杆机构作为夹持部件，即驱动装置驱动连杆机构旋转，从而使夹持臂相互靠拢以夹持，由于夹持臂的夹紧动作为旋转之后夹紧，所以其夹紧的部分为夹持臂的端部部分，其接触面积小，导致夹紧力弱，如果仅通过提高驱动装置输出的夹持力的方式来改善，则容易破坏食品罐，且无法安装板状部件来夹紧食品罐。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现了夹持臂水平运动以提高接触面积，且实现了在线定期检验的食品在线检验取样机械手及检验系统，为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：

一种取样机械手，包括夹持组件，所述夹持组件包括壳体，所述壳体内可转动的设置有传动环，所述传动环的内部设置有若干夹持臂，所述夹持臂与所述传动环的内壁面之间设置有挤压块，所述挤压块固定连接所述传动环，所述夹持臂可滑动的连接所述壳体，且底部延伸出所述壳体，所述壳体连接有驱动装置，所述驱动装置输出端连接所述传动环，以用于驱动所述传动环转动，且通过所述挤压块推动所述夹持臂水平移动。

进一步的，所述夹持臂包括连接轴，所述连接轴的侧面抵接所述挤压块，其上下两端均可滑动的连接所述壳体，且延伸出所述壳体，所述连接轴的底部连接有压板组件。

进一步的，所述壳体包括两个竖直并排设置的底板，两个所述底板可拆卸连接，所述传动环设置在两个所述底板之间，且可转动的连接所述底板，所述底板上设置有与所述连接轴适配的滑孔，所述连接轴两端穿过所述滑孔。

进一步的，两个所述底板上套设有外环，所述外环可拆卸的连接两个所述底板，且通过支架连接所述驱动装置。

进一步的，所述连接轴包括竖直设置的轴部，所述轴部的顶部与底部均设置有片状部，所述片状部的厚度小于所述轴部直径，所述滑孔与所述片状部适配，且呈条形孔的结构，所述片状部穿过所述滑孔，下方的所述片状部连接所述压板组件。

进一步的，所述轴部设置有若干通孔，所述通孔内设置有磁铁，所述通孔的上下两端开口均为弧形槽的结构，所述弧形槽内设置有滚珠，所述滚珠抵接所述底板，所述片状部的两侧均设置有所述滚珠。

进一步的，所述压板组件包括压板，所述压板一侧固定连接套环，所述套环套设在竖杆上，所述套环侧面设置有锁紧螺钉，所述竖杆顶部固定连接滑块，所述滑块螺纹连接有螺杆，所述螺杆水平设置，所述连接轴底部可拆卸的连接固定块，所述固定块设置有开口朝下的滑槽，所述滑块可滑动的设置在所述滑槽内，所述螺杆可转动的连接所述固定块。

进一步的，所述挤压块呈楔形块结构，且内侧面呈弧面结构，所述挤压块的内侧面抵接所述夹持臂。

进一步的，所述挤压块远离所述传动环内壁面的一端设置有延伸部，所述延伸部固定连接轴套，所述轴套套设在主轴上，且通过花键连接，所述主轴顶部延伸出所述壳体，且连接所述驱动装置的输出端。

一种食品在线检验系统，包括所述取样机械手，所述夹持组件安装在移动平台的输出端上，以用于将食品罐从输送装置上移动到检测平台上，所述检测平台上设置有检测装置。

本发明具有以下有益效果：

本机械手通过传动环推动夹持臂平移，进而使夹持臂形成水平行程的夹紧动作，能够使夹持臂有效贴紧并夹持食品罐的圆柱体结构，达到了夹持臂水平运动以提高接触面积的有益效果，且通过轴部上下两端的滚珠抵即两个底板，在连接轴的滑动过程中，可降低连接轴与底板之间的摩擦力，使连接轴的移动更顺畅，且避免机械磨损，并且单独调节单个夹持臂上的压板高度、位置和角度，还可以适配异形罐的不规则结构。

本检验系统通过移动平台驱动夹持组件定期夹持食品罐，并在检测平台上并排放置被抽检取样出的多个食品罐，然后相关人员即可通过检测装置来检测多个食品罐，进而获取多个批次的食品安全信息以及成分信息，并且可形成食品成分、含量的走势关系，以改进后续生产中的原料投入比、设备清洁度等有关信息，实现了在线定期检验的有益效果。

附图说明

图1为本发明的取样机械手整体结构示意图；

图2为图1中A处放大示意图；

图3为图2中B-B向示意图；

图4为连接轴的立体示意图；

图5为传动环与连接轴配合关系示意图；

图6为传动环旋转最大角度示意图；

图7为底板与外环连接关系示意图；

图8为本发明的食品在线检验系统整体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图1-8，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

一种取样机械手，包括夹持组件6，所述夹持组件6包括壳体，所述壳体内可转动的设置有传动环606，所述传动环606的内部设置有若干夹持臂，所述夹持臂与所述传动环606的内壁面之间设置有挤压块612，所述挤压块612固定连接所述传动环606，所述夹持臂可滑动的连接所述壳体，且底部延伸出所述壳体；

所述壳体连接有驱动装置601，所述驱动装置601输出端连接所述传动环606，以用于驱动所述传动环606转动，且通过所述挤压块612推动所述夹持臂水平移动。

如图1，传动环606水平设置，其轴心与驱动装置601输出端同心，驱动装置601可以为旋转气缸、电机等实现从动件旋转的装置，夹持臂具体设置有四个，围绕传动环606的轴心呈环形阵列分布，并且挤压块612对应的设置有四个，驱动装置601驱动传动环606旋转，挤压块612挤压对应的夹持臂，在水平方向上推动夹持臂滑动，使若干夹持臂同时朝内运动，即若干夹持臂相互靠拢将食品罐1压紧夹持，实现夹持臂的水平夹持功能。

具体实施时，食品罐1位于输送装置7上，夹持组件6可连接移动装置，例如机器人、移动平台等，实现夹持组件6夹持之后的移动功能，食品罐1位于若干夹持臂之间，启动驱动装置601，若干夹持臂沿食品罐1的径向运动，在食品罐1外表面上夹紧，进而实现夹持食品罐1的目的，之后在通过移动装置移动夹持组件6，进而将食品罐1取走，实现取样的目的，相比现有技术，本机械手通过夹持臂水平行程的夹紧动作，能够使夹持臂有效贴紧并夹持食品罐1的圆柱体结构，达到了夹持臂水平运动以提高接触面积的有益效果。

进一步的，所述夹持臂包括连接轴603，所述连接轴603的侧面抵接所述挤压块612，其上下两端均可滑动的连接所述壳体，且延伸出所述壳体，所述连接轴603的底部连接有压板组件。

具体地，连接轴603竖直设置，挤压块612旋转过程中推动连接轴603水平移动，使压板组件压紧食品罐1进而实现夹持的目的。

进一步的，所述壳体包括两个竖直并排设置的底板605，两个所述底板605可拆卸连接，所述传动环606设置在两个所述底板605之间，且可转动的连接所述底板605，所述底板605上设置有与所述连接轴603适配的滑孔610，所述连接轴603两端穿过所述滑孔610。

如图1、2和7，两个底板605为圆盘状结构，均水平设置，二者之间具有空隙，传动环606可转动的设置在空隙内，滑孔610沿着传动环606的径向分布，滑孔610起到了限位连接轴603滑动方向的作用。

此外，如图5，传动环606的顶部和底部均固定设置有环形凸起613，环形凸起613与传动环606同心设置，两个底板605相对的一侧均设置有与环形凸起613适配的环形槽，传动环606可转动的设置在环形槽内，环形凸起613起到了限位传动环606旋转方向和轴心的作用，具体实施时，可在环形凸起613与环形槽之间设置止推轴承，实现滑动连接的目的。

进一步的，两个所述底板605上套设有外环604，所述外环604可拆卸的连接两个所述底板605，且通过支架607连接所述驱动装置601。

具体地，如图1，支架607的底部固定连接外环604顶部，支架607顶部固定连接有安装板，驱动装置601即安装在安装板的底部，外环604与底板605和传动环606同心，实现了连接两个底板605的作用，具体实施时，外环604可通过螺钉连接底板605周面，进而将两个底板605相对固定，实现了将传动环606卡在两个底板605之间的作用，且便于安装、拆卸。

进一步的，所述连接轴603包括竖直设置的轴部，所述轴部的顶部与底部均设置有片状部，所述片状部的厚度小于所述轴部直径，所述滑孔610与所述片状部适配，且呈条形孔的结构，所述片状部穿过所述滑孔610，下方的所述片状部连接所述压板组件。

具体地，如图4，轴部与片状部一体化成型，轴部呈圆柱体结构，片状部呈长方体结构，具体实施时，可在轴类部件的两端切削出两个缺口，进而形成片状部，片状部与滑孔610适配，即滑孔610的宽度小于轴部的直径，如图7，滑孔610在底板605的径向分布，其条形孔结构形成限位结构，使片状部可以穿过的同时，约束了片状部的滑动方向以及避免其自转，在挤压块612推动连接轴603的轴部的过程中，可防止连接轴603自转导致压板组件旋转影响夹持，与此同时，轴部的上下端面在两个底板605之间形成支撑作用，在竖直方向上，轴部的上下端面具有限位功能，将轴部卡在两个底板605之间，从而实现支撑连接轴603的作用。

进一步的，所述轴部设置有若干通孔，所述通孔内设置有磁铁622，所述通孔的上下两端开口均为弧形槽的结构，所述弧形槽内设置有滚珠621，所述滚珠621抵接所述底板605，所述片状部的两侧均设置有所述滚珠621。

具体地，如图3、4，磁铁622呈圆柱体结构，其竖直设置，通过过盈配合的插接方式置于通孔内，两端与滚珠621之间间隙分布，弧形槽呈半圆槽结构，滚珠621由金属制成，被磁铁622吸引，同时可以旋转，滚珠621在片状部的两侧分布有多个，且在底板605径向，即连接轴603的滑动方向上分布，通过轴部上下两端的滚珠621抵即两个底板605，在连接轴603的滑动过程中，可降低连接轴603与底板605之间的摩擦力，使连接轴603的移动更顺畅，且避免机械磨损，而且通过磁铁622吸附，也具有便于安装和更换滚珠621的目的。

进一步的，所述压板组件包括压板618，所述压板618一侧固定连接套环619，所述套环619套设在竖杆617上，所述套环619侧面设置有锁紧螺钉；

所述竖杆617顶部固定连接滑块616，所述滑块616螺纹连接有螺杆615，所述螺杆615水平设置，所述连接轴603底部可拆卸的连接固定块614，所述固定块614设置有开口朝下的滑槽，所述滑块616可滑动的设置在所述滑槽内，所述螺杆615可转动的连接所述固定块614。

具体地，压板618竖直设置，呈板状结构，若干夹持臂围绕传动环606的轴心呈环形阵列分布，并且若干压板618均设置在朝内的一侧，进而若干夹持臂朝内运动时，若干压板618靠拢食品罐1，并最终压紧夹持。

锁紧螺钉螺纹连接套环619且端部抵接竖杆617，进而在竖直方向上实现定位压板618的功能，且具有调节压板618高度的功能，起到了调节夹持深度的功能，以适配不同高度的食品罐1，而且套环619可在竖杆617上转动，进而可以调节压板618角度，以实现调节夹持角度的功能，螺杆615一端可转动的连接滑槽内壁，另一端穿过固定块614，螺杆615与竖杆617垂直，并且螺杆615位于底板605径向，处于连接轴603的滑动方向上，通过旋转螺杆615，即可滑动滑块616，进而调节若干夹持臂之间的间距，以起到适配不同直径的食品罐1的作用，并且单独调节单个夹持臂上的压板618高度、位置和角度，还可以适配异形罐的不规则结构。

此外，在压板618内侧还设置有橡胶部，橡胶部呈波浪状结构，以实现提高摩擦力作用，连接轴603下方的片状部通过螺钉连接固定块614的顶部。

进一步的，所述挤压块612呈楔形块结构，且内侧面呈弧面结构，所述挤压块612的内侧面抵接所述夹持臂。

具体地，如图5，挤压块612呈宽度逐渐增大的楔形结构，其内侧弧面与传动环606轴心之间的距离逐渐减小，相邻两个挤压块612之间设置有一个连接轴603，连接轴603与挤压块612分别设置有四个，连接轴603的轴部与挤压块612内侧的弧面抵接。

在图5中，若干夹持臂之间处于最大间距的状态，压板618与食品罐1外表面之间具有空隙，传动环606的转动方向为图5中的逆时针方向，当挤压块612随传动环606转动时，挤压块612的弧面不断推动连接轴603朝内运动，且在滑孔610约束下呈直线运动，若干连接轴603进而呈朝传动环606的轴心靠拢的运动状态，最终形成如图6中的状态，此时若干夹持臂之间处于最小间距的状态，于是压板618将食品罐1压紧夹持，通过传动环606的旋转，滑孔610的限位，实现了夹持臂的水平移动的夹紧功能。

此外，在轴部上还套设有轴承611，轴承611抵接挤压块612内侧，以实现降低摩擦力的作用。

进一步的，所述挤压块612远离所述传动环606内壁面的一端设置有延伸部，所述延伸部固定连接轴套602，所述轴套602套设在主轴620上，且通过花键连接，所述主轴620顶部延伸出所述壳体，且连接所述驱动装置601的输出端。

具体地，如图5，主轴620与传动环606同心，延伸部与挤压块612一体成型，延伸部设置在挤压块612与主轴620之间的距离最小的位置，主轴620旋转时，通过花键推动轴套602旋转，进而使挤压块612和传动环606转动，且转动轴心与主轴620轴心。

主轴620顶部穿过上方的底板605，由于花键的特性，进而使主轴620可滑动，于是可以从轴套602上朝上滑动以取下，具体安装时，先把主轴620朝下穿过底板605并插入到轴套602内，再将驱动装置601安装在支架607上，并将主轴620顶部安装在驱动装置601输出端上即可，本机械手通过可拆卸的主轴620、底板605、外环604以及支架607，实现了便于安装、拆卸的目的。

延伸部不仅起到了连接作用，如图6，在机械手的夹持状态时，延伸部与轴承611抵接，此时连接轴603具有限位功能，通过抵接延伸部以限位传动环606的最大转动角度，于是在具体实施时，驱动装置601可选用不带伺服功能的旋转气缸、电机等，例如选择旋转气缸的行程时，可选用大于传动环606最大旋转角度的行程，而不必选用与传动环606最大旋转角度完美适配的行程，于是通过延伸部的限位功能，还降低了驱动装置601选用时的精度需求，且不带伺服功能可极大降低成本。

此外，如图2，连接轴603顶部的片状部通过螺钉连接有复位杆608，复位杆608与支架607之间通过弹簧609连接，弹簧609始终处于被拉伸状态，推动连接轴603朝外运动，进而在夹持之后，驱动装置601驱动传动环606反转时，弹簧609拉动连接轴603复位，实现夹紧之后的松开动作。

具体实施时，弹簧609可选用现有技术中的拉钩弹簧，即弹簧609两端具有拉钩，并且在支架607与复位杆608上分别设置有拉环，将弹簧609的拉钩穿过拉环，即可实现弹簧609的安装。

一种食品在线检验系统，包括所述取样机械手，所述夹持组件6安装在移动平台的输出端上，以用于将食品罐1从输送装置7上移动到检测平台5上，所述检测平台5上设置有检测装置。

如图8，移动平台为现有技术，可以为二轴移动平台，具体包括横向移动装置3，例如滑台气缸，横向移动装置3两端通过立柱4支撑，横向移动装置3上的滑动部件上安装有竖向移动装置2，例如气缸，竖向移动装置2的输出端朝下，且通过螺钉连接夹持组件6上的支架607，于是实现了夹持组件6的二轴移动，即升降和平移。

检测装置为现有技术，可以为食品安全检测仪。

输送装置7为现有技术，可以为皮带传输机，在夹持组件6夹持取样的过程中，输送装置7处于停机状态，并且输送装置7位于灌装工序与上盖工序之间，即输送装置7上的食品罐1呈开口状态，以便于检测，而且输送装置7上的若干食品罐1呈单排分布，以便于夹持，具体实施时，可以在输送装置7上设置传感器8，以实现定位功能，传感器8可以为光电传感器、压力传感器等，以检测夹持组件6正下方是否具有食品罐1，如果有，夹持组件6才进行夹持动作。

具体实施时，移动平台驱动夹持组件6定期夹持食品罐1，并在检测平台5上并排放置被抽检取样出的多个食品罐1，然后相关人员即可通过检测装置来检测多个食品罐1，进而获取多个批次的食品安全信息以及成分信息，并且可形成食品成分、含量的走势关系，以改进后续生产中的原料投入比、设备清洁度等有关信息，实现了在线定期检验的有益效果。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形、变型、修改、替换，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种取样机械手，其特征在于：包括夹持组件（6），所述夹持组件（6）包括壳体，所述壳体内可转动的设置有传动环（606），所述传动环（606）的内部设置有若干夹持臂，所述夹持臂与所述传动环（606）的内壁面之间设置有挤压块（612），所述挤压块（612）固定连接所述传动环（606），所述夹持臂可滑动的连接所述壳体，且底部延伸出所述壳体；

所述壳体连接有驱动装置（601），所述驱动装置（601）输出端连接所述传动环（606），以用于驱动所述传动环（606）转动，且通过所述挤压块（612）推动所述夹持臂水平移动，并使若干所述夹持臂同时朝内运动；

所述夹持臂包括连接轴（603），所述连接轴（603）的侧面抵接所述挤压块（612），其上下两端均可滑动的连接所述壳体，且延伸出所述壳体，所述连接轴（603）的底部连接有压板组件；

所述壳体包括两个竖直并排设置的底板（605），两个所述底板（605）可拆卸连接，所述传动环（606）设置在两个所述底板（605）之间，且可转动的连接所述底板（605），所述底板（605）上设置有与所述连接轴（603）适配的滑孔（610），所述连接轴（603）两端穿过所述滑孔（610）；

两个所述底板（605）上套设有外环（604），所述外环（604）可拆卸的连接两个所述底板（605），且通过支架（607）连接所述驱动装置（601）；

所述挤压块（612）呈楔形块结构，且内侧面呈弧面结构，所述挤压块（612）的内侧面抵接所述夹持臂；

所述挤压块（612）远离所述传动环（606）内壁面的一端设置有延伸部，所述延伸部固定连接轴套（602），所述轴套（602）套设在主轴（620）上，且通过花键连接，所述主轴（620）顶部延伸出所述壳体，且连接所述驱动装置（601）的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种取样机械手，其特征在于：所述连接轴（603）包括竖直设置的轴部，所述轴部的顶部与底部均设置有片状部，所述片状部的厚度小于所述轴部直径，所述滑孔（610）与所述片状部适配，且呈条形孔的结构，所述片状部穿过所述滑孔（610），下方的所述片状部连接所述压板组件。

3.根据权利要求2所述的一种取样机械手，其特征在于：所述轴部设置有若干通孔，所述通孔内设置有磁铁（622），所述通孔的上下两端开口均为弧形槽的结构，所述弧形槽内设置有滚珠（621），所述滚珠（621）抵接所述底板（605），所述片状部的两侧均设置有所述滚珠（621）。

4.根据权利要求1所述的一种取样机械手，其特征在于：所述压板组件包括压板（618），所述压板（618）一侧固定连接套环（619），所述套环（619）套设在竖杆（617）上，所述套环（619）侧面设置有锁紧螺钉；

所述竖杆（617）顶部固定连接滑块（616），所述滑块（616）螺纹连接有螺杆（615），所述螺杆（615）水平设置，所述连接轴（603）底部可拆卸的连接固定块（614），所述固定块（614）设置有开口朝下的滑槽，所述滑块（616）可滑动的设置在所述滑槽内，所述螺杆（615）可转动的连接所述固定块（614）。

5.一种食品在线检验系统，其特征在于：包括如权利要求1-4任意一项所述的取样机械手，所述夹持组件（6）安装在移动平台的输出端上，以用于将食品罐（1）从输送装置（7）上移动到检测平台（5）上，所述检测平台（5）上设置有检测装置。

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