CN215627593U - 一种向制瓶机械输送玻管的全自动插管机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种向制瓶机械输送玻管的全自动插管机，包括：机架、垂直输送机构、水平传送机构、握持转向插管机构和控制系统。垂直输送机构将制瓶玻管从机架下端输送到设定高度；水平传送机构将制瓶玻管传送至握持转向插管机构；握持转向插管机构将玻管插入制瓶机内。本实用新型通过设置两个螺旋传动机构，实现玻管传输的向上运动和向下插管动作；通过设置同步带直线滑台实现玻管传输的水平运动，还通过设置PLC控制器、光电反射传感器、位置传感器、负压传感器和气动电磁阀，实现运动件的智能化自动控制。本实用新型具有设计合理、结构简单、智能自动化程度好、工作效率高的优点。

Description

一种向制瓶机械输送玻管的全自动插管机

技术领域

本实用新型涉及一种向制瓶机械输送玻管的插管机，具体涉及这种插管机的结构和全自动控制方式，属于机、电、气一体化技术领域。

背景技术

在用制瓶玻管制成西林瓶、抗生素瓶、口服液瓶的制瓶机械中，为了改变传统人工插管的落后操作方式，人们设计出了各种全自动插管机和伺服插管机，这些机械都达到了提高工作效率，降低劳动用工成本的目的。比如在中国专利号为201510942687.5的发明专利中就公开了一种全自动伺服插管机，这种插管机在机架的前端下部设置一框式管库，机架的后端上部设置一滚筒式管库，滚筒式管库下方设置夹持机构，机架的前端上部与后端上部之间设置一前高后低的过桥。若干只玻管依序放置在框式管库内，升降电机带动框式管库向上运动到达前端上部，框式管库内的玻管在自身重力作用下滚动经过过桥坡面，并逐一落入滚筒式管库内设有的若干只分隔盘齿形槽中， 转动的分隔盘将玻管带到另一侧，玻管在自身重力作用下滚出分隔盘进入夹持机构中的角型挡位导向架，再经夹爪夹紧玻管，旋转电机带动夹爪和玻管从水平位置旋转到竖直位置进入插管工位。这种机械结构复杂、制造成本高，玻管在坡面上的运动状态不规则，导致故障率高，且夹持机构环节繁多、稳定性差。

为了克服上述全自动伺服插管机存在的技术不足，在中国专利申请号为：202023266171.9的实用新型专利申请中，公开了一种制瓶插管机玻管输送分隔装置，该申请通过螺纹传动将储管框从机架的底端垂直输送到机架上端，储管框内的制瓶玻管由高向低处滚动落入分隔机构中斜向链条的始端角形架内，链条带动角形架从始端向末端旋转，并作等长时间上的间隙性滚动，实现若干只制瓶玻管等距离分隔过程，并将分隔后的制瓶玻管传送到下道工序的起端工位托架上。该输送分隔装置虽输送过程稳定，等距离分隔效果好，但玻管与载体之间的硬性接触多，造成输送过程柔性差，易产生玻管磕碰划伤。

在中国专利申请号为：202023297274.1的实用新型专利申请中，公开了一种制瓶插管机玻管转向插管装置，该申请通过竖向运动载体上的水平导轨槽和横向运动载体上的导轨键构成的水平移动副，通过竖向运动载体上的传动齿轮和横向运动载体上的齿条构成齿轮副，实现横向运动载体的前进与后退；又通过圆周运动载体设置在横向运动载体内，并通过动力电机带动旋向筒在横向运动载体内旋转，实现圆周运动载体的转向；该申请还通过两移动导杆机构实现两夹持爪对玻管的夹持与松开；再通过升降螺杆实现竖向运动载体的升降运动完成插管，从而使两夹持爪实现前后伸缩并90°旋转和升降插管的全部动作。该插管装置结构比较复杂、成本高，且动作位置精度差。

发明内容

为了克服现有插管机如背景技术指出的弊端，本实用新型提供一种向制瓶机械输送玻管的全自动插管机，实现精准、柔性、全自动插管目的。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实施，一种向制瓶机械输送玻管的全自动插管机，包括：机架、垂直输送机构、水平传送机构、握持转向插管机构、控制系统和气压站，所述机架设置成长方立体矩形，形成机架的前立面、后立面和两侧立面，所述两侧立面的立柱上分别设有竖直方向的导轨；所述的垂直输送机构由玻管框、第一升降螺杆和第一动力电机组成，所述的玻管框内水平置放若干只与机架前、后立面平行的制瓶玻管；所述的水平传送机构由一同步带直线滑台、一机械臂、若干只负压吸嘴、第一滑台气缸、两只第一气动夹爪和两只托架组成；所述的握持转向插管机构由第二升降螺杆、第二动力电机、第二滑台气缸、第三动力电机和第二气动夹爪组成；所述的控制系统包括PLC控制器、光电反射传感器、位置传感器、负压传感器、触碰传感器和气动电磁阀，所述的气压站通过气动电磁阀向若干只负压吸嘴、第一滑台气缸、两只第一气动夹爪、第二滑台气缸、第二气动夹爪提供压力气体，其特征在于：

所述玻管框的原始位置设置在所述机架前立面外侧底部，所述第一升降螺杆竖向支承在机架上，所述第一动力电机的输出轴与第一升降螺杆的一端相连接；所述的玻管框上设有螺母和导轨槽，所述的螺母与第一升降螺杆组成螺旋副，所述导轨槽与机架两侧立柱上的所述导轨组成移动副；

所述的同步带直线滑台设置在机架顶部，且滑台的运动方向与机架的前、后立面垂直，所述的机械臂由一竖臂和一横臂呈倒“T”形连接构成，所述竖臂为第一滑台气缸，所述第一滑台气缸内的滑槽一端与同步带直线滑台中的同步带垂直固定，所述第一滑台气缸内的滑轨一端与横臂垂直固定，所述的多只负压吸嘴以吸口平齐朝下的形式安装在横臂上，且吸嘴轴线位于同一平面内，所述的两只第一气动夹爪分置于横臂两端，所述的托架为两只，其分置于机架的后立面两侧上部，其中一只托架与机架之间构成固定铰链，且铰链轴上连接有第四动力电机；

所述的第二升降螺杆竖向支承在机架上，所述的第二动力电机输出轴与第二升降螺杆的一端相连接，所述的第二滑台气缸上设有螺母和导轨槽，所述的螺母与第二升降螺杆组成螺旋副，所述导轨槽与机架立柱上的所述导轨组成移动副，所述的第三动力电机固定在第二滑台气缸上，所述的第二气动夹爪与第三动力电机的输出轴相连接；

所述的光电反射传感器、气动电磁阀设置在同步带直线滑台上，其中气动电磁阀分别与气压站、第一滑台气缸、第一气动夹爪、第二滑台气缸、第二气动夹爪相连接；所述位置传感器分为第一位置传感器、第二位置传感器、第三位置传感器和第四位置传感器，所述的第一位置传感器设置在机架前立面下部，所述第二位置传感器设置在机架前立面上部，所述第三位置传感器设置在机架顶部，所述第四位置传感器设置在机架中部，所述的负压传感器设置在所述气动电磁阀通往负压吸嘴的管路上，所述的触碰传感器设置在所述两只托架中的任意一只上；

所述的同步带直线滑台、滑台气缸、气动夹爪、光电反射传感器、位置传感器、负压传感器，触碰传感器和气动电磁阀以及动力电机与所述PLC控制器电联接。

进一步地，所述的玻管框底部有距离地设置两根与机架前立面垂直的非金属齿条，所述的齿条上面设有若干等距离工位的圆弧齿槽，所述的制瓶玻管依次排放在圆弧齿槽内。

进一步地，所述的第一动力电机和第四动力电机为步进电机，所述的第二动力电机和第三动力电机为伺服电机。

与传统的插管机相比，本实用新型的有益贡献是：减少了制瓶玻管与插管机构件的硬性且活动式接触次数，降低了制瓶玻管在输送过程中的磕碰划伤，提高了制瓶合格率，减少了制瓶成本；2、通过PLC编程指令相关执行元件有序动作，使制瓶玻管从玻管框原始位置到插管全程自动变换各种动作和位置，实现全自动插管目的。

本实用新型具有设计合理、结构简单、智能自动化程度好、工作效率高的优点。

附图说明

附图1为本实用新型在原始状态下的主视结构示意图；

附图2为本实用新型在原始状态下的右视结构示意图；

附图3为本实用新型中的玻管框到达设定高度位置时的右视结构状态图；

附图4为本实用新型中的负压吸嘴吸附玻管框内第一管位制瓶玻管时的右视结构状态图；

附图5为本实用新型中的负压吸嘴回位、第一气动夹爪夹持制瓶玻管时的右视结构状态图；

附图6为本实用新型中的同步带直线滑台带动机械臂向机架的后立面方向移动设定距离后的右视结构状态图；

附图7为本实用新型中的第一气动夹爪松开将制瓶玻管放入托架时的右视结构状态图；

附图8为本实用新型中的第二气动夹爪夹持制瓶玻管、同步带直线滑台带动机械臂上的负压吸嘴对准第二管位制瓶玻管时的右视结构状态图；

附图9为本实用新型中的第四动力电机带动托架旋转设定角度、第三动力电机带动第二气动夹爪将制瓶玻管旋转90°、第一滑台气缸带动负压吸嘴吸附第二管位制瓶玻管时的右视结构状态图；

附图10为本实用新型中的第二滑台气缸带动第二气动夹爪使制瓶玻管向外移动设定距离并对准制瓶机第一工位、第一滑台气缸带动负压吸嘴吸管复位时的右视结构状态图；

附图11为本实用新型中的制瓶玻管插入制瓶机第一工位、第二气动夹爪松开、第二滑台气缸带动第二气动夹爪回缩复位、托架复位、第一气动夹爪二次夹持第二根制瓶玻管时的右视结构状态图；

附图12为本实用新型中的第三动力电机带动第二气动夹爪旋转90°复位、同步带直线滑台带动机械臂向机架的后立面方向二次移动设定距离后的右视结构状态图；

附图13为本实用新型中的第二动力电机带动第二升降螺杆反向旋转使第二滑台气缸带动第二气动夹爪复位、第一气动夹爪松开将制瓶玻管二次放入托架时的右视结构状态图。

在附图1～13中：1为机架、101为机架立柱上的外侧导轨、102为机架立柱上的内侧导轨、2为玻管框、201为导轨槽、202为非金属齿条、3为第一动力电机、4为螺母、5为第一升降螺杆、6为制瓶玻管、7为第二动力电机、8为托架、801为第四动力电机、9为机械臂、901为竖臂（第一滑台气缸）、902为横臂、10为同步带直线滑台、11为第一气动夹爪、12为第三动力电机、13为第二滑台气缸、14为第二升降螺杆、15为负压吸嘴、16为螺母、17为气动电磁阀、18为第二气动夹爪、19为制瓶机、a为第一位置传感器、b为第二位置传感器、c为第三位置传感器、d为第四位置传感器、e为触碰传感器、f为光电反射传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步解释说明：

如附图1、2所示，机架1设置成长方立体矩形，形成机架1的前立面、后立面和两侧立面，两侧立面的立柱上分别设有竖直方向上的导轨；玻管框2内水平置放若干只与机架1前、后立面平行的制瓶玻管6，玻管框2的原始位置设置在机架1前立面外侧底部，第一升降螺杆5竖向支承在机架1上，第一动力电机3的输出轴与第一升降螺杆5的一端相连接；玻管框2上设有螺母4和导轨槽201，底部有距离地设置两根与机架前立面垂直的非金属齿条202，非金属齿条202上面设有若干等距离工位的圆弧齿槽，制瓶玻管6依次排放在圆弧齿槽内，螺母4与第一升降螺杆5组成螺旋副，导轨槽201与机架1立柱上的外侧导轨101组成移动副；第一动力电机3带动升降螺杆5转动将玻管框2从原始位置垂直输送到设定高度位置；同步带直线滑台10设置在机架1的顶部，且滑台的运动方向与机架1的前、后立面垂直，机械臂9由一竖臂901和一横臂902呈倒“T”形连接构成，竖臂901为第一滑台气缸，第一滑台气缸901内的滑槽一端与同步带直线滑台10中的同步带垂直固定，第一滑台气缸901内的滑轨一端与横臂902垂直固定，四只负压吸嘴15以吸口平齐朝下的形式安装在横臂902上，且吸嘴轴线位于同一平面内，两只第一气动夹爪11分置于横臂902两端，两只托架8分置于机架1的后立面两侧上部，其中一只托架8与机架1之间构成固定铰链，且铰链轴上连接有第四动力电机801，多只负压吸嘴15将位于设定高度位置的玻管框2内的制瓶玻管6逐一吸出，移送给两只第一气动夹爪11夹持，同步带直线滑台10中的电机转动带动机械臂9从前立面向后立面运动到设定位置停止，两只第一气动夹爪11松开，制瓶玻管6落入两只托架8内；第二升降螺杆14竖向支承在机架1上，第二动力电机7输出轴与第二升降螺杆14的一端相连接，第二滑台气缸13上设有螺母16和导轨槽，螺母16与第二升降螺杆14组成螺旋副，导轨槽与机架1立柱上的导轨102组成移动副，第三动力电机12固定在第二滑台气缸13上，第二气动夹爪18与第三动力电机12的输出轴相连接，第二气动夹爪18夹持两只托架8内的制瓶玻管6，其中第四动力电机801带动托架8旋转设定角度避开制瓶玻管6的旋转路线，第三动力电机12带动第二气动夹爪18将制瓶玻管6旋转90°，从水平位置转向到垂直插管位置，第二动力电机7带动第二升降螺杆14转动，使第二气动夹爪18向下运动完成插管；光电反射传感器f、气动电磁阀17设置在同步带直线滑台10上，其中光电反射传感器f检测玻管框2内有无制瓶玻管6的信息，其中气动电磁阀17分别与气压站（图中未示出）、第一滑台气缸901、第一气动夹爪11、第二滑台气缸13、第二气动夹爪18相连接；

第一位置传感器a设置在机架1前立面下部，检测玻管框2到达原始位置信息，第二位置传感器b设置在机架1前立面上部，检测玻管框2内的最上层制瓶玻管6到达设定高度位置信息，第三位置传感器c设置在机架1顶部，检测第二滑台气缸13的上极限位置，第四位置传感器d设置在机架1的中部，检测第二滑台气缸13的下极限位置，负压传感器设置在气动电磁阀17通往负压吸嘴15的管路上，用于检测负压吸嘴15内有无负压信号，触碰传感器e设置在两只托架8中的任意一只上，用于检测托架8内是否落入制瓶玻管6信息；同步带直线滑台10、第一滑台气缸901、第二滑台气缸13、第一气动夹爪11、第二气动夹爪18、光电反射传感器f、第一位置传感器a、第二位置传感器b、第三位置传感器c、第四位置传感器d、负压传感器（图中未示出）、触碰传感器e和气动电磁阀17以及第一动力电机3、第二动力电机7、第三动力电机12、第四动力电机801与PLC可编程控制器（图中未示出）电联接。

本实用新型未工作时：

如附图1、2所示，玻管框2处于机架1前立面下部的原始位置，若干根制瓶玻管6依序排放在玻管框2底部的圆弧齿槽202内；第一气动夹爪11和第二气动夹爪18处于张开状态；四只负压吸嘴15的中轴线与玻管框2内最外侧的玻管6和中轴线处于同一垂直平面。

本实用新型工作时：

如附图3所示，人工按下玻管框2上升按钮，第一动力电机3带动第一升降螺杆5旋转使玻管框2上行，当第二位置传感器b检测到玻管框2内的最上层制瓶玻管6时，PLC可编程控制器指令第一动力电机3停止转动，玻管框2停留在该位置。

如附图4所示，PLC可编程控制器制令气动电磁阀17向第一滑台气缸901的无杆腔供气，四只负压吸嘴15向下运动接近玻管框2内最外侧的一根制瓶玻管6开始吸管，当负压吸嘴15吸到制瓶玻管6时则发出负压信号，若吸不到制瓶玻管6时则没有负压信号，PLC可编程控制器指令同步带直线滑台10带动机械臂9使四只负压吸嘴15平行移动一个管位找管，直至吸到制瓶玻管6后发出负压信号。

如附图5所示，PLC可编程控制器接收到负压信号后，指令气动电磁阀17停止向第一滑台气缸901的无杆腔供气，第一滑台气缸901中的活塞在有杆腔内的弹簧力作用下带动四只负压吸嘴15回复到原始位置，与此同时PLC可编程控制器指令气动电磁阀17向第一气动夹爪11供气，第一气动夹爪11夹持负压吸嘴15中的制瓶玻管6。

如附图6所示，PLC可编程控制器指令同步带直线滑台10中的伺服电机旋转设定圈数，即带动机械臂9和第一气动夹爪11向机架1的后立面方向移动设定距离使制瓶玻管6抵达托架8上部。

如附图7所示，PLC可编程控制器指令气动电磁阀17停止向第一气动夹爪11供气第一气动夹爪11松开，制瓶玻管6落入两只托架8内并呈水平状态，制瓶玻管6接触到触碰传感器e。

如附图8所示，触碰传感器e将托架8内已存在制瓶玻管6的信息传送给PLC可编程控制器，PLC可编程控制器指令同步带直线滑台10中的伺服电机反向旋转设定圈数，即带动机械臂9和第一气动夹爪11向机架1的前立面方向移动设定距离使机械臂9和第一气动夹爪11回复到原位，并开始下一循环找管；与此同时PLC可编程控制器指令气动电磁阀17向第二气动夹爪18供气第二气动夹爪18夹持两只托架8内的制瓶玻管6。

如附图9所示，PLC可编程控制器指令第四动力电机801带动托架8和触碰传感器e旋转设定角度避开制瓶玻管6的旋转路线，指令第三动力电机12带动第二气动夹爪18将制瓶玻管6旋转90°从水平位置转向到垂直位置；与此同时，PLC可编程控制器指令气动电磁阀17向第一滑台气缸901供气，四只负压吸嘴15接近第二管位上的制瓶玻管6并吸管。

如附图10所示，PLC可编程控制器指令气动电磁阀17向第二滑台气缸13供气，第二滑台气缸13带动第二气动夹爪18和制瓶玻管6向制瓶机19的第一工位伸出对准。

如附图11所示，PLC可编程控制器指令第二动力电机7带动第二升降螺杆14转动，第二滑台气缸13、第二气动夹爪18将制瓶玻管6向下运动，当第四位置传感器d检测到第二滑台气缸13到达下限位置时，PLC可编程控制器指令第二动力电机7停止工作，指令气动电磁阀17停止向第二气动夹爪供气，夹爪松开制瓶玻管6落入制瓶机19的第一工位；与此同时，PLC可编程控制器指令第四动力电机801反向旋转，使托架8和触碰传感器e复位，PLC可编程控制器同时指令第一气动夹爪夹持第二根制瓶玻管6。

如附图12、13所示，PLC可编程控制器指令第三动力电机12带动第二气动夹爪18反向旋转90°，指令第二动力电机7带动第二升降螺杆14反向转动使第二滑台气缸13、第二气动夹爪18向上运动；指令同步带直线滑台10中的伺服电机旋转设定圈数，即带动机械臂9和第一气动夹爪11向机架1的后立面方向移动设定距离使第二根制瓶玻管6抵达托架8上部；当第三位置传感器c检测到第二滑台气缸13回复到上极限位置时，PLC可编程控制器指令第二动力电机7停止工作，指令气动电磁阀17停止向第二滑台气缸13的有杆腔供气，第二滑台气缸在弹簧力作用下带动第二气动夹爪18回复至原位进入下一工作循环。

当第二位置传感器b检测到玻管框2内最上一层制瓶玻管6被全部取走，PLC可编程控制器指令第一动力电机5转动，将原第二层制瓶玻管上升，当第二位置传感器b检测到玻管框2内的制瓶玻管6上升到一层管位时，PLC可编程控制器指令第一动力电机5停止转动。

当光电反射传感器f检测到玻管框2内无制瓶玻管6时，PLC可编程控制器指令第一动力电机3带动第二升降螺杆5反向转动并带动玻管框2向下运动，当第一位置传感器a检测到玻管框2已返回至原始位置信息，PLC可编程控制器指令第一动力电机2停止转动，玻管框2等待装管。

Claims (3)

1.一种向制瓶机械输送玻管的全自动插管机，包括：机架、垂直输送机构、水平传送机构、握持转向插管机构、控制系统和气压站，所述机架设置成长方立体矩形，形成机架的前立面、后立面和两侧立面，所述两侧立面的立柱上分别设有竖直方向的导轨；所述的垂直输送机构由玻管框、第一升降螺杆和第一动力电机组成，所述的玻管框内水平置放若干只与机架前、后立面平行的制瓶玻管；所述的水平传送机构由一同步带直线滑台、一机械臂、若干只负压吸嘴、第一滑台气缸、两只第一气动夹爪和两只托架组成；所述的握持转向插管机构由第二升降螺杆、第二动力电机、第二滑台气缸、第三动力电机和第二气动夹爪组成；所述的控制系统包括PLC控制器、光电反射传感器、位置传感器、负压传感器、触碰传感器和气动电磁阀，所述的气压站通过气动电磁阀向若干只负压吸嘴、第一滑台气缸、两只第一气动夹爪、第二滑台气缸、第二气动夹爪提供压力气体，其特征在于：

所述玻管框的原始位置设置在所述机架前立面外侧底部，所述第一升降螺杆竖向支承在机架上，所述第一动力电机的输出轴与第一升降螺杆的一端相连接；所述的玻管框上设有螺母和导轨槽，所述的螺母与第一升降螺杆组成螺旋副，所述导轨槽与机架两侧立柱上的所述导轨组成移动副；

所述的同步带直线滑台设置在机架顶部，且滑台的运动方向与机架的前、后立面垂直，所述的机械臂由一竖臂和一横臂呈倒“T”形连接构成，所述竖臂为第一滑台气缸，所述第一滑台气缸内的滑槽一端与同步带直线滑台中的同步带垂直固定，所述第一滑台气缸内的滑轨一端与横臂垂直固定，所述的多只负压吸嘴以吸口平齐朝下的形式安装在横臂上，且吸嘴轴线位于同一平面内，所述的两只第一气动夹爪分置于横臂两端，所述的托架为两只，其分置于机架的后立面两侧上部，其中一只托架与机架之间构成固定铰链，且铰链轴上连接有第四动力电机；

所述的第二升降螺杆竖向支承在机架上，所述的第二动力电机输出轴与第二升降螺杆的一端相连接，所述的第二滑台气缸上设有螺母和导轨槽，所述的螺母与第二升降螺杆组成螺旋副，所述导轨槽与机架立柱上的所述导轨组成移动副，所述的第三动力电机固定在第二滑台气缸上，所述的第二气动夹爪与第三动力电机的输出轴相连接；

所述的光电反射传感器、气动电磁阀设置在同步带直线滑台上，其中光电反射传感器检测所述玻管框内有无制瓶玻管信息，其中气动电磁阀分别与气压站、第一滑台气缸、第一气动夹爪、第二滑台气缸、第二气动夹爪相连接；所述位置传感器分为第一位置传感器、第二位置传感器、第三位置传感器和第四位置传感器，所述的第一位置传感器设置在机架前立面下部，检测玻管框到达原始位置信息，所述第二位置传感器设置在机架前立面上部，检测玻管框内的最上层制瓶玻管到达设定高度位置信息，所述第三位置传感器设置在机架顶部，检测第二滑台气缸的上极限位置，所述第四位置传感器设置在机架中部，检测第二滑台气缸的下极限位置，所述的负压传感器设置在所述气动电磁阀通往负压吸嘴的管路上，用于检测负压吸嘴内的负压信号，所述的触碰传感器设置在所述两只托架中的任意一只上，用于检测托架内是否落入制瓶玻管信息；

所述的同步带直线滑台、滑台气缸、气动夹爪、光电反射传感器、位置传感器、负压传感器，触碰传感器和气动电磁阀以及动力电机与所述PLC控制器电联接。

2.根据权利要求1所述的一种向制瓶机械输送玻管的全自动插管机，其特征在于：所述的玻管框底部有距离地设置两根与机架前立面垂直的非金属齿条，所述的齿条上面设有若干等距离工位的圆弧齿槽，所述的制瓶玻管依次排放在圆弧齿槽内。

3.根据权利要求1所述的一种向制瓶机械输送玻管的全自动插管机，其特征在于：所述的第一动力电机和第四动力电机为步进电机，所述的第二动力电机和第三动力电机为伺服电机。

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