一种自动定位上内塞机构的制作方法
【专利摘要】一种自动定位上内塞机构，包括机械手系统、瓶口定位系统、输送系统和控制系统；机械手系统包括内塞吸手、升降气缸、横移气缸、安装在机架上导轨和滑块，所述内塞吸手的中上部设有与真空发生器连通的真空管；瓶口定位系统包括定位夹块、定位气缸、固定定位气缸的定位支撑座；输送系统包括将瓶子从上瓶工位转移到上塞工位的转盘、支承块、护栏、内塞输送导轨；所述控制系统与所述机械手系统、瓶口定位系统和输送系统电性连接。本发明的自动定位上内塞机构克服了用人手工上内塞而导致工作效率低的问题，自动化强，能大大提高工作效率；本发明的各个系统顺序进行，严紧协调，上内塞方便，从结构设计上保证了自动定位上内塞机构的稳定性，可靠性强。
【专利说明】一种自动定位上内塞机构
【技术领域】
[0001] 本发明涉及包装机械设备，特别涉及一种需要上内塞的瓶类产品的自动定位上内 塞机构。
【背景技术】
[0002] 目前的日化、药品、食品等行业中，在包装、灌装等工序中，采用瓶子作为包装十分 普遍，为了保证瓶口的密封，常常采用在瓶口内增加内塞，由于各种瓶子产品的外形复杂， 工序流程长，很少采用对瓶子的瓶口加内塞的设备，对瓶口加内塞一般都由手工完成，通常 的作业流程是灌装好的瓶子由输送带自动输送，在输送线上增设上瓶工位、取内塞工位和 上内塞工位，工人将内塞工位上的内塞取出，然后将内塞放置在上内塞工位上的瓶子的瓶 口上，另外一个工人将内塞压入瓶子，压内塞工人用橡胶锤将放置在瓶口上的内塞敲击压 入瓶口内，采用这种上内塞方法，不仅操作效率低、劳动强度大，而且在放置内塞时，不容易 将内塞对准瓶口，导致内塞密封不严瓶口，且在敲内塞的过程中，敲击的力量要均匀，用力 太小则内塞不能压入瓶口内，用力太大则会将瓶子敲碎，因此，采用人工加内塞不仅效率 低、而且不能保证上内塞的质量。另外，尤其对于药品、食品等行业，人工上内塞会导致内塞 和瓶口的污染，同时，对于有毒的液体，也会影响工人的身体健康。
[0003] 因此，需要发明一种自动定位上内塞机构以克服上述问题。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够用设备替代人手工操作，可靠性 好、效率高、且避免污染的自动定位上内塞机构。
[0005] 本发明的技术方案可以通过以下技术措施来实现：一种自动定位上内塞机构，包 括机械手系统、瓶口定位系统、输送系统和控制系统；所述机械手系统包括内塞吸手、驱动 所述内塞吸手上下移动的升降气缸、驱动所述内塞吸手水平移动的横移气缸、安装在机架 上的导轨和在所述导轨上滑动的滑块，所述升降气缸的缸体安装于所述滑块，所述横移气 缸固定在机架上，并且横移气缸的活塞杆与所述滑块固定连接，所述内塞吸手的顶端与所 述升降气缸的活塞杆固定连接，所述内塞吸手的中上部设有与真空发生器连通的真空管； 所述瓶口定位系统包括定位夹块、驱动所述定位夹块夹紧瓶口的定位气缸、固定所述定位 气缸的定位支撑座；所述输送系统包括将瓶子从上瓶工位转移到上塞工位的转盘、支撑瓶 子的支承块、稳固瓶子的护栏、将内塞输送到取塞工位的内塞输送导轨以及驱动所述转盘 转动的驱动电机；所述控制系统与所述机械手系统、瓶口定位系统和输送系统电性连接，并 控制真空发生器、升降气缸、横移气缸、定位气缸、驱动电机的各个动作。本发明的自动定位 上内塞机构克服了用人手工上内塞而导致工作效率低的问题，自动化强，能大大提高工作 效率；本发明的各个系统顺序进行，严紧协调，上内塞方便，从结构设计上保证了自动定位 上内塞机构的稳定性。
[0006] 作为本发明自动定位上内塞机构的优选实施方式，所述定位夹块包括两块相互对 称的夹紧部，所述夹紧部呈半圆弧形，并分别安装在所述定位气缸的左右两个驱动臂上。
[0007] 作为本发明自动定位上内塞机构的优选实施方式，所述定位夹块的夹紧部闭合 时，其上端与所述内塞的外径相适配，下端与所述瓶子的口部外径相适配。
[0008] 作为本发明自动定位上内塞机构的优选实施方式，所述夹紧部与所述内塞接触处 设有导向锥度，便于内塞更方便的压入到瓶口，并且保证内塞压入时不产生偏斜。
[0009] 作为本发明自动定位上内塞机构的优选实施方式，所述定位支撑座包括水平支撑 座和垂直支撑座，所述水平支撑座与所述定位气缸固定连接，所述垂直支撑座安装于机架 上，此设置使定位支撑座具有上下和前后调节功能，方便定位气缸的调整至合适的位置， 便于定位气缸驱动定位夹块夹紧瓶口，保证瓶口在上塞工位时，与其上的内塞的对准。
[0010] 作为本发明自动定位上内塞机构的优选实施方式，所述护栏中间设有检测器，所 述检测器与所述控制系统信号连接，便于控制系统更好的控制各个系统的顺序动作。
[0011] 作为本发明自动定位上内塞机构的优选实施方式，所述内塞输送导轨的内部结构 与所述内塞的形状相适应，且在所述内塞输送导轨的末端设置有一个方便所述内塞吸手抓 取内塞的取塞位，方便内塞吸手的取塞操作。
[0012] 作为本发明自动定位上内塞机构的优选实施方式，所述转盘通过凸轮分割器与所 述驱动电机相连接，所述凸轮分割器的输出轴安装在所述转盘的中心。
[0013] 作为本发明自动定位上内塞机构的优选实施方式，位于所述内塞吸手上的导轨为 燕尾导轨，与所述燕尾导轨滑动连接的滑轨成L型，一端与所述燕尾导轨滑动连接，另一端 与所述横移气缸的活塞杆固定连接。
[0014] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：本发明的自动定位上内 塞机构克服了用人手工上内塞而导致工作效率低的问题，自动化强，能大大提高工作效率， 且不会造成二次污染；在夹紧部与所述内塞接触处设有导向锥度，便于内塞更方便的压 入到瓶口，并且保证内塞压入时不产生偏斜；本发明的定位支撑座具有上下和前后调节功 能，方便定位气缸的调整至合适的位置；本发明的各个系统顺序进行，严紧协调，上内塞方 便，从结构设计上保证了自动定位上内塞机构的稳定性、可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限 制。
[0016] 图1是本发明自动定位上内塞机构的一个优选实施例的结构示意图； 图2a-图2d是本发明自动定位上内塞机构的机械手系统动作结构示意图； 图3a-图3b是本发明自动定位上内塞机构的定位夹块动作结构示意图。
【具体实施方式】
[0017] 为使本发明更加容易理解，下面将进一步阐述本发明的具体实施例。
[0018] 如图1、2、3所示，本发明的一种自动定位上内塞机构，主要是对瓶类产品上内塞 的自动化机构，包括机械手系统100、瓶口定位系统200、输送系统300和控制系统（图中未 标不）。
[0019] 其中，机械手系统100主要是将瓶子1的内塞2从取塞工位移动到上塞工位，并将 内塞2装入瓶子1的瓶口，机械手系统100主要利用内塞吸手110抓取内塞2,将内塞2拿 起，然后移动到瓶子1的正上方，并将内塞2装入瓶口，再松开内塞2,完成将内塞2装入瓶 子1上，形成对瓶子1的密封，而驱动内塞吸手110完成这一些列动作由升降气缸120和横 移气缸130来完成，升降气缸120主要是带动内塞吸手110作上下移动，首先升降气缸120 驱动内塞吸手110向下移动抓住位于取塞工位的内塞2,然后驱动内塞吸手110向上移动， 并在横移气缸130的驱动下将内塞2带到上塞工位，即当内塞吸手110把内塞2移动到瓶 子1的上方时，升降气缸120驱动内塞吸手110向下移动，将内塞2压入瓶口上，当完成内 塞2的装入密封，且内塞吸手110松开内塞2后，升降气缸120再驱动内塞吸手110向上移 动，完成内塞吸手110对瓶子1的上内塞2动作。横移气缸130主要是驱动内塞吸手110 在取塞工位和上塞工位之间来回水平移动，不断的将内塞2从取塞工位移动到上塞工位， 具体实施时，横移气缸130固定在本发明的自动定位上内塞机构的机架上，并且在机架上 安装有导轨140和在所述导轨140上来回滑动的滑块150,安装导轨140和滑块150主要 是为了方便内塞吸手110在取塞工位和上塞工位之间来回水平移动，横移气缸130的活塞 杆131与滑块150固定连接，横移气缸130通过滑块150来间接的驱动内塞吸手110,相应 地，升降气缸120与滑块150固定连接，通过升降气缸120的缸体与滑块150的连接来完成 升降气缸120与滑块150之间的固定连接，升降气缸120的活塞杆121与所述内塞吸手110 的顶端固定连接，因此，实际上横移气缸130通过活塞杆131驱动滑块150和升降气缸120 一起在导轨140上来回移动，升降气缸120通过活塞杆121带动内塞吸手110上下移动。
[0020] 本发明中由于密封瓶子1的内塞2多为柔性材料制成，因此采用传统的夹持机构 容易使内塞2变形，进而会影响密封瓶子1的效果，本发明采用的内塞吸手110呈圆筒形， 顶端与升降气缸120的活塞杆121固定连接，且保证密封性，内塞吸手110的中上部设有真 空管160,通过真空管160吸取内塞吸手110中的空气，使内塞吸手110内部产生负压，当内 塞吸手110的底端开口与内塞2接触时，可将内塞2吸住，吸附力大，不会在运送的过程中 将内塞2掉落，同时也不会对内塞2造成变形，提高了对瓶子1上内塞的效果；同时，当内塞 吸手110需要松开内塞2时，通过真空管160向内塞吸手110内加入空气，使内塞吸手110 内压强变大，将内塞2脱离内塞吸手110的底端，同时将内塞2压入瓶子1中。本发明中与 真空管160与连接的是真空发生器，通过真空发生器将内塞吸手110中的空气吸走，以完成 内塞吸手110对内塞2的抓取；当真空发生器停止工作时，实现内塞吸手110对内塞2的分 离。
[0021] 瓶口定位系统200主要用来对瓶子1的定位夹紧，以便机械手系统100中的内塞 吸手110准确的将内塞2压入瓶口，瓶口定位系统200包括夹紧瓶口的定位夹块210,驱动 定位夹块210夹紧和松开瓶口的定位气缸220,和固定定位气缸220的定位支撑座230,在 内塞2压入瓶口的过程中，必需保证瓶口的稳定性，瓶口出现微小的倾斜或位置的变动，均 会影响内塞2压入的效果，瓶子1的密封性会变差，因此定位夹块210在夹紧瓶口的同时， 驱动定位夹块210的定位气缸220需保证稳固。
[0022] 输送系统300是将准备好的内塞2运送到取塞工位，以及将上瓶工位的准备好的 瓶子1运送到上塞工位，以便机械手系统100从取塞工位中的内塞2压入上塞工位的瓶子 1中，输送系统300利用转盘310将瓶子从上瓶工位转移到上塞工位，转盘310上周向边缘 均匀设有放置瓶子1的容置槽，瓶子1的中上部放置在所述容置槽中，瓶子1的下部由支承 块320支撑，支承块320托起瓶子1以提供合适的高度，便于定位夹块210能够夹住瓶子1 的瓶口，在转盘310带动瓶子1移动时，瓶子1在支承块320上滑动。为了保证转盘310带 动瓶子1移动时的稳定，紧贴瓶子1的瓶体上设有护栏330,护栏330在稳固瓶子1的同时， 还保证瓶子1在移动时不会倾斜、跳出。输送系统300还包括将内塞2输送到取塞工位的 内塞输送导轨340以及驱动所述转盘310转动的驱动电机，内塞输送导轨340上间隔的布 置有内塞2,当位于内塞输送导轨340末端(取塞工位处)的内塞2被内塞吸手110取走后， 下一个内塞2就会补入到内塞输送导轨340末端，保证取塞工位处一直有内塞2,保证整个 工序的顺利进行。驱动电机驱动转盘310转动，以将上瓶工位的瓶子1转动到上塞工位，当 瓶子1装入内塞2后，驱动电机再次驱动转盘310转动，将装好内塞2的瓶子1转到下一工 位。
[0023] 当然，上述的机械手系统100、瓶口定位系统200和输送系统300中的各个动作都 是由控制系统来控制，控制系统位于本发明的自动定位上内塞机构的机架主体内部，包含 PLC、驱动器、变频器、电磁阀、控制电路等，PLC是控制系统中控制各动作的控制核心，并控 制真空发生器、升降气缸120、横移气缸130、定位气缸220、驱动电机等机构的各个动作，保 证每个结构的顺序动作，各个系统顺利进行，实现定位上内塞机构的自动化。
[0024] 本发明自动定位上内塞机构一实施方式中，如图3所示，所述定位夹块210包括两 块相互对称的夹紧部211，夹紧部211呈半圆弧形，夹紧部211的闭合可将瓶口夹紧，以便机 械手系统100中的内塞吸手110将内塞2压入瓶口中，所述夹紧部211分别安装在定位气 缸220的左右两个驱动臂上，优选地，定位气缸220为180°手指气缸，可带动左右两个驱 动臂的闭合和展开，也即带动夹紧部211闭合和展开，便于定位夹块210对瓶口的夹紧和松 开。本领域技术人员可以想到，夹紧部211也可以呈V形、梯形、矩形等其它形状，同样可以 实现对瓶口的夹紧，因此，在本发明技术方案相同的情况下，仅对夹紧部211的形状做些变 动，仍属于本发明保护的范围。
[0025] 作为本发明自动定位上内塞机构的另一实施方式，所述定位夹块210的夹紧部 211闭合时，两夹紧部211上端与内塞2的外径相适配，两夹紧部211下端与瓶子1的口部 外径相适配，这样能保证定位夹块210夹紧瓶口时，内塞2能伸入到定位夹块210中，并压 入瓶口中。优选地，所述夹紧部211与内塞2接触处设有导向锥度，便于内塞2更方便的压 入到瓶口，并且保证内塞2压入时不产生偏斜，提高瓶子1上内塞的质量。
[0026] 在本发明自动定位上内塞机构的其它实施例中，瓶口定位系统200的定位支撑座 230包括水平支撑座231和垂直支撑座232,其中，水平支撑座231与定位气缸220固定连 接，保证定位气缸220的稳定；垂直支撑座232安装于自动定位上内塞机构的机架上，增加 定位支撑座230的稳固。具体地，水平支撑座231和垂直支撑座232均呈L形，水平支撑座 231和垂直支撑座232通过螺丝固定连接，且垂直支撑座232也通过螺丝固定在自动定位上 内塞机构的机架上，如此设置使定位支撑座230具有上下和前后调节功能，方便定位气缸 220的调整至合适的位置，便于定位气缸220驱动定位夹块210夹紧瓶口，保证瓶口在上塞 工位时，与其上的内塞2对准，便于内塞2准确的压入瓶口中。在输送系统300中，驱动电 机带动转盘310转动到上塞工位时，虽然在瓶子1的过程中有护栏330的稳固，当瓶子1到 达上塞工位时多少会和机械手系统100中的内塞吸手110的位置有所偏差，利用固定在自 动定位上内塞机构机架上的垂直支撑座232,通过水平支撑座231可保证定位气缸220的位 置的准确，因此定位气缸220驱动的定位夹块210在夹紧瓶口时，可消除瓶子1在上塞工位 时的位置误差，保证了自动定位上内塞机构的上内塞的准确性。
[0027] 在本发明自动定位上内塞机构一实施方式中，为了控制系统更好的控制各个系统 的顺序动作，在护栏330中间设有检测器331，所述检测器331与所述控制系统信号连接，当 瓶子1通过转盘310输送到上塞工位时，此时检测器331检测到瓶子1在上塞工位之后，检 测器331反馈信号给控制系统中的PLC，PLC根据信号发出指令给驱动定位气缸220动作， 定位气缸220的两个驱动臂带动定位夹块210对瓶口进行夹紧，检测器331更方便控制系 统和各个系统之间的电线连接，更好的控制各个结构的动作，保证定位上内塞机构的自动 化顺利进行。
[0028] 在本发明自动定位上内塞机构另一实施方式中，输送系统300的内塞输送导轨 340的内部结构与内塞2的形状相适应，便于内塞2间隔的放置在内塞输送导轨340上，且 在所述内塞输送导轨340的末端设置有一个方便所述内塞吸手110抓取内塞的取塞位，如 图1所不，内塞输送导轨340的末端的取塞位的上端低于内塞输送导轨340,这样内塞吸手 11可深入内塞输送导轨340的末端将内塞2吸取，方便内塞吸手11的取塞操作。另外，在 输送系统300的转盘310和驱动电机之间设置有凸轮分割器，凸轮分割器是实现间歇运动 的机构，具有分度精度高、运转平稳、传递扭矩大、定位时自锁、结构紧凑等特点，凸轮分割 器的输出轴安装在所述转盘的中心，所述凸轮分割器驱动转盘310做间歇圆周运动，在转 盘310做间歇圆周运动时，在间隙间定位夹块210夹紧瓶口，内塞吸手110将内塞2压入瓶 口，定位夹块210松开瓶口，然后凸轮分割器驱动转盘310运动，将瓶子1转到下一个工位。
[0029] 作为本发明自动定位上内塞机构的另一实施方式，位于所述内塞吸手110上的导 轨140为燕尾导轨，更方便滑块150在燕尾导轨来回滑动，与所述燕尾导轨滑动连接的滑轨 150成L型，滑轨150 -端与所述燕尾导轨滑动连接，并且其形状与燕尾导轨的形状相配合， 滑轨150的另一端与所述横移气缸130的活塞杆131固定连接，这样便于横移气缸130通 过滑块150来间接的驱动内塞吸手110,通过升降气缸120的缸体与滑块150的连接来完成 升降气缸120与滑块150之间的固定连接，方便横移气缸130通过活塞杆131驱动滑块150 和升降气缸120 -起在导轨140上来回移动，同时便于升降气缸120通过活塞杆121带动 内塞吸手110上下移动。
[0030] 使用本发明的自动定位上内塞机构时，如图2a-图2d所示，先接通电源、和各气缸 连通的气源，启动定位上内塞机构，内塞2通过上一个工序输出到内塞输送导轨340,此时 内塞吸手110在横移气缸130的作用下沿滑轨150运动到内塞输送导轨340的末端取塞工 位，在升降气缸120的作用下向下移动，内塞吸手110套住内塞2后，此时真空发生器启动， 通过真空管160在内塞吸手110内产生真空，内塞2被牢牢的吸附在内塞吸手110上，此时 内塞吸手110在升降气缸120的作用下向上移动，然后在横移气缸130的作用下沿导轨150 移动到上塞工位等待瓶子1进入到上塞工位，调整好水平支撑座231、垂直支撑座232、定位 气缸220的位置，然后固定水平支撑座231和垂直支撑座232,此时定位气缸220的驱动臂 为打开状态；瓶子1通过转盘310输送到上塞工位时，驱动电机停止，此时位于护栏330中 间的检测器331检测到瓶子1之后，检测器331发出信号给控制系统，控制系统根据信号发 出指令让定位气缸220动作，定位气缸220带动定位夹块210做夹紧动作，则定位夹块210 的下端将瓶口牢牢夹紧固定，此时内塞吸手110在升降气缸120的作用下向下移动，通过 定位夹块210的上端将内塞2准确无误的压入瓶口中，此时真空发生器停止工作，内塞吸手 110与内塞2分离，内塞吸手110再在升降气缸120的作用下向上移动，然后在横移气缸130 的作用下沿导轨150移动到内塞输送导轨340末端的取塞工位，再吸取内塞2返回上塞工 位等待下一个瓶子进入上塞工位。需要说明的是，在内塞吸手110在上塞工位上升的同时， 定位气缸220带动定位夹块210分开，此时转盘310在凸轮分割器的作用下开始动作，将上 好内塞2的瓶子转送至下一个工位，同时将未上内塞2的瓶子1输送至上塞工位，然后按照 上述动作重复上内塞，至此，整个自动定位上内塞机构的一个上内塞动作完成。
[0031] 本发明的自动定位上内塞机构克服了用人手工上内塞而导致工作效率低的问题， 自动化强，能大大提高工作效率；本发明的各个系统顺序进行，严紧协调，上内塞方便，从结 构设计上保证了自动定位上内塞机构的稳定性、可靠性。在夹紧部211与内塞2接触处设 有导向锥度，便于内塞2更方便的压入到瓶口，并且保证内塞2压入时不产生偏斜；本发 明的定位支撑座230具有上下和前后调节功能，方便定位气缸220的调整至合适的位置；位 于护栏330中间的检测器331利于控制系统与各个系统的连接，控制各个结构的顺序动作。
[0032] 最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保 护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当 理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质 和范围。
【权利要求】
1. 一种自动定位上内塞机构，其特征在于，包括机械手系统、瓶口定位系统、输送系统 和控制系统； 所述机械手系统包括内塞吸手、驱动所述内塞吸手上下移动的升降气缸、驱动所述内 塞吸手水平移动的横移气缸、安装在机架上的导轨和在所述导轨上滑动的滑块，所述升降 气缸的缸体安装于所述滑块，所述横移气缸固定在机架上，并且横移气缸的活塞杆与所述 滑块固定连接，所述内塞吸手的顶端与所述升降气缸的活塞杆固定连接，所述内塞吸手的 中上部设有与真空发生器连通的真空管； 所述瓶口定位系统包括定位夹块、驱动所述定位夹块夹紧瓶口的定位气缸、固定所述 定位气缸的定位支撑座； 所述输送系统包括将瓶子从上瓶工位转移到上塞工位的转盘、支撑瓶子的支承块、稳 固瓶子的护栏、将内塞输送到取塞工位的内塞输送导轨以及驱动所述转盘转动的驱动电 机； 所述控制系统与所述机械手系统、瓶口定位系统和输送系统电性连接，并控制真空发 生器、升降气缸、横移气缸、定位气缸、驱动电机的各个动作。
2. 根据权利要求1所述的自动定位上内塞机构，其特征在于，所述定位夹块包括两块 相互对称的夹紧部，所述夹紧部呈半圆弧形，并分别安装在所述定位气缸的左右两个驱动 臂上。
3. 根据权利要求2所述的自动定位上内塞机构，其特征在于，所述定位夹块的夹紧部 闭合时，其上端与所述内塞的外径相适配，下端与所述瓶子的口部外径相适配。
4. 根据权利要求2或3所述的自动定位上内塞机构，其特征在于，所述夹紧部与所述内 塞接触处设有导向锥度。
5. 根据权利要求1所述的自动定位上内塞机构，其特征在于，所述定位支撑座包括水 平支撑座和垂直支撑座，所述水平支撑座与所述定位气缸固定连接，所述垂直支撑座安装 于机架上。
6. 根据权利要求1所述的自动定位上内塞机构，其特征在于，所述护栏中间设有检测 器，所述检测器与所述控制系统信号连接。
7. 根据权利要求1所述的自动定位上内塞机构，其特征在于，所述内塞输送导轨的内 部结构与所述内塞的形状相适应，且在所述内塞输送导轨的末端设置有一个方便所述内塞 吸手抓取内塞的取塞位。
8. 根据权利要求7所述的自动定位上内塞机构，其特征在于，所述转盘通过凸轮分割 器与所述驱动电机相连接，所述凸轮分割器的输出轴安装在所述转盘的中心。
9. 根据权利要求1所述的自动定位上内塞机构，其特征在于，位于所述内塞吸手上的 导轨为燕尾导轨，与所述燕尾导轨滑动连接的滑轨成L型，一端与所述燕尾导轨滑动连接， 另一端与所述横移气缸的活塞杆固定连接。
【文档编号】B67B1/00GK104058249SQ201410268916
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】伍赞, 刘如强, 万建辉, 吴金龙 申请人:广州丽盈塑料有限公司