多桶灌装系统和方法与流程

1.本发明涉及自动灌装技术，尤其涉及一种多桶灌装系统和方法。


背景技术：

2.产品的生产加工都需要包装，尤其对于大销量产品或者大规模、系统性的包装加工，自动化包装生产线不可或缺。灌装系统是包装系统中的一个重要组成分类，从物料包装的角度，可包括液体灌装机，膏体灌装机，粉状灌装机和颗粒灌装机等；而从生产自动化的角度，又可分为半自动灌装机和全自动灌装机。
3.全自动灌装机的灌装方式包括串联式灌装和并联式灌装。相对于开盖、灌装、紧盖分步运行的串联式灌装，目前将灌装工位和旋盖工位分开为不同工位的方式，以使得灌装和旋盖的节拍能够叠加的并联式灌装的作业效率更高。但这种方式虽然能够提高效率，却会导致设备结构极为复杂、可靠性低；同时占地面积也往往会是原设备的两三倍以上。例如，cn205327459u公开了一种全自动控制装药粉、封盖装置，其所采用的技术方案是，将装药粉装置和封盖装置分别安装在不同的机架上，两者之间有一个工位转换装置，通过该工位转换装置的转动传送使药瓶分别完成装药和封盖。虽然可同时对不同的药瓶完成装药和封盖，但是完成这两道工序的装置位于不同机架上，导致灌装系统机构复杂，占地面积大，成本非常高，经济性较差。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中并联式灌装的全自动多桶灌装系统结构复杂，占地面积大的缺陷。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种多桶灌装系统，包括：灌装主机架的不同高度上分别设置一第一移动组件和一第二移动组件；所述第一移动组件的前端连接一旋盖机械手；所述第二移动组件的前端连接一灌装喷枪。
6.较优的，所述第一移动滑台组件包括第一坐标移动滑台；所述第二移动滑台组件包括第二坐标移动滑台。
7.较优的，所述第一坐标移动滑台以及所述第二坐标移动滑台包括：x轴移动滑台驱动装置，x轴移动用横梁及导轨滑块；y轴移动滑台驱动装置，y轴移动用横梁及导轨滑块组件。
8.较优的，上述的多桶灌装系统，还包括：称重装置，用于对各灌装桶称重，确定灌装状态；寻址装置，设置于灌装室，用于确定灌装桶的桶盖位置；连接于所述移动装置的旋盖机械手；连接于所述移动装置的灌装喷枪；控制装置，用于控制所述旋盖机械手依序对未灌装的一个或多个灌装桶松盖，同步控制所述灌装喷枪依序对松盖后的灌装桶进行灌装，以及同步控制所述旋盖机械手对完成灌装后的灌装桶紧盖。
9.较优的，所述寻址装置包括视觉寻址相机。
10.较优的，所述旋盖机械手包括：旋盖抓手组件；移动导轨组件，竖向布置，并连接所
述旋盖抓手组件；驱动装置，用于驱动所述导轨组件和所述旋盖抓手组件竖直上下移动；桶盖缓存组件，用于暂存通过所述旋盖抓手组件获得的桶盖。
11.较优的，所述控制装置控制所述灌装喷枪依序对松盖后的灌装桶进行灌装包括：对当前灌装中的灌装桶进行粗灌装；以及，当所述称重装置检测到当前灌装中的灌装桶达到预设重量时，控制所述灌装喷枪进入精灌装。
12.较优的，所述对当前灌装中的灌装桶进行粗灌装时，所述控制装置控制所述旋盖机械手对其他灌装桶同步执行松盖或紧盖动作；并且，于所述灌装喷枪进入精灌装时，所述控制装置控制所述旋盖机械手离开灌装桶桶面。
13.为了解决上述的技术问题，本发明还公开了一种多桶灌装方法，包括：通过寻址装置确定灌装桶的桶盖位置；控制旋盖机械手依序对未灌装的一个或多个灌装桶松盖；同步控制灌装喷枪依序对松盖后的灌装桶进行灌装；同步控制旋盖机械手对完成灌装后的灌装桶紧盖。
14.较优的，所述控制旋盖机械手依序对未灌装的一个或多个灌装桶松盖包括：检测灌装桶的重量，当所述灌装桶处于粗灌装时，对未灌装的一个或多个灌装桶松盖；以及，当所述灌装桶处于精灌装时，停止对灌装桶的松盖。
15.较优的，所述同步控制旋盖机械手对完成灌装后的灌装桶紧盖包括：检测灌装桶的重量，当所述灌装桶处于粗灌装时，对完成灌装后的灌装桶紧盖；以及，当所述灌装桶处于精灌装时，停止对灌装桶的紧盖。
16.较优的，所述同步控制旋盖机械手对完成灌装后的灌装桶紧盖包括：在完成对所有灌装桶的松盖后，同步控制旋盖机械手对完成灌装后的灌装桶紧盖。
17.本发明的积极进步效果在于：
18.本发明的一种多桶灌装系统，通过将旋盖机械手和灌装喷枪各自的移动组件共同设置在灌装主机架上，简化了多桶灌装系统本身的结构，设备占地面积小。同时，由于旋盖机械手和灌装喷枪各自的移动组件所处的水平高度不同，因此两者在同步对多个灌装桶运行灌装称重以及松盖、紧盖的并联式灌装操作中，不会相互干扰。
19.遍及说明书和权利要求书使用了表示特定系统组件的某些术语。如本领域的技术人员能够理解的，不同公司可能用不同的名称来表示一组件。本文不期望在名称不同但功能相同的组件之间进行区分。
附图说明
20.本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
21.图1为本发明实施例的一种多桶灌装系统的整体结构示意图。
22.图2为图1所示多桶灌装系统中灌装屋的侧视图。
23.图3为图1所示多桶灌装系统中灌装屋的斜视图。
24.图4为图2所示灌装屋中旋盖机械手的结构图。
25.图5(a)～图5(f)为本发明实施例的一种多桶灌装系统在执行灌装作业时，处于各工序状态下的操作位置示意图。
26.图6为本发明实施例的一种多桶灌装方法的流程图。
27.【附图标记】
28.输送机
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ129.灌装屋
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ230.主机架
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
21
31.灌装屋内前置输送机
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
22
32.灌装工位秤
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
23
33.秤上输送单元
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
24
34.视觉寻址装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
25
35.旋盖机械手
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
26
36.灌装喷枪
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
27
37.第一移动组件
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
281
38.第二移动组件
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
282
39.x1轴移动滑台驱动装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2811
40.x1轴移动用横梁及导轨滑块
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2812
41.y1轴移动用横梁及导轨滑块组件
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2813
42.y1轴滑台驱动装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2814
43.x2轴移动滑台驱动装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2821
44.x2轴移动用横梁及导轨滑块
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2822
45.y2轴移动用横梁及导轨滑块组件
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2823
46.y2轴滑台驱动装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2824
47.移动导轨组件
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
261
48.旋盖抓手组件
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
262
49.气缸
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
263
50.桶盖缓存组件
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
264
具体实施方式
51.为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
52.实施例1
53.如图1所示，灌装系统包括前后输送机1，灌装屋2以及控制装置(图中未示出)。其中，前输送机用于将一批待灌装的托盘桶送入灌装屋内，待灌装作业完成后，再通过后输送机将该批次灌装完成的托盘桶送出。
54.灌装屋内包括主机架21，灌装屋内前置输送机22，灌装工位秤23，秤上输送单元24，视觉寻址装置25，旋盖机械手26，灌装喷枪27，以及移动装置。所述主机架21大梁上水平设置所述移动装置，其包括第一移动组件281和第二移动组件282，两者设置于主机架2大梁的不同高度，并分别在各自前端安装所述旋盖机械手26和所述灌装喷枪27。根据控制指令，所述移动装置移动所述旋盖机械手26或所述灌装喷枪27至桶盖位置进行松盖紧盖，或者灌装。
55.所述第一移动装置281是xy坐标移动滑台。结合图2和图3所示，其中包括x1轴移动
滑台驱动装置2811，x1轴移动用横梁及导轨滑块2812；y1轴滑台驱动装置2814，y1轴移动用横梁及导轨滑块组件2813。在该x1y1坐标移动滑台前端安装的旋盖机械手26，如图4所示，包括竖向布置的移动导轨组件261，即能实现z1轴方向的移动，其连接旋盖抓手组件262；用于驱动所述导轨组件和所述抓手组件竖直上下移动的气缸263，以及暂存通过所述旋盖抓手组件获得桶盖的桶盖缓存组件264。由此所述旋盖机械手26可以实现三轴向的移动，实现准确定位。
56.所述第二移动装置282与所述第一移动装置281的结构相似，也是xy坐标移动滑台。结合图2和图3所示，其中包括x2轴移动滑台驱动装置2821，x2轴移动用横梁及导轨滑块2822；y2轴滑台驱动装置2824，y2轴移动用横梁及导轨滑块组件2823。在该x2y2坐标移动滑台前端安装的灌装喷枪，包括竖向布置的移动导轨组件，即能实现z2轴方向的移动，其连接喷枪头；用于驱动所述导轨组件和所述喷枪头竖直上下移动的气缸。由此所述灌装喷枪可以实现三轴向的移动，实现准确的灌装定位。
57.灌装系统的控制装置用于对一批次托盘桶的灌装作业控制。结合图1和图3所示，前输送机1一次性将一批次4个托盘桶从灌装屋外经由灌装屋内前置输送机22和秤上运送单元24运送到灌装屋内的灌装工位秤上。该批4个托盘桶排列为2
×
2的行列，如图5(a)～图5(f)所示，依次为1号桶，2号桶，3号桶和4号桶。所述控制装置控制所述灌装工位秤23去皮回零，等待灌装称重。同时，控制灌装屋2内的视觉寻址装置25对各托盘桶进行视觉拍照寻址，确定各桶以及各桶桶盖的位置。
58.如图5(a)所示，灌装开始后，所述控制装置首先通过第一坐标移动滑台的x1轴和y1轴移动滑台驱动装置，驱动所述旋盖机械手26从初始零点位置，移动至1号托盘桶的桶盖处，再通过所述旋盖机械手26的驱动装置驱动所述导轨组件和所述抓手组件竖直上下移动，执行松盖动作。当所述旋盖机械手26完成松盖后，将获得的桶盖放入其上的桶盖缓存组件内暂存。
59.如图5(b)所示，在完成1号托盘桶的松盖后，所述控制装置控制所述旋盖机械手26移位到2号托盘桶的桶盖处执行松盖动作。同时，所述控制装置还通过第二坐标移动滑台的x2轴和y2轴移动滑台驱动装置，驱动所述灌装喷枪27至1号托盘桶的桶盖处执行灌注动作。所述控制装置首先控制所述灌装喷枪27进行灌注速度较快的粗灌装，并监控灌装工位秤的测重数据。在测重数据达到预设重量时，控制所述灌装喷枪执行灌注速度较慢的精灌装。所述灌装喷枪27在进行粗灌装的过程中，由于离进入精灌装还有较长的时间，因此所述控制装置在控制所述旋盖机械手26完成对2号托盘桶的灌装后，再次控制所述旋盖机械手26对3号托盘桶进行松盖操作。在完成对3号托盘桶的松盖操作后，1号托盘桶从粗灌装阶段进入精灌装阶段。在对任一托盘桶进行精灌装时，所述控制装置会控制所述旋盖机械手26离开托盘桶的桶面，避免松盖或紧盖动作对灌装工位秤的称重测量产生施力作用，影响称重准确性。
60.如图5(c)所示，在同步完成对1号托盘桶的灌注，以及对2号托盘桶和3号托盘桶的松盖操作后，所述控制装置同步控制所述旋盖机械手26至后续的4号托盘桶进行松盖操作，以及所述灌装喷枪27到2号托盘桶进行灌注。同样的，在完成对4号托盘桶的松盖操作后，由于已完成对所有托盘桶的松盖动作，且此时离2号托盘桶进入精灌装还有较长时间，所述控制装置控制所述旋盖机械手26移位至1号托盘桶，并从其桶盖缓存组件中取出一个桶盖，对
1号托盘桶进行紧盖操作。
61.结合图5(d)，图5(e)以及图5(f)所示，所述控制装置同步控制所述灌装喷头27按序对后续的托盘桶完成灌注，以及控制所述旋盖机械手26对已完成灌注的托盘桶进行紧盖动作。即，控制装置驱动旋盖机械手26从桶盖缓存组件内取一个桶盖到2号托盘桶紧盖，同时驱动灌装喷枪27到3号桶进行灌装。随后，随时控制装置驱动旋盖机械手26从桶盖缓存组件内取一个桶盖到3号托盘桶紧盖，同时驱动灌装喷枪27到4号托盘桶进行灌装动作。最后，所述控制装置驱动旋盖机械手26从盖缓冲装置内取一个盖子到4号桶紧盖动作，旋盖完成旋盖机械手26回到零点原始位置。
62.在灌注过程中，所述控制装置控制所述旋盖机械手依序对未灌装的一个或多个灌装桶旋盖，并且同步控制所述灌装喷枪依序对旋盖后的灌装桶进行灌装，以及同步控制所述旋盖机械手对完成灌装后的灌装桶紧盖，在一个托盘上对多个托盘桶同步实现松盖，紧盖以及灌装作业，同时通过旋盖机械手和灌装喷头的安装位置以及顺序控制也保证了两者在移位的过程中不会相互碰触。
63.本领域技术人员可以理解的是，本实施例将4个托盘桶作为一批次进行灌装仅仅只是本发明的一种应用。根据本发明的顺序控制思想，还可以应用于其他数量的多桶并联式灌装，如3个，5个，6个或更多，此处不再赘述。
64.本实施例的一种灌装系统，将分别连接旋盖机械手和灌装喷枪的第一移动组件和第二移动组件共同设置在灌装主机架上，能够对一批次灌装桶同步实现如旋盖，灌装和紧盖的工序，结构简易，占地面积小。同时，由于所述第一移动组件和所述第二移动组件设置在主机架的不同水平位置，因此当所述旋盖机械手和所述灌装喷枪各自执行相应动作时，不会相互干扰。
65.实施例2
66.本实施例的一种多桶灌装方法，可应用于上述实施例1的灌装系统中，以完成对一批次多灌装桶的灌装操作。该灌装系统的，如图6所示，所述多桶灌装方法包括：
67.步骤s101，托盘桶从灌装屋外输送到灌装工位秤上的输送机，控制装置控制工位秤秤台去皮回零；
68.整个灌装系统包括前后输送机，灌装屋以及控制装置。前后输送机连接于灌装屋，将一批托盘桶送入灌装屋内进行灌装，并在灌装完成后，将该批托盘桶送出。控制装置用于控制整个灌装过程。
69.步骤s102，视觉寻址装置对托盘桶及托盘桶桶盖寻址定位；
70.视觉寻址装置设置于所述灌装屋的顶端，正对灌装工位。当控制装置控制输送机将一批4个托盘桶运入灌装屋，并经由秤上运输机安放至指定灌装工位后，控制装置再控制视觉寻址装置拍摄托盘桶图片，并图像识别出灌装桶的桶盖所处的位置。该批4个托盘桶排列为2
×
2的行列，依次为1号桶，2号桶，3号桶和4号桶。
71.步骤s103，旋盖机械手从原始点位至1号桶桶盖处松盖；
72.如图5(a)所示，获取到1号桶的桶盖位置后，通过旋盖机械手手的xy坐标移动滑台，旋盖机械手移至1号桶的上方，并通过旋盖机械手手上的气缸驱动旋盖机械手的抓手组件竖直上下移动，使所述旋盖机械手准确对1号桶的桶盖进行松盖。获得的桶盖暂存在旋盖机械手的桶盖缓存组件内。
73.步骤s104，旋盖机械手至2号桶桶盖和3号桶桶盖处松盖；以及灌装喷枪对1号桶灌装；
74.如图5(b)所示，在完成对1号桶的松盖操作后，控制装置在对2号桶的桶盖位置视觉寻址后，控制旋盖机械手对2号桶松盖。同时，控制装置通过灌装喷枪的xy坐标移动滑台以及其上的气缸控制灌装喷枪对1号桶执行灌装操作。旋盖机械手和灌装喷枪位于灌装系统主机架的不同高度。
75.在灌装的过程中，首先进入粗灌装阶段，此时的灌装速度较快。当控制装置通过灌装工位秤检测到1号桶的重量达到预设重量后，进入精灌装阶段，此时灌装速度相对粗灌装阶段较慢，以保证灌装重量称量的准确性。在1号桶处于粗灌装阶段时，旋盖机械手完成对1号桶的松盖操作后，由于此时距1号桶进入精灌装阶段还有充足的时间，因此控制装置可以驱动旋盖机械手再次依序，移至3号桶对其松盖。
76.在1号桶进入精灌装阶段后，旋盖机械手离开灌装桶的桶面，避免旋盖操作对灌装桶产生施力作用，进而影响称重测量。当1号桶的重量最终达到标准额定重量后，1号桶灌装结束。
77.步骤s105，旋盖机械手对4号桶松盖，对1号桶紧盖；以及灌装喷枪对2号桶灌装；
78.如图5(c)所示，控制装置在对4号桶的桶盖位置视觉寻址后，控制旋盖机械手继续对4号桶松盖。同时，控制灌装喷枪依序对2号桶灌装。在对4号桶完成松盖后，控制装置再次驱动旋盖机械手移至1号桶的桶盖处，从桶盖缓存组件内中取出一个桶盖对1号桶进行紧盖。同样的，当2号桶进入精灌装阶段，旋盖机械手离开桶面。
79.步骤s106，灌装喷枪依序对剩余未完成灌装的灌装桶进行灌注；以及，旋盖机械手依序对已完成灌装的灌装桶紧盖。
80.如图5(d)～图5(f)所示，当完成对2号桶的灌装后，灌装喷枪依序移至3号桶进行灌装。而旋盖机械手移至2号桶对2号桶进行紧盖操作。以此控制时序，当灌装喷枪完成对该批次最后一个灌装桶的灌装后，回归原始位置；当旋盖机械手完成对最后一个灌装桶紧盖动作后，回归原始位置。
81.本实施例的一种灌装控制方法，由于灌装系统中，旋盖机械手和灌装喷枪位于灌装主机架的不同高度，且通过时序控制，依序对灌装桶进行灌装，因此保证了两者在移动以及执行各自操作的过程中不会发生碰撞。同时，可以实现旋盖和灌装的并行操作，提高了灌装效率。
82.尽管本发明的设计思想已经通过上述具体实施例的方式予以说明，但是本领域技术人员可以理解的是，更多的变型可基于本发明的教导而被想到，例如将各实施例的特征彼此组合和/或在实施例之间互换各功能单元。因此其均属于本申请的保护范围之内。
83.虽然本发明已参照当前的多个具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的，在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换。因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。