专利名称：一种伺服双臂夹钳带插刀式上袋机械手的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种化工、食品行业产品的全自动包装机械，尤其是一种伺服双臂夹 钳带插刀式上袋机械手。
背景技术：
目前，在化工、食品行业自动包装生产过程中，包装袋的形式根据形状一般采用枕 式或者M式；包装袋材料一般为涂膜塑料编织袋(单层)、牛皮纸复合袋和内衬塑料膜编织 袋(双层)。全自动上袋机和全自动袋夹装置是全自动包装生产线系统中的关键设备。上袋机械手是全自动上袋机的一个关键机构。即全自动上袋机最终通过上袋机械 手把袋子套向全自动袋夹装置。通过上袋机把包装袋套上袋夹装置从而完成对物料的灌 装。全自动上袋机的上袋方式根据空袋进给方向可分为两种一种为横向进给，即空 袋向袋夹装置的进给方向同满袋的输出方向一致，袋子进给轨迹为直线；另一种为纵向进 给，即空袋向袋夹装置的进给方向同满袋的输出方向成90度，袋子进给轨迹为圆弧。纵向 方式的上袋机械手根据结构形式可分为双臂吸盘张开式、双臂插入扩开式、双臂夹钳式。纵 向方式的上袋机械手驱动形式按动力源分气缸驱动(气动)、电机驱动(电动)。上述几 种上袋机械手方式都是把袋子张开后通过气缸或电机驱动套向袋夹装置，各自有着不足之 处，如双臂吸盘张开式和双臂插入扩开式不能上M式包装袋，而双臂夹钳式虽然能同时上 枕式和M式包装袋，但由于袋口在套袋过程中的几何形状不稳定从而上袋可靠性差，而且 张袋吸盘在包装口附近，粉尘大，张袋吸盘易堵塞，张袋稳定性差，而且以上几种方式都对 包装袋的质量的要求比较高，即对于包装袋的长宽尺寸误差，包装袋平整度和包装袋硬度 的要求都比较高。
发明内容本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种解决了快速上袋和冲击震 动的问题、可以缩短满袋和空袋的切换时间以提高包装速度、适用性较好、上袋可靠性高的 伺服双臂夹钳带插刀式上袋机械手。按照本发明提供的技术方案，所述伺服双臂夹钳带插刀式上袋机械手，包括固定 设置的左基架与右基架，在左基架与右基架上通过带座轴承固定安装有转动的传动轴，左 基架与右基架之间固定安装有连杆，传动轴通过联轴器与伺服电机的输出轴相接，连杆的 左端部固定连接有左侧上袋臂，左侧上袋臂的端部转动安装有左侧大齿轮夹与左侧小齿轮 夹，左侧大齿轮夹与左侧小齿轮夹啮合，连杆的右端部固定连接有右侧上袋臂，在左侧上袋 臂上设有驱动左侧大齿轮夹与左侧小齿轮夹合夹和张开的装置，传动轴的右端部固定连接 有右侧上袋臂，右侧上袋臂的端部转动安装有右侧大齿轮夹与右侧小齿轮夹，右侧大齿轮 夹与右侧小齿轮啮合夹啮合，在右侧上袋臂上设有驱动右侧大齿轮夹与右侧小齿轮夹合夹 和张开的装置，在传动轴的中段固定设置有安装架，安装架的前端部转动安装有插刀轴，插
3刀轴的左右两端分别固定安装有左插刀与右插刀，在安装架上设有驱动插刀轴转动的装 置。左基架与右基架固定于全自动上袋机支座架平台上。在左侧上袋臂与右侧上袋臂之间固定连接有丝杆。在远离联轴器的传动轴端部上固定设置有触发片，在触发片附近的右基架上固定 设有夹袋位接近开关与待夹位接近开关。所述驱动左侧大齿轮夹与左侧小齿轮夹合夹和张开的装置是第一气缸，第一气缸 的一端连接于大齿轮夹上，另一端连接于左侧上袋臂上，当第一气缸动作就驱动左侧大齿 轮夹与左侧小齿轮夹进行合夹或张开运动。所述驱动右侧大齿轮夹与右侧小齿轮夹合夹和张开的装置是第二气缸，第二气缸 的一端连接于右侧大齿轮夹上，另一端连接于右侧上袋臂上，当第二气缸动作就驱动右侧 大齿轮夹与右侧小齿轮夹进行合夹或张开运动。所述驱动插刀轴转动的装置是第三气缸；第三气缸一端连接插刀，另一端装在安 装架上，安装架安装在传动轴上，第三气缸动作就驱动插刀轴由此驱动插刀装置的插入与 退出。本发明具有如下优点一是解决了快速上袋和冲击震动的问题。即重力在机械手上举和回收运动过程 中，在开始和中间阶段起到对机械手加速的作用而在末端阶段起到缓冲动能的作用；二是由于采用摆钟原理设计，上袋机械手回转点就比袋口高很多，这样机械手夹 钳的运动弧线就比较高，当送包小车夹住满袋下降一小段距离后上袋机械手就可以上袋 了，从而缩短满袋和空袋的切换时间以提高包装速度；三是本发明上袋机械手对于化工、食品行业自动包装生产过程中的包装袋都适 用，而且上袋可靠性高，同时本发明上袋机械手对于包装袋质量的要求也比较低，即对于 包装袋的长宽尺寸误差，包装袋平整度和包装袋硬度的要求比较低，有效的降低了产品成 本；四是本发明上袋稳定性与现有技术比更好，抗粉尘能力强，提高了上袋能力。
图1为本发明的整体结构主视图。图2为本发明的整体结构俯视图。图3为图1的A-A剖视图。图4为齿轮夹视图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。如图所示，本发明主要由对射光电1、全自动上袋机支座架平台2、送袋同步带3、 包装袋4、伺服电机5、联轴器6、夹袋位接近开关7、待夹位接近开关8、小齿轮夹11、大齿轮 夹12、左侧上袋臂13、第一气缸14、左基架15、带座轴承16、转动轴17、连杆18、触发片19、 右基架20、丝杆21、右侧上袋臂22、第二气缸23、向心关节轴承26、螺栓轴27、左插刀28、右 插刀29、传动件30、插刀轴31、第三气缸32、安装架33、右侧大齿轮夹34与右侧小齿轮夹
435等部件构成。该伺服双臂夹钳带插刀式上袋机械手，包括固定设置在全自动上袋机支座架平台 2上的左基架15与右基架20，在左基架15与右基架20上转动安装有传动轴17，左基架15 与右基架20之间固定安装有连杆18，传动轴17通过联轴器6与伺服电机5的输出轴相接， 连杆18的左端部固定连接有左侧上袋臂13，左侧上袋臂13的端部转动安装有左侧大齿轮 夹12与左侧小齿轮夹11，左侧大齿轮夹12与左侧小齿轮夹11啮合，连杆18的右端部固 定连接有右侧上袋臂22，在左侧上袋臂13上设有驱动左侧大齿轮夹12与左侧小齿轮夹11 合夹和张开的装置，传动轴17的右端部固定连接有右侧上袋臂22，右侧上袋臂22的端部转 动安装有右侧大齿轮夹34与右侧小齿轮夹35，右侧大齿轮夹34与右侧小齿轮夹35啮合， 在右侧上袋臂22上设有驱动右侧大齿轮夹34与右侧小齿轮夹35合夹和张开的装置，在传 动轴17的中段固定设置有安装架33，安装架33的前端部转动安装有插刀轴31，插刀轴31 的左右两端分别固定安装有左插刀28与右插刀29，在安装架33上设有驱动插刀轴31转动 的装置。在左侧上袋臂13与右侧上袋臂22之间固定连接有丝杆21。在远离联轴器6的传动轴17端部上固定设置有触发片19，在触发片19附近的右 基架20上固定设有夹袋位接近开关7与待夹位接近开关8。所述驱动左侧大齿轮夹12与左侧小齿轮夹11合夹和张开的装置是第一气缸14， 第一气缸14的一端连接于大齿轮夹12上，另一端连接于左侧上袋臂13上，当第一气缸14 动作就驱动左侧大齿轮夹12与左侧小齿轮夹11进行合夹或张开运动。所述驱动右侧大齿轮夹34与右侧小齿轮夹35合夹和张开的装置是第二气缸23， 第二气缸23的一端连接于右侧大齿轮夹34上，另一端连接于右侧上袋臂22上，当第二气 缸23动作就驱动右侧大齿轮夹34与右侧小齿轮夹35进行合夹或张开运动。所述驱动插刀轴31转动的装置是第三气缸32 ；第三气缸32 —端连接插刀，另一 端装在安装架33上，安装架33安装在传动轴17上，第三气缸32动作就驱动插刀轴31由 此驱动插刀装置的插入与退出。本实用新型的伺服双臂夹钳带插刀式上袋机械手主要由执行件、驱动件、传动件、 检测元件、基座等组成。其中，执行件由夹钳装置和插刀装置组成。夹钳装置由左侧小齿轮夹11、左侧大齿 轮夹12、右侧小齿轮夹34、右侧大齿轮夹35、向心关节轴承26、螺栓轴27、左侧上袋臂13、 右侧上袋臂22、丝杆21等组成。左侧小齿轮夹11、左侧大齿轮夹12通过向心关节轴承26 和螺栓轴27等螺接固定于左侧上袋臂13，右侧小齿轮夹34、右侧大齿轮夹35通过向心关 节轴承26和螺栓轴27等螺接固定于右侧上袋臂22上。左侧小齿轮夹11、左侧大齿轮夹 12、右侧小齿轮夹34、右侧大齿轮夹35可以绕着螺栓轴27进行合夹和张开。插刀装置由左插刀28、右插刀29、传动件30、插刀轴31组成，由插刀轴轴31两头 固定连接左插刀28、右插刀29并固定安装在传动件30上，左插刀28、右插刀29可绕插刀 轴31中心旋转。丝杆21把左侧上袋臂13及右侧上袋臂22固定连接起来，从而保证两上 袋臂之间的距离及加强两上袋臂的刚性。左侧上袋臂13及右侧上袋臂22的端部固定于连 杆18上。这样，执行件固定于传动件的转动轴17上执行夹住包装袋撑住袋口进行上袋和 回收动作。
5[0032]驱动件由三部分组成对执行件提供动力。一部分是驱动齿轮夹进行夹袋的第一气 缸14和第二气缸23及相关连接件；第二部分是驱动插刀装置插入退出的第三气缸32及 相关连接件，第三部分是驱动上袋臂作上袋和回收运动的伺服电机5及相关连接件。在上 袋和回收过程中伺服电机5动作，从而加快运动的速度。第一气缸14的一端固定连接于左 侧大齿轮夹12上，另一端固定连接于左侧上袋臂13上，当第一气缸14动作就驱动左侧大、 小齿轮夹进行合夹或张开运动；第二气缸23的一端固定连接于左侧大齿轮夹12上，另一端 固定连接于右侧上袋臂22上，当第二气缸23动作就驱动右侧大、小齿轮夹进行合夹或张开 运动；第三气缸32 —端固定连接插刀轴31，另一端装在安装架33上，安装架33固定安装 在传动轴17上，可绕传动轴17中心旋转，第三气缸32动作就驱动插刀装置做插入退出动 作。伺服电机5 —端通过联轴器6连接于转动轴17上，端面安装在左基架15上，当伺服电 机5动作就驱动上袋臂作上袋和回收运动。检测元件是检测执行件的状态位置的元件，固定安装在各驱动件上，由三部分组 成。一部分是检测齿轮夹的状态，由安装在第二气缸23上的磁性开关组成，用于判断齿轮 夹是处于合夹还是张开位置。当齿轮夹处于合夹位置时第二气缸23上的磁性开关导通，当 齿轮夹处于张开位置时磁性开关导通。第二部分是检测插刀的状态，由安装在第三气缸32 上的磁性开关组成，用于判断插刀是处于插入还是退出位置。当插刀处于插入时第三气缸 32上的磁性开关导通，当插刀处于退出时磁性开关导通。第三部分是检测上袋臂的状态，由 安装在右基架20上的夹袋位接近开关7、待夹位接近开关8、触发片19组成，用于判断上袋 臂是处于夹袋位(垂直位)还是待夹位(水平位)。当上袋臂是处于夹袋位(垂直位)时 接近开关7导通，当上袋臂是处于袋夹位(水平位)时待夹位接近开关8导通。夹袋位接 近开关7与待夹位接近开关8的动作原理是当检测金属触发片19经过接近开关时产生电 磁感应以使得对应的接近开关的电路通断。传动件是把驱动件的动力提供给执行件，由联轴器6、转动轴17和带座轴承16等 组成。联轴器6—端连接于伺服电机5，另一端固定于转动轴17上，转动轴17通过带座轴 承16固定于左基架15和右基架20上。基座由左基架15、右基架20、连杆18及相关连接件组成，是支撑和固定传动件、执 行件和驱动件的部件。连杆18把左基架15和右基架20相连。左基架15和右基架20固 定于上袋机框架上。送袋同步带3带动包装袋4在全自动上袋机支座架平台2上移动。通过如发明内 容所述将本发明的上袋机械手联结组装，当对射光电1检测到袋子时，送袋同步带3就停 止送袋，这时若双臂夹钳式上袋机械手处于夹袋位(垂直位)，夹袋位接近开关7导通，那 么第一气缸14和第二气缸23就带动齿轮夹动作，从而把包装袋夹住，这时第二气缸23上 的磁性开关导通。若是刚开机第一次上袋，那么只要全自动袋夹装置的所有初始条件都满 足，伺服电机5就动作进行上袋；若是第二次上袋，那么只要等到送包小车夹住满袋下降到 位就可以进行上袋了。当包装袋被上袋机械手举到待夹位(水平位)，在全自动袋夹装置的 夹钳机构及夹袋机构分别把包装袋夹住后，第一气缸14就带动左侧大齿轮夹12与左侧小 齿轮夹U张开，第二气缸23就带动右侧大齿轮夹34与右侧小齿轮夹35张开，插刀装置的 左插刀28、右插刀29退出，当磁性开关导通时说明齿轮夹张开到位，第二气缸23上的磁性 开关导通时说明插刀已退出到位，这时双臂夹钳式上袋机械手就通过伺服电机5动作进行回到夹袋位(垂直位)。当对射光电1又检测到包装袋时，左侧大齿轮夹12与左侧小齿轮 夹11、右侧大齿轮夹34与右侧小齿轮夹35就再次夹住包装袋，左插刀28与右插刀29再插 入包装袋，支撑袋口。当送包小车夹住满袋下降到位时伺服双臂夹钳带插刀式上袋机械手 就可以进行再次上袋了。这样就完成了上袋的循环过程，达到发明目的。
权利要求一种伺服双臂夹钳带插刀式上袋机械手，包括固定设置的左基架(15)与右基架(20)，在左基架(15)与右基架(20)上通过带座轴承(16)固定安装有转动的传动轴(17)，左基架(15)与右基架(20)之间固定安装有连杆(18)，传动轴(17)通过联轴器(6)与伺服电机(5)的输出轴相接，其特征是连杆(18)的左端部固定连接有左侧上袋臂(13)，左侧上袋臂(13)的端部转动安装有左侧大齿轮夹(12)与左侧小齿轮夹(11)，左侧大齿轮夹(12)与左侧小齿轮夹(11)啮合，连杆(18)的右端部固定连接有右侧上袋臂(22)，在左侧上袋臂(13)上设有驱动左侧大齿轮夹(12)与左侧小齿轮夹(11)合夹和张开的装置，传动轴(17)的右端部固定连接有右侧上袋臂(22)，右侧上袋臂(22)的端部转动安装有右侧大齿轮夹(34)与右侧小齿轮夹(35)，右侧大齿轮夹(34)与右侧小齿轮夹(35)啮合，在右侧上袋臂(22)上设有驱动右侧大齿轮夹(34)与右侧小齿轮夹(35)合夹和张开的装置，在传动轴(17)的中段固定设置有安装架(33)，安装架(33)的前端部转动安装有插刀轴(31)，插刀轴(31)的左右两端分别固定安装有左插刀(28)与右插刀(29)，在安装架(33)上设有驱动插刀轴(31)转动的装置。
2.如权利要求1所述的伺服双臂夹钳带插刀式上袋机械手，其特征是在左侧上袋臂(13)与右侧上袋臂(22)之间固定连接有丝杆(21)。
3.如权利要求1所述的伺服双臂夹钳带插刀式上袋机械手，其特征是所述传动轴 (17)端部上固定设置有触发片(19)，在触发片(19)附近的右基架(20)上固定设有夹袋位 接近开关(7)与待夹位接近开关(8)。
4.如权利要求1所述一种伺服双臂夹钳带插刀式上袋机械手，其特征是所述左基架 (15)与右基架(20)固定于全自动上袋机支座架平台(2)上。
5.如权利要求1所述一种伺服双臂夹钳带插刀式上袋机械手，其特征是所述驱动左 侧大齿轮夹(12)与左侧小齿轮夹(11)合夹和张开的装置是第一气缸(14)，第一气缸(14) 的一端连接于大齿轮夹(12)上，另一端连接于左侧上袋臂(13)上，当第一气缸(14)动作 就驱动左侧大齿轮夹(12)与左侧小齿轮夹(11)进行合夹或张开运动。
6.如权利要求1所述一种伺服双臂夹钳带插刀式上袋机械手，其特征是所述驱动右 侧大齿轮夹(34)与右侧小齿轮夹(35)合夹和张开的装置是第二气缸(23)，第二气缸(23) 的一端连接于右侧大齿轮夹(34)上，另一端连接于右侧上袋臂(22)上，当第二气缸(23) 动作就驱动右侧大齿轮夹(34)与右侧小齿轮夹(35)进行合夹或张开运动。
7.如权利要求1所述一种伺服双臂夹钳带插刀式上袋机械手，其特征是所述驱动插 刀轴(31)转动的装置是第三气缸(32)；第三气缸(32) —端连接插刀，另一端装在安装架 (33)上。
专利摘要本实用新型涉及伺服双臂夹钳带插刀式上袋机械手，在左基架与右基架上转动安装有传动轴，传动轴通过联轴器与伺服电机的输出轴相接，连杆的左端部固定有左侧上袋臂，左侧上袋臂的端部转动安装有左侧大、小齿轮，在左侧大齿轮上固定有左侧大齿轮夹，在左侧小齿轮上固定有左侧小齿轮夹，传动轴的右端部固定有右侧上袋臂，连杆的右端部固定有右侧上袋臂，右侧上袋臂的端部安装有右侧大、小齿轮，在右侧大齿轮上安装有右侧大齿轮夹，在右侧小齿轮上固定安装有右侧小齿轮夹，在传动轴的中段设置有安装架，安装架的前端部安装有插刀轴，插刀轴固定有左、右插刀。本实用新型解决了快速上袋和冲击震动的问题，缩短满袋和空袋的切换时间以提高包装速度。
文档编号B65B43/46GK201745797SQ20102017171
公开日2011年2月16日 申请日期2010年4月16日 优先权日2010年4月16日
发明者姚方红, 王志新, 邬海清, 邹敏杰 申请人:无锡力马化工机械有限公司