一种旋转式理瓶机构及卧装机的制作方法

本发明涉及包装设备技术领域，尤其涉及一种旋转式理瓶机构及卧装机。

背景技术：

在食品、医药等行业，瓶子的生产与自动化包装过程中，瓶子的传输结构是十分普遍的。将瓶子从一个生成线转运到另一个生产线，或将瓶子从一个传输线转运到另一个呈一定角度的传输线上时，目前常用的手段是通过取瓶机械手的旋转运动来实现的。对于横卧放置的瓶子或可立袋，取瓶机械手在旋转的过程中会导致瓶口或袋口方向发生变化，不利于后续的装箱工作。此外，取瓶机械手在取瓶和放瓶时需要上下移动，现有机械手的上下移动通常是气缸驱动，旋转运动通常是电机驱动，要实现呈一定角度的转运其完整的动作顺序为：下降、吸附--上升—旋转—下降、释放—上升-复位，动作多，效率低；控制程序也更为复杂，配合精度要求也高。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种旋转式理瓶机构及卧装机，通过旋转运动来实现产品的平移，使产品在转移过程中方向不发生改变，便于后续的装箱工作。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种旋转式理瓶机构，包括第一转盘、第二转盘、用于驱动第二转盘的驱动装置和多个吸瓶机构，所述第一转盘和第二转盘均与机架转动连接，第二转盘和第一转盘的中心轴均竖直设置，第一转盘与第二转盘偏心设置，第二转盘与驱动装置连接；

所述吸瓶机构包括吸瓶杆、吸盘组件和水平短臂，所述吸瓶杆的一端竖直穿过第二转盘上的圆孔并与水平短臂的一端固接，吸瓶杆与第二转盘上的圆孔间隙配合，吸瓶杆另一端为自由端，吸瓶杆自由端与吸盘组件连接；所述水平短臂的另一端与竖直杆转动连接，竖直杆安装在第一转盘上；

多个吸瓶机构的吸瓶杆围绕第二转盘的转动中心等间隔设置，每个吸瓶机构配有一根竖直杆，多个竖直杆围绕第一转盘的转动中心等间隔设置；

所述吸瓶杆与其对应的竖直杆的中心距等于第一转盘与第二转盘偏心距，吸瓶杆中心线与其对应的竖直杆中心线间的垂线段平行于第一转盘中心线与第二转盘中心线间的垂线段；吸瓶杆与第二转盘的中心距等于竖直杆与第一转盘的中心距。

进一步的，所述水平短臂的另一端活动套在竖直杆上。

进一步的，旋转式理瓶机构还包括与第二转盘同轴的圆柱凸轮，圆柱凸轮与机架固接，圆柱凸轮的圆柱面上开有闭合的曲线凹槽，所述圆柱凸轮的凸轮轮廓由两段基圆轮廓和两个凸部轮廓组成，基圆轮廓的两端分别与其中一个凸部轮廓平滑过渡，两个凸部轮廓分别位于旋转式理瓶机构的吸瓶工位和放瓶工位处；

所述吸瓶机构还包括滚轮轴承安装块，以及与圆柱凸轮的曲线凹槽适配的滚轮，滚轮通过轮轴安装在滚轮轴承安装块上，滚轮置于曲线凹槽中；

所述吸瓶杆穿过滚轮轴承安装块上的通孔，吸瓶杆可相对于滚轮轴承安装块转动，但不能相对于滚轮轴承安装块上下移动；

当滚轮行走在凸部轮廓的推程轮廓上时，滚轮带动吸瓶杆向下移动，当滚轮行走在凸部轮廓的回程轮廓上时，滚轮带动吸瓶杆向上移动。

进一步的，所述滚轮轴承安装块连接有竖直的导向杆，导向杆穿过第二转盘上的圆孔，导向杆与第二转盘上的圆孔间隙配合。

优选地，所述第一转盘位于第二转盘上方，第二转盘位于圆柱凸轮上方。

进一步的，所述圆柱凸轮无远停程，凸部轮廓的推程轮廓与回程轮廓镜像对称。

进一步优选地，两个凸部轮廓在圆周方向间隔90°。

一种卧装机，除了包括上旋转式理瓶机构外，它还包括列向输送机构和横向输送机构，列向输送机构用于将瓶子送往旋转式理瓶机构的吸瓶工位，横向输送机构始于旋转式理瓶机构的放瓶工位，所述旋转式理瓶机构用于将列向输送机构送来的瓶子转运到横向输送机构上，列向与横向垂直。

进一步的，卧装机还包括整列机，整列机包括推瓶机构和蓄瓶区，所述横向输送机构从蓄瓶区的一端经过，所述推瓶机构用于将横向输送机构上的瓶子水平推至蓄瓶区；

所述推瓶机构包括推瓶板、用于带动推瓶板竖直移动的升降机构和用于带动推瓶板列向移动的水平移动机构；

所述蓄瓶区设有用于间隔相邻列瓶子的第一列向隔板，第一列向隔板沿横向间隔设有多个；所述横向输送机构上沿传输方向设有多个用于间隔相邻瓶子的第二列向隔板；所述推瓶板上有用于避开列向隔板的多个缺口。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1，本发明中旋转式理瓶机构可改变产品的传输方向，可避免传输线路过长，使包装生产线设备更为紧凑，占地面积更小；旋转式理瓶机构通过旋转运动来实现产品的平移，使瓶子在转移过程中方向不发生改变，便于后续的装箱工作；

2，本发明可通过圆柱凸轮的曲线凹槽来引导取瓶机械手在竖直方向的位移，从而实现取瓶机械手的上下移动，通过结构来限定位移，精度高，且无需额外的驱动装置，耗能低；

3，本发明的旋转式理瓶机构通过驱动装置单一的旋转运动带动机械手的旋转运动和上下移动，从而实现瓶子的转移，其动作简单，效率高，而且控制程序更为简单；

4，本发明的整列机可将瓶子整齐有序的暂放于蓄瓶区，便于后续的同一装箱，推瓶机构可一次性推动多个瓶子，转运效率高。

附图说明

图1是实施例一中旋转式理瓶机构的三维图；

图2是未示出第一机架时实施例一中旋转式理瓶机构的三维图；

图3是图2的俯视图；

图4是未示出第一机架和上转盘时实施例一中旋转式理瓶机构的三维图；

图5是图4的俯视图；

图6是实施例一中旋转式理瓶机构的原理图；

图7是使用旋转式理瓶机构进行转运的示意图；

图8是未示出第一机架时实施例二中旋转式理瓶机构的三维图；

图9是未示出第一机架和上转盘时实施例二中旋转式理瓶机构的三维图；

图10是圆柱凸轮的三维图；

图11是滚轮轴承安装块的结构示意图；

图12是本发明中卧装机的结构示意图；

图13是本发明中横向输送机构与整列机的结构示意图；

图14是本发明中整列机构的结构示意图；

图15是横向输送机构的结构示意图；

图16是推瓶板的结构示意图；

图17是本发明中卧装机装箱过程的示意图；

图18是装箱吸盘组件的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

实施例一

如图1、2、3所示，本实施例公开的旋转式理瓶机构，包括上转盘21、下转盘22、用于驱动下转盘22的驱动装置和多个吸瓶机构3，上转盘21和下转盘22均与第一机架26转动连接。下转盘22的转轴24竖直设置，转轴24与驱动装置连接。驱动装置为电机，电机通过减速机23与转轴24连接。

上转盘21与竖直的偏心轴25转动连接，偏心轴25与第一机架26固接；转轴24与偏心轴25偏心设置，因此上转盘21与下转盘22也偏心设置。本实施例中转轴24为中空结构，内固定轴27下端与第一机架26固接，内固定轴27上端从转轴24中穿过并与偏心块28固接，偏心轴25下端与偏心块28固接，偏心轴25上端与第一机架26固接。

如图2-6所示，吸瓶机构3包括吸瓶杆31、吸盘组件32和水平短臂34，吸瓶杆31上端竖直穿过下转盘22上的圆孔，吸瓶杆31与下转盘22上的圆孔间隙配合。吸瓶杆31下端为自由端，自由端与吸盘组件32连接，为保证吸附能力，吸盘组件32包括两个吸盘。

吸瓶杆31上端与水平短臂34的一端固接，水平短臂34的另一端与竖直杆33转动连接，竖直杆33安装在上转盘21上。水平短臂34可围绕竖直杆33在水平面内转动。水平短臂34的另一端可与竖直杆33铰接或轴承连接。

如图4所示，多个吸瓶机构3的吸瓶杆31围绕下转盘22的转动中心等间隔设置，每个吸瓶机构3配有一个竖直杆33，多个竖直杆33围绕上转盘21的转动中心等间隔设置。

吸瓶杆31中心线与其对应的竖直杆33中心线间的垂线段平行于上转盘21中心线与下转盘22中心线间的垂线段。吸瓶杆31与其对应的竖直杆33的中心距等于上转盘21与下转盘22偏心距；吸瓶杆31与下转盘22的中心距等于竖直杆33与上转盘21的中心距。

如图6所示，o1为下转盘22的旋转中心，o2为上转盘21的旋转中心，l1为吸瓶杆31中心线与下转盘22中心线间的垂线段。l2为竖直杆33中心线与上转盘21中心线间的垂线段；l3为吸瓶杆31中心线与竖直杆33中心线间的垂线段；l4为上转盘21中心线与下转盘22中心线间的垂线段。

可知，图6中，l4与l3平行相等，l1与l2平行相等，l1、l2、l3和l4可构成一个平行四边形。随着下转盘22的转动，l1的方向始终不变，相应的l3的方向也始终不变，而l3方向代表水平短臂34的方向。因而，在下转盘22转动过程中，水平短臂34的方向不变，只是进行平移，不进行自旋转。而吸瓶杆31与水平短臂34固接，所以吸瓶杆31、吸盘组件32在水平面内进行平移，不进行自旋转。转移过程中，瓶子被吸盘组件32吸取固定，因而瓶子在转移过程中可保持瓶口方向不变。

本实施例中吸瓶杆31或竖直杆33为自动伸缩臂，伸缩功能可通过直线气缸或直线电机来实现。若吸瓶杆31伸缩，可带动吸盘组件32上下移动；若竖直杆33伸缩，可带动吸瓶杆31和吸盘组件32同步上下移动。

下面结合图1-7介绍本实施例中旋转式理瓶机构10的工作原理：

如图7所示，列向输送机构5将瓶子4送往旋转式理瓶机构10的吸瓶工位；横向输送机构6始于旋转式理瓶机构10的放瓶工位。

电机带动下转盘22转动，下转盘22转动带动吸瓶杆31围绕转轴24转动，吸瓶杆31围绕转轴24转动，拉动竖直杆33及上转盘21围绕偏心轴25转动；

吸瓶机构3随下转盘22转动；当吸瓶机构3快要转动至吸瓶工位时，竖直杆33或吸瓶杆31向下移动一定距离，此时瓶子正好被送至吸瓶工位，吸盘组件32正好向下移动至与瓶子接触，同时吸盘组件32负压吸取其该瓶子，吸瓶杆31或竖直杆33向上回缩复位；

下转盘22带动吸瓶机构3继续转动，吸瓶机构3快要转动至放瓶工位时，吸瓶杆31向下移动一定距离，此时瓶子正好被旋转式理瓶机构10送至放瓶工位，同时吸盘组件32释放瓶子，实现瓶子的转运；

下转盘22一直不停的同向转动，下转盘22的多个吸瓶机构3将送来的瓶子4挨个转运走。

本实施例的旋转式理瓶机构可改变瓶子的传输方向，可避免传输线路太长，使现场设备布置更加紧凑，可节约设备占用空间；而且在转移过程中可以保证瓶口方向不变，利于后续进行包装。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于：实施例一中吸盘组件32的上下移动通过气缸或电机驱动吸瓶杆31或竖直杆33的伸缩来实现。本实施例中吸盘组件32的上下移动通过圆柱凸轮来实现。

如图8、9所示，圆柱凸轮1同轴设于下转盘22下方，圆柱凸轮1通过空心固定轴38与与第一机架26固接；下转盘22的转轴24穿过空心固定轴38。

如图10所示，圆柱凸轮1的圆柱面上开有闭合的曲线凹槽11，圆柱凸轮1的凸轮轮廓由两段基圆轮廓13和两个凸部轮廓12组成，基圆轮廓13的两端分别与其中一个凸部轮廓12平滑过渡，基圆轮廓13为圆柱凸轮1同轴的一段圆弧，滚轮沿基圆轮廓13运动时滚轮在圆柱凸轮1轴向的位移保持不变。凸部轮廓12包括推程轮廓与回程轮廓。以基圆轮廓为位移零点，滚轮沿推程轮廓运动时，滚轮在圆柱凸轮1轴向的位移逐渐增大；滚轮沿回程轮廓运动时，滚轮在圆柱凸轮1轴向的位移逐渐减小至回到位移零点。本文中提及的滚轮的位移均指滚轮在圆柱凸轮1轴向的位移，不包括其沿圆周方向的位移。

本实施例中圆柱凸轮1无远停程，即行走在曲线凹槽11中的滚轮在最大竖直位移处无停留。

凸部轮廓12的推程轮廓与回程轮廓镜像对称，两个凸部轮廓12的轮廓线相同。设置两个凸部轮廓12在圆周方向间隔90°，可实现瓶子的垂直转运。两个凸部轮廓12分别位于旋转式理瓶机构10的吸瓶工位和放瓶工位处。

如图8、9所示本实施例中吸瓶机构3还包括滚轮轴承安装块36，以及与圆柱凸轮1的曲线凹槽11适配的滚轮35，滚轮35通过轮轴安装在滚轮轴承安装块36上，滚轮35置于曲线凹槽11中。

如图9、10所示，吸瓶杆31穿过滚轮轴承安装块36上的通孔，吸瓶杆31可相对于滚轮轴承安装块36转动，但不能相对于滚轮轴承安装块36上下移动。如图11所示，可在吸瓶杆31上设两个限位盘，两个限位盘分别位于滚轮轴承安装块36的上方和下方，限位盘的外径大于滚轮轴承安装块36上通孔的直径，这样通过上下移动滚轮轴承安装块36既可带动吸瓶杆31上下同步移动，同时吸瓶杆31也能相对于滚轮轴承安装块36转动。

滚轮轴承安装块36连接有竖直的导向杆37，导向杆37穿过下转盘22上的圆孔，导向杆37与下转盘22上的圆孔间隙配合。导向杆37与下转盘22的中心距等于吸瓶杆31与下转盘22的中心距。下转盘22上固接有与导向杆37和吸瓶杆31适配的导向套38，导向杆37和吸瓶杆31穿过对应的导向套38。

本实施例中水平短臂34的另一端活动套在竖直杆33上，使水平短臂34可以相对于竖直杆33转动和上下移动。

当滚轮35行走在凸部轮廓12的推程轮廓上时，滚轮35带动滚轮轴承安装块36、吸瓶杆31向下移动，当滚轮35行走在凸部轮廓12的回程轮廓上时，滚轮35带动滚轮轴承安装块36、吸瓶杆31向上移动。

本实施例中旋转式理瓶机构10的圆柱凸轮1引导吸盘组件32上下移动的工作原理：

如图8所示，电机带动下转盘22转动，继而带动吸瓶杆31、滚轮35同步转动，从而使滚轮35沿圆柱凸轮1的曲线凹槽11行走，当滚轮35在圆柱凸轮1的基圆轮廓13轮廓行走时，滚轮35在圆柱凸轮1的轴向方向无位移，因而此时吸瓶杆31未发生竖直位移，吸盘组件32在竖直方向无位移；

当滚轮35继续行走至圆柱凸轮1的第一个凸部轮廓12时，滚轮35沿凸部轮廓12先向下移动后立马向上移动，从而带动与其连接的滚轮轴承安装块36、吸瓶杆31先向下移动后又立马向上移动；这个过程中当吸瓶杆31向下移动至最大行程时，吸盘组件32同步做负压吸引动作，从而将瓶子4吸取走；

当滚轮35继续行走至圆柱凸轮1的第二个凸部轮廓12时，滚轮35沿该凸部轮廓12先向下移动后立马向上移动，从而带动与其连接的吸瓶杆31先向下移动后又立马向上移动；这个过程中当吸瓶杆31向移动至最大行程时，吸盘组件32同步做释放动作，从而将瓶子4放下，实现瓶子4的转移。

本实施例通过圆柱凸轮1的曲线凹槽11来引导取瓶机械手在竖直方向的位移，从而实现取瓶机械手的上下移动，整个上下移动由结构来实现，耗能少，不用编写控制程序，配合精度高。

实施例三

本实施例公开一种卧装机，如图12所示，它除了包括实施例一或实施例二中的旋转式理瓶机构10外，还包括列向输送机构5、横向输送机构6和整列机7，列向输送机构5用于将瓶子4送往旋转式理瓶机构10的吸瓶工位；横向输送机构6始于旋转式理瓶机构10的放瓶工位，然后输向整列机7。旋转式理瓶机构10用于将列向输送机构5送来的瓶子4转运到横向输送机构6上，列向与横向垂直。

如图13、14所示，整列机7包括推瓶机构71和蓄瓶区72，横向输送机构6从推瓶机构71下方横向经过，横向输送机构6从蓄瓶区72的一端经过。横向输送机构6的置物区与蓄瓶区72高度一致，便于瓶子4从输送带61滑向蓄瓶区72。

推瓶机构71用于将横向输送机构6上的瓶子4水平推至蓄瓶区72。推瓶机构71包括推瓶板711、用于带动推瓶板711竖直移动的升降机构和用于带动推瓶板711列向移动的水平移动机构，列向与横向垂直。

蓄瓶区72设有用于间隔相邻列瓶子4的第一列向隔板721，第一列向隔板721沿横向间隔设有多个。

如图15所示，横向输送机构6上沿传输方向设有多个用于间隔相邻瓶子4的第二列向隔板62。横向输送机构6包括框架63、链条传输机构和安装在链条传输机构上的多个放置底板65，链条传输机构包括链轮64和链条66。

链轮64安装在框架63上，链条66绕在两个链轮64上，本实施例中横向输送机构6包括4个并排的链条传输机构。第二列向隔板62同时与4个链条66固接。放置底板65设于相邻两个第二列向隔板62间，瓶子放置底板65也同时与4个链条66固接。

如图16所示，推瓶板711上有用于避开列向隔板的多个缺口7110，缺口7110开口于推瓶板711下边缘。列向隔板利于保证瓶子4在被推动过程中依然保持列向移动。推瓶板711推动过程中，缺口7110的设置使推瓶板711避开列向隔板，避免列向隔板对推瓶板711造成阻挡。

本实施例中，用于带动推瓶板711列向移动的水平移动机构包括横梁712和用于带动横梁712列向移动的驱动机构。驱动机构包括电机716和丝杠螺母传动机构，横梁712的两端通过滑块与第二机架73滑动连接，横梁712与丝杠螺母传动机构的螺母714固接，丝杠螺母传动机构将电机716的旋转运动转化为横梁712的列向水平移动。

升降机构安装在横梁712上，升降机构的下端与推瓶板711连接。升降机构选择竖直气缸713，竖直气缸713的活塞杆与推瓶板711固接。升降机构的数量可根据推瓶板711的长度设置为1个、2个或多个。

如图17所示，在另一个实施方式中，卧装机还包括装箱机械手8、包装箱输送机构91和撑箱机9，包装箱输送机构91上设有撑箱工位，撑箱机9设于撑箱工位处，撑箱机9用于将包装箱92的箱口撑开；撑箱机9采用现有技术中的撑箱机，此处不再进行赘述。装箱机械手8用于将蓄瓶区72的瓶子4装到包装箱输送机构91上箱口被撑开的包装箱92内。

由于蓄瓶区72平放有若干瓶子4，如图17、18所示，装箱机械手8包括多个横向间隔设置的装箱吸盘组件81，每个装箱吸盘组件81又包括多组吸盘82，每组吸盘82负责自取一个瓶子。本实施例中每两个吸盘82负责自取一个瓶子，每个装箱吸盘组件81可同时吸取6个瓶子，装箱吸盘组件81的6组吸盘82三列两行布置。

装箱机械手8有4个装箱吸盘组件81，撑箱机9每次可撑开4个包装箱92。

当然的，本发明还包括控制柜和显示器等，控制柜内设有可编程控制器等，显示器用于设置参数等，这是本领域的常规技术手段，此处不再赘述。

以下结合附图1-18介绍本发明中卧装机的工作原理：

瓶子4卧式放置于列向输送机构5上，瓶身与列向方向平行，瓶口朝向与列向输送机构5的输送方向相反。

列向输送机构5将瓶子4送往旋转式理瓶机构10的吸瓶工位；电机带动下转盘22转动，继而带动吸瓶杆31、滚轮35同步转动，从而使滚轮35沿圆柱凸轮1的曲线凹槽11行走，当滚轮35行走至圆柱凸轮1的第一个凸部轮廓12的时，瓶子4刚好被送至旋转式理瓶机构10的吸瓶工位，吸盘组件32同步做负压吸引动作，从而将瓶子4吸取走；

当滚轮35继续行走至圆柱凸轮1的第二个凸部轮廓12时，滚轮35沿该凸部轮廓12先向下移动后立马向上移动，从而带动与其连接的吸瓶杆31先向下移动后又立马向上移动；这个过程中当吸瓶杆31向移动至最大行程时，吸盘组件32同步做释放动作，从而将瓶子4放在横向输送机构6的第二列向隔板62间；下转盘22一直不停的同向转动，下转盘22的多个吸瓶机构3将列向输送机构5送来的瓶子4挨个平移放置在横向输送机构6的第二列向隔板62间；

当横向输送机构6最前方的瓶子4送至蓄瓶区72的前侧时，横向输送机构6暂停，此时横向输送机构6上的第二列向隔板62与蓄瓶区72上的第一列向隔板721一一对齐；

竖直气缸713立即向下伸出活塞杆，带动推瓶板711向下移动一定距离，使推瓶板711的下边缘接近输送带61的顶面；

随后，电机716运行，带动丝杠转动，继而带动螺母714、横梁712、推瓶板711同步列向移动，推瓶板711推着瓶子4的底部列向移动，使得推瓶板711将横向输送机构6上的多个瓶子4同时推向蓄瓶区72；当瓶子4被推下横向输送机构6后，横向输送机构6继续向前传输，推瓶板711推到位后，竖直气缸713向上回缩活塞杆，带动推瓶板711向上移动至原始高度，同时电机反转，带动横梁712和推瓶板711复位；

如此循环动作，不断的将横向输送机构6上的瓶子4有序的推至整列机7上；

当蓄瓶区72的瓶子4具有一定数量后，装箱机械手8动作，将蓄瓶区72的多个瓶子4一次性装进多个包装箱92中。

本发明的整列机构可将瓶子有序的暂放于蓄瓶区72，便于后续统一装箱，装箱效率高；推瓶板而且可一次性推移多个瓶子，可提高工作效率。

当然，本发明还可有其它多种实施方式，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。