万向分拣装置的制作方法

本发明涉及输送线技术领域，特别涉及一种万向分拣装置。

背景技术：

卷烟产品包装规格通常分为一个条盒包装单元中容纳十个烟包卷烟产品，分上下两层，每层五包，烟包的包装图案一致。为满足产品及用户需求，提升包装美化效果，需要对五个烟包的包装图案进行系列化设计，五个烟包包装图案各不相同，然后将不同图案的五个烟包卷烟产品按顺序排列，共同形成完整的连幅图案。现有的卷烟生产包装流程一般是：烟支从卸盘机到硬盒包装机进行包装，然后通过烟包输送通道进入盒外透明纸包装机进行透明质包装，接着进入硬条包装机进行包装，接着进入条外透明纸包装机进行包装等，由于每个烟包的图案均一样，因此现有的生产设备无法满足同时生产多种不同图案的烟包，并将不同图案的烟包按顺序排列的要求。

本申请人之前研发并申请授权的公开号为cn208790059u，名为一种烟包分拣排列系统，采用5条并列的送料传输线对烟包进行分类，在每一条送料传输线上分别设置缓冲库以及分拣补料装置。5条并列的送料传输线的入口还需要分别采用不同的包装线或者分拣装置，因而造成生产线的占地面积大，缓冲库是向上延伸的，其所占的空间也大。由于是多条送料传输线及多个缓冲库、分拣补料装置，导致系统较复杂，故障率比较高，不便于维护检修。为解决上述问题，申请人研发了一种烟包分拣排列装置，其分拣排列主要依靠能够独立控制其旋转速度和旋转方向的转向轮或球形分拣模块，通过对转向轮阵列的控制，就可以实现对不同产品的定位、输送以及排列。但是现有的转向轮分拣模块或者球形分流机都是整体转动，无法单独控制每一个滚轮的转速和转向的，如公开（公告）号cn206050710u名为一种转向轮分拣模块以及申请号cn201511020014.0名为一种高耐磨球形分流机，均是总体转动总体转向，无法独立控制每一个滚轮的形式。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案实现：

一种万向分拣装置，包括分拣装置支撑架、万向轮，还包括分拣装置底板、分拣装置顶板，所述分拣装置支撑架上固定设置有分拣装置底板；

所述分拣装置底板上排列分布有所述万向轮；

所述万向轮的上面固定设置有分拣装置顶板，该分拣装置顶板上贯通开设有多个轮孔，该轮孔与所述分拣装置底板上排列的万向轮相互对应，万向轮穿设在轮孔内并有一部分凸出于所述分拣装置顶板；

所述万向轮包括万向轮底座、转动支架、输送转动机构、转轮以及方向控制机构；

所述万向轮底座上面可转动设置有所述转动支架，万向轮底座的下面固定设置有方向控制机构；

所述方向控制机构与所述转动支架可转动连接，通过方向控制机构能够控制转动支架沿着万向轮底座的上表面转动；

所述转动支架上设置有所述输送转动机构及转轮，所述输送转动机构与转轮可转动连接，通过述输送转动机构能够控制转轮的旋转速度和/或旋转方向。

优选地，所述转轮为球状结构，其中心贯穿固定有轮轴；

所述输送转动机构包括第一电机、第一齿轮、第二齿轮；

所述转动支架呈u形结构，转动支架内设置有所述转轮和第一电机；

所述第一电机固定在转动支架内，其转轴上套设固定有所述第一齿轮；

所述转轮可转动设置在所述转动支架的顶部，轮轴的一端套设固定有所述第二齿轮，第二齿轮与第一齿轮相互啮合；

u形结构的所述转动支架底部固定设置有转动支架转轴；

所述万向轮底座呈圆盘结构，其中心开设有轴承孔，轴承孔内设置有轴承；

所述转动支架转轴穿设在所述轴承的中心孔内；

所述转动支架转轴与所述方向控制机构转动连接。

优选地，所述方向控制机构包括第二电机、蜗杆；第二电机固定设置在所述万向轮底座的底部，所述蜗杆与所述第二电机的输出轴固定连接；

所述转动支架转轴上套设有第三齿轮，第三齿轮与所述蜗杆相互啮合。

优选地，所述方向控制机构包括电磁铁和摇臂；所述电磁铁固定设置在所述万向轮底座的底部，电磁铁的活动部分与所述摇臂可活动连接，摇臂的一端与所述转动支架转轴固定连接。

优选地，所述转动支架转轴上还设置有位置检测传感器，用于检测所述转动支架的旋转角度。

优选地，还包括控制单元和控制接口，所述控制单元设置有控制器，控制器分别与每一个万向轮上的每一台第一电机、第二电机连接，并能够独立控制各个电机的运行；

所述控制器还与控制接口连接，控制接口为现场总线通讯接口，通过该接口能够将装置连接到网络中，由上位机进行统一协调控制。

本发明将若干个能够独立控制转动速度和转动方向的万向轮进行排列，并通过集中统一控制，能够将万向轮按照一定规律运转，从而可以准确地控制在万向轮上的烟包进行输送、分拣。该发明体积小、控制灵活，由于做成模块化设计，能够根据现场工况自由组合，控制上只需要对软件进行改变即可，无需修改硬件，因此大大降低了改造或者重新组装时的成本。

附图说明

图1是本发明提供的实施例结构立体图；

图2是本发明提供的实施例另一视角的结构立体图；

图3是本发明提供的实施例主视图；

图4是本发明提供的实施例左视图；

图5是本发明提供的实施例俯视图；

图6是本发明提供的实施例中万向分拣装置的立体图；

图7是本发明提供的实施例中万向轮的立体图；

图8是本发明提供的实施例中万向轮的主视图；

图9是本发明提供的实施例中万向轮的左视图；

图10是本发明提供的实施例中万向轮的俯视图；

图11是本发明提供的实施例中万向轮的仰视图；

图12是本发明提供的实施例中万向轮的另一结构主视图；

图13是图12的仰视图；

图14是烟包进入1号库时各个万向轮的转向示意图；

图15是烟包进入3号库时各个万向轮的转向示意图。

具体实施方式

为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的图1~15，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施方式。

如图6所示，一种万向分拣装置1，包括分拣装置支撑架11、万向轮12、分拣装置底板10、分拣装置顶板13，分拣装置支撑架11上固定设置有分拣装置底板10。分拣装置底板10上纵横均匀排列分布有万向轮12。万向轮12的上面固定设置有分拣装置顶板13，该分拣装置顶板13上贯通开设有多个轮孔130，该轮孔130与分拣装置底板10上排列的万向轮12相互对应，万向轮12穿设在轮孔130内并有一部分凸出于分拣装置顶板13。

如图7~11所示，万向轮12包括万向轮底座121、转动支架122、输送转动机构123、转轮124以及方向控制机构125。万向轮底座121上面可转动设置有转动支架122，万向轮底座121的下面固定设置有方向控制机构125。方向控制机构125与转动支架122可转动连接，通过方向控制机构125能够控制转动支架122沿着万向轮底座121的上表面转动。转动支架122上设置有输送转动机构123及转轮124，输送转动机构123与转轮124可转动连接，通过述输送转动机构123能够控制转轮124的旋转速度和/或旋转方向。

其中，转轮124为球状结构，其中心贯穿固定有轮轴124。输送转动机构123包括第一电机1230、第一齿轮1231、第二齿轮1232。转动支架122呈u形结构，转动支架122内设置有转轮124和第一电机1230。第一电机1230固定在转动支架122内，其转轴上套设固定有第一齿轮1231。转轮124可转动设置在转动支架122的顶部，轮轴124的一端套设固定有第二齿轮1232，第二齿轮1232与第一齿轮1231相互啮合。u形结构的转动支架122底部固定设置有转动支架转轴1220；

万向轮底座121呈圆盘结构，其中心开设有轴承孔1211，轴承孔1211内设置有轴承1212。转动支架转轴1220穿设在轴承1212的中心孔内。转动支架转轴1220与方向控制机构125转动连接。方向控制机构125包括第二电机1250、蜗杆1251；第二电机1250固定设置在万向轮底座121的底部，蜗杆1251与第二电机1250的输出轴固定连接。转动支架转轴1220上套设有第三齿轮1221，第三齿轮1221与蜗杆1251相互啮合。

此外，转动支架转轴1220上还设置有位置检测传感器，用于检测转动支架122的旋转角度。还包括控制单元和控制接口，控制单元设置有控制器，控制器分别与每一个万向轮12上的每一台第一电机1230、第二电机1250连接，并能够独立控制各个电机的运行。控制器还与控制接口连接，控制接口为现场总线通讯接口，通过该接口能够将装置连接到网络中，由上位机进行统一协调控制。

为了能够充分说明并助于理解，下面将万向分拣装置1组合到烟包分拣排列装置中进行详细介绍。

如图1~5所示，烟包分拣排列装置，包括用于输送待分拣烟包的送料传输线4和用于输送已经完成排列后的烟包的排列传输线3。其中，送料传输线4可以是一条，也可以是多条，这样可以同时输送多个烟包。

送料传输线4上设置有进料检测装置（由于是现有技术，图中未示出），用于检测烟包5是否合格以及所属类型或序号。本实施例中，进料检测装置可以采用视觉识别传感器或者具有二维码识别功能的传感器，传感器通过烟包上的图案或者二维码进行区分其类型。该进料检测装置的信号作为分拣或者剔除不合格品的依据。

送料传输线4上还设置有不合格品剔除装置，该不合格品剔除装置位于进料检测装置的后方，不合格品剔除装置可以套用现有技术，最简单的方式就是一个气缸配合一个滑道，有不合格的烟包经过时气缸顶出将该烟包推入滑道内。

送料传输线4的末端设置有万向分拣装置1，万向分拣装置1的另一端固定设置有缓存库2，缓存库2的一侧固定设置有排列传输线3。万向分拣装置1可以仅用一个，也可以多个组合使用，根据具体情况适当增减，本实施例就以一个万向分拣装置1作为介绍。

万向分拣装置1包括多个能够独立控制转向和/或转速的万向轮12，该万向轮12按照一定的规则排列，通过控制每一个万向轮12的转动方向就能够控制位于万向轮12上的烟包5的移动方向和/或移动速度。

如图2所示，万向分拣装置1包括分拣装置底板10、分拣装置支撑架11、万向轮12、分拣装置顶板13。分拣装置支撑架11采用角铁或者铝合金材料制成，其上固定设置有分拣装置底板10。分拣装置底板10上排列分布有万向轮12。万向轮12的上面固定设置有分拣装置顶板13，该分拣装置顶板13上贯通开设有多个轮孔130，该轮孔130与分拣装置底板10上排列的万向轮12相互对应，万向轮12穿设在轮孔130内并有一部分凸出于分拣装置顶板13。

为了防止烟包从两侧掉出，万向分拣装置1还包括分拣装置侧板14，分拣装置侧板14固定设置在分拣装置顶板13两侧。

万向分拣装置1做成独立的模块化设计，其上设置有分布式控制系统，包括控制电路板，控制电路板上焊接有微控制器，微控制器通过驱动芯片控制每一个万向轮12的转速、转向等。每一台万向分拣装置1之间以及与上位机之间可以通过现场总线进行通讯，上位机能够直接控制每一个独立的万向轮12。

为了达到上述的可以独立控制的功能，如图7~11所示，万向轮12包括万向轮底座121、转动支架122、输送转动机构123、转轮124以及方向控制机构125。

万向轮底座121上面可转动设置有转动支架122，万向轮底座121的下面固定设置有方向控制机构125；

方向控制机构125与转动支架122可转动连接，通过方向控制机构125能够控制转动支架122沿着万向轮底座121的上表面转动；

转动支架122上设置有输送转动机构123及转轮124，输送转动机构123与转轮124可转动连接，通过述输送转动机构123能够控制转轮124的旋转速度和/或旋转方向。

更具体地，转轮124为球状结构，其中心贯穿固定有轮轴124。当然，转轮124也可以是其他圆柱形结构或者异形结构，这里优选球状结构是考虑到球面四周都比较平滑，烟包可以从多面移动。

输送转动机构123包括第一电机1230、第一齿轮1231、第二齿轮1232。转动支架122呈u形结构，转动支架122内设置有转轮124和第一电机1230。第一电机1230固定在转动支架122内，其转轴上套设固定有第一齿轮1231。转轮124可转动设置在转动支架122的顶部，轮轴124的一端套设固定有第二齿轮1232，第二齿轮1232与第一齿轮1231相互啮合。

u形结构的转动支架122底部固定设置有圆柱体结构的转动支架转轴1220。万向轮底座121呈圆盘结构，其中心开设有轴承孔1211，轴承孔1211内设置有轴承1212，转动支架转轴1220穿设在轴承1212的中心孔内，转动支架转轴1220与方向控制机构125转动连接。

方向控制机构125包括第二电机1250、蜗杆1251。第二电机1250固定设置在万向轮底座121的底部，蜗杆1251与第二电机1250的输出轴固定连接。转动支架转轴1220上套设有第三齿轮1221，第三齿轮1221与蜗杆1251相互啮合。

通过控制第二电机1250转动，带动蜗杆1251、第三齿轮1221旋转最终带动转动支架转轴1220及转动支架122转动，从而改变其旋转角度。这样的结构可以实现360度旋转，控制比较灵活，但是需要传感器的定位反馈，需要在转动支架转轴1220上还设置有位置检测传感器，用于检测转动支架122的旋转角度。

在另一实施例中，方向控制机构125还可以采用电磁铁1253和摇臂1254实现。当然，不一定是电磁铁，也可以是任何直线运动机构，比如气缸等。为了便于控制，此处优选采用电磁铁。如图12和图13所示，电磁铁1253固定设置在万向轮底座121的底部，电磁铁的活动部分与摇臂1254可活动连接，摇臂1254的一端与转动支架转轴1220固定连接。通过控制电磁铁1253的通断，就可以带动摇臂1254沿着转动支架转轴1220转动一定角度，最终实现对转动支架122的角度控制。

请参看图1、2、5，缓存库2包括5个并列设置的库体20，库体20采用不锈钢板或者工程塑料制成，其呈四周封闭顶部敞口的方形筒状结构，能够容纳一包香烟的宽度。

库体20的底部固定设置有升降缸200，升降缸200的活动部分位于库体20内，用于调节库体20内的烟包的高度。5个并列的库体20上方的正面固定设置有到位挡板201，到位挡板201上固定设置有5个烟包到位传感器202，烟包到位传感器202与库体20相对应.5个并列的库体20的侧面固定设置有推料缸203。缓存库2的另一侧面固定设置有排列传输线3。升降缸200为电动伺服缸，推料缸203为气缸。排列传输线3上固定设置有出料检测装置，用于检测排列好的烟包是否符合要求。

工作时，烟包从送料传输线4进入万向分拣装置1。烟包在送料传输线4上移动时，位于送料传输线4上的进料检测装置对烟包进行检测，检测主要分两部分内容，一是检测烟包是否合格，有没有损坏；另一部分是检测其属于哪种类型的烟包。本实施例生产的烟条由5个烟包构成一幅完整的图案，因此也就有5个类型的图案，分别对应1#~5#库体20。当检测到不合格的烟包时，该烟包经过不合格品剔除装置时被剔除。合格的烟包则进入万向分拣装置1内。

当烟包5进入万向分拣装置1后，系统根据进料检测装置获得的数据确定该烟包属于哪一种类型图案的烟包，将其送入对应的1#~5#库体20内。输送方式及步骤为：

确定烟包上的图案种类，根据烟包图案的种类启动预先设置好的行进路径：与匹配库体相互平行的万向轮直线转动，即转轮124转动方向与匹配库体的夹角为0°。其余的不与匹配库体平行的万向轮旋转角度与匹配库体的夹角为45°~90°，如图14、图15所示，图中，箭头方向是转轮的转动方向。以图14为例，当烟包5被确定应当送入1#库时，万向分拣装置1的与1#库平行的万向轮（a区）内的所有转轮从左向右转动，其转动方向与1#库呈0°夹角。万向分拣装置1前半部分（b区）内的所有转轮则向右下方转动，这样设置的目的是如果烟包在b区，则通过斜向运动将烟包5送入到a区中。万向分拣装置1后半部分（c区）内的所有转轮则向右转动，这样的目的不仅可以起到将烟包5送入到a区中，还能防止已经在a区运动的烟包偏离其直线运行的轨迹。

同样的，如果烟包5被确定应当送入3#库，则与3#库平行（a区）内的所有转轮从左向右转动，其转动方向与3#库呈0°夹角。万向分拣装置1左侧前半部分b区内的所有转轮从向右下方旋转；万向分拣装置1右侧前半部分b’区内的所有转轮从向左上方旋转；万向分拣装置1左侧后半部分c区内的所有转轮向下方旋转；万向分拣装置1右侧后半部分c’区内的所有转轮从向上方旋转。

烟包5被送入匹配的库体20后，烟包到位传感器202检测到信号，系统控制升降缸200向下收缩一个烟包的高度，使得烟包5入库缓存。每一个库体20内均有烟包后，开始进行排列。排列时，将烟包5按顺序排列到对应的库体20上方，如果发现有缺烟包的，则对应的库体20内的升降缸200向上顶出，将一个烟包顶出与其余烟包构成一排5个，构成一幅完整的图案，接着推料缸203将5个烟包向排列传输线3方向推动并将5个烟包送入到排列传输线3上。排列传输线3向右运行，进入到下一个包装环节。

上述实施例仅仅是介绍了万向分拣装置1最为简单的控制方式，在该实施例的基础上，可以引申扩展，比如在万向分拣装置1上设置有用于检测烟包5当前状态、位置的传感器。如在万向分拣装置1上方设置有摄像头，通过摄像头得知烟包5的位置后，控制器所在位置上以及将要行进路线上的转轮按要求转动，而其余的转轮不动或者响应其余烟包的运动需求。这样的控制就可以实现“批量、串行、定制化输送”，也就是说，一台万向分拣装置1上可以同时分拣、输送多个相同或者不同类型的烟包，最终将他们送入到指定的区域。

本发明将若干个能够独立控制转动速度和转动方向的万向轮进行排列，并通过集中统一控制，能够将万向轮按照一定规律运转，从而可以准确地控制在万向轮上的烟包进行输送、分拣。该发明体积小、控制灵活，由于做成模块化设计，能够根据现场工况自由组合，控制上只需要对软件进行改变即可，无需修改硬件，因此大大降低了改造或者重新组装时的成本。