技术领域
[0001] 本实用新型涉及
食品包装领域，具体地说是一种吸附抓取并堆叠食品的下吸桶装置。
背景技术
[0002] 现有的
食品加工厂，在加工完片状食品的时候，没有专
门配备的自动堆叠包装设备。这些片状食品，大多都已经是成品，或者是半成品，而且有很多情况下，都是非标准圆形，比如薯片或者是非圆形的饼干等，都是采用人工将这些片状食品按照一定数量进行堆叠后再送去包装。一般都是十几名工人为一班，三班倒轮流工作，这种情况就出现了生产自动化程度低，生产效率不高，工人的长期工作负荷比较高，容易劳累，会出现工作差错，产品生产的人工成本高，且人工堆叠无法保证食品的卫生安全。最主要的问题是，现有的半成品食品，比如
烘焙半成品，其过程都是采用-45℃冷冻加工的，出料的时候，蛋挞皮的
温度非常低，出料后需要人工用手进行堆叠好了之后输送至包装设备上，工人经常会出现低温损伤的情况，而成品食品都是经过
烘烤后，温度又非常高，不便于工人手动操作，亟需自动化包装设备。
发明内容
[0003] 为了解决以上问题，本实用新型的提供了一种吸附抓取并堆叠食品的下吸桶装置。
[0004] 本实用新型的技术方案是：一种吸附抓取并堆叠食品的下吸桶装置，该装置包括位于
机器人执行端的下座、设于下座中心进行旋转的下座芯轴、执行吸附抓取动作的下吸桶、驱动下吸桶转动的旋转驱动连接装置、防止所吸附食品随意翻面的防翻面装置。
[0005] 优选的，所述的下座芯轴的末端
外圈设有安装座，所述的旋转驱动连接装置包括旋转上
支架、
驱动轴、旋转中支轴和旋转主支架，所述的旋转上支架与所述的安装座固定连接，所述的旋转中支轴设于旋转上支架的下方，所述旋转主支架设于旋转中支轴的下方且与旋转中支轴固定连接，所述的旋转上支架和旋转中支轴之间通过多个驱动轴连接，所述的下吸桶设于所述的旋转主支架的下方。
[0006] 作为进一步优选的，所述的下座芯轴的内部设有中空的气道，所述下座设有与下座芯轴中心连通的气道，且下座的表面位于气道的末端设有
气缸气
管接头；防翻面装置包括针形气缸，该针形气缸的上端与下座芯轴的下端连接，且针形气缸与下座芯轴的气道相通，针形气缸的下端穿过旋转中支轴伸入至旋转主支架内，旋转主支架的中部设有供针形气缸容纳的容纳腔，针形气缸的
活塞杆穿过旋转主支架伸入至下吸桶内；针形气缸的
活塞杆的下端设有
吸盘。
[0007] 作为更进一步优选的，所述的下座与下座芯轴之间设有
密封圈；所述的针形气缸的上端与下座芯轴的下端之间通过气缸
连接杆连接通气；所述的针形气缸的下端与旋转主支架之间设有气缸防尘圈，针形气缸的活塞杆的穿过该气缸防尘圈向下伸入至下吸桶内；所述的旋转中支轴的中心位于针形气缸处设有气流挡圈。
[0008] 作为进一步优选的，所述的旋转主支架的外部设有中间固定座，所述的中间固定座与旋转主支架之间形成了中间气压腔，所述的中间固定座上分布设有
负压接头和吹气管接头，所述的下吸桶设于所述旋转主支架的下方，且下吸桶与中间气压腔之间为气路相通，下吸桶为内部中空结构，下吸桶的上端与所述的旋转主支架的下端连接，两者之间为快拆结构。
[0009] 优选的，所述的下吸桶的中心通体设有吸附通道，该吸附通道的形状与所吸附食品的外形相匹配。
[0010] 作为进一步优选的，下吸桶与旋转主支架之间的快拆结构包括
定位螺钉、异形插孔和
弹簧销钉组件，所述的定位螺钉均布于旋转主支架的下端面，所述的下吸桶的上端设有连接
法兰，该连接法兰上设有与定位螺钉相对应的异形插孔，所述的定位螺钉卡接于该异形插孔内，并通过弹簧销钉组件固定。
[0011] 作为进一步优选的，所述的中间固定座与下座之间设有多个固定座支架，该固定座支架上端与下座固定连接，下端与中间固定座之间为快拆连接；所述的中间固定座上与固定座支架对应
位置设有插槽，该插槽的外部设有异形压紧槽，该异形压紧槽内设有异形压紧件，连接时，固定座支架的下端插入插槽内，异形压紧件设于异形压紧槽内并压紧固定座支架的下端，通过蝶形
螺母固定连接；所述的旋转中支轴与旋转主支架的上端固定连接，所述的驱动轴的下端与所述的旋转中支轴固定连接，所述的旋转上支架上设有通孔，连接时，驱动轴从下至上插入至通孔内。
[0012] 作为更进一步优选的，多个固定座支架设有防呆结构。
[0013] 优选的，该装置还包括控制系统，该控制系统包括
控制器、
信号输入端、信号输出端、气路信号输出端，信号输入端、信号输出端和气路信号输出端均与控制器电性连接；所述的信号输入端包括视觉装置和与输送带驱动
电机连接的
编码器，视觉装置和与输送带
驱动电机连接的编码器均与控制器电性连接；所述的信号输出端包括
驱动器、下座芯轴旋转驱动电机、机器人动作驱动电机，所述的下座芯轴旋转驱动电机和机器人动作驱动电机均与所述的控制器电性连接，且每个电机的前端均电性连接有驱动器，每个电机都是
伺服电机，自带
磁性编码器；所述的气路信号输出端包括负压球
阀、
电动阀、
电磁阀A1、电磁阀A2、电磁阀B1、电磁阀B2、针形气缸，所述的负压
球阀、电动阀、电磁阀B1、电磁阀B2均分别与所述的控制器电性连接；所述的电动阀的后端、电磁阀B1的后端分别连接有电磁阀A1和电磁阀A2,电磁阀A1和电磁阀A2的后端同时与针形气缸连接。
[0014] 本实用新型的有益效果为：本实用新型自动化程度高，具有快拆结构，实现本装置的快速拆装，可根据不同形状、尺寸的食品进行下吸桶更换，产品的适应性强。而且，具有防翻面结构，在将食品吸入下吸桶内，并排列至吸盘上的过程中，避免了片状食品随意翻面的情况，能依次吸附食品并将食品整体的堆叠在一起，自动化的情况下保证了加工
质量。且本装置与蜘蛛
并联机器人配合使用，相对于单
机械臂机器人，抓取范围更广，速度更快。
附图说明
[0015] 图1是本实用新型的主视图。
[0016] 图2是本实用新型的立体结构示意图之一。
[0017] 图3是本实用新型的立体结构示意图之二。
[0018] 图4是本实用新型的俯视图。
[0019] 图5是本实用新型的仰视图。
[0020] 图6是本实用新型的A-A剖面示意图。
[0021] 图7是本实用新型的B-B剖面示意图。
[0022] 图8是本实用新型匹配至蜘蛛并联机器人工作时的结构示意图。
[0023] 图9是本实用新型匹配至蜘蛛并联机器人工作时的局部放大结构示意图。
[0025] 标号说明：1，固定座支架；2，下座芯轴；3，下座；4，安装座；5，旋转上支架；6，驱动轴；7，吹气管接头；8，中间固定座；9，下吸桶；10，弹簧销钉组件；11，吸附通道；12，连接法兰；13，旋转中支轴；14，负压接头；15，异形压紧件；16，蝶形螺母；17，蜘蛛人并联机器人的手臂；18，定位螺钉；19，异形插孔；20，针形气缸；21，密封圈；22，气缸气管接头；26，旋转主支架；27，活塞杆；28，吸盘；29，
轴承；30，气缸连接杆；31，中间气压腔；32，气缸防尘圈；33，气流挡圈。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图及
实施例对本实用新型作进一步说明。
[0027] 如图1-9所示，本实用新型工作时连接于蜘蛛并联机器人（DELTA机器人）下方，该装置包括位于机器人执行端的下座3、设于下座3中心进行旋转的下座芯轴2、执行吸附抓取动作的下吸桶9、驱动下吸桶9转动的旋转驱动连接装置、防止所吸附食品随意翻面的防翻面装置。
[0028] 本实施例中，所述的下座芯轴2的末端外圈设有安装座4，所述的旋转驱动连接装置包括旋转上支架5、驱动轴6、旋转中支轴13和旋转主支架26，所述的旋转上支架5与所述的安装座4固定连接，所述的旋转中支轴13设于旋转上支架5的下方，所述旋转主支架26设于旋转中支轴13的下方且与旋转中支轴13固定连接，所述的旋转上支架5和旋转中支轴13之间通过多个驱动轴6连接，所述的下吸桶9设于所述的旋转主支架26的下方；下座芯轴2的转动，通过安装座4、旋转上支架5、驱动轴6和旋转中支轴13带动旋转主支架26的转动，旋转主支架26的转动带动下吸桶9进行转动。
[0029] 本实施例中，所述的下座芯轴2的内部设有中空的气道，所述下座3设有与下座芯轴2中心连通的气道，且下座3的表面位于气道的末端设有气缸气管接头22；防翻面装置包括针形气缸20，该针形气缸20的上端与下座芯轴2的下端连接，且针形气缸20与下座芯轴2的气道相通，针形气缸20的下端穿过旋转中支轴13伸入至旋转主支架26内，旋转主支架26的中部设有供针形气缸20容纳的容纳腔，针形气缸20的活塞杆27穿过旋转主支架26伸入至下吸桶9内；针形气缸20的活塞杆27的下端设有吸盘28。因为薄片型的食品在吸附至吸附通道11内时，由于其本身比较轻，就会发生吸附上去的同时发生翻面的情况，而本
申请中的针形气缸20的活塞伸长后就能抵住食品，防止期发生随意翻面的情况。设有的吸盘28可以有效防止食物被吸附进去时发生
冲击破碎的情况。
[0030] 本实施例中，所述的下座3与下座芯轴2之间设有密封圈21，因为下座3与下座芯轴2之间设有轴承29，下座芯轴的上端是封闭的，它跟下座芯轴旋转驱动电机的输出端相连接，为了防止轴承29位置漏气，所以设置密封圈21；所述的针形气缸20的上端与下座芯轴2的下端之间通过气缸连接杆30连接通气；所述的针形气缸20的下端与旋转主支架26之间设有气缸防尘圈32，针形气缸20的活塞杆27的穿过该气缸防尘圈32向下伸入至下吸桶9内，由于针形气缸20是单向气缸，气缸的下端设有气孔，气缸内设有
复位弹簧，当针形气缸20排气复位时，气缸防尘圈32可以防止气缸下方外部空气中的粉末从孔处进入到气缸内，起到密封的作用；所述的旋转中支轴13的中心位于针形气缸20处设有气流挡圈33，气流挡圈33起到了
支撑固定针形气缸20的作用。
[0031] 本实施例中，所述的旋转主支架26的外部设有中间固定座8，所述的中间固定座8与旋转主支架26之间形成了中间气压腔31，所述的中间固定座8上分布设有负压接头14和吹气管接头7，所述的下吸桶9设于所述旋转主支架26的下方，且下吸桶9与中间气压腔31之间为气路相通，下吸桶9为内部中空结构，下吸桶9的上端与所述的旋转主支架26的下端连接，两者之间为快拆结构。
[0032] 本实施例中，所述的下吸桶9的中心通体设有吸附通道11，该吸附通道11的形状与所吸附食品的外形相匹配。比如吸附食品为薯片时，吸附通道11的横截面为心形（如图5所示），吸附的食品也可以是方形、三
角形等形状，吸附通道11的横截面与所吸附的食品形状相匹配即可。
[0033] 本实施例中，下吸桶9与旋转主支架26之间的快拆结构包括定位螺钉18、异形插孔19和弹簧销钉组件10，所述的定位螺钉18均布于旋转主支架26的下端面，所述的下吸桶9的上端设有连接法兰12，该连接法兰12上设有与定位螺钉18相对应的异形插孔19，所述的定位螺钉18卡接于该异形插孔19内，并通过弹簧销钉组件10固定；该插孔一端大，一端小，下吸桶9与旋转主支架26连接时，定位螺钉18设于异形插孔19的大端内，扭转下吸桶9后，定位螺钉18卡接位于异形插孔19的小端内，实现下吸桶9的轴向定位，弹簧销钉组件10插入连接法兰12和旋转主支架26的连接处，实现连接法兰12的径向定位。
[0034] 本实施例中，所述的中间固定座8与下座3之间设有多个固定座支架1，该固定座支架1上端与下座3固定连接，下端与中间固定座8之间为快拆连接；固定座支架1的上端挂设在下座3的上方，且下座3的侧边与固定座支架1之间由螺钉固定连接；所述的中间固定座8上与固定座支架1对应位置设有插槽，该插槽的外部设有异形压紧槽，该异形压紧槽内设有异形压紧件15，连接时，固定座支架1的下端插入插槽内，异形压紧件15设于异形压紧槽内并压紧固定座支架1的下端，通过蝶形螺母16固定连接采用异形压紧件15是对中间固定座8进行轴向定位，防止工作中发生上下窜动，采用蝶形螺母16是为了快速徒手拆卸，采用普通螺钉或者固定钉等形式都是可以的；所述的旋转中支轴13与旋转主支架26的上端固定连接，所述的驱动轴6的下端与所述的旋转中支轴13固定连接，所述的旋转上支架5上设有通孔，连接时，驱动轴6从下至上插入至通孔内。拆卸时，打开蝶形螺母16、取下异形压紧件15，就可以将整个装置除固定座支架1外的其他部件从机器人执行端上取下，实现快速拆装。
[0035] 本实施例中，多个固定座支架1设有防呆结构。因为下吸桶9中的吸附通道11是有与所吸附的食品相匹配的形状的，所以本装置在安装的时候是有方向限制的，尤其是在吸附薯片、饼干等非圆形的实物时，需要将下吸桶9的方向进行定位，如果不进行定位的话，下吸桶的吸附通道11的方向与所吸附的食品的形状不一致，会出现吸附失败的情况。该防呆结构的设置可以解决这个问题，所谓防呆结构，就是在多个固定座支架1上设置细微的差别，可以是支架粗细、厚度的不同，或者是设有锯齿状，以区分安装方向，便于快速安装。避免安装后发生方向错误需要反复拆装的情况。
[0036] 如图10所示，本实施例中，该装置还包括控制系统，该控制系统包括控制器、信号输入端、信号输出端、气路信号输出端，信号输入端、信号输出端和气路信号输出端均与控制器电性连接；所述的信号输入端包括视觉装置和与输送带驱动电机连接的编码器，视觉装置和与输送带驱动电机连接的编码器均与控制器电性连接，并把相应的
信号传输给控制器；所述的信号输出端包括驱动器、下座芯轴旋转驱动电机、机器人动作驱动电机，所述的下座芯轴旋转驱动电机和机器人动作驱动电机均与所述的控制器电性连接，且每个电机的前端均电性连接有驱动器，每个电机都是伺服电机，自带磁性编码器，控制器将
控制信号传输给驱动器，驱动器将电机驱动信号分别传输至与其连接的下座芯轴旋转驱动电机或者是机器人动作驱动电机，驱动下座芯轴旋转驱动电机和机器人动作驱动电机转动，这两种电机自带的磁性编码器分别将电机转动角度的信号回传至控制器；所述的气路信号输出端包括负压球阀、电动阀、电磁阀A1、电磁阀A2、电磁阀B1、电磁阀B2、针形气缸20，所述的负压球阀、电动阀、电磁阀B1、电磁阀B2均分别与所述的控制器电性连接；所述的控制器传输信号至负压球阀，负压球阀的开启与关闭实现负压吸气或停止负压吸气；所述的控制器传输信号至电磁阀B2，电磁阀B2位于常开位或者长闭位实现吹气或停止吹气；所述的电动阀的后端、电磁阀B1的后端分别连接有电磁阀A1和电磁阀A2,电磁阀A1和电磁阀A2的后端同时与针形气缸20连接；所述的控制器传输信号给电动阀、电磁阀A1、电磁阀B1和电磁阀A2，当电磁阀A1位于常闭位，电磁阀B1和电磁阀A2同时处于常开位，针形气缸20进气伸长，当电磁阀A1处于常开位，电磁阀B1和电磁阀A2处于常闭位，针形气缸20停止进气，由于针形气缸20内设有会回位弹簧，针形气缸20就会慢慢泄气，并通过电动阀排气。
[0037] 电气元件参考型号：控制器参考型号为KEBA CP-263，视觉装置参考型号为海康威视MV-CA013-20GM，与输送带驱动电机连接的编码器的参考型号为欧姆龙E6B2-CWZ5B 2000r/p，所述的驱动器的参考型号为CDRC6-A0505-T0-S1-C00，所述的下座芯轴旋转驱动电机和机器人动作驱动电机均为伺服电机（抱闸），所述负压球阀的参考型号为三片式
气动阀DN25，所述电动阀的参考型号为微型电动调节阀DN10，所述电磁阀A1和电磁阀A2为三口二位电磁阀，参考型号为3V308NCB,所述电磁阀B1和电磁阀B2为二位五通电磁阀，参考型号为亚德客4V210B，所述的针形气缸20的型号为CJPB15-15H4，或相当产品。
[0038] 可以利用本装置，实现片状食品自动吸附、堆叠、投放工作，其具体工作的方法，包括以下几个步骤：
[0039] A、负压球阀一直是打开状态，负压吸气；电磁阀A1处于常闭位，电动阀关闭，电磁阀A2和电磁阀B1处于常开位，针形气缸20完全伸长；
[0040] B、外部来料，需要抓取的食品随着输送带被输送到机器人有效抓取工作范围内，在输送来料的过程中，位于输送带上方的视觉装置记录食品的位置和方向，并把相关的数据反馈至控制器；同时，在输送带行进的过程中，与输送带驱动电机连接的编码器将驱动电机的转动信息传输给控制器；
[0041] C、控制器进行计算，并将下吸桶进行抓取工作时需要到达的位置坐标和需要转动的角度信息发送至驱动器；
[0042] D、驱动器驱动下座芯轴旋转驱动电机和机器人动作驱动电机工作，分别控制下吸桶的转动方向，机器人的手臂17带动下吸桶装置移动到需要抓取的位置上方，在下座芯轴旋转驱动电机和机器人动作驱动电机和机器人动作驱动电机工作的过程中，它们自带的磁性编码器将电机工作信号实时反馈给控制器；
[0043] E、下吸桶的位置随着输送带的输送移动，在负压的作用下，食品被吸附进入到下吸桶9内；此
时针形气缸20是完全伸长的，吸盘28伸入到下吸桶9的内部，由于针形气缸20伸长状态，所以，食品在被吸入时就会被吸盘28顶住，防止食物吸入到下吸桶内时发生翻面的情况；
[0044] F、重复C-E动作，进行多次抓取；在抓取工作进行的过程中，电磁阀A2和电磁阀B1位于常闭位，针形气缸20停止进气，电磁阀A1处于常开位，电动阀开启，电动阀是微型电动调节阀，由于针形气缸20内设有会回位弹簧，针形气缸20慢慢泄气，并通过电动阀排气；在下吸桶9内随着吸附的食品越多，吸盘就会随着针形气缸的泄气，慢慢向上移动，食品就被堆叠在下吸桶内，且堆叠的过程中不会出现食品随意翻面的情况，堆叠整齐；
[0045] G、预定数量的食品被抓取并堆叠在一起之后，停止吸附抓取动作；
[0046] H、控制器将下吸桶需要到达的食品投放位置坐标和下吸桶需要转动的角度信息发送至驱动器；
[0047] I、驱动器驱动下座芯轴旋转驱动电机和机器人动作驱动电机工作，分别控制下吸桶的转动方向，机器人的手臂17带动下吸桶装置移动到需要投放位置上方，在下座芯轴旋转驱动电机和机器人动作驱动电机和机器人动作驱动电机工作的过程中，他们自带的磁性编码器将电机工作信号实时反馈给控制器；
[0048] J、控制器发送信号，负压球阀关闭，停止吸气；电动阀关闭，电磁阀A1处于常闭位，电磁阀B1和电磁阀A2同时处于常开位，针形气缸20进气伸长；同时电磁阀B2处于常开位，吹气管吹气，实现对食品进行投放；
[0049] K、重复以上步骤实现重复工作。
[0050] 在本实用新型
说明书的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内部”、“中心”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0051] 在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0052] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
