红酒-气柱袋自动包装机
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种红酒-气柱袋自动
包装机。
背景技术
[0002] 根据最新的研究，适量饮用红酒有助于
预防血
凝块和预防胆固醇在血管壁上的积累，从而达到预防中
风的效果。现代生活
水平的不断提高，红酒正逐渐成为除白酒、
啤酒外最为重要的酒精类饮品。随着互联网经济的快速发展，很大部分瓶装红酒是通过网购渠道进行销售的。因为瓶装红酒有易碎的特点，所以快递运输前需要进行较为复杂的缓冲包装。经调研发现，目前中小型网店红酒缓冲包装大多采用人工手动完成，费时费
力、成本高、效率低。
发明内容
[0003] 本发明提供一种红酒-气柱袋自动包装机，改进了传统手工包装的不利方面，且其包装效率高、包装缓冲效果好。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0005] 红酒-气柱袋自动包装机，包括
机架以及设于所述机架上的自动
胶带机、抱爪机构组、退料机构、主
旋转机构、红酒上料机构和气柱袋上料机构，所述红酒上料机构和气柱袋上料机构设于所述机架的一端，所述退料机构设于所述机架的另一端，所述自动胶带机包括前自动胶带机和后自动胶带机，所述退料机构与所述后自动胶带机衔接，所述主旋转机构设于所述前自动胶带机与所述后自动胶带机之间，所述红酒上料机构位于所述气柱袋上料机构的上方，所述抱爪机构组的起始
位置位于所述红酒上料机构与所述气柱袋上料机构的物料交汇处，所述抱爪机构组实现包覆成型以及从所述红酒上料机构到所述主旋转机构之间的送料。
[0006] 所述主旋转机构包括主动转盘、
行星轮、卡爪臂、
太阳轮、主旋转机构安装板、第一转盘
轴承和第二转盘轴承，所述行星轮的中
心轴固定于所述主动转盘上，所述卡爪臂通过该中心轴与所述行星轮固定，所述主旋转机构安装板固定在所述机架上，所述第一转盘轴承和所述第二转盘轴承固定于所述主旋转机构安装板上，所述行星轮设于所述第一转盘轴承的
内圈，所述太阳轮设于所述第二转盘轴承的内圈，所述第二转盘轴承的空载阻力大于所述第一转盘轴承的空载阻力。
[0007] 所述抱爪机构组包括第一光轴、第二光轴、
压缩弹簧和两个抱爪机构，所述第一光轴通过轴承座固定于所述机架上，所述抱爪机构包括第一侧板、
底板、合模
气缸和合模
手爪，所述合模手爪铰接于所述第一侧板，所述合模气缸与所述底板固定，所述合模气缸通过
连杆机构驱动所述合模手爪做合模动作，所述两个抱爪机构分别通过所述底板固定有箱式滑块，所述箱式滑块套设于所述第一光轴上，所述第二光轴的一端与一个抱爪机构的所述第一侧板固定，另一端穿过另一个抱爪机构，所述两个抱爪机构通过
压缩弹簧连接。
[0008] 所述连杆机构包括第一连杆和第二连杆，所述第二连杆固定于所述合模气缸的气缸
活塞杆端部，所述第二连杆的两端分别与所述第一连杆铰接，所述第一连杆与所述合模手爪铰接。
[0009] 所述前自动胶带机与所述后自动胶带机结构相同，分别包括包括胶带机安装板、胶带机侧板、胶带卷、动力
电机和推送气缸，所述推送气缸的一端铰接于所述胶带机安装板上，另一端通过气缸推臂铰接于所述胶带机侧板上，所述胶带机侧板及胶带卷通过一个轴承座铰接于所述胶带机安装板上，所述动力电机固定于所述胶带机侧板上，所述胶带机侧板上设有主动带轮、从动带轮、
凸轮顶块和切断刀，所述主动带轮和所述凸轮顶块分别通过单向轴承与所述胶带机侧板连接，所述动力电机通过
齿轮传动机构驱动所述主动带轮和所述凸轮顶块，所述主动带轮通过皮带拉动所述从动带轮，所述凸轮顶块位于所述主动带轮与所述从动带轮之间，所述凸轮顶块一侧对所述皮带造成顶压，另一侧可使所述切断刀实现摆动。
[0010] 所述胶带机侧板的下端设有压带轮。
[0011] 所述气柱袋上料机构包括切断气缸、上料电机、星形上料轮、热刀刀架、刀架安装板、第二侧板和底板，所述底板固定于所述机架上，所述切断气缸固定于所述底板上，所述星形上料轮设于所述第二侧板上并由所述上料电机驱动，所述刀架安装板通过第一导向轴固定于所述切断气缸的动力输出安装板上，所述热刀刀架与所述刀架安装板通过压缩弹簧和第二导向轴浮动连接。
[0012] 所述红酒上料机构包括下料气缸、横连杆、第三侧板和两组下料摆臂，所述第三侧板、所述下料气缸分别固定于所述机架上，所述横连杆的中部与所述下料气缸的
活塞杆端部固定，所述两组下料摆臂分别通过穿设于所述第三侧板的两根摆臂连接轴并联在一起，所述横连杆的两端分别通过连杆机构与所述两根摆臂连接轴连接。
[0013] 所述退料机构包括固定连杆、收缩气缸、拉杆和两个滑台
支架，所述固定连杆通过一个轴承座固定于所述机架上，所述收缩气缸的气缸安装板和所述两个滑台支架分别穿设于所述固定连杆上，所述两个滑台支架上分别设有退料滚轮和驱动该退料滚轮的滚轮电机，所述拉杆一端与左侧的滑台支架固定，另一端与气缸安装板固定，右侧的滑台支架穿设于所述拉杆中部，所述收缩气缸的活塞杆与右侧的滑台支架连接，所述固定连杆上固定有一个固定挡块，所述固定挡块位于右侧滑台支架的左方。
[0014] 所述退料机构的末端设有退料滑道。
[0015] 本发明创新地设计了全自动胶带机，并实现酒瓶自动上料，气柱袋定长自动切断，气柱袋缩口、封胶带，自动切断胶带，自动退料。除此之外，它还可以实现批量化的自动包装并解决手工包装费时费力的问题。包装好的产品完全满足现代化的快递等行业的运输要求。提高红酒缓冲包装效率及自动化程度，降低包装成本。解决了手工包装效率低、耗时耗力、难以批量化生产的缺点。
附图说明
[0016] 图1是本发明红酒-气柱袋自动包装机的主视图
[0017] 图2是本发明红酒-气柱袋自动包装机的俯视图
[0018] 图3是本发明红酒-气柱袋自动包装机的立体结构示意图
[0019] 图4是主旋转机构的主视图
[0020] 图5是主旋转机构的侧视图
[0021] 图6是抱爪机构组的主视图
[0022] 图7是抱爪机构组的侧视图
[0023] 图8是抱爪机构组的俯视图
[0024] 图9是自动胶带机的结构示意图
[0025] 图10是自动胶带机的俯视图
[0026] 图11是电机正转时自动胶带机的状态图
[0027] 图12是电机反转时自动胶带机的状态图
[0028] 图13是气柱袋上料机构的侧视图
[0029] 图14是气柱袋上料机构的主视图
[0030] 图15是气柱袋上料机构的俯视图
[0031] 图16是红酒上料机构的结构示意图
[0032] 图17是红酒上料机构的俯视图
[0033] 图18是退料机构的结构示意图
[0034] 图19是红酒上料机构、气柱袋上料机构的物料交汇处与抱爪机构组之间的物料传递关系示意图
[0035] 图20是抱爪机构组、自动胶带机、主旋转机构之间的物料传递状态一图[0036] 图21是抱爪机构组、自动胶带机、主旋转机构之间的物料传递状态二图[0037] 图22是抱爪机构组、自动胶带机、主旋转机构之间的物料传递状态三图具体实施方式
[0038] 如图1至图3所示，红酒-气柱袋自动包装机，包括机架以及设于所述机架上的自动胶带机、抱爪机构组、退料机构、主旋转机构、红酒上料机构和气柱袋上料机构，机架30上设有自动胶带机、抱爪机构组、退料机构100、主旋转机构120、红酒上料机构130、气柱袋上料机构140，机架主要为
支撑、安装各连接部件以及总电控系统。自动胶带机包括前自动胶带机10、后自动胶带机20，抱爪机构组包括前抱爪机构70、后抱爪机构80，退料机构100的末端设有退料滑道110。本发明红酒-气柱袋自动包装机实现酒瓶自动上料，气柱袋定长自动切断，气柱袋缩口、封胶带，自动切断胶带，自动退料。除此之外，它还可以实现批量化的自动包装并解决手工包装费时费力的难题。
[0039] 气柱袋上料机构位于整机的侧边，用于气柱袋供料；抱爪机构组用于包覆成型及送料。气柱袋供料将平展开的气柱袋料拖到抱爪机构组平台上，之后红酒上料，再之后包覆成型；而抱爪机构组可以依靠直
线轴承前后移动送料。
[0040] 主旋转机构与自动胶带机安装在机架上，为机器的工作核心机构；红酒上料机构和气柱袋上料机构安装在机架上，为机器的上料核心机构；抱爪机构安装在机架上且可以纵向移动以实现将红酒和气柱缓冲袋运到机器的核心工作机构上，是机器工作的辅助包装机构；退料机构安装在机架上，实现包装成品自动退料，以便下一轮自动包装；采用PLC可编程
控制器控制，实现循环工作，错误报警指示。
[0041] 如图4、图5所示，主旋转机构主要由主动转盘11、5个行星轮12、5个卡爪臂13、太阳轮14、主旋转机构安装板17、2个转盘轴承18组成。其中主旋转机构安装板17固定在机架上；两个转盘轴承18固定于主旋转机构安装板17上，行星轮12安装在第一转盘
轴承内圈，太阳轮14安装在第二转盘轴承内圈，且第二转盘轴承空载阻力大于第一转盘轴承空载阻力。行星轮的中心轴固定于主动转盘上，卡爪臂通过该中心轴与行星轮固定。
[0042] 太阳轮安装在第二转盘轴承内圈；而行星轮安装在主动转盘上，主动转盘安装于第一转盘轴承内圈。两转盘轴承同时通过转盘
轴承外圈的安装孔固定于主旋转机构安装板上。
[0043] 行星轮安装在主动转盘上，主动转盘安装在第一转盘轴承内圈；通过主动转盘的转动带动行星轮围绕太阳轮的公转(此过程行星轮有自转，且此过程第二转盘轴承不转动)；太阳轮安装在第二转盘轴承内圈，当主动转盘带动行星轮转动进而带动卡爪抱紧物料的时候，主动转盘继续旋转带动物料旋转(此时行星轮无自转)。
[0044] 主机构工作时红酒的轴线称为机器的纵线。主旋转机构中通过外部
驱动电机正反转使行星轮、太阳轮、卡爪臂实现对
工件的夹紧、松开。
[0045] 正转工作时，通过外部电机正转带动主动转盘11旋转(主动转盘的外圈是模数为2的齿轮，电机通过齿轮驱动主动转盘)，使与其安装在一起的行星轮12、卡爪臂13作围绕机器纵线的逆
时针转动，由于第二转盘轴承空载阻力大于第一转盘轴承空载阻力，所以空载正转时太阳轮固定不动，此时行星轮12与太阳轮14
啮合转动，卡爪臂13作逆时针方向呈夹紧工件状态，行星轮12既作围绕太阳轮14的轴心的公转，又作围绕自身轴心的自转；当卡爪臂13卡到气柱缓冲袋2及红酒瓶1时，由于受到第一转盘轴承、第二转盘轴承的空载阻力差的约束，及工件形状的限制，卡爪臂13会继续夹紧红酒瓶1及气柱缓冲袋2直到二者阻力差别完全被气柱缓冲袋2给予卡爪臂13的反作用力抵消，此时卡爪臂13夹住气柱缓冲袋2及红酒瓶1共同旋转运动，实现机器核心机构的主旋转运动。
[0046] 反转工作时，通过外部电机反转带动主动转盘11旋转，使与其安装在一起的行星轮12、卡爪臂13作围绕机器纵线的顺时针转动，卡爪臂13逐渐松开包装好的气柱缓冲袋2及红酒瓶1，实现自动退料的工作过程。
[0047] 如图6至图8所示，抱爪机构组包括第一光轴23、第二光轴24、压缩弹簧25和两个抱爪机构，第一光轴通过轴承座21固定于机架上，抱爪机构包括4块第一侧板210、2块底板214、2个合模气缸212和4个合模手爪28，合模手爪铰接于第一侧板，合模气缸与底板固定，合模气缸通过连杆机构驱动合模手爪做合模动作，两个抱爪机构分别通过底板固定有箱式滑块26，箱式滑块套设于第一光轴23上，第二光轴24的一端与一个抱爪机构的第一侧板固定，另一端穿过另一个抱爪机构，两个抱爪机构通过压缩弹簧25连接，即二者为自复位的浮动连接。
[0048] 连杆机构包括第一连杆27和第二连杆211，第二连杆211固定于合模气缸212的气缸活塞杆端部，第二连杆211的两端分别与第一连杆27铰接，第一连杆27与合模手爪28铰接。
[0049] 靠近主旋转机构的抱爪为前抱爪机构，前抱爪机构通过带传动前后移动。
同步带上的一段固定于前抱爪机构上，电机带动同步带轮，进而带动前抱爪机构前后移动。箱式滑块26安装在底板214下且作为抱爪机构组前后运料的直线运动支撑，4个直线轴承213安装在后抱爪机构的第一侧板210上。抱爪机构组中通过合模气缸的伸缩使合模手爪动作实现对工件的包覆成型。抱爪机构组中通过前后抱爪机构之间的压缩弹簧浮动连接实现对工件上料的二次推进。
[0050] 工作时，当上料检测
传感器检测到上料完毕，主控单元PLC收到这一
信号并检测到其他机构正常，则PLC控制本机构工作，2个合模气缸带动第二连杆弹出，而与之铰接的第一连杆、合模手爪进行相应的合模运动，使当合模气缸达到行程末端时，4个合模手爪抱紧气柱缓冲袋2及红酒瓶1，以便将其送到主旋转机构中进行
捆扎收口等动作。合模动作完成后，需按照PLC指示将红酒瓶及气柱缓冲袋送至下一工位进行包装。
[0051] 抱爪机构组分为一前一后的一对抱爪机构，且两者之间靠压缩弹簧连接，又因为向前移动抱爪组的力作用在后抱爪上，以至于二者之间弹簧弹力大于克服
滚动轴承摩擦力，所以二者之间距离不变；但是前抱爪移动到最大限位的时候，前抱爪无法继续向前，且此时前抱爪松开，后抱爪加紧，继续向前，二者之间弹簧压缩，所夹紧的物料继续向前，实现三工位物料推进。每个限位处由光电
开关检测抱爪机构所移动到的位置。
[0052] 如图9至图12所示，自动胶带机主要由动力电机36、主动带轮37、从动带轮39、凸轮顶块38、切断刀摆臂311、切断刀、推送气缸31、胶带机安装板34、胶带机侧板35、胶带卷317、第三齿轮314、第二齿轮313和第一齿轮312构成。推送气缸31一端通过轴承座32铰接于胶带机安装板34，另一端通过气缸推臂33铰接于胶带机侧板35上；胶带机侧板及胶带卷317通过轴承座32铰接于胶带机安装板34上。动力电机36固定于胶带机侧板35上，胶带机侧板35上装有若干轴承用以安装主动带轮37、从动带轮39、凸轮顶块38、切断刀摆臂311、防粘
小齿轮310和胶带压块318，动力电机36、主动带轮37、凸轮顶块38分别通过轴连接第三齿轮314、第二齿轮313、第一齿轮312，第三齿轮与电机
输出轴相连；第二齿轮与第三齿轮啮合，带动皮带轮转动，将胶带靠摩擦力送出；第一齿轮与第二齿轮相啮合，以实现胶带切断等动作。主动带轮通过皮带拉动从动带轮，凸轮顶块位于主动带轮与从动带轮之间，凸轮顶块一侧对皮带造成顶压，另一侧可使切断刀实现摆动。主动带轮和凸轮顶块分别通过单向轴承与胶带机侧板连接，使主动带轮37只能逆时针方向转动(主视图方向)且凸轮顶块38只能按逆时针方向(主视图方向)转动。胶带机侧板的下端设有压带轮318。
[0053] 自动胶带机中通过动力电机的正转、反转实现对胶带的输出、切断动作，其中防粘小齿轮310在机构胶带出口的部位用以提高机构工作的可靠性。自动胶带机中主动带轮、凸轮顶块中分别设计安装了单向
离合器。
[0054] 工作时，当上料检测传感器检测到上料完毕，主控单元PLC收到这一信号并检测到其他机构正常，则PLC控制本机构工作：首先动力电机正转，通过
齿轮传动带动主动带轮逆时针转动，将胶带从胶带卷中通过胶带压块与主动带轮、从动带轮的特制PU带之间的摩擦力拉出需要的长度，当PLC检测到胶带拉出长度足够时，动力电机停止转动，且如果此时胶带捆扎完成，那么PLC控
制动力电机反向转动，由于单向轴承的作用，反转时主动带轮不动，此时凸轮顶块轴逆时针转动，凸轮顶块顶起带有切断刀的切断刀摆臂，使切断刀落下，切断胶带，之后靠弹簧作用使切断刀摆臂自复位，完成胶带切断动作。之后PLC检测到这一信号，使推送气缸收回，至此完成此机构所有工作。
[0055] 胶带捆扎的实现：靠皮带与胶带之间摩擦力将胶带送出，然后推送气缸将自动胶带机压下去，将胶带起头压到包裹好的气柱缓冲袋及红酒瓶上，再利用旋转动作实现胶带捆扎。
[0056] 如图13至图15所示，气柱袋上料机构主要由切断气缸47、上料电机48、星形上料轮43、热刀刀架42、刀架安装板412、第二侧板44、底板49等组成。整个机构通过底板49安装在机架上，上料电机48固定在第二侧板44上，星形上料轮设于第二侧板上并由上料电机驱动，热刀46安装在热刀刀架42上，热刀刀架42与刀架安装板412之间通过压缩弹簧41和第二导向轴411浮动连接，切断气缸47固定于底板上，刀架安装板通过第一导向轴410固定于切断气缸47的动力输出安装板上。
[0057] 热刀刀架内部无法相对移动，热刀刀架内设有两个导向孔，导向孔与导向轴配合，热刀刀架可在导向轴上滑动。热刀为固定于热刀刀杆上的电热丝。气缸推动热刀刀杆、热刀向下运动，热刀刀架在弹簧弹力作用下随热刀向下，当热刀刀架压住空气柱袋时，热刀刀架无法继续向下运动，热刀持续向下运动直到气缸到达
指定行程，此时热刀刀架与热刀间的弹簧将压缩。从而实现热刀的二级推进的动作需要。
[0058] 工作时，主控单元PLC检测并命令本机构开始上料动作，上料电机带动星形上料轮转动，将柱状的气柱缓冲袋2逐个向前拉动，当PLC检测到气柱缓冲袋长度合适时，上料电机停止转动，此时切断气缸拉动整个热刀组向下运动，当热刀刀架上的环形卡到柱状气柱缓冲袋2时，由于热刀及热刀刀架与刀架安装板之间浮动连接，带动热刀继续下降，切断气柱缓冲袋2，当收到PLC命令时，切断气缸收回，至此本机构工作结束。
[0059] 气柱袋上料机构中星形上料轮及安装在刀架上的切断刀对柱状柔软气柱袋的分料、上料、定长切断。气柱袋上料机构中热刀安装在热刀刀架上且与刀架安装板之间通过压缩弹簧与第二导向轴浮动连接，切断气缸安装在机器机架上。
[0060] 如图16、图17所示，红酒上料机构包括下料气缸56、下料摆臂55、横连杆53和第三侧板51。整个机构通过第三侧板51安装于机架上，下料气缸固定于机架上，横连杆的中部与下料气缸的活塞杆端部固定，两组下料摆臂分别通过穿设于第三侧板的两根摆臂连接轴52并联在一起，横连杆的两端分别通过第三连杆54与两根摆臂连接轴连接。
[0061] 工作时，当上料检测传感器检测到上料完毕，主控单元PLC收到这一信号并检测到其他机构正常，则PLC控制本机构工作：下料气缸收缩并拉动横连杆，带动第三连杆与下料摆臂摆动将当前工位上的红酒放到下一工位。由于下料摆臂设计如图形状使等待区的红酒一直保持与下料摆臂
接触，从而实现分料、上料、间隔上料这一功能。当上料完成后，PLC命令下料气缸复位，同样由于下料摆臂形状限制，等待区红酒会一直与下料摆臂接触并不滑落，直到下料摆臂复位，等待区红酒进入下料摆臂工作区域以等待下次上料。至此本机构工作完成。
[0062] 红酒上料机构中下料摆臂设计如图形状使等待区的红酒瓶1一直保持与下料摆臂接触，从而实现分料、上料、间隔上料这一功能。
[0063] 如图18所示，退料机构包括固定连杆610、收缩气缸65、滚轮电机68、退料滚轮63、拉杆64和两个滑台支架62。固定连杆通过一个轴承座61固定于机架上，直线轴承69安装在滑台支架62上，收缩气缸的气缸安装板66和两个滑台支架分别穿设于固定连杆上，两个滑台支架上分别设有退料滚轮63和驱动该退料滚轮63的滚轮电机68，拉杆一端与左侧的滑台支架固定，另一端与气缸安装板固定，右侧的滑台支架穿设于拉杆中部，收缩气缸的活塞杆与右侧的滑台支架连接，固定连杆上固定有一个固定挡块67，固定挡块位于右侧滑台支架的左方。
[0064] 当包装工作全部结束，PLC控制本机构工作：收缩气缸活塞杆伸出，推动右滚轮向左运动，当撞到固定挡块时，右滚轮无法再动，此时整体趋于向使阻力更小的部件运动，则收缩气缸的气缸缸体向右运动，靠拉杆拉动左滚轮实现两个滚轮聚拢，此时PLC控制滚轮电机相向转动，靠滚轮与包装好的红酒外壁之间的摩擦力将包装好的成品退料，当相关传感器检测到工位上已退料完毕，PLC控制本机构复位，以便进行下一轮包装流程。至此本机构工作完成。退料机构中仅用一只收缩气缸实现对退料滚轮和滚轮电机的双向运动控制。
[0065] 如图19至图22所示，本发明工作过程如下：
[0066] 接通电源按下启动按钮后，由各工位传感器检测各个工位状态是否满足工作进行的条件，PLC判断满足后，各上料机构相继按照PLC程序上料：
[0067] 气柱袋上料机构140首先按照预定的气柱袋长度将气柱袋送到抱爪机构组工位并切断；
[0068] 之后红酒上料机构130按照前述工作过程将红酒放到前抱爪机构70、后抱爪机构80中；
[0069] 接着抱爪机构组按照前述工作过程合模并沿着机器纵线将其运到第二工位，此工位后自动胶带机负责将气柱袋与红酒的中部封胶带的包装工作，后自动胶带机与主旋转机构120协调工作，后自动胶带机、主旋转机构按照前述工作过程工作；
[0070] 然后抱爪机构组继续沿着机器纵线将其运到第三工位，由于前述前抱爪机构、后抱爪机构之间浮动连接，此时前抱爪机构不动，抱爪机构继续推进将其运到第三工位。此工位负责气柱袋与红酒的两端捆扎、收口的包装工作，前自动胶带机10、后自动胶带机20与主旋转机构协调工作，前自动胶带机、后自动胶带机按照前述工作过程工作；
[0071] 当核心包装工作完成后，退料机构100将包装好的成品沿着退料滑道退料，退料机构按照前述工作过程工作。至此单周期工作完成。
[0072] 当位于电工箱60中PLC工控中心收到传感器发出工作已经完成的信号后，位于电工箱60中PLC工控中心发出信号给各个工位动作执行器，开始下一工作状态即重复上述步骤，如此循环往复工作。
[0074] 1.气柱袋计数机构，使气柱袋每次上料都达到预计气柱数。
[0075] 2.靠爪型实现红酒分料、上料的机构，巧妙实现红酒分料、上料。
[0076] 3.行星轮主旋转机构，实现夹紧、旋转一体化。结构紧凑，性能可靠。
[0077] 4.胶带自动供给、自动裁断的机构化胶带机。结构紧凑，易于操控。
[0078] 5.附动结构的自动退料机构。结构紧凑可靠。
[0079] 6.本机器成本低、效率高，包装效果。经调研，目前市场上无相同或类似产品。
[0080] 7.本机所包装的产品经多次跌落试验，可靠性得到充分验证。成本低适合小网店机器代人。
