本發(fā)明涉及物料包裝傳輸設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于異形螺桿的連續(xù)物料分流輸送裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代社會(huì)商品在貿(mào)易流通中競爭日趨激烈，在保證產(chǎn)品質(zhì)量前提下，產(chǎn)品包裝形式也是日新月異，消費(fèi)者對(duì)商品外包裝的要求越來越高，產(chǎn)品外觀和功能協(xié)調(diào)結(jié)合滿足了消費(fèi)者的要求。包裝機(jī)械是自動(dòng)化程度較高的機(jī)械設(shè)備，它可以大幅度提高生產(chǎn)效率，改善生產(chǎn)環(huán)境，降低生產(chǎn)成本，提高商品檔次，增加產(chǎn)品附加值，從而增強(qiáng)商品的市場(chǎng)競爭力、帶來更大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

現(xiàn)代生產(chǎn)過程中經(jīng)常需要對(duì)一列連續(xù)物料分流成兩列連續(xù)物料輸出以便下個(gè)工序的高效實(shí)施，現(xiàn)有生產(chǎn)線上一般采用氣動(dòng)裝置或間歇機(jī)械機(jī)構(gòu)裝置等實(shí)現(xiàn)連續(xù)物料的分流供送，生產(chǎn)過程中速度沖擊大，工作節(jié)拍慢，不能做到高速、穩(wěn)定的供送，致使生產(chǎn)效率降低，并且這些裝置安裝在生產(chǎn)線上機(jī)構(gòu)復(fù)雜，占用空間大，生產(chǎn)過程中噪聲大，成本高，不能滿足當(dāng)今產(chǎn)品包裝的生產(chǎn)要求。目前在生產(chǎn)過程中尚無采用異形螺桿對(duì)連續(xù)輸送過程中的物料進(jìn)行分流供送的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于異形螺桿的連續(xù)物料分流輸送裝置，可以很好地克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、噪聲小、連續(xù)高速且穩(wěn)定無沖擊的分流連續(xù)物料的目的。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是：一種基于異形螺桿的連續(xù)物料分流輸送裝置，包括輸送帶、供送螺桿、驅(qū)動(dòng)裝置和支撐裝置，驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)供送螺桿，供送螺桿和驅(qū)動(dòng)裝置可拆卸的安裝在支撐裝置上；所述輸送帶用于連續(xù)輸送形狀相同的被供送物料，所述供送螺桿是位于輸送帶上端兩側(cè)且與輸送帶平行的兩根異形螺桿，兩根異形螺桿方向相反同步旋轉(zhuǎn)，所述形狀相同的被供送物料頭尾相連排成一列從兩根異形螺桿一端輸入，隨著異形螺桿的螺距和槽深的變化將一列被供送物料分為平行的兩列，分別從兩根異形螺桿的另一端輸出到輸送帶上。

優(yōu)選地，所述異形螺桿包括初段、中段和后段三部分，所述初段為等螺距等槽深的螺旋槽，用于引入物料；所述中段為既變螺距又變槽深的螺旋槽，用于將一列物料分為平行的兩列物料；所述后段為等螺距等槽深的螺旋槽，用于將分流后的物料按照一定的間距輸出。

優(yōu)選地，所述被供送物料在供送螺桿中一方面隨著螺旋槽的旋轉(zhuǎn)向前平動(dòng)，一方面隨螺旋槽截面形狀變化而在輸送帶上向兩側(cè)平動(dòng)分為平行的兩列，供送螺桿輸出被供送物料的線速度與輸送帶速度相等，整個(gè)分流過程高速且穩(wěn)定，無運(yùn)動(dòng)的剛性沖擊。

優(yōu)選地，所述被供送物料是大小相等、外形相同的球狀、瓶狀或罐狀的固體物料，瓶狀或罐狀物料的橫截面是圓形、方形、橢圓形或多邊形；所述兩根異形螺桿的截面空隙形成可容被供送物料通過的通道，被供送物料的外表面與異形螺桿的螺旋槽面空間嚙合且時(shí)刻處于線接觸狀態(tài)，被供送物料在螺旋槽帶動(dòng)下沿著異形螺桿軸向和徑向做復(fù)合運(yùn)動(dòng)，保證物料供送的穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，在所述復(fù)合運(yùn)動(dòng)的過程中，被供送物料的加速度變化分為等速段、變加速段、等加速段和變減加速度段，且各段間加速度變化采用三角函數(shù)曲線平滑過渡，以避免加速度突變帶來的剛性沖擊。

優(yōu)選地，所述兩根異形螺桿分別由兩套相同的驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)裝置包括伺服電機(jī)、減速器、同步帶輪和同步帶，所述伺服電機(jī)和異形螺桿的端部均設(shè)有同步帶輪，所述同步帶輪上配置同步帶，所述同步帶用于連接伺服電機(jī)和對(duì)應(yīng)的異形螺桿之間的傳動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)裝置還包括運(yùn)動(dòng)控制器和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)物料數(shù)量和輸送帶速度計(jì)算供送螺桿所需的轉(zhuǎn)速，并將該速度輸出給伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，完成兩根異形螺桿的同步反向旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，兩根異形螺桿分別由兩套相同的支撐裝置支撐，所述支撐裝置包括平行于輸送帶的支架，所述伺服電機(jī)、減速器可拆卸的固定在支架的一端，支架的另一端還設(shè)置有帶有鎖緊結(jié)構(gòu)件的導(dǎo)軌支座，導(dǎo)軌支座用于支撐與輸送帶平行的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的一端設(shè)有導(dǎo)軌基座，導(dǎo)軌基座用于固定頂尖支座；鎖緊結(jié)構(gòu)件松開時(shí)，頂尖支座和導(dǎo)軌可以一起沿著輸送帶的方向水平移動(dòng)；所述異形螺桿一端固定在頂尖支座上，另一端固定在支架上。

優(yōu)選地，所述裝置還包括物料導(dǎo)入裝置，由夾板和緊固件組成，所述緊固件固定在支撐裝置上；物料導(dǎo)入裝置用于將被供送物料準(zhǔn)確送入供送螺桿，起到定位的作用。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低，生產(chǎn)過程中噪聲小且無剛性沖擊，速度調(diào)整便捷，而且該裝置在生產(chǎn)線上的裝配和調(diào)整非常方便。該分流裝置可廣泛應(yīng)用于日化、醫(yī)藥、衛(wèi)生、食品、包裝等行業(yè)，以配合完成貼標(biāo)、打碼、充填、灌裝等工序的高速工作。本發(fā)明的附加優(yōu)點(diǎn)、目的，以及特征將在下面的描述中部分地加以闡述，且將對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在研究下文后部分地變得明顯，或者可以根據(jù)本發(fā)明的實(shí)踐而獲知。本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點(diǎn)可以通過在書面說明及其權(quán)利要求書以及附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)到并獲得。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解的是，能夠用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的目的和優(yōu)點(diǎn)不限于以上具體所述，并且根據(jù)以下詳細(xì)說明將更清楚地理解本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)的上述和其他目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明裝置的被供送物料與異形螺桿行進(jìn)方向和旋轉(zhuǎn)方向示意圖；

圖3為被供送物料在復(fù)合運(yùn)動(dòng)過程中的加速度變化曲線；

圖4為被供送物料與異形螺桿的螺旋槽面的交截面片產(chǎn)生示意圖；

圖5為本發(fā)明裝置的另一種瓶體物料分流供送結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-輸送帶；2-供送螺桿；3-被供送物料；4-支架；5-導(dǎo)軌；6-導(dǎo)軌支座；7-鎖緊結(jié)構(gòu)件；8-導(dǎo)軌基座；9-頂尖支座；10-伺服電機(jī)；11-減速器；12-同步帶輪；13-同步帶；14-物料導(dǎo)入裝置；15-夾板；16-緊固件。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1：

如圖1至圖4所示，為本發(fā)明的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，一種基于異形螺桿的連續(xù)物料分流輸送裝置，包括輸送帶1、供送螺桿2、驅(qū)動(dòng)裝置和支撐裝置，驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)供送螺桿2，供送螺桿2和驅(qū)動(dòng)裝置可拆卸的安裝在支撐裝置上。其中輸送帶1用于連續(xù)輸送形狀相同的剛性/半剛性(金屬殼體/非金屬殼體)被供送物料3，供送螺桿2是位于輸送帶1上端兩側(cè)且與輸送帶1平行的兩根異形螺桿，兩根異形螺桿方向相反同步旋轉(zhuǎn)，如圖2所示，給出了異形螺桿的旋轉(zhuǎn)方向與被供送物料的前進(jìn)方向。所述形狀相同的被供送物料3頭尾相連排成一列從兩根異形螺桿一端輸入，隨著異形螺桿的螺距和槽深的變化將一列被供送物料分為平行的兩列，分別從兩根異形螺桿的另一端輸出到輸送帶上。

兩根異形螺桿的螺旋方向相反。異形螺桿包括初段、中段和后段三部分，初段為等螺距等槽深的螺旋槽，用于引入物料；中段為既變螺距又變槽深的螺旋槽，用于將一列物料分為平行的兩列物料；后段為等螺距等槽深的螺旋槽，用于將分流后的物料按照一定的間距輸出。

被供送物料3在供送螺桿2中一方面隨著螺旋槽的旋轉(zhuǎn)向前平動(dòng)，一方面隨螺旋槽截面形狀變化而在輸送帶1上向兩側(cè)平動(dòng)分為平行的兩列，供送螺桿2輸出被供送物料2的線速度與輸送帶1速度相等，整個(gè)分流過程高速且穩(wěn)定，無運(yùn)動(dòng)的剛性沖擊。

被供送物料3是大小相等、外形相同的球狀、瓶狀或罐狀的固體物料，瓶狀或罐狀物料的橫截面是圓形、方形、橢圓形或多邊形，本實(shí)施例中，被供送物料3的橫截面是圓形。兩根異形螺桿的截面空隙形成可容被供送物料3通過的通道，被供送物料3的外表面與異形螺桿的螺旋槽面空間嚙合且時(shí)刻處于線接觸狀態(tài)，被供送物料3在螺旋槽帶動(dòng)下沿著異形螺桿軸向和徑向做復(fù)合運(yùn)動(dòng)，保證物料供送的穩(wěn)定性。在供送過程中，只有同時(shí)保證螺桿螺旋槽面與被供送物料曲面的緊密嚙合，即螺旋槽面的形狀嚴(yán)格的隨二者交截面形狀的變化規(guī)律而變化，供送的穩(wěn)定性才能得到保證。二者相對(duì)運(yùn)動(dòng)反映到幾何學(xué)中，如圖4所示，以∑作為假想被供送物料的母面，與螺桿的螺旋槽面∑₁做工藝嚙合，二者交截面∑c沿螺桿軸線做簡單或復(fù)合運(yùn)動(dòng)，同時(shí)螺桿繞自身的軸線以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿的螺旋槽面∑₁作為交截面∑c在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中的包絡(luò)被展成。

在復(fù)合運(yùn)動(dòng)的過程中，被供送物料的加速度變化分為等速段Ⅰ、變加速段Ⅱ、等加速段Ⅲ和變減加速度段Ⅳ，且各段間加速度變化采用三角函數(shù)曲線平滑過渡，以避免加速度突變帶來的剛性沖擊。為實(shí)現(xiàn)供送過程中被供送物料運(yùn)動(dòng)速度變化的連續(xù)性和平緩性，避免慣性沖擊，保證供送運(yùn)動(dòng)高速性和穩(wěn)定性，本發(fā)明提出了穩(wěn)態(tài)供送變加速度運(yùn)動(dòng)，即在被供送物料3行進(jìn)過程中加速度變化各段采用三角函數(shù)過渡，如圖3所示。這也是異形螺桿的螺旋線變化形式。異形螺桿的螺旋線形式是關(guān)乎螺旋槽形以及物料供送穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。其計(jì)算方式如下：

式中T-周期(s)，其值由各段的總時(shí)間確定；t₂-時(shí)間(s)；a_m-等加速度段加速度(mm/s²)；c_i——積分常量，i＝1,2,3,4。上述Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ螺旋線的構(gòu)造方式可以根據(jù)實(shí)際情況，選取部分或全部。

所述的異形螺桿的結(jié)構(gòu)可以根據(jù)被供送物料的形狀通過構(gòu)建螺旋線數(shù)學(xué)模型、構(gòu)建螺旋槽數(shù)學(xué)模型的方式實(shí)現(xiàn)。其中：所述構(gòu)建螺旋線數(shù)學(xué)模型如圖3所示和以上論述。

所述構(gòu)建螺旋槽數(shù)學(xué)模型：螺桿供送的整個(gè)運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)簡單運(yùn)動(dòng)合成，即螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和被供送物料的移動(dòng)或者其他類型的運(yùn)動(dòng)。構(gòu)建螺桿的螺旋槽面本質(zhì)就是考察被供送物料與螺桿的相對(duì)位置關(guān)系，本發(fā)明中被供送物料的運(yùn)動(dòng)形式已確定，通過兩個(gè)或者多個(gè)坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換就可以求解出與被供送物料曲面相嚙合的螺旋槽的曲面方程。

在構(gòu)建螺旋槽數(shù)學(xué)模型中需要確定：螺旋槽面成形幾何原理、單參數(shù)曲面族的包絡(luò)面方程求解、基于單參數(shù)包絡(luò)理論的螺旋槽面數(shù)學(xué)建模、交截面片族方程求解、嚙合方程求解、螺旋槽曲面方程等方面的工作；這些都可以從構(gòu)建螺旋槽數(shù)學(xué)模型中建立獲得。

兩根異形螺桿分別由兩套相同的驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)裝置包括伺服電機(jī)10、減速器11、同步帶輪12和同步帶13，所述伺服電機(jī)10和異形螺桿的端部均設(shè)有同步帶輪12，所述同步帶輪12上配置同步帶13，所述同步帶13用于連接伺服電機(jī)10和對(duì)應(yīng)的異形螺桿之間的傳動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)裝置還包括運(yùn)動(dòng)控制器和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)物料數(shù)量和輸送帶速度計(jì)算供送螺桿所需的轉(zhuǎn)速，并將該速度輸出給伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，完成兩根異形螺桿的同步反向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)物料數(shù)量變化時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制器會(huì)跟隨物料數(shù)量的變化來調(diào)節(jié)供送螺桿的轉(zhuǎn)速。裝置還包括光柵傳感器用于監(jiān)測(cè)并反饋螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)情況，確保兩根異形螺桿速度同步且旋向相反，保持相對(duì)相位不變。

兩根異形螺桿也可分為主動(dòng)異形螺桿和從動(dòng)異形螺桿，主動(dòng)異形螺桿通過同步齒輪帶動(dòng)從動(dòng)異形螺桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)異形螺桿由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，但本實(shí)施例中為了減少傳動(dòng)元件，便于螺桿初始相位調(diào)整以及減小設(shè)備空間，采用兩根異形螺桿分別由兩套相同的驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的方案。

兩根異形螺桿分別由兩套相同的支撐裝置支撐，所述支撐裝置包括平行于輸送帶的支架4，所述伺服電機(jī)10、減速器11可拆卸的固定在支架4的一端，支架4的另一端還設(shè)置有帶有鎖緊結(jié)構(gòu)件7的導(dǎo)軌支座8，導(dǎo)軌支座8用于支撐與輸送帶1平行的導(dǎo)軌5，導(dǎo)軌5的一端設(shè)有導(dǎo)軌基座8，導(dǎo)軌基座8用于固定頂尖支座9；鎖緊結(jié)構(gòu)件7松開時(shí)，頂尖支座9和導(dǎo)軌5可以沿著輸送帶1的方向水平移動(dòng)；所述異形螺桿一端固定在頂尖支座9上，另一端固定在支架4上。所述鎖緊結(jié)構(gòu)件7可以是肘夾。

實(shí)施例2：

如圖5所示，為本發(fā)明的另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，所述裝置還可以包括物料導(dǎo)入裝置14，由夾板15和緊固件16組成，所述緊固件16固定在支撐裝置上；物料導(dǎo)入裝置14用于將被供送物料3準(zhǔn)確送入供送螺桿2，起到定位的作用。本實(shí)施例中被供送物料的橫截面可為方形、橢圓形或多邊形。

上述各實(shí)施例可在不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍下加以若干變化，故以上的說明所包含及附圖中所示的結(jié)構(gòu)應(yīng)視為例示性，而非用以限制本發(fā)明申請(qǐng)專利的保護(hù)范圍。