本發(fā)明屬于鋼球自動包裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)雙工位鋼球自動包裝裝置及方法。

背景技術(shù)：

目前國內(nèi)外小尺寸鋼球(直徑小于10mm)的包裝多采用人工包裝或半自動包裝。人工包裝需要多人配合完成，存在包裝效率低，工人勞動強度大以及人工操作帶來的混球、球面擦傷等問題。國外雖然有鋼球自動包裝設(shè)備，但機構(gòu)復(fù)雜，成本較高。例如日本ntn軸承公司采用計數(shù)式防銹包裝機，采用被檢鋼球連續(xù)通過磁力探頭和集中通過磁力探頭兩種方法。特點是計數(shù)可靠。缺點是成本高，包裝效率低。法國sms公司采用的成品鋼球包裝機kd10/4型，用電子秤稱重進行防銹自動包裝，特點是包裝效率高，缺點是過程中始終需人工參與。工業(yè)生產(chǎn)的自動化和智能化是發(fā)展的必然趨勢，因此鋼球自動無損包裝設(shè)備對鋼球生產(chǎn)企業(yè)的自動化升級具有十分重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種旋轉(zhuǎn)雙工位鋼球自動包裝裝置及方法，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的包裝效率低、工人勞動強度大以及人工操作帶來的混球、球面擦傷等問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)雙工位鋼球自動包裝裝置包括：

支撐架，所述支撐架包括支撐桿和使支撐桿繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動機構(gòu)；

設(shè)置在支撐架一側(cè)的塑料薄膜筒；

靠近塑料薄膜筒設(shè)置的撐袋機構(gòu)，將貼合的塑料薄膜筒撐開，撐袋機構(gòu)上方為制袋部；

設(shè)置在撐袋機構(gòu)上端的下封口機構(gòu)，實現(xiàn)對塑料薄膜筒的切斷和熱封；

對稱設(shè)置在支撐架上端兩側(cè)并分別可以相對支撐架上下運動的兩個夾袋機構(gòu)，所述夾袋機構(gòu)包括相對設(shè)置的夾袋固定塊和位于兩個夾袋固定塊之間并相對設(shè)置的夾袋移動塊，兩個夾袋移動塊相對或相向運動分別與兩側(cè)的夾袋固定塊分開或貼合，實現(xiàn)對塑料薄膜筒的松開或夾緊；

以支撐桿為旋轉(zhuǎn)中心關(guān)于撐袋機構(gòu)180°設(shè)置的托盤機構(gòu)，所述托盤機構(gòu)包括托盤本體以及帶動托盤上下運動及傾斜運動的運動驅(qū)動機構(gòu)，托盤機構(gòu)上方為裝載部；

設(shè)置在裝載部的夾袋機構(gòu)下端的上封口機構(gòu)，實現(xiàn)對塑料薄膜筒的上熱封；

以及控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)控制包裝裝置動作。

所述撐袋機構(gòu)包括：

撐袋滑塊，所述撐袋滑塊上端均勻設(shè)置多個凹槽；

設(shè)置在撐袋滑塊兩側(cè)的滑塊擋塊；

以及設(shè)置在撐袋滑塊兩側(cè)下方的滑塊定位輥。

所述夾袋機構(gòu)還包括設(shè)置在夾袋移動塊下端的多組撐袋頭，多組所述撐袋頭和所述撐袋滑塊上端的多個凹槽配合。

所述轉(zhuǎn)動機構(gòu)為旋轉(zhuǎn)氣缸，通過旋轉(zhuǎn)氣缸驅(qū)動支撐桿繞自身軸線旋轉(zhuǎn)；所述的夾袋機構(gòu)可以相對支撐架上下運動具體為：每個夾袋機構(gòu)和一個第一升降氣缸的輸出端連接；兩個夾袋移動塊相對或相向運動具體為：兩個夾袋移動塊分別和一個第一推動氣缸的輸出端連接。

所述上封口機構(gòu)包括：

相對設(shè)置的兩個上熱封頭；

以及帶動上熱封頭相對或相向運動的第二推動氣缸。

所述下封口機構(gòu)包括：

相對設(shè)置的兩個下熱封頭；

設(shè)置在下熱封頭上的下切斷薄片電阻片；

帶動下熱封頭上下運動的第二升降氣缸；

以及帶動下熱封頭相對或相向運動的第三推動氣缸。

所述運動驅(qū)動機構(gòu)包括：

豎直設(shè)置的絲杠螺母副及導(dǎo)向桿，所述絲杠螺母副中的螺母和所述導(dǎo)向桿滑動配合；

豎直設(shè)置的滑軌；

和所述滑軌滑動配合的滑塊，所述滑塊和所述托盤本體鉸接，自然狀態(tài)托盤本體向一側(cè)傾斜；托盤本體向下傾斜一側(cè)下端和絲杠螺母副中的螺母上端接觸，

以及和所述絲杠螺母副中的絲杠一端連接的步進電機。

基于旋轉(zhuǎn)雙工位鋼球自動包裝裝置的自動包裝方法包括以下步驟：

步驟一：將撐袋滑塊放入塑料薄膜筒內(nèi)，使塑料薄膜筒端部和撐袋滑塊頂部平齊；

步驟二：位于制袋部的夾袋機構(gòu)通過第一升降氣缸帶動至撐袋滑塊處，使撐袋頭伸入到撐袋滑塊的凹槽內(nèi)，通過第一推動氣缸控制兩個夾袋移動塊相向運動夾緊塑料薄膜筒上端，控制系統(tǒng)控制第一升降氣缸帶動夾緊機構(gòu)上移至上方初始位置；

步驟三：控制系統(tǒng)控制第二升降氣缸帶動下封口機構(gòu)上移至撐袋滑塊上方2-3mm處，通過第三推動氣缸帶動兩個下熱封頭相對運動對塑料薄膜筒進行熱封切斷，并返回初始位置，再通過第二升降氣缸帶動下封口機構(gòu)下移至下方初始位置；

步驟四：旋轉(zhuǎn)氣缸帶動兩個夾袋機構(gòu)轉(zhuǎn)動180°；

步驟五：位于制袋部的夾緊機構(gòu)重復(fù)步驟二到步驟三進行制袋；位于裝載部的夾袋機構(gòu)進行鋼球裝袋、上密封及釋放裝滿鋼球的塑料薄膜筒；

步驟六：重復(fù)步驟四到步驟五循環(huán)制袋和鋼球的裝載，直到完成全部鋼球的裝載。

步驟三中所述的對塑料薄膜筒進行熱封切斷具體為：控制系統(tǒng)先控制下熱封頭對塑料薄膜筒進行熱封，再控制下切斷薄片電阻片對塑料薄膜筒進行切斷。

步驟五中所述的位于裝載部的夾袋機構(gòu)進行鋼球裝袋、上密封及釋放裝滿鋼球的塑料薄膜筒具體過程為：

1)步進電機帶動絲杠將托盤本體托起至水平后上移至位于裝載部的夾緊機構(gòu)的撐袋頭下方小于20mm處，開始注球；

2)注球過程中，步進電機帶動托盤本體下移小于包裝袋長度的距離，直到鋼球全部落入袋中；

3)注球完成后，步進電機帶動絲杠使托盤本體上移托起裝滿鋼球的包裝袋；

4)第二推動氣缸帶動兩個上熱封頭相對運動進行熱封，并返回初始位置；

5)位于裝載部的夾緊機構(gòu)的第一推動氣缸帶動兩個夾袋移動塊相對運動釋放裝滿鋼珠的塑料薄膜筒；

6)步進電機帶動絲杠將托盤本體下降至初始位置，托盤回到初始傾斜狀態(tài)，裝滿鋼球的塑料薄膜筒滑出。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)雙工位鋼球自動包裝裝置及方法主要由一側(cè)工位的制袋裝置、旋轉(zhuǎn)至另一側(cè)工位的注球裝置、減小鋼球落差的移動托盤及出袋裝置構(gòu)成。制袋裝置采用帶有凹槽的撐袋滑塊裝入塑料薄膜筒中撐開袋口，當(dāng)提拉塑料薄膜筒時，撐袋滑塊靠自重在袋筒內(nèi)相對滑移形成空袋。然后在撐袋滑塊上方熱封袋底同時熱切斷。旋轉(zhuǎn)180°至另一工位等待注球。注球時按包裝要求，移動托盤上移使鋼球落差小于20mm，保證注球過程中鋼球沒有擦碰傷。注球過程中托盤同時下降，直至注球完成。注球完成后熱封上口，托盤下降至最低位置同時傾斜，包裝好的一袋鋼球靠自重沿斜面自動滑出。旋轉(zhuǎn)雙工位的優(yōu)點是在計算機分時控制下，可以實現(xiàn)注球和制袋同時進行，提高包裝機的工作效率。

本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)雙工位鋼球自動包裝裝置及方法從下方向上方拽袋的方式實現(xiàn)了連續(xù)制袋包裝，包裝過程完全自動化；通過撐袋滑塊靠自重在塑料薄膜筒內(nèi)滑移的方式實現(xiàn)袋口撐開，通過塑料薄膜筒上下兩次熱封方式制袋。通過旋轉(zhuǎn)氣缸實現(xiàn)雙工位制袋和包裝，提高了工作效率。本發(fā)明可以用于其它類似產(chǎn)品的包裝。本發(fā)明旋轉(zhuǎn)雙工位鋼球自動包裝裝置及方法可以實現(xiàn)所有規(guī)格尺寸和數(shù)量的小尺寸鋼球的包裝，并且機構(gòu)簡單，成本較低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)雙工位鋼球自動包裝裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)雙工位鋼球自動包裝裝置整體結(jié)構(gòu)原理圖；

圖3為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)雙工位鋼球自動包裝裝置中夾袋機構(gòu)剖面圖；

圖4為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)雙工位鋼球自動包裝裝置中撐袋機構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)雙工位鋼球自動包裝裝置中下封口機構(gòu)；

圖6為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)雙工位鋼球自動包裝裝置制袋過程示意圖；

圖7為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)雙工位鋼球自動包裝裝置注球過程示意圖；

圖8為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)雙工位鋼球自動包裝裝置出袋過程示意圖；

其中：1、支撐架，101、支撐桿，102、旋轉(zhuǎn)氣缸，2、夾袋機構(gòu)，201、夾袋移動塊，202、夾袋固定塊，203、撐袋頭，204、第一推動氣缸，205、第一升降氣缸，3、上封口機構(gòu)，301、上熱封頭，302、第二推動氣缸，4、撐袋機構(gòu)，401、撐袋滑塊，402、滑塊定位輥，403、滑塊擋塊，404、凹槽，5、下封口機構(gòu)，501、下熱封頭，502、第三推動氣缸，503、第二升降氣缸，6、托盤機構(gòu)，601、托盤本體，602、步進電機，603、絲杠螺母副，604、導(dǎo)向桿，605、滑軌，606、滑塊，7、塑料薄膜筒，8、控制系統(tǒng)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步說明。

參見附圖1-3，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)雙工位鋼球自動包裝裝置包括：

支撐架1，所述支撐架1包括支撐桿101和使支撐桿101繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動機構(gòu)；

設(shè)置在支撐架1一側(cè)的塑料薄膜筒7；

靠近塑料薄膜筒7設(shè)置的撐袋機構(gòu)4，將貼合的塑料薄膜筒7撐開，撐袋機構(gòu)4上方為制袋部；

設(shè)置在撐袋機構(gòu)4上端的下封口機構(gòu)5，實現(xiàn)對塑料薄膜筒7的切斷和熱封；

對稱設(shè)置在支撐架1上端兩側(cè)并分別可以相對支撐架1上下運動的兩個夾袋機構(gòu)2，所述夾袋機構(gòu)2包括相對設(shè)置的夾袋固定塊202和位于兩個夾袋固定塊202之間并相對設(shè)置的夾袋移動塊201，兩個夾袋移動塊201相對或相向運動分別與兩側(cè)的夾袋固定塊202分開或貼合，實現(xiàn)對塑料薄膜筒7的松開或加緊；

以支撐桿101為旋轉(zhuǎn)中心關(guān)于撐袋機構(gòu)4180°設(shè)置的托盤機構(gòu)6，所述托盤機構(gòu)6包括托盤本體601以及帶動托盤上下運動及傾斜運動的運動驅(qū)動機構(gòu)，托盤機構(gòu)6上方為裝載部；

設(shè)置在裝載部的夾袋機構(gòu)2下端的上封口機構(gòu)3，實現(xiàn)對塑料薄膜筒7的上熱封；

以及控制系統(tǒng)8，所述控制系統(tǒng)8控制包裝裝置動作。

參見附圖4，所述撐袋機構(gòu)4包括：

撐袋滑塊401，所述撐袋滑塊401上端均勻設(shè)置四個凹槽404；

設(shè)置在撐袋滑塊401兩側(cè)的滑塊擋塊403；

以及設(shè)置在撐袋滑塊401兩側(cè)下方的滑塊定位輥402。撐袋滑塊401的作用是將其裝入塑料膜筒中，使塑料薄膜筒7袋口張開至一定寬度，用滑塊定位輥402和滑塊擋塊403使其處于穩(wěn)定的豎直位置，當(dāng)提拉塑料薄膜筒7時，撐袋滑塊401靠自重在原位置不動，相對塑料筒滑移，形成一定長度的空袋。本次包裝機的設(shè)計采用的撐袋滑塊401具有多個凹槽404，該凹槽404為了與夾袋機構(gòu)2進行配合，使夾袋機構(gòu)2的撐袋頭203可以伸入凹槽404內(nèi)，通過第一推動氣缸204的運動即可將包裝袋口撐開；

所述夾袋機構(gòu)2還包括設(shè)置在夾袋移動塊201下端的四組撐袋頭203，四組所述撐袋頭203和所述撐袋滑塊401上端的四個凹槽404配合。

所述轉(zhuǎn)動機構(gòu)為旋轉(zhuǎn)氣缸102，通過旋轉(zhuǎn)氣缸102驅(qū)動支撐桿101繞自身軸線旋轉(zhuǎn)；所述的夾袋機構(gòu)2可以相對支撐架1上下運動具體為：每個夾袋機構(gòu)2和一個第一升降氣缸205的輸出端連接；兩個夾袋移動塊201相對或相向運動具體為：兩個夾袋移動塊201分別和一個第一推動氣缸204的輸出端連接。

所述上封口機構(gòu)3包括：

相對設(shè)置的兩個上熱封頭301；

以及帶動上熱封頭301相對或相向運動上下運動的第二推動氣缸302。

參見附圖5，所述下封口機構(gòu)5包括：

相對設(shè)置的兩個下熱封頭501；

設(shè)置在下熱封頭501上的下切斷薄片電阻片；

帶動下熱封頭501上下運動能夠的第二升降氣缸503；

以及帶動下熱封頭501相對或相向運動的第三推動氣缸502。

所述運動驅(qū)動機構(gòu)包括：

豎直設(shè)置的絲杠螺母副603及導(dǎo)向桿604，所述絲杠螺母副603中的螺母和所述導(dǎo)向桿604滑動配合；

豎直設(shè)置的滑軌605；

和所述滑軌605滑動配合的滑塊606，所述滑塊606和所述托盤本體601鉸接，自然狀態(tài)托盤本體601向一側(cè)傾斜；托盤本體601向下傾斜一側(cè)下端和絲杠螺母副603中的螺母上端接觸，

以及和所述絲杠螺母副603中的絲杠一端連接的步進電機602。

參見附圖6-8，基于旋轉(zhuǎn)雙工位鋼球自動包裝裝置的自動包裝方法包括以下步驟：

步驟一：將撐袋滑塊401放入塑料薄膜筒7內(nèi)，使塑料薄膜筒7端部和撐袋滑塊401頂部平齊，撐袋滑塊401的寬度小于塑料薄膜筒7的寬度；

步驟二：位于制袋部的夾袋機構(gòu)2通過第一升降氣缸205帶動至撐袋滑塊401處，使撐袋頭203伸入到撐袋滑塊401的凹槽404內(nèi)，此時塑料薄膜筒7端部兩側(cè)分別伸入夾袋移動塊201和夾袋固定塊202之間，通過第一推動氣缸204控制兩個夾袋移動塊201相向運動預(yù)夾袋固定塊202配合夾緊塑料薄膜筒7上端，同時撐袋頭203撐開塑料薄膜端口至一定寬度，控制系統(tǒng)8控制第一升降氣缸205帶動夾緊機構(gòu)上移至上方初始位置；

步驟三：控制系統(tǒng)8控制第二升降氣缸503帶動下封口機構(gòu)5上移至撐袋滑塊401上方2-3mm處，通過第三推動氣缸502帶動兩個下熱封頭501相對運動對塑料薄膜筒7進行熱封切斷，并返回初始位置，再通過第二升降氣缸503帶動下封口機構(gòu)5下移至下方初始位置；

步驟四：旋轉(zhuǎn)氣缸102帶動兩個夾袋機構(gòu)2轉(zhuǎn)動180°，使原位于制袋部的夾袋機構(gòu)2旋轉(zhuǎn)至裝載部，等待注球，原位于裝載部的夾袋機構(gòu)2旋轉(zhuǎn)至制袋部，繼續(xù)制袋；

步驟五：位于制袋部的夾緊機構(gòu)重復(fù)步驟二到步驟三進行制袋；位于裝載部的夾袋機構(gòu)2進行鋼球裝袋、上密封及釋放裝滿鋼球的塑料薄膜筒7；

步驟六：重復(fù)步驟四到步驟五循環(huán)制袋和鋼球的裝載，直到完成全部鋼球的裝載。

步驟三中所述的對塑料薄膜筒7進行熱封切斷具體為：控制系統(tǒng)8先控制下熱封頭501對塑料薄膜筒7進行熱封，再控制下切斷薄片電阻片對塑料薄膜筒7進行切斷。

以袋長為300mm的包裝袋為例，步驟五中所述的位于裝載部的夾袋機構(gòu)2進行鋼球裝袋、上密封及釋放裝滿鋼球的塑料薄膜筒7具體過程為：

1)步進電機602帶動絲杠將托盤本體601托起至水平后上移至位于裝載部的夾緊機構(gòu)的撐袋頭203下方小于20mm處，這是為了避免注球時鋼球沖破熱封后的袋底，同時防止鋼球之間互相劇烈撞擊而傷球，之后開始注球；

2)步進電機602在鋼球裝載過程中帶動拓本本體緩慢下移，直到鋼球全部落入袋中，本實施例中，步進電機602帶動托盤本體601下移100mm，以保證鋼球全部落入袋中；

3)注球完成后，步進電機602帶動絲杠螺母副603使托盤本體601上移托起包裝袋，本實施例中托起40mm，這是為了保證裝完鋼球的塑料袋筒上熱封時處于松弛狀態(tài)，以免熱封時由于鋼球的重力撕裂熱封處；防止袋過度拉伸導(dǎo)致上熱封時造成撕裂等不必要損壞；

4)第二推動氣缸302帶動兩個上熱封頭301相對運動進行熱封，并返回初始位置；

5)位于裝載部的夾緊機構(gòu)的第一推動氣缸204帶動兩個夾袋移動塊201相對運動釋放裝滿鋼珠的塑料薄膜筒7；

6)步進電機602帶動托盤本體601下降至初始位置，托盤回到初始傾斜狀態(tài)，裝滿鋼球的塑料薄膜筒7滑出。

在整個包裝過程中各個運動副移動、張開、閉合的位置、順序和時間由控制系統(tǒng)8控制，實現(xiàn)有序動作。

整個裝載的運行需要升降氣缸和旋轉(zhuǎn)氣缸102來帶動，升降氣缸與旋轉(zhuǎn)氣缸102的垂直配置，保證了工位轉(zhuǎn)化、制袋和裝球過程進行，托盤本體601固定在導(dǎo)向桿604上的導(dǎo)向塊上，初始狀態(tài)具有一定傾斜角度，注球時，由步進電機602帶動其中的移動副先將托盤本體601托起，使托盤本體601水平，之后帶動托盤本體601沿著導(dǎo)向桿604上升到注球位置。出袋時，步進電機602帶動其中的移動副緩慢下落至最低點，托盤本體601也同時靠著自重沿著導(dǎo)向桿604下落，最終回到初始的傾斜狀態(tài)，從而使制袋后的鋼球袋能夠沿著托盤滑出。

本發(fā)明中的升降旋轉(zhuǎn)裝置的設(shè)計需要滿足以下幾個要求：

1)升降高度變化誤差應(yīng)小于1cm的范圍內(nèi)(保證鋼球包裝的正常進行和無損包裝的要求；

2)旋轉(zhuǎn)裝置需要保證裝球的順利進行，不得有鋼球外漏、裝置干涉的等情況出現(xiàn)，定位準(zhǔn)確；

3)兩個裝置的運動限位必須準(zhǔn)確，運動過程需要快速。

本發(fā)明采用的切斷采用了加熱切斷方式。切刀采用了薄片電阻片的方式來進行加熱切斷，切斷時，切刀首先通電，然后第三推動氣缸502開始進行運動，在切斷了塑料薄膜袋的同時，下熱封頭501將封口壓緊進行密封，封口后，下熱封頭501分開，封口完成。下熱封頭501由電熱管加熱，采用毫秒級加熱時間控制來調(diào)節(jié)溫度，熱封所需的壓力以氣缸的氣壓傳動實現(xiàn)的，下熱封頭501固定在第三推動氣缸502上以第三推動氣缸502的移動完成熱合封口，在下熱封頭501處貼有一層pvc耐高溫膠帶，目的是用以保護薄膜，并使熱封接口更為平整。

鋼球自動包裝機的下熱封頭501按依據(jù)其所需實現(xiàn)的功能與實際需要，將傳統(tǒng)的下熱封頭501只有單一個封口作用進行了改進，使封口和切斷袋筒在一個動作中同時完成，只需第三推動氣缸502進行一次橫向開合運動即可，精簡了動作機構(gòu)，節(jié)省了結(jié)構(gòu)空間，提升了包裝效率。