基于5G的食品包装设备

技术领域

本发明属于食品包装技术领域，具体地说，本发明涉及一种基于5G的食品包装设备。

背景技术

在现有的烘烤、油炸类食品的生产过程中，食品的脱模均采用铲子将饼干从烤盘中铲出，大大降低了食品的包装效率，且安全性差、食品不够卫生；同时人工叠片过程中食品易出现重叠、破碎，甚至叠加的食品数量不一致等问题。

虽然现有技术中有采用机器人替代人工包装烘焙食品的方案，但是由于烘焙食品是经过烘烤成型的，若烘焙食品冷却不够彻底，会导致烘焙食品与料盘之间会发生粘连，这样在机器人拾取料盘中的烘焙食品时，容易导致烘焙食品的破碎，影响烘焙食品的包装效率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种基于5G的食品包装设备，目的是减少在拾取烘焙食品出现烘焙食品破碎的情形出现。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：基于5G的食品包装设备，包括机器人转运系统和用于输送料盘的食品输送线，料盘具有容纳烘焙食品的模腔，所述模腔的底部设置第一避让孔，所述料盘上设有用于控制第一避让孔的开闭的开闭机构和用于在第一避让孔打开后将位于第一避让孔上方的烘焙食品向上顶起的顶出机构。

所述顶出机构包括用于与位于所述模腔中的烘焙食品接触的顶杆和设置于用于在所述第一避让孔打开后控制顶杆向上移动且使顶杆穿过第一避让孔的第一执行器，第一执行器设置于所述料盘上且第一执行器为气缸。

所述第一执行器包括第一缸筒、设置于第一缸筒中的第一活塞和与第一活塞连接的第一活塞杆，第一活塞杆通过连接板与所述顶杆连接，连接板与所述料盘之间设置第一弹性元件。

所述开闭机构包括设置成可在打开状态与闭合状态之间进行切换的封板、与封板连接且用于控制封板由闭合状态切换至打开状态的第二执行器和与封板连接且用于控制封板由打开状态切换至闭合状态的第二弹性元件。

所述第二执行器包括第二缸筒、设置于第二缸筒中的第二活塞以及与第二活塞和所述封板连接的第二活塞杆，第二缸筒的无杆腔中进气后，推动第二活塞移动，第二活塞通过第二活塞杆带动所述封板由闭合状态切换至打开状态，将所述第一避让孔打开。

所述封板位于所述第二弹性元件和所述第二活塞杆之间，封板的一端与第二弹性元件连接，封板的另一端与第二活塞杆连接，封板的移动方向与所述第二活塞的轴线相平行。

所述封板上设置有第二避让孔，在封板处于打开状态时，第二避让孔处于所述第一避让孔的下方且第二避让孔与第一避让孔连通。

所述第二避让孔的尺寸大于所述第一避让孔和所述顶杆的尺寸。

本发明基于5G的食品包装设备，通过设置开闭机构与顶出机构相配合，可以顶出料盘模腔中的烘焙食品，使烘焙食品与料盘分离，这样在机器人拾取料盘中的烘焙食品时，不容易导致烘焙食品的破碎，从而可以减少在拾取烘焙食品出现烘焙食品破碎的情形出现。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明基于5G的食品包装设备的结构示意图；

图2是料盘的结构示意图；

图3是顶出机构的结构示意图；

图4是开闭机构的结构示意图；

图5是导气装置的结构示意图；

图中标记为：1、料盘；2、模腔；3、第一避让孔；4、封板；5、第一弹性元件；6、第一缸筒；7、第一活塞杆；8、第一活塞；9、第二缸筒；10、第二活塞杆；11、第二活塞；12、第二弹性元件；13、连接板；14、顶杆；15、工业机器人；16、抓取支架；17、拾取工具；18、食品输送线；19、第二避让孔；20、第一进气管；21、第二进气管；22、第二进气道；23、第一支架；24、第二支架；25、第三执行器；26、第四执行器；27、第一进气道。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”、“第二”、“第三”和“第四”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。

如图1至图4所示，本发明提供了一种基于5G的食品包装设备，包括机器人转运系统和用于输送料盘1的食品输送线18，料盘1具有容纳烘焙食品的模腔2，所述模腔2的底部设置第一避让孔3，所述料盘1上设有用于控制第一避让孔3的开闭的开闭机构和用于在第一避让孔3打开后将位于第一避让孔3上方的烘焙食品向上顶起的顶出机构。

具体地说，如图2和图3所示，料盘1为矩形板状结构，模腔2为在料盘1的顶面开始向下朝向料盘1内部凹入形成的腔体，模腔2设置多个，料盘1上的所有模腔2呈n*m矩阵式分布，模腔2的形状与烘焙食品的形状相同，各个模腔2的底部分布设置一个第一避让孔3，第一避让孔3为从模腔2处开始向下延伸至料盘1的底面上。

在烘焙食品的生产过程中，料盘1在注浆设备处接收由注浆设备释放的浆料，浆料被注入到料盘1的模腔2内。注浆结束后，料盘1被输送至烘烤装置中，由烘烤装置对料盘1模腔2中的浆料进行烘烤，使浆料成型，形成烘焙食品。在向料盘1的模腔2内注入浆料的过程中，开闭机构使第一避让孔3处于关闭状态，避免浆料流淌出模腔2。在烘烤结束后，由食品输送线18将装有烘焙食品的料盘1输送至抓取工位，在抓取工位处，料盘1呈水平状态放置在食品输送线18上，机器人转运系统拾取位于抓取工位的料盘1中的烘焙食品，实现烘焙食品的脱模，无需人工进行脱模，工作效率高。

如图2和图3所示，顶出机构包括用于与位于模腔2中的烘焙食品接触的顶杆14和设置于用于在第一避让孔3打开后控制顶杆14向上移动且使顶杆14穿过第一避让孔3的第一执行器，第一执行器设置于料盘1上且第一执行器为气缸。在料盘1呈水平状态时，第一执行器和顶杆14呈竖直状态，第一执行器用于控制顶杆14沿竖直方向进行移动，使顶杆14能够插入第一避让孔3和从第一避让孔3中抽出。第一执行器包括第一缸筒6、设置于第一缸筒6中的第一活塞8和与第一活塞8连接的第一活塞杆7，第一活塞杆7通过连接板13与顶杆14连接，连接板13与料盘1之间设置第一弹性元件5。第一缸筒6与料盘1固定连接，顶杆14的移动方向与第一活塞8的轴线相平行，第一活塞8的轴线为竖直线。第一活塞8位于第一缸筒6的有杆腔和无杆腔之间，第一活塞杆7的一端与位于第一缸筒6的下方的连接板13连接，第一活塞杆7的另一端伸入第一缸筒6的有杆腔中且第一活塞杆7的该端与第一活塞8同轴固定连接。第一弹性元件5优选为圆柱螺旋弹簧且为压缩弹簧，第一弹性元件5的一端与料盘1相抵触，另一端与连接板13相抵触，第一弹性元件5的轴线与顶杆14的移动方向相平行，第一弹性元件5用于对连接板13施加使其朝向远离第一缸筒6的方向移动的作用力。

如图2、图3和图5所示，在抓取工位处设置有用于输送气体的导气装置，料盘1内部设置用于将来自导气装置的气体引导至第一执行器的第一进气道27，该第一进气道27为从料盘1的外壁面开始朝向料盘1内部延伸，第一进气道27与第一执行器的有杆腔相连通，料盘1的内部设置有与第一执行器的无杆腔相连通的第一透气孔，第一透气孔并在料盘1的外壁面上形成开口，使得第一执行器的无杆腔与外界环境相连通。导气装置包括第一支架23、可移动的设置于第一支架23上的第一进气管20和设置于第一支架23上且用于控制第一进气管20进行移动的第三执行器25，第三执行器25为气缸，第一支架23为固定设置，且第一支架23设置于食品输送线18上，第一支架23并位于料盘1的一侧。第一支架23固定设置在抓取工位处，第一进气管20的长度方向与第一方向相平行，食品输送线18的输送方向与第二方向相平行，第一方向和第二方向均为水平方向且第一方向与食第二方向相垂直。第一进气管20为两端开口且内部中空的圆管，第一进气管20的进口端与气源连接，第一进气管20的出口端用于连通第一进气道27。第三执行器25为水平设置，第三执行器25的长度方向与第一方向相平行，第三执行器25的缸体与第一支架23固定连接，第三执行器25的活塞杆与第一进气管20连接，通过第三执行器25的伸缩，控制第一进气管20沿轴向进行移动，使第一进气管20与料盘1相接触或使第一进气管20与料盘1分离。第一进气道27在料盘1的外壁面上形成开口，在料盘1移动至抓取工位处后，第一进气管20位于料盘1的一侧，第一进气管20与第一进气道27在料盘1的外壁面上形成的开口对齐，第一进气管20与第一进气道27在料盘1的外壁面上形成的开口处于与第一方向相平行的同一直线上；然后第三执行器25伸长，第三执行器25推动第一进气管20朝向靠近料盘1的位置处移动，直至第一进气管20的出口端与料盘1的外壁面接触，最终第一进气管20的出口端与第一进气道27连通，气源提供的气体可以依次经第一进气管20和第一进气道27进入第一执行器的有杆腔中，使第一执行器收缩，同时第一弹性元件5被压缩，第一活塞8向上移动，第一活塞8通过第一活塞杆7带动连接板13及顶杆14同步向上移动，此时封板4处于打开状态，顶杆14能够向上穿过第一避让孔3并插入模腔2中，从而可以将模腔2中的烘焙食品向上顶起(顶起的距离可以不用很大)，使烘焙食品与料盘1分离，避免烘焙食品与料盘1粘连，便于后续机器人转运系统的拾取。

在顶杆14向上移动到位后，停止向第一执行器的有杆腔中通入气体，第一执行器进行排气，在第一弹性元件5的作用下，连接板13带动顶杆14及第一活塞杆7向下移动，第一弹性元件5伸长，使顶杆14从第一避让孔3中抽出，实现顶出机构的复位。

料盘1在食品输送线18上呈水平状态放置，料盘1的宽度方向与第一方向相平行，料盘1的长度方向与第二方向相平行，顶出机构被设置成可以同时控制多个模腔2中的烘焙食品同时享受顶起，顶出机构设置多个，被同一个顶出机构顶起的所有烘焙食品处于与第一方向相平行的同一直线上，所有顶出机构处于与第二方向相平行的同一直线上。相应的，顶出机构的顶杆14设置多个，顶出机构的顶杆14的数量与料盘1上处于与第一方向相平行的同一直线上的所有模腔2的数量相同，各个顶杆14分别与一个第一避让孔3对齐。顶出机构的连接板13设置一个，连接板13的长度方向与第一方向相平行，顶出机构的所有顶杆14的下端与同一个连接板13固定连接。

如图2和图4所示，开闭机构包括设置成可在打开状态与闭合状态之间进行切换的封板4、与封板4连接且用于控制封板4由闭合状态切换至打开状态的第二执行器和与封板4连接且用于控制封板4由打开状态切换至闭合状态的第二弹性元件12。封板4具有一定的长度，封板4的长度方向与第一方向相平行。封板4为可移动的设置于料盘1上，封板4的移动方向与第一方向相平行。封板4处于打开状态时，封板4不能遮盖第一避让孔3，第一避让孔3处于打开状态；封板4处于闭合状态时，封板4能够遮盖住第一避让孔3，第一避让孔3处于关闭状态，此时由封板4将模腔2底部封闭，可以避免在注浆过程中浆料从模腔2底部泄漏。

如图2和图4所示，第二执行器设置于料盘1上且第二执行器为气缸，第二执行器的长度方向与第一方向相平行。第二执行器包括第二缸筒9、设置于第二缸筒9中的第二活塞11以及与第二活塞11和封板4连接的第二活塞杆10，第二缸筒9的无杆腔中进气后，推动第二活塞11移动，第二活塞11通过第二活塞杆10带动封板4由闭合状态切换至打开状态，将第一避让孔3打开。封板4位于第二弹性元件12和第二活塞杆10之间，封板4的一端与第二弹性元件12连接，封板4的另一端与第二活塞杆10连接，封板4的移动方向与第二活塞11的轴线相平行。第二缸筒9与料盘1固定连接，封板4的移动方向与第二活塞11的轴线相平行，第二活塞11的轴线与第一方向相平行。第二活塞11位于第二缸筒9的有杆腔和无杆腔之间，第二活塞杆10的一端与位于第二缸筒9的外部的封板4连接，第二活塞杆10的另一端伸入第二缸筒9的有杆腔中且第二活塞杆10的该端与第二活塞11同轴固定连接。料盘1上设置有用于容纳第二弹性元件12的容置腔，第二弹性元件12优选为圆柱螺旋弹簧且为压缩弹簧，第二弹性元件12的一端与料盘1的容置腔内壁面相抵触，另一端与封板4相抵触，第二弹性元件12的轴线与第一方向相平行。料盘1上还设置有用于对处于闭合状态的封板4进行限位的限位块，限位块位于第二缸筒9和封板4之间。在封板4由闭合状态切换至打开状态时，第二弹性元件12被压缩。第二执行器排气后，第二弹性元件12伸长，在第二弹性元件12的作用下，封板4由打开状态切换至闭合状态，封板4推动第二活塞杆10及第二活塞11在第二缸筒9中朝向无杆腔移动，当封板4接触限位块后，封板4停止移动，此时封板4处于闭合状态。

如图2和图4所示，封板4上设置有第二避让孔19，第二避让孔19在封板4上为沿封板4的厚度方向贯穿设置的通孔，封板4的厚度方向与第一方向和第二方向相垂直。封板4上设置的第二避让孔19的数量与料盘1上处于与第一方向相平行的同一直线上的模腔2的数量相同，所有第二避让孔19在封板4上为沿封板4的长度方向等距分布，各个第二避让孔19分别对应一个第一避让孔3，第二避让孔19的尺寸大于第一避让孔3的尺寸。在封板4处于打开状态时，第二避让孔19处于第一避让孔3的下方且第二避让孔19与第一避让孔3连通。封板4处于闭合状态时，封板4上未设置第二避让孔19的部位遮盖住第一避让孔3，第二避让孔19与第一避让孔3错开，第一避让孔3处于关闭状态，封板4将模腔2底部封闭。

如图2、图4和图5所示，料盘1内部设置用于将来自导气装置的气体引导至第二执行器的第二进气道22，该第二进气道22为从料盘1的外壁面开始朝向料盘1内部延伸，第二进气道22与第二执行器的无杆腔相连通，料盘1的内部设置有与第二执行器的有杆腔相连通的第二透气孔，第二透气孔并在料盘1的外壁面上形成开口，使得第二执行器的有杆腔与外界环境相连通。导气装置还包括第二支架24、可移动的设置于第二支架24上的第二进气管21和设置于第二支架24上且用于控制第二进气管21进行移动的第四执行器26，第四执行器26为气缸，第二支架24为固定设置，且第二支架24设置于食品输送线18上，第二支架24并位于料盘1的一侧且第一支架23和第二支架24位于料盘1的同一侧。第二支架24固定设置在抓取工位处，第二进气管21的长度方向与第一方向相平行。第二进气管21为两端开口且内部中空的圆管，第二进气管21的进口端与气源连接，第二进气管21的出口端用于连通第二进气道22。第四执行器26为水平设置，第四执行器26的长度方向与第一方向相平行，第四执行器26的缸体与第二支架24固定连接，第四执行器26的活塞杆与第二进气管21连接，通过第四执行器26的伸缩，控制第二进气管21沿轴向进行移动，使第二进气管21与料盘1相接触或使第二进气管21与料盘1分离。第二进气道22在料盘1的外壁面上形成开口，在料盘1移动至抓取工位处后，第二进气管21位于料盘1的一侧，第二进气管21与第二进气道22在料盘1的外壁面上形成的开口对齐，第二进气管21与第二进气道22在料盘1的外壁面上形成的开口处于与第一方向相平行的同一直线上；然后导气装置向第四执行器26输送气体，第四执行器26伸长，第四执行器26推动第二进气管21朝向靠近料盘1的位置处移动，直至第二进气管21的出口端与料盘1的外壁面接触，最终第二进气管21的出口端与第二进气道22连通，气源提供的气体可以依次经第二进气管21和第二进气道22进入第二执行器的无杆腔中，使第二执行器伸长，同时第二弹性元件12被压缩，第二活塞11移动，第二活塞11通过第二活塞杆10带动封板4直线移动，使封板4由闭合状态切换至打开状态，封板4处于打开状态后，封板4上的第二避让孔19与第一避让孔3对齐，此时顶杆14位于第二避让孔19的下方，然后导气装置向第三执行器25输送气体，使顶出机构进行相应动作，使顶杆14向上依次穿过第二避让孔19和第一避让孔3后插入模腔2中，顶杆14的上端接触模腔2中的烘焙食品并将烘焙食品向上顶起。

如图2至图4所示，第二避让孔19的尺寸大于第一避让孔3和顶杆14的尺寸，避免顶杆14与封板4之间产生干涉。第一避让孔3为圆孔，顶杆14为圆柱体，顶杆14的直径小于第一避让孔3的直径，顶杆14的轴线为竖直线，顶杆14与第一避让孔3为同轴设置，第二避让孔19为腰型孔，第二避让孔19的长度方向与第一方向相平行，第二避让孔19的长度大于第一避让孔3的直径。

顶出机构复位后，顶杆14从第二避让孔19中抽出，然后第二执行器排气，第二弹性元件12伸长，在第二弹性元件12的作用下，封板4由打开状态切换至闭合状态，封板4推动第二活塞杆10及第二活塞11在第二缸筒9中朝向无杆腔移动，当封板4接触限位块后，封板4停止移动，此时封板4处于闭合状态，实现开闭机构的复位。

如图1所示，机器人转运系统位于食品输送线18的一侧，机器人转运系统包括工业机器人15和设置于工业机器人15上的末端执行器，末端执行器拾取位于料盘1中的烘焙食品。工业机器人15优选为六自由度机器人，灵活性高，能够实现烘焙食品的移动和按要求摆放。

如图1所示，末端执行器包括与工业机器人15连接的抓取支架16和设置于抓取支架16上的拾取工具17，拾取工具17设置多个且所有拾取工具17为沿抓取支架16的长度方向依次布置。在抓取工位处，由拾取工具17拾取位于料盘1中的烘焙食品，现烘焙食品的脱模。拾取工具17优选为吸盘，拾取工具17与抓取支架16固定连接，拾取工具17并与外设的真空发生器连接，由真空发生器提供负压，以吸附烘焙食品，实现烘焙食品的拾取。由于烘焙食品与料盘1已分离，因此拾取工具17可以很容易的吸附起烘焙食品，烘焙食品不容易损坏。而且采用吸盘作为拾取工具17，吸盘比较稳定，在高速工作时很少出现产品漏吸或者甩掉的情况，可靠性高，稳定性好，而且不会造成烘焙食品的损伤。

机器人转运系统包括无线通讯模块，无线通讯模块为5G模块。外部监控系统通过无线通讯模块与机器人转运系统进行通信，传输相关命令和数据，方便对工业机器人15进行控制。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。