一种全自动寻卸充旋一体机及其套袋方法

技术领域

本发明属于自动包装机械领域，尤其是一种全自动寻卸充旋一体机及其套袋方法。

背景技术

工业上液态原料普遍采用小开口的包装桶进行盛装和运输，包括桶身和桶盖，桶身至少设置有注液口和排气口。对于不同特性的工业原料要配专用的包装桶进行盛装，由于这些桶也不能重复交叉利用，因此使用成本高，而且传统的包装桶在清洗时还存在污染问题。现有的解决方案是在桶中放入内衬袋，包装桶中的液态原料不直接与桶壁接触，而是与内衬袋接触，减小在桶内壁上的残留，方便清洗，并且使得这些桶能够重复交叉利用。

为了提高内衬袋内的物料的洁净度、避免污染包装桶，市面存在一种带盖子的内衬袋，这种内衬袋上的盖子包括外圈盖和内圈盖，外圈盖能够与桶口的内螺纹相固定，内圈盖用于封闭内衬袋。但是这种包装桶的体积相对较大，因此人工套袋的方式效率过低。而且，由于在充气过程中需要将位于排气口处的盖体进行拆卸，使得排气口处于与外界连通的状态，才能实现对内衬袋的充气，导致常规的旋盖机构并不能满足自动卸盖需求。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明提供一种全自动寻卸充旋一体机及其套袋方法，以解决背景技术所涉及的问题。

本发明提供一种全自动寻卸充旋一体机，包括：

传输带，沿着Y轴方向设置，用于传输待加工的包装桶；所述待加工的包装桶包括桶体和内衬袋，所述桶体的上表面设置有注液口和排气口，所述内衬袋的外圈盖与包装袋的注液口处的桶口相固定；

转桶组件，包括转桶主动机构和转桶从动机构；所述转桶主动机构和转桶从动机构分别包括多个主动滚轮和多个从动滚轮，所述主动滚轮和从动滚轮分别位于待加工的包装桶的两侧；所述转桶主动机构还包括驱动电机，与所述主动滚轮传动连接，适于驱动所述主动滚轮转动；所述转桶主动机构或/和转桶从动机构还包括驱动气缸，适于驱动所述从动滚轮向主动滚轮一侧运动，适于驱动所述主动滚轮向从动滚轮一侧运动，至所述主动滚轮和多个从动滚轮均与待加工的包装桶相抵；

内衬袋内盖卸充旋组件，设置在所述转桶组件的上方；所述内衬袋内盖卸充旋组件包括可运动至所述主动滚轮和从动滚轮中心处、适于拆卸所述内衬袋的内圈盖的第一旋盖机构，可运动至所述主动滚轮和从动滚轮中心处、适于向内衬袋内充气的充气机构；

排气盖寻卸旋组件，设置在所述内衬袋内盖卸充旋组件的一侧；所述排气盖寻卸旋组件包括可运动至距离所述主动滚轮和从动滚轮中心处预定长度、自动寻找排气口位置的探测机构，适于拆卸位于排气处的盖体的第二旋盖机构；

当待加工的包装桶沿着所述主动滚轮和从动滚轮中心处转动时，位于所述排气口位置的盖体上会与探测机构产生感应。

优选地或可选地，所述第一旋盖机构包括：至少可沿着X轴和/或Z轴运动的第一基座，设置在所述第一基座顶部的驱动电机，与所述驱动电机相连接的第一主轴，设置在所述远离驱动电机一端、适于夹持盖体的旋盖头，与所述旋盖头相连接的第二主轴，以及用于连接所述第一主轴和第二主轴、适于调整旋盖头相对于盖体的角度的万向节。

优选地或可选地，所述第一旋盖组件还包括主轴套，所述第一主轴、第二主轴、万向节位于所述主轴套内；

所述主轴套的两端分别设置有第一调心球轴承与所述第二调心球轴承，所述第一调心球轴承与所述第二调心球轴承的另一端分别与所述第一基座和旋盖头相连接。

优选地或可选地，所述旋盖组件还包括置在第一调心球轴承和所述第一主轴之间的蓄力弹簧，使得所述旋盖头在无压力时处于垂直归位状态。

优选地或可选地，所述第一主轴为花键轴，所述花键套与所述第一调心球轴承的内圈固定连接，花键轴滑动安装在所述花键套内。

优选地或可选地，所述第二旋盖机构的结构与所述第一旋盖机构的结构相同；

所述第二旋盖机构与所述第一旋盖机构分别安装在不同的运动系统上。

优选地或可选地，所述充气机构包括：

第二基座，至少可沿着X轴和/或Z轴运动；

充气头，包括固定安装在所述第二基座的一端的第一管路，设置在在所述第一管路底部的充气嘴，设置在所述充气嘴与所述第一管路连接处的周向的密封部；

压力检测机构，包括设置在所述第一管路外部、且与所述密封部底部相连通的封闭容腔，以及设置在所述封闭容腔外侧、用于检测封闭容腔内部压力的压力检测器。

优选地或可选地，所述第一管路通过气路、调压阀与气源相连接；

在所述第一管路上设置有所述压力释放口。

优选地或可选地，所述探测机构包括：

第三基座，至少可沿着X轴和/或Z轴运动；

支架，安装在所述第三基座上；

接触部，铰接在所述支架的底部的中间位置，接触部可沿着所述支架底部的中心转动；

接近传感器，设有两个，设置在所述支架和接触部之间形成的预定空间内；且沿所述第支架的中轴线左右对称分布；

当待加工的包装桶沿着所述主动滚轮和从动滚轮中心处转动时，位于所述排气口位置的盖体上的凸起会与接近传感器产生感应。

本发明还提供一种全自动寻卸充旋一体机的套袋方法，包括如下步骤：

将内衬袋的外圈盖与内衬袋的注液口处的桶口相固定；

通过转桶组件使得待加工的包装桶沿着所述主动滚轮和从动滚轮中心处转动时，位于所述排气口位置的盖体上会与探测机构产生感应，确定所述排气口的位置；

调整第一旋盖组件至所述主动滚轮和从动滚轮中心处的上方，并通过第一旋盖组件拆卸内衬袋的内圈盖；同时，调整第二旋盖组件至排气口的位置，并通过第二旋盖组件拆卸排气口处的盖体；

完成盖体拆卸过程后，调整充气组件至所述主动滚轮和从动滚轮中心处的上方，然后持续向内衬袋内充气至最大压力并保持，使得内衬袋受到气压的作用展开直至完全贴合包装桶的内壁。

本发明涉及一种全自动寻卸充旋一体机，相较于现有技术，具有如下有益效果：

1、本发明通过转桶组件配合，调整所述待加工的包装桶位置，使得所述待加工的包装桶刚好位于传输带的中间位置，进而确定所述注液口的位置，实现对包装桶的定位，实现对所述排气口的位置的确定、内衬袋的内圈盖和卸排气口处的盖体的拆卸，将内衬袋的套装在包装桶内，实现自动化套袋，提高套袋效率。

2、本发明通过在旋转主轴之间设置万向节，能够调整旋盖机构的位置和/或方向，使得旋盖装置能够适应不同角度的桶口，提高旋盖装置的适用性。

3、本发明通过设置第一调心轴承和第二调心轴承，实现了旋盖头和主轴套两段分别具有一定角度的摆动，以适应旋转主轴在方向上的调整，可以补偿旋转主轴不同心度和轴挠度造成的误差，保证高旋盖装置的运行稳定性。

4、本发明通过第一调心球轴承和第一主轴之间设有蓄力弹簧，当第一调心球轴承未偏摆时，蓄力弹簧提供下压力，保证旋盖机构垂直归位。

5、本发明通过在采用滚珠花键方式连接主轴套和第一主轴，实现了主轴套和旋盖头因旋盖向上移动引起的位移，自由滑动，实现旋盖、拆卸的过程。

6、本发明通过设置封闭腔体，并使得封闭腔体与内衬袋相连通，通过检测封闭腔体内的压力变化，获得在包装桶中的内衬袋中的气体的压力变化，进而判断内衬袋是否漏气。另外还能够通过检测封闭腔体内的压力变化得知内衬袋是否被充满气体。

7、本发明的充气嘴设于密封部的底部，当充气嘴伸入桶口中时，密封部能够压在桶口上，并完全覆盖住桶口，避免充气嘴向桶中充气时发生漏气。

8、本发明通过调压阀控制气流持续向内衬袋内充气至最大压力并保持；当压力检测表到达预定值后，压力释放口能够气动排气，便于控制内衬袋中的压力达到预定值。

9、本发明根据包装桶的特征，设计探测机构，当待加工的包装桶沿着所述主动滚轮和从动滚轮中心处转动时，位于所述排气口位置的盖体上的凸起会与接近传感器产生感应，从而实现对小桶口的定位。

附图说明

图1是本发明中的结构示意图。

图2是本发明中所使用的包装桶的结构示意图。

图3是本发明中所使用的内衬袋的结构示意图。

图4是本发明中转桶主动机构的结构示意图。

图5是本发明中转桶从动机构的结构示意图。

图6是本发明中内衬袋内盖卸充旋组件和排气盖寻卸旋组件的截面示意图。

图7是本发明中内衬袋内盖卸充旋组件的截面示意图。

图8是本发明中第一旋盖机构或第二旋盖机构的截面示意图。

图9是本发明中充气组件的结构示意图。

图10是本发明中充气组件的截面示意图。

图11是本发明中排气盖寻卸旋组件的结构示意图。

图12是本发明中探测机构的结构示意图。

附图标记为：桶体111、注液口112、排气口113、内衬袋121、外圈盖122、内圈盖123；

机架210、X轴直线模组220、第一Z轴直线模组230、第二Z轴直线模组240、传输带250、转桶主动机构260、转桶从动机构270、安装架261、转轴262、安装杆263、推板264、驱动气缸265、驱动电机266、链条267、主动滚轮268、从动滚轮271；

第一旋盖机构300、第一基座310、驱动电机320、第一主轴330、第二主轴340、万向节350、旋盖头360、主轴套370、第一调心球轴承371、第二调心球轴承372、蓄力弹簧380、花键轴331、花键套373、安装座361、夹头362、保护罩363；

充气机构400、第二基座410、第一管路421、充气嘴422、密封部423、封闭容腔424、压力检测器425、调压阀426、压力释放口427；

探测机构500、第三基座510、支架520、探测块530、接近传感器540、弹性件550；

第二旋盖机构600。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

参阅附图1至11，一种全自动寻卸充旋一体机，包括：机架210、传输带250、转桶组件、内衬袋121内盖卸充旋组件和排气盖寻卸旋组件。

其中，传输带250沿着Y轴方向设置，所述传输带250采用辊筒式传输带250，用于传输待加工的包装桶；所述待加工的包装桶包括桶体111和内衬袋121，所述桶体111的上表面设置有注液口112和排气口113，所述内衬袋121的外圈盖122与包装袋的注液口112处的桶口相固定。

转桶组件设置在所述传输带250上，转桶组件包括转桶主动机构260和转桶从动机构270；所述转桶主动机构260和转桶从动机构270分别包括多个主动滚轮268和多个从动滚轮271，所述主动滚轮268和从动滚轮271分别位于待加工的包装桶的两侧；所述转桶主动机构260还包括驱动电机266，与所述主动滚轮268传动连接，适于驱动所述主动滚轮268转动；所述转桶主动机构260或/和转桶从动机构270还包括驱动气缸265，适于驱动所述从动滚轮271向主动滚轮268一侧运动，适于驱动所述主动滚轮268向从动滚轮271一侧运动，至所述主动滚轮268和多个从动滚轮271均与待加工的包装桶相抵。

具体地，所述转桶主动机构260和转桶从动机构270均包括：主动滚轮268或从动滚轮271、安装架261、转轴262、安装杆263、推板264、驱动气缸265。在安装架261上安装有驱动气缸265，在所述驱动气缸265的输出轴上设置有推板264，在所述推板264的两侧设置有滑槽，两个转轴262通过轴承分别转动安装在安装架261的两侧，所述安装杆263为“ㄑ”形，安装杆263的远离安装架261的一侧设置有主动滚轮268或从动滚轮271，中部位置转动安装在所述转轴262上，安装杆263的靠近安装架261的一侧通过滑块卡设在所述滑槽上。当所述驱动气缸265推动推块向前运动，然后推动安装杆263沿着转轴262转动，进而带动有主动滚轮268或从动滚轮271向后运动，从而让出一个通道，在传输带250的传输下，使得待加工的包装桶进入有主动滚轮268和从动滚轮271组成的通道。然后驱动气缸265反向运动，带动有主动滚轮268或从动滚轮271向前运动，从而使得所述主动滚轮268和多个从动滚轮271均与待加工的包装桶相抵。

另外，所述转桶主动机构260还包括：驱动电机266，链条267。在所述转轴262上设置有通过链条267与驱动电机266相连接的输入齿轮、通过链条267与两侧主动滚轮268相连接的输出齿轮，通过驱动电机266带动转轴262旋转，进而带动所述主动滚轮268，从而可以迫使所述待加工的包装桶沿着顺时针或逆时针的方向旋转一周。

内衬袋121内盖卸充旋组件设置在所述转桶组件的上方；所述内衬袋121内盖卸充旋组件包括可运动至所述主动滚轮268和从动滚轮271中心处、适于拆卸所述内衬袋121的内圈盖123的第一旋盖机构300，可运动至所述主动滚轮268和从动滚轮271中心处、适于向内衬袋121内充气的充气机构400。

具体地，所述X轴直线模组220水平设置在所述机架210上，用于调整第一旋盖机构300、充气机构400的位置。在所述X轴直线模组220上还设置有第一Z轴直线模组230、第二Z轴直线模组240；第一Z轴直线模组230，竖直设置在所述X轴直线模组220输出端上；第二Z轴直线模组240位于所述第一Z轴直线模组230一侧，竖直设置在所述X轴直线模组220输出端上。

参阅附图4，第一旋盖机构300包括：第一基座310、驱动电机320、第一主轴330、第二主轴340、万向节350、旋盖头360。其中，第一基座310安装在所述第一Z轴直线模组230输出端上，至少可沿着X轴和/或Z轴运动；驱动电机320设置在所述第一基座310顶部，第一主轴330与所述驱动电机320相连接，旋盖头360设置在所述远离驱动电机320一端，适于夹持盖体的，第二主轴340与所述旋盖头360相连接，万向节350用于连接所述第一主轴330和第二主轴340、适于调整旋盖头360相对于盖体的角度。驱动电机320依次通过第一主轴330、万向联轴器和第二主轴340传动，驱动旋盖头360旋转。其中，所述万向节350为万向联轴器，在两轴不在同一轴线、存在轴线夹角的情况下能实现所联接的两轴连续回转、传递转矩，能够调整旋盖机构的位置和/或方向，使得旋盖装置能够适应不同角度的桶口，提高旋盖装置的适用性。

所述旋盖头360包括：安装座361、夹头362、保护罩363；安装座361与所述第二主轴340相连接，多个夹头362均匀分布在所述安装座361上，适于夹持住盖体；保护罩363设置在所述安装座361上，并设置在所述夹头362的外侧，所述保护罩363的形状与桶口相匹配。通过设置夹头362，将内衬袋121上的内圈盖123，并配合旋转组件，实现内圈盖123的拆卸。

基于上述结构能够使得旋盖装置能够适应不同角度的桶口，所述主轴套370设置在所述第一主轴330、第二主轴340、万向节350的外部，用于保护第一主轴330、第二主轴340、万向节350。现有的主轴套370两端分别与第一基座310、旋盖头360相连接，当旋盖装置拆卸倾斜状态的盖体时，随着第一主轴330、万向联轴器和第二主轴340传动，主轴套370也发生弯折和形变，降低主轴套370的使用寿命；相反，主轴套370也会影响旋转主轴正常旋转，影响旋盖装置的稳定性。

因此，所述主轴套370的两端分别设置有第一调心球轴承371与所述第二调心球轴承372，所述第一调心球轴承371与所述第二调心球轴承372的另一端分别与所述第一基座310和旋盖头360相连接。实现了旋盖头360和主轴套370两段分别具有一定角度的摆动，以适应旋转主轴在方向上的调整，可以补偿旋转主轴不同心度和轴挠度造成的误差，保证高旋盖装置的运行稳定性。

同样的，所述第一主轴330为花键轴331，所述花键套373与所述第一调心球轴承371的内圈固定连接，花键轴331滑动安装在所述花键套373内。通过在采用滚珠花键方式连接主轴套370和第一主轴330，实现了主轴套370和旋盖头360因旋盖向上移动引起的位移，自由滑动，实现旋盖、拆卸的过程，提高主轴套370的使用寿命。

在进一步实施例中，所述第一旋盖机构300还包括复位机构，使得所述旋盖头360在无压力时处于垂直归位状态；所述复位机构为蓄力弹簧380，蓄力弹簧380设置在第一调心球轴承371和所述第一主轴330之间。当第一调心球轴承371未偏摆时，蓄力弹簧380提供下压力，保证旋盖机构垂直归位。

在内衬袋121放入到桶体111中进行充气时，内衬袋121上由于有破洞的存在而无法充满气，充气无法达到保压的效果，内衬袋121则无法贴合桶的内壁，因此需要使桶中的内衬袋121完全展开并与桶的内壁相贴合的充气组件400。

参阅附图5至6，所述充气机构400包括：安装在所述第二Z轴直线模组240输出端上的第二基座410，设置在所述第二基座410上、适于向内衬袋121内充气的充气头，以及设置在所述充气头一侧的压力检测机构。

所述充气头包括固定安装在所述第二基座410的一端的第一管路421，设置在在所述第一管路421底部的充气嘴422，设置在所述充气嘴422与所述第一管路421连接处的周向的密封部423；所述压力检测机构包括设置在所述第一管路421外部、且与所述密封部423底部相连通的封闭容腔424，以及设置在所述封闭容腔424外侧、用于检测封闭容腔424内部压力的压力检测器425。

气体依次通过第一管道和充气嘴422向内衬袋121中进行充气并保压，使得桶中的内衬袋121受到气压的作用展开直至完全贴合桶的内壁；压力检测机构设置在封闭容腔424外侧，并与封闭容腔424的内部相连通，而封闭容腔424和内部的内侧带连通，压力检测机构能够实时检测内衬袋121内的气压，用户能够通过压力检测机构得知设置在桶中的内衬袋121中的气体的压力变化，进而判断内衬袋121是否漏气，并且能够通过压力检测机构得知内衬袋121是否被充满气体。

需要说明的是，所述桶体111至少设置有两个孔洞(注液口112和排气口113)，当充气组件400通过注液口112向内衬袋121充气时，位于一侧的排气口113处于与外界连通的状态，当向内衬袋121充气时，会排除桶内的气体，使得内衬袋121受到气压的作用展开直至完全贴合桶的内壁。

其中，所述密封部423的形状为圆形，所述密封部423的大小与桶口的大小相匹配。当充气嘴422伸入桶口中时，密封部423能够压在桶口上，并完全覆盖住桶口，避免充气嘴422向桶中充气时发生漏气。

在进一步实施例中，所述第一管路421通过气路、调压阀426与气源相连接；在所述第一管路421上设置有所述压力释放口427。通过调压阀426控制气流持续向内衬袋121内充气至最大压力并保持；当压力检测机构检测到内衬袋121内的压力到达预定值后，压力释放口427能够气动排气，便于控制内衬袋121中的压力达到预定值。

排气盖寻卸旋组件，设置在所述内衬袋121内盖卸充旋组件的一侧；所述排气盖寻卸旋组件包括可运动至距离所述主动滚轮268和从动滚轮271中心处预定长度、自动寻找排气口113位置的探测机构500，适于拆卸位于排气处的盖体的第二旋盖机构600；

其中，需要说明的是，所述排气盖寻卸旋组件安装在另一运动系统上，且位于内衬袋121内盖卸充旋组件的运动系统的一侧，并保持预定距离。两者的运动系统的结构相同，具体内容参见上文。另外，所述第二旋盖机构600的结构与所述第一旋盖机构300的结构相同；所述第二旋盖机构600与所述第一旋盖机构300分别安装在不同的运动系统上，因此不再赘述。

在本实施例中，着重描述探测机构500。参阅附图8，所述探测机构500包括：第三基座510、支架520、接触部，接近传感器540和弹性件550。第三基座510至少可沿着X轴和/或Z轴运动；支架520的内部中空，安装在所述第三基座510上；接触部铰接在所述支架520的底部的中间位置，接触部可沿着所述支架520底部的中心转动；接近传感器540设有两个，设置在所述支架520和接触部之间形成的预定空间内，且沿所述第支架520的中轴线左右对称分布；所述弹性件550用于静置状态的复位；当待加工的包装桶沿着所述主动滚轮268和从动滚轮271中心处转动时，位于所述排气口113位置的盖体上的凸起会与接近传感器540产生感应。

在本实施例中，由于所述包装桶的注液口112位于桶体111中央位置，通过转桶组件对桶体111进行对中，既可以准确得到所述注液口112的位置，而且对于同一规格的包装桶，排气口113相当于注液口112的距离保持一致，因此所述排气盖寻卸旋组件设置在所述内衬袋121内盖卸充旋组件的一侧，并与所述充旋一体机构保持预定距离，所预定距离等于所述注液口112相对与排气口113的长度，如此可以将整个桶体111上表面的圆形探寻范围缩小为一个圆周的探寻范围，通过转桶组件使得桶体111沿着注液口112旋转桶体111一周，即可准确得到所述排气口113的位置。

为了方便理解全自动寻卸充旋一体机的技术方案，对其工作原理做出简要说明：将内衬袋121的外圈盖122与内衬袋121的注液口112处的桶口相固定；X轴直线模组220水平移动，调整第一旋盖机构300至注液口112的上方(即，所述主动滚轮268和从动滚轮271中心处)；然后通过转桶组件使得待加工的包装桶沿着所述主动滚轮268和从动滚轮271中心处转动时，位于所述排气口113位置的盖体上会与探测机构500产生感应，确定所述排气口113的位置；然后第一Z轴直线模组230带动旋盖头360向下运动，在万向节350的配合下使得所述旋盖头360与内衬袋121的内圈盖123相抵；旋盖头360夹持住内衬袋121的内圈盖123，在伺服电机的驱动下，第一主轴330、万向节350、第二主轴340旋转，实现旋盖、拆卸；同样地，调整第二旋盖组件至排气口113的位置，并通过第二旋盖组件拆卸排气口113处的盖体；完成盖体拆卸过程后，X轴直线模组220水平移动，调整充气组件400至注液口112的上方，然后第二Z轴直线模组240带动旋盖头360向下运动，至密封部423与注液口112相抵，此时封闭腔体与内衬袋121相连通；通过调压阀426控制气流持续向内衬袋121内充气至最大压力并保持，使得内衬袋121受到气压的作用展开直至完全贴合包装桶的内壁。在此过程中，可以通过检测封闭腔体内的压力变化，判断内衬袋121是否漏气；当封闭腔体内的压力变化达到预定值后，压力释放口427自动排气，便于控制内衬袋121中的压力达到预定值。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。