一种螺杆自动化包装计数和分料装置

技术领域

本发明属于自动化包装设备技术领域，具体是一种螺杆自动化包装计数和自动化分料装置。

背景技术

螺杆是重要的建材，广泛应用于建筑行业，如屋面吊顶、消防和各类管道安装等，根据使用场合不同，螺杆规格多样。螺杆生产中，前道加工工序基本可实现自动化或半自动化，但在后道包装中，目前仍旧依赖于人工，计数困难、分料困难。工人首先需要从成品中数出一定数量（根据规格和客户要求确定）的螺杆，然后成捆分料，再用软绳或铁丝扎紧，最后再在成捆螺杆外缠绕编织袋贴上标签。其中，螺杆自动计数和分料是包装中的难点，目前市场没有成熟自动化解决方案。该行业大多为中小企业，从事此类工作的也大都为高龄或临退人员，由于螺杆重量相对较大，特别是成捆后，极易发生安全事故。且由于螺杆附加值较低，故对设备成本要求较高，需要低成本高可靠性解决方案。

螺杆生产的包装工序目前仍依赖于人工，工人首先需要从散乱堆放的成品中数出一定数量（根据规格和客户要求确定）的螺杆，然后按包装规格分组，再用软绳或铁丝捆扎，最后缠绕编织袋贴上标签。

其中，螺杆自动计数和分料是包装中的难点，存在以下问题：1.计数困难、分料困难，目前市场没有成熟自动化解决方案，需要依赖工人进行人工计数，易出错，效率低。2.该行业大多为中小企业，从事此类工作的也大都为高龄或临退人员，由于螺杆重量相对较大，特别是成捆后，极易发生安全事故，需提高自动化水平，尽量减少人工干预。3.且由于螺杆附加值较低，故对设备成本要求较高，需要低成本高可靠性解决方案。

发明内容

本发明为了解决螺杆自动化包装中的自动计数和分料的问题，提供一种螺杆自动化包装计数和分料装置。

本发明采取以下技术方案：一种螺杆自动化包装计数和分料装置，包括：

整理单元，整理单元设置进料口和出料口，整理单元对螺杆进行整理和排列；

计数单元，计数单元接整理单元的出料口，对整理后的螺杆进行计数；

分料单元，分料单元接计数单元，分料单元对计数完成的螺杆，按包装单元依次进行整型并输送至后道，进行捆扎和包装。

在一些实施例中，整理单元包括一级整理输送带和二级整理输送带，一级整理输送带上方设置导向盖板I，一级整理输送带与导向盖板I之间的距离略大于螺杆直径；二级整理输送带上方设置导向盖板II，二级整理输送带与导向盖板I之间的距离略大于螺杆直径。

在一些实施例中，导向盖板I为圆弧状，导向盖板II为平板状，导向盖板I与一级整理输送带组成喇叭口状的进料口。

在一些实施例中，导向盖板II安装在高度调整模块上，高度调整模块精确调整导向盖板和二级整理输送带之间的间距。

在一些实施例中，一级整理输送带和二级整理输送带共用从动轴，一级一级整理输送带和二级整理输送带之间设置有夹角，可在重力作用下保证螺杆持续进料。

在一些实施例中，高度调整模块包括设置在两侧的立柱，立柱内安装有导杆和滑块I，滑块I沿导杆上下滑动，滑块I上固定安装板，安装板并与丝杆I的螺母固连，丝杆I顶端连接手轮和数字式位置显示器，通过调节手轮带动安装板上下移动，左右两侧的丝杆I和导杆通过同步带I、同步带轮及张紧轮实现同步驱动。

在一些实施例中，计数单元包括前后分别设置入口和出口的厢体状的计数盒，计数盒呈倾斜布置，其入口设有导向，其出口设置档停气缸，计数盒盒体内宽度略大于螺杆的长度，计数盒盒体内高度调整为略大于当前螺杆的直径，计数盒内的螺杆以单层的形式紧密排布，计数盒内设置光纤传感器，用于检测计数盒内螺杆是否已满。

在一些实施例中，计数盒包括底板、盖板及侧板，盖板两侧与高度调整模块连接，实现盖板高度精确调节；

盖板表面设置有可以调节位置的横档II，横档II两端安装两组压止气缸，盖板在气缸的位置留有缺口，压止气缸缸杆伸出时，直接压住计数盒内的螺杆。

在一些实施例中，分料单元包括螺杆束整型模块、推送模块以及输送模块，所述螺杆束整型模块两块左右对称设置的横档III，横档III安装在导轨滑块组件上，导轨滑块组件沿导轨移动，横档III上装有多组支架III，分别与两侧的夹板I和夹板II连接，夹板I和夹板II以输送模块为对称中心左右移动；

输送模块包括设置在夹板I和夹板II中间的链板输送带，链板输送带由减速电机III通过链轮驱动；

推送模块包括导轨，导轨上设有可以沿其移动的滑块，滑块上安装气缸安装座，气缸安装座上安装气缸，气缸前端连接摆臂，摆臂沿支点摆动，摆臂上安装推板，当气缸伸出时，推板可运动至夹板I和夹板II之间，并与链板输送带上表面贴合。

在一些实施例中，导轨一侧设置由驱动电机和减速器通过同步轮带动的同步带II，同步带II与滑块II固连，驱动滑块II移动。

与现有技术相比，本发明开发高可靠性低成本连续式自动化计数分料装置，首先开发进料及理料装置，可高效地整理螺杆。通过理料单元后，可将无序堆积的螺杆排列整齐并逐根逐次进入计数工序，方便进行计数。对于计数装置，针对物料使用环境相对较恶劣，振动、粉尘及光照等不稳定因素影响的问题，摒弃采用各类传感器或机器视觉等技术，采用技术盒的计数方式，降低对环境因素要求，提升装置的稳定性，并有效降低设备成本和使用成本。开发分料装置与计数装置协同作用，对计数完的物料进行分料、整型，并按包装单元依次输送至后道包装工序，保证连续性生产。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明整理单元结构示意图；

图3为本发明一级整理输送带和二级整理输送带结构示意图；

图4为本发明高度调整模块结构示意图；

图5为本发明高度调整模块同步装置结构示意图；

图6为本发明计数单元结构示意图；

图7为本发明分料单元结构示意图；

图中1-进料口，2-机架，3-整理单元，4-计数单元，5-分料单元，6-电气控制单元；

11-导向杆I，12-导向杆II；

31-一级整理输送带，32-二级整理输送带，34-导向盖板I，35-导向盖板II，36-高度调整模块；

311-减速电机I，312-驱动轴I，313-链轮I，314-金属链板输送带I；

321-链轮II，322-驱动轴II，323-减速电机II，324-金属链板输送带II，325-支架I；

361-立柱，362-横档I，363-丝杆I，364-导杆，365-滑块I，366-数字式位置显示器，367-手轮I，368-安装板，369-同步带轮，370-张紧轮，371-同步带I；

41-底板，42-盖板，43-侧板，44-支架II，45-横档II；

451-导轨滑块单元，452-手轮II，453-丝杆II，454-压止气缸，455-光纤传感器；

51-同步带II，52-链板输送带，53-横档III；

511-电机和减速器，512-滑块II，513-气缸安装座，514-气缸，515-摆臂，516-推板，517-导轨；

521-减速电机III，522-链轮；

531-支架III，532-导轨滑块组件，533-丝杆III，534-夹板I，535-夹板II。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明可划分为以下几个单元：进料口1、机架2、整理单元3、计数单元4、分料单元5以及电气控制单元6。

进料口1为螺杆上料位，通过起重设备进行喂料；整理单元3可对螺杆进行整理和排列，以便于进行计数；计数单元4主要用于对整理后的螺杆按照包装要求进行计数；分料单元5可对计数完成的螺杆，按包装单元依次进行整型并输送至后道，进行捆扎和包装，方便实现连续性生产。上述装置都安装在机架2上，并由电气控制单元6控制。

（1）如图2所示，进料口1包含导向杆I11和导向杆II12，成品螺杆原料通过起重机械吊装进入导向杆，螺杆沿导向杆I11和导向杆II12，首先进入整理单元3。

（2）如图2、3所示，整理单元3包含一级整理输送带31和二级整理输送带32，导向盖板I34和导向盖板II35，及一组高度调整模块36。散乱螺杆通过进料口1的导向杆I11和导向杆II12，逐次进入计数模块3的一级整理输送带31和二级整理输送带32。其中，一级整理输送带31中，包括减速电机I311，减速电机I311通过驱动轴I312和链轮I313，驱动两组并联的金属链板输送带I314。二级整理输送带32中，减速电机II323通过驱动轴II322和链轮II321，驱动同轴并联的三组金属链板输送带II324。一级整理输送带31和二级整理输送带32共用从动轴，通过多组支架325，将一级整理输送带31二级整理输送带以一定夹角固连在机架2上。

一级整理输送带31和二级整理输送带32上，分别安装有导向盖板I34和导向盖板II35。其中，导向盖板I34为圆弧状，导向盖板II35为平板状。导向盖板I34与机架2连接，与一级整理输送带31组成喇叭口状，目的是将堆叠的螺杆通过输送振动通过喇叭口后，进行排列和整理。可通过调整腰型孔安装位置来调整导向盖板I34与一级整理输送带31间的间距，以控制螺杆进料的速度。导向盖板II35与高度调整模块36通过安装板368连接。通过高度调整模块36精确调整导向盖板35和二级整理输送带32之间的间距，针对不同规格尺寸的螺杆，调整其间距为略大于螺杆直径。因此，通过一级整理输送带31和二级整理输送带32的逐级输送整理，当螺杆到达整理单元出口时，将以单层的形式逐根进入后续计数单元。

如图4、5所示，高度调整模块36的机架由两组立柱361和横档I362固连而成，立柱361中，安装有导杆364和滑块I365，滑块I365沿导杆364可上下滑动，安装板368固连在滑块365上，并与丝杆I363的螺母固连。丝杆I363顶端连接手轮367和数字式位置显示器366，通过调节手轮367，可带动安装板368上下移动，从而精确调整导向盖板II35与二级整理输送带32的间距，调整量可通过位置显示器366精确显示。高度调整模块36左右两组丝杆和导轨通过同步带I371、同步带轮369及张紧轮370实现同步驱动，使得调整一侧的手轮367即可使两侧的安装板368同步上下运动。

（3）螺杆经过整理单元3后以单层的形式逐根进入计数单元4。如图6所示，计数单元4主体由底板41、盖板42及侧板43组成，构成一个厢体状的计数盒。底板41的四组支架II44与机架2固连，并呈一定角度布置，其入口含有导向，以顺接整理单元出来的螺杆，且依靠重力作用，使得螺杆紧密排布。盖板42两侧的安装板421与高度调整模块36的安装板368连接，可实现盖板42高度精确调节。通过调整盖板42与底板41的间距，可使得计数盒内螺杆单层排布。盖板42底端装有两组档停气缸422，当气缸伸出时，气缸起到档停作用，阻挡螺杆落下，使得螺杆堆积在计数盒内；当气缸收回时，螺杆可按次序成排下落至分料单元5。盖板42表面固连着两组导轨滑块单元451，横档II45安装在滑块上，可沿导轨上下移动。横档II45两端安装两组压止气缸454，盖板42在气缸454的位置留有缺口，压止气缸454缸杆伸出时，可直接压住计数盒内的螺杆。通过调节丝杆453上的手轮452，可精确调整横档II45在盖板42上的位置，进而调整压止气缸下压的位置。光纤传感器455，检测计数盒内螺杆是否已满。

可知，计数盒盒体内宽度略大于螺杆的长度，通过调节高度调整模块亦可使计数盒盒体内高度调整为略大于当前螺杆的直径,此时，计数盒内的螺杆以单层的形式紧密排布。则可知，当螺杆规格确定、数量确定的情况下，相应螺杆在计数盒内的堆积高度是一定的。因此，通过压止气缸454和挡停气缸422协同配合，便可高效可靠地数出所需数量的螺杆。

针对某一规格螺杆，包装数量为n根一组,螺杆直径为d，详细计数过程如下：

a.调整手轮367，使得计数盒盒体内高度h略大于d；

b.调整手轮452，调整横档II45的位置，使得压止气缸454压块底部边缘离挡停气缸422压块内侧边缘距离为nd；

c.挡停气缸422伸出，压止气缸454缩回，计数盒开始进料；

d.当计数盒内螺杆装满时，触发传感器455，压止气缸伸出，可知，此时，压止气缸正好压在第n+1及以上的若干根螺杆上；

e.挡停气缸422缩回，螺杆在重力作用下从计数盒底端依次滑落，进入分料单元，滑落的数量正好为n根。从第n+1根开始，因为压止气缸的作用，依旧停留在计数盒内；

f.重复步骤c~e,完成第n+1~2n根螺杆的计数。以此类推，直到完成本批次所有螺杆的计数。如果需要对另一批次不同规格的螺杆进行计数，则首先执行步骤a、b，再重复c~f即可。

（4）如图7所示，分料单元5主要是对计数完成螺杆按包装单元进行依次整型和输送，分料单元包含螺杆束整型模块、推送模块及输送模块，以完成对螺杆束宽度和高度的约束、螺杆两端的对齐、以及将螺杆按包装单元依次推送至下一工序三个功能。螺杆束整型模块主体为两块左右对称分布的横档III53，安装在导轨滑块组件532上，可沿导轨移动，横档53上装有多组支架III531，分别与夹板I534和夹板II535连接。丝杆III533为双向正反牙丝杆，通过手轮转动丝杆III533，可使夹板I534和夹板II535以输送带为对称中心左右移动，针对不同规格和包装数量的螺杆，通过调整夹板I534和夹板II535的间距来进行挤压塑型。输送模块由减速电机III521通过链轮522推动链板输送带52，与推送模块的推板516协同作用，进行螺杆束输送。推送模块采用同步带方式驱动，驱动电机和减速器511通过同步轮带动同步带51，同步带侧安装导轨517，导轨上有滑块512，气缸安装座513安装在滑块512上，并与同步带II51固连，气缸514安装在气缸安装座513上，通过同步带II51运动，带动气缸514沿着导轨方向运动。推板516安装在摆臂515上，摆臂515安装在气缸安装板513上。通过气缸514的伸缩，摆臂515可沿支点摆动，当气缸伸出时，推板516可运动至两块夹板I534和夹板II535之间，并与链板链板输送带52上表面贴合。当计数单元4下料时，气缸514收缩，推板516收回，整个气缸组件运动至起始位置，避开螺杆进料路径。当螺杆进料完毕后，气缸514伸出，推板516运动至推送位置。此时，同步带II51和链板输送带52同时动作，螺杆端面受推板516挤压对齐，并在链板和推板的协同作用下，整体进入下一环节，进行捆扎包装。

详细步骤：

针对某一规格螺杆，包装数量为n根一组,螺杆直径为d；

1.调整导向盖板34腰型安装孔位置来调整导向盖板34与一级整理单元31间的间距，以控制螺杆进料的速度；

2.调整高度调整模块36，使得导向盖板35和二级整理输送带32之间的间距略大于d；

3.调整手轮367，使得计数盒盒体内高度h略大于d；

4.调整手轮452，调整横档II45的位置，使得压止气缸454压块底部边缘离挡停气缸422压块内侧边缘距离为nd；

5.成品螺杆原料通过起重机械吊装进入下料口1，螺杆沿导向杆I11和导向杆II12，进入整理单元3；

6.经过整理单元一级整理输送带31和二级整理输送带32的逐级输送整理，螺杆变成单层平铺的形式，并逐根进入计数单元4。

7.挡停气缸422伸出，压止气缸454缩回，计数盒开始进料；

8.当计数盒内螺杆装满时，触发传感器455，压止气缸伸出，压住第n+1及以上的若干根螺杆；

9.挡停气缸422缩回，螺杆在重力作用下从计数盒底端依次滑落，进入分料单元5，滑落的数量正好为n根；

10.气缸514伸出，推板516运动至推送位置；同步带51和链板输送带52同时动作，螺杆端面受推板516挤压对齐，并在链板和推板的协同作用下，整体进入捆扎包装工序；

11.气缸514收缩，推板516收回，同步带51反向运动带动气缸组件至起始位置；

12.重复步骤7~11,完成第n+1~2n根螺杆的计数。以此类推，直到完成本批次所有螺杆的计数及整型。

如果需要对不同规格的螺杆进行计数和整型，则首先执行步骤1~4，进行初始化工作，再执行步骤5~12即可。

本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。