一种鹌鹑蛋自动打包装盒装置

技术领域

本发明属于蛋类包装技术领域，具体是指一种鹌鹑蛋自动打包装盒装置。

背景技术

鹌鹑蛋的形状不是标准的球形或者椭圆形，而是呈现出一端粗一端细的不对称形状，大体上相当于半个圆形和半个椭圆形的拼接，事实上大多数的蛋类都是这种形状；在高端礼盒产品的打包和装盒过程中，不仅要对产品的大小进行筛选（不能太大也不能太小），还要对码放的方向进行人为干预，从而保证礼盒呈现出最佳的效果。

由于蛋类的这种不对称分布的程度并不明显，因此在自然滚动状态下，蛋类也不会像不倒翁一样自动静止在竖直状态，而是呈横置的卧倒状态，因此如何快速、准确地将鹌鹑蛋以竖直、且上小下大的方向放置在包装盒中，是一个困扰人们已久的技术难题，这个问题目前大多数通过人工码放来解决。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种能够批量拾取、自动调整方向，从而适应高端礼盒包装需求的鹌鹑蛋自动打包装盒装置；想要实现自动调整方向的效果，目前产业上常用机器视觉加控制系统的解决方案，而本发明则利用蛋类形状不对称、重力分布不均匀的特性，结合下重上轻的码放需求，创造性地提出了重力感应式方向自调整机构，通过旋转供气的方式保证旋转摇臂自身重量分配的对称性，利用重力达到自适应调节方向的技术效果。

不仅如此，本发明还创造性地提出了弹性物料预置机构和批量拾取机构，通过能够和重力感应式方向自调整机构产生相对运动的送料机构和取料机构，简化结构的同时保证了批量处理的能力，进而在整体运动节奏不快的情况下，依然能够保证码放效率。

本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种鹌鹑蛋自动打包装盒装置，包括重力感应式方向自调整机构、弹性物料预置机构、批量拾取机构和包装承载组件，所述重力感应式方向自调整机构设于批量拾取机构上，通过重力感应式方向自调整机构能够利用鹌鹑蛋自身重量分配不均匀的特性，自适应地完成方向的调整；所述弹性物料预置机构设于批量拾取机构上，通过弹性物料预置机构能够完成物料的准备，为调整方向前的夹持创造先决条件；所述包装承载组件位于重力感应式方向自调整机构和弹性物料预置机构的下方，由于柔性夹爪为纵向夹持，无法直接放置，通过批量拾取机构能够对调整过方向的鹌鹑蛋进行夹持并将其放置在包装盒底座中。

进一步地，所述重力感应式方向自调整机构包括夹爪升降控制组件、序列式气路控制组件、磁吸式夹爪方向控制组件和夹爪夹持控制组件，所述夹爪升降控制组件设于批量拾取机构上，所述序列式气路控制组件阵列设于夹爪升降控制组件上，所述磁吸式夹爪方向控制组件设于序列式气路控制组件上，所述夹爪夹持控制组件设于磁吸式夹爪方向控制组件上。

作为优选地，所述夹爪升降控制组件包括升降导杆、升降滑块、升降横梁和主气路管道，所述升降导杆对称设于批量拾取机构上，所述升降滑块滑动设于升降导杆上，所述升降横梁设于升降滑块之间，所述升降横梁上阵列设有横梁方孔，所述主气路管道位于升降横梁的一侧。

作为本发明的进一步优选，所述序列式气路控制组件包括气路固定块和支气路管道，所述气路固定块卡合设于横梁方孔中，所述支气路管道卡合设于气路固定块中，所述主气路管道和支气路管道贯通连接，通过阵列设置的支气路管道能够在一次循环中对整排的产品进行夹持和调整，减少了重力感应式方向自调整机构所需的自由度，具有效率高、结构简单、一致性好等优点。

作为优选地，所述磁吸式夹爪方向控制组件包括旋转轴承、旋转摇臂、弧形磁吸块和吸附电磁铁，磁吸式夹爪方向控制组件和夹爪夹持控制组件的结构相对于支气路管道的中心轴线呈中心对称分布，因此当被夹持的物体重心分布不均时，被夹持的物体最终会转变为重的一端在下、轻的一端在上的状态；所述旋转轴承卡合设于气路固定块上，所述旋转摇臂卡合设于旋转轴承上，所述旋转摇臂能够相对于支气路管道旋转，所述弧形磁吸块设于气路固定块上，所述吸附电磁铁设于旋转摇臂上，吸附电磁铁通电时能够产生吸附弧形磁吸块的力，此时旋转摇臂能够被强制转变为横置状态，弧形磁吸块和吸附电磁铁之间始终存在间隙。

作为本发明的进一步优选，所述夹爪夹持控制组件包括双分气管、柔性夹爪和气囊连接片，所述双分气管卡合设于旋转摇臂中，所述双分气管的中间位置设有旋转连接部，所述旋转连接部转动设于支气路管道上，所述柔性夹爪对称设于旋转连接部的两端，所述柔性夹爪和双分气管贯通连接，所述柔性夹爪上设有柔性夹持垫和阵列分布的波浪式中空气囊，当柔性夹爪中充气时，通过波浪式中空气囊的膨胀使柔性夹持垫产生向内的弯曲、进而实现夹持功能，当从柔性夹爪抽气时，柔性夹持垫张开释放被夹持的物体；所述气囊连接片设于波浪式中空气囊的外壁之间，通过气囊连接片能够使得相邻的波浪式中空气囊的外壁连接在一起。

进一步地，所述弹性物料预置机构包括物料滑动组件和倾斜式下料组件，所述物料滑动组件设于批量拾取机构上，所述倾斜式下料组件设于物料滑动组件上；所述物料滑动组件包括直线运动单元、U形弹性片、滑板一和滑板二，所述直线运动单元包括直线导向部和直线滑动部，所述直线导向部对称设于批量拾取机构上，所述直线滑动部滑动设于直线导向部上，所述U形弹性片设于直线滑动部的其中一组上，U形弹性片为扁平状结构，一方面能够保证在感应到重物后发生弹性形变、使下料框倾斜的灵敏度，另一方面能够保证跟随直线运动单元运动时的刚性；所述滑板一设于U形弹性片上，所述滑板二设于直线滑动部的另外一组上。

作为优选地，所述倾斜式下料组件包括下料框、底部辊子和侧面辊子，所述下料框转动设于滑板一和滑板二之间，所述底部辊子阵列设于下料框的底部，所述侧面辊子阵列设于下料框的两侧，底部辊子和侧面辊子具有降低阻力、避免损坏鹌鹑蛋表皮的效果。

进一步地，所述批量拾取机构包括固定式底座、拾取单元和气动拾取夹爪，所述升降导杆对称设于固定式底座上，所述直线导向部对称设于固定式底座上，拾取单元设于固定式底座的侧面，所述拾取单元上依次设置有拾取滑动部、拾取升降部和拾取基板，所述气动拾取夹爪阵列设于拾取基板上，所述气动拾取夹爪的间距与序列式气路控制组件的间距相匹配，通过阵列设置的气动拾取夹爪能够将鹌鹑蛋从柔性夹爪中取下并放置在包装盒底座中，完成装盒。

进一步地，所述包装承载组件包括传送皮带和包装盒底座，所述包装盒底座置于传送皮带上，所述包装盒底座上阵列设有与气动拾取夹爪相对应的包装盒圆槽。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

（1）通过重力感应式方向自调整机构能够利用鹌鹑蛋自身重量分配不均匀的特性，自适应地完成方向的调整；

（2）通过弹性物料预置机构能够完成物料的准备，为调整方向前的夹持创造先决条件；

（3）由于柔性夹爪为纵向夹持，无法直接放置，通过批量拾取机构能够对调整过方向的鹌鹑蛋进行夹持并将其放置在包装盒底座中；

（4）通过阵列设置的支气路管道能够在一次循环中对整排的产品进行夹持和调整，减少了重力感应式方向自调整机构所需的自由度，具有效率高、结构简单、一致性好等优点；

（5）磁吸式夹爪方向控制组件和夹爪夹持控制组件的结构相对于支气路管道的中心轴线呈中心对称分布，因此当被夹持的物体重心分布不均时，被夹持的物体最终会转变为重的一端在下、轻的一端在上的状态；

（6）吸附电磁铁通电时能够产生吸附弧形磁吸块的力，此时旋转摇臂能够被强制转变为横置状态；

（7）当柔性夹爪中充气时，通过波浪式中空气囊的膨胀使柔性夹持垫产生向内的弯曲、进而实现夹持功能，当从柔性夹爪抽气时，柔性夹持垫张开释放被夹持的物体；

（8）通过气囊连接片能够使得相邻的波浪式中空气囊的外壁连接在一起；

（9）U形弹性片为扁平状结构，一方面能够保证在感应到重物后发生弹性形变、使下料框倾斜的灵敏度，另一方面能够保证跟随直线运动单元运动时的刚性；

（10）底部辊子和侧面辊子具有降低阻力、避免损坏鹌鹑蛋表皮的效果；

（11）通过阵列设置的气动拾取夹爪能够将鹌鹑蛋从柔性夹爪中取下并放置在包装盒底座中，完成装盒。

附图说明

图1为本发明提出的一种鹌鹑蛋自动打包装盒装置的立体图；

图2为本发明提出的一种鹌鹑蛋自动打包装盒装置的主视图；

图3为本发明提出的一种鹌鹑蛋自动打包装盒装置的左视图；

图4为本发明提出的一种鹌鹑蛋自动打包装盒装置的俯视图；

图5为图3中沿着剖切线A-A的剖视图；

图6为图2中沿着剖切线B-B的剖视图；

图7为图4中沿着剖切线C-C的剖视图；

图8为本发明提出的一种鹌鹑蛋自动打包装盒装置的重力感应式方向自调整机构的结构示意图；

图9为本发明提出的一种鹌鹑蛋自动打包装盒装置的弹性物料预置机构的结构示意图；

图10为本发明提出的一种鹌鹑蛋自动打包装盒装置的批量拾取机构的结构示意图；

图11为本发明提出的一种鹌鹑蛋自动打包装盒装置的包装承载组件的结构示意图；

图12为图5中Ⅰ处的局部放大图；

图13为图7中Ⅱ处的局部放大图；

图14为图6中Ⅲ处的局部放大图；

图15为图8中Ⅳ处的局部放大图；

图16为本发明的工作流程示意图。

其中，1、重力感应式方向自调整机构，2、弹性物料预置机构，3、批量拾取机构，4、包装承载组件，5、夹爪升降控制组件，6、序列式气路控制组件，7、磁吸式夹爪方向控制组件，8、夹爪夹持控制组件，9、升降导杆，10、升降滑块，11、升降横梁，12、主气路管道，13、气路固定块，14、支气路管道，16、旋转轴承，17、旋转摇臂，18、弧形磁吸块，19、吸附电磁铁，20、双分气管，21、柔性夹爪，22、气囊连接片，23、横梁方孔，27、旋转连接部，28、波浪式中空气囊，29、柔性夹持垫，30、物料滑动组件，31、倾斜式下料组件，32、直线运动单元，33、U形弹性片，34、滑板一，35、滑板二，36、下料框，37、底部辊子，38、侧面辊子，39、直线导向部，40、直线滑动部，41、固定式底座，42、拾取单元，43、气动拾取夹爪，44、拾取滑动部，45、拾取升降部，46、拾取基板，47、传送皮带，48、包装盒底座，49、包装盒圆槽。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1~图16所示，本发明提出了一种鹌鹑蛋自动打包装盒装置，包括重力感应式方向自调整机构1、弹性物料预置机构2、批量拾取机构3和包装承载组件4，重力感应式方向自调整机构1设于批量拾取机构3上，通过重力感应式方向自调整机构1能够利用鹌鹑蛋自身重量分配不均匀的特性，自适应地完成方向的调整；弹性物料预置机构2设于批量拾取机构3上，通过弹性物料预置机构2能够完成物料的准备，为调整方向前的夹持创造先决条件；包装承载组件4位于重力感应式方向自调整机构1和弹性物料预置机构2的下方，由于柔性夹爪21为纵向夹持，无法直接放置，通过批量拾取机构3能够对调整过方向的鹌鹑蛋进行夹持并将其放置在包装盒底座48中。

批量拾取机构3包括固定式底座41、拾取单元42和气动拾取夹爪43，升降导杆9对称设于固定式底座41上，直线导向部39对称设于固定式底座41上，拾取单元42设于固定式底座41的侧面，拾取单元42上依次设置有拾取滑动部44、拾取升降部45和拾取基板46，气动拾取夹爪43阵列设于拾取基板46上，气动拾取夹爪43的间距与序列式气路控制组件6的间距相匹配，通过阵列设置的气动拾取夹爪43能够将鹌鹑蛋从柔性夹爪21中取下并放置在包装盒底座48中，完成装盒。

重力感应式方向自调整机构1包括夹爪升降控制组件5、序列式气路控制组件6、磁吸式夹爪方向控制组件7和夹爪夹持控制组件8，夹爪升降控制组件5设于批量拾取机构3上，序列式气路控制组件6阵列设于夹爪升降控制组件5上，磁吸式夹爪方向控制组件7设于序列式气路控制组件6上，夹爪夹持控制组件8设于磁吸式夹爪方向控制组件7上。

夹爪升降控制组件5包括升降导杆9、升降滑块10、升降横梁11和主气路管道12，升降导杆9对称设于批量拾取机构3上，升降滑块10滑动设于升降导杆9上，升降横梁11设于升降滑块10之间，升降横梁11上阵列设有横梁方孔23，主气路管道12位于升降横梁11的一侧。

序列式气路控制组件6包括气路固定块13和支气路管道14，气路固定块13卡合设于横梁方孔23中，支气路管道14卡合设于气路固定块13中，主气路管道12和支气路管道14贯通连接，通过阵列设置的支气路管道14能够在一次循环中对整排的产品进行夹持和调整，减少了重力感应式方向自调整机构1所需的自由度，具有效率高、结构简单、一致性好等优点。

磁吸式夹爪方向控制组件7包括旋转轴承16、旋转摇臂17、弧形磁吸块18和吸附电磁铁19，磁吸式夹爪方向控制组件7和夹爪夹持控制组件8的结构相对于支气路管道14的中心轴线呈中心对称分布，因此当被夹持的物体重心分布不均时，被夹持的物体最终会转变为重的一端在下、轻的一端在上的状态；旋转轴承16卡合设于气路固定块13上，旋转摇臂17卡合设于旋转轴承16上，旋转摇臂17能够相对于支气路管道14旋转，弧形磁吸块18设于气路固定块13上，吸附电磁铁19设于旋转摇臂17上，吸附电磁铁19通电时能够产生吸附弧形磁吸块18的力，此时旋转摇臂17能够被强制转变为横置状态。

夹爪夹持控制组件8包括双分气管20、柔性夹爪21和气囊连接片22，双分气管20卡合设于旋转摇臂17中，双分气管20的中间位置设有旋转连接部27，旋转连接部27转动设于支气路管道14上，柔性夹爪21对称设于旋转连接部27的两端，柔性夹爪21和双分气管20贯通连接，柔性夹爪21上设有柔性夹持垫29和阵列分布的波浪式中空气囊28，当柔性夹爪21中充气时，通过波浪式中空气囊28的膨胀使柔性夹持垫29产生向内的弯曲、进而实现夹持功能，当从柔性夹爪21抽气时，柔性夹持垫29张开释放被夹持的物体；气囊连接片22设于波浪式中空气囊28的外壁之间，通过气囊连接片22能够使得相邻的波浪式中空气囊28的外壁连接在一起。

弹性物料预置机构2包括物料滑动组件30和倾斜式下料组件31，物料滑动组件30设于批量拾取机构3上，倾斜式下料组件31设于物料滑动组件30上；物料滑动组件30包括直线运动单元32、U形弹性片33、滑板一34和滑板二35，直线运动单元32包括直线导向部39和直线滑动部40，直线导向部39对称设于批量拾取机构3上，直线滑动部40滑动设于直线导向部39上，U形弹性片33设于直线滑动部40的其中一组上，U形弹性片33为扁平状结构，一方面能够保证在感应到重物后发生弹性形变、使下料框36倾斜的灵敏度，另一方面能够保证跟随直线运动单元32运动时的刚性；滑板一34设于U形弹性片33上，滑板二35设于直线滑动部40的另外一组上。

倾斜式下料组件31包括下料框36、底部辊子37和侧面辊子38，下料框36转动设于滑板一34和滑板二35之间，底部辊子37阵列设于下料框36的底部，侧面辊子38阵列设于下料框36的两侧，底部辊子37和侧面辊子38具有降低阻力、避免损坏鹌鹑蛋表皮的效果。

包装承载组件4包括传送皮带47和包装盒底座48，包装盒底座48置于传送皮带47上，包装盒底座48上阵列设有与气动拾取夹爪43相对应的包装盒圆槽49。

具体使用时，首先用户需要将筛选过的、大小均匀的鹌鹑蛋，通过外部下料设备或者人工倾倒的方式从下料框36的一端（远离U形弹性片33的一端）放入下料框36中，在倾斜式下料组件31的自重以及内部物料的重力作用下，U形弹性片33被压缩，在下料框36的两端连接位置存在旷量的前提下，下料框36将会呈现出小幅度的倾斜；

由于鹌鹑蛋在底部辊子37和侧面辊子38的支撑下具有极小的运动阻力，因此最终鹌鹑蛋会依次排列在下料框36中，由于下料框36的尺寸限制，鹌鹑蛋的长度方向与下料框36的长度方向相同；

然后通过升降滑块10和升降导杆9的相对滑动将重力感应式方向自调整机构1调整至合适高度，接下来向吸附电磁铁19供电使得吸附电磁铁19产生对弧形磁吸块18的吸附力，进而将旋转摇臂17强制调整为水平状态，并且通过直线运动单元32的运动使重力感应式方向自调整机构1和弹性物料预置机构2之间发生相对运动，此时柔性夹爪21将会从侧面辊子38的间隙插入下料框36的内部；

然后通过增大气路固定块13中气压的方式增大柔性夹爪21的气压，从而使得柔性夹持垫29弯曲并实现对鹌鹑蛋的夹持，夹持完成后通过升降滑块10的上升使得产品从下料框36中脱离后，下料框36跟随着直线运动单元32复位至初始位置；

然后断开弧形磁吸块18的电源，失去吸附力的吸附电磁铁19可以自由旋转，由于旋转摇臂17及其上面安装的零件自身重量均匀，而鹌鹑蛋的重量分布不均匀，因此旋转摇臂17最终会将鹌鹑蛋调整为上轻下重（上小下大）的状态；

然后通过拾取单元42的移动、升降和夹持，以横向夹持的方式将调整过方向的鹌鹑蛋夹持住，在柔性夹爪21泄压张开之后，由拾取单元42和气动拾取夹爪43将鹌鹑蛋放置在包装盒底座48的包装盒圆槽49中；

通过传送皮带47的运动能够带着包装盒底座48移动一个单位距离，完成一次装盒循环。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。