CN101792062A - 块状物料装箱缓冲机构及缓冲方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种块状物料装箱机构，设于上级流水线物料出口的下位，包括第一缓冲漏斗，所述第一缓冲漏斗由大体垂直的单个或多个通道槽组成，并且所述第一缓冲漏斗的底部设有可开闭的漏斗门。所述块状物料装箱机构，还可包括第二缓冲漏斗，设于所述第一缓冲漏斗下方，所述第二缓冲漏斗的形状和尺寸与所述第一漏斗底部的形状和尺寸相对应，并且其底部也设有可开闭的漏斗门。本发明的块状物料装箱机构，通过缓冲漏斗的缓冲以及对块状物料在缓冲漏斗中摆放姿态的调整，能够实现块状物料在箱体中整齐摆放。适于生产流水线的连续高效生产，具备可靠性高、精度高、适用性广的优点。

Description

块状物料装箱缓冲机构及缓冲方法

技术领域

本发明涉及一种物料装箱机构，特别是生产流水线上需要精确的检测及控制数量的自动化块状物料装箱缓冲机构及缓冲方法。

背景技术

随着工业领域各产业的迅速发展，产品的大规模流水线生产方式日益盛行，某一类产品密集集中在一个厂、一个村、一个镇甚至一个县市集中生产，因而形成各类产品的生产基地。在生产规模的扩张中，对生产线的自动化程度要求也不断提高。然而，由于各行业发展的历史原因，各行业生产流水线设备的装备水平远远达不到发展的需要。最典型的特点是生产流水线的前道设备，如需要对原材料进行加工，对产品进行包装等设备，因为必须采用机器加工，这些设备发展起步早，目前设备种类比较齐全。但流水线的后道设备，如产品的计数、装箱、自动开箱封箱等设备，由于在发展的过程中，往往采用了“廉价”的劳动力完成，造成目前很多行业中存在机器在前，密集人工在后的生产流水线模式。典型的行业包括食品行业、橡塑制品行业、金属制品行业、农产品(水产品)加工行业等等。

但现实的情况是劳动力不再廉价，社会的变革以及激烈的市场竞争迫使劳动力密集型企业的人工成本不可避免的成为该企业巨大负担；同时，食品卫生安全、橡胶塑料以及金属粉末、化学残留物等有毒有害物质对生产线员工的侵害，也日益新生代劳工选择绿色工作岗位的重要考虑因素；再而，新生代的劳工不能再坚持类似于小鸡啄米似的简单、重复、低效的工作。多种因素的存在，在经济复苏回暖之际，造成劳动密集型企业招工荒，企业忍痛提高工资待遇及福利，也不能完善的解决此问题。

影响生产流水线后道自动化设备发展的技术难点主要在计数(或流体的流量控制)以及装箱(固体的装瓶装袋)。流体流量的检测及罐装技术发展历史比较长，现在已经形成基本满足市场所需的各种原理结构的罐装机构。但对固体，尤其是块状物料，因其外形、在生产流水线上行进的姿态、速度、表面可能附着水分、粉末、可能发生重叠与粘连、是否需要整齐放箱等等客观因素，所以实用的计数装箱方法，目前在上述行业中基本上是处于空白状态。

解决生产流水线上块状物料的装箱(袋，以下简称箱)，装箱缓冲机构是关键环节。生产流水线的连续式生产，放箱时空箱与满箱的换箱间隔，条形块状物料的整齐放箱，均需要通过装箱缓冲机构实现。目前使用的极少数装箱缓冲机构，大都采用机械方式规整物料后缓冲放箱，其前提条件是物料形状需规范、在生产流水线上的行走姿态规整、不能出现物料重叠粘连等情况，同时异形的次品物料容易造成通道堵塞、完全机械约束的结构造成生产效率低下等。

发明内容

为了解决针对块状物料装箱上存在的问题，本发明的目的在于提供一种块状物料装箱缓冲机构及缓冲方法，提供的缓冲机构是一种适用于生产流水线，稳定且***结构完善、不受环境条件、物料外形限制的块状物料装箱机构。

本发明的技术方案如下：

块状物料装箱机构，设于上级流水线物料出口的下位，包括第一缓冲漏斗，所述第一缓冲漏斗由大体垂直的单个或多个通道槽组成，并且所述第一缓冲漏斗的底部设有可开闭的漏斗门。

所述块状物料装箱机构，还包括第二缓冲漏斗，设于所述第一缓冲漏斗下方，所述第二缓冲漏斗的形状和尺寸与所述第一漏斗底部的形状和尺寸相对应，并且其底部也设有可开闭的漏斗门。

所述块状物料装箱机构，还包括设于上级流水线物料出口处的物料计数器。

所述漏斗门以旋转方式开闭，由放箱控制器驱动，所述放箱控制器包括用于控制漏斗门转动力矩、转动角度以及动作时间的关门电机。

所述放箱控制器还包括上级流水线通讯处理器，所述上级流水线通讯处理器通过现场总线方式、或者点对点IO端口方式与上级流水线连接，用于接收上级流水线的指令或与上级流水线的物料计数器配合，并实时取得每个物料末端离开上位计数器探头的时刻信息及物料在通道槽中的下落位置，指令所述关门电机执行延时开门或者关门动作。

所述关门电机内部设有角度限位结构，允许漏斗门的旋转角度大于90度。

所述第一和第二缓冲漏斗的通道槽的侧壁与垂直方向一致或成5度以上倾角。

所述第一和第二缓冲漏斗的通道槽的宽度小于物料长度的1/2。

采用本发明的块状物料装箱机构，通过缓冲漏斗的缓冲以及对块状物料在缓冲漏斗中摆放姿态的调整，实现连续生产时，空箱与满箱的切换间隔不影响生产的连续性，同时，能够在箱体中实现整齐摆放。两级缓冲漏斗结构适于生产流水线的连续高效生产，具备可靠性高、精度高、适用性广、对多规格块状物料同线生产的兼容性强、不会因物料异形而发生堵塞的优点，同时缓冲漏斗结构小巧、简洁稳定、免维护，可广泛应用在食品加工、橡塑制品、金属制品、农产品(水产品)加工等多个行业中。

附图说明

图1为本发明的块状物料缓冲机构的结构原理图。

图2为本发明的块状物料缓冲机构的左视图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，从而更好地理解本发明的实质性特点和显著的进步。

在自动化的生产流水线上，块料物料4经由本发明的缓冲机构，可自动、连续、整齐的被装箱。所述块状物料缓冲机构设置于上级流水线物料出口的下位。

如图1和图2所示，按照本发明的第一个实施方式，对于不需要规则排列放箱的物料，采用一级缓冲即可。所述块状物料缓冲机构，包括第一缓冲漏斗1，所述第一缓冲漏斗1由大体垂直的单个或多个通道槽3组成，分别对应流水线上级流水线的多个通道，各通道槽3分别缓冲相应通道到达的物料。通道槽的侧壁与垂直方向一致，或者与垂直方向成5度以上的倾斜角度，可有效防止物料在通道槽3中相互堆积拥挤，形成“搭桥”而不能自然下落，影响关门的时序控制。

第一缓冲漏斗1的底部设有由放箱控制器16控制的第一缓冲漏斗的漏斗门9，驱动漏斗门9打开放料或者关闭暂存后续物料4。所述放箱控制器16包括关门电机20。关门电机20可控制漏斗门9的动作力矩以及开关门的动作时间。第一缓冲漏斗的漏斗门9采用旋转方式开合，关门电机20内部加装了角度限位结构8，允许漏斗门的旋转角度在90度以上。这种结构的优点是放料速度快，物料4下落时不会影响姿态；关门时力矩可控，不会夹伤物料；同时高于90度的旋转余量，允许第一缓冲漏斗的漏斗门9在安装时不需要很精确安装角度定位。

如果需要对物料整齐摆放，则第一缓冲漏斗的通道槽3的宽度须小于物料4长度的1/2，否则可能出现物料下落后不能自然整齐摆放。实际的情况是物料的长宽比大于2.5以上的物料，才需要考虑整齐摆放，否则手工摆放也未必能摆好。

在上级流水线19末端还设有一物料计数器18。第一缓冲漏斗的漏斗门9动作的时间基准取决于物料计数器18检测信号，当物料4的末端离开上级流水线输送线，进入垂直方向的自由落体运动，即开始计时。由于固体物料的自由下落时间基本确定，由电机驱动的第一缓冲漏斗的漏斗门9能够准确的在连续物料的间隙中执行开关动作，达到精确缓冲及放箱的目的。

所述放箱控制器16还包括上级流水线通讯处理器17，可通过现场总线方式、或者点对点IO端口方式与上级流水线连接，用于接收上位***的指令或与上级流水线的物料计数器18配合，并实时取得每个物料末端离开上位计数器探头的时刻信息及物料在通道槽中的下落位置，指令所述关门电机执行延时开门或者关门动作。

物料4从上级流水线19经计数后自由掉落入第一缓冲漏斗1，同时控制器16通过上位通讯处理器17接收流水线上位***是否有指令送达，接收的指令包括下述指令(部分指令)：空箱14准备就绪；箱内积料也达到防止弹料数量(某些弹性物料单只下落到空箱后可能引起反弹，继而引起关门夹料或者物料弹到空箱外面)；关门指令。

接收到前面两条指令后，放箱控制器16即可执行开门动作。当接收到关门指令时，放箱控制器16不立即关闭，而是启动延时关门机制，当在各通道槽中的正处于下落过程的物料下落到漏斗门的下面后，相应的第一缓冲漏斗的通道漏斗门9即关闭。漏斗门9均关闭后，满箱离开，空箱进入。等新的空箱进入后，缓冲机构进入下一轮的重复动作。

对于生产流水线需要整齐摆放的物料，或在部分规格的物料需要整齐摆放时，须采用两级缓冲结构，按照本发明的第二个实施方式，所述块状物料装箱机构，还包括第二缓冲漏斗2，设于所述第一缓冲漏斗1下方，第二缓冲漏斗2也是由大体垂直的单个或多个通道槽6组成，第二缓冲漏斗2的通道槽的数量及通道槽宽度与第一缓冲漏斗1的底部相一致，这样既有助于物料从第一缓冲漏斗下落到第二缓冲漏斗的过程中，物料的姿态保持不变，而且从第二缓冲漏斗下落到空箱中时物料能够均匀有序下落，到箱体中的姿态得到保持。

第二缓冲漏斗2同样在其底部设有由关门电机20内部加装的第二缓冲漏斗角度限位结构11驱动的第二缓冲漏斗的漏斗门12，采用第二缓冲漏斗的漏斗门12实现对物料的缓冲。两级缓冲漏斗均采用关门电机驱动漏斗门9或12，保证了漏斗门使用的寿命及稳定性。另外，采用电机驱动，漏斗们动作的力矩及动作时间比其它机械方式要稳定很多，并且漏斗门动作的力矩可设置，不至于在物料异形或者连料的情况下，因漏斗门的转动力矩过大损坏物料。

具体过程如下：块状物料4从上级流水线19经计数器18计数后自由掉落入第一缓冲漏斗1，同时控制器16通过上位通讯处理器17接收上级流水线是否有指令送达，接收的指令包括下述指令(部分指令)：空箱准备就绪；一级开门关门指令；二级开门指令；二级关门指令。

当接收到一级开门关门指令时，控制器执行第一缓冲漏斗延时开门机制，各通道槽等到此通道中正在下落的物料掉到第一缓冲漏斗1的底部时，再执行相应通道的开门动作，开门后即执行延时关门动作，即等到此通道中缓存的物料已经全部下落出第一缓冲漏斗的漏斗门9底部后即关门。

第二缓冲漏斗的漏斗门12在物料数量没有达到装箱数量之前一直处于关闭状态。由于两级式缓冲结构，第一缓冲漏斗1需考虑物料整齐的摆放，漏斗的容积往往受到限制，所以在完整的一次装箱过程中，第一缓冲漏斗1可能多次向第二缓冲漏斗2放料。当第一缓冲漏斗2中存储的物料数量达到装箱数量时，也即是控制器16得到开门放料以及空箱准备就绪的信号后，即开门向空箱14放料。

在得到第二缓冲漏斗关门的指令后，第二缓冲漏斗的漏斗门12即关闭，以准备缓存下一箱的物料。第二缓冲漏斗2的缓存整箱物料后再放入空箱14，可保证物料在下落过程中的姿态不至于改变。

当然，采用两级缓冲漏斗结构及控制方式，生产不需要或者无法整齐摆放的物料也可以同样实现。

前面提供了对较佳实施例的描述，以使本领域内的任何技术人员可使用或利用本发明。对该较佳实施例，本领域内的技术人员在不脱离本发明原理的基础上，可以作出各种修改或者变换。应当理解，说明书中所举的实施例仅是一种较佳实施例，对该实施例做出的修改或者变换都不脱离本发明的保护范围。

Claims (8)

1.块状物料装箱机构，设于上级流水线物料出口的下位，其特征在于，包括第一缓冲漏斗，所述第一缓冲漏斗由垂直的单个或多个通道槽组成，并且所述第一缓冲漏斗的底部设有可开闭的漏斗门。

2.根据权利要求1所述的块状物料装箱机构，其特征在于，还包括第二缓冲漏斗，设于所述第一缓冲漏斗下方，所述第二缓冲漏斗的形状和尺寸与所述第一漏斗底部的形状和尺寸相对应，并且其底部也设有可开闭的漏斗门。

3.根据权利要求1或2所述的块状物料装箱机构，其特征在于，还包括设于上级流水线物料出口处的物料计数器。

4.根据权利要求1或2所述的块状物料装箱机构，其特征在于，所述漏斗门以旋转方式开闭，由放箱控制器驱动，所述放箱控制器包括用于控制漏斗门转动力矩、转动角度以及动作时间的关门电机。

5.根据权利要求4所述的块状物料装箱机构，其特征在于，所述放箱控制器还包括上级流水线通讯处理器，所述上级流水线通讯处理器通过现场总线方式、或者点对点IO端口方式与上级流水线连接，用于接收上级流水线的指令或与上级流水线的物料计数器配合，并实时取得每个物料末端离开上位计数器探头的时刻信息及物料在通道槽中的下落位置，指令所述关门电机执行延时开门或者关门动作。

6.根据权利要求5所述的块状物料装箱机构，其特征在于：所述关门电机内部设有角度限位结构，允许漏斗门的旋转角度大于90度。

7.根据权利要求1或2所述的块状物料装箱机构，其特征在于，所述第一缓冲漏斗和第二缓冲漏斗的通道槽的侧壁与垂直方向一致或成5度以上倾角。

8.根据权利要求7所述的块状物料装箱机构，其特征在于，所述第一缓冲漏斗和第二缓冲漏斗的通道槽的宽度小于物料长度的1/2。

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