CN103081750B - 全自动营养钵码垛机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全自动营养钵码垛机，包括机架、主动盘组合体、次动盘组合体、钵模转盘、钵体入口、半成品入品、钵体检测头、废料检测头、计数检测头、真空室、风机、码垛计数装置、冲头、码垛盘、数字控制***、伺服电机、气缸，主动盘组合体和次动盘组合体上有机械臂、机械手，由数字控制***根据检测结果和工作程序指令，使营养钵半成品的钵体与废料段、钵体与钵体分离，然后依次完成钵体的整形、钵底打孔、计数码垛工作，本发明克服了背景技术的缺陷，使营养钵半成品的后续工作实现了全自动化，完全取代了手工操作，可与营养钵吹塑机配套对接，具有省工、省力、工效高的特点，大大降低了加工成本，可满足大规模生产的需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种塑料制品加工机械，具体说是一种全自动营养钵码垛机。
背景技术
塑料材质的营养钵是花卉栽培、植物培养试验必不可少且应用广泛的培养容器，具有成本低、使用方便、质轻、易于搬运的特点。生产塑料材质的营养钵，是由吹塑机先吹塑成型对扣着的钵体，钵体间有起连接作用的废料段，属于营养钵半成品，然后再用人工对其余后续工作进行手工操作，使之成为可出售的成品。营养钵的后续工作较多，需要大量的工人手工操作才能达到产量要求，包括：废料分离，即将废料段从钵体与废料段的薄弱连接处拉断；钵体分离，即将两个对扣的钵体从钵体上沿的薄弱连接处拉开成两个独立的营养钵；冲孔，即根据需要在钵底冲出小孔，以利渗水透气；计数码垛，即将一定数量的营养钵码成一摞，通常100个营养钵为一摞。在实际生产中，一台吹塑机生产需要5个体力较好的劳动力完成后续工作，按每班8小时、每人工资100元计算，每班共需支付工资500元。若按实际产量需求实行24小时三班生产，则每天需支付工资1500元。由此可见，现有营养钵半成品的后续工作存在费工、费力、工作效率低、不适应大规模生产、加工成本高的缺陷。
发明内容
本发明旨在克服背景技术的不足，提供一种全自动营养钵码垛机，使营养钵半成品的后续工作实现全自动操作，完全取代手工操作，且可与营养钵吹塑机实行配套对接，以满足塑料营养钵大规模高效生产的需求。
本发明的技术方案是，全自动营养钵码垛机，包括机架、主动盘组合体、次动盘组合体、钵模转盘、钵体入口、半成品入品、钵体检测头、废料检测头、计数检测头、真空室、风机、码垛计数装置、冲头、码垛盘、数字控制***、伺服电机、气缸。机架由墙板、立架、侧室、顶板、底座构成，主动盘组合体通过主动盘轴设置在两个立架之间的上方，次动盘组合体通过次动盘轴设置在两个立架之间的下方，钵模转盘悬浮置于侧室内，侧室上方固定有钵体入口，半成品入口设置在机架前面，其入口端与主动盘组合体、从动盘组合体相近并处于二者的中间位置，钵体检测头4、废料检测头5、计数检测头6分别设置在半成品入口处及钵体入口一侧，侧室下方固定有真空室和码垛计数装置，冲头、码垛盘位于侧室上方，数字控制***负责工作程序控制以及检测头数据的处理和发出控制指令，伺服电机分别设置在主动盘组合体、次动盘组合体一侧，气缸分别设置于主动盘组合体和次动盘组合体内部、顶板上方、冲头和码垛盘上方、码垛计数装置一侧。
所述主动盘组合体包括主动盘、主动盘轴、主动盘齿轮、钵体机械手装置，主动盘轴贯穿于主动盘中心，在主动盘的一端固定有主动盘齿轮，主动盘齿轮受伺服电机驱动，钵体机械手装置共有4组，分别以相同角度设置在主动盘体上。
所述每组钵体机械手装置包括2个钵体机械手、机械臂、旋转座，在每个钵体机械手头部活动安装有夹块，并在连接处装有弹簧，确保抓握动作稳定可靠，2个钵体机械手的根部分别与机械臂的两臂活动连接，机械臂内装有小型气缸，可根据控制指令控制2个钵体机械手同时完成张开(释放)、合拢(抓紧)动作，机械臂上固定有感应头，机械臂根部与旋转座活动连接，旋转座的圆形根部安装在主动盘中，在旋转座的内部装有小型气缸，可根据控制指令控制机械臂打开成呈180°或者复位，也即可使2个钵体机械手分开呈180°或者复位，主动盘轴内设计有提供气动力的气道，位于主动盘内的旋转座部分与主动盘轴中间段设计有滑块导向装置，可使每个机械手装置在主动盘上实现90°自转动作。
主动盘组合体与次动盘组合体配合工作，通过控制主动盘的运转，以及钵体机械手的张开、合拢和机械臂的打开、收拢动作使钵体与废料段分离、钵体与钵体分离和放下钵体的工作。
所述次动盘组合体包括次动盘、次动盘轴、次动盘齿轮、气动座、支撑架、废料机械手，次动盘中心贯穿有次动盘轴，在次动盘的一端固定有次动盘齿轮，次动盘齿轮受伺服电机驱动。气动座共有4个，分别设置在次动盘的四面，每个气动座上固定有一对支撑架。废料机械手共有4个，每个废料机械手根部均与每对支撑架活动连接。在每个废料机械手头部活动安装有夹块，并在连接处装有弹簧，确保抓握动作稳定可靠。在气动座内设置有气缸，用以驱动废料机械手完成张开(释放)、合拢(抓紧)动作。
次动盘组合体与主动盘组合体配合工作，通过控制次动盘的运转以及废料机械手的张开、合拢动作，使废料段与钵体分离和放下废料段工作。
所述侧室有相同的2个，由上、下板置于墙板与立架之间构成，在其上板开有3个与钵模转盘上的钵模孔相对应的等距的圆孔，其中一个圆孔上固定有钵体入口，在钵体入口一侧安装有检测头，此检测头对准机械臂上的感应头，对钵体进行计数检测，在上板中心位置还设计有传动轴孔，在下板上也设计有与上板3个圆孔相对应的吸风网、冲模孔、码垛孔。
所述钵模转盘有相同的2个，分别悬浮置于2个侧室内，钵模转盘上有3个大小相同的钵模孔，孔中装有钵模，钵模大小根据营养钵的规格而定。在钵模转盘一端连接有传动轴，传动轴上端置于顶板上的轴承内，传动轴顶端固定有棘轮棘爪转动机构，由数字控制***使气缸驱动传动轴旋转、定位。在整机工作时，钵模转盘以每次间歇转动120°的行程，使其上的三个钵模孔始终与上板上的三个圆孔相重合，故可连续完成钵体的整形、冲孔、码垛计数工作，且可一直循环工作下去。
所述真空室有相同的2个，真空室为一封闭的圆筒，其上部下板的吸风网相接，其下方有吸风口连接风机，其功能是为了使被钵体机械手夹持变形的钵体通过负压的作用恢复原状，当钵体落入钵体入口时，风机已启动，迅速将钵体吸入钵模转盘的钵模孔中，使钵体形状复原。
所述冲头由一个或多个组成，由气缸驱动，任务是按控制指令在整形后的钵体底部打孔。当经过负压整形的钵体由钵模转盘转到冲头下方且正好与侧室下板的冲模孔相对时，冲头被气缸推动下行，穿过钵体底部***冲模孔，在钵体底部打出孔来。
所述码垛计数器装置有相同的两个，包括圆盘、双向滑道、导轨、导轨齿轮、容器，双向滑道上端连为一体，下端固定于圆盘上，双向滑道内各有一个齿条式导轨，两导轨之间设置有导轨齿轮，在两个导轨顶端固定有容器，并且上升导轨上的容器上沿始终对准下板上的码垛孔，圆盘下面设计有与气缸相连的棘轮棘爪转向机构，圆盘与棘轮棘爪转向机构的中心轴置于底座上的轴承内，气缸在控制***指令下，可使圆盘每次间歇转动180°。
本发明的技术方案使营养钵半成品的后续工作实现了全自动化，且可与营养钵吹塑机配套对接，在实际应用中，一台营养钵吹塑机所生产的营养钵半成品，只需1人操作便可将后续工作完成，具有省工、省力、工效高的特点，大大降低了加工成本，可满足大规模生产的需求。
附图说明
图1是整机结构示意图；
图2是营养钵半成品示意是图；
图3是半成品入口示意图；
图4是主动盘组合体立体图；
图5是次动盘组合体立体图；
图6是钵体与废料、钵体与钵体分离工作原理图；
图7是上板结构示意图；
图8是下板结构示意图；
图9是钵模转盘示意图；
图10是码垛计数装置示意图。
附图中：钵模转盘1 钵模入口2 半成品入口3 钵体检测头4 废料检测头5 计数检测头6 真空室7 风机8 冲头9 码垛盘10 伺服电机11、12 气缸13、14、15、16 墙板17 立架18 侧室19 顶板20 底座21 主动盘轴22 次动盘轴23 钵体24 废料段25 主动盘26 次动盘27 主动盘齿轮28 钵体机械手29 机械臂30 旋转座31 感应头32 次动盘齿轮33 气动座34 支撑架35 废料机械手36 圆孔37 钵模孔38 上板39下板40 吸风网41 传动轴42 冲模孔43 码垛孔44 容器45 导轨46 圆盘47 双向滑道48 导轨齿轮49
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明进行详细描述。
如图1、3、10所示，本发明全自动营养钵码垛机，包括机架、主动盘组合体、次动盘组合体、钵模转盘1、钵体入口2、半成品入口3、钵体检测头4、废料检测头5、计数检测头6、真空室7、风机8、码垛计数装置、冲头9、码垛盘10、数字控制***、伺服电机、气缸。机架由墙板17、立架18、侧室19、顶板20、底座21构成。主动盘组合体通过主动盘轴22设置在两个立架18之间的上方，次动盘组合体通过次动盘23轴设置在两个立架18之间的下方，钵模转盘1悬浮置于侧室19内，侧室19上方固定有钵体入口2，半成品入口3设置在机架前面，其入口端与主动盘组合体、从动盘组合体相近并处于二者的中间位置，钵体检测头4、废料检测头5、计数检测头6分别设置在半成品入口3处及钵体入口2一侧，侧室19下方固定有真空室7和码垛计数装置，冲头9、码垛盘10位于侧室19上方，数字控制***负责工作程序控制以及检测头数据的处理和发出控制指令，伺服电机11、12分别设置在主动盘组合体、次动盘组合体一侧，气缸分别设置于主动盘组合体和次动盘组合体内部、顶板20上方、冲头9和码垛盘10上方、码垛计数装置一侧。
如图2所示，本发明所说的营养钵半成品，是指由吹塑机吹塑成型的2个对扣的钵体24和连接钵体24的废料段25，在吹塑机连续工作的情况下，钵体24和废料段25可依次连接不断。
如图1、3所示，检测头按其功能分别设置，设置在半成品入口3上沿两侧的钵体检测头4，负责到达半成品入口3处的营养钵半成品的钵体24的检测识别，设置在半成品入口3上沿中间的废料检测头5，负责到达半成品入口3处的半成品废料段25的检测识别，数字控制***根据检测信息向主动盘26和次动盘27发出控制指令，一旦营养钵半成品连续进入半成品入口3，当钵体检测头4检测到有钵体24时，即通知数字控制***使已张开的钵体机械手29夹住钵体24；当废料检测头5检测到废料段25时，即通知数字控制***使已张开的废料机械手36夹住废料段25。当检测到不合格信息时，数字控制***会禁止启动，只有检测到合格的营养钵半成品时整机才会启动并按设置程序运转。计数检测头6设置在钵体入口2的一侧，与4个机械臂30上的感应头32相对应，其功能是检测计数，每当钵体机械手29到达钵体入口2上方并放下钵体24时，感应头32与计数检测头6相接近，计数检测头6便计数一次，当计数累加到100时，也即摞到容器45中的钵体正好为100个时，数字控制***使码垛计数装置平行旋转180°，两个容器45换位。
如图4所示，主动盘组合体包括主动盘26、主动盘轴22、主动盘齿轮28、4组钵体机械手装置，在主动盘26的一端固定有主动盘齿轮28，主动盘齿轮28受伺服电机11驱动。每组钵体机械手装置包括2个钵体机械手29、机械臂30、旋转座31，在每个钵体机械手29头部活动安装有夹块，并在连接处装有弹簧，确保抓握动作稳定可靠，2个钵体机械手29的根部分别与机械臂30的两臂活动连接，机械臂30内装有小型气缸，可根据控制指令控制2个钵体机械手29同时完成张开(释放)、合拢(抓紧)动作，机械臂上固定有与计数检测头6相对应的感应头32，机械臂30根部与旋转座31活动连接，旋转座31的圆形根部安装在主动盘26中，在旋转座31的内部装有小型气缸，可根据控制指令控制机械臂30打开成呈180°或者复位，也即可使2个钵体机械手分开呈180°或者复位，主动盘轴22内设计有提供气动力的气道，位于主动盘26内的旋转座部分与主动盘轴22中问段设计有滑块导向装置，可使每个机械手装置在主动盘26上实现90°自转动作。
如图5所示，次动盘组合体包括次动盘27、次动盘轴23、次动盘齿轮33、气动座34、支撑架35、废料机械手36，在次动盘27的一端固定有次动盘齿轮33，次动盘齿轮33受伺服电机12驱动，气动座34共有4个，分别设置在次动盘27的四面，每个气动座34上固定有一对支撑架35，机械手36共有4个，每个机械手36根部均与每对支撑架35活动连接，在每个机械手36头部活动安装有夹块，并在连接处装有弹簧，确保抓握动作稳定可靠。在气动座34内设置有气缸，用以驱动机械手36完成张开(释放)、合拢(抓紧)动作。
下面以钵体机械手29-1和废料机械手36-1为例，详细说明钵体24与废料段25分离、钵体与钵体分离的工作过程：
如图6(A)所示，当半成品入口3没有营养钵半成品进入时，主动盘26、次动盘27均未转动，机械臂30合拢，钵体机械手29-1张开，准备夹持钵体24，废料机械手36-1也呈张开状态，准备夹持废料段25。此时钵体机械手29-1和废料机械手36-1的位置，可视为是所有钵体机械手29和废料机械手36的每一个循环工作周期的原点。当营养钵半成品从半成品入口3进入时，钵体检测头4检测到有钵体24进入，并告知数字控制***，当钵体24进入钵体机械手29-1张开的空间段时，2个钵体机械手29-1便按控制指令迅速合拢，夹住2个对扣的钵体24，随即主动盘26带着钵体机械手29-1逆时针转动，次动盘27开始带着废料机械手36-1顺时针转动。
如图6(B)所示，主动盘26、次动盘27继续转动，当钵体机械手29-1随着主动盘26转过一个角度时，次动盘27提速，使废料机械手36-1快速转到钵体机械手29-1之后，此时，废料检测头5在半成品入口3处检测到有废料段25的信息，数字控制***发出指令，使废料机械手36-1合拢夹住钵体24后的废料段25。
如图6(C)所示，主动盘26、次动盘27继续转动，当废料机械手36-1夹住废料段25时，数字控制***经延时确认后令主动盘26提速，主动盘26以高于次动盘27的转速带着钵体机械手29-1继续转动，利用钵体机械手29-1与废料机械手36-1的转速差将钵体机械手29-1夹持的钵体24与废料机械手36-1夹持的废料段25拉断分离。
如图6(D)所示，主动盘26、次动盘27继续转动，当主动盘26转到一定角度时，数字控制***发出指令，旋转座31带动机械臂30及钵体机械手29-1在主动盘26上水平自转90°，为分离钵体24做好准备，此时废料机械手36-1也已随着次动盘27转过一个角度。
如图1、6(E)所示，主动盘26、次动盘27继续转动，当钵体机械手29-1随主动盘26即将到达正上方时，在控制指令下，机械臂30打开成180°，带着2个钵体机械手29-1也跟着向两边迅速分开180°，将夹持的2个对扣的钵体24拉开，当钵体机械手29-1到达正上方时，拉开的2个钵体底部正对2个钵体入口2，紧接着2个钵体机械手29-1按控制指令同时迅速张开，2个钵体同时落入钵体入口2。
如图6(F)所示，主动盘26、次动盘27继续转动，当主动盘26在继续转动的过程中，2个钵体机械手29-1随机械臂30而收拢，钵体机械手29-1仍保持张开的状态，然后旋转座31带着机械臂30、钵体机械手29-1在主动盘26上水平自转90°还原，当次动盘27也随着转过一个角度时，废料机械手36-1按控制指令张开机械手，使废料段25落入下方的废料箱中。
在主动盘26、次动盘27运转一周时，钵体机械手29-1、废料机械手36-1又回到了原点，开始下一个工作循环。
同理，在钵体机械手29-1与废料机械手36-1协调工作时，紧随其后的钵体机械手29-2与废料机械手36-2、钵体机械手29-3与废料机械手36-3、钵体机械手29-4与废料机械手36-4均以钵体机械手29-1与废料机械手36-1相同的工作状况顺序完成各自的工作循环，使钵体分离、钵体-废料分离工作持续进行。
如图1、7、8、9所示，分开的两个钵体24从张开的钵体机械手29-1中落入钵体入口2后，马上通过上板39的圆孔37进入到钵模转盘1的钵模孔38内，此时钵模孔38也与下板40上的吸风网41相对，风机8已开始吸风，吸风网41下的真空室7产生负压，使被夹持变形的钵体24恢复原状。此时气缸13驱动传动轴42使钵模转盘1转动120°，由于钵模转盘1处于侧室19的上、下板之间，故钵体24不会被甩出，内有已整形的钵体24的钵模孔38迅速转到与冲头9相对应的位置，此钵模孔38也正好与下板40的冲模孔43相对，在气缸14的驱动下，冲头9下行***冲模孔43，完成钵体24底部的打孔工作。
如图1、9、10所示，此时钵模转盘1在气缸13驱动下又转动120°，使钵模孔38中已打好孔的钵体24迅速转到与码垛盘10相对应的位置，此钵模孔38此时正好与下板40的码垛孔44相对，码垛盘10在气缸15的驱动下下行，将钵体24从钵模孔38中穿过码垛孔44后推入码垛计数装置上的容器45-1内，如此反复，随着容器45-1内钵体24数量的增加，钵体24厚度逐渐加大，但码垛盘10推入距离不变，因而不断压迫容器45-1连同导轨46-1在双向滑道48中下移，由于导轨46-1和导轨46-2之间有导轨齿轮49，故此时导轨46-2和容器45-2同步上升，当容器45-1中的钵体24检测计数到100个时，导轨46-1下移到位，导轨46-2上行到位，气缸16按控制指令使圆盘47转动180°，将上行到位的导轨46-2上的容器45-2转到下板40的码垛孔44下方，继续重复以上作业，下降到位的容器45-1中的钵体24被取出，重新待命。
钵模转盘1转动一周，正好完成钵体24的吸风整形、打孔、码垛工序的一个工作循环，随着钵体机械手29不断放入钵体24，工作会周而复始地持续进行。
Claims (8)
1.一种全自动营养钵码垛机，其特征是，全自动营养钵码垛机包括机架、主动盘组合体、次动盘组合体、钵模转盘(1)、钵体入口(2)、半成品入口(3)、钵体检测头(4)、废料检测头(5)、计数检测头(6)、真空室(7)、风机(8)、码垛计数装置、冲头(9)、码垛盘(10)、数字控制***、伺服电机、气缸，机架由墙板(17)、立架(18)、侧室(19)、顶板(20)、底座(21)构成，主动盘组合体通过主动盘轴(22)设置在两个立架(18)之间的上方，次动盘组合体通过次动盘轴(23)设置在两个立架(18)之间的下方，钵模转盘(1)悬浮置于侧室(19)内，侧室(19)上方固定有钵体入口(2)，半成品入口(3)设置在机架前面，其入口端与主动盘组合体、从动盘组合体相近并处于二者的中间位置，钵体检测头(4)、废料检测头(5)、计数检测头(6)分别设置在半成品入口(3)处及钵体入口(2)一侧，侧室(19)下方固定有真空室(7)和码垛计数装置，冲头(9)、码垛盘(10)位于侧室(19)上方，伺服电机分别设置在主动盘组合体、次动盘组合体一侧，气缸分别设置于主动盘组合体和次动盘组合体内部、顶板(20)上方、冲头(9)和码垛盘(10)上方、码垛计数装置一侧。
2.根据权利要求1所述的全自动营养钵码垛机，其特征是，主动盘组合体包括主动盘(26)、主动盘轴(22)、主动盘齿轮(28)、4组钵体机械手装置，主动盘轴(22)贯穿于主动盘(26)中心，主动盘轴(22)两端固定于2个立架(18)上方，在主动盘(26)的一端固定有主动盘齿轮(28)，钵体机械手装置分别以相同角度设置在主动盘(26)上。
3.根据权利要求2所述的全自动营养钵码垛机，其特征是，每组钵体机械手装置包括2个钵体机械手(29)、机械臂(30)、旋转座(31)，在每个钵体机械手(29)头部活动安装有夹块，并在连接处装有弹簧，2个钵体机械手(29)的根部分别与机械臂(30)的两臂活动连接，机械臂(30)内装有小型气缸，机械臂(30)上固定有感应头(32)，机械臂(30)根部与旋转座(31)活动连接，旋转座(31)的圆形根部安装在主动盘(26)中，在旋转座(31)的内部装有小型气缸，主动盘轴(22)内设计有提供气动力的气道，位于主动盘(26)内的旋转座部分与主动盘轴(22)中间段设计有滑块导向装置。
4.根据权利要求1所述的全自动营养钵码垛机，其特征是，次动盘组合体包括次动盘(27)、次动盘轴(23)、次动盘齿轮(33)、气动座(34)、支撑架(35)、废料机械手(36)，次动盘(27)中心贯穿有次动盘轴(23)，在次动盘(27)的一端固定有次动盘齿轮(33)，气动座(34)分别设置在次动盘(27)的四面，气动座(34)上固定有一对支撑架(35)，废料机械手(36)根部与支撑架(35)活动连接，废料机械手(36)头部活动安装有夹块，并在连接处装有弹簧，气动座(34)内设置有气缸。
5.根据权利要求1所述的全自动营养钵码垛机，其特征是，侧室(19)由上、下板置于墙板(17)与立架(18)之间构成，在其上板(39)开有3个与钵模转盘(1)上的钵模孔(38)相对应的等距的圆孔(37)，其中一个圆孔(37)上固定有钵体入口(2)，下板(40)上也设计有与上板(39)的3个圆孔(37)相对应的吸风网(41)、冲模孔(43)、码垛孔(44)。
6.根据权利要求1所述的全自动营养钵码垛机，其特征是，钵模转盘(1)悬浮置于侧室(19)内，钵模转盘(1)上有3个大小相同的钵模孔(38)，钵模孔(38)中装有钵模，钵模转盘(1)一端连接有传动轴(42)，其上端置于顶板(20)上的轴承内，钵模转盘(1)每 次间歇转动120°行程，其上的三个钵模孔(38)始终与上板(39)上的三个圆孔(37)相重合。
7.根据权利要求1所述的全自动营养钵码垛机，其特征是，真空室(7)为一封闭的圆筒，其上部与下板(40)上的吸风网(41)相接，其下方有吸风口连接风机(8)。
8.根据权利要求1所述的全自动营养钵码垛机，其特征是，码垛计数装置包括圆盘(47)、双向滑道(48)、导轨(46)、导轨齿轮(49)、容器(45)，双向滑道(48)上端连为一体，下端固定于圆盘(47)上，双向滑道(48)内各有一个齿条式导轨(46)，两导轨之间设置有导轨齿轮(49)，两导轨顶端固定有容器(45)。
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