CN113232901A - 一种茶叶自动包装装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种茶叶自动包装装置,包括机架、传送单元、称重单元、包装单元,所述传送单元与所述称重单元的一侧连接,所述称重单元的另一侧与所述包装单元连接;所述传送单元包括第一伺服电机、偏心轮和输送槽,所述称重单元包括称重托盘、微称重传感器、伸出气缸、抬升板、导轨底板,所述包装单元包括位移控制机构和封口机构,所述位移控制机构控制包装袋移动到所述封口机构所在位置。本发明提供的茶叶自动包装装置,实现了茶叶包装机械自动化的进一步整合,提高了茶叶包装效率,降低了包装过程中的人工成本。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械技术领域,尤其涉及一种茶叶自动包装装置。
背景技术
茶叶自动化是现代农业发展的一个关键领域,现阶段已经实现了茶叶的理条、杀青、炒制的自动化,但是作为最后环节的茶叶包装一直以来都存在着短板。
公开号为CN107662726A、CN107244433A、CN107672829A的中国专利均公开了一种茶叶自动包装机,但使用上述装置时,很容易发生茶叶的破碎,并且茶叶的称重精度有限,往往还需要人工校准,包装效率并不高。
发明内容
本发明提供一种茶叶自动包装装置,用以解决茶叶包装过程中,茶叶易破碎且称重精度不高的问题。
本发明提供了一种茶叶自动包装装置,包括机架、传送单元、称重单元、包装单元;所述传送单元、称重单元、包装单元设置在所述机架上,所述传送单元与所述称重单元的一侧连接,所述称重单元的另一侧与所述包装单元连接;
所述传送单元包括第一伺服电机、偏心轮和输送槽,所述第一伺服电机的输出端与所述偏心轮连接,所述偏心轮的另一端与所述输送槽的底面连接,用于实现所述输送槽的上下振动;所述输送槽倾斜设置,与机架平面的角度大于0°;
所述称重单元包括称重托盘、微称重传感器、伸出气缸、抬升板、导轨底板,所述导轨底板设置在所述称重托盘下方,所述微称重传感器设置于所述称重托盘下表面,所述抬升板的自由端设置在所述称重托盘一侧下方,所述抬升板固定端固定在所述机架上,所述伸出气缸的伸出端设置在所述抬升板自由端下方,所述伸出气缸的固定端固定在所述机架上;
所述包装单元包括位移控制机构和封口机构,所述位移控制机构控制包装袋移动到所述封口机构所在位置。
进一步地,所述传送单元还包括称重挡板和挡板气缸,所述称重挡板设置在所述输送槽出口端,所述挡板气缸设置于所述称重挡板上方。
进一步地,根据式1所示的公式,采集TZ、ω与Wy的数值,构建拟合曲线,确定所述第一伺服电机的转速和所述称重档板的执行时间;
其中,Wy为所述称重单元预设称量重量和实际称量重量的差值,d为所述偏心轴的偏心距,ω为所述第一伺服电机的转速,h为所述输送槽最高点与最低点之间的高度差,M为所述输送槽连续承载的重量,TL为茶叶从输送槽到微称重传感器过程中自由下落的时间,TZ为所述称重档板的执行时间。
进一步地,所述输送槽与所述机架平面具有20°夹角。
进一步地,所述传送单元还包括复位弹簧,所述复位弹簧设置在所述输送槽的四个角。
进一步地,所述位移机构包括第二伺服电机、第一丝杆、第三伺服电机、第二丝杆,所述第二伺服电机输出端连接所述第一丝杆,所述第三伺服电机输出端连接所述第二丝杆,所述第二伺服电机套设在第二丝杆上,所述第二丝杆与所述第一丝杆垂直。
进一步地,所述包装单元还包括包装袋存储箱、落料导向槽以及落料框,所述包装袋存储箱设置在所述第一丝杆下方,所述落料导向槽与所述落料框连接。
进一步地,所述包装单元还包括包装袋固定机构和包装袋抬升机构,所述包装袋固定机构固定在所述机架上,所述包装袋抬升机构滑动套设在所述第一丝杆上,所述包装袋固定机构和所述包装袋抬升机构独立包括吸盘、气缸、气缸固定板。
进一步地,所述封口机构包括竖向锥齿轮、横向锥齿轮、直齿轮以及压紧滚轮。
进一步地,所述竖向锥齿轮由步进电机控制。
本发明的实施,至少具有以下优势:
1、本发明提供的茶叶自动包装装置,克服了目前茶叶包装装置功能单一的缺点,实现了茶叶包装机械自动化的进一步整合,提高了茶叶包装效率,降低了包装过程中的人工成本;
2、本发明提供的茶叶自动包装装置,通过在输送槽下方设置振动机构,使得输送槽可实现上下小幅振动,通过采用微振动、倾斜式的传送方式实现了茶叶的均匀传输,同时有利于茶叶的整型,避免了包装过程中出现的破碎现象;
3、本发明提供的茶叶自动包装装置,称重单元中采用微称重传感器称量茶叶的重量,不仅可提高茶叶的称重精度,并且由于其称量范围大,有利于实现不同茶叶称重要求之间的切换;
4、本发明通过采集第一伺服电机的转速、称重档板的执行时间以及称重单元预设称量重量和实际称量重量的差值的数值并建立拟合曲线,确定差值最小值时第一伺服电机的转速和称重档板的执行时间,减少了茶叶的称重误差,提高了茶叶的称重精度;
5、本发明提供的茶叶自动包装装置,第二伺服电机和第三伺服电机的运用,可以实现在X和Y两个维度方向的精准定位,不仅提高了包装袋的定位精度,而且提升了包装袋的运行空间,可实现在较大空间范围内多种不同型号包装袋的装袋和封装,这个过程只需改变程序参数的设置,而不需要装置结构上的改变。
附图说明
图1为本发明一实施例中提供的茶叶自动包装装置的整体结构示意图;
图2为本发明一实施例中提供的茶叶自动包装装置的俯视图;
图3为本发明一实施例中提供的茶叶自动包装装置的传送单元结构示意图;
图4为本发明一实施例中提供的茶叶自动包装装置偏心轮的结构示意图;
图5为本发明一实施例中提供的茶叶自动包装装置的称重单元结构示意图;
图6为本发明一实施例中提供的茶叶自动包装装置的包装单元结构示意图;
图7为本发明一实施例中提供的茶叶自动包装装置的包装单元的侧视图。
附图标记:
偏心轮1、输送槽2、复位弹簧3、称重挡板4、挡板气缸5、抬升板6、导轨底板7、称重托盘8、微称重传感器9、伸出气缸10、第二伺服电机11、第一丝杆12、第二丝杆13、第三伺服电机14、步进电机15、竖向锥齿轮16、横向锥齿轮17、直齿轮18、压紧滚轮19、包装袋固定机构20、落料导向槽21、包装袋抬升机构22、包装袋存储箱23、落料框24、PLC控制***25;
偏心轴1-1、连杆1-2、输出轴1-3、转动销1-4。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明的实施例,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。
本发明提供了一种茶叶自动包装装置,如图1-2所示,该装置包括机架、传送单元、称重单元以及包装单元,其中,机架用于支撑、固定该装置中的部件,传送单元与称重单元的一侧连接,称重单元的另一侧与包装单元连接;传送单元将茶叶传送至称重单元,称重单元用于称量茶叶的重量,当达到预设重量值时,将茶叶传递给包装袋,包装单元用于密封该包装袋并输出,完成茶叶自动包装作业。以下就各个单元做详细介绍:
如图3所示,传送单元包括偏心轮1、输送槽2、复位弹簧3、称重挡板4、挡板气缸5;
其中,偏心轮1的输出轴与输送槽2底面连接,用于实现输送槽2的上下振动,输送槽2与机架所在平面具有20°夹角;输送槽2的四个角设置有复位弹簧3,复位弹簧3有助于输送槽2在上下振动的过程中,增加阻尼使振动更加平稳。本发明提供的传送单元通过微振动、倾斜式的传送方式实现了茶叶的均匀传输,同时有利于茶叶的整型,避免了包装过程中出现的破碎现象。
如图3可知,输送槽2的出口端还设置有称重挡板4,称重挡板4的长度略宽于输送槽2的宽度,称重挡板4上方设置有挡板气缸5,称重挡板4可在挡板气缸5的驱动下,根据茶叶称重的需要开启和关闭。
偏心轮内部结构如图4所示,偏心轮1包括偏心轴1-1、连杆1-2、输出轴1-3、转动销1-4,其中,偏心轴1-1一侧与第一伺服电机输出轴连接,另一侧通过圆珠滚动轴承与连杆1-2一端连接,连杆1-2另一端通过转动销1-4与偏心轮输出轴1-3连接,偏心轴1-1在伺服电机的转动下带动连杆1-2转动,连杆1-2进一步带动输出轴1-3转动,进而实现输送槽2的上下振动。
如图5所示,称重单元包括抬升板6、导轨底板7、称重托盘8、微称重传感器9、伸出气缸10;
抬升板6的固定端固定在机架一侧上,自由端设置在称重托盘8一侧的下方,导轨底板7设置在称重托盘8的下方,并且称重托盘8靠近包装单元的一侧固定,使得靠近传送单元的一侧为自由端,使得称重托盘8的自由端可相对于导轨底板7向上倾斜,便于茶叶的倾倒。伸出气缸10呈一定倾斜角度设置,其固定端固定在称重托盘8下方的机架上,伸出端设置在抬升板6自由端的下方,在工作时,伸出气缸10输出轴在PLC控制***25的控制下伸出,使得抬升板6的自由端抬起,相应地,将称重托盘8自由端抬起,放置在称重托盘8上方的茶叶因重力作用输送至包装袋中。
为了茶叶重量的精准称重,称重托盘8的下表面设置有微称重传感器9。其中,微称重传感器9采集茶叶称重的模拟量数据,模拟量数据通过模拟量采集模块存储于PLC寄存器中,通过运算转换为数字量信号。PLC控制***25运用算法方式对称重误差进行修正,确保误差在0.5-1g之间。在运行时,累计称重十次,得到相应地参数并取平均值,将平均值减去预设值(预设值存储于PLC的内部寄存器中)。根据差值大小和正负性,在PLC中转换输出电流值,控制振动电机转速。根据差值大小和正负性,在PLC内部调整计时器的运行时间,从而控制挡板气缸5的伸出时间,进而提高整体的称重精度。微称重传感器称量的范围大,可以实现对茶叶的精确称量,有利于实现不同茶叶称量要求之间的切换。
为了进一步提高茶叶称重的精确度,本申请发明人发现,由于称重档板的执行时间存在延后,造成称重单元中称量误差的主要原因是称重档板关闭后落到微称重传感器上的茶叶,因此,为了进一步提高茶叶称重的精确度,可以提前关闭称重档板4,并提供了如式1所示的公式,根据式1所示的公式,当装置设置完成后,d、h、M、TL均为定值,即Wy主要与第一伺服电机的转速ω和称重档板的执行时间TZ有关,因此,可采集TZ、ω与Wy的数值,构建拟合曲线,确定第一伺服电机的转速ω和称重档板的执行时间TZ;
其中,Wy为所述称重单元预设称量重量和实际称量重量的差值,d为所述偏心轴的偏心距,ω为所述第一伺服电机的转速,h为所述输送槽最高点与最低点之间的高度差,M为所述输送槽连续承载的重量,TL为茶叶从输送槽到微称重传感器过程中自由下落的时间,TZ为所述称重档板的执行时间。
如图6所示,包装单元包括第二伺服电机11、第一丝杆12、第二丝杆13、第三伺服电机14、步进电机15、竖向锥齿轮16、横向锥齿轮17、直齿轮18、压紧滚轮19、包装袋固定机构20、落料导向槽21、包装袋抬升机构22、包装袋存储箱23、落料框24。
位移控制机构包括第二伺服电机11、第一丝杆12、第二丝杆13、第三伺服电机14,其中,第二伺服电机11输出端连接第一丝杆12,第三伺服电机14输出端连接第二丝杆13,第三伺服电机14固定在机架上,第二丝杆13平行于机架平面,第二伺服电机11套设在第二丝杆13上,第一丝杆12垂直于地面设置,使得第二丝杆13与第一丝杆12垂直。通过第二伺服电机11与第三伺服电机14配合运行,可以实现在X和Y两个维度方向的精准定位,不仅提高了包装袋的定位精度,而且提升了包装袋的运行空间,可实现在较大空间范围内多种不同型号包装袋的装袋和封装,这个过程只需改变程序参数的设置,而不需要装置结构上的改变。
封口机构包括竖向锥齿轮16、横向锥齿轮17、直齿轮18、压紧滚轮19,步进电机15控制竖向锥齿轮16转动,竖向锥齿轮16通过带动横向锥齿轮17、直齿轮18转动,进一步带动压紧滚轮19转动,使得包装袋在压紧滚轮19的作用下封口密封。
包装单元还包括包装袋固定机构20、落料导向槽21、包装袋抬升机构22、包装袋存储箱23、落料框24,包装袋固定机构20固定在机架上,包装袋抬升机构22滑动套设在第一丝杆12上,可相对于第一丝杆12上下移动,包装袋存储箱23设置在第二丝杆13下方,落料导向槽21与落料框24连接。
如图7所示,包装袋固定机构20和包装袋抬升机构22均包含有吸盘、气缸、气缸固定板,吸盘设置在气缸前侧,气缸固定板用于固定安装气缸,包装袋抬升机构22与包装袋固定机构20的吸盘尺寸大小一致。在使用时,包装袋抬升机构22的气缸伸出,吸盘吸合包装袋的外侧并带动包装袋移动到包装袋固定机构20的位置,此时包装袋固定机构20的气缸伸出,吸盘吸合在包装袋的另一侧,然后两侧的气缸退回,在两侧的拉力下包装袋口打开,在第二伺服电机11和第三伺服电机14的作用下将开口的包装袋运行到称重托盘8的下方,当称重托盘8中茶叶的质量累积到预设值时,伸出气缸10作用于称重托盘8实现茶叶的倾倒,将茶叶倒入开口包装袋中,完成倾倒过程后,包装袋抬升机构22的气缸与包装袋固定机构20的气缸再次伸出使包装袋闭合。在闭合后,PLC控制***25根据设置好的包装袋尺寸值,控制第二伺服电机和第三伺服电机带动第一丝杆和第二丝杆,控制包装袋在X和Y平面上运行,包装袋封口位置最终精确到达压紧滚轮19。在第三伺服电机14的带动下,包装袋待封口处推进到压紧滚轮19,实现对包装袋封口的密封。茶叶封装完成后,打开电磁阀,气泵通过包装袋固定机构20和包装袋抬升机构22上的吸盘气孔对包装袋吸合面吹气,实现包装袋的脱落,脱落后的包装袋沿着落料导向槽21,最终进入落料框24,完成茶叶的自动包装。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种茶叶自动包装装置,其特征在于,包括机架、传送单元、称重单元、包装单元;所述传送单元、称重单元、包装单元设置在所述机架上,所述传送单元与所述称重单元的一侧连接,所述称重单元的另一侧与所述包装单元连接;
所述传送单元包括第一伺服电机、偏心轮和输送槽,所述第一伺服电机的输出端与所述偏心轮连接,所述偏心轮的另一端与所述输送槽的底面连接,用于实现所述输送槽的上下振动;所述输送槽倾斜设置,与机架平面的角度大于0°;
所述称重单元包括称重托盘、微称重传感器、伸出气缸、抬升板、导轨底板,所述导轨底板设置在所述称重托盘下方,所述微称重传感器设置于所述称重托盘下表面,所述抬升板的自由端设置在所述称重托盘一侧下方,所述抬升板固定端固定在所述机架上,所述伸出气缸的伸出端设置在所述抬升板自由端下方,所述伸出气缸的固定端固定在所述机架上;
所述包装单元包括位移控制机构和封口机构,所述位移控制机构控制包装袋移动到所述封口机构所在位置。
2.根据权利要求1所述的茶叶自动包装装置,其特征在于,所述传送单元还包括称重挡板和挡板气缸,所述称重挡板设置在所述输送槽出口端,所述挡板气缸设置于所述称重挡板上方。
4.根据权利要求1所述的茶叶自动包装装置,其特征在于,所述输送槽与所述机架平面具有20°夹角。
5.根据权利要求1所述的茶叶自动包装装置,其特征在于,所述传送单元还包括复位弹簧,所述复位弹簧设置在所述输送槽的四个角。
6.根据权利要求1所述的茶叶自动包装装置,其特征在于,所述位移机构包括第二伺服电机、第一丝杆、第三伺服电机、第二丝杆,所述第二伺服电机输出端连接所述第一丝杆,所述第三伺服电机输出端连接所述第二丝杆,所述第二伺服电机套设在第二丝杆上,所述第二丝杆与所述第一丝杆垂直。
7.根据权利要求6所述的茶叶自动包装装置,其特征在于,所述包装单元还包括包装袋存储箱、落料导向槽以及落料框,所述包装袋存储箱设置在所述第一丝杆下方,所述落料导向槽与所述落料框连接。
8.根据权利要求6所述的茶叶自动包装装置,其特征在于,所述包装单元还包括包装袋固定机构和包装袋抬升机构,所述包装袋固定机构固定在所述机架上,所述包装袋抬升机构滑动套设在所述第一丝杆上,所述包装袋固定机构和所述包装袋抬升机构独立包括吸盘、气缸、气缸固定板。
9.根据权利要求1所述的茶叶自动包装装置,其特征在于,所述封口机构包括竖向锥齿轮、横向锥齿轮、直齿轮以及压紧滚轮。
10.根据权利要求9所述的茶叶自动包装装置,其特征在于,所述竖向锥齿轮由步进电机控制。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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