一種單電機控制的下落式立式分揀機及其分揀方法與流程
2023-10-08 21:06:54
本發明涉及一種下落式立式分揀機及其分揀方法，特別是一種用於分揀條煙的單電機控制的下落式立式分揀機及其分揀方法。
背景技術：
條煙生產過程中，需要根據不同客戶的需求將條煙進行分揀後包裝。條煙分揀工作一般都使用分揀機進行分揀。為了提高條煙的分揀質量，我公司研發了一種下落式立式分揀機，並申請了相關的專利。後續使用過程中我方發現該下落式立式分揀機的每一個儲煙倉的翻板驅動和夾板驅動各由一個伺服電機來帶動。只是有次序的，完成簡單的小角度擺動動作。由於伺服電機成本高，加上驅動和模擬量模塊，一個電機的成本大概在4000圓左右。一個生產線最少需要50臺這個執行機構。一個生產線最少成本要多用20W左右。成本太高，客戶沒法接受，廠家自己也很難接受。其次由於伺服電機每次啟動時都需要啟動時間，由於兩個電機之間是相互協作動作。故兩個電機需要頻繁啟動，耗時。
技術實現要素：
本發明的目的在於，提供一種單電機控制的下落式立式分揀機。每個儲煙倉使用1個伺服電機即可同時驅動翻板機構和夾板機構動作，降低了生產線的成本，節約了啟動時間，提高了整體的分揀效率。
本發明的技術方案：一種單電機控制的下落式立式分揀機，包括有機架，機架下方設置有分揀皮帶，分揀皮帶上方的機架上設置有多個儲煙倉，每個儲煙倉內底部設置有1套釋放機構，釋放機構上方設置有抱夾機構，每個儲煙倉對應的機架側壁上設置有1個安裝腔室，安裝腔室內部設置有凸輪機構組件，安裝腔室的外側壁上設置有伺服電機，1個伺服電機經1個凸輪機構組件與1套釋放機構和1套抱夾機構連接；伺服電機伸入至安裝腔室內的轉軸上設置有小齒輪，安裝腔室內還設置有轉動軸，轉動軸上套入有大齒輪、夾板驅動凸輪和翻板驅動凸輪，小齒輪與大齒輪嚙合，安裝腔室左右兩側各設置有1個安裝槽，2個安裝槽中1個設置有翻板驅動齒條，另外一個設置有夾板驅動齒條，2個齒條位於安裝槽內的部分套入有壓簧，每個儲煙倉內穿入有2根翻板安裝軸和2根夾板安裝軸，其中1根翻板安裝軸兩頭端各設置有1個翻板驅動齒輪，其中1根夾板安裝軸兩頭端各設置有1個夾板驅動齒輪，其中1個翻板驅動齒輪與翻板驅動齒條連接，1個夾板驅動齒輪與夾板驅動齒條連接，另一個翻板驅動齒輪、夾板驅動齒輪各與旁邊的中間齒輪嚙合，2個中間齒輪各經過1個傳遞連杆與另外1根翻板安裝軸和另外一根夾板安裝軸連接，翻板安裝軸上設置有翻板，夾板安裝軸上設置有夾板，2個凸輪均設置有4個區域，4個區域的角度比為3：1：1：1。
前述的單電機控制的下落式立式分揀機，所述儲煙倉對應的機架頂、底部各設有1個滑槽。
前述的單電機控制的下落式立式分揀機，所述夾板上設置有滑槽。
前述的單電機控制的下落式立式分揀機，所述夾板的內側安裝有頂杆。
前述的單電機控制的下落式立式分揀機，所述齒條位於安裝槽的頭端設置有1個卡槽，卡槽中設置有軸承，齒條分別經軸承與夾板驅動凸輪和翻板驅動凸輪接觸。
前述的單電機控制的下落式立式分揀機，所述夾板驅動凸輪分為夾板夾緊保持區域、夾板打開區域、夾板打開保持區域、夾板夾緊區域4個區域，4個區域對應的角度分別為：夾板夾緊保持區域180°、夾板打開區域60°、夾板打開保持區域60°、夾板夾緊區域60°。
前述的單電機控制的下落式立式分揀機，所述翻板驅動凸輪分為翻板打開區域、翻板打開保持區域、翻板閉合區域以及翻板閉合保持區域4個區域，4個區域對應的角度分別為：翻板打開區域60°、翻板打開保持區域60°、翻板閉合區域60°、翻板閉合保持區域180°。
前述的單電機控制的下落式分揀機的分揀方法，包括有以下幾個步驟：
A.將不同類型的條煙補充至不同的儲煙倉中，此時每個儲煙倉底部的翻板處於閉合保持狀態，夾板處於夾板打開狀態；
B.伺服電機啟動，通過小齒輪帶動大齒輪轉動，大齒輪帶動同軸的夾板驅動凸輪以及翻板驅動凸輪轉動，夾板驅動凸輪轉動過程中與夾板驅動齒條接觸，使得夾板驅動齒條克服壓簧彈力向外伸出，當夾板驅動凸輪與夾板驅動齒條分離後，壓簧帶動夾板驅動齒條向裡回收，齒條向裡或向外運動過程中，通過夾板驅動齒輪帶動其中1根夾板安裝軸轉動，該夾板安裝軸的另一端的夾板驅動齒輪帶動與之嚙合的中間齒輪轉動，中間齒輪通過傳遞連杆帶動另外一根夾板安裝軸轉動，夾板安裝軸轉動過程中完成夾板夾緊工作，夾持住由下往上數的第二條煙，翻板維持閉合保持狀態；
C.翻板驅動凸輪轉動過程中與翻板驅動齒條接觸，使得翻板驅動齒條克服壓簧彈力向外伸出，當翻板驅動凸輪與翻板驅動齒條分離後，壓簧帶動翻板驅動齒條向裡回收，齒條向裡或向外運動過程中，通過翻板驅動齒輪帶動其中1根翻板安裝軸轉動，該翻板安裝軸的另一端的翻板驅動齒輪帶動與之嚙合的中間齒輪轉動，中間齒輪通過傳遞連杆帶動另外一根翻板安裝軸轉動，翻板安裝軸轉動過程中完成翻板打開工作，並維持翻板打開保持狀態，直至由下往上數的位於翻板上的第一條條煙掉落至分揀皮帶上,此時夾板維持夾持保持狀態；
D.翻板在翻板驅動凸輪作用下完成翻板閉合動作後，夾板在夾板驅動凸輪作用下完成夾板打開工作，並維持夾板打開保持狀態直至由夾板夾持住的條煙掉落至翻板上，此時翻板維持翻板閉合保持狀態；
E.重複步驟B～D直至整個分揀任務完成。
本發明的有益效果：與現有的下落式立式分揀機相比，本發明的單電機控制的下落式立式分揀機不僅具有下落式立式分揀機的所有優點，而且伺服電機的數量相對減少了一半，生產線的成本降低了10萬元左右，改用一個電機驅動的凸輪機構後，每完成一組動作，電機只需啟動一次即可，很大程度上節約了啟動時間，提高了整體的分揀效率，能提高分揀效率50%左右。
附圖說明
附圖1為本發明的結構示意圖；
附圖2為釋放機構與抱夾機構的結構示意圖；
附圖3為釋放機構與抱夾機構的結構示意圖
附圖4為凸輪機構組件的結構示意圖；
附圖5為翻板驅動凸輪的安裝結構示意圖；
附圖6為夾板驅動凸輪的安裝結構示意圖；
附圖標記：1-機架，2-儲煙倉，3-安裝腔室，4-凸輪機構組件，5-伺服電機，6-小齒輪，7-大齒輪，8-夾板驅動凸輪，9-翻板驅動凸輪，10-安裝槽，11-翻板驅動齒條，12-夾板驅動齒條，13-壓簧，14-翻板安裝軸，15-夾板安裝軸，16-翻板驅動齒輪，17-夾板驅動齒輪，18-中間齒輪，19-傳遞連杆，20-翻板，21-夾板，22-頂杆，23-軸承。
具體實施方式
本發明的實施例：一種單電機控制的下落式立式分揀機，如附圖1-6所示，包括有機架1，機架1下方設置有分揀皮帶，分揀皮帶上方的機架1上設置有多個儲煙倉2，每個儲煙倉2內底部設置有1套釋放機構，釋放機構上方設置有1套抱夾機構，每個儲煙倉2對應的機架1側壁上設置有1個安裝腔室3，安裝腔室3內部設置有凸輪機構組件4，1個安裝腔室3的外側壁上設置有1個伺服電機5，1個伺服電機5經1個凸輪機構組件4與1套釋放機構和1套抱夾機構連接；伺服電機5伸入至安裝腔室3內的轉軸上設置有小齒輪6，安裝腔室3內還設置有轉動軸，轉動軸上套入有大齒輪7、夾板驅動凸輪8和翻板驅動凸輪9，小齒輪6與大齒輪7嚙合，安裝腔室3左右兩側各設置有1個安裝槽10，1個安裝槽10中設置有翻板驅動齒條11，另外一個安裝槽10設置有夾板驅動齒條12，翻板驅動齒條11和夾板驅動齒條12的頭端伸入至安裝槽10外部，2個齒條位於安裝槽10內的部分套入有壓簧13，每個儲煙倉2內穿入有2根翻板安裝軸14和2根夾板安裝軸15，其中1根翻板安裝軸14兩頭端各設置有1個翻板驅動齒輪16，其中1根夾板安裝軸15兩頭端各設置有1個夾板驅動齒輪17，其中1個翻板驅動齒輪16與伸出至安裝槽10外部的翻板驅動齒條11連接，1個夾板驅動齒輪17與伸出至安裝槽10外部的夾板驅動齒條12連接，另一個翻板驅動齒輪16、以及另外一個夾板驅動齒輪17旁邊的機架1上各設置有1個中間齒輪18，2個中間齒輪18中，1個中間齒輪18與其旁邊翻板驅動齒輪16嚙合，另外一個中間齒輪18與其旁邊的夾板驅動齒輪17嚙合，與翻板驅動齒輪16嚙合的中間齒輪18經1套傳遞連杆19與另外1根翻板安裝軸14連接，與夾板驅動齒輪17嚙合的中間齒輪18經1套傳遞連杆19與另外1根夾板安裝軸15連接，翻板安裝軸14上設置有翻板20，夾板安裝軸15上設置有夾板21，夾板驅動凸輪8上設置有4個區域，翻板驅動凸輪9上也設置有4個區域，4個區域的角度比為3：1：1：1，即180°：60°：60°：60°。
條煙分揀過程中，將條煙補充至儲煙倉2中，在補充之前應保證每個儲煙倉2的釋放機構處於閉合狀態，釋放機構處於閉合狀態時2塊翻板20均處於水平狀態，條煙補充過程中，第一條煙落至翻板20上，同時抱夾機構打開，此時夾板21處於垂直狀態，條煙補充完成後，即可開始條煙的分揀工作。分揀過程中伺服電機5啟動，通過小齒輪6帶動大齒輪7轉動，由於大齒輪7、夾板驅動凸輪8以及翻板驅動凸輪9同軸，故同時帶動夾板驅動凸輪8以及翻板驅動凸輪9逆時針轉動，當夾板驅動凸輪8轉動過程中與夾板驅動齒條12接觸時，夾板驅動齒條12順延安裝槽10向外移動，同時夾板驅動齒條12上的壓簧13被壓縮，夾板驅動齒條12向外移動的過程中帶動與之接觸的夾板驅動齒輪17轉動，夾板驅動齒輪17帶動1根夾板安裝軸15轉動，該夾板安裝軸15的另一個頭端的夾板驅動齒輪17又會帶動與之連接的中間齒輪18轉動，中間齒輪18轉動過程中通過傳遞連杆19帶動另外一根夾板安裝軸15轉動，當夾板驅動凸輪8與夾板驅動齒條12分開時，夾板驅動齒條12上的壓簧13恢復，帶動夾板驅動齒條12向安裝槽10內部移動，夾板驅動齒條12向外移動以及向內移動的過程中，均能夠帶動夾板安裝軸15轉動，從而帶動夾板21實現夾板夾緊保持、夾板打開、夾板打開保持、夾板夾緊4個動作。同樣的原理通過翻板驅動齒輪9即可帶動翻板20實現翻板打開、翻板打開保持、翻板閉合以及翻板閉合保持4個動作。翻板20動作過程中，可使得位於翻板20上的條煙不斷掉落至分揀皮帶上，而翻板20上的條煙掉落過程中，夾板21可以夾持住最底部條煙上方的第二條條煙，避免出現同時掉落幾條條煙的情況。
所述夾板21的內側安裝有頂杆22，該頂杆22夾持過程中直接與條煙接觸，提高夾持效果。
所述齒條位於安裝槽10的頭端設置有1個卡槽，卡槽中設置有1個軸承23，軸承23中穿入有1個轉軸，該轉軸固定在卡槽上，齒條分別經軸承23與夾板驅動凸輪8和翻板驅動凸輪9接觸。設置有該軸承23的好處在於，軸承23分別與夾板驅動凸輪8和翻板驅動凸輪9接觸時為轉動接觸，轉動接觸過程中軸承23受到夾板驅動凸輪8和翻板驅動凸輪9的壓力後帶動與之連接的齒條移動。而轉動接觸過程中，夾板驅動凸輪8和翻板驅動凸輪9受到的阻力較小，轉動更加平順，降低了對伺服電機5輸出功率的要求。
所述夾板驅動凸輪8分為夾板夾緊保持區域、夾板打開區域、夾板打開保持區域、夾板夾緊區域4個區域，4個區域對應的角度分別為：夾板夾緊保持區域180°、夾板打開區域60°、夾板打開保持區域60°、夾板夾緊區域60°。條煙補充完畢後，夾板21在夾板驅動凸輪8的作用下先後完成：夾板夾緊、夾板夾緊保持、夾板打開以及夾板打開保持4個動作，由於4個動作對應的夾板夾緊區域為60°，夾板夾緊保持區域為180°、夾板打開區域為60°、夾板打開保持區域為60°，也就意味著夾板夾緊、夾板夾緊保持、夾板打開以及夾板打開保持的時間比例為1：3：1：1。所述翻板驅動凸輪9分為翻板打開區域、翻板打開保持區域、翻板閉合區域以及翻板閉合保持區域4個區域，4個區域對應的角度分別為：翻板打開區域60°、翻板打開保持區域60°、翻板閉合區域60°、翻板閉合保持區域180°。條煙補充完畢後，翻板20在翻板驅動凸輪9的作用下先後完成：翻板閉合保持、翻板打開、翻板打開保持、翻板閉合4個動作，由於4個動作對應的翻板閉合保持區域為180°，翻板打開區域為60°、翻板打開保持區域為60°、翻板閉合區域為60°，也就意味著翻板閉合保持、翻板打開、翻板打開保持、翻板閉合的時間比例為：3:1:1:1。以60°對應區域的動作需要1秒鐘為例，當夾板21進行夾板夾緊動作1秒時，翻板20處於翻板閉合保持狀態1秒，當夾板21處於夾板夾緊保持3秒時，翻板20分別完成翻板打開1秒，翻板打開保持1秒以及翻板閉合1秒3個動作，當夾板21進行夾板打開1秒時，翻板20處於翻板閉合保持1秒，當夾板21處於打開保持1秒時，翻板20處於翻板閉合保持再1秒。
使用該單電機控制的下落式立式分揀機對條煙進行分揀時候，包括有以下幾個步驟：
A.將不同類型的條煙補充至不同的儲煙倉中，此時每個儲煙倉底部的翻板處於閉合保持狀態，夾板處於夾板打開狀態；
B.伺服電機啟動，通過小齒輪帶動大齒輪轉動，大齒輪帶動同軸的夾板驅動凸輪以及翻板驅動凸輪轉動，夾板驅動凸輪轉動過程中與夾板驅動齒條接觸，使得夾板驅動齒條克服壓簧彈力向外伸出，當夾板驅動凸輪與夾板驅動齒條分離後，壓簧帶動夾板驅動齒條向裡回收，齒條向裡、向外運動過程中，通過夾板驅動齒輪帶動其中1根夾板安裝軸轉動，該夾板安裝軸的另一端的夾板驅動齒輪帶動與之嚙合的中間齒輪轉動，中間齒輪通過傳遞連杆帶動另外一根夾板安裝軸轉動，夾板安裝軸轉動過程中完成夾板夾緊工作，夾持住由下往上數的第二條煙，翻板維持閉合保持狀態；
C.翻板驅動凸輪轉動過程中與翻板驅動齒條接觸，使得翻板驅動齒條克服壓簧彈力向外伸出，當翻板驅動凸輪與翻板驅動齒條分離後，壓簧帶動翻板驅動齒條向裡回收，齒條向裡、向外運動過程中，通過翻板驅動齒輪帶動其中1根翻板安裝軸轉動，該翻板安裝軸的另一端的翻板驅動齒輪帶動與之嚙合的中間齒輪轉動，中間齒輪通過傳遞連杆帶動另外一根翻板安裝軸轉動，翻板安裝軸轉動過程中完成翻板打開工作，並維持翻板打開保持狀態，直至由下往上數的位於翻板上的第一條條煙掉落至分揀皮帶上,此時夾板維持夾持保持狀態；
D.翻板在翻板驅動凸輪作用下完成翻板閉合動作後，夾板在夾板驅動凸輪作用下完成夾板打開工作，並維持夾板打開保持狀態直至由夾板夾持住的條煙掉落至翻板上，此時翻板維持翻板閉合保持狀態；
E.重複步驟B～D直至整個分揀任務完成。