本發(fā)明涉及物料包裝傳輸設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于異形螺桿的連續(xù)物料匯流輸送裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代社會商品在貿(mào)易流通中競爭日趨激烈，在保證產(chǎn)品質(zhì)量前提下，產(chǎn)品包裝形式也是日新月異，消費者對商品外包裝的要求越來越高，產(chǎn)品外觀和功能協(xié)調(diào)結(jié)合滿足了消費者的要求。包裝機(jī)械是自動化程度較高的機(jī)械設(shè)備，它可以大幅度提高生產(chǎn)效率，改善生產(chǎn)環(huán)境，降低生產(chǎn)成本，提高商品檔次，增加產(chǎn)品附加值，從而增強商品的市場競爭力、帶來更大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，往往需要對形狀相同、外觀不同的物料進(jìn)行組合包裝，比如對兩列平行連續(xù)物料匯流成一條連續(xù)輸出的物料，并與來料成一定的夾角，以便下個工序的高效實施。現(xiàn)有生產(chǎn)線上一般采用氣動裝置或間歇機(jī)械機(jī)構(gòu)裝置等實現(xiàn)連續(xù)物料的匯流供送，生產(chǎn)過程中速度沖擊大，工作節(jié)拍慢，不能做到高速、穩(wěn)定的供送，致使生產(chǎn)效率降低，并且這些裝置安裝在生產(chǎn)線上機(jī)構(gòu)復(fù)雜，占用空間大，生產(chǎn)過程中噪聲大，成本高，不能滿足當(dāng)今產(chǎn)品包裝的生產(chǎn)要求。目前在生產(chǎn)過程中尚無采用異形螺桿對連續(xù)輸送過程中的物料進(jìn)行匯流供送的裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于異形螺桿的連續(xù)物料匯流輸送裝置，可以很好的克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，實現(xiàn)將兩種形狀相同、物料編碼不同的兩列物料，一一交替合并成一列物料的目的，且整個過程連續(xù)高速穩(wěn)定無沖擊。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是：一種基于異形螺桿的連續(xù)物料匯流輸送裝置，包括輸送帶、供送螺桿、驅(qū)動裝置和支撐裝置；所述驅(qū)動裝置用于驅(qū)動供送螺桿，供送螺桿和驅(qū)動裝置可拆卸的安裝在支撐裝置上；所述輸送帶包括進(jìn)料輸送帶和出料輸送帶，所述供送螺桿包括引入螺桿和匯流螺桿；所述進(jìn)料輸送帶用于連續(xù)輸送兩列形狀相同且平行的被供送物料，分別稱為第一列物料和第二列物料，引入螺桿是位于進(jìn)料輸送帶上端一側(cè)且與進(jìn)料輸送帶平行的異形螺桿；所述出料輸送帶與進(jìn)料輸送帶成一定的夾角，用于輸送匯流后的一列物料，匯流螺桿是位于出料輸送帶上端一側(cè)且與出料輸送帶平行的異形螺桿；所述兩列形狀相同且平行的被供送物料分別從兩根異形螺桿的一端輸入，所述引入螺桿通過螺旋前進(jìn)的螺槽將輸入的第二列物料送入?yún)R流螺桿螺槽，隨著匯流螺桿的螺距和槽深的變化將兩列物料交替匯成一列、從匯流螺桿的另一端輸出到出料輸送帶上。

優(yōu)選地，所述引入螺桿包括前段和后段兩部分，前段為等螺距等槽深的螺旋槽，用于引入第二列物料，后段為既變螺距又變槽深的螺旋槽，用于改變第二列物料間距，并將第二列物料輸出到匯流螺桿；所述匯流螺桿包括初段、中段和末段三部分，初段為等螺距等槽深的螺旋槽，用于引入第一列物料，中段為既變螺距又變槽深的螺旋槽，用于改變第一列物料間距，末段為等螺距等槽深的螺旋槽，將引入螺桿輸出的第二列物料引入?yún)R流螺桿，同時將兩列物料交替匯流后連續(xù)輸出。

優(yōu)選地，被供送物料在進(jìn)入供送螺桿時，供送螺桿的螺旋槽對被供送物料的限位使其沿自身軸線旋轉(zhuǎn)一定角度進(jìn)入。

優(yōu)選地，所述匯流螺桿在輸送第一列物料過程中，通過引入螺桿把第二列物料逐個加入，完成兩列物料的交替匯流，匯流螺桿輸出物料的線速度與出料輸送帶速度相等，整個匯流過程高速且穩(wěn)定，無運動的剛性沖擊。

優(yōu)選地，所述被供送物料是大小相等、外形相同的球狀、瓶狀或罐狀的固體物料，瓶狀或罐狀物料的橫截面是圓形或橢圓形。

優(yōu)選地，所述進(jìn)料輸送帶上方設(shè)有與其平行的隔板，用于將被供送物料隔成平行的兩列；所述兩根異形螺桿與隔板之間截面空隙形成可容被供送物料通過的通道，被供送物料的外表面與供送螺桿的螺旋槽面空間嚙合且時刻處于線接觸狀態(tài)，被供送物料在螺旋槽帶動下沿著異形螺桿軸向和徑向做復(fù)合運動，保證物料供送的穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，在所述復(fù)合運動的過程中，被供送物料的加速度變化分為等速段、變加速段、等加速段和變減加速度段，且各段間加速度變化采用三角函數(shù)曲線平滑過渡，以避免加速度突變帶來的剛性沖擊。

優(yōu)選地，所述出料輸送帶上方還設(shè)有擋板，所述擋板與匯流螺桿分別位于出料輸送帶的兩側(cè)，匯流螺桿與擋板共同作用使物料穩(wěn)定、勻速的輸出。

優(yōu)選地，兩根異形螺桿分別由兩套相同的驅(qū)動裝置驅(qū)動；所述驅(qū)動裝置包括伺服電機(jī)、減速器、輪帶端和同步帶，伺服電機(jī)和異形螺桿的端部設(shè)有輪帶端，輪帶端上配置同步帶，同步帶用于連接伺服電機(jī)和異形螺桿之間的傳動；所述驅(qū)動裝置還包括運動控制器和伺服電機(jī)驅(qū)動器，運動控制器根據(jù)物料數(shù)量和輸送帶速度計算供送螺桿所需的轉(zhuǎn)速，并將該速度輸出給伺服電機(jī)驅(qū)動器，伺服電機(jī)驅(qū)動器控制伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，完成兩根異形螺桿的同步旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，兩根異形螺桿分別由兩套相同的支撐裝置支撐；所述支撐裝置包括平行于輸送帶的支架，支架的一端設(shè)有支座，另一端設(shè)有帶有鎖緊結(jié)構(gòu)件的導(dǎo)軌支座；伺服電機(jī)、減速器可拆卸的固定在支座上，導(dǎo)軌支座用于支撐與輸送帶平行的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的一端設(shè)有導(dǎo)軌基座，導(dǎo)軌基座用于固定頂尖支座；所述鎖緊結(jié)構(gòu)件松開時，頂尖支座和導(dǎo)軌可以一起沿著輸送帶的方向水平移動；所述異形螺桿一端固定在頂尖支座上，另一端固定在支架上。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，采用模塊化設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低，生產(chǎn)過程中噪聲小且無剛性沖擊，速度調(diào)整便捷，而且該裝置在生產(chǎn)線上的裝配和調(diào)整非常方便。該匯流裝置可廣泛應(yīng)用于日化、醫(yī)藥、衛(wèi)生、食品、包裝等行業(yè)，以配合完成打碼、充填、灌裝、裹包等工序的高速工作。

本發(fā)明的附加優(yōu)點、目的，以及特征將在下面的描述中部分地加以闡述，且將對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在研究下文后部分地變得明顯，或者可以根據(jù)本發(fā)明的實踐而獲知。本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點可以通過在書面說明及其權(quán)利要求書以及附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)到并獲得。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解的是，能夠用本發(fā)明實現(xiàn)的目的和優(yōu)點不限于以上具體所述，并且根據(jù)以下詳細(xì)說明將更清楚地理解本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)的上述和其他目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明裝置的被供送物料與異形螺桿行進(jìn)方向和旋轉(zhuǎn)方向示意圖；

圖3為被供送物料在復(fù)合運動過程中的加速度變化曲線；

圖4為被供送物料與異形螺桿的螺旋槽面的交截面片產(chǎn)生示意圖；

圖中：1-進(jìn)料輸送帶；2-隔板；3-引入螺桿；4-匯流螺桿；5-同步帶；6-支座；7-減速器；8-伺服電機(jī)；9-支架；10-鎖緊結(jié)構(gòu)件；11-導(dǎo)軌支座；12-導(dǎo)軌；13-導(dǎo)軌基座；14-頂尖支座；15-出料輸送帶；16-擋板；17-第一列物料；18-第二列物料。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

如圖1至圖4所示，為本發(fā)明的一種實施例的結(jié)構(gòu)，一種基于異形螺桿的連續(xù)物料匯流輸送裝置，包括輸送帶1、供送螺桿、驅(qū)動裝置和支撐裝置；所述驅(qū)動裝置用于驅(qū)動供送螺桿，供送螺桿和驅(qū)動裝置可拆卸的安裝在支撐裝置上。所述輸送帶包括進(jìn)料輸送帶1和出料輸送帶15，所述供送螺桿包括引入螺桿3和匯流螺桿4；所述進(jìn)料輸送帶1用于連續(xù)輸送兩列形狀相同且平行的剛性/半剛性(金屬殼體/非金屬殼體)被供送物料，分別稱為第一列物料17和第二列物料18。引入螺桿3是位于進(jìn)料輸送帶1上端一側(cè)且與進(jìn)料輸送帶1平行的異形螺桿；所述出料輸送帶15與進(jìn)料輸送帶1成一定的夾角，用于輸送匯流后的一列物料，匯流螺桿4是位于出料輸送帶15上端一側(cè)且與出料輸送帶15平行的異形螺桿。如圖2所示，給出了異形螺桿的旋轉(zhuǎn)方向與被供送物料的前進(jìn)方向。所述兩列形狀相同且平行的被供送物料分別從兩根異形螺桿的一端輸入，所述引入螺桿3通過螺旋前進(jìn)的螺槽將輸入的第二列物料18送入?yún)R流螺桿4螺槽，隨著匯流螺桿4的螺距和槽深的變化將兩列物料交替匯成一列、從匯流螺桿4的另一端輸出到出料輸送帶15上。

引入螺桿3包括前段和后段兩部分，前段為等螺距等槽深的螺旋槽，用于引入第二列物料18，后段為既變螺距又變槽深的螺旋槽，用于改變第二列物料18間距，并將第二列物料18輸出到匯流螺桿4。匯流螺桿4包括初段、中段和末段三部分，初段為等螺距等槽深的螺旋槽，用于引入第一列物料17，中段為既變螺距又變槽深的螺旋槽，用于改變第一列物料17間距，末段為等螺距等槽深的螺旋槽，將引入螺桿3輸出的第二列物料18引入?yún)R流螺桿，同時將兩列物料交替匯流后連續(xù)輸出。

被供送物料在進(jìn)入供送螺桿時，供送螺桿的螺旋槽對被供送物料的限位使其沿自身軸線旋轉(zhuǎn)一定角度進(jìn)入。

匯流螺桿4在輸送第一列物料17過程中，通過引入螺桿3把第二列物料18逐個加入，完成兩列物料的交替匯流，匯流螺桿4輸出物料的線速度與出料輸送帶15速度相等，整個匯流過程高速且穩(wěn)定，無運動的剛性沖擊。

被供送物料是大小相等、外形相同的球狀、瓶狀或罐狀的固體物料，瓶狀或罐狀物料的橫截面是圓形或橢圓形。所述第一列物料與第二列物料可以是完全相同的物料，也可以是形狀相同、物料編碼不同的物料。

進(jìn)料輸送帶1上方設(shè)有與其平行的隔板2，用于將被供送物料隔成平行的兩列；所述兩根異形螺桿與隔板2之間截面空隙形成可容被供送物料通過的通道，被供送物料的外表面與供送螺桿的螺旋槽面空間嚙合且時刻處于線接觸狀態(tài)，被供送物料在螺旋槽帶動下沿著異形螺桿軸向和徑向做復(fù)合運動，保證物料供送的穩(wěn)定性。在供送過程中，只有同時保證供送螺桿螺旋槽面與被供送物料曲面的緊密嚙合，即螺旋槽面的形狀嚴(yán)格的隨二者交截面形狀的變化規(guī)律而變化，供送的穩(wěn)定性才能得到保證。二者相對運動反映到幾何學(xué)中，如圖4所示，以∑作為假想被供送物料的母面，與螺桿的螺旋槽面∑₁做工藝嚙合，二者交截面∑c沿螺桿軸線做簡單或復(fù)合運動，同時螺桿繞自身的軸線以角速度ω轉(zhuǎn)動，螺桿的螺旋槽面∑₁作為交截面∑c在相對運動中的包絡(luò)被展成。

在復(fù)合運動的過程中，被供送物料的加速度變化分為等速段Ⅰ、變加速段Ⅱ、等加速段Ⅲ和變減加速度段Ⅳ，且各段間加速度變化采用三角函數(shù)曲線平滑過渡，以避免加速度突變帶來的剛性沖擊。為實現(xiàn)供送過程中被供送物料運動速度變化的連續(xù)性和平緩性，避免慣性沖擊，保證供送運動高速性和穩(wěn)定性，本發(fā)明提出了穩(wěn)態(tài)供送變加速度運動，即在被供送物料行進(jìn)過程中加速度變化各段采用三角函數(shù)過渡，如圖3所示。這也是異形螺桿的螺旋線變化形式。異形螺桿的螺旋線形式是關(guān)乎螺旋槽形以及物料供送穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。其計算方式如下：

式中T-周期(s)，其值由各段的總時間確定；t₂-時間(s)；a_m-等加速度段加速度(mm/s2)；c_i——積分常量，i＝1,2,3,4。上述Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ螺旋線的構(gòu)造方式可以根據(jù)實際情況，選取部分或全部。

所述的異形螺桿的結(jié)構(gòu)可以根據(jù)被供送物料的形狀通過構(gòu)建螺旋線數(shù)學(xué)模型、構(gòu)建螺旋槽數(shù)學(xué)模型的方式實現(xiàn)。其中：所述構(gòu)建螺旋線數(shù)學(xué)模型如圖3所示和以上論述。

所述構(gòu)建螺旋槽數(shù)學(xué)模型：螺桿供送的整個運動由兩個簡單運動合成，即螺桿的旋轉(zhuǎn)運動和被供送物料的移動或者其他類型的運動。構(gòu)建螺桿的螺旋槽面本質(zhì)就是考察被供送物料與螺桿的相對位置關(guān)系，本發(fā)明中被供送物料的運動形式已確定，通過兩個或者多個坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換就可以求解出與被供送物料曲面相嚙合的螺旋槽的曲面方程。

在構(gòu)建螺旋槽數(shù)學(xué)模型中需要確定：螺旋槽面成形幾何原理、單參數(shù)曲面族的包絡(luò)面方程求解、基于單參數(shù)包絡(luò)理論的螺旋槽面數(shù)學(xué)建模、交截面片族方程求解、嚙合方程求解、螺旋槽曲面方程等方面的工作；這些都可以從構(gòu)建螺旋槽數(shù)學(xué)模型中建立獲得。

出料輸送帶15上方還設(shè)有擋板16，所述擋板16與匯流螺桿4分別位于出料輸送帶15的兩側(cè)，匯流螺桿4與擋板16共同作用使物料穩(wěn)定、勻速的輸出。

兩根異形螺桿分別由兩套相同的驅(qū)動裝置驅(qū)動；所述驅(qū)動裝置包括伺服電機(jī)8、減速器7、輪帶端和同步帶5，伺服電機(jī)8和異形螺桿的端部設(shè)有輪帶端，輪帶端上配置同步帶5，同步帶5用于連接伺服電機(jī)8和異形螺桿之間的傳動；所述驅(qū)動裝置還包括運動控制器和伺服電機(jī)驅(qū)動器，運動控制器根據(jù)物料數(shù)量和輸送帶速度計算供送螺桿所需的轉(zhuǎn)速，并將該速度輸出給伺服電機(jī)驅(qū)動器，伺服電機(jī)驅(qū)動器控制伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，完成兩根異形螺桿的同步旋轉(zhuǎn)。當(dāng)物料數(shù)量變化時，運動控制器會跟隨物料數(shù)量的變化來調(diào)節(jié)供送螺桿的轉(zhuǎn)速。裝置還包括光柵傳感器用于監(jiān)測并反饋螺桿轉(zhuǎn)動情況，確保兩根異形螺桿速度同步且旋向相反，保持相對相位不變。

兩根異形螺桿分別由兩套相同的支撐裝置支撐；所述支撐裝置包括平行于輸送帶的支架9，支架的一端設(shè)有支座6，另一端設(shè)有帶有鎖緊結(jié)構(gòu)件10的導(dǎo)軌支座11；伺服電機(jī)8、減速器7可拆卸的固定在支座6上，導(dǎo)軌支座11用于支撐與輸送帶平行的導(dǎo)軌12，導(dǎo)軌12的一端設(shè)有導(dǎo)軌基座13，導(dǎo)軌基座13用于固定頂尖支座14；所述鎖緊結(jié)構(gòu)件10松開時，頂尖支座14和導(dǎo)軌12可以一起沿著輸送帶1的方向水平移動；所述異形螺桿一端固定在頂尖支座14上，另一端固定在支架9上。所述緊鎖結(jié)構(gòu)件10可以是肘夾。

上述各實施例可在不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍下加以若干變化，故以上的說明所包含及附圖中所示的結(jié)構(gòu)應(yīng)視為例示性，而非用以限制本發(fā)明申請專利的保護(hù)范圍。