本發(fā)明涉及物料包裝傳輸設備技術領域，特別是涉及一種基于異形螺桿的連續(xù)物料分組輸送裝置。

背景技術：

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，其中商品組合包裝在銷售終端具有方便分銷，簡單實用，有助于產(chǎn)品宣傳等特點，產(chǎn)品外觀和功能協(xié)調(diào)結合滿足了消費者的要求。包裝機械是自動化程度較高的機械設備，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)濟效益。

現(xiàn)代生產(chǎn)過程中經(jīng)常需要對一列連續(xù)物料按照一定數(shù)量進行分組輸出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械機構裝置等實現(xiàn)連續(xù)物料的分組供送，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)線上機構復雜，占用空間大，生產(chǎn)過程中噪聲大，成本高，不能滿足當今產(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行分組供送的裝置。

技術實現(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)物料分組輸送裝置，可以很好的克服現(xiàn)有技術的缺陷，實現(xiàn)結構簡單、噪聲小、連續(xù)高速且穩(wěn)定無沖擊的對連續(xù)物料進行分組的目的。

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)物料分組輸送裝置，包括輸送帶、供送螺桿、驅動裝置和支撐裝置，驅動裝置用于驅動供送螺桿，供送螺桿和驅動裝置可拆卸的安裝在支撐裝置上。所述輸送帶用于連續(xù)輸送形狀相同的被供送物料，所述供送螺桿是位于輸送帶上端兩側且與輸送帶平行的兩根分段式異形螺桿，兩根分段式異形螺桿方向相反同步旋轉，所述形狀相同的被供送物料頭尾相連排成一列從兩根分段式異形螺桿一端輸入，隨著異形螺桿的螺距和槽深的變化對被供送物料進行規(guī)定數(shù)目的分組，并從兩根分段式異形螺桿的另一端連續(xù)輸出到輸送帶上。

優(yōu)選地，所述分段式異形螺桿包括初段螺桿和后段螺桿，所述初段螺桿為等螺距等槽深的螺旋槽，用于引入物料，使被供送物料等距且勻速的輸送給后段螺桿；所述后段螺桿為既變螺距又變槽深的螺旋槽，用于將物料進行規(guī)定數(shù)目分組并連續(xù)輸出；初段螺桿和后段螺桿固定在同一根芯軸上。

優(yōu)選地，所述被供送物料在供送螺桿中一方面隨著螺旋槽的旋轉向前平動，一方面在螺旋槽的推送和阻擋作用下進行規(guī)定數(shù)目的分組，供送螺桿輸出被供送物料的線速度與輸送帶速度相等，整個分組過程高速且穩(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、瓶狀或罐狀的容器類物料，瓶狀或罐狀物料的橫截面是圓形、方形、橢圓形或多邊形；所述兩根分段式異形螺桿的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異形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合運動，保證物料供送的穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，在所述復合運動的過程中，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，所述兩根分段式異形螺桿分別由兩套相同的驅動裝置驅動；所述驅動裝置包括伺服電機、輪帶端和同步帶，所述伺服電機和異形螺桿的端部均設有同步帶輪，所述輪帶端上配置同步帶，所述同步帶用于連接伺服電機和對應的異形螺桿之間的傳動；所述驅動裝置還包括運動控制器和伺服電機驅動器，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速，并將該速度輸出給伺服電機驅動器，伺服電機驅動器控制伺服電機旋轉，完成兩根異形螺桿的同步反向旋轉。

優(yōu)選地，所述支撐裝置包括平行于輸送帶的底座，底座的一端設有螺桿長軸端支座，另一端設有帶有鎖緊結構件的導軌支座；所述伺服電機可拆卸的固定在螺桿長軸端支座上，導軌支座用于支撐與輸送帶平行的導軌，導軌的一端設有導軌底座，導軌底座用于固定螺桿支座；鎖緊結構件松開時，螺桿支座和導軌可以沿著輸送帶的方向水平移動；所述異形螺桿一端固定在螺桿支座上，另一端固定在螺桿長軸端支座上。

本發(fā)明結構簡單，性能可靠，采用模塊化設計，結構緊湊，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。該分組裝置可廣泛應用于日化、醫(yī)藥、衛(wèi)生、食品、包裝等行業(yè)，以配合完成裹包、熱縮等工序的高速工作。

本發(fā)明高速且連續(xù)的實現(xiàn)了生產(chǎn)線上對物料輸送過程中的分組，該異形螺桿能夠有效的防止容器類物料產(chǎn)生擠瓶、爆瓶的情況，并按照生產(chǎn)要求可以改變各組物料之間距離。

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，且將對于本領域普通技術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利要求書以及附圖中具體指出的結構實現(xiàn)到并獲得。

本領域技術人員將會理解的是，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)以下詳細說明將更清楚地理解本發(fā)明能夠實現(xiàn)的上述和其他目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的一種結構示意圖；

圖2為本發(fā)明裝置的被供送物料與異形螺桿行進方向和旋轉方向示意圖；

圖3為被供送物料在復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-輸送帶；2-初段螺桿；3-同步帶；4-螺桿長軸端支座；5-底座；6-伺服電機；7-后段螺桿；8-導軌；9-鎖緊結構件；10-導軌底座；11-螺桿支座；12-導軌支座。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。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構，一種基于異形螺桿的連續(xù)物料分組輸送裝置，包括輸送帶1、供送螺桿、驅動裝置和支撐裝置，驅動裝置用于驅動供送螺桿，供送螺桿和驅動裝置可拆卸的安裝在支撐裝置上。所述輸送帶1用于連續(xù)輸送形狀相同的剛性/半剛性(金屬殼體/非金屬殼體)被供送物料，所述供送螺桿是位于輸送帶上端兩側且與輸送帶平行的兩根分段式異形螺桿，兩根分段式異形螺桿方向相反同步旋轉，如圖2所示，給出了異形螺桿的旋轉方向與被供送物料的前進方向。所述形狀相同的被供送物料頭尾相連排成一列從兩根分段式異形螺桿一端輸入，隨著異形螺桿的螺距和槽深的變化對被供送物料進行規(guī)定數(shù)目的分組，并從兩根分段式異形螺桿的另一端連續(xù)輸出到輸送帶1上。

兩根分段式異形螺桿的螺旋方向相反。分段式異形螺桿包括初段螺桿2和后段螺桿7，所述初段螺桿2為等螺距等槽深的螺旋槽，用于引入物料，使被供送物料等距且勻速的輸送給后段螺桿；所述后段螺桿7為既變螺距又變槽深的螺旋槽，用于將物料進行規(guī)定數(shù)目分組并連續(xù)輸出；初段螺桿2和后段螺桿7固定在同一根芯軸上。

被供送物料在供送螺桿中一方面隨著螺旋槽的旋轉向前平動，一方面在螺旋槽的推送和阻擋作用下進行規(guī)定數(shù)目的分組，供送螺桿輸出被供送物料的線速度與輸送帶速度相等，整個分組過程高速且穩(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、瓶狀或罐狀的容器類物料，瓶狀或罐狀物料的橫截面是圓形、方形、橢圓形或多邊形，本實施例中，被供送物料的橫截面是圓形。兩根異形螺桿的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異形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合運動，同時螺桿繞自身的軸線以角速度ω轉動，螺桿的螺旋槽面∑₁作為交截面∑c在相對運動中的包絡被展成。

在復合運動的過程中，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乎螺旋槽形以及物料供送穩(wěn)定性的關鍵因素。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構可以根據(jù)被供送物料的形狀通過構建螺旋線數(shù)學模型、構建螺旋槽數(shù)學模型的方式實現(xiàn)。其中：所述構建螺旋線數(shù)學模型如圖3所示和以上論述。

所述構建螺旋槽數(shù)學模型：螺桿供送的整個運動由兩個簡單運動合成，即螺桿的旋轉運動和被供送物料的移動或者其他類型的運動。構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系之間的坐標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。

在構建螺旋槽數(shù)學模型中需要確定：螺旋槽面成形幾何原理、單參數(shù)曲面族的包絡面方程求解、基于單參數(shù)包絡理論的螺旋槽面數(shù)學建模、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；這些都可以從構建螺旋槽數(shù)學模型中建立獲得。

兩根分段式異形螺桿分別由兩套相同的驅動裝置驅動；所述驅動裝置包括伺服電機6、輪帶端和同步帶3，所述伺服電機6和異形螺桿的端部均設有同步帶輪，所述輪帶端上配置同步帶3，所述同步帶3用于連接伺服電機6和對應的異形螺桿之間的傳動；所述驅動裝置還包括運動控制器和伺服電機驅動器，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速，并將該速度輸出給伺服電機驅動器，伺服電機驅動器控制伺服電機旋轉，完成兩根異形螺桿的同步反向旋轉。當物料數(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)供送螺桿的轉速。裝置還包括光柵傳感器用于監(jiān)測并反饋螺桿轉動情況，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。

兩根異形螺桿也可分為主動異形螺桿和從動異形螺桿，主動異形螺桿通過同步齒輪帶動從動異形螺桿同步轉動，主動異形螺桿由驅動裝置驅動，但本實施例中為了減少傳動元件，便于螺桿初始相位調(diào)整以及減小設備空間，采用兩根異形螺桿分別由兩套相同的驅動裝置驅動的方案。

支撐裝置包括平行于輸送帶1的底座5，底座5的一端設有螺桿長軸端支座4，另一端設有帶有鎖緊結構件9的導軌支座12；所述伺服電機6可拆卸的固定在螺桿長軸端支座4上，導軌支座12用于支撐與輸送帶1平行的導軌8，導軌8的一端設有導軌底座10，導軌底座10用于固定螺桿支座11；鎖緊結構件9松開時，螺桿支座11和導軌8可以沿著輸送帶1的方向水平移動；所述異形螺桿一端固定在螺桿支座11上，另一端固定在螺桿長軸端支座4上。所述鎖緊結構件9可以是肘夾。

上述各實施例可在不脫離本發(fā)明的保護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構應視為例示性，而非用以限制本發(fā)明申請專利的保護范圍。