本发明涉及自动化设备，特别涉及一种纸筒上料装置。
背景技术：
纸杯是把用化学木浆制成的原纸(白纸板)进行机械加工、粘合所做得的一种纸容器，外观呈口杯形，供冷冻食品使用的纸杯涂蜡，可盛装冰淇淋、果酱和黄油等，供热饮使用的纸杯涂塑料，耐90℃以上温度，甚至可盛开水，纸杯的特点是安全卫生、轻巧方便，公共场所、饭店和餐厅都可使用，是一次性用品。
纸杯一般由纸筒和杯底贴合而成。现有的用于加工纸杯的设备在生产过程中，由于纸板属于易变性类材料，因此在切割和粘贴过程中，很容易造成切割处存在皱褶或切割处粗糙等现象，影响杯体的成型效果。而且现有的设备一般体积较大，自动化程度也不高。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种纸筒上料装置。
根据本发明的一个方面，提供了一种纸筒上料装置，用于输送经过裁切的纸筒并将其插在主轴组件设置的纸模上，纸模垂直向下设置，且其外部直径与纸筒的内部直径相配合，纸筒上料装置包括一个纸筒输送装置和设于纸筒输送装置内侧一端的夹持装置，夹持装置由纸筒输送装置顶端夹取纸筒后再将纸筒向上套在纸模上。
采用以上技术方案的纸筒上料装置，安装在自动化纸杯加工设备中。该设备采用环形加工线的设计，在环形加工线上设置若干加工位，在每个加工位分别设置一个加工装置进行一个工序的加工。通过使用该纸筒上料装置可以实现自动连续将纸筒进行上料，从而实现纸罐的流水线式自动化生产。该纸筒上料装置工作效率高，而且高度自动化，可以广泛应用于纸罐或者纸杯的生产制造。
具体地，夹持装置包括一根转轴和设于转轴顶端的纸槽盘，转轴与纸槽盘中心固定连接，纸槽盘下方设有一个与纸槽盘平行的底盘，转轴穿过底盘并与底盘通过轴承转动连接，转轴由一个主电机驱动旋转。采用纸槽盘进行旋转取料，与常用的机械手取料相比，结构更加简单，也更加便于控制。
进一步地，纸槽盘边缘部分均匀设置有若干纸槽，纸槽与纸筒的部分外壁相匹配，底盘一侧的上表面设有一个弧形的档条，档条内侧与纸槽配合夹持纸筒沿档条内侧随纸槽盘由档条头端运动至尾端，档条的头端靠近纸筒输送装置内侧一端，档条的尾端正对纸模下端。纸筒由档条内侧与纸槽配合夹持，可以避免再次设计另外的夹持驱动机构，更加简洁。
进一步地，纸槽内侧壁还设有若干齿槽部，齿槽部顶端与纸筒外壁相接触，纸槽盘在转轴的驱动下在底盘上转动时，携带纸筒沿档条内侧滑动时，档条对纸筒施加的摩擦力驱使纸筒在纸槽盘和档条之间发生转动。纸筒在转移的过程中进行转动，可以调节其倾斜角度，进而使纸筒处于竖直状态，便于套在纸模上。齿槽部可以适当减少纸槽内侧壁与纸筒外壁之间的摩擦力，便于纸筒在转移的过程中进行旋转。
进一步地，夹持装置还与一个上料升降装置相连接，当纸槽盘带动纸筒移动至档条尾端时，上料升降装置驱动夹持装置整体向上抬升，进而将纸筒套在纸模上，随后上料升降装置驱动夹持装置整体下降，将纸筒留在纸模上。
进一步地，纸筒输送装置为一个输送带。
进一步地，上料升降装置为一个凸轮装置，凸轮装置与主电机传动连接。由此，可以通过主电机同时提供旋转动力和升降动力，无需设置气缸等其他的驱动装置。
具体地，凸轮装置包括一根能够转动的轮轴和固定在轮轴上的链轮或者皮带轮，转轴与主电机通过链条或者皮带相连接，轮轴上固定有至少一个凸轮，凸轮与转轴相顶触，轮轴转动时凸轮与其一起转动，凸轮转动一圈即将转轴顶起一次，进而将纸筒向上套在纸模上。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的自动化纸罐加工设备的结构示意图。
图2为图1所示自动化纸罐加工设备的加工装置的布置示意图。
图3为图1所示自动化纸罐加工设备的加工装置的装配图。
图4为图3所示主轴组件的结构示意图。
图5为图3所示纸筒上料机构的结构示意图。
图6为图3所示伺服送纸装置的结构示意图。
图7为图6所示伺服送纸装置的装配图。
图8为图3所示罐底冲切装置的结构示意图。
图9为图2所示一次热合机构的结构示意图。
图10为图3所示滚花机构的结构示意图。
图11为图3所示凸轮装置的结构示意图。
图12为图3所示卷边机构的结构示意图。
图13为图12中的销钉的结构示意图。
图14为图12所示卷边机构的内部结构示意图。
图15为图5所示纸筒上料机构的顶部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
图1至图14示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的自动化纸罐加工设备。
如图所示，该装置包括一个机台1以及设置于机台1中部的主轴组件2。
主轴组件2携带用于制造纸罐的纸筒由机台1的一侧转向另一侧，纸筒在此过程中被加工成纸罐。
其中，机台1沿主轴组件2的转动方向依次设有：
纸筒上料机构3，用于输送经过裁切的纸筒并将其插在主轴组件2设置的纸模21上，纸模21垂直向下设置，且其外部直径与纸筒的内部直径相配合；
罐底安装机构4，用于裁切罐底并将其安装在纸筒下部；
热合机构5，用于对纸筒底部进行加热，进而将罐底与纸筒底部通过热熔密封连接；
滚花机构6，用于对纸罐下部顶端进行压花处理；
纸罐出料机构7，用于接收加工完成的纸罐并将其输送至外部进行收集和存储。
主轴组件2主要包括一根主轴22和设置于主轴22顶端的转盘23。
主轴22由一个主电机8驱动。
纸模21以垂直向下的方式安装在转盘23下部。
纸模21插入纸筒内部且与纸筒过盈配合并将纸筒固定在外周壁。
主轴22位于转盘23的中心，转盘23带动纸模21以及固定在纸模21上的纸筒或者纸罐一起转动。
纸筒上料机构3包括一个纸筒输送装置31和设于纸筒输送装置31内侧一端的夹持装置32。
在本实施例中，纸罐出料机构7和纸筒输送装置31均为传送带装置。传送带装置可以采用常用的输送带。
夹持装置32由纸筒输送装置31顶端夹取纸筒后再将纸筒向上套在纸模21上。由此，纸筒可以实现自动和连续上料。
夹持装置32包括一根转轴321和设于转轴321顶端的纸槽盘322。
转轴321与纸槽盘322中心固定连接。
转轴321由主电机8驱动旋转。
纸槽盘322下方设有一个与纸槽盘322平行的底盘323。
转轴321穿过底盘323并与底盘323通过轴承转动连接。
纸槽盘322边缘部分均匀设置有若干纸槽322a。
纸槽322a与纸筒的部分外壁相匹配。
底盘323一侧的上表面设有一个弧形的档条323a。
档条323a内侧与纸槽322a配合夹持纸筒沿档条323a内侧随纸槽盘322由档条323a头端运动至尾端。
其中，档条323a的头端靠近纸筒输送装置31内侧一端，档条323a的尾端正对纸模21下端。
夹持装置32还与一个凸轮装置9相连接。
当纸槽盘322带动纸筒移动至档条323a尾端时，凸轮装置9驱动夹持装置32整体向上抬升，进而将纸筒套在纸模21上，随后夹持装置32整体下降，将纸筒留在纸模21上。
纸槽盘322夹持纸筒与档条323a进行相对转动时，底盘323和档条323a可以对纸筒起到整形的作用，可以使纸筒的上部开口正对纸模21，方便将纸筒套在纸模21上。
罐底安装机构4包括一个伺服送纸装置41和一个罐底冲切装置42。
其中，伺服送纸装置41包括一个由伺服电机411带动的送料滚轮412。
送料滚轮412一侧还设有一个活动压轮413。
活动压轮413与送料滚轮412平行且通过一个连杆机构414与一个气缸415相连接。
气缸415通过连杆机构414驱动活动压轮413向送料滚轮412移动，进而将用于冲切罐底的纸板压紧于送料滚轮412表面并固定。
罐底冲切装置42由一个纸筒夹模421和设于纸筒夹模421底部的罐底冲刀422构成。
罐底冲切装置42与升降台11相连接。
纸筒夹模421用于固定纸筒下部，纸板由罐底冲刀422上方进料，罐底冲刀422上升时将纸板冲切成罐底并将其与纸筒底部固定。
通过罐底冲切装置42可以将成卷的纸板加工成与纸筒底部相配合的罐底，冲切装置42配合纸模21底部可以将罐底安装在纸筒底部，便于进行下一步加工。冲切过罐底的纸板的余料可以通过专门的收集装置进行收集。这种功能的收集装置的在实际生产中非常普遍，其具体结构此处不做赘述。
在本实施例中，活动压轮413通过轴承安装在一根偏心轴413a上。
连杆机构414与偏心轴413a连接，气缸415动作时顶起连杆机构414，将偏心轴413a的偏离部分朝向送料滚轮412，活动压轮413将纸板压紧于送料滚轮412表面并固定。由此，在罐底冲切装置42进行冲切时活动压轮413和送料滚轮412可以夹紧和固定纸板，防止纸板移位。
热合机构5包括依次排列的一次热合机构51和二次热合机构52。
一次热合机构51和二次热合机构52分别由热风装置构成。
热风装置安装在升降台11上，包括管式加热器5a和固定于管式加热器5a出口一端的热风罩5b。
热风罩5b与纸筒底部的形状相配合。
管式加热器5a入口与空气源通过管道相连接。
空气经过管式加热器5a时被加热成高温气流，再经过热风罩5b吹向纸筒底部，纸筒底部的罐底表面受热熔融并与纸筒内壁贴合为一体。
采用高温气流作为加热介质，不仅大大简化了热合机构，而且热合机构进行热和加工时的温度更加便于控制。同时，通过将热合加工分成两次进行，第一次热合加工后纸罐离开一次热合机构51，温度可以稍微下降，从而可以有效消除由于材料热加工时形成的内应力导致纸罐底部发生变形。
滚花机构6也安装在升降台11上，包括一个滚花外模61和设在滚花外模61内部的滚花轮62。
滚花轮62通过轴承与滚花外模61转动连接，并且通过一个滚花电机63带动在滚花外模61内部旋转。
滚花外模61内壁与滚花轮62外壁相互配合，在纸罐下部顶端滚压出花纹。
滚花机构6对纸罐进行压花操作时，纸罐底部还处于软化状态，此时既可以增加纸筒和罐底的结合牢固程度，使纸罐不易漏水，而且还可以压出非常漂亮的花纹。
滚花机构6对纸罐进行压花操作完成后，夹住纸罐底部稍微向下拉动，可以使纸罐与纸模21脱离，进而随主轴组件2旋转后，掉落在纸罐出料机构7的输送带上，最后由输送带带出设备进行收集。
在本实施例中，罐底冲切装置42、一次热合机构51和二次热合机构52以及滚花机构6的滚花外模61安装在同一个升降台11上。由此，一个升降台11可以同时解决四个加工装置的升降要求，不仅机构简单，而且同步性好。
滚花轮62通过一个凸轮装置9与升降台11相连接。
在本实施例中，升降台11也通过一个凸轮装置9驱动上下移动，三个凸轮装置9相互平行且水平设置，三个凸轮装置9相互连接且与主电机8传动连接。由此，三个凸轮装置9无需设置其他电机进行驱动，结构非常合理。
如图所示，凸轮装置9包括一根能够转动的轮轴91和固定在轮轴91上的链轮92。
转轴91与主电机8或者其余凸轮装置9的轮轴91通过链条相连接。
轮轴91上固定有至少一个凸轮93。
轮轴91转动时凸轮93与其一起转动。
凸轮93转动一圈即将与其顶触的转轴321顶起一次，进而将纸筒向上套在纸模21上。
凸轮装置9可以方便地将主电机8输出的转动转化成上下升降的平移动作，不需要额外设置气缸和控制气缸的操作系统。与凸轮93外壁相顶触的其他构件升降时间节点和升降行程可以通过凸轮93的偏离角度和偏心距离进行调节，无需使用复杂的plc控制系统。
主轴22通过一个分度箱24与主电机8相连接。
转轴321与主轴22平行且通过链条相连接。由此，转轴321与主轴22也无需设置其他电机进行驱动，仅凭一个主电机8即可完成设备大部分的转动输出和平移输出，结构非常合理。
在本实施例中，滚花机构6和纸罐出料机构7之间还设有卷边机构10。
卷边机构10安装在升降台11上，用于在纸罐下部边缘形成一个内折的卷边。
卷边机构10包括一个滚花轴101和设在滚花轴101顶部的卷边模102。卷边模102与滚花轴101之间通过固定螺栓10固定连接。
滚花轴101通过轴承与升降台11转动连接并且通过滚花电机63带动在升降台11上旋转。
卷边模102底部设有环形的卷边槽102a。
卷边模102设有销钉104。
销钉104由外侧贯穿卷边模102的侧壁，且头部伸入卷边槽102a中。
销钉104侧壁还设有一个凹槽104a。
凹槽104a位于卷边槽102a底部，且方向与卷边槽102a一致。
凹槽104a的底部为弧形面。
卷边模102还设有锁定螺栓105。
锁定螺栓105由外侧插入卷边模102，且其顶部与销钉104侧壁相顶触。
卷边模102侧壁该设有若干贯穿的通气孔106。通气孔106与卷边槽102a相连通，用于平衡罐底加工时与卷边模102之间的气压。
经过滚花机构6加工后的纸罐被纸模21带到卷边模102的正上方后，升降台11向上升起，同时卷边模102由滚花轴101带动进行旋转。凹槽104a的底部的弧形面作用于纸罐底部，最终形成一个内折的卷边。
而通过松开和紧定锁定螺栓105，可以调整销钉104的插入深度，进而调节凹槽104a在卷边槽102a中的相对位置，由此可以适应直径不同的纸罐。
为了对纸罐的口部进行卷边，在纸模21上也可以设置相应的卷边装置。在对罐底进行加工时，也可以同时对罐口进行卷边加工。
如图15所示，纸槽盘322边缘部分均匀设置有若干纸槽322a。
纸槽322a与纸筒的部分外壁相匹配。
纸槽322a内侧壁还设有若干齿槽部322b。
齿槽部322b顶端与纸筒外壁相接触。
纸槽盘322在转轴321的驱动下在底盘323上转动时，携带纸筒沿档条323a内侧滑动时，档条323a对纸筒施加的摩擦力驱使纸筒在纸槽322a和档条323a之间发生转动。纸筒在转移的过程中进行转动，可以调节其倾斜角度，进而使纸筒处于竖直状态，便于套在纸模上。
齿槽部322b可以适当减少纸槽322a内侧壁与纸筒外壁之间的摩擦力，便于纸筒在转移的过程中进行旋转。
采用以上技术方案的纸筒上料装置，安装在自动化纸杯加工设备中。该设备采用环形加工线的设计，在环形加工线上设置若干加工位，在每个加工位分别设置一个加工装置进行一个工序的加工。通过使用该纸筒上料装置可以实现自动连续将纸筒进行上料，从而实现纸罐的流水线式自动化生产。该纸筒上料装置工作效率高，而且高度自动化，可以广泛应用于纸罐或者纸杯的生产制造。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
1.一种纸筒上料装置，用于输送经过裁切的纸筒并将其插在主轴组件设置的纸模上，所述纸模垂直向下设置，且其外部直径与所述纸筒的内部直径相配合，其特征在于，包括一个纸筒输送装置和设于所述纸筒输送装置内侧一端的夹持装置，所述夹持装置由所述纸筒输送装置顶端夹取所述纸筒后再将所述纸筒向上套在所述纸模上。
2.根据权利要求1所述的纸筒上料装置，其特征在于，所述夹持装置包括一根转轴和设于所述转轴顶端的纸槽盘，所述转轴与所述纸槽盘中心固定连接，所述纸槽盘下方设有一个与所述纸槽盘平行的底盘，所述转轴穿过所述底盘并与所述底盘通过轴承转动连接，所述转轴由一个主电机驱动旋转。
3.根据权利要求2所述的纸筒上料装置，其特征在于，所述纸槽盘边缘部分均匀设置有若干纸槽，所述纸槽与所述纸筒的部分外壁相匹配，所述底盘一侧的上表面设有一个弧形的档条，所述档条内侧与所述纸槽配合夹持所述纸筒沿所述档条内侧随所述纸槽盘由所述档条头端运动至尾端，所述档条的头端靠近所述纸筒输送装置内侧一端，所述所述档条的尾端正对所述纸模下端。
4.根据权利要求3所述的纸筒上料装置，其特征在于，所述纸槽内侧壁还设有若干齿槽部，所述齿槽部顶端与所述纸筒外壁相接触，所述纸槽盘在所述转轴的驱动下在所述底盘上转动时，携带所述纸筒沿所述档条内侧滑动时，所述档条对所述纸筒施加的摩擦力驱使所述纸筒在所述纸槽盘和所述档条之间发生转动。
5.根据权利要求3所述的纸筒上料装置，其特征在于，所述夹持装置还与一个上料升降装置相连接，当所述纸槽盘带动所述纸筒移动至所述档条尾端时，所述上料升降装置驱动所述夹持装置整体向上抬升，进而将所述纸筒套在所述纸模上，随后所述上料升降装置驱动所述夹持装置整体下降，将所述纸筒留在所述纸模上。
6.根据权利要求1所述的纸筒上料装置，其特征在于，所述纸筒输送装置为一个输送带。
7.根据权利要求1所述的纸筒上料装置，其特征在于，所述上料升降装置为一个凸轮装置，所述凸轮装置与所述主电机传动连接。
8.根据权利要求7所述的纸筒上料装置，其特征在于，所述凸轮装置包括一根能够转动的轮轴和固定在所述轮轴上的链轮或者皮带轮，所述转轴与所述主电机通过链条或者皮带相连接，所述轮轴上固定有至少一个凸轮，所述凸轮与所述转轴相顶触，所述轮轴转动时所述凸轮与其一起转动，所述凸轮转动一圈即将所述转轴顶起一次，进而将所述纸筒向上套在所述纸模上。
技术总结