专利名称：三维立体艺术干果糕点数控点粘机的制作方法
技术领域：
本发明属于数控食品机械技术领域，具体涉及一种将干果多角度粘附于各种形状 的糕点表面上的三维立体艺术干果糕点数控点粘机。
背景技术：
中国是一个农副产品大国，干果的种类繁多，三维立体艺术化干果的生产和工艺 设备的商业开发潜力巨大。目前，机械自动化生产已渗透到各种产品的加工生产中，机器人 及自动控制技术自二十世纪60年代以来，经过了 40多年的发展，已广泛应用于各个领域， 成为制造业生产自动化中主要的机电一体化设备。我国在机械制造业领域内机器人的研制 和应用研究已有很大的发展，并取得了很多成果，而且已有很多机器人在生产实践中得到 应用。同时机械手的研发技术也日渐成熟，其高自由度的结构理念可以应用到很多设备之 中，特别是各种自动生产线上基本都配备有相应生产用的工业机械手。如果利用工业机械 手的高自由度灵活性及数字控制技术，再配合以特定的能将各种干果按照一定三维艺术轮 廓进行吸附和释放于相应位置并进行粘结的数控干果镶嵌机构，便可实现用各种干果对三 维立体艺术糕点模型的表面进行艺术造型及立体点粘的艺术干果糕点的工艺加工。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用数字控制能高自由度运转的机械手技术，并与经专 门设计的矩阵吸附装置相结合，从而实现多自由度运动的三维立体艺术干果糕点数控点粘 机。本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的该三维立体艺术干果糕点数 控点粘机，用于将干果多角度粘附于各种形状的糕点表面上；它包括一台垂直于水平面安 装的支撑液压缸，支撑液压缸的活塞杆伸出端的顶部与一台单叶片摆动液压缸的机座底部 固连，单叶片摆动液压缸的在水平面内摆动的叶片与垂直于水平面的摆动轴连接，摆动轴 的伸出端顶部与一台齿轮齿条摆动液压缸的支撑架底部固连，齿轮齿条摆动液压缸的横向 齿轮轴的伸出端与一导轨通过导轨前端一侧的孔键相连，导轨的后端安装有一个推进液压 缸，推进液压缸的活塞杆通过一个连接体活动套装于导轨上，连接体的另一侧则连接有一 个竖直的机械手臂杆，机械手臂杆的底部通过连接体固连一个矩阵吸盘；所述各液压缸和 矩阵吸盘与自动控制系统连接。更具体地说，所述矩阵吸盘包括外壳，外壳内设置有若干根直角形吸管，直角形吸 管垂直于水平面的一端外套装有一截伸缩管，伸缩管的底端固连有吸盘，伸缩管的上端设 有衔铁，伸缩管的中端外部设有电磁铁线圈，伸缩管的上端与衔铁之间设有弹簧；各直角形 吸管的吸盘均勻排布于矩阵吸盘外壳底部外的同一水平面内；直角形吸管平行于水平面的 一端内套装有一截伸缩杆，伸缩杆的外端固连有衔铁，伸缩杆内端固连一个橡皮塞，在伸缩 杆中端外的直角形吸管外设有电磁铁线圈，电磁铁线圈与衔铁之间设有弹簧。本发明中的各种液压缸可实现机械手在导轨上的水平移动、在竖直面的转动、在 水平面的转动、在竖直方向的收放调整，或是以上各种运动相结合的复合运动，从而实现机械手的多自由度运动。所采用的液压传动是在机械传动的基础上诞生的一种新型的传动方 式，它是以液体为工作介质，通过动力元件(液压泵)将原动机的机械能转换为液体的压力 能，然后通过管道控制元件，借助执行元件(液压缸或液压马达)将液体的压力能转换为机 械能，驱动负载实现直线或回转运动。其优点在于(1)体积小，传动平稳，性能可靠，能轻 松实现很多机械传动不能完成的动作。(2)液压装置容易做到对速度的无级调节，而且调速 范围大，对速度的调节还可以在工作过程中进行。(3)液压装置工作平稳，换向冲击小，便于 实现频繁换向。(4)液压装置易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。(5)液压装 置易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调节和控制，并能很 容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和操作。(6)液压装置 中的液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。
本发明中采用的矩阵吸盘的优点是既可以实现大面积、曲度比较小的工作面的干 果镶嵌，也可以对每一个吸盘进行单独控制，即通过电磁铁线圈的通断电来吸放衔铁使伸 缩管带动吸盘伸缩，从而实现各种特殊部位的干果镶嵌。
图1是本发明实施例的总体结构示意图。
图2是图1中支撑液压缸的结构示意图。
图3是图1中单叶片摆动液压缸的结构示意图。
图4是图3的左视图。
图5是图1中齿轮齿条摆动液压缸的结构示意图。
图6是图5的右视图。
图7是图1中推进液压缸与导轨部分的俯视图。
图8是图7的主视图。
图9是图1中矩阵吸盘的结构示意图。
图10是图9的仰视图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。参见图1，是本发明的总体结构示意图。由图可见，支撑液压缸1的活塞杆2的伸 出端顶部与单叶片摆动液压缸4的机座底部通过花键3连接，单叶片摆动液压缸4的叶片5 与摆动轴6连接，摆动轴6的伸出端顶部与齿轮齿条摆动液压缸7的支撑架9底部通过花 键8连接，齿轮齿条摆动液压缸7的齿轮轴10的伸出端与一导轨通过导轨前端一侧的孔键 相连，导轨的后端安装有一个推进液压缸11，推进液压缸11的活塞杆12通过一个连接体活 动套装于导轨上，连接体的另一侧则连接有一个竖直的机械手臂杆13，机械手臂杆13的底 部通过连接体14固连一个矩阵吸盘15。参见图2，是支撑液压缸1的结构示意图。它包括缸体110，法兰端盖105，前端 盖111，油口 101，弹簧卡圈102，半环103，轴套104，固定用六角螺钉106，Y型密封圈107， 0型密封圈108，毡圈油封112，活塞杆2和花键3。根据镶嵌模型的大小，通过支撑液压缸 1在竖直方向的收放调整，可调整工作高度，并且，该液压缸在整个系统中起支撑作用。
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参见图3和图4，单叶片摆动液压缸4包括机座401，缸桶403，端盖407，固定用 六角螺钉402，橡胶圈406，0型密封圈409，叶片5，摆动轴6，油塞411，油管414，花键3，T 型密封圈413。单叶片摆动液压缸4的叶片5和摆动轴6连接在一起，当油从左边油口进入 缸内，叶片5被推动带动摆动轴6做逆时针回转。通过单叶片摆动液压缸4在水平面内的 120度回转，使与单叶片摆动液压缸连接的推动液压缸11和齿轮齿条摆动液压缸7来实现 总体的水平面内回转120度。参见图5和图6，齿轮齿条摆动液压缸7包括箱体707，壳体702，活塞705，齿条 活塞杆706，齿轮轴10，调整螺钉701，六角螺母703，T型密封圈704，紧固螺钉709，与导轨 前端一侧的孔键相连的键710。齿轮齿条摆动液压缸7将活塞705的往复直线运动经齿轮 齿条转化为齿轮轴10的180度往复回转运动，从而通过与之相连的导轨实现机械手臂杆13 在竖直面内的180度回转运动。参见图7和图8，推进液压缸11固定安装于导轨16的后端，推进液压缸11的活塞 杆12通过连接体17活动套装于导轨16上，连接体17的另一侧连接机械手臂杆13，通过推 进液压缸11的活塞杆12在导轨16上的伸缩，从而实现机械手臂杆13的水平方向的移动。参见图9和图10，矩阵吸盘15包括外壳151，外壳151内设置有十六根直角形吸 管152，直角形吸管152垂直于水平面的一端外套装有一截伸缩管153，伸缩管153的底端 固连有吸盘154，伸缩管153的上端设有衔铁155，伸缩管153的中端外部设有电磁铁线圈 156，伸缩管153的上端与衔铁155之间设有弹簧157，为了加强衔铁155的运动，衔铁155 的上部也设有弹簧；吸盘154采用橡胶材质，盘径可以是8mm、10mm和12mm，十六个吸盘154 呈4X4矩阵排布于外壳151底部外的同一水平面内；直角形吸管152平行于水平面的一端 内套装有一截伸缩杆158，伸缩杆158的外端固连有衔铁159，伸缩杆158内端固连一个橡 皮塞1510，在伸缩杆158中端之外的直角形吸管外设有电磁铁线圈1511，电磁铁线圈1511 与衔铁159之间设有弹簧1512。因此，矩阵吸盘15可以对十六个吸盘进行单独控制，当电 磁铁线圈156通电时产生电磁场使衔铁155向下运动致使弹簧157压缩，带动伸缩管153 向下伸；当电磁铁线圈156断电时，不产生电磁场同时弹簧157弹开，带动伸缩管153向上 缩回。同理，当电磁铁线圈1511通电时产生电磁场使衔铁159向左运动把弹簧1512压缩 起来带动橡皮塞1510通过直角形吸管152把空气排出来使吸盘154不吸附实物；同理，当 电磁铁线圈1511断电时不产生电磁场导致弹簧1512弹开使衔铁159向右运动带动橡皮塞 1510吸收空气，使吸盘154吸附实物。
权利要求
一种三维立体艺术干果糕点数控点粘机，用于将干果多角度粘附于各种形状的糕点表面上；其特征在于它包括一台垂直于水平面安装的支撑液压缸，支撑液压缸的活塞杆伸出端的顶部与一台单叶片摆动液压缸的机座底部固连，单叶片摆动液压缸的在水平面内摆动的叶片与垂直于水平面的摆动轴连接，摆动轴的伸出端顶部与一台齿轮齿条摆动液压缸的支撑架底部固连，齿轮齿条摆动液压缸的横向齿轮轴的伸出端与一导轨通过导轨前端一侧的孔键相连，导轨的后端安装有一个推进液压缸，推进液压缸的活塞杆通过一个连接体活动套装于导轨上，连接体的另一侧则连接有一个竖直的机械手臂杆，机械手臂杆的底部通过连接体固连一个矩阵吸盘；所述各液压缸和矩阵吸盘与自动控制系统连接。
2.根据权利要求1所述的三维立体艺术干果糕点数控点粘机，其特征在于所述矩阵 吸盘包括外壳，外壳内设置有若干根直角形吸管，直角形吸管垂直于水平面的一端外套装 有一截伸缩管，伸缩管的底端固连有吸盘，伸缩管的上端设有衔铁，伸缩管的中端外部设有 电磁铁线圈，伸缩管的上端与衔铁之间设有弹簧；各直角形吸管的吸盘均勻排布于矩阵吸 盘外壳底部外的同一水平面内；直角形吸管平行于水平面的一端内套装有一截伸缩杆，伸 缩杆的外端固连有衔铁，伸缩杆内端固连一个橡皮塞，在伸缩杆中端外的直角形吸管外设 有电磁铁线圈，电磁铁线圈与衔铁之间设有弹簧。b
全文摘要
本发明属于数控食品机械技术领域，具体涉及一种将干果多角度粘附于各种形状的糕点表面上的三维立体艺术干果糕点数控点粘机。它包括一台支撑液压缸，支撑液压缸的活塞杆伸出端与一台单叶片摆动液压缸的机座底部固连，单叶片摆动液压缸的叶片与摆动轴连接，摆动轴的伸出端顶部与一台齿轮齿条摆动液压缸的支撑架底部固连，齿轮齿条摆动液压缸的横向齿轮轴的伸出端与一导轨相连，导轨的后端安装有一个推进液压缸，推进液压缸的活塞杆通过一个连接体活动套装于导轨上，连接体的另一侧则连接有一个竖直的机械手臂杆，机械手臂杆的底部通过连接体固连一个矩阵吸盘；所述各液压缸和矩阵吸盘与自动控制系统连接。本发明体积小，传动平稳，性能可靠。
文档编号B25J19/00GK101913148SQ20101022420
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月12日 优先权日2010年7月12日
发明者刘军安, 卢利亚, 胡科洪 申请人:卢利亚;刘军安;胡科洪