我國的灌裝設備主要是應用在酒水、飲料的灌裝上，從灌裝原理上大體可分為負壓 灌裝機、常壓灌裝機、等壓灌裝機、定量灌裝機、料位灌裝機等幾種類型但是目前 各個設備生產(chǎn)廠家的灌裝機在灌裝能力、效率、適宜瓶型范圍及自動化程度等方面各有 優(yōu)缺點，不同程度地制約著產(chǎn)品包裝質(zhì)和生產(chǎn)率。目前，灌裝機呈現(xiàn)出新的發(fā)展動 向，主要為：
因此，在灌裝機及其輔機方面也不能簡單的進行劃分歸類.不同的灌裝方式配合不 同的進瓶方式和封蓋方式,以及采用的自動化水平的高低將會成為以后灌裝機的新類型, 而且，這些新的產(chǎn)品將會同時包含上述的所有功能。
本章小結
本章主要是圍繞灌裝的技術和影響灌裝的方法進行討論。液體灌裝的方法很多，從
而使灌裝機的樣式也不盡相同。基本的灌裝方法分為：常壓灌裝（也叫重力淮裝），負壓 灌裝（或真空灌裝）和壓力灌裝等。由于液體物料的粘度不同、性狀不同，在灌裝中必 須采用不同的灌裝方法，對于一般的液體，流動性好、性態(tài)穩(wěn)定、液體中不含氣體，可 采用重力灌裝方法進行灌裝，而對于一些高粘度，流動性差或半固態(tài)的液體，其灌裝 時就必須采用壓力灌裝方法，靠重力就行不通。因此，在灌裝時對不同的液體，應用先 了解其性能，然后再選擇灌裝方法。
灌裝生產(chǎn)線機械部分設計
按照灌裝生產(chǎn)線的定義，全自動灌裝生產(chǎn)線是由一系列機器或機構的組合，一般主 要包括以下幾個部分：吹瓶機：洗瓶機（包括烘干機等）：理瓶機；灌裝機；封蓋機；打 包機I傳輸及輔助設置等,下面就其中幾個主要單元，理瓶機、港裝機，封蓋機和傳輸 系統(tǒng)進行設計和討論。這四個部分是組成全自動灌裝生產(chǎn)線不少缺少的設備，它們之間 有工藝過程的先后順序。一般的工藝工作關系為，干凈的瓶子經(jīng)烘烤后排放在理瓶機前, 經(jīng)理瓶機對瓶子進行排序檢測后送入輸送設備，之后由傳輸設備將其依次送入灌裝機、 封蓋機，后經(jīng)傳輸設備將其送出進行包裝，完成一個完整的工藝流程.其中理瓶機的 主要作用就是排放瓶子，它是后序工藝進行自動化控制的基礎。
理瓶機設計
理瓶機按進瓶方式分有轉(zhuǎn)盤進瓶.螺桿進瓶、撥盤進瓶等多種方式，各種進瓶方式
在原理上差別不大.各有各和優(yōu)點，選擇合理的進行方式，能夠給自動化生產(chǎn)線帶來更 好的平滑性.
轉(zhuǎn)盤進瓶方式
轉(zhuǎn)盤進瓶方式就是將上個工序出來的瓶子（干凈的擺放無序的瓶子）用轉(zhuǎn)盤作為傳 送機構一個一個列隊送到傳送帶上。簡單的說其作用就是對瓶子進行整理、擺放作用， 為下一個工序理順瓶子做好準備。轉(zhuǎn)盤式理瓶機它由兩個旋轉(zhuǎn)盤組成，兩個旋轉(zhuǎn)盤同步轉(zhuǎn)動.從入口傳輸設備送來的瓶子被輸送到理瓶機前，經(jīng)過 與理瓶機切入被輸出到理瓶機后端，并按一定的間隔、速度和方向傳入到下一級輸送帶 上.理瓶機在中間的主要作用就是用來控制輸出瓶子的間隔和速度。因此，在整個灌裝 系統(tǒng)中，理瓶機的工作能力也會對整個自動化生產(chǎn)線起到影響作用，它直接影響灌裝線 的運作速度.理瓶機的傳送方式一般多為連續(xù)性轉(zhuǎn)動，這種進瓶方式多用于連續(xù)式灌裝 生產(chǎn)線。依據(jù)其原理圖，容易發(fā)現(xiàn)，在進瓶端可能會出現(xiàn)兩個或多個瓶子同時切入到兩 個旋轉(zhuǎn)盤的凹槽中，引起旋轉(zhuǎn)盤的卡阻情況或瓶子碰撞等情況。因此在轉(zhuǎn)盤方式進瓶設 計中必須在其外輪廓圓周上設計一個阻檔板，以保證每次只能有一個瓶子與兩個轉(zhuǎn)輪的 凹槽相切.轉(zhuǎn)盤進瓶的優(yōu)點是，傳輸速度快，瓶子擺放整齊、間隔均勻等。但是也存在 著一定的缺點，轉(zhuǎn)盤進瓶工作在高速時，由于拔盤的相對于瓶子的速度很高，在與瓶子 接觸時會發(fā)生碰撞（接觸之間會存在小的間隙），因此會出現(xiàn)碎瓶、缺瓶等現(xiàn)象，這就要 求必須有個檢測裝置對瓶子好壞進行判斷。所以在設計中采用常規(guī)的轉(zhuǎn)盤進瓶方式進行
傳輸?shù)耐瑫r，需要在轉(zhuǎn)盤后方加了一個識別裝置，由它負戒對瓶子進行判斷.判斷的主 要以據(jù)為：瓶口完整，瓶身無裂紋、無碎瓶。以上判斷不合格的，由機械手對其進行清
螺桿進瓶方式
螺桿進瓶方式是將排列好的瓶子用螺桿（與轉(zhuǎn)盤進瓶方式不同之處在于此）作為傳送 機構將瓶子按一定的速度和間隔送出皿。該種進瓶方式適用范圍較廣，無論是直線式灌 裝機還是回轉(zhuǎn)式灌裝機大都采用螺桿進瓶的方式。螺桿進瓶也會出現(xiàn)碎瓶、缺瓶等現(xiàn)象, 這與螺桿本身的設計有關，如傾角大小、螺距長短、螺旋線形狀等等，在進瓶時采取等 螺距以便于瓶子的平穩(wěn)進入.為了加工及進瓶方便，設計時把進口端設計為錐形，螺紋 深度也由淺至深，便于瓶子能逐步平穩(wěn)進入.一般螺桿設計并無問題，但碎瓶率、缺瓶 率卻依然較高，原因有兩種：經(jīng)過傳輸設備送入的瓶子在進入理瓶機入口處，都有一個 向前的速度，在到達螺桿時瓶子的運動方向產(chǎn)生突變，沖擊力很大，如果前面的瓶子沒 有及時被螺桿帶走，在螺桿處就易產(chǎn)生砰瓶現(xiàn)象；無論模制瓶還是管制瓶，瓶壁都比較 光滑，經(jīng)過清洗烘干消毒后，瓶身的摩擦力迅速增加，由于摩擦力和沖擊力的作用，進 瓶螺桿經(jīng)過一段時間工作后溫度升高，螺桿表面粘度增加，使瓶子爬行運動，產(chǎn)生粘瓶 現(xiàn)象，導致瓶子進不了螺旋槽并相互擠壓，從而出現(xiàn)碎瓶、缺瓶現(xiàn)象.
以及操作界面人性化的要求。對灌裝工作過程進行實時監(jiān)控及動態(tài)管理，提 高了液體灌裝的自動化水平，提高了生產(chǎn)效率。.
關鍵詞：灌裝，包裝，灌裝機，可編程控制器
轉(zhuǎn)盤與螺桿相結合
轉(zhuǎn)盤與螺桿相結合的進瓶方式是通過將兩者的優(yōu)點相結合而設計的一種進瓶方式。 其中常用的是轉(zhuǎn)盤與螺桿相結合進瓶。轉(zhuǎn)盤與螺桿相結合的進瓶方式就是在螺桿之前 安裝1個轉(zhuǎn)盤，由轉(zhuǎn)盤將瓶送進螺桿后再由螺桿傳送，如圖3.2所示。這種進瓶方式運 行平穩(wěn)可靠，在送瓶過程中瓶子的接觸壓應力由轉(zhuǎn)盤承擔，瓶子進轉(zhuǎn)盤所受應力比瓶子 進螺桿所受應力要小得多，有了螺桿的存在，進瓶處可留出充足的操作位置，既解決了 螺桿所受應力問題又解決了轉(zhuǎn)盤的位置局限性。同時還起到理瓶作用，在進螺桿時瓶子 巳經(jīng)不再具有沖擊力并逐一排好了隊，自然就不容易出現(xiàn)碎瓶、缺瓶的現(xiàn)象了,因此, 從理論上講這種進瓶方式的可靠性更高。
對于灌裝機方面，為了提高灌裝速度的常采用多頭灌裝設計，這就要求理瓶機要有 相應的速度，然而理瓶機一次只能傳輸一個瓶子，這就嚴重的制約了整個灌裝生產(chǎn)線的 速度，為了解決這一矛盾，采用多個理瓶機同時進行傳輸工作來滿足。本文采用兩臺理 瓶機共同工作來滿足派裝機的需求.在兩條傳輸線中間再設計一個旋轉(zhuǎn)式理瓶機，其作 用主要是將來自兩條線路的瓶子進行合并?由于理瓶機的速度限制，單臺理瓶機不能滿 足多頭灌裝機的速度要，因此需要多臺理瓶子機共同工作來完成，這廟設計方法可以適 應高速灌裝傳輸速度的要求回。
灌裝機及其主要部件的設計
灌裝機是整個灌裝機構的主體部分，其主要由以下幾個大的部分組成：灌裝機構、 旋轉(zhuǎn)機構、插、拔管機構。其中灌裝機構和旋轉(zhuǎn)機構是該機的主體部件，其它所有機構、 輔件均安裝在這上面。
灌裝機灌裝部件的設計
灌裝機灌裝部分設計，按照灌裝方式的不同，灌裝機在結構上也有一定的差異。首 先我們以容器杯定量方法進行研究•這種灌裝方法是通過一個固定容積的計量杯作為計 量器件。灌裝機構采用的是壓力灌裝方法，即通過氣缸帶動灌裝活塞進行對液體的吸入, 達到預設計量值后，經(jīng)換向閥換向再由氣缸推動活塞將液體擠出，以提高灌裝速度.其 原理如圖3.3所示，容器杯計量灌裝的工作過程如下：氣缸1上移，同時電磁閥3A-B 向?qū)ǎ羁?/span>2隨氣缸1 一起運動，液體被吸入容器杯中，經(jīng)D1檢測到達預設量活后 塞停止，AB向關閉吸入過程結束；氣缸下移帶動活塞下移，同時電磁閥3B-C向打開， 液體被壓入瓶中，經(jīng)D2檢測BC向關閉，灌裝過程結束，一個完整的灌裝過程完成。
是相同的設計方法，所以我們只選擇其中一種方案進行討論，下面以流量計計量方法進 行設計研究。全自動液體灌裝機采用24頭旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)動方法進行灌裝。當傳輸設備將瓶子導入到灌裝機前，經(jīng)過位置檢測后，使旋轉(zhuǎn)塔旋轉(zhuǎn)~個瓶位以待下一個瓶子的進入。瓶子旋轉(zhuǎn)塔底部托盤經(jīng)定位檢測到位后，由氣缸推動插拔管機構將導流管插入瓶中，電磁閥打開, 開始灌裝，計量完成后，電磁閥關閉，插拔管機構退出.由于選擇的是連續(xù)灌裝方式.在第一個瓶子進行灌裝過程中，第二個瓶子也開始按前一個瓶子的工作過程進行工作, 這樣每一個灌裝頭按相同的工作方式周期性工作.
灌裝機旋轉(zhuǎn)機構的設計
旋轉(zhuǎn)機構主要是由一大的旋轉(zhuǎn)盤和主軸及支架組成，它是灌裝機的主體，灌裝頭均 勻的分布在旋轉(zhuǎn)盤的圓周上，并隨同旋轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動。在旋轉(zhuǎn)盤的底部安裝了一臺步進 電機，由它帶動主軸轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)速由傳輸機進入灌裝機之間的檢測元件控制，也就灌裝 機的轉(zhuǎn)速受進瓶速度的影響。
插，拔管機構的設計
插、拔管機構是由一個氣缸連同一根管子組成，在灌裝過程中由氣缸推動執(zhí)行機構 將管子插入瓶子中或從瓶子中拔出•執(zhí)行機構由一個滑塊和一副導軌組成，在濯裝過程
灌裝中隨著液面的上升，插、拔管機構逐漸上升，其動作速度由氣缸的確定，終在成灌裝后將管子拔出。這樣設計的目的主要在于，由于不是采用的真空灌裝，在液體灌 裝過程中容器瓶中存在大量的氣體，當高速流動的液體從瓶口流下時，使大量氣體混入 其中，會在容器瓶內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡影響灌裝.采用插、拔管機構使導管插入瓶子底部， 這樣在灌裝時液體從瓶子底部逐漸上長，并始終保持導管口不出液面以減少氣體的混入，保證灌裝的穩(wěn)定性，也避免了氣體的污染。
的作用主要是減少灌裝過程中液體流速的沖擊。24支灌裝管均勻的分布在緩沖槽底部的 圓周上，導管與流量計相連，這樣設計是為了保證導管在每個瓶子交替灌裝時始終充滿 液體，不會對流量計造成氣泡沖擊，使計量準確，電磁閥設計在流量計的后方就是為了 這個目的?在灌裝機灌裝過程中，灌裝機的速度對瓶子的位置也有影響，灌裝機轉(zhuǎn)速越 高，瓶子受到的離心力越大，瓶子就有被摔出的可能，因此，要保證瓶子底部與灌裝機 底部托架之間有足夠大的摩擦力。為了克服這個不足，在設計中在灌裝機底部設計了一 個環(huán)型擋圈，由它阻擋瓶子使瓶子在高速旋轉(zhuǎn)中不被摔出。
封蓋機設計
封蓋機的種類很多，按其封口方式不同主要分為以下兩大類：壓蓋式和旋蓋式。壓 蓋封口方式主要用于類似于啤酒灌裝的封口方法，瓶子外壁上沒有螺紋，封口時通過擠 壓和收口將瓶蓋壓封在瓶口上，或是向普通的包裝瓶中的第二層塑料蓋，其只需簡單的 壓入瓶口中。這種封蓋方式多用于啤酒類的灌裝，其要求封蓋速度快，瓶口能承受一定 的壓力.旋蓋封口主要用于類似于飲料類瓶型，瓶子外壁上和瓶蓋內(nèi)壁上勻有螺紋，在 封口時通過旋轉(zhuǎn)方式將瓶蓋擰在瓶口上，這種封口方式多用于飲料類灌裝用的塑料瓶， 以及白酒類的封蓋，其適用范圍主要是瓶口強度較小，不能承受大的壓力.本文在設計時采用的是旋蓋封口方法。旋蓋封口廣泛用于玻璃瓶或PET瓶等螺紋蓋封口，這種封蓋方法事先在瓶蓋上加工出內(nèi)螺紋，螺紋有單頭或多頭之分，單頭螺紋 多用于藥瓶、調(diào)料品等封口，多頭螺紋使用的較為廣泛㈣。例如飲料、酒水類瓶子的封 口。這種封口是靠旋轉(zhuǎn)封蓋器，將蓋旋轉(zhuǎn)擰緊在容器口部。由于螺紋封蓋具有封口快捷、 開啟方便等優(yōu)點，所以一些不含氣的液料，諸如飲料.酒類、調(diào)味料、化妝品及藥品、 嬰兒食品等瓶裝物品的封口大量采用螺紋蓋封口.另外在大型的自動化灌裝線上，旋轉(zhuǎn) 封蓋更利于流水線作業(yè)，它可以采取與灌裝機進、出瓶相同的方式進行設計。旋蓋機一 般與灌裝機聯(lián)動，并旦作一體機型設計，從而減小灌裝至封蓋的行程，使生產(chǎn)線結構更 為緊湊,封蓋機分為兩個部分：即投蓋機構和旋蓋機構.灌裝完成的瓶子經(jīng)傳輸設備導出, 由投蓋裝置將蓋子投放到瓶口，在下一個工藝過程中由旋旅裝置將其擰緊。
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