包裝機械計量結構介紹.ppt

1、第一節(jié) 計量方法 計量是物料包裝的一個必要工序，其精確程度直接影響包裝產品的質量。 在自動包裝機組中，計量機構可以是包裝機的一個組成部分，也可與充填機構合二為一，可以是單獨的計量機械。 機、電、氣相結合，自動化程度較高的機構和設備。 根據(jù)被包裝物料的特性和生產需要，計量可按其實重、容積，個數(shù)進行。,第三章 計量填充機構,學習要點： 1.掌握基本的計量方法； 2.掌握容積式、稱重式、計數(shù)式等典型計量裝置的結構及工作原理,一、計數(shù)法 指包裝物料按個數(shù)進行計量和包裝的方法。 常用計數(shù)方法有如下： 1.單件計數(shù) 通常用于塊狀物料，可使物料單列定向排列并依次通過光電計數(shù)裝置，光電計數(shù)器發(fā)出電信號輸入計數(shù)

2、電路進行計數(shù)，并由數(shù)碼管加以顯示。 當計數(shù)達到給定量時，控制信號即控制輸送物料閘門，從而完成一次計數(shù)循環(huán)。 2.多件計數(shù) 由計量腔一次裝入多件物料進行計量。,3.轉盤計數(shù) 主要適用于藥片,鋼珠等規(guī)則顆粒物料，它是在轉盤上平均分布的扇區(qū)面內均布一定數(shù)量的小孔，形成若干組均分的間隔孔區(qū)，改變每一扇形區(qū)的孔數(shù)即改變計數(shù)值。 4.履帶計數(shù) 多適用于片狀和球形等規(guī)則物料計數(shù)，主要由具有若干勻布凹槽的履帶帶動物料依次通過傳感器進行計數(shù)。,二.定容法 定容法廣泛用于密度穩(wěn)定的粉狀、顆粒狀、膏狀物料的計量。 常見的有以下幾種方法： 1.量杯式 利用量杯的容積進行計量。 2.螺桿式 利用螺桿的螺旋槽在單位轉速中

3、的總旋容積進行計量。,三.稱重法 主要應用于受潮易結塊，顆粒大小不均勻，密度的變化幅度較大的物料的計量。 1.間歇式稱重 用于低速稱量充填中，生產率低。 2.連續(xù)式稱重 用于高速稱量充填中。,第二節(jié) 典型計量充填機構 充填機構：是指將具有一定數(shù)量的被包裝物料充填到包裝容器內的包裝機構。 按計量的方式分類：充填機構分為容積式充填機構、稱重式充填機構和計數(shù)式充填機構三種。 按充填物的物理狀態(tài)分類：則可分為粉料充填機構、顆粒充填機構、塊狀充填機構、膏狀充填機構、液體灌裝機構。 按充填機的功能分類：則又可分為制袋充填機、成型充填機、僅完成充填功能的充填機等。 本節(jié)是按第一種分類法來介紹幾種典型充填機的

4、結構原理。（GB/T4122.2-1996包裝術語.機械）,一、容積式充填機構 將被包裝物料按預定的容量充填至包裝容器內的充填機稱容積式充填機，這類充填機適合于干料或稠狀體物料。 主要機型有：量杯式、轉鼓式、螺旋式、柱塞式、氣流式、插管式及定時式等。 量杯式充填機：適合于小粒狀、碎片狀及粉末狀等流動性能良好的物料充填。 生產中根據(jù)物料的視比重穩(wěn)定性的好與差,量杯分為固定式和可調式兩種。,圖3.1 量杯式充填機構示意圖 1-料斗 2-粉罩 3-量杯 4-活門 5-粉袋 6-閉合圓銷 7-開啟圓銷 8-下粉閘門 9-粉料刮板 10-護圈 11-轉盤主軸 12-圓盤,. 固定式量杯充填機的定量裝置

5、如圖3.1所示。物料經(jīng)供料斗1自由落到計量杯內。圓盤口上裝有數(shù)個(圖中為4個)量杯和對應的活門底蓋4，圈盤的上部為粉罩2。當主軸11帶動圓盤12旋轉時，粉料刮板9(與供料斗1固定在一起)將量杯3上面多余的物料刮去,當量杯轉到卸粉工位時,開啟圓銷 7推開定量杯底部的活門4,于是量杯中的物料在自重作用下充填到下方的容器中去。 這種固定式量杯的定量裝置用于那些視比重較為穩(wěn)定的物料，如果容積大小不同、則還可以更換量杯。,2.可調式量杯充填機 如圖3.2所示。量杯是由上、下兩部分組成的。通過調節(jié)機構組， 可以改變上下量杯的相對位置，藉以實現(xiàn)容積的微調。微調時，可以手動，也可以自動。自動調整的信號可以根據(jù)

6、最終產品的重量或物料視比重的檢測獲得，其精確度一般可達23左右。 量杯定量的包裝速度可達300600次分。若與真空充填裝置相配合，既可以防止粉塵飛揚，又可以加快落料速度，提高包裝速度。這里還應注意使下料斗5的物流道盡可能地短些，以使物料落入容器6的時間減到最小，減少粉塵的飛揚。,3.轉鼓式充填機構 轉鼓式充填機的定量裝置， 也有人稱之為“計量泵式定量裝置”。 轉鼓的形式有圓柱形、菱形等形式,也有采用齒輪輪齒形狀的。 計量腔在轉鼓外緣,容腔形狀有槽形、扇形和葉輪形等多種。 計量腔容積又有定容積型和可調容積型兩種。 (1)固定型轉鼓計量機構 如圖3.3所示。,圖3.3 固定式轉鼓計量機構示意圖 1

7、-料斗 2-轉鼓機殼 3-轉鼓 4-出料口,(2)可調型轉鼓計量機構 如圖3.4所示，它是槽形截面可調容腔結構的圓柱轉鼓計量機構。容腔計量容積的調整是通過螺釘改變計量容腔塞片活門4的位置來實現(xiàn)的，這個調節(jié)量相當有限，因此它只適用于視比重變化范圍較小的調節(jié)。 若要使計量精度有較大改變時，則需要更換轉鼓。轉鼓是由充填機的傳動系統(tǒng)帶動回轉的，物料靠自重由上料口裝入計量容腔，且邊轉動邊上料。物料在容腔中隨轉鼓轉到出料口而自由落入包裝容器（袋或盒中）。轉鼓的轉速視包裝物料及計量容腔的結構不同，可在0.0251m/s范圍內變化。如果轉速過快，會使計量不夠準確。,3.4 可調式轉鼓計量機構示意圖 1-料斗

8、2-轉鼓 3-調節(jié)螺釘 4-活門 5-出料口,4.螺桿式充填計量機構 該充填計量機構的工作原理如圖3.5 所示，它是利用螺桿的螺旋糟的容腔來計量物料的。由于每個螺距中都有一定的理論容積，因此只要準確地控制螺桿的轉速及轉數(shù)，就能獲得較為準確的計量值。這種裝置適合于流動性良好的細顆粒物料、粉末物料，也適用于粘稠狀的物料，但不宜用于易破碎的片、塊狀物料或視比重變化較大的物料。 計量螺桿通常作垂直安裝使用，這樣做主要是為了讓物料易于充滿螺旋槽中，從而獲得較為精確的計量值。 在一般情況下，螺桿式充填機的計量裝置的計量速度為80次分,其精度則為5。,V 一圈螺旋槽的容積，cm3; V=FL F 螺旋槽的截

9、面積，cm3 L 一圈螺旋線的周長，cm,5、柱塞式充填計量機構 柱塞式充填計量裝置的工作原理如圖3.6所示。 柱塞通常由連桿機構、凸輪機構或氣動液壓缸等推動，以驅使其作往復直線運動。 運動中，柱塞兩極限位置間就自然形成了一定空間的容腔，此容腔就是用以計量物料的容積的計量腔。這類機構適用性比較廣泛，粉、粒類及粘稠類物料均可應用。,圖3.6 柱塞式充填計量裝置示意圖 1-料斗 2-料門 3-出料斗 4-柱塞 5-缸體 6-活塞桿,圖3-7所示的計量裝置是通過柱塞4的往復行程來量取物料的容積,并充填到包裝容器中去的。 當柱塞推桿7向上移動時,由于物料的自重或粘滯阻力使進料活門5向下壓縮彈簧6，物料

10、則從活門5與柱塞頂盤3之間的環(huán)隙進入柱塞下部缸體2的內腔內。當柱塞4向下移動時，活門5在彈簧的作用下關閉環(huán)隙(這時柱塞上部的物料對活門5的壓力顯然減少了許多)，柱塞5下部的物料被柱塞壓出并充填到容器中去。,3-7 柱塞式計量示意圖 1-料斗 2-缸體 3-柱塞頂盤 4-柱塞 5-活門 6-彈簧 7-柱塞推桿,6.真空與氣流式充填機構 為了進一步提高計量精度或減少物料的氧化等,可采用真空或氣流式充填機構充填。 圖3.8是真空充填機構的工作原理圖。充填物料時，先將容器抽真空，繼而使物料充填到容器中去。 由于容器處于真空狀態(tài)下，故物料充填到容器內時相當均勻，且空隙極小,因而計量精度較高。顯然這種型式

11、的充填機械的缺點則是充填物料的計量精度受著容器容積變化的影響。 例如,玻璃瓶壁厚不相等或不勻稱等,就會出現(xiàn)不同的容積。如果容器為非剛性瓶，則應在容器外套一個真空密封裝置，以保證容器在抽真空或充填物料時不發(fā)生容器塌陷、變形等現(xiàn)象,以達到符合要求的充填精度。,圖3.9所示為氣流式充填機構的工作原理,工作時充填輪作勻速間歇轉動,當輪中量杯口與料斗對合時,洽好配氣閥也接通了真空管，物料就被吸人量杯。當量杯轉位到包裝容器上方時,量杯中的物料又被經(jīng)過配氣閥輸送來的壓縮空氣吹入容器中去。 這種充填裝置克服了上述真空式充填裝置計量不精確的缺點,它在很大范圍內應用都能達到土1的精確度。 量杯的高度一般為150m

12、m。 實際生產中,量杯的橫截面形狀可以是圓形、橢圓形、方形、矩形, 也可以是其它任意形狀。,7、插管式定容量充 填機構 插管式定容量充填機構的工作原理如圖3.10所示。 計量充填時,先將內徑較小的插管1插入具有一定粉層高度的儲粉糟4中,由于粉末之間及粉末與管壁之間都有附著力， 所以當插管1被提起時也不至讓粉末脫落下去,當插管轉到卸粉工位時,由頂桿將插管1中的粉末推入容器3中。 這種裝置的計量范圍一般為40100mg,誤差約為7,充填速度為30次分,每次一般裝56件。,二、稱重式計量充填機構 容積式計量充填機構一般來說結構簡單，操作方便，設備成本低廉, 因而應用相當普遍。但是它的計量精度(主要是

13、物料的重量)并不高，特別是對一些流動性差、視比重變化較大或易結塊產品的包裝,往往效果就顯得更差。 因此人們對計量要求較高的各類產品的包裝,就采用按預定重量充填到容器中去的稱重式計量充填機構。,稱重式充填：是指事先稱出產品的重量，然后再充填入包裝容器內，這種充填機構叫做凈重式充填機。如圖3.11所示。,如果充填過程中稱量產品是連同包裝容器一起進行的,則此種充填機叫做毛重式充填機，如圖3.12 所示。 毛重式充填機多用于易結塊或粘滯性強的產品的包裝，如紅糖包裝等，但不適合容器重量較大或重量變化較大的包裝。,在眾多的稱量裝置中，最常用的有天平秤和彈簧秤兩種。根據(jù)稱重的形式不同,又分為間歇式和連續(xù)式兩

14、種。 1.間歇式稱重裝置 間歇式稱重裝置多用于低速稱重充填機,它的效率甚低，常用的裝置是雙杠桿阻尼秤。 如要提高包裝速度,可以在秤的稱量料斗下面安放一個旋轉格子盤，此格子盤將每次稱重的物料等分成若干等份(如10等份),也就是說阻尼秤一次稱了10份的重量,因而包裝生產率就提高了十倍。 雙杠桿阻尼秤,當稱量值在5001000g時，誤差可控制在0.4以內,所以稱量精度還算較高。,圖3.13示出了雙杠桿阻尼秤的基本原理。其關系為：式中Gx是由主秤桿所稱重量G主x與副秤桿所稱重量G副x的和構成，因而有：,式中:,是主秤桿所稱重量, 是副秤桿所稱重量,圖3.14所示為雙杠桿阻尼秤的結構簡圖。 稱量時把所需

15、稱量物料的90的重量給定在主秤桿上，其余10左右的重量則給定在副秤桿上。 （1）送料 物料由進料斗1經(jīng)振動給料器24的料槽輸入計量料斗8中，為使送料不至超重且能漸趨稱準,把料槽分做成主、副兩個供送道,每個通道又各裝有一個閥門(如2),分別控制通道內料層的厚度。在通道的出口處還有受電磁鐵4與5控制的閥門6和7,以便啟閉。,（2）主秤桿稱量 稱量前，副秤桿17被電磁鐵20吸住。一但主副通道同時給稱量料斗8供料,主秤桿就逐漸抬起,當達到主秤桿的量值時,吊架19的下限位板恰好吊住副秤桿，這時主秤桿尾部經(jīng)開關22發(fā)出信號,電磁鐵4立即關閉主通道的閥門6,于是主通道供料停止，電磁鐵20則將副秤稈釋放。,（

16、3）副秤桿稱量 由于副通道繼續(xù)供料,主秤稈帶著副秤桿一同繼續(xù)抬起，當稱量料斗8中的物料達到了總的稱量定值時,主秤桿尾部又經(jīng)開關23發(fā)出信號,電磁鐵5關閉副通道閥門7,副通道供料也立即停止,給料器(槽)3亦不再振動。 （4)出料 同時電磁鐵9將門鉤10拉開，稱量料斗底板12自行落下，物料經(jīng)漏斗11落入包裝容器。物料落完后，底板12被重錘l5關閉,門鉤10又重新鉤住底板12,這時，與底板l2緊連的信號開關14又發(fā)出信號，于是全部機構復位開始下一個工作循環(huán)。,2.連續(xù)式稱量裝置 間歇式稱量裝置只能用于低速稱量充填中，故它的生產效率也相當?shù)汀?在現(xiàn)代化的生產中，高速稱量充填機多采用連續(xù)稱量裝置，它可以

17、大大提高生產率。 電子皮帶秤是采用電子自動檢測、控制物料流量的計量方法，并通過物料分配機構以實現(xiàn)等量供料。 圖3.15是“電子皮帶秤”的裝置示意圖,1-料斗 2-電機 3-閘門 4-皮帶 5-秤盤 6-主秤桿 7-彈簧 8-張緊輪 9-漏斗 10-刷輪 11-導輪 12-變壓器鐵芯 13-差動變壓器 14-油阻尼器 15-砝碼 16-配重,電子皮帶秤是由供料斗,盤式天平秤,傳感器,皮帶輸送機構,電子控制系統(tǒng)及物料下卸分配機構等幾部分組成,現(xiàn)進一步分述如下： (1)料斗部件 料斗是儲存物料及供給物料的部件。它隨物料不同的流動性而有不同的形式。 對于流動性較好的粉粒物料，如結晶葡萄糖、麥乳精粉等物

18、料，可以采用如圖3.15所示閘門式的料斗裝置。生產中如果秤盤部位處輸送皮帶上的物料層的重量有變化時，差動變壓器13(即傳感器)及時發(fā)出信號指令,可逆電動機閘門3啟合，從而迅速改變料斗中流出的物料層截面大小,對于流動性較差的物料,如奶粉、白糖等，則可采用電磁振動式料斗。 這時傳感器送出的信號指令改變電磁振動器振幅的大小，從而調節(jié)物料的流量。 如果把電磁振動器配用于閘門料斗上時，那么物料流量控制的效果還會更好些，只是這種料斗的結構復雜得多。,(2)盤式天平杠桿平衡秤 盤式天平杠桿平衡秤是電子皮帶秤的主體部件。它由秤盤、上下秤桿、形彈簧、微砝碼、配重鐵塊以及油阻尼器等構成。 差動變壓器與之緊相連接,通過它隨時發(fā)出指令性的信號，以改變盤秤上物料的重量。 天平秤桿的支承采用微型軸承代替刀刃支承,以增加使用壽命，提高耐振能力。 彈簧7起著穩(wěn)定天平秤平衡點的作用，在計量起始時亦具有緩沖與制動的作用。,油阻尼器抑制秤盤振蕩，使稱重系統(tǒng)及稱重過程保持平衡穩(wěn)定。 如要改變包裝計量，則只需改變配重塊的重量即可，必要時可調整微砝碼。 因而天平秤采用了等臂結構,以消除溫度變化對稱重計量精度的影響。 假使再將秤體各部構件采用質輕而堅硬的材料制作；則更能減輕天平秤系統(tǒng)的慣性運動,因而具有更高的穩(wěn)定精度。,(3）