包裝機(jī)械計(jì)量結(jié)構(gòu)介紹.ppt

1、第一節(jié) 計(jì)量方法 計(jì)量是物料包裝的一個(gè)必要工序，其精確程度直接影響包裝產(chǎn)品的質(zhì)量。 在自動(dòng)包裝機(jī)組中，計(jì)量機(jī)構(gòu)可以是包裝機(jī)的一個(gè)組成部分，也可與充填機(jī)構(gòu)合二為一，可以是單獨(dú)的計(jì)量機(jī)械。 機(jī)、電、氣相結(jié)合，自動(dòng)化程度較高的機(jī)構(gòu)和設(shè)備。 根據(jù)被包裝物料的特性和生產(chǎn)需要，計(jì)量可按其實(shí)重、容積，個(gè)數(shù)進(jìn)行。,第三章 計(jì)量填充機(jī)構(gòu),學(xué)習(xí)要點(diǎn)： 1.掌握基本的計(jì)量方法； 2.掌握容積式、稱重式、計(jì)數(shù)式等典型計(jì)量裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理,一、計(jì)數(shù)法 指包裝物料按個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)量和包裝的方法。 常用計(jì)數(shù)方法有如下： 1.單件計(jì)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(guò)光電計(jì)數(shù)裝置，光電計(jì)數(shù)器發(fā)出電信號(hào)輸入計(jì)數(shù)

2、電路進(jìn)行計(jì)數(shù)，并由數(shù)碼管加以顯示。 當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到給定量時(shí)，控制信號(hào)即控制輸送物料閘門(mén)，從而完成一次計(jì)數(shù)循環(huán)。 2.多件計(jì)數(shù) 由計(jì)量腔一次裝入多件物料進(jìn)行計(jì)量。,3.轉(zhuǎn)盤(pán)計(jì)數(shù) 主要適用于藥片,鋼珠等規(guī)則顆粒物料，它是在轉(zhuǎn)盤(pán)上平均分布的扇區(qū)面內(nèi)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(jì)數(shù)值。 4.履帶計(jì)數(shù) 多適用于片狀和球形等規(guī)則物料計(jì)數(shù)，主要由具有若干勻布凹槽的履帶帶動(dòng)物料依次通過(guò)傳感器進(jìn)行計(jì)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(jì)量。 常見(jiàn)的有以下幾種方法： 1.量杯式 利用量杯的容積進(jìn)行計(jì)量。 2.螺桿式 利用螺桿的螺旋槽在單位轉(zhuǎn)速中

3、的總旋容積進(jìn)行計(jì)量。,三.稱重法 主要應(yīng)用于受潮易結(jié)塊，顆粒大小不均勻，密度的變化幅度較大的物料的計(jì)量。 1.間歇式稱重 用于低速稱量充填中，生產(chǎn)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(jì)量充填機(jī)構(gòu) 充填機(jī)構(gòu)：是指將具有一定數(shù)量的被包裝物料充填到包裝容器內(nèi)的包裝機(jī)構(gòu)。 按計(jì)量的方式分類：充填機(jī)構(gòu)分為容積式充填機(jī)構(gòu)、稱重式充填機(jī)構(gòu)和計(jì)數(shù)式充填機(jī)構(gòu)三種。 按充填物的物理狀態(tài)分類：則可分為粉料充填機(jī)構(gòu)、顆粒充填機(jī)構(gòu)、塊狀充填機(jī)構(gòu)、膏狀充填機(jī)構(gòu)、液體灌裝機(jī)構(gòu)。 按充填機(jī)的功能分類：則又可分為制袋充填機(jī)、成型充填機(jī)、僅完成充填功能的充填機(jī)等。 本節(jié)是按第一種分類法來(lái)介紹幾種典型充填機(jī)的

4、結(jié)構(gòu)原理。（GB/T4122.2-1996包裝術(shù)語(yǔ).機(jī)械）,一、容積式充填機(jī)構(gòu) 將被包裝物料按預(yù)定的容量充填至包裝容器內(nèi)的充填機(jī)稱容積式充填機(jī)，這類充填機(jī)適合于干料或稠狀體物料。 主要機(jī)型有：量杯式、轉(zhuǎn)鼓式、螺旋式、柱塞式、氣流式、插管式及定時(shí)式等。 量杯式充填機(jī)：適合于小粒狀、碎片狀及粉末狀等流動(dòng)性能良好的物料充填。 生產(chǎn)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(diào)式兩種。,圖3.1 量杯式充填機(jī)構(gòu)示意圖 1-料斗 2-粉罩 3-量杯 4-活門(mén) 5-粉袋 6-閉合圓銷(xiāo) 7-開(kāi)啟圓銷(xiāo) 8-下粉閘門(mén) 9-粉料刮板 10-護(hù)圈 11-轉(zhuǎn)盤(pán)主軸 12-圓盤(pán),. 固定式量杯充填機(jī)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(jì)量杯內(nèi)。圓盤(pán)口上裝有數(shù)個(gè)(圖中為4個(gè))量杯和對(duì)應(yīng)的活門(mén)底蓋4，圈盤(pán)的上部為粉罩2。當(dāng)主軸11帶動(dòng)圓盤(pán)12旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(dāng)量杯轉(zhuǎn)到卸粉工位時(shí),開(kāi)啟圓銷(xiāo) 7推開(kāi)定量杯底部的活門(mén)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(diào)式量杯充填機(jī) 如圖3.2所示。量杯是由上、下兩部分組成的。通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組， 可以改變上下量杯的相對(duì)位置，藉以實(shí)現(xiàn)容積的微調(diào)。微調(diào)時(shí)，可以手動(dòng)，也可以自動(dòng)。自動(dòng)調(diào)整的信號(hào)可以根據(jù)

6、最終產(chǎn)品的重量或物料視比重的檢測(cè)獲得，其精確度一般可達(dá)23左右。 量杯定量的包裝速度可達(dá)300600次分。若與真空充填裝置相配合，既可以防止粉塵飛揚(yáng)，又可以加快落料速度，提高包裝速度。這里還應(yīng)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(shí)間減到最小，減少粉塵的飛揚(yáng)。,3.轉(zhuǎn)鼓式充填機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)鼓式充填機(jī)的定量裝置， 也有人稱之為“計(jì)量泵式定量裝置”。 轉(zhuǎn)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(jì)量腔在轉(zhuǎn)鼓外緣,容腔形狀有槽形、扇形和葉輪形等多種。 計(jì)量腔容積又有定容積型和可調(diào)容積型兩種。 (1)固定型轉(zhuǎn)鼓計(jì)量機(jī)構(gòu) 如圖3.3所示。,圖3.3 固定式轉(zhuǎn)鼓計(jì)量機(jī)構(gòu)示意圖 1

7、-料斗 2-轉(zhuǎn)鼓機(jī)殼 3-轉(zhuǎn)鼓 4-出料口,(2)可調(diào)型轉(zhuǎn)鼓計(jì)量機(jī)構(gòu) 如圖3.4所示，它是槽形截面可調(diào)容腔結(jié)構(gòu)的圓柱轉(zhuǎn)鼓計(jì)量機(jī)構(gòu)。容腔計(jì)量容積的調(diào)整是通過(guò)螺釘改變計(jì)量容腔塞片活門(mén)4的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)調(diào)節(jié)量相當(dāng)有限，因此它只適用于視比重變化范圍較小的調(diào)節(jié)。 若要使計(jì)量精度有較大改變時(shí)，則需要更換轉(zhuǎn)鼓。轉(zhuǎn)鼓是由充填機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)的，物料靠自重由上料口裝入計(jì)量容腔，且邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊上料。物料在容腔中隨轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)到出料口而自由落入包裝容器（袋或盒中）。轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速視包裝物料及計(jì)量容腔的結(jié)構(gòu)不同，可在0.0251m/s范圍內(nèi)變化。如果轉(zhuǎn)速過(guò)快，會(huì)使計(jì)量不夠準(zhǔn)確。,3.4 可調(diào)式轉(zhuǎn)鼓計(jì)量機(jī)構(gòu)示意圖 1-料斗

8、2-轉(zhuǎn)鼓 3-調(diào)節(jié)螺釘 4-活門(mén) 5-出料口,4.螺桿式充填計(jì)量機(jī)構(gòu) 該充填計(jì)量機(jī)構(gòu)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(lái)計(jì)量物料的。由于每個(gè)螺距中都有一定的理論容積，因此只要準(zhǔn)確地控制螺桿的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)數(shù)，就能獲得較為準(zhǔn)確的計(jì)量值。這種裝置適合于流動(dòng)性良好的細(xì)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(jì)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(jì)量值。 在一般情況下，螺桿式充填機(jī)的計(jì)量裝置的計(jì)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(zhǎng)，cm,5、柱塞式充填計(jì)量機(jī)構(gòu) 柱塞式充填計(jì)量裝置的工作原理如圖3.6所示。 柱塞通常由連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)或氣動(dòng)液壓缸等推動(dòng)，以驅(qū)使其作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。 運(yùn)動(dòng)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(jì)量物料的容積的計(jì)量腔。這類機(jī)構(gòu)適用性比較廣泛，粉、粒類及粘稠類物料均可應(yīng)用。,圖3.6 柱塞式充填計(jì)量裝置示意圖 1-料斗 2-料門(mén) 3-出料斗 4-柱塞 5-缸體 6-活塞桿,圖3-7所示的計(jì)量裝置是通過(guò)柱塞4的往復(fù)行程來(lái)量取物料的容積,并充填到包裝容器中去的。 當(dāng)柱塞推桿7向上移動(dòng)時(shí),由于物料的自重或粘滯阻力使進(jìn)料活門(mén)5向下壓縮彈簧6，物料

10、則從活門(mén)5與柱塞頂盤(pán)3之間的環(huán)隙進(jìn)入柱塞下部缸體2的內(nèi)腔內(nèi)。當(dāng)柱塞4向下移動(dòng)時(shí)，活門(mén)5在彈簧的作用下關(guān)閉環(huán)隙(這時(shí)柱塞上部的物料對(duì)活門(mén)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(jì)量示意圖 1-料斗 2-缸體 3-柱塞頂盤(pán) 4-柱塞 5-活門(mén) 6-彈簧 7-柱塞推桿,6.真空與氣流式充填機(jī)構(gòu) 為了進(jìn)一步提高計(jì)量精度或減少物料的氧化等,可采用真空或氣流式充填機(jī)構(gòu)充填。 圖3.8是真空充填機(jī)構(gòu)的工作原理圖。充填物料時(shí)，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(nèi)時(shí)相當(dāng)均勻，且空隙極小,因而計(jì)量精度較高。顯然這種型式

11、的充填機(jī)械的缺點(diǎn)則是充填物料的計(jì)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(huì)出現(xiàn)不同的容積。如果容器為非剛性瓶，則應(yīng)在容器外套一個(gè)真空密封裝置，以保證容器在抽真空或充填物料時(shí)不發(fā)生容器塌陷、變形等現(xiàn)象,以達(dá)到符合要求的充填精度。,圖3.9所示為氣流式充填機(jī)構(gòu)的工作原理,工作時(shí)充填輪作勻速間歇轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)輪中量杯口與料斗對(duì)合時(shí),洽好配氣閥也接通了真空管，物料就被吸人量杯。當(dāng)量杯轉(zhuǎn)位到包裝容器上方時(shí),量杯中的物料又被經(jīng)過(guò)配氣閥輸送來(lái)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(jì)量不精確的缺點(diǎn),它在很大范圍內(nèi)應(yīng)用都能達(dá)到土1的精確度。 量杯的高度一般為150m

12、m。 實(shí)際生產(chǎn)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(jī)構(gòu) 插管式定容量充填機(jī)構(gòu)的工作原理如圖3.10所示。 計(jì)量充填時(shí),先將內(nèi)徑較小的插管1插入具有一定粉層高度的儲(chǔ)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(dāng)插管1被提起時(shí)也不至讓粉末脫落下去,當(dāng)插管轉(zhuǎn)到卸粉工位時(shí),由頂桿將插管1中的粉末推入容器3中。 這種裝置的計(jì)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(jì)量充填機(jī)構(gòu) 容積式計(jì)量充填機(jī)構(gòu)一般來(lái)說(shuō)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，設(shè)備成本低廉, 因而應(yīng)用相當(dāng)普遍。但是它的計(jì)量精度(主要是

13、物料的重量)并不高，特別是對(duì)一些流動(dòng)性差、視比重變化較大或易結(jié)塊產(chǎn)品的包裝,往往效果就顯得更差。 因此人們對(duì)計(jì)量要求較高的各類產(chǎn)品的包裝,就采用按預(yù)定重量充填到容器中去的稱重式計(jì)量充填機(jī)構(gòu)。,稱重式充填：是指事先稱出產(chǎn)品的重量，然后再充填入包裝容器內(nèi)，這種充填機(jī)構(gòu)叫做凈重式充填機(jī)。如圖3.11所示。,如果充填過(guò)程中稱量產(chǎn)品是連同包裝容器一起進(jìn)行的,則此種充填機(jī)叫做毛重式充填機(jī)，如圖3.12 所示。 毛重式充填機(jī)多用于易結(jié)塊或粘滯性強(qiáng)的產(chǎn)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(jī),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(gè)旋轉(zhuǎn)格子盤(pán)，此格子盤(pán)將每次稱重的物料等分成若干等份(如10等份),也就是說(shuō)阻尼秤一次稱了10份的重量,因而包裝生產(chǎn)率就提高了十倍。 雙杠桿阻尼秤,當(dāng)稱量值在5001000g時(shí)，誤差可控制在0.4以內(nèi),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(guān)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(gòu)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 稱量時(shí)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(jìn)料斗1經(jīng)振動(dòng)給料器24的料槽輸入計(jì)量料斗8中，為使送料不至超重且能漸趨稱準(zhǔn),把料槽分做成主、副兩個(gè)供送道,每個(gè)通道又各裝有一個(gè)閥門(mén)(如2),分別控制通道內(nèi)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(mén)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(shí)給稱量料斗8供料,主秤桿就逐漸抬起,當(dāng)達(dá)到主秤桿的量值時(shí),吊架19的下限位板恰好吊住副秤桿，這時(shí)主秤桿尾部經(jīng)開(kāi)關(guān)22發(fā)出信號(hào),電磁鐵4立即關(guān)閉主通道的閥門(mén)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(dāng)稱量料斗8中的物料達(dá)到了總的稱量定值時(shí),主秤桿尾部又經(jīng)開(kāi)關(guān)23發(fā)出信號(hào),電磁鐵5關(guān)閉副通道閥門(mén)7,副通道供料也立即停止,給料器(槽)3亦不再振動(dòng)。 （4)出料 同時(shí)電磁鐵9將門(mén)鉤10拉開(kāi)，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(guān)閉,門(mén)鉤10又重新鉤住底板12,這時(shí)，與底板l2緊連的信號(hào)開(kāi)關(guān)14又發(fā)出信號(hào)，于是全部機(jī)構(gòu)復(fù)位開(kāi)始下一個(gè)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(chǎn)效率也相當(dāng)?shù)汀?在現(xiàn)代化的生產(chǎn)中，高速稱量充填機(jī)多采用連續(xù)稱量裝置，它可以

17、大大提高生產(chǎn)率。 電子皮帶秤是采用電子自動(dòng)檢測(cè)、控制物料流量的計(jì)量方法，并通過(guò)物料分配機(jī)構(gòu)以實(shí)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(jī) 3-閘門(mén) 4-皮帶 5-秤盤(pán) 6-主秤桿 7-彈簧 8-張緊輪 9-漏斗 10-刷輪 11-導(dǎo)輪 12-變壓器鐵芯 13-差動(dòng)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(pán)式天平秤,傳感器,皮帶輸送機(jī)構(gòu),電子控制系統(tǒng)及物料下卸分配機(jī)構(gòu)等幾部分組成,現(xiàn)進(jìn)一步分述如下： (1)料斗部件 料斗是儲(chǔ)存物料及供給物料的部件。它隨物料不同的流動(dòng)性而有不同的形式。 對(duì)于流動(dòng)性較好的粉粒物料，如結(jié)晶葡萄糖、麥乳精粉等物

18、料，可以采用如圖3.15所示閘門(mén)式的料斗裝置。生產(chǎn)中如果秤盤(pán)部位處輸送皮帶上的物料層的重量有變化時(shí)，差動(dòng)變壓器13(即傳感器)及時(shí)發(fā)出信號(hào)指令,可逆電動(dòng)機(jī)閘門(mén)3啟合，從而迅速改變料斗中流出的物料層截面大小,對(duì)于流動(dòng)性較差的物料,如奶粉、白糖等，則可采用電磁振動(dòng)式料斗。 這時(shí)傳感器送出的信號(hào)指令改變電磁振動(dòng)器振幅的大小，從而調(diào)節(jié)物料的流量。 如果把電磁振動(dòng)器配用于閘門(mén)料斗上時(shí)，那么物料流量控制的效果還會(huì)更好些，只是這種料斗的結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多。,(2)盤(pán)式天平杠桿平衡秤 盤(pán)式天平杠桿平衡秤是電子皮帶秤的主體部件。它由秤盤(pán)、上下秤桿、形彈簧、微砝碼、配重鐵塊以及油阻尼器等構(gòu)成。 差動(dòng)變壓器與之緊相連接,通過(guò)它隨時(shí)發(fā)出指令性的信號(hào)，以改變盤(pán)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(diǎn)的作用，在計(jì)量起始時(shí)亦具有緩沖與制動(dòng)的作用。,油阻尼器抑制秤盤(pán)振蕩，使稱重系統(tǒng)及稱重過(guò)程保持平衡穩(wěn)定。 如要改變包裝計(jì)量，則只需改變配重塊的重量即可，必要時(shí)可調(diào)整微砝碼。 因而天平秤采用了等臂結(jié)構(gòu),以消除溫度變化對(duì)稱重計(jì)量精度的影響。 假使再將秤體各部構(gòu)件采用質(zhì)輕而堅(jiān)硬的材料制作；則更能減輕天平秤系統(tǒng)的慣性運(yùn)動(dòng),因而具有更高的穩(wěn)定精度。,(3）