包装机械的供送装置、机构与设计(ppt 41页).ppt

主要内容 掌握块状 散体 流体物料的供送机构的工作原理 板 片材 卷筒等包装材料的典型供送机构的工作原理 第二章供送装置 第二章供送装置 供送装置是包装设备的重要组成部分 其结构及工作性能决定着设备的自动化水平及生产率 并影响着设备的总体布局 包装机械的供送对象一般是指被包装物品 包装容器和包装材料等 其中 被包装物品按其状态可划分为块状 散体 流体等 包装容器和材料则可归为板 片材 卷筒材及瓶 罐类等 本章将上述物品的供送装置划分为块状 散体 流体 板片材及卷材四类供送装置分别予以介绍 第一节块状物品的供送装置 块状物品主要是指整齐排列并能借助供送装置单个给料或多个集合给料的较大的块状物品 这种物品的供送机构在工作中应能对其供送的路线 排列方式 间距大小 供送状态及速度予以控制 以满足设备的工艺条件 生产能力及布局要求 常用块状物品供送装置有以下一些类型 一 链带式供送装置链带式供送装置有低速 及高速之分 图2 1为一低速链带式供送装置图 该装置常用于较大块状食品的供送 它由主动链轮 从动轮 张紧装置 链带 推板和导向装置 置等组成 其中安装在链节上的推板间距是根据供送块状食品所需的间距而定的 且在其链带两侧设有挡板2 推板工作时沿导向滑轨滑行 当把被送块状食品送到预定位置时 推板便脱离滑轨离开工位 链带式供送机构按其具有的链条数又可分为单链式和双链式 其基本组成和工作原理与上述相同 单链式供送面窄 用于供送小件块状食品 后者输送面宽 用于较大块状食品 图2 1链带式供送机构简图1 台面板2 挡板3 料库活门4 推板5 主动链轮6 从动轮7 导向滑轨8 推板 二 推板式供送装置推板式供送装置有多种 图2 2所示为一推板式斜向步进供料装置 推板2由锯齿形推头按一定数目 例如3 5 纵横分布而构成一个整体 以实现多列供送 主动偏心轮4的外套圈上附加一拉伸弹簧 使竖立摇杆3上端的滚轮始终与盘凸轮5的随动压杆6保持接触 这样 主轴每转一圈 锯齿形推头便沿着各自的封闭曲线轨迹作一次循环运动 将块状物品 如火柴盒等 向前推进一段距离 图2 2斜向步进推料装置1 阶形通道2 齿形推板3 摇杆4 主动偏心轮5 盘凸轮6 随动压杆 这种推料装置结构比较简单紧凑 所占空间不大 又易同其他传动装置联动 只是运动惯性较强 工作速度不能过高 三 动梁式供送装置图2 3所示为双曲柄式动梁供送装置 动梁4与定梁3等长 动梁作等速的正圆平动 两梁均有等间距的V形槽用来支撑和拖动被供送的圆柱形或长条形 如干电池 安瓿等 物件 考虑到物件是作间歇的圆弧线运动 因而需控制适当的主动轴转速 以尽量减缓起落时所产生的冲击力 若保持槽间距一定而仅改变被供送物件的动停比 则应调整两曲柄2的回转半径及定梁的上下位置 从这一点看 双曲柄式动梁机构比较灵活 四 拨轮式供送装置 图2 4所示为星形拨轮供送装置 一般用作供送瓶罐类包装容器 它主要由星形拨轮1 3 输送链带2 主传送链带4和固定的圆钢导轨5等组成 主传送链带并列两条 送盒的一条未画 均属复式板链结构 根据物件的体形大小及盒子的外廓尺寸 可在一定范围内分别调整放瓶挡板及放盒夹板的间距 以提高该机的通用能力 图2 3双曲柄式动梁供送装置1 料槽2 主动双曲柄 3一定梁4一动梁 五 螺杆式供送装置螺杆式供送装置除了能够按即定的工艺要求把包装物品或包装容器分批地或逐个地送到包装工位外 还可以完成增距 减距 分流 合流 升降 起伏 转向或翻身等工艺要求 该供送装置按螺杆的螺距和结构的不同 可划分为等螺距螺杆 变螺距螺杆及特种变螺距螺杆等三种类型的供送装置 图2 4星形拨轮供送装置图1 3 星形拨轮2 输送链带4 主传送链带5 固定导轨 2 5等距螺杆供送装置1 瓶糟2 等距螺杆3 侧向导轨4 水平输送带 1 等螺距螺杆图2 5为等螺距螺杆供送装置 它是由一等径长螺杆2 侧向固定导轨3和底面水平输送带4等组成 它们相互协调动作 将槽内的包装容器按相等间距送到包装工位 2 变螺距螺杆图2 6为变螺距螺杆供送装置 其中图 a 是用于专门供送圆柱形包装容器的 螺杆1上的螺旋糟沿螺杆供送方向逐渐缩小螺距 使被供送物件在静止滑板2上紧靠侧向导轨处于边滚动边减速的状态运动 图 b 是专门用于供送棱柱形包装容器的 双环形槽沿螺杆供送方向逐渐增大螺距 图2 7所示为特种变螺距螺杆供送装置 其中 图 a b 不仅能改变供送容器的排列和间距 同时分别起着分流和合流的作用 以便同后面的包装要求相适应 图 c 是对并列排列 转向相同的螺杆 它们的组合作用使包装容器在供送过程中 既能改变间距同时又改变了运动状态 图2 7特种变螺距螺杆供送装置 a 合流 b 分流 c 转向 d 翻身 第二节 散体物品的供送装置 一 散体的基本形态散体物品是指由确定数量的一种或数种个体所组成的松散聚集物 它具有一定的流动性 但易吸取空气中的水份受潮 粘性增加甚至结块 使其物理特性变化 根据散体的基本物性 大体可分为三个基本形态 l 体形细长且有足够强度或方向性的物件 如火柴 铅笔芯等 供送前需用人工按一定方向整齐地堆放在存槽内 然后借专用装置有节奏地进行定量给料 这样 不仅有利于简化设备构造 还可提高工作的可靠性 2 体形不大 表面光滑且有一定强度和可定向的物件 如笔尖 表针 图钉 瓶盖 胶囊 电子元件等 供送前多呈杂乱的聚集状态 一经专用装置作用便可实现定向排列 将它们逐个或分批地送至其他工位 3 粘湿性较小的粉料和颗粒物料 如奶粉 味精 砂糖 咖啡 茶叶 药丸 片剂等 供送前 先贮存于容器内 工作时借自重或专用装置完成排料 输送及定量给料 但有些物料易受环境影响而会程度不同地改变其物理化学性质 还可能产生较多的逸散性损失 对此 需按具体情况采取适当的密封与防护措施 二 典型的散体供送装置散体供送装置 依其主体运动的方式可分为旋转式 摆动式 直线往复式和振动式等多种 依其传动方式可分为机械 式 液压式 气动式和电磁式等多种 此外 还可将这些方式加以适当的组合 以充分发挥其效能 下面 扼要说明若干典型的散体供送装置及其特点 图2 8螺杆式计量机构示意图1 料仓2 插扳3 给料水平螺杆4 电磁离合器 1 螺旋供料器图2 8为螺旋给料器 它适用于流动性较好的散体食品 亦可用于流动性较差的散体食品的计量 如奶粉 味精等 但对于受挤压后 视容重变化较大的粉状食品应严格控制料位高度 如图2 8所示 其中料位检测器5检测料位高度 并将其信息反馈给控制器 控制给料水平螺旋3的转速 以实现计量螺杆料斗稳定的料位高度 搅拌器6用来防止物料架桥结块 计量螺杆7与闸门8是定容计量出料的主要部件 精确控制计量螺杆的转数和调节闸门适当的开度 可以得到散体物料的计量精度要求 使计量误差控制在最小范围内 2 齿鼓式 a 齿鼓式给料器 如图2 9 a 首先靠人工定向 再分批地放入存槽内 由等速回转的齿鼓将其逐个接出 适合细杆形硬质物件 如铅笔芯 圆珠笔芯等供送 b 叶轮式给料器如图2 9 b 叶轮的环形区间匀布若干支板 形成与物件外廓相对应的孔型 使落入的物件自动定向 排列于外壳的出口导槽内 适合圆锥台形和圆凸台形的硬质物件 如瓶塞 大头螺钉等供送 c 锥盘式给料器如图2 9 c 经单个或多个料槽输入的物件散落到锥形转盘上方被支架固连的螺旋栏板内 因受盘面摩擦力的作用使之不断加速向外圈转移 并形成定向排列 最后由输送带送至指定工位 适合圆柱形和长方体形硬质物件 如圆头平键 糖块等物 d 槽盘式给料器如图表2 9 d 利用宽皮带加料 然后让落到转盘上的物块沿着静止的齿形螺旋导板自动地按其长轴进行定向排列 待滑进转盘周边的凹槽内后 便按其厚度再一次进行定向排列 在这个过程中 物块所受的挤压力甚微 能防止变形破坏 为增大盘面中部的速差以提高工艺效果 有的将整体式转盘改成差动的双套式结构 适合长方体形软质物件 如巧克力 饴糖等物料的供送 e 直插板式给料器如图2 9 e 当理料插板向上推移时 其顶端的倾斜工作面即将槽内的物件定向地提起一只 滚入等槽后经摆动拨叉排出 适合处理圆柱形金属物件 如销轴 套筒等物料的供送 图2 9典型的散粒体供送装置示意图 f 斜插板式给料器如图2 9 f 斜置的插扳薄而宽 其顶端朝着侧向出口倾斜 以有助于对物件进行自动定向排列 适合碟形和环形的金属物件 如垫圈 凸面圆片等物料的供送 g 扇形插板式给料器如图2 9 g 在扇形插板上开有单列或多列长槽 其内宽略大于钉杆直径而小于钉头直径 当向上摆动时可提起一批物件并形成整齐的定向排列 出口设有电控闸门 以实现定量给料 适合大头钉形金属物件 如图钉 铆钉等物料的供送 h 斗式电磁振动给料器如图2 9 h 料斗受电磁铁激振力的作用产生高额微 幅振动 从而使斗内散乱堆放的物件得以沿着周边的螺旋滑道 有的还附设定向装置 进行自动定向排列 最后由装有摆叉的导糟逐个排出 适合多种形体 尤其是轻小光滑 能自动定向的硬质或软质物件 如片剂 胶囊 笔舌 电子元件等供送 j 槽式电磁振动给料器如图表2 9 j 若在贮料槽下方串联配置两台振动给料器 则可分别控制连续排料和二级定量给料 以提高计量的精度和速度 此外 也可采取并联的配置方式 使之分别完成粗给料和细给料 适合干性的粉粒状物料 如洗衣粉 菊花晶等的供送 总之 上述的每一种散体供送装置都各有其适用范围 要因地制宜选用 至于电磁振动给料器的优点主要体现在 类型多样 结构简单 轻巧紧凑 容易制造 适用性强 性能可靠 调节方便 可以遥控 耗电较少 无需润滑 经久耐用 成本不高 所以 这是一种颇有发展前途的散体供送装置 而且为包装生产过程自动化创造了良好的条件 第三节流体物料供送机构流体物料是指含湿量或含油量很高 一般情况下其自身不具备一定形状的液态 膏状和塑性等物料 其供送机构多与计量装置合二为一 称为计量供送机构 因液体物料的供送系统将在灌装系统中介绍 故本章重点介绍膏状及塑性物料的计量供送机构 一 物料粘度具有一定粘度的流体物料按其粘度一般可分为低粘度物料 及高粘度物料 低粘度物料多属牛顿型流体 这种物料通常在重力作用下就可沿管道或溜槽流动 如液体饮料 牛奶 食用植物油等 高粘度物料一般多属于非牛顿型流体 其流动的基本特证是其剪切力与剪切速率不成正比 即其粘度不是常数 而是随剪切速率的增加而下降 二 典型供送机构1 成型式供送机构如图2 10 a 所示已拌合好的这类物料可用泵或不锈钢斗式小车送至料斗1内 而后由细腰转鼓3和双联螺旋2挤压入成型转台4 转台已展开 活塞5下的模腔中 活塞5与转台4模腔同 步 在工位1物料被挤压填满模腔 在工位3食品被推料活塞推出后 用线刀将成型物料与活塞分开落入出料转盘6上 计量量由改变活塞行程来确定 2 截料活塞式供送机构如图2 10 b 所示 该供送机构由料斗1 螺旋刮刀2及活塞12 缸体等组成 投入料斗1中的物料由螺旋刀挤压入圆形机壳3和活塞12的空腔内 当异形旋塞4右旋至活塞缸与出料口5连通时 活塞右移 将物料通过旋塞通道挤压到出料管 凸轮7和连杆6带动出料弯头5摆动卸料 而后异形螺塞左旋至图示位置 活塞左移 其空间又被食品充填 至此完成一次循环 其计量量可由改变活塞行程来确定 异形旋塞4的左右转动是由凸轮17 通过连杆机构 扇形齿轮等完成的 活塞是由凸轮9带动摆杆10上的套筒 在摆杆11上滑动 使摆杆11摆动来带动活塞移动 丝杠8可调节摆杆10上套筒的位置 以改变活塞行程 a 成型式机构1 料斗2 双联螺旋3 细腰转鼓4 成型转台5 推料活塞6 出料转盘 b 截料活塞式机构1 料斗2 螺旋刮刀3 圆筒机壳4 异形旋塞5 出料弯头6 10 11 16 连杆8 丝杆7 9 凸轮12 活塞13 扇形齿轮14 齿条15 滚子l7 槽形凸轮 图2 10计量及供送系统示意图 3 定量泵供送机构图2 11所示 定量泵工作时 活塞作上下往复运动 当活塞上行时 锥形阀3先开启并向上运动 直到挡圈6顶住活塞托架5 使活塞体4随着上升 料斗1中的物料则由锥形阀开启空隙和活塞托架5空间被吸入活塞下面的空腔内 当活塞杆下行时 锥形阀又先关闭并带动活塞体4下行 迫使物料由卸料口7挤出 其定量量可用改变活塞的行程来确定 4 螺杆式供送机构螺杆供送机构如图3 5所示 其工作原理是利用螺杆螺旋槽的容腔来带动物料 并随螺旋转动被送至出料口 它结构简单 运转可靠 对供送物料量的调节方便 易清洗 适用于高粘度物料的供送 被广泛应用于包装行业中 图2 11定量泵结构简图图2 12回转活塞式机构示意图l 料斗2 泵体3 锥形阀4 活塞体1 泵壳2 扇形滑块3 分配器4 空心轴5 活塞托架6 挡圈7 食品出口8 活塞杆 5 回转活塞式供送机构如图2 12所示 该机构适用于高粘度物料 如奶油等 其工作可靠 计量精确 图 a 所示为该机构的解剖图 图 b 为其运动工作图 扇形滑块2与分配器3分别由两端部两个带槽空心轴4带动作往复回转运动 工作初始 如在工位I时 物料由料口被挤压入上部空腔 两扇形块同时右旋至工位2 此时扇形抉2停转 分配器3继续转动将腔内物料从排料口挤出 见1位34 上部空腔形成负压则被新供食品挤压填充 然后两扇形块同时左旋至工位V时 扇形块2停转 分配器3继续转动将腔内物料从排料口挤出 上部空腔又被新的物料充填 如工位VI I所示 至此 计量泵完成一次循环 计量量则可由改变分配器3的转角的大小来确定 第四节板 片材供送机构 在物料被包装过程中 作为包装材料的板 片材供送机构 通常是将预先按规定尺寸裁成的板片制成的扁平袋 带压痕的纸盒片等逐一地供送到包装工位 本节将对几种典型的包装材料供送机构作以介绍 纸片供送机构如图2 13所示 在包装机工作时 将纸片放在纸库9内 纸的后端由顶针5顶住 前端由托纸辊7托住 托纸辊7在传动系统的带动下作等速回转运动 当拨纸挟1和纸片接触时带纸向前运动 纸片被旋转着的下纸辊11和从动压纸辊10牵引 在导纸钢片13的作用下 使纸沿垂直的方向输入接纸钩15内 包装物料推送时 纸片就裹在外面 要经后面的包装工序完成包装 当机器发生故障不需要纸片下落时 可将升纸钢丝2摆动一定的角度将纸抬起 当纸片下落位置不符合要求时 可调整接纸 纸钩的调节螺钉14 图2 13纸片供送装置1 拨纸块2 升纸钢丝3 顶针高低调节螺钉4 个顶针前后调节螺钉5 顶纸针6 商标纸7 托纸辊字8 止退铁丝9 纸库10 压纸辊11 下纸辊12 调节螺钉13 导向钢片14 接纸钩调节螺钉15 接纸钩 二 真空供纸装置图2 14为真空式供标签装置结构示意图 当被包装物品由水平方向从右向左送入时 旋转着的翻料器10钩住物品向上沿着圆弧轨道作90 翻转 并成直立状态 在这过程中 真空吸嘴6摆动 同时从标签架吸下一张标签 再由旋转着的送纸辊5和7将标签纸送入真空转鼓4和浮动辊8之间 此时 真空转鼓上的真空吸眼将标签吸住 并带着标签纸旋转正好送到被包装物品封口上正中位置 并同时关闭其真空状态 完成了送标签工作 此真空吸纸供纸装置 因能保持标签纸完整无损 因此得到了广泛的应用 三 纸盒片供送 张开装置图2 15所示为纸盒片供送 张开装置结构和工作原理示意图 在包装的过程中 纸盒片由真空吸头1从纸盒片料仓2中吸住并拉下来 在拉下的过程中 纸盒片被斜拦条4张开成型 再由 后面的推手7将纸盒送至盒输送链9中 如图2 15 a 所示 在纸盒由推手推出过程中 为了防止已被张开成型的纸盒被重新弹回 由接盒杆5顶住 与推手7将纸盒送至纸盒输送链入口处 如图2 15 b 所示 吸头l由偏心轮带动将盒拉至搁板8顶面时 推手7开始推盒 此时吸头继续向下运动待纸盒完全被推出吸头位置后 吸头方可向上运动 开始下一个吸盒工作 如图2 15 c d 所示 图2 15空盒片供送 张开工作原理图1 真空吸头2 纸盒片料仓3 纸盒片4 斜栏条5 接盒杆6 压盒条7 推手8 搁板9 纸盒输送链 四 薄钢片供送机构图2 16为薄钢片供送机构示意图该机构用于制罐机上 在机架13上放置成叠的薄钢片 镀锡板片 提料架7下部为齿条 它与提料轴9上齿轮啮合 转动手轮8 使提料轴上升 从而将镀锡料片举至储料架中 并靠托料销10支承住 真空吸料杆26和吸嘴5在传动齿轮22 吸料连杆23 曲杆24等带动下作上下往复运动 当它将一料片吸至工作台面高度时 刮料爪2将吸嘴5上的料片沿水平方向送入导板11上 并由板条输送器送入下一个成型工位 真空吸嘴5吸取料片的真空是由真空泵16抽吸的 真空泵16下部装有电磁三通阀15 用以控制真空吸料管道周期地与真空泵16和大气相通 以便在吸料时进行抽气真空吸料 在刮料开始时破坏真空 图2 16薄钢片供送机构示意图1 导轴2 刮料爪3 挡料板4 储料架5 真空吸嘴6 镀锡板7 提料架8 手柄9 提料轴10 托料销ll 进料导板12 料片输送器13 机粱14 摆动杆15 三通接头16 真空泵17 活塞杆18 链轮19 法兰20 摇臂21 滑套22 齿轮23 连杆24 曲轴25 塑料软管26 吸料杆 五 自动取袋机构有的包装机上使用的是预先制成的纸袋 图2 17为自动取袋机构示意图 该机构的功用是将预制的纸袋单个地取出 然后送人包装机的包装工位 该机构工作时 纸袋1已整齐地堆放在堆袋器2上 并放置在提升机构9的正下方 使纸袋的中心线近似地对准提升机构9的正下方 工作开始时 插入机构6和12的插入捧7 11插入所取的纸袋下面 它们的工作是由气缸5和13驱动的 真空吸头10在提升机构9的带动下向下运动并吸住纸袋 当吸头吸住纸袋时 插入捧11压住下面纸袋 此时夹钳8夹住纸袋2的边缘 插入机构在气缸5带动下作返程运动 并将纸袋送到运输带3上 把纸袋送入包装工位 插入棒ll也退回原位 第五节卷筒式包装材料供送机构的设计 在包装机上使用的柔性卷筒式包装材料有纸 金属箔 塑料薄膜和复合薄膜等 按着材料上印刷的商标图形可分为 有标卷带 即是印刷的商标图形是以独立单元等距分布的 在物料包装的过程中 每个包装产品上都要保证商标图形完整无损 所以必须在包装材料上定位封合和切割 另一种是无标卷带 即是印刷的商标图形是连续的 在食品包装过程中 只要求保证每个包装产品的材料长度相等 上面的图案不一定都是完整的 本节重点介绍有标卷带材料的供送机构设计 在包装的生产过程中 包装材料由于拉伸和机械运动中的波动等因素的影响 往往要产生拉伸变形 使包装产品的封切位置偏离了正确位置 对此一般采用光电自动定位 用光电传感器跟踪包装材料上的等距光标 并输出光电讯号来定位和进行误差补偿 卷筒包装材料供送机构的结构卷筒包装材料供送机构主要由以下几部分组成 包装材料的安装及松卷装置 拉料机构 袋料长度的控制机构 包装材料的张紧与制动机构 防止包装材料偏移机构 如图2 19所示 图2 18中 供纸架安装在机架1上 包装纸由输送辊2和压辊3输送 输送辊2由链轮8带动转动 压纸辊3的轴是偏心的 可用手柄9操纵 使