我國的灌裝設(shè)備主要是應(yīng)用在酒水、飲料的灌裝上，從灌裝原理上大體可分為負(fù)壓 灌裝機(jī)、常壓灌裝機(jī)、等壓灌裝機(jī)、定量灌裝機(jī)、料位灌裝機(jī)等幾種類型但是目前 各個(gè)設(shè)備生產(chǎn)廠家的灌裝機(jī)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(diǎn)，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(jī)呈現(xiàn)出新的發(fā)展動 向，主要為：
因此，在灌裝機(jī)及其輔機(jī)方面也不能簡單的進(jìn)行劃分歸類.不同的灌裝方式配合不 同的進(jìn)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(jī)的新類型, 而且，這些新的產(chǎn)品將會同時(shí)包含上述的所有功能。
本章小結(jié)
本章主要是圍繞灌裝的技術(shù)和影響灌裝的方法進(jìn)行討論。液體灌裝的方法很多，從
而使灌裝機(jī)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(fù)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(jìn)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(shí)就必須采用壓力灌裝方法，靠重力就行不通。因此，在灌裝時(shí)對不同的液體，應(yīng)用先 了解其性能，然后再選擇灌裝方法。
灌裝生產(chǎn)線機(jī)械部分設(shè)計(jì)
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(jī)器或機(jī)構(gòu)的組合，一般主 要包括以下幾個(gè)部分：吹瓶機(jī)：洗瓶機(jī)（包括烘干機(jī)等）：理瓶機(jī)；灌裝機(jī)；封蓋機(jī)；打 包機(jī)I傳輸及輔助設(shè)置等,下面就其中幾個(gè)主要單元，理瓶機(jī)、港裝機(jī)，封蓋機(jī)和傳輸 系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和討論。這四個(gè)部分是組成全自動灌裝生產(chǎn)線不少缺少的設(shè)備，它們之間 有工藝過程的先后順序。一般的工藝工作關(guān)系為，干凈的瓶子經(jīng)烘烤后排放在理瓶機(jī)前, 經(jīng)理瓶機(jī)對瓶子進(jìn)行排序檢測后送入輸送設(shè)備，之后由傳輸設(shè)備將其依次送入灌裝機(jī)、 封蓋機(jī)，后經(jīng)傳輸設(shè)備將其送出進(jìn)行包裝，完成一個(gè)完整的工藝流程.其中理瓶機(jī)的 主要作用就是排放瓶子，它是后序工藝進(jìn)行自動化控制的基礎(chǔ)。
理瓶機(jī)設(shè)計(jì)
理瓶機(jī)按進(jìn)瓶方式分有轉(zhuǎn)盤進(jìn)瓶.螺桿進(jìn)瓶、撥盤進(jìn)瓶等多種方式，各種進(jìn)瓶方式
在原理上差別不大.各有各和優(yōu)點(diǎn)，選擇合理的進(jìn)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(jìn)瓶方式
轉(zhuǎn)盤進(jìn)瓶方式就是將上個(gè)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(jī)構(gòu)一個(gè)一個(gè)列隊(duì)送到傳送帶上。簡單的說其作用就是對瓶子進(jìn)行整理、擺放作用， 為下一個(gè)工序理順瓶子做好準(zhǔn)備。轉(zhuǎn)盤式理瓶機(jī)它由兩個(gè)旋轉(zhuǎn)盤組成，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)盤同步轉(zhuǎn)動.從入口傳輸設(shè)備送來的瓶子被輸送到理瓶機(jī)前，經(jīng)過 與理瓶機(jī)切入被輸出到理瓶機(jī)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(jī)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(gè)灌裝 系統(tǒng)中，理瓶機(jī)的工作能力也會對整個(gè)自動化生產(chǎn)線起到影響作用，它直接影響灌裝線 的運(yùn)作速度.理瓶機(jī)的傳送方式一般多為連續(xù)性轉(zhuǎn)動，這種進(jìn)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(jìn)瓶端可能會出現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)瓶子同時(shí)切入到兩 個(gè)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(jìn)瓶設(shè) 計(jì)中必須在其外輪廓圓周上設(shè)計(jì)一個(gè)阻檔板，以保證每次只能有一個(gè)瓶子與兩個(gè)轉(zhuǎn)輪的 凹槽相切.轉(zhuǎn)盤進(jìn)瓶的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)，轉(zhuǎn)盤進(jìn)瓶工作在高速時(shí)，由于拔盤的相對于瓶子的速度很高，在與瓶子 接觸時(shí)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(gè)檢測裝置對瓶子好壞進(jìn)行判斷。所以在設(shè)計(jì)中采用常規(guī)的轉(zhuǎn)盤進(jìn)瓶方式進(jìn)行
傳輸?shù)耐瑫r(shí)，需要在轉(zhuǎn)盤后方加了一個(gè)識別裝置，由它負(fù)戒對瓶子進(jìn)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(jī)械手對其進(jìn)行清
螺桿進(jìn)瓶方式
螺桿進(jìn)瓶方式是將排列好的瓶子用螺桿（與轉(zhuǎn)盤進(jìn)瓶方式不同之處在于此）作為傳送 機(jī)構(gòu)將瓶子按一定的速度和間隔送出皿。該種進(jìn)瓶方式適用范圍較廣，無論是直線式灌 裝機(jī)還是回轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)大都采用螺桿進(jìn)瓶的方式。螺桿進(jìn)瓶也會出現(xiàn)碎瓶、缺瓶等現(xiàn)象, 這與螺桿本身的設(shè)計(jì)有關(guān)，如傾角大小、螺距長短、螺旋線形狀等等，在進(jìn)瓶時(shí)采取等 螺距以便于瓶子的平穩(wěn)進(jìn)入.為了加工及進(jìn)瓶方便，設(shè)計(jì)時(shí)把進(jìn)口端設(shè)計(jì)為錐形，螺紋 深度也由淺至深，便于瓶子能逐步平穩(wěn)進(jìn)入.一般螺桿設(shè)計(jì)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(shè)備送入的瓶子在進(jìn)入理瓶機(jī)入口處，都有一個(gè) 向前的速度，在到達(dá)螺桿時(shí)瓶子的運(yùn)動方向產(chǎn)生突變，沖擊力很大，如果前面的瓶子沒 有及時(shí)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(jìn) 瓶螺桿經(jīng)過一段時(shí)間工作后溫度升高，螺桿表面粘度增加，使瓶子爬行運(yùn)動，產(chǎn)生粘瓶 現(xiàn)象，導(dǎo)致瓶子進(jìn)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(jìn)行實(shí)時(shí)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(guān)鍵詞：灌裝，包裝，灌裝機(jī)，可編程控制器
轉(zhuǎn)盤與螺桿相結(jié)合
轉(zhuǎn)盤與螺桿相結(jié)合的進(jìn)瓶方式是通過將兩者的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合而設(shè)計(jì)的一種進(jìn)瓶方式。 其中常用的是轉(zhuǎn)盤與螺桿相結(jié)合進(jìn)瓶。轉(zhuǎn)盤與螺桿相結(jié)合的進(jìn)瓶方式就是在螺桿之前 安裝1個(gè)轉(zhuǎn)盤，由轉(zhuǎn)盤將瓶送進(jìn)螺桿后再由螺桿傳送，如圖3.2所示。這種進(jìn)瓶方式運(yùn) 行平穩(wěn)可靠，在送瓶過程中瓶子的接觸壓應(yīng)力由轉(zhuǎn)盤承擔(dān)，瓶子進(jìn)轉(zhuǎn)盤所受應(yīng)力比瓶子 進(jìn)螺桿所受應(yīng)力要小得多，有了螺桿的存在，進(jìn)瓶處可留出充足的操作位置，既解決了 螺桿所受應(yīng)力問題又解決了轉(zhuǎn)盤的位置局限性。同時(shí)還起到理瓶作用，在進(jìn)螺桿時(shí)瓶子 巳經(jīng)不再具有沖擊力并逐一排好了隊(duì)，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(jìn)瓶方式的可靠性更高。
對于灌裝機(jī)方面，為了提高灌裝速度的常采用多頭灌裝設(shè)計(jì)，這就要求理瓶機(jī)要有 相應(yīng)的速度，然而理瓶機(jī)一次只能傳輸一個(gè)瓶子，這就嚴(yán)重的制約了整個(gè)灌裝生產(chǎn)線的 速度，為了解決這一矛盾，采用多個(gè)理瓶機(jī)同時(shí)進(jìn)行傳輸工作來滿足。本文采用兩臺理 瓶機(jī)共同工作來滿足派裝機(jī)的需求.在兩條傳輸線中間再設(shè)計(jì)一個(gè)旋轉(zhuǎn)式理瓶機(jī)，其作 用主要是將來自兩條線路的瓶子進(jìn)行合并?由于理瓶機(jī)的速度限制，單臺理瓶機(jī)不能滿 足多頭灌裝機(jī)的速度要，因此需要多臺理瓶子機(jī)共同工作來完成，這廟設(shè)計(jì)方法可以適 應(yīng)高速灌裝傳輸速度的要求回。
灌裝機(jī)及其主要部件的設(shè)計(jì)
灌裝機(jī)是整個(gè)灌裝機(jī)構(gòu)的主體部分，其主要由以下幾個(gè)大的部分組成：灌裝機(jī)構(gòu)、 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、插、拔管機(jī)構(gòu)。其中灌裝機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是該機(jī)的主體部件，其它所有機(jī)構(gòu)、 輔件均安裝在這上面。
灌裝機(jī)灌裝部件的設(shè)計(jì)
灌裝機(jī)灌裝部分設(shè)計(jì)，按照灌裝方式的不同，灌裝機(jī)在結(jié)構(gòu)上也有一定的差異。首 先我們以容器杯定量方法進(jìn)行研究•這種灌裝方法是通過一個(gè)固定容積的計(jì)量杯作為計(jì) 量器件。灌裝機(jī)構(gòu)采用的是壓力灌裝方法，即通過氣缸帶動灌裝活塞進(jìn)行對液體的吸入, 達(dá)到預(yù)設(shè)計(jì)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(jì)量灌裝的工作過程如下：氣缸1上移，同時(shí)電磁閥3A-B 向?qū)?，活?/span>2隨氣缸1 一起運(yùn)動，液體被吸入容器杯中，經(jīng)D1檢測到達(dá)預(yù)設(shè)量活后 塞停止，AB向關(guān)閉吸入過程結(jié)束；氣缸下移帶動活塞下移，同時(shí)電磁閥3B-C向打開， 液體被壓入瓶中，經(jīng)D2檢測BC向關(guān)閉，灌裝過程結(jié)束，一個(gè)完整的灌裝過程完成。
是相同的設(shè)計(jì)方法，所以我們只選擇其中一種方案進(jìn)行討論，下面以流量計(jì)計(jì)量方法進(jìn) 行設(shè)計(jì)研究。全自動液體灌裝機(jī)采用24頭旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)動方法進(jìn)行灌裝。當(dāng)傳輸設(shè)備將瓶子導(dǎo)入到灌裝機(jī)前，經(jīng)過位置檢測后，使旋轉(zhuǎn)塔旋轉(zhuǎn)~個(gè)瓶位以待下一個(gè)瓶子的進(jìn)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(jī)構(gòu)將導(dǎo)流管插入瓶中，電磁閥打開, 開始灌裝，計(jì)量完成后，電磁閥關(guān)閉，插拔管機(jī)構(gòu)退出.由于選擇的是連續(xù)灌裝方式.在第一個(gè)瓶子進(jìn)行灌裝過程中，第二個(gè)瓶子也開始按前一個(gè)瓶子的工作過程進(jìn)行工作, 這樣每一個(gè)灌裝頭按相同的工作方式周期性工作.
灌裝機(jī)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要是由一大的旋轉(zhuǎn)盤和主軸及支架組成，它是灌裝機(jī)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(jìn) 電機(jī)，由它帶動主軸轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)速由傳輸機(jī)進(jìn)入灌裝機(jī)之間的檢測元件控制，也就灌裝 機(jī)的轉(zhuǎn)速受進(jìn)瓶速度的影響。
插，拔管機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
插、拔管機(jī)構(gòu)是由一個(gè)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(jī)構(gòu) 將管子插入瓶子中或從瓶子中拔出•執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一個(gè)滑塊和一副導(dǎo)軌組成，在濯裝過程
灌裝中隨著液面的上升，插、拔管機(jī)構(gòu)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(shè)計(jì)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(dāng)高速流動的液體從瓶口流下時(shí)，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(jī)構(gòu)使導(dǎo)管插入瓶子底部， 這樣在灌裝時(shí)液體從瓶子底部逐漸上長，并始終保持導(dǎo)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(dǎo)管與流量計(jì)相連，這樣設(shè)計(jì)是為了保證導(dǎo)管在每個(gè)瓶子交替灌裝時(shí)始終充滿 液體，不會對流量計(jì)造成氣泡沖擊，使計(jì)量準(zhǔn)確，電磁閥設(shè)計(jì)在流量計(jì)的后方就是為了 這個(gè)目的?在灌裝機(jī)灌裝過程中，灌裝機(jī)的速度對瓶子的位置也有影響，灌裝機(jī)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(jī) 底部托架之間有足夠大的摩擦力。為了克服這個(gè)不足，在設(shè)計(jì)中在灌裝機(jī)底部設(shè)計(jì)了一 個(gè)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(jī)設(shè)計(jì)
封蓋機(jī)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(shí)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(shí)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(qiáng)度較小，不能承受大的壓力.本文在設(shè)計(jì)時(shí)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(diǎn)，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(jī)進(jìn)、出瓶相同的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。旋蓋機(jī)一 般與灌裝機(jī)聯(lián)動，并旦作一體機(jī)型設(shè)計(jì)，從而減小灌裝至封蓋的行程，使生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)更 為緊湊,封蓋機(jī)分為兩個(gè)部分：即投蓋機(jī)構(gòu)和旋蓋機(jī)構(gòu).灌裝完成的瓶子經(jīng)傳輸設(shè)備導(dǎo)出, 由投蓋裝置將蓋子投放到瓶口，在下一個(gè)工藝過程中由旋旅裝置將其擰緊。
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