屋顶形包装机的关键技术

10 喷洒双氧水
11 烘干双 氧水 18 成品输出
14 盒顶 再次预 成型
15 盒顶加热
凸轮, 连杆, 安装板 , 灌装量调节电机 , 连杆, 无盒不 灌装气缸组成。凸轮安装在图 3 的长转轴上, 带动 驱动机构 , 驱动连杆机构 , 向下移动使定量注塞泵
图 5 盒子成型系统机构简图 1 储盒器 加热 2 盒机构 2 取开 盒机 构 3 盒底 加热 1 7 空工 位 4 盒底 8 取 5 盒底 预 封 9 驱动轴 6 封 盒底 10 成型芯轴
主控制器 G1( PLC )和人机界面 G2 构成本机 的控制和操作中心, 通过 RS485 进行数据交 换。 G1 通过 RS485 对主电机 M 1 的变频器 A1 进行控 制 , 控制主机的运行速度。 旋转编码器 A2 安装在长转轴上, 通过 G1 的 高速输入口进行计数, 控制设备的其它动作。液 位检测传感器 A3 安装在料缸上, 检测料位进行 进料控制。温度 传感 器 B1 检测 盒子 封底加 热 器 , KA1 控制加热, 温度传感器 B2 检测盒子封口 加热器 , KA2 控制加热 , 温度传感器 B3 安装在无 菌空气加热系统 上, 检测无菌空气系统 的温度, KA3 控制加热。
热器是大功率高效的空气加热器 , 严格按照工艺 和技术要求使用。
图 7 灌装升盒机构示意图 1 驱动杆 1 5 凸轮 2 安装 支架 3 驱动 杆 2 4 驱动 机构 9 夹紧螺母 6 滑杆 1 7 滑杆 2 8 稳盒器
气缸通过电磁阀控制 , 当检测无盒进入灌装 头时, 电磁阀不换向, 注塞泵处在上方 , 驱动机构 和凸轮脱开 , 就不能完成灌装过程, 达到无盒不灌 装 , 避免了物料的浪费和污染。 灌装量调节机构由涡轮、 丝杠和电机组成, 灌装 量需要调整时, 启动电机驱动涡轮, 带动丝杠旋转, 调整支点位置, 改变连杆的有效长度, 从而改变注塞 泵的位移, 调整了灌装量, 达到灌装量连续可调。 3 . 2 灌装升盒机构 图 7 灌装升盒机构示意图 , 由驱动杆 1 、 安装 支架、 驱动杆 2 、 驱动机构、 凸轮、 滑杆 1 、 滑杆 2 、 稳盒器、 夹紧螺母组成。凸轮安装在图 3 的长转 轴上, 带动驱动机构使滑杆 1、 2 上下移动 , 将盒子 升高到灌装阀口。包装盒更换时, 松动夹紧螺母, 移动滑杆 2 到适当的位置。 3 . 3 屋顶形包装机的无菌空气系统 无菌空气系统是屋顶形包装机的一个重要组 成部分 , 承担对包装盒的杀菌和对料缸提供无菌 空气, 确保在包装过程中无有害菌的污染 , 加强产 品的安全性。图 8 无菌空气系统简图 , 主要由空 气过滤组件、 风机、 管道总成、 加热器、 加热喷头、 节流减压阀、 气动无菌隔膜阀等组成。空气过滤 组件包括初效空气过滤器、 中效空气过滤器和高 效空气过滤器 , 给灌装系统提供无菌的空气。加 12 4 . 1 C IP 清洗系统组成 C IP 清洗 系统主 要由酸 碱罐、 冷热 水罐、 蝶 阀、 C IP 泵、 管道等组成, 对储料罐 , 料缸的清洗。 C IP 清洗系统原理图 9所示。 4 . 2 C IP 清洗工艺流程 C IP清洗工艺流程主要完成预冲洗、 清洗、 水 洗、 酸洗、 冲洗的工艺流程, 按照下列清洗流程和 清洗时间进行。 4 屋顶形包装机的 CIP 清洗系统 本设备的无菌空气系统, 仅对包装盒和料缸 进行无菌空气的填充和替换, 提高了包装产品的 包装质量和安全性。包装产品要达到商业无菌, 需要对包装原料的超高温瞬时杀菌 , 包装材料阻 氧和遮光、 包装车间的环境、 包装设备的包装无菌 室的建立和包装材料的杀菌等有严格的要求。
2 驱动机构 9 阀桶
3 凸轮
4 连杆 11 安装 板
6 三通连接器 13 连杆
7 单向阀 1 14 无盒不灌装气缸
10 灌 装阀 头
12 灌装量调节机构
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包装与食品机 械
2010 年第 28 卷第 3 期
通过单向阀 1把物料从料缸中吸入到注塞泵中, 向 上移动使定量注塞泵通过三通连接器 , 把物料从注 塞泵经过单向阀 2 装到盒子中 , 完成灌装过程。
11 成型总成
12 冷却水进管
13 冷却水出管
3 屋顶形包装机的灌装系统
图 6 灌装驱动机构和灌装阀
3 . 1 阀和灌装驱动机构 图 6 为灌装阀和灌装驱动机构简图, 灌装阀 由定量柱塞泵, 三通连接器, 单向阀 1 、 2, 阀桶, 灌 装阀头组成。驱动系统由 安装构件 , 驱动机 构,
1 安装构件 5 定量注塞泵 8 单向阀 2
包装机的制盒过程、 灌装过程和 C IP 工艺流程的论述 , 阐明了屋顶形包装机的特点和关键技术。 无菌空 气系统的设计, 对包装盒的杀菌和形成料缸无菌环境, 提高了产品的包装质量与安全性。 关键字 : CIP 清洗; 屋顶形包装机; 无菌空气; 加热器 中图分类号 : TB486. 1 文献标识码: A 文章编号: 1005- 1295( 2010) 03- 0009- 05 do:i 10. 3969 / . j issn . 1005- 1295 . 2010 . 03 . 001
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屋顶形包装机的关键 技术
张有良 , 常晓煜 , 张国安 , 苟向民 , 李美川
图 4 屋顶 形包装机工位平面布置图 1 纸盒储存库 8 取盒 16 盒顶封合 2 开盒并套入心轴 17 日期打印 3 盒底加热 1 4 盒底加热 2 5 盒底预成型 12 盒 顶预成 型 13 灌装 6 盒底封合 7, 9 空工位
作者简介 : 张有良 ( 1962- ) , 男 , 陕西蒲城人 , 教授级高级工程师 , 长期从事食品 、 饮料 、 乳品 、 包装机械等的电气设计和研究工作 。
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包装与食品机 械
2010 年第 28 卷第 3 期
感器 B1- 3 、 固态继电器 KA1 等组成。 2 屋顶形包装机的传动系统和包装工艺过程 2 . 1屋顶形包装机的传动系统 图 3 屋顶形包装机的传动系统图, 主减速机 是双输出轴的减速机 , 右端连接长转轴, 长转轴上 安装灌装凸轮、 升盒凸轮、 盒顶封合凸轮和旋转编 码器, 电气控制系统根据旋转编码器上产生的数 据 , 控制包装机的各个动作。左端连接主动链轮, 通过链条带动次减速机, 次减速机输出驱动盒子 成型系统和盒子传动系统, 速度关系比是主齿轮 和盒子传动驱动齿轮之比。
图 2 屋顶形包装机的控制系统框图
灌装、 封合工位用时较长 , 完成最短需要 1 . 2 秒, 因此该包装机的公称设计能力为 50 包 /m in 。 2 . 2 . 2 盒成型与封底工艺 图 5 是盒子成型系统机构简图, 成型总成上 均匀安装 8 个成型芯轴 , 成型芯轴垂直于水平面, 芯轴的下方均布的安装开盒机构, 盒底加热 1 、 盒 底加热 2 、 盒底预封、 盒底封合及取盒机构。开盒 机构从储盒器取出盒子并打开 , 套在成型芯轴上, 盒子套在芯轴上, 经过各个工位, 完成加热、 封盒 底、 取盒等功能。在盒子成型过程中对盒底加热, 成型芯轴吸热温度不断升高, 为了防止成型芯轴 温度过高, 设计时增加 冷却水循环系统, 图中 12 为进水管, 13为出水管。
图 1 屋 顶形包装机的总体结构示意图 1 传动系统 型机构 机构 8 CI P 系统 2 取盒 机构 9 灌装 系统 3 盒传 送 10 料缸 4 盒 顶预成 7 冷却 系统 11 盒顶 加热
5 杀菌 系 统
6 盒 成 型系 统
12 盒 顶 封 合 机 构
13 日 期 打 印 机 构 16 无菌系统
收稿日期 : 2010 - 02- 23 ; 修稿日期 : 2010- 03- 06
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710086 , Ch in a ;
图 1 是屋顶形包装机的总体结构示意图。主 要组成 , 传动系统 , 取盒机构, 盒传送 , 盒顶预成型 机构, 杀菌系 统, 盒 成型系 统, 冷却系 统, C IP 系 统 , 灌装系统 , 料缸, 盒顶加热 机构, 盒顶 封合机 构 , 日期打印机构 , 成品输出机构, 机体总成, 无菌 系统等。 本机 自动 化程 度高 , 有 一套完 整的 生产 和 C IP 清洗工艺控制系统, 机械设计紧凑, 自动完成 开盒、 封底、 杀菌、 定量灌装、 顶部成型、 封合、 日期 打印、 成品输出的全过程。 1 . 2屋顶形包装机的控制系统 图 2 是屋顶形包装机的控制系统原理框图, 主要由主控制器 G1( PLC )、 人机界面 G2 、 变频驱 动器 A1 、 旋转编码器 A 2 、 液位传感器 A3 、 温度传
屋顶形包装机的关键 技术
张有良 , 常晓煜 , 张国安 , 苟向民 , 李美川
设计探讨
屋顶形包装机的关键技术
张有良 , 常晓煜 , 张国安 , 苟向民 , 李美川
(1 . 轻工业西安机械设计研究所 , 西安 710086 ; 摘
1 2 1 1 1
2 . 大唐宝鸡热电厂 , 陕西
宝鸡 721000)
要 : 讲述屋顶形包装机的组成, 全面了解了屋顶形包装机的机构和控制系统的组成。对屋顶形
K ey Technology of the G ab le box Packaging M ach ine
ZHANG You liang , CHANG X iao yu , ZHANG Guo an , GOU X iang m in , L IM ei chuan (1 . L ight Industry X i an M ach in ery & Design Research Institute, X i an 2 . Bao ji Datang T herm oe lectric P ow er P lan, t Baoji 721000 , Ch in a) Abstract : T o introduce th e m ain structure and the contro l syste m o f the m achine in th e round wh ich pro vided the feature o f composition to the gab le- box package m ach in e . Analyzed the box m o lding 、f illin g and C IP c lean ing process f low o f th e gab le- box packag ing m ach in e , expound the feature and key technology o f th e m ach in e . T he design of sterile air system、to sterilize the boxes and to form the cylinder to the sterile env i ronm en t, take the quality and safety properties of th e productions package to i m proved to a great deg ree . K ey w ord s : C IP cleaning ; gab le- box package m ach in e ; sterile a ir; hea ter 屋顶包的包装常见于纯牛奶、 纯酸奶、 高档果 汁饮品的包装。市场所有包装机采用模切压痕预 制包装盒, 包装过程中达不到商业无菌, 纯牛奶的 屋顶包在全程冷链情况下保质期为 7 天, 是订单 式生产。纯酸奶、 果汁的屋顶包保质期 3- 6 个月 不等, 消费对象以酒店为主 , 属于高档饮品消费。 大部分设备引进国外生产厂家 , 国内少数独资或 合资企业生产。设备购置成本和生产成本相应比 较高, 目前仅有大型乳品、 果汁饮料企业使用。它 的发展潜力在于包装材料环保和回收性。 1 屋顶形包装机的组成 1 . 1 屋顶形包装机的组成机构
14 成品输出机构
15 机体总成
图 3 屋顶形包装机传动系统图 1 次减速机 驱动齿轮 2 被主 动链轮 3 主齿轮 4 盒传送 7 升盒 凸轮
5 主 减 速机
6 灌 装凸 轮
8 盒顶封合凸轮
9 旋转编码器
10 长转轴
2 . 2 生产包装工艺 2 . 2 . 1 生产包装工艺概述 屋顶形包装机是多功位包装机 , 图 4 为生产 包装工位平面图 , 有效工位 18个 , 无效工位 8 个,