第三章 计量充填机构

称量前，副秤杆17被电磁铁10吸住。一但主副 通道同时给称量料斗8供料,主秤杆就逐渐抬起,当达 到主秤秆的量值时,吊架19的下限位板恰好吊住副秤 杆，这时主秤秆尾部经开关22发出信号,电磁铁4立 即关闭主通道的阀门6,于是主通道供料停止，电磁 铁20则将副秤秆释放。
由于副通道继续供料,主秤秆带着副秤杆一同继续抬起， 当称量料斗8中的物料达到了总的称量定值时,主秤杆尾 部又经开关23发出信号,电磁铁5关闭副通道阀门7,副通 道供料也立即停止,给料器(槽)3亦不再振动。同时电磁 铁9将门钩10拉开，称量料斗底板12自行落下，物料经 漏斗11落入包装容器。物料落完后，底板12被重锤l5关 闭,门钩10又重新钩住底板12,这时，与底板l2紧连的信 号开关14又发出信号，于是全部机构复位开始下一个 工作循环。
二、称重式计量充填机构 容积式计量充填机构一般来说结构简单，操作方便， 设备成本低廉, 因而应用相当普遍。但是,它的计量精度 (主要是物料的重量)并不高，特别是对一些流动性差、 视比重变化较大或易结块产品的包装,往往效果就显得 更差。因此,人们对计量要求较高的各类产品的包装,就 采用按预定重量充填到容器中去的称重式计量充填机构。 称重式充填，是指事先称出产品的重量，然后再充填 人包装容器内，这种充填机构叫做净重式充填机。如图 3.11所示。 如果充填过程中称量产品是连同包装容器 一起进行的,则此种充填机叫做毛重式充填机，如图 3.12 所示。毛重式充填机多用于易结块或粘滞性强的 产品的包装，如红糖包装等，但不适合容器重量较大或 重量变化较大的包装。
1.掌握基本的计量方法； 2.掌握容积式、称重式、计数式等典型计量装置的结 构及工作原理。
科学的灵感，决不是坐等可以等来的。 如果说，科学上的发现有什么偶然的机 遇的话，那么这种“偶然的机遇”只能 给那些学有素养的人，给那些善于独立 思考的人，给那些具有锲而不舍的精神 的人，而不会给懒汉。---华罗庚（中国）
粘稠状的物料，但不宜用于易破碎的片、块状物料或视比重变化较 大的物料。
图3.3 固定式转鼓计量机构示意图
1-料斗 2-转鼓机壳 3-转鼓 4-出料口
3.4 可调式转鼓计量机构示意图
1-料斗 2-转鼓 3-调节螺钉 4-活门 5-出料口
计量螺杆通常作垂直安装使用，这样做主要是 为了让物料易于充满螺旋槽中，从而获得较为精确 的计量值。在一般情况下，螺杆式充填机的计量装 置的计量速度为80次／分,其精度则为5％。 5、柱塞式充填计量机构 柱塞式充填计量装置的工作原理如图3.6所示。 柱塞通常由连杆机构、凸轮机构或气动液压缸等推 动，以驱使其作往复直线运动。运动中，柱塞两极 限位置间就自然形成了一定空间的容腔，此容腔就 是用以计量物料的容积的计量腔。这类机构适用性 比较广泛，粉、粒类及粘稠类物料均可应用。 图3-7所示的计量装置是通过柱塞4的往复行程 来量取物料的容积,并充填到包装容器中去的。当柱 塞推杆7向上移动时,由于物料的自重或粘滞阻力使 进料活门5向下压缩弹簧6，物料则从活门5与柱塞 顶盘3之间的环隙进入柱塞下部缸体2的内腔内。
7、插管式定容量充填机构 插管式定容量充填机构的工作原理如图3.10所示。 计量充填时,先将内径较小的插管1插人具有一定粉 层高度的储粉糟4中,由于粉末之间及粉末与管壁之 间都有附着力， 所以当插管1被提起时也不至让粉 末脱落下去,当插管转到卸粉工位时,由顶杆将插管1 中的粉末推入容器3中。这种装置的计量范围一般为 40～100mg,误差约为7％,充填速度为30次／分,每次 一般装5～6件。
x e c1 c1 c2 c2
主x
c1
c1
副x
f
c2
c2
G x Le Gc1 Lc1 Gc 2 Lc 2
G主x Gc1 Lc1
G副x F L f Gc 2 Lc 2
图3.14所示为双杠杆阻尼秤的结构简图。称量 时，把所需称量物料的90％的重量给定在主秤杆上， 其余10％左右的重量则给定在副秤杆上。物料由进 料斗1经振动给料器24的料槽输入计量料斗8中，为 使送料不至超重且能渐趋称准,把料槽分做成主、副 两个供送道,每个通道又各装有一个阀门(如2),分别 控制通道内料层的厚度。在通道的出口处还 有受电磁铁4与5控制的阀门6和7,以便启闭。
当柱塞4向下移动时，活门5在弹簧的作用下关闭 环隙(这时柱塞上部的物料对活门5的压力显然减 少了许多)，柱塞5下部的物料被柱塞压出并充填ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ到容器中去。
图3.6 柱塞式充填计量装置示意图
1料斗 2-料门 3-出料斗 4-柱塞 5-缸体 6-活塞杆
3-7 柱塞式计量示意图
1-料斗 2-缸体 3-柱塞顶碗 4-柱塞 5-活门 6-弹簧 7-柱塞推杆
圆盘口上装有数个(图中为4个)量杯和对应的活 门底盖4，圈盘的上部为粉罩2。当支轴11带动圆盘 12旋转时，粉料刮板9(与供料斗1固定在一起)将量 杯3上面多余的物料刮去,当量杯转到卸粉工位时,预 杆7推开定量杯底部的活门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。 这种固定式量杯的定量装置用于那些视比重较 为稳定的物料，如果容积的大小不同、则还可以更 换量杯。
将被包装物料按预定的容量充填至包装容器内的 充填机称容积式充填机，这类充填机适合于干料或稠 状体物料。主要机型有：量杯式、转鼓式、螺旋式、 柱塞式、气流式、插管式及定时式等。 图3.1 固定武量杯计量装置示意图1-料斗2-粉罩3—量 杯4—活门5—粉袋 6-闭合圆销 7-开启圆销8-下粉闸门 9—粉料刮板 10-护圈 11-转盘主轴 12-圆盘 1.量杯 式充填机构 量杯式充填机适合于小粒状、碎片状及粉末状等 流动性能良好的物料充填。生产中根据物料的视比重 稳定性的好与差,量杯分为固定式和可调式两种。 固定式量杯充填机的定量装置如图3.1所示。物料 经供料斗1自由落到计量杯内。
2.可调式量杯充填机 如图3.2所示。量杯是由上、下两部分组成的。通过 调节机构组， 可以改变上下量杯的相对位置，藉以 实现容积的微调。微调时，可以手动，也可以自动。 自动调整的信号可以根据最终产品的重量或物料视 比重的检测获得，其精确度一般可达2～3％左右。 量杯定量的包装速度可达300～600次／分。若与 真空充填装置相配合，既可以防止粉尘飞扬，又可 以加快落料速度，提高包装速度．这里还应注意使 下料斗5的物流道尽可能地短些，以使物料落人容器 6的时间减到最小，减少粉尘的飞扬。
第二节 典型计量充填机构 所谓充填机构是指将具有一定数量的被包装物料 充填到包装容器内的包装机构。 按计量的方式不同，充填机构分为容积式充填机构、 称重式充填机构和计数式充填机构三种。若按充填 物的物理状态分：则可分为粉料充填机构、颗粒充 填机构、块状充填机构、膏状充填机构、液体灌装 机构。若按充填机的功能分，则又可分为制袋充填 机、成型充填机、仅完成充填功能的充填机等。本 节是按第一种分类法来介绍几种典型充填机的结构 原理。 一、容积式充填机构
若要使计量精度有较大改变时，则需要更换转鼓。 转鼓是由充填机的传动系统带动回转的，物料靠 自重由上料口装入计量容腔，且边转动边上料。 物料在容腔中随转鼓转到出料口而自由落入包装 容器——袋或盒中。转鼓的转速。视包装物料及 计量容腔的结构不同，可在0.025—1m/s范围内变 化。如果转速过快，会使计量不够准确。 4.螺杆式充填计量机构 该充填计量机构的工作原理如图3.5 所示，它是 利用螺杆的螺旋糟的容腔来计量物料的。由于每 个螺距中都有一定的理论容积,因此。只要准确地 控制螺杆的转速及转数，就能获得较为准确的计 量值。这种装置适合于流动性良好的细颗粒物料、 粉末物料，也适用于
2.多件计数 由计量腔一次装入多件物料进行计量， 3.转盘计数 主要适用于药片,钢珠等规则颗粒物料，它是在 转盘上平均分布的扇区面内均布一定数量的小孔， 形成若干组均分的间隔孔区，改变每一扇形区的 孔数即改变计数值。 4.履带计数 多适用于片状和球形等规则物料计数，主要由 具有若干匀布凹槽的履带带动物料依次通过传感 器进行计数。
图3.9所示为气流式充填机构的工作原理,工作 时，充填轮作匀速间歇转动,当轮中量杯口与料斗对 合时,洽好配气阀也接通了真空管，物料就被吸人量 杯。当量杯转位到包装容器上方时,量杯中的物料又 被经过配气阀输送来的压缩空气吹人容器中去。 这种充填装置克服了上述真空式充填装置计量不精 确的缺点,它在很大范围内应用都能达到土1％的精 确度。 量杯的高度一般为150mm。 实际生产中,量 杯的横截面形状可以是圆形、椭圆形、方形、矩形, 也可以是其它任意形状。
第 三 章 计 量 充 填 机 构
第一节 计量方法 计量是物料包装的一个必要工序，其精确程度直接 影响包装产品的质量。在自动包装机组中，计量机构 可以是包装机的一个组成部分，与充填机构合二为一， 也可以是单独的计量机械。它是一种机、电、气相结 合，自动化程度较高的机构和设备。 根据被包装物料的特性和生产需要，计量可按其实 重、容积，个数进行，具体计量方法如下： 一、计数法 是指包装物料按个数进行计量和包装的方法。常用 计数方法有如下几种类型。 1.单件计数 通常用于块状物料，可使物料单列定向排列并依次 通过光电计数装置，光电计数器发出电信号输入计数 电路进行计数，并由数码管加以显示。当计数达到给 定量时，控制信号即控制输送物料闸门，从而完成一 次计数循环。
在众多的称量装置中，最常用的有天平秤和弹簧秤两种。 根据称重的形式不同,又分为间歇式和连续式两种。 1.间歇式称重装置 间歇式称重装置多用于低速称重充填机,它的效率甚低， 常用的装置是双杠杆阻尼秤． 如要提高包装速度,可以在秤 G L G L G L 的称量料斗下面安放一个旋转格子盘，此格子盘将每次称重 G G L 的物料等分成苦干等份(如10等份),也就是说阻尼秤一次称了 10份的重量,因而包装生产率就提高了十倍。 G F L G L 双杠杆阻尼秤,当称量值在500～1000g时，误差可控制在 0.4％以内,所以称量精度还算较高。 图3.13示出了双杠杆阻尼秤的基本原理。其关系为：，式中： Gx是由主秤杆所称重量G主x与副秤杆所称重量G副x的和构 成，因而有：