冲瓶称重灌装旋盖一体机——典型设备优化

图3-16 传动系统示意图

回转式灌装机的灌装定量有多种形式，常用的有注塞式、容积式、液位式、称重式等多种方式。随着控制技术的提高，称重传感器技术的成熟，称重式定量灌装是回转式灌装机的发展趋势。称重式定量灌装很好地解决了包装计量不准确的难题，提高了包装定量的精度。

1.冲瓶称重灌装旋盖一体机组成和特点

（1）冲瓶称重灌装旋盖一体机组成 冲瓶称重灌装旋盖一体机主要由冲瓶机、灌装机、旋盖机、机体总成、进瓶机构、过渡拨轮、中间拨轮、出瓶机构组成，如图3-17所示。

冲瓶机采用回转式运动，设置有翻瓶导轨，利用机械手夹持瓶颈翻转，冲瓶头数与灌装头数相同，多功位喷冲，热水、消毒液、纯净水多种介质选择，满足灌装工艺的要求。

灌装机采用回转式称重计量、快慢速下料灌装、CIP清洗、去皮称重等特点。

旋盖机设计采用独立理盖系统、取盖机构、无瓶不供盖等功能。

（2）主要特点

1）三机设计成联体型，结构紧凑，减少瓶输送过程的污染。

图3-17 冲瓶称重灌装旋盖一体机示意图

1—冲瓶机 2—机体总成 3—进瓶机构 4—过渡拨轮 5—灌装机 6—中间拨轮 7—旋盖机 8—出瓶机构

2）采用称重灌装，快速灌装、慢速灌装达到精确计量。

3）整机驱动采用变频控制，齿轮传动，各个分机单独调高装置，电动、手动选择。

4）各单机设置有防护门装置，工作前台设有全封闭防护屏，控制方便、简单、可靠。

5）旋盖机理盖、供盖、取盖自动控制。

6）设有CIP清洗系统，自动清洗灌装阀、料缸、进料管及管路等。

7）采用集中润滑系统对各运动部位进行定期、定时润滑。

2.回转式称重定量灌装机

回转式称重定量灌装机主要由传动系统、下护罩、清洗环、称重传感器安装座、调高机构、灌装阀、上护罩、缸体、清洗搅拌环、缸盖A、缸盖B、进料管道、料缸盖固定管、调高丝杠、导向轴组成，如图3-18所示。

下护罩内安装称重控制器和缸体、灌装头一起旋转，形成密封防水腔体。上护罩内安装调高机构和气控元件，与灌装阀隔离。

（1）称重定量原理

1）称重控制器的定量控制方案。如图3-19所示，是两组利用称重控制器称重计量的控制原理图。采用称重控制器控制各个灌装阀的灌装，与灌装料缸、灌装阀、称重平台等安装在回转运动的台上，简化了接线难度。

图中AB₁为控制器A₁的称重传感器，Y₁为对应灌装阀的快速开阀灌装电磁阀，Y₂为对应灌装阀的慢速开阀灌装电磁阀，IN₁开始灌装信号（脉冲），IN₂为强制关灌装阀信号（脉冲）。它们组成一个完整的控制系统。通过RS485对控制器进行参数设置、配方选择等。

2）电刷集电环的设计要求及接线方法。灌装料缸、灌装阀、称重平台等是回转运动，灌装称重过程均在回转运动中完成，如图3-20所示，控制器的控制信号线、电源线要通过电刷集电环连接。电刷集电环的电刷引线，见表3-4，电刷引线共9根，其中B₁、B₂为控制器A₁、A₂等的供电电源，B₃、B₄为灌装开阀气缸提供DC24V电源，B₅为控制器A₁、A2等提供开阀信号，B₆为控制器A₁、A₂等提供强制关阀信号，B₇为备用，B₈、B₉是RS485的连线。

图3-18 回转式称重定量灌装机示意图

1—传动系统 2—下护罩 3—清洗环 4—称重传感器安装座 5—调高机构 6—灌装阀 7—上护罩 8—缸体 9—清洗搅拌环 10—缸盖A 11—缸盖B 12—进料管道 13—料缸盖固定管 14—调高丝杠 15—导向轴

图3-19 称重灌装原理图

分段集电环解决简化接线问题，由于灌装机有24个灌装头，因此，输入信号需要48个，利用分段集电环B₅、B₆等分为24段，结构示意图如图3-20所示，分别接在24个控制器的IN₁和IN₂上，进行灌装开阀和强制关阀的信号输入。

值得注意的是，集电环导体之间的间隔距离必须大于电刷宽度，否则，无法将信号分开。通过表1和表2的接线，巧妙地解决和简化了控制器的接线问题。

图3-20 分段集电环结构示意图

表3-4 电刷接线表(www.xing528.com)

3）称重传感器安装座。称重传感器安装座如图3-21所示，瓶子通过过渡拨瓶轮传送到托板4上，在重力作用下，沿着导向座对称重传感器作用，将物料重量传到称重控制器上，控制灌装阀定量灌装。支架1、支座2和护罩7用于安装和保护传感器，护瓶口机构6和内护板对瓶子定位。

图3-21 称重传感器安装座结构示意图

1—支架 2—支座 3—导向座 4—托板 5—内护板 6—护瓶口机构 7—护罩

图3-22 灌装阀和清洗结构示意图

1—螺母 2—阀套 3—进料管 4—阀芯 5—接头 6—气缸 7—软管 8—快速螺母 9—固定架 10—清洗环

（2）灌装阀和清洗系统 图3-22是灌装阀结构和清洗机构示意图，灌装阀主要由螺母、阀套、进料管、阀芯、接头、两位气缸组成；清洗部分由软管、快速螺母、固定架、清洗环组成。称重控制器控制两位气缸6，拉推阀芯4，控制物料从进料管3快速或慢速灌入容器中。螺母1在灌装过程中的作用是防溅和滴漏，清洗时卸下，将清洗环上的快速螺母8安装在阀口，进行CIP清洗，灌装时，安装在固定支架9上。

（3）料缸和物料供给 如图3-23所示，缸盖A固定在料缸1上，在灌装过程中缸盖A同料缸匀速旋转。液位传感器6，清洗管7，进料管10固定在缸盖B上，8是缸盖B的固定管，灌装过程相对静止，缸盖A和缸盖B用油封4密封。卫生级的气动隔膜阀9、11按照工艺要求控制清洗和供料。清洗搅拌环2连接在清洗管上，清洗时，按照CIP工艺供给清洗液，灌装时对料缸的物料进行搅拌。

3.塑料防盗盖旋盖机

塑料防盗盖旋盖机是对使用塑料防盗盖旋盖设计封盖设备，盖子、旋盖头必须符合国标。图3-24是旋盖机的外形图。主要由机体总成、理盖器、加盖机构、旋盖头、调高机构和包装容器（瓶子）传送系统组成。

图3-23 料缸和物料供给结构示意图

1—料缸 2—清洗搅拌环 3—缸盖A 4—油封 5—缸盖B 6—液位传感器 7—清洗管 8—料缸盖固定管 9—进料隔膜阀 10—进料管 11—清洗隔膜阀

图3-24 旋盖机的外形示意图

1—机体总成 2—理盖器 3—加盖机构 4—旋盖头 5—瓶子传送 6—调高机构

图3-25 理盖器结构简图

1—料缸 2—理盖转盘 3—盖子输出轨道 4—盖子整理跑道 5—安装支架 6—驱动电动机

（1）理盖器 理盖器的结构简图如图3-25所示，理盖器主要由料缸、理盖转盘、盖子输出轨道、盖子整理跑道、安装支架和驱动电动机组成。理盖转盘是带有凸台的旋转拨盘，将正反方向一致的盖子送入盖子整理跑道，从盖子输出轨道输出，送入旋盖加盖机构。

（2）加盖机构和瓶子传送系统 加盖机构和瓶子传送系统如图3-26所示，由旋盖拨瓶轮、出瓶拨瓶轮、加盖护板、盖子供给导轨、止盖机构、拨盖轮、中间（旋盖机进瓶）拨瓶轮组成。

盖子的供给，理盖器整理理顺的盖子通过盖子供给轨道送到止盖机构，装在中间（旋盖机进瓶）拨瓶轮组件上的光电检测开关检测瓶子，检测到无瓶时，控制止瓶机构上的气缸动作，挡住瓶盖，达到无瓶不供盖。

瓶子的输送通过中间（旋盖机进瓶）拨瓶轮，把灌装机灌满物料的瓶子拨送到旋盖机旋盖工位，进行旋盖和传送，经过出瓶拨瓶轮传送到输送链道上，供给下一个包装线工序。

图3-26 旋盖机瓶子传送和加盖示意图

1—旋盖拨瓶轮 2—出瓶拨瓶轮 3—加盖护板 4—盖子供给导轨 5—止盖机构 6—拨盖轮 7—中间（旋盖机进瓶）拨瓶轮

图3-27 旋盖机旋盖头结构简图

1—开合抓盖机构 2—小弹簧 3—开合顶针 4—抓头外套 5—大弹簧 6—心轴凸轮 7—内套 8—顶压弹簧 9—外套 10—心轴 11—滑套 12—连接机构 13—导向机构 14—磁性离合器 15—安装座 16—小齿轮

（3）旋盖头和旋盖 图3-27是塑料防盗盖旋盖机旋盖头结构原理图，开合抓盖机构1是三爪机构，用于取盖，它和小弹簧2、开合顶针3（3件）、抓头外套4、大弹簧5、心轴凸轮6、安装座15构成了旋盖头的取盖、旋盖机构。

内套7、外套9、顶压弹簧8、心轴10、磁性离合器14、小齿轮16组成旋盖头的自旋转机构，旋转扭矩过大时，磁性离合器脱开，防止损伤瓶盖。

滑套11通过连接机构12连接滚轮总成，在旋盖机工作凸轮的作用下，使旋盖头按照凸轮轨迹上下运动，完成取瓶盖、旋瓶盖的功能。