呼英俊等全自动制袋包装机计量装一的方案设计 文章编号:1005—2895(2002)02—0019—05 设计・研究・制造 全自f动制袋包装枧 计量装置 案设计 呼英俊 ,刘志平 ,孙立达。 ( 天津轻工业学院,天津300222;。天津特种包装机械厂,天津300222) 摘要:介绍了制袋包装计量的重要性及定容积式计量装置、可调容积式计量装置、称重式动态计量装置的结构、工作原 理和适用范围,并进行了设计方案的比较,说明了动态计量的优势。 关键词:计量装置;自动落料;容积式计量;称重式计量;动态误差调整 文献标识码:B 中图分类号:TB486 .1 1 前言 全自动制袋包装机的结构组成,除去动力、传动和 输送部分及控制系统外,主要由制袋装置、计量充填装 置、封口切断装置等构成。该机主要适用于颗粒状、粉 状及流体或半流体物料的小袋包装。随着国民经济的 发展,人民生活水平的提高、以及对外贸易的迅速扩 大,在商品流通中人们对小袋商品的包装提出了越来 越高的要求,不仅要求包装美观、便于运输、储存、使用 方便和产品保质,而且要求包装袋内的商品计量准确, 误差小。“计量”是包装过程中的重要组成部分,因此商 品包装的精确计量是包装行业时刻关注的一项重要课 5一定量杯(a) 1一料斗 2一粉罩3一刮板4一转盘 6一活门7一转轴 f —1// l 己 3 题。为此,我们将多年来和企业合作研制的容积式和动 态称重式计量装置方案总结、比较如下。 2容积式计量装置 容积式计量装置适用于视密度稳定、容量较小的 \\\ 物料计量。其结构简单,计量速度快,成本低,但计量精 度低(一般只能达到3 ~1.5 )。 1. rh、 1一料斗 2一搅拌器 3一滑座盖4一定量杯 2.1容杯式计量装置 图1为固定容杯式计量装置结构简图。其中:(a) 适用于颗粒状、粉状物料包装。主要由料斗、定量杯、转 5一滑板 6一滑座 7一支座 8一漏斗 图1 固定容杯式计量装置结构简图 料斗补充物料,以便定量杯充满物料;当定量杯转出由 刮板隔断的料仓时,刮板将其上口物料刮平,保证各杯 料高一致;当定量杯转到卸料口时,由固定在机架上的 顶杆拨开其底部的活门,物料经下料管落人包装袋,落 盘、刮板、粉罩、活门、转轴及机架等组成。其工作原理 为:转盘带动定量杯在转轴的作用下作旋转运动,当定 量杯转入由刮板隔断的料仓时,向其内充填物料,同时 收稿日期:2002—01—24 作者简介:呼英俊(1965一),男,河北张北人,讲师,天津轻工业学院机械系教师,从事轻工机械专业教学和科研工作. ・19・ 呼英俊等 全自动制袋包装机计量装I的方案设计 设计・研究・制造 料完毕再由顶杆关闭其底部的活门,完成计量自动落 个外伸端上,一端与伺服电机直接相联,另一端与手动 料的动作要求。(b)适用于粉状物料包装。主要由料 调节机构离合式联接,因此可实现计量的手动和自动 斗、定量杯、滑板、滑座、滑座盖、支座、搅拌器及机架等 调节。但自动调节需装配电子检测装置,并将检测到的 组成。其工作原理为:滑板带动定量杯在驱动机构的作 瞬时变化讯号经放大后驱动伺服电机调整计量容腔, 用下做等幅往复滑移,搅拌器匀速转动防止物料结块, 达到计量准确的目的;这样不仅结构复杂,而且成本 当定量杯滑到料斗的下料口时,其内充填物料,不仅保 高。 证了定量杯中能够充满物料,而且保证了其内物料比 2.2转鼓式计量装置 重均匀;当定量杯滑出料斗下料口时,滑座盖将其上口 转鼓式计量装置是依靠转鼓外缘容腔和壳体内表 刮平,保证其料高一致;当定量杯滑到漏斗上口时,其 面形成的密封容腔实现计量的。适用于密度稳定和流 内物料经漏斗落入包装袋,完成计量自动落料的动作 动性好的物料包装。 要求。后者比前者生产效率低,但能更好地适应粉料计 图3为转鼓式计量装置结构简图。其中:(a)为扇 量。 形转鼓计量装置,主要由料斗、转鼓、壳体及机夹等组 图2为可调容杯式计量装置结构简图。适用于物 成。其工作原理为:转鼓在传动轴的作用下作旋转运 料视密度变化对计量精度有较大影响的颗粒状、粉状 动,当转鼓上的扇形槽转到料斗下部的进料管位置时, 物料包装。主要由料斗、可调量杯、旋转盘、定盘、刮板、 物料从料斗经进料管落入转鼓的扇形槽;当转鼓转出 粉罩、调整机构、控制装置及机架等组成。其工作原理 进料管位置时,由壳体内表面将扇形槽内多余物料刮 为:旋转盘带动可调量杯(由固定杯和可调杯组成)、下 去,保证转鼓外缘容腔和壳体内表面形成的密封容腔 刮板随转轴在原动机的驱动下一起作旋转运动,当可 内的物料体积一致;当计量腔随转鼓转到出料管时,物 调量杯随旋转盘转入料斗底部时,料斗中的物料自动 料经出料管落入包装袋,完成计量自动落料的要求。 填充量杯,并由固定在料斗上的上刮板(由收集板和刮 (b)为槽形截面可调容腔的圆柱形转鼓计量装置,主 平板组成)将杯口刮平,保证旋转盘上不积物料和各可 要由料斗、转鼓、壳体、调节机构及机夹等组成。其工作 调量杯料高一致;当计量杯再转至定盘的长圆孔卸料 原理同(a)。它是通过转动调节螺丝,改变计量容腔中 口时,可调量杯中的物料落入包装袋的同时固定在可 柱塞板的位置来实现计量调节的。 调杯后与可调杯同步旋转的下刮板将可调杯渗出的物 料刮至卸料口落入包装袋,完成计量自动落料的要求。 可调杯的上端套在固定杯的外表面,下端与定盘接触, 并在定盘上滑动;可调杯与固定杯内表面组成的内腔 为计量容腔;可调杯与定盘在调整机构的作用下可上 下滑动,以改变计量容腔的容积。调整机构的调整轴两 1一料斗 2一进料管 3一壳体 1一进料管 2一活塞板3一调节螺丝 4一转鼓5一下料管 4一转鼓5--出料管6一壳体 图3转鼓式计量装置结构简 2.3柱塞式计量装置 图4为柱塞式计量装置结构简图。适用于粉状、颗 粒状和粘稠物料包装。更适用于流动性小、易结块和产 生架桥等柱塞现象的物料包装。主要由料斗、壳体、柱 1一料斗 2一上刮板3一旋转盘4一计量杯5一定盘 塞及机架等组成。其工作原理为:柱塞在驱动机构的作 6一谓整机构 7一固定杯8一可调杯9一下刮板 用下作直线往复运动,当柱塞向左移动时,转阀顺时针 图2 可调容杯式计量装置结构简图 方向转动关闭出料管打开进料管,料斗中的物料经进 ・20・ 呼英俊等全自动制袋包装机计量装I的方案设计 设计・研究・制造 计量的要求,但结构复杂、调整麻烦、必须停机调整;即 使采用了自动调整,也无法避免由于一组定量容腔的 制造误差所引起的计量精度误差。因此为了提高计量 精度,必须减小计量装置的计量容腔的制造误差。 6 3称重式动态计量装置 5 称重式动态计量是指对变化或运动中的物料进行 4 称重计量的方式。适用于易吸潮结块、颗粒不均匀及视 1一料斗 2一壳体3一柱墨4一出料臂 密度变化较大等物料的计量。其结构复杂,计量速度 5一转阀6一进料管 慢,成本高,但计量精度高(能达到1 ~0.1 )。 图4 柱塞式计量装置结构简图 3.1连续称重式计量 料管被吸入柱塞和壳体形成的容腔实现计量;当柱塞 连续称重式计量实质上是定时计重量。通过闭环 向右移动时,转阀逆时针方向转动关闭进料管打开出 控制系统控制物料的稳定流量及其流动时间间隔进行 料管,物料被推入出料管落入包装袋,完成计量自动落 计量。 料的要求。 图6为连续称重式计量装置的结构简图。其中(a) 2.4螺杆式计量装置 螺杆式计量装置是一种利用螺旋给料器来完成计 量的装置。在每一装料循环中,只要精确控制螺杆的转 数,就能获得所要求的计量。该装置的装料距离短,很 少飞扬粉尘,且速度快,适用于粉状物料包装。但计量 螺杆加工精度和成本高。 图5为螺杆式计量装置 结构简图。主要由驱动装置、 计量螺杆、料斗、搅拌器及机 架等组成。其工作原理为:驱 动装置带动计量螺杆和搅拌.、 器将由送料口送入计量管, (a) 经接料斗落入包装袋,完成 1一料斗2一自动控制闸门3一秤盘4一称重调节控制器 计量自动落料的要求。计量 5一输送带 6一接料斗 7一传感器8一主秤体 9一限位器 精度通过控制驱动装置驱动 1O一电机11一阻尼器12一副秤体 计量螺杆的转角来实现。 上述几种方案都是间歇 1一驱动装置2一搅拌器 3一计量管4一接料斗 式落料方案,有利于制袋包 5一计量螺杆6一料斗 装的横封,并能保证计量容 7一送料口 腔中的物料与落入包装袋中 图5螺杆式计量装 的物料容积保持一致。虽然 置结构简图 其结构简单,动作灵活,计量 速度快,成本低,但是计量容腔的制造误差、物料的密 度变化都会直接影响计量精度,故只适用于定量精度 要求不高的场合。定容积计量方案只能适用于某单一 (b) 品种、单一限定计量的包装,而且计量误差不可调,如 1一料斗 2一伺服电机3一调节控制器4一传感器 果改变品种或计量必须更换计量装置的计量容腔。可 5一挡板 6一下料口 7一螺杆给料器 调式容积计量方案虽然在一定范围内能够满足多品种 图6 连续称重式计量装置的结构简图 呼英俊等全自动制袋包装机计量装I的方案设计 设计・研究・制造 为电子皮带秤结构简图,适用于粉粒物料包装。主要由 执行机构及机架等组成。其工作原理与图(a)基本相 料斗、输送装置、计量秤、传感器、称重调节控制器及机 同。不同之处是该装置通过控制步进电机单位时间的 架等组成。其工作原理为:当物料由料斗经自动控制闸 驱动脉冲数实现给秤斗的快、慢速加料。实质上是控制 门流到输送带上时,连续匀速运转的输送带将物料带 供料螺杆的旋转速度和旋转角度完成动态供料的。 到秤盘,皮带秤立即测出该段皮带上物料的重量,并将 物料容重变化经传感器转变成电信号传给称重调节控 制器,控制料斗自动调节闸门的开度,保证物料流量的 稳定。再经与皮带电子秤同步运转的等分盘将皮带秤 输送带上某段范围内的物料分成分量相等的充填量落 6 入包装袋,完成计量自动落料的要求。(b)为螺旋秤结 7 构简图。适用于不会产生粘附和起拱的颗粒物料。主 8 9 要由料斗、伺服电机、螺杆给料器、挡板、传感器、调节 控制器及机架等组成。其工作原理为:伺服电机带动螺 (a) 杆给料器作旋转运动,并将料斗中的物料由螺杆给料 1一料斗 2一粗给料调节闸门 3一细给料调节闸门 器向前推动经下料口落到挡板上;物料对挡板冲力的 4一细加料开关闸门 5一粗加料开关闸门 6一秤斗 垂直分量能经传感器转化为电信号传给调节控制器, 7一秤斗开门拨杆8一测力传感器9一充填斗 并由调节控制器调节控制伺服电机的转速,改变物料 1O一单片机控制系统11一槽式振动器 的流量;由于传感器的输出信号的强弱与物流冲力成 正比,所以能够保证物料流量稳定,达到准确定时计量 的目的。再经与螺杆秤同步运转的等分盘将螺杆给料 器推出的某段范围内的物料分成分量相等的充填量落 入包装袋,完成计量自动落料的要求。 3.2间歇称重式计量 间歇称重式计量实质上是通过闭环控制系统控制 进入秤斗物料多少进行计量。适用于粉粒物料包装。 图7为间歇称重式计量装置的结构简图。其中(a) (b) 为利用槽式振荡器供料的结构简图。主要由料斗、槽式 1一料斗 2一步进电机3一单片机控制系统 振荡器、秤斗、测力传感器、控制系统、执行机构及机架 4一测力传感器5一秤斗开门拨杆 等组成。其工作原理为:槽式振荡器将料斗内的物料由 6一秤斗7一供料螺杆 粗给料调节闸门和细给料调节闸门控制成一定厚度, 图7 间歇称重式计量装置的结构简图 分别通过振动槽和槽端的粗加料开关闸门和细加料开 以上几种方案不仅能够实现物料在运动过程中计 关闸门流入秤斗,与秤斗直接接触的测力传感器将物 量,而且能够通过随机调整供料量实现准确计量和动 重直接变成电信号传给单片机控制系统,并与设定值 态误差调整,满足不同品种物料的不同计量要求,并能 进行比较,当秤斗内的重量达到设定值的90%时,发 达到较高的计量精度。 出粗加料终了信号,使槽式振荡器的粗加料开关闸门 4 结 论 在气缸或电磁铁的作用下关闭出料口,由细给料振荡 槽单独供料,直至发出满秤信号,使槽式振荡器的细加 称重式动态计量装置与容积式计量装置相比虽然 料开关闸门在气缸或电磁铁的作用下关闭,槽式振荡 结构复杂、计量速度慢、成本高,但是单机不仅能够满 器停振,并下达放料指令,在气缸或电磁铁的作用下通 足多品种、多计量的粉粒包装要求,而且计量准确。随 过秤斗门拨杆打开秤斗门,物料经充填斗落入包装袋, 着科技进步和组合秤的使用不仅提高了称重式动态计 完成计量自动落料的要求。落料完毕发出信号重复上 量装置的计量速度,而且大大降低了成本。因此,动态 述动作。(b)为利用螺旋杆供料的结构简图。主要由料 计量包装作为包装行业的发展方向,一定会得以迅速 斗、步进电机、秤斗、供料螺杆、测力传感器、控制系统、 发展和不断提高完善。当然,根据不同物料和不同计量 ・22・ 呼英俊等全自动制袋包装机计量装置的方案设计 精度要求,我们可以选择不同的定量装置满足包装行 业的不同需要。 参考文献: [1 3 涂国材・食品工厂设备[M]・北京:轻工业出版社,1991 [23 汤 瑞.轻5-自动机[M]・上海:交通大学出版社,1986 设计・研究・制造 [33詹启贤.自动机械设计[M].北京:轻工业出版社,1987 [43 张裕中.食品加工装备[M].北京:中国轻工出版社,2000 [5] 编写组.常见机构的原理及应用[M].北京:机械工业出版社 l978 [63 编写组.机械设计手册[M].北京:机械5-业出版社,1996 [73 濮良贵机械零件[M].北京:高等教育出版社,1987 .[83 陆振曦食品机械原理与设计[M].北京:中国轻5-出版社,1999 .Design of Metering Device of Automatic Packing Machine of Making Bags Hu Ying—jun ,Liu Zhi—ping ,Sun Li—da ( TianJin Institute of Light Industry,TianJin 300222,China;。Special Packing Machine Company of Tianjin, Tianjin 300222,China) Abstract:The article introduces the importance of packing measure for making bags.The article also introduces the structure,working principles and applicability of metering device by fixed volume,adjustable volume and weighting in dynamic state.The article compares the three design plans.In the end,it shows the advantage of metering device in dynamics. Key words:metering device;automatic filling material;meterage in volume;meterage in weighting;error—adjust— ment in dynamics : : — — — — — — — —●; : — — — — — — — — ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; . I — — — — — ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; (上接第15页)Research and Development of the Elastic Behavior of Polymer Zhang Xian—yong,Qu Jing—ping,Ren Hong—lie (National Engineering Research Center of Novel Equipmeat for Polymer Processing,South China University of Technology Guangzhou Guangdong 510640,China) Abstract:The engineering characters of polymer are decided by its viscoelasticity,but the research on elasticity is much less than on viscosity.This paper is going to give an overall introduction on the elasticity research from the point of extrusion swell and normal stress.It is helpful to fasten the elasticity research. Key words:elasticity;extrusion swell;normal stress;mathematic simulation;polymer;vibration;field f由湖北沙市轻工机械股份有限公司改制而设立的沙市轻工机械有限公司日前正式悬匾。公司的成立标志着沙市轻机公司将以 一种全新的管理机制和灵活的经营策略,全面参与国际和国内的市场竞争。 原湖北沙市轻工机械股份有限公司于1994年设立。几年来,公司通过技术引进,加强内部管理,得到了较快发展,初步建立起 以涂布机为主导的生产基地。改制后的公司为民营企业,将通过国债技改项目引进国外先进技术和购置新型加工设备,如:软辊压 光机、宽幅高速涂布机和可控中高辊制造技术,迎接市场新的需求,极大满足造纸行业技术改造和装备更新。 (金 旺) iil目 中国造纸装备(www.paperchina.org.cn) 中国塑料装备(www.plasticchina.org.cn) 中国饮料装备(www.beveragechina.org.cn) 中国陶瓷装备(www.ceramieehina.org.cn) 中国洗涤装备(www.cleanchina.org.cn) 中国制糖装备(www.sugarchina.org.cn) 中国玻璃装备(www.glasschina.org.cn) 中国五金装备(www.hardwarcchina.org.cn) 中国制盐装备(www.sahchina.org.cn) 中国烟草装备(www.tobaccochina.org.cn) 中国自动售货机(www.vendingchina.org.cn) 中国包装装备(www.packchina.org.cn) 中国酿酒装备(www.browchina.org.cn) 中国乳品装备(www.dairychina.org.en) 中国服装装备(www.garmentchina.org.cn) 中国皮革装备(www.1eatherchina.org.cn) 中国食品装备(www.foodchina.org.cn) 中国家具装备(www.furniturcchina.org.cn) 中国钟表装备(www.clockchina.org.cn) 中国照明装备(www.1ightchina.org.cn) 中国电池装备(www.balleryehina.org.cn) 中国环保装备(www.environmentchina.org.cn) 凯 地址:北京市通州区新华大街256号通州商业大厦1103房间 邮编:101100联系人:夏电话:0l0—69522548/传:01O--69550739 电子信箱:webmaster@clima.org.cn ・23・