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洗灌旋三合一灌装设备的结构设计

2020-12-10 04:51

  洗灌旋三合一灌装设备的结构设计_数学_自然科学_专业资料。洗灌旋三合一灌装设备的结构设计 张秋容 1,杨 伟 2,龙淑嫔 1 【摘 要】摘要:介绍了针对矿泉水瓶灌装工艺而设计的洗灌旋三合一灌装设备。 着重对灌装工艺流程、灌装设备设计方案进行了论述;对清洗机上

  洗灌旋三合一灌装设备的结构设计 张秋容 1,杨 伟 2,龙淑嫔 1 【摘 要】摘要:介绍了针对矿泉水瓶灌装工艺而设计的洗灌旋三合一灌装设备。 着重对灌装工艺流程、灌装设备设计方案进行了论述;对清洗机上的洗瓶夹、 灌装机上的灌装机械阀、旋盖机上的旋盖头和下盖槽进行了结构设计;设计了 设备的气动控制系统,对设备的 PLC 控制系统进行了说明。 【期刊名称】机械工程与自动化 【年(卷),期】2014(000)004 【总页数】3 【关键词】设计;灌装设备;结构 0 引言 近年来,我国工业的快速发展使得劳动力成本不断上升,这就导致劳动密集型 的制造业对于设备自动化升级改造的需求迫在眉睫。本文受某大型矿泉水生产 企业的委托,开发了一套基于气压驱动、变频传送、机械传动技术,以 PLC 控 制技术为核心的洗灌旋三合一灌装机,可以实现自动清洗、灌装、旋盖等工序, 减少了企业对普工的需求,提高了劳动生产效率,为企业增加了效益。 1 灌装设备工作要求 图 1 为矿泉水瓶结构示意图。本设备的工作任务是实现对矿泉水瓶进行清洗、 灌装、旋盖等工艺的全自动化。 2 灌装设备整体设计方案 本灌装设备的工作流程如图 2 所示。主要由送瓶传送机构、洗瓶机、灌装机、 旋盖机、星轮传送机构等构成,工艺流程为送瓶—清洗—灌装—旋盖—出瓶。 该三合一灌装设备的具体工作流程如下: (1)系统开机,清洗机、灌装机、旋盖机等进行初始化,各传感器部件进行自 检,各气缸进行测试动作,Ag官方网站,初始化检测完毕后,方可启动系统。 (2)系统启动后,主电机启动带动星轮、洗瓶机主轴、灌装机主轴旋转,同时 启动旋盖机主轴旋转电机,2 s 后启动出瓶链电机,此时整台洗灌旋三合一灌装 机进入生产状态。 (3)空塑料瓶由进瓶传送带送入星轮 3,星轮 3 通过月牙形的轨道将塑料空瓶 传送到一号清洗机 4。清洗机上共有上瓶工位、消毒水洗工位、消毒水滴干工 位、清水洗工位、清水滴干工位、下瓶工位 6 个工位。当塑料空瓶由星轮 3 送 入洗瓶夹后,洗瓶夹随着洗瓶机旋转,当洗瓶夹脱离夹瓶导轨后,自动夹紧空 瓶并沿着洗瓶机的 S 形导瓶导轨将空瓶倒转,翻转后的空瓶瓶口对准洗瓶阀口, 洗瓶水泵、消毒水洗洗瓶阀、清水洗洗瓶阀开启,实现第一次清洗塑料瓶。塑 料瓶通过星轮 5,6,7,8,16 传送到二号清洗机 9,清洗工序同第一次清洗, 实现第二次清洗。 (4)清洗后的塑料瓶由星轮 10 传送到灌装机 11,灌装机上的进料阀、回流 水泵、排气阀、回流阀、进料 CIP 阀、回流 CIP 阀开启,进行矿泉水或其他饮 料的灌装,同时灌装机灌装桶上方的排气阀开启,避免造成灌装桶内气压过高。 (5)灌装好的塑料瓶由星轮 15 传送到旋盖机 12,同时放盖气缸根据检测开 关的信号放相应的塑料盖到旋盖机,旋盖机通过吸盖、旋盖,完成旋紧瓶盖的 工序。 (6)旋紧瓶盖后由星轮 13 传送到出瓶链。 (7)设备运行期间,控制系统实现洗灌旋工作流程循环工作,直至人工停止系 统工作。 3 灌装设备的主要外围硬件设计 3.1 洗瓶夹 洗瓶夹的结构示意图如图 3 所示,其工作原理为:当开夹滚轮 5 未脱离开夹导 轨时,开夹滚轮上的圆柱销 4 通过椭圆形槽中的前移运动带动开夹转轴 2 顺时 针旋转,此时夹瓶块 1 打开,塑料瓶可由星轮传入洗瓶夹;当洗瓶夹在走轨道 导块 3 的牵动下脱离开夹导轨时,开夹滚轮 5 上的圆柱销 4 通过椭圆形槽中的 后退运动带动开夹转轴 2 逆时针旋转,此时夹瓶块 1 夹紧,洗瓶夹完成夹紧塑 料瓶。安装块 6 用以将洗瓶夹固定在清洗机上,而翻转转轴 7 用来实现塑料瓶 的翻转。 3.2 灌装机械阀 灌装机械阀的结构原理图如图 4 所示,其工作原理为:当塑料瓶由灌装机上的 托瓶装置夹住并随导轨旋转到灌装区时,塑料瓶口进入灌装机械阀阀头,连接 管在导套的作用下在阀腔内产生向上运动,密封环上移,实现灌装。回流管用 于将多余的液体流回回流罐。 3.3 旋盖头 旋盖头的结构原理图如图 5 所示,其工作原理为:当瓶盖由下盖槽落入旋盖头 正下方,此时旋盖头因旋盖凸轮的作用向下运动将瓶盖卡入旋盖口,同时旋盖 头在旋盖臂和旋盖转盘的带动下实现旋盖。导杆用于将空瓶盖顶落。 3.4 下盖槽 下盖槽的结构原理图如图 6 所示,其工作原理为:瓶盖自理盖器落入下盖槽, 当瓶盖的上顶面对着槽轮时,此为正盖向,瓶盖会在自重的作用下通过槽轮落 下,当有瓶检测元件检测到有瓶过来,档杆会在放盖气缸的带动下放盖进入旋 盖头;当瓶盖反向对着槽轮时,为反盖向,瓶盖会被槽轮挂住,此时反盖检测 元件发出信号,反盖剔除气缸带动推盖板将盖剔出下盖槽。 3.5 气动控制回路设计 本设备的洗瓶机上洗瓶阀开口大小、灌装灌 CIP 阀、回流罐、水润滑阀等需根 据传送链上传送过来的空瓶数进行调节,考虑到设备应用环境、生产效率及结 构设计上采用气压传动系统来完成本部分工作,其控制主要采用电磁换向阀及 单作用气缸来控制阀口大小。在传送链上的阻瓶和落瓶、旋盖机上的放盖和反 盖剔除等均采用电磁换向阀、单向节流阀及双作用气缸完成。 4 灌装机的 PLC 控制系统开发设计 本灌装机采用 PLC 作为中央控制器,要求完成对气压传动、变频传送、出瓶放 盖等工作的控制要求,共采用了 49 个输入信号,30 个输出信号,用于控制电 磁换向阀、电机、按钮和指示灯。 5 结束语 本设备应用气动技术、机械传动等技术,以西门子 PLC 为中央控制器,进行了 洗灌旋三合一设备的开发,设备经企业实际检验,可用于矿泉水等饮料的灌装 工程,设备运行稳定可靠,可完全代替传统的人工灌装工艺,实现了企业生产 的自动化,为企业节省了人工,并且大大提升了生产效率,也为其他同类型自 动线的开发提供借鉴。 参考文献: [1]易孟林,陈彬.现代控制工程原理[M].武汉:华中科技大学出版社, 2008. [2]李景瑞,田晓娟.PLC 在罐装饮料生产线上的应用[J].机械管理开发, 2012(4):70