结构紧凑的U形5L全自动灌装机的设计

http://www.chem.hc360.com2016年12月06日11:52 来源:慧聪化工网T|T

    慧聪化工网讯:5L全自动灌装机是索维集团精细打造设计的一款新型全自动灌装机,可以广泛应用于精细化工和食品等各种流动液体的灌装,如涂料、油漆、油墨、胶黏剂、固化剂、松脂、染料、清洗剂、机油、甘油、食用油、香精、溶剂、助剂、添加剂农药、日化、稀释剂等化工生产领域。

    该机具有如下特点:

    1.设计将工艺路线设计成U型,填补了国内5L全自动灌装机U形设计的空白,真正实现了一个人操作,提高了生产效率;

    2.该机的另一亮点是灌装、加盖、压盖及整机的每一个工位都采用了先进的模块化设计,通过调整或更换不同模块,实现了对5L以下各种不同形状、盖子容器一机多用,具有广泛的应用性,甚至通过更换灌装模块实现粉体、高粘度物料的灌装;

    3.设备采用智能化触摸屏人机界面,设置操作更简单。具有较高得灌装速度,灌装精度,实现全自动生产;

    4.设备结构设计紧凑,占地面积小,具有较高的性价比,因而赢得用户的好评。

    该项目是2016年上海市高新技术成果转化项目。

5L全自动灌装照片

5L全自动灌装照片

    一、灌装机生产流程如下:

    人工或自动进桶(可以连接自动理桶、分桶上设备) 进桶链道输送和储桶 横向拨桶 灌装 横向拨桶 纵向拨桶 加盖 纵向拨桶 压盖 出桶链道输桶和储桶 人工将桶取下或自动通往装箱码垛机 (可以连接自动贴标、打码、装箱码垛设备)

    二、U型的机体设计和封闭的空间

    目前国内存在的5L自动灌装机一般是直线型的,结构也比较简单,存在以下缺陷:设备较长至少需要两个人操作,即一个人在前端放入容器,另一个人在后端将灌装、加盖完成的容器取走;设备不封闭,存在安全隐患;由于设备不封闭,物料挥发物的无法控制,不容易做到无害化生产。

    怎样在不大量增加成本要求下克服这些缺点是我们研发的一个课题,经过论证,我们这样进行了设计:将进桶、灌装,加盖、压盖,出桶的工艺路线设计成U型,让设备的进桶工位和灌装完成后的出桶工位置于设备同一端,即U型的入口,相距不超过半米,只需一个人站在这个工位,在拿下灌装好桶的同时就可以将空桶拿上来放于进桶工位,(如图示)

1、机架2、控制箱3、电器柜4、料斗组件5、灌装头组件6、横向拨杆组件       7、压盖组件8、分盖组件9、进桶链道组件10、出桶链道组件11、纵向拨桶组件12、灌装平台组件

1、机架2、控制箱3、电器柜4、料斗组件5、灌装头组件6、横向拨杆组件 7、压盖组件8、分盖组件9、进桶链道组件10、出桶链道组件11、纵向拨桶组件12、灌装平台组件

    如图示:

    1)将进桶的平顶链道输送机放于U型的一个长边,使输送机有空间设计的尽量长,这样就可以储存更多的桶,减少操作者劳动强度。

    2)由于有一定的储桶量,操作者在一定时间内可以去将一定量桶盖放入盖仓,然后回来继续上述工作,这样就实现了一个人操作;

    3)将灌装工位放于U型的底部,便于独立安装称重平台,同时将灌装机构置于设备一端也便于物料的输送和设备在车间中的平面布置;

    4)将加盖工位、压盖工位,输出平顶板链输送机置于U形的另一个长边,这样就和秤台分开,具有富裕的设计空间便于布置多变的加盖模块;

    为了不增加成本,我们将灌装机构、加盖机构、压盖机构置于U形中间的立面上,做到一面多用,将四周做成一个方形机体,具有非常好的稳定性,中间加上透明门,下部加上盖板,顶部加防护网,相对于直线灌装机,在没有增加多少材料情况下构成一个相对密封的空间,这样的设计是新颖而有意义的,除了实现一个人操作外还具有以下优点:

    具有安全性;整个生产空间处于透明门的隔离空间内,人站于设备外是安全的。

    实现无害化生产:生产处于相对密封空间,加上抽风机和净化设备,就可以保证车间环境的无害化,同时对于食品生产具有意义,可以使食品灌装和周边环境分开。

    所有工位布置于U形外边,通过透明门实时观察,便于调整和维护。

    三、先进的模块化设计

    众所周知,全自动灌装机一般是针对某一特定容器设计的,普遍存在着难于更换不同形状的容器,或同一形状不同大小的容器;然而为了节约成本,用户需求是一台灌装机能灌装多种容器或同一种但形状大小不同的容器;这就要求我们以市场为导向,对5升全自动灌装机进行了模块化设计,使设备能适应多种容器或同一种但形状大小不同的容器的要求,与之相关的机构有灌装机构、加盖机构、压盖机构,灌装机的其余机构在容器变化时不变或通过调整就能适应,于此不做叙述。

    1.灌装机构的模块化设计:

    灌装说明:桶被横向拨桶机构从进桶链道拨入称重平台,嵌入升降气缸带动灌装头下降插入桶口内,灌装气缸打开灌装阀开始灌装,称重传感器到大流量预设值时发信号使灌装阀大部分关闭开始小流量灌装,到全部重量预设值时,灌装气缸关闭灌装阀。

    灌装头模块的设计:我们通过优化设计尽可能的减轻灌装头重量,优化灌装部分的结构使灌装头模块尽可能独立于是形成了现有的结构,使灌装头模块重量很轻5公斤左右,只需要四个螺钉安装在滑块上即可。

    灌装头模块使用说明:选出要使用的灌装头模块,用四个螺钉安装在滑块上,通过手轮调整高度到设定,调整升降架和嵌入机构安装螺钉通过十字长槽调整灌装头位置并锁紧,用快换卡箍给灌装头进料口安装软管通往料斗或泵等,在触摸屏上调出储存的程序即可使用,整个过程5分钟内就可以完成。实际使用证明效果是很好的。

结构紧凑的U形5L全自动灌装机的设计

    2.加盖机构的模块化设计

结构紧凑的U形5L全自动灌装机的设计

    加盖类型分析

    不同的容器有不同的盖,为模块化设计,我们将盖分成以下几类:一类为塑料圆桶的盖,这类盖是压在桶口上去的;另一类金属罐的圆盖,这类圆盖也是压在金属罐口上去的,第三类小口圆瓶和小口方塑料桶,这类盖子是拧到瓶口上去的。由于是5L以下的桶,很少有花篮盖卡到桶口上去,即使有这类盖可以放入第一类加盖中去,可互换安装;按此分类,我们做了两类加盖模块,即一类是压上去的大圆盖加盖模块,另一类是拧上去小盖加盖模块,由于盖较小需配自动理盖机组成加盖模块。

    根据上述分析,我们首先确定大圆盖加盖为主要部分,我们作为设备标配,拧上去小盖加盖我们也可以作为用户选用模块,设备预留足够的安装空间保证用户选用。

    加盖设计和模块划分:

    由于要适应多种盖的加盖功能,所以选择机械手、吸盘的模式。机械手吸盘式加盖能够满足塑料盖,金属圆盖,花篮盖的加盖即满足了所有几类圆盖、花篮盖的加盖要求,其结构如照片所示。

    加盖动作说明:

    我们说明加盖动作的一个循环,假设初始吸盘位置在下方,旋转气缸动作,使吸盘旋转到上方,加盖气缸推出吸盘压到最下面盖顶面上吸气,盖上定位气缸前推挡住下数第二个盖,盖下定位气缸后退放开最下面盖,加盖气缸带动吸盘和盖下移,旋转气缸带盖旋转到桶的上方,加盖气缸推出将盖加于桶上,

    拧盖的小盖加盖模块设计(可按用户要求,不做标配):

    对于拧盖的小盖加盖模块,包括:自动理盖机模块、输盖滑道、挂盖头模块,设备长度上已经预留安装小盖加盖模块的空间,理盖机装于顶部,盖顺滑道滑到挂盖头,桶通过时将盖挂装在桶口。自动理盖机模块、输盖滑道、挂盖头模块应用户要求对应不同的盖,有时可一机多用;这两个模块都不重,可以方便更换。

    当加大圆盖时将滑道拆去或升高,以免阻挡桶的通过。

    3.压盖的模块化设计

(压盖机构)(加盖机构、滑道、纵向拨桶)

(压盖机构)(加盖机构、滑道、纵向拨桶)

A.压盖基础模块(不变)B.压盖头模块(随不同桶改变)

A.压盖基础模块(不变)B.压盖头模块(随不同桶改变)

    四、合理的滑动平台、纵向、横向拨桶机构

    灌装机除了输入链道、输出链道外,称重装置、加盖和压盖工位均采用不锈钢平台滑道结构,由于灌装机灌装范围为5L以下,在抛光的不锈钢平台上移动只有很小的摩擦力,而且对于塑料桶而言,对平台的磨损是可以忽略的,对于铁桶我们配备上面装有聚四氟乙烯板的平台,并提供不锈钢平台备件。

    其结构特点是:

    结构简单,调整护栏定位后,只需要调整拨杆的位置既能保证桶的定位;

    不需要另外的定位机构,从而降低成本,且定位可靠、调整方便、清理简单。

    桶的运动通过横向、纵向拨通机构完成,分别说明如下:

    横向拨通机构:同时将输入链道上的桶和灌装平台已灌好的桶同时向前推进一个工位,在灌装的同时,全部拨杆缩回退回初始位置,进行下一次拨桶。

    纵向拨桶机构:通过拨杆将纵向平台上、护栏内的桶同时向前拨动一个工位,在加盖、压盖的同时,全部拨杆缩回退回初始位置,进行下一次拨桶。

    横向拨通、纵向拨通构成桶在设备内的“流动”

    拨通机构有以下优点:A、全气缸推动防爆B、全部拨杆缩回退回初始位置不影响灌装等进行,具有较高的速度,桶不需要再定位,通过节流阀调节速度简单可靠C、只需要调整工步气缸的位置,就能适应不同直径桶的灌装。

    五、智能化人机交互方式

    电气控制由电器柜、电控箱、气控箱组成;电器柜置于设备顶端便于调试和防潮,内置PLC等电器元件对设备电力、传感器、动作进行控制,气控柜置于设备底部柜子中,使气管到气缸距离最短且大部分气管隐藏于罩盖之内,打开设备下部小门即可调试维修,外表简洁美观;

(电器柜、电控柜图片)

(电器柜、电控柜图片)

    电控箱通过旋转臂悬挂于空中,旋转臂可以相对于设备旋转,电控箱可以相对于旋转臂旋转,这就使操作者能在设备前部各位置进行操作,触摸屏是电控柜上主要电气元件,通过预先的程序设定,可以使用多种语言,通过不同的界面,智能化进行灌装量、大小流量、数字统计等多单元进行人机交互设置,非常方便,并可以将设置的方案进行储存,以备下次调出使用,并能对位置的各种传感器的状态进行实时显示,对可能出现的错误进行报告。

    设备在实际生产过程中表现出工作稳定,动作可靠,操作简便,节约人力、具有较高的生产速度,适应多种物料容器,可以对多种物料进行灌装的特点,在U型整机设计和集成模块式设计等方面填补了国内5L以下灌装机的空白,同时设备具有很好的延展性,在进桶链道前端加上自动理桶理桶机、贴标机,在出桶链道加上自动喷码机,装箱机和码垛机等设备,就可建成一条全自动灌装生产线,具有广泛的应用前景。

责任编辑:王倩5

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