自动灌装机创新设计

自动灌装机创新设计

栾加航 ,张志民

山东协和学院 山东 济南 250107

摘要:本文对自动灌装机的设计的进行了介绍，根据所述原理，构建了整体支撑和定位夹紧机构等主要元件，并结合设计原理进行模型和运行方式的介绍装配图进行展示说明，在不破坏饮料瓶瓶的基础上，实现对饮料瓶的灌装加工，降低加工成本，提高加工效率和质量，满足工程需求，而且降低加工能耗，实现绿色环保。

关键词:  灌装机  结构设计整体

一、引言

我国饮料、乳品、啤酒市场得到长足发展的同时也带动了包装机械业的发展速度。自从上世纪八十年代开始，中国每年都要进口大量的饮料、乳品和啤酒包装机械，至今引进的势头仍然是有增无减。这些机械大多是高速自动化生产线，可靠性强，产量高，部分设备是当今世界最为先进的机型。这些生产线的引进，使中国部分饮料、乳品和啤酒企业的包装水平得以与发达国家同步发展。与此同时，中国包装机械的生产也取得了长足的进步，部分灌装、封口一体设备已经达到较高水平，包括塑料饮料瓶、酸奶杯、无菌包装成型设备和贴标机在内的包装生产线水平也得到了提升。

随着科技的进步和经济的发展，人们的生活水平不断提升，除了对于商品质量有要求，商品的便携性也成为重要需求之一。为此日用品的生产加工过程中，不再仅限于实用性的满足，而是转向对产品生产过程中的高精度和高效率的生产要求，确保日常商品的使用过程中既实用又方便。对于这类液体产品的生产需要经历调配、灌装和包封等系列加工生产过程，其中灌装作为液体产品加工和包装工艺过程中的重要一环，其加工的效率和质量很大程度上影响着整个产业链的效率和质量实际对饮料进行灌装的过程中需要实现对待灌装饮料瓶的传送，在传送到一定位置之后需要对其进行定位夹紧，在确保饮料瓶处于正确位置后利用注液枪进行液体的灌装。

二、工作原理

自动灌装机可以进行瓶装饮料灌装过程中的饮料瓶传送、定位夹紧和注液功能。饮料瓶传送装置针对传送机构的实现主要实现对待灌装瓶在生产线上传动的功能，为此利用电机驱动同步带利用摩擦传动实现同步带表面饮料瓶的水平运动；定位和夹紧结构针对定位夹紧结构主要实现灌装过程中饮料瓶所处的位置和灌装过程中的平稳功能，为此利用步进电机驱动限位板实现位置确定，接着利用两组气缸驱动夹板，前后相互挤压，实现对饮料瓶的定位夹紧；注液装置机构针对注液机构主要实现对饮料的定量注射和灌装，为此利用储液箱、定量缸和注液枪进行定量灌装，其中储液箱位于整体结构最上方，临时储存饮料，后利用重力势能将饮料存储于定量缸，接着根据饮料瓶的容积，有电机驱动丝杠带动定量缸运动将饮料传送至注液枪，最后经由注液枪将液体灌装入瓶内，实现定量灌装。最终实现对饮料瓶传送、定位夹紧和注液功能，使整体装置结构简单，运动稳定，能耗功率低。

三、设计内容

1.整体支撑机构

自动灌装机作为一种大型机械加工结构，在进行整体机构设计的过程中要从具体的应用范围和使用场所出发，设计过程中需要对各个功能机构的整和设计，并对其整体结构体积、质量等方面进行全方面考虑。作为设备的主要外部与支撑结构，本机构的所有设备都将安装其上，具体位置示意结构如图1所示。

1、状态监测器；2、顶部支架；3、定量缸安装处；4、箱体；

5、同步带安装处；6、柜门；7、底部支座；

图1整体支撑结构

2.定位夹紧机构

针对定位夹紧结构主要实现灌装过程中饮料瓶所处的位置和灌装过程中的平稳功能，为此利用步进电机（9）驱动限位板（10）实现水平位置确定，接着利用两组气缸（8）驱动夹板（7），利用夹板限位板（4）产生前后相互挤压，实现对饮料瓶（5）在罐装过程中的定位夹紧。

1、夹板立柱；2、夹板安装板；3、夹板限位板安装住；

4、夹板限位板；5、饮料瓶；6、饮料瓶夹板推块；

7、夹板推块安装板；8、气缸；9、步进电机10、限位板

图2 饮料瓶定位夹紧机构

3.整体结构

将上述各零部件的三维模型，在SolidWorks环境中进行装配和三位仿真分析，可以全面得出自动灌装机的实际结构和方案。同时，为确保自动灌装机的进给机构的实际结构可以满足实际操作中，这里对上述结构进行装配分析，在装配的过程中，通过三维方正可以进行初步验证尺寸和结构的合理性分析，为后续的动力元件选择和传动方案的分析打下基础。经过整体装配后，自动灌装机的进给机构的具体结构的立体图具体如下图所示。

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图3自动灌装机进给机构整体装配图

结论

本文根据设计为目标进行了方案设计与制订，同时对方案进行了可行性分析，证明该方案在设计与工程实际中都是切实可行的；接着着重对本设计中自动灌装机的设计的进行了介绍，根据所述原理，构建整体支撑和定位夹紧实现机构等主要元件，并结合设计原理进行模型和实行方式的介绍装配图进行展示说明，在不破坏饮料瓶瓶的基础上，实现对饮料瓶的灌装加工，降低加工成本，提高加工效率和质量，满足工程需求，而且降低加工能耗，实现绿色环保。

参考文献

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[4]李文宇，李海龙，周益林，等．全自动液体灌装机控制系统的设计与实现［J］．制造业自动化，2017，39(1):119-121

项目支持：

1. 山东协和学院科技类创新创业论文
2. 山东协和学院2023届毕业设计