恒张力传动复合式无菌砖形饮料全自动包装生产线

摘要

本发明公开了一种恒张力传动复合式无菌砖形饮料全自动包装生产线,能够高效率,高质量,低次品率连续式生产复合包装无菌砖形饮料。具有自动折痕、打码、复合、灌装、封口、切断、粘角等功能。本发明结构合理、生产速度快[大于每小时6000盒]、自动化程度高、造价低廉,所需部件国内均有厂家生产。市场前景广阔,是饮料生产企业产品包装更新换代的一种较先进的无菌饮料包装机械。其主要技术特征是:体积小[高2.8米、宽1.2米、长2.1米]、重量轻[约2.5吨]、能耗小[约20千瓦]、无污染等。采用恒张力控制、递进传动[模糊控制]方式;增加了复合部,省却了中封条;横封采用高频感应加热方式和双组合可调(行程)夹爪,使粘合更牢固、加热、生产速度更快;可更换的模合、可调节的夹爪组合、型环、定量泵、定位辊和折痕辊,更换包装及宽度配套的复合铝箔,可生产多达九种的产品规格。

说明书

本发明涉及到一种恒张力传动复合式无菌砖形饮料全自动包装生产线.。能够高效率，高质量，低次品率连续式生产复合包装无菌砖形饮料。具有自动折痕、打码、复合、灌装、封口、切断、粘角等功能和体积小[高2.8米、宽1.2米、长2.1米]、重量轻[约2.5吨]、能耗小[约20千瓦]、无污染等优点。且同机通过简单的调节和零件更换，可生产多达九种不同包装规格的产品。

本发明的目的在于能够给各饮料生产企业提供一种较先进的无菌饮料包装机械，大幅降低机械投资成本。同时本机具有的多种包装规格生产功能，可满足用户时刻掌握市场需求，更大地增强了企业的生产灵活性；具有的糾偏复合功能，省却了无菌砖包装惯用的中封条，进一步简化了机械功能，降低了包装成本，使产品更具有市场竞争力。

説明书附图1説明；

为实现上述目的，本发明的整机工艺流程方案是[见説明书附图1]：当接通整机电源后，PLC[可编程序控制器]检测并按照其上位机----触摸屏所反馈的用户指令进行整机顺序启动。当设置在32空气加热器和15复合部的温度达到预定值时，PLC指示1主轴驱动电动机、10电动机、24电动机启动并由1主轴驱动电动机带动38双夹爪组合、44定量压缩活塞泵、41粘角组合按设定速比运转。38双夹爪组合每拉下一个包装则驱动44定量压缩活塞泵运转一次，定量向34包装筒内灌压饮料。由43双组凸轮带动的双组夹爪其夹紧位置分别由36红色标传感器、37黑色标传感器感应包装上印刷的色标来进行精确的位置控制。当双组夹爪向下拉动包装时，19定位辊前后的包装带张力增大，其张力超过18张力传感器所设定的值，则此时18张力传感器指示27磁粉离合器适当增大摩擦力，使24电动机的扭矩传递到主动辊上，拉动后面的包装向前。此时必然导致15复合部前后的包装带张力增大，其张力超过6张力传感器所设定的值，则此时6张力传感器指示7磁粉离合器适当增大摩擦力，使10电动机的扭矩传递到主动辊上，从而拖动2原纸包装卷沿其轴心3包装卷轴支架按38双夹爪组合的转速旋转放卷。为了保证9折痕辊的折痕效果，设置了5恒力矩磁粉制动器来控制2原纸包装卷和8原纸包装的放卷张力。设置在3包装卷轴支架上方的4反射型红外线传感器用来检测2原纸包装卷的卷径。当卷径小于设定值时，4反射型红外线传感器呈接通状态，发出警报提示续卷。

8原纸包装在进入15复合部后，通过高温空气加热与冷光辊的压合，和11复合铝箔紧紧地复合在一起。在压合过程中拖动安放在12复合铝箔放卷架上的14复合铝箔卷均速放卷，并由13恒力矩磁粉制动器控制11复合铝箔的拉紧张力，从而消除在复合过程中易出现的打皱现象，使复合后的包装更平整、复合层更牢固。15复合部安装在16复合部密封罩内，通过抽风机将热复合时产生的异味排出。复合后的包装进入30双氧水浸洗槽进行浸洗消毒，然后进入25热风干燥箱进行高流速热空气干燥作业，废余热空气沿16复合部密封罩排出。

17复合包装在38双夹爪组合的拉力作用下，经过19定位辊和22折痕辊。19定位辊的作用是固定17复合包装的行走轨迹，以方便在中封过程中包装不致于出现大的偏差。22折痕辊的作用是：通过再次折痕，以弥补9折痕辊的折痕效果在复合部被热压减弱的弊病，使34包装筒在38双夹爪组合上模合型头的作用下沿复合包装上的折痕线成形，从而来增强40独立包装的规则性。折痕后的复合包装经过20面曲附压辊和21曲面辊组成的辊组。20面曲附压辊的辊面是弧形凹面，21曲面辊的辊面是弧形凸面，它们的压合使得复合包装在经过后亦变成一弧形，从而为下面的成筒工序提供方便。复合包装继续向下移动并经过23预成筒凹面轮，23预成筒凹面轮的凹面迫使复合包装的两边进一步靠拢。复合包装继续向下移动并经过26预成筒型环，26预成筒型环是一个由六个小凹面轮组成的闭形旋转圆环，它迫使从其中间通过的复合包装按其内径成为一圆筒。

复合包装继续向下移动并经过一个预成筒凹面轮和28预成筒型环，成为规则的但尚未中封的圆筒。复合圆筒状包装继续向下移动并经过31分层型环将需粘合但参叠的包装两边垂直分开，以便32空气加热器加热的压缩空气吹向中封粘合部位----参叠的包装两边。为了保证在中封粘合过程中包装上印刷的图案搭接正确，安装了纵向色标纠偏装置。固定的29纵封搭接色标传感器感应包装上印刷的色点，通过液压执行元件推动或回放复合圆筒状包装的一侧来控制搭接量，从而使包装上印刷的图案搭接粘合误差控制在正负0.01毫米以内。参叠搭接的包装两边上的PE膜被32空气加热器加热的压缩空气吹至熔融状态，随即被33纵封粘合型环冷压粘合而成为一规则的34包装筒。此时的包装筒即将进入模合成型与定量灌装的工序，因此设置35保持筒凹面轮来保证模合成型前包装筒的规则性和定量灌装的精度。为了保证38双夹爪组合上模合型头在轮换作业中在包装筒上夹紧位置的准确无误，采用由36红色色标传感器与37黑色色标传感器分别感应包装上错开印刷的红、黑色标来分别控制38双夹爪组合中甲组夹爪和乙组夹爪上模合型头在包装筒上的夹紧位置。无论是甲组夹爪或者是乙组夹爪，其每夹紧一个包装、工作一个循环，则拖动其垂直运动的43双组凸轮必然运动一周，从而挤压44定量压缩活塞泵工作一个循环，通过插入34包装筒内的灌装管、单向阀向34包装筒内注入定量饮料，随即山另一组夹爪模合型头进行模合横封、切断。切断后的40独立包装下坠至39滑道上滑到41粘、折角组合内进行整理、折角、粘角作业并被传送出41粘角组合，这样独立包装的砖形饮料随着整机的不停运转，即被源源不断地生产出来。

说明书附图2说明：

说明书附图2显示的是双夹爪组合系统机械图。其工作程序如下：2主轴驱动电动机带动双组凸轮轴匀速旋转，轴两端分别固定的3凸轮A和4凸轮B呈对称旋转180°的安装方式。当4凸轮B带动5连杆、8活塞沿6缸筒将4凸轮B的旋转运动变为垂直运动并运转至上止点时，在8活塞上连接的10气缸B、20气缸C也转至上止点。此时3凸轮A运转至下止点并挤压1定量压缩活塞泵工作一个冲程，向18包装筒内注入定量饮料。在3凸轮A带动20气缸C、21气缸D夹紧18包装筒向下止点运转过程中，完成模合横封、切断两个动作。此时4凸轮B带动10气缸B、20气缸C向上止点运动。固定的19红色色标传感器感应到印刷在包装上的红色色标，通过PLC[可编程序控制器]同时指示：10气缸B和20气缸C同时产生冲程，带动14左右模合型头闭合；20气缸C、21气缸D同时产生返程，带动24左右模合型头张开，使模合成形的25独立包装下坠并沿7滑道滑向粘、折角机构。同理，当3凸轮A带动9气缸A、21气缸D向上止点运动时，15黑色色标传感器感应到印刷在包装上的黑色色标，通过PLC[可编程序控制器]同时指示：9气缸A和21气缸D同时产生冲程，带动24左右模合型头闭合；20气缸C、10气缸B同时产生返程，带动14左右模合型头张开。这样双组夹爪此上彼下、此开彼合，形成流水作业。

当闭合的模合型头夹紧包装后，PLC[可编程序控制器]同时指示：12高频加热头与高频电源接通；13薄片气缸A和22薄片气缸B同时产生冲程。这样，12高频加热头产生的高频涡流磁场可通过高频感应加热方式瞬间将包装内层覆的PE膜熔融，并由13薄片气缸A和22薄片气缸B同时向内产生的冲压力将包装两端粘合，同时22薄片气缸B上连接的23花刃切刀随气缸冲程由粘合包装两端之间切断，从而产生一个独立包装。

说明书附图3说明：

说明书附图3显示的是复合部系统机械图，其工作程序如下：1原纸包装被拖动至9对边复合预压辊组，和19复合铝萡带进行对边预压。19复合铝萡带比1原纸包装的宽度多出五毫米，这样多出的五毫米复合铝萡边在纵封搭接成筒过程中会和另一边包装内侧的PE膜搭接粘合，从而防止了饮料由中缝纸边渗漏，省却了传统的无菌砖包装为防止饮料由中缝渗漏而一惯采用的粘贴中封条方法。为了保证复合效果，采用在11复合铝萡卷被拖动放卷时，由12恒力矩磁粉制动器来控制其放卷张力，消除在复合过程中易出现的打皱现象，使复合后的包装更平整、复合层更牢固；并采用由18气敏感应头和15油缸组成的复合铝萡放卷纠偏装置，来保障1原纸包装和19复合铝萡带在复合过程中其中一边整齐复合。纠偏装置其工作原理是：19复合铝萡带沿设定的路线匀速向9对边复合预压辊组行进。如若在行进过程中走偏，则设置的18气敏感应头检测到其走偏距离并将气敏信号转换为液压信号，指示15液压油缸推动20复合铝萡放卷架在13滑轮的作用下沿14滑轨来回摆动，以纠正其偏差。

经过9对边复合预压辊组的原纸包装和复合铝萡带同步、同速进入复合工序。2从动冷胶辊附压气缸和3加固软胶辊附压气缸推动4摆臂分别迫使6从动冷胶辊和5加固软胶辊紧紧挤压在10主动冷光辊的辊面上。7小挑辊将复合铝萡挑起以便8空气加热器有足够安装空间。压缩空气经8空气加热器加热后吹向原纸包装和复合铝萡的结合部位，将复合铝萡内层的PE膜熔融，随即由10主动冷光辊和6从动冷胶辊将两者挤压粘合。10主动冷光辊和6从动冷胶辊都是中空辊，在工作过程中有冷却水不断从辊中流过，带走在复合过程中包装传递给辊面上的热量，避免辊面升温过高而和包装粘连。复合后的包装在尚未完全冷却以前经5加固软胶辊再次复合加固，被传至下一步双氧水浸洗消毒工序。

说明书附图4说明：

说明书附图4显示的是粘、折角组合系统机械图，其工作程序如下：3未粘角的包装盒由滑道滑至1活节型站链上，9位移传感器感应到一个包装盒滑下，发出一个脉冲信号传递给PLC[可编程序控制器]，PLC同时指示以下两个机构同步工作：

一、10气缸产生一个冲、返程循环，拨动12棘轮旋转一定角度[马氏机构]。同轴的8主动齿轮通过7同步齿形带拉动2从动齿轮旋转45度角，带动1活节型站链步进运动，将独立包装向前运送一节站链的距离；并将6已粘角的包装盒传送出1活节型站链。

二、两个4气缸同时产生一个冲、返程循环，带动气缸杆头上固定的5压角片将传送至5压角片位置的独立包装四角压紧，使其紧紧与盒体粘连在一起，成为一标准的方砖型。四角与盒体粘连的热量来自于由11热空气喷嘴向粘连指定位置不断喷射的高温压缩空气。

图1的附图说明：

图1显示的是整条生产线的结构及工作流程图，其工作程序是：当接通整机电源后，PLC[可编程序控制器]检测并按照其上位机----触摸屏所反馈的用户指令进行整机顺序启动。当设置在32空气加热器和15复合部的温度达到预定值时，PLC指示1主轴驱动电动机、10电动机、24电动机启动并由1主轴驱动电动机带动38双夹爪组合、44定量压缩活塞泵、41粘角组合按设定速比运转。38双夹爪组合每拉下一个包装则驱动44定量压缩活塞泵运转一次，定量向34包装筒内灌压饮料。由43双组凸轮带动的双组夹爪其夹紧位置分别由36红色标传感器、37黑色标传感器感应包装上印刷的色标来进行精确的位置控制。当双组夹爪向下拉动包装时，19定位辊前后的包装带张力增大，其张力超过18张力传感器所设定的值，则此时18张力传感器指示27磁粉离合器适当增大摩擦力，使24电动机的扭矩传递到主动辊上，拉动后面的包装向前。此时必然导致15复合部前后的包装带张力增大，其张力超过6张力传感器所设定的值，则此时6张力传感器指示7磁粉离合器适当增大摩擦力，使10电动机的扭矩传递到主动辊上，从而拖动2原纸包装卷沿其轴心3包装卷轴支架按38双夹爪组合的转速旋转放卷。为了保证9折痕辊的折痕效果，设置了5恒力矩磁粉制动器来控制2原纸包装卷和8原纸包装的放卷张力。设置在3包装卷轴支架上方的4反射型红外线传感器用来检测2原纸包装卷的卷径。当卷径小于设定值时，4反射型红外线传感器呈接通状态，发出警报提示续卷。

8原纸包装在进入15复合部后，通过高温空气加热与冷光辊的压合，和11复合铝箔紧紧地复合在一起。在压合过程中拖动安放在12复合铝箔放卷架上的14复合铝箔卷均速放卷，并由13恒力矩磁粉制动器控制11复合铝箔的拉紧张力，从而消除在复合过程中易出现的打皱现象，使复合后的包装更平整、复合层更牢固。15复合部安装在16复合部密封罩内，通过抽风机将热复合时产生的异味排出。复合后的包装进入30双氧水浸洗槽进行浸洗消毒，然后进入25热风干燥箱进行高流速热空气干燥作业，废余热空气沿16复合部密封罩排出。

17复合包装在38双夹爪组合的拉力作用下，经过19定位辊和22折痕辊。19定位辊的作用是固定17复合包装的行走轨迹，以方便在中封过程中包装不致于出现大的偏差。22折痕辊的作用是：通过再次折痕，以弥补9折痕辊的折痕效果在复合部被热压减弱的弊病，使34包装筒在38双夹爪组合上模合型头的作用下沿复合包装上的折痕线成形，从而来增强40独立包装的规则性。折痕后的复合包装经过20面曲附压辊和21曲面辊组成的辊组。20面曲附压辊的辊面是弧形凹面，21曲面辊的辊面是弧形凸面，它们的压合使得复合包装在经过后亦变成一弧形，从而为下面的成筒工序提供方便。复合包装继续向下移动并经过23预成筒凹面轮，23预成筒凹面轮的凹面迫使复合包装的两边进一步靠拢。复合包装继续向下移动并经过26预成筒型环，26预成筒型环是一个由六个小凹面轮组成的闭形旋转圆环，它迫使从其中间通过的复合包装按其内径成为一圆筒。复合包装继续向下移动并经过一个预成筒凹面轮和28预成筒型环，成为规则的但尚未中封的圆筒。复合圆筒状包装继续向下移动并经过31分层型环将需粘合但参叠的包装两边垂直分开，以便32空气加热器加热的压缩空气吹向中封粘合部位----参叠的包装两边。为了保证在中封粘合过程中包装上印刷的图案搭接正确，安装了纵向色标纠偏装置。固定的29纵封搭接色标传感器感应包装上印刷的色点，通过液压执行元件推动或回放复合圆筒状包装的一侧来控制搭接量，从而使包装上印刷的图案搭接粘合误差控制在正负0.01毫米以内。参叠搭接的包装两边上的PE膜被32空气加热器加热的压缩空气吹至熔融状态，随即被33纵封粘合型环冷压粘合而成为一规则的34包装筒。此时的包装筒即将进入模合成型与定量灌装的工序，因此设置35保持筒凹面轮来保证模合成型前包装筒的规则性和定量灌装的精度。为了保证38双夹爪组合上模合型头在轮换作业中在包装筒上夹紧位置的准确无误，采用由36红色色标传感器与37黑色色标传感器分别感应包装上错开印刷的红、黑色标来分别控制38双夹爪组合中甲组夹爪和乙组夹爪上模合型头在包装筒上的夹紧位置。无论是甲组夹爪或者是乙组夹爪，其每夹紧一个包装、工作一个循环，则拖动其垂直运动的43双组凸轮必然运动一周，从而挤压44定量压缩活塞泵工作一个循环，通过插入34包装筒内的灌装管、单向阀向34包装筒内注入定量饮料，随即由另一组夹爪模合型头进行模合横封、切断。切断后的40独立包装下坠至39滑道上滑到41粘、折角组合内进行整理、折角、粘角作业并被传送出41粘角组合，这样独立包装的砖形饮料随着整机的不停运转，即被源源不断地生产出来。

本发明结构合理、生产速度快[大于每小时6000盒]、自动化程度高、造价底廉，所需部件国内均有厂家生产。由于本机采用恒张力控制、递进传动[模糊控制]方式，改变了以往此类机械为实现精确传动使用[数字式]伺服电机而存在的成本昂贵、对传动辊加工精度要求非常高的弊端；采用增加复合部、且复合铝萡带比原纸包装的宽度多出五毫米，省却了以往此类包装为排除饮料由中封渗漏而采用粘贴中封条的方法，降低了包装成本；横封采用高频感应加热方式使粘合更牢固、加热速度更快；采用双组合可调(行程)夹爪，使生产效率得到极限发挥；采用可更换的模合、可调节的夹爪组合、型环、定量泵、定位辊和折痕辊，更换包装及宽度配套的复合铝箔，可生产多达九种的产品规格，突破了以往一种机型只能够生产一种规格包装的限制。本发明得以实施，势必为各饮料生产包装企业提供一种开拓市场的锐器，使企业长期立于不败之地。

说明书附图1显示的是整条生产线的结构及工作流程图，图中的数字分别表示：1主轴驱动电动机\2原纸包装卷\3包装卷轴支架\4反射型红外线传感器\5恒张力磁粉制动器\6张力传感器\7磁粉离合器\8原纸包装\9折痕辊\10电动机\11复合铝箔\12复合铝箔放卷架\13磁粉制动器\14复合铝箔卷\15复合部\16复合部密封罩\17主架\18张力传感器\19定位辊\20面曲附压辊\21曲面辊\22折痕辊\23预成筒凹面轮\24电动机\25热风干燥箱\26预成筒型环\27磁粉离合器\28预成筒型环\29纵封搭接色标传感器\30双氧水浸洗槽\31分层型环\32空气加热器\33纵封粘合型环\34包装筒、35保持筒凹面轮\36红色标传感器\37黑色标传感器\38双夹爪组合\39滑道\40独立包装\41粘、折角组合\42水平调节底座\43双组凸轮\44定量压缩活塞泵。

说明书附图2显示的是双组合夹爪的结构及工作流程图，图中的数字分别表示：1定量压缩活塞泵\2主轴驱动电动机\3凸轮A\4凸轮B\5连杆\6缸筒\7滑道\8活塞\9气缸A\10气缸B\11已封包装\12高频加热头\13薄片气缸A\14左右模合型头闭合\15黑色色标传感器\16保持筒凹面轮\17主架\18包装筒\19红色色标传感器\20气缸C\21气缸D\22薄片气缸B\23花刃切刀\24左右模合型头张开。

说明书附图3显示的是复合部的结构及工作流程图，图中的数字分别表示：1原纸包装\2从动冷胶辊附压气缸\3加固软胶辊附压气缸\4摆臂\5加固软胶辊\6从动冷胶辊\7小挑辊\8空气加热器\9对边复合预压辊组\10主动冷光辊\11复合铝萡卷、12恒力矩磁粉制动器\13滑轮\14滑轨\15液压油缸\16抽风机\17复合部密封罩\18气敏感应头\19复合铝萡带\20复合铝萡放卷架。

说明书附图4显示的是粘角组合的结构及工作流程图，图中的数字分别表示：1活节型站链\2从动齿轮\3未粘角的包装盒\4气缸\5压角片\6已粘角的包装盒\7同步齿形带\8主动齿轮\9位移传感器\10气缸\11热空气喷嘴\12棘轮。