欢迎光临牛牛游戏-Welcomeome!
你现在的位置:主页 > 技术问答 >

洗灌旋三合一灌装设备的结构设计

2020-09-06 09:43

  洗灌旋三合一灌装设备的结构设计_理学_高等教育_教育专区。第 4 期 (总第 185 期 ) 2014 年 08 月 机械工程与自动化 M ECHANICAL ENGINEERING & A U TOM A T ION No . 4 Aug

  第 4 期 (总第 185 期 ) 2014 年 08 月 机械工程与自动化 M ECHANICAL ENGINEERING & A U TOM A T ION No . 4 Aug . 文章编号 : 1672‐6413 (2014)04‐0091‐02 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 (1 . 河源职业技术学院 , 广东 河源 517000 ; 2 . 佛山职业技术学院 , 广东 佛山 528000) 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 关键词 : 设计 ; 灌装设备 ; 结构 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 。 中图分类号 : TS293畅 + 2 文献标识码 : A 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 。 进入生产状态 。 1 - 进瓶传送链 ; 2 - 阻瓶气缸 ;3 , 5 , 6 , 7 , 8 , 10 , 13 , 15 , 16 - 星轮 ; 4 - 一号清洗机 ;9 - 二号清洗机 ;11 - 灌装机 ;12 - 旋盖机 ; 14 - 理盖机及下盖槽 ; 17 - 出瓶传送链 图 2 灌装设备工作流程示意图 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 , 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 收稿日期 : 2014‐01‐06 ; 修回日期 : 2014‐03‐01 图 1 矿泉水瓶结构示意图 (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 , 作者简介 : 张秋容 (1982‐) , 女 , 湖南邵阳人 , 讲师 , 硕士 , 研究方向为机械装备设计 、 设备自动化改造等 。 ? 92 ? 机 械 工 程 与 自 动 化 2014 年第 4 期 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 。 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 。 图 5 旋盖头结构原理图 1 - 夹瓶块 ; 2 - 开夹转轴 ; 3 - 走轨道导块 ; 4 - 圆柱销 ; 5 - 开夹滚轮 ; 6 - 安装块 ; 7 - 翻转转轴 图 3 洗瓶夹结构示意图 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 。 1 - 槽轮 ; 2 - 吹气瓶 ; 3 - 连接板 ; 4 - 放盖气缸 ; 5 , 9 - 瓶盖 ; 6 - 连接板 ; 7 - 剔盖气缸 ; 8 - 推盖板 ; 10 - 放盖板 图 6 下盖槽结构原理图 1 - 进料 ; 2 - 连接管 ; 3 - 密封环 ; 4 - 导套 ; 5 - 回流管 图 4 灌装机械阀结构原理图 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 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 。 (参考文献和英文摘要转第 95 页 ) 2014 年第 4 期 机 械 工 程 与 自 动 化 ? 95 ? 转运动时 , 车轮踏面的内侧和外侧所走的距离不相等 , 在车轮与轨道接触处存在着滚动和滑动的叠加 , 可能 会增加车轮的磨损 。 但从田湾核电站 1 号机组环吊使 用情况来看 , 车轮磨损不是很明显 。 这与环吊的实际 工作级别低 、 环形轨道上表面为圆弧形 、 车轮与轨道之 间为点接触有关 。 3. 4 320 t 吊具 与其他 核 电 站 环 吊 的 吊 装 需 求 不 同 ,俄 罗 斯 VV ER 机组环吊在吊装过程中既要求带着重物的吊 具能够水平旋转 270° , 又要求在吊叉下方带有电动穿 轴机构 , 以快速穿上和卸下各种起吊工具 。 如图 4 所 示, 320 t 吊具主要由滑轮组 、 吊钩螺母 、 吊钩横梁 、旋 转机构 、 穿轴机构 、 吊叉及吊钩组成 。 由内部带制动器的电动机通过带力矩限制器的联 轴器驱动蜗轮蜗杆减速机 , 减速机的低速轴上带有一 个小齿轮与安装在吊叉上的大齿轮相啮合 , 从而带动 吊叉旋转 。 由内部带制动器的电动机通过联轴器驱动 蜗轮蜗杆减速机 , 减速机低速轴上带有一个小链轮与 安装在螺杆上的大链轮相啮合 , 大链轮带动螺纹杆旋 转, 螺纹杆与吊叉轴内部的螺纹相配合 , 通过螺纹杆的 转动实现吊叉轴的水平移动 。 4 结论 田湾核电站 1 号机组环吊投用至今 , 经历了工程 设备安装及多个换料周期和大修 , 在吊车使用期间虽 然也暴露了一些小问题 , 如自动定位精度以及吊具平 衡性较差 , 但运行情况一直处于良好状态 , 满足了核电 站建设期间和运行期间各种工况的使用要求 。 其独特 的设计和技术特点 , 使之成为目前核电站环吊中功能 最全面的环行起重机 。 1 - 滑轮 ; 2 - 旋转机构 ; 3 - 吊钩螺母 ; 4 - 吊钩横梁 ; 5 - 吊叉 ; 6 - 穿轴机构 ; 7 - 吊钩 图 4 320 t 吊具 Brief Introduction to Russian VVER Polar Crane MA Yuan‐dong ,TAO Feng Abstract : T he polar cranes for T ianwan Nuclear Power Station w ere imported from Russia .T he main function ,technical parameters and the difference on the key components and performance characters from the usual polar cranes used in other nuclear power plants are introduced in this article . Key words :VVER ;polar crane ;function ; technical parameters ;structure [J ] . 工程机械 , 2011(5) : 11‐16 . [4] 陈道长 , 徐培柱 . QC4112 缸体加工自动线研制 [J ] . 组合 机床与自动化加工技术 , 2012(10) : 110‐112 . [5] 李玉荣 . 工业制动器刚体桁架机械手自动生产线应用开 发 [J ] . 制造技术与机床 , 2012(8) : 113‐116 . [6] 鲍风雨 . 典型自动化设备及生产线应用与维护 [M ] . 北 京: 机械工业出版社 , 2009 . (Jiangsu N uclear Pow er Corporation , Liany ungang 222042 ,China ) (上接第 92 页 ) 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) : 70‐72 . [3] 王楠 . 触摸屏与 PLC 在混泥土搅拌站控制系统中的应用 Design of Filling Machine Based on PLC and Pneumatic Technology ZHANG Qiu‐rong1 ,YANG Wei2 ,LONG Shu‐pin1 Abstract : T his paper introduces the mineral water filling process and the design of a filling machine with the functions of w ashing and filling bottles ,and screwing the cap of bottles . On the basis of discussion on design schemes , the paper puts emphasis on the structure design of the main parts of the machine ,such as the bottle holder ,the screw head ,and the pneumatic control system .T he practical application show s the machine is of stable and reliable running . Key words :design ;filling machine ;structure (1 . Hey uan Poly technic , Heyuan 517000 , China ;2 . Foshan Poly technic , Foshan 528000 ,China ) 洗灌旋三合一灌装设备的结构设计 作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 张秋容, 杨伟, 龙淑嫔, ZHANG Qiu-rong, YANG Wei, LONG Shu-pin 张秋容,龙淑嫔,ZHANG Qiu-rong,LONG Shu-pin(河源职业技术学院,广东 河源,517000), 杨伟 ,YANG Wei(佛山职业技术学院,广东 佛山,528000) 机械工程与自动化 Mechanical Engineering & Automation 2014(4) 本文链接: