专利名称：开关联动式充填包装机和方法
技术领域：
本发明涉及机械工程，特别是包装机械中的定量充填包装机。
背景技术：
定量充填包装机按计量方式分为称重式、容积式、计数式，其基本功能是将物料定量充填进容器内，进料充填和计量，出料装袋和封口为其主要工作还有制袋、贴标和打印等工作，现市场上所用称重式计量精度高、速度慢，容积式速度高，计量精度差。已知靠物料自重充填的机构主要为各种开关阀门、容器、计量器、驱动机构，其运行方法大多是上有进料开关开启进料，达到定量标准先关闭进料，再开启下面出料开关装袋，其程序是按时间有序的运行，开关的动作占有生产时间，影响提高包装效率，为了克服这个问题，出现了多种进料连续，再按多个容器等分格的快速包装机，但出料每移动一格仍占有生产时间的间断，目前出料开关和进料开关由电脑程控机控制分快速慢速进料的运行方法，可以提高计量精度，但开关运行占有生产时间。
发明内容
本发明的目的是使开关运行中占有生产时间变为不占有生产时间来提高生产效率，能将称重式的高精度和容积式的高速度相互兼容，并提供一种进料计量和出料装袋能同时进行的进料开关和出料开关运行方法，与其相应的定量充填包装机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是进料管连接进料开关的装置，出料管连接出料开关的装置，插板开关的板块式结构，计量容器与传感器的装置，传动器的装置，其改进之处是进料开关和出料开关为联动式开关，进料开关开启连接出料开关关闭，出料开关开启连接进料开关关闭的运行方法，其运行时间是有两种情况，一是进料开始和出料结束同时启动，同时到达或先后连续到达；二是出料开始和进料结束同时开启，同时到达或先后连续到达，因此开关不占用生产时间，两种运行时间，在双通道中可以在同一时间联动，使进料计量和出料装袋同时进行，在单通道中，两种运行时间只能独立分开运行。所以在双通道以上多个开关联动运行时，出料也不占用时间。联动时出料开关要在物料到达容器底部之前关闭最好先于进料开关到达，所以进料开关关闭的时间可以续后到达。当进料开关分快速慢速运行时与本方法是计量精度和速度的相互兼容。联动式开关的启动是物料进入计量容器内，到达定量标准时经传感器如电阻应变片如国产PB-5，接近开关德国施克CM系列，光电管等，发出信息经电路、继电器、电脑程控器来推动开关联动，容积式定量包装时，联动可以直接由电动、气动或经驱动器来执行联动。开关联动式在双通道中进料是连续的，与各种进料连续、出料按多个容器等分格运行的快速包装机，相似之处是容积式计量，改进之处是开关联动式运行，可用称重电子秤计量，是将容积式的快速包装和称重式的高精度相互兼容的新品。
本发明在定量充填包装机实用中，对机构进行了相应的改进，与现有技术相比出现的主要特点是一、进料管和出料管的外形按通道的多少而定，以双通道为典型，其进料管在上层为人字形并列，上面连接进料总开关，总开关控制进料速度，可以手工调控，最好由电脑程控，下面连接进料开关，出料开关在下面为Y字形并列，上面连接出料开关，下面为出料口连接制袋机。单通道是双通道的一半为直通管，用于半自动分袋包装机。四通道为双通道的一倍，是双通道的高速机，进料管为众字形，出料管为YY字形，用于特高速全自动包装机。单通道只有上下开关的联动，双通道以上不仅是上下位置开关联动，而且并列平行位置开关也联动。
二、进料开关和出料开关使用板块式结构的插板开关，包括上下连接法兰、隔层板、垫板、密封板用螺钉紧固连接成一个中间开有单孔或多孔的开关体，每个孔都对应一条通道，双通道以上为并连连体插板开关。可以将几个开关连结叠合在一起，将总开关和进料开关连结成一体双开关，根据需要中间再加一个功能性控制开关则是一体三开关，可用长螺钉连接紧固。
三、开关的驱动力根据不同开关阀门要求而定，可以用电动、气动，插板开关可以直接驱动如用气缸、步进电机变速驱动或加速器驱动，在加速驱动时使用了一种加速驱动杆，为扁方形长杆，两头设有小轴连接动力和插板开关，靠近动力边设置中心轴，使驱动杆绕中心轴转动90度的行程，使开关插板得到两倍以上的加速。
四、计量容器与传感器的装置，在整机不变的情况下，只要改变传感器的安装设置，就可用在不同的计量方式中，在秤重计量时，计量容器下部安装一个中间开有单孔或多孔的保护盒，盒内安装称重传感器电阻应变片电路，型号如国产的PB-5，保护盒固定在下层底板上，或将保护盒固定在上层底板上，用吊杆连接计量容器。当用容积式计量时，其装置是在计量容器上的可调进料管内装有接近开关，型号如德国施克CM系列，可调进料管安装在调节板上，调节板安装在两根长螺杆上可以移动和固定，长螺杆固定在上层底板和下层底板中间，在出料口下安装电子秤，显示每次包装计量精度，并可校准定量标准，上下移动调节板进行微调。
五、机箱分上下两层，上层安装进料系统，下层安装计量系统和出料系统，外形可以做成一个机箱或多个机箱，机箱下为机架和制袋封口等工序的机械。
六、定量充填包装机结构要根据物料外形，比重和包装重量等物理因素来决定，所以将有多种形式与结构的进料开关和出料开关来适应各种物料的包装需要，参见实施例1-4，这些开关阀门都能使用本发明的联动式方法来提高生产效率，这是本方法的通用性能。
七、开关联动式所节约的时间产生的效率可以通过不同重量的包装统计资料进行对比，将实施例1与2所述和市场上LCS与DCS两种机型在同样的能源消耗下用大米包装平均效率比较1)在现行双秤1kg重装袋速度最高为每分钟20包，在联动式双通道中进料、出料同时进行，开关每运行一次装袋一次，速度每分钟为28包，提高效率40％以上。
2)在现行单秤25kg装袋速度为每分钟8包，在联动式单通道中开关运行两次装袋一次，每分钟10包，可提高效率25％以上。
3)在实例3中四通道可与多头电脑秤相比，在联动式开关四通道中开关每运行一次即装袋两次，500克重大米每分钟在72包以上，提高效率更为显著，四通道以上还可有五、六、七、八……多通道。
本发明的有益效果是显著的提高了生产效率，节约了能源，对各种使用进料开关和出料开关的充填包装机具有广泛使用的功能。
图1是主图为开关联动式充填包装机在双通道中用插板开关运行的结构示意图，上图为顶视图可看出基本结构为圆形管状体。
图2是开关驱动杆示意图。
图3是容积式计量装置示意图，其中(1-3)(1-4)(1-5)(1-8)与图1相同。
图4是杆板开关结构剖视示意图和顶视图。
图5是球形开关示意图，上图为侧视传动结构，中图为开启状态，下图为关闭状态。
图6是蝶形开关示意图，上图为顶视传动结构，中图为开启状态，下图为关闭状态。
图7是对开式闸门开关示意图，上图为顶视图，右下图为关闭状态，左下图为开启状态。
摘要附图中开关处于原位，其中人字形进料管(1)，进料开关(2)，可调进料管(3)，计量容器(4)，传感器保护盒(5)，出料开关(6)，出料管(7)。
具体实施例方式图1是开关联动式充填包装机在双通道中用插板开关结构的示意图，为包装机连续自动制袋——充填——封口生产线的充填机构，其运行情况是物料从总开关(12)开始落下，进入人字形并列进料管(1)(11)，进入左右两通道，开关处于原位置，进料开关(2)的左通道开启，进料到左通道计量容器(5)，右通道关闭，这时出料开关(6)的左通道关闭，右通道开启出料到并列Y形管(7)的出料口，落到制袋机进料口(13)，当左计量容器达到定量标准时，容器下保护盒内称重传感器(9)型号为国产PB-5，发出信息到PLS程控机，启动驱动杆使进料开关插板推进，关闭了左通道，开启了右通道进料到右计量容量(10)，这时出料开关同时联动拉出，开启了左通道，关闭了右通道，物料从并列Y形出料管(7)落到制袋机进料口(13)，当右计量容器内物料达到定量时，再次由传感器(9)发出信息，使开关恢复到原位，如此反复运动。插板每运行一次，两个通道的四个开关联动，两种运行时间同时运行，上下开关和并列开关，改变一次开或关的动作，完成一次出料装袋和一次进料计量。
开关所使用的驱动杆为一扁平形长杆(图2-3)，两头装有小轴，连接动力(2-1)和插板开关(2-4)，驱动杆在靠近动力边设置有中心轴(2-2)固定在底板上，驱动杆绕中心轴转动90度往复动作，可以提高速度2倍以上。
板块式结构的插板开关示意图(图4)，上下连接法兰(4-1)，隔层板(4-2)，密封板(4-3)，垫板(4-4)，为一中间开有单孔或多孔的用螺钉(4-7)紧固连接的开关体，在密封板下面设置插板(4-5)，中间开有一个孔(4-6)，在关闭左通道时用于开启右通道，上图为顶视示意图，下图为剖视示意图，正处于左通道开启，右通道关闭状态。
本实施例在实用中可作为粮食类包装，当称重为1公斤大米时，每分钟可达28包以上，计量精度满足轻工标准GP/T2501-2000要求。
实施例2，图1双通道只需要一半即成为单通道，为半自动分袋包装机，要手工接料封口，粉料的总开关进料口要有喂料机，如螺杆式喂料机来控制进料速度。进料和出料开关使用蝶形开关(图6)，转轴(3)两头固定在轴承座(2)上，轴承座固定在料筒(7)上或底板上，轴(3)的一头用键连接在拨叉式连杆上(1)，拨叉连杆由动力驱动杆(8)拖动，驱动杆(8)可连结几个开关同时联动。使拨叉连杆往复运动90度，蝶片(4)树直时为开启，蝶片(4)放平时为关闭，蝶片树直在落料时要由连杆传入快速摇摆震动，使粉料不沾停在机构上而快速落下，(5)(6)为蝶形开关与进料出料管道的连接法兰。单通道的运行情况只有上下两个开关的联动，原位为图1的左通道，进料开关开启进料，出料开关关闭，当计量达到定量标准，传感器发出信息经继电器、PC机推动联动，出料开启，进料关闭，出料完毕才能再次开启进料，两种运行时间，在单通道中要分开两次进行。所以开关运行两次才能装袋一次。单通道使用容积式计量时见图3，计量容器(1-5)上有进料调节管(1-4)的内部下端装有接近开关(1)如德国施克CM系列，进料调节管可伸缩高度，连接在调节板上(2)，调节板连接在两根长螺杆上(3)，可移动和固定，调节和控制不同需要的定量。长螺杆固定在上层底板(1-3)和下层底板(1-8)中间，出料口下有电子秤(4)显示每次装袋重量，并利用调节板上下移动对定量进行微调，达到最佳精度，可满足国家市场管理定量监督规定的要求。用蝶形开关可秤重25公斤的粉类物料如面粉、饲料、化肥等，每分钟可达10袋。
实施例3，图1所示再增加一台组装在一起成为四通道，是高速全自动包装机，可采用并行排例，或横向排列成一条线，四个通道有四个进料开关和四个出料开关，可采用球形开关见图5，上图为传动机构侧向安装，中图为开启，下图为关闭。转轴(3)用键连接小齿轮(4)，齿轮(4)由共用的长齿条(5)来推动，使4个球形开关同时启动，齿条下有滑板(6)，滑板固定在底板上，齿条由动力直接拖动往复运行，安装时要注意小齿轮的开或关位置对正。(2)为开启状态，(7)为关闭状态。两组双通道的高速机运行方式和双通道实施例1相同，其生产的效率则要提高一倍，开关每运行一次即有两次装袋可分两条自动化生产线作业，实用中由于球形开关有较强的切断功能，配上齿轮转动的强劲力，可作为柔性肉食类的包装，如牛肉干、熟食类、红枣肉等大颗粒的包装，大颗粒物料在总开关的进料口，要有喂料机构，如链条式输送带来控制进料速度。当称重量在500克重其包装速度每分钟可达72包。
实施例4，前三种实施例当改变包装物料或重量时，进料开关和出料开关要作相应的调整，都可以达到上下开关和并列平行开关的联动，如采用对开式闸门开关作为出料开关，出料速度可以加快见图7，用气缸(2)推动连杆(6)驱动闸门开关(5)运行，可采用同时供气给多个气缸使闸门进行联动，上两图为下视图，下左图为开启状态，下右图为关闭状态，气缸安装在料筒的壁上(1)，其中(4)为连杆滑动轴，(3)为闸门滑动轴，(7)为上下管道连接法兰。
从上面四个实施例已知第一实施例为本发明包装机结构和运行方法的典型实例，其他实施例说明本发明的系列化和通用性，进料开关和出料开关将根据包装物料的物理性质来确定，实施例之间主要构件可以相互使用来实施对各种物料的充填包装，所以实施方案将有很多的变化。
权利要求
1.开关联动式充填包装机和方法，所述包装机包括进料管、进料开关、出料管、出料开关、驱动器、计量容器、传感器，其特征在于进料管(1)与进料开关(2)，出料管(7)与出料开关(6)的装置插板开关(2)(6)的板块式结构驱动杆装置计量容器(5)(10)与传感器的装置(9)
2.根据权利要求1的包装机，其特征在于进料管与出料管以双通道为典型，分左通道、右通道，其进料管为人字形状，管下连接进料开关、管上连接总开关，出料管为Y字形状，管上连接出料开关，管下为出料口，单通道为双通道的一边左通道，是直通管，四通道为两组双通道，进料管为众字形态，出料管为双YY字形状。
3.根据权利要求1的包装机，其特征在于进料开关和出料开关是板块式插板开关，有上下连接法兰，隔层板、垫板、密封板，用螺钉连接紧固成一个中间开有单孔或多孔的开关体，密封板下面装置插板，可以将几个插板开关连接成一个集成开关。
4.根据权利要求1的包装机，其特征在于动力传动使用的驱动杆为一扁方形长杆，两头设有小轴连接动力和插板开关，可以直接驱动或靠近动力位置设置中心轴，使驱动杆绕中心轴转动90度。
5.根据权利要求1的包装机，其特征在于计量容器与传感器的装置，称重式时，计量容器下面安装一个中间开有单孔或多孔的保护盒，盒内装有称重电阻应变片电路，容积式时，计量容器上面装有可调进料管，管内下端装有接近开关电路，可调进料管安装在调节板上，调节板固定在两根长螺杆上可移动和固定，长螺杆固定在上层底板和下层底板中间，在出料口下设有电子秤。
6.开关联动式充填包装机和方法，在该方法中物料进入容器内达到定量标准时，由传感器发出信息经由电路、继电器、电脑程控机来推动开关运行，其特征在于经由传感器信息、电路、继电器、电脑程控机来推动或由动力、驱动器直接推动的进料开关和出料开关是同时联动运行的开关，是各种形状与结构的进料开关和出料开关都可连结的运行方法。
7.根据权利要求6开关联动式方法，其特征在于进料开关和出料开关的联动是指进料开关开启连接出料开关关闭联动，出料开关开启连接进料开关关闭联动。这两种联动方式还可一同联动，或分开联动。
8.根据权利要求6开关联动式方法，其特征在于进料开关和出料开关运行的时间是有两种，一是进料开始和出料结束同时启动，同时到达或先后连续到达，二是出料开始和进料结束同时启动、同时到达或先后连续到达，两种运行时间可同时运行或分开运行。
全文摘要
开关联动式充填包装机和方法是一种用于定量充填包装机的机构和方法，进料开关和出料开关为一对联动式开关，其运行方法是进料开关开启连接出料开关关闭，两个开关运行的时间是同步的，进料和出料同时运行，能提高产量，节约能源，运用这一方法，设计了相应的新型充填包装机，可开发系列产品。这种联动式运行方法适宜于各种类型进料开关和出料开关用来提高生产效率。
文档编号B65B1/30GK101037142SQ200610031358
公开日2007年9月19日 申请日期2006年3月16日 优先权日2006年3月16日
发明者黄世甫, 黄胜, 黄荣 申请人:黄世甫