一种全自动计量灌装及包装一体机的制作方法与工艺

本发明涉及一种适用于食品加工领域的包装机，尤其是涉及一种全自动计量灌装及包装一体机。

背景技术：
在食品加工领域，对于如榨菜、萝卜干和乳黄瓜等酱腌菜食料一般都采用塑料袋进行定量包装，为了提高生产效率和降低生产成本，目前已有不少生产厂家开始采用给袋式包装机进行自动包装。现有的专利文件中也有不少给袋式的自动包装机，如专利号为ZL99204659.9(授权公告号为CN2368785Y)的中国实用新型专利所公开的《一种多功能给袋包装机》，该包装机可自动完成取袋、给袋、开袋、充填及热合，它主要由给袋装置、袋夹开闭装置、收幅装置和充填装置构成，其中袋夹开闭装置是由凸轮、摇臂、拉杆、滑板、袋夹摇臂、弹簧和夹板等组件构成，其连接和工作方式为，凸轮旋转使摇臂上下摆动，摇臂摆动时靠压缩弹簧带动拉杆上下移动，拉杆再通过摇臂带动滑板水平移动，滑板又带动袋夹摇臂绕垂直轴线转动，使夹板同时完成袋夹的开闭和收幅动作；在充填装置中，充填头下方安装有前后两块拨板，当充填头下落到一定位置时，其前后拨板可自动打开，撑开包装袋。这种包装机虽然结构比较简单，但包装效率较低，包装不够稳定可靠，因此还有待作进一步改进。

技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，提供一种工作效率高、包装稳定可靠的全自动计量灌装及包装一体机。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该全自动计量灌装及包装一体机，包括工作台和设于工作台上的转盘，沿着所述转盘的边缘依次形成有取袋工位、开袋工位、加料工位、封口工位和下料工位，在上述每个工位上均对应设置有一个用于夹持包装袋的夹袋机构，所述每个夹袋机构均安装在转盘边缘并随着转盘同步转动，其特征在于还包括有：给袋机构，将待输入的包装袋依次逐个输送给取袋工位处的夹袋机构，并由该夹袋机构夹持住由给袋机构输送过来的包装袋；撑袋机构，待上述由取袋工位上的夹袋机构夹持的包装袋从取袋工位处转移动至所述至开袋工位处，该撑袋机构对该转移至开袋工位的包装袋进行撑袋操作；加料机构，待上述由撑袋工位上的夹袋机构夹持的且袋口已被撑开的包装袋从撑袋工位转移至所述的加料工位处，该加料机构将食料加入到该转移至加料工位的包装袋内；热封机构；待上述由加料工位上的夹袋机构夹持的且已装有食料的包装袋从加料工位转移至所述的封口工位处，该热封机构对该转移至封口工位的包装袋进行封口操作；以及下料机构；待上述由封口工位上的夹袋机构夹持的已封口的包装袋从封口工位转移至所述的下料工位处，该下料机构驱动该转移至下料工位的包装袋输送到包装机的成品输出机构上。优选地，该全自动计量灌装及包装一体机还包括有设于所述加料工位与封口工位之间的加液工位，相应地，还包括有加料机构，待上述由加料工位上的夹袋机构夹持的且已装有食料的包装袋从加料工位转移至所述的加液工位处，该加料机构将汁液加入到该转移至加液工位的包装袋内，且该加液后的包装袋后续转移至所述的封口工位处。进一步优选，所述的取袋工位、开袋工位、加料工位、加液工位、封口工位和下料工位沿着转盘边缘均匀分布，在所述转盘的下方设有能来回摆转的凸轮，所述的凸轮具有沿着凸轮外周面依次排列的第一平稳面、凹面、第二平稳面和凸面，其中第一平稳面和第二平稳面处于同一圆周面上，且第一平稳面、第二平稳面以及凸面对应的弧度均为60度，所述凹面对应的弧度为180度，在凸轮摆转过程中，所述的凸面与下料工位和取袋工位中的其中一个夹袋机构相配合，所述的第一平稳面与取袋工位和开袋工位中的其中一个夹袋机构相配合，所述的凹面始终与加料工位和加液工位的夹袋机构相配合并与开袋工位和封口工位中的其中一个夹袋机构相配合，所述的第二平稳面与封口工位和下料工位中的其中一个夹袋机构相配合。这样，通过凸轮的摆转，可以实现夹袋机构的状态变化。凸轮摆转可以选择多种角度，优选地，所述凸轮的摆转角度为10～50度。夹袋机构可以有多种结构，所述的夹袋机构包括第一夹臂和第二夹臂，第一夹臂和第二夹臂通过拉簧连接，第一夹臂的内端和第二夹臂的内端相互铰接且铰接点与所述凸轮的外周面接触配合，第一夹臂的外端设有第一夹头，第二夹臂的外端设有第二夹头，在所述铰接点与凸轮的第一平稳面及第二平稳面相配合的状态下，所述的第一夹臂和第二夹臂处于初始状态而夹持住袋口闭合的包装袋，在所述铰接点与凸轮的凸面相配合的状态下，所述的第一夹臂和第二夹臂由初始状态向外张开并松开包装袋，在所述铰接点与凸轮的凹面相配合的状态下，所述的第一夹臂和第二夹臂由初始状态向内收拢并夹持住袋口撑开的包装袋。撑袋机构可以有多种结构，优选地，所述的撑袋机构包括第一撑袋杆、第二撑袋杆、第一驱动机构、第一吸袋杆、第二吸袋杆、第二驱动机构和吹气杆，所述的第一撑袋杆和第二撑袋杆设于待撑开包装袋的上方，所述的第一驱动机构驱动第一撑袋杆和第二撑袋杆撑开所述包装袋的袋口，所述的第一吸袋杆和第二吸袋杆分别设于所述包装袋的两侧且相互正对，所述的第二驱动机构在包装袋袋口被第一撑袋杆和第二撑袋杆撑开之前驱动第一吸袋杆和第二吸袋杆吸开包装袋袋口，所述的吹气杆设于所述包装袋的上方且设于第一撑袋杆与第二撑袋杆之间，且所述吹气杆的吹气口正对包装袋袋口。热封机构可以有多种结构，优选地，所述的热封机构包括第一热封座、第二热封座、第一驱动件、立式固定挡板、立式活动挡板和第二驱动件，所述的立式固定挡板位于所述第一热封座和第二热封座的下方，所述立式活动挡板在第二驱动件的驱动下相对立式固定挡板作水平来回移动，待包装袋被输送至立式固定挡板与立式活动挡板之间，所述第二驱动件驱动立式活动挡板朝立式固定挡板靠拢而压平所述的包装袋，所述第一驱动件驱动第一热封座和第二热封座相互贴靠并压紧所述包装袋的袋口。进一步优选，所述的立式固定挡板和立式活动挡板均为平板，且立式固定挡板和立式活动挡板宽度大于所述包装袋的宽度，所述立式固定挡板和立式活动挡板的下边沿低于所述包装袋的下边沿。下料机构可以有多种结构，优选地，所述的下料机构包括与所述的夹袋机构和成品输出机构相配合的摆杆机构，所述的摆杆机构包括水平摆动杆和摆动杆驱动机构，所述的水平摆动杆位于夹袋机构下方，所述的夹袋机构经水平摆动杆作用而松开所夹持的包装袋，且松开后的包装袋掉落到所述成品输出机构的进料口。摆动杆驱动机构可以有多种结构，优选地，所述的摆动杆驱动机构包括：第一旋转气缸，竖直设置且驱动轴朝上；第二旋转气缸，竖直设置且驱动轴朝上；第一水平摆块，中间安装在所述第一旋转气缸的驱动轴上；第二水平摆块，中间安装在所述第二旋转气缸的驱动轴上；第一立杆，底端与所述第一水平摆块的第一端相固定，顶端与所述水平摆动杆的第一端相固定；第二立杆，底端与所述第二水平摆块的第一端相固定，顶端与所述水平摆动杆的第二端相固定；以及水平连杆，两端分别与第一水平摆块的第二端和第二水平摆块的第二端相铰接。与现有技术相比，本发明的优点在于：该全自动计量灌装及包装一体机通过转盘的转动，使转盘上的夹袋机构能转动到不同的工位，不同工位上的给袋机构、撑袋机构、加料机构、热封机构及下料机构独立工作且相互配合以完成包装袋的包装工作，并且，对撑袋机构、热封机构和下料机构都在现有技术的基础上进行了结构改进，使包装更加稳定可靠，工作效率更高。附图说明图1为本发明实施例的结构示意图；图2为本发明实施例中凸轮与夹袋机构配合的结构示意图；图3为本发明实施例中凸轮与夹袋机构配合的另一状态的结构示意图；图4为本发明实施例中凸轮的结构示意图；图5为本发明实施例中撑袋机构的安装结构示意图；图6为本发明实施例中撑袋机构的结构示意图；图7为本发明实施例中热封机构的安装结构示意图；图8为本发明实施例的热封机构在压平和热封操作前的结构示意图；图9为本发明实施例的热封机构在压平后且还未热封时的结构示意图；图10为本发明实施例的热封机构在完成压平和热封操作后的结构示意图；图11为本发明实施例的下料机构的安装结构示意图；图12为本发明实施例的摆杆机构在摆动杆向后摆动状态下的结构示意图；图13为本发明实施例的摆杆机构在摆动杆向前摆动状态下的结构示意图；图14为本发明实施例中摆杆机构与夹袋机构相配合的结构示意图；图15为图14中A部的放大示意图。具体实施方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。如图1至图4所示，本实施例中的全自动计量灌装及包装一体机包括工作台1和设于工作台1上的转盘2，沿着转盘2的边缘依次均匀分布有取袋工位、开袋工位、加料工位、加液工位、封口工位和下料工位，在上述每个工位上均对应设置有一个用于夹持包装袋12的夹袋机构10，每个夹袋机构10均安装在转盘2边缘并随着转盘2同步转动。在转盘2的下方设有能来回摆转的凸轮11，凸轮11具有沿着凸轮外周面依次排列的第一平稳面111、凹面112、第二平稳面113和凸面114，其中第一平稳面111和第二平稳面113处于同一圆周面上，且第一平稳面111、第二平稳面113以及凸面114对应的弧度均为60度，凹面112对应的弧度为180度。在凸轮11摆转过程中，凸面114与下料工位和取袋工位中的其中一个夹袋机构10相配合，第一平稳面111与取袋工位和开袋工位中的其中一个夹袋机构10相配合，凹面112始终与加料工位和加液工位的夹袋机构10相配合并与开袋工位和封口工位中的其中一个夹袋机构10相配合，第二平稳面113与封口工位和下料工位中的其中一个夹袋机构10相配合。本实施例中，凸轮11的摆转角度在10～50度之间。本实施例中，夹袋机构10包括第一夹臂101和第二夹臂102，第一夹臂101和第二夹臂102通过拉簧104连接，第一夹臂101的内端和第二夹臂102的内端相互铰接且铰接点与凸轮11的外周面接触配合，第一夹臂101的外端和第二夹臂102的外端均设有夹头103，在铰接点与凸轮的第一平稳面111及第二平稳面113相配合的状态下，第一夹臂101和第二夹臂102处于初始状态而夹持住袋口闭合的包装袋12，在铰接点与凸轮的凸面114相配合的状态下，第一夹臂101和第二夹臂102由初始状态向外张开并松开包装袋12，在铰接点与凸轮的凹面112相配合的状态下，第一夹臂101和第二夹臂102由初始状态向内收拢并夹持住袋口撑开的包装袋12。沿着转盘2的四周依次设置有给袋机构3、撑袋机构4、加料机构5、加液机构6、热封机构7、下料机构8和成品输出机构9。其中，给袋机构3将待输入的包装袋依次逐个输送给取袋工位处的夹袋机构10，并由该夹袋机构10夹持住由给袋机构3输送过来的包装袋12；撑袋机构4待上述由取袋工位上的夹袋机构10夹持的包装袋12从取袋工位处转移动至开袋工位处，该撑袋机构4对该转移至开袋工位的包装袋12进行撑袋操作；加料机构5待上述由撑袋工位上的夹袋机构10夹持的且袋口已被撑开的包装袋12从撑袋工位转移至加料工位处，该加料机构5将食料加入到该转移至加料工位的包装袋12内；加液机构6待上述由加料工位上的夹袋机构10夹持的且已装有食料的包装袋从加料工位转移至所述的加液工位处，该加液机构6将汁液加入到该转移至加液工位的包装袋内，且该加液后的包装袋10后续转移至所述的封口工位处；热封机构7待上述由加料工位上的夹袋机构10夹持的且已装有食料的包装袋从加料工位转移至所述的封口工位处，该热封机构7对该转移至封口工位的包装袋12进行封口操作；下料机构8待上述由封口工位上的夹袋机构10夹持的已封口的包装袋12从封口工位转移至所述的下料工位处，该下料机构8驱动该转移至下料工位的包装袋12输送到包装机的成品输出机构9上。如图2所示，凸轮11的凸面114与取袋工位上的夹袋机构10相配合，使该夹袋机构10处于张开状态，此时，给袋机构3准备将包装袋输送到该夹袋机构10上；第一平稳面111与开袋工位上的夹袋机构10相配合，此时，该工位上的夹袋机构10出于初始状态，并夹住袋口出于闭合状态的包装袋；凹面112与加料工位、加液工位和封口工位的夹袋机构10相配合，此时，这些工位上夹袋机构向内收拢并夹持住袋口出于撑开状态的包装袋12；第二平稳面113与下料工位上的夹袋机构相配合，此时，该工位上的夹袋机构10出于初始状态，并夹住袋口处于闭合状的包装袋12；如图3所示，该状态下的凸轮11为图2所示状态的凸轮顺时针摆转一定角度，该摆转动角度可以为10～50度之间。凸轮11摆转后，其凸面114与下料工位上的夹袋机构10相配合，此时，该工位上的夹袋机构10松开包装袋，包装袋落入成品输出机构9上；第一平稳面111与取袋工位上的夹袋机构10相配合，此时，该工位上的夹袋机构10夹持住从给袋机构3送入的包装袋12；凹面112与开袋工位、加料工位及加液工位上的夹袋机构10相配合，此时，这些工位上的夹袋机构10夹持住袋口出于撑开状态的包装袋12；第二平稳面113与封口工位上的夹袋机构10相配合，此时，该工位上的夹袋机构10夹持住袋口出于闭合状态的包装袋12，从而待热封机构7进行封口操作。如图5和图6所示，本实施例中的撑袋机构4包括第一撑袋杆41、第二撑袋杆42、第一驱动机构43、第一吸袋杆44、第二吸袋杆45、第二驱动机构46和吹气杆47。其中第一撑袋杆41和第二撑袋杆42设于待撑开包装袋12的上方，第一驱动机构43驱动第一撑袋杆41和第二撑袋杆42撑开包装袋12的袋口；第一吸袋杆44和第二吸袋杆45分别设于包装袋12的两侧且相互正对，第二驱动机构46在包装袋12袋口被第一撑袋杆41和第二撑袋杆42撑开之前驱动第一吸袋杆44和第二吸袋杆45吸开包装袋12袋口；吹气杆47设于包装袋12的上方且设于第一撑袋杆41与第二撑袋杆42之间，且吹气杆47的吹气口正对包装袋12袋口。具体地，撑袋机构4中的第一驱动机构43具体包括机座431、升降转轴432、悬臂433、第一活动板434、第二活动板435、连杆436、连杆驱动件、拉板437和复位弹簧438。其中机座431位于转盘2的上方，升降转轴432设于机座431上，悬臂433横向设置，悬臂433的第一端固定在升降转轴432上并随着升降转轴432作上下同步移动。第一活动板434和第二活动板435大致呈T型，且沿着悬臂433的长度方向依次分布，第一活动板434和第二活动板435形状相同且均铰接于悬臂433。第一活动板434自铰接点分别延伸有第一上延伸臂、第一下延伸臂和第一横向延伸臂，即第一活动板434大致呈T型，第一撑袋杆41连接在该第一下延伸臂上。第二活动板435自铰接点分别延伸有第二上延伸臂、第二下延伸臂和第二横向延伸臂，即第二活动板435也大致呈T型，第二撑袋杆42连接在该第二下延伸臂上。连杆436的第一端设于机座431上，连杆驱动件(图中未示)设于机座431内并驱动连杆436来回移动，该连杆驱动件为常规驱动结构，在此不展开描述。拉板437呈L型，拉板437的中部铰接于悬臂433，连杆436的第二端与拉板437的竖向端相固定，第一活动板434的第一横向延伸臂和第二活动板435的第二横向延伸臂活动搭置在拉板437的横向端上。复位弹簧438的两端分别与第一活动板434的第一上延伸臂和第二活动板435的第二上延伸臂相连接固定。第一撑袋杆41和第二撑袋杆42在第一驱动机构43驱动下实现撑袋操作，第一驱动机构43的操作过程如下：连杆驱动件驱动连杆436向机座431方向移动(图6中为向右移动)，由于拉板437铰接于悬臂433上，因而随着连杆436向右移动，拉板437作顺时针转动，相应地，拉板437的横向端向上移动并带动第一活动板434绕着其铰接点逆时针转动，并带动第二活动板435绕着其铰接点顺时针转动，此时，复位弹簧438被拉开，第一撑袋杆41与第二撑袋杆42相对靠拢。撑袋时，连杆436反向移动(图6中为向左移动)，拉板437作逆时针转动，此时，被拉伸的复位弹簧438复位，从而带动第一活动板434绕着其铰接点顺时针转动，并带动第二活动板435绕着其铰接点逆时针转动，相应地，第一撑袋杆41和第二撑袋杆42相对分开而对包装袋12实现撑袋操作。本实施例中，第二驱动机构46包括驱动气缸461、第一驱动轴462和第二驱动轴463，第一驱动轴462上安装有第一吸袋杆44，第二驱动轴463上安装有第二吸袋杆45，并且，驱动气缸461的输出轴通过联动机构(图中未示)带动第一驱动轴462和第二驱动轴463作反向移动，联动机构可以采用如齿轮联动等机构，属于常规机构，在此不再展开描述。如图7至图10所示，本实施例中的热封机构7包括有热封组件和包装袋压平组件，其中，热封组件包括支架70、第一驱动件、第一驱动臂77、第二驱动臂78、第一热封臂75、第二热封臂76、第一热封座71和第二热封座72。第一驱动件(图中未示)采用安装在支架1上，第一热封臂75和第二热封臂76呈弧形并转动地设置在支架70上，第一热封座71固定在第一热封臂75的操作端，第二热封座72固定在第二热封臂76的操作端，第一驱动臂77和第二驱动臂78均安装在第一驱动件的驱动端，并且，第一驱动臂77与第一热封臂75相连接，第二驱动臂78与第二热封臂76相连接，在第一驱动件驱动下，第一热封臂75和第二热封臂76同时作弧形运动并进而使第一热封座71和第二热封座72相互靠拢或者分开。包装袋压平组件整体位于热封组件的下方，压平组件包括支架70、第二驱动件、立式固定挡板73和立式活动挡板74。立式固定挡板73固定在支架70上并位于第一热封座71和第二热封座72的下方，第二驱动件为固定在支架70上的水平驱动气缸79，立式活动挡板74安装在水平驱动气缸79的驱动端，立式活动挡板74在水平驱动气缸79的驱动下相对立式固定挡板73作水平来回移动。本实施例中，立式固定挡板73和立式活动挡板74均为平板，且立式固定挡板73和立式活动挡板74宽度大于包装袋12的宽度，立式固定挡板73和立式活动挡板74的下边沿低于包装袋12的下边沿，以此来获得更好的包装袋压平效果。该热封机构7的工作过程如下：首先，夹袋机构10夹持的已经装有食料的包装袋12输送至封口工位，即移动至立式固定挡板73与立式活动挡板74之间；然后，压平组件开始工作，立式活动挡板74在水平驱动气缸79的驱动下朝立式固定挡板73靠拢而压平包装袋12；最后，热封组件开始工作，在第一驱动件驱动下，第一热封座71和第二热封座72相互贴靠并压紧包装袋12的袋口，以完成热封。待压平和热封完成后，热封后的包装袋被输送到下料工位，待压平和热封的包装袋12再次被输送到该封口工位进行压平和热封操作，以此循环。如图11至图13所示，本实施例中的下料机构8包括与夹袋机构10及成品输出机构配合的摆杆机构，该摆杆机构包括水平摆动杆81和摆动杆驱动机构82。其中水平摆动杆81位于下料工位的夹袋机构10下方，该夹袋机构10经水平摆动杆81作用而松开所夹持的包装袋12，且松开后的包装袋12掉落到成品输出机构9的进料口91内。具体地，该摆动杆驱动机构82包括第一旋转气缸821、第二旋转气缸822、第一水平摆块823、第二水平摆块824、第一立杆825、第二立杆826以及水平连杆827。其中，第一旋转气缸821和第二旋转气缸822均竖直设置且驱动轴朝上；第一水平摆块823和第二水平摆块824大小和形状相同且均呈钝角三角形状，第一水平摆块823的钝角区域和第二水平摆块824的钝角区域分别安装在第一旋转气缸821和第二旋转气缸822的驱动轴上，第一立杆825的底端固定在第一水平摆块823的第一锐角区域，第二立杆826的底端固定在第二水平摆块824的第一锐角区域，第一立杆825的顶端与第二立杆826的顶端通过水平摆动杆81相连。水平连杆827的两端分别铰接于第一水平摆块823的第二锐角区域和第二水平摆块824的第二锐角区域。第一旋转气缸821和第二旋转气缸822同步同向转动，水平摆动块相对于对应旋转气缸的驱动轴进行摆动，在水平摆动块摆动过程中，可以实现水平摆动杆81的前后移动。此外，为了便于包装袋12落入成品输出机构9的进料口91内，本实施例中，在水平摆动杆81上固定有导向片83，该导向片83自上而下向前伸出并向后内凹。导向片83位于水平摆动杆81的下方并位于第一夹臂101与第二夹臂102之间，被夹持的包装袋12位于该导向片83的前侧，松开后的包装袋12顺着导向片83落入成品输出机构9的进料口91内。本实施例中，成品输出机构9包括向前输送的环状输送带92和安装在环状输送带92上的包装袋分隔板93，靠近包装袋12下方的两相邻包装袋分隔板93之间构成成品输出机构9的进料口91。本实施例中的环状输送带92的驱动结构为常规结构，在此不展开描述。如图14和图15所示，夹袋机构10的夹头103包括固定夹片1031、活动夹片1032、碰块1033、活动轴1034、套筒1035和压簧1036。其中，固定夹片1031固定在对应夹头103的头部，活动夹片1032相对于固定夹片1031设置并位于固定夹片1031的前侧，碰块1033固定在活动夹片1032上，碰块1033位于活动夹片1032的下方且位于水平摆动杆81的正前方。为避免硬性碰撞，本实施例中，碰块1033采用橡胶轮，在水平摆动杆81上与碰块1033相碰的位置安装有缓冲片84。活动轴1034前后向分布且穿过固定夹片1031和活动夹片1032，活动轴1034的前端固定在活动夹片1032上而与活动夹片保持同步移动，套筒1035套设在活动轴1034上并固定在固定夹片1031背面。压簧1036套设在活动轴1034上，压簧1036的前端与套筒1035相抵，压簧1036的后端与活动轴1034的后端相抵。活动夹片1032向前移动后，压簧1036被压缩，从而使活动夹片1032保持有向固定夹片1031靠拢而夹住包装袋12的趋势。该下料机构8的工作过程如下：首先，夹持有包装袋12的夹持机构10随着转盘2的转动被转移至摆杆机构82的上方，此时，包装袋12被夹持在固定夹片1031与活动夹片1032之间；然后，在摆动杆驱动机构82的驱动下，水平摆动杆81向前移动，向前移动的水平摆动杆81推动碰块1033和活动夹片1032向前移动，进而使活动夹片1032与固定夹片1031之间留出空隙，同时，夹持住的包装袋12被松开并顺着导向片83落入成品输出机构9的进料口91内；最后，在成品输出机构9的输送下，依次进入进料口91的各个包装袋12被依次输出，从而实现整个下料过程。此外，本实施例中的给袋机构、加料机构及加液机构为现有的常规结构，在此不展开描述。以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理前提下，可以对本发明进行多种改型或改进，这些均被视为本发明的保护范围之内。