一种精确调量的量筒伺服灌装机的制作方法

本发明涉及灌装设备技术领域，尤其涉及一种精确调量的量筒伺服灌装机。

背景技术：

灌装机属于是包装机中的分类产品，近年来，随着工业中自动化生产的需求和以及设备和生产工艺的不断发展，目前在食品、饮料、日化等行业中，已经广泛采用自动灌装机取代了传统的手动灌装模式，使生产效率得到了广泛提高。自动灌装机从灌装物料的分类来看，可以分为液体灌装机，膏体灌装机，粉剂灌装机、颗粒灌装机等种类；从灌装的方式来分，可以分为常压灌装机、压力灌装机、真空灌装机等；从生产的自动化程度来讲，可以分为半自动灌装机和全自动灌装生产线。

其中在液体灌装领域，对于灌装机的需求体现在以下几个方面：灌装精确度、灌装速度和稳定性。即对灌装的量要精确控制，同时灌装要高效快速，在单位时间内尽可能提高灌装的瓶数或桶数，同时需要整个灌装过程中操作稳定，避免因意外因素影响整个灌装线。对于液体灌装而言，现有的灌装机多采用气缸推拉式灌装模式，气缸的响应速度慢，且速度不能实现灵活调整，严重影响生产效率，同时灌装精度不高，增加生产成本。同时要提高灌装速度，可以通过增加液体的灌装压力或增加灌装嘴口径，但对于灌装的瓶或桶而言，其口径是固定大小的，因此灌装嘴的口径有上限值，因此通常是增加灌装的压力来提高速度。但速度提到一定上限后，灌装过程的液体就会流动不稳定，容易产生喷溅问题，同时，在高速灌装下，灌装瓶或桶中的气体如何及时排出成为了一个新的问题。以上几个问题影响了灌装的效率和精确性，对生产造成了不利影响。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种可精确调量的量筒伺服灌装机。

本发明完整的技术方案包括：

一种可精确调量的量筒伺服灌装机，包括物料机构、量筒控制机构、灌装机构和瓶子输送机构，

其中物料机构为物料储缸；

量筒控制机构包括量筒伺服电机a和量筒伺服电机b，灌装量筒a和灌装量筒b，以及灌装活塞a和灌装活塞b，灌装量筒a内设有灌装活塞a，以量筒伺服电机a控制灌装活塞a的行程，灌装量筒a通过三向转换阀a分别与物料储缸和输送管a相连；灌装量筒b内设有灌装活塞b，以量筒伺服电机b控制灌装活塞b的行程，灌装量筒b通过三向转换阀b分别与物料储缸和输送管b相连；

灌装机构包括灌装开关阀a，灌装开关阀b，灌装嘴a，灌装嘴b，灌装嘴升降电机，检测电眼a，检测电眼b，检测电眼c；输送管a与灌装开关阀a相连，灌装开关阀a连接有灌装嘴a；输送管b与灌装开关阀b相连，灌装开关阀b连接有灌装嘴b；灌装嘴a和灌装嘴b与灌装嘴升降电机相连；检测电眼a在灌装过程中检测瓶托a是否有瓶子，检测电眼b在灌装过程中检测瓶托b是否有瓶子，检测电眼c为计数电眼，用以检测瓶托个数；

瓶子输送机构包括瓶子输送带，瓶托a，瓶托b和拦截气缸，瓶托a和瓶托b位于瓶子输送带上，其上分别放置有瓶子a和瓶子b，瓶托前方设有供拦截气缸拦截的拦截部；

灌装嘴的喷口包括外壁和内壁，其中内壁连接上方的灌装嘴本体，内壁环成的腔体为液体进入瓶子的灌装通道，内壁通过连接板与外壁连接，外壁与内壁之间的腔体为瓶内气体的排气通道，且外壁上方与灌装嘴本体留有间隙；灌装通道为倒锥形的形状，使排气通道的下方截面大于上方截面，以利于气体排出；外壁下端略低于内壁。

灌装机控制系统可以根据不同的配方对灌装参数进行各自的预设设置，并可以对灌装机启动/停止/复位、输送带、伺服电机、供料泵、灌装重量和报警情况进行单独控制。

灌装行程中的伺服电机运动可分段控制，每段的长度和速度都可以用户根据实际情况自行设定。

利用所述的灌装机进行灌装的方法，包括如下步骤：

(1)初始化：灌装开始按钮按下后，系统状态正常，则灌装机进入初始化状态；

初始化过程中，量筒伺服电机中控制灌装活塞a/b运动到各自的原点位置；和灌装嘴升降伺服电机运动到原点位置，转换阀切换，灌装量筒与物料储缸连通；灌装嘴开关阀关闭，防止物料从灌装嘴溢出；初始化结束后，灌装机进入灌装行程循环；

(2)灌装行程1

转换阀a/b切换使灌装量筒a/b连通物料储缸；灌装嘴开关阀a/b关闭，灌装嘴与物料断开连接；进入抽料过程：伺服电机开始动作使灌装活塞a/b，按照速度参数运动到开始灌装位置；同时瓶子输送带带动瓶托运动到灌装区域后，拦截气缸弹出阻住瓶托；检测电眼c检测瓶托是否为两个，检测电眼a/b检测到瓶托上是否有瓶子，灌装嘴升降伺服电机c，进入下降过程，按照速度参数运动到开始灌装位置，喷口的灌装通道进入瓶口，外侧的外壁位于瓶口外，保证排气通道通畅且起到防止液体溅出；

(3)灌装行程2

灌装行程结束后，切换转换阀a/b，打开灌装嘴开关阀a/b，准备进入灌装过程；

(4)灌装行程3

转换阀a/b和灌装嘴开关阀a/b都打开后，进入灌装过程，伺服电机a/b开始动作，进入推料过程：量筒伺服电机a/b分别使灌装活塞a/b按照速度参数运动到停止灌装位置，灌装嘴升降伺服电机c进入上升过程，按照速度参数运动到停止灌装位置(图中升降伺服电机左侧上方的三角位置)；

(5)灌装行程4

灌装行程结束后，关闭转换阀a/b和灌装嘴开关阀a/b，灌装结束；缩回拦截气缸，使灌装完成的瓶子离开灌装区域，新的瓶子到达灌装区域且通过检测电眼c的瓶数为时，弹出拦截气缸，进入下一个灌装过程。

灌装行程3中，5段的长度分别占行程总长度的0.4、0.25、0.15、0.1和0.1，第2-4段的速度分别为第1段速度的0.6、0.5、0.3和0.2。

本发明相对于现有技术的优点为：针对现有技术中气缸推拉式灌装模式响应速度慢，且速度不能实现灵活调整的技术问题，采用伺服控制电机来替换原有气缸控制，速度可调，控制精度高，并且可以根据不同灌装产品不同的密度，粘度，灌装重量等特性可灵活配置灌装参数，并通过优化的灌装形成工艺设计，实现更加快速，灵活，稳定的灌装生产，提高了设备的自动化和智能化程度。同时喷口的设计使在极高速灌装情况下也可以实现稳定精确灌装，大大提高了灌装效率，通过安全控制回路，在实际生产过程中，有效预防因为硬件问题，误操作等特殊情况引起的安全隐患。

附图说明

图1为本发明的量筒伺服灌装机示意图。

图2为本发明的罐装机构和瓶子输送机构示意图。

图3为喷口结构示意图。

图4为图3的横截面图。

图5为本发明的灌装参数设置图。

图6为灌装机控制界面。

图中，1-物料储缸，2-灌装量筒a，3-灌装量筒b，4-量筒伺服电机a，5-量筒伺服电机b，6-转换阀a，7-转换阀b，8-输送管a，9-输送管b，10-灌装开关阀a，11-灌装开关阀b，12-灌装嘴a，13-灌装嘴b，14-灌装嘴升降电机，15-检测电眼a，16-检测电眼b，17-检测电眼c，18-瓶子输送带，19-瓶托a，20-瓶托b，21-拦截气缸，22-外壁，23-内壁，24-连接板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明公开的可精确调量的量筒伺服灌装机，包括物料机构、量筒控制机构、灌装机构、瓶子输送机构。

其中物料机构为物料储缸1。

量筒控制机构包括量筒伺服电机a2和量筒伺服电机b4，灌装量筒a3和灌装量筒b5，以及灌装活塞a和灌装活塞b，灌装量筒a内设有灌装活塞a，以量筒伺服电机a控制灌装活塞a的行程，灌装量筒a通过三向转换阀a6分别与物料储缸和输送管a8相连，灌装量筒b内设有灌装活塞b，以量筒伺服电机b控制灌装活塞b的行程，灌装量筒b通过三向转换阀b7分别与物料储缸和输送管b9相连。

灌装机构包括灌装开关阀a10，灌装开关阀b11，灌装嘴a12，灌装嘴b13，灌装嘴升降电机14，检测电眼a15，检测电眼b16，检测电眼c17。输送管a与灌装开关阀a相连，灌装开关阀a连接有灌装嘴a。输送管b与灌装开关阀b相连，灌装开关阀b连接有灌装嘴b。灌装嘴a和灌装嘴b与灌装嘴升降电机相连。检测电眼a在灌装过程中检测瓶托a是否有瓶子，检测电眼b在灌装过程中检测瓶托b是否有瓶子，检测电眼c为计数电眼，用以检测瓶托个数，保证每两个瓶托灌装一次。

瓶子输送机构，包括瓶子输送带18，瓶托a19，瓶托b20和拦截气缸21，瓶托a和瓶托b位于瓶子输送带上，其上分别放置有瓶子a和瓶子b，瓶托前方设有供拦截气缸拦截的拦截部。灌装开始是，拦截气缸弹出，灌装结束后，拦截气缸缩回，灌装完成后的瓶子离开灌装区域。

其中灌装嘴的喷口处具体结构如图3-4所示，包括外壁22和内壁23，其中内壁连接上方的灌装嘴本体，内壁环成的腔体为液体进入瓶子的灌装通道，内壁通过连接板24与外壁连接，外壁与内壁之间的腔体为瓶内气体的排气通道，且外壁上方与灌装嘴本体留有间隙，以供气体通过。尤其是灌装通道为倒锥形的形状，使排气通道的下方截面大于上方截面，以利于气体排出。外壁下端略低于内壁，防止罐装的时候部分液体溅出。

利用上述量筒伺服灌装机进行灌装的具体方法为：

(1)初始化：灌装开始按钮按下后，系统状态正常，则灌装机进入初始化状态。

初始化过程中，量筒伺服电机中控制灌装活塞a/b运动到各自的原点位置(图1中灌装活塞左侧的圆点位置)；和灌装嘴升降伺服电机运动到原点位置(图1中升降伺服电机左侧上方的圆点位置)，转换阀切换，灌装量筒与物料储缸连通；灌装嘴开关阀关闭，防止物料从灌装嘴溢出。初始化结束后，灌装机进入灌装行程循环。

(2)灌装行程1

转换阀a/b切换使灌装量筒a/b连通物料储缸；灌装嘴开关阀a/b关闭，灌装嘴与物料断开连接。进入抽料过程：伺服电机开始动作使灌装活塞a/b，按照速度参数运动到开始灌装位置(图1中灌装活塞右侧的三角位置)。同时瓶子输送带带动瓶托运动到灌装区域后，拦截气缸弹出阻住瓶托。检测电眼c检测瓶托是否为两个，检测电眼a/b检测到瓶托上是否有瓶子，灌装嘴升降伺服电机c，进入下降过程，按照速度参数运动到开始灌装位置(图1中升降伺服电机左侧下方的三角位置)，喷口的灌装通道进入瓶口，外侧的外壁位于瓶口外，保证排气通道通畅且起到防止液体溅出。

(3)灌装行程2

灌装行程1结束后，切换转换阀a/b，打开灌装嘴开关阀a/b，准备进入灌装过程。

(4)灌装行程3

转换阀a/b和灌装嘴开关阀a/b都打开后，进入灌装过程，伺服电机a/b开始动作，进入推料过程：量筒伺服电机a/b分别使灌装活塞a/b按照速度参数运动到停止灌装位置(图1中灌装活塞左侧的三角位置)，灌装嘴升降伺服电机c进入上升过程，按照速度参数运动到停止灌装位置(图1中升降伺服电机左侧上方的三角位置)。

(5)灌装行程4

灌装行程3结束后，关闭转换阀a/b和灌装嘴开关阀a/b，灌装结束。缩回拦截气缸，使灌装完成的瓶子离开灌装区域，新的瓶子到达灌装区域且通过检测电眼c的瓶数为2时，弹出拦截气缸，进入下一个灌装过程。

如图5所示，因为不同产品的密度，粘度，灌装重量等都不尽相同，本发明把灌装行程1和3中的伺服电机运动分成5段，每段的长度和速度都可以用户根据实际情况自行设定。其中优选的是，在灌装行程3中，5段的长度分别占总行程长度的0.4、0.25、0.15、0.1和0.1，第2-4段的速度分别为第1段速度的0.6、0.5、0.3和0.2。上述设计在灌装初期的速度最快，此时由于喷口进入瓶口位置较深，液体一般不会溅出，保证效率，在灌装后期降低速度，使液体平缓灌入，防止其溅出并有利于气体的排出。

如图6所示，本发明的灌装机控制系统可以根据不同的配方对灌装参数进行各自的预设设置，并可以对灌装机启动/停止/复位、输送带、伺服电机、供料泵、灌装重量和报警情况进行单独控制，提高了设备的自动化和智能化程度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。