页数：58页文件大小：1.66 MB来源： 包装机械设计ppt课件
本课件讲包装生产线，介绍包装流水线与自动线的组成和分类，讲工艺路线与设备布局的确定、自动线生产率的计算，以及输送装置、分流合流与换向装置、翻身调头装置和中间贮存装置的作用与结构。
第十章 包装生产线：随着包装产业的发展，产品包装已由包装流水线及包装自动线取代单机作业。
图10.1 方便面包装流水线示意图1-面供给装置2-面装碗装置3-自动放碗机构4-加热封口机构5-输送装置6-包装机7-热收缩包装机为进一步提高生产率，在流水线的基础上，再配置适当的自动控制、检测、调整装置、自动供料及输送装置等，使被包装物品能按既定的工序和一定的节拍自动完成包装工艺过程。
整个包装过程不需人直接参与操作，仅需完成
开机、出现故障时进行调整检修、控制等。
这种工作系统即称包装自动生产线。
如图10.2为一综合自动包装线。
从工艺角度来看，包装自动生产线除了具有流水线的一般特征以外，还具有更严格的生产节奏性和协调性。
目前在我国包装各行业中已广泛地应用着不同程度的包装流水线和包装自动生产线。
机联线的辅助设备（输送装置等），并依靠推动控制系统完成确定的工作循环。
如图10.3所示。
图10.3 自动包装线基本组成方框图
其中，辅助装置和自动控制系统是区别流水线与自动生产线的重要标志。
本章主要介绍包装自动生产线。
一般以串联和混联生产线较多；
按照包装机联系的特征可分为刚性、挠性和半挠性生产线三种类型。
图10.4(a)所示为刚性生产线。
被包装物在生产线上完成全部包装工序均由前一台包装机直接传递给下一台包装机,所有机器按同一节拍工作,如果其中一台包装机出现故障,其余各机均应停机。
图10.4 生产线示意图(a)刚性生产线(b)挠性生产线(c)华挠性生产线1、4、8一被包装物2、6、9一包装机3、7、11一成品5、10一中间存贮器图10.4(b)所示为挠性生产线。
被包装物在生产线上完成前道包装工序后,经中间贮存装置贮存,根据需要由输送装置送至下一包装工序。
即使生产线中某台包装机出现故障，也不影响其余包装机正常工作。
图10.4(c)所示为半挠性生产线。
生产线由若干个区段组成，每个区段内的各台包装机间又以刚性联接，各区段间为挠性联接。
目前，刚性和半挠性生产线较常用。
包装自动生产线的建立，不仅提高了产品包装质量、包装速度、减轻了工人劳动强度、减小占地面积，而且，为产品包装过程的连续化、高速化奠定了基础。
第二节工艺路线与设备布局一、工艺路线包装工艺路线是进行包装自动生产线总体设计的依据，它是在调查研究和分析所收集资料的基础上确定的。
设计包装工艺路线时,应保证包装质量、高效率、低成本、结构简单、便于实现自动控制、维修和操作方便等。
根据包装自动生产线的工艺特点,提出以下设计原则：
对于衣领成形器而言，宜选用强度较高的复合包装材料；
制袋一充填一封口机所使用的塑料薄膜应预先印上定位色标，以保证包装件的正确封切位置；
自动灌装机中为使灌装机连续稳定运行，瓶口的形状与尺寸应符合精度的要求等。
工序集中的特点：由于工序集中,减少了中间输送、存贮、转向等环节,使机构得以简化；
可缩减生产线的占地面积。
但是,工序过分集中,会对包装工艺增加更多的限制，降低了通用性,增加了机构的复杂程度,不便于调整等。
所以,采用集中工序时,应保证调整、维修方便,工作可靠,有一定通用性等。
为提高生产率，便于平衡工序的生产节拍,可以将包装操作分散在几个工序上同时进行,使工艺时间重叠,即工序分散。
例如：回转式自动灌装机头数愈多,生产率愈高。
工序分散可减小机构的复杂程度,提高工作可靠性,便于调整和维修等。
但生产线占地面积大,过分分散也使得成本增加,不太经济。
总之，对于工序的集中和分散,应根据生产线的特点全面综合地进行分析比较,力求合理,方案最佳。
各台包装机具有良好的同步性,对于保证包装自动生产线连续协调地生产非常重要。
平衡节拍时,反对压抑先进,迁就落后的平衡办法。
具体采取如下措施：(1)将包装工艺过程细分成简单工序,再按工艺的集中、分散原则和节拍的平衡,组合为一定数量的合理工序。
总之,工艺方案的选择是一个非常复杂的问题,必须从产品包装质量、生产、成本、可靠性、劳动条件和环境保护等诸方面综合考虑。
所制定的包装工艺方案应是先进、可靠和切实可行；
在保证包装质量的前提下,力求提高生产率；
同时,应使生产线结构简单,噪声低，便于操作、维修等。
在制定包装工艺方案时，一般应同时拟定几个不同方案,进行分析对比，在进行必要的试验之后，适当修改和综合，最后确定。
应当指出，工艺方案的合理性并非一成不变,它应随着生产的发展和条件的变化而发生变化。
包装自动生产的工艺原理图只需给出各单机
所完成的功能。
图10.5所示为装箱自动生产线的工艺原理图。
工艺原理图是不可缺少的原始资料，绘制工作循环图及有关机构的设计和选择，都以此为基础。
图10.5 装箱自动生产线的工艺原理图
力求方案最佳。
另外,还应考虑可根据厂房的变化,灵活安排布局并为以后的技术改造留有余地。
图10.6 设备布局图1-取瓶机2-塑料周转箱3-输送装置4-装箱机5-检液装置6-贴标机7-封口机8-灌装机10-空瓶检查台11-洗瓶机
图10.6和图10.7所示为两种布局形式。
图10.6所示各台设备间设置了平面输送装置。
图10.7所示为在设备上部空间设置输送装置。
图10.7 设备上部空间设置输送装置1一灌身制造机2-翻边机3-自动检漏机4-卷边封口机
包装自动生产线的排列可采用多种形式布置，如直线型、直角型或框型等。
至于采用何种形式布置,需综合考虑。
比如：车间的平面布置、柱子间距、各台设备的外形尺寸和生产能力、输送机形式等。
另外,还要便于操作和实现集中控制。
图10.8所示为灌装自动生产线平面布置示意图。
洗箱机4通常按平行于洗瓶机3的中心线布置。
若洗瓶机生产能力为12000瓶／小时，则应配备两台生产能力为6000瓶／小时的灌装封口机6和9。
输送机8为输送机5的延续。
输送机11上设有两个输瓶道兼作中间存贮器。
为保证安全在设备布局时。
应将各运动部件间、各单机间、机器与墙壁间以及生产线之间根据实际情况,留出适当距离。
图10.8 灌装自动生产线平面布置示意图1—取瓶机2—集瓶台3—洗瓶机4—洗箱机5、8、10、11、12一输送机6、9一灌装封口机7—装箱机2.立面布置包装自动生产线中的设备在不同楼层布置时,要考虑
图10.9 灌装和装箱自动生产线布置示意图1—洗瓶机2—灌装机3、9-输送机4—封口机5—检验机6-贴标机7—升降机8—装箱机10-取瓶机
各种条件。
如厂房大小及高度、设备外形尺寸及重量、各工序及包装工艺路线的特点、卫生、安全等。
图10.9所示为食品灌装和装箱自动生产线布置实例。
该布置将洗瓶、装箱过程同灌装分开,从卫生方面看是合理的。
设备的合理布置是一个综合性问题。
应力求降低成本、因地制宜、灵活安排。
为确保生产线能按预定的规律动作，需合理编制生产线的工作循环图即借助图表将自动机及辅助装置的运动配合关系简明地表达出来。
该图编制形式与自动包装机工作循环图相似、拟定方法也相同、主要区别是前者表示的是各主机及辅助装置的动作顺序和时间。
图10.10所示是铝活塞自动包装线的工作循环图。
包括塑料薄膜制袋袋装机、装盒机、装箱机及捆扎机等主机、袋装机与盒装机之间借滑槽与机械手连接；
装盒机与装箱机之间借连续回转的输送带连接；
装箱机与捆扎机之间借水平导槽连接，而总的构成则为一条刚性串联型自动线。
全线由控制柜统一进行程序控制。
绝大多数执行机构依靠油缸驱动，只有少数用电动机。
各主机每完成一次工作循环均需8秒。
图10.10 铝活塞自动包装线工作循环图
下面，结合该自动包装线略作具体分析。
该自动线袋装机与装盒机之间是借机械手来传送被包装物品的，故应妥善协调袋装机的机械手(ⅠZ)与装盒机的机械手(Ⅱ)之间的动作配合。
在装箱机与捆扎机之间也存在类似的情况,当步进油缸结束了推箱程序并发出相应信号时，捆扎机才能进行捆扎，而不应任意确定起始动作时间。
它们之间采用输送带来传送物品，该段联锁性不强，对装箱工作有利。
所以应在拟订过程中要善于发现对全线生产率起主要决定作用的某些关键设备和动作，并寻求合理解决的途径。
如该线中装盒机的生产率约为20盒／分，即包装一盒的周期为3秒。
装箱机的生产率则主要取决于20只小盒集积的时间，亦即与前两道工序完成产品的情况有关。
实际上影响全线生产率的关键设备是袋装机。
而影响袋装机的关键因素乃是横封切断机构与机械手(I)的动作配合。
所以在设计时必须妥善考虑其机构组成及工作特性。
第三节包装自动生产线的生产率一、包装自动生产线的生产率1.挠性生产线的生产率(10-1)式中：Q—生产率Tk—基本包装工艺时间Tf—辅助时间ΣTn—循环外损失时间之和
(10-2)式中:q一生产线中包装机械的台数3.连续式包装机组成的自动生产线的生产率(10-3)式中:i—转盘式包装机的头数
n—转盘的转速二、影响生产线生产率的因素1．对于刚性顺序组合包装自动生产线的实际生产率，随着包装机台数的增加生产率相应提高，但不是简单的正比关系。
当台数增加到一定数量后，再增加包装机台数，生产率反而下降。
主要因为循环外时间损失成为影响生产率的主要因素。
在循环外时间损失相同的条件下,挠性包装自动生产线的生产率总高于刚性生平线。
包装生产线分段时应有利于减小循环外时间损失,提高生产率。
为此，设计时应尽量使空程辅助时间Tf与基本工艺时间Tk重合,各种空程时间互相重合或部分重合。
但随着台数的增加,出现故障的几率增大,时间损失增大,生产率反会降低。
因此,应综
合考虑。
实现自动诊断、自动排除、自动报警和自动保护等，减少因事故造成的停机损失。
第四节输送装置包装自动生产线采用输送装置的目的，不仅仅是起着中间的传送作用，而是将所配备的全部包装工艺设备有机地联系起来而成为一个协调的工作整体，并同时完成包装物品和包装材料的输入及包装成品和次品的输出。
因此，输送装置的工作性能影响着全线的自动化程度、生产能力、包装质量、产品成本、操作条件和卫生、安全等技术指标。
设计时必须根据工艺要求和总体布局合理地加以设计和选用。
包装线使用的输送装置按输送力的来源大体可分为重力式，动力式两大类。
图10.11 滑槽重力式输送装置是依靠物件自身的重力或惯性力以克服滑槽或滑道等的接触摩擦阻力而实现输送的，常见装置有滑槽，滚道和滑轮输送道等。
这种装置结构简单，应用较广。
但只能由上向下输送，运动稳动性差，对于一些严格要求自动线的工作节拍的场合，不宜直接采用。
一般用于包装物块长宽比小于3～4。
常取侧壁高H=（0.25～0.35）物宽（或直经）。
当物件沿重力滚道向下运动时，它与滚柱的接触部位和滚柱两端的轴承内部都存在着摩擦(滑动或滚动的)阻力。
这些阻力都有碍于物件受重力作用而向下运动。
典型的动力式输送装置大致有动力滚道(用链传动各滚柱，如图10.13所示
)、带式、链式、板链式输送机等。
它们能驱动物件作连续或间歇运动。
本节只着重介绍后几种类型的输送装置。
(a)弯道(b)直道图10.12 重力滚道
图10.13 动力滚道1.带式输送机图10.14 输送带的托板及托滚1.带式输送机带式输送机结构简单、工作可靠、造价低廉、适应性强。
特别对工作节拍没有严格要求而且比较干燥的生产场所，可采用柔性或半柔性自动包装线，输送袋、盒、箱等产品。
按输送带下部支承的结构不同，分为托板式及托辊式两种，如图10.14所示。
前者在工作中稳定性较好，但摩擦阻力较大，适用于短距离及轻载的场合；
后者适用于长距离和重载的场合。
带式输送机一般由主从动滚轮、张紧轮、挠性带、托图10.15 带式输送装置
板(或托辊)、拦板(或栏杆)和驱动装置等组成。
挠性带常用棉织带、橡胶带、塑料带、钢带及金属丝编织带等，由于承载较轻，一般以薄型为主。
如图10.15。
图10.17 推进式输送链1-推头2-上托板3-导轨4-下托板如图10.16所示，链条架在导轨上，直接承载大型箱体之类的物件。
因无任何强制性推进元件，一般只适用于低速的水平输送。
如图10.17所示，链条架在导轨上，块状物件被放在托板上，借链条上的推头推送，能始终保持一定的间距，有利于实现所需的工作节拍。
瓶、罐等物件由架在轨道上的板链承载。
(a)图结构简单，只能沿直线方向移送；
(b)图结构较复杂，可沿曲折平面移送。
在自动包装线上都得到广泛应用。
图10.18 板链式输送装置
第五节分流、合流及换向装置一、分流装置对平面布局为并联及混联的自动包装线，必须配备相应的分流(或分路)装置，以便将一条输送带上的物件有规律地分配到若干条并联输送带上去，再转送至并列的其他机组，以完成后续包装工序。
分流装置类型较多，大体上有多列链带式、摆动挡板式、摆动导槽式、摆动输送带式和滚轮转向式等。
图10.19 多列板链式分流装置简图
图10.20 合流装置简图
图10.20所示为合流装置简图。
其中(a)、(b)两图适用于瓶罐的合流装置。
(c)图适用于块状物料的合流装置，其两侧推板与中间推板依次动作密切配合，达到有规律的两路合流输送的目的。
(d)图适用于袋、盒、箱类物件的合流装置。
翻板由光电发讯，控制气缸或油缸执行动作，使来自上层输送带的物件落至下层输送带汇流。
转弯(转角)的换向方式是使被输送的物件在水平面内绕某一垂直轴线转过一定角度(多为90°、180°)而变换其运动方向，但重心位置往往维持原状。
常用的转弯装置如图10.21所示。
其中挡板式(图a所示)和导板式(图b和c所示)主要用于小型圆筒状(瓶、罐等)物件的转弯输送。
转盘式(图d所示)的输送对象与上述相类似，但可提高输送速度。
当物件经过转盘时，应尽量减缓它与弧形栏板的碰撞和摩擦中应适当地限制转盘的转速，使自由放置在转盘上的物件保持相对静止。
圆辊式(图g所示)与锥辊式主要区别为圆柱形辊筒的直径皆相等，但辊两端的链节距不相等，其尺寸关系大致如下
导辊式(图e所示)主要用于块状(箱、盒)及袋状物件的转弯输送。
设计时应使v2＞v1,以改善转向效果。
锥辊式(图f所示)适用于大型箱、盒、袋状物件的转弯输送。
按辐射状排列的锥形辊受链条带动而绕各自的轴线回转。
在自动包装线上，通常为满足包装工艺及设备布局的需要，而采用这种装置。
图10.22所示的两种型式主要用来对块状物件或盒装产
品的输送。
其执行机构，(a)图采用往复运动的推板；
(b)图采用由两付带推头的输送链所组成。
在输送中要求工作密切配合，动作协调，顺序输送，以免损坏产品。
图10.22 拐角平移装置
通常，为了满足自动包装线主机的进料和集积排列等后续工序的需要而设置这种装置。
图10.23所示的五种型式可应用于盒、箱、袋类包装产品。
其中(e)图是一种由机、电、电控制系统组合而成的转向装置，结构较复杂。
根据需要可转90°、180°或270°等角度。
待转向的物件由动力滚道输送至托杆5上方，借气缸7推动托架4连同托杆5上抬，使其夹在托杆5、压盘6之间而脱离动力滚道。
接着电磁离合器(图中未示)吸合使槽轮
机构的主动曲柄1回转，再带动槽轮连同托秆作间歇转位。
当与槽轮同步转动的信号凸轮2转到规定角度时，由于触动微动开关3，离合器脱开，使槽轮机构停转，同时气缸7带动拖架5下降，已转向的物件下落到动力滚道上排出。
动方向保持不变。
通常，为满足自动包装线后续主机的进料需要而设置这种装置。
图10.24所示为翻身调头的不同型式。
其中，导槽式(图a所示)和导轨式(图b所示)，是以后者推动前者进行翻身调头为动力的，适用于尺寸不大的块状或圆柱状物件的输送。
若将导槽或导轨延伸，可将物件翻至任意所需的角度。
转筒式(图c所示)、跌落式(图d、e、f所示)和摩擦带式(图g所示)则适用于输送盒装产品或块状物件，被翻转的角度已在图中注明。
扭曲带式(图h所示)仅适合对较轻的杆状物件进行调头。
图10.24 翻身调头装置简图
图10.25(a)是翻身90与拐角平移的组合型式。
图10.25(b)、(c)是翻身与转向的组合型式。
前者翻身与转向各90°,后者翻身90°,转向180°。
图10.25(d)是翻身与转角的组合型式。
这是利用间歇机构带动一夹板装置来实现的。
(c)转板式(翻身与转向组合)(d）翻板式(翻身与转角组合) 图10.25 组合换向装置
第六节中间贮存装置当自动包装线各主机的生产节拍出现了不平衡状态，或者某台主机需更换包装材料、调整有关执行机构、遇有故障而停车时，为了保证全线正常工作，必须在自动包装线中设置相应的储存装置，使其变成柔性或半柔性的自动包装线，以利于提高生产率和产品质量。
自动包装线中间贮存装置多为小型、简单、兼用的。
所以，它们的贮存量一般都很有限，只能满足后续工序自动机的几十个、几百个甚至几千个工作循环的使用。
从储存装置与被输送对象的相对运动状况来看，大致可分为通过式与返回式两类中间储存装置。
通过式贮存装置有链带式、托板式、转盘式和螺旋式等类型，可根据输送对象的形状、重量、物理特性的不同加以合理选用。
如图10.26所示的板链式兼用型贮存装置。
它用于啤酒
灌装线上的隧道式喷淋杀菌机。
主链带长达十余米、宽约四、五米，沿水平方向缓慢移动，其较大的容量对酒瓶兼起一定的中间贮存作用，使前后两台自动机不因任一台发生偶然故障而造成经常性的短暂停车。
图10.26 板链式兼用型贮存装置简图
该设备的托板借助油缸(或气缸)驱动，沿封闭折线轨迹产生步进运动，从而使瓶子不断前移。
图10.27 托板式兼用型贮存装置送瓶示意图
图10.28所示是用于电池生产包装线上的冷却兼贮存的中间装置。
从前道工序来的物件经输送滑道进人转盘内；
然后沿着螺旋导轨由里向外移动。
由于主轴转速可无级调节，有助于适应前后主机生产能力的变化，并合理控制物件的冷却时间。
就有这样的螺旋形输送滑道作为中间贮存装置。
它依靠金属圆罐本身的重力作用沿着迂回的路线由高处逐级滚向低处，以保证灌装机的均衡工作。
图10.30所示的金属罐液体自动灌装线，在灌装机与集积装箱机之间特配置一台返回式贮存装置。
实际上它是由一条宽大的而且能随机作双向运动的输送带构成的。
当集积装箱机出现故障时，便立即启动该输送带，可将来自灌装机的罐子贮存一定的数量，待故障排除之后，又及时启动输送带使之倒转，将所贮存的罐子送至集积装箱机。
若将这类贮存装置的出入口按对角线方向分布于矩形料库的前后两侧,如图10.29所示那么，可借单向连续运动
的板链使所贮存的物件得以不断回流，以达到协调生产的目的。
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