《包装工艺及设备》全册配套完整教学课件2

《包装工艺及设备》全册配套完整教学课件2一、计数法

是指包装物料按个数进行计量和包装的方法。常用计数方法有如下几种类型。1.单件计数

通常用于块状物料，可使物料单列定向排列并依次通过光电计数装置，光电计数器发出电信号输入计数电路进行计数，并由数码管加以显示。当计数达到给定量时，控制信号即控制输送物料闸门，从而完成一次计数循环。2.多件计数由计量腔一次装入多件物料进行计量3.转盘计数

主要适用于药片,钢珠等规则颗粒物料，它是在转盘上平均分布的扇区面内均布一定数量的小孔，形成若干组均分的间隔孔区，改变每一扇形区的孔数即改变计数值。4.履带计数

多适用于片状和球形等规则物料计数，主要由具有若干匀布凹槽的履带带动物料依次通过传感器进行计数。

二、定容法

定容法广泛用于密度稳定的粉状、颗粒状、膏状物料的计量。常见的有以下几种方法。1.量杯式：利用量杯的容积进行计量。2.螺杆式：利用螺杆的螺旋槽在单位转速中的总旋容积进行计量。3.真空充填4.定时充填5.倾注式充填

三、称重法

主要应用于受潮易结块，颗粒大小不均匀，密度的变化幅度较大的物料的计量。1.毛重式充填2.净重式充填第二节

容积式充填定义：将产品按预定容量填充到包装容器内分类：（根据物料容积计量方式不同）量杯式、可调容量式、气流式、柱塞式、螺杆式、计量泵式、插管式、料位式、定时式；适用范围：对于密度较稳定的粉末，细颗粒，膏状物料较合适。特点：结构简单、计量速度快、造价低、但精度低。1、螺杆式充填

通过控制螺杆旋转的转数或时间来量取产品。构成：螺杆计量装置、物料进给机构、传动系统、控制系统、机架。传动过程：1、启动电机，带动小带轮及大带轮，使大带轮绕着螺杆轴空转。2、当计量开始时，给电磁离合器一个信号，于是与主轴连在一起的离合器和大带轮吸合，主轴转动，固定在主轴上的光电码盘同时转动，计量螺杆也同步转动。3、计量螺杆转过预定圈数实现计量时，光电码盘也转过同样的圈数，使电气控制系统发出信号，离合器与大带轮脱开，计量过程结束。2、量杯式充填机

量杯式充填机适合于小粒状、碎片状及粉末状等流动性能良好的物料充填。生产中根据物料的比重稳定性的好与差,量杯分为固定式和可调式两种。过程：

物料经料斗1靠重力落到计量杯内。主轴11带动圆盘旋转时，粉料刮板9将量杯3上面多余的物料刮去。当量杯转到卸粉工位时，开启圆销7推开定量杯底部活门4，于是量杯中的物料在自重作用下充填到下方的容器中。

如果容积的大小不同、则还可以更换量杯。3、可调容量式充填机采用可随产品容量变化而自动调节容积的量杯量取产品。量杯由上下两

部分组成。通过调节机构可以改变上下量杯的相对位置，实现容积微调。量杯定量的包装速度可达300～600次／分。若与真空充填装置相配合，既可以防止粉尘飞扬，又可以加快落料速度，提高包装速度．还应注意使下料斗的物流道尽可能地短些，以使物料落入容器的时间减到最小，减少粉尘的飞扬。4、气流式填充机

为了进一步提高计量精度或减少物料的氧化,可采用真空或气流式充填机构充填。

充填物料时，先将容器抽真空，继而使物料充填到容器中去。

由于容器处于真空状态下，故物料充填到容器内时相当均匀，且空隙极小,因而计量精度较高。

过程：充填轮2作匀速间歇转动，当轮中量杯口与料斗接合时，恰好配气阀也接通了真空管，物料就被吸入量杯。当量杯转位到包装容器的上方时，量杯中的物料就被经过配气阀输送过来的压缩空气吹到容器中。

这种充填装置克服了真空式充填装置计量不精确的缺点,它在很大范围内应用都能达到土1％的精确度。

量杯的高度一般为150mm。

实际生产中,量杯的横截面形状可以是圆形、椭圆形、方形、矩形,也可以是其它任意形状。5、真空容器充填

升降机将包装容器4升起，使密封垫紧压在容器口部密封；

通过抽气座2下部的滤网给容器抽真空，然后将料斗1中的物料充填到容器中；

为使物料充填的紧密，多采用脉动式抽真空；

由于容器处于真空，故物料充填到容器内相当均匀、紧密，充填精度也较高。6、柱塞式充填机

采用调节柱塞行程而改变产品容量的柱塞筒量取产品，并将其充填到容器中。

过程：当柱塞推杆7向上移动时，由于物料自重，使进料活门5向下压缩弹簧6，于是物料从活门5与柱塞顶盘3的环隙进入柱塞下部缸体2的内腔中。

当柱塞4向下移动时，活门5在弹簧的作用下关闭环隙，柱塞4下部的物料就被柱塞压出并充填到容器中。

利用柱塞两极限位置间形成的一定空间的容腔来计量物料。7、计量泵式充填机转鼓式充填机利用计量泵中齿轮的一定转数量取产品。转阀2转一圈，充填两次，每次的容量可用螺钉3调节，充填速度与转阀转速有关。转鼓回转，物料靠自重由上料口装入计量容腔，且边转动边上料。物料在容腔中随转鼓转到出料口而自由落入包装容器——袋或盒中。转鼓的转速视包装物料及计量容腔的结构不同，可在0.025—1m/s范围内变化。如果转速过快，会使计量不够准确。8、插管式充填机过程：将内径较小的插管插入具有一定粉层高度的储料槽中，由于粉末之间及粉末与管壁间都有附着力，当插管被提起时也不致于使粉末脱落下去。当插管转到卸粉工位时，由顶杆将插管中的粉末推入容器3中。多用于小容量的药粉胶囊充填。这种装置的计量范围一般为40～100mg,误差约为7％,充填速度为30次／分,每次一般装5～6件。

总结：1、量杯充填

量杯的结构有转盘式，转鼓式，插管式3种特点：①可采用固定式量杯或可调式量杯；

②充填精度较低；

③可进行高速充填。适用于充填流动性能良好的粉末状，颗粒状，碎片状物料。2、

螺杆充填特点：充填速度快，飞扬小，充填精度较高。适用于充填流动性能较好的粉末状细颗粒状物料，特别是在出料口容易起翘而不易落下的物料，不适用于易碎的片状，块状物料和视密度变化较大的物料。总结3、真空充填特点：①可获得较高的充填精度；②能减少包装容器内氧气含量，延长物料的保存期；③可防止物料粉尘弥散。真空容器充填特点：①物料充填到容器内相当均匀，紧密，充填精度比较高；②充填精度要受容器容积的影响。真空量杯充填特点：

①充填精度高；②充填范围大4、定时充填原理：通过控制物料流动时间或调节进料管流量来量取产品，并将其充填到包装容器中。特点：①结构简单；②价格便宜；③充填精度较低。计时振动充填，适用于各种粉末，颗粒状物料。等流量充填，充填精度受容器容积的影响，充填精度高，充填范围大。二、填充机的进给系统1、螺旋推进器

为自由流动和非自由流动的粉末状、片状、小粒状和其他形状的物料提供了一种均匀进给的方法。充填量控制：螺旋推进器转速、量器速率；

可用于多功能包装机，如成型－充填－封口机；2、重力流动系统

重力流动方法是最简单的进料方法，用在自由流动的产品包装上。如咖啡、茶叶、大米、糖和盐等。

充填量控制（流速）：流动角、产品特性、进料系统压力、流孔尺寸；

采用大批进给和细流进给相结合的方式给料。3、振动进料器

能进给各种各样的产品，如粉末、小食品一类的松脆物料，以及蔬菜交工中的大的松散颗粒料等充填量控制：改变振动器的进料速度、进料时间、频率或振幅、或振动盘的倾角；

用于加料秤系统；4、输送带进料器

用来传送的产品广泛，如用于矿物和磨料等化学物品输送的坚固多层结构的输送带、输送食品等的卫生输送带等5、螺旋进料器

有两种基本类型：以恒定速度输送的卧式进料器；把产品从地面料斗送到充填系统的软管进料器。

进料速度控制：改变螺旋转速6、振动料仓进料系统

主要用于充填大型的容器，如大桶或大袋7、级联充填系统

产品以瀑布式进给到敞口容器中。外溢的产品再循环回到最初的产品流中。充填量控制：容器的速度、容器倾斜角度、振动频率和振幅。

8、真空充填系统（两种类型）

一类是把容器抽成真空，产品通过一个小孔流入容器。这种装置取脉动式抽真空，真空度和脉动次数决定最终的充填量。基本充填量由抽真空用筛网伸入容器的深度决定。

另一种类型是把产品充填到已抽成真空的旋转贮料器中，然后再把它排放到轮下移动的容器或漏斗中。改变套筒式贮料器深度可调整容积。第三节

称重式充填

有许多物料常容易受潮而结块，使颗粒大小不均，密度变化幅度较大，此类产品适合采用称重法计量，以保证精度。分类11、毛重式充填2、净重式充填

毛重式充填装置在充填过程中，产品连同包装容器一起称重的机器。通常用于产品在称重料斗中因有粘连现象而损害称重系统精确度的场合。包装容器本身的重量直接影响充填物料的规定重量。不适用于包装容器质量变化较大，或物料重量占整个重量百分比很小的场合。净重式充填机先称出预定质量的产品，并将其充填到包装容器内。称量精度高，广泛用于要求充填精度高及贵重的流动性好的固体物料，还用于充填酥脆易碎的物料，特别适用于质量大且变化较大的包装容器。一、间歇式称重装置1、单台秤采用单台秤称重，生产效率较低，且称重速度加快时精度就降低。2、多台秤采用多台秤计量可大幅提高生产率。它尤其适合于粗粒和块状物料的高精度计量。分类2：按称重的方式，分为间歇式充填机、连续式充填机；

A振动给料的普通电子称

B机械电子秤：双杠杆阻尼秤：双杠杆称重原理：当称量值在500～1000g时，误差可控制在0.4％以内,所以称量精度还算较高。

A、副秤杆17被电磁铁20吸住，一旦主副通道同时给计量料斗8供料时，主秤杆18逐渐抬起；B、当达到主秤杆的给定量值时，吊架19的下限位板恰好吊住副秤杆，开关22发出信号，电磁铁4关闭主通道的阀门6，主通道停止供料，电磁铁20将副秤杆释放；

C、副通道继续供料，当计量料斗8中的物料达到重的称量定值时，开关23发出信号，电磁铁5关闭副通道阀门7，副通道供料立即停止。D、电磁铁9将门钩10拉开，计量料斗底板自行落下，物料经漏斗11落入包装容器中。称量过程：C高精度计量组合秤一般可配备多达9～14个秤斗，呈水平辐射状排列，物料从中央料斗再进入分料斗和各秤斗，每一秤斗都配有重量传感器，可分别同时精确测出各斗中物料重量。然后根据选定的组合数目，借助电子计算机作快速计量，从至少511种物料组合中挑选出等于或略大于标重的最佳秤斗组合，作为包装物料重量。

误差一般不超过±1%，每分钟称重60～120次。二、连续式称重充填机间歇式称量装置只能用于低速称量充填中，故它的生产效率也相当低。在现代化的生产中，高速称量充填机多采用连续称量装置，它可以大大提高生产率。连续称量装置实质是定时计重，即通过控制物料的稳定流量及其流动时间间隔来进行计量。电子皮带秤物料由料斗1经自控闸门2流到输送带5上，连续运转的输送带将物料带至秤盘4时，皮带秤立即可测出该段皮带上的物料的重量，从而得知物料容量的变化，据此转换成电信号的变化。由称重调节器3控制料斗闸门的开度，以保持物料流量的稳定。物料输出后落入物料分配机构。通常是具有等分格子的圆盘。圆盘按给定的转速作等速回转运动。盘中的每个格子在回转中所截获的物料的重量相同。当物料转到卸料工位是就从格子的底部经漏斗落入包装容器中。匹配皮带与物料分配机构的运动速度，就到达预期的计量目的。第四节

计数充填机定义：将产品按预定数目填充至包装容器内；

在包装过程中,某些较大的颗粒状、块状及棒状物料,如糖果、饼干、面包等,由于生产的机械化、规格化、标准化,使这些产品各自都具有相同的份量和质量。因而这些产品在进行包装时,多采用计数定量充填机作业。

在二次包装中,一些袋装产品(如奶粉),盒式产品(什锦糖、果脯)等,也往往应用计数充填。分类

一般分为两大类：

第一类是被包装物料是有规则的整齐排列的，其中包括预先就具有规则而整齐的排列；

其次是包装前经过供送机构将杂乱的被包装物品按一定的形式和要求进行排列,再进行计数的方法。

第二类是从混乱的被包装食品的集合体中直接取出一定个数的计数方法。

1.被包装物品呈有规则排列的计数机构A、单件计数法——即产品每通过一件便计一数，并显示已装件数。

B、

多件式计数机构

也称集积式计数，是将有规则排列的产品,按其一定的长度或高度、体积取出一定数量,这类机构常见的有如下几种：

(1)长度计数机构

这类计数机构常用在饼干包装、云片糕包装、茶叶小装盒后的第二次大包装。

计量时,排列有序的物料经输送机构送到计量机构中,行进物料的前端触到计量腔的挡板时,因挡板上装有电触头或机械触头，此触头一但受到压迫,就立即发出信号,指令横推器迅速动作,将一定计量的食品推送到包装台上进行裹包包装。

长度计数机构

计量时,排列有序的物料经输送机构送到计量机构中,行进物料的前端触到计量腔的挡板时,因挡板上装有电触头或机械触头，此触头一但受到压迫,就立即发出信号,指令横推器迅速动作,将一定计量的食品推送到包装台上进行裹包包装。1一输送带2一被包产品3一横向推板4—触点开关5一档板容积计数机构原理：

物料自料斗下落到计量箱中，形成有规则的排列。计量箱充满时，即达到预定的计量数，料斗与计量箱之间的闸门关闭，同时，计量箱底门打开，物品进入包装盒。多件式：堆积计数机构

用于具有一定等径等长之类物料的包装上。

物料自料斗下落到定容箱内，形成有规则的排列。

为避免物品在料斗中架桥起拱，通常将料斗箱以凸轮机构带动进行振动。定容箱腔充满时,即达到了预定的计量数，这时料斗与定容箱之间的闸门关闭,同时容箱底门打开，物料就进入包装盒。

包装完华，则容箱底门关闭，而进料阐门打开,如此第二次包装计量工序就又开始了。这就是容积计量机构的工作过程。

2、包装食品呈杂乱形的计数机构

物品多为颗粒状，如巧克力糖、药片等,一般说来,它们各自都有一定的重量与形状,但难于排列,而包装时又常常是以计数方式进行。这类计数机构常见有以下几种。（1）转盘计数机构

包装时,转动的定量盘上的小孔通过料箱底部时,料箱中的物料就落人小孔中(每孔一颗)。

由于定量盘上的小孔计数额分为三组,互成l20方位,所以,当定量盘上的小孔有二组进入装料工位时，则必有一组处在卸料位卸料。食品通过卸料槽口充人包装容器。

为确保物料能顺利地进人计量盘的小孔中,常使定量盘上小孔的直径比物料的直径略大0．5～1mm,盘的厚度也较物料的厚度(或直径)稍厚些。

料箱的正面平板多采用透明材料,以利于观察料箱内物料及充填入孔的情况。此板底部与计量盘上面不宜留有过大间隙,以防物料多余转出或将物料刮碎。(2)转鼓式计数机构

应用于糖豆等长径比较小的颗粒物料集合自动包装计量。计量原理与转盘式计量原理基本相同。

转鼓运动时,各组计量孔眼在料斗中搓动(一般应以不破损物料为原则),物料靠自重而充填人孔眼。

当充满物料的孔眼转到出料口时,物料又靠自重跌落下去,充填进包装容器。

采用此种计数机构时,必须注意到各组计量孔眼的间距与出料口所占弧角的关系,同时还要考虑到物料与转鼓壳体的摩擦以及颗粒间的粘着力等问题（3）光电计数机构

1、机构组成：

加料装置、转盘、光电计数检测装置、控制装置等；

2、原理：

利用旋转平盘对药粒进行排列并使之进入计数通道，在光电检测及控制装置的作用下进行定量计数和分装。

3、工作过程：

药粒由料桶经下料溜板进入旋转平盘3，在离心力作用下抛向周边，并依次进入药粒溜道6。在溜道上设有光电传感器7，通过光电检测系统将信号放大并转换成脉冲电信号，输入到具有“预先设定”和“比较”功能的控制装置。当脉冲信号数等于设置值时，控制器使电磁铁11动作，将通道上的翻板10翻转，药粒通过并进入分装容器。

充填技术与设备的选择1精度所选充填机的计量精度应高于包装量允许偏差；2生产速度一般来说，生产速度可在手工充填和500个/分之间变化；3产品转换灵活性产品转换的重要性以及所要求的转换灵活性的程度，取决于整个生产总的要求。一般，充填速度越高，转换就越困难，所需的时间就越长；技术要求要根据物料的物理特性，选择适合于被包装物料的充填系统；要根据所要求的计量精度选择合适的计量充填方式；根据生产要求选择最终的包装设备结构形式。

第3章

第一节

包装盒(箱)的成型与供送

一、现场成型所谓现场成型,即是将已经划痕并模切好的盒型坯片,按预定成型面的折叠顺序作侧面、底面等的锁合、粘合或热封合,形成仅有一个开口的盒型,供给充填工位之用。纸盒成型装置是盒型包装作业线上的核心部分之一。

盒体成型还包括对有关叠合搭接的侧面或底面的封合工序。盒体成型时的封合方法有锁合、粘合和热封合三种。

1.锁合成型

在“包装结构设计”课程中,已接触到各种折叠式纸盒类型,大多利用盒体垂直面或侧壁面上的卡舌和切口,完成盒体锁合成型。2.粘接成型

模切后的纸盒坯片可用热熔胶或冷粘胶粘接成盒型,请参阅盒(箱)封合中关于粘接剂的内容。

最简单的方法是在机器或成型腔正下方安装多个敞开式热熔胶槽。当盒坯送到后,浸胶转轴(轮)上的涂胶刮板向上运动,从热熔胶中提起,于是在盒坯的各个角的折叠底面上涂以胶液(点状或线状)。当盒坯压入成型腔时,折翼折入盒型内,经加压辊与型芯块的夹紧作用,再经冷却与固化,完成粘接成型。另一种方法是在水平输送带上用喷嘴或喷枪将热熔胶喷射到单个盒坯的侧壁内表面上。涂胶后的盒坯被送到成型腔上方,再垂直地压人模腔、压紧、冷却、固化。热封成型

热封成型是利用特殊纸板涂层,如单面涂布聚乙烯、双面涂布聚乙烯、聚酯、聚丙烯等作为粘合剂,先将由电热元件加热的空气(200～425℃)直接喷到盒坯特定区域上,使此涂层熔化,然后将盒坯压入型腔内,完成折叠面的热封合。

此法特点为:①盒体成型速度快(达90次/min)；②双面聚乙烯涂层具有隔潮防护功能；③需要一定冷却方法(如水),以防成型头各部分温度过高。右图是两侧封缝折叠纸盒的对折成型的工艺流程图。当模芯推着坯料通过型模时,纸盒即成型。在B处,盒底己形成,二侧面正在通过,折页器将二侧底下折页折起。在C处,热熔胶涂在靠模芯的一个侧翼口上。在D处,压紧搭缝,胶水粘固。制造好的纸盒从模芯上落下,由输送带送到下一工位。同时,模芯退回到原始位置,准备下一次动作。如果纸盒太薄或二侧折页太狭,难以形成良好的搭缝,则可将其折过头一点,粘在盒背上,纸盒侧面宽度仅受所用模芯控制,故亦可制成薄似信封的纸盒。二、预制盒(箱)坯的张开成型许多刚性较好的大中型纸盒(箱)的坯片已经完成了侧面及底面的封合,进入包装机后只要将其撑开或开启即成盒(箱)型,然后再调整其位置及姿态,进入充填作业。下图为另一种牙膏装盒机上的开盒机构示意图。纸盒在物品装入前应呈平行四边形,须经张开墩方。存放于盒仓1内成叠的纸盒,由吸盒杆5上的橡皮吸盘吸取,吸盘的负压由换向阀9控制；纸盒取下后,先经过固定板6上端,使纸盒的右上方一条棱边向左推移,开始张开；待吸至搁板7,由于固定板6的斜面作用,纸盒基本张开；至此,换向阀9关闭,吸盘离开,同时送盒摆板8、接盒杆2己等候接应,纸盒在送盒摆板8顶端的小钩与圆弧面推动下,继续向前送进,并经压盒杆3的压送,进入盒子输送链,使盒子完全张开。吸盒杆5、送盒摆板8、接盒杆2均由曲柄摇杆机构实现,压盒杆、换向阀由凸轮控制。下图所示为开箱机构原理图。竖直存放堆积的纸箱坯是由下面的链条带动前移的,链传动由棘轮机构控制作间歇行进。推杆、活动门、压板等可分别由凸轮机构、连杆机构或液动气动机构实现运动。下图所示为真空法取箱开箱机构示意图。它采用机械与气动相结合,结构简单,动作可靠

三、纸盒(箱)和插页的供送1.纸盒(箱)供送已成型的纸盒(箱)一般由输送装置传至人工或自动充填工位。工作节奏较慢的可采用带式传送机或化纤物贴面的链式传送机,另外还有刮板式和链板式输送机。送盒速度可与操作者速度同步,在任一高速操作中都能对纸盒作充分检测。输送装置的一端设在成型腔的下方。浅盘或纸盒成型后即可落到输送机上。为适应手工充填作业,输送机应安装于使纸盒离地面约75～85cm的高度位置。供盒装置可根据操作速度,纸盒大小和形式(如管筒式纸盒还是平张盒坯)来选择。(1)管筒式纸盒的供送。管筒式纸盒的基本供送装置(下图),由盒坯料仓、真空吸头、张盒器和传送机构等组成。料仓可以是立式、卧式或斜置式。先由真空吸头7将料仓1最底下的盒坯吸成弓形,便于支承插板9插入最底下两层纸盒坯之间。插板9支承起盒坯上部堆料10的重量。最下面纸盒被往复式送料杆8推送到张盒输送轮6位置上。张盒插板5从两头插入纸盒中央,然后转动操作杆2压下纸盒的侧面。纸盒输送装置3上随链轮运动的凸片使纸盒完全撑开成型,送入充填工位。

利用张盒插板的管筒式纸盒供盒装置示意图

（2）大扁平纸盒的供送。右图为大而扁的纸盒的送盒装置。采用与上述相似的吸料方法。张盒由顶部和底部的真空吸头2、3吸拉完成,即底部两个吸头吸住下盒面,然后顶部两吸头吸住上面并根据盒体高度做一定半径的弧线运动,实现完全张盒。再由链带上的凸片7夹持住并传送到充填工位。(3)用真空成型转轮的纸盒供送。第二节

包装盒(箱)的充填与封合

一、盒(箱)的充填包装纸盒和纸箱的装填物绝大多数是以各种个体包装形态出现。纸盒的内容物有经纸塑材料裹包的块体产品,袋装的散体、粉料、液料产品,还有瓶装的颗粒料、液料产品等。纸箱的内容物有各种盒装、袋装、裹包、瓶装的产品,还有较大型的缓冲包装结构的机电产品。纸盒(箱)的充填,以自动化程度分,目前有手工、半自动和全自动三种方法。半自动装填法中,产品的供送、包装材料的供送等均采用半自动或自动方法,仅装填作业用手工完成。全自动装填则是作为能完成物料供送、容器成型、充填、封缄、输出等全自动作业的整条包装生产线中的一个主要组成部分。

1.侧填式装盒下图为一侧填式开箱充填封箱生产线示意图。其4个工位如图所示。生产效率达10箱/min。下图为全自动卧式装盒机构示意图。整个机器由产品供送装置10,纸盒供送装置2,装盒输送装置4,封盒装置3等组成。此机每分钟可包装150～300件,最高达600件。装盒机构在链带的上方完成装盒动作，在链带的下方完成推料滑板5的退回原位的动作。

2.多件装盒多件装盒机能将一些相同的产品排集成堆装进盒中。一般是间歇性或周期性运动,故多件装盒机的速度不高。提高装盒速度的方法就是接受多台产品排列与送料机的输出。其一般装盒形式如下图所示,纸盒可以是上填式浅盘盒[图(a)］,也可以是侧填式管筒状纸盒［图(b)]。3.拾取式装箱一箱中装入几十件瓶型产品,采用拾取式(pick-up)最为常见。下图所示为垂直吊入式装箱机示意图。下图为几种拾取式夹头装箱情况。图中(a)为4升重型夹头；(b)为带一组夹头的装箱机(一次装一箱)；(c)为带四组夹头的装箱机(一次可装四箱)。气动夹头结构简图

二、包装盒(箱)的封缄

1.折合盒(箱)的摇盖(或舌盖)通常由装在连杆上的折合机构元件来完成折合。这些折合动作包括:(1)侧面防尘短翼的折合;(2)塞舌折翼的折合线预压;(3)校正纸盒形状;(4)有双长折翼的盒,先后作第一折翼和第二折翼折合;(5)有锁合卡口的盒,舌头与切口的就位。无论是粘合封盒(箱)还是胶带封箱,首先需要将两侧翼板(或舌板)压下。下图所示为几种折合侧翼(舌板)的方法。图(a)为一种同时利用刮舌器和转舌器的最简单的折舌机构示意图。图(b)为由气缸同时驱动一对转舌器的同步折舌机构。图(c)为利用压舌板和螺旋外形折舌器的行进式折舌机构。2.粘合

盒(箱)粘合封缄的方法具有适合自动化快速操作和良好防窃启性的优点。

可以单面粘封,也可双面粘封。单面粘封时,两个外层端面折翼粘合一起。双面粘封时,内层折翼先与侧面短翼粘合,再将内外层端面长翼粘封,参阅图8-24和图8-25。

粘合剂有两种基本类型,即冷粘胶和热熔胶。冷粘胶——有糊精或乙烯基树脂胶等。依靠水分蒸发而固化,一般需20～30秒时间。另外需要一个压紧输送装置,使纸盒粘合面在粘合剂固化前一直被压紧着。热熔胶——有乙烯酯、乙烯醋酸组合物、聚丁二烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯等。依靠冷却而固化，固化压紧时间仅需几秒钟。

冷粘胶和热熔胶的工艺性能对比

热熔胶粘合系统的示意图

热熔胶可采用喷枪或凹刻涂胶辊来涂布。当使用喷枪时要有三种必要的加热元件、粘合剂槽、软管、枪体。粘合剂喷枪可进行条形涂布、间断涂布或点涂。单面粘合时一个端面用一根喷枪，双面粘合时一个端面要用二根喷枪，

关于非接触式喷嘴系统的构成和工作原理见下图。此系统使用冷粘剂，故不需加热装置。不同涂敷方法的优缺点

纸箱上胶机构,利用上胶毛刷6的旋转依次进行沾胶和涂布

3.胶带封合

利用粘贴胶带封合是目前最为广泛的封盒(箱)方法。

第三节

盒（箱）型包装生产线图例

一、棱柱形盒开盒上填封口生产线二、带内衬拆叠成型上填封口生产线三、袋装产品侧填装盒生产线四、卧式上填式纸盒包装机

第5章

第一部分捆扎机械第一节概述

捆扎:通常是指直接将单个或数个包装物用绳、钢带、塑料带等捆紧扎牢以便于运输、保管和装卸的一种包装作业。它是包装的最后一道工序。（一、捆扎机的分类捆扎机的分类方法较多，下面介绍几种常用的分类方法。①按自动化程度分有:全自动捆扎机、半自动捆扎机和手提式捆扎器。

②按捆扎带材料分有:绳捆扎机、钢带捆扎机、塑料带捆扎机。

③按结构形式、特征分:立式，卧式，台式）

（二、捆扎的功能）由于包装物不同，捆扎要求不同，其捆扎的形式也就多种多样。常用的捆扎形式如图11-2所示，有单道、双道、交叉、井字等多种形式。捆扎主要有以下功能：1．保护功能：它可以将包装物捆紧、扎牢并压缩，增加外包装强度，减少散包所造成的损失。2．方便：它可提高装卸效率，节省运输时间、空间和成本。3．便于销售：例如：将蔬菜捆成一束，

便可适合超级市场的销售。三、常用捆扎材料目前，国外常用的捆扎材料有钢、聚酯(PETP)、聚丙烯(PP)和尼龙(PA)等4种。国内最常用的还是聚丙烯带和钢带两种。由于聚丙烯带成本低，来源广泛，捆扎美观牢固，所以逐渐成为国内一种主要的捆扎材料。表11-2列出四种最直接影响捆扎带包装性能的捆扎材料的特性，供参考。

国外塑料带捆扎机械的发展正向全自动化、高级化和多样化方向发展。

1．全自动化提高单机的自动化程度使包装物从输送辊道送入后，捆扎机能自动定位、自动捆扎、自动转位、以进行十字型、井字型捆扎，采用微机控制，以实现无人操作的自动捆包生产线。

2．高级化为提高捆扎功能，国外自动捆扎机已向40道／min甚至60道／min的目标发展。研制捆扎力可随机调节的捆扎机，提高自动捆扎机的适应性(如带宽、捆包规格、工作台高、捆扎能力等)。

3．多样化研制各种用途的捆扎机，开发台式和全自动捆扎机。研制代替钢带的重型带、聚酯带。研制泡沫带、软带以适应台式捆扎机的要求。近几年，国内捆扎机械的发展方向还是研制捆扎机械系列。如塑料带小型全自动捆扎机，低台全自动捆扎机，塑料带桌上型半自动捆扎机，塑料带侧置大型或窄带自动捆扎机等．以满足不同用户的要求。

第二节捆扎机

本节以常用的塑料带捆扎机为例分析捆扎机的工作原理及特点。图11-3为捆扎工艺过程示意图。

(a)为送带过程，当捆扎带2的自由端碰到微动开关1时送带停止。

(b)为当第一压头5压住带的自由端时，送带轮6反转，收紧捆扎带。

(c)为当第二压头3上升压住捆扎带的收紧端，且加热板8进到捆扎带间对捆扎带进行加热。

(d)为经一定时间加热达到要求时，加热板8退出，同时封接压头4上升，切断捆扎带并对捆扎带进行加压熔接，冷却后得到牢固的接头。

图11-4为塑料带自动捆扎机结构示意图。

该机主要由送带、退带、接头联接切断装置、传动系统、轨道机架及控制装置所组成。捆扎机工作原理(图11-4),压下起动按钮，电磁铁5动作，接通离合器4，将运动传递给凸轮分配轴箱2，分配轴的凸轮按工作循环图的要求控制各工作机构动作。

工作时首先第一压头11动作，将塑料带头部压紧(12°,见图11-6，下同)；接着由凸轮控制—微动开关(图中末表示)发讯(14°)，接通收带电磁铁16，使压轮把塑料带紧压在持续转动的收带轮14上，将导轨8内的塑料带拉下，捆到包装件上，再由凸轮推动二次收带摆杆15向右摆动，完成最终的捆紧功能。收回的塑料带均退入贮带箱2l内的上腔中。这时第二压头7动作(70°)，压住塑料带的另一端。与此同时，舌板18退出，电热板19插入两带之间(87°完成)，随后第三压头6上升，剪刀10将塑料带剪断。

第三压头6继续上升时，两层塑料带被压与电热板19接触，保证接触面能部分熔融。然后压头6微降(155°-l60°)，待电热板19退出后，再次上升(180°-195°)，把两层已局部熔化的塑料带压紧，使之粘合。经适当冷却后(195°-255°)，第三压头6复位，面板17退出(330°)，处于张紧状态的塑料带紧束在包装件上，完成捆扎动作。此时，凸轮控制微动开关9发出送料信号(331°)，电磁铁12动作，使压轮把塑料带压在送带轮13上开始送带，当塑料带头部碰到微动开关9时，电磁铁12断电，送带结束。当带箱内的塑料带减少使塑料带处于张紧状态之后，跑道22将摆动，使微动开关24动作，电磁铁25使压轮把塑料带压在预送轮23上，带箱内塑料带得以补充。图11-6为捆扎机工作循环图1、送带机构

由图11-4可知，电磁铁12通电，将摆杆下拉，压轮将塑料带压紧在送带轮13上,由于送带轮13持续逆时针回转，于是塑料带便从储带箱21中抽出，送入导轨。要保证送带的顺利，通常送带速度大于1.8m／s，当带子送到头，触动微动开关9，电磁铁12断电，装有压轮的摆杆在弹簧力的作用下拾起，停止送带。2、带盘阻尼装置

为防止带盘因惯性使塑料带自行松展，通常带盘上装有阻尼装置，如图11-7所示。塑料带从带盘2上经滚轮5、7进入预送带机构。当需预送带时，塑料带被拉紧，使摆杆6绕摆动轴9顺时针摆动一角度，制动皮带4放松，带盘2可以自由转动。当预送带停止，塑料带围带盘惯性继续松展，摆杆6在自重及拉簧8的共同作用下逆时针摆动，使制动皮带4压紧制动轮3，由于摩擦力使带盘2停止转动，从而避免了塑料带的自行松展。3、收紧机构

捆扎机一般采用二次收紧，一次收紧主要是快速收带，二次收紧目的是捆紧。一次收紧的工作原理如前所述。一次收带结束后，要保持带具有一定的张紧力，且收带轮与塑料带不能产生滑动。因为捆扎物体大小不同，收紧时抽回的带子长度就无法一样，于是用压轮的转数或时间长短无法控制压轮及时脱开。

为此收带轮采用如图11-8所示的结构。摩擦锥轮3与轴1采用键联接，连续回转。调节螺母5，可调整锥轮3与收带轮2之间摩擦力的大小。当收紧力达到要求(通常49～68N)时，收带轮与锥轮打滑。收带轮停止转动，收带结束，但塑料带仍保持一定的张紧力。当带子被张紧到最大程度(即张紧凸轮工作行程终点)时，第二压头正好上升压住带尾，环绕包装件的带子不会再松开。摆杆左摆复位时，紧抓压脚3被顶块13撞开，离合销7在板簧9的压力下，使半圆形键重新压入紧抓压脚3上的凹槽内，将紧抓压脚3锁住，作下一次循环准备。二次收紧的程度通过斜面板6的左右位置调整得以实现。

二次收紧机构如图11-9所示。凸轮回转，推动摆杆11、12右摆时，离合销7被斜面板6顶出使离合销7中部的半圆形键从紧抓压脚3的凸槽中脱开，同时带有齿形的紧抓压脚3在扭簧l的作用下顺时针转动，将塑料带压紧在楔块8上随同摆杆一起右摆，完成二次收紧。4、夹压机械装置

在进行包装件捆扎时，捆扎带输送至要求位置后，需要夹压装置，以便完成收紧热熔接等作业。图11-10所示为常用夹压机械装置原理图。夹压机械装置共有三个压头，由安装在同一轴上的三个凸轮分别控制，完成捆扎过程中的动作。5、捆扎接头联接机械装置

捆扎带收紧捆绕在包装件上后，要将这种张紧状态保持下来，使之在储运中不松散，必须将收紧后的捆扎带两端头构成紧固牢靠的联接，才完成了捆扎的全过程。捆扎的联接方法有：热熔焊接、胶粘接、卡子机械固接及扎结等，聚丙烯捆扎带若用卡子机械固接，其强度只有母材的50％；胶粘剂联接也不适用。

热熔联接法：电热板联接、摩擦熔接、超声波熔接等，其中热熔联接应用最为广泛。目前自动捆扎机户主要应用的是板式热熔焊接。

主要原因：热熔焊接具有联接强度高，装置结构简单，操作简便等优点。

热熔焊接的机械装置如图11-11所示。常用的加热板电加热板，多取脉冲电加热或高频电加热。加热时间与加热温度与捆扎带材料有关，通常多取高温、短时加热方式，加热时间约为0.2～0.3s。封接压头所加压力在加热阶段要低些，电热板撤出后的封接压力要大些，加压时间宜长些，一般从加热到压封结束需0.7-0.9s。

6．捆扎机的导轨架

导轨架如图11-12所示。导轨架内的导槽是进行捆扎送带时、引导带子自由端进入的。抽拉收紧时，捆扎带又能从导槽中脱出。因此导槽结构应能保证捆扎带自由端顺利送进，且阻力小。还应保证捆扎带能顺利从导槽脱出，但带子在送进时不能从导槽中脱出。因此导槽的断面形状可采用图11-12右上或右下图所示的封闭环形。能够实现塑料带自动捆扎的机器类型有多种，下面简单介绍—种液压式塑料带自动捆扎机。三、液压式塑料带自动捆扎机

图11-13所示为液压式塑料带捆扎机外形图。该捆扎机送带、退带采取液压油马达，速度快，动作准确、平稳。捆扎拉力大小可配合行程开关，根据不同包装物进行调整。压头、切刀承压板、电热板的动作采用集成油路控制。电热板加热粘合后，拉力不低于1568N。

图11-14为液压式塑料带自动捆扎机结构示意图。其工作原理与机械式捆扎机相似。

第三节捆结机

捆结机是捆扎机的一种。它是用绳缠绕包装物，并自行捆紧、打结的机器。绳子常用材料有聚乙烯、聚丙烯、棉、麻四种。聚乙烯应用最广，基本上取代了棉、麻等材料。捆结机一般用于捆绑轻量的物品。图11-15所示为捆结机外形。一、打结机构

捆结机所完成的打结动作，主要是由打结机构完成的。图11-16为打结机构部件图。二、打结工艺过程

完成打结动作的主要构件有：

(1)压绳器10用来压住绳子的始端；

(2)插入器13用来将绳子送到绳嘴口2、3附近位置，抬绳凸块6用来将压住后的绳子抬到绳嘴打结位置；

(3)绳嘴2、3相互配合用来完成打结时的主要工艺操作，即将绳子在绳嘴上缠绕成绳圈；

(4)脱圈器4用来脱下绳圈，使其成结；

(5)割刀1用来切断打结完成后的绳子。各主要构件间作有节奏的互相配合运动，完成整个打结过程。图11-17为打结工艺过程示意图，打结过程如下：①压绳器10压住绳头，将被包装物14缠绕1～2圈(图11-17a)；②插入器13连同绳子15一起右移，此时上下绳嘴2、3向前进入插入器13(图11-17b)；③插入器13左移(后退)，此时绳子被上下绳嘴2、3钩住，同时抬绳凸轮块6将绳的始端上抬(图11-17c)；④当绳子始末端靠近时，绳嘴2、3垂直回转180°将绳子绕在上下绳嘴上(图11-17d)；⑤当绳嘴转动时，上下绳嘴在凸轮5作用下慢慢张开。转至360°

时。两绳头恰好嵌在绳嘴间(图11-17e)；⑥脱圈器4下降至绳嘴2，3的后左侧勒住绳圈(图11-17f)；⑦上下绳嘴2、3后退并衔住绳子将绳圈自嘴上勒下，继续后退，结头被拉紧，同时割刀1向下摆动(图11-17g);⑧割刀1将绳切断后复位，完成捆扎打结全过程(图11-17h)；

第二部分集装机械第一节概述集装:就是将若干产品或包装件包装在一起，使其形成一个合适的搬运单元。

未经包装而裸露的各类物品统称为产品，而产品经过包装所形成的总体称为包装件。具有上述集装操作功能的机械称为集装机械。集装的目的是：①节省运输费用；②减少货差、货损事故；③便于实现搬运现代化；④提高仓库与货位利用率。目前经常采用的集装方式有以下几种：①捆扎集装:即用包装带将货物捆扎成一个搬运单元的集装方法。②拉伸集装:即将塑料拉伸薄膜在常温下拉伸，把货物裹包收缩在里面的一种集装方法。③网袋集装:即将若干个小袋物品或产品集装在网袋中形成一个搬运单元的集装方法。④箱式集装:即将若干产品或包装件集装在箱式容器中的一种集装方法。

集装所用机械按其功能分类主要有:

集装机堆码机下面主要介绍一下托盘集装及其堆码器具。若干产品或包装件组成一个搬运单元时，所用的包装容器或包装用具称为集装器具，托盘就是一种集装器具。图12-1所示为一托盘集装的范例。1、托盘的材料①木材：木材是当前使用最广的托盘材料，货物在其上不易打滑，加工维修方便。②钢材：用钢材制作的托盘强度好、寿命长，但不易维修。③铝材：铝制托盘自重轻、耐腐蚀，但成本高。④塑料：塑料托盘自重轻、货物不易打滑，但强度低。2、托盘的分类托盘按其结构可分为普通托盘和专用托盘。普通托盘包括:平托盘、箱式托盘、柱式托盘、轮式托盘、滑片托盘。3、托盘的结构①平托盘平托盘的结构如图12-2所示。其结构简单，适宜使用机械装卸、堆码，使用范围广。②柱式托盘柱式托盘的结构如图12-3所示。柱式托盘主要用于运输、贮存、堆码，并能保护货物不承受上层搬运单元的压力。③箱式托盘箱式托盘的结构如图12-4所示。箱式托盘有效利用率高，可省去货物的外包装，有利于堆码和运输。④专用托盘专用托盘因所集装的货物不同而不同。图12-5所示为其中一例。专用托盘与普通托盘的区别在于具有适合特定货物的支承结构。4．托盘堆码要素在托盘上堆码，要考虑货物在堆码时的稳定性。一般来说，托盘的长与宽相等时，托盘的稳定性好。长形托盘的不稳定性出现在短边方向,因此细长托盘不易堆码过高，一般堆码高度不超过托盘短边的两倍。表l2-l为我国规定的托盘长与宽的尺寸及公差。

在托盘上堆码，要考虑托盘承载货物表面的利用率、一般要求托盘表面利用率在80％以上。为有效利用托盘表面积，列出如图12-6所示堆码图谱供参考。

在托盘上堆码，还要考虑货物的堆码方式。一般来说，托盘主要用于品种、规格相同，且外观较规整的产品或包装件的集装。图12-7列出了几种适合于上述货物的堆码方式。①重叠堆码方式重叠堆码方式如图12-7a所示。这种堆码方式，托盘利用率高，货物不易被压坏，但稳定性差。②正反交错堆码方式正反交错堆码方式如图12-7b所示。这种堆码方式的特点是稳定性好，当比例适当时托盘利用率高，但容易出现箱体被压坏的现象。③纵横交错堆码方式纵横交错堆码方式如12-7c所示。这种堆码方式每层按不同方向堆码、交错搭接，稳定性好，但只能用于近似正方形准码图谱，同时易损坏箱体。④旋转交错堆码方式旋转交错堆码方式如图12-7d所示。这种堆码方式稳定性好，但受货物的长宽比例的限制，且易出现箱体变形和被压坏的现象。

当货物在托盘上堆码完毕后，除重量大、重心低、表面粗糙且堆码层数少的以外，一般均需固定。固定的方法很多，适于用机械固定的方法有薄膜包装固定、捆扎固定等。图12-8所示为捆扎式固定。

第二节集装机

一、概述将若干个包装件或产品包装在一起，形成一个合适的搬运单元的机器称为集装机。1、分类按集装方式，集装机可分为:托盘集装机；无托盘集装机也可分为：塑膜拉伸集装机；塑膜收缩集装机；集装箱装载机；集装机器人；捆扎机2、集装方式集装机集装方式有如下两种：

①托盘集装托盘集装是将一组货物的下面或上下两面加一块托盘，也可不固定。在贮存、装卸或运输过程中，托盘与货物并不分开。

②无托盘集装无托盘集装是一种不用托盘的集装方法，集装时先将货物排列准码，然后捆扎或用薄膜包装。二、塑膜拉伸集装机塑膜拉伸集装机，是把托盘连同其上承载的货物用拉伸薄膜牢固地包卷，形成一种可靠的搬运单元的机器。1、盘旋式拉伸集装机盘旋式拉伸集装机工作原理如图12-9所示。该机由旋转盘、压紧机构、支撑机构、塑膜供送机构、切断机构、控制与传动系统等组成。

集装机的工作原理：是在供膜机构的控制下，较小宽度的塑膜随着旋转盘的转动而上下移动，将货物盘旋地裹包起来。这种集装机的特点是应用范围广，它可以包装不同高度、不同长度与宽度的货物。2、满载式拉伸整装机满载式拉伸集装机结构如图12-10所示，左为该机立体简图，右为供膜机构示意图。该机主要组成部分:有供膜机构、封合与切断机构、支撑机构、驱动机构、控制系统等。这种集装机自动化程度低，但包装质量好。三、薄膜套包集装机

薄膜套包集装机结构简图如图12-11所示。该机主要组成部分有薄膜供送机构、封口切断机构、撑角机构、控制与驱动系统等。

薄膜7经导辊8后，被一对夹板6撑开，四根撑角伸缩杆4向中心、向上偏转移动，插入被夹板6撑开的薄膜筒内，且一边向四角偏转，一边把薄膜撑开成四方形，一边下降，把从输送带2输送过来的货物5套上。当薄膜下降到一定位置(一般要超过货物150～200mm)时，货物上端薄膜由横封机构9封口并剪断。后面的薄膜由吸嘴吸开，进行下一个动作循环。已套入薄膜的货物，在下一个工位将薄膜收缩使之紧紧地裹住货物。四、集装机器人

装机器人的外形如图12-l2所示。集装机器人采用螺旋行走方式，工作时可以绕着载物托盘行走、转弯，把薄膜一层层地包裹在货物及托盘四周，集装机器人的特点是所有机构都安装在机体内。该机可对连同托盘在内的堆码高度为584～2030mm的载货托盘进行裹包。工作效率为30～40个/h。五、445H托盘集装机445H托盘集装机外形如图12-13所示。

1、主要技术掺数①生产能力：1800～3600箱／h②物料：纸箱、木箱、瓦楞纸箱③箱规格：(300～480)×(230～285)×(200～435)mm④托盘规格：1350×1350×140mm⑤电机功率：10.5KW⑥最大空气压力：5.39×105Pa⑦外形：4275×3300×2800mm2、主要机构及组成

该机组成部分有：货物供送机构、入口转换机构、箱转向机构、向上转换机构、分层输送机构、升降机构、托盘供送机构、输送装置、传动系统、控制系统等。

输送辊3由链条循环连接，在其中一部分链上安装辊轴，并可前进或后退，从而把一层箱装在已有托盘的升降机构2的平台上。每装好一层，平台下降一个箱高度，直至装好最后一层。最后载货托盘由输送带1送至下一个工位。3、工作原理

由两台皮带输送机组成的货物供送机构7，可将连续送来的箱有间隔地送出。箱经过由数条V形皮带和与其垂直的辊输送装置构成的入口转换机构5，在箱转向机构6处转向，在向上转换机构9处再一次转向。在限位装置8处箱停止输送。当箱凑齐一层后，由分层输送机4送入输送辊3上。六、集装生产线

德国梅勒斯公司生产的大吨位集装箱成捆装载自动流水作业线如图12-14所示。该生产线由输送带、捆扎机、堆码机、集装箱装载机、贮存辊道、热隧道、包装机、控制系统等组成。

打成捆的物料(箱、袋均可)在辊道上被送到包装机7中，以便用收缩薄膜包裹起来。包裹好的成捆物料通过热隧道6后被送往装载-贮存输送辊道5上，在辊道5前面设有堆码机3，堆码机把成捆物料码成两层，使其成为一个牢固的装箱货码。当辊道和集装箱呈倾斜状态后，已码好的货物即顺势滑入集装箱中。在滑入集装箱的过程中，待装入箱的物料应码放在装载辊道前边，以保证操作的连续性。由于成捆物料的体积往往不能填满集装箱，因此在打捆过程中，各层物料之间要垫上不同厚度的泡沫塑料衬垫。

第三节装箱机

装箱机：将若干包装件或产品，按一定方式装入箱内的机械。由于被包装物品种类繁多，装箱机的形式也多种多样，目前尚无统一的分类标准。根据物品装箱形式分为：充填式装箱机和裹包式装箱机。一、充填式装箱机根据包装物品装箱时的方向和方式不同，充填式装箱机可分为：垂直装入式和水平推入式两种类型。1、垂直装入式装箱机

垂直装入式装箱机类型也很多，本节只介绍以下两种。（1）辊夹式装箱机辊夹式装箱机结构如图12-15(a)所示，夹送物料入箱过程如图12-15(b)所示。该机主要组成部分有：输送机构、辊夹装置、推料机构、驱动系统等。

装箱机工作时，物料2自输送带1输入。当物料通过一定数量(图示为4块)时，记数器4发出信号，控制系统一边使活塞杆3伸出，阻挡后续物料通过，一边使活塞杆8上的滚子21沿回程槽运动。在活塞杆8缩回的过程中，推料板5将一组待装箱的物料推向装箱工位，即两个辊10与11之间的支承平面上。接着两个辊子作相向转动，将物料送入箱内。最后，箱的输送带9向前输送一个步距，从而完成一个工作循环。该机适用于具有平行六面体形状的物料。其持点是靠—对辊作相向转动，而将物料夹持送入箱中。（2）吊入式装箱机吊入式装箱机结构如图12-16所示。该机主要组成部分为：箱输送装置、瓶子输送装置、抓头梁和气动夹头、控制系统等。

装箱机工作时，空箱由输送带(图中未示)送到瓶子导向套11的下方，待装的瓶子由链板输送链1向左方输送。当送到待装工位时，挡光板13披推开，光电装置发出信号，抓头梁8下降，气动夹头9将瓶颈套住，并借助压缩空气把瓶颈夹紧。在链条4的带动下，抓头梁8快速上升。在抓头梁的上方安装有一气缸，将每排抓头分开，目的在于使瓶子前后方向间隔适应空箱内的隔板间隔。在双摇杆6的作用下，抓头梁沿着大链轮10作圆弧轨迹的平移运动，当8两端的滚轮沿导向槽垂直下降到最低位置时，气动夹头9松开，通过瓶子导向套11的导向作用，将瓶子装入空箱中。集装完毕后，电动机反转，抓头梁上升，回到初始位置，准备下一次工作循环。此时装满瓶子的箱由输送带送到下一工位。

在该机中，用于夹取瓶子的气动夹头，可采用如图12-17所示结构。金属内衬套3下部周向开有若干个长槽孔，夹头罩4与橡皮套2之间存在一密封性气室。当压缩空气通过气管5到达气室时，促使橡皮薄套2从金属内衬套3上的长槽孔向中心凸胀，形成手指夹钳，紧紧地夹住瓶颈，瓶口颈部凸缘使其不易滑脱。断气后，气室与大气相通，橡皮薄套2恢复原形，瓶子脱落。2．水平推入式装箱机水平推入式装箱机结构如图12-18(a)所示，其装箱工艺流程如图12-18(b)所示。该装箱机由输送机构、堆码机构、封箱装置、箱供送装置、控制与驱动系统等组成。控制与驱动由机械、气动和电气共同实现。工作时，箱片由箱片供送装置取下成型后；在箱输送链10的作用下送至装箱工位，等待装箱。推料板7具有堆码功能，一次可堆码25件，如在箱中装50件，则需两次堆码、两次推入。当25件物料在推料板7上堆码完毕后，在曲柄连杆A、B、C的作用下，通过推料板14将其一次推入箱内。装满物料的箱在箱输送链10和推箱板11的作用下输送到下一工位。该机适合于装条块状物料，结构紧凑，生产效率高。二、裹包式装箱机

用有压痕的纸板将被包装物料四周裹包起来，并能够涂胶封合的机器，称为裹包式装箱机。1、裹包式装箱机工艺流程

裹包式装箱机工艺流程如图12-19所示。装箱时先把堆积在纸板仓上压好痕和切好角(很多装箱机具有压痕和切角功能)的单张纸板取出，并预折成直角形。然后将堆码好的物料用推料板推到纸板的某一位置，接着按纸板上的压痕进行制箱裹包，再经涂胶和封箱后送出。2、裹包式装箱机结构及工作原理裹包式装箱机结构如图12-20所示。在该机箱片仓14上堆积有许多箱片，真空吸头16吸出最下层箱片并释放在链式输送带上。

电机26经传动系统将运动传给主动链轮19，以带动链式输送带工作。推爪18将箱片15向右推并作步进运动，推送到压痕工位进行压痕，然后送到裹包工位进行裹包装箱。被裹包的物料由输送带28向右输送，推料板3l把它们推送列待裹包的箱片上进行裹包。

螺杆轴9左右两端分别有左、右螺纹，当螺杆轴9正反转时，则左右横梁30靠近或分开。当气缸6中的活塞上下运动时，压痕刀具27或离开箱片，或压向箱片。光电管工作时，其管径的一半位置对准被裹包物品高度H的上棱边，若产生的信号值与基准信号值相同时，电机10不工作；若光电管所产生的信号值大于或小于基准信号值时，则电机10工作(正转或反转)，使压痕刀具之间的距离变大或缩小，达到自动调节的目的。

箱片在输送过程中，自动完成压痕工作的原理如图12-20所示，自动压痕装置安装在链式输送带上方。当电机10转动时，通过锥齿轮将运动分成两部分：一部分带动光电管作上下运动；另一部分通过链13带动螺杆轴9转动。

第四节堆码机

将预定数量的包装件或产品，按一定规则进行堆积的机器称为堆码机。按堆码目的不同，堆码机可分为：集装用堆码机，仓库用堆码机这里主要介绍集装用码机，集装用堆码机包括：托盘堆码机、托盘拆码机、无托盘堆码机、托盘机器人等。下面介绍集装用堆码机及其常用结构。一、常用机构目前集装用堆码机有很多类型，但一般都包括以下机构：送箱或送袋机构、入口方向转换机构、箱或袋方向转换机构、停止机构、层输送机构、单层堆积机构、负载平台升降机构、托盘输送机构、搬运单元输送机构、控制系统等。1、转向装置

转向装置的结构如图12-21所示。(a)是利用固定挡块改变物料运动方向的机构；(b)和(d)是利用两组锥滚转动的速度差来改变物料运动方向的机构；(c)是利用物料凸缘上的线速度大于滚道柱线速度的原理改变物料运动方向的机构。这四种转向装置可用于箱、袋物料的转向。2、单层堆码机单层准码机如图12-22所示。当物料3由输送带1输送到触及挡板4时，推板5动作一次。输送带连续动作，推板每动作一次，推送一排物料，从而可以实现物料单层准码。

图12-23所示为另一种单层堆码机。该机的输送带5将物料输送过来，在箱转向机构3处按堆码时所需方向调整后进入层输送机构2上，在层输送机构上将物料紧密排列，且按照堆码时层排列顺序排列，然后由输送辊1送入下一个工位。3、多层堆码装置

多层准码装置的结构如图12-24所示。托送板1在输送带2下面，并能左右移动。工作时，物料排列在托送板上，此时托送板在左极限位置。当输送带2输送的物料3被挡板5挡住时，正好排列成一行。然后托送板右移，挡销4挡住欲随之右移的物料，随着托送板的右移，物料顺次落到升降台5上。每增加一层，升降台便下降一物料高度。4、排列堆码机排列准码机的结构如图12-25所示。成排物料由输送带l送来后，推板2将物料推送到集料台7上后停止动作。此时推板8向左移动，先推A层、B层再推C层物料，最后将三层物料堆码在一起，由输送带5送到下一工位。物料由推板2推送到集料台的过程中，应有斜面装置，保证物料能顺利到达集料台，或集料台本身有升降功能。集料台有三个平面，每相邻两平面高度差要略大于物料高度，以利堆码。5、拆码机拆码机工作原理如图12-26所示。拆码机是将堆码好的物料自动拆卸的机器。由图可知，拆码机主要由装在框架上的许多辊子组成。辊子可以前后上下移动，最前边的辊子是起箱辊，它最先与箱子接触，并将上层箱子抬起，然后辊子后退、下降，送走一层再一层，直至卸完为止。二、托盘机器人1、典型托盘机器人技术参数以下所列为日本I型托盘机器人的技术参数：①物料：塑料箱②箱规格：448×366×(271～361)mm③效率：1800～2500箱／h④装载高度：1400、1700、2040mm(三种)⑤托盘尺寸：最大l200mm⑥最大装载重量：1000kg⑦电机功率：4KW⑧最大空气压力：4．9×105Pa⑨外型：3400×2800×(3060，3360，3700)mm(三种)托盘机器人如图12-27所示。2、主要机构托盘机器人主要由手部、腕和臂、升降机构、旋转机构、行走机构、驱动系统、控制系统等组成。3、工作原理及工作范围托盘机器人可以在托盘上堆码，也可以将堆码在托盘上的货物拆卸下来。机器人依靠手部抓取货物，由安装在支柱上部的升降机构提升起来，随之支柱下部的转盘转动，将货物送到指定位置。

机器人的工作范围分水平面工作范围和铅垂面工作范围。其水平面工作范围如图12-28所示：最小范围是以a1、a2、a3、a4围起来的矩形部分，最大范围是弧形部分，一般回转角大于180°。机器人铅垂面工作范围如图12-27所示，为b1、b2、b3、b4围起来的矩形部分。4、手部结构托盘机器人的手部是直接抓取货物的机构，抓取对象不同，方法不同，结构也不相同。一般手部结构主要有以下三种：吸盘式:从货物的上部或两侧吸取；钳爪式:夹持物料的两侧；钩式:从物料的下部钩取。

钳爪式手部结构如图12-29所示。手部结构上装有若干个传感器，其中有6个传感器装在手部的内侧面上，当手的作用部分或非作用部分碰到抓取的货物时，传感器就会发出有关手部的哪一个部分参与抓取和以多大力抓取货物的信息，同时也可以得到与所抓取的货物有关的尺寸规格等信息。当手部以前端面接近货物但尚未与其接触时，通过光电二极管5的作用，控制机构即发出接近“危险”的信号和必须减速的信号。5、辅助设备托盘机器人不能独立地完成堆码和拆码工作，必须有其它机械配合。作为辅助机械有：分层输送机、输送机、转台等。2、工作原理低位托盘、堆码机在地面工作，空托盘底部可以与地面平齐，各层堆码都是在较低位置进行的。己封好的纸箱按预定的方式排列、输送，每排好一列就由推板2向右推移，直到排好一层即装满载货板8，此时提升机构3将装满箱的载货板提升到托盘准码的高度，然后载货板连同一层箱移至托盘上方，载货板又向左移，一层箱被挡销9挡住而落至托盘上，最后载货板回到原来的位置，准备下一次堆码。三、低位托盘堆码机

低位托盘堆码机(又称固定托盘堆码机)工作原理如图13-30所示。1、主要机构该堆码机由：输送机构、提升机构、排列机构、支架、驱动机构、控制系统等组成。

第6章

第一节无菌包装系统

（无菌包装机械是指为实现无菌包装目的而采用的能完成全部或部分包装过程的机械，无菌包装技术是指将产品、包装容器、材料或包装辅助器材经高温短时杀菌或超高温短时杀菌，再迅速冷却至30～40℃，然后在无菌环境下进行充填和封合的一种包装方法。灭菌方法加热灭菌、辐射灭菌和环氧乙烷气体等。无菌环境包括包装机械设备无菌和操作现场无菌。无菌包装技术的关键是产品的超高温瞬时杀菌、高阻隔性包装材料灭菌及充填密封环境的无菌。无菌包装机械组成：杀菌和包装两大系统。）（无菌包装的优点：（1）无需冷藏或添加任何化学防腐剂就可进行半年以上的货架寿命；（2）在保证无菌的前提下，食品原有的营养、口味、色泽等品质能得到最大程度的保留；（3）无菌包装生产的自动化程度高，单位成品能耗低，简化包装工艺，降低了工艺成本；（4）无菌包装材料主要为纸、塑料、铝箔等，故具有质轻、价廉、便于运输等优点。应用:无菌包装主要应用于食品、饮料的包装以及对热敏感的某些产品（如医药等），不仅包括牛奶、豆乳、果汁等低黏度液态物料外，还扩展到番茄汁、苹果酱等粘稠状食品，以及调味乳、肉酱、汤类等低酸食品，甚至固态食品也有采用无菌包装的。）一、无菌包装工艺流程下图无菌包装的工艺流程，包括包装材料的灭菌、产品的灭菌、无菌输送、以及在无菌环境下充填，然后进行完整封合以防止再污染，从而生产出无菌产品。“无菌”这一词表明了产品中不含任何影响产品质量的微生物。“完整封合”表明经过适当的机械手段将产品封合到包装内，以防止微生物和气体或水蒸汽进入包装。无菌包装生产线包括物料杀菌系统、无菌包装机、包装材料或包装物的供应及杀菌系统、自动清洗系统、设备预杀菌系统、无菌环境保护系统及自动控制系统等。无菌包装生产线按其所起的作用不同可分为物料杀菌、灌装环境杀菌、包装材料杀菌三大部分。二、无菌包装系统分类：根据包装材料的不同，分为两大类，即复合纸无菌包装系统和复合塑料膜无菌包装系统。无菌部位包括：包装容器输入部位、包装容器的灭菌部位、无菌充填部位、无菌封口部位、包装件的输出部位。封闭式无菌包装系统比敞开式无菌包装系统多了