CN101306726B - 无菌灌装包装机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无菌灌装包装机。其特征是在原有灌装包装机结构基础上，将所有工位装置安装在一条循环运转的链条传送带上下位置；上方位置依次排列安装拉包与插包、顶部成型芯模、无菌仓、底部定型、高频封焊、预折角与角热风、角成型、水冷却等工位装置；下方位置与顶部定型芯模装置相对应的下面依次安装顶部定型、顶部高频封焊、顶部预成型、热风焊接、顶部预折、凸轮传动等工位装置；上方位置中拉包与插包工位、顶部成型芯模等装置的上部也安装有凸轮传动装置；无菌仓内安装有预成型、热风焊接、灌装、底部预折、热风杀菌、紫外线双氧水杀菌、压包等工位装置。全自动连续生产，多工位消毒杀菌，每小时可生产七千盒左右，大大提高生产率。

Description

无菌灌装包装机 

技术领域

本发明涉及一种饮料包装盒的自动加工装置，特别涉及道一种无菌灌装包装机。 

背景技术

现有的包装盒灌装包装机，在其机架安装有包装盒材料，并对该材料进行顶部或底部的预折、封合、成型、多工位消毒、杀菌、定量灌装，最后再对另一端进行底部或顶部的预成型、密封、定型、折角、封合而成为砖型包装盒的装置。现有国内外技术中使用了大量的气动元件和电气元件，并且采用分体制造，设备多，占地面积大，由于大量的气动与电气元件中质量不可靠，因此难以保证机器在长期连续运转中正常生产，使实际生产效率大大降低，有时还出现甩包率大的现象，也使生产成本大幅度提高，从而使实际生产率下降；另外这些设备非常复杂，维护费用十分昂贵，配件也非常之贵，一部这样的机器年维修费用高达几百万元。 

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单生产成本低的饮料包装盒的无菌灌装包装机。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

一种无菌灌装包装机，包括底部成型工位装置、高频封焊工位装置、底部预成型工位装置、热风焊接工位装置、灌装工位装置、底部预折工位装置、热风杀菌工位装置、紫外线杀菌工位装置、双氧水杀菌装置、压包工位装置、 顶部定型工位装置、顶部高频封焊工位装置、顶部预成型工位装置、热风焊接工位装置、顶部预折工位装置、拉包与插包工位装置、顶部成型芯模装置、无菌仓、预折角与角热风装置、角成型装置、水冷却装置、成品台、凸轮传动装置、动力传动装置、顶部导向定位板、底部导向板与角成型导向热风管，其特征是： 

A、上述所有装置均安装在一条或一条以上的循环运转的链条传送带上下位置； 

B、上方位置从左至右依次排列安装拉包与插包工位装置、顶部成型芯模装置、无菌仓、底部定型工位装置、高频封焊工位装置、预折角与角热风装置、角成型装置、水冷却装置； 

C、无菌仓内依次安装有底部预成型工位装置、热风焊接工位装置、灌装工位装置、底部预折工位装置、热风杀菌工位装置、紫外线杀菌工位装置、双氧水杀菌工位装置、压包工位装置； 

D、下方位置与顶部成型芯模装置相对应位置的下面依次从左至右排列安装有顶部定型工位装置、顶部高频封焊工位装置、顶部预成型工位装置、热风焊接工位装置、顶部预折工位装置，与角成型装置、底部定型工位装置、高频封焊工位装置、底部预成型工位装置相对应的位置下方安装有凸轮传动装置，相应地在顶部定型装置、顶部高频封焊工位装置、顶部预成型工位装置的下面也安装有凸轮传动装置，上方位置中在拉包与插包工位装置、顶部成型芯模装置的上部安装有凸轮传动装置。 

其中，该卡爪呈

型，上下两端面上分别设置有一个或一个以上的孔，其侧面上向外伸展设置有舌板。 

其中，该舌板与该侧面地连接处设有一中空槽孔。 

其中，该拉包与插包工位装置其包括： 

齿条； 

带动该齿条来回运动的往复装置； 

与该齿条相啮合的一个或一个以上的齿轮；

分别与该齿轮相连接的旋转轴； 

分别设置在该旋转轴另一端的摆杆。 

其中，该往复装置为一凸轮。 

其中，该摆杆上还设置有一吸盘。 

其中，该预成型刀头包括一刀头和一与该刀头相连接的刀柄，其特征为，该刀头为多边形，呈扁平状并且与其底边相连的两斜边分别与该底边成30°—70°的夹角。 

其中，该多边形的外侧边缘厚度相对内侧边缘较薄。 

其中，该刀柄是圆柱体，上端设置有螺纹。 

其中，r的取值范围为2-8mm。 

其中，该内芯模机构包括： 

一由两个半片组成的内芯外壳，其上端设置有一孔； 

一穿过上述孔的移动滑杆； 

一套设在该移动滑杆延伸于该内芯外壳外侧部分上的滑套； 

一个或一个以上的外部小连接板，其可活动地将该滑套与该内芯外壳的两半片的内壁连接在一起； 

一个或一个以上的设置在该内芯外壳内部的内部小连接板，其可活动地将移动滑杆与该内芯外壳的两半片的内壁连接在一起； 

一个或一个以上的挡块，其对该滑套进行卡设。 

其中，该连结成∨形的内部小连接板与该连接成∧形的外部小连接板地设置于该内芯模机构的两侧。 

其中，该外部小连接板顶端与滑套的外壁活动连接，另两端分别与芯模外壳的两半片的内壁活动连接；该内部小连接板顶端与移动滑杆活动连接，另两端分别与芯模外壳的两半片的内壁活动连接。 

其中，在内部小连接板与该滑套之间的移动滑杆上套装有弹簧。 

其中，该内部小连接板与该外部小连接板成对地设置于该内芯模机构的两侧。

其中，该内部小连接板的数量为八。 

其中，该外部小连接板的数量为四。 

其中，该密封焊接刀头，固定在焊刀支架上，其包括： 

两个一端固定连接的成型连杆， 

分别固定在该成型连杆另一端的刀头， 

一端与该成型连杆不固定的一端连接，另一端可转动地固定在焊刀机架上的摆臂。 

其中，该两成型连杆通过一往复杆连接。 

其中，该两成型连杆通过轴承连接在一起。 

其中，该成型连杆与该焊刀支架通过铰链连接。 

其中，该摆臂与该焊刀支架通过铰链连接。 

其中，该焊刀支架固定在另一支架上。 

其中，该包装盒角成型装置包括： 

两下端分别与传动机构连接的角成型连杆； 

固定连接该角成型连杆上端的底角成型连板及装在其上的两个角成型顶杆； 

固定在该角成型连杆上的具有向下倾斜的斜面的角成型滑轨； 

在上述斜面上移动的顶角成型顶杆，顶角成型顶杆上设装有弹簧。 

其中，该角成型连杆通过一角成型顶板与该传动机构连接。 

其中，该角成型连杆上端通过一底角成型连扳固定连接，并且该底角成型顶杆设置在该底角成型连扳上。 

其中，该角成型顶板通过凸轮导杆与传动机构相连。 

其中，顶角成型顶杆通过一折角顶杆座与主机固定连接。 

其中，该顶角成型顶杆与斜面相接处的一侧设置有滚轮。 

其中，该斜面与垂直线成5°-20°的夹角。 

其中，该夹角为10°。 

其中，该无菌灌装装置包括灌装阀、进料阀和物料罐，其特征为，其还 包括一液位计，该液位计包括： 

一设置于该物料罐中的浮筒； 

一端与该浮筒相连另一端在该液位计内部的薄璧管中滑动的的滑杆； 

一设置在该滑杆上端的磁环； 

两个设置在该薄壁管外侧的磁性开关，其通过信号线与进料罐的截止阀连接。 

其中，该灌装阀的灌装阀体内部设置有隔垫。 

其中，该灌装阀内部设置有丝网与胶垫。 

其中，该液位计在下端设置有排液口，上端设置有排气口，顶部设置有缸罩。 

其中，该滑杆通过螺栓与该磁环相连接。 

其中，该双氧水与无菌风装置，其包括有高效过滤器和紫外线灯，其机架上设置有： 

安装在机架上并且内部设置有该过滤器和紫外线灯的无菌风箱； 

与该无菌风箱相连的高压风机； 

与该高压风机相连的分风器； 

与该分风器相连的无菌热风隧道，其内部设置有一个或一个以上的热风枪，该无菌风隧道的末端还依次设置有紫外线灯、双氧水喷头与气控阀，该双氧水喷头与气控阀与改双氧水箱相连通。 

其中，该无菌风箱与该高压风机之间还设置有内有中级过滤器的中级过滤箱。 

其中，该热风枪端部分别设置有喷头和/或温度传感器。 

其中，该高压风机与一风机相连。 

其中，该高效过滤器和/或该中级过滤器内安装有过滤纸，该过滤纸的纸孔直径小于0.1μm； 

其中，该双氧水箱为压力容器，其输出管道上安装有压力开关。 

其中，该凸轮机构包括一个以上的固定在与电动机带动的蜗轮蜗杆减速 器输出轴连接的传动轴上的凸轮，该凸轮为折角凸轮、底成型凸轮、无菌灌装凸轮、顶成型凸轮、芯模凸轮或拉包凸轮。 

其中，该凸轮组分为若干组，各组安装于不同的传动轴上，每个传动轴之间采用传动件连接。 

其中，该折角凸轮和底成型凸轮为一组；该顶成型凸轮为一组；该无菌灌装凸轮、芯模凸轮和拉包凸轮为一组。 

其中，上述传动件为伞齿轮和/或蜗轮蜗杆。 

其中，上述凸轮通过凸轮轴键固定在传动轴上。 

其中，上述电动机带动的蜗轮杆减速器输出轴为双向输出轴。 

其中，上述凸轮上设置有不同圆弧段圆滑连接成的曲线凹槽和曲线外轮廓。 

其中，其还包括设置在各个装置工位两侧的链条传送带。 

其中，该链条传送带每四条为一组，分两层设置，每层设置有两条传送带，并且垂直方向上的两条传送带位置相对应。 

本发明的积极进步效果在于： 

一种无菌灌装装置，其使用循环运转的链条传送带与按工序规定安装各种曲线凹槽的凸轮组机构，使饮料包装与灌装在全自动生产线上快速连续完成，通过本发明的各部分动作，完成包材的预折、封合、成型，再进行多工位消毒、杀菌、定时灌装，最后再一次进行另一端(底部或顶部)的预成型、密封、定型、折角而成为砖型包装盒，由于进行严格的消毒杀菌，包装盒内盛的牛奶或饮料能得到保鲜长久，生产线每小时可生产七千盒左右，大大提高生产率。同时成本低，维护费用少。 

附图说明

图1是本发明较佳实施例的结构示意图。 

图2是图1链条传送带结构示意图。 

图3是链式输送卡爪结构示意图。

图4是拉包与插包机构结构示意图，图4′是图4的俯视图。 

图5是预成型刀头结构示意图。 

图5’为预成型刀头另一角度的结构示意图。 

图6是可收缩可撑开的内芯模机构结构示意图，图6′是图6的侧视图。 

图7是铰剪式密封焊接刀头装置结构示意图。 

图8是角成型装置结构示意图。 

图9a、9b是高精度无菌灌装装置结构示意图，图9c是灌装阀的结构图，图9d是液位计的结构图。 

图10a是双氧水杀菌与无菌风装置结构示意图，图10b是图10a的俯视图。 

图11是凸轮组机构结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。 

如图1所示的无菌灌装包装机，其包括：底部定型工位装置1、高频封焊工位装置2、底部预成型工位装置3、热风焊接工位装置4、灌装工位装置5、底部预折工位装置6、热风杀菌工位装置7、紫外线杀菌工位装置8、双氧水杀菌装置9、压包工位装置10、顶部定型工位装置11、顶部高频封焊工位装置12、顶部预成型工位装置13、热风焊接工位装置14、顶部预折工位装置15、拉包与插包工位装置16、插包轴16’、顶部成型芯模装置17、无菌仓18、预折角与角热风装置19、角成型装置20、水冷却装置21、成品台22、凸轮传动装置23、动力传动装置24、顶部导向定位板25、底部导向板26、角成型导向热风管27。 

上述所有装置都安装在一条循环运转的链条传送带上下位置，有框状机架，循环运转的链条传送带可以排列若干条，视生产批量多少而定，一般采用4条一个单元。图2所示的是一个输送链道或叫一个单元，它是双层的，由四条循环链条组成，每层设置有两条链条传送带，垂直的两组传送带之间可以使得包装盒通过，并通过上下的传送带对包装盒的底端和顶端进行扶持。一 台机器上可以根据产量要求和结构尺寸的可能设置一个或一个以上这样的单元。在机架上方位置依次排列安装拉包与插包工位装置16、顶部成型芯模装置17、无菌仓18、底部定型工位装置1、高频封焊工位装置2、预折角与角热风装置19、角成型装置20、水冷却装置21；在机架下方位置与顶部成型芯模装置17相对应位置的下面依次从左至右排列安装有顶部定型工位装置11、顶部高频封焊工位装置12、顶部预成型工位装置13、热风焊接工位装置14、顶部预折工位装置15、与角成型装置20、底部定型工位装置1、高频封焊工位装置2、底部预成型工位装置3相对应的位置下方安装有凸轮传动装置23，相应地在顶部定型装置11、顶部高频封焊工位装置12、顶部预成型工位装置13的下面也安装有凸轮传动装置23，上方位置中也在拉包与插包工位装置16、顶部成型芯模装置17的上部也安装有凸轮传动装置。无菌仓18内依次安装有底部预成型工位装置3、热风焊接工位装置4、灌装工位装置5、底部预折工位装置6、热风杀菌工位装置7、紫外线杀菌工位装置8、双氧水杀菌工位装置9、压包工位装置10。 

图2是本发明中的链条输送带的结构示意图，图中显示的是两条链条输送带并列组一个输送通道单元的情况，也可根据生产需要并列几个这样的通道，配套上述各工序装置。参看图11，使用时链条传送带装在链轮113上，链轮又装於轴承座112，轴承座固定在机架上。 

如图3所示的卡爪，其整体呈

形，并且上下两个端面上分别设置有两个孔29，卡爪的侧面上与之垂直地连接有舌板30，舌板30上设置有两个孔。舌板30的与

形部分的侧面相连接处是一个中空槽孔31，这样可以在便于舌板30与

形部分一体成型。 

使用时，两个输送链条相邻设置并连续转动，输送链条穿过卡爪的孔29中将卡爪固定在输送链条上，使得当输送链条运转至两链条内边相互平行时，每个输送链条上相邻两个卡爪的舌板30与另一输送链条上相对应的两个舌板30组成一个矩形空间，其与设置于整个装置下方的(不运动的)托板共同作用托住包装盒，使得包装盒依托在卡爪上，不会在灌装时出现变形 或塌软现象。 

图4与图4′是拉包与插包工位装置16的结构示意图。该装置是用于拉包与插包的机构，其包括齿轮32、凸轮33、齿条34、凸轮35、框架36、旋转轴37、摆杆38、带有末展开的包装盒40的吸盘39。如图示，凸轮33与齿条34传动连接，齿条34两侧均与齿轮32啮合连接，若干个齿轮32分布在齿条34的两侧(图中显示2个)，齿轮32又与旋转轴37固定连接，齿轮32、凸轮33、齿条34、旋转轴37安装在框架36内。旋转轴37下端安装有摆杆38，摆杆38一端安装有真空吸盘39，真空吸盘39吸着包装盒40展开送到插包位置，完成拉包工序；插包工序是由凸轮35与若干根垂直轴传动连接，构成垂直轴上下运动来完成的。 

图5和图5’是预成型刀头结构示意图，其安装在顶成型芯模17的笫1个位置和预折工位15上，其包括刀柄41与刀头42，两者紧固连接。刀头42的形状是个扁平体，其底部是平底，与平底两侧相连的是斜面，与斜面相连的是垂直段，其与刀柄41连接处也是斜面，包络成口字形状。刀柄41制成圆柱体，上端设置螺纹便于紧固用，刀头42上平底两侧斜面与水平面相交成α30°-70°角度，刀头42的垂直段与刀柄41连接处的斜面与水平面相交成30度角度。口字形状的大小可根据包装盒的实际大小而定制。包装盒的预成型主要靠刀头42的下部带角度的形状，当刀头42伸进包装盒的口中一定深度时会迫使盒口变形为扁长形，从而很好地解决了包装盒的预成型问题，为以后的封合工序作准备。 

图6是可收缩可撑开的内芯模机构示意图。图6′是图6的侧视图。其包括：移动滑杆43、弹簧44、滑套45、小连接板46、芯模外壳47。如图示，以移动滑杆43为中心轴，小连接板46在中心轴上分布为三层，最上端的两个小连接板46连接呈∧形状，这从图6′中清楚显示，其小连接板46的顶端与滑套45活动连接，另两端与芯模外壳47活动连接。位于滑杆43的中部与下部的两个小连接板连接呈∨形状，其下端尖部与移动滑杆43有柱销活动连接，另两端与芯模外壳47活动连接，滑套45与移动滑杆43滑动配 合，在中部小连接板46与滑套45之间的滑杆43上套装有弹簧44，芯模外壳47为两片，一片形状为[形状，另一片形状为]形状。在移动滑杆43往上拉时小连接板46把两片芯模外壳47撑开，从而把套在其外部的包材成型为砖型筒状；当滑杆43往下推时小连接板46收缩，把两片芯模外壳47合拢从而可把包材取下或套入。 

图7是铰剪式密封焊接刀头装置的结构示意图，它安装在顶部的预成型工位13、顶部高频封焊工位12、顶部定型工位11及以后的底部预成型工位3、高频封焊工位2、底部定型工位等六个工位上，其包括：往复杆48、轴承49、焊接支架50、铰链51、摆臂52、铰链53、高频焊刀54、冷却刀头55、成型连杆56。该装置安装在高频封焊工位装置2与顶部高频封焊12等六个工位上。成型连杆56穿过支架50的伸出端上安装有铰链53，铰链53上有连杆与支架50上的铰链51连接，成型连杆56另一端与轴承49连接，轴承49安装在往复杆48的一端。成型连杆56的顶端安装有摆臂52，该摆臂52上部安装有封合包装盒顶部的高频焊刀54与冷却刀头55，这是专门封合包装盒顶部折角与折边的。封合底部折角与折边时把成型连杆56设置在支架50的下部，其上的铰链二53与支架50上的铰链一51有摆臂52相连接，而摆臂52是安装在成型连杆56上端的.这时高频焊刀54与冷却刀头55安装在摆臂52的下部，而且支架50是小支架安装在大支架上。该装置在成型设备上用凸轮控制可进行自动封焊，像钳子一样钳住包装盒折边的两边，使包装盒的密封达到百分之百。 

图8是角成型装置20的结构示意图，其包括：角成型滑轨57、角成型连杆58、底角成型连板59、角成型顶杆60、顶角成型顶杆61、弹簧62、折角顶杆座63角成型顶板64、凸轮导杆65。另有包装盒66。如图示，本角成型机构是导向挤压式，整个机构是框架式，在框架的下端横向安装有角成型顶板60，该角成型顶板60中部与凸轮导杆65固定连接，角成型顶板60的两端各安装有角成型连杆58，角成型连杆58上端横向安装有底角成型连板59，底角成型连板59中部安装有2根角成型顶杆60；在角成型连杆58上各 安装有角成型滑轨57，角成型滑轨57上设置有向中间倾斜的斜面，在折角顶杆座63上安装有2个分别与角成型滑轨57斜面滚动配合的顶角成型顶杆61，顶角成型顶杆61上套装有弹簧62，顶角成型顶杆61与角成型滑轨57上斜面滚动配合的是其上安装有滚轮，角成型滑轨57上斜面与垂直线成5°-20°的夹角。包装盒是砖型牛奶或饮料的灌装盒，最后成型时需将其顶部的折角焊压在包装盒的两侧，而将其底部的折角焊压在底面上。当包装盒在进入该工位前，四个折角的相应部位已在上道工序通过热风把塑料层吹化，为该工位的压焊作好准备。本机构在凸轮导杆65带动下移动时，通过角成型顶板64把连杆58一起往下运动，这时装在底角成型连板59上的底角成型顶杆60压住包装盒66的底部折角，与此同时，由于角成型滑轨57上斜面的作用将顶角成型顶杆61向中间顶出，从而将包装盒66的顶部折角压焊于包装盒66的两侧，通过本机构包装盒66的四个折角压焊贴在盒体上成型。该机构分别从左右与顶部三个方向挤压将包装盒上的顶部折角与底面折角完成压焊工作，自动化程度高，工效高又降低成本。 

图9a、b所示为设置在灌装工位装置5上的高精度无菌灌装装置的结构示意图。其包括：灌装阀67、硅胶软管68、流量计69、排料阀70、进料阀71、截止阀72、物料阀73、喷淋阀74、液位计75、不锈钢管道76。物料罐73上安装有液位计75，液位计75测杆插入物料罐73内；图9c中，所说的灌装阀67由灌装头6701、丝网6702、胶垫6703、密封胶圈6704、胶圈支架6705、阀体6706、隔垫6707、阀盖6708、阀杆6709、气缸6710组成；灌装头6701内安装有丝网6702、灌装头6701与阀体6706连接处安装有胶垫6703；阀盖6708与阀体6706紧固且密封连接，阀杆6709与阀盖6708活动配合且伸入阀体6706内，在阀盖6708与阀体6706之间安装有隔垫6707阀杆6709还穿过隔垫6707中心处且有压块6711和螺母6712紧固连接，阀杆6709与气缸6710滑动配合；在阀体6706侧壁设置有进料口6714。图9d中，所说的液位计75包括排气口7501、螺孔7502、排液口7503、磁性开关7504、磁环7505、螺母7506、缸体7507、滑杆7508、浮筒7509、缸罩7510、 信号线7511，测杆包括浮筒与阀杆，缸体7507内安装有滑杆7508且滑动配合，滑杆7508上端套装有磁环7505，螺母7506与滑杆7508上端螺纹紧固连接，磁环7505在缸体7507内的通道上下滑动配合，相应地在通道两侧壁上下安装有磁性开关7504，磁性开关7504与信号线7511电连接，滑杆7508与浮筒7509连接。所说的丝网6702、灌装阀67是不锈钢制成。所说的液位计75在缸体7507内腔下端部位设置有排液口7503，上端部位设置有排气口7501，缸体7507顶部设置有缸罩7510。本装置的创新之处是对灌装阀作了改进，又对物料罐增装了自行设置的液位计，从而由于安装了丝网起到过滤作用，另方面还有防滴漏功能；灌装阀中的隔垫将物腔和外界隔开防止外界细菌的侵入；整体用不锈钢制造，大大提高无菌生产的可靠性，同时安装有液位计，克服了泡沫物料的影响，大大提高计量的精度，也保证了灌装的质量。 

图10为双氧水杀菌与无菌风装置结构示意图，该装置占五个工位，双氧水杀菌工位9、紫外线杀菌工位8、热风杀菌工位7。其包括，紫外线灯77、高效过滤器78、无菌风箱79、中级过滤器80、中级过滤器箱81、风管82、分风器管道83、高压风机84、风机85、分风器86、热风枪87、喷头及温度传感器88、紫外线灯89、双氧水喷头和气控阀90、双氧水压力开关91、双氧水箱92、无菌热风隧道93、机架94。图10′是图10的俯视图。双氧水杀菌与无菌风装置，在机架94上层依次安装有无菌风箱79、中级过滤器箱81、风机群85与分风器管道83，无菌风箱79中安装有紫外线灯77、高效过滤器78，中级过滤器箱81一侧与无菌风箱79相连通，一面又与风管82连通，风管82与风机群85的高压风机连通，高压风机出口连接有分风器管道83，分风器管道83且与机架中层内的无菌热风隧道93连接；在机架94中层无菌热风隧道93内，上端安装有分风器86，在分风器86上安装有若干把热风枪87，热风枪87一字形排列，热风枪87端部安装有喷头与温度传感器88；在无菌热风隧道93末端依次安装有紫外线灯89与双氧水喷头和气控阀90，双氧水喷头和气控阀90与双氧水箱92连接相通。所说的高效过滤器 内安装过滤纸，其纸孔直径小于0.1μm；所说的中级过滤器箱81内安装有中级过滤器80，该过滤器80内也安装有过滤纸，其纸孔直径小于0.1μm；所说的双氧水箱92是压力容器，其输出管道上安装有压力开关91。 

图11为凸轮传动装置中凸轮组机构的结构示意图，其包括：折角凸轮95、底成型凸轮96、底成型凸轮97、无菌灌装凸轮98、无菌灌装凸轮99、顶成型凸轮100、顶成型凸轮101、芯模凸轮102、芯模凸轮103、拉包凸轮104、凸轮轴105、传动轴106、凸轮轴107、电动机108、伞齿轮109、弧齿锥齿轮110、机架111(该图还包括链轮轴承座112和链轮113)。其中每个凸轮均通过不同的传动件固定在凸轮轴上进而与电动机连接，整个凸轮机构安装在机架111上。在机架111上按照饮料包装盒成型工序排列安装凸轮组，上述凸轮均设置有曲线凹槽或外轮廓，该曲线凹槽或外轮廊由完成各成型工序动作所规定的不同圆弧段圆滑连接而成；所说的凸轮组与凸轮轴键配合连接，分为若干组；电动机带动的减速品双向输出轴上设置为左右若干组凸轮，其上设置传动件与传动轴连接，传动轴两端安装有齿轮传动连接，其相应传动的轴上也安装若干组凸轮，这些凸轮也与传动轴键配合连接。 

本机的工作原理与动作过程如下： 

包装材料的输入，拉包与插包机构16是包装盒材料的输入机构，其结构及工作原理见图4，首先成叠的已折合贴好纵向密封条的包材被放进纸盒仓中，图中33是拉包专用凸轮，它转动一周带着齿条34左右走一次，而齿条34又和两个齿轮32啮合着，当齿条34运动时齿轮32来回转一次，于是一端和齿中心套在一起的两根垂直轴37也一同来回转一次，由于齿轮轴37的另一端又连着摆杆38，所以摆杆38也跟着摆一次。摆杆38的一端装有吸着包材的真空吸盘39，摆杆摆一次，一个包材被吸住，摆杆进而把包材吸放在插包的工位上。当包材吸放在插包工位之后，有芯模凸轮通过联板使图1中之垂直轴16′作上下运动，向下时将包材插入输送卡爪之中。 

包装盒顶部的形成，包材插进卡爪时是两头通的砖型筒，按照印刷方向和工艺要求，本机将包装盒的顶部朝下进行加工。包装盒顶部的形成要经过 顶部预折工位装置15、热风焊接工位装置14(其是将朝下的顶部口内周边的塑料层用热风吹化)、顶部预成型工位装置13、顶部高频封焊工位装置12和顶部定型工位装置11。顶部预折工位装置15用的预成型刀头(见图5)，其为一片上部带圆柱柄，下面有一定角度的板形零件。通过凸轮带动预成型刀头上下运动，向上时刀头插入顶部口一定深度，迫使包盒口形状由口变形，这个动作的完成还要依靠顶部成型芯模装置17为内模来支撑的。顶部成型芯模装置17的结构和原理见图6。本机构是由两片呈

形的芯模外壳对称布置，它们通过小连接板与处在中心位置的移动滑杆相连，而移动滑杆又可以在滑套中滑移。当凸轮转动时带动滑套与滑杆一起下移到所需的位置时，滑杆因挡铁而停止运动，这时滑套却因凸轮作用继续下移，而使小连接板张开并推动芯模外壳到要求的截面尺寸为止。这时套在芯模外的包材盒便可以进行预折工作，完成后，滑杆上移，同时有弹簧的辅助作用，带着小连接板及芯模外壳向中间收拢，随着滑杆再上升到一定位置，芯模已完全脱开包材盒，为进入下一工位做好准备。包材盒完成预折后，转入下一工位热风焊接工位装置14中吹热风，这工位上的热风枪是在凸轮带动下作往上移动插入到包材盒朝下的顶部口中，热风以一定温度吹在顶部口内周边，使里面的塑料层熔化，然后转入顶部预成型工位装置13下面。顶部预成型工位装置13的工作首先也是顶部成型芯模装置17中第二只插入包材盒中作内模，同时处在包材盒下方的铰剪式密封焊接刀头装置也在凸轮的带动下钳住包材盒的两长边使其初步粘合。这种铰剪式密封焊接刀头其结构及动作原理见图7，图也向上，连杆56的两端各有铰链53和转动轴承49，连杆48向上推着摆臂52绕着铰链一51作逆时针转动(铰链51是锁定在焊刀支架50上的，只能转动)而另一摆臂52却沿着顺时针作相反方向运动，这样两只摆臂就互相夹紧，图上高频焊刀54和冷却刀头55，则是分别用螺钉固定在两只摆臂52上，因此两只摆臂52夹紧，它们也夹紧；同理，往复杆48向下运动时，两把刀头54和55就松开。顶部预成型工位装置13工作完成后，包材盒转入顶部高频封焊工位装置12和顶部定型工位装置11，它们的动作原理与所用 机构与工位装置13完全相同，只是功能不同而已。工位装置12安装高频刀头，用高频电流加热包材，将顶部再一次封合，弥补工位装置13如果万一个别地方没粘牢，工位装置11则将已焊的顶部再压实与冷却，使密封万无一失。 

包装盒的杀菌系统：包装盒顶部封合后，底部朝上开着口进入无菌仓开始对包材盒进行杀灭菌。先是在工位装置10上，将包盒轻压下使封合后的顶部贴平在导向底板上，就转入工位装置9进行双氧水喷雾杀菌，再进入工位装置8用紫外线杀灭菌，而后转入热风杀菌工位装置7，该工位装置占三个工位，三个热风枪插入三个次序的包装盒内分不同方位对盒中各部位与死角用高温无菌风进行喷杀，保证彻底杀灭各类细菌。高温无菌风由机上的双氧水杀菌及无菌风系统产生。 

包装盒经杀菌后转入底部预折工位装置6，先将朝上的底部开口处进行预折，所用刀头与工位装置15相同，不过它是由凸轮带动，底口经预折后转入灌装工位装置5，分两次灌装，分两次的好处是灌装精度高，再就是减少泡沫。本机的灌装组成如图9所示。 

包装盒底部的封合和形成：包装盒灌装定量的牛奶或饮料后，转入工位装置4，在这里热风枪在凸轮的控制下伸进包装盒底部朝上的口，将口内留作封合用的四周吹化，即转入下一工位即底部预成型工位装置3。底部预成型的进行是靠铰剪式密封焊接刀头装置来进行的，它的结构见图7，而只是动作方向相反，它是从上面往下钳住底部封口，结构上增加了大支架，将铰链一装在大支架上。工位3完成后，已经初次封闭的包装盒转到工位装置1和工位装置2上，与顶部一样进行高频焊接和底部定型。 

包装盒的角成型：经过顶部和底部定型密封后的包装盒从顶成型芯模装置17起向后传送，在传送过程中经过顶部导向定位板25时，由于导向定位板25上的斜面的作用，顶部逐渐被压平。同样在经过底定型后从底部定型工位往后进入底部导向板26下面，也因斜面的作用也使朝上的底部压平。这时四个角翼均水平向两侧伸开，之后又因四条角成型导向管27的斜度作 用，使原本四个水平向两侧伸的角翼逐渐向上翻转到一定角度，角成型导向管26还包括另外四条热风管，它处在上翻的角翼与盒体之间，同时送出热风吹化了角翼与盒体相应点的塑料层。随后包装盒进入角成型工位装置20，完成角翼贴焊定型，就是将其顶部的角翼焊压在包装盒的两侧，而将其底部的角翼焊压在底面上。角成型工位装置20主要靠图8的导向挤压式角成型机构来完成。机构在凸轮导杆65通过角成型顶板64带动下和角成型连杆58一起向下运动。这时装在底角成型连板59上的角成型顶杆60压住了底部的角翼，同时由于角成型滑轨57上斜面的作用，顶角成型顶杆61向中部顶出，从而将顶部角翼压焊在包装盒的两侧面，至此包装盒的包装加工全部完成。

Claims (50)

1.一种无菌灌装包装机，包括底部定型工位装置、高频封焊工位装置、底部预成型工位装置、热风焊接工位装置、灌装工位装置、底部预折工位装置、热风杀菌工位装置、紫外线杀菌工位装置、双氧水杀菌工位装置、压包工位装置、顶部定型工位装置、顶部高频封焊工位装置、顶部预成型工位装置、热风焊接工位装置、顶部预折工位装置、拉包与插包工位装置、顶部成型芯模装置、无菌仓、预折角与角热风装置、角成型装置、水冷却装置、成品台、凸轮传动装置、动力传动装置、顶部导向定位板、底部导向板与角成型导向热风管，其特征是：

A、上述所有装置均安装在一条或一条以上的循环运转的第一链条传送带上下位置；

B、上方位置从左至右依次排列安装拉包与插包工位装置、顶部成型芯模装置、无菌仓、底部定型工位装置、高频封焊工位装置、预折角与角热风装置、角成型装置、水冷却装置；

C、无菌仓内依次安装有底部预成型工位装置、热风焊接工位装置、灌装工位装置、底部预折工位装置、热风杀菌工位装置、紫外线杀菌工位装置、双氧水杀菌工位装置、压包工位装置；

D、下方位置与顶部成型芯模装置相对应位置的下面依次从左至右排列安装有顶部定型工位装置、顶部高频封焊工位装置、顶部预成型工位装置、热风焊接工位装置、顶部预折工位装置，与角成型装置、底部定型工位装置、高频封焊工位装置、底部预成型工位装置相对应的位置下方安装有凸轮传动装置，相应地在顶部定型工位装置、顶部高频封焊工位装置、顶部预成型工位装置的下面也安装有凸轮传动装置，上方位置中在拉包与插包工位装置、顶部成型芯模装置的上部安装有凸轮传动装置。

2.根据权利要求1所述的无菌灌装包装机，其特征在于，所述无菌灌装包装机还包括若干个卡爪，该卡爪呈匸型，该卡爪的上下两端面上分别设 置有一个或一个以上的孔，且在该卡爪的侧面上向外伸展设置有舌板。

3.根据权利要求2所述的无菌灌装包装机，其特征为，该舌板与该侧面的连接处设有一中空槽孔。

4.根据权利要求1所述的无菌灌装包装机，其特征在于，该拉包与插包工位装置包括：

齿条；

带动该齿条来回运动的往复装置；

与该齿条相啮合的一个或一个以上的齿轮；

分别与该齿轮相连接的旋转轴；

分别设置在该旋转轴另一端的摆杆。

5.根据权利要求4所述的无菌灌装包装机，其特征为，该往复装置为

一凸轮。

6.根据权利要求5所述的无菌灌装包装机，其特征为，该摆杆上还设置有一吸盘。

7.根据权利要求1所述的无菌灌装包装机，其特征在于，所述无菌灌装包装机上还安装有预成型刀头，该预成型刀头包括一刀头和一与该刀头相连接的刀柄，其特征为，该刀头为多边形，呈扁平状并且与其底边相连的两斜边分别与该底边成30°-70°的夹角。

8.根据权利要求7所述的无菌灌装包装机，其特征为，该多边形的外侧边缘厚度相对内侧边缘较薄。

9.根据权利要求7或8所述的无菌灌装包装机，其特征为，该刀柄是圆柱体，上端设置有螺纹。

10.根据权利要求1所述的无菌灌装包装机，其特征在于，该顶部成型芯模装置包括：

一由两个半片组成的内芯外壳，其上端设置有一孔；

一穿过上述孔的移动滑杆；

一套设在该移动滑杆延伸于该内芯外壳外侧部分上的滑套； 

一个或一个以上的外部小连接板，其可活动地将该滑套与该内芯外壳的两半片的内壁连接在一起；一个或一个以上的设置在该内芯外壳内部的内部小连接板，其可活动地将移动滑杆与该内芯外壳的两半片的内壁连接在一起；

一个或一个以上的挡块，其对该滑套进行卡设。

11.根据权利要求10所述的无菌灌装包装机，其特征在于，该外部小连接板中的两个连接为∧形，该内部小连接板的两个连接为∨形，其均并可以绕其顶端旋转进而闭合或打开。

12.根据权利要求11所述的无菌灌装包装机，其特征在于，该外部小连接板顶端与滑套的外壁活动连接，另两端分别与芯模外壳的两半片的内壁活动连接；该内部小连接板顶端与移动滑杆活动连接，另两端分别也与芯模外壳的两半片的内壁活动连接。

13.根据权利要求10、11或12所述的无菌灌装包装机，其特征在于，在内部小连接板与该滑套之间的移动滑杆上套装有弹簧。

14.根据权利要求13所述的无菌灌装包装机，其特征在于，该连结成∨形的内部小连接板与该连接成∧形的外部小连接板设置于该顶部成型芯模装置的两侧。

15.根据权利要求14所述的无菌灌装包装机，其特征在于，该内部小连接板的数量为八。

16.根据权利要求14所述的无菌灌装包装机，其特征在于，该外部小连接板的数量为四。

17.根据权利要求1所述的无菌灌装包装机，其特征在于，所述无菌灌装包装机还安装有一密封焊接刀头，该密封焊接刀头固定在焊刀支架上，其包括：

两个一端固定连接的成型连杆，

分别固定在该成型连杆另一端的刀头，

一端与该成型连杆不固定的一端连接，另一端可转动地固定在焊刀机架 上的摆臂。

18.根据权利要求17所述的无菌灌装包装机，其特征为，该两成型连杆通过一往复杆连接。

19.根据权利要求17或18所述的无菌灌装包装机，其特征为，该两成型连杆通过轴承连接在一起。

20.根据权利要求19所述的无菌灌装包装机，其特征为，该两成型连杆与该焊刀支架通过铰链连接。

21.根据权利要求20所述的无菌灌装包装机，其特征为，该摆臂与该焊刀支架通过铰链连接。

22.根据权利要求21所述的无菌灌装包装机，其特征为，该焊刀支架固定在另一支架上。

23.根据权利要求1所述的无菌灌装包装机，其特征为，该角成型装置包括：

两下端分别与传动机构连接的角成型连杆；

固定连接该角成型连杆上端的底角成型连板及装在其上的两个底角成型顶杆；

固定在该角成型连杆上的具有向下倾斜的斜面的角成型滑轨；

在上述斜面上移动的顶角成型顶杆，顶角成型顶杆上设装有弹簧。

24.根据权利要求23所述的无菌灌装包装机，其特征为，该角成型连杆通过一角成型顶板与该传动机构连接。

25.根据权利要求23所述的无菌灌装包装机，其特征为，该角成型连杆上端通过一底角成型连板固定连接，并且该底角成型顶杆设置在该底角成型连板上。

26.根据权利要求24或25所述的无菌灌装包装机，其特征为，该角成型顶板通过凸轮导杆与传动机构相连。

27.根据权利要求24或25所述的无菌灌装包装机，其特征为，该顶角成型顶杆通过一折角顶杆座与主机固定连接。 

28.根据权利要求24或25所述的无菌灌装包装机，其特征为，该顶角成型顶杆与斜面相接处的一侧设置有滚轮。

29.根据权利要求28所述的无菌灌装包装机，其特征为，该斜面与垂直线成5°-20°的夹角。

30.根据权利要求29所述的无菌灌装包装机，其特征为，该夹角为10°。

31.根据权利要求1所述的无菌灌装包装机，其特征为，所述无菌灌装包装机上还安装有一无菌灌装装置，该无菌灌装装置包括灌装阀、进料阀和物料罐，其特征为，其还包括一液位计，该液位计包括：

一设置于该物料罐中的浮筒；

一端与该浮筒相连另一端在该液位计内部的薄壁管中滑动的的滑杆；

一设置在该滑杆上端的磁环；

两个设置在该薄壁管外侧的磁性开关，其通过信号线与进料罐的截止阀连接。

32.根据权利要求31所述的无菌灌装包装机，其特征为，该灌装阀的灌装阀体内部设置有隔垫。

33.根据权利要求31或32所述的无菌灌装包装机，其特征为，该灌装阀内部设置有丝网与胶垫。

34.根据权利要求33所述的无菌灌装包装机，其特征为，该液位计在下端设置有排液口，上端设置有排气口，顶部设置有缸罩。

35.根据权利要求34所述的无菌灌装包装机，其特征为，该滑杆通过螺栓与该磁环相连接。

36.根据权利要求1所述的无菌灌装包装机，其特征为，所述无菌灌装包装机还包括一双氧水杀菌与无菌风装置，该双氧水与无菌风装置包括有高效过滤器和紫外线灯，其机架上设置有：

安装在机架上并且内部设置有该过滤器和紫外线灯的无菌风箱；

与该无菌风箱相连的高压风机； 

与该高压风机相连的分风器；

与该分风器相连的无菌热风隧道，其内部设置有一个或一个以上的热风枪，该无菌风隧道的末端还依次设置有紫外线灯、双氧水喷头与气控阀，该双氧水喷头与气控阀与该双氧水箱相连通。

37.根据权利要求36所述的无菌灌装包装机，其特征为，该无菌风箱与该高压风机之间还设置有内有中级过滤器的中级过滤箱。

38.根据权利要求36或37所述的无菌灌装包装机，其特征为，该热风枪端部分别设置有喷头和/或温度传感器。

39.根据权利要求38所述的无菌灌装包装机，其特征为，该高压风机与一风机相连。

40.根据权利要求39所述的无菌灌装包装机，其特征为，该高效过滤器和/或该中级过滤器内安装有过滤纸，该过滤纸的纸孔直径小于0.1μm；

41.根据权利要求40所述的无菌灌装包装机，其特征为，该双氧水箱为压力容器，其输出管道上安装有压力开关。

42.根据权利要求1所述的无菌灌装包装机，其特征为，该凸轮传动装置包括一个以上的固定在与电动机带动的蜗轮蜗杆减速器输出轴连接的传动轴上的凸轮，该凸轮为折角凸轮、底成型凸轮、无菌灌装凸轮、顶成型凸轮、芯模凸轮和拉包凸轮。

43.根据权利要求42所述的无菌灌装包装机，其特征为，该凸轮组分为若干组，各组安装于不同的传动轴上，每个传动轴之间采用传动件连接。

44.根据权利要求43所述的无菌灌装包装机，其特征为，该折角凸轮和底成型凸轮为一组；该顶成型凸轮为一组；该无菌灌装凸轮、芯模凸轮和拉包凸轮为一组。

45.根据权利要求43或44所述的无菌灌装包装机，其特征为，上述传动件为伞齿轮和/或蜗轮蜗杆。

46.根据权利要求45所述的无菌灌装包装机，其特征为，上述凸轮通过凸轮轴键固定在传动轴上。 

47.根据权利要求46所述的无菌灌装包装机，其特征为，上述电动机带动的蜗轮杆减速器输出轴为双向输出轴。

48.根据权利要求47所述的无菌灌装包装机，其特征为，上述凸轮上设置有不同圆弧段圆滑连接成的曲线凹槽和曲线外轮廓.

49.根据权利要求1、2、4、7、10、17、23、31、36或42所述的无菌灌装包装机，其特征为，其还包括设置在各个装置工位两侧的第二链条传送带。

50.根据权利要求49所述的无菌灌装包装机，其特征为，该第二链条传送带每四条为一组，分两层设置，每层设置有两条传送带，并且垂直方向上的两条传送带位置相对应。 

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