CN104986389A - 全自动饮料灌装机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动饮料灌装机，包括落杯装置、全自动饮料混合加注装置、拾片机械手装置、全自动饮料杯封口装置、喷码装置、输送装置和PLC控制器，所述落杯装置将杯子逐个的放置在输送装置上，在输送装置的带动下，杯子依次经全自动饮料混合加注装置加注饮料，拾片机械手装置放置杯盖，全自动饮料杯封口装置对杯盖进行封装，喷码装置进行喷码，所述PLC控制器分别与落杯装置、全自动饮料混合加注装置、拾片机械手装置、全自动饮料杯封口装置、喷码装置和输送装置电连接。实现适合小型化，且提高工作效率的优点。

Description

全自动饮料灌装机

技术领域

本发明涉及机械装置领域，具体地，涉及一种全自动饮料灌装机。

背景技术

目前，现有的大型自动化饮料灌装系统，需占地200-1000平米厂房，一次生产量5-500吨，主要由半自动送杯、自动加注、自动贴标签等部分组成，主要用于大批量生产，不适合小批量个性化即时生产需要，整个生产线需要5-20人。而现有的小批量生产基本采用人手工放置杯子，半自动搅拌和加注饮料，手工封盖来完成，配置时间和客户信息需要手工书写，速度受到很大影响，同时完全依赖2-3人工配合完成。从而存在工作效率低，人工成本高的问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种全自动饮料灌装机，以实现适合小型化，且提高工作效率的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种全自动饮料灌装机，包括落杯装置、全自动饮料混合加注装置、拾片机械手装置、全自动饮料杯封口装置、喷码装置、输送装置和PLC控制器，所述落杯装置将杯子逐个的放置在输送装置上，在输送装置的带动下，杯子依次经全自动饮料混合加注装置加注饮料，拾片机械手装置放置杯盖，全自动饮料杯封口装置对杯盖进行封装，喷码装置进行喷码，所述PLC控制器分别与落杯装置、全自动饮料混合加注装置、拾片机械手装置、全自动饮料杯封口装置、喷码装置和输送装置电连接。

优选的，所述输送装置包括传输带、步进驱动电机和杯托，所述杯托等间距的设置在传输带上，所述步进驱动电机带动传输带转动，每个杯托上均设置第三光电传感器。

优选的，所述落杯装置，包括外壳、第一光电传感器、进杯口、涡轮结构和第二光电传感器，所述涡轮结构设置在外壳内部，所述进杯口位于涡轮结构的上端，所述第一光电传感器设置在外壳内壁上，所述第二光电传感器位于外壳的后梁板的外壁上，所述涡轮结构包括壳体和多个涡轮，所述壳体为圆形，多个涡轮均匀分布在圆形壳体的内壁上，所述第一光电传感器和第二光电传感器与PLC控制器电连接。

优选的，所述全自动饮料混合加注装置，包括搅拌缸、出料口、管夹阀、叶片、混合缸、不锈钢针和POM针筒，所述混合缸设置在搅拌缸的上方，所述叶片设置在搅拌缸内，所述出料口设置在搅拌缸的底部，所述管夹阀设置在与出料口连通的管道上，所述不锈钢针设置在混合缸的顶部，所述不锈钢针设置在POM针筒内，所述叶片与伺服电机连接，所述混合缸顶端的进水口管道上设置电磁阀，所述POM针筒采用绝缘材料；所述不锈钢针和混合缸的缸体均与PLC控制器电连接。

优选的，所述拾片机械手装置，包括金属接近开关、盖片、连杆摆臂机构、吸嘴、抽真空装置、步进电机、光纤信号放大器、气泵微动吸盘和盖片盛放装置，带动连杆摆臂机构动作的步进电机与连杆摆臂机构连接，连杆摆臂机构与吸嘴连接，所述吸嘴的下方设置气泵微动吸盘，所述金属接近开关与吸嘴平行设置，所述盖片放置在盖片盛放装置上，所述抽真空装置与吸嘴连接，所述金属接近开关的输出端与光纤信号放大器的输入端电连接，所述光纤信号放大器的输出端与PLC控制器的输入端电连接，所述PLC控制器的输出端与步进电机和抽真空装置的接线端子电连接。

优选的，所述全自动饮料杯封口装置，包括直线推杆电机、限位开关、直线推杆电机底座、弹簧柱、加热头、封口盖板和支架，所述直线推杆电机和限位开关均设置在支架上，所述直线推杆电机底部设置直线推杆电机底座，所述直线推杆电机底座的下端设置弹簧柱，所述弹簧柱下方设置加热头，所述加热头的下方设置封口盖板，所述限位开关的输出端与PLC控制器的输入端电连接，所述PLC控制器的输出端与直线推杆电机的接线端子电连接。

优选的，所述喷码装置，包括纵杆、横杆、磁铁、直线导轨、喷墨头、光电开关、接墨槽和直线电磁电机，所述横杆固定设置在纵杆的顶端，所述横杆的一端与直线导轨活动连接，所述横杆的另一端设置磁铁，所述直线导轨与横杆连接的相对端设置喷墨头，所述喷墨头底部设置喷码口，所述喷墨头底部设置接墨槽，所述接墨槽与直线电磁电机连接，所述光电开关设置在喷墨头的侧壁上，所述光电开关的输出端与PLC控制器的输入端电连接，所述PLC控制器的输出端与直线电磁电机的接线端子电连接，所述直线电磁电机在PLC控制器的控制下带动接墨槽在喷码口处沿直线导轨垂直方向前后移动。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明的技术方案，通过公开一种全自动饮料灌装机，该全自动饮料灌装机实现了自动落杯，无杯报警，自动现场落杯，搅抖，冲泡等一系列新鲜饮料要求，且实现了自动封口及喷码要求，整台机器体积小，重量轻，结构稳定，噪音低且智能化程度高。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例所述的全自动饮料灌装机的结构示意图；

图2为图1所示的全自动饮料灌装机中落杯装置的结构示意图；

图3为图1所示的全自动饮料灌装机中全自动饮料混合加注装置的结构示意图；

图4为本发明实施例中拾片机械手装置中拾片机械手的结构示意图；

图5为图1所示的全自动饮料灌装机中全自动饮料杯封口装置的结构示意图

图6、图9和图10为图1所示的全自动饮料灌装机中喷码装置的结构示意图；

图7为图3所示的自动饮料混合加注装置中出料口的结构示意图；

图8为本发明实施例中拾片机械手装置中盖片盛放装置的结构示意图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-落杯装置；2-全自动饮料混合加注装置；3-拾片机械手；4-全盖片盛放装置；5-全自动饮料杯封口装置；6-喷码装置；7-第三光电传感器；8-输送装置；101-第一光电传感器；102-进杯口；103-涡轮结构；104-外壳；201-出料口；202-管夹阀；203-叶片；204-混合缸；205-不锈钢针；206-POM针筒；207-搅拌缸；301-金属接近开关；302-盖片；303-连杆摆臂机构；304-吸嘴；305-步进电机；306-丝杆步进电机；307-微动开关；308-丝杆；309-光纤信号放大器；310-气泵微动吸盘；311-盖片托盘；401-直线推杆电机；402-限位开关；403-弹簧柱；404-加热头；405-封口盖板；406-直线推杆电机底座；407-支架；501-接墨槽；502-喷墨头；503-直线导轨；504-磁铁；505-横杆；506-光电开关；507-喷码口；508-直线电磁电机；509-纵杆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种全自动饮料灌装机，包括落杯装置1、全自动饮料混合加注装置2、拾片机械手装置、全自动饮料杯封口装置5、喷码装置6、输送装置8和PLC控制器，落杯装置1将杯子逐个的放置在输送装置8上，在输送装置8的带动下，杯子依次经全自动饮料混合加注装置2加注饮料，拾片机械手装置放置杯盖，全自动饮料杯封口装置5对杯盖进行封装，喷码装置6进行喷码，PLC控制器分别与落杯装置、全自动饮料混合加注装置、拾片机械手装置、全自动饮料杯封口装置、喷码装置和输送装置电连接。

输送装置8包括传输带、步进驱动电机和杯托，杯托等间距的设置在传输带上，步进驱动电机带动传输带转动，每个杯托上均设置第三光电传感器7。

如图2所示，落杯装置1，包括外壳104、第一光电传感器101、进杯口102、涡轮结构103和第二光电传感器，涡轮结构设置在外壳内部，进杯口位于涡轮结构的上端，第一光电传感器设置在外壳内壁上，第二光电传感器位于外壳的后梁板的外壁上，涡轮结构包括壳体和多个涡轮，壳体为圆形，多个涡轮均匀分布在圆形壳体的内壁上，第一光电传感器和第二光电传感器与PLC控制器电连接。

涡轮结构，用于将杯子逐一分离，进杯口，用于稳定杯子，第一光电传感器用于检测杯子是否用光，第二光电传感器用于检测经过涡轮结构分离的杯子是否准确的落入涡轮结构下方的杯槽（杯托）内；当进杯口下落到与第一光电传感器水平的位置时，提醒添加杯子。

多个涡轮形成放置杯子的空间，且涡轮在壳体上的位置可调节，通过调节涡轮的位置，调整放置杯子空间的大小。

如图3所示，全自动饮料混合加注装置2，包括搅拌缸207、出料口201、管夹阀202、叶片203、混合缸204、不锈钢针205和POM针筒206，混合缸设置在搅拌缸的上方，叶片设置在搅拌缸内，出料口设置在搅拌缸的底部，管夹阀设置在与出料口连通的管道上，不锈钢针设置在混合缸的顶部，不锈钢针设置在POM针筒内，叶片与伺服电机连接，混合缸顶端的进水口管道上设置电磁阀，POM针筒采用绝缘材料；不锈钢针和混合缸的缸体均与PLC控制器电连接。出料口的入口和出口之间通过向上的曲面连接，如图7所示。

不锈钢针和混合缸壁组成液位继电器，当混合缸内的液面高度达到不锈钢针位置时，通过报警装置报警；管夹阀，当检测到出料口下方的杯子加注完成后夹住管道，从而关闭出料口；叶片，在伺服电机的带动下正反转旋转搅拌，从而对搅拌缸内的饮料充分搅拌，且在搅拌缸内加注清水，并通过叶片的正反旋转实现自动清洗功能； POM针筒起到将不锈钢针和混合缸绝缘隔离的功能。

如图4所示，拾片机械手装置，包括金属接近开关301、盖片302、连杆摆臂机构303、吸嘴304、抽真空装置、步进电机305、光纤信号放大器309、气泵微动吸盘310和盖片盛放装置4，带动连杆摆臂机构动作的步进电机与连杆摆臂机构连接，连杆摆臂机构与吸嘴连接，吸嘴的下方设置气泵微动吸盘，金属接近开关与吸嘴平行设置，盖片放置在盖片盛放装置上，抽真空装置与吸嘴连接，金属接近开关的输出端与光纤信号放大器的输入端电连接，光纤信号放大器的输出端与PLC控制器的输入端电连接，PLC控制器的输出端与步进电机和抽真空装置的接线端子电连接。

如图8所示，盖片盛放装置4包括盖片支架、微动开关307、丝杆步进电机306、丝杆308和盖片托盘311，丝杆步进电机设置在盖片支架上，丝杆步进电机与丝杆连接，盖片托盘与丝杆固定连接，微动开关设置在盖片支架和盖片托盘上。抽真空装置抽取吸嘴内的空气，使吸嘴产生负压，通过气泵微动吸盘将盖片吸住，金属接近开关将检测盖片正反的信号通过光纤信号放大器传输至PLC控制器，当金属接近开关检测到盖片为反时，PLC控制器控制整个装置停止工作，并通过报警装置报警，如金属接近开关检测到盖片为正时，PLC控制器控制步进电机动作，步进电机通过连杆摆臂机构带动吸嘴运动，从而将盖片放置到指定位置。

如图5所示，全自动饮料杯封口装置5，包括直线推杆电机401、限位开关402、直线推杆电机底座406、弹簧柱403、加热头404、封口盖板405和支架407，直线推杆电机和限位开关均设置在支架上，直线推杆电机底部设置直线推杆电机底座，直线推杆电机底座的下端设置弹簧柱，弹簧柱下方设置加热头，加热头的下方设置封口盖板，限位开关的输出端与PLC控制器的输入端电连接，PLC控制器的输出端与直线推杆电机的接线端子电连接。

当杯口放置好铝箔盖片的杯子进入到封口盖板下方时，PLC控制器控制直线推杆电机向下运动，加热头对铝箔盖片进行加热，直线推杆电机通过弹簧柱带动封口盖板对加热后的铝箔盖片施压，从而完成封口，当封口完成后，直线推杆电机上升，当限位开关检测到直线推杆电机上升到原位时，限位开关将检测信号发送至PLC控制器，PLC控制器接收到限位开关检测信号后，控制直线推杆电机停止上升。

如图6、图9和图10所示，喷码装置6，包括纵杆509、横杆505、磁铁504、直线导轨503、喷墨头502、光电开关506、接墨槽501和直线电磁电机508，横杆固定设置在纵杆的顶端，横杆的一端与直线导轨活动连接，横杆的另一端设置磁铁，直线导轨与横杆连接的相对端设置喷墨头，喷墨头底部设置喷码口，喷墨头底部设置接墨槽，接墨槽与直线电磁电机连接，光电开关设置在喷墨头的侧壁上，光电开关的输出端与PLC控制器的输入端电连接，PLC控制器的输出端与直线电磁电机的接线端子电连接，直线电磁电机在PLC控制器的控制下带动接墨槽在喷码口处沿直线导轨垂直方向前后移动。

光电开关检测到杯子到达指定位置时，传输信号至PLC控制器，PLC控制器控制直线电磁电机带动接墨槽移动，从而将喷码口露出，对杯子进行喷码，当喷码完成时，PLC控制器控制直线电磁电机带动接墨槽移动到喷码口下方，用来接住喷码口的漏墨。

具体工作过程为杯子经过落杯装置将一个杯子放置到输送装置的杯托中，在PLC和光电传感器的控制下，将杯子输送到全自动饮料混合加注装置的下方完成饮料的灌注，然后输送装置将灌注完饮料的杯子输送到拾片机械手装置下，拾片机械手装置给杯子盖上双层的铝箔盖片，然后在输送装置的带动下输送到全自动饮料杯封口装置，全自动饮料杯封口装置对双层的铝箔盖片进行加热封装后，双层铝箔盖片的下层盖片封装到杯子口上，然后将双层的铝箔盖片分离的上层盖片取走后，输送装置将杯子输送至喷码装置下，对杯子表面完成喷码后，即完成整个饮料的灌装。

（1）全自动饮料灌装机在生产加工过程中，全程使用各类符合卫食食品要求的材质，主要使用304不锈钢材质及聚丙烯PP材质，耐高温和各种酸碱腐蚀，所购买各类与该食品直接相接触各类水管配件均为国外符合认证的生产厂家。

（2）全自动饮料灌装机能够实现自动落杯，恒定下料，恒定进水，自动搅拌，灌装，取片，封口，去片，个性化信息喷印共九大动作，使用料粉，机器整体恒定完成时间为每杯15秒。

 （3） 全自动饮料灌装机整体采用轻量化设计，外壳采用铝壳和Q235作为主体外壳件，机器内部零件多为铝材及ABS、PP等塑料件，尽量减轻机器重量，目前机器重量维持在200KG左右。

（4）本机总功率为1500W，其中交流总功率约为1300W，直流功率分为PLC控制部分50W，电磁阀/步进电机部分150W。

 （5）本机整体上由送料、混匀及灌装、封口、喷码及机械传动组成，可满足样品的全自动送料、灌装、封口、喷码、成品传送的功能。可完成每分钟4-12杯的小批量全自动饮料生产，一次性完成落杯，饮料加注，封口，喷码的全部过程，同时全部工作环境封闭式执行，无人为影响，杜绝污染环节，同时可以通过落料伺服电机和注水伺服电机，精确控制每杯饮料的原料和水的比例，根据客户需要调节落料量和加水量（比如高糖，无糖等），同时喷码可以将调节后的饮料即时打上客户姓名和相关信息，确保一次性个性化配置的精确无误。

 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种全自动饮料灌装机，其特征在于，包括落杯装置、全自动饮料混合加注装置、拾片机械手装置、全自动饮料杯封口装置、喷码装置、输送装置和PLC控制器，所述落杯装置将杯子逐个的放置在输送装置上，在输送装置的带动下，杯子依次经全自动饮料混合加注装置加注饮料，拾片机械手装置放置杯盖，全自动饮料杯封口装置对杯盖进行封装，喷码装置进行喷码，所述PLC控制器分别与落杯装置、全自动饮料混合加注装置、拾片机械手装置、全自动饮料杯封口装置、喷码装置和输送装置电连接。

2.根据权利要求1所述的全自动饮料灌装机，其特征在于，所述输送装置包括传输带、步进驱动电机和杯托，所述杯托等间距的设置在传输带上，所述步进驱动电机带动传输带转动，每个杯托上均设置第三光电传感器。

3.根据权利要求1或2所述的全自动饮料灌装机，其特征在于，所述落杯装置，包括外壳、第一光电传感器、进杯口、涡轮结构和第二光电传感器，所述涡轮结构设置在外壳内部，所述进杯口位于涡轮结构的上端，所述第一光电传感器设置在外壳内壁上，所述第二光电传感器位于外壳的后梁板的外壁上，所述涡轮结构包括壳体和多个涡轮，所述壳体为圆形，多个涡轮均匀分布在圆形壳体的内壁上，所述第一光电传感器和第二光电传感器与PLC控制器电连接。

4.根据权利要求1或2所述的全自动饮料灌装机，其特征在于，所述全自动饮料混合加注装置，包括搅拌缸、出料口、管夹阀、叶片、混合缸、不锈钢针和POM针筒，所述混合缸设置在搅拌缸的上方，所述叶片设置在搅拌缸内，所述出料口设置在搅拌缸的底部，所述管夹阀设置在与出料口连通的管道上，所述不锈钢针设置在混合缸的顶部，所述不锈钢针设置在POM针筒内，所述叶片与伺服电机连接，所述混合缸顶端的进水口管道上设置电磁阀，所述POM针筒采用绝缘材料；所述不锈钢针和混合缸的缸体均与PLC控制器电连接。

5.根据权利要求1或2所述的全自动饮料灌装机，其特征在于，所述拾片机械手装置，包括金属接近开关、盖片、连杆摆臂机构、吸嘴、抽真空装置、步进电机、光纤信号放大器、气泵微动吸盘和盖片盛放装置，带动连杆摆臂机构动作的步进电机与连杆摆臂机构连接，连杆摆臂机构与吸嘴连接，所述吸嘴的下方设置气泵微动吸盘，所述金属接近开关与吸嘴平行设置，所述盖片放置在盖片盛放装置上，所述抽真空装置与吸嘴连接，所述金属接近开关的输出端与光纤信号放大器的输入端电连接，所述光纤信号放大器的输出端与PLC控制器的输入端电连接，所述PLC控制器的输出端与步进电机和抽真空装置的接线端子电连接。

6.根据权利要求1或2所述的全自动饮料灌装机，其特征在于，所述全自动饮料杯封口装置，包括直线推杆电机、限位开关、直线推杆电机底座、弹簧柱、加热头、封口盖板和支架，所述直线推杆电机和限位开关均设置在支架上，所述直线推杆电机底部设置直线推杆电机底座，所述直线推杆电机底座的下端设置弹簧柱，所述弹簧柱下方设置加热头，所述加热头的下方设置封口盖板，所述限位开关的输出端与PLC控制器的输入端电连接，所述PLC控制器的输出端与直线推杆电机的接线端子电连接。

7.根据权利要求1或2所述的全自动饮料灌装机，其特征在于，所述喷码装置，包括纵杆、横杆、磁铁、直线导轨、喷墨头、光电开关、接墨槽和直线电磁电机，所述横杆固定设置在纵杆的顶端，所述横杆的一端与直线导轨活动连接，所述横杆的另一端设置磁铁，所述直线导轨与横杆连接的相对端设置喷墨头，所述喷墨头底部设置喷码口，所述喷墨头底部设置接墨槽，所述接墨槽与直线电磁电机连接，所述光电开关设置在喷墨头的侧壁上，所述光电开关的输出端与PLC控制器的输入端电连接，所述PLC控制器的输出端与直线电磁电机的接线端子电连接，所述直线电磁电机在PLC控制器的控制下带动接墨槽在喷码口处沿直线导轨垂直方向前后移动。