CN105173141A - 粉料精准充填装置及充填方法 - Google Patents

Abstract

一种粉料精准充填装置，包括支撑架、公用料斗和至少一个高精度灌装装置，所述高精度灌装装置包括灌装头、落料槽、螺杆和驱动机构，所述落料槽顶端入口与公用料斗底端出口之间设有定量分配机构，所述定量分配机构包括分配座、分配轴和驱动装置，所述分配座顶端开有进料口，分配座内开有分配轴安装腔，分配座底端开有与落料槽顶端入口连通的出料口，进料口、出料口分别与分配轴安装腔连通，所述分配轴与驱动装置连接，并且分配轴可转动的安装在分配轴安装腔内，分配轴的圆周面上开有与落料槽对应的定量分配槽组，定量分配槽组与高精度灌装装置的落料槽数目相同并且两者一一对应设置。一种粉料精准充填方法。本发明有效地提高了灌装精度。

Description

粉料精准充填装置及充填方法

技术领域

本发明涉及一种加工速度快、每次灌装粉料的重量精度高的粉料精准充填装置及充填方法。

背景技术

传统粉料灌装机构，采用称作为称量工具，对粉料精确称量，然后进行灌装。这种设计思路，会造成加工步骤繁多：首先需要不断往称内添加少量粉料，直到称内的粉料刚刚达到或稍微超过预定的重量（超过的重量必须在可以接受的误差范围内），然后将称内的粉料灌装到包装容器内，接着进行压实，最后进行封装。

由于整个加工过程加工步骤繁多，因此难以提升加工效率，又因为生产线的速度是由生产线上最慢的那个环节决定的，因此上述粉料灌装机构的加工速度无法提高，就会造成整条生产线的生产效率低下、生产成本高、无法满足大规模工业化生产的需求。

为了解决上述问题，专利号为201520020458.3，名称为“高精度粉料灌装机构”的专利公开了一种技术方案，该方案中的高精度粉料灌装机构采用伺服电机通过螺杆保持对出料管出口的粉料压力，使得该处的粉料密度能够较好的保持一致，而供料杆对出料管出口的粉料进行刮料，能够快速刮下重量精度高的粉料。

由于粉料灌装的难度是由包装容器需要的灌装量和灌装精度共同决定的，如果灌装量很大，即使灌装精度很高也容易实现，比如灌装量为1000公斤，灌装精度为±0.1%，允许的误差量也有1公斤，而如果灌装量为10克，灌装精度为±1%允许的误差量0.1克，因此对于包装容器需要的灌装量很小（本文中30克或30克以下的灌装量称为少量灌装），灌装精度需要达到±5%以上的粉料灌装而言，要实现大规模工业化生产。如果采用称进行计量，则生产效率难以提高，而采用螺杆与伺服电机进行计量灌装的方法，又难以获得足够的灌装精度。

上述专利由于多个灌装装置共用一个大料斗，料斗内粉料的量不断变化，从料斗出口落入出料管的粉料，其受到的压力在不断变化，当料斗内的粉料很多时压力大，当料斗内的粉料很少时压力小，而其密度会随着压力变化而变化，压力大则密度大，压力小则密度小。由于计量机构（供料杆）紧挨着出料管，因此虽然落入出料管的粉料密度变化的幅度较小，可是对于需要高精度的粉料（比如高档的咖啡粉）灌装而言，会大大影响灌装精度，而且粉料还要经过后续的落料槽、压实机构等，这些都会产生误差，最终影响灌装精度。经过实验，上述结构用于灌装高档的咖啡粉，9克咖啡粉其灌装精度（重量允差）最多只能达到±5%，这使得上述灌装机构无法适用于需要高精度（即灌装精度高于或等于±2%）的粉料（比如高档的咖啡粉）灌装。

申请人发现，上述方案对供料机构，即挤出螺杆的结构改进，对灌装精度的帮助不够大，无法抵消由于料斗内粉料变化而造成从料斗出口落入出料管的粉料受到的压力变化和后续落料槽、压实机构等因素对灌装精度的不良影响，导致灌装精度难以提高。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种能够有效地改善灌装精度的粉料精准充填装置。采用的技术方案如下：

一种粉料精准充填装置，包括支撑架、公用料斗和至少一个高精度灌装装置，所述高精度灌装装置包括灌装头、落料槽、螺杆和驱动机构，所述落料槽、灌装头、螺杆和驱动机构分别安装在支撑架上，所述落料槽顶端入口与公用料斗底端出口连通，所述灌装头安装在落料槽的底端出口，所述螺杆顶端连接驱动机构，所述螺杆底端穿过落料槽并插入灌装头，其特征在于：所述落料槽顶端入口与公用料斗底端出口之间设有可将公用料斗中粉料定量分配到落料槽内的定量分配机构，所述定量分配机构包括分配座、分配轴和驱动装置，所述分配座顶端开有与公用料斗底端出口连通的进料口，分配座内开有分配轴安装腔，分配座底端开有与落料槽顶端入口连通的出料口，进料口、出料口分别与分配轴安装腔连通，所述分配轴与驱动装置连接，并且所述分配轴可转动的安装在分配轴安装腔内，所述分配轴的圆周面上开有与落料槽对应的定量分配槽组，所述定量分配槽组与高精度灌装装置的落料槽数目相同并且两者一一对应设置。所述驱动装置带动分配轴转动，当定量分配槽开口朝上、与进料口连通的时候，在转动的过程中，粉料会完全充满定量分配槽；当分配轴转动到定量分配槽不与进料口连通而与出料口的时候，定量分配槽开口朝下，粉料会掉落、通过出料口离开、进入落料槽顶端入口。

进一步的，所述高精度灌装装置的数目为至少两个，所述定量分配槽组的数目为至少两个。

所述定量分配槽组包括至少一个定量分配槽。

进一步的，所述定量分配槽组的定量分配槽，其数目为至少两个并且沿着分配轴的周向依次均匀分布。

进一步的，所述分配轴的圆周面上开有拨粉沟，该拨粉沟沿着分配轴的周向延伸、穿过定量分配槽底部，所述分配座内安装有拨粉针，该拨粉针后端安装在分配座上，该拨粉针前端插入拨粉沟。这么设计的目的，是为了防止粉料附着在定量分配槽内侧壁上、无法依靠自身重力落下。拨粉针破坏了定量分配槽内粉料的稳定性，使其粉料无法保证块状，因此在自身重力作用下落下、通过出料口离开。

优选的方案，所述拨粉针位于分配轴的中轴线下方，所述拨粉沟穿过落料槽底端。

进一步的，所述灌装头包括压缩段、压实段和填充端，所述压缩段内侧壁的内径从上到下逐渐变小，所述压实段内侧壁的内径从上到下保持不变。

所述驱动机构为电机，所述驱动装置为电机。

所述公共料斗内安装有至少一组搅拌机构。

本申请的另一个目的，是提供一种粉料精准充填方法，具体方案如下：

a、将公共料斗的粉料定时定量分配给高精度灌装装置的落料槽，补充落料槽内的粉料，使得落料槽内粉料的量始终保持稳定；

b、采用螺杆与灌装头配合，控制螺杆转动的圈数、精确计量粉料并进行灌装。

本发明对照现有技术的有益效果是，由于增加了定量分配机构，因此落料槽内粉料的量能够始终保持稳定，并简化了充填装置的结构，减少了粉料灌装的步骤和可能产生误差的环节，有效地提高了灌装精度，尤其适合少量灌装。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是图1的右视图；

图3是图2的D-D向剖视图；

图4是分配轴与拨粉针的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1-3所示，本实施例中的粉料精准充填装置，包括支撑架1、公用料斗2和六个高精度灌装装置3。所述高精度灌装装置3包括灌装头301、落料槽302、螺杆303和驱动机构，所述落料槽302、灌装头301、螺杆303和驱动机构分别安装在支撑架1上，所述灌装头301安装在落料槽302的底端出口，所述螺杆303顶端连接驱动机构，所述螺杆303底端穿过落料槽302并插入灌装头301。所述落料槽302顶端入口与公用料斗2底端出口之间设有可将公用料斗2中粉料定量分配到落料槽302内的定量分配机构4。

所述定量分配机构4包括分配座401、分配轴402和驱动装置，所述驱动装置为第二电机403。所述分配座401顶端开有与公用料斗2底端出口连通的进料口4011，分配座401内开有分配轴安装腔4013，分配座401底端开有与落料槽302顶端入口连通的出料口4012，进料口4011、出料口4012分别与分配轴安装腔4013连通，所述分配轴402与第二电机403连接，并且所述分配轴402可转动的安装在分配轴安装腔4013内，所述分配轴402的圆周面上开有与落料槽302对应的一定量分配槽组，每个定量分配槽组包括五个定量分配槽4021，所述五个定量分配槽4021沿着分配轴402的周向依次均匀分布。所述第二电机403带动分配轴402转动，当定量分配槽4021开口朝上、与进料口4011连通的时候，在转动的过程中，粉料会完全填满定量分配槽4021；当分配轴402转动到定量分配槽4021不与进料口4011连通而与出料口4012连通的时候，定量分配槽4021开口朝下，粉料会掉落、通过出料口4012离开并进入对应的落料槽302顶端入口。

本申请中，六个驱动机构合用一个第一电机304，通过齿轮传动机构（六个齿轮6分别安装在六个螺杆303顶端并且六个齿轮6依次啮合，一个螺杆顶端连接第一电机304）依次带动各高精度灌装装置的螺杆303。所述第一电机304、第二电机403均为伺服电机。

如图3、4所示，所述分配轴402的圆周面上开有拨粉沟4022，该拨粉沟4022沿着分配轴402的周向延伸、穿过定量分配槽4021底端，所述分配座401内安装有拨粉针5，所述拨粉针5位于分配轴402的中轴线下方，如图4所示，拨粉针5后端安装在分配座401上，该拨粉针5前端插入拨粉沟4022。这么设计的目的，是为了防止粉料附着在定量分配槽4021内侧壁上、无法依靠自身重力落下。拨粉针5破坏了定量分配槽4021内粉料的稳定性，使其粉料无法保证块状，因此在自身重力作用下落下、通过出料口4012离开。

所述灌装头301包括压缩段3011、压实段3012和填充端3013，所述压缩段3011内侧壁的内径从上到下逐渐变小，所述压实段3012内侧壁的内径从上到下保持不变。

所述公共料斗2内安装有三组搅拌机构7。

本实施例的一种粉料精准充填方法，具体方案如下：

a、将公共料斗的粉料定时定量分配给各个高精度灌装装置的落料槽，使得各落料槽内粉料的量始终保持稳定（本实施例中各落料槽内粉料始终保持50公斤，误差不超过1%）；

b、采用螺杆与灌装头配合，控制螺杆转动的圈数、精确计量粉料并进行灌装。

由于各落料槽内粉料的量始终保持稳定，简化了充填装置的结构，减少了粉料灌装的步骤和可能产生误差的环节，因此有效地提高了灌装精度。经过实验，上述结构用于灌装高档的咖啡粉，每次灌装9克咖啡粉，其灌装精度（重量允差）能达到±2%，这使得上述灌装机构适用于需要高精度的粉料（比如高档的咖啡粉）灌装，并且由于步骤少，因此灌装速度快。而且这种方案不仅灌装精度高，由于可以多个高精度灌装装置同时工作，因此在保证灌装精度的前提下，其生产效率还能保持非常高，非常适用于大规模工业化生产。

实施例2

本实施例与实施例1的区别为：所述各高精度灌装装置的驱动机构分别采用不同的伺服电机，每个伺服电机精确的控制对应的螺杆303转动。

实施例3

本实施例与实施例1的区别为：所述高精度灌装装置的数目为1个。这使得粉料精准充填装置的结构更简单，不过效率不够高，仅适用于少量粉料的高精度灌装。

以上所述仅为本发明的几个较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明的权利要求范围所做的等同变换，均为本发明权利要求范围所覆盖。

Claims (10)

1.一种粉料精准充填装置，包括支撑架、公用料斗和至少一个高精度灌装装置，所述高精度灌装装置包括灌装头、落料槽、螺杆和驱动机构，所述落料槽、灌装头、螺杆和驱动机构分别安装在支撑架上，所述落料槽顶端入口与公用料斗底端出口连通，所述灌装头安装在落料槽的底端出口，所述螺杆顶端连接驱动机构，所述螺杆底端穿过落料槽并插入灌装头，其特征在于：所述落料槽顶端入口与公用料斗底端出口之间设有可将公用料斗中粉料定量分配到落料槽内的定量分配机构，所述定量分配机构包括分配座、分配轴和驱动装置，所述分配座顶端开有与公用料斗底端出口连通的进料口，分配座内开有分配轴安装腔，分配座底端开有与落料槽顶端入口连通的出料口，进料口、出料口分别与分配轴安装腔连通，所述分配轴与驱动装置连接，并且所述分配轴可转动的安装在分配轴安装腔内，所述分配轴的圆周面上开有与落料槽对应的定量分配槽组，所述定量分配槽组与高精度灌装装置的落料槽数目相同并且两者一一对应设置。

2.如权利要求1所述的粉料精准充填装置，其特征在于：所述高精度灌装装置的数目为至少两个，所述分配轴的圆周面上开有至少两个定量分配槽组，所述定量分配槽组与高精度灌装装置的落料槽数目相同并且两者一一对应设置。

3.如权利要求2所述的粉料精准充填装置，其特征在于：所述定量分配槽组包括至少一个定量分配槽。

4.如权利要求2所述的粉料精准充填装置，其特征在于：所述定量分配槽组的定量分配槽，其数目为至少两个并且沿着分配轴的周向依次均匀分布。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的粉料精准充填装置，其特征在于：所述分配轴的圆周面上开有拨粉沟，该拨粉沟沿着分配轴的周向延伸、穿过定量分配槽底部，所述分配座内安装有拨粉针，该拨粉针后端安装在分配座上，该拨粉针前端插入拨粉沟。

6.如权利要求5所述的粉料精准充填装置，其特征在于：所述拨粉针位于分配轴的中轴线下方，所述拨粉沟穿过落料槽底端。

7.如权利要求1所述的粉料精准充填装置，其特征在于：所述灌装头包括压缩段、压实段和填充端，所述压缩段内侧壁的内径从上到下逐渐变小，所述压实段内侧壁的内径从上到下保持不变。

8.如权利要求1所述的粉料精准充填装置，其特征在于：所述驱动机构为电机，所述驱动装置为电机。

9.如权利要求1所述的粉料精准充填装置，其特征在于：所述公共料斗内安装有至少一组搅拌机构。

10.一种粉料精准充填方法，具体方案如下：

将公共料斗的粉料定时定量分配给高精度灌装装置的落料槽，补充落料槽内的粉料，使得落料槽内粉料的量始终保持稳定；

b、采用螺杆与灌装头配合，控制螺杆转动的圈数、精确计量粉料并进行灌装。