CN109823611B - 一种定量包装自动取料系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种定量包装自动取料系统，尤其是一种利用一台电机驱动沿输送带设置的多组定量取料装置的系统。针对定量包装所需自动取料，通过电控单元控制电机运转、通过电磁式离合器控制子轴联轴器齿轮与取料挡板齿轮的吸合与分离，并检测料斗空料接近开关、料斗满料接近开关、取料挡板撤出到位接近开关、取料挡板工作到位接近开关的反馈来实现实时供料，确保生产不中断。本发明减轻了工人的劳动强度，可帮助降低食品企业的成本、提升生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种定量包装自动取料系统，尤其是一种利用一台电机驱动沿输送带设置的多组定量取料装置的系统。
背景技术
在食品生产行业，当生产完成后，需要及时地对食品进行包装，例如按实际需要进行单个包装或者定量包装，将待包装的物料送入食品包装机械中进行包装。
对于单个包装这一方式，不管是国内还是国外，都能够实现自动取料工作，有的是通过机械手来实现输送带上的自动取料工作，有的是通过拨片将输送带上的单个物料取入包装机械中。但是它限制了输送带上的效率，每个时间段只能输送单个物料，而且每个物料间还必须有一定间隔，这降低了生产效率。
对于定量包装这一方式中，产品的生产方式主要特点就是采用分批大量生产的模式，在短时间内大量成品出现，而前后两次产品成品之间的间隔时间较长，无法将产品均匀地输送到包装机械中，而这一方式中使用的机械大多数是彼此分离的机械，需要在输送带上布置多台功能类似的机械，没有组成流水线生产模式，实现从食品生产到食品包装过程的自动化。此外还需要食品包装机械的料斗较长时间地储存物料，实现定量包装。
在这方面，国内的食品机械生产商没有与包装机械配合工作的自动取料机械，而国外的厂商所提供的多数是一整套的流水线生产设备，没有单独设计的和包装机械配合工作的自动取料机械。
所以在这一方面，食品生产企业存在将不同厂家的食品生产机械和食品包装机械等组成自动化生产线的需求；国内的食品机械生产商更关注于单个食品机械的提供，暂时缺少将食品生产机械整合成自动化生产线的能力；国外的厂商关注的是直接为食品生产企业提供一整套的流水线生产设备，包括食品生产机械和食品包装机械等机械，不愿替食品生产商将不同厂家的食品生产机械和食品包装机械等组成自动化生产线，减少潜在客户，以免影响他们的利益。
总之，单个包装这一方式中，自动供料容易实现，在食品行业中常见。与单个包装不同，定量包装这一方式虽然有自动供料包装机械，但是仍然需要人工对包装机械的料斗进行物料工作，每天的搬运量多达数吨，耗时费力。而且在此过程中，工人需要不断地接触待包装食品和周围的机械设备、工具，并不断走动，容易造成各种微生物对未包装食品的污染，影响了食品质量，降低了生产效率和质量，对企业的质量管理提出了高要求。
发明内容
为解决食品生产定量包装所需的自动取料问题，本发明的技术方案为：
一种定量包装自动取料系统，包括输送带110、电机1、联轴器2、齿轮减速机构3、子轴联轴器4、取料挡板5、电磁式离合器6、料斗空料接近开关10、料斗满料接近开关12、取料挡板撤出到位接近开关11、取料挡板工作到位接近开关13和电控单元120；所述取料挡板撤出到位接近开关11和取料挡板工作到位接近开关13各设置在沿输送带110送料方向的左右两侧；所述电机1的输出轴通过联轴器2连接齿轮减速机构3并连接子轴联轴器4，所述子轴联轴器4设置有齿轮41，所述取料挡板5设置有齿轮51，所述取料挡板锥齿轮51与子轴联轴器锥齿轮41的模数相同，所述电磁式离合器6位于子轴联轴器锥齿轮41与取料挡板锥齿轮51之间；所述电磁式离合器6与电控单元120电连接，所述料斗空料接近开关10、料斗满料接近开关12、取料挡板撤出到位接近开关11、取料挡板工作到位接近开关13分别与电控单元120电连接。
所述子轴联轴器4、取料挡板5、电磁式离合器6、料斗空料接近开关10、料斗满料接近开关12、取料挡板撤出到位接近开关11、取料挡板工作到位接近开关13有多套，每套包含子轴联轴器4、取料挡板5、电磁式离合器6、料斗空料接近开关10、料斗满料接近开关12、取料挡板撤出到位接近开关11、取料挡板工作到位接近开关13各1个。
所述的子轴联轴器锥齿轮41与取料挡板锥齿轮51采用锥齿轮。
本发明的有益效果：针对定量包装所需自动取料，通过电控单元控制电机运转与接近开关的反馈来实现实时供料，确保生产不中断。一方面减轻了工人的劳动强度，降低食品企业的成本，提升生产效率，另一方面减少了人员在这一过程中对食品造成的微生物污染，提高了产品的质量，降低了食品企业质量管理强度，提高了企业的市场竞争力。
附图说明
附图1：定量包装自动取料系统布置示意图
附图2：取料挡板及工作示意图
附图3：工作流程示意图
图1、图2中：1—电机、2—联轴器、3—齿轮减速机构、4—子轴联轴器、5—取料挡板、6—电磁式离合器、110—输送带、120—电控单元、10—料斗空料接近开关、11—取料挡板撤出到位接近开关、12—料斗满料接近开关、13—取料挡板工作到位接近开关、41—子轴联轴器齿轮、51—取料挡板齿轮。
图3中：Y0—电机正转、Y1—电机反转、Y2—A离合器工作、Y3—B离合器工作、Y4—C离合器工作。
具体实施方式
一种定量包装自动取料系统，包括输送带110、电机1、联轴器2、齿轮减速机构3、子轴联轴器4、取料挡板5、电磁式离合器6、料斗空料接近开关10、料斗满料接近开关12、取料挡板撤出到位接近开关11、取料挡板工作到位接近开关13和电控单元120；所述取料挡板撤出到位接近开关11和取料挡板工作到位接近开关13各设置在沿输送带110送料方向的左右两侧；所述电机1的输出轴通过联轴器2连接齿轮减速机构3并连接子轴联轴器4，所述子轴联轴器4设置有齿轮41，所述取料挡板5设置有齿轮51，所述取料挡板锥齿轮51与子轴联轴器锥齿轮41采用锥齿轮，它们的模数相同。所述电磁式离合器6位于子轴联轴器锥齿轮41与取料挡板锥齿轮51之间；所述电磁式离合器6与电控单元120电连接，所述料斗空料接近开关10、料斗满料接近开关12、取料挡板撤出到位接近开关11、取料挡板工作到位接近开关13分别与电控单元120电连接。
所述子轴联轴器4、取料挡板5、电磁式离合器6、料斗空料接近开关10、料斗满料接近开关12、取料挡板撤出到位接近开关11、取料挡板工作到位接近开关13有多套(多组)，其中每套(多组)包含子轴联轴器4、取料挡板5、电磁式离合器6、料斗空料接近开关10、料斗满料接近开关12、取料挡板撤出到位接近开关11、取料挡板工作到位接近开关13各1个。
所述取料挡板工作到位接近开关13设置为与取料挡板5输送带110输送方向成135°夹角时接触。
所述电机1的为Y系列笼型三相异步电动机。
沿输送带110输送方向设置多个取料挡板5，对应设置多个出料口和料斗，每个取料挡板5分别设置取料挡板撤出到位接近开关11和取料挡板工作到位接近开关13，每个料斗分别设置料斗空料接近开关10和料斗满料接近开关12。
如前所述，所述的多个料斗空料接近开关10、料斗满料接近开关12、取料挡板撤出到位接近开关11及取料挡板工作到位接近开关13分别与电控单元120电连接，电控单元120可以实时检测多个料斗空料接近开关10、料斗满料接近开关12、取料挡板撤出到位接近开关11及取料挡板工作到位接近开关13的闭合信号。
为便于描述，这里设置A组工作段、B组工作段和C组工作段等三套(三组)取料装置。
结合电控单元120，三组分别取料均是要与流水线输送带上的包装机械配合才能完成工作的，通过电磁式离合器6通电与断电来实现子轴联轴器4齿轮41与取料挡板5齿轮51相互之间的吸合与分离的。
通过安装在输送带两侧的取料挡板撤出到位接近开关11和取料挡板工作到位接近开关13，来判断和控制取料挡板5处于撤出取料(不取料)和工作到位(开始取料并工作到位)，电控单元120根据所述的接近开关信号来控制电机什么时候正转和电机什么时候反转。
通过设置在料斗上的料斗空料接近开关10和料斗满料接近开关12，电控单元120根据所述的接近开关信号来判断和控制什么时候取料和什么时候停止取料的工作。
例如，参见图3所示的工作流程。
刚开始时，三组取料装置的料斗均是空的，电控单元120检测到料斗空料接近开关10(X10、X20和X30)3个接近开关闭合反馈信号，电机1开始正转，A、B、C组的三个电磁离合器6断电工作(由于锥齿轮的结构限制，电磁式离合器需要采用断电吸合工作模式)，三组子轴联轴器锥齿轮41分别与对应的取料挡板锥齿轮51啮合，三组的相应的取料挡板5均横置/斜置在输送带110上，等到取料挡板5触碰到输送带另一侧取料挡板工作到位接近开关13(接近开关X11、X21和X31)时，电磁式离合器6通电使子轴联轴器锥齿轮41分别与取料挡板锥齿轮51分离，挡板停止转动，同时电动机1停止正转，开始反转。
此时，物料在这些取料挡板5的导引下流入对应的料斗。
以A组为例，此时物料被A挡板阻隔，沿着预留的开口进入A组的料斗中，装满预定质量后，电控单元120检测到料斗满料接近开关12(X12接近开关断开)发出的反馈信号，电控单元120控制电机1反转，并控制A组电磁式离合器6断电工作，A组子轴联轴器锥齿轮41分别与取料挡板锥齿轮51啮合，A取料挡板5往回转，触碰到取料挡板撤出到位接近开关11(X11接近开关)后，电控单元120检测到A组取料挡板撤出到位接近开关11到位信号，控制电磁式离合器6通电使子轴联轴器锥齿轮41分别与取料挡板锥齿轮51分离，挡板停止转动。
此时物料随着输送带110前进，被B挡板阻隔，沿着预留的开口进入B组的料斗中，装满预定质量后，电控单元120检测到料斗满料接近开关12(X22接近开关断开)发出的反馈信号，电控单元120控制电机1反转，并控制B组电磁式离合器6断电工作，B组子轴联轴器锥齿轮41分别与取料挡板锥齿轮51啮合，B取料挡板5往回转，触碰到取料挡板撤出到位接近开关11(X21接近开关)后，电控单元120检测到B组取料挡板撤出到位接近开关11到位信号，控制电磁式离合器6通电使子轴联轴器锥齿轮41分别与取料挡板锥齿轮51分离，挡板停止转动。
同时物料随着输送带前进，被C挡板阻隔，沿着预留的开口进入C组的料斗中，装满预定质量后，电控单元120检测到料斗满料接近开关12(X32接近开关断开)发出的反馈信号，电控单元120控制电机1反转，并控制C组电磁式离合器6断电工作，B组子轴联轴器锥齿轮41分别与取料挡板锥齿轮51啮合，C取料挡板5往回转，触碰到取料挡板撤出到位接近开关11(X31接近开关)后，电控单元120检测到C组取料挡板撤出到位接近开关11到位信号，控制电磁式离合器6通电使子轴联轴器锥齿轮41分别与取料挡板锥齿轮51分离，挡板停止转动。
X13、X23和X33全闭合后，电机停止反转，开始正转。
等到A机械料斗中的物料少于一定质量的时(为保证电机的正常工作，需使物料补充的速度至少是包装机包装物料速度的3倍以上)，料斗空料接近开关10发出反馈信号即X10闭合，A组电磁式离合器6工作，A组子轴联轴器锥齿轮41分别与取料挡板锥齿轮51啮合，A取料挡板5横置/斜置在输送带110上，等取料挡板工作到位接近开关13(X11)被触碰到时，A组工作停止；同样的原理，等到X21和X31都被碰触后，电机开始反转。等A料斗装满预定质量后，料斗满料接近开关12发出反馈信号即X12接近开关断开，A组离合器工作，A组子轴联轴器锥齿轮41分别与取料挡板锥齿轮51啮合，A取料挡板5往回转，触碰到取料挡板工作到位接近开关11(X11)接近开关后，A组离合器停止工作。
如此循环，便能实现了使用1台电机对3台机械的自动取料工作。
锥齿轮的齿数的确定：
本发明中，齿轮传动为开式传动，因为齿轮要传递的功率较小，转速较低，对结构也没有特殊要求，为提高经济性，所以采用软齿面的设计。而锥齿轮将不断处于啮合—分离—啮合这一情况中，为防止发生折齿，需要以弯曲疲劳强度设计为主，由于目前没有成熟的齿面抗磨损设计方法，只能以齿面接触疲劳强度设计来校核。
按软齿面定义，两齿轮均选用45钢并经过调质处理，硬度为250HBS。
虽然在开式锥齿轮传动中，小齿轮齿数一般选在17—20这一区间，但是对于本次传动而言，只需要传递动力，故子轴联轴器锥齿轮41与取料挡板锥齿轮51选取齿数为30。
锥齿轮的模数的确定：
由齿轮要传递的转矩、选取齿宽系数、安全系数等计算得到齿轮模数，适当放大，并且为了便于制造，就近取整，取标准值m＝3mm。
Claims (5)
1.一种定量包装自动取料系统，其特征在于：包括输送带(110)、电机(1)、联轴器(2)、齿轮减速机构(3)、子轴联轴器(4)、取料挡板(5)、电磁式离合器(6)、料斗空料接近开关(10)、料斗满料接近开关(12)、取料挡板撤出到位接近开关(11)、取料挡板工作到位接近开关(13)和电控单元(120)；所述取料挡板撤出到位接近开关(11)和取料挡板工作到位接近开关(13)各设置在沿输送带(110)送料方向的左右两侧；所述电机(1)的输出轴通过联轴器(2)连接齿轮减速机构(3)并连接子轴联轴器(4)，所述子轴联轴器(4)设置有锥齿轮(41)，所述取料挡板(5)设置有取料挡板锥齿轮(51)，所述取料挡板锥齿轮(51)与子轴联轴器锥齿轮(41)的模数相同，所述电磁式离合器(6)位于子轴联轴器锥齿轮(41)与取料挡板锥齿轮(51)之间；所述电磁式离合器(6)与电控单元(120)电连接，所述料斗空料接近开关(10)、料斗满料接近开关(12)、取料挡板撤出到位接近开关(11)、取料挡板工作到位接近开关(13)分别与电控单元(120)电连接；所述子轴联轴器(4)、取料挡板(5)、电磁式离合器(6)、料斗空料接近开关(10)、料斗满料接近开关(12)、取料挡板撤出到位接近开关(11)、取料挡板工作到位接近开关(13)有多套，每套包含子轴联轴器(4)、取料挡板(5)、电磁式离合器(6)、料斗空料接近开关(10)、料斗满料接近开关(12)、取料挡板撤出到位接近开关(11)、取料挡板工作到位接近开关(13)各1个；
对应沿输送带（110）输送方向设置的多个取料挡板（5）设置多个出料口和料斗，每个取料挡板（5）分别设置取料挡板撤出到位接近开关（11）和取料挡板工作到位接近开关（13），每个料斗分别设置料斗空料接近开关（10）和料斗满料接近开关（12）；
所述电控单元（120）检测到全部料斗空料接近开关（10）闭合反馈信号后，控制电机（1）开始正转；
全部所述取料挡板工作到位接近开关（13）闭合时，所述电磁式离合器（6）通电使子轴联轴器锥齿轮（41）分别与取料挡板锥齿轮（51）分离，取料挡板(5)停止转动，同时电动机（1）停止正转，开始反转，此时物料在取料挡板（5）的导引下流入对应的料斗；
当电控单元（120）检测到料斗满料接近开关（12）发出的反馈信号，控制电机（1）反转，并控制该套内的电磁式离合器（6）断电工作，所述子轴联轴器锥齿轮（41）分别与取料挡板锥齿轮（51）啮合，取料挡板（5）往回转，触碰到取料挡板撤出到位接近开关（11）后，电控单元（120）检测到取料挡板撤出到位接近开关（11）到位信号，控制该套内的电磁式离合器（6）通电使子轴联轴器锥齿轮（41）分别与取料挡板锥齿轮（51）分离，取料挡板(5)停止转动；
所述电控单元（120）实时检测多个料斗空料接近开关（10）、取料挡板撤出到位接近开关（11）、料斗满料接近开关（12）及取料挡板工作到位接近开关（13）的闭合信号，当检测到取料挡板撤出到位接近开关（11）全闭合后，电机停止反转，开始正转；
当料斗空料接近开关（10）发出反馈信号时，该套内的电磁式离合器（6）工作，子轴联轴器锥齿轮（41）分别与取料挡板锥齿轮（51）啮合，取料挡板（5）横置或斜置在输送带（110）上，等取料挡板工作到位接近开关（13）被触碰到时，该套内的工作停止，全部所述取料挡板工作到位接近开关（13）闭合时，电机开始反转；当料斗满料接近开关（12）发出反馈信号时，该套内的电磁式离合器（6）工作，子轴联轴器锥齿轮（41）分别与取料挡板锥齿轮（51）啮合，取料挡板（5）往回转，触碰到取料挡板撤出到位接近开关（11）后，离合器停止工作。
2.根据权利要求1所述的一种定量包装自动取料系统，其特征在于，所述的子轴联轴器锥齿轮(41)与取料挡板锥齿轮(51)采用软齿面，齿轮模数m＝3mm。
3.根据权利要求1～2任一项所述的一种定量包装自动取料系统，其特征在于，所述的取料挡板工作到位接近开关(13)设置为与取料挡板(5)输送带(110)输送方向成135°夹角时接触。
4.根据权利要求1～2任一项所述的一种定量包装自动取料系统，其特征在于，所述的电机(1)为Y系列笼型三相异步电动机。
5.根据权利要求1～2任一项所述的一种定量包装自动取料系统，其特征在于，物料补充的速度至少是包装机包装物料速度的3倍以上。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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