CN2730758Y - 一种自动成型塑盒气调保鲜包装机 - Google Patents

Abstract

一种具备自动成型塑盒、装填、真空、充入保鲜气体、封合、分切等功能于一体的包装机，由装有输送带的机架，上、下膜料输送系统，底膜预热机构，塑盒热成型装置，气调热封合装置、包括横切机构、切角机构及纵切机构的分切装置及与各装置有导线电连接的控制系统组成；在输送带上有链夹机构，塑盒热成型装置及气调热封合装置可同时成型多个塑盒。由于采用抽真空后才充入保鲜气体的压差气体置换技术，确保对包装内的空气进行置换，可最大限度地保证包装后盒内不存在残留空气，改变包装内食品的保存环境，达到抑制细菌和微生物的生长繁衍，或减缓食品如新鲜果蔬的新陈代谢速度，从而延长食品的保鲜期及货架保存期；且包装过程自动化，使成型塑盒、装填、真空、充入保鲜气体等功能集于一体，生产效率高，还能有效避免造成食品污染的可能性。

Description

一种自动成型塑盒气调保鲜包装机

所属技术领域

本实用新型涉及一种自动包装机，尤其是涉及一种具备自动成型塑盒、装填、真空、充入保鲜气体、封合、分切等功能于一体的包装机。

背景技术

食品气调保鲜包装亦称为气体置换包装，即Modified Atmosphere Packaging，简称MAP，要求采用混合保鲜气体，对包装内的空气进行置换，改变包装内食品的保存环境，达到抑制细菌和微生物的生长繁衍，或减缓食品如新鲜果蔬的新陈代谢速度，从而延长食品的保鲜期及货架保存期，食品气调保鲜包装较常用的材料为塑料，有软袋装和成型盒两种，其中以塑盒的形式最为理想。配以封合膜的塑料成型盒包装，具有一定的刚性，不但能方便实现气调，而且能整齐堆叠，其保护性、工艺性和美观性是十分适合市场需求的。传统的盒装气调包装机均采用无压差气体置换技术，也就是在充入保鲜气体前，并没有排除干净盒内固有空气，包装后的食品内部不可避免存在残留空气，影响保鲜效果；另外，传统的盒装气调包装机均为人工辅助机型，采用预先制作的塑料盒，由人工一个个送入机器。此类机型一般设计为双工位，分别为取放盒位和封切位。工作时，模板往复运动于两工位间，在这个过程中，需要操作工人把包装成品取出模板、然后把待封合塑料盒放入。其生产效率取决于工人操作的熟练程度，因此较低，还有可能造成食品污染。

实用新型内容

本实用新型的目的，在于提供一种自动成型塑盒气调包装机，其采用抽真空后才充入保鲜气体的压差气体置换技术，确保对包装内的空气进行置换，可最大限度地保证包装后盒内不存在残留空气；且包装过程自动化，使成型塑盒、装填、真空、充入保鲜气体等功能集于一体。

为实现上述目的：本实用新型的自动成型塑盒气调包装机，由装有输送带的机架，上、下膜料输送系统，塑盒热成型装置，气调热封合装置及与各装置有导线电连接的控制系统组成；所述的塑盒热成型装置主要由上部加热部件、下部型模、真空机、合模气缸构成，下模料从加热部件和下部型模中穿过，合模气缸44装在成型模的下方的机架上，活塞杆顶连接下部型模；加热部件主体由加热室和电热板组成，矩形加热室为与下部型模相适应的盖状，顶部有气孔，矩形的电热板处在盖中；下部型模(42)为四个一组的矩形凹模，下部型模底部有与真空机连通的抽气孔；所述的气调热封合装置主要由上压封室座、下承托模及顶升气缸组成，上压封室座和下承托模两者可组合成一个封合室；上压封室座为顶面开有气孔的矩形盖状，内装矩形电热封板及气缸，气缸活塞杆端连接热封板，从而可带动热封板上下移动；下承托模为与热成型塑盒形状相适应的四个一组的矩形凹模，底部开有抽气孔；下承托模装在机架上的顶升气缸的活塞杆端下，并由顶升气缸控制上下。

所述的塑盒热成型装置及气调热封合装置中的加热部件、下部型模和上压封室座、下承托模即可是一次成型个塑盒，也可同时成型多个塑盒。

在上述基础上，本实用新型可作进一步的改进：

在所述的塑盒热成型装置前，增设底膜预热机构，其为一安装在机架上的水平电热板，贴近水平运行的底膜。

在输送带上增设链夹机构，其为沿输送带两侧配置的传送链条，链条上每一节距均装配有一个可自动将底膜夹住的夹子。

在输送带的末端增设分切装置，其包括横切机构、切角机构及纵切机构；所述的横切机构、切角机构由冲切座、导柱和气缸安装架联接成一个刚性的框架，通过气缸可带动底刀升和下降；冲切座内安装有切刀，由左右导杆定位，可上下运动，通过弹簧复位，切刀的运动由其上部的气囊驱动；所述的纵切机构由微电机驱动刀轴，其上装置有可在刀轴上滑动、固定的圆盘刀。

本实用新型包装流程可将其分为底膜预热区、热成型区、装填区、气调及热封区、分切区：输送带采用连续步进的方式，下卷膜热成型塑盒，上卷膜作封口。

包装的全过程由机器自动完成，根据需要，装填可采用人工或机械实现。下卷膜经牵引以定步距步进，经预热区及加热区，由气压或真空成型，一般采用真空吸塑成型，在装填区填充物料后进入热封区。在热封区中，上卷膜经导辊后覆盖在成型盒上，然后进行抽真空及充入混合保鲜气体，再进行热压封合。最后经横切、纵切及切角修边形成一个个美观的包装成品。裁切后的边料可由抽吸储桶或卷扬装置收集和清理。

本实用新型的有益效果：由于采用抽真空后才充入保鲜气体的压差气体置换技术，确保对包装内的空气进行置换，可最大限度地保证包装后盒内不存在残留空气，改变包装内食品的保存环境，达到抑制细菌和微生物的生长繁衍，或减缓食品如新鲜果蔬的新陈代谢速度，从而延长食品的保鲜期及货架保存期；且包装过程自动化，使成型塑盒、装填、真空、充入保鲜气体等功能集于一体，生产效率高，还能有效避免造成食品污染的可能性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是气调保鲜成型塑盒未封合时的结构示意图。

图2是气调保鲜成型塑盒封合后的结构示意图。

图3是本实用新型自动成型塑盒气调包装机包装工艺流程示意图。

图4为自动成型塑盒气调包装机外形示意图。

图5为预热装置结构示意图。

图6为成型前下卷膜热成型塑盒结构原理示意图。

图7为下卷膜采用真空成型技术热成型塑盒原理示意图。

图8为下卷膜采用压缩空气成型技术热成型塑盒原理示意图。

图9为气调热封合装置结构原理示意图。

图10为横切机构结构原理示意图。

图11为纵切机构结构原理示意图。

图12为输送带链夹机构结构原理示意图。

图中：输送带的机架1、上、下膜料输送系统2、3，塑盒热成型装置4，气调热封合装置5，加热部件41、下部型模42、真空机43、合模气缸44，加热室45，电热板46，下膜料47，上压封室座51、下承托模52，顶升气缸53，电热封板54，气缸55，底膜预热机构6，链夹机构7，传送链条71，夹子72，分切装置8，横切机构81、纵切机构82。

具体实施方式

参见图3和图4，本实用新型实施例的自动成型塑盒气调包装机，由装有输送带的机架，上、下膜料输送系统，塑盒热成型装置，气调热封合装置组成，所述的塑盒热成型装置可同时成型多个塑盒，其主要由上部加热部件、下部型模、真空机、合模气缸构成，下模料从加热部件和下部型模中穿过，合模气缸装装在机架上，活塞杆顶连接下部型模；加热部件主体由加热室和电热板组成，加热室为与下部型模相适应的盖状，顶部有气孔，电热板处在盖中；下部型模底部有与真空机连通的抽气孔；所述的气调热封合装置主要由上压封室座、下承托模及顶升气缸组成，两者可组合成一个封合室；上压封室座为顶面开有气孔的盖状，内孔装电热封板及气缸，气缸活塞杆端连接热封板，从而可带动热封板上下移动；下承托模为与热成型塑盒形状相适应的盆状，底部开有抽气孔；下承托模装在机架上的顶升气缸的活塞杆端下，并由顶升气缸控制上下。

在塑盒热成型装置前，有一安装在机架上的水平电热板，贴近水平运行的底膜，作为底膜预热机构；在输送带上设有链夹机构；在输送带的末端有分切装置，其包括横切机构、切角机构及纵切机构。

本机的基本机型由以下几部分组成：薄膜输送系统、上下膜导引部分、底膜预热区、热成型区、装填区、气调及热封区、分切区及控制系统等组成。各部分装置的结构及工作原理分述如下：

(1)薄膜输送系统

整机由于采用卷筒薄膜成型包装，因此需要薄膜牵引输送装置。在工作中，底膜由预热成型至封合分切的全过程中均受到夹持牵引作用，其动力来自沿机器纵向两侧配置的传送链条。链条上每一节距均装配有一个夹子，这些夹子可自动将底膜夹住并由始至终。传送链条以连续步进的方式将底膜从机器始端送到终端。传送步距通过编码检测和离合制动器控制驱动轴实现。

(2)上、下膜导引部分

上、下膜分别装在上下退纸辊上，受牵引松卷，经导辊、摇辊导引拉展开并送入机器。其中上卷膜在被牵引输送过程中，有一光电定位装置识别其印刷光标，使上膜图案准确定位在每个成型托盘的上方，实现精确包装。另外，在上卷膜进入热封区之前，可装配一个打码装置，通过电控实现同步日期及批号的打印。

(3)底膜预热区及热成型区

底膜在成型之前需要加热，为了提高生产率，实现快速成型，因此在热成型区之前设有预热区，使底膜进入热成型区之前已具一定温度，从而使热成型区的升温时间缩短。根据薄膜的软硬程度，厚薄和材质的不同，其成型温度也有所不同。

(4)装填区

底膜成型后进入装填区，这是比较灵活的一部分，可根据包装物料的不同配备相应的装填机，或者采取人工装填。这一区的长度可根据需要制造，以便装填操作。

(5)气调及热封合区

已经装填物料的托盘底膜进入气调及热封合区的同时，在其上方覆盖上膜。气调及热封合区连接真空泵和保鲜气瓶，由电磁阀换向，首先连通真空管路，把区内空气抽取干净，然后连通保鲜气瓶，向区内充入混合好的保鲜气体。热封区内装配有热封模板，由气缸驱动，热封模板内带电热管，由温控元件控制其加热温度。通过热封模板可将上膜与托盘底膜热压封合，形成密封的气调保鲜包装。

本机的塑盒热成型装置及气调热封合装置中的加热部件、下部型模和上压封室座、下承托模一次可同时成型及气调热压封合多个排列整齐的塑盒。

(6)分切区

热封后形成了排列整齐的包装，但这些包装是连在一起的，必须要进入分切区进行横切纵切等工序，才能获得一个个独立的成品包装。根据薄膜厚薄、软硬、材料和分切形状要求，可配备不同的分切模块。

(7)边料回收装置

分切过程中的边条薄膜由收集器收集。根据薄膜的软硬和分切方法的不同可采用真空吸出、破碎收集或缠线绕卷的方式。

(8)控制系统

由于整机采用模块化组合式结构设计，每一模块为一相对独立的整体。在包装过程中，各模块结构之间的运动关系有着严格的要求，需要相互精确定位、协调衔接。因此，本机电控系统采用编程控制器或微处理器。

以下详述本机主要结构及原理：

1.热成型系统

这是整机的主要部分，是热成型包装的关键工序。包装薄膜在此实现热成型，形成可充填物料的容器，为整个包装提供先决条件。

热成型系统包括预热装置及热成型装置。底膜受牵引步进，首先停留在预热区接受加温。预热装置如图5所示，由罩体和电热板组成，固定安装在机架上。薄膜运行时平贴在其发热面下，通过螺杆可调节电热板与薄膜表面的距离，从而达到理想的加温效果。预热的作用是为下一步热成型工序作准备，并且起到提高热成型效率的作用。

热成型装置及其成型原理如图7所示，它由上下两部分组成，上部分是加热部件，下部分是成型部件。

加热部件的主体由加热室45和处于电热板46以及调整装置等组成，底膜运行时贴近电热板通过，使已预热的薄膜继续升温并达到适宜的成型温度。

成型部件的主体为成型模，它决定了薄膜成型的形状，成型模在气缸44的作用下顶升直至与上部加热部件的室座压合，模框周边与室座框边贴合，形成一个密封的加热成型室。当薄膜被加热到适宜温度时，电控气阀通气，使密封室内形成气压差，迫使薄膜成型。

实际上，热成型的方法有多种多样，形式有很多变化。应用于本机上的成型方法主要采用真空吸塑成型法。

2.气调及封合装置

底膜经热成型制盒后，接受充填物料，被牵引进入气调封合室。在气调封合室内，成型盒将被覆盖上膜，即密封膜，作封合准备。

如图6所示是气调及封合装置示意图，整个装置主要由上下两部分组成，下面是一个承托模部件，上面是一个压封室座，两者组合成一个封合室。

承托模的内腔与成型盒基本一样，以能合适套入成型盒为宜。承托模可轻易拆卸并更换，以适应不同形状的成型盒。当驱动气缸动作时，承托模可沿导杆上下升降，上升到最高点将与上室座的室框扣合形成密封室。

封合室内装置有一块热封板，在室座上安装有气缸，这是热封合的驱动装置。当气缸动作时，带动热封板上下运行，完成热封合动作，使上膜与底盒热融压合在一起。

当盛载物料的成型盒步进送到压封室座下，同时上膜已覆盖其上。此时，承托模被气缸顶升，套住料盒并将其周边压合在室框下，形成四周密封的封合室。根据工艺要求，对料盒实行抽真空及充入保鲜气体工序，如图示。抽真空时，开启上下气阀，压封室座与承托模同时抽气，即料盒的上下均需抽气，否则存在压差，影响封合质量。抽气后，可转换气阀，充入保鲜性气体。由图示可见，上下膜宽度并不一样，上膜比下膜稍窄。承托模与压封室座扣合时只将下膜边缘压合，而上膜两边却留下空隙，这个空隙正是用作盒内排气及充气的通道。一般要求下膜比上膜宽约20mm。当料盒完成真空及充气工序后，上气缸同时动作，将热封板压下，完成热融封合动作。热封板的温度由测温头测定，并通过温控表控制。完成封合后，承托模下降，封合后的料盒进入裁切工序。

3.分切装置

片材经热成型，装料及封合后，形成了一排排连体的包装，必须经分切整形才能成为单个完美的包装体。分切装置包括有横切机构、切角机构、纵切机构等，每一个机构均可作为独立的整体成为一个模块，按需装配到包装机上。

横切机构的作用是将封合的多排料盒横向切断分离。其结构如图10所示。整个机构由冲切座、导柱和气缸安装架联接成一个刚性的框架。通过气缸可带动底刀升和下降。

冲切座内安装有切刀，由左右导杆定位，可上下运动，通过弹簧复位。切刀的运动由其上部的气囊4驱动。

当封合后的料盒进入横切位置并定位后，底刀上升，压合料盒边缘，气囊充入压缩空气，瞬间膨胀冲击切刀，迅速向下运行，铡断薄膜。

横切刀一般比底膜宽度稍短，以不碰到两侧链夹为限，因此，横切后，沿机器纵向每排的料盒并未完全分离，依靠两侧未切断的边缘相连，由链夹牵引带到纵切工位。

切角机构的工作原理与横切机构一样，切角机构的作用是冲切圆角及修整盒边缘等。

纵切机构一般作为后道工序，将单个包装体完全分离。经横切后，料盒已形成一排排带横切缝的包装体，只要经纵向切断即可分离。

纵切机构的结构如图11所示。它由一个微电机驱动。纵切机构装置有若干把圆盘刀，按每排成型盒数而定，例如一排成型盒数有两个，则需要装配三把圆盘刀。圆盘刀的刀座可在刀轴上滑动，调整位置后由紧定螺钉固定。刀轴的两端与轴头的凹凸卡位联接，通过滑套套合固定。因此，电机可通过轴头驱动刀轴旋转。当需要换刀时，将左右滑套松开并向内拨动，令滑套脱离轴头，则可顺利将刀轴连同刀座刀片取出。

经纵切之后分离出单个包装个体，同时也切除出底膜两边剩余边料。

4.薄膜牵引系统

薄膜牵引系统主要包括链夹输送装置、薄膜导引装置等。

由以上分析可知，整台包装机的纵向两侧分别装配有一条长链条，链条每一节距均装配有弹力夹子。底膜的传送，正是依靠两侧链夹的夹持牵引。底膜从导入到完成包装分切输出的全过程均被夹子夹持。由于夹子在链条纵向分布，数量众多，因此可将底膜平展输送。即使在成型和充填工序，底膜也能保持平整。

夹子的结构如图12所示，设计为蘑菇头形状，由卡子、卡座、弹簧、和紧定片组成。卡子为圆头带销轴形，穿入卡座上下轴孔，由紧定片定位，内套弹簧，然后整体装配在链节上。

当卡子销轴底部受到向上作用力时，卡子上升并通过紧定片压缩弹簧。此时，卡子圆头与卡座顶面间露出间隙h，足以插入薄膜边缘。当卡子销轴底部作用力取消时，卡子受弹簧力作用复位，夹紧薄膜。

工作中，链夹的开合是由偏心轮套控制的。链条由动力驱动作步进运行，链夹在进入偏心轮套之前及脱离偏心轮套之后，其卡子和卡座均处于夹紧状态。当链夹进入偏心轮套中，其卡子销轴底与偏心轮外圆接触。在环绕偏心轮套运行的半圆中，受偏心轮的作用，卡子顶起使链夹张开，到顶为最高点。底膜在顶点导入，脱离顶点后，链夹闭合，将底膜夹紧。工作初时，由人工将底膜导入，当底膜前端被链夹夹持后，即可连续自动输送。

5.色标定位装置

在热成型包装机中，底膜用于成型，一般采用无色标的空白膜，而上膜则采用有色标带图案的印刷薄膜。

在包装过程中，存在两个定位问题，其一是底膜成型的定位，其二是上膜图案的定位。

底膜在热成型区成型，变成一定形状的托盘，由链夹牵引按一定步距步进，进入热封区。对应于热成型区的成型模，在热封区中有一个承托模，当片材由成型模成型后步入热封区，必须要被承托模准确承托，才能顺利完成封合。如果成型盒步进后不能准确定位在承托模上，在封合动作时将会被承托模压坏。

设承托模与成型模间的距离为L，则有L＝n·l，其中l为输送链运行步距，n为正整数。

成型模与承托模间距离L可通过手动调整准确。而薄膜输送的步距l采用三相双速电机配置电磁离合制动器的控制方式，在输送链条的驱动轴上装置编码器，按步距换算检测转位角度，再控制电磁离合制动器动作，使输送链条按要求运行、停止，实现准确定位。

在底膜成型盒进入热封区后，上膜随即覆盖其上，必须保证每一次上膜图案能准确的定位在盒面正中位置，否则影响包装质量。这主要通过光电检测控制系统来完成。

由于上膜与下膜封合后并不马上切断，而是粘合在一起受链夹牵引前行，因此，本机采用单向补偿的光电检测控制系统定位上膜。为此，机器设置有一个上膜制动装置配合光电定位。这一装置也采用气囊制动的方式。上膜由导辊和制动胶之间的间隙k穿行，当气阀通入压缩空气后，气囊膨胀，迫使压力座推动制动胶右移，压紧薄膜于导辊上。

当上膜色标被光电眼检测到位时，通过电控使上膜制动器动作，即刻制动上膜。于是，色标间的容许偏差通过薄膜的轻微伸展而获得补偿，从而保证印刷图案总是处于已完成装填的包装盒的同样位置。上膜的首次导入，必须保证与底膜成型盒准确对位，否则，影响以后的图案定位。承托模的内腔与成型盒基本一样，以能合适套入成型盒为宜。承托模可轻易拆卸并更换，以适应不同形状的成型盒。当驱动气缸动作时，承托模可沿导杆上下升降，上升到最高点将与压封室座的室框扣合形成封合室，其内装置有一块电热封板，在压封室座上安装有气缸，这是热封合的驱动装置，当气缸动作时，带动热封板上下运行，完成热封合动作，使上膜与底盒热融压合在一起。

当盛载物料的成型盒步进送到压封室座下，同时上膜已覆盖其上。此时，承托模被气缸项升，套住料盒并将其周边压合在室框下，形成四周密封的封合室。根据工艺要求，对料盒实行抽真空及充入保鲜气体工序，如图示。抽真空时，开启上下气阀，压封室座与承托模同时抽气，即料盒的上下均需抽气，否则存在压差，影响封合质量。抽气后，可转换气阀，充入保鲜性气体。由图示可见，上下膜宽度并不一样，上膜比下膜稍窄。承托模与压封室座扣合时只将下膜边缘压合，而上膜两边却留下空隙，这个空隙正是用作盒内排气及充气的通道。一般要求下膜比上膜宽约20mm。当料盒完成真空及充气工序后，上气缸同时动作，将热封板压下，完成热融封合动作。热封板的温度由测温头测定，并通过温控表控制。完成封合后，承托模下降，封合后的料盒进入裁切工序。

Claims (1)

1、一种自动成型塑盒气调保鲜包装机，其特征是：由装有输送带的机架(1)，上、下膜料输送系统(2、3)，塑盒热成型装置(4)、气调热封合装置(5)及与各装置的控制系统组成；

所述的塑盒热成型装置(4)主要由上部加热部件(41)、下部型模(42)、真空机(43)、合模气缸(44)构成，加热部件(41)主体由固定在机架上的加热室(45)和其内的电热板(46)组成，加热室为与下部型模相适应的矩形盖状，顶部有气孔，矩形的电热板固定在盖中；下部型模(42)为四个一组的矩形凹模，下部型模底部有与真空机连通的抽气孔；合模气缸44装在成型模的下方的机架上，其活塞杆顶连接下部型模；带状的下模料卷绕在下膜料输送系统(3)的圈筒上，并从加热部件加热室(45)中的电热板(46)下方与下部型模之上穿过；

所述的气调热封合装置(5)主要由可组合成一个封合室的上压封室座(51)和下承托模(52)、以及顶升气缸(53)组成；固定在甲架上的上压封室座为顶面开有气孔的矩形盖状，内装矩形电热封板(54)及气缸(55)，气缸活塞杆端连接电热封板；下承托模为与热成型塑盒形状相适应的四个一组的矩形凹模，底部开有抽气孔；活塞杆朝上的顶升气缸固定于机架上，活塞杆端固定顶在下承托模下方。

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