包装机械生产线.ppt

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1、第十四章 包装生产线 第一节 概 述 随着科学技术的发展，包装工艺发展到分别进行内包装、外包装、运输包装等包装操作。将这些相互独立的自动或半自动包装设备、辅助设备等按包装工艺的先后顺序组合起来，即成为包装流水线。,被包装物品从流水线一端进入，经过不同的包装设备，成品从流水线的末端不断输出。在包装流水线中，工人参与一些辅助的包装作业，如整理、输送、包装容器供给等。,方便面生产流水线示意图 该生产线需人工完成供盖、整理装箱及封口等工作。为进一步提高生产率，在流水线的基础上，再配置适当的自动控制、检测、调整装置、自动供料及输送装置等，使被包装物品能按既定的工序和定的节拍自动完成全部包装工艺过程。整个

2、包装过程不需人直接参与操作，仅需完成开机、出现故障时进行调整检修、控制等。这种生产线即称为包装自动线。,自动集合包装线示意图 目前我国在饮料、酒类、卷烟、牙膏、盒装茶叶、香皂、农药、方便面等生产方面已有了不同规模的包装流水线和自动线。这些包装线在生产中已发挥了应有的作用，收到了良好的经济效益。但与世界先进水平相比差距仍较大。,包装自动生产线的分类及组成一、包装自动生产线的分类按包装机排列形式分:串联、并联和混联三种类型；一般以串联和混联较多。按包装机之间的联系特征分:刚性、挠性、半挠性生产线三种,如图14-4所示。,刚性生产线 被包装物品在生产线上完成全部包装工序，均由前一台包装机直接传递给下

3、一台包装机，所有包装机均按同一节拍工作。如其中一台包装机出现故障，其余各机均应停止。一般可靠性非常高的包装机可采用该联接方式。,挠性生产线 被包装物品在生产线上完成前道包装工序后，经中间贮存装置贮存，根据需要由输送装置送至后工序包装机。即使生产线中某台包装机出现故障，也不会立刻影响其余包装机正常工作。,半挠性生产线 生产线由若干个区段组成，每个区段内的包装机间以刚性联接，各区段间为挠性联接。如灌装生产线，其中灌装机与压盖机常以刚性联接组成机组。,二、包装自动生产线的组成 包装自动生产线主要由三大部分组成。自动包装机：它是生产线最基本的工艺设备；输送存贮等辅助装置：它是将自动包装机联接成线的必要

4、捕助设备；自动控制系统：它是控制包装机和辅助装置，使生产线中各台设备工作同步，即包装速度、输送速度等相协调，从而获得最佳的工作状态，达到理想的包装质量和产量要求的系统。,随着机电一体化在包装机上的应用，必将对包装自动线的发展起到积极的推动作用。如卷烟包装自动线中，当烟缺支无封签时，通过检测装置采集信号，传递给控制系统，便能及时将次品剔除。在包装自动线中，有时通过检测传送带上包装物的状态(滞留量、正常姿态等)，从而进行包装机的控制，或者在包装机暂停时对传送带进行控制。成组包装时还需装有数量检测、识别等装置。因此没有自动检测控制装置，生产线无法正常工作。,三、检测控制用传感器 起连接作用的传送带以

5、及向包装机进行输送的供给装置需采用各种控制方式。必须对包装物的有无、滞留量、正常姿态(颠倒)、集合包装时的数目等进行检测，并采取相应措施，才能保证向下一道工序输送完全符合要求的包装物。此外诸如气缸等元件的程序控制也需要使用同样的传感器。传感器：是以某种方法将物理量转换成物体的运动(位移)而加以利用的装置（包括检测开关）。用于自动线的传感器动作频率高，动作的状态也干差万别，故障率也比较高，故在选用时要特别注意。,表14-l列举了几种检测开关的特性，更详细的特性需查阅有关手册。,通过检测控制对象的条件，应当满足下述要求：（1）进行程序控制的场合，必须能够自动指示下道工序的运作或动作状态；（2）进行

6、反馈控制时需自动采取与对象条件相应的必要措施。例如检测滞留的场合，必须能够自动实现前道工序的停止，或从旁路流出，或后道工序的机械加速等。,四、包装机之间实现同步的方法 机械与机械间实现同步的方法有多种，下面介绍两种方法；1电同步法 像制袋充填机与装盒机联接的场合，包装材料为软包装材料，内装物为粉、粒等，如果两台机器间有包装物滞留，很容易导致互相重叠，乃至损坏，使设备易出现故障，为此可采用两台包装机直接连接组成刚性生产线。方法一：是两台包装机采用一台电机驱动，但这种方法需对每台包装机进行调整，运行时需要进行离台器操作，并需采用相应的安全装置。,方法二：可用电器将两台包装机连接起来，图14-5即为

7、一例。为使各自独立驱动的两台(或多台)机器同步运行，其中一台机器上安装普通电动机，而另一台(或多台)机器上安装电子控制式变速电动机。通过检测同步发讯机与同步收讯机因相互的角度差而产生的输出电压的变化，由控制装置控制变速电动机增速减速，以实现机械的同步运行。,2速度同步法 将包装机与产品制造装置相连接，或者将包装物从个体包装机送入内包装机时，多使制品滞留在连接传送带上(此时传送带又做为缓冲存贮器使用)。通常将后道工序机器的生产率提高1015，当传送带上没有包装物时，机器空转，当包装物积压时又开始进行包装。当后道工序机器属于像卧式制袋充填包装机那样没有防止包装材料空送装置的机型，只要对传送带上制品

8、的滞留状况进行检测，就能使该机的包装速度自动进行调整，便可实现生产线的同步、协调。,对于塑料薄膜热封合卧式制袋充填机，即使包装速度有土10的变动，甚至因薄膜不同而有20的变动，也能进行正常包装。如图14-6所示，只要包装物积压位置超过最低量传感器所处的位置，包装机即开始工作；积压量超过速度传感器时切换成高速运行；积压量末达到该传感器位置时，则低速运行。此外未达到最低传感器时包装机停止，超过最高量传感器位置时，或使前道工序停止，或发出向自动线外排出的信号将包装物排出。通常将包装机的速度调整到与前道工序相适应的位置，这样，包装物滞留量将保持在速度控制器前后的位置上而自动运行。,五、组成包装自动线时

9、应考虑的问题1必须了解包装物的物理性质 必须事先对包装物的形状、特性、包装材料等进行充分地研究。采用包装机组成自动线时，要考虑包装物品是否能以稳定正常的状态进入下道工序。特别是不稳定型形状的包装物容易出现异常传送现象，也易导致故障的产生。与制造工序连成自动线时，因包装机发生故障而使制造装置停止是几乎不可能的。如食品等的烤制等在通过隧道炉之前是绝对不能停机的。另外高温的食品如面包、油炸方便面等，必须冷却到常温才能进行包装。因此自动线应尽可能确保贮存空间。,2在机器之间设置缓冲区 例如设包装机单机的运行率为99，若两台刚性联接，则理论上运行串为9801；若三台则为9703；联接台数越多，从理论上讲

10、总运行率越低。如果一条包装自动线总运行率太低，组成自动线则失去意义。因此为防止运行率降低，在机器之间连接部位设置缓冲单元，即使下道工序的机器短时间内因故障而停机，从前道工序排出的制品则进入缓冲单元贮存起来，等机器正常工作后再顺次进行包装。反之当前一道工序的机器出现短时间故障，则缓冲单元贮存的制品仍可供给后一道工序的机器进行正常包装作业。为了处理缓冲单元积存的制品，通常后道工序机器的生产率比前道工序高1020。采取这样的措施，自动线的总运行率与单机的运行率大抵相近。,3内包装机与外包装机应匹配 作为运输包装的外包装，一般是把数个到数十个经过内包装的商品汇集成一个外包装。内包装外包装自动线：一般由

11、数台内包装机与一台外包装机相连接。外包装机的包装能力取决于内包装机排出的商品合流(集合)后向外包装机供给的能力。此外也可以考虑根据情况让外包装机的包装能力留有余量，只需增加内包装机便可提高生产线的生产能力。,六、采用包装自动线的目的 提高劳动生产率；提高包装产品质量；改善劳动条件，降低工人分动强度；减少占地面积；降低包装产品成本。一般在品种少、大批量生产时宜采用包装自动线，否则不经济。,第二节 工艺路线与设备布局一、工艺路线 包装工艺路线是包装自动生产线总体设计的依据，它是在调查研究和分析所收集资料的基础上确定的。设计包装工艺路线时，应在保证包装质量的基础上，力求高效率、低成本、结构简单、便于

12、实现自动控制、维修和操作方便等。根据包装自动生产线的工艺特点，提出以下设计原则：1合理选择包装材料和包装容器 如糖果包装机中采用卷筒包装材料，有利于提高包装机的速度；对于衣领成型器而言，宜选用强度较高的复合包装材料；制袋充填封口机所使用的塑料薄膜应预先印上定位色标，以保证包装件的正确封切位置；自动灌装机中为使灌装机连续稳定运行，瓶口的形状与尺寸应符合精度的要求等。,2确定工序的集中与分散工序集中与分散程度是依据哪一种设计更能全面、综合地保证质量、提高生产率和降低成本等因素而决定的。工序集中的持点：由于工序集中，减少了中间输送、存贮、转向等环节，使机构得以简化，可缩减生产线的占地面积。但是工序过

13、分集中，会对包装工艺增加更多的限制，降低了通用性，增加了机构的复杂程度，不便于调整。所以采用集中工序时应保证调整、维修方便，工作可靠，有一定通用性等。工序分散的特点：为提高生产率，便于平衡工序的生产节拍，可以将包装操作分散在几个工序上同时进行，使工艺时间重叠，即工序分散。例如回转式自动灌装机头数愈多，生产率愈高。工序分散可减小机构的复杂程度，提高工作可靠性，便于调整和维修等。但生产线占地面积大，过分分散也使得成本增加，不太经济。总之对于工序的集中和分散，应根据生产线的特点全面综合地进行分析比较，力求合理，方案最佳。,3平衡工序的节拍 平衡工序的节拍是制定包装自动生产线工艺方案的重要问题之一。各

14、台包装机间具有良好的同步性，对于保证包装自动生产线连续协调地生产非常重要。平衡节拍时，反对压抑先进，迁就落后的平衡办法。平衡工序节拍的措施：将包装工艺过程细分成简单工序，再按工艺的集中、分散原则和节拍的平衡，组合为一定数量的合理工序 受条件限制，不能使工序节拍趋于一致时，则尽可能使其成倍数，利用若干台包装机并联达到同步的目的。采用新技术，改进工艺，从根本上消除影响生产率的工序等薄弱环节。事实证明，新型机械的出现，往往均是采用了新工艺的结果。,总之工艺方案的选择是一个非常复杂的问题，必须从产品包装质量、生产成本、可靠性、劳动条件和环境保护等诸方面综合考虑。所制定的包装工艺方案应是：（1）先进、可

15、靠和切实可行的；（2）在保证包装质量的前提下，力求提高生产率；（3）同时应使生产线结构简单，噪声低，便于操作、维修等。在制定包装工艺方案时，一般应同时拟定几个术同方案，进行分析对比，在进行必要的试验之后，适当修改和综合，最后确定。工艺方案的合理性并非一成不变，它应随着生产的发展和条件的变化而发生变化。,二、绘制工艺原理图 在选择和确定了包装工艺方案之后，就应着手绘制工艺原理图。包装自动生产线的工艺原理图只需给出各单机所完成的功能。图14-7为装箱自动生产线的工艺原理图。工艺原理图是不可缺少的原始资料，绘制工作循环图及有关机构的设计和选择，都以此为基础。,三、设备布局 包装工艺路线和设备确定后，

16、本着简单、实用、经济的原则布置设备，力求方案最佳。另外还应考虑根据厂房的变化，灵活安排布局，并为以后的技术改造留有余地。设备一般采用平面布置和立面布置两种形式1平面布置 平面布置应力求生产线短，布局紧凑，占地面积小，整齐美观以及调整、操作、维修方便等。包装自动生产线的排列可采用多种形式布置，如直线型、直角形或框形等。至于采用何种形式布置需综合考虑。比如：车间的平面布置、柱子间距、各台设备的外形尺寸和生产能力、输送机形式等。另外还要便于操作和实现集中控制等。,图14-8为灌装自动生产线平面布置示意图。洗箱机4通常按平行于洗瓶机3的中心线布置。若洗瓶机生产能力为12000瓶/小时，则应配备两台生产

17、能力为6000瓶/小时的灌装封口机6和9，输送机8为输送机5的延续，输送机11上设有两个输瓶道兼作中间存贮器。为保证安全，在设备布局时，应将各运动部件间、各单机间、机器与墙壁间以及生产线之间根据实际情况，留出适当距离。,2立体布置 包装自动生产线中的设备在布置时，要考虑各种条件。如厂房大小及高度、设备外形尺寸及重量、各工序及包装工艺路线的特点、卫生、安全等。图14-9所示为食品溜装和装箱自动生产线布置实例，该布置将洗瓶、装箱过程同灌装分开，从而保证灌装生产车间的卫生。设备的合理布置是一个综合性问题。应力求降低成本，做到因地制宜，灵活安排。,第三节 包装自动生产线包装自动生产线的种类繁多，下面介

18、绍几种包装自动线。,一、粉料包装自动线 图14-l0为600glkg粉料纸袋包装自动线示意图。纸袋的口径相同，以高度不同改变其容量，因而相应的包装自动线容易做到尺寸品种的变换。工作时在方底袋自动包装机7中，装填内装物的纸袋被排放到传送带8上，经重量检测仪、金属探测仪被引入传送带11。通常靠90转弯传送装置12推上传送带14，靠推进器15以每次5袋的规律推进3次，将纸袋送至瓦楞纸箱坯板上，由裹包式装箱机完成装箱作业。,装箱机即使短时间停止，传送带14上将有物品积存，当积存物达到在该传递带端部附近设置的光电传感器的位置时，转弯传送装置12将停止动作，缓冲门2l打开，物品被推入缓冲传送带13上。当装

19、箱机重新开始运行时，如果积存物品在光电传感器所处位置以内，缓冲门2l关闭、转弯传送装置12动作恢复正常。如果纸袋的稳定性不太好，在缓冲传送带13上的物品则需等人力搬到传送带14上以进行处理。若稳定性好，需要时则可采用适当装置随缓冲区内的物品自动进入到传送带14上。,二、液体灌装生产线图14-11所示为酒类液体灌装生产线。新瓶或回收瓶由洗瓶机1的理瓶机构将瓶子顺序地送入洗瓶机。经预冲洗、碱液浸泡冲洗、清水喷洗之后，由卸瓶机构将干净的瓶子送出，经输送链将瓶子送入灌装机2。灌装完毕后，由输送链将瓶子送入压盖机3进行封口。压好盖的瓶子直接通过旋盖机5进入杀菌机7进行杀菌。如果采用防盗盖瓶子，则经过旋盖

20、机5旋盖封口。由杀菌机送出的瓶子，经输送链送入贴标机8进行贴标，一般要贴颈标和身标。最后瓶装产品在输送链末端的卸瓶台上由人工装入纸箱并封箱入库。,该生产线适于酒类液体产品的灌装用瓶子的规格,生产线主要设备的结构特点,400瓶min饮料灌装线示意图 该生产线由卸瓶机、洗瓶机、洗箱机、灌装压盖机组、贴标机、装瓶机、辊式输送装置、链板式输送带、饮料混匀机、气力送盖机等组成。,工作时将装有新瓶或回收复用瓶的塑料周转箱放在辊式输送装置l上，经卸瓶机2将瓶从周转箱3中取出放到输送链4上，进入洗瓶机7内。经预冲洗、碱液浸泡冲洗、清水冲洗以后将洗净的瓶子送出，经输送链8将瓶子送入灌装封口机组灌装封口。然后经输

21、送链(11、14)、贴标机12将成品送入装瓶机工位。周转箱3由棍式输送装置1输送，经洗箱机5送到装瓶机之前待装。由装收机的气动机械手每次抓住24瓶成品自动装入周转箱内，然后内辊式输送装置输出，由人工进行卸箱堆码。该生产线为半挠性串联式，洗瓶机7的生产能力略大于灌装机，输送链8上设省两个输瓶道兼作中间缓冲存贮器，以使灌装机得以正常运转，提高生产率。,三、调味品、药品包装自动线 图14-13所示为调味品、药品包装自动线。该包装线是将数个小袋包装制品汇集起来，装入小盒，然后以销售要求的数量为单位用牛皮纸进行包装，最后装入瓦楞纸箱内的包装自动线。,个体包装机1装袋后排成6排以300袋min的能力堆码，

22、各排均通过集合装置2堆码到规定的层数(通常510层)。6排同时由传送带(3、4、6)传送给装盒机7装盒。然后经检查装置8、制品倒立装置9送到堆码装置10整理成10盒一组，然后靠传送带11按组传送，送入牛皮纸包装机14，再送入瓦楞纸箱装箱机16装箱。此外，15、17起到传送缓冲带的作用。在传送带11之前由四条包装线并联组成。该生产线属于半挠性混联包装自动线。,综上所述包装自动线的建立，使产品的包装实现了连续化。今后随着科学技术的发展，不仅需要实规包装过程的自动化、高速化，而且还要实现产品包装过程的综合自动化。特别是一些科技发达的国家，目前已程度不同地形成了由原料处理、中间加工和产品包装三大基本环

23、节所组成的包装连续化和自动化的生产过程。有的还与包装材料加工、包装容器成型及成品自动化仓储合理地衔接，组成由电子计算机控制的自动化包装工厂。图14-14、图14-15分别为现代化酒厂自动包装线工艺流程简图和自动化工厂示意图。,第四节 包装自动线的辅助装置 输送存贮等辅助装置是生产线的重要组成部分，它包括输送装置，分流、合流与转向装置，中间存贮装置，堆码与卸码装置，本节仅对包装线中的部分辅助装置作一些简要介绍。一、输送装置 输送装置：是连接自动包装机的桥梁。它负责包装材料、包装物品的输送，包装工序间的传递，包装成品的输出等。在包装工序间传递包装物的过程中，还可完成包装物的转向、集合、检测等工作。

24、采用何种输送方法和输送装置，都必须满足包装工艺过程、包装物和包装材料特性的要求。输送装置可分为：靠重力沿滑道输送、带式输送、链式输送、辊式输送等类型。,1带式输送装置 带式输送装置可分串联、并联、水平或倾斜安装等多种形式。图14-16所示即为串联带式输送装置。下部采用托板支承的般用于轻载、短距离输送的场合，否则可将托板换成托辊式支承。当V1V2时可实现密集集合供料。反之当V1V2时，可实现间歇供料。输送带一般多采用棉织带和化纤织物带。为改善输送带的性能，可对输送带表面涂敷表面防护层，如涂敷氯丁橡胶、聚四氟乙烯等。带式输送装置由于结构简单，造价低，可靠性高，因而被大多包装生产线采用。如卷烟包装自

25、动线中烟的输送，饼干包装生产线中饼干的输送等。,2链式输送装置 链式输送装置主要分为：链条式和板链式两种。而链条式又可分：普通滚子链和长链板链条两种。链条式输送装置多利用环形链作为牵引构件，由装在牵引链上的附件对输送物品进行推动或拖动输送，这种装置应用非常广泛。图14-17所示即为链式输送装置。,图14-18所示为附件与链条的联接方式。其中左为固联，右为铰接；板链式输送装置主要用于输送瓶、罐等物品。酒类、饮料溜装生产线中，多采用板链式输送装置。,图14-19为常用板链结构示意图。链板多用不锈钢制造。,3辊式输送装置 图14-20为辊式输送装置示意图。辊式输送多用于体积较大且较重物品的输送，如瓦

26、楞纸箱、啤酒箱等。,二、分流、合流装置 在混联包装自动线中，为确保后续工序的完成和自动线各设备的协调工作，必须配备适当的分流或合流装置。后序包装机为并联，则配备分流装置。前序包装机并联，后序为串联，则后序之前应配备合流装置。分流或合流装置因包装物以及包装方法的不同而种类繁多。因包装工艺、设备布局等要求，包装物品在输送过程中需改变其运动方向或输送状态。为满足这种要求，还需要采用各种转弯、转向、翻身等装置。图14-21几种分流装置。,图14-22所示为合流装置,三、贮存装置 包装自动线中包装工序间设置的缓冲存贮器，是为了平衡生产线中各工序的生产节拍。由于采用了中间存贮器，使包装自动线总的损失系数(

27、即损失时间与总时间之比)变得小于自动线中各设备局部的损失之和，所以自动线的实际生产率增加。存贮器可做成中间料仓，也可使输送带稍长，具有输送和存贮的双重功能。,图14-23所示为存贮器在生产线中的连接方式。图14-23上图为通过式缓冲存贮器，中图为侧线料仓缓冲存贮器(并联)，下图为直通式缓冲存贮器(并联)。在中图、下图所示两种方式中，当包装机4因故停机，则闸板5打开，包装半成品进入缓冲存贮器3内。当包装机1因故停机，则闸板6打开，包装半成品则从缓冲存贮器输出，并进入包装机4完成包装。,生产线的实际生产能力与存贮器的容量有关，而存贮器的容量大小又与生产线中设备的可靠性有关。若缓冲存贮器具有无限大的

28、容量时，则生产线中各区段是完全独立的。此时生产线的生产能力及损失系数均和最后一台包装机相同。但是缓冲存贮器容量的过度增大是不现实的，同时也不经济。因此在生产线的设计过程中，应合理确定缓冲存贮器的最佳容量。生产线中设备的可靠性越高，缓冲存贮器的容量则越小，那么采用刚性生产线的理由越充分。否则工序间设置缓冲存贮器是必要的。刚性生产线和挠性生产线相比，虽缺点较多，但也具有一定的优点。如刚性生产线结构简单、成本低、占地面积小等。就挠性生产线而言，当生产线中途因故障停机时，造成的半成品甚至废品较多。目前很多液体灌装机生产线均采用链板输送机兼作缓冲存贮器。若灌装机因故停机时，洗瓶机、输送机仍继续提供合格的

29、瓶子。当输送机充满后，控制系统(如传感器)发出信号，洗瓶机停止工作。当瓶子少到一定程度，控制系统再次使洗瓶机工作。缓冲存贮器的结构形式很多，在设计应用时应本着简单、可靠的原则进行。,第五节 包装自动线的生产率一、包装自动生产线的生产率1、挠性生产线的生产率(14-1)式中：Q一生产率；基本包装工艺时间；辅助时间；循环外损失时间之和,2刚性生产线的生产率 刚性生产线中各台设备按同一节拍工作，忽略设备间的不协调因素，认为刚性生产线的理论生产能力取决于最后一台设备的工作循环周期和持续工作时间。Q一生产率；Tk一基本包装工艺时间；Tf一辅助时间；Tn循环外损失时间；q生产线中包装机械的台数。,3连续式

30、包装机组成的自动生产线的生产率,Q一生产率；i一转盘式包装机的头数；n一转盘的转速；q一生产线中包装机械的台数Tn一循环外损失时间。,三、提高生产线生产率的途径 为提高生产线的生产率，必须认真分析影响生产率的主要因素，从而采取相应的措施；以提高生产线的生产率。从式14-l可以看出，减小Tk、Tf、可以提高生产率。为此设计时应尽量使空程辅助时间Tf与基本工艺时间Tk重合，各种空程时间互相重合或部分重合。增加包装机的台数可提高包装线的工作速度，缩小基本工艺时间Tk。从而提高生产率。但随着台数的增加，出现故障的概率增大，时间损失增大，生产率反会降低。因此，应综合考虑。采用先进设备，提高设备本身的可靠性，减少调整、维修时间。采用连续性包装机，尽可能减少或消除辅助操作时间。,将工艺时间较长的包装工序用若干台包装机并联完成，或者分散在若干个工位上联合完成。定期对设备进行检修和保养，可减少设备的事故次数。设置必要的自动检测系统。实行自动诊断、自动排除、自动报警和自动保护等，减少因事故造成的停机损失。提高生产和组织者的操作、管理水平，尽量消除人为因素造成的影响和损失。,