醬油大包裝灌裝設備的研究與應用

陳榮亮

0 引言

現有的醬油生產包裝線使用的灌裝機基本為瓶裝/罐裝的灌裝機，產品和生產設備都十分成熟，而大包裝灌裝工藝則為半成品包裝，大包裝容器灌裝后重量多為幾百公斤到1 t不等，由于體量較大，大部分還使用傳統的人手灌裝方式，因為醬油大包裝的主要灌裝容器包括鐵箱、紙箱、白膠罐和藍膠桶，醬油大包裝灌裝容器的特點為體積大，重量重，灌裝容器的大小和型狀均有差異，每一次完成灌裝后都只能依靠叉車將大包裝灌裝容器從計量地磅上移開，而且大包裝容器在灌裝時由操作人員手動控制電泵啟停，通過計量地磅測量重量來判斷灌裝量，很難在批量灌裝時控制好灌裝量的誤差，如何解決傳統的大包裝灌裝方式難以控制灌裝量的精確度和無法進行連續性灌裝。針對目前實際情況，需要一種適用于灌裝不同的大包裝容器，可調節灌裝量，在指定的空間內完成多種類大包裝容器的灌裝工作，還須具備計量和運輸功能的灌裝設備。

1 大包裝灌裝設備原理

本文研究的大包裝灌裝設備主要由分段式節能運輸系統和多功能灌裝系統兩部分組成，分段式節能運輸系統由分段式滾筒運輸帶和直角變向運輸帶組成，整個運輸系統均采用分段式運輸帶組成，起承載和運輸的作用，分段式運輸帶可以獨立啟停，且適用于不同場地，拼裝成不同組合使用，而獨立啟停不但便于維修和調整不組合使用，還具備節能環保的效果，每段運輸帶都安裝光電傳感器，只有在大包裝容器到達指定位置時，光電傳感器感應到后，運輸帶才會啟動，否則處于停止狀態。

多功能灌裝系統主要為適用于灌裝不同種類的大包裝容器而設計，其灌裝量和計量方式可預先設定，其灌裝頭可拆卸，灌裝不同大包裝容器選用不同的灌裝頭，多功能灌裝系統具備2種計量方式，如灌裝鐵箱、紙箱和白膠罐時會優先使用稱重傳感器[1]為標準計量，流量計計量作輔助作用，而灌裝藍膠桶時會切換到以流量計[2]為標準計量，稱重傳感器為輔助作用。當灌裝量到達預設值后自動停泵，并啟動運輸滾筒將大包裝容器運出灌裝位置。

2 分段式節能運輸系統

2.1 分段式節能運輸帶

分段式節能運輸帶是由多段相同規格的運輸帶組合使用，每段運輸帶均由滾筒、鏈條、減速機和光電傳感器組成，分段式運輸帶由多個滾筒起承載和運輸功能，滾筒與滾筒之間由鏈條連接傳動，每段出入口各安裝1個光電傳感器，當入口感應到大包裝容器時，減速機啟動，整段運輸帶滾筒按指定方向轉動，當大包裝容器離開出口的光電傳感器感應位置時，整段運輸帶停止運行。

2.2 可變向節能運輸帶

可變向節能運輸帶是在分段式節能運輸帶[3]的基礎上增加了換向鏈條、換向鏈條減速機、傳動軸、升降氣缸和光電傳感器等。換向鏈條與滾筒平行安裝，當運輸帶正向運輸時，由滾筒對大包裝容器起承載和傳輸作用，每個滾筒都由滾筒傳動鏈條連接，從而實現一個滾筒減速機帶動多條滾筒同時啟動或停止的效果。滾筒將大包裝容器運輸至指定位置，光電傳感器感應后，此時升降氣缸將換向鏈條升起，換向鏈條升起后高于滾筒最高點，換向鏈條減速機啟動，換向鏈條減速機通過傳動軸帶動換向鏈條，換向鏈條承載起大包裝容器運輸，從而達到變向的作用，當大包裝容器實現變向并完成運出變向運輸帶后，此時，升降氣缸將換向鏈條下降至低于運輸滾筒。

2.3 整條運輸系統組合使用

整條運輸系統可實現自動化運輸功能，適應不同大小的車間，同時實現可變向功能，實例結果如圖1所示，可變向節能運輸帶分別處于分段式運輸帶組合的兩端角處，起變向作用，而其他分段式運輸帶為常規單向滾筒運輸帶，可按實際要求擺放和組合分段式運輸帶，也可以改變擺放方向和數量，達到改變運輸方向和長度的目的，從而滿足具體環境和應用的需要。

圖1 運輸系統整體布局

3 多功能灌裝系統

3.1 灌裝升降氣缸和可拆卸式灌裝頭

本文設計的灌裝系統如圖2所示，適用于多種大包裝容器，應不同的大包裝容器需要，使用不同的灌裝頭，所以選用可拆卸式灌裝頭便于更換，如鐵箱、紙箱、白膠罐和藍膠桶等，灌裝頭安裝在升降氣缸上，升降氣缸由2個氣缸組成，各種大包裝容器下降灌裝的位置不盡相同，開始灌裝時，2段灌裝升降氣缸[4]均下降，灌裝頭伸進大包裝容器內部開始灌裝，當灌裝到預設值時，收回一段氣缸，此時灌裝頭回到大包裝容器入料口下方繼續灌裝，灌裝完成后灌裝升降氣缸完全收回。升降氣缸選用2個氣缸可避免醬油粘附于灌裝頭外壁上，物料分段灌裝更利于稱重計量的實時性和準確性。

圖2 多功能灌裝系統

3.2 稱重計量方式

稱重計量方式是使用稱重傳感器對大包裝容器灌裝重量的實時鑒測，從而控制灌裝電泵和閥門的開關，稱重計量方式僅適用于單塊卡板承載一個大包裝容器時使用，如鐵箱、紙箱和白膠罐，一般單塊卡板承載一個大包裝容器時優選稱重計量方式控制灌裝，流量計計量方式輔助監測。

3.3 流量計計量方式

流量計計量方式是使用流量計對大包裝容器灌裝流量的實時監測，從而控制灌裝電泵和閥門的開關，流量計計量方式主要使用于單塊卡板上有多個大包裝容器時使用，因為單臺灌裝機只有一個灌裝頭，單塊卡有多個大包裝容器時，卡板承重不平衡，使用稱重計量存在較大誤差，所以此時優選流量計計量方式控制灌裝，稱重計量方式輔助監測。

4 結語

在醬油大包裝灌裝設備中通過2種不同的計量方式檢控制灌裝量[5]，代替以往操作人員手動控制電泵控制灌裝量，數據更加準確，實時監測灌裝量，自動控制電泵啟停和閥門開關，確保減小每次灌裝量的誤差。避免操作人員提早或延后關停灌裝電泵導致灌裝量出現較大差異的情況，有效保證不同的大包裝灌裝容器灌裝量的準確性。以達到降低勞動強度，提升生產效率的目標。

本研究還對分段式節能運輸系統進行應用，分段式節能運輸系統可適用于不同規模的車間，灌裝機和運輸帶數量可按實際情況進行增減，能有效實現大包裝灌裝容器在車間內自動化灌裝和運輸，達到人車分流的目標，其實際意義不但能節能降耗，更能降低操作人員的安全風險，保證大包裝灌裝工藝由車間內運送到車間外整個流程自動、高效地完成。