[發明專利]液體灌裝試驗機及灌裝試驗方法

有效

• 申請號: 201210452751.8
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN102923628A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 吳波;諶禮群;李長坤;向康;楊金江;牛燦;茍利軍;曹胡星
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B67C3/16
• 分類號: B67C3/16;B67C3/26;B67C3/28
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 鐘鋒

技術領域

本發明涉及液體灌裝技術領域，具體地說是一種用于多項液體灌裝試驗研究的平臺及試驗方法。

背景技術

目前，在液體灌裝設備研究方面，國外的制造水平相對較高，已經實現高速、多用、高精度的功能。而國內液體灌裝技術與國際先進水平還有很大差距，主要表現在一下幾個方面：1、目前普遍采用的氣動控制液體灌裝機生產效率低、能耗高、穩定性和可靠性差；?2、技術水平低，技術更新速度慢，新技術、新工藝、新材料應用少；3、滿足特殊要求設備少，自主研發的高端全自動液體灌裝機很少。其主要原因就是自主開發能力不足，我國食品和包裝機械主要還是仿制、測繪，稍加國產化改進。4、結構上，傳統的灌裝機采用“頭動瓶定”灌裝方式，即在灌裝過程中，隨瓶中液面上升，灌裝頭隨之上升，以保證灌裝頭到液面距離恒定。這種方法能在一定程度上避免噴濺起泡，但在灌裝頭升降過程中，因加速度變化，噴濺液柱產生沖擊力，致使瓶中液面波動，同時易使灌裝頭尾部產生拉絲或滴漏現象。

此外，對于液體灌裝的試驗研究，目前工作開展的比較少。經檢索，國內還沒有研發類似的液體灌裝試驗機。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對上述不足，提供一種液體灌裝試驗機及灌裝試驗方法，為各種灌裝試驗研究項目提供試驗平臺，自動化程度高，適用性強。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

液體灌裝試驗機，其特征在于：主要包括吸液模塊、灌裝模塊、液位跟蹤模塊以及伺服控制系統；吸液模塊的計量泵活塞桿端連接一組滾珠絲桿螺母機構并能在伺服電機驅動下沿一邊直線滑軌上下移動，計量泵分別安裝有進口單向閥和出口單向閥，進口單向閥與儲液箱相連，出口單向閥與灌裝頭相連；灌裝模塊主要包括能夠上下調節高度的灌裝頭；液位跟蹤模塊主要由位于灌裝頭下方的灌裝瓶托盤以及液位檢測裝置構成，灌裝瓶托盤通過另一組絲杠螺母機構由步進電機驅動并能夠沿另一邊直線滑軌上下移動，液位檢測裝置位于灌裝瓶外圍；灌裝頭與灌裝瓶瓶口上下垂直相對；伺服控制系統由直流電源供電，主要包括PLC控制器以及電機驅動器，步進電機和伺服電機分別與各自的電機驅動器連接；液位檢測裝置輸出端與PLC控制器信號輸入端連接，并將實時檢測的灌裝頭與灌裝瓶中液面距離反饋給PLC控制器；PLC控制器根據檢測距離以及步進電機實時轉速調整步進電機轉速，使灌裝頭與灌裝瓶液面間的距離始終保持為設定的液位跟蹤距離。

按上述技術方案，吸液模塊中，伺服電機通過聯軸器與第二滾珠絲杠連接，第二滾珠絲杠上有第二螺母，第二螺母通過T型板與計量泵活塞桿連接，T型板與第二滑塊連接，第二滑塊能夠沿第二直線導軌上下滑動。?

按上述技術方案，灌裝模塊中，水平橫置的灌裝頭支撐板通過第一和第二松緊螺釘固定在豎直設置的灌裝頭調節桿上，并能通過松緊第一和第二松緊螺釘使灌裝頭支撐板沿灌裝頭調節桿上下滑動；灌裝頭通過波紋管與計量泵上的出口單向閥連接；灌裝頭豎直向下且與下方灌裝瓶的瓶口中心上下對應。

按上述技術方案，液位跟蹤模塊中，步進電機通過聯軸器與第一滾珠絲杠連接，第一滾珠絲杠上有第一螺母，第一螺母與L型托盤的豎直端連接，托盤豎直端還與第一滑塊連接，第一滑塊能夠在第一直線導軌上下自由滑動帶動托盤升降；托板水平端上表面的中心設置用于固定灌裝瓶的夾塊；所述液位檢測裝置為光電傳感器，光電傳感器通過光電傳感器支架懸空設置在托盤上方的灌裝瓶外圍，光電傳感器支架固定在支持架上。

按上述技術方案：伺服控制系統還包括人機界面、空氣開關、限位開關、電源開關；電源開關和空氣開關分別與直流電源連接；伺服電機驅動器和步進電機驅動器經導線與PLC控制器相連，伺服電機與伺服電機驅動器相連，步進電機與步進電機驅動器相連，人機界面與PLC控制器相連；在計量泵活塞桿端的上、下極限位置以及托板的下極限位置分別設置極限開關。

一種利用上述液體灌裝試驗機的灌裝試驗方法，其特征在于按如下步驟進行：

（1）首先確定需要進行灌裝試驗的灌裝瓶類型，并設定灌裝頭與灌裝瓶瓶底的液位跟蹤距離，然后手動調整灌裝頭高度；

（2）啟動液體灌裝試驗機，檢查系統并進行系統復位，然后選擇并設置試驗參數；所設置的參數為：標準灌裝量、灌裝瓶容量、灌裝瓶直徑、灌裝頭類型、液位跟蹤距離、灌液時間、吸液時間，并設置伺服電機及步進電機的最大極限速度及灌液速度曲線；

（3）啟動各功能模塊，開始高速吸灌液過程；

啟動吸液模塊使吸液泵吸液：啟動灌裝模塊將計量泵中的液體灌入灌裝瓶中，并同時利用液位跟蹤模塊保持灌裝頭與液面的距離為液位跟蹤距離：