劉高爽 陳懷樞 屠佳煒 虞澄沁 姜銳

摘 要：為了解決罐裝食品人工包裝過程繁瑣、勞動強(qiáng)度大、效率低等問題，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)研制了一款小型罐裝食品自動包裝機(jī)，其結(jié)合了排罐、加料、套鋁蓋、封鋁蓋、套頂蓋、貼標(biāo)簽等功能為一體。作品通過機(jī)構(gòu)的組合設(shè)計(jì)，由單片機(jī)控制，主要由取罐裝置、下料裝置、蓋鋁蓋和頂蓋裝置、貼標(biāo)裝置、旋轉(zhuǎn)裝置等五部分組成。作品可用于山核桃、開心果、夏威夷果、榛子等堅(jiān)果和各種果脯的包裝。

關(guān)鍵詞：小型罐裝食品包裝機(jī)；取罐裝置；貼標(biāo)裝置；稱重出料裝置

1 作品設(shè)計(jì)背景及意義

（1） 作品設(shè)計(jì)背景。

果脯因具有色澤透明，肉質(zhì)豐富，質(zhì)地柔軟，營養(yǎng)價(jià)值高等特點(diǎn)，所以和堅(jiān)果一起深受人們的喜愛。同時采用塑料罐包裝果脯、堅(jiān)果等產(chǎn)品的方式越來越受歡迎，在超市、便利店中都可以看到這些罐裝食品。本作品主要針對開設(shè)食品實(shí)體店、食品網(wǎng)店及小型食品包裝企業(yè)存在的人工包裝過程繁瑣、勞動強(qiáng)度大、效率低等問題。設(shè)計(jì)一臺大小、價(jià)格合適，功能多且實(shí)用性強(qiáng)的食品自動包裝機(jī)。

（2） 現(xiàn)狀及問題。

國外對于家庭小規(guī)模包裝機(jī)這部分市場是一空白，很少有人研究；國內(nèi)擁有大型包裝機(jī)但并不適合小規(guī)模使用，數(shù)量眾多，機(jī)器型號多樣，功能多樣。但是目前國內(nèi)外市場上并未出現(xiàn)相似小型包裝機(jī)。

市場上擁有的罐裝包裝機(jī)都是適用于大型加工廠，且體積龐大，價(jià)格昂貴。商家加工好的堅(jiān)果有以下包裝途徑：a.利用多次手工稱重，然后放入罐子中，最后進(jìn)行封蓋處理，效率低下，不夠衛(wèi)生；b.委托加工廠進(jìn)行處理，但農(nóng)戶利潤減少15%，且加工廠數(shù)量多，參次不齊，可能會影響產(chǎn)品質(zhì)量；c.因?yàn)槿斯こ杀靖?，所以很多食品生產(chǎn)店家直接把食品批發(fā)賣給銷售商。

（3） 作品的意義。

本項(xiàng)目總結(jié)分析現(xiàn)如今諸多包裝機(jī)的功能單一，操作麻煩的情況，設(shè)計(jì)一種包裝一體化的自動化機(jī)械，通過排罐、加料、套鋁蓋、封鋁蓋、套頂蓋、貼標(biāo)簽等工序完成整個自動化包裝過程，填補(bǔ)了市場空白，解決了食品實(shí)體店、食品網(wǎng)店存在的人手少、工作量大的問題。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

小型罐裝食品自動包裝機(jī)設(shè)計(jì)三維圖

（1） 取罐裝置。

取罐機(jī)構(gòu)由儲罐倉和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及同步帶組成。儲罐倉以罐身平行于地面的形式存儲空罐，然后由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)逐個把空罐旋轉(zhuǎn)至同步帶且罐身垂直于地面，然后進(jìn)入轉(zhuǎn)盤的卡位中。

（2） 出料、稱重及補(bǔ)償裝置。

出料裝置結(jié)構(gòu)主要運(yùn)用容積法進(jìn)行出料。具體原理如下：用氣缸推動大容器內(nèi)的物料向上運(yùn)輸，物料會通過料倉側(cè)面的開口落入軌道中，最后落至?xí)捍媪隙?。在大調(diào)節(jié)板上開了槽口，用于調(diào)節(jié)大三角塊與大調(diào)節(jié)板之間的相對高度，從而達(dá)到容積可調(diào)節(jié)的目的。

稱重裝置是為了使每罐食品的質(zhì)量達(dá)標(biāo)。當(dāng)應(yīng)變式壓力傳感器受到壓力時，產(chǎn)生形變，阻值變化，產(chǎn)生不平衡電壓，因此反應(yīng)出暫存料斗內(nèi)的食品質(zhì)量。暫存料斗的出口被擋片擋住，達(dá)到堅(jiān)果出料后不直接落入罐子的目的。此外，為了保證食品能順利落入罐子中，添加了一對氣缸進(jìn)行撥料。

稱重裝置會對暫存料斗內(nèi)的食品進(jìn)行初步測量，計(jì)算出與所需食品質(zhì)量的差值，計(jì)算好后發(fā)送信號給單片機(jī)，然后進(jìn)行補(bǔ)償。為了達(dá)到體積小，機(jī)構(gòu)簡單的目的，提出容積補(bǔ)償方式。重量補(bǔ)償裝置原理與出料方式相同，氣缸從下往上推動容器，到達(dá)指定高度后物料從側(cè)面沿著軌道落至?xí)捍媪隙?。與出料裝置相比只是縮小了容積，從而達(dá)到重量補(bǔ)償?shù)哪康?。補(bǔ)償裝置安放在落料裝置旁邊，相比其他方式，不需要額外部件，節(jié)約體積與成本。

（3） 套蓋裝置。

套蓋裝置運(yùn)用一個氣缸，將垂直排成一摞的鋁蓋落下一個至罐子上。具體原理如下：氣缸連接一個擋板，擋板擋住一摞的鋁蓋，在擋板退回的過程中，位于上部的夾緊裝置在杠桿和彈簧的作用下，反向伸出夾緊其余上部的鋁蓋，實(shí)現(xiàn)一次運(yùn)動過程落下一個鋁蓋的功能。該裝置原理同樣適用于套塑料蓋。

3 工作過程及性能分析

整個機(jī)器共六大工作步驟，依次為排罐、下料、蓋鋁蓋、封鋁蓋、蓋頂蓋、貼標(biāo)簽。并采用回轉(zhuǎn)盤的形式，節(jié)省了占地面積，提高了罐裝包裝食品的效率，適合小規(guī)模式網(wǎng)店。

4 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）容積法與稱重法相結(jié)合的稱重出料裝置。先將物料倒入料倉，利用容積控制使物料接近設(shè)定質(zhì)量，再通過稱重反饋對物料重量進(jìn)行補(bǔ)償，使其最終達(dá)到設(shè)定值。整個過程稱重準(zhǔn)確，效率高。

（2）回轉(zhuǎn)盤式自動線的使用。運(yùn)用回轉(zhuǎn)盤把所有工作工程整合起來，使得整個自動線結(jié)構(gòu)更加緊湊，占地面積小，能耗低，可靠性高，自動化程度高。

5 結(jié)論

目前市場上并沒有體積小、價(jià)格低的小型灌裝包裝機(jī)存在，該包裝機(jī)的出現(xiàn)滿足了當(dāng)前大量以家庭作坊運(yùn)營模式為主的食品類網(wǎng)店創(chuàng)業(yè)人員的需求。本作品可以用于不同種類、不同規(guī)格堅(jiān)果和果脯的罐裝包裝，操作簡單，可被網(wǎng)店人員接受，具有較好的運(yùn)用價(jià)值和市場前景。

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