小型罐装食品自动包装机设计

刘高爽 陈怀枢 屠佳炜 虞澄沁 姜锐

摘 要：为了解决罐装食品人工包装过程繁琐、劳动强度大、效率低等问题，设计团队研制了一款小型罐装食品自动包装机，其结合了排罐、加料、套铝盖、封铝盖、套顶盖、贴标签等功能为一体。作品通过机构的组合设计，由单片机控制，主要由取罐装置、下料装置、盖铝盖和顶盖装置、贴标装置、旋转装置等五部分组成。作品可用于山核桃、开心果、夏威夷果、榛子等坚果和各种果脯的包装。

关键词：小型罐装食品包装机；取罐装置；贴标装置；称重出料装置

1 作品设计背景及意义

（1） 作品设计背景。

果脯因具有色泽透明，肉质丰富，质地柔软，营养价值高等特点，所以和坚果一起深受人们的喜爱。同时采用塑料罐包装果脯、坚果等产品的方式越来越受欢迎，在超市、便利店中都可以看到这些罐装食品。本作品主要针对开设食品实体店、食品网店及小型食品包装企业存在的人工包装过程繁琐、劳动强度大、效率低等问题。设计一台大小、价格合适，功能多且实用性强的食品自动包装机。

（2） 现状及问题。

国外对于家庭小规模包装机这部分市场是一空白，很少有人研究；国内拥有大型包装机但并不适合小规模使用，数量众多，机器型号多样，功能多样。但是目前国内外市场上并未出现相似小型包装机。

市场上拥有的罐装包装机都是适用于大型加工厂，且体积庞大，价格昂贵。商家加工好的坚果有以下包装途径：a.利用多次手工称重，然后放入罐子中，最后进行封盖处理，效率低下，不够卫生；b.委托加工厂进行处理，但农户利润减少15%，且加工厂数量多，参次不齐，可能会影响产品质量；c.因为人工成本高，所以很多食品生产店家直接把食品批发卖给销售商。

（3） 作品的意义。

本项目总结分析现如今诸多包装机的功能单一，操作麻烦的情况，设计一种包装一体化的自动化机械，通过排罐、加料、套铝盖、封铝盖、套顶盖、贴标签等工序完成整个自动化包装过程，填补了市场空白，解决了食品实体店、食品网店存在的人手少、工作量大的问题。

2 系统设计

小型罐装食品自动包装机设计三维图

（1） 取罐装置。

取罐机构由储罐仓和旋转机构以及同步带组成。储罐仓以罐身平行于地面的形式存储空罐，然后由旋转机构逐个把空罐旋转至同步带且罐身垂直于地面，然后进入转盘的卡位中。

（2） 出料、称重及补偿装置。

出料装置结构主要运用容积法进行出料。具体原理如下：用气缸推动大容器内的物料向上运输，物料会通过料仓侧面的开口落入轨道中，最后落至暂存料斗。在大调节板上开了槽口，用于调节大三角块与大调节板之间的相对高度，从而达到容积可调节的目的。

称重装置是为了使每罐食品的质量达标。当应变式压力传感器受到压力时，产生形变，阻值变化，产生不平衡电压，因此反应出暂存料斗内的食品质量。暂存料斗的出口被挡片挡住，达到坚果出料后不直接落入罐子的目的。此外，为了保证食品能顺利落入罐子中，添加了一對气缸进行拨料。

称重装置会对暂存料斗内的食品进行初步测量，计算出与所需食品质量的差值，计算好后发送信号给单片机，然后进行补偿。为了达到体积小，机构简单的目的，提出容积补偿方式。重量补偿装置原理与出料方式相同，气缸从下往上推动容器，到达指定高度后物料从侧面沿着轨道落至暂存料斗。与出料装置相比只是缩小了容积，从而达到重量补偿的目的。补偿装置安放在落料装置旁边，相比其他方式，不需要额外部件，节约体积与成本。

（3） 套盖装置。

套盖装置运用一个气缸，将垂直排成一摞的铝盖落下一个至罐子上。具体原理如下：气缸连接一个挡板，挡板挡住一摞的铝盖，在挡板退回的过程中，位于上部的夹紧装置在杠杆和弹簧的作用下，反向伸出夹紧其余上部的铝盖，实现一次运动过程落下一个铝盖的功能。该装置原理同样适用于套塑料盖。

3 工作过程及性能分析

整个机器共六大工作步骤，依次为排罐、下料、盖铝盖、封铝盖、盖顶盖、贴标签。并采用回转盘的形式，节省了占地面积，提高了罐装包装食品的效率，适合小规模式网店。

4 创新点

（1）容积法与称重法相结合的称重出料装置。先将物料倒入料仓，利用容积控制使物料接近设定质量，再通过称重反馈对物料重量进行补偿，使其最终达到设定值。整个过程称重准确，效率高。

（2）回转盘式自动线的使用。运用回转盘把所有工作工程整合起来，使得整个自动线结构更加紧凑，占地面积小，能耗低，可靠性高，自动化程度高。

5 结论

目前市场上并没有体积小、价格低的小型灌装包装机存在，该包装机的出现满足了当前大量以家庭作坊运营模式为主的食品类网店创业人员的需求。本作品可以用于不同种类、不同规格坚果和果脯的罐装包装，操作简单，可被网店人员接受，具有较好的运用价值和市场前景。

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