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、勞動強度大、效率低等問題，設計團隊研制了一款小型罐裝食品自動包裝機，其結合了排罐、加料、套鋁蓋、封鋁蓋、套頂蓋、貼標簽等功能為一體。作品通過機構的組合設計，由單片機控制，主要由取罐裝置、下料裝置、蓋鋁蓋和頂蓋裝置、貼標裝置、旋轉裝置等五部分組成。作品可用于山核桃、開心果、夏威夷果、榛子等堅果和各種果脯的包裝。

關鍵詞：小型罐裝食品包裝機；取罐裝置；貼標裝置；稱重出料裝置

1 作品設計背景及意義

（1） 作品設計背景。

果脯因具有色澤透明，肉質豐富，質地柔軟，營養(yǎng)價值高等特點，所以和堅果一起深受人們的喜愛。同時采用塑料罐包裝果脯、堅果等產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食品實體店、食品網店及小型食品包裝企業(yè)存在的人工包裝過程繁瑣、勞動強度大、效率低等問題。設計一臺大小、價格合適，功能多且實用性強的食品自動包裝機。

（2） 現狀及問題。

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

市場上擁有的罐裝包裝機都是適用于大型加工廠，且體積龐大，價格昂貴。商家加工好的堅果有以下包裝途徑：a.利用多次手工稱重，然后放入罐子中，最后進行封蓋處理，效率低下，不夠衛(wèi)生；b.委托加工廠進行處理，但農戶利潤減少15%，且加工廠數量多，參次不齊，可能會影響產品質量；c.因為人工成本高，所以很多食品生產店家直接把食品批發(fā)賣給銷售商。

（3） 作品的意義。

本項目總結分析現如今諸多包裝機的功能單一，操作麻煩的情況，設計一種包裝一體化的自動化機械，通過排罐、加料、套鋁蓋、封鋁蓋、套頂蓋、貼標簽等工序完成整個自動化包裝過程，填補了市場空白，解決了食品實體店、食品網店存在的人手少、工作量大的問題。

2 系統(tǒng)設計

小型罐裝食品自動包裝機設計三維圖

（1） 取罐裝置。

取罐機構由儲罐倉和旋轉機構以及同步帶組成。儲罐倉以罐身平行于地面的形式存儲空罐，然后由旋轉機構逐個把空罐旋轉至同步帶且罐身垂直于地面，然后進入轉盤的卡位中。

（2） 出料、稱重及補償裝置。

出料裝置結構主要運用容積法進行出料。具體原理如下：用氣缸推動大容器內的物料向上運輸，物料會通過料倉側面的開口落入軌道中，最后落至暫存料斗。在大調節(jié)板上開了槽口，用于調節(jié)大三角塊與大調節(jié)板之間的相對高度，從而達到容積可調節(jié)的目的。

稱重裝置是為了使每罐食品的質量達標。當應變式壓力傳感器受到壓力時，產生形變，阻值變化，產生不平衡電壓，因此反應出暫存料斗內的食品質量。暫存料斗的出口被擋片擋住，達到堅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，添加了一對氣缸進行撥料。

稱重裝置會對暫存料斗內的食品進行初步測量，計算出與所需食品質量的差值，計算好后發(fā)送信號給單片機，然后進行補償。為了達到體積小，機構簡單的目的，提出容積補償方式。重量補償裝置原理與出料方式相同，氣缸從下往上推動容器，到達指定高度后物料從側面沿著軌道落至暫存料斗。與出料裝置相比只是縮小了容積，從而達到重量補償的目的。補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，實現一次運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、貼標簽。并采用回轉盤的形式，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)模式網店。

4 創(chuàng)新點

（1）容積法與稱重法相結合的稱重出料裝置。先將物料倒入料倉，利用容積控制使物料接近設定質量，再通過稱重反饋對物料重量進行補償，使其最終達到設定值。整個過程稱重準確，效率高。

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

5 結論

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

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