动态补偿式定量灌装方法、灌装单体及灌装机与流程

本发明涉及灌装领域，尤其涉及一种动态补偿式定量灌装方法以及采用此种灌装方法的灌装单体和灌装机。

背景技术：

1、目前，在酒、液体饮料、液药分装中，一般采用定量灌装机进行灌装，其中灌装头是必不可少的关键部件之一，在灌装时起着非常重要的作用。目前的液体灌装主要分为定时灌装和定容灌装，此两种灌装方式均存在以下问题：一、起灌阶段，液体通过灌装泵挤压，在出液口喷射出来，在接触瓶底的一瞬间产生大量气泡，从而造成定量不准影响灌装，导致控制精度下降；二、灌装阶段，当灌装时间或灌装容量达到预设标准时，控制灌装停止，从而希望实际灌装量可以与额定灌装量相接近，达到定量、精准的目的，但是在实际生产过程中，由于液体流动性强、且灌装时液体受压力、重力等多方面影响，在灌装停止时，液体会在惯性作用下继续出液，导致定量不精准；三、灌装完成后，出液口处一般会存有未滴落的液滴，该液滴受灌装头压力作用一般不会滴落，但是在实际生产过程中，可能会存在设备被碰撞的情况，此时未滴落的液滴会在碰撞冲击作用下发生滴落，当其滴落在瓶口或瓶身处时，会影响到后续封口、贴签正常工作，导致生产效率低，尤其滴落在瓶口处时，如果清理、杀菌不到位，导致成品灌装后，细菌繁殖进入瓶内，出现涨瓶长霉斑等现象，尤其是对于饮料、酱油等液体。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种防气泡、定量精准、防滴落的动态补偿式定量灌装方法以及采用此种灌装方法的灌装单体和灌装机。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：灌装单体，包括灌装架，所述灌装架上固定安装有柱塞缸，所述柱塞缸的上侧内部安装有可上下滑动的柱塞，所述柱塞的上部传动连接有步进电机，所述柱塞的底端面向下延伸设有进液启闭杆，所述柱塞缸的内壁与所述进液启闭杆的外壁之间设有补偿液腔体，所述柱塞缸的底端面设有与所述进液启闭杆插装配合的进液口，所述柱塞缸的底端面还设有出液口，所述进液口、所述出液口均与所述补偿液腔体连通。

3、作为优选的技术方案，所述步进电机固定在所述灌装架上，所述步进电机的输出端朝下固定连接有传动丝杠，所述传动丝杠上螺纹配合安装有丝杠螺母，所述柱塞缸的顶端与所述丝杠螺母固定安装，所述灌装架上还固定有与所述传动丝杠平行的导向柱，所述柱塞与所述导向柱滑动安装。

4、作为优选的技术方案，所述传动丝杠的顶端与所述步进电机之间通过联轴器连接，所述传动丝杠的上部通过轴承间接转动安装在所述灌装架上。

5、作为优选的技术方案，所述柱塞缸的内周面安装有与所述柱塞外周面密封配合的柱塞密封圈。

6、作为优选的技术方案，所述进液口的内周面安装有与所述进液启闭杆外周面密封配合的启闭杆密封圈。

7、作为优选的技术方案，所述出液口处对应设有出液管。

8、另一优选的技术方案，动态补偿式定量灌装方法，包括如下步骤：

9、s1、将灌装容器置于灌装单体下方的灌装工位处，灌装容器的瓶口与灌装单体下方的出液口对齐；

10、s2、灌装单体内的步进电机驱动柱塞滑动上行，将灌装单体下端的进液口部分开启，灌装泵将灌装液以小流量进入灌装单体的补偿液腔体后，由灌装单体下端的出液管低速进入至灌装容器内，完成一次灌装；

11、s3、步进电机驱动柱塞继续滑动上行，将灌装单体的进液口完全开启，灌装泵将灌装液以高压填满灌装单体的补偿液腔体后，由灌装单体的出液管高压快速进入至灌装容器内，完成二次灌装；

12、s4、灌装容器采用重量传感器实时称重，灌装容器内的灌装量接近额定灌装量前，步进电机驱动柱塞滑动下行，当灌装单体的进液口刚好完全关闭时，柱塞停止运动出液口停止出液，此时重量传感器测定灌装容器内的灌装量，将其定义为当前称重灌装量，并计算得出三次灌装的灌装量，三次灌装的灌装量=额定灌装量-当前称重灌装量；

13、s5、根据三次灌装的灌装量计算得出柱塞下行的高度，柱塞下行的高度=三次灌装的灌装量/补偿液腔体的截面积，步进电机驱动柱塞继续滑动下行，将补偿液腔体内储存的灌装液挤压至灌装容器内，直至柱塞下行高度达到后停止，完成三次灌装；

14、s6、下一待灌装的灌装容器置于灌装工位后，重复步骤s1至步骤s5。

15、作为优选的技术方案，在步骤s5中，根据柱塞所需下行的高度计算出步进电机的脉冲数，然后步进电机按照脉冲数驱动柱塞继续滑动下行，将灌装单体的补偿液腔体内的灌装液挤压至灌装容器内，直至步进电机所需脉冲数达到后停止，完成三次灌装。

16、作为优选的技术方案，在步骤s5与步骤s6之间，当三次灌装完成后，步进电机驱动柱塞小幅度滑动上行，灌装单体的补偿液腔体内产生负压，将灌装单体的出液管处的灌装液回吸。

17、另一优选的技术方案，灌装机，包括上述的灌装单体。

18、由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

19、一、本发明采用多级灌装方式，一次灌装时，灌装液以慢速少量铺满灌装容器的一定高度，可以达到防止起泡的目的；二次灌装时，进液口、出液口连通，灌装液在灌装泵的高压作用下，以高压快速填充灌装容器至接近额定灌装量，由于加液速度受灌装泵的压力作用，可以明显缩短灌装时间，提高工作效率，在此过程中，将补偿液腔体填满，用于对三次灌装做准备；三次灌装时，灌装液可以以精准的补偿量加入至灌装容器内，在此步骤中，补偿量不是固定的，而是根据最后静态称重并计算得出，因此每次的所需补偿量是精准的且变化的，实现一种动态补偿的效果，并且根据不同所需补偿量对步进电机进行精准控制，可达到精准补偿的目的。

20、二、本发明采用步进电机与传动丝杠配合使用，由于传动丝杠的螺纹具有连续性，因此即使传动丝杠旋转几分之一圈时，柱塞也可以向下滑动对应的行程，同时步进电机的旋转是以固定的角度一步一步进行的，控制器每发出一个脉冲信号，通过驱动器可以使步进电机旋转一步距角，通过控制步进脉冲的个数，可以对电机精确定位目的，从而控制柱塞的下行高度精准，实现精准补偿的效果，与现有技术中的液压缸、电动缸等驱动方式相比，此种步进电机的驱动方式，控制更加精准。

21、三、本发明中，在进行补液前，利用重量传感器对灌装容器内灌装量进行静态测量，其测量结果准确，可以准确计算出三次灌装所需的灌装量，也即补偿量，并且由于补偿液腔体的截面积一定，可以准确计算出柱塞的下降高度，最后再利用步进电机精确定位的特点，可准确控制柱塞的下降高度，整个操作过程中，其不再借助重量传感器或液位传感器，其不仅结构简单，而且机械式控制方式的精度更高，最后误差可以忽略不计。

22、四、在完成灌装后，通过步进电机将柱塞向上运动，利用补偿液腔体内的负压，将出液管处的液体回吸，使得出液管的最底端不产生液滴，可避免有液滴滴落造成污染。

23、五、三次灌装的最大补偿量小于等于补偿液腔体的最大容积值，实际使用时，三次灌装的补偿量远小于额定灌装量，因此补偿液腔体以及柱塞的运动行程可适当变小，使得灌装单体的结构具有小型化、紧凑等优点。