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1、第四章 药物袋包装机构,本章内容：,4.1 概述 4.2 制袋装置 4.3 袋包装封口装置 4.4 袋包装切断装置.,第四章 药物袋包装机构,本章内容：,4.1 概述 4.2 制袋装置 4.3 袋包装封口装置 4.4 袋包装切断装置.,目录,4-1 概述,介绍：,袋包装工艺常用包装袋型袋包装机构组成.,1、袋包装工艺,袋包装材料发展剂型包装形式：软包装；袋包装可在一台机器上完成制袋、充填、封口及切断等工艺，如图5-1；,图5-1 立式袋包装机原理图,袋包装工艺：包装带10成型(4)纵向封口(5)横向封口(6)、切断(7)。,2、常用包装袋型,包装材料：单膜、复合膜（纸、玻璃纸、聚脂膜镀铝与聚乙
2、烯膜复合而成）,常用复合膜具有防潮、耐蚀、强度高等特点。包装袋型：搭接、对接、筒状、三边封口、四边封口、立方体或圆柱体型袋。袋型不同袋包装机构不同。但主要组成部分基本相同。,图5-2 常见包装袋型a-搭接平袋；b-搭接侧边折叠袋；c-对接平袋；d-筒状袋；e-三边封口袋；f-四边封口袋；g-直立袋,3、袋包装机构组成,由前述包装工艺可知袋包装机构基本组成：制袋装置、计量充填装置、封口切断装置、动力传动及输送部分、控制系统等。本章介绍：,制袋装置封口装置切断装置。,4-2 制袋装置,袋包装机构中的制袋装置包括：材料卷支承、导辊、引进轮、成型器、（纵封轮）等。本节主要介绍：,成形器的形式制袋成形器
3、的设计制袋装置结构类型材料卷支承装置.,一、成形器 形式,卷料成型和充填要求不同制袋成型器区别很大。,图5-3 制袋成型器结构形式,a-翻领式,b-象鼻式,c-三角形,d-U形,e-直角缺口导板式,翻领式成型器：,平张薄膜拉过即成圆筒状。成型阻力大；易产生变形、皱折、撕裂;多使用复合膜制袋；常用于立式枕形袋包装。,成型器设计制造及调试都较复杂，规格上无通用性。,象鼻式成型器：,平张薄膜拉过成型器时变化较平缓 成型阻力较小 不易产生变形 能使用单膜、复合膜制袋。,成型器设计制造、使用较容易，但薄膜易拉偏，无通用性。,三角形成型器：,由锐角三角形板与U形立杆联接在可调基板上组成。结构最简单；薄膜变
4、化较平缓 成型阻力较小 不易产生变形；能使用单膜、复合膜制袋；能用于各种袋包装。,成型器设计制造、使用较容易，有一定通用性。,U形成型器：,由带有导板的U形折叠板与加接U形导槽组成 薄膜在卷曲成型时受力比三角形成型器好 能用于各种袋包装。,成型器结构较复杂。,直角缺口导板式成型器：,由缺口导板、导辊及纵封辊组成。将平张薄膜对开后又能自动对折封口成袋型 薄膜成型时变形较大。多使用复合膜制袋，常用于立式连续包装机。,二、制袋成形器的设计,制袋成形器结构多种多样；本节以翻领式制袋成形器和三角形成形器为例介绍成形器的设计思路和步骤.,1、翻领式成形器设计2、三角形成形器设计.,1、翻领式成形器设计,在
5、卷包过程中，要求塑膜（1）不应发生纵向或横向拉伸变形；（2）同时要求塑料薄膜摩擦阻力较小。这就要求所设计的成形器能适应塑料薄膜的总面积。根据上述原则，用包络法确定成形器的工作曲面（用一张边长为成形器圆管周长的方形纸，将其包络在圆管的外表面上（如图54a所示），则该纸形成的直纹曲面即为成形器的工作曲面。）。这种成形器的设计关键是：设计一条正确的拼接曲线（图b）。拼接曲线设计方法可以采用理论计算法，也可采用经验设计法。,翻领式成形器,塑料薄膜经过翻领成形器，自动卷包成圆筒形。,理论计算法,两点假定：一是塑料薄膜的张紧变形很小，可忽略不计；二是薄膜的厚度远小于成形器的高度，可忽略不计；成形器与加料管
6、间隙与加料管半经相比，可忽略不计。,直线AC为薄膜经最后导辊引出后与成形器的接触线。MAC组成平面等腰三角形，其所在平面与XOY平 面夹角为。B为AC中点，AMB=CMB=。AMS、CMS为两侧面的两个曲面；S是成形器交线的最低点，并位于X轴上。为计算方便，延长BM至T，使TT平行于Y轴；由T和M分别作Z轴和X轴的平行线交于D点，则MTD构成坐标面XOZ内的直角三角形，并设MT=e。设P为交接线上任意点，P点在XOY平面上的投影是Q，PQ=h；M点在XOY平面上的投影为N，设弧长NQ=u，则P点的高度h为u的函数(u)。M点为拼接曲线的中点，MN=H，即(0)=H。假定成形器卷成圆筒的半径为r
7、，以该圆柱面展开为坐标平面如图5-6。,图55 成形器参数计算,拼接曲线,那么：平面曲线h=(u)（-r ur）成形器展开平面的拼接曲线。,（推导过程参见教材。）,翻领式成形器设计的基本参数：r、H值的选择确定：,.,r、H值的确定：,、加料管外圆半径r 2r2a：故ra/（式中a包装空袋宽度）；、后倾角 大 包装机外形可缩小，但薄膜经过成形器的阻力增大使薄膜产生伸长变形。因此，实际生产中采用后倾角：3060。、角（等腰三角形半顶角）决定于包装空袋宽度a和成形器引导面BM长度b。b值大引导面长薄膜在成形器密贴后单位压力小拉模变形少。一般取 bH，所以tg=a/ba/H 在确定参数r、和H值后，
8、可求出e值及不同u值下的(u)的值这样可作出翻领的领口拼接接线来。,经验设计法,、成形器中加料管半径r r a/（式中：a包装空袋宽度。）、成形器展开成边长为L 的正方形（薄板）平面的尺寸L2a十十(mm)式中：a包装空袋的宽度(mm)纵封搭接宽度(一般取10mm)；510mm（成形器展开成平面，实际宽度应比理论宽度大些）。、拼接曲线的作法,取o为原点，在y 轴上取0A2r(r为加料管半径)；以A为圆心，取2r为半径作圆弧；过s点向圆弧作切线相接，所得曲线即为近似的拼接曲线。,、成形 将薄板沿拼接曲线剪裁，再卷制和焊接；,经验设计法续,上述设计方法适用于2r 75mm的情况；若成形器口径大于7
9、5mm时：,为使薄膜通过的摩擦阻力小，一般宜采用黄铜板，厚度为11.5mm，焊接后抛光，特别在拼接处应保证光滑。,在x=3/4r区间内应以抛物线代替圆弧线，其抛物线方程为 y=-16x/(15)然后过s 点，向抛物线作切线，并在x=3/4r 处相接（如图中虚线所示）。,2、三角形成形器的设计,三角形制袋成形器呈倾斜安装状态，与水平面间夹角为；卷筒薄膜经导向辊和三角形成形器后对折成宽度为a的双层薄膜；三角形成形器的形状尺寸计算如下：设三角板的成形锐角为2，薄膜宽度2a；,三角形成形器参数计算,假定三角板厚度忽略不计，同时双层薄膜对折后紧贴，则 在DEC中：DC=b、DE=a；故sin=a/b 在
10、ADC中：tg=a/b；故sin=tg，=arc(sin)。上式说明：角与角之间存在着相互制约关系，角的大小决定了三角形成形器的形状，同时也确定了成形器的安装倾斜角，反之亦然。,三角形成形器的设计续,角的大小同薄膜流动时的阻力、变形和三角板的尺寸结构有关：薄膜在成形器尖端C处的水平力P的牵引下 首先贴着成形器外表面沿GC方向移动，在C处的移动速度为Vc 在P力方向和移动速度之间形成了移动薄膜在C处的压力角（在数值上正好等于成形器三角板与水平面间的倾角）角越大压力角越大成形的阻力也越大 薄膜在翻折时就越容易变形，甚至有被撕裂或拉断的危险；角越小压力角越小成形的阻力也就小 对薄膜对折有利，但使三角
11、板长度增加，结构增大。一般取：=2030。可知：260，这说明三角板的最大可能是一等边三角形。,三角板厚度同板尺寸大小和材料等因素有关，可在1020mm范围选择。,为了设计和调节方便，通常先选定角大小，然后再确定角。根据角大小，也可求出三角形板腰高h=amax/sin+h式中 amax包装机制袋的最大宽度(cm)h三角板增长量，一般取3050mm。,三、制袋装置结构类型,袋型、成型器的多样性制袋装置结构也多种多样：从制袋工作过程可分为间歇式和连续式制袋包装；从工艺结构布置可分为立式和卧式制袋包装。实例介绍：1、立式间歇型制袋包装 2、立式连续型制袋封口包装 3、卧式间歇直线型制袋联合包装机 4
12、、卧式连续型三边封口联合包装机.,立式间歇型制袋包装,例一 立式枕形袋包装机构,卷筒塑膜7经多根导向辊引导被引入翻领成形器2，形成搭接式的圆筒形由纵向热封器3压住依附在加料管外壁的塑料膜搭接口进行加压加热，使纵缝封牢；/纵封器3释放后，模封器4闭合并下降一个袋距（此时物料由计量装置经料斗10充填入加料器1。）将上袋下口和下袋上口同时封合并切断分开制成下口与纵封都封合的上袋和下口与纵封及上口都封合的下袋。,应用：,应用：,为使薄膜商标位置正确，采用光电定位装置对商标检测和调整。适用于包装颗粒和散体物料.用单材料包装：生产率约1520袋/min；用复合膜包装，生产率可达100袋/min。,例二,例
13、二 立式三边封口制袋包装机,工作过程同前，只是采,可进行多种物料按设定比例包装。,应的三角形成形器；,立式连续制袋封口包装,图510 连续制袋四边封口包装机构1-料斗；2-扇形转鼓加料器；3-塑膜；4-纵封滚轮；5-引导管；6-横封及切断滚轮,塑膜在纵封滚轮4作用下，由上而下连续运动，完成纵封 横封滚轮6闭合进行横封，完成下袋上口和上袋下口封合（此时，扇形转鼓加料器2进行加料）；横封同时，装在横封滚轮上的滚刀则将上下袋切断分离。适用于小颗粒散料的包装，其生产率在100袋/min以上。,应用,应用.,卧式间歇直线型制袋联合包装机,卧式间歇制袋包机示意图1-三面封口袋；2-切断刀；3-纵封器；4-
14、加科器；5-横封器；6-隔块；7-导向杆；8-板式成形器；9-导向滚轮；10-卷简塑膜.,（横封器5和加料器4回退）纵封器3闭合并拉着塑膜移动一个袋位完成纵封；纵封器松开退回，切断刀2对全部封口的包装袋进行切断完成切断；完成制袋成形三边封口切断。,卷筒塑料薄膜10经导向滚轮9、板式成形器8及导向杆7塑膜成U形，并由隔块6分开,应用：,加料器4进入加料位置，横封器5闭合 完成横封、加料；,应用.,卧式连续三边封口联合包装机,图512 卧式间歇制袋包机示意图1-三角形成形器；2-立辊；3-纵封器；4-充填转盘；5-切刀盘；6-横封器.,卧式连续续,适用于小剂量物料的连续，其生产率在100袋/min
15、以上。,平张卷的塑膜经导向经三角形成形器1、立辊2而对折经与塑料膜同速回转的纵封器3热封隔成一个个连续开口向上的包装袋（纵封）再经同速回转的充填转盘4，在回转中完成充填连续包装袋与回转切刀盘5相遇被切断分离一个个包装袋被导入横向热封器6进行横封（横向热封器由两条连续反向回转的金属带组成，它们夹住充填袋上部）一边封口、一边移动，直至落入输送带进行集装。,四、材料卷支承装置,制袋充填封口包装机类型品种繁多、结构各有差异；袋包装机有众多基本工作装置，其中材料卷支承装置具有一定共性；包装材料卷支承装置保证材料卷：在要求位置保持着一定的牵引力范围；按要求稳定松展。包装材料卷支承装置多种多样。,典型装置如
16、图,.,图513 包装材料卷支承装置,1-支承架；2-心轴；3-调位器；4-套筒轴；5-挡盘；6-包装材料卷；7-导辊；8-摆杆；9-张力调节器,结构：,支承架1固定在包装机上，其上可安装两、三个支承装置；支承装置的心轴2固定在支承架1上，通过轴承套装以套筒轴4；包装材料卷6用挡盘5固定在套筒轴4上，位置按要求定；,调位器3用以微调套筒轴4在心轴上的位置保证材料卷位置正确；导辊7（由心轴、辊筒及其间的滚动轴承组成）装在摆杆8上并随之运动；摆杆8可在套筒轴上自由摆动，同时与张力调节器9的制动带联接因而可随牵拉输送速度变化引起导辊7摆动变化自动调节包装材料的张力趋于平衡。,材料引导与输送:,包装材
17、料的牵引送进用输送装置来完成 输送装置随输送方式（间歇或连续）的不同而异；通常多是连续回转轮式、间歇送进直线往返式。,包装材料自卷盘引出后，通过若干导辊后才到成型器 导辊起着引导和转向作用，使包装材料平稳地送进；材料带的送带速度越高，设置的导辊数就多；各导辊轴线要保持平行。,阻力与预松:,（为消除较大牵引张紧力带来的弊病）常在包装材料进入成形器之前设置预松装置对包装材料带进行预松展。预松装置常为回转辊式，是一对由齿轮驱动的回转辊构成。,包装材料从卷盘经导辊、成形至充填的输送过程中，受有较大摩擦阻力在包装材料带中会引起较大牵引张紧力；,现代包装中，直接在包装材料上印刷出商标及图文美化包装、说明商
18、品、促进销售；因多种原因，难以使包装材料送进间距一致，即存在误差造成包装件上商标及图文偏离预定位置，达不到包装效果；为保证包装预期效果现代包装机上常采用光电检控装置对包装材料带的商标及图文位距进行实际检测：控制或调节输送，使各袋上的商标及图文都在要求位置。光电检控装置由光电检测器、综合调制器及控制执行部分等组成。控制调节输送的执行部件，按调节控制方式分：制动式和补偿调节式。补偿调节又有无级调速补偿调节和差动补偿调节。,4-3 袋包封口装置,各种制袋包装机构在工作过程中，都要用到封口装置；对薄膜类包装袋，一般采用加热封口形式即热熔接封口 以热熔接方式完成薄膜材料的制袋封口和包装封口工作；封口分纵
19、封和横封，纵封器往往与制袋装置组合在一起；包装机、袋型和制袋方式、加热方式和加热器形状不同封口装置也有多种形式：连续或间歇、辊式或板式。本节分类介绍,连续式封口装置间歇式封口装置.,一、连续式封口装置（1）连续辊式纵封机构,连续辊式纵封机构1-纵封辊；2-电热丝；3-电热支架；4-固定轴承支座；5-旋转轴,连续辊式纵封机构,两辊间的间隙及压力可调。纵封辊的牵引袋速可调（需靠光电检测）。辊筒内有加热电热丝，热封温度在130C左右（可测控）。辊筒一般用铜、不锈钢，也有用45钢和40Cr钢的；,辊的热封表面开有直形、斜形或网形花纹；封口宽度一般为5-20mm,封口辊的半径可由下式计算：R=QL/(6
20、0)（）式中 Q包装机生产率（袋/min）L包装产品袋长（mm）纵封辊筒的角速度（1/s）。,连续式封口装置（2）连续辊式横封机构,连续式横封机构1-传动齿轮；2-横封辊；3-加热管；4-加压弹簧；5-机架；6-套筒；7-锁紧螺母；8-支杆；9-滑环；10-炭刷,1、结构:,两滚轮2作等速回转，滚轮内装有加热棒3；滚轮呈棱形，圆弧表面刻有网状花纹，以使封口美观。,滚轮依靠弹簧4保持弹性接触，压紧力可调节：用调节套筒6粗调；调节螺（支）杆8进行微调。连续制袋包装机的横封机构往往与切断组合在一起构成回转式横封切断机构。,2、工作过程:,已纵封的薄膜从两滚轮中间通过 滚轮的圆弧表面对袋口加热并封牢，
21、达到封口的要求 横封同时，其上的切断刀对已封口的袋进行切断。,横封与切断,横封与切断1-轴；2-热封头；3-切断刀；4-电热管.,3、注意点,滚轮材料可用不锈钢、40Cr，加热温度可在100-170C 范围内调节；在决定滚轮的结构、尺寸和转速时，在对薄膜袋进行横封切的瞬间，务必使封切滚轮的线速度与包装材料的牵引输送线速度相同；热封切完后，横封切机构两回转刀具必须迅速分离，以防止薄膜过热、造成绞刀现象 横封器需是不等速回转，常用机构有偏心链轮机构和转动导杆机构。,偏心链轮机构,主动链轮2偏心地固连在主轴上，偏心可调。主动链轮2匀速回转时，从动链轮4绕定轴作不等速回转，并经圆柱齿轮带动横封器实现不
22、等速运动。,1-手轮；2-主动链轮；3-套筒滚子链；4-从动链轮；5-张紧链轮,二、间歇式封口装置,间歇性脉冲热封装置结构示意图1-绝缘垫板；2-电热条；3-压缩弹簧；4-压条；5-张紧块；6-压板；7-弹簧；8-压板；9-活塞杆；10-活塞；11-导向杆；12-冷却水进口；13-冷却水通道；14-垫块,1、结构：,压板6的一端设有绝缘垫板1、张紧块5、弹簧3和压条4 用来使扁电热丝2经常保持拉紧状态即当电热丝伸长时，弹簧3使张紧块5外移而始终拉紧电热丝；在压板6上开有腰形孔，通过销子连接着压块8 通过弹簧7可调压力；,为保证热封质量，恢复塑膜强度，防止热变形，缩短热封时间在压板6内有纵向通孔
23、，用来接通冷却水使之循环冷却；热封器在电热丝表面覆盖有一层聚四氟乙烯薄膜可防止封口时塑料粘结。,2、工作过程：,热封时，塑料袋口位于热封器和垫块14之间电热丝瞬时加热由压缩空气推动气缸内的活塞10、活塞杆9以及压块8通过弹簧7使压紧板6向下移动，直至热封器与垫块14相碰 袋口就完成热封稍停片刻，使热封口定型即可释放热封器。,3、应用：,可用于卧式扁平袋的制袋和封口；也可用于立式枕形袋纵接缝的封口。封口常用加热方法。,常用封口加热方法,(a)电阻加热；(b)脉冲加热；(c)高频加热.,电阻加热：简单，适用于聚乙烯类薄膜；脉冲加热：瞬间电流，使薄膜遇热粘合，适用于聚丙烯、聚氯乙烯等遇热易收缩变形的
24、薄膜；高频加热：通以高频电的电极，使薄膜感应阻抗、诱发热能而熔接，可用于聚氯乙烯等感应阻抗大的薄膜。,4-4 袋包切断装置,药品袋包装，多数采用卷筒包装材料生产中就存在着单个包装袋切断的工序。包装袋切断方式有热切和冷却两类：1、热切薄膜袋在一定压力作用下，将薄膜部分加热、熔化分离的一种切断方法.切断刀通常和横封机构联在一起，即在横封的同时完成切断.常用：高频电热刀 脉冲电热熔断器 电加热刀。2、冷切薄膜袋利用金属刀刃使薄膜横截面局部受力而剪切分离的切断方法，常在横封后单独进行.常用：滚刀式切断装置 铡刀式切断装置 锯齿形切断刀。,小结.,高频电热刀示意图1-横封电极；2-弹簧夹块；3-高频电热
25、刀；4-金属电极,1.1、高频电热刀,高频电热刀3安装在两个横封电极1中间，是一个能起刃口作用的电极，使前后袋之间切断。电极1两侧有两对弹簧夹块2：一方面消除封口电极间的刚性接触；另一方面减少封口和切断时对薄膜袋的拉力。电极1、3和金属电极4均用101胶粘着0.2mm的环氧扳，在环氧板表面又粘着一层聚四氟乙烯薄膜耐热绝缘材料 在热合时包装薄膜不粘电极，可防止一旦薄膜热穿，高频电热刀与另一电极接触而发生火花现象。这种高频电热刀主要用于聚氯乙烯薄膜袋的封口和切断工序中。,1.2、脉冲电热熔器断,脉冲电热熔断器1-热封体；2-绝缘层；3-热封电热片；4-隔离层；5-圆电热丝；6-耐热橡胶；7-聚四氟
26、乙烯织物；8-热封体,电热片3与热封体1之间有酚醛层压板或聚四氟乙烯玻璃布绝缘层2；电热片3与薄膜袋之间有聚氟乙烯隔离层4，以防粘着。当热封体封合、对薄膜加压时，为使加压均匀，并且不使薄膜因加压而变形，故在圆电热丝5与热封体8之间有一层耐热橡胶6和聚四氟乙烯织物7。原理：利用两封口电极中间的电热片和一根圆电热丝间歇通以脉冲电流，对薄膜袋进行加热熔化及切断。,工作过程：当薄膜进入热封体之间、热封体闭合加压后 电热片3和圆电热丝5通入瞬时脉冲电流 电热片3封压袋口、圆电热丝与薄膜接触使薄膜熔化 完成袋口封合及切断。脉冲电加热熔断主要用于聚乙烯薄膜袋封口切断。,1.3、电加热刀,电加热刀是具有刃口的
27、金属刀，并由电热丝加热，当刃口接触薄膜时，依靠刀刃及热量使薄膜袋切断。,2.1、滚刀式切断装置,滚刀式切断装置有两种组合：滚刀与定刀配合动作；慢转滚刀与快转滚刀配合动作。,滚刀与定刀组合型切断装置,1-旋转刀；2-固定刀；3-螺钉；4-螺旋机构,滚刀与定刀组合,旋转刀（滚刀）1与固定刀2完全相同，但反向安装。滚刀与定刀刀刃有12倾角 保证两刀刃工作时不全长同时接触 逐渐剪料，减少冲击力 使切口光滑、整齐。两刀刃间留有微小间隙 无薄膜时不致相碰撞（靠螺旋机构4调整）。滚刀速度袋子速度 刀刃挤压滚切撕裂 切断薄膜。刀刃长度比袋宽稍大。滚刀的回转半径：R=1.5v/式中 v薄膜袋前进线速度（m/s）
28、；滚刀回转角速度（1/s）,滚刀与定刀组合,因切断器与横封器不是一体的要保证切口正中滚刀与横封器转速须同步滚刀相位调节。,图4-23 滚刀相位调节装置1-滚刀；2-主轴；3-轴承；4-弹簧；5-键；6-从动齿轮；7-主动齿轮,当滚刀与横封器不同步时，脱开齿轮调到滚刀与横封器同步。齿轮齿数较多。,？,2.2、铡刀式切断装置,1-定刀；2-气缸；3-轴；4-动刀,定刀1固定在刀座上，动刀4由气缸2带动绕轴3摆动，动刀可以作摆动，也可作移动。每开合一次便对包装袋切断一次。利用金属刀刃的相对运动，在料袋暂停的瞬间对薄膜袋进行切断分离。常用于间歇卧式包装机。,2.3、锯齿形切断刀,锯齿形切断刀1-核封器
29、；2、4-基体；3-切断刀,安装于横封加热器中间；锯齿形刀3安装于基体2上，另一基体4上有对应的凹槽；锯齿形刀的齿距t6mm，齿尖角60，每个齿的两侧均磨成刃口；在横封器1对薄膜进行加热封口的同时，锯齿形刀插入薄膜内，使上、下袋分离。（间歇立式枕形袋包装机中即采用了锯齿形切断刀，它与横封器一起运动。）,小结：,药物袋包装多采用多功能充填包装机，包装材料均为复合材料。热成型包装方法还有多种：如气压成型法、冲模成型法、气压模具联合成型法等。应用日益广泛的铝塑包装即为典型的气压成型法：真空吸力（吸塑）或压缩空气吹力（吹塑）使塑膜成型 经药物充填、铝箔封合、冲裁等工位 完成药物的铝塑包装工艺。热成型包装可以是间歇、也可以是连续的。由于这种机构可以很方便地更换成型模具和药物充填装置适用范围较广。,
