李玉霞，宮 哲，雷志偉，張?zhí)稞?/p>

(河北省自動化研究所 ， 河北 石家莊 050081)

0 引言

隨著社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步，企業(yè)生產(chǎn)線對灌裝裝置的智能化要求越來越高，在灌裝精準(zhǔn)性、系統(tǒng)穩(wěn)定性以及在線質(zhì)量檢測等方面都有了更高的要求。

本文設(shè)計(jì)了一種具有自動檢測功能的經(jīng)濟(jì)型灌裝設(shè)備，通過各機(jī)構(gòu)的連續(xù)間歇運(yùn)動實(shí)現(xiàn)包裝容器的進(jìn)瓶、灌裝、封口、檢測、輸送等功能，本裝置精度高、反應(yīng)靈敏、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

1 旋轉(zhuǎn)式自動灌裝裝置的總體結(jié)構(gòu)和工作流程

“保存液自動灌裝裝置”由轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)、灌裝機(jī)構(gòu)、掛蓋機(jī)構(gòu)、旋蓋機(jī)構(gòu)、檢測機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)等部分組成。裝置的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 旋轉(zhuǎn)式自動灌裝裝置總體結(jié)構(gòu)

灌裝工藝流程為：①容器瓶通過進(jìn)料機(jī)構(gòu)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)盤；②旋轉(zhuǎn)盤每次轉(zhuǎn)動30°,轉(zhuǎn)動過程中其他機(jī)構(gòu)不執(zhí)行動作；③轉(zhuǎn)動停止，空容器瓶處于灌裝工位，在停止時間內(nèi)進(jìn)行灌裝；④將灌裝后的容器瓶轉(zhuǎn)動至封口工位，經(jīng)過掛蓋、旋蓋動作完成容器瓶的封口；⑤旋蓋完成后進(jìn)行自動檢測，逐一判斷封裝質(zhì)量是否合格；⑥容器瓶脫離旋轉(zhuǎn)盤，在出料輸送帶上將不合格產(chǎn)品自動剔除，合格產(chǎn)品輸送至下道工序。

2 機(jī)械結(jié)構(gòu)

2.1 轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)

轉(zhuǎn)動盤為圓形結(jié)構(gòu)，圓弧周邊均勻分布U型凹槽，間隔為30°。由伺服電機(jī)帶動實(shí)現(xiàn)間歇性轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)過30°有1個容器瓶進(jìn)入U型槽，并帶動各工位容器瓶轉(zhuǎn)動至下一工位。轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)

2.2 灌裝機(jī)構(gòu)

灌裝機(jī)構(gòu)采用防滴漏灌裝技術(shù)，液體導(dǎo)管采用優(yōu)質(zhì)硅膠管，進(jìn)料口帶過濾功能，出料口采用防滴漏灌裝頭。灌裝機(jī)構(gòu)如圖3所示。

圖3 灌裝機(jī)構(gòu)

灌裝工位前設(shè)置有進(jìn)瓶檢測，在傳感器檢測到有容器瓶的前提下，按照要求進(jìn)行自動均勻灌裝，灌裝速度和時間可調(diào)，重復(fù)灌裝誤差≤1%。

2.3 掛蓋機(jī)構(gòu)

經(jīng)過整理的瓶蓋按順序進(jìn)入滑道，由端部的彈簧擋片將瓶蓋停止，并形成一定的傾斜角度，當(dāng)容器瓶轉(zhuǎn)動至瓶蓋的正下方時轉(zhuǎn)動盤停止，轉(zhuǎn)動盤轉(zhuǎn)動時由瓶身帶動瓶蓋移動，在上方彈簧壓板的壓力作用下實(shí)現(xiàn)掛蓋。掛蓋機(jī)構(gòu)如圖4所示。

2.4 旋蓋機(jī)構(gòu)

旋蓋機(jī)構(gòu)的兩個氣缸2將工位上的容器瓶夾緊后，由氣缸1帶動上下移動，當(dāng)圓形頂桿與瓶蓋接觸后，由于瓶蓋反向力的作用將頂板向上推動，從而帶動三個旋轉(zhuǎn)爪實(shí)現(xiàn)抱緊動作，同時由電機(jī)的轉(zhuǎn)動將瓶蓋旋轉(zhuǎn)擰緊。旋蓋機(jī)構(gòu)如圖5所示。

3 封裝檢測

瓶蓋封裝的好壞直接影響到液體在容器瓶中的密封效果，高蓋和歪蓋的情況都不能將瓶中飲料很好密封，無法達(dá)到保質(zhì)要求，與無蓋容器瓶均作為不合格品。檢測機(jī)構(gòu)如圖6所示。

圖4 掛蓋機(jī)構(gòu)圖5 旋蓋機(jī)構(gòu)圖6 檢測機(jī)構(gòu)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)了基于測距傳感器的檢測算法，對所有封蓋逐一在線檢測是否存在高蓋和歪蓋的缺陷，同時由光纖傳感器檢測是否存在無蓋現(xiàn)象，缺陷檢出率可達(dá)99.5%，檢測后將不合格品進(jìn)行自動標(biāo)記。

檢測完畢后，容器瓶脫離轉(zhuǎn)動盤進(jìn)入輸送機(jī)構(gòu)，根據(jù)前述檢測結(jié)果，由剔除氣缸將不合格品推出輸送帶進(jìn)行在線剔除，并按照不合格類型進(jìn)行回收。

4 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的“保存液自動灌裝裝置” 應(yīng)用于液體灌裝行業(yè)，結(jié)構(gòu)簡單，高效實(shí)用，采用伺服電機(jī)、測距傳感器和PLC控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動灌裝及在線檢測功能。本裝置適用于不同種類、材料、尺寸的灌裝容器，在醫(yī)藥及其他灌裝行業(yè)都具有較廣闊的應(yīng)用前景。