一种化妆品自动加工设备及化妆品加工方法与流程

本发明涉及化妆品的装备技术领域，具体涉及一种化妆品自动加工设备及化妆品加工方法。

背景技术：

日常化妆品生产需要经过投料、搅拌和加热等操作过程。目前化妆品的整个生产流程，不同的生产操作过程一般是在不同的加工设备上完成。例如投料过程是通过投料机来进行，原料的搅拌由搅拌机进行，成品包装由包装机械进行等等。每台加工设备都需要一个专人进行操作，增加了人力物力成本。另外，由于化妆品各个生产操作过程彼此分开，化妆品的半成品在输送环节不仅需耗费大量时间，而且还会由于时间上的延长关系导致原料之间的反应效果不佳，甚至影响化妆品成品的品质。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种生产效率高且降低生产成本的化妆品自动加工设备。

本发明的另一目的是提供一种快速生产且有效提高化妆品品质的化妆品加工方法。

为实现上述的主要目的，本发明提供的化妆品自动加工设备包括机架；机架上安装有计算机、连接到计算机的plc控制器、传送机构、用于对化妆品来料进行投放调配的加料下压机构、用于将调配好的化妆品来料进行合成操作的反应装置和用于将完成合成操作的化妆品进行灌装的灌装装置。加料下压机构、反应装置及灌装装置均与plc控制器连接。

由此可见，化妆品自动加工设备采用自动化生产，并且将加料下压机构、反应装置、灌装装置等加工生产模块集合到一整套的生产设备中，这样，无需将化妆品各个生产环节分开在不同的设备中进行加工生产。由于减少了设备的数量，既减少了生产设备的投入，也有效减少了化妆品在各个生产模块之间的流转所需的时间，从而提高了生产效率。人工将化妆品生产原料投放到自动加工设备后，由计算机对自动加工设备的各个生产模块进行任务分配，生产模块根据计算机预先设计的程序指令自动执行生产操作的流程，完成整个化妆品加工流程。整个化妆品生产过程，只需要一个人就可以完成对生产设备的操作，节约了人力成本。

优选地，加料下压机构包括主轴、下压转盘和原料转盘。原料转盘安装在主轴上，原料转盘可绕所述主轴转动。原料转盘上设有驱动原料转盘绕主轴转动的第一驱动装置，原料转盘的边缘还设置有注射器。下压转盘安装在所述主轴上，并且置于原料转盘的上方，下压转盘可绕主轴转动。下压转盘上设有驱动下压转盘绕主轴转动的第二驱动装置。下压转盘的边缘安装有下压模组与下压驱动装置，下压模组连接下压驱动装置。第一驱动装置、第二驱动装置和下压驱动装置均连接到plc控制器。

由此可见，加料下压机构采用的是由下压转盘和原料装盘组合而成的转动模式，并由plc控制器来控制下压转盘和原料转盘的运动。将装好原料的注射器安装到原料转盘，再由原料转盘下压转盘上的下压模组将注射器中的原料注推到反应装置中。原料转盘和下压转盘通过转动，就可以将不同注射器中的原料按比例成分投放到反应装置中。相对于传统的直线传动模式，转动模式的加料下压机构可有效节约空间，减少设备的制造成本。此外，转动模式亦可减少原料投放的时间。

优选地，反应装置包括水浴锅、反应釜、第一行走机构和釜盖。水浴锅上设置有进水口和出水口，水浴锅上还设有用以控制进水口开合的第一控制阀和用以控制出水口开合的第二控制阀。反应釜的底部设有一个由压力阀控制开合的开口。第一行走机构架设在水浴锅的上方；釜盖安装在所述第一行走机构上。釜盖上设有搅拌装置、均质装置、温度传感器和抽真空装置；第一控制阀、第二控制阀、搅拌装置、均质装置与抽真空装置的驱动装置均连接到所述plc控制器。

由此可见，用反应釜接收加料下压机构按比例成分投放的化妆品原料。当原料投放完毕，釜盖紧压在反应釜上，釜盖上的搅拌装置和均质装置对反应釜中的原料进行搅拌、均质操作。搅拌装置和均质装置安装在釜盖上，搅拌装置和均质装置可快速移动，节约空间，减少生产时间。通过水浴锅中的水流动，控制水的温度和流速，即可实现对反应釜的温度控制。设备结构简单，易于操作。温度传感器监测反应釜中的温度，并将反应釜中的温度即时显示在计算机上，操作人员即可根据显示的温度调整水浴锅中的水的温度与流速以控制反应釜中的温度，从而保证化妆品原料始终保持在最佳反应温度，提高化妆品的品质。

优选地，机架的两边各设置有3个反应装置。

由此可见，多个反应装置同时进行原料反应操作，有效提高化妆品的整体生产效率。

优选地，灌装装置包括用于承放反应釜的工作台、第二行走机构和灌装活塞。第二行走机构架设在工作台的上方，灌装活塞设置在第二行走机构上，第二行走机构的驱动装置连接到plc控制器。

由此可见，灌装活塞安装在第二行走机构上，灌装活塞可快速移动到工作台上进行灌装操作，从而节约灌装时间。

优选地，机架的两侧都设置有清洗水槽，清洗水槽用于清洗釜盖和灌装活塞。

由此可见，在每一次的相应操作完成后，釜盖和灌装活塞可分别通过第一行走机构与第二行走机构，快速移动到清洗槽中进行清洗。这样就不必在加工设备中额外安装水枪对釜盖和灌装活塞进行喷洗，并且清洗槽中的水更有利于回收与净化，有效保证生产车间的环境干净卫生。

优选地，传送机构包括机械手、机械手转盘。机械手转盘设置在主轴上并置于原料转盘的下方，机械手转盘的驱动装置连接到plc控制器，机械手设置在所述机械手转盘上。

由此可见，传送机构为机械手，机械手可随着机械手转盘绕主轴转动，到达各个反应装置的位置，并且机械手由于自身的多轴联动特性，机械手无需很大的活动空间即可将反应装置中装有原料的器皿移动到灌装装置进行灌装操作。

优选地，机架的顶端还安装有警示灯，警示灯与plc控制器连接。

由此可见，当生产加工过程中出现异常现象或加工完毕，plc控制器及发出警告指令，并通过警示灯的闪烁提醒操作工人进行相应的操作。

为实现上述的另一目的，本发明提供的化妆品加工方法包括：将化妆品原料投放到加工设备的加料下压装置；加工设备的plc控制器向加料下压装置发送出料指令，加料下压装置根据所述出料指令将化妆品原料投放到反应装置，反应装置对原料进行合成操作；加工设备的传送机构将合成操作后的化妆品成品移动到灌装装置，灌装装置对所述化妆品成品进行灌装操作。

由此可见，对化妆品进行加工，首先将各种原料投放到加工设备的加料下压装置，然后由加工设备的plc控制器向各工作模块发送不同的加工指令，各工作模块执行相应的指令操作，完成整个化妆品加工过程。整个过程利用电脑控制，实现了生产的自动化过程，缩短了各个步骤中的流转环节，有效提高了生产效率，节约了人力物力的成本，保证了化妆品的成品质量。

优选地，反应装置包括水浴锅、反应釜、第一行走机构和釜盖。水浴锅上设置有进水口和出水口，水浴锅上还设有用以控制进水口开合的第一控制阀和用以控制出水口开合的第二控制阀。反应釜的底部设有一个由压力阀控制开合的开口。第一行走机构架设在水浴锅的上方；釜盖安装在所述第一行走机构上。釜盖上设有搅拌装置、均质装置、温度传感器和抽真空装置；第一控制阀、第二控制阀、搅拌装置、均质装置与抽真空装置的驱动装置均连接到所述plc控制器。

原料合成操作包括以下步骤：加工设备的plc控制器向釜盖发送移动指令，釜盖根据移动指令移动并紧压在所述反应釜上；搅拌装置与均质装置同时对反应釜中的化妆品原料进行搅拌操作与均质操作；抽真空装置对所述反应釜进行抽真空操作；进水口与所述出水口同时打开，通过水流动，对所述水浴锅进行升温、保温和降温等温度控制操作。

由此可见，利用釜盖上的搅拌装置与均质装置同时对反应釜中的化妆品原料进行相应的搅拌操作与均质操作，并进行抽真空和温度控制，有利于减少化妆品原料反应时间，提高化妆品的成品质量。

附图说明

图1是本发明化妆品自动加工设备实施例的结构图。

图2是本发明化妆品自动加工设备实施例的局部结构的第一视角的结构图。

图3是本发明化妆品自动加工设备实施例的局部结构的第二视角的结构图。

图4是本发明化妆品自动加工设备实施例的局部结构的第三视角的结构图。

图5是本发明化妆品自动加工设备实施例的加料下压机构及机械手第一视角的结构图。

图6是本发明化妆品自动加工设备实施例的加料下压机构及机械手第二视角的结构图。

图7是本发明化妆品自动加工设备实施例的反应装置局部放大第一视角的结构图。

图8是本发明化妆品自动加工设备实施例的反应装置局部放大第二视角的结构图。

图9是本发明化妆品自动加工设备实施例的水浴锅的结构图。

图10是本发明化妆品自动加工设备实施例的反应釜第一视角的结构图。

图11是本发明化妆品自动加工设备实施例的反应釜第二视角的结构图。

图12是本发明化妆品自动加工设备实施例的反应装置及灌装装置的结构图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。为了更好地说明本实施例，附图某些附件会有省略、放大或者缩小；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

具体实施方式

本发明是一种智能化的化妆品自动加工设备。将化妆品生产的数字化配方程序发送给自动加工设备后，自动加工设备根据数字化配方程序，逐句进行解析，并按照发送的任务指令（数字化动作、时间条件），判断何时执行及执行具体的动作，从而完成整套的化妆品加工工艺生产流程。

参见图1至图4，本实施例提供的化妆品自动加工设备包括机架1，机架1上安装有计算机2、连接到计算机2的plc控制器（图中未示出）、用于对化妆品来料进行投放调配的加料下压机构3、用于将调配好的化妆品来料进行合成操作的反应装置4和用于将完成合成操作的化妆品进行灌装的灌装装置5，并且加料下压机构3、反应装置4及灌装装置5均与plc控制器连接。计算机2设置在机架1的正面，有助于操作工人更好地进行操作控制，在计算机显示屏幕上可即时看到加工设备的反馈信息，并根据反馈信息及时做出有效的处理动作。进一步的，机架1的顶端还设有警示灯6。当加工过程中设备出现产品堆积或者机械故障等状况，警示灯6就会不停闪烁，提醒操作工人进行检查或者其他操作；当设备恢复正常，警示灯6停止闪烁。

机架1的底端是设有可开启的门的封闭空间，plc控制器、电气电路等其他功能模块安装在该封闭空间内。这样使得这些对工作环境要求严格的元器件得到有效保护，避开了生产车间潮湿复杂的环境，也有利于加工设备的维护保养工作。加料下压机构3安装在机架的正中间位置，反应装置4设置在加料下压机构3的两侧，两侧的反应装置4的数量均为3个，并等距分布。这样设置，加料下压机构3可快速把化妆品原料分配到反应装置4中去，减少原料配送的距离，增加工位，有效提高了化妆品的生产效率。灌装装置5设置在机架1的前面，通过传送机构将在反应装置4之中完成合成反应的化妆品成品移送到灌装装置5进行灌装操作。

将化妆品生产的数字化配方程序发送给化妆品自动加工设备，计算机2读取并逐句解析化妆品生产的数字化配方程序，并将解析后的数字化配方程序发送到plc控制器，plc控制器按照发送的任务指令（数字化动作、时间条件），判断执行的具体动作及何时执行，化妆品自动加工设备的动作执行机构在相应的时间执行相应的加工动作。

传统的化妆品加料配料过程一般是采用直线行走的流水线作业模式，这样需要占据很大的空间，拉长了作业距离，利于工人的操作管理。因此本发明采用了曲线运动作业模式。参见图5与图6，加料下压机构3采用的是由下压转盘和原料装盘组合而成的转动模式。加料下压机构3包括主轴31、原料转盘32和下压转盘33。原料转盘32安装在主轴上31，原料转盘32采用圆形转盘的结构设计。原料转盘32上设有驱动原料转盘33绕主轴31转动的第一驱动装置。第一驱动装置包括有第一电机321、第一减速机（图中未示出）和第一齿轮322。主轴31上固定安装有的第一固定板311，第一电机321固定安装在第一固定板311上；第一齿轮322固定安装在原料转盘32正中间上面，这样第一齿轮322的圆心与主轴31的圆心重合。第一电机321的输出端固定连接第一减速机，第一齿轮减速机的输出轴与第一齿轮322配合安装。第一电机321连接到plc控制器并由plc控制器控制其工作。plc控制器控制第一电机321启动，第一电机321利用第一减速机降速增大扭矩的特性，由第一减速机带动第一齿轮322转动从而带动原料转盘32绕主轴31转动。原料转盘的边缘还设置有注射器323，注射器323用于装载化妆品原料并且是可拆卸的。

同样的，下压转盘33安装在主轴31上，并且置于原料转盘32的上方，下压转盘33采用一种双层的板状结构，下压转盘33上设有驱动下压转盘33绕主轴31转动的第二驱动装置。第二驱动装置包括有第二电机331、第二减速机（图中未示出）和第二齿轮332。主轴31上固定安装有的第二固定板312，第二电机331固定安装在第二固定板312上；第二齿轮332固定安装在下压转盘33上面，这样第二齿轮332的圆心与主轴31的圆心重合。第二电机331的输出端固定连接第二减速机，第二减速机的输出轴与第二齿轮332配合安装。第二电机331连接到plc控制器并由plc控制器控制其工作。plc控制器控制第二电机331启动，第二电机331利用第二减速机降速增大扭矩的特性，由第二减速机带动第二齿轮332转动从而带动下压转盘33绕主轴31转动。下压转盘33的一端安装有下压模组与下压驱动装置，下压模组连接下压驱动装置。下压模组包括下压杆333和安装在下压杆333底端的压板334，下压驱动装置包括第三电机335与第三减速机336，第三减速机336连接到plc控制器并由plc控制其工作。第三电机335的输出端连接第三减速机336，第三减速机336的输出端连接有丝杆（图中未示出），丝杆上安装有滑块337，滑块337与下压模组的下压杆333连接。下压转盘33上还设置有可活动的连杆（图中未示出）和伸缩气缸（图中未示出），连杆底端连接一块u型板338，伸缩气缸的伸缩杆（图中未示出）也连接到u型板338。伸缩气缸通气，u型板338即可上下运动。当plc控制器驱动第三电机335，第三电机335通过第三减速机336及丝杆的传动，推动下压模组向下运动，压板334将注射器323中的化妆品原料注射到原料转盘32下方反应装置4中，同时，伸缩气缸通气，u型板338与下压模组随滑块337一起向下运动，起到稳定注射器323的作用。第三电机335反转，则下压模组向上运动达到复位状态。优选地，第三电机335采用伺服电机，加上下压模组采用的是丝杆传动，这样第三电机根据配方程序的指令使下压模组产生一个精准的向下位移，从而控制注射器323中的每种化妆品原料都能注射出准确的剂量，保证化妆品合成的成分准确无误，提高化妆品的品质。

反应装置4可以直接设置在原料转盘32上的注射器323的正下方，而下压模组的转动轨迹正好位于注射器323的正上方，这样下压模组可以准确地将注射器323中的化妆品原料准确无误地注射到反应装置中，但这样可能会缩小传动机构的运动空间，阻碍到传动机构的运动灵活度。优选地，原料转盘32上设置有多个同样的可沿径向滑动的滑杆，以其中一个滑杆324为例，滑杆324的末端设有安放注射器323的阶梯圆孔325，滑杆324的中间设有一个凹槽326，下压转盘33上设置有活塞气缸328，活塞气缸328可由plc控制器开启。活塞气缸328连接有一活动杆327，并且活动杆327的一端刚好置于凹槽326中。当活塞气缸328通气，活塞气缸328推动活动杆327沿径向向外运动，从而推动滑杆324伸出到反应装置的正上方。注射化妆品原料完毕，活塞气缸328从而使滑杆324沿径向缩回。下压转盘33转动，活动杆327即可作用于下一滑杆。

在原料转盘32的下方设有传送机构，传送机构采用机械手模式，包括机械手转盘34与机械手35，机械手转盘34和机械手35的驱动装置都有plc控制器控制。其中机械手转盘34与下压转盘33采用相同的结构安装模式，这里不再赘述。机械手35安装在机械手转盘34的一端，机械手35的上下运动由电机驱动，伸缩运动由气缸驱动。上下运动和伸缩运动的工作原理参见下压转盘33的下压模组及活动杆327的驱动原理，这里亦不需作过多的陈述。这样，结合机械手转盘34的转动、机械手35的上下及伸缩运动，机械手35可进行立体空间的多轴运动，到达空间的任一位置，从而为各个工位进行传送运作。

参见图7至图11，反应装置4包括水浴锅41、反应釜42、第一行走机构和釜盖44。水浴锅41上设置有进水口411和出水口412，水浴锅41上还设有用以控制进水口411开合的第一控制阀（图中未示出）和用以控制出水口412开合的第二控制阀（图中未示出）。第一控制阀与第二控制阀由plc控制器控制。通过控制进水口411与出水口412的水循环流动，例如控制水循环的流速，水温等等，可调节水浴锅41的温度。反应釜42的底部设有一个由压力阀控制开合的开口421。反应釜42的上端表面还设有第一凸起422和第二凸起423，第一凸起422和第二凸起423之间形成卡槽424。进行化妆品原料合成反应时，反应釜42置于水浴锅41里，反应釜42的第一凸起422起到承重作用，反应釜42的卡槽424位于水浴锅41的上方。机械手35可夹持反应釜42的卡槽424进行移动操作。第一行走机构架设在水浴锅41的上方，第一行走机构包括有架设在水浴锅41上方的第一龙门架431，第一龙门架431上设有第一导杆432，第一导杆432上设有第一滑块433。为保证受力的稳定，第一导杆数量为两条，这里仅以其中一条作为说明。龙门架最上方设有齿条434和导轨435，齿条434安装在导轨435的内侧。导轨435上面安装有第二滑块436和第四电机437，第二滑块436与第一滑块433之间通过连接板438连接在一起。第四电机437与第四减速机（图中未示出）配合，第四减速机安装在第二滑块436上，并且第四减速机的输出轴与齿条434配合连接，当第四电机437转动，第一滑块433在第一导杆432上滑动，第二滑块436在齿条434上移动。釜盖44通过上下移动模组连接到连接板438上，其连接方式和驱动原理参见下压转盘33上的下压模组，这里不再作详细的说明。

釜盖44上设有搅拌装置441、均质装置442、温度传感器443和抽真空装置444。搅拌装置441设计有u型搅拌桨，搅拌桨的空载转速范围100转/分钟至1000转/分钟。均质装置442设计有dg12均质刀头，均质刀头的空载转速范围为18000转/分钟至40000转/分钟。温度传感器443用以监测反应釜42中的温度，并将监测到的温度信息反馈到计算机2，由计算机2自动调节或者人工调节反应釜42的温度，保证反应釜42始终处于最佳反应温度。抽真空装置444可使反应釜42中的真空度达到0.06mpa。釜盖44上面还设有可自动开合的加料口445，当化妆品原料不足或者其他情况，可通过加料口445添加化妆品原料到反应釜42之中。

化妆品原料在反应釜42中进行合成操作反应，搅拌装置441与均质装置442同时进行操作，并根据合成过程进行搅拌与均质的转速调节。搅拌装置441置于釜盖44的正中间、均质装置442置于釜盖44的非中心位置，有助于更好地实现化妆品原料的合成。搅拌均质过程完毕，按照预定的程序依次进行真空调节、加热调节、保温调节及冷却调节，直至完成整个合成反应过程。

参见图12，灌装装置5安装在机架1的正前方。灌装装置5包括用于承放反应釜42的工作台51、第二行走机构和灌装活塞53。第二行走机构包括第二龙门架521，第二龙门架521架设在工作台51的上方。第二龙门架521上设有第二导杆522,第二导杆522上设置有滑动装置523。滑动装置523可沿第二导杆522平移。灌装活塞53安装在滑动装置523上，灌装活塞53还连接有上下移动模组和旋转模组。上下移动模组的工作原理参见下压转盘33的下压模组的工作原理，旋转模组的工作原理参见原料转盘32的转动原理，这里不再做详细的陈述。这样一来，灌装活塞53可实现平移、上下移动及转动。

当反应釜42中的化妆品原料合成反应完毕，机械手35夹持反应釜42到工作台51上，灌装活塞53移动到反应釜42的正上方，旋转并下压，把反应釜42中的化妆品成品从反应釜42底部的开口421中挤出，装入到放置于工作台51下方的容器中。

化妆品是一种多成分合成产品，对每一件成品的成分组成都有极高的要求，若某一种原料的成分比重过高或过低，很有可能影响到化妆品的使用效果，故每一件产品的反应和灌装过程需要与后一件成品的制程分开，避免前一件产品的残留部分进入后一件产品之中，影响化妆品产品的质量。因此，在机架1的两侧都设置有清洗水槽7，并且置于第一龙门架431和第二龙门架521的下方。釜盖44和灌装活塞53每完成一次对应操作，都移动到清洗水槽7中进行清洗。清洗水槽7采用的是超声波振动清洗，当然也可以采用高压冲洗。

本发明提供的化妆品加工方法包括：在原料配送车间将各个成分的化妆品原料分装到每一个注射器323之中，然后将注射器323投放到加工设备的加料下压装置3上的原料转盘32上。加工设备的plc控制器向加料下压装置3发送出料指令，根据所述出料指令，加料下压装置3下压转盘33转动到指令对应的注射器323所在的工位，下压模组下压并通过压板334推动注射器323投放一定量的化妆品原料到注射器323正下方的反应釜42之中，化妆品原料的投放量通过指令控制下压模组的位移量，从而实现控制注射器323之中的化妆品原料投放量。

待完整的化妆品配方原料全部投放到反应装置4，反应装置4对原料进行合成操作。原料合成操作包括以下步骤：加工设备的plc控制器向釜盖44发送移动指令，釜盖44根据移动指令移动并紧压在反应釜42上。此时，搅拌装置441与均质装置442同时对反应釜42中的化妆品原料进行搅拌操作与均质操作；并根据反应进程调整搅拌装置441和反应装置442的转速。搅拌与均质完毕，抽真空装置444对所述反应釜42进行抽真空操作，是化妆品原料在反应釜42之中接近真空的环境下进行一系列的物理、化学反应。紧接着，水浴锅41的进水口与出水口同时打开，通过第一控制阀和第二控制阀对水浴锅41中的流水进行流速、热水、温水和冷水转换等调节控制，实现对反应釜42进行升温、保温和降温等温度控制操作。在这之中，每当完成一次化妆品原料合成操作，釜盖44移动到清洗水槽7之中进行清洗，然后釜盖44再进行下一次的化妆品原料合成操作。

原料合成操作完毕，加工设备的传送机构，即机械手35取出反应釜52并将反应釜42移动到灌装装置5的工作台51上面。灌装装置5的灌装活塞53旋转下压，把反应釜42之中的化妆品成品从反应釜42底部的开口421中挤出，转入到放置于工作台51下方的容器之中。每完成一次灌装操作，灌装活塞63移动到清洗水槽7之中进行清洗，然后再进入下一次的灌装操作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，在以上说明的基础上，本发明还可以做出其它的不同形式的变动或者改进，例如将传动机构由机械手改为传送带、加料下压方式采用可自动伸缩的容器等等。凡在本发明精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。