专利名称：一种多头自动灌装机及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种自动灌装机及其控制方法，尤其涉及一种用于制药、食品、日用化学品等方面的多头自动灌装机及其控制方法。
背景技术：
现有的多头灌装机均采用固定的机型模式固定的机架、固定的料仓、固定个数的灌装机，因灌装机的固定个数决定了该多头灌装机系统的最大灌装量，由此固定了生产规模。现有技术中的多头灌装机的固定模式存在以下问题1.在现有的多头自动灌装机中，只通过一个灌装气缸，由多个灌装料缸分别向多个灌装头提供物料，而不能将其中若干的灌装机按工厂的实际产量需求组成合适的柔性灌装系统。
2.现有的多头自动灌装机在已有的固定式机架、料仓和单一计量缸的基础上无法再任意增加灌装头。
3.在现有的多头自动灌装机中，只要有一个灌装头发生问题，整套机器均要关闭，如此使得灌装机的利用率不高。
此外，采用现有技术的多头自动灌装机，其灌装量的微量调整需通过人工反复调整灌装气缸中传感器的位置并需使用机械调节方式达到各灌装机的灌装量微量调整控制，因而人工调整的步骤繁多，而调整精度与效率均不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有可按需组织机器的生产能力和可扩展灌装头数目组合成柔性生产系统的功能的多头自动灌装机，其包括可组装式机架，包括框架，所述框架由管状型材搭建，各管状型材间通过可拆卸的连接块连接在一起；以及灌架，所述灌架固定连接在所述框架上，所述灌架包括一升降台；至少一个灌装头，每个所述灌装头包括灌装气缸；与所述灌装气缸相连的灌装料缸，所述灌装料缸和/或所述灌装气缸通过灌装头夹块与所述框架连接；以及与所述灌装料缸通过导管相连的灌装嘴，所述灌装嘴通过灌装头夹块与所述灌架的升降台连接；用于控制所述灌装头数量和状态的控制系统，包括键盘，用于设置灌装头的灌装状态；显示器，用于显示有灌装状态设置菜单界面；与所述键盘和显示器连接的存储器，用于存储各灌装头的灌装状态数；与所述存储器连接的计数器，用于获得灌装头工作数并将所述工作数N存入存储器；与所述计数器连接的输送台控制模块，用于根据所述工作数N控制进瓶和出瓶数；与所述存储器连接的灌架控制模块，用于控制灌架升降；与所述存储器连接的至少一个灌装头控制器，一个所述控制器控制一个所述灌装头进行吸料及灌装。
在上述的灌装机中，所述灌装头中的所述灌装料缸与料桶通过套有快速接头的吸料管连接。
在上述的灌装机中，所述控制系统中的灌装头控制器包括微量调整模块，所述微量调整模块用于微量调整所述灌装头的灌装量。
在上述的灌装机中，所述可拆卸的连接块呈三通结构，所述连接块插入所需连接的三型材中，并通过螺丝将三型材连接在一起。
在上述的灌装机中，所述灌装头夹块上开有通孔，所述灌装头夹块夹住所述所述灌装料缸和/或所述灌装气缸，令螺丝穿过所述通孔嵌入所述灌架的凹槽中，使得所述灌装料缸和/或所述灌装气缸固定连接在所述灌架上。
在上述的灌装机中，所述灌装头夹块上开有通孔，所述灌装头夹块夹住所述灌装嘴，令螺丝穿过所述通孔嵌入所述灌架的升降台的凹槽中，使得所述灌装嘴固定连接在所述灌架上。
在上述的灌装机中，所述灌装头夹块呈U字形，在所述U字形的两臂上开有通孔，所述两臂用于放置所述灌装头的部件。
在上述的灌装机中，所述灌装头夹块为中空的长方体，在所述长方体边缘开有通孔，所述中空部分用于放置所述灌装头的部件。
本发明还提供一种基于多头自动灌装机的控制系统的控制方法，所述控制系统包括键盘；显示器；与所述键盘和显示器连接的存储器；与所述存储器连接的计数器；与所述计数器连接的输送台控制模块；与所述存储器连接的灌架控制模块；与所述存储器连接的至少一个灌装头控制器，所述控制方法包括
(1)在显示器上显示灌装状态设置菜单界面，用户可通过键盘在所述界面上设定各灌装头的灌装状态；(2)所述各灌装头的灌装状态转化为二进制状态数存入存储器；(3)计数器读取所述存储器中的状态数，获得灌装头工作数N；(4)输送台控制模块指示控制输送台进瓶，同时读取所述计数器中的灌装头工作数N，并根据所述工作数N控制进瓶数；(5)灌架控制模块控制灌架下降；(6)各灌装头控制器读取存储器中的状态数，控制需工作的灌装头吸料和灌装；(7)灌装完成后，灌架控制模块控制灌架上升；(8)输送台控制模块指示输送台出瓶并根据工作数N控制出瓶数；(9)返回步骤5，进入下一轮循环，对下一组瓶进行灌装；如遇到结束条件，跳出循环，终止灌装。
在上述控制方法中的所述灌装头进行吸料和灌装的过程中，还包括微调整灌装头的灌装量这一步骤，此步骤由灌装头控制器中的微量调整模块完成。
本发明的优点在于1.由于本发明可对多头灌装机的各灌装头进行独立的控制，因此人们可以根据工厂实际需要的生产量，将若干个灌装机设定为工作状态，而将其他若干个灌装机设定为非工作状态，另外也可以在多头灌装机的某一灌装头需要检修时将其关闭而不影响其它灌装头的正常工作状态。
2.本发明采用装配式机架以及移动式料桶的吸料方式，使多头自动灌装机的灌装头数目的扩展功能得以实现。
3.同样，移动式料桶的吸料方式使得当配置不同的料桶与灌装机的对应灌装头对接时，可以实现一台灌装机系统同时灌装几种物料的功能。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明，其中图1是根据本发明的一个实施例的结构示意图的主视图；图2是根据本发明的一个实施例的结构示意图的左视图；图3是根据本发明的一个实施例的结构示意图的后视图；图4a是图2的I处的剖面图；图4b是图2的II处的剖面图；图5是根据本发明的一个实施例的灌装状态设置菜单画面的示意图；图6是根据本发明的一个实施例的控制系统的示意图；图7a是根据本发明的一个实施例的控制系统的灌装状态设置流程图；图7b是根据本发明的一个实施例的控制系统的灌装流程图；图8a是根据本发明的一个实施例的灌装头夹块A的主视图；图8b是图8a的俯视图；图9a是根据本发明的一个实施例的灌装头夹块B的主视图；图9b是图9a的俯视图；图10示出两个灌装头改至四个灌装头的情况。
具体实施例方式
请先同时参见图1-图3，图1是根据本发明的一个实施例的结构示意图的主视图；图2是根据本发明的一个实施例的结构示意图的左视图；图3是根据本发明的一个实施例的结构示意图的后视图。
如图1所示，本发明提供的一种多头自动灌装机1位于输送台2后方，灌装机1包括可组装式机架11、两个灌装头12和13以及用于控制所述灌装头数量和状态的控制系统14。
先请结合图2描述一下本发明的可组装式机架11的组成。机架11包括框架111和灌架112，灌架112固定连接在框架111上，灌架112包括一升降台113。其中，框架111由管状型材搭建而成，各管状型材间通过可拆卸的连接块连接在一起。现请参见图4b，图4b是图2的II处的剖面图，示出管状型材间通过连接块连接在一起的连接关系。可拆卸的连接块31呈三通结构，(图4b中只示出连接块31的两臂，第三臂垂直于纸面)，连接块31插入所需连接的三根型材中(图4b中只示出两根型材32-33，另一个型材垂直于纸面)，并通过丁字螺丝34和35将三根型材连接在一起。各型材均采用以上方式连接在一起，从而构成框架111。当客户需要增加或减少灌装头数量时，厂家只需按长度需要更换长度方向上的型材并重新按上述方式将型材连接在一起即可完成机架的改装，此为任意增加灌装头提供了条件。请参见图10，图10示出两个灌装头改至四个灌装头的情况。
接下来仍结合图2描述一下灌装头12和13的构成，因其构成一致，遂以12为例。灌装头12包括灌装气缸121；与灌装气缸121相连的灌装料缸122；以及与灌装料缸122通过导管相连的灌装嘴123。其中，灌装料缸122与料桶124通过套有快速接头125的吸料管连接，因此料桶124独立于灌装头12。料桶与灌装头可分开的结构同样为任意添加灌装头提供了方便。
现在我们来分析一下灌装头12与可组装式机架11的连接。在本实施例中如图2所示，有三处连接灌装料缸122上部与支架111的连接(I处)；灌装料缸122下部、灌装气缸121与支架111的连接(III处)以及灌装嘴123与升降台113(IV处)的连接。先分析一下I处连接。请先参见图4a以及图8a-8b，图4a是图2的I处的剖面图；图8a是根据本发明的一个实施例的灌装头夹块A的主视图；而图8b是图8a的俯视图。如图8b所示，此处采用的灌装头夹块A呈U字形，在U字形的两臂上开有通孔81和82。如图4a所示(图4a中的41为夹块A的右视图)，先将灌装料缸122放置在灌装头夹块41的两臂间，然后令螺丝42穿过通孔81、82(如图8b所示)嵌入灌架111的凹槽中，从而使得灌装料缸122固定连接在灌架111上。接下来分析一下III处的连接。图9a是根据本发明的一个实施例的灌装头夹块B的主视图；图9b是图9a的俯视图。如图9b所示，此处采用的灌装头夹块B为中空的长方体，在长方体边缘开有通孔91和92。同样如图4a所示(图4a中的41为夹块B的右视图)，先将灌装料缸122的下部以及灌装气缸121放入灌装头夹块41的中空处93，然后令螺丝42穿过通孔91、92(如图9b所示)嵌入灌架111的凹槽中，从而使得灌装料缸122下部以及灌装气缸121固定连接在灌架111上。至于IV处，也就是灌装嘴123与升降台113的连接可采用上述两种连接中的任意一种。本发明采用灌装头夹块连接灌装头与可组装式机架，使得灌装头可根据需要很方便地安装在机架上或从机架上拆卸下来，此结构也为任意增加灌装头提供了条件。
应理解，本发明并不局限于两个灌装头；灌装头与可组装式机架的连接的位置以及所使用的灌装头夹块可以根据需要作变化。
接下来，我们分析一下用于控制各灌装头状态的控制系统14。请参见图6，图6是根据本发明的一个实施例的控制系统的示意图。如图所示，控制系统14包括键盘67和显示器61，前者用于设置灌装头的灌装状态，后者显示灌装状态设置菜单界面(如图5所示，图5是根据本发明的一个实施例的灌装状态设置菜单画面的示意图)；与键盘67和显示器61连接的存储器62，用于存储各灌装头的灌装状态数；与存储器62连接的计数器64，用于从存储器62中获得灌装头工作数N；与计数器64连接的输送台控制模块65，用于根据工作数N控制进瓶和出瓶数；与存储器62连接的灌架控制模块63，用于控制灌架升降；与存储器62连接的多个灌装头控制器66，一个控制器控制一个灌装头的吸料及灌装。
下面结合图5、图7a和7b，描述一下整个控制系统的控制方法，图7a是根据本发明的一个实施例的控制系统的灌装状态设置流程图；图7b是根据本发明的一个实施例的控制系统的灌装流程图。
先对灌装状态进行设置。请参见图7a，首先在显示器61上显示灌装状态设置菜单界面(步骤71)，如图5所示，界面上一个序号表示一个灌装头，每个序号具有一个状态符号，该状态符号表示此灌装头的工作状态。用户可通过键盘67在界面上设定各灌装头的灌装状态。例如，想将序号为1的灌装头设置为工作，可按序号1下的按钮，直到出现“加入”字样，相应地，其状态显示为“√”；想将序号为2的灌装头设置为不工作，则可按序号2下的按钮，直到出现“退出”字样，相应地，其状态显示为“×”。设置完毕后按“退出”，此时，各灌装头的灌装状态将被转化为一组二进制状态数存入存储器62中(步骤72)，例如按照图5的状态设置，其对应的二进制状态数为1011101101。接着，计数器64读取存储器62中的状态数，从而获得灌装头工作数N(在图5的例子中，N＝7)(步骤73)，至此灌装状态设置流程完毕。
接下来进入灌装程序。如图7b所示，首先输送台控制模块65指示输送台进瓶，同时读取计数器64中的灌装头工作数N，并根据工作数N控制进瓶数(步骤75)。接着，灌架控制模块65控制灌架下降(步骤76)。然后，各灌装头的控制器66开始读取存储器62中相应位置的状态数，并根据此状态数决定是否启动其对应的灌装头进行吸料和灌装(步骤77)。当各灌装头均完成灌装后，灌架控制模块63控制灌架上升(步骤78)。随后，灌架控制模块65指示输送台开始出瓶，输送台控制模块65根据工作数N控制出瓶数。接着返回步骤75，进入下一轮循环，对下一组瓶灌装；如遇到结束条件，跳出循环，整个灌装结束。在上述灌装头进行吸料和灌装(步骤77)的过程中，还包括微调整灌装头的灌装量这一步骤，关于此步骤的详细说明可参见申请号为200510025885.1的专利申请，此步骤由控制系统14中的各灌装头控制器66内的微量调整模块完成。
通过上述分析可知，本发明具有可任意增减灌装头数目的功能之外，还具有以下柔性调节的功能1。可根据实际需要选用部分灌装头。例如，当带有十个灌装头的灌装机中只需7个灌装头工作时，可将序号为1-7的灌装头设置为工作状态，此时，只有上述灌装头进行吸料和灌装。2。当某些灌装头不工作时，其他灌装头还可正常工作。例如，当序号为2、6、9的灌装头不能工作时，可有两种方法(1)先将这些灌装头的灌装嘴从机架上卸下，用工作的灌装嘴代替它们的位置，然后在状态设置菜单上将这些序号对应的状态设置为“×”(如图5所示)，最后进入灌装流程开始工作。(2)先将序号为2、6、9的灌装头的灌装嘴上的导管与序号为7、8、10的灌装头的灌装料缸相连，然后在状态设置菜单上将这些序号对应的状态设置为“×”(如图5所示)，最后进入灌装流程开始工作(此方法仅适合于灌装嘴部分外的部分出现故障的情况)。
上述实施例仅为了方便说明而举例而已，并不是对本发明的范围的限制。对于本技术领域的一般人员来说，可以在不脱离本发明的精神的情况下，做出种种变化。因此，本发明所主张的范围应以权利要求书中的权利要求所述的为准。
权利要求
1.一种多头自动灌装机，包括可组装式机架，包括框架，所述框架由管状型材搭建，各管状型材间通过可拆卸的连接块连接在一起；以及灌架，所述灌架固定连接在所述框架上，所述灌架包括一升降台；至少一个灌装头，每个所述灌装头包括灌装气缸；与所述灌装气缸相连的灌装料缸，所述灌装料缸和/或所述灌装气缸通过灌装头夹块与所述框架连接；以及与所述灌装料缸通过导管相连的灌装嘴，所述灌装嘴通过灌装头夹块与所述灌架的升降台连接；用于控制所述灌装头数量和状态的控制系统，包括键盘，用于设置灌装头的灌装状态；显示器，用于显示有灌装状态设置菜单界面；与所述键盘和显示器连接的存储器，用于存储各灌装头的灌装状态数；与所述存储器连接的计数器，用于获得灌装头工作数并将所述工作数N存入存储器；与所述计数器连接的输送台控制模块，用于根据所述工作数N控制进瓶和出瓶数；与所述存储器连接的灌架控制模块，用于控制灌架升降；与所述存储器连接的至少一个灌装头控制器，一个所述控制器控制一个所述灌装头进行吸料及灌装。
2.如权利要求1所述的灌装机，其特征在于，所述灌装头中的所述灌装料缸与料桶通过套有快速接头的吸料管连接。
3.如权利要求1所述的灌装机，其特征在于，所述控制系统中的灌装头控制器包括微量调整模块，所述微量调整模块用于微量调整所述灌装头的灌装量。
4.如权利要求1所述的灌装机，其特征在于，所述可拆卸的连接块呈三通结构，所述连接块插入所需连接的三型材中，并通过螺丝将三型材连接在一起。
5.如权利要求1所述的灌装机，其特征在于，所述灌装头夹块上开有通孔，所述灌装头夹块夹住所述所述灌装料缸和/或所述灌装气缸，令螺丝穿过所述通孔嵌入所述灌架的凹槽中，使得所述灌装料缸和/或所述灌装气缸固定连接在所述灌架上。
6.如权利要求1所述的灌装机，其特征在于，所述灌装头夹块上开有通孔，所述灌装头夹块夹住所述灌装嘴，令螺丝穿过所述通孔嵌入所述灌架的升降台的凹槽中，使得所述灌装嘴固定连接在所述灌架上。
7.如权利要求4或5所述的灌装机，其特征在于，所述灌装头夹块呈U字形，在所述U字形的两臂上开有通孔，所述两臂用于放置所述灌装头的部件。
8.如权利要求4或5所述的灌装机，其特征在于，所述灌装头夹块为中空的长方体，在所述长方体边缘开有通孔，所述中空部分用于放置所述灌装头的部件。
9.一种基于多头自动灌装机的控制系统的控制方法，所述控制系统包括键盘；显示器；与所述键盘和显示器连接的存储器；与所述存储器连接的计数器；与所述计数器连接的输送台控制模块；与所述存储器连接的灌架控制模块；与所述存储器连接的至少一个灌装头控制器，所述控制方法包括(1)在显示器上显示灌装状态设置菜单界面，用户可通过键盘在所述界面上设定各灌装头的灌装状态；(2)所述各灌装头的灌装状态转化为二进制状态数存入存储器；(3)计数器读取所述存储器中的状态数，获得灌装头工作数N；(4)输送台控制模块指示控制输送台进瓶，同时读取所述计数器中的灌装头工作数N，并根据所述工作数N控制进瓶数；(5)灌架控制模块控制灌架下降；(6)各灌装头控制器读取存储器中的状态数，控制需工作的灌装头吸料和灌装；(7)灌装完成后，灌架控制模块控制灌架上升；(8)输送台控制模块指示输送台出瓶并根据工作数N控制出瓶数；(9)返回步骤5，进入下一轮循环，对下一组瓶进行灌装；如遇到结束条件，跳出循环，终止灌装。
10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，在所述灌装头进行吸料和灌装的过程中，还包括微调整灌装头的灌装量这一步骤，此步骤由灌装头控制器中的微量调整模块完成。
全文摘要
本发明涉及一种自动灌装机及其控制方法，尤其涉及一种用于制药、食品、日用化学品等方面的多头自动灌装机及其控制方法。本发明的目的在于提供一种具有可按需组织机器的生产能力和可扩展灌装头数目组合成柔性生产系统的功能的多头自动灌装机，其包括可组装式机架；至少一个灌装头；以及用于控制所述灌装头数量和状态的控制系统。本发明还提供一种基于多头自动灌装机的控制系统的控制方法，其包括对灌装状态进行设置以及灌装。
文档编号G05B15/02GK1865119SQ20061002780
公开日2006年11月22日 申请日期2006年6月19日 优先权日2006年6月19日
发明者徐峰, 冷忠民 申请人:上海轻工业研究所有限公司