一种旋合预灌封注射器的装置的制作方法

1.本实用新型涉及注射器装配技术领域，具体涉及一种旋合预灌封注射器的装置。


背景技术：

2.随着生物医药技术的发展以及医疗人员对药品的使用方便性、可靠性及安全性的要求日增，预灌封注射器的使用在全球范围都呈现快速增加的趋势，针对预灌封注射器的装配及包装的设备需求也随之增加。
3.预灌封注射器的基本结构如图1所示，主要部件包括了针筒(用以装载药液)，胶塞(用以密封药液)，推杆(用以驱动药液注射)，在胶塞的上端面注有螺纹孔，推杆下端则设置有螺纹，与胶塞的螺纹孔配合。生产流程包括了：精确灌装药液
→
封胶塞
→
检查
→
安装推杆
→
贴标签。而安装推杆的过程包括：先把推杆置入针筒，使推杆的螺纹端对着胶塞的螺纹孔，转动针管或推杆，使两者产生相对转动，从而使推杆拧进胶塞。一直以来存在一个工艺难题，因为推杆是需要拧到胶塞中的螺纹孔的底部的，如果推杆拧进不足，便会造成日后在运输过程中松脱，但如果推杆拧入底部后再过拧，便可能使胶塞与针管壁发生相对滑动，从而打破胶塞的密封性，以致影响到药品的保质期等。所以，控制到推杆刚好拧到胶塞底部而不过拧，是一个技术难题。现有技术中，一般处理的方式及所存在的问题如下：
4.(a)固定转动圈数：控制针管拧动一个固定圈数，从而使推杆刚好进入胶塞螺纹孔底部，比如说，螺纹有三圈，那便控制拧动三个圈等。但是，由于推杆与胶塞螺纹的相对位置是随机的，开始拧动时，两者的螺纹不一定便开始咬合，而这个虚拧的范围可能有0至1个圈，也是说，最终推杆与胶塞之间便可能会有最多一个圈的深度不到位。同时，由于推杆重量小，与胶塞开始接触时可能会发生跳动，从而加大虚拧的程度，最终推杆拧进深度不足的幅度会更大。而如果把固定转动的圈数增加，便意味着有部分情况可能推杆已经到达胶塞底部，但仍继续拧动，以致造成过拧，使胶塞与针管内壁便发生滑动。
5.(b)固定扭矩：控制拧动扭矩在一个较小值，使推杆到达胶塞底部时时，因扭矩小于以使胶塞与针管内壁发生打滑而拧杆自动停止。在这方法中，驱动扭矩必定要被控制在能够拧动推杆进入胶塞螺纹的最小扭矩，与及胶塞与针管壁间的抵抗扭矩之间，方能有效，但是由于这两个扭矩都很小，要把驱动扭矩设定在两者之间，并在整个拧进过程中保持恒定，并不容易，并且需要把拧动速度设置到很慢，而这样精细的控制，所需的硬件成本都会很高。
6.(c)预拧加上以离合方式限制扭矩细拧：中国专利申请号cn101898003a公开了一种螺纹旋紧注射器活塞的方法及设备，当中使用一个滚动装置把推杆预先拧进胶塞但不到达底部，然后再通过一个扭力限制装置作细拧，扭力限制装置通过一个压力传感器，感应着注射器拧动时所产生的扭矩，当压力达到一个上限时，控制离合机构使拧动针管的驱动接触面离开，从而停止拧杆。本方法克服了上述(a)及(b)的方法的问题，但结构十分复杂，造价高。同时，由于注射器及胶塞的制造公差，所需设定的限制扭矩常会因应物料批次变化而有变，寻找一个适用的限制扭矩较为困难。
7.(d)固定圈数预拧加上固定扭矩细拧：中国专利号cn106584081b公开了一种预充式针管推杆精确装配机及其装配方法，当中设置了一个固定长度的摩擦块于转盘外侧，使针筒经过时通过摩擦转动一个固定圈数，从而使推杆拧进胶塞但不到底，然后通过一个固定扭矩的靠轮驱动针管作细拧，由于所设定的固定扭矩小于可以令到胶塞于针管内壁打滑的程度，细拧动作在推杆到底时便会自动停止。这个方法使用伺服电机的恒扭矩输出模式来得到所需的细拧驱动扭矩，比cn101898003a的方法简单，造价更低。但是同样由于物料的批次变化，这个方法在实制使用时，设定适合的驱动扭矩较为困难。


技术实现要素：

8.本实用新型的发明目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种旋转精度高、可靠性高的旋合预灌封注射器的装置。
9.本实用新型技术方案如下：
10.一种旋合预灌封注射器的装置，包括
11.输送器，设置有输送工位，沿输送路径运动，
12.上料机构，向输送工位内载入针筒和推杆，
13.预拧机构，设置于输送路径，驱动针筒预设的固定圈数转动；
14.取像机构，对预拧后的针筒与推杆进行取像，
15.中央控制器，识别取像获得的图像，得到推杆的螺纹进入针筒的胶塞的相对位置，计算得到推杆的螺纹达到目标深度需要转动针筒的剩余圈数；
16.细拧机构，与输送工位内的针筒接触，驱动针筒转动中央控制器计算得到的剩余圈数。
17.其中，所述预拧机构包括预拧摩擦块，输送器的输送工位移动至摩擦块时，针筒的外壁与预拧摩擦块的表面接触，驱动针筒转动。
18.其中，所述预拧机构包括预拧差速摩擦带，当输送工位进入预拧工作段时，输送工位内的针筒与预拧差速摩擦带接触，预拧差速摩擦带驱动针筒转动预设的固定圈数。
19.其中，取像机构包括取像摄像头，取像摄像头对经过预拧机构的输送工位内的针筒与推杆进行取像。
20.其中，所述细拧机构包括细拧摩擦块，驱动机构驱动细拧摩擦块接触或离开针筒的外壁，控制针筒转动剩余圈数。
21.其中，所述细拧机构包括细拧差速输送带，当输送工位内的针筒进入细拧工作段时，与所述细拧差速输送带接触，控制细拧差速输送带的驱动针筒旋转剩余圈数。
22.其中，包括推杆限位机构，推杆限位机构包括限旋组件和预压组件，限旋组件限制推杆绕轴转动，不限制推杆沿垂直方向运动，预压组件压住推杆的上部，使推杆的螺纹端与胶塞表面在旋合时保持稳定接触。
23.其中，还包括出料机构和成品检测机构，所述成品检测机构设置于所述细拧机构之后，检测输送工位内旋合完毕的针筒和推杆，所述出料机构包括出料盘，设置于产品检测机构之后，与所述输送器连接，接收输送工位内检测合格的针筒和推杆。
24.其中，所述成品检测机构包括成品取像组件和剔除组件，所述成品取像组件对输送工位内的旋合完毕的推杆和针筒取像，识别图像，判断针筒的胶塞的深度和针筒内推杆
的深度，当针筒的胶塞的深度大于或少于预设深度时，剔除该针筒，所述剔除组件包括设置于输送工位的顶出机构和剔除盘，所述输送工位内的顶出机构顶出针筒至剔除盘。
25.其中，所述输送器设置为转盘式输送器，所述上料机构、预拧机构、取像机构、细拧机构、成品检测机构、出料机构沿转盘圆周设置。
26.有益效果：
27.一种旋合预灌封注射器的方法，包括步骤一，推杆载入输送器的输送工位内的针筒内，输送器驱动输送工位沿输送路径运动；步骤二，对输送工位内的针筒进行预拧，所述预拧为以预设圈数转动针筒，所述预设圈数设定为小于推杆的螺纹全拧入针筒的胶塞需的圈数；步骤三、检测预拧后的推杆的螺纹与针筒的胶塞的相对位置，计算达到目标深度需要转动针筒的剩余圈数，步骤四，按照计算得到的剩余圈数转动针筒，使推杆的螺纹在针筒的胶塞内达到目标深度，得到旋合完毕的推杆与针筒。
28.整个装配过程中无需控制驱动扭矩，只需控制拧动针筒的圈数来达到所需深度，预拧吸收了推杆的螺纹与针筒的胶塞在咬合前的虚拧圈数，并通过视觉取像来确定细拧所需转动的实际圈数。由于控制方法与扭矩无关，过程便不受物料批次所带来的阻力扭矩变化所影响。
附图说明
29.图1是针筒与推杆的组合示意图；
30.图2是本实用新型的旋合流程图；
31.图3是本实用新型的预拧差速摩擦带与细拧差速摩擦带的状态示意图；
32.图4是本实用新型的预拧摩擦块与细拧摩擦块5031的状态示意图；
33.图5是本实用新型的预拧摩擦块与细拧差速摩擦带的状态示意图；
34.图6是本实用新型的摩擦块的第一工作状态结构示意图。
35.图7是本实用新型的摩擦块的第二工作状态结构示意图。
36.图8是本实用新型的差速摩擦带的第一工作状态结构示意图。
37.图9是本实用新型的差速摩擦带的第二工作状态结构示意图。
38.附图标记如下：
39.1——推杆
40.101——螺纹、102——杆部
41.2——针筒
42.201——胶塞
43.3——取像机构
44.4——限旋组件
45.5——输送器
46.501——输送工位、502——预拧机构、503——细拧机构
47.5021——预拧摩擦块、5022——预拧差速摩擦带、5031——细拧摩擦块、5032——细拧差速摩擦带、
48.6——上料机构
49.601——推杆上料机构、602——针筒上料机构
50.701——出料机构、702——成品检测机构。
具体实施方式
51.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进列进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
52.实施例1
53.一种旋合预灌封注射器的方法，包括
54.步骤一，推杆载入输送器的输送工位内的针筒内，输送器驱动输送工位沿输送路径运动；
55.步骤二，对输送工位内的针筒进行预拧，所述预拧为以预设圈数转动针筒，所述预设圈数设定为小于推杆的螺纹全拧入针筒的胶塞需的圈数；
56.步骤三、检测预拧后的推杆的螺纹与针筒的胶塞的相对位置，计算达到目标深度需要转动针筒的剩余圈数，
57.步骤四，按照计算得到的剩余圈数转动针筒，使推杆的螺纹在针筒的胶塞内达到目标深度，得到旋合完毕的推杆与针筒。
58.整个装配过程中无需控制驱动扭矩，只需控制拧动针筒的圈数来达到所需深度，预拧吸收了推杆的螺纹与针筒的胶塞在咬合前的虚拧圈数，并通过视觉取像来确定细拧所需转动的实际圈数。由于控制方法与扭矩无关，过程便不受物料批次所带来的阻力扭矩变化所影响。
59.通常在步骤二中，会设定一个固定的圈数，例如在3～10圈，固定圈数的旋转会消除推杆与针筒初装配时的装配差异，这是由于，推杆在载入针筒内时，不同的推杆与针筒装载的位置有所差异，如果都按照相同的圈数旋转，必然会导致有的过载，有的未旋合到位，良品率低。
60.本实用新型利用，预拧消除误差，然后利用视觉确定旋转的深度，计算出剩余圈数，从而精细旋合到位，即解决了生产精度，也提高了良品率。
61.步骤三中的检测深度，可以采用视觉的方式，对每个经过预拧的针筒和推杆拍照，拍照可以识别出推杆的螺纹露出在针筒的胶塞的高度，由于推杆的螺纹的高度是恒定的、针筒的胶塞也是恒定的，利用识别得到的高度，旋入每圈所需要转动针筒的长度可知，即可计算出推杆的螺纹完全旋入针筒的胶塞所需要转动的剩余圈数，之后利用转动机构转动针筒旋转剩余圈数即可。
62.所述步骤二中，所述输送路径上设置有针筒旋转工作段，所述针筒旋转工作段包括预拧工作段，取像工作段和细拧工作段，当输送工位运动经过针筒旋转工作段时，依次进行预拧、取像和细拧。
63.所述步骤三中，对预拧后的推杆和针筒进行取像，识别取像得到的图像，得到推杆的螺纹与针筒的胶塞的相对位置，计算得到推杆达到目标深度需要转动针筒的剩余圈数。推杆的螺纹与针筒的胶塞的相对位置，可以是推杆的螺纹进入针筒的胶塞的深度，也可以是推杆的螺纹露出在针筒的胶塞的高度，能够用于判断推杆的螺纹与针筒的胶塞的位置关系均可采用。
64.计算剩余圈数的方法，设p＝推杆与胶塞螺纹的螺距，x＝视觉取像得出的推杆已进入胶塞的深度与所需深度的相差，则,剩余圈数n1＝x/p。
65.所述步骤二中，输送工位经过预拧工作段时，通过预拧驱动件接触针筒的外壁，驱动针筒转动预设的固定圈数，输送工位内的针筒离开预拧工作段时，针筒停止转动。
66.预拧驱动件可以设计为两种形式：
67.1.所述预拧驱动件为固定摩擦块，设置在预拧工作段上，当输送工位的针筒经过预拧工作段时，针筒的外壁与固定摩擦块的摩擦面接触而转动。固定摩擦块与针筒接触的摩擦面的长度为所需转动的预设圈数乘以针筒外壁的周长。设定预拧段摩擦块长度的方法，设n＝预设圈数，d＝针筒外径，摩擦块长度l＝nπd
68.2.所述预拧驱动件为差速摩擦带，设置在预拧工作段上，当输送工位的针筒经过预拧工作段时，针筒的外壁与差速摩擦带的摩擦面接触，差速摩擦带驱动针筒在经过其摩擦面的时段内转动所需的预设圈数。差速摩擦带是利用摩擦带与针筒的速度差来实现摩擦驱动。
69.设定预拧段差速摩擦带速度的方法
70.设v0＝输送器驱动针筒外壁的运动速度，
71.l＝针筒经过差速摩擦带的长度
72.所需设定的差速摩擦带速度：v＝v0(l
–
nπd)/l
73.在输送器为一圆形转盘而针筒输送工位布置于转盘周边的情况下，设r＝针筒外侧与转盘圆心的半径距离，w＝转盘的转动角速度，则v0＝rw,而v＝rw(l
–
nπd)/l。
74.输送工位经过细拧工作段时，通过细拧驱动件接触针筒的外壁，驱动针筒转动所述步骤四计算得出的剩余圈数。
75.所述细拧驱动件的控制方法包括，细拧驱动件为离合式摩擦块，当输送工位经过细拧工作段时，离合式摩擦块与输送工位内的针筒的外壁接触，驱动针筒转动所述步骤四中计算得出的剩余圈数，同时计算得到针筒在通过细拧工作段时需要与离合式摩擦块的摩擦面接触的长度，待针筒通过该长度后，离合式摩擦块脱离与针筒的接触。
76.设定细拧段离合式摩擦块与针筒接触的长度，l1，的方法
77.l1＝n1πd
78.当输送器驱动针筒外侧的速度v0为固定时，摩擦块与针筒外侧接触的时间段t1应为
79.t1＝n1πd/v0(即控制摩擦块在时间t1后离开针筒)
80.在输送器为一圆形转盘而针筒输送工位布置于转盘周边的情况下
81.则t1＝n1πd/rw。
82.所述细拧驱动件的控制方法包括，细拧驱动件为差速摩擦带，当输送工位经过细拧工作段时，针筒的外壁与差速摩擦带的摩擦面接触，因针筒外壁受输送器所驱动的运动速度与差速摩擦带的速度相差而造成针筒转动，控制差速摩擦带的速度，使针筒在经过差速输送带的时段内转动上述步骤四计算得出的剩余圈数。
83.所述差速输送带的控制方法包括当针筒进入差速摩擦带时，设定差速摩擦带的速度与输送器驱动针筒外壁的运动速度v0一致，在针筒进入差速摩擦带后，设定差速摩擦带的速度为v1，在一个时段t后，设定差速摩擦带的速度为v0，使针筒停止自转，直到离开细拧
段，当中，v1与t设定为使到针筒发生所需剩余圈数的自转。
84.设定细拧段差速摩擦带速度的方法
85.设定差速摩擦带的起始速度为v0，在针筒进入差速摩擦带后，改变差速摩擦带速度至v1，在时间t后，恢复差速摩擦带的速度至v
0，
86.则，v1与t满足以下公式
87.(v0‑
v1)t＝n1πd
88.设定v1为一固定速度，则可按以上公式算得时间t，并控制差速摩擦带的速度跳转。
89.对离开针筒旋转工作段的输送工位内的推杆和针筒取像，识别图像，判断针筒的胶塞的深度和针筒内推杆的深度，当针筒的胶塞的深度大于或少于预设深度时，剔除该针筒，当推杆的深度大于或小于预设深度时，剔除该针筒。
90.在推杆的螺纹与针筒的胶塞旋合过程中，需要保持推杆的姿态，使对针筒的转动也能驱动推杆进入相对应的深度，因此，本实用新型通过下述方案实现推杆的姿态控制：
91.1.所述步骤二中，在进入针筒旋转工作段之前，对推杆向下预压，保持推杆与胶塞表面稳定接触，预压使，旋合过程中，推杆不发生跳动，始终推杆的螺纹与针筒的胶塞保持咬合状态，平顺的咬入，深入设定的深度，
92.2.在转动针筒时，约束其内的推杆，限制推杆绕轴转动，不限制推杆沿垂直方向向下移动，并保持约束状态，直至针筒转动完毕。限旋是限制推杆绕轴转动，也是使推杆的螺纹与针筒的胶塞保持咬合状态，持续稳定深入。
93.实施例2
94.一种旋合预灌封注射器的装置，如图2～图9所示，包括输送器5，设置有输送工位501，上料机构6，向输送工位501内的载入针筒2和推杆1，
95.预拧机构502，设置于输送工位501的输送路径，驱动针筒2预设的固定圈数转动；
96.取像机构3，对预拧后的针筒2的胶塞201与推杆1的螺纹101的进行取像，
97.中央控制器，识别取像机构3获得的图像，得到推杆1的螺纹101与进入针筒2的胶塞201的相对位置，计算得到推杆1的螺纹101达到目标深度需要转动针筒2的剩余圈数；
98.细拧机构503，驱动针筒2转动计算得到的剩余圈数。
99.上料机构6向输送器5的输送工位501内载入针筒2和推杆1，每个输送工位501装载一套针筒2和推杆1，输送工位501一次经过预拧、取像计算、细拧完成推杆1与针筒2的旋合。
100.上料机构6包括推杆上料机构601和针筒上料机构602，推杆上料机构601输送推杆1，针筒上料机构602向输送器5的输送工位501内载入针筒2，推杆上料机构601向针筒2内载入推杆1。
101.本实用新型的中央控制器有图像识别算法，如图2所示，识别图像后，可以精确获得推杆1的螺纹101与针筒2的胶塞201的相对位置，这个相对位置可以采集推杆1的螺纹101深入针筒2的胶塞201的高度，或者采集推杆1的螺纹101外露于针筒2的胶塞201的高度。
102.预拧机构502驱动针筒2转动设定的固定圈数，消除了不同的输送工位501内的推杆1与针筒2咬合时的误差，经过预拧机构502后，针筒2和推杆1均为咬合状态，且咬合的状态稳定。
103.预拧机构502使用多种方式实现推杆1与针筒2的咬合，存在两种方式：
104.1.预拧机构502包括预拧摩擦块5021，输送器5的输送工位501移动至预拧摩擦块5021时，针筒2的外壁与预拧摩擦块5021的表面接触，驱动针筒2转动。
105.预拧摩擦块5021设置于固定或者驱动式两种，设置于输送工位501的输送路径上，当输送工位501经过时，其内的针筒2的外壁与预拧摩擦块5021接触，受力旋转，预拧摩擦块5021的长度设置的使针筒2转动设定的固定圈数。
106.由于输送工位501高速运动，预拧摩擦块5021很容易磨损，导致接触间隙变大，针筒2的转动圈数出现误差，还有就是不同规格的针筒2运动时，预拧摩擦块5021不容易设置，还可以将预拧摩擦块5021设置成驱动式，即由一个驱动杆驱动预拧摩擦块5021位移，预拧摩擦块5021具有两个工作位，第一工作位为接触工位，当预拧摩擦块5021处于接触工位时，设置于输送路径上，对经过预拧摩擦块5021的针筒2进行旋转，第二工位为缩回工位，即离开输送路径，本方案可以采用气缸和驱动杆的方式运动，也可以采用电极和输出轴的方式驱动，能够驱动预拧摩擦块5021在第一工位和第二工位切换的方式均可才有。
107.2.预拧机构502包括预拧差速摩擦带5022，当输送工位501进入预拧工作段时，输送工位501内的针筒2与预拧差速摩擦带5022接触，预拧差速摩擦带5022驱动针筒2转动预设的固定圈数。预拧差速摩擦带5022包括一个具有摩擦面的传输带和驱动机构，驱动机构能够驱动摩擦面输送带正转或者反转，预拧差速摩擦带5022通过控制传输带的传输方向和传输速度控制针筒2的转动。
108.取像机构3包括取像摄像头，取像摄像头对经过预拧机构502的输送工位501内的针筒2与推杆1进行取像。
109.细拧机构503设置有两种形式，细拧机构503包括细拧驱动件，细拧转动件与针筒2的外壁接触，通过细拧转动件与针筒2的外壁接触的长度驱动针筒2转动剩余圈数。
110.1.细拧驱动件设置为细拧摩擦块5031，驱动机构驱动细拧摩擦块5031接触或离开针筒2的外壁，控制针筒2转动剩余圈数。
111.2.所述细拧传动件包括细拧差速输送带5032，当输送工位501内的针筒2进入细拧工作段时，与所述细拧差速输送带5032接触，控制细拧差速输送带5032的速度驱动针筒2旋转剩余圈数。
112.包括推杆1限位机构，推杆1限位机构包括限旋组件4和预压组件，限旋组件4限制推杆1绕轴转动，不限制推杆1沿垂直方向运动，预压组件压住推杆1的上部，是推杆1的螺纹101与针筒2的胶塞201在旋合过程中保持稳定接触。
113.限旋组件4设置为卡件，每个卡件设置于每个输送工位501内，当卡件伸出时，夹在推杆1的杆部102的两侧，限制其旋转，但是能够垂直方向移动，利用预压组件，施加向下的力，使推杆1与针筒2稳定咬合，旋合到位。
114.还包括出料机构701和成品检测机构702，所述成品检测机构702设置于所述细拧机构503之后，检测输送工位501内旋合完毕的针筒2和推杆1，所述出料机构701包括出料盘，设置于产品检测机构之后，与所述输送器5连接，接收输送工位501内检测合格的针筒2和推杆1。
115.所述成品检测机构702包括成品取像组件和剔除组件，所述成品取像组件对输送工位501内的旋合完毕的推杆1和针筒2取像，识别图像，判断针筒2的胶塞201的深度和针筒2内推杆1的深度，当针筒2的胶塞201的深度大于或少于预设深度时，剔除该针筒2，所述剔
除组件包括设置于输送工位501的顶出机构和剔除盘，所述输送工位501内的顶出机构顶出针筒2至剔除盘。
116.所述输送器5设置为转盘式输送器5，所述上料机构6、预拧机构502、取像机构3、细拧机构503、成品检测机构702、出料机构701沿圆周设置。
117.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。