一种膏体定量注射设备的制作方法

本实用新型涉及膏体包装领域，尤其涉及一种膏体定量注射设备。

背景技术：

目前市场上使用的膏体包装机较少采用膏体定量注射机构，多数通过其他方式控制膏体包装量，例如，利用一定容量的包装盒或者通过人工检测控制膏体包装量，但是这种方式容易产生较大的误差，导致无法精准地控制膏体注射量。因此，现有的膏体包装机的注射精度有待提高。

此外，现有的膏体包装机的清洗过程过于复杂，同时还会降低包装的效率，增加人力等各方面的成本。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种新型的膏体定量注射设备。

根据本实用新型的一方面，提供一种能够精准地控制膏体注射量的膏体定量注射设备。

根据本实用新型的另一方面，还提供一种结构简单、易于清洗的膏体定量注射设备。

为了实现该目的，本实用新型采用如下技术方案：一种膏体定量注射设备包括：直线运动驱动单元，包括步进电机；直线传动机构，由步进电机驱动，以将步进电机的正反双向旋转运动转化为往复直线运动；注射机构，与直线传动机构连接，并随直线传动机构的往复直线运动而往复运动以吸入和排出膏体；膏体输送机构，从外部接收膏体，与注射机构流体连接，并通过注射机构的运动而将膏体排放到膏体包装容器中；以及控制器，用于控制直线运动驱动单元的操作。

进一步地，注射机构包括活塞和腔体，活塞的一端与直线传动机构连接，活塞根据直线传动机构的往复直线运动而在腔体内做往复直线运动。

进一步地，膏体输送机构被构造为三通式换向阀机构，该三通式换向阀机构包括：阀芯、第一通道、第二通道和第三通道，第一通道与注射机构连接，第二通道与外部的膏体储存装置连接，第三通道与膏体包装容器连接，通过阀芯选择性地连通第一通道、第二通道和第三通道中的至少两个通道。

进一步地，所述膏体定量注射设备还包括换向驱动单元，换向驱动单元驱动阀芯转动到不同的位置。

进一步地，换向驱动单元为步进电机，其中，控制器还被配置为控制换向驱动单元的操作。

进一步地，所述膏体定量注射设备还包括：旋转传动机构，旋转传动机构将换向驱动单元的驱动力传递到阀芯以使阀芯转动到不同的位置。

进一步地，所述膏体定量注射设备还包括旋转位置传感器，安装在旋转传动机构周围，用于检测旋转传动机构的旋转位置。

进一步地，旋转位置传感器是光电开关或行程开关。

进一步地，所述膏体定量注射设备还包括一对直线位置传感器，用于检测注射机构的运动位置并限定注射机构的行程。

进一步地，所述直线位置传感器是光电开关或行程开关。

根据本实用新型的膏体定量注射设备与现有技术相比具有以下有益效果：根据本实用新型的膏体定量注射设备采用步进电机精确控制注射机构的运动行程，从而精确控制注射机构的注射量，能有效提高膏体包装精度；而且，所述膏体定量注射设备的结构简单，易于拆洗。因此，采用所述膏体定量注射设备进行膏体包装能有效降低成本且提高生产效率。

附图说明

图1是根据本实用新型的实施例的膏体定量注射设备的立体图。

图2是根据本实用新型的实施例的膏体定量注射设备的注射机构与膏体输送机构的剖面图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是根据本实用新型的实施例的膏体定量注射设备的立体图。

所述膏体定量注射设备主要包括：直线运动驱动单元1、直线传动机构2、注射机构3、膏体输送机构7和控制器(未示出)。直线运动驱动单元1包括步进电机，步进电机与电源连接。步进电机的操作可以由控制器控制，例如，控制器可以控制该步进电机的启动、停止、旋转方向和步数等。步进电机的输出轴通过带轮和皮带(例如，同步带)连接到直线传动机构2的输入轴。注射机构3包括活塞和腔体，活塞可以在直线传动机构的驱动下在腔体内沿着轴向方向做直线往复运动，注射机构3的具体结构将在图2中示出。膏体输送机构7与注射机构3连接，不仅给注射机构3提供膏体，而且还提供将膏体注射到膏体包装容器中的通道。

在图1所示的实施例中，直线传动机构2采用滚珠丝杠机构，丝杠10通过带轮和皮带从步进电机接收驱动力而旋转，并且在丝杠10上安装有滑座11，滑座11随着丝杠10的旋转而在丝杠10上沿轴向直线地滑动。虽然在图1的实施例中通过带轮和皮带作为中间传动机构，但是如果步进电机的规格合适，也可以使用步进电机直接驱动丝杠10旋转。

通过直线运动驱动单元1的步进电机驱动直线传动机构2的丝杠10旋转，可以将步进电机的正反双向旋转运动转化为滑座11的往复直线运动。从滑座11上还延伸出一块固定板，直线传动机构2通过固定板与注射机构3的活塞末端连接。滑座11的直线往复运动带动注射机构3的活塞在注射机构3的腔体内做直线往复运动，以从膏体输送机构7吸入固定量的膏体以及通过膏体输送机构7将固定量的膏体排放到膏体包装容器中。

在上面的实施例中以滚珠丝杠结构为例描述了直线传动机构，但是，直线传动机构2的实现方式不仅限于此，除了滚珠丝杠机构之外还可以采用其它方式将旋转运动转化为往复直线运动，例如，齿轮齿条机构、凸轮机构、曲柄滑块机构、蜗轮蜗杆机构等。

为了保证在注射机构吸入和排出膏体时膏体剂量的准确性，所述膏体定量注射设备还包括一对直线位置传感器4和5，直线位置传感器4和5可以安装在膏体定量注射设备的底板上，直线位置传感器4和5的位置与注射机构3的轴向方向平行且沿轴向方向隔开特定距离，该特定距离与注射机构3中的活塞的行程对应，以便限定注射机构3的运动行程和检测注射机构3的运动位置。

如图1所示，在直线传动机构2的固定板上还固定有一块薄片，直线位置传感器4和5可以通过感测薄片的位置来确定注射机构3的活塞的运动位置。注射机构3的活塞的运动行程由直线位置传感器4和5的感测位置来限定。直线位置传感器4和5可以是光电开关或行程开关等检测装置。

所述膏体定量注射设备还包括旋转传动机构6和膏体输送机构7的换向驱动单元8。换向驱动单元8与电源连接，并可由另一控制器(未示出)控制。膏体输送机构7从外部接收膏体，与注射机构3流体连接，并通过注射机构3的运动而将膏体排放到膏体包装容器中。旋转传动机构6连接到膏体输送机构7，换向驱动单元8可以通过带轮和皮带(例如，同步带)连接到旋转传动机构6。换向驱动单元8通过驱动旋转传动机构6旋转来控制膏体输送机构7的流体连通性，例如，使膏体输送机构7提供将从外部接收的膏体提供给注射机构3的通道，或者提供将从注射机构3推出的膏体排出去的通道(例如，将将从注射机构3推出的膏体提供给膏体包装容器)。可选地，换向驱动单元8还可以通过其它连接方式将驱动力传递给膏体输送机构7以精确控制膏体输送机构7，例如换向驱动单元8可以直接驱动膏体输送机构7改变内部流体通道。

优选地，换向驱动单元8可以是步进电机，所述另一控制器可以控制换向驱动单元8的步进电机的启动、停止、旋转方向和步数等。通过控制该步进电机可以精确控制旋转传动机构6的旋转动作，进而精确控制膏体输送机构7的流体连通性。

下面将参照图2具体描述注射机构3与膏体输送机构7的结构。

图2是根据本实用新型的实施例的膏体定量注射设备的注射机构3与膏体输送机构7的剖面图。

注射机构3的腔体31可被构造为圆柱形腔体，活塞32的结构与腔体31的结构相匹配。

如图2所示，膏体输送机构7被构造为三通式换向阀机构，其包括：阀芯71、第一通道72、第二通道73和第三通道74。其中，第一通道72与注射机构3的腔体31连接，第二通道73与外部的膏体储存装置(未示出)等类似装置连接，第三通道74与膏体包装容器(未示出)连接。阀芯71设置在膏体输送机构7的内部，并具有三通结构。阀芯71的位置通过旋转传动机构6而改变。通过旋转传动机构6旋转带动阀芯71旋转，从而选择性地连通第一通道72、第二通道73和第三通道74中的至少两个通道。

如图2所示，当阀芯71处于如图位置时，第一通道72与第二通道73连通；当阀芯71从此位置逆时针旋转90°时，第一通道72与第三通道74连通。

为了精确控制阀芯71的旋转位置，在旋转传动机构6周围安装了旋转位置传感器9，旋转位置传感器9可以检测旋转传动机构6的旋转位置，进而确定阀芯71的旋转位置。旋转位置传感器9可以是光电开关或行程开关等检测装置。

在图1和2的实施例中，通过旋转传动机构6将步进电机的驱动力传递至阀芯71，然而本实用新型不限于此，例如，在步进电机的规格合适的情况下，可通过步进电机直接驱动阀芯71旋转。

在上面的实施例中，描述了由两个控制器分别控制直线运动驱动单元1的步进电机和换向驱动单元8的步进电机的操作，但是本实用新型不限于此，可以仅使用一个控制器同时控制两个步进电机的操作。

下面参照图1和图2详细描述膏体定量注射设备的工作过程。

作为示例，在膏体输送机构7的第二通道73的上部连接膏体储存装置，在第三通道74的右侧连接膏体包装容器。

首先，初始化膏体定量注射设备，接通电源，开启直线运动驱动单元1和换向驱动单元8。

在正式开始灌装膏体之前，需排空膏体定量注射设备内部的空气。

在正式注射灌装膏体时，通过控制换向驱动单元8的步进电机的步数和转动方向来控制旋转传动机构6转动，以使阀芯71转动到如图2所示的特定位置，使得第一通道72与第二通道73连通，第三通道74处于关闭状态。

通过控制直线运动驱动单元1的步进电机的步数和转动方向来控制直线传动机构2的丝杠10转动，以使注射机构3的活塞32的末端运动到靠近膏体输送机构7的初始位置，即通过图1所示的直线位置传感器5确定的初始位置。此时，活塞32在腔体31内的位置如图2所示。如此，活塞32可以将腔体31内的空气全部排出。

然后，保持阀芯71的位置不变，因为第一通道72与第二通道73保持连通，所以第一通道72所连接的注射机构3与第二通道73所连接的外部膏体储存装置能够相互连通。使直线运动驱动单元1的步进电机旋转，随着活塞32从图2所示的位置向左运动，膏体储存装置中的膏体通过第二通道73和第一通道72进入注射机构3的腔体31，即注射机构3随着直线运动驱动单元1的步进电机的旋转而吸入膏体。通过控制该步进电机的步数和旋转方向来控制活塞32的运动长度，即控制注射机构3吸入的膏体的轴向长度或体积(腔体31的内横截面积是已知的)，从而使注射机构3吸入预定量的膏体。

如果活塞32的末端运动到与直线位置传感器4对应的检测位置，则指示活塞32应停止运动，否则将发生故障。

在注射机构3吸入了预定量的膏体之后，通过控制换向驱动单元8的步进电机的步数和转动方向来控制旋转传动机构6转动，以使阀芯71从图2所示的特定位置逆时针旋转90°，使得第三通道74与第一通道72连通，第二通道73处于关闭状态。此时，第一通道72所连接的注射机构3与第三通道74所连接的膏体包装容器能够相互连通。

然后，使直线运动驱动单元1的步进电机反向旋转，随着活塞32向右运动，腔体31内的膏体通过第一通道72和第三通道74进入膏体包装容器中，即注射机构3随着直线运动驱动单元1的步进电机反向旋转而将膏体注射到膏体包装容器中。通过控制直线运动驱动单元1的步进电机的步数和转动方向来控制注射机构3的活塞32的运动长度，即控制注射机构3推出的膏体的轴向长度或体积(腔体31的内横截面积是已知的)，从而使注射机构3推出预定量的膏体。此外，还可以通过直线位置传感器5来限制活塞32的运动位置。

如上所述，膏体定量注射设备完成了一次注射动作，膏体定量注射设备可以以上述步骤的各种组合来进行反复操作以完成多次定量注射。

为了更精确地控制膏体注射量，膏体定量注射设备在开始正式注射灌装膏体之前，可以通过使注射机构3和膏体输送机构7按照上面描述的步骤重复运动几次，以对注射机构3的腔体31进行膏体润滑并排空注射机构3和膏体输送机构7内的空气，从而在正式注射灌装膏体时能够充分吸入膏体，从而能够将膏体按照预定剂量排放出来，由此减小膏体注射误差。

通过实验证明，膏体注射量主要与注射机构3的腔体31的内横截面积和活塞32的运动长度有关，活塞32的运动速度导致的误差可以忽略。

此外，在固定直线运动驱动单元1和直线传动机构2的侧板上、以及在支撑换向驱动单元8的侧板上分别安装了张紧装置，用于调节各个皮带的松紧度，使直线运动驱动单元1与直线传动机构2之间以及换向驱动单元8与旋转传动机构6之间紧密配合。

根据本实用新型的实施例的膏体定量注射设备采用步进电机来精确控制注射机构的运动行程，从而可以精确控制膏体注射量的大小。采用所述膏体定量注射设备能够使技术人员根据膏体包装量的大小来精确调节注射机构的运动行程，从而提高包装精度和生产效率。此外，所述膏体定量注射设备的机械结构简单，易于拆洗。将所述膏体定量注射设备应用于工业生产中可以有效降低成本和提高生产效率。

上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本实用新型的优选实施例进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变化和改进，均属于本实用新型的保护范围。