直线式多工位液体无菌分装设备的制作方法

本发明涉及的是一种液体无菌灌装领域的技术，具体是一种直线式多工位液体无菌分装设备。

背景技术：

在生物工程、医药和体外诊断试剂等行业中，有一部分较大容量(如50～1000ml)的液体产品需要在无菌环境下灌装，如各种动物血清类产品。这种产品的分装生产要求包材厂家分别把瓶子和瓶盖作无菌处理，在无菌环境下将瓶盖旋紧在瓶子上密封包装，然后再运到采购的液体分装厂进行液体产品的无菌灌装。在灌装作业时，瓶子需要在无菌分装区(百级洁净层流罩下的区域)环境下把瓶盖旋开，灌入液体，然后将原瓶盖与瓶身再次旋紧，最后离开无菌分装区进行其它工序的作业。

目前行业内普遍采用间歇性圆周运动的方式在设备的星盘工位中进行灌装作业，灌装头通常设置1-6个。受限于设备结构，灌装作业中反向脱盖、液体灌装和正向旋盖三个主要环节的工作路径往返、重复且需要及时校正定位误差，故生产效率不高，单位时间里完成的无菌成品的产量非常有限。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种直线式多工位液体无菌分装设备，能够实现在无菌工作区空无菌瓶的即时反向脱盖、液体灌装和正向旋盖的自动化控制。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括设置在机架上的堆料平台、隔离机构、输送机构、推料机构和灌装旋盖机构，其中：输送机构的前端、末端分别与堆料平台和推料机构相邻设置，输送机构上方设有悬空的隔离机构，隔离机构中设有隔离栏，隔离栏延伸至堆料平台上方，灌装旋盖机构与推料机构相邻设置且两者间设有同步带传动机构，推料机构设有推料头，推料头与同步带传动机构相连并沿同步带传动方向在推料机构与灌装旋盖机构之间往复运动；

所述的推料机构包括：推料头、推料头直线导轨、推料头气缸、推料头气缸支架和推料头安装平台，其中：推料头与推料头气缸的活动端固定连接，推料头上对应推料头气缸设有推料头直线导轨，推料头气缸固定端设置在推料头气缸支架上，推料头气缸支架与推料头安装平台固定连接，推料头安装平台设有齿形带啮合件与同步带传动机构中齿形同步带啮合；

所述的灌装旋盖机构包括：上层移动框架气缸、上层移动框架、下层固定框架、灌装头和旋盖头，其中：下层固定框架固定在机架上，下层固定框架顶部设有上层移动框架直线导轨，上层移动框架直线导轨上固定有上层移动框架，上层移动框架气缸的固定端设置在下层固定框架上、活动端与上层移动框架固定连接，上层移动框架内沿上层移动框架直线导轨运动方向设有一排灌装头和一排旋盖头。

所述的机架在输送机构末端两侧设有竖直设置的电眼支架，电眼支架顶部设有横梁，横梁上固定有一排缺瓶检测电眼。

所述的机架上沿齿形同步带传动方向设有与推料头安装平台相连的推料头安装平台直线导轨。

所述的灌装头设置在灌装头支架上并与灌装泵相连，灌装头支架两侧连接有灌装头支架气缸，灌装头支架气缸一端与上层移动框架固定连接。

所述的旋盖头设置在旋盖头支架上并与旋盖头电机相连，旋盖头支架两侧设有旋盖头支架气缸和旋盖头支架直线导轨，旋盖头支架气缸一端与上层移动框架固定连接。

所述的隔离机构包括：隔离栏、隔离栏支架、固定调节块、固定杆和隔离栏连接杆，其中：隔离栏等间距设置并与隔离栏连接杆固定连接，固定调节块与隔离栏连接杆相对设置，各固定调节块设有通孔并通过固定杆相连，固定杆两端固定在隔离栏支架顶部，隔离栏支架底部固定在机架上。

技术效果

与现有技术相比，本发明在灌装过程中保持瓶体的定位始终不变，通过灌装头和旋盖头的直线式往返操作实现较大容量无菌瓶即时反向脱盖、灌装无菌液体和正向旋盖的自动化控制，直线式往返操作减少了灌装前后与脱盖、旋盖操作的交接时间，缩短了瓶盖与瓶身分离的时间，提高了灌装质量和生产效率；本发明还通过直线式往返的推料机构缩短了成品瓶与待灌装瓶的交接时间，进一步提高了生产效率；在灌装头、旋盖头数量相同的条件下，生产效率能提高一倍以上。

附图说明

图1为本发明俯视图；

图2为图1中A向侧视图；

图3为图1中B向侧视图；

图4为图1中C向侧视图；

图5为图1中D向侧视图；

图6为本发明中电眼支架和缺瓶检测电眼示意图；

图7为本发明中缺瓶检测过程示意图；

图中：机架1、隔离栏2、输送带3、主动辊4、张紧辊5、被动辊6、隔离栏支架7、固定调节块8、固定杆9、隔离栏连接杆10、无菌灌装瓶11、缺瓶检测电眼12、电眼支架13、推料头14、推料头气缸支架15、推料头气缸16、推料头安装平台17、推料头安装平台直线导轨18、同步带传动机构19、传动电机20、齿形同步带21、齿形带啮合件22、推料头直线导轨23、上层移动框架直线导轨24、上层移动框架气缸25、上层移动框架26、下层固定框架27、旋盖头支架气缸28、灌装头支架气缸29、旋盖头支架直线导轨30、灌装头支架31、灌装头32、旋盖头电机33、旋盖头支架34、旋盖头35、固瓶定位块36、定位块支架37、定位块气缸38、固定支撑平台39、贴标输送带40、灌装泵41、堆料平台42。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括设置在机架1上的堆料平台42、隔离机构、输送机构、推料机构和灌装旋盖机构，其中：输送机构的前端、末端分别与堆料平台42和推料机构相邻设置，输送机构上方设有悬空的隔离机构，隔离机构中设有隔离栏2，隔离栏2延伸至堆料平台42上方，灌装旋盖机构与推料机构相邻设置且两者间设有同步带传动机构19，推料机构设有推料头14，推料头14与同步带传动机构19相连并沿同步带传动方向在推料机构与灌装旋盖机构之间往复运动；

如图1和图2所示，所述的推料机构包括：推料头14、推料头直线导轨23、推料头气缸16、推料头气缸支架15和推料头安装平台17，其中：推料头14与推料头气缸16的活动端固定连接，推料头14上对应推料头气缸16设有推料头直线导轨23，推料头气缸16固定端设置在推料头气缸支架15上，推料头气缸支架15与推料头安装平台17固定连接，推料头安装平台17设有齿形带啮合件22与同步带传动机构19中齿形同步带21啮合；

如图3、图4和图5所示，所述的灌装旋盖机构包括：上层移动框架气缸25、上层移动框架26、下层固定框架27、灌装头32和旋盖头35，其中：下层固定框架27固定在机架1上，下层固定框架27顶部设有上层移动框架直线导轨24，上层移动框架直线导轨24上固定有上层移动框架26，上层移动框架气缸25的固定端设置在下层固定框架27上、活动端与上层移动框架26固定连接；上层移动框架26内沿上层移动框架直线导轨运动方向设有一排灌装头32和一排旋盖头35。

所述的推料头14设有若干与无菌灌装瓶11瓶身形状和尺寸相应的缺口。

如图2所示，所述的输送机构包括输送带3及与之相连的主动辊4、张紧辊5和被动辊6。

如图1和图2所示，所述的隔离机构包括：隔离栏2、隔离栏支架7、固定调节块8、固定杆9和隔离栏连接杆10，其中：隔离栏2等间距设置以分隔无菌灌装瓶11使得无菌灌装瓶11能顺利进入推料头14，隔离栏2与隔离栏连接杆10固定连接，固定调节块8与隔离栏连接杆10相对设置，各固定调节块8设有通孔并通过固定杆9相连，固定杆9两端固定在隔离栏支架7顶部，隔离栏支架7底部固定在机架1上，固定调节块8通过螺栓紧固调节隔离栏连接杆10与固定杆9的相对位置，从而调节隔离栏2的高度。

如图6和图7所示，所述的机架1在输送机构末端两侧设有竖直设置的电眼支架13，电眼支架13顶部设有横梁，横梁上固定有一排缺瓶检测电眼12；当缺瓶检测电眼12检测到有缺瓶时，输送带3继续前进，直到推料头14的每个瓶形缺口都有瓶子嵌入后输送带3停止运行。

所述的机架1上沿齿形同步带传动方向设有与推料头安装平台17相连的推料头安装平台直线导轨18，所述的推料头安装平台直线导轨18在同步带传动机构19带动推料机构移动时起到支撑推料头安装平台17的作用，以保持平衡，并保证整套机构在运动时的位置精度。

如图4所示，所述的灌装头32设置在灌装头支架31上并与灌装泵41相连，灌装头支架31两侧连接有灌装头支架气缸29，灌装头支架气缸29一端与上层移动框架26固定连接。

如图3和图5所示，所述的旋盖头35设置在旋盖头支架34上并与旋盖头电机33相连，旋盖头支架34两侧设有旋盖头支架气缸28，旋盖头支架气缸28一端与上层移动框架26固定连接；

优选地，旋盖头支架34两侧设有旋盖头支架直线导轨30，以进一步控制旋盖操作前后旋盖头上下位置的精度，以便快速对准瓶口。

如图1和图5所示，所述的灌装旋盖机构底部设有无菌灌装瓶11的固定支撑平台39，所述的固定支撑平台39与贴标输送带40相连，且与输送带3、贴标输送带40在等高水平面上；

所述的固定支撑平台39侧面设有固瓶定位块36，固瓶定位块36固定在定位块支架37上并设有定位块气缸38，定位块支架37与固瓶气缸38固定连接。

所述的固瓶定位块36设有若干与无菌灌装瓶11瓶身形状和尺寸相应的缺口。

所述的各直线导轨两端均带有限位装置。

本发明实施例在工作时，

通过人工或机械化作业将待灌装的无菌灌装瓶11放置在堆料平台42上；根据无菌灌装瓶11的尺寸调节隔离栏2的间距和高度，一方面在输送带3上形成若干通道与推料机构等匹配，另一方面稳定无菌灌装瓶11的重心，防止无菌灌装瓶11在输送带3上跌倒影响后续生产；

输送带3间歇运动，无菌灌装瓶11进入推料头14的瓶形缺口，缺瓶检测电眼12在没有检测到缺瓶的情况下，输送带3停止运动，在同步带传动机构19作用下推料头安装平台17带着推料头14移动进入灌旋工位；

进入灌旋工位后，无菌灌装瓶11放置在固定支撑平台39上，定位块气缸38推动固瓶定位块36对空的无菌灌装瓶11进行固瓶和定位；旋盖头支架气缸28推动旋盖头支架34垂直下降至旋盖头35抓住瓶盖，旋盖头电机33反转，瓶盖从瓶身上松开，同时旋盖头支架气缸28垂直方向上升回返，旋盖头35抓住瓶盖远离瓶身，达到预设位置，旋盖头支架气缸28停止工作；接着上层移动框架气缸25推动上层移动框架26水平移动向前，直到灌装头32对准空瓶瓶口，灌装头支架气缸29推动灌装头支架31垂直方向下降，至灌装头32到达预设的灌装高度后结束行程，灌装泵41启动，在完成预定的灌装量后停止；灌装头支架气缸29垂直方向上升返回，上层移动框架气缸25拉动上层移动框架26水平方向返回至初始位置，在旋盖头35对准瓶口后结束行程，旋盖头支架气缸28推动旋盖头支架34垂直下降至瓶口，旋盖头电机33正转，旋盖头支架气缸28继续下降，瓶盖拧紧，旋盖头支架气缸28停止；之后旋盖头35放开瓶盖，旋盖头电机33停止转动，旋盖头支架气缸28垂直向上返程，带动旋盖头35回到垂直方向的初始位置，灌装旋盖机构远离已灌装的无菌灌装瓶11；推料头气缸16拉动推料头14远离已灌装的无菌灌装瓶11至气缸行程结束，同时固瓶定位块36在定位块气缸38的拉动下返程远离已灌装的无菌灌装瓶11；

传动电机20转动，同步带传动机构19带动推料机构回返至推料头14的缺口与隔离栏2位置匹配，然后推料头气缸16向前推动，嵌入在输送带3上等待灌装的无菌灌装瓶11之间的间隔中，进行下一次推料灌装；已灌装的无菌灌装瓶11在推料头14再次进入灌旋工位时，被推动离开固定支撑平台39进入贴标输送带40内，从而进入贴标环节。