旋转式自动灌装装置

李玉霞，宫 哲，雷志伟，张田龙

(河北省自动化研究所 ， 河北 石家庄 050081)

0 引言

随着社会的发展和科技的进步，企业生产线对灌装装置的智能化要求越来越高，在灌装精准性、系统稳定性以及在线质量检测等方面都有了更高的要求。

本文设计了一种具有自动检测功能的经济型灌装设备，通过各机构的连续间歇运动实现包装容器的进瓶、灌装、封口、检测、输送等功能，本装置精度高、反应灵敏、运转平稳。

1 旋转式自动灌装装置的总体结构和工作流程

“保存液自动灌装装置”由转动机构、灌装机构、挂盖机构、旋盖机构、检测机构、输送机构等部分组成。装置的总体结构如图1所示。

图1 旋转式自动灌装装置总体结构

灌装工艺流程为：①容器瓶通过进料机构进入旋转盘；②旋转盘每次转动30°,转动过程中其他机构不执行动作；③转动停止，空容器瓶处于灌装工位，在停止时间内进行灌装；④将灌装后的容器瓶转动至封口工位，经过挂盖、旋盖动作完成容器瓶的封口；⑤旋盖完成后进行自动检测，逐一判断封装质量是否合格；⑥容器瓶脱离旋转盘，在出料输送带上将不合格产品自动剔除，合格产品输送至下道工序。

2 机械结构

2.1 转动机构

转动盘为圆形结构，圆弧周边均匀分布U型凹槽，间隔为30°。由伺服电机带动实现间歇性转动，每转过30°有1个容器瓶进入U型槽，并带动各工位容器瓶转动至下一工位。转动机构如图2所示。

图2 转动机构

2.2 灌装机构

灌装机构采用防滴漏灌装技术，液体导管采用优质硅胶管，进料口带过滤功能，出料口采用防滴漏灌装头。灌装机构如图3所示。

图3 灌装机构

灌装工位前设置有进瓶检测，在传感器检测到有容器瓶的前提下，按照要求进行自动均匀灌装，灌装速度和时间可调，重复灌装误差≤1%。

2.3 挂盖机构

经过整理的瓶盖按顺序进入滑道，由端部的弹簧挡片将瓶盖停止，并形成一定的倾斜角度，当容器瓶转动至瓶盖的正下方时转动盘停止，转动盘转动时由瓶身带动瓶盖移动，在上方弹簧压板的压力作用下实现挂盖。挂盖机构如图4所示。

2.4 旋盖机构

旋盖机构的两个气缸2将工位上的容器瓶夹紧后，由气缸1带动上下移动，当圆形顶杆与瓶盖接触后，由于瓶盖反向力的作用将顶板向上推动，从而带动三个旋转爪实现抱紧动作，同时由电机的转动将瓶盖旋转拧紧。旋盖机构如图5所示。

3 封装检测

瓶盖封装的好坏直接影响到液体在容器瓶中的密封效果，高盖和歪盖的情况都不能将瓶中饮料很好密封，无法达到保质要求，与无盖容器瓶均作为不合格品。检测机构如图6所示。

图4 挂盖机构图5 旋盖机构图6 检测机构

系统设计了基于测距传感器的检测算法，对所有封盖逐一在线检测是否存在高盖和歪盖的缺陷，同时由光纤传感器检测是否存在无盖现象，缺陷检出率可达99.5%，检测后将不合格品进行自动标记。

检测完毕后，容器瓶脱离转动盘进入输送机构，根据前述检测结果，由剔除气缸将不合格品推出输送带进行在线剔除，并按照不合格类型进行回收。

4 结语

本文设计的“保存液自动灌装装置” 应用于液体灌装行业，结构简单，高效实用，采用伺服电机、测距传感器和PLC控制技术实现自动灌装及在线检测功能。本装置适用于不同种类、材料、尺寸的灌装容器，在医药及其他灌装行业都具有较广阔的应用前景。