CN103029984B - 一种注射液瓶自动装盘系统及其机械抓手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种注射液瓶自动装盘系统，包括第一机架、第二机架、第三机架和机械抓手，注射液瓶自动装盘系统可分别沿第一机架长度方向、第二机架长度方向和第三机架长度方向运动，第一机架、第二机架和第三机架的长度方向彼此互相垂直，第一机架设置在第二机架上，所述第二机架的两端设置在第三机架上，第三机架固定设置，机械抓手设置在第一机架的末端，以便于抓取及释放注射液瓶。本发明精确控制了三个互相垂直方向上的位移，实现了注射液灭菌前的自动装盘，提高了生产效率，减轻了工作强度。

Description

一种注射液瓶自动装盘系统及其机械抓手

技术领域

本发明涉及注射液生产设备，尤其涉及一种注射液瓶自动装盘系统及其机械抓手。

背景技术

在医药生产过程中，注射液被灌装进药瓶并封装瓶盖后，需要装入托盘进行集体消毒灭菌。目前，装盘的方式主要有两种形式，一种通过人工进行装盘操作，但生产效率较低，工人的劳动强度也较大；另外一种采用机械装瓶机自动装盘，这种类型的设备通过普通电机驱动链条带动整个机械手前后运动，机械手的左右与上下位移采用气缸驱动，该设备的定位误差较大而且运行不平稳，容易导致设备停机，进而导致产品的浪费并耽误工作进度。

发明内容

针对背景技术存在的问题，为了解决现有装瓶机存在的缺陷，提高生产效率，减轻操作人员的工作强度，并降低生产成本，本发明提供了一种注射液瓶自动装盘系统及其机械抓手，该设备采用进口PLC系统控制，使用伺服电机对上下、前后和左右三维方向的位移进行控制，准确控制机械抓手从注射液瓶灌装生产线末端抓取注射液瓶，在转运至托盘中预定位置后，释放机械抓手，轻轻将注射液瓶按顺序放置其内，实现注射液瓶的精准抓取和精准摆放，整个作业过程自动完成，提高了装盘的效率。托盘装满注射液瓶后，即可进入下一工序，集体灭菌消毒。

为了实现上述目的，本发明是采用如下技术方案实现的：

一种注射液瓶自动装盘系统，设置有抓取并释放注射液瓶的机械抓手，所述自动装盘系统还设置有第一机架、第二机架、第三机架，所述机械抓手通过三个机架进行三维移动，可分别沿第一机架长度方向、第二机架长度方向和第三机架长度方向运动；第一机架、第二机架和第三机架的长度方向彼此互相垂直，第一机架设置在第二机架上，所述第二机架的两端设置在第三机架上，第三机架固定设置，机械抓手设置在第一机架的末端；所述机械抓手在释放注射液瓶之前，可对已经释放的注射液瓶调整放置位置，为待释放的注射液瓶留出放置空间。

进一步，所述机械抓手的个数为第一机架个数的正整数倍，每个第一机架的末端至少设置一个机械抓手。

进一步，在抓取状态下注射液瓶被机械抓手卡住，不会从机械抓手中滑落；在张开状态下其中间间隙尺寸既大于瓶盖尺寸又大于瓶颈的尺寸，还小于瓶体的尺寸，以使得机械抓手在张开状态下能够移动至注射液瓶的瓶颈部位进行抓取。

进一步，所述第一机架长度方向为竖直方向；抓取时，所述机械抓手先沿第三机架和第二机架的长度方向移动至注射液瓶的上方，之后沿第一机架的长度方向在张开状态下移动至注射液瓶的瓶颈处，机械抓手抓取注射液瓶后又沿第一机架的长度方向移动至一定高度，再沿第二机架和第三机架的长度方向移动至与托盘中应放位置的水平坐标相同的位置，再沿第一机架的长度方向下降使注射液瓶的瓶底放至托盘的表面，并松开机械抓手。

进一步，所述第一机架为两个，每个第一机架设置有一组伺服电机、电缸，所述伺服电机控制电缸分别上下运动，带动机械抓手移动。

进一步，所述第二机架为一个，共设置有两组伺服电机、电缸，所述伺服电机控制电缸分别左右运动，带动第一机架移动，并对已经释放的注射液瓶的放置位置进行调整。

进一步，所述第三机架为两个，共设置有一个伺服电机、两组固定电缸，所述伺服电机控制电缸前后运动，带动第二机架移动。

本发明还提供了一种应用于上述注射液瓶自动装盘系统中的机械抓手，所述机械抓手包括抓手板，气缸和底座板，所述抓手板为两个并相对设置，所述气缸安装在底座板上，驱动抓手板开合，以使得两个平行正对的抓手板向内夹紧，从而卡接住所需抓取的注射液瓶，所述底座板上设置有凹槽，该凹槽是抓手板与气缸之间的连接板向内收缩的活动空间。

进一步，所述抓手板底端至少具有一对朝内的凸起，两者平行正对，卡接注射液瓶的瓶颈。

进一步，所述第一机架的末端可设置有多对抓手板。

本发明一种注射液瓶自动装盘系统具有以下优点：

该系统的机械抓手在抓取注射液瓶后，可以实现三维移动，分别为前后、左右和上下，通过伺服电机精确控制各方向上的位移，实现注射液灭菌前的自动装盘，提高设备的生产效率，减轻工作人员的操作强度，节约人力成本，提高企业的自动化程度。

该系统的机械抓手在对已经抓取的注射液瓶释放之前，可对已经释放的注射液瓶调整放置位置，为待释放的注射液瓶留出放置空间。该操作避免了托盘上放置空间的浪费，并且使得托盘上的注射液瓶彼此之间距离减小，可以互相依靠，提高了托盘转运过程中注射液瓶的稳定性。

该系统的三个机架上的动力部件均采用电缸，很容易与PLC等控制系统连接，可以实现高精密运动控制，实现高强度、高速度、高精度定位，运动平稳，噪音低，节能，干净，超长寿命，操作维护简单，适合医药生产企业的生产环境要求。

附图说明

图1为注射液自动装盘系统的立体结构图；

图2为注射液自动装盘系统的主视结构图；

图3为注射液自动装盘系统的左视结构图；

图4为注射液自动装盘系统的俯视结构图；

图5为注射液自动装盘系统中使用的机械抓手的立体结构示意图；

图6为机械抓手的主视结构图；

图7为机械抓手的俯视结构图；

图8为机械抓手的左视结构图；

图9为机械抓手变化的左视结构图。

图1中：1第一机架，2第二机架，3第三机架，4机械抓手，5注射液瓶，6托盘；

图5中：7抓手板，8气缸，9底座板；

图8中：10第一凸起，11第二凸起。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

在如图1—图4所示的实施例1中，本发明一种注射液瓶自动装盘系统，由四根支柱支撑而成，第三机架3的两端固定在两根支柱上，两个第三机架3彼此相对设置，而第二机架2的两端设置在相对的两个第三机架3上，两个第一机架1则设置在第二机架2上，其中，第一机架1、第二机架2和第三机架3的长度方向彼此互相垂直，注射液瓶自动装盘系统可分别沿第一机架1的长度方向、第二机架2的长度方向和第三机架3的长度方向运动，在每个第一机架1的末端设置有一个机械转手4，用于从排列好的等待抓取的注射液瓶5队列中，抓取注射液瓶5并通过沿第一机架1、第二机架2和第三机架3的长度方向的运动，将注射液瓶5放置在托盘6中。

如图1所示，注射液瓶5在注满注射液并封装好瓶盖后，依次运输到图1所示的两条排列通道中，并紧密排列完毕，此时启动注射液瓶自动装盘系统，机械抓手4先沿第三机架3的长度方向和第二机架2的长度方向移动至注射液瓶5的上方，使得两列第一机架1分别处于所需要抓取的两排注射液瓶5的正上方，之后机械抓手4沿第一机架1的长度方向向下移动，此时，由于机械抓手4在张开状态下的中间间隙尺寸既大于瓶盖尺寸又大于瓶颈的尺寸，使得机械抓手4能够移动至注射液瓶5的瓶颈部位进而卡接住注射液瓶5的瓶颈。

需要说明的是，该系统的第一机架1，既可以实现两个第一机架1同步动作，同时移动、抓取和释放注射液瓶5，又可以进行单独动作，即其中一个第一机架1不进行抓取和释放注射液瓶5，仅另一个第一机架1完成抓取和释放注射液瓶5的动作。

这样设置的目的在于，托盘6上已经放置好的注射液瓶5之间，距离必须足够小，否则会造成托盘6放置空间的浪费，而且注射液瓶5之间必须互相依靠才能产生稳定性，但是两个第一机架1之间的最小距离，考虑到机械抓手4的开合操作，不能满足最后两列注射液瓶5的放置要求，所以托盘6的空间设置采用了放置奇数列的尺寸，最后一步放置仅允许释放一列注射液瓶5，这样就要求两个第一机架1可以单独动作。因为每个第一机架1设置有一组伺服电机、电缸，伺服电机控制电缸分别上下运动，带动相应的机械抓手4移动，所以完全可以完成该单独动作。

机械抓手4在抓取注射液瓶5后又沿第一机架1的长度方向移动至一定高度，该高度可与第一机架1下降前的高度一致，也可设置为不同的高度，但需注意所提升的高度应满足瓶体不会因为高度过低而与其他结构发生碰撞；机械抓手4再沿第二机架2的长度方向和第三机架3的长度方向移动至托盘6中两相对边缘位置处的正上方，其与两相对边缘位置的水平坐标相同，仅竖直高度坐标不同；机械抓手4再沿第一机架1的长度方向下降使注射液瓶5的瓶底放至托盘6的表面，并松开机械抓手4，之后机械抓手4又沿第三机架3的长度方向和第二机架2的长度方向移动至注射液瓶5的上方，继续下一抓取装盘过程。

在下一装盘过程中，所放置的位置不再是托盘6的两相对边缘位置，而是在该托盘6的两相对边缘位置各向内扩展一个注射液瓶5直径的位置处。随着工作过程的持续，下一次的装盘在上一次装盘位置的基础上依次各向内扩展一个注射液瓶5的直径，直至托盘6装满为止。托盘6一旦装满，则由下一工序的部件自动将该装盘的托盘6移走，并送入新的空托盘，继续由本发明进行装盘。单个托盘的装盘过程仅持续几秒即可完成。

由于机械抓手4需要进行抓取和释放的动作，所以已经释放的注射液瓶之间距离并不紧凑，这一方面造成了托盘存储空间的浪费，另一方面在托盘转运过程中容易发生药瓶倾翻，耽误生产进程。所以本系统的机械抓手4在释放所抓取的注射液瓶之前，对已经释放的注射液瓶进行放置位置调整，即向两侧排挤一定距离，一方面为待释放的注射液瓶留出放置空间，避免了托盘上放置空间的浪费，另一方面使得托盘上的注射液瓶彼此之间距离减小，可以互相依靠，提高了托盘转运过程中注射液瓶的稳定性。

该系统采用PLC全程控制，机械抓手4对已经释放的注射液瓶进行放置位置调整的操作，可以在PLC中进行预先编程，根据系统的坐标值实现每列均调整，或者间隔2列、3列进行一次调整。因为第二机架2共设置有两组伺服电机、电缸，伺服电机控制电缸分别左右运动，带动第一机架1移动，所以完全可以完成不同方向的精确的小距离的排挤动作。

实施例2

在如图5—图9所示的实施例2中的机械抓手即实施例1中注射液瓶自动装盘系统中的机械抓手4。

如图5所示，机械抓手4包括抓手板7，气缸8和底座板9，抓手板7为两个并相对设置，气缸8安装在底座板9上，驱动抓手板7开合，以使得两个平行正对的抓手板7向内夹紧，从而卡接住所需抓取的注射液瓶，底座板9上设置有凹槽，该凹槽是抓手板7与气缸8之间的连接板向内收缩的活动空间。

凹槽的个数与抓手板7上部固定连接的连接板个数相同。气缸8的个数为抓手板7的个数的偶数倍，在本实施例中为2倍。

如图8所示，机械抓手4底端具有一对朝内的凸起，分别为第一凸起10和第二凸起11，两者平行正对设置，以便卡接注射液瓶的瓶颈，更加牢固地抓取，同时在瓶体与抓手接触时如若发生注射液瓶侧滑的时候，由于存在第一凸起10和第二凸起11，注射液瓶的瓶体会依靠在第一凸起10或第二凸起11上而不会从抓手板7中滑出，即抓手板7仍能抓取注射液瓶。当然，也不限于一对朝内的凸起，可根据需要设置多对。凸起的形状，也可根据要求设计成不同的形状如圆弧凹槽或锯齿形等，以便更牢固地抓取。

实施例2中的机械抓手可以为多对抓手板，如图9所示，即为在机械抓手上设置有实现抓取功能的两对抓手板，当然，根据场合的需要和抓取物的特征，还可以在一个机械抓手上设置更多对的抓手板，即图1所示的第一机架的末端可设置有多对抓手板。

实施例1中的注射液瓶自动装盘系统和实施例2中的应用在注射液自动装盘系统中的机械抓手可以根据应用场合的不同和使用的实际需要做适当变形。所属技术领域的技术人员应当熟知，以上描述仅是本发明的两个具体实施例，在本发明构思的基础上对本发明所做出的任何形式上的改变或修改都在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种注射液瓶自动装盘系统，其特征在于，设置有抓取并释放注射液瓶的机械抓手，所述自动装盘系统还设置有第一机架、第二机架、第三机架，其特征在于，所述机械抓手通过三个机架进行三维移动，可分别沿第一机架长度方向、第二机架长度方向和第三机架长度方向运动；第一机架、第二机架和第三机架的长度方向彼此互相垂直，第一机架设置在第二机架上，所述第二机架的两端设置在第三机架上，第三机架固定设置，机械抓手设置在第一机架的末端；所述机械抓手在释放注射液瓶之前，可对已经释放的注射液瓶调整放置位置，为待释放的注射液瓶留出放置空间；所述抓手板底端具有多对朝内的凸起，两者平行正对设置，以便卡接注射液瓶的瓶颈，在瓶体与抓手接触时如若发生注射液瓶侧滑的时候，抓手板仍能抓取注射液瓶，凸起的形状为圆弧凹槽或锯齿形。

2.根据权利要求1所述的注射液瓶自动装盘系统，其特征在于，所述机械抓手的个数为第一机架个数的正整数倍，每个第一机架的末端至少设置一个机械抓手。

3.根据权利要求1所述的注射液瓶自动装盘系统，其特征在于，在抓取状态下注射液瓶被机械抓手卡住，不会从机械抓手中滑落；在张开状态下其中间间隙尺寸既大于瓶盖尺寸又大于瓶颈的尺寸，还小于瓶体的尺寸，以使得机械抓手在张开状态下能够移动至注射液瓶的瓶颈部位进行抓取。

4.根据权利要求1所述的注射液瓶自动装盘系统，其特征在于，所述第一机架长度方向为竖直方向；抓取时，所述机械抓手先沿第三机架和第二机架的长度方向移动至注射液瓶的上方，之后沿第一机架的长度方向在张开状态下移动至注射液瓶的瓶颈处，机械抓手抓取注射液瓶后又沿第一机架的长度方向移动至一定高度，再沿第二机架和第三机架的长度方向移动至与托盘中应放位置的水平坐标相同的位置，再沿第一机架的长度方向下降使注射液瓶的瓶底放至托盘的表面，并松开机械抓手。

5.根据权利要求1所述的注射液瓶自动装盘系统，其特征在于，所述第一机架为两个，每个第一机架设置有一组伺服电机、电缸，所述伺服电机控制电缸分别上下运动，带动机械抓手移动。

6.根据权利要求1所述的注射液瓶自动装盘系统，其特征在于，所述第二机架为一个，共设置有两组伺服电机、电缸，所述伺服电机控制电缸分别左右运动，带动第一机架移动，并对已经释放的注射液瓶的放置位置进行调整。

7.根据权利要求1所述的注射液瓶自动装盘系统，其特征在于，所述第三机架为两个，共设置有一个伺服电机、两组固定电缸，所述伺服电机控制电缸前后运动，带动第二机架移动。

8.根据权利要求1所述的注射液瓶自动装盘系统，其特征在于，所述机械抓手包括抓手板，气缸和底座板，所述抓手板为两个并相对设置，所述气缸安装在底座板上，驱动抓手板开合，以使得两个平行正对的抓手板向内夹紧，从而卡接住所需抓取的注射液瓶，所述底座板上设置有凹槽，该凹槽是抓手板与气缸之间的连接板向内收缩的活动空间。

9.根据权利要求1所述的注射液瓶自动装盘系统，其特征在于，所述第一机架的末端可设置有多对抓手板。