CN213057631U - 一种智能灌装系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型还公开了一种智能灌装系统，包括：智能机械手、防回流组件、管路组件、管架组件和机架组件；所述智能机械手、防回流组件和管架组件均安装在机架组件上；所述管路组件的一端安装在管架组件上，管路组件的另一端安装在机架组件上；所述防回流组件位于管路组件一端，所述防回流组件用于夹持和松开管路组件；进行灌装时，通过所述智能机械手挤压管路组件实现计量输送；所述智能机械手与控制面板连接，通过控制面板设置智能机械手的运动参数。本实用新型的智能灌装系统具有结构紧凑、操作简便、计量精度高、方便维护等优点，而且整个灌装系统完全可视化，提高了发现灌装异常的概率，也提高了灌装系统的运行可靠性。

Description

一种智能灌装系统

技术领域

本实用新型主要涉及到灌装技术领域，尤其涉及一种智能灌装系统。

背景技术

目前，灌装设备应用广泛在药品、饮料、化工等流体产品的生产中，在产品的生产过程中，灌装也属于非常重要的环节。针对不同特性的流体，对灌装设备要求也不一样。现有的灌装设备都是采用泵对流体进行输送，以实现灌装。在进行高精度要求的灌装或是对特殊性能的流体进行灌装时，对于泵的性能要求也随之升高。

在现有技术中，进行高精度计量灌装时，多数还是采用柱塞泵或蠕动泵这两大类泵。在使用柱塞泵和蠕动泵进行计量灌装的过程中，也仍然存在一些影响计量的精确性、稳定性以及操作便捷性的缺陷，主要表现在：

1、柱塞泵灌装设备在进行间歇型灌装工作或是计量输送特殊性质的流体时，很容易出现卡泵、吸晶的现象，造成设备损坏报废，大大提高了成本费用；柱塞泵在工作时，泵体内腔壁与柱塞之间的相对运动会产生剪切力，对流体产品的内部分子结构具有极大的破坏性，特别是在一些大分子结构或是对分子结构完整性要求高的产品中，柱塞泵难以满足其灌装生产的条件。

2、柱塞泵灌装时流体需要流经泵体内，首先，泵体材料与流体的相容性是个大问题；其次，泵体内结构复杂，防范泵体内的卫生死角对流体造成污染也是一个大问题，由于泵体机构复杂、卫生死角多，对泵体进行拆卸、清洗、安装都非常麻烦；特别是应用在生物制药等一些高要求的生产环境时，对药液的交叉污染等风险问题的把控难度较大。

3、蠕动泵灌装设备主要是通过挤压软管，然后泵体运动，将管腔内的液体排出而实现灌装，流体的吸入则是借由软管进行弹性恢复时所产生的负压而吸入；在生产过程中，蠕动泵快速挤压软管，软管的弹性恢复时间非常短、恢复的程度也存在较大差异，造成计量精度不稳定；另外，软管长时间受到多组滚轮的挤压，造成磨损大、变形大，需要花大量时间去进行精度调整，耗费人力成本。

4、蠕动泵整体体积较大，传动部件等机械零件均设置在泵体内，在要求严格的药品、生物制品或其他特殊要求的产品的生产过程中，需要在动态A级区域生产灌装时，很容易造成生产区域污染，无法满足药品或生物制品的生产要求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、操作简便、密封性好、安全可靠、计量精度高、适用于无菌生产环境、并且适用于多种特性流体的计量输送的智能灌装方法及系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种智能灌装系统，包括：智能机械手、防回流组件、管路组件、管架组件和机架组件；所述智能机械手、防回流组件和管架组件均安装在机架组件上；所述管路组件的一端安装在管架组件上，管路组件的另一端安装在机架组件上；所述防回流组件位于管路组件一端，所述防回流组件用于夹持和松开管路组件；进行灌装时，通过所述智能机械手挤压管路组件实现计量输送；所述智能机械手与控制面板连接，通过控制面板设置智能机械手的运动参数。

作为本实用新型的进一步改进，所述智能机械手为三轴机械手；所述智能机械手的夹爪为双滚轮，通过双滚轮挤压管路组件。

作为本实用新型的进一步改进，所述智能机械手为两轴机械手；所述智能机械手的夹爪为单滚轮，通过单滚轮挤压管路组件。

作为本实用新型的进一步改进，所述管路组件包括分液器、弹性软管、软管接头和灌针；所述分液器安装在机架组件上；所述弹性软管的两端设置有软管接头，两个所述软管接头分别安装在管架组件两端，使得弹性软管在管架组件上处于拉直状态。

作为本实用新型的进一步改进，所述管架组件包括管架支撑柱、下限位件和上限位件；所述管架支撑柱安装在机架组件上；所述下限位件和上限位件分别安装在管架支撑柱两端，所述下限位件和上限位件分别对弹性软管两端的软管接头进行限位。

作为本实用新型的进一步改进，所述下限位件和上限位件之间还设置有挡板，所述挡板用于辅助智能机械手挤压弹性软管。

作为本实用新型的进一步改进，所述防回流组件包括防回流阀、夹管支撑柱和安装座；所述夹管支撑柱安装在机架组件上，所述安装座设置在夹管支撑柱顶部，所述防回流阀设置在安装座上。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型的智能灌装系统，将智能机械手与防回流组件、管路组件、管架组件均集成安装在机架组件上，具有结构紧凑、操作简便、计量精度高、方便维护等优点，而且整个灌装系统完全可视化，提高了发现灌装异常的概率，也提高了灌装系统的运行可靠性。进行灌装时，通过智能机械手挤压管路组件实现计量输送，灌装流体只流经管路组件而不与灌装系统中的其他机械零件接触，避免了交叉污染。同时，智能机械手的外壁整体密封，使得该智能灌装系统可以广泛适用于各种严苛的无菌生产环境，并且不会污染生产区域。此外，智能机械手与控制面板连接，通过控制面板设置智能机械手的运动参数，与传统的灌装系统相比，极大地节省了人工调整灌装精度所耗费的时间和精力；而且根据实际的生产需求，也可以通过一个控制面板控制多个智能机械手的压管动作，提高了灌装过程的自动化和智能化，同时也降低了灌装系统的安装体积、降低了人力劳动强度和生产成本。

2、本实用新型的智能灌装系统，通过采用三轴的双滚轮智能机械手或两轴的单滚轮智能机械手挤压管路组件，有效减小了管路组件与滚轮之间的摩擦磨损，提高了管路组件的使用寿命。同时，智能机械手采用直线往复的间歇性运动方式，给管路组件中的弹性软管提供了足够的弹性恢复时间，确保了灌装精度的稳定性；而且，滚轮的直线运动和滚轮挤压管路组件的运动同步进行，具有较低的剪切力，有效保护了流体分子内部结构的完整性。

3、本实用新型的智能灌装系统，通过管架组件上的限位件将管路组件中的弹性软管拉直安装在机架组件上，并将管路组件的分液器对应安装在机架组件侧部，使得管路组件完全裸露、整个灌装系统完全可视化，既有利于及时发现灌装异常情况，又具有清洁卫生、更换方便、降低维护成本等优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中的智能灌装系统的结构原理示意图之一。

图2为本实用新型实施例1中的智能灌装系统的结构原理示意图之二。

图3为本实用新型实施例1中的智能灌装系统的结构原理示意图之三。

图4为本实用新型实施例1中的智能灌装系统的结构原理示意图之四。

图5为本实用新型实施例2中的智能灌装系统的结构原理示意图之一。

图6为本实用新型实施例2中的智能灌装系统的结构原理示意图之二(省略了管架组件、防回流组件等)。

图7为本实用新型实施例2中的单滚轮智能机械手与弹性软管之间的位置关系示意图。

图例说明：

1、双滚轮；2、防回流组件；21、防回流阀；22、夹管支撑柱；23、夹管连接杆；24、安装座；3、管路组件；30、分液器；31、弹性软管；32、软管接头；33、灌针；4、管架组件；41、管架支撑柱；42、下限位件；43、上限位件；5、机架组件；6、单滚轮；7、挡板。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

本实用新型的智能灌装方法，在灌装系统中设置智能机械手，进行灌装时，通过智能机械手挤压管路组件实现计量输送；所述智能机械手与控制面板连接，通过控制面板设置智能机械手的运动参数。

通过在灌装系统中设置智能机械手，进行灌装时，利用智能机械手挤压管路组件实现计量输送，灌装流体只流经管路组件而不与灌装系统中的其他机械零件接触，避免了交叉污染，提高了灌装的安全可靠性。另外，智能机械手与控制面板连接，通过控制面板设置智能机械手的运动参数，在实际生产过程中，可以通过一个控制面板控制多个智能机械手的压管动作，极大地提高了灌装过程的自动化、智能化，同时也降低了灌装系统的安装体积、降低了人力劳动强度和生产成本。

进一步的，智能机械手为三轴机械手；相应的，智能机械手的夹爪为双滚轮，通过双滚轮挤压管路组件。或者，智能机械手为两轴机械手；相应的，智能机械手的夹爪为单滚轮，通过单滚轮挤压管路组件。

通过将智能机械手的前端设置为滚轮的形式，利用滚轮挤压管路组件，实现流体的计量输送，一方面可以减轻管路组件的磨损，提高管路组件的使用寿命，另一方面，与传统的灌装方法相比，采用智能机械手代替了直线往复组件和升降驱动组件，有效简化了灌装系统的结构设置，避免了直线往复组件和升降驱动组件之间的传动损耗，灌装过程更加简单高效。

实施例1

如图1至图4所示，本实用新型的用于实施上述智能灌装方法的智能灌装系统，包括：智能机械手、防回流组件2、管路组件3、管架组件4和机架组件5；智能机械手、防回流组件2和管架组件4均安装在机架组件5上；管路组件3的一端安装在管架组件4上，管路组件3的另一端安装在机架组件5上；防回流组件2位于管路组件3一端，防回流组件2用于夹持和松开管路组件3；进行灌装时，通过智能机械手挤压管路组件3实现计量输送；智能机械手与控制面板连接，通过控制面板设置智能机械手的运动参数。

本实施例中，将智能机械手与防回流组件2、管路组件3、管架组件4均集成安装在机架组件5上，具有结构紧凑、操作简便、计量精度高、维护方便等优点，而且整个灌装系统完全可视化，提高了发现灌装异常的概率，也提高了灌装系统的运行可靠性。进行灌装时，通过智能机械手挤压管路组件3实现计量输送，灌装流体只流经管路组件3而不与灌装系统中的其他机械零件接触，避免了交叉污染。同时，智能机械手的外壁整体密封，使得该智能灌装系统可以广泛适用于各种严苛的无菌生产环境，并且不会污染生产区域。此外，智能机械手与控制面板连接，通过控制面板设置智能机械手的运动参数(如智能机械手在X/Y/Z方向上的运动参数)，与传统的灌装系统相比，极大地节省了人工调整灌装精度所耗费的时间和精力；而且根据实际的生产需求，也可以通过一个控制面板控制多个智能机械手的压管动作，提高了灌装过程的自动化和智能化，同时也降低了灌装系统的安装体积、降低了人力劳动强度和生产成本。

需要说明的是，在通过控制面板设置智能机械手挤压管路组件的直线运动参数的过程中，弹性软管的横截面积是已知的，则根据理论灌装量可以计算出智能机械手挤压弹性软管的理论行程，然后再根据实际的灌装量对智能机械手挤压管路组件的实际行程进行微量调整。在实际的灌装过程中，也可以通过实时监控灌装量，及时对智能机械手的运动行程进行补偿调整，以确保灌装精度的稳定性。相比于传统的灌装系统，本实施例的智能灌装系统具有更高的调节灵活性，且灌装的精度和稳定性也更高。可以理解，若要对灌装量进行较大范围的调整，则可以考虑采用更换不同管径的弹性软管，并配合上述微量调整的方式来实现。当然，控制面板不仅仅只是用来设置智能机械手挤压弹性软滚的直线运动行程，也可以设置智能机械手与弹性软管之间的接触距离，以确定最佳的挤压位置。

如图1所示，本实施例中，智能机械手为三轴机械手；智能机械手的夹爪为双滚轮1，通过双滚轮1挤压管路组件3。具体的，通过采用三轴的双滚轮智能机械手挤压管路组件3，有效减小了管路组件3与滚轮1之间的摩擦磨损，提高了管路组件3的使用寿命。同时，智能机械手采用直线往复的间歇性运动方式，给管路组件3中的弹性软管31提供了足够的弹性恢复时间，确保了灌装精度的稳定性；而且，滚轮的直线运动和滚轮挤压管路组件的运动同步进行，具有较低的剪切力，有效保护了流体分子内部结构的完整性。通过控制面板灵活调整智能机械手的双滚轮1之间的间距，一方面可以避免因双滚轮1的过度挤压而加大弹性软管31的损耗，另一方面也可以防止双滚轮1之间间距过大、挤压弹性软管31的力度不足，造成理论灌装量与实际灌装量差距过大，影响灌装精度。

如图1和图3所示，本实施例中，管路组件3包括分液器30、弹性软管31、软管接头32和灌针33；分液器30安装在机架组件5上；弹性软管31的两端设置有软管接头32，两个软管接头32分别安装在管架组件4两端，使得弹性软管31在管架组件4上处于拉直状态。

本实施例中，管路组件3中的分液器30是固定安装在机架组件5的侧部，弹性软管31直接与分液器30连接，软管接头32卡设在管架组件4上，使得弹性软管31在管架组件4上处于拉直状态，且弹性软管31处于智能机械手的双管轮1之间，便于双滚轮智能机械手挤压弹性软管31进行流体计量输送。可以理解，在实际生产过程中，分液器30在机架组件5上的安装位置无需进行具体限定，分液器30也可以与管架组件4一起固定安装在机架组件5顶部，只要能够确保弹性软管31在管架组件4上处于拉直状态，且弹性软管31处于智能机械手的双管轮1之间，不影响灌装的顺利进行即可。

如图1和图4所示，本实施例中，管架组件4包括管架支撑柱41、下限位件42和上限位件43；管架支撑柱41安装在机架组件5上；下限位件42和上限位件43分别安装在管架支撑柱41两端，下限位件42和上限位件43分别对弹性软管31两端的软管接头32进行限位。

本实施例中，通过将管架支撑柱41固定在机架组件5上，并在管架支撑柱41上设置限位件，即组成了结构简单、稳定牢固的管架组件4。通过将两个软管接头32卡接在相应的限位件上，即可实现弹性软管31的快速固定拉直，智能机械手挤压拉直状态的弹性软管31，完成流体的计量输送。可以理解，在实际的应用过程中，管架组件4的下限位件42和上限位件43之间的距离，可以根据实际的灌装需求进行适应性调整。当然，也可以通过调节智能机械手的单程运动路径来调整灌装量，或者更换不同管径的弹性软管31进行灌装量调整。

如图1和图3所示，本实施例中，防回流组件2包括防回流阀21、夹管支撑柱22和安装座24；夹管支撑柱22安装在机架组件5上，安装座24设置在夹管支撑柱22顶部，防回流阀21设置在安装座24上。防回流阀21与软管组件3配合以进行防回流操作。可以理解，根据实际需要，防回流阀21具体可以是单向阀或夹管阀或截止阀，或者通断阀，但也不仅限于通断阀和上述阀组。

工作时，如图2所示，打开防回流阀21，智能机械手运动至管架组件4的底端，且智能机械手的双滚轮1合拢并挤压弹性软管31，使得弹性软管31内壁相贴合。如此，以双滚轮1对弹性软管31的挤压处为界，弹性软管31的内部被分为上、下两腔，即，处于双滚轮1上方的弹性软管31内部为上腔，处于双滚轮1下方的弹性软管31内部为下腔。智能机械手挤压弹性软管31由图2所示的位置向上运动经过图3所示的位置，再运动至预设的终点位置，即完成单次计量灌装。在智能机械手挤压弹性软管31并向上运动的过程中，处于双滚轮1上方的弹性软管31上腔空间变小，使得软管内部压力增大，软管内的流体最终从灌针31被挤出；处于双滚轮1下方的弹性软管31下腔则依靠弹性恢复力所产生的负压将分液器30中的流体吸入。当流体的排出量达到灌装要求时，智能机械手停止运动，且双滚轮1松开弹性软管31，即完成了流体计量灌装。同时，防回流阀21关闭，以防止液体回流。此后，智能机械手复位至初始位置，等待下一次计量灌装作业，如此反复，实现持续计量灌装。

实施例2

如图5至图7所示，本实用新型的用于实施上述智能灌装方法的智能灌装系统，其结构设置和工作原理与实施例1中的智能灌装系统大致相同，区别点在于：智能机械手为两轴机械手；智能机械手的夹爪为单滚轮6，通过单滚轮6挤压管路组件3。相应的，在下限位件42和上限位件43之间还设置有挡板7，挡板7用于辅助单滚轮智能机械手挤压弹性软管31，实现流体的计量输送。

需要说明的是，如图6和图7所示，本实施例中，挡板7在下限位件42和上限位件43之间的设置位置是与软管接头32相对应的，主要目的就是为了使拉直状态的弹性软管31处于挡板7和智能机械手的单滚轮6之间。当智能机械手的单滚轮6向前挤压弹性软管31时，位于弹性软管31另一侧的挡板7会对弹性软管31施加限位，进一步的，智能机械手使得弹性软管31内壁压紧贴合后，智能机械手沿着挡板7向上运动，带动挤压弹性软管31的单滚轮6沿一个方向滚动，将弹性软管31内的流体从灌针31挤出，实现灌装。本实施例中，主要的消耗件为压紧段的弹性软管31，但弹性软管31被压紧后，单滚轮6与弹性软管31之间主要存在滚动摩擦，对弹性软管31造成的磨损较小，并不会对弹性软管31的使用寿命造成不利影响。

工作时，打开防回流阀21，智能机械手运动至管架组件4的底端，且智能机械手的单滚轮6靠近并挤压弹性软管31，在挡板7的配合下，使得弹性软管31内壁相贴合。如此，以单滚轮6对弹性软管31的挤压处为界，弹性软管31的内部被分为上、下两腔，即，处于单滚轮6上方的弹性软管31内部为上腔，处于单滚轮6下方的弹性软管31内部为下腔。在智能机械手挤压弹性软管31并沿着挡板7向上运动的过程中，处于单滚轮6上方的弹性软管31上腔空间变小，使得软管内部压力增大，软管内的流体最终从灌针31被挤出；处于单滚轮6下方的弹性软管31下腔则依靠弹性恢复力所产生的负压将分液器30中的流体吸入。当流体的排出量达到灌装要求时，智能机械手停止运动，且单滚轮6松开弹性软管31，即完成了流体计量灌装。同时，防回流阀21关闭，以防止液体回流。此后，智能机械手复位至初始位置，等待下一次计量灌装作业，如此反复，实现持续计量灌装。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种智能灌装系统，其特征在于，包括：智能机械手、防回流组件(2)、管路组件(3)、管架组件(4)和机架组件(5)；所述智能机械手、防回流组件(2)和管架组件(4)均安装在机架组件(5)上；所述管路组件(3)的一端安装在管架组件(4)上，管路组件(3)的另一端安装在机架组件(5)上；所述防回流组件(2)位于管路组件(3)一端，所述防回流组件(2)用于夹持和松开管路组件(3)；进行灌装时，通过所述智能机械手挤压管路组件(3)实现计量输送；所述智能机械手与控制面板连接，通过控制面板设置智能机械手的运动参数。

2.根据权利要求1所述的智能灌装系统，其特征在于，所述智能机械手为三轴机械手；所述智能机械手的夹爪为双滚轮(1)，通过双滚轮(1)挤压管路组件(3)。

3.根据权利要求1所述的智能灌装系统，其特征在于，所述智能机械手为两轴机械手；所述智能机械手的夹爪为单滚轮(6)，通过单滚轮(6)挤压管路组件(3)。

4.根据权利要求2或3所述的智能灌装系统，其特征在于，所述管路组件(3)包括分液器(30)、弹性软管(31)、软管接头(32)和灌针(33)；所述分液器(30)安装在机架组件(5)上；所述弹性软管(31)的两端设置有软管接头(32)，两个所述软管接头(32)分别安装在管架组件(4)两端，使得弹性软管(31)在管架组件(4)上处于拉直状态。

5.根据权利要求4所述的智能灌装系统，其特征在于，所述管架组件(4)包括管架支撑柱(41)、下限位件(42)和上限位件(43)；所述管架支撑柱(41)安装在机架组件(5)上；所述下限位件(42)和上限位件(43)分别安装在管架支撑柱(41)两端，所述下限位件(42)和上限位件(43)分别对弹性软管(31)两端的软管接头(32)进行限位。

6.根据权利要求5所述的智能灌装系统，其特征在于，所述下限位件(42)和上限位件(43)之间还设置有挡板(7)，所述挡板(7)用于辅助智能机械手挤压弹性软管(31)。

7.根据权利要求5或6所述的智能灌装系统，其特征在于：所述防回流组件(2)包括防回流阀(21)、夹管支撑柱(22)和安装座(24)；所述夹管支撑柱(22)安装在机架组件(5)上，所述安装座(24)设置在夹管支撑柱(22)顶部，所述防回流阀(21)设置在安装座(24)上。

Images