膠囊灌裝流水線的研究與設(shè)計

任設(shè)東 沈益泉 姜曉源 林超

摘 要:針對膠囊制藥企業(yè)對自動化膠囊灌裝生產(chǎn)線的需求,本文設(shè)計了膠囊灌裝流水線上主要的功能設(shè)備,包括實現(xiàn)自動理瓶的理瓶機(jī),自動完成膠囊數(shù)粒和灌裝的數(shù)粒灌裝機(jī),以及后期工序的理蓋、壓緊、旋蓋裝置。并且通過分析各設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理,提出了部分機(jī)構(gòu)有待改進(jìn)的方面,以更加完善膠囊灌裝生產(chǎn)線上各設(shè)備的功能。

關(guān)鍵詞:理瓶機(jī) 數(shù)粒灌裝機(jī) 自動理蓋 壓蓋 旋蓋

中圖分類號:TB47 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)10(c)-0175-02

隨著制藥業(yè)的快速發(fā)展,對藥品包裝行業(yè)提出了更高的要求。為了達(dá)到國家藥品GMP的要求,大部分的藥品包裝行業(yè)都在尋求全自動化的藥品包裝生產(chǎn)線。本次的研究與設(shè)計通過對紹興市新昌縣膠囊生產(chǎn)基地調(diào)研之后,在此基礎(chǔ)上對現(xiàn)有的膠囊生產(chǎn)線設(shè)備進(jìn)行分析和再設(shè)計,并在一些有待改進(jìn)的方面提出意見。一條完整的膠囊生產(chǎn)線上主要的設(shè)備裝置包括:理瓶機(jī)、數(shù)粒灌裝機(jī)、自動塞紙機(jī)、干燥劑塞入機(jī)、自動理蓋旋蓋機(jī)、自動貼標(biāo)機(jī),以及復(fù)雜的電氣控制設(shè)備。本文主要對理瓶機(jī)、數(shù)粒灌裝機(jī)、自動理蓋、壓蓋、旋蓋機(jī)的機(jī)構(gòu)和工作原理進(jìn)行論述。

1 理瓶機(jī)的設(shè)計

1.1 理瓶機(jī)的結(jié)構(gòu)

理瓶機(jī)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

1.2 理瓶機(jī)的工作原理

膠囊藥瓶由人工倒入儲瓶箱6內(nèi),儲瓶箱的底部與水平面向內(nèi)側(cè)成15°角,使得箱內(nèi)的藥瓶都滑向儲瓶箱底部的內(nèi)側(cè)。雙層理瓶盤11與儲瓶箱平行安裝,這樣位于底部的部分藥瓶將滑入到理瓶盤的凹坑工位中。在電機(jī)的帶動下,理瓶盤將做逆時針的轉(zhuǎn)動,同時將滑入凹坑工位中的藥瓶從儲瓶箱的底部帶到水平位置。考慮到凹坑中的藥瓶有的是瓶口朝上的,有的是瓶口朝下的,如何通過理瓶機(jī)的作用使得輸出的藥瓶都是瓶口朝上的,這是設(shè)計的關(guān)鍵。為解決在凹坑工位中瓶口朝下的藥瓶能夠翻轉(zhuǎn)過來,設(shè)計過程中在儲瓶箱靠近水平位置的底部焊接了一個橢圓狀的凸塊12,在其附近安裝了一條漸高弧形軌道4。當(dāng)凹坑中的藥瓶是瓶口朝上時,由于藥瓶底部沒有空間,則藥瓶經(jīng)過橢圓形凸塊時只是微小的振動,繼續(xù)隨著理瓶盤轉(zhuǎn)動,在導(dǎo)出鐵絲13的作用下順利地從出瓶導(dǎo)軌7中輸出。而當(dāng)藥瓶是瓶口朝下時,由于瓶口是開口的,當(dāng)藥瓶經(jīng)過橢圓形凸塊時,藥瓶將有向一側(cè)傾斜的趨勢,這時瓶口將順勢沿著漸高的弧形軌道運(yùn)動,實現(xiàn)藥瓶的翻轉(zhuǎn),使得原本瓶口朝下的藥瓶翻轉(zhuǎn)成為瓶口朝上,然后順利地從出瓶導(dǎo)軌輸出。

1.3 理瓶機(jī)中主要零件的設(shè)計

1.3.1 理瓶盤

理瓶盤由尼龍材料制成,雙層結(jié)構(gòu),總的厚度比藥瓶的高度略小。理瓶盤周邊的凹坑工位比藥瓶的底部最大直徑大,最外邊的直徑與理瓶機(jī)儲瓶箱直徑略小,這樣保證在凹坑內(nèi)的藥瓶在隨理瓶盤轉(zhuǎn)動的過程中不會側(cè)倒。理瓶盤的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

1.3.2 橢圓形凸塊和漸高弧形軌道

圖3中1為橢圓形凸塊,2為漸高弧形軌道,當(dāng)瓶口朝下的藥瓶經(jīng)過凸塊時,藥瓶將在漸高弧形軌道的阻擋下將向圖中的右側(cè)傾斜,此時瓶口將接觸弧形軌道。藥瓶在理瓶盤的帶動下并沿著逐漸增高的弧形軌道運(yùn)動,實現(xiàn)藥瓶的翻轉(zhuǎn),使得原來瓶口朝下的藥瓶瓶口朝上。設(shè)計過程中要求橢圓形凸塊的寬度比瓶口的半徑略小,這樣能夠使得經(jīng)過凸塊時大部分的瓶子是處于凌空狀態(tài)的,達(dá)到瓶子側(cè)翻的效果。漸高弧形導(dǎo)軌的長度應(yīng)能保證瓶子轉(zhuǎn)過至少兩個凹坑工位的路程,其最大高度應(yīng)大于瓶口轉(zhuǎn)過一圈的圓周長。

2 數(shù)粒灌裝機(jī)的設(shè)計

2.1 數(shù)粒機(jī)的結(jié)構(gòu)

數(shù)粒機(jī)的結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

2.2 數(shù)粒機(jī)工作原理

數(shù)粒機(jī)要實現(xiàn)的功能是將定量的膠囊灌裝到膠囊瓶中。數(shù)粒機(jī)上底座與數(shù)粒機(jī)機(jī)座通過螺栓聯(lián)接,并且兩者與水平面都成15°的傾角,這樣數(shù)粒機(jī)中的膠囊將堆積在一側(cè),底層與數(shù)粒板接觸的膠囊將落到數(shù)粒板的工位孔中,每個工位孔只能容下一粒膠囊,工位孔的數(shù)量決定了一次灌裝后一瓶膠囊的數(shù)量。電動機(jī)帶動數(shù)粒板沿逆時針方向以一定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,將各個工位孔中的膠囊往上帶。電磁鐵的得電和失電使得銜鐵不斷地做抖動運(yùn)動,從而使數(shù)粒板在轉(zhuǎn)動的同時又有抖動運(yùn)動,保證膠囊能夠順利地落到工位孔中。數(shù)粒底板是靜止不動的,與數(shù)粒板有一定的間隙,保證工位孔中的膠囊能夠隨著數(shù)粒板向上爬行,當(dāng)數(shù)粒板隨電機(jī)轉(zhuǎn)過180°后,數(shù)粒底板有一扇形空洞,此時工位孔中膠囊都將掉落到數(shù)粒機(jī)的底座上,并通過出口漏斗將膠囊灌裝到流水線上的膠囊瓶中。

在數(shù)粒板和數(shù)粒底板的設(shè)計中,數(shù)粒板可以隨電機(jī)轉(zhuǎn)動,數(shù)粒板的板面上對稱分布兩個陣列的工位孔,這樣一個陣列的工位孔在進(jìn)行填裝膠囊的同時另一個陣列的工位孔在卸下膠囊,可以提高生產(chǎn)效率。數(shù)粒底板是靜止不動的,位于數(shù)粒板的下側(cè),主要起對膠囊的支撐作用,兩者間有一定的間隙隔開。

3 理蓋、壓蓋、旋緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計

3.1 理蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理

理蓋裝置采用結(jié)構(gòu)簡單的吹氣式理蓋機(jī),其結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

將瓶蓋倒入理蓋機(jī)中,蓋子將滑入傾斜的一側(cè),電動機(jī)帶動傳動軸轉(zhuǎn)動,在理蓋盤的作用下,蓋子將順勢掉入理蓋盤的凹坑工位中。這時凹坑工位中的蓋子有兩種擺放的方式,稱蓋子旋口朝上的為正向,朝下的為負(fù)向。理蓋盤帶著凹坑工位中的蓋子向上運(yùn)動,當(dāng)蓋子被帶到1號吹氣孔上方時,如果蓋子是正向的,那么吹氣口被蓋子底堵住,蓋子可以正常通過,從出蓋軌道中輸出;如果蓋子是負(fù)向的,那么將被1號吹氣口吹翻掉回到理蓋盤中,重新理蓋。

3.2 壓蓋、旋蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理

壓蓋、旋蓋機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。

當(dāng)從理蓋機(jī)理好瓶蓋后,蓋子將從出蓋導(dǎo)軌輸出,導(dǎo)軌的出口端與水平面傾斜,且有一夾蓋裝置,使蓋子按順序排列在軌道中。在輸送帶的帶動下,藥瓶向前運(yùn)動,通過蓋子的上方時,由于蓋子是傾斜放置的,此時藥瓶將順勢把瓶蓋帶走,在光電傳感器感應(yīng)到藥瓶時壓蓋器將壓下,使蓋子壓牢藥瓶口,再經(jīng)過三對旋緊輪的旋緊,即可將蓋子與瓶子旋緊。

4 設(shè)計中待改進(jìn)部分

數(shù)粒灌裝機(jī)的設(shè)計中,存在兩方面的不足:一是只能在數(shù)粒機(jī)中有足夠多膠囊的情況下才能將數(shù)粒板上的工位孔全部填滿。如果膠囊數(shù)不夠多那么會造成很多工位孔是空的,導(dǎo)致每瓶的膠囊數(shù)不正確。要實現(xiàn)每瓶膠囊數(shù)目正確,就要求每次數(shù)粒灌裝都要有比實際所需的膠囊數(shù)要多,灌裝結(jié)束后要人工清理多余的膠囊。二是如何清除破損的膠囊,由于膠囊制造出來時的破損或者在數(shù)粒板轉(zhuǎn)動過程中造成的破損,都應(yīng)采取必要的方法將已破損的膠囊分離出來,保證灌裝到藥瓶中膠囊的質(zhì)量。

在理蓋裝置的設(shè)計中,采用的是吹氣式理蓋裝置,雖然此裝置結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便,但也存在一些不足。工作可靠性不夠,瓶蓋供送不夠平穩(wěn)。在理蓋的過程中不能保證每個瓶蓋都是以正向進(jìn)入出蓋軌道,一部分負(fù)向的蓋子也有可能被送入出蓋軌道。由于出蓋軌道中的瓶蓋移動是通過逐個推進(jìn)的方式進(jìn)行的,在最底部的蓋子被瓶子帶走后,后方的蓋子在推力的作用下到達(dá)底部,如果理蓋板工位孔中的蓋子為負(fù)向,那么就會被吹飛,此時位于出蓋導(dǎo)軌中的蓋子無法向前移動,如果這時輸送帶上有瓶子通過,那么將沒有蓋子可以帶走。其次,理蓋裝置只能適用于大小差不多的一類蓋子,蓋子過大或過小,理蓋裝置就不能實現(xiàn)其功能,通用性不夠好。

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