膠囊灌裝流水線的研究與設計

任設東 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,本文設計了膠囊灌裝流水線上主要的功能設備,包括實現(xiàn)自動理瓶的理瓶機,自動完成膠囊數(shù)粒和灌裝的數(shù)粒灌裝機,以及后期工序的理蓋、壓緊、旋蓋裝置。并且通過分析各設備的結構和工作原理,提出了部分機構有待改進的方面,以更加完善膠囊灌裝生產(chǎn)線上各設備的功能。

關鍵詞:理瓶機 數(shù)粒灌裝機 自動理蓋 壓蓋 旋蓋

中圖分類號:TB47 文獻標識碼: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,在此基礎上對現(xiàn)有的膠囊生產(chǎn)線設備進行分析和再設計,并在一些有待改進的方面提出意見。一條完整的膠囊生產(chǎn)線上主要的設備裝置包括:理瓶機、數(shù)粒灌裝機、自動塞紙機、干燥劑塞入機、自動理蓋旋蓋機、自動貼標機,以及復雜的電氣控制設備。本文主要對理瓶機、數(shù)粒灌裝機、自動理蓋、壓蓋、旋蓋機的機構和工作原理進行論述。

1 理瓶機的設計

1.1 理瓶機的結構

理瓶機的結構圖如圖1所示。

1.2 理瓶機的工作原理

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)側成15°角,使得箱內(nèi)的藥瓶都滑向儲瓶箱底部的內(nèi)側。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。在電機的帶動下,理瓶盤將做逆時針的轉動,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,如何通過理瓶機的作用使得輸出的藥瓶都是瓶口朝上的,這是設計的關鍵。為解決在凹坑工位中瓶口朝下的藥瓶能夠翻轉過來,設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)隨著理瓶盤轉動,在導出鐵絲13的作用下順利地從出瓶導軌7中輸出。而當藥瓶是瓶口朝下時,由于瓶口是開口的,當藥瓶經(jīng)過橢圓形凸塊時,藥瓶將有向一側傾斜的趨勢,這時瓶口將順勢沿著漸高的弧形軌道運動,實現(xiàn)藥瓶的翻轉,使得原本瓶口朝下的藥瓶翻轉成為瓶口朝上,然后順利地從出瓶導軌輸出。

1.3 理瓶機中主要零件的設計

1.3.1 理瓶盤

理瓶盤由尼龍材料制成,雙層結構,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動的過程中不會側倒。理瓶盤的結構圖如圖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動,實現(xiàn)藥瓶的翻轉,使得原來瓶口朝下的藥瓶瓶口朝上。設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,達到瓶子側翻的效果。漸高弧形導軌的長度應能保證瓶子轉過至少兩個凹坑工位的路程,其最大高度應大于瓶口轉過一圈的圓周長。

2 數(shù)粒灌裝機的設計

2.1 數(shù)粒機的結構

數(shù)粒機的結構圖如圖4所示。

2.2 數(shù)粒機工作原理

數(shù)粒機要實現(xiàn)的功能是將定量的膠囊灌裝到膠囊瓶中。數(shù)粒機上底座與數(shù)粒機機座通過螺栓聯(lián)接,并且兩者與水平面都成15°的傾角,這樣數(shù)粒機中的膠囊將堆積在一側,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。電動機帶動數(shù)粒板沿逆時針方向以一定的轉速轉動,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動,從而使數(shù)粒板在轉動的同時又有抖動運動,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,當數(shù)粒板隨電機轉過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)粒底板的設計中,數(shù)粒板可以隨電機轉動,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,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、旋緊機構的設計

3.1 理蓋機的結構和工作原理

理蓋裝置采用結構簡單的吹氣式理蓋機,其結構圖如圖5所示。

將瓶蓋倒入理蓋機中,蓋子將滑入傾斜的一側,電動機帶動傳動軸轉動,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,朝下的為負向。理蓋盤帶著凹坑工位中的蓋子向上運動,當蓋子被帶到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、旋蓋機的結構和工作原理

壓蓋、旋蓋機構的結構圖如圖6所示。

當從理蓋機理好瓶蓋后,蓋子將從出蓋導軌輸出,導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 設計中待改進部分

數(shù)粒灌裝機的設計中,存在兩方面的不足:一是只能在數(shù)粒機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)粒板轉動過程中造成的破損,都應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。

在理蓋裝置的設計中,采用的是吹氣式理蓋裝置,雖然此裝置結構簡單,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入出蓋軌道,一部分負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的方式進行的,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底部,如果理蓋板工位孔中的蓋子為負向,那么就會被吹飛,此時位于出蓋導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。

參考文獻

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