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1 口服液灌装机的应用和分类
口服液灌装机的机械结构
1.1 液体灌装机的应用及分类
液体灌装机,适用于食品、化工和制药等行业的小剂量的酊剂和水剂类的灌装和轧盖。可自动完成输瓶、灌装、理盖、戴盖、轧盖、出瓶等工序。
口服液灌装机,从结构原理上分类:
(1) 类型一:网带+绞龙理瓶+小节距往复式跟踪灌装+变大节距三刀轧盖;
(2) 类型二:网带+大拨轮理瓶+小节距往复式跟踪灌装+变中节距单刀轧盖;
(3) 类型三:圆盘+大拨轮理瓶+小节距往复式跟踪灌装+不变小节距轧盖才。
口服液的计量灌装可大体分三类:
(1) 机械控制单向阀式柱塞泵;
(2) 蠕动泵;
(3) 步进电机控制转阀式柱塞泵。
涉及到高精度灌装场合应用,基本用伺服配置,一台设备需要用到8-30轴不等的伺服电机,例如注射液安瓿瓶的灌装。
1 口服液灌装机的控制架构
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2 口服液灌装机的工艺要求
2.1 工艺要求
(1) 灌装部分(X轴):驱动灌装喷嘴前后运动,过程分为加速区间、同步区间、返回区间。
(2) 灌装过程(X轴):同步区间速度和主轴速度一致,脉冲命令信号由安装在主轴输送带上的主轴编码器提供。原点回归之后电子凸轮进入啮合状态。通过检测主轴信号,一个周期一个期循环执行。
(3) 灌装部分(Y轴): Y轴驱动灌装喷嘴上下运动,灌装过程分为快速插入和慢速返回区间。灌装泵在慢速返回区间灌装。
(4) 灌装过程(Y轴):灌装时,Y轴快速插入瓶内,速度和距离可通过参数调整,返回区间Y轴始终和主轴速度保持一致。脉冲命令信号由主轴编码器先给X轴,再从X轴给Y轴,实现一主多从的控制架构。Y轴的同步命令信号来自X轴输出信号DO。
3.2 工艺难点
(1) 喷嘴直径为3mm,瓶口直径为6mm。
(2) 要求步进电机在变化灌装速度下,定位精度在0.5mm内。
(3) 要求步进电机在主轴变频器0-50HZ任意运行时,电机都能保持完全同步,且偏移量不得大于0.5mm。
(4) 步进电机可以在变频器低频10HZ运行时,也能保持良好的同步效果。
(5) 要求步进电机与步进电机驱动器在断电或者任意非正常操作下,能够保证灌针的位置不变。
(6) 实现无瓶不灌装。
4 解决方案
(1)采用H2U1616MT PLC作为主控系统,所有工艺参数计算和逻辑控制在PLC内部完成,内部程序实现了无瓶不灌装的工艺要求。
(2)操作界面采用IT5100T HMI,界面友好、操作简单。
(3)X轴和Y轴采用IS500A控制,速度快、精度高,误差可以控制在0.02mm之内,步进电机内置的电子凸轮功能不需要规划曲线,通过几个简单的参数设置既可,让用户更容易上手和理解;伺服能记住主轴绝对位置,实现了灌针位置与瓶子位置保持对应,永不丢失。
(4)主轴编码器采用1024线增量式差分编码器。
(5)汉德保步进电动机提供全系列产品解决方案,系统配合更紧密、可靠。实现最高300瓶/分钟的灌装速度,通过机械机构的优化(类型三)可达到400瓶/分钟。完全超过普通机械凸轮的150瓶/分钟的最高纪录。
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