一种吸管灌料机构及吸管灌料方法与流程

本发明属于机械设备，具体来说，特别涉及一种吸管灌料机构及吸管灌料方法。

背景技术：

1、吸管灌装是指将固体颗粒物料装入细长的管状容器内，随后对该管状容器的两端进行压封，以形成便于运输和使用的单剂量颗粒制品。此类制品例如包括速溶颗粒吸管、颗粒剂给药吸管、吸管糖等，广泛应用于医药、食品与日化领域。吸管的典型规格为内径3mm至8mm、长度80mm至200mm，待装颗粒的粒径通常为100μm至2000μm。

2、相关技术中，颗粒物料的灌装主要采用以下三种技术路线。

3、其一为重力自流式灌装。该类机构通常包括颗粒仓、位于颗粒仓下方的注料管以及位于注料管下方的放料管，颗粒物料在自身重力作用下由颗粒仓经注料管、放料管落入吸管。例如，公开号为cn113525808a的中国发明专利申请公开了一种全自动吸管速溶颗粒两端压封灌装设备，包括：吸管料机，所述吸管料机的一侧设置有吸管仓，所述吸管料机的下方固定有储物底座；吸管压板，其安置在所述吸管仓的内部；铰链，其安装在所述吸管仓的一侧；吸管转轮，其安装在所述吸管仓的下方，所述吸管转轮的外侧固定有转轮啮齿；电机等。该类机构的缺陷在于：由于吸管内径小、管身长，颗粒物料在细长管内下落时所受的管壁摩擦阻力与堵塞概率随管长与粒径比的增大而急剧上升，颗粒极易在管内搭桥、架桥而形成堵塞；同时，落料量依靠落料时间进行控制，计量精度低，且颗粒在管内堆积不均，导致每支吸管的装量一致性差。

4、其二为旋转式容积计量灌装。该类机构通常包括环形分布的定量杯、位于定量杯下方的转盘以及拨轮输送装置，容器随转盘或拨轮移动至定量杯下方完成下料。例如，公开号为cn117533563a的中国发明专利申请公开了一种高速量杯式颗粒灌装机，包括有进出罐输送装置、进出罐拨轮装置、料仓、主传动装置、主升降装置、拖罐导罐装置、灌装阀机构、外盘升降装置、量杯盘、料盘和清洗装置，主升降装置上方安装有料盘，料盘外侧安装有量杯盘，量杯盘下方安装有外盘升降装置，料盘下方与主传动装置转动连接，料盘一侧设有进出罐输送装置，料盘一侧设有进出罐拨轮装置，料盘的另一侧设有灌装阀机构，料盘上方设有料仓，料盘下方安装有拖罐导罐装置，料盘与灌装阀均设有清洗装置。该类机构的缺陷在于：其一，容器须随转盘或拨轮同步运动方可与定量杯逐一对位，难以与静止的细长吸管实现逐支对位；其二，定量杯下方的下料仍依赖颗粒自身重力，颗粒落入细长吸管时同样存在上述堵塞与堆积问题；其三，结构庞大、换型困难，难以适应小批量多规格的生产需求。

5、其三为负压灌装。在液体灌装领域，已有采用容器侧负压抽吸计量件内液体的技术方案。例如，公开号为cn217411272u的中国实用新型专利公开了一种浆料灌装系统，其灌浆斗与抽吸管分别位于催化剂载体的上下两侧，灌浆斗与抽吸管分别由第一升降装置与第二升降装置带动并与催化剂载体的上端、下端密封对接，抽吸管与真空泵连通以抽除多余浆料。在颗粒物料领域，亦有采用负压取料的技术方案，例如公开号为cn211685706u的中国实用新型专利公开了一种颗粒计数真空灌装机，其负压取料管在物料存储机构内上下往复运动，以负压吸取颗粒物料。然而，上述负压灌装的技术方案均无法直接适用于细长吸管内的固体颗粒灌装。其原因在于存在如下相互矛盾的两难：若将吸管的下端保持敞开，则在对吸管内抽真空时，气体将携同颗粒物料自吸管下端一并排出，吸管内无法建立起足以驱动颗粒物料移动的负压，且颗粒物料会大量散逸；若将吸管的下端完全封闭，则吸管内部的气体无排出通路，管内同样无法建立起负压。因此，在细长吸管内灌装固体颗粒时，如何同时满足"管内气体能够排出"与"颗粒物料不能逸出"这一对相互矛盾的要求，成为制约负压灌装技术在该领域应用的关键障碍。此外，负压灌装要求颗粒物料在被吸附前处于单列有序状态，而现有振动送料装置输出的颗粒物料多呈杂乱堆积状态，成团吸附会导致计量失准与通道堵塞。

6、综上，现有技术中尚缺乏一种能够同时实现计量精确、输送不堵塞且能够可靠入管的吸管颗粒灌料机构。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种吸管灌料机构及吸管灌料方法，以解决在细长吸管内灌装固体颗粒物料时所存在的计量精度低、颗粒易堵塞以及颗粒难以可靠入管的技术问题。

2、本发明是通过以下技术方案实现的。

3、本发明提供一种吸管灌料机构，包括：

4、夹爪组件，包括至少一个夹爪，每个所述夹爪用于夹持一根吸管；所述吸管的底部设有封堵件，所述封堵件的表面设有微孔，所述微孔的孔径小于待灌装颗粒物料的最小粒径，所述封堵件被配置为允许气体通过而阻挡所述颗粒物料通过；

5、供料机构，包括储有所述颗粒物料的供料斗、第一出料通道和第一振荡器；所述第一出料通道位于所述供料斗的下方，所述第一出料通道由至少两条相互平行的水平通道组成；所述第一振荡器设置于所述第一出料通道的下方，在所述第一振荡器的振动作用下，所述颗粒物料沿所述水平通道的长度方向移动；

6、下料机构，包括下料斗、量杯组件、下料安装板、下料导管和真空组件；所述下料斗用于承接所述第一出料通道输出的所述颗粒物料；所述量杯组件设置于所述下料斗的下方，所述量杯组件包括多个量杯以及电磁组件，所述电磁组件驱动所述量杯在第一位置与第二位置之间移动；所述下料安装板设置于所述量杯组件的下方，所述下料安装板上设有多个分别与所述量杯一一对应的下料通道；所述量杯位于所述第一位置时与对应的所述下料通道连通，所述量杯位于所述第二位置时与所述下料通道断开连通；所述下料导管设置于所述下料通道的下方，并与所述吸管的顶部密封对接；

7、所述真空组件包括真空吸嘴，所述真空吸嘴与所述吸管的底部密封对接，以在所述吸管的内部形成负压，使所述量杯内的所述颗粒物料经所述下料通道、所述下料导管被吸入所述吸管内。

8、在一种可能的实现方式中，所述下料安装板连接有第一升降机构，所述第一升降机构用于调节所述下料安装板在竖直方向上的位置，以使所述下料导管与所述吸管的顶部密封对接；所述真空组件还包括第二升降机构，所述第二升降机构用于调节所述真空吸嘴在竖直方向上的位置，以使所述真空吸嘴与所述吸管的底部密封对接。

9、在一种可能的实现方式中，所述供料机构还包括第二出料通道和第二振荡器；所述第二出料通道位于所述第一出料通道与所述下料机构之间，所述第二振荡器设置于所述第二出料通道的下方；所述第一振荡器的振动频率小于所述第二振荡器的振动频率。

10、在一种可能的实现方式中，所述第一出料通道和所述第二出料通道均朝向所述下料机构所在一侧倾斜，所述第一出料通道与水平面之间的倾角以及所述第二出料通道与水平面之间的倾角均为2°至5°。

11、在一种可能的实现方式中，所述水平通道呈v型结构，所述水平通道的开口向上，所述水平通道的两侧壁对称倾斜，所述两侧壁之间的夹角为45°至60°；所述水平通道的底部呈圆滑过渡结构。

12、在一种可能的实现方式中，所述水平通道的宽度为所述颗粒物料最大粒径的1.2倍至3倍。

13、在一种可能的实现方式中，所述真空组件还包括真空泵和连接管路，所述真空吸嘴经所述连接管路与所述真空泵连通；所述真空吸嘴与所述吸管的底部之间设有环形弹性密封垫；所述吸管内部的负压为20kpa至60kpa。

14、在一种可能的实现方式中，所述夹爪、所述量杯、所述下料通道、所述下料导管以及所述真空吸嘴的数量相等且一一对应。

15、本发明还提供一种吸管灌料方法，采用上述的吸管灌料机构，包括：

16、s1、将若干根吸管分别夹持于夹爪组件的夹爪上，并在每根所述吸管的底部设置封堵件；

17、s2、启动第一振荡器，使供料斗内的颗粒物料在振动作用下沿第一出料通道的若干条相互平行的水平通道移动至下料斗内；

18、s3、使电磁组件驱动量杯移动至第一位置，所述量杯与对应的下料通道连通，所述颗粒物料由所述下料斗落入所述量杯内，随后使所述电磁组件驱动所述量杯移动至第二位置，所述量杯与所述下料通道断开连通；

19、s4、使下料导管与所述吸管的顶部密封对接，使真空吸嘴与所述吸管的底部密封对接；

20、s5、使所述电磁组件驱动所述量杯移动至所述第一位置，同时启动真空组件在所述吸管的内部形成负压，所述量杯内的所述颗粒物料经所述下料通道、所述下料导管被吸入所述吸管内，所述颗粒物料被所述封堵件阻挡而停留于所述吸管内；

21、s6、卸除所述吸管内的负压，使所述真空吸嘴与所述吸管的底部脱离，完成灌料。

22、在一种可能的实现方式中，步骤s5中，所述吸管内的负压为20kpa至60kpa，所述负压在所述吸管内保持的时长为0.2秒至1.5秒。

23、在一种可能的实现方式中，步骤s4中，通过第一升降机构调节下料安装板在竖直方向上的位置，使所述下料导管与所述吸管的顶部密封对接；通过第二升降机构调节所述真空吸嘴在竖直方向上的位置，使所述真空吸嘴与所述吸管的底部密封对接。

24、本发明具有以下有益效果：

25、第一，本发明通过在吸管的底部设置表面具有微孔的封堵件，在吸管的下端构建了一个"可透气而不可过粒"的界面。该界面同时满足了"吸管内气体能够排出"与"颗粒物料不能逸出"这一对相互矛盾的要求，从而使得在细长吸管内部建立起稳定负压成为可能。

26、第二，本发明通过将第一出料通道设置为由若干条相互平行的水平通道组成、并将第一振荡器设置于第一出料通道的下方，使颗粒物料在水平通道内沿通道长度方向受迫移动，从而将杂乱堆积的颗粒物料整理为沿通道方向单列排布的有序状态。该有序状态是负压吸附得以精确计量的前置条件。进一步地，通过设置第一振荡器与第二振荡器并使二者的振动频率不同，以低频振动实现颗粒物料的均匀铺展与粗输送、以高频振动实现颗粒物料的逐粒精调与精输送，在两级振动的接续作用下，颗粒物料在进入量杯前即已完成充分的单列化与分散。

27、第三，本发明通过将水平通道设置为开口向上、两侧壁对称倾斜且夹角为45°至60°的v型结构，并使通道底部呈圆滑过渡，使颗粒物料在振动作用下自动向通道中心线聚集，避免了颗粒物料在通道内的偏移与卡滞；圆滑过渡的底部降低了颗粒物料与通道壁之间的摩擦阻力，配合2°至5°的通道倾角，使颗粒物料在振动与重力的协同作用下依次、连续、有序地排出。

28、第四，本发明通过设置若干量杯并使量杯与下料通道一一对应、由电磁组件驱动量杯在第一位置与第二位置之间移动以实现量杯与下料通道的连通与断开，实现了容积式的逐支独立定量。

29、第五，本发明通过在下料安装板上设置第一升降机构、在真空组件中设置第二升降机构，使下料导管与真空吸嘴能够分别在竖直方向上独立调节位置，从而在吸管的上端与下端同时形成可靠的密封对接，既为负压的形成提供了必要的密封条件，又使同一机构能够适配不同长度与内径规格的吸管，显著提高了设备的通用性。