輸液塑瓶直線式拉伸吹瓶機(jī)的改造

周 倉(cāng) 袁海泉

（上海華源安徽錦輝制藥有限公司，安徽阜陽(yáng)236018）

0 引言

大輸液是醫(yī)療機(jī)構(gòu)最常用的劑型之一，目前國(guó)內(nèi)每年用量在100億瓶以上，其中塑瓶輸液占有較大的比例，約占40%左右。國(guó)內(nèi)輸液企業(yè)在塑瓶輸液生產(chǎn)中主要采用“兩步法”工藝生產(chǎn)塑瓶，即先由注塑機(jī)注出瓶胚，再由吹瓶機(jī)吹制成塑瓶。在“兩步法”輸液塑瓶生產(chǎn)中，吹瓶工序主要采用直線式拉伸吹瓶機(jī)，目前國(guó)內(nèi)在用吹瓶機(jī)設(shè)備有200多臺(tái)，占輸液塑瓶生產(chǎn)設(shè)備的80%以上。

某公司生產(chǎn)的直線式拉伸吹瓶機(jī)在國(guó)內(nèi)輸液企業(yè)占有較高的比例，我公司塑瓶大輸液生產(chǎn)就采用了該公司的設(shè)備。我公司于2006年購(gòu)進(jìn)SMART-800MB8 SERVO（I）一出八直線式拉伸吹瓶機(jī)3臺(tái)，2008年底使用至今；又于2011年購(gòu)進(jìn)SUPRA-800FB12一出十二直線式拉伸吹瓶機(jī)2臺(tái)，2012年初投入運(yùn)行。SMART-800MB8SERVO（I）型吹瓶機(jī)與SUPRA-800FB12型吹瓶機(jī)相比存在以下問(wèn)題和不足：

（1）水平上胚機(jī)構(gòu)易出故障，造成瓶胚損壞，影響生產(chǎn)和吹瓶質(zhì)量；

（2）送胚和取瓶機(jī)構(gòu)使用無(wú)桿氣缸傳動(dòng)，受控制氣源壓力波動(dòng)影響，動(dòng)作不穩(wěn)定，吹瓶合格率低，并且限制了吹瓶速度，勞動(dòng)生產(chǎn)率不高；

（3）無(wú)桿氣缸從高速運(yùn)動(dòng)到停止靠緩沖器減速，螺釘限位，容易造成氣缸活塞架折斷，導(dǎo)致氣缸更換頻繁（壽命1個(gè)月左右），維修費(fèi)用高；

（4）吹瓶機(jī)中繼站瓶胚支柱開(kāi)合運(yùn)動(dòng)采用線性滑軌結(jié)構(gòu)，滑軌端部工程塑料端蓋容易磨損，造成滑軌內(nèi)部滾珠脫落，導(dǎo)致滑軌卡死，開(kāi)合氣缸活塞桿連接件斷裂。

如果淘汰SMART-800MB8SERVO（I）型吹瓶機(jī)，更換新型機(jī)，不僅需投入數(shù)百萬(wàn)元，而且舊設(shè)備的拆除和新設(shè)備的就位安裝要破壞生產(chǎn)區(qū)的設(shè)施，對(duì)生產(chǎn)造成較大的影響。根據(jù)對(duì)這2種機(jī)型結(jié)構(gòu)的對(duì)比分析，我們提出了改造SMART-800MB8SERVO（I）吹瓶機(jī)的方案，通過(guò)改造，提高吹瓶合格率，適當(dāng)提高速度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，并減少吹瓶機(jī)備品備件的損耗，從而達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本的目的。

1 吹瓶工藝及吹瓶機(jī)結(jié)構(gòu)

吹瓶工藝一般包括：瓶胚→預(yù)熱→加熱→保溫→取胚→中繼站→瓶胚入瓶?！灯俊鋮s→取瓶。吹瓶機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。構(gòu)、取瓶機(jī)構(gòu)、中繼站及相關(guān)部位進(jìn)行改造，以達(dá)到提高質(zhì)量、降低能耗、減少維修備件消耗及維修工作量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本的目的。

改造思路：將SMART-800MB8SERVO（I）吹瓶機(jī)水平上胚機(jī)構(gòu)改為立式上胚，送胚、取瓶機(jī)構(gòu)無(wú)桿驅(qū)動(dòng)氣

來(lái)自前道工序的合格瓶胚經(jīng)上胚機(jī)構(gòu)進(jìn)入吹瓶機(jī)，在吹瓶機(jī)內(nèi)公轉(zhuǎn)加熱，為保證加熱均勻，瓶胚公轉(zhuǎn)的同時(shí)并自轉(zhuǎn)。吹瓶機(jī)內(nèi)的加熱過(guò)程分為預(yù)熱、加熱、保溫3個(gè)階段，當(dāng)公轉(zhuǎn)至保溫階段的末端時(shí)，瓶胚加熱至120～130℃，使其處于便于吹瓶的高彈狀態(tài)，這時(shí)由機(jī)械手將瓶胚取下放入中繼站瓶胚支柱頭上（為充分利用熱源，瓶胚公轉(zhuǎn)加熱時(shí)瓶胚之間的距離應(yīng)盡量小，該型吹瓶機(jī)瓶胚中心距為50mm，吹瓶前經(jīng)中繼站將瓶胚間距分離為95mm），連接在支柱頭上的開(kāi)合機(jī)構(gòu)，將支柱頭拉開(kāi)至設(shè)定的距離，由機(jī)械手將瓶胚從支柱頭上取下送入瓶模，瓶模合模后潔凈壓縮空氣將瓶胚吹制成塑瓶，瓶模內(nèi)的冷媒將塑瓶迅速冷卻定型后，機(jī)械手取下塑瓶送入輸瓶軌道。

2 主要改造內(nèi)容

2.1 改造原則及思路

改造原則：在不改變吹瓶機(jī)主體結(jié)構(gòu)的前提下，對(duì)SMART-800MB8SERVO（I）吹瓶機(jī)上胚機(jī)構(gòu)、送胚機(jī)缸改為電缸，中繼站線性滑軌開(kāi)合機(jī)構(gòu)改為雙導(dǎo)向軸結(jié)構(gòu)。

2.2 上胚機(jī)構(gòu)改造

改造前水平上胚機(jī)構(gòu)如圖2所示，瓶胚經(jīng)引胚架整胚機(jī)構(gòu)整理，排成瓶胚口向上的一排，水平面取胚轉(zhuǎn)盤在回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中利用其上面的卡槽將瓶胚取走旋轉(zhuǎn)至機(jī)械手轉(zhuǎn)盤處，機(jī)械手將瓶胚夾住，手指翻轉(zhuǎn)180°，然后機(jī)械手轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)至瓶胚公轉(zhuǎn)鏈條處，隨行至瓶胚支柱頭上方，機(jī)械手中的瓶胚口垂直對(duì)準(zhǔn)支柱頭時(shí)，打胚機(jī)構(gòu)動(dòng)作，向下施加壓力將瓶胚放在支柱頭上。該機(jī)構(gòu)中不僅機(jī)械手易劃傷瓶胚，瓶胚口較難對(duì)準(zhǔn)支柱頭，而且打胚機(jī)構(gòu)容易將瓶胚注口柱（用于安裝吊環(huán)）打斷，導(dǎo)致瓶胚報(bào)廢。

立式上胚機(jī)構(gòu)如圖3所示，改造要點(diǎn)：拆除水平上胚的水平轉(zhuǎn)盤、夾胚機(jī)械手、打胚機(jī)構(gòu)，安裝立式轉(zhuǎn)盤及回轉(zhuǎn)上胚鏈條和瓶胚卡槽。其工作過(guò)程為：瓶胚經(jīng)引胚架排列機(jī)構(gòu)排成口向上的一排，立式轉(zhuǎn)盤上有與瓶胚外形相同的卡槽，當(dāng)排列好的瓶胚向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，落入卡槽內(nèi)，瓶胚隨立式轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)自動(dòng)落入安裝在上胚鏈條上的卡槽中，該鏈條在公轉(zhuǎn)鏈條瓶胚支柱頭上方約2 cm處，且與公轉(zhuǎn)鏈條轉(zhuǎn)向相反，上胚鏈條的一條邊與公轉(zhuǎn)鏈條在同一垂直平面上，當(dāng)上胚鏈條帶動(dòng)瓶胚經(jīng)過(guò)公轉(zhuǎn)鏈條上方時(shí)，瓶胚脫離支撐面，在自身重力的作用下落在公轉(zhuǎn)鏈條瓶胚支柱頭上，完成上胚。立式轉(zhuǎn)盤上安裝有扭力器，在瓶胚卡住時(shí)能自動(dòng)停止，避免設(shè)備和瓶胚損壞。立式上胚機(jī)構(gòu)中，取消了機(jī)械手和打胚機(jī)構(gòu)，瓶胚被與其外形相同的卡槽協(xié)同運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障率低。

2.3 中繼站改造

改造前線性滑軌開(kāi)合機(jī)構(gòu)：吹瓶機(jī)中繼站瓶胚支柱開(kāi)合運(yùn)動(dòng)采用線性滑軌在燕尾導(dǎo)軌上滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)中滑軌端部工程的塑料端蓋磨損后會(huì)造成滑軌中的滾珠脫落，滑軌卡死，導(dǎo)致開(kāi)合氣缸活塞架斷裂。

雙導(dǎo)向軸開(kāi)合機(jī)構(gòu)改造要點(diǎn)：拆除線性滑軌開(kāi)合機(jī)構(gòu)中的滑軌和燕尾導(dǎo)軌及瓶胚支柱，改成雙導(dǎo)向軸結(jié)構(gòu)，即由2根導(dǎo)向軸將瓶胚支柱串聯(lián)在一起，瓶胚支柱內(nèi)孔中的聚四氟乙烯滑動(dòng)軸承與導(dǎo)向軸滑動(dòng)配合，瓶胚支柱在導(dǎo)向軸上準(zhǔn)確移動(dòng)。改造后的中繼站結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開(kāi)合平穩(wěn)，經(jīng)久耐用，即使出現(xiàn)故障，也方便維修。改造前后的中繼站如圖4所示。

2.4 送胚及取瓶機(jī)構(gòu)改造

原送胚、取瓶機(jī)構(gòu)采用無(wú)桿氣缸傳動(dòng)，通過(guò)氣動(dòng)閥島組控制無(wú)桿氣缸進(jìn)氣方式來(lái)實(shí)現(xiàn)氣缸帶動(dòng)送胚、取瓶機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。受氣壓波動(dòng)及氣動(dòng)閥島組自身響應(yīng)時(shí)間的影響，機(jī)構(gòu)動(dòng)作不穩(wěn)定，運(yùn)行一段時(shí)間各動(dòng)作的時(shí)間誤差累積容易造成整機(jī)死機(jī)。機(jī)構(gòu)從高速運(yùn)動(dòng)到停止靠緩沖器減速，螺釘限位，很容易造成氣缸活塞架折斷，頻繁更換無(wú)桿氣缸，維修費(fèi)用高，并且設(shè)備停車維修，正在加熱的瓶胚被報(bào)廢，造成浪費(fèi)。氣缸傳動(dòng)限制了吹瓶速度，勞動(dòng)生產(chǎn)率不高。

改造要點(diǎn)：送胚、取瓶機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)氣缸改成電缸，通過(guò)伺服控制器輸出數(shù)字信號(hào)控制電缸的伺服電機(jī)正反轉(zhuǎn)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)同步帶，實(shí)現(xiàn)送胚、取瓶機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。改造后電缸使用壽命長(zhǎng)（預(yù)期壽命5年以上），傳遞精確，各動(dòng)作交接穩(wěn)定，電缸行程在觸摸屏上調(diào)整，操作方便，提高吹瓶合格率。

2.5 合模裝置及加熱燈箱的改造

每副瓶模由2塊半模及1副底模組成，吹瓶工作時(shí)，2塊半模在氣缸的作用下向一起靠攏，通過(guò)模具內(nèi)的定位銷進(jìn)行定位，安裝模具的模板兩側(cè)通過(guò)限位銷限位。當(dāng)設(shè)備的整體速度提高后，必然要求合模的速度加快，但速度加快后2塊半?？繑n在一起時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊力，引起設(shè)備的振動(dòng)，并可能損壞模具。同時(shí)為滿足吹瓶機(jī)速度提升后對(duì)瓶胚加熱的要求，需對(duì)加熱燈箱進(jìn)行改造。

改造要點(diǎn)：在瓶模的安裝模板前后側(cè)加裝4個(gè)（2對(duì)）空氣緩沖器，調(diào)節(jié)每對(duì)緩沖器之間的距離，使模具在合模、開(kāi)模動(dòng)作完成后緩沖器承受的壓力最大，減小因高速開(kāi)合模產(chǎn)生的沖擊力對(duì)模具的損傷。加熱燈箱有12組，預(yù)熱、加熱、保溫各4組，每組燈箱有7層加熱管，預(yù)熱加熱管為1 200W，加熱、保溫加熱管為2 000W，將每組燈箱的上兩層加熱管改為2 500W，可滿足吹瓶機(jī)速度提升后對(duì)瓶胚加熱的要求。

2.6 自動(dòng)控制系統(tǒng)

送胚、取瓶機(jī)構(gòu)改為電缸后增加的伺服驅(qū)動(dòng)器需要在人機(jī)操作界面上進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，且設(shè)備原有的歐姆龍PLC擴(kuò)展模塊的I/O輸入、輸出點(diǎn)已全部被占用，故需對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。

改造要點(diǎn)：增加2個(gè)歐姆龍PLC擴(kuò)展模塊以滿足新增的伺服驅(qū)動(dòng)器的I/O輸入、輸出；對(duì)整機(jī)PLC控制程序進(jìn)行修改；對(duì)人機(jī)操作界面程序進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)通過(guò)觸摸屏控制新增電缸的運(yùn)動(dòng)。

3 改造效果分析

我公司3臺(tái)SMART-800MB8SERVO（I）一出八直線式拉伸吹瓶機(jī)于2012年7月進(jìn)行了改造，改造后已連續(xù)運(yùn)行6個(gè)多月，運(yùn)行效果分析如下：（1）由于上胚機(jī)構(gòu)、中繼站、送胚及取瓶機(jī)構(gòu)故障率減少，降低了維修工作量。（2）配件損耗大大減少，1臺(tái)吹瓶機(jī)配件損耗費(fèi)用每月減少9 000元。（3）改造前1臺(tái)吹瓶機(jī)上胚機(jī)構(gòu)損壞的瓶胚每月約20 000只，中繼站、送胚和取瓶機(jī)構(gòu)等故障多，造成吹瓶機(jī)停機(jī)和死機(jī)次數(shù)較多，正在加熱的瓶胚不能繼續(xù)使用，浪費(fèi)的瓶胚占1.5%左右，1臺(tái)吹瓶機(jī)每月?lián)p耗約30 000只，兩項(xiàng)損耗合計(jì)10 000元以上，改造后損耗降低了80%。（4）吹瓶速度由5 000～5 300只/h，提高到6 800～7 000只/h，生產(chǎn)效率提高30%，電耗降低20%以上，1臺(tái)吹瓶機(jī)每月多創(chuàng)效益2.5萬(wàn)元，降低了生產(chǎn)成本。（5）改造時(shí)不改變吹瓶機(jī)主體結(jié)構(gòu)，用時(shí)短，每臺(tái)吹瓶機(jī)改造只需2個(gè)工作日，改造費(fèi)用約16萬(wàn)元，4個(gè)月就可收回投資成本。

4 結(jié)語(yǔ)

改造及運(yùn)行實(shí)踐證明，對(duì)SMART-800MB8SER VO（I）直線式拉伸吹瓶機(jī)上胚機(jī)構(gòu)、送胚取瓶機(jī)構(gòu)、中繼站及相關(guān)部位進(jìn)行改造，技術(shù)成熟，工藝簡(jiǎn)單可行，改造時(shí)間短，費(fèi)用經(jīng)濟(jì)，改造后提高了吹瓶合格率，降低了維修工作量和維修費(fèi)用，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。目前國(guó)內(nèi)在用的SMART-800MB8 SERVO（I）直線式“一出四”和“一出八”拉伸吹瓶機(jī)約有60～80臺(tái)，若將該改造技術(shù)向同行業(yè)推廣，可取得較好的社會(huì)效益。

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