某型號間歇式泡罩裝盒機進料缺陷的改進

彭 濤 侯功卓 鄧寶華

（武漢科前生物股份有限公司，湖北武漢430206）

0 引言

我司于2017年引進了某設備廠家生產(chǎn)制造的泡罩機、裝盒機自動生產(chǎn)線，用于10 mL西林瓶（動物活疫苗制品、凍干粉針）的包裝生產(chǎn)。此前，該類產(chǎn)品的包裝全部由工人手工完成。在引進自動生產(chǎn)線后，產(chǎn)品經(jīng)分裝后凍干，再依次經(jīng)過軋蓋機、自動燈檢機、貼標機、泡罩機、裝盒機，最終封裝成型。

其中，泡罩板從泡罩機進入裝盒機的流程如下：分料伺服電機把從泡罩機出來的泡罩板分成前后兩排，兩臺加料伺服電機安裝在裝盒機產(chǎn)品輸送鏈起始端的相鄰兩個工位上，兩臺加料伺服電機下方各設有檢測裝置。當檢測裝置檢測到有產(chǎn)品時，兩臺加料伺服電機先后間隔設備主軸運行一個周期后啟動，將產(chǎn)品推入裝盒機的產(chǎn)品輸送鏈內(nèi)，完成上下兩層泡罩板疊加后，被裝盒機產(chǎn)品輸送鏈上的叉子運走。

由于我司一期的生產(chǎn)廠房預留生產(chǎn)區(qū)域面積有限，設備布局十分緊湊，相鄰設備之間的產(chǎn)品緩存空間略顯不足，導致某型號間歇式泡罩裝盒機在投入使用過程中，當泡罩板分料到下層加料輸送帶及下層加料時經(jīng)常出現(xiàn)問題。

本文將通過觀察分析下層泡罩板分料、加料失敗的現(xiàn)象，查找出現(xiàn)故障的原因，并進行相應的改進以保證產(chǎn)品的順利生產(chǎn)。

1 分料、加料流程

某型號間歇式泡罩裝盒機的旋轉編碼器（與設備主軸連接在一起）與機器同步運行，主軸旋轉一周，旋轉編碼器也旋轉一周，裝盒機的泡罩板輸送鏈、說明書輸送鏈、小盒輸送鏈同步向前走一個倉位。旋轉編碼器每旋轉一周，提供0°～359°的信號給PLC，為設備上的傳感器、電磁閥、伺服電機提供精確的角度控制。

在自動生產(chǎn)模式下，泡罩裝盒機的三條輸送帶是一直運動的。泡罩機生產(chǎn)出的單層泡罩板，經(jīng)過第一條輸送帶（分料輸送帶安裝在兩條加料輸送帶中間），分料電眼檢測到有物料時，分料伺服電機會往復運動，把泡罩板依次推進安裝在裝盒機前端的前（上層）后（下層）加料輸送帶上。然后，再被加料輸送帶輸送到輸送帶末端的兩臺加料伺服電機下方，當兩臺加料伺服電機下方的光電檢測裝置同時檢測到有物料時，下層（加料輸送帶1）的加料伺服電機按程序設定好的角度，將產(chǎn)品推入裝盒機的產(chǎn)品輸送鏈中。設備繼續(xù)運行，旋轉編碼器對角度進行循環(huán)檢測，當設備運行到旋轉編碼器下一個檢測周期的同一角度時，上層（加料輸送帶2）的加料伺服電機再推料，將產(chǎn)品推入裝盒機的產(chǎn)品輸送鏈上方的隔離平臺上，固定在產(chǎn)品輸送鏈上的叉子連續(xù)運動，把上下層泡罩板向前推動，完成上下層泡罩板的疊加。

某型號間歇式泡罩裝盒機安裝完成后，在SAT驗收期間，分料伺服電機把泡罩板推入加料輸送帶1時，泡罩板運行方向經(jīng)常發(fā)生改變，下層泡罩板被推入裝盒機產(chǎn)品輸送鏈內(nèi)時，有的泡罩板卡在了加料伺服電機的進料通道中，將泡罩板的推料叉子打斷。

2 下層泡罩板分料失敗

2.1 故障描述

泡罩板在進入裝盒機匯合前會被分成上下兩層，正確的輸送方式應該是泡罩板的短邊與輸送運行方向一致。但是，在生產(chǎn)過程中，當下層泡罩板被推入到輸送帶時，在輸送帶的摩擦力拖動下出現(xiàn)旋轉，變成了泡罩板的長邊與輸送帶運行方向一致，導致接下來的加料動作失敗。

2.2 原因分析

設備廠家采取水平安裝方式安裝這三條輸送帶，即分料輸送帶和加料輸送帶2在同一水平面上，加料輸送帶1在該水平面下方約30 mm處，保持與該平面基本平行。

在輸送帶上，泡罩板正確的輸送方向是短邊與輸送帶運行方向一致。泡罩板被分料伺服電機推進加料輸送帶1時，因存在落差，在重力作用下，泡罩板前端先接觸到輸送帶，會被運行的輸送帶拖動先走，在護攔作用下，泡罩板運行方向發(fā)生改變，使泡罩板整體旋轉接近90°，變成了泡罩板的長邊與輸送帶運行方向一致。此泡罩板到達輸送帶末端加料伺服電機下方時，有時不能被加料伺服電機下方的光電檢測裝置檢測到，加料伺服電機就不會推料，導致加料輸送帶1上方的堵料檢測報警，分料伺服電機停止分料，使上游的泡罩機自動停機；或者當此泡罩板被加料伺服電機下方的光電檢測裝置檢測到，被加料伺服電機推送時，會被卡在加料伺服電機下方的入口通道處，導致加料失敗，設備停機。

2.3 改進方法

分料輸送帶長150 cm，加料輸送帶1（下層）長100 cm，加料輸送帶2（上層）長115 cm，三條輸送帶在中間位置的重疊長度約12 cm。我們重新調整了三條輸送帶在重疊處的安裝方式：降低分料輸送帶、加料輸送帶2的高度約15 cm，升高加料輸送帶1的高度約15 cm，讓三條輸送帶在重疊處大致保持在同一高度。在實際調整時，在重疊處的分料輸送帶要比兩條加料輸送帶略高點。調整后，裝盒機能夠保證泡罩板以水平形態(tài)被分料伺服電機推入前后加料輸送帶上，泡罩板能正常地輸送到加料伺服電機下方。

我司在設備SAT驗收時，曾將此改進方案提交于設備制造方，但未被對方采納，他們認為是輸送帶摩擦力方面的原因，在更換輸送帶后問題仍沒能解決。我司為保證正常生產(chǎn)，只能自行完成改造，設備在改造后達到了預期效果。設備調整安裝高度后，通過CAD繪圖測量，三條輸送帶最大傾斜角度都沒有超過1°，也并未影響設備安裝的美觀度。

輸送帶安裝高度的調整示意如圖1所示，輸送帶安裝俯視示意圖如圖2所示。

3 下層泡罩板加料失敗

3.1 故障描述

圖1 輸送帶安裝高度的調整示意

圖2 輸送帶安裝俯視示意圖

分層加料動作：當兩個檢測電眼都檢測到有物料時，下層加料伺服電機在指定的角度下動作，推入泡罩板。在設備主軸運行至下一個周期的同一角度（由旋轉編碼器檢測）時，上層加料伺服電機再動作，把泡罩板推到隔板上，上下兩層泡罩板會被運行的叉子向前推行，上層泡罩板推離隔板后落下，與下層泡罩板匯合。只有當前后加料輸送帶上有連續(xù)的泡罩產(chǎn)品被檢測到，兩臺加料伺服電機才會同時工作。當只有最后一組產(chǎn)品時，加料伺服電機2會比加料伺服電機1晚結束一個設備運行周期。

下層泡罩板加料失敗現(xiàn)象：泡罩板沒能全部被推進裝盒機的產(chǎn)品輸送鏈通道內(nèi)，只有一部分（半截）被進入到裝盒機的產(chǎn)品輸送鏈通道內(nèi)，其余被卡在加料伺服電機下方的加料輸送出口處。隨后，泡罩板會把連續(xù)移動的推料叉子卡斷，如不及時人工停機，就會連續(xù)卡斷多根叉子，直到人工停機為止。

我們通過觀察發(fā)現(xiàn)：設備在自動運行模式下，當兩條加料輸送帶上都有泡罩板（即兩個檢測電眼檢測到有物料）時，在啟動設備的第一個運行周期內(nèi)，或是設備出現(xiàn)故障后，點動設備和再次啟動設備的第一個運行周期內(nèi)，泡罩板被加料伺服電機1推入裝盒機產(chǎn)品輸送鏈時，有時也會因推送不到位而卡在進料通道與輸送通道之間，導致下層泡罩板加料失敗，將正常前進的叉子打斷。

3.2 原因分析

我們通過觀察設備自動生產(chǎn)模式下的情況發(fā)現(xiàn)，兩組加料伺服電機的推料時間與裝盒機產(chǎn)品輸送鏈上的叉子移動時間是有區(qū)別的：泡罩板被加料伺服電機1推進裝盒機的產(chǎn)品輸送鏈通道時，推送它的叉子會立即到達，而泡罩板被加料伺服電機2推進產(chǎn)品輸送鏈通道內(nèi)時，在前一組叉子剛離開時算起至泡罩板進入裝盒機的產(chǎn)品輸送鏈通道后的這段時間，有比較充裕的時間等候推送它的叉子到達。

設備故障停機時的角度與正常停機時的角度往往不一致，裝盒機的產(chǎn)品輸送鏈是連續(xù)移動的，當設備編碼器運行到275°時，加料伺服電機才會間歇啟動完成推料動作。

因此，在設備出現(xiàn)故障后，點動設備和再次啟動設備的第一個運行周期內(nèi)，叉子行走的位置和加料伺服電機動作的時間會出現(xiàn)暫時性不協(xié)調（主軸與編碼器柔性連接，角度存在偏差），加料伺服電機啟動會相對滯后，泡罩板就會撞到運行的叉子上，不能被推送到正確的位置，被卡在加料伺服電機下方的通道內(nèi)，如不能及時停機，就會將連續(xù)運行的推料叉子打斷。

3.3 改進方法

該設備的控制程序只用了一個參數(shù)來同時控制兩臺加料伺服電機的加料時間，即同一個角度參數(shù)控制了兩臺加料伺服電機的進料角度。我們通過測量設備產(chǎn)品輸送鏈相鄰叉子的間距1和兩個加料伺服電機下方的開口通道間距2發(fā)現(xiàn)，間距2比間距1長了約2.5 cm，我們只好把加料伺服電機1下方的加料通道開口向后移了約2.5 cm，從而保證上述間距1和間距2的尺寸統(tǒng)一，也使兩個通道的泡罩板被推入裝盒機產(chǎn)品輸送鏈的時機和泡罩板與推料叉子的相對位置基本一致。

在該設備改進后的一段時間內(nèi)，叉子被打斷的概率下降了近50%，但仍很高。我們又對設備的PLC程序進行了如下修改：自動運行模式下啟動設備時，在設備的前兩個運行周期內(nèi)，或點動設備時，關閉加料伺服電機的進料功能。此時，不管前后加料輸送帶上有沒有檢測到產(chǎn)品，兩臺加料伺服電機都不動作。設備穩(wěn)定運行后，再啟動加料功能，從而確保伺服電機的加料動作與裝盒機產(chǎn)品輸送鏈上的叉子位置互相協(xié)調。

4 結語

某型號間歇式泡罩裝盒機的三條輸送帶安裝高度經(jīng)上述調整后，已通過數(shù)月的生產(chǎn)檢驗，下層泡罩板分料故障沒再出現(xiàn)，問題得到了徹底解決。對于下層泡罩板進料失敗的問題，直到設備PLC程序修改后，才得到基本解決。