裝盒機(jī)輔助開盒裝置設(shè)計(jì)

吳海健，楊開兵，常寶全，潘金峰，徐金森

（揚(yáng)子江藥業(yè)集團(tuán)有限公司，江蘇泰州 225321）

0 引言

裝盒機(jī)紙盒下盒、開盒機(jī)構(gòu)是裝盒機(jī)的重要組成部分，其工作原理是當(dāng)檢測(cè)裝置檢測(cè)到料倉(cāng)內(nèi)的藥托后，由吸盒桿將折疊平整的紙盒從紙盒架中吸取出來，并通過側(cè)吸桿旋轉(zhuǎn)打開紙盒后將紙盒放入走盒鏈條中，后續(xù)由推手機(jī)構(gòu)將藥托準(zhǔn)確地推入紙盒中，完成裝盒。為滿足市場(chǎng)的供貨需求，車間對(duì)設(shè)備進(jìn)行了改造，實(shí)現(xiàn)了多規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn)。

由于CM220 型龍騰裝盒機(jī)在開盒過程中會(huì)出現(xiàn)紙盒開盒不良的情況，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行效率較低，產(chǎn)量無法得到保證。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，容易導(dǎo)致已燈檢半成品積壓、缺少不銹鋼盆等問題，甚至影響車間產(chǎn)品的供貨。為保證CM220 型龍騰裝盒機(jī)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，解決其紙盒開盒不良的問題至關(guān)重要。

1 原因分析

CM220 型龍騰裝盒機(jī)通過旋轉(zhuǎn)的真空吸盤從供盒架位置吸住紙盒表面將紙盒取出，并通過側(cè)面的真空吸盤將紙盒稍微打開，旋轉(zhuǎn)到固定位置后，紙盒落到輸送鏈條擋齒中間完全打開。如果真空壓力不足，就會(huì)導(dǎo)致紙盒開盒不良。車間前期對(duì)紙盒包裝形式進(jìn)行了優(yōu)化，紙盒側(cè)邊改為撕拉口形式，而紙盒成型采用側(cè)吸方式，機(jī)械旋轉(zhuǎn)展開紙盒，因側(cè)吸作用于撕拉口處，會(huì)不同程度的存在漏氣情況，造成紙盒無法開盒，導(dǎo)致紙盒開盒不良。

2 問題攻關(guān)

針對(duì)CM220 型龍騰裝盒機(jī)紙盒開盒存在的問題進(jìn)行研究攻關(guān)，優(yōu)化改進(jìn)開盒裝置，從而達(dá)到更好的開盒效果，提高設(shè)備運(yùn)行效率。

2.1 設(shè)備原理

CM220 型龍騰裝盒機(jī)是一種全自動(dòng)水平式裝盒機(jī)，主要工位可分為紙盒吸取開盒工位、藥托入盒推手工位、產(chǎn)品信息壓印工位、折盒封口工位和剔廢工位。其工作原理如下：藥托通過輸送帶輸送至CM220 型龍騰裝盒機(jī)，由藥托下料裝置將藥托放進(jìn)料倉(cāng)內(nèi)，通過輸送鏈條帶動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)檢測(cè)裝置檢測(cè)到料倉(cāng)內(nèi)藥托時(shí)，由吸管切割機(jī)切割一組吸管，通過吸管下料裝置將吸管放入藥托上方，并經(jīng)過吸管檢測(cè)裝置檢測(cè)有無吸管。吸開盒裝置適時(shí)從儲(chǔ)盒架吸下一個(gè)紙盒，并旋轉(zhuǎn)打開，由紙盒輸送鏈運(yùn)送到相應(yīng)的帶有藥托和吸管的料倉(cāng)前面，同時(shí)推桿裝置在導(dǎo)軌的作用下，將藥托和吸管推進(jìn)相應(yīng)的紙盒里。紙盒經(jīng)過壓印裝置和封盒裝置完全封好后，進(jìn)入下一道工序。

CM220 型龍騰裝盒機(jī)的紙盒下盒、開盒機(jī)構(gòu)由儲(chǔ)盒架、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、吸盤、吸盒桿、側(cè)吸桿和走盒鏈條組成。工作原理是：當(dāng)檢測(cè)裝置檢測(cè)到料倉(cāng)內(nèi)的藥托后，由吸盒桿將折疊平整的紙盒從紙盒庫(kù)中吸取出來，并通過側(cè)吸桿旋轉(zhuǎn)打開紙盒，然后將紙盒放入走盒鏈條中，由推手機(jī)構(gòu)將藥托準(zhǔn)確推入紙盒內(nèi)，完成裝盒。

2.2 研發(fā)攻關(guān)

（1）經(jīng)過研究分析，針對(duì)紙盒撕拉口導(dǎo)致紙盒開盒不良的原因，優(yōu)化側(cè)吸桿結(jié)構(gòu)，定制加工新的側(cè)吸桿，將彎柄改為直柄、圓形吸盤改為方形吸盤、外掛式改為直插式，以達(dá)到增加真空壓力大小和盡量避讓撕拉口位置的目的。改進(jìn)后的側(cè)吸桿結(jié)構(gòu)，可以起到避讓紙盒的撕拉口位置的作用，降低因漏氣導(dǎo)致紙盒開盒不良的概率，但仍未消除紙盒開盒不良的情況（圖1）。

圖1 優(yōu)化改進(jìn)前后對(duì)比

（2）對(duì)于第一次改進(jìn)后仍然存在的紙盒開盒不良情況，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)觀察分析，發(fā)現(xiàn)由于供盒架內(nèi)紙盒的固定有必要的間隙，在取盒時(shí)吸盤吸取位置會(huì)有偏移（不可改變），導(dǎo)致側(cè)吸桿作用于紙盒側(cè)邊的位置不固定，真空不能滿足一些臨界值位置紙盒的開盒。針對(duì)此情況，對(duì)真空管道進(jìn)行改進(jìn)，取消原真空泵管道，改為直通公用工程真空管道，有效穩(wěn)定真空壓力，裝盒機(jī)紙盒開盒真空壓力增大，徹底解決因真空壓力不足的問題。但更換紙盒廠家后，新的紙盒材料變硬，仍存在少數(shù)紙盒開盒不良的情況。

（3）由于新的紙盒硬度和折痕有一定強(qiáng)度，紙盒不易形變，雖然真空相對(duì)滿足要求，但是在整個(gè)極短的開盒周期內(nèi)無法有效拉開和保持開盒狀態(tài)，開盒效果未達(dá)到預(yù)期效果，無法滿足生產(chǎn)要求。針對(duì)此情況，對(duì)車間進(jìn)口裝盒機(jī)的開盒方式進(jìn)行了分析。馬克西尼裝盒機(jī)的開盒方式為當(dāng)吸盒擺臂將紙盒取出后，由頂體作用于紙盒側(cè)邊，進(jìn)行預(yù)開盒；烏爾曼裝盒機(jī)的開盒方式為當(dāng)吸盒臂將紙盒取出后，旋轉(zhuǎn)過程中，通過固定的預(yù)開盒裝置對(duì)紙盒進(jìn)行預(yù)開盒。

參考進(jìn)口裝盒機(jī)的開盒方式，決定取消側(cè)吸桿，由原來的真空吸盤開盒方式改為機(jī)械式物理開盒方式。方案一，在紙盒旋轉(zhuǎn)路徑上的某個(gè)固定位置增加安裝彈片，由彈片抵住紙盒，進(jìn)行預(yù)開盒（圖2）。方案二，在紙盒旋轉(zhuǎn)的路徑上增加整段的軌道，干預(yù)形成開盒，并持續(xù)進(jìn)行開盒狀態(tài)的保護(hù)，直至進(jìn)入產(chǎn)品鏈條開盒。通過對(duì)比分析，決定采用方案一。但是改進(jìn)實(shí)施后效果不佳，實(shí)際測(cè)試中彈片會(huì)發(fā)生避讓，無法迫使紙盒發(fā)生形變完成開盒。如果加硬彈片，則會(huì)撞掉部分紙盒，且可能造成紙盒表面破損。

圖2 輔助開盒裝置動(dòng)作原理

（4）為了能夠迫使紙盒成型，又能相對(duì)完好地保護(hù)紙盒，對(duì)輔助開盒裝置進(jìn)行了進(jìn)一步地改進(jìn)設(shè)計(jì)，使用支架及軸承安裝固定，保證紙盒在旋轉(zhuǎn)過程中達(dá)到預(yù)開盒的預(yù)期效果。

最終，通過不懈地努力，徹底解決了CM220 型龍騰裝盒機(jī)開盒不良的問題。

2.3 細(xì)節(jié)描述

最終完成的輔助開盒裝置如圖3 所示，其主要結(jié)構(gòu)為：①固定支架2 根，安裝固定于設(shè)備的不銹鋼外框上，固定支架可以根據(jù)不同規(guī)格的紙盒進(jìn)行調(diào)整；②調(diào)節(jié)式支架、長(zhǎng)螺栓各1 根，用于安裝軸承，長(zhǎng)度可以根據(jù)紙盒側(cè)邊長(zhǎng)度選擇調(diào)整；③軸承12 個(gè)，用于在紙盒旋轉(zhuǎn)過程中抵住紙盒，進(jìn)行預(yù)開盒，軸承的大小和數(shù)量根據(jù)紙盒尺寸進(jìn)行選擇。整體結(jié)構(gòu)呈傾斜斜面，利用軸承抵住紙盒進(jìn)行預(yù)開盒，很好地解決了開盒不良的問題。

圖3 輔助開盒裝置

輔助開盒裝置安裝時(shí)需要注意：①整體結(jié)構(gòu)成傾斜斜面，在下盒前抵住紙盒進(jìn)行預(yù)開盒；②軸承位置避免與轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)碰撞或過于靠前，造成作用力過大，導(dǎo)致紙盒掉落；③作用于紙盒側(cè)邊的位置應(yīng)保證水平，以保證開盒效果。

該輔助開盒裝置的亮點(diǎn)為：①使用可調(diào)節(jié)支架，可以滿足不同尺寸大小的紙盒，便于快速調(diào)整；②使用軸承輔助開盒，利用軸承的滾動(dòng)帶動(dòng)紙盒開盒過程中的形變，既不會(huì)造成紙盒損傷，又能夠提高開盒效率。

3 效益分析

本文針對(duì)龍騰裝盒機(jī)頻繁出現(xiàn)紙盒成型不良、設(shè)備運(yùn)行效率低、待處理品多的情況，摸索裝盒機(jī)開盒機(jī)構(gòu)在實(shí)際運(yùn)行過程中的可改進(jìn)點(diǎn)，對(duì)各種情況進(jìn)行分析評(píng)估。在設(shè)備本身基礎(chǔ)上，不改變產(chǎn)品工藝的前提下，對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造，在裝盒機(jī)的開盒方式上改變突破。新的機(jī)械式開盒方式及配套的輔助開盒機(jī)構(gòu)改造成本較低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、改造周期短，并且能適應(yīng)多種規(guī)格尺寸的紙盒，后期維護(hù)也相對(duì)簡(jiǎn)單，有效提高了設(shè)備的運(yùn)行效率，降低了待處理品的數(shù)量。

（1）有形效益：杜絕開盒不到位的情況，提高設(shè)備效率，節(jié)約后期側(cè)吸吸盤和吸桿配件的更換成本。包裝產(chǎn)量由30 箱/小時(shí)提升至70 箱/小時(shí)，可節(jié)約費(fèi)用約132 萬元/年，產(chǎn)量提高2.25 倍，奠定了其他規(guī)格產(chǎn)品生產(chǎn)的基礎(chǔ)，徹底解決紙盒開盒不良的情況，并節(jié)約后期配件維護(hù)費(fèi)用每年約1 萬元。

（2）無形效益：本文設(shè)計(jì)的開盒輔助裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用范圍廣，在行業(yè)內(nèi)相似場(chǎng)景下可以普遍推廣，提高運(yùn)行效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。另外，通過本次優(yōu)化改造，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)成員的團(tuán)隊(duì)精神和質(zhì)量意識(shí)，成員的改進(jìn)意識(shí)得到提高、工作熱情高漲。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種裝盒機(jī)輔助開盒機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效解決了頻繁出現(xiàn)紙盒成型不良、待處理品多的情況，大幅提升設(shè)備運(yùn)行效率。主要成果表現(xiàn)在：①對(duì)裝盒機(jī)開盒方式的改進(jìn)是一次大膽地嘗試，從對(duì)側(cè)吸桿及吸盤的改進(jìn)，到將側(cè)吸桿開盒方式改為機(jī)械式物理開盒方式，突破了思維的局限；②針對(duì)新的機(jī)械式物理開盒方式，設(shè)計(jì)出配套的輔助開盒裝置，兩者配合，使紙盒成型不良的問題得到很好地解決；③新設(shè)計(jì)的開盒裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、后期維護(hù)方便，并且能適應(yīng)多種不同的尺寸規(guī)格，使得這一設(shè)計(jì)可推廣性很高，應(yīng)用前景很好。