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制造的泡罩機、裝盒機自動生產線，用于10 mL西林瓶（動物活疫苗制品、凍干粉針）的包裝生產。此前，該類產品的包裝全部由工人手工完成。在引進自動生產線后，產品經分裝后凍干，再依次經過軋蓋機、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，將產品推入裝盒機的產品輸送鏈內，完成上下兩層泡罩板疊加后，被裝盒機產品輸送鏈上的叉子運走。

由于我司一期的生產廠房預留生產區域面積有限，設備布局十分緊湊，相鄰設備之間的產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常出現問題。

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

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。泡罩機生產出的單層泡罩板，經過第一條輸送帶（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，將產品推入裝盒機的產品輸送鏈中。設備繼續運行，旋轉編碼器對角度進行循環檢測，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，將產品推入裝盒機的產品輸送鏈上方的隔離平臺上，固定在產品輸送鏈上的叉子連續運動，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，泡罩板運行方向經常發生改變，下層泡罩板被推入裝盒機產品輸送鏈內時，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，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的泡罩產品被檢測到，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象：泡罩板沒能全部被推進裝盒機的產品輸送鏈通道內，只有一部分（半截）被進入到裝盒機的產品輸送鏈通道內，其余被卡在加料伺服電機下方的加料輸送出口處。隨后，泡罩板會把連續移動的推料叉子卡斷，如不及時人工停機，就會連續卡斷多根叉子，直到人工停機為止。

我們通過觀察發現：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，或是設備出現故障后，點動設備和再次啟動設備的第一個運行周期內，泡罩板被加料伺服電機1推入裝盒機產品輸送鏈時，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模式下的情況發現，兩組加料伺服電機的推料時間與裝盒機產品輸送鏈上的叉子移動時間是有區別的：泡罩板被加料伺服電機1推進裝盒機的產品輸送鏈通道時，推送它的叉子會立即到達，而泡罩板被加料伺服電機2推進產品輸送鏈通道內時，在前一組叉子剛離開時算起至泡罩板進入裝盒機的產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，裝盒機的產品輸送鏈是連續移動的，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，在設備出現故障后，點動設備和再次啟動設備的第一個運行周期內，叉子行走的位置和加料伺服電機動作的時間會出現暫時性不協調（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，如不能及時停機，就會將連續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發現，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的尺寸統一，也使兩個通道的泡罩板被推入裝盒機產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，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，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品，兩臺加料伺服電機都不動作。設備穩定運行后，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品輸送鏈上的叉子位置互相協調。

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上述調整后，已通過數月的生產檢驗，下層泡罩板分料故障沒再出現，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。