PC4400紙盒裝盒機(jī)在生產(chǎn)中的應(yīng)用

李明福 周園 趙鵬 胡海英 李宏瑞

摘 要：以2 mL西林瓶裝制品的小盒裝盒為驗(yàn)證對(duì)象，對(duì)有代表性的一款紙盒裝盒機(jī)PC4400的工作原理進(jìn)行探討，并對(duì)其性能進(jìn)行驗(yàn)證，以配合國家政策對(duì)藥品外包裝完整性策略進(jìn)行完善和優(yōu)化，為藥品外包裝的完整性在大眾關(guān)注和質(zhì)量上的改變做好準(zhǔn)備。PC4400紙盒裝盒機(jī)能良好地應(yīng)用于西林瓶制品的包裝，在西林瓶制品包裝領(lǐng)域具有很大的發(fā)展?jié)摿Γ瑢?duì)藥企和感興趣的同仁具有良好的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：裝盒機(jī)；完整性；性能驗(yàn)證

中圖分類號(hào)：TQ460.5? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1671-0797（2024）03-0062-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.03.016

0? ? 引言

雖然我國包裝機(jī)械發(fā)展迅速，但仍然存在產(chǎn)品包裝結(jié)構(gòu)不合理問題，包裝機(jī)械無法與高級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，在產(chǎn)品種類、技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量等方面與歐美西方國家仍然存在一定的差距[1]。

PC4400紙盒裝盒機(jī)是一個(gè)自動(dòng)、連續(xù)運(yùn)動(dòng)的包裝機(jī)，用于醫(yī)藥、化妝品、食品等行業(yè)的包裝設(shè)計(jì)，根據(jù)GMP指導(dǎo)方針和歐洲安全規(guī)則設(shè)計(jì)和制造，本機(jī)由主電機(jī)帶動(dòng)皮帶輪與齒形鏈穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)于某種形式的包裝，需要調(diào)整機(jī)內(nèi)可調(diào)固定單元的尺寸，以適應(yīng)各種形式尺寸的包裝。

縱觀醫(yī)藥、化妝品、食品行業(yè)，包裝設(shè)計(jì)以紙盒包裝為主，由于紙盒包裝材料材質(zhì)的不同，對(duì)于紙盒裝盒機(jī)的要求比較高，在裝盒過程中須防止紙盒包裝劃傷損壞、藥品撞傷破損等，包裝好的小盒成品必須是不缺制品、不缺或不多說明書的，并且在傳輸鏈條中有一項(xiàng)缺失或損壞或包材與標(biāo)準(zhǔn)包裝不符時(shí)，裝盒機(jī)將精準(zhǔn)剔除該不合格制品。以醫(yī)藥行業(yè)的包裝為例，任何與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不符或不完整現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，該產(chǎn)品即被認(rèn)定為不合格品，需重新包裝或做報(bào)廢處理，一旦在包裝過程中對(duì)藥品造成污染，不僅會(huì)影響到藥品的質(zhì)量，甚至還會(huì)影響到患者的生命安全。所以，一個(gè)比較完善的裝盒設(shè)備對(duì)包裝結(jié)果至關(guān)重要。

1? ? 整機(jī)介紹

PC4400紙盒裝盒機(jī)外形如圖1所示。

PC4400紙盒裝盒機(jī)使用主機(jī)變頻調(diào)速，采用PLC控制系統(tǒng)和人機(jī)界面操作，自動(dòng)顯示裝盒速度及產(chǎn)量計(jì)數(shù)，具有手動(dòng)、自動(dòng)選擇功能[2]。該設(shè)備主要由6個(gè)機(jī)構(gòu)組成：人機(jī)互動(dòng)控制系統(tǒng)、產(chǎn)品進(jìn)料單元、GUK說明書折紙機(jī)、裝盒機(jī)構(gòu)、檢測(cè)系統(tǒng)、紙盒編碼機(jī)。

PC4400紙盒裝盒機(jī)主電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝盒進(jìn)料進(jìn)程，其裝盒速度可達(dá)到400盒/min，可檢測(cè)包裝材料的符合性，并實(shí)現(xiàn)包裝過程中不合格品的檢測(cè)與剔除。

2? ? 人機(jī)互動(dòng)控制系統(tǒng)

人機(jī)互動(dòng)過程實(shí)際上是一個(gè)輸入和輸出的過程，如圖2所示。工作邏輯、各種運(yùn)行操作之間的步驟是由控制系統(tǒng)的PLC控制的，系統(tǒng)的各種傳感器和光電感應(yīng)器檢測(cè)位置狀況向PLC發(fā)送可能的異常情況信號(hào)，通過位于控制單元的屏幕向操作人員發(fā)送設(shè)備狀態(tài)或當(dāng)前的運(yùn)行狀況。

3? ? 產(chǎn)品進(jìn)料單元

產(chǎn)品進(jìn)料單元包括前段緩沖盤和進(jìn)料軌道，緩沖盤和進(jìn)料軌道既能緩解前端設(shè)備的產(chǎn)能壓力，又能為紙盒裝盒機(jī)提供充足的制品。

進(jìn)料軌道有3個(gè)檢測(cè)電眼，用途分別如下：1）檢測(cè)進(jìn)料軌道上是否存在制品，若制品不存在則紙盒裝盒機(jī)減速停機(jī)，有制品進(jìn)入時(shí)，紙盒裝盒機(jī)自動(dòng)開啟運(yùn)行；2）檢測(cè)制品存在的坐標(biāo)，反饋至紙盒吸盤裝置和說明書下料裝置，對(duì)應(yīng)于制品位置，保證有制品時(shí)下紙盒、說明書，無制品時(shí)不下紙盒和說明書；3）當(dāng)制品在進(jìn)料軌道中大量擁擠時(shí)會(huì)觸發(fā)彈簧觸發(fā)片，檢測(cè)電眼檢測(cè)到彈簧觸發(fā)片時(shí)，紙盒裝盒機(jī)停機(jī)，需人工處理。

4? ? GUK說明書折紙機(jī)

折紙機(jī)采用GUK FA21型折紙機(jī)，如圖3所示。由裝盒機(jī)鏈條或鋸齒皮帶提供動(dòng)力，通過調(diào)節(jié)折紙機(jī)上料機(jī)構(gòu)和折紙機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)為90～600 mm、寬為60～215 mm的說明書的折疊，可實(shí)現(xiàn)1～6次折疊，折紙速度最大可達(dá)500張/min，說明書自動(dòng)分頁，一次分離一張，折紙機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，位置準(zhǔn)確，折紙和傳輸過程平滑，無卡滯、丟失，折紙規(guī)則、整齊，折紙機(jī)配置過載保護(hù)功能，防止下料堵塞、卡滯和機(jī)械部位錯(cuò)位。

5? ? 裝盒機(jī)構(gòu)

PC4400紙盒裝盒機(jī)可實(shí)現(xiàn)翻蓋式紙盒的關(guān)閉和帶熱膠封式紙盒的關(guān)閉（可選）功能，用戶可根據(jù)自身產(chǎn)品的需要，選擇適合的裝盒形式。

5.1? ? 翻蓋式紙盒的關(guān)閉

PC4400紙盒裝盒機(jī)所適應(yīng)的翻蓋式紙盒樣式如圖4所示。

PC4400紙盒裝盒機(jī)可以適應(yīng)不同的紙盒包裝產(chǎn)品（表1），根據(jù)不同產(chǎn)品尺寸，選取合適的包裝紙盒，在表1所示尺寸內(nèi)，可以調(diào)節(jié)PC4400紙盒裝盒機(jī)內(nèi)部紙盒關(guān)閉部件，使其適合所要求尺寸的紙盒的包裝。

翻蓋式紙盒的關(guān)閉描述為：紙盒在進(jìn)入裝盒機(jī)構(gòu)之前，通過吸盤從紙盒供料軌道中提取紙盒，打開紙盒使紙盒定位在運(yùn)輸鏈齒中，待制品和說明書被推入紙盒之后，首先關(guān)閉B（紙盒內(nèi)舌），然后A（紙盒前后舌）插入紙盒前后端，完成裝盒。

5.2? ? 帶熱膠封式紙盒的關(guān)閉

帶熱膠封式紙盒分為兩種形式，第一種為帶第五翻蓋熱膠封式，如圖5所示；第二種為帶前后舌熱膠封式，如圖6所示。

帶第五翻蓋熱膠封式紙盒關(guān)閉功能描述為：紙盒在進(jìn)入裝盒機(jī)構(gòu)之前，通過吸盤從紙盒供料軌道中提取紙盒，在紙盒提取至運(yùn)輸鏈齒過程中，熱膠點(diǎn)抹在如圖5所示的C部位，C部位翻轉(zhuǎn)至D部位完成粘貼任務(wù)，然后使紙盒定位在運(yùn)輸鏈齒中，制品和說明書被推入紙盒內(nèi)部之后，首先關(guān)閉B（紙盒內(nèi)舌），然后A（紙盒前后舌）插入紙盒前后端，完成裝盒。

帶前后舌熱膠封式紙盒的關(guān)閉功能描述為：紙盒在進(jìn)入裝盒機(jī)構(gòu)之前，通過吸盤從紙盒供料軌道中提取紙盒，打開紙盒使紙盒定位在運(yùn)輸鏈齒中，待制品和說明書被推入紙盒之后，首先關(guān)閉B（紙盒內(nèi)舌），然后A1（紙盒前后舌1）逆時(shí)針翻轉(zhuǎn)90°，在運(yùn)輸鏈齒部位熱膠點(diǎn)抹在如圖6所示的A1部位，A2（紙盒前后舌2）順時(shí)針翻轉(zhuǎn)90°后粘貼在A1部位上，完成裝盒。

基于此可以發(fā)現(xiàn)，帶熱膠封式紙盒的關(guān)閉原理與翻蓋式紙盒的關(guān)閉原理相似，只是在紙盒提取過程和紙盒前后舌關(guān)閉部位裝載了熱封膠裝置，因而在速度和效果上遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于翻蓋式紙盒關(guān)閉功能，但因?yàn)槟承┊a(chǎn)品的特殊需要，帶熱膠封式紙盒關(guān)閉功能也備受歡迎。從總體來看，翻蓋式紙盒的關(guān)閉功能更適合未來的發(fā)展趨勢(shì)。

6? ? 檢測(cè)系統(tǒng)

6.1? ? 安全防護(hù)檢測(cè)

1）設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，其速度達(dá)到400盒/min時(shí)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)速可達(dá)170 r/min，對(duì)外部入侵的物件及設(shè)備造成的傷害非常大，因此對(duì)于操作人員的安全保護(hù)尤為重要。為此，設(shè)置了用于保護(hù)機(jī)器運(yùn)動(dòng)部件和操作人員的窗口或安全門，根據(jù)安裝區(qū)域所使用的材料也有所不同，如：機(jī)械傳動(dòng)部件且動(dòng)力較強(qiáng)的部位，采用SUS304不銹鋼板做防護(hù)罩；在需要操作人員觀察設(shè)備內(nèi)部運(yùn)行情況的部位，采用有機(jī)玻璃或亞克力材料，有機(jī)玻璃或亞克力材料一方面透明度比較好，便于觀察，另一方面比較輕便，硬度比較高，對(duì)操作人員能起到很好的保護(hù)作用。

2）設(shè)有操作窗口或安全門防護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)，既能保護(hù)設(shè)備不受到損傷，也能保護(hù)操作人員安全。當(dāng)設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)卡阻、過載、電氣柜過熱等情況時(shí)，設(shè)備會(huì)自動(dòng)停機(jī)并發(fā)出報(bào)警，避免設(shè)備損傷。安全門防護(hù)裝置上配有微動(dòng)開關(guān)，檢測(cè)到任意安全門打開時(shí)設(shè)備立即停止，并發(fā)出報(bào)警。

3）電子離合器和逆變器是PC4400紙盒裝盒機(jī)的一大亮點(diǎn)。電子離合器是一種電子保護(hù)裝置，通常安裝在無刷電機(jī)上。該裝置能夠檢測(cè)到與電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)有關(guān)的干擾，并生成報(bào)警以及隨后停運(yùn)機(jī)器，既能保障設(shè)備的安全，又能避免外侵事物的損傷。逆變器由異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的一些機(jī)器動(dòng)作通過逆變器控制，它除了控制速度變化，還能檢查由于卡阻引起的任何應(yīng)力異常。

6.2? ? 設(shè)備運(yùn)行檢測(cè)

6.2.1? ? 產(chǎn)品在位檢測(cè)

產(chǎn)品在位檢測(cè)主要有3個(gè)檢測(cè)電眼。當(dāng)檢測(cè)到產(chǎn)品通過傳送帶到達(dá)裝盒機(jī)前段時(shí)，在自動(dòng)模式下，設(shè)備會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行；當(dāng)產(chǎn)品進(jìn)入紙盒開盒軌道時(shí)，將檢測(cè)到的產(chǎn)品位置信息傳送給下紙盒和下說明書機(jī)構(gòu)，能精準(zhǔn)定位，做到有產(chǎn)品時(shí)下說明書、下紙盒，無產(chǎn)品時(shí)不下說明書、不下紙盒；當(dāng)檢測(cè)到產(chǎn)品進(jìn)料軌道有產(chǎn)品擁擠或卡阻現(xiàn)象時(shí)，設(shè)備會(huì)停機(jī)報(bào)警，防止產(chǎn)品爆瓶。3個(gè)檢測(cè)電眼的聯(lián)動(dòng)配合，既能使設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，還能通過檢測(cè)產(chǎn)品在軌道上的流動(dòng)間距來調(diào)整設(shè)備的速度。

6.2.2? ? 說明書、紙盒料倉缺料檢測(cè)

說明書、紙盒料倉缺料檢測(cè)原理比較簡(jiǎn)單，檢測(cè)電眼檢測(cè)到料倉內(nèi)材料達(dá)到最低限度時(shí)，設(shè)備運(yùn)行速度會(huì)相應(yīng)降低，通過緩沖時(shí)間，降低設(shè)備停機(jī)的頻次，這一方面給設(shè)備操作人員提供了足夠的上料時(shí)間，另一方面能避免因設(shè)備頻繁停機(jī)造成的不確定因素影響。

6.2.3? ? 說明書存在狀態(tài)檢測(cè)、插舌是否插入檢測(cè)

說明書存在狀態(tài)檢測(cè)電眼安裝在制品與說明書同時(shí)推盒裝置前段，若電眼檢測(cè)到說明書不存在，設(shè)備會(huì)提示信息并將該工位的小盒在出料口處剔除，當(dāng)檢測(cè)到3個(gè)（根據(jù)需要自行設(shè)定）連續(xù)的說明書不存在于小盒時(shí)，設(shè)備會(huì)停機(jī)報(bào)警，提示檢查是否缺料。插舌是否插入檢測(cè)電眼安裝在小盒剛插舌封盒完畢端，若電眼檢測(cè)到插舌未插入，設(shè)備會(huì)提示信息并將該工位小盒在出料口處剔除，當(dāng)檢測(cè)到3個(gè)（根據(jù)需要自行設(shè)定）連續(xù)的小盒封盒不完整時(shí)，設(shè)備會(huì)停機(jī)報(bào)警，提示紙盒連續(xù)丟失，檢查設(shè)備是否出現(xiàn)故障。

6.2.4? ? 包材條碼檢測(cè)

當(dāng)設(shè)備檢測(cè)比對(duì)到包材的條形碼與設(shè)備設(shè)置的信息不同時(shí)，會(huì)提示條碼錯(cuò)誤，并將該包材完成的小盒剔除；當(dāng)連續(xù)發(fā)生條碼檢測(cè)錯(cuò)誤時(shí)，設(shè)備會(huì)停機(jī)報(bào)警。條碼檢測(cè)的應(yīng)用極大地避免了因包材發(fā)生變化而產(chǎn)生的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

7? ? 紙盒編碼機(jī)

PC4400紙盒裝盒機(jī)可實(shí)現(xiàn)壓刻和墨輥形式的紙盒編碼功能，用戶可根據(jù)自身產(chǎn)品的需要，選擇適合的紙盒編碼形式。

7.1? ? 壓刻原理

如圖7所示，當(dāng)紙盒吸盤從料倉將A（紙盒）放在B（運(yùn)輸軌道定位桿）中完全打開時(shí)，紙盒C（紙盒前后舌）部位展開，在B（運(yùn)輸軌道定位桿）運(yùn)動(dòng)過程中，紙盒C（紙盒前后舌）在兩個(gè)輥E（壓印字模）和F（壓力輥）之間通過，當(dāng)這些動(dòng)作同步完成時(shí)，就可以使輥E（壓印字模）上的信息壓刻在紙盒C（紙盒前后舌）上[3]。輥E（壓印字模）上的壓刻是由單個(gè)的數(shù)字或字母拼接而成，根據(jù)不同的信息要求，拼出需要的信息。

7.2? ? 墨輥原理（可選）

墨輥原理與壓刻原理基本相似，只是將壓刻部位更換為如圖8所示。

如圖8所示，在4個(gè)輥同步轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，G（墨輥的支撐桿）將油墨傳送至H（橡膠字模輥）上，H（橡膠字模輥）將印字信息轉(zhuǎn)移到I（墨印輥）上，紙盒前后舌在兩個(gè)輥I（墨印輥）和J（支撐輥）之間通過，當(dāng)這些動(dòng)作同步完成時(shí)，就可以使輥I（墨印輥）上的信息壓刻在紙盒前后舌上。H（橡膠字模輥）上的信息是由高網(wǎng)點(diǎn)固體水洗樹脂版制版機(jī)制版而成，根據(jù)不同的信息要求，制作需要的信息。

通過壓刻原理和墨輥原理的比較可以看出，操作上壓刻原理操作簡(jiǎn)單，字模更換方便，但是在銷售過程中不適宜一些老年群體，壓刻信息在反光情況下不容易被識(shí)別；在信息準(zhǔn)確性上壓刻原理與墨輥原理相當(dāng)，墨輥原理信息清晰可辨，深受制藥企業(yè)及包裝企業(yè)歡迎。

此外，市面上還有部分單獨(dú)運(yùn)行的設(shè)備如激光打碼機(jī)、噴墨噴碼機(jī)，都在信息準(zhǔn)確性和識(shí)別上比較突出，可根據(jù)不同市場(chǎng)需求，選擇合適的編碼機(jī)與紙盒裝盒機(jī)結(jié)合，或許在不同的應(yīng)用情況下會(huì)有各自的優(yōu)點(diǎn)。

8? ? 結(jié)束語

縱觀產(chǎn)品消費(fèi)領(lǐng)域，包裝是最吸引顧客的殺手锏之一，而紙盒不僅是藥品、保健品領(lǐng)域主流的包裝方式，而且在食品、調(diào)料、糖果等產(chǎn)品的包裝上廣泛應(yīng)用。產(chǎn)品使用紙盒包裝后外觀不僅雅致，而且能很好地保護(hù)產(chǎn)品，展示擺放方便，比較受銷售商的歡迎，在運(yùn)輸、攜帶過程中也不容易受到擠壓。在產(chǎn)品質(zhì)量相同的情況下，包裝的競(jìng)爭(zhēng)就成為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的重要環(huán)節(jié)。PC4400紙盒裝盒機(jī)從功能以及性能方面都優(yōu)先于其他裝盒設(shè)備，因此，高速、穩(wěn)定、集各項(xiàng)功能于一體的PC4400紙盒裝盒機(jī)必將在以后的發(fā)展中得到更多應(yīng)用。

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收稿日期：2023-10-11

作者簡(jiǎn)介：李明福（1994—），男，甘肅和政人，助理工程師，主要從事制藥包裝設(shè)備的使用與管理工作。

通信作者：周園（1974—），女，甘肅蘭州人，醫(yī)學(xué)生物高級(jí)工程師，副主任，主要從事疫苗的生產(chǎn)和質(zhì)量管理工作。