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(jìn)了某設(shè)備廠家生產(chǎn)制造的泡罩機(jī)、裝盒機(jī)自動(dòng)生產(chǎn)線，用于10 mL西林瓶（動(dòng)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(jìn)自動(dòng)生產(chǎn)線后，產(chǎn)品經(jīng)分裝后凍干，再依次經(jīng)過(guò)軋蓋機(jī)、自動(dòng)燈檢機(jī)、貼標(biāo)機(jī)、泡罩機(jī)、裝盒機(jī)，最終封裝成型。

其中，泡罩板從泡罩機(jī)進(jìn)入裝盒機(jī)的流程如下：分料伺服電機(jī)把從泡罩機(jī)出來(lái)的泡罩板分成前后兩排，兩臺(tái)加料伺服電機(jī)安裝在裝盒機(jī)產(chǎn)品輸送鏈起始端的相鄰兩個(gè)工位上，兩臺(tái)加料伺服電機(jī)下方各設(shè)有檢測(cè)裝置。當(dāng)檢測(cè)裝置檢測(cè)到有產(chǎn)品時(shí)，兩臺(tái)加料伺服電機(jī)先后間隔設(shè)備主軸運(yùn)行一個(gè)周期后啟動(dòng)，將產(chǎn)品推入裝盒機(jī)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(jī)產(chǎn)品輸送鏈上的叉子運(yùn)走。

由于我司一期的生產(chǎn)廠房預(yù)留生產(chǎn)區(qū)域面積有限，設(shè)備布局十分緊湊，相鄰設(shè)備之間的產(chǎn)品緩存空間略顯不足，導(dǎo)致某型號(hào)間歇式泡罩裝盒機(jī)在投入使用過(guò)程中，當(dāng)泡罩板分料到下層加料輸送帶及下層加料時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題。

本文將通過(guò)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(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)以保證產(chǎn)品的順利生產(chǎn)。

1 分料、加料流程

某型號(hào)間歇式泡罩裝盒機(jī)的旋轉(zhuǎn)編碼器（與設(shè)備主軸連接在一起）與機(jī)器同步運(yùn)行，主軸旋轉(zhuǎn)一周，旋轉(zhuǎn)編碼器也旋轉(zhuǎn)一周，裝盒機(jī)的泡罩板輸送鏈、說(shuō)明書輸送鏈、小盒輸送鏈同步向前走一個(gè)倉(cāng)位。旋轉(zhuǎn)編碼器每旋轉(zhuǎn)一周，提供0°～359°的信號(hào)給PLC，為設(shè)備上的傳感器、電磁閥、伺服電機(jī)提供精確的角度控制。

在自動(dòng)生產(chǎn)模式下，泡罩裝盒機(jī)的三條輸送帶是一直運(yùn)動(dòng)的。泡罩機(jī)生產(chǎn)出的單層泡罩板，經(jīng)過(guò)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(cè)到有物料時(shí)，分料伺服電機(jī)會(huì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，把泡罩板依次推進(jìn)安裝在裝盒機(jī)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(tái)加料伺服電機(jī)下方，當(dāng)兩臺(tái)加料伺服電機(jī)下方的光電檢測(cè)裝置同時(shí)檢測(cè)到有物料時(shí)，下層（加料輸送帶1）的加料伺服電機(jī)按程序設(shè)定好的角度，將產(chǎn)品推入裝盒機(jī)的產(chǎn)品輸送鏈中。設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行，旋轉(zhuǎn)編碼器對(duì)角度進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行到旋轉(zhuǎn)編碼器下一個(gè)檢測(cè)周期的同一角度時(shí)，上層（加料輸送帶2）的加料伺服電機(jī)再推料，將產(chǎn)品推入裝盒機(jī)的產(chǎn)品輸送鏈上方的隔離平臺(tái)上，固定在產(chǎn)品輸送鏈上的叉子連續(xù)運(yùn)動(dòng)，把上下層泡罩板向前推動(dòng)，完成上下層泡罩板的疊加。

某型號(hào)間歇式泡罩裝盒機(jī)安裝完成后，在SAT驗(yàn)收期間，分料伺服電機(jī)把泡罩板推入加料輸送帶1時(shí)，泡罩板運(yùn)行方向經(jīng)常發(fā)生改變，下層泡罩板被推入裝盒機(jī)產(chǎn)品輸送鏈內(nèi)時(shí)，有的泡罩板卡在了加料伺服電機(jī)的進(jìn)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(jìn)入裝盒機(jī)匯合前會(huì)被分成上下兩層，正確的輸送方式應(yīng)該是泡罩板的短邊與輸送運(yùn)行方向一致。但是，在生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)下層泡罩板被推入到輸送帶時(shí)，在輸送帶的摩擦力拖動(dòng)下出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，變成了泡罩板的長(zhǎng)邊與輸送帶運(yùn)行方向一致，導(dǎo)致接下來(lái)的加料動(dòng)作失敗。

2.2 原因分析

設(shè)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(yùn)行方向一致。泡罩板被分料伺服電機(jī)推進(jìn)加料輸送帶1時(shí)，因存在落差，在重力作用下，泡罩板前端先接觸到輸送帶，會(huì)被運(yùn)行的輸送帶拖動(dòng)先走，在護(hù)攔作用下，泡罩板運(yùn)行方向發(fā)生改變，使泡罩板整體旋轉(zhuǎn)接近90°，變成了泡罩板的長(zhǎng)邊與輸送帶運(yùn)行方向一致。此泡罩板到達(dá)輸送帶末端加料伺服電機(jī)下方時(shí)，有時(shí)不能被加料伺服電機(jī)下方的光電檢測(cè)裝置檢測(cè)到，加料伺服電機(jī)就不會(huì)推料，導(dǎo)致加料輸送帶1上方的堵料檢測(cè)報(bào)警，分料伺服電機(jī)停止分料，使上游的泡罩機(jī)自動(dòng)停機(jī)；或者當(dāng)此泡罩板被加料伺服電機(jī)下方的光電檢測(cè)裝置檢測(cè)到，被加料伺服電機(jī)推送時(shí)，會(huì)被卡在加料伺服電機(jī)下方的入口通道處，導(dǎo)致加料失敗，設(shè)備停機(jī)。

2.3 改進(jìn)方法

分料輸送帶長(zhǎng)150 cm，加料輸送帶1（下層）長(zhǎng)100 cm，加料輸送帶2（上層）長(zhǎng)115 cm，三條輸送帶在中間位置的重疊長(zhǎng)度約12 cm。我們重新調(diào)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(shí)際調(diào)整時(shí)，在重疊處的分料輸送帶要比兩條加料輸送帶略高點(diǎn)。調(diào)整后，裝盒機(jī)能夠保證泡罩板以水平形態(tài)被分料伺服電機(jī)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(jī)下方。

我司在設(shè)備SAT驗(yàn)收時(shí)，曾將此改進(jìn)方案提交于設(shè)備制造方，但未被對(duì)方采納，他們認(rèn)為是輸送帶摩擦力方面的原因，在更換輸送帶后問(wèn)題仍沒(méi)能解決。我司為保證正常生產(chǎn)，只能自行完成改造，設(shè)備在改造后達(dá)到了預(yù)期效果。設(shè)備調(diào)整安裝高度后，通過(guò)CAD繪圖測(cè)量，三條輸送帶最大傾斜角度都沒(méi)有超過(guò)1°，也并未影響設(shè)備安裝的美觀度。

輸送帶安裝高度的調(diào)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(diào)整示意

圖2 輸送帶安裝俯視示意圖

分層加料動(dòng)作：當(dāng)兩個(gè)檢測(cè)電眼都檢測(cè)到有物料時(shí)，下層加料伺服電機(jī)在指定的角度下動(dòng)作，推入泡罩板。在設(shè)備主軸運(yùn)行至下一個(gè)周期的同一角度（由旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)）時(shí)，上層加料伺服電機(jī)再動(dòng)作，把泡罩板推到隔板上，上下兩層泡罩板會(huì)被運(yùn)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(dāng)前后加料輸送帶上有連續(xù)的泡罩產(chǎn)品被檢測(cè)到，兩臺(tái)加料伺服電機(jī)才會(huì)同時(shí)工作。當(dāng)只有最后一組產(chǎn)品時(shí)，加料伺服電機(jī)2會(huì)比加料伺服電機(jī)1晚結(jié)束一個(gè)設(shè)備運(yùn)行周期。

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

我們通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)：設(shè)備在自動(dòng)運(yùn)行模式下，當(dāng)兩條加料輸送帶上都有泡罩板（即兩個(gè)檢測(cè)電眼檢測(cè)到有物料）時(shí)，在啟動(dòng)設(shè)備的第一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)，或是設(shè)備出現(xiàn)故障后，點(diǎn)動(dòng)設(shè)備和再次啟動(dòng)設(shè)備的第一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)，泡罩板被加料伺服電機(jī)1推入裝盒機(jī)產(chǎn)品輸送鏈時(shí)，有時(shí)也會(huì)因推送不到位而卡在進(jìn)料通道與輸送通道之間，導(dǎo)致下層泡罩板加料失敗，將正常前進(jìn)的叉子打斷。

3.2 原因分析

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

設(shè)備故障停機(jī)時(shí)的角度與正常停機(jī)時(shí)的角度往往不一致，裝盒機(jī)的產(chǎn)品輸送鏈?zhǔn)沁B續(xù)移動(dòng)的，當(dāng)設(shè)備編碼器運(yùn)行到275°時(shí)，加料伺服電機(jī)才會(huì)間歇啟動(dòng)完成推料動(dòng)作。

因此，在設(shè)備出現(xiàn)故障后，點(diǎn)動(dòng)設(shè)備和再次啟動(dòng)設(shè)備的第一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)，叉子行走的位置和加料伺服電機(jī)動(dòng)作的時(shí)間會(huì)出現(xiàn)暫時(shí)性不協(xié)調(diào)（主軸與編碼器柔性連接，角度存在偏差），加料伺服電機(jī)啟動(dòng)會(huì)相對(duì)滯后，泡罩板就會(huì)撞到運(yùn)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(jī)下方的通道內(nèi)，如不能及時(shí)停機(jī)，就會(huì)將連續(xù)運(yùn)行的推料叉子打斷。

3.3 改進(jìn)方法

該設(shè)備的控制程序只用了一個(gè)參數(shù)來(lái)同時(shí)控制兩臺(tái)加料伺服電機(jī)的加料時(shí)間，即同一個(gè)角度參數(shù)控制了兩臺(tái)加料伺服電機(jī)的進(jìn)料角度。我們通過(guò)測(cè)量設(shè)備產(chǎn)品輸送鏈相鄰叉子的間距1和兩個(gè)加料伺服電機(jī)下方的開口通道間距2發(fā)現(xiàn)，間距2比間距1長(zhǎng)了約2.5 cm，我們只好把加料伺服電機(jī)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(gè)通道的泡罩板被推入裝盒機(jī)產(chǎn)品輸送鏈的時(shí)機(jī)和泡罩板與推料叉子的相對(duì)位置基本一致。

在該設(shè)備改進(jìn)后的一段時(shí)間內(nèi)，叉子被打斷的概率下降了近50%，但仍很高。我們又對(duì)設(shè)備的PLC程序進(jìn)行了如下修改：自動(dòng)運(yùn)行模式下啟動(dòng)設(shè)備時(shí)，在設(shè)備的前兩個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)，或點(diǎn)動(dòng)設(shè)備時(shí)，關(guān)閉加料伺服電機(jī)的進(jìn)料功能。此時(shí)，不管前后加料輸送帶上有沒(méi)有檢測(cè)到產(chǎn)品，兩臺(tái)加料伺服電機(jī)都不動(dòng)作。設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行后，再啟動(dòng)加料功能，從而確保伺服電機(jī)的加料動(dòng)作與裝盒機(jī)產(chǎn)品輸送鏈上的叉子位置互相協(xié)調(diào)。

4 結(jié)語(yǔ)

某型號(hào)間歇式泡罩裝盒機(jī)的三條輸送帶安裝高度經(jīng)上述調(diào)整后，已通過(guò)數(shù)月的生產(chǎn)檢驗(yàn)，下層泡罩板分料故障沒(méi)再出現(xiàn)，問(wèn)題得到了徹底解決。對(duì)于下層泡罩板進(jìn)料失敗的問(wèn)題，直到設(shè)備PLC程序修改后，才得到基本解決。