自動裝盒機缺盒自動停機功能改進

摘 要：通過對HSZ-120P自動裝盒機增加光纖、修改PLC程序控制主電機運行條件，實現了紙盒吸不下或吸下打不開后自動停機功能，降低了產品損耗，實現了節約成本的目的。

關鍵詞：自動裝盒機;缺盒;PLC;光纖放大器

0 引言

本次改進的HSZ-120P自動裝盒機是由山東某機械制造有限公司研發生產的國產包裝機，其設計生產速度為40～120盒/min。該機使用主機變頻調速，采用PLC控制系統和人機界面操作，自動顯示裝盒速度及產量計數，具有手動、自動選擇功能。設備在規定范圍內可實現多規格裝盒，并同步完成批號打印，也可同步完成1～4折說明書自動折疊。同時，該設備設有自動檢測系統，定位停機，具有對不合格品自動剔除功能。設備前端可與貼標機、泡罩機等連線生產，后端可與三維包裝機、熱收縮機等連線生產，也可獨立使用。

1 設備原理

自動裝盒機的運行原理適合基本的產品進給系統，自動裝盒機進料一般分為3個入口：說明書入口、藥板入口和機包紙盒入口。設備運行過程中，利用凸輪傳動系統使進藥板、折疊說明書、進紙盒三大給料系統同步運作，以藥板工位為控制基礎，利用真空吸取原理同步補充說明書、紙盒的供給。

（1）利用同步輸送帶藥板料倉傳送藥板至藥板推料導盒卡倉，同時在輸送藥板過程中利用光纖放大器檢測藥板的工位序號。

（2）說明書折疊機構得到藥板信號源后，由兩個真空吸頭反向從書架上吸取一張說明書，后經折書機構折疊后，由輸送帶送到說明書入口處。

（3）紙盒進料系統得藥板信號源后，利用真空反向吸取進料紙盒倉最底下的紙盒，利用一個小連桿預開盒裝置，在紙盒側推、壓，打開盒子。

（4）推料導盒卡倉后面推料桿在凸輪傳動系統運行過程中往復進行推藥板、說明書進盒裝填。

（5）裝填好的紙盒在送盒板的移動過程中逐步進行紙盒前后部分的折舌、插舌工序，最后完成合封盒的動作。

從機包紙盒進料到最后包裝成型的整個過程大致可以分成4個階段：下盒、打開、裝填、合蓋。下盒動作通常是由一個吸盤從紙盒進料口吸取一個紙盒，下行到裝盒的主線上，由一個導軌卡位將紙盒固定并用一個推板打開紙盒，同時會有兩個可向前移動的卡位從下面升起，從前后方向卡住紙盒的側面，使盒子打開成直角并前移到裝填區域。在裝填區域填裝后，機器的機構會將耳朵折進左右導軌中，然后再進行合蓋動作。

裝盒機工藝流程圖如圖1所示。

2 改進方案提出背景

在設備實際運行過程中，生產現場常會由于紙盒粘連、真空不足等非正常情況出現吸盒機構吸取不了盒子或吸下后打不開、粘連重盒的情況，造成藥包、說明書同時直接被推入到機器裝填導軌卡位中，造成藥包、說明書損壞，沒法再回收，造成浪費，嚴重時還會造成機器部件變形損壞。工人操作過程中經常需要停機處理誤推進導軌卡位的藥包，同時藥包誤推進導軌卡位后折盒移動推軌會碰撞藥品使得藥包損壞，嚴重時折盒移動推軌會因碰撞而發生變形，造成其經常需要維修人工調整，耗費工時及材料成本。

造成該故障的主要原因是機器運行過程中以藥板為信號控制源，沒有對盒子吸不下來或吸下后打不開的情況進行預估。為節約生產過程中的直接生產成本，減少工時浪費，延長設備使用壽命，增加光纖、PLC程序控制主電機運行條件，當發生紙盒吸不下來或打不開（即檢測不到盒子）的情況時，通過增加PLC控制程序控制主電機停止運行，并在人機界面中顯示“紙盒故障”，提示操作人員對其進行處理，以降低產品損耗，實現節約生產成本的目的。

因此，考慮在原控制系統中增加一個光纖放大器來檢測盒子的情況，將光纖放大器安裝在紙盒完全打開后的位置上進行檢測，并增加光纖放大器檢盒報警程序，在原PLC程序中的主機自動停機條件中加入缺盒報警開關，以實現盒子吸不下或吸下打不開（檢測不到盒子）后自動停機的功能。

3 改進方案設計

系統設計包括3個部分：信號檢測部分、程序部分和執行停機部分。

3.1? ? 信號檢測部分設計

當安裝在同步輸送帶上的物料檢測電眼檢測到輸送帶上有物料通過時，吸紙盒、吸說明書的真空電磁閥打開，設備開始吸紙盒、吸說明書。設備繼續運轉，當盒子下行到物料裝填盒的主線工位上時（檢盒位置），壓盒板正好把盒子壓平，這時在此工位上新增光纖放大器，新增光纖放大器應檢測到紙盒是否打開，檢測開關的燈亮，機臺傳動箱下面凸輪高位定位停機的檢測器同步進行檢測，保證紙盒檢測與高位停機檢測信號的同步一致，并將檢測信號傳遞到PLC中寄存，作為主電機繼續運行的條件。檢測過程如圖2所示。

3.2? ? 程序部分設計

在PLC輸入前端增加紙盒檢測輸入，并修改主機運行條件：當光纖放大器檢測到有盒子時，設備主機應能繼續執行運行;當光纖放大器檢測不到盒子時，說明盒子沒有被吸下來或吸下后沒有打開（即檢測不到盒子），主電機應能自動停止運行并報警提示，如圖3、圖4所示。

3.3? ? 執行停機部分設計

如圖5所示，增加檢盒功能，當光纖放大器檢測到盒時開關K4燈亮，主機定位停機K2對K4進行檢測，當送盒板往右運行時，K2燈熄滅，設備主機正常運行;當K4檢測到缺盒時，定位停機K2對K4進行檢測，得到停機信號并自動停機，利用設備本身每次停機都是凸輪高位的控制使得物料導入倉后面推料桿停止往復運行，不再向裝填盒工位推物料。設備自動停機后，需等操作人員清走待裝盒物料后才能再次啟動開機。

4 方案前后對比

原設備PLC控制流程為：當物料轉盤上的“料高、料低”照料電眼檢測到有物料時，將檢測信號傳遞到PLC中寄存;當同步輸送帶上的物料檢測電眼檢測到有物料通過時，發出信號，控制吸盒、吸說明書電磁閥打開，盒子經吸盒機構吸下打開并送至裝填工位;說明書經折書機構折疊后輸送到下書位置，此時檢書電眼會對其進行檢測，如果沒有檢測到說明書（說明：說明書缺書停機張數可設置為1～3張），則發出停機指令，如果檢測到說明書，則將信號傳遞到PLC中寄存，此時如果外部狀態正常，各保護開關都處于正常狀態時，設備將繼續運行，完成一次裝盒過程。

修改后PLC控制流程為：當物料轉盤上的“料高、料低”照料電眼檢測到有物料時，將檢測信號傳遞到PLC中寄存;當同步輸送帶上的物料檢測電眼檢測到有物料通過時，發出信號，控制吸盒、吸說明書電磁閥打開，盒子經吸盒機構吸下打開，此時新增加的光纖放大器對盒子進行檢測，如果沒有檢測到盒子，則發出停機指令，如果檢測到有盒子則將信號傳遞到PLC中寄存，并將盒子送至裝填工位;說明書經折書機構折疊后輸送到下書位置，此時檢書電眼會對其進行檢測，如果沒有檢測到說明書（說明：說明書缺書停機張數可設置為1～3張），則發出停機指令，如果檢測到說明書，則將信號傳遞到PLC中寄存，此時如果外部狀態正常，各保護開關都處于正常狀態時，設備將繼續運行，完成一次裝盒過程。

設備自動停機功能的改進實現了盒子吸不下或吸下打不開后自動停機功能，在實際生產過程中，設備改進后比改進前降低了小盒、待入盒半成品的損耗，有效提高了生產的連續性及有效率，設備卡藥、卡盒的情況得以減少，設備運行連續性良好，故障率明顯降低。

5 結語

自動裝盒機經過程序多次修改后的測試運行，在原有設備上成功實現了缺盒自動停機功能，從而有效提高了生產的連續性及有效率，極大地降低了包材及成品的損耗。

收稿日期：2021-06-28

作者簡介：李燕（1978—），男，廣東江門人，研究方向：制藥工程及設備的應用等。