Delta-K 型啤酒空瓶剔除系統(tǒng)穩(wěn)定性優(yōu)化

林慶文 路 偉 李加亮 吳衛(wèi)群

引語(yǔ)：

隨著啤酒消費(fèi)市場(chǎng)需求的日益增長(zhǎng)及消費(fèi)者對(duì)食品安全的日益關(guān)注，傳統(tǒng)的啤酒灌裝設(shè)備已經(jīng)無法滿足啤酒生產(chǎn)企業(yè)對(duì)生產(chǎn)線自動(dòng)化、規(guī)模化、高質(zhì)化、高效化等一系列要求，高速生產(chǎn)線及高精度質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。作為啤酒容器進(jìn)入灌裝環(huán)節(jié)前的最后一道質(zhì)量關(guān)卡，空瓶檢測(cè)（EBI:Empty Bottle Inspector,如圖0-1)將光學(xué)、視覺、電信號(hào)學(xué)等采集數(shù)據(jù)，融合獨(dú)有的邏輯運(yùn)算對(duì)容器進(jìn)行識(shí)別，將判斷為不合格的容器信息傳遞給剔除系統(tǒng)，由作為“執(zhí)法者”角色的剔除系統(tǒng)執(zhí)行可靠剔除。此前玻璃瓶灌裝生產(chǎn)線速度以24K/H 為主流，玻璃容器以約400 瓶每分鐘的速度在輸送帶上通過，這種較低的通過速度對(duì)于缺陷容器剔除功能的要求相對(duì)較低。隨著制造業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，生產(chǎn)線速度目前已提至830瓶乃至更高的1200 瓶每分鐘，傳統(tǒng)剔除模塊已經(jīng)無法滿足準(zhǔn)確可靠的要求。

圖0-1 空瓶檢測(cè)設(shè)備外觀圖

經(jīng)過經(jīng)驗(yàn)積累與技術(shù)迭代，百威亞太投資有限公司灌裝線廣泛應(yīng)用的一型EBI 剔除器由單手指FLIP 型剔除器發(fā)展為更具可靠性、兼容性的DELTA-K 型剔除器結(jié)構(gòu)。本文針對(duì)其常見問題，結(jié)合多年現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行專業(yè)深入的原因與解決方案分析。流程所示（圖1-1）剔除系統(tǒng)承接EBI 所有檢測(cè)流程的最終執(zhí)行指令。

圖1-1 EBI 工作流程

一、EBI 運(yùn)行流程

二、剔除系統(tǒng)

1.布局

EBI 剔除系統(tǒng)位于檢測(cè)機(jī)后部布置（如圖2-1），由一套高速動(dòng)作的推指型剔除器，位置捕捉光電開關(guān)和差速輸送平臺(tái)組成。

圖2-1 剔除系統(tǒng)布局

2.結(jié)構(gòu)

由結(jié)構(gòu)示意（圖2-2）可看出，多推指型剔除器具有良好的容錯(cuò)性與可調(diào)整空間，所以目前高速線大多配備多推指剔除器。但多推指剔除器也存在明顯缺陷，即結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，需要更好的使用和保養(yǎng)條件，保證各部件之間穩(wěn)定的配合與作用。

圖2-2 DELTA-K 多推指剔除器結(jié)構(gòu)

3.DELTA-K 剔除器動(dòng)作原理

如圖2-3 所示，控制系統(tǒng)標(biāo)記為缺陷的容器隨著輸送帶經(jīng)過DELTA-K 型多推指剔除器時(shí)，在與輸送鏈條同步的編碼器及定位光電共同作用下，系統(tǒng)控制著剔除器配合瓶流速度逐一將推指伸出，利用剔除推指特殊的流線型設(shè)計(jì)，將缺陷容器滑出瓶流，并送入缺陷容器回收鏈道，此過程為剔除過程。很多外界因素會(huì)造成這一剔除過程失敗，例如：剔除推指并未僅順利作用于缺陷容器，而觸及合格容器導(dǎo)致瓶流紊亂；剔除推指精準(zhǔn)的作用于缺陷容器，但缺陷容器沒有順利的滑出到下一級(jí)鏈條，產(chǎn)生傾倒使瓶流紊亂；在連續(xù)的動(dòng)作中某一根或多根剔除推指動(dòng)作沒有跟隨控制節(jié)拍，導(dǎo)致滑出曲線不完整等，這些現(xiàn)象統(tǒng)一定義為“剔除故障”。

圖2-3 剔除動(dòng)作示意

圖3-2

圖3-3

圖3-4

圖3-5-2

圖3-5-3

三、剔除故障的現(xiàn)象、產(chǎn)生原因分析與處理

1.剔除推指動(dòng)作不連貫

1.1 產(chǎn)生原因

DELTA-K 剔除器為多推指協(xié)同動(dòng)作，因此剔除手指間協(xié)作的連貫性關(guān)重要。個(gè)別手指反應(yīng)遲滯將造成容器剔除卡頓、傾倒甚至剮蹭，導(dǎo)致剔除故障或卡瓶堆積。

1.2 處理方案

2.擊打器距離調(diào)整不準(zhǔn)確

2.1 產(chǎn)生原因

DELTA-K 剔除器剔除原理為容器沿一條被優(yōu)化的曲線從出口輸送帶滑出瓶流至剔除平臺(tái)，剔除器的每一個(gè)手指的曲線都是完成剔除的重要環(huán)節(jié)，所以確保缺陷容器從第一手指開始進(jìn)行剔除是非常有必要的，否則有可能因后端長(zhǎng)手指撞擊力過大造成不穩(wěn)定。

2.2 處理方案

3.EBI 觸發(fā)質(zhì)量調(diào)整不精確

3.1 產(chǎn)生原因

容器隨輸送帶運(yùn)行，只能在一定程度上保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，無法完全排除整段檢測(cè)路徑中意外發(fā)生的相對(duì)位移。為記錄容器在檢測(cè)路徑中相對(duì)準(zhǔn)確的位置，EBI利用光電信號(hào)判斷當(dāng)前容器所處在輸送帶的位置，那么有效設(shè)定兩個(gè)光電間的距離對(duì)容器位置判斷是非常重要的，對(duì)容器檢測(cè)及缺陷剔除起到?jīng)Q定性作用。

3.2 處理方案

4.日常運(yùn)行狀態(tài)檢查不到位

4.1 產(chǎn)生原因

除設(shè)備調(diào)整外，潤(rùn)滑保養(yǎng)，日常巡檢，換線調(diào)整，及有效控制前端瓶源質(zhì)量，也會(huì)對(duì)EBI 可靠運(yùn)行提供很大幫助。

4.2 處理方案

5.剔除系統(tǒng)“藏污納垢”

5.1 產(chǎn)生原因

EBI 剔除系統(tǒng)如同一臺(tái)機(jī)器一樣需要很多裝置和部件共同工作，只有每個(gè)部分都保持良好的狀態(tài)，剔除器的運(yùn)行才能得到一個(gè)完美的效果。那么，對(duì)各個(gè)部件的檢查，清潔和保養(yǎng)非常重要。

5.2 處理方案

5.2.1 清潔

長(zhǎng)期頻繁高速工作的剔除器很容易受到外界異物的影響，化學(xué)品的腐蝕，灰塵的磨損，異物的鈍傷，很多剔除器的細(xì)小變化會(huì)對(duì)剔除器的工作穩(wěn)定性產(chǎn)生意想不到的影響。所以應(yīng)定期對(duì)推指、保護(hù)罩及擊打器內(nèi)氣動(dòng)部件進(jìn)行清潔。

5.2.2 檢查

作為EBI 設(shè)備的一部分，提出系統(tǒng)的檢查內(nèi)容也應(yīng)該納入設(shè)備檢查計(jì)劃中，這樣可以提早發(fā)現(xiàn)對(duì)剔除系統(tǒng)工作穩(wěn)定性造成影響的問題，在出現(xiàn)故障前解決，防患于未然。

5.2.3 潤(rùn)滑

使用專用清潔潤(rùn)滑油對(duì)活塞桿進(jìn)行清潔潤(rùn)滑，注意不要進(jìn)行常規(guī)潤(rùn)滑，只在活塞桿上輕輕擦拭（如圖3-5-9），留下一層薄得油膜并同時(shí)可以清楚附著在氣缸上的灰塵雜質(zhì)即可。

6.執(zhí)行收益

6.1 成本收益

成本是企業(yè)生存與發(fā)展繞不開的話題，所以項(xiàng)目執(zhí)行對(duì)成本的影響是評(píng)價(jià)項(xiàng)目成功與否的重要依據(jù)。公司運(yùn)用行業(yè)領(lǐng)先的ERP 管理系統(tǒng)SAP 作為成本、績(jī)效、物料、工單執(zhí)行等工作的管理工具。通過精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)記錄、篩分與統(tǒng)計(jì)得知，推行上述內(nèi)容以來，公司大區(qū)安裝有DELTA-K 型剔除器的工廠，該型剔除器平均每臺(tái)設(shè)備年維護(hù)成本（圖3-6-1），每有效運(yùn)行1000 小時(shí)的維護(hù)成本（圖3-6-2），均成逐年下降趨勢(shì)。

圖3-6-1

圖3-6-2

6.2 績(jī)效收益

運(yùn)行效率是間接反映項(xiàng)目執(zhí)行結(jié)果的有效依據(jù)，公司在推崇低成本、高績(jī)效的同時(shí)，始終踐行運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)手段不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量與企業(yè)實(shí)力，如圖（圖3-6-3）為一線員工依托公司數(shù)字化戰(zhàn)略項(xiàng)目基礎(chǔ)，自行開發(fā)編輯的數(shù)字化報(bào)表平臺(tái)，由該平臺(tái)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)可知，推行上述內(nèi)容以來，公司大區(qū)安裝有DELTA-K 型剔除器的工廠，發(fā)生末端剔除故障平均間隔時(shí)間（圖3-6-4），平均故障的修復(fù)時(shí)間（圖3-6-5）均成逐年下降趨勢(shì)。

圖3-6-3 一線員工自主設(shè)計(jì)GRAFANA 平臺(tái)

圖3-6-4

圖3-6-5

四、可靠性升級(jí)改造

1.現(xiàn)狀

雖然設(shè)備擁有強(qiáng)大的檢測(cè)能力，經(jīng)由上述操作可以保證設(shè)備運(yùn)行的流暢性，但是消費(fèi)市場(chǎng)仍有出現(xiàn)瓶中異物產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)（如圖4-1）。

圖4-1

2.原因分析

2.1 剔除動(dòng)作缺失

擊打器組件由于不可預(yù)知原因產(chǎn)生偶發(fā)的遲滯或動(dòng)作缺失現(xiàn)象。

2.2 間歇性潤(rùn)滑失態(tài)

化學(xué)品濃度不穩(wěn)定造成瓶子與輸送帶間相對(duì)滑動(dòng)。

2.3 瓶源差異性

由于瓶子個(gè)體差異性帶來的瓶子與輸送帶間的相對(duì)滑動(dòng)。

3.改造方案

雖然設(shè)備可以檢測(cè)到剔除失敗的結(jié)果，并以警告，停止設(shè)備隱形等動(dòng)作提示操作人員，但沒有主動(dòng)解決方案，由此筆者設(shè)計(jì)了一種補(bǔ)充剔除的裝置，降低人工介入的比率，提高人工處置可靠性。

3.1 新增改造“補(bǔ)充剔除裝置”安裝在“剔除確認(rèn)傳感器”后方10cm 處（如圖4-2），裝置由雙線圈電磁閥、驅(qū)動(dòng)氣缸及動(dòng)作推板組成。

圖4-2 補(bǔ)充剔除裝置圖示

3.2 補(bǔ)充剔除裝置控制方式：

當(dāng)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)“剔除故障”報(bào)警停機(jī)時(shí)，“補(bǔ)充剔除裝置”自動(dòng)啟動(dòng)，將剔除失敗容器前后相關(guān)容器冗余統(tǒng)一排除；員工只需確認(rèn)故障后，將裝置收回，并啟動(dòng)設(shè)備繼續(xù)生產(chǎn)。

當(dāng)操作人員非常規(guī)操作按下緊急停機(jī)按鈕時(shí)，設(shè)備與輸送帶將立刻急停，“補(bǔ)充剔除裝置”將立即動(dòng)作，此時(shí)復(fù)位按鈕無法讓裝置收回，須按點(diǎn)動(dòng)按鈕使輸送帶持續(xù)慢速運(yùn)行10 秒，待“補(bǔ)充剔除裝置”自動(dòng)收回，啟動(dòng)設(shè)備繼續(xù)生產(chǎn)。此邏輯為避免緊急停止造成容器移位產(chǎn)生缺陷產(chǎn)品遺漏流入市場(chǎng)。

3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

如圖4-3 所示改造7 年來，根據(jù)筆者公司數(shù)據(jù)顯示，消費(fèi)市場(chǎng)產(chǎn)品異物反饋數(shù)量顯著降低。

圖4-3

總 結(jié)：

今天，隨著生產(chǎn)力提高，制造業(yè)進(jìn)入高端化，生產(chǎn)模式被工業(yè)4.0 逐步覆蓋，很多工作都在被機(jī)械化自動(dòng)化設(shè)備取代中，不過無論科技如何發(fā)展，設(shè)備的使用和維護(hù)都離不開技術(shù)的積累和創(chuàng)新，技術(shù)人員要不斷學(xué)習(xí)、沉淀、創(chuàng)新，才能更好實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值，迎接更高挑戰(zhàn)。