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(xiàn)了紙盒吸不下或吸下打不開后自動停機功能，降低了產(chǎn)品損耗，實現(xiàn)了節(jié)約成本的目的。

關(guān)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(fā)生產(chǎn)的國產(chǎn)包裝機，其設(shè)計生產(chǎn)速度為40～120盒/min。該機使用主機變頻調(diào)速，采用PLC控制系統(tǒng)和人機界面操作，自動顯示裝盒速度及產(chǎn)量計數(shù)，具有手動、自動選擇功能。設(shè)備在規(guī)定范圍內(nèi)可實現(xiàn)多規(guī)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(shè)備設(shè)有自動檢測系統(tǒng)，定位停機，具有對不合格品自動剔除功能。設(shè)備前端可與貼標機、泡罩機等連線生產(chǎn)，后端可與三維包裝機、熱收縮機等連線生產(chǎn)，也可獨立使用。

1 設(shè)備原理

自動裝盒機的運行原理適合基本的產(chǎn)品進給系統(tǒng)，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(shè)備運行過程中，利用凸輪傳動系統(tǒng)使進藥板、折疊說明書、進紙盒三大給料系統(tǒng)同步運作，以藥板工位為控制基礎(chǔ)，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(gòu)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(jīng)折書機構(gòu)折疊后，由輸送帶送到說明書入口處。

（3）紙盒進料系統(tǒng)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(cè)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(tǒng)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(cè)面，使盒子打開成直角并前移到裝填區(qū)域。在裝填區(qū)域填裝后，機器的機構(gòu)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(shè)備實際運行過程中，生產(chǎn)現(xiàn)場常會由于紙盒粘連、真空不足等非正常情況出現(xiàn)吸盒機構(gòu)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(jīng)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(fā)生變形，造成其經(jīng)常需要維修人工調(diào)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(jié)約生產(chǎn)過程中的直接生產(chǎn)成本，減少工時浪費，延長設(shè)備使用壽命，增加光纖、PLC程序控制主電機運行條件，當發(fā)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(chǎn)品損耗，實現(xiàn)節(jié)約生產(chǎn)成本的目的。

因此，考慮在原控制系統(tǒng)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(guān)，以實現(xiàn)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(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計包括3個部分：信號檢測部分、程序部分和執(zhí)行停機部分。

3.1? ? 信號檢測部分設(shè)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(shè)備開始吸紙盒、吸說明書。設(shè)備繼續(xù)運轉(zhuǎn)，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(yīng)檢測到紙盒是否打開，檢測開關(guān)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(xù)運行的條件。檢測過程如圖2所示。

3.2? ? 程序部分設(shè)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(shè)備主機應(yīng)能繼續(xù)執(zhí)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(yīng)能自動停止運行并報警提示，如圖3、圖4所示。

3.3? ? 執(zhí)行停機部分設(shè)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(guān)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)備PLC控制流程為：當物料轉(zhuǎn)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(fā)出信號，控制吸盒、吸說明書電磁閥打開，盒子經(jīng)吸盒機構(gòu)吸下打開并送至裝填工位;說明書經(jīng)折書機構(gòu)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(shù)可設(shè)置為1～3張），則發(fā)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(tài)正常，各保護開關(guān)都處于正常狀態(tài)時，設(shè)備將繼續(xù)運行，完成一次裝盒過程。

修改后PLC控制流程為：當物料轉(zhuǎn)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(fā)出信號，控制吸盒、吸說明書電磁閥打開，盒子經(jīng)吸盒機構(gòu)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(fā)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(jīng)折書機構(gòu)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(shù)可設(shè)置為1～3張），則發(fā)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(tài)正常，各保護開關(guān)都處于正常狀態(tài)時，設(shè)備將繼續(xù)運行，完成一次裝盒過程。

設(shè)備自動停機功能的改進實現(xiàn)了盒子吸不下或吸下打不開后自動停機功能，在實際生產(chǎn)過程中，設(shè)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(chǎn)的連續(xù)性及有效率，設(shè)備卡藥、卡盒的情況得以減少，設(shè)備運行連續(xù)性良好，故障率明顯降低。

5 結(jié)語

自動裝盒機經(jīng)過程序多次修改后的測試運行，在原有設(shè)備上成功實現(xiàn)了缺盒自動停機功能，從而有效提高了生產(chǎn)的連續(xù)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(shè)備的應(yīng)用等。