引言
在現(xiàn)有的疫苗生產行業(yè)中,疫苗的灌裝方式主要分為安甑瓶、西林瓶和預充針。根據(jù)不同的灌裝方式,疫苗生產采用了不同的包裝工藝:西林瓶和預充針外觀相對較大且瓶身質地更堅硬,一般采用單支裝,利用泡罩機通過加熱、吹塑、成型、裁剪將PVC材料制成藥托,把單支裝西林瓶制品放入藥托完成小盒、中盒、大箱的后續(xù)包裝工序:安甑瓶瓶身較脆,11.5mm的瓶身直徑不適合單支裝,一來為了減少包材的使用,二來為方便疫苗的運輸及保存,通常采用多支裝(5支或10支）,并配以PVC材料的藥托作為后續(xù)包裝的保護。
SY-B1型自動分托機通過電氣與機械的配合,將壓縮在一起的PVC藥托夾持至堆料軌道。如圖1所示,電機控制推托板向前推動,由前端齒形牙口攔截藥托,再通過往復機械動作將每一個PVC藥托分開送入后續(xù)設備。安甑瓶的包裝采用PVC藥托的方式,制品能得到更好的保護且支持多支裝,減少包材的使用。SY-B1型自動分托機的穩(wěn)定運行速度在160托/min,按人工分托的平均速度40托/min計,可減少分托工段約4名操作工,在實現(xiàn)自動化的同時,面對高速轉動的傳送帶,不僅提高了生產效率,還降低了操作工受傷的風險。
1一推托板:2一壓縮藥托:3一分托后藥托效果:4一藥托堆料:
5一牙口:6一吸托負壓口:7一吹落氣嘴:8一吸托板。
圖1SY-B1型自動分托機工作原理
1工作原理
SY-B1型自動分托機主要分為兩大部分:送料部分和吸托部分。送料部分可分為預送料和夾持料兩道工序,吸托部分又可分為真空吸托和壓氣吹托兩部分。如圖1所示,設備在運行時,夾持料工序伺服電機轉動,帶動推托板向前夾持,接觸到接近開關后判斷無物料,隨即電機反轉等待預送料,由氣缸控制將壓縮在一起的藥托推入送料部分,夾持電機重新正轉,將藥托推入前端齒形牙口夾持,等待吸托部分工作。
堵料接近開關檢測到無藥托時,吸托部分開始工作,由吸托氣缸控制吸托盤在Y軸做往復運動,兩端磁性開關的觸發(fā)給電磁閥提供信號,交替吸氣和吹氣。吸托氣缸推出時由真空泵傳輸吸氣,將藥托由牙口處吸下:吸托氣缸收回時,位于吸托盤上方的氣嘴完成壓氣吹托的動作,吹落的藥托進入傳送帶完成后序包裝。
2影響分托效果的因素
2.1送料推板的推力大小
送料推板推力的大小直接影響吸托是否順暢。由于未分托前,藥托都是一個套一個,緊密相連的,PVC藥托的薄厚、材料的硬度都會影響藥托是否容易被吸下。推力過大時,容易出現(xiàn)吸托部分吸下雙托、三托等情況:推力過小時,容易出現(xiàn)藥托無法被吸下的情況,導致后端設備停機。
解決方法如下:
(1）當藥托材料較硬、較厚,不易被吸下時,調節(jié)吸托電機的驅動器,將扭力調大:當藥托材料較軟、較薄時,將扭力調小。隨著設備的長時間使用,電機的性能會有所下降,當出現(xiàn)推托板不向前推托或同步帶發(fā)生劇烈抖動時,判斷為當前電機無法克服阻力做功,扭力過小,將扭力調大即可。
(2）當藥托材料較硬、較厚時,更換如圖2所示送料推板后的彈簧,同比條件下選擇彈性系數(shù)更大、彈力更強的彈簧,彈簧阻礙著接近開關的觸發(fā),觸發(fā)時伺服電機工作,未觸發(fā)時停止,因此彈力越大意味著向前送料的行程越大,也就更容易將藥托吸下。同理,當藥托材料較軟、較薄時,更換彈性系數(shù)更小、彈力更弱的彈簧即可。
1-推托板背部:2-電機啟停接近開關:3-彈簧:4-推托板軌道:
5-電機反轉接近開關:6-電機正轉接近開關:7一電機。
圖2送料推板背面
2.2吹落氣嘴
吹落氣嘴直接影響藥托落入預定軌道的時機和位置。它的作用是將吸下的藥托垂直吹入圖3所示的弧形緩沖坡道,再通過軌道的約束將藥托送入傳送帶。實際生產中往往會出現(xiàn)藥托翻轉、亂飛的現(xiàn)象,導致藥托重疊堵住傳送軌道或者卡在吸托盤上,因氣缸往復運動而損壞藥托,造成一定的浪費。
1-調節(jié)牙口旋鈕:2-孤形緩沖坡道。
圖3吸托盤正視圖
解決方法如下:
(1）當藥托卡在吸托盤上,往復運動造成藥托損壞時,首先檢查設備參數(shù)中的"吹落時間",過短的吹落時間會使吸托盤還未完成吹落就停止吹落動作,藥托未能吹下就繼續(xù)下一次吸托動作,導致藥托損壞。SY一B1型自動分托機穩(wěn)定吹落時間一般在0.04～0.08S,過短的吹落時間會導致藥托無法與膠皮分離:過長的吹落時間會產生噪聲,工人長時間工作后難免影響其聽力,且超長的吹落時間影響設備電氣元件的既定動作,甚至會損壞電磁閥。其次檢查吸托盤上方的氣嘴,在確保其功能正常后調節(jié)氣量大小,或者更換新的氣嘴,以保證完成正常的吹落工作。
(2）當出現(xiàn)藥托亂飛,無法進入預定軌道的情況時,應對氣嘴位置進行調整。用手機"慢動作"拍攝功能記錄藥托吹落時的畫面,如圖4標注方向所示,如果藥托在X0Y面不發(fā)生偏轉,而在X0Z面發(fā)生旋轉,判斷為氣嘴在X軸上的位置有偏差,根據(jù)慢動作表現(xiàn)的旋轉方向做調整即可。
1一藥托:2一膠皮:3一吸托盤:4一吹落氣嘴。
圖4吸托盤俯視圖
2.3真空泵
真空泵為整個自動分托機提供負壓,負壓的大小決定藥托從牙口處能否被及時吸下,需配合牙口松緊度、補氣閥氣量大小、吹落氣嘴氣量大小等變量的調節(jié)。真空泵影響因素較多,尋找問題時需要按由易至難的順序去分析。
解決方法如下:
(1）檢查壓縮空氣氣源。SY一B1型自動分托機穩(wěn)定運行的壓縮空氣壓力應控制在0.4～0.6MPa,因此真空泵性能不佳導致吸托失敗時優(yōu)先檢查壓縮空氣壓力值,調節(jié)至穩(wěn)定運行范圍內即可。
(2）清理濾芯。由于待分托的PVC藥托均由外包廠家制作,PVC在加熱、吹塑、成型、裁剪時都會摻雜一些雜質和灰塵,因此自動分托機在完成每日約150000個的產量后,勢必會在真空泵濾芯中沉積雜質,雜質過多會影響真空泵的工作效率。除了定時清理真空泵濾芯外,也不能排除某一批藥托雜質過多,有可能前一批剛剛清理過,下一批立馬積攢了新的雜質的情況,因此解決真空泵工作效率下降問題的第二選擇就是清理濾芯或更換濾芯。
2.4吸托盤
吸托盤作為分托機最核心的機械部位,負壓壓力大小、膠皮墊有無破損及吸托盤的安裝位置都會影響吸托效果。
(1）吸托盤負壓的大小尤為重要,負壓過大會導致吸托膠皮變形漏氣,負壓過小會導致無法從夾持牙口中將壓縮在一起的藥托分開。
(2）膠皮墊起到保證藥托內部形成負壓的作用,因此膠皮墊的面積和新舊程度也值得研究。
(3）吸托盤的安裝位置決定著氣缸在一次往復運動中能否將藥托吸下,并且落托位置需要控制在下坡軌道中,保證藥托在豎直下落時有一定的緩沖。
解決方法如下:
(1）吸托盤在完成一次吸托動作后,吹落氣嘴準備吹氣時要配合補氣閥向負壓孔中補氣,以便于膠皮墊釋放被吸附的藥托。采用控制變量法,確保膠皮墊大小、位置不變,調整真空泵負壓供給,使得藥托可以完整、不變形、不漏氣地吸附在膠皮墊上:同時調節(jié)補氣閥,保證藥托平穩(wěn)地垂直下落,不會因補氣過大導致藥托在y軸上發(fā)生位移。
(2）由于藥托大小不受控制,難免出現(xiàn)生產誤差,批次間、每箱間都會產生一定誤差,制作膠皮墊不能按照確定的尺寸,應該根據(jù)當天的藥托做模型,如圖5所示,膠皮上下多出15mm,左右多出10mm,表面積為藥托接觸面的150%～160%即可。
1—吸托盤:2一膠皮。
圖5吸托盤
(3）吸托盤氣缸采用的是帶開關氣缸,通過它可以實現(xiàn)機電一體化的氣動執(zhí)行動作,在確保吸托盤氣缸行程不變的情況下,通過調節(jié)帶開關氣缸在y軸的位置或確保氣缸位置來調節(jié)氣缸的行程都可以控制吸托盤的起始位置。第二種方法是利用帶開關氣缸的便捷性,帶開關氣缸主要由三部分組成:氣缸、安裝在活塞上的感應磁環(huán)、安裝在氣缸缸體表面的磁性開關。帶開關氣缸通過進氣、排氣的交替,使得活塞做往復運動,同時帶著感應磁環(huán)觸發(fā)圖6所示的磁性開關,磁性開關的觸發(fā)可以改變氣缸行程及提供控制信號等,因此也可以通過調節(jié)帶開關氣缸來優(yōu)化吸托盤的吸托效果。
1一膠皮:2一吸托盤:3一磁性開關:4一氣缸。
圖6吸托盤氣缸俯視圖
2.5角座閥
角座閥廣泛應用于短時間頻繁啟動的場合,具有反應靈敏、動作準確的特點,配合電磁閥使用,通過氣動控制為吸托盤提供真空壓力。角座閥出現(xiàn)問題時,會導致吸托盤的真空供給不足,吸托盤在做往復的吸托動作時無吸氣甚至伴有持續(xù)的吹氣。
解決方法如下:
(1）按照由易到難的順序,首先檢查配合角座閥的電磁閥,一組4個電磁閥,分別控制吸托盤氣缸、角座閥、補氣閥、送料氣缸。如果控制角座閥的電磁閥信號觸發(fā)有誤或者有漏氣的現(xiàn)象,則可以判斷為電磁閥故障,拆開電磁閥閥島更換墊片或者直接更換一個新的電磁閥即可。
(2）其次檢查圖7所示的角座閥進氣口有無堵塞,進氣口壓力減小會導致角座閥無法正常打開,造成吸托盤無負壓或負壓很小。
1—指示燈:2一進氣口。
圖7角座閥
(3）最后檢查角座閥,觀察頂端指示器,判斷角座閥里的復位彈簧是否能夠正?；貜?如果不能正常工作,則可判斷為閥體內部受損,更換閥芯或閥桿,損壞嚴重的情況下更換整個角座閥。
3結語
疫苗的生產離不開自動化設備的使用,自動化智能制造正在逐步替代傳統(tǒng)的勞動力,各種各樣的自動化設備通過控制系統(tǒng)串聯(lián)起來形成一條完整的自動化生產線。工業(yè)自動化控制系統(tǒng)具備效率高、降本增效、節(jié)省人力成本等優(yōu)點,生產企業(yè)想要提高自動化設備的使用效率,就必須加強相關人員的培訓,包括對設備的維修及保養(yǎng)。
本文通過介紹SY-B1型自動分托機工作的原理及故障的排除方法,可以幫助生產操作人員更快熟悉設備,避免安全隱患:協(xié)助設備維修人員診斷故障、分享維修方法,防微杜漸,從而提高SY-B1型自動分托機的生產效率及設備的檢修效率。
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