引言
隨著我國疫苗質量管控水平的提升與人們疫苗接種預防意識的提高,疫苗生產企業(yè)也在各方面不斷加強疫苗生產質量的控制。疫苗產品上的外用標簽作為疫苗最直觀的"身份證明",在保證疫苗產品正確使用、保障接種者健康方面起著關鍵作用。
達爾嘉A105貼標機作為本公司疫苗產品包裝生產的重要生產設備,其運行的穩(wěn)定性決定著疫苗產品的貼標效果。A105貼標機通過HP噴墨打印機將標簽信息噴印至瓶簽上,并利用視覺控制系統(tǒng)檢測噴印信息的正確性:之后通過卷瓶帶將標簽貼至產品瓶身上:在貼標過程中,利用檢測相機與檢測電眼對疫苗產品進行檢查,確保產品的貼標效果。
1貼標機原理
達爾嘉A105回轉立式圓瓶貼標機是適用于西林瓶、安甑瓶以及其他窄小圓瓶的高速精確貼標設備,其主要由進料系統(tǒng)、標簽系統(tǒng)、噴印系統(tǒng)、貼標系統(tǒng)與檢測系統(tǒng)組成。
1.1進料系統(tǒng)
產品由操作人員人工上料至進料網帶后,通過分瓶螺桿將產品傳輸至貼標轉盤,產品在貼標轉盤貼標后進入分流撥輪,標簽檢測合格的產品通過出料撥輪進入下游工序,檢測不合格的產品通過剔除撥輪剔除至剔除盤由人工二次檢查,如圖1所示。
圖1 A105貼標機進料系統(tǒng)
1.2標簽系統(tǒng)
標簽由人工上料至標簽松卷盤上,標簽上料方式如圖2所示。標簽自標簽松卷盤經過紙剎車簧片、標簽驅動、面紙壓銀到達標簽剝離處,標簽在剝離板處剝離后貼至產品上,底紙回收繞卷經過標簽驅動、底紙壓銀,到達底紙回收盤繞卷回收,回收滿后人工取下。
卷狀的標簽在標簽松卷盤上按實際生產需求給標簽剝離處供應標簽、回收底紙。標簽漲緊輪由標簽松卷盤下的漲緊機構控制,在標簽供料一定量后拉緊標簽、標簽松卷盤停止供應標簽,標簽使用一定量后驅動標簽松卷盤開始供應標簽:標簽驅動銀輪在產品需要貼標時,與面紙壓銀和底紙壓銀共同作用帶動標簽及底紙向前運行供應標簽:在標簽剝離板處剝離標簽貼至產品上,底紙沿剝離板另一側被回收:底紙漲緊輪由底紙松卷盤下的漲緊機構控制,在底紙回收一定量后拉緊底紙、驅動底紙回收盤回收底紙,底紙收緊一定量后底紙回收盤停止。
1.3噴印系統(tǒng)
A105貼標機的噴印系統(tǒng)為HPTIJ噴墨打印機噴印,如圖3所示。產品進料后標簽向前移動貼標,同步器壓在標簽表面,在標簽的帶動下同步運行、檢測標簽的移動速度,并將速度信號傳輸到打印控制器:打印觸發(fā)電眼通過檢測標簽與標簽間隙的底紙,控制打印程序為每一張標簽進行噴印:噴印系統(tǒng)通過噴頭將噴印信息噴印至標簽指定位置:噴印后的標簽經過紅外線烘干裝置烘干噴印墨水,防止噴印信息在貼標過程中被破壞。
圖2 A105貼標機標簽系統(tǒng)
圖3 A105貼標機噴印系統(tǒng)
1.4貼標系統(tǒng)
A105貼標機貼標系統(tǒng)如圖4所示。設備運行后,產品進料運行至貼標觸發(fā)電眼,瓶底遮擋貼標觸發(fā)電眼,設備檢測到需要貼標的產品、確定產品位置,標簽系統(tǒng)將需貼標的標簽輸送出來:標簽電眼在標簽系統(tǒng)輸送標簽過程中,通過標簽和底紙的透光度不同,區(qū)分每張標簽及標簽的間隔,確保標簽系統(tǒng)只輸送一張標簽:產品輸送至卷瓶帶,卷瓶帶與貼標轉盤共同作用帶動產品旋轉,將輸送出來的標簽在卷瓶帶處進行張貼。
圖4 A105貼標機貼標系統(tǒng)
1.5檢測系統(tǒng)
1.5.1視覺檢測系統(tǒng)
A105貼標機采用獨立的視覺檢測控制系統(tǒng)iNspect,如圖5所示。攝像機對每一張噴印后的標簽進行拍照,將照片傳輸至視覺檢測系統(tǒng),視覺檢測系統(tǒng)對標簽噴印信息進行文字識別(opticalCharacterRecognition,oCR)對比檢測,并將檢測結果以脈沖的方式輸出給貼標機PLC進行相應控制。視覺檢測系統(tǒng)判定噴印不合格的標簽,在貼標至產品后剔除至剔除區(qū)域由人工進行二次檢查及處理。
圖5 A105貼標機視覺檢測系統(tǒng)
1.5.2碎瓶檢測
A105貼標機有兩處碎瓶檢測電眼檢測碎瓶情況,如圖6所示。第一處碎瓶檢測位于進料網帶與進料螺桿處,產品在由進料網帶進料至進料螺桿時若出現(xiàn)碎瓶現(xiàn)象,會觸發(fā)碎瓶檢測電眼:第二處碎瓶檢測位于分流撥輪與剔除撥輪處,產品在由分流撥輪剔除至剔除撥輪時若出現(xiàn)碎瓶現(xiàn)象,會觸發(fā)碎瓶檢測電眼。當碎瓶檢測電眼觸發(fā)后,設備會停機,待人工處理碎瓶后重新開機運行,以此保證碎瓶不會影響其他產品。
1.5.3漏貼標檢測
產品在貼標后會對其進行貼標檢測,由標簽漏貼檢測電眼與漏貼檢測觸發(fā)同步電眼共同完成,如圖6所示。產品在貼標后運行至漏貼檢測觸發(fā)同步電眼,瓶底遮擋漏貼檢測觸發(fā)同步電眼以此觸發(fā)標簽漏貼檢測電眼,對該位置的產品進行漏貼標檢測,根據貼標的產品與未貼標的產品透光度的不同進行漏貼標檢測。若出現(xiàn)產品漏貼標情況,設備會將漏貼標的產品剔除至設備剔除區(qū)域等待人工二次檢查處理。
圖6 A105貼標機碎瓶檢測與漏貼標檢測
1.5.4剔除確認檢測
設備檢測判定為需剔除的產品,運行至分流撥輪與剔除撥輪交接處,設備控制電磁閥驅動導氣裝置、推動氣動活塞,將需剔除的產品由分流撥輪推至剔除撥輪:剔除撥輪中的產品在進入剔除收集箱前會經過剔除確認檢測電眼,當產品瓶底遮擋剔除確認檢測電眼時,設備檢測確認需剔除的產品已被剔除,保證不會有不合格產品進入合格通道:進入剔除收集箱的產品等待操作人員進行人工二次檢查處理。剔除確認檢測如圖7所示。
圖7 A105貼標機剔除確認檢測
1.5.5各檢測系統(tǒng)的配合:時序圖
A105貼標機各檢測系統(tǒng)邏輯關系如圖8所示。設備電機與移位計數電眼、剔除同步電眼通過主軸相連接,兩個電眼由兩個與主軸相連接的定位觸發(fā)片(有缺口的圓形控制片)控制,當定位觸發(fā)片不遮擋電眼時信號輸出,定位觸發(fā)片遮擋電眼時無信號輸出,該輸出模式即亮輸出模式,即顯示值大于交界點值時有輸出,反之當顯示值小于交界點值時有輸出為暗輸出模式:當移位計數電眼定位觸發(fā)片剛好位于不遮擋電眼的缺口位置時(即電眼上升沿),貼標轉盤中的產品在貼標觸發(fā)電眼的中間位置以確保產品可以正常貼標,剔除同步電眼定位觸發(fā)片位于缺口的正中位置以確保有缺陷的產品可以被正常剔除:當移位計數電眼定位觸發(fā)片剛好位于遮擋電眼的缺口位置(即電眼下降沿)時,貼標轉盤中的產品剛剛觸發(fā)漏貼標檢查同步電眼,且已觸發(fā)漏貼標檢測電眼,但轉盤相鄰位置上的產品不會被檢測到,以此確?？梢哉_檢測到漏貼標產品。
圖8 A105貼標機時序圖
2常見故障分析及解決方法
根據日常維修、維護經驗,對A105貼標機常見故障進行逐一剖析,主要為標簽噴印錯誤、貼標效果不佳、碎瓶現(xiàn)象和不合格品漏剔除,并對導致每一類故障的原因進行分析,并提出相應的解決辦法。
2.1標簽噴印錯誤
標簽噴印錯誤主要分為標簽無印字與標簽噴印不清晰。
2.1.1標簽無印字
導致標簽無印字現(xiàn)象的原因:同步器故障、打印系統(tǒng)連接故障。
2.1.1.1同步器故障
當標簽供料時,壓在標簽上的同步器會在標簽帶動下同步移動,并將速度信號傳輸至打印控制器,以此控制打印噴頭噴墨:同步器由于是在彈簧的彈性下壓緊在標簽上,當彈簧彈性不足或同步器初始位置不合適時,同步器會不與標簽同步運行,造成噴印系統(tǒng)不噴印信息。
2.1.1.2打印系統(tǒng)連接故障
打印系統(tǒng)控制程序在設備HMI控制程序中進行選擇,首先需確保印字功能開啟,且印字機類型選擇正確(該設備印字機類型為噴碼機):其次需確保打印系統(tǒng)墨盒底座電源連接正確,噴印功能可以正常運行。
2.1.2標簽噴印不清晰
導致標簽噴印不清晰的原因:打印觸發(fā)電眼故障、打印機墨盒噴頭過臟、墨盒需擦拭、墨盒參數設置不合理。
2.1.2.1打印觸發(fā)電眼故障
打印觸發(fā)電眼為光電式標簽傳感器,它是利用標簽底紙和標簽的厚度不同、光線的穿透性不一致,導致光透過標簽底紙或標簽后傳感器接收的透光量不同來區(qū)分、識別標簽與底紙。光電式標簽傳感器與Fs-V11光纖放大器相連接,光纖放大器將光電傳感器的光信號進行放大。當光電式標簽傳感器間無標簽遮擋時,光纖放大器受光量最大,即為光強的值(最大值為4095):當光電式標簽傳感器間完全遮擋時,光纖放大器受光量最小,即為光弱的值(最小值為0):光纖放大器受光量隨光電式標簽傳感器檢測到的光強度的變化而變化。給光纖放大器設置一個設定數值,設定數值=(光弱的值+光強的值)/2,當光電式標簽傳感器檢測到的光強度改變導致光纖放大器受光量改變,光纖放大器Lighton模式時受光量>設定數值有輸出信號,光纖放大器Darkon模式時受光量<設定數值有輸出信號。
當打印觸發(fā)電眼使用時間過長或輸出/輸入電眼未對齊時,會造成光纖放大器光強的值減小、設置數值不匹配,導致電眼故障、標簽噴印不清晰:可通過重設光纖放大器設定數值、清潔打印觸發(fā)電眼或更換打印觸發(fā)電眼保證標簽噴印清晰。
2.1.2.2打印機墨盒噴頭過臟
打印機墨盒噴頭由于長時間與墨盒相連接,當噴頭長時間使用或墨盒漏墨時,就會導致噴印信息不清晰:可使用棉花蘸取無水酒精對打印機墨盒噴頭進行擦拭,或使用超聲波清洗機對打印機墨盒噴頭進行清洗。
2.1.2.3墨盒需擦拭
A105貼標機墨盒為速干墨盒,當較長時間(超過20min)停機不噴印時,重新開機噴印后信息會模糊,需使用擦拭布對墨盒進行擦拭。擦拭時將墨盒朝下放置,沿長邊緩慢擦拭,切勿用力過度,因為這樣可能劃傷噴嘴區(qū)域。擦拭布須柔軟,以免擦傷墨盒,且應采用無纖維材料,因為細小布纖維可能留在噴嘴上,造成墨盒噴嘴阻塞。另外,若長時間停機,建議使用墨盒原裝保護蓋蓋住墨盒,以保護噴嘴、避免噴嘴干化失效。
2.1.2.4墨盒參數設置不合理
由于不同公司選擇墨盒類型不同,而不同墨盒型號導致墨水電壓不同、激發(fā)脈沖寬度不同,因此需根據實際使用的墨盒對參數進行設置。在噴印軟件INKdraw中,按菜單欄一功能一參數打開參數界面,按DpI設置一設置設定實際使用墨盒的墨水電壓與激發(fā)脈沖寬度。
2.2貼標效果不佳
貼標效果不佳主要分為貼標卷邊與雙標簽/漏貼標現(xiàn)象。
2.2.1貼標卷邊
導致貼標卷邊現(xiàn)象的原因:貼標觸發(fā)電眼故障、出標參數設置不合理、卷瓶帶位置錯誤或參數設置不合理、剝離板位置錯誤。
2.2.1.1貼標觸發(fā)電眼故障
貼標觸發(fā)電眼為光電式標簽傳感器,當貼標觸發(fā)電眼故障或位置發(fā)生偏移時,產品在貼標轉盤帶動下移動至貼標觸發(fā)電眼上方觸發(fā)電眼,標簽出標時間過早或過晚,會造成標簽出現(xiàn)卷邊現(xiàn)象。
首先在貼標觸發(fā)電眼上方無產品遮擋時,確認其相連接的光纖放大器顯示值為4095,若數值降低,需重新調整光纖放大器設定值、清潔貼標觸發(fā)電眼或更換貼標觸發(fā)電眼:其次需確定貼標觸發(fā)電眼為暗觸發(fā)模式,即產品在電眼上方遮擋時相應的pLC輸入點不亮,無產品在電眼上方遮擋時相應的pLC輸入點亮:若貼標觸發(fā)電眼本身正常,需調整其相對位置,依據圖8(A105貼標機時序圖)確保移位計數電眼定位觸發(fā)片剛好位于不遮擋電眼的缺口位置(即電眼上升沿)時,貼標轉盤中的產品在貼標觸發(fā)電眼的中間位置,確保貼標觸發(fā)延時正確。
2.2.1.2出標參數設置不合理
(1)出標速度:控制標簽前進速度,需根據實際生產速度進行設置。出標速度(m/min)=生產速度(瓶/min)×標簽長度(m)/k,其中k為貼標位置配合系數經驗值,即標簽剝離板、卷瓶帶、轉盤間的位置配合度,配合越好則系數越大,取值范圍在0.4~0.6。
(2)出標延時:貼標觸發(fā)電眼檢測到產品后開始出標的延遲時間,需控制在產品運行至卷瓶帶之前,標簽已出標等待產品貼標。
(3)標簽位移:此數值控制標簽伸出標簽剝離板的長度,若伸出過長會導致標簽卷邊現(xiàn)象,伸出過短可能會導致漏貼標現(xiàn)象。標簽電眼檢測到標簽間隙即標簽底紙時,送標器立即停止,由于標簽電眼的定位位置相對固定,因此標簽每一次伸出的距離是固定的,標簽位移參數用于設置標簽電眼檢測到標簽間隙后,標簽需要繼續(xù)前進的距離,以滿足標簽在標簽剝離板上的伸出長度。調整結果以標簽伸出標簽剝離板0.5~2mm為宜。
2.2.1.3卷瓶帶位置錯誤或參數設置不合理
調節(jié)卷瓶帶與貼標轉盤的間距,使卷瓶帶剛好壓住瓶子,且不能壓得太緊,以貼標時標簽能牢固貼于瓶身為原則:調整卷瓶帶的角度,滿足標簽剝離板盡量伸入:卷瓶帶出料撥叉保證了產品在完成貼標后平穩(wěn)地運行出卷瓶帶,應確保其與卷瓶帶不發(fā)生碰撞與摩擦。
卷瓶帶速度參數設置:用于設置卷瓶帶的運行速度:卷瓶帶速度與送標器的速度相關聯(lián),在貼標效果不好的情況下,可能需要小范圍修正,即卷瓶帶速度=出標速度士1。
2.2.1.4剝離板位置錯誤
剝離板處在卷瓶帶與卷瓶帶進料弧板之間,標簽從剝離板剝離后沿著卷瓶帶卷至瓶身,底紙沿剝離板與弧板一側回收:剝離板與卷瓶帶的距離太遠會導致標簽卷邊,距離太近可能與卷瓶帶有輕微相碰,正常距離約為1mm。
2.2.2雙標簽/漏貼標現(xiàn)象
導致雙標簽/漏貼標現(xiàn)象的原因:標簽電眼故障、出標參數設置不合理。
2.2.2.1標簽電眼故障
標簽電眼為光電式標簽傳感器,其通過底紙與標簽透光度不同確保每一個產品進料時只會送出一張標簽進行貼標。
當標簽電眼使用時間過長或輸出/輸入電眼未對齊時,會造成光纖放大器光強的值減小、設置數值不匹配,導致電眼故障,出現(xiàn)一次出多張標簽的現(xiàn)象:可以通過重設光纖放大器設定數值、清潔標簽電眼或更換標簽電眼保證每一次產品進料只出一張標簽。
2.2.2.2出標參數設置不合理
最大標簽長度:此數值用來控制標簽卷漏標簽和標簽連張時報警停機,其應該大于實際標簽長度,一般設置為一張標簽長度的1.5倍。
2.3碎瓶現(xiàn)象
碎瓶現(xiàn)象主要出現(xiàn)在進料網帶與分瓶螺桿交互處、分瓶螺桿與貼標轉盤交互處和分流撥輪剔除產品時。
2.3.1進料網帶與分瓶螺桿交互處碎瓶
產品進料時,通過螺桿入料錐輔助分瓶螺桿對產品進行分料,將聚集的產品分為單個,依次排布在分瓶螺桿上進入設備內部進行貼標。每一個螺槽上本應只有一個產品,當螺桿入料錐與分瓶螺桿間隙過大時,產品會沿間隙進入相鄰的螺槽中,一個螺槽內多個產品會造成互相擠壓出現(xiàn)碎瓶現(xiàn)象:當螺桿入料錐與分瓶螺桿間隙過小時,產品進入會使其卡在螺桿入料錐處觸發(fā)碎瓶檢測電眼,若處理不及時會造成碎瓶現(xiàn)象。螺桿入料錐與分瓶螺桿的間隙應保證能順利放入并取出產品,但產品在其中無過大間隙。
2.3.2分瓶螺桿與貼標轉盤交互處碎瓶
導致分瓶螺桿與貼標轉盤交互處碎瓶的原因:分瓶螺桿與貼標轉盤錯位、片基帶故障。
2.3.2.1分瓶螺桿與貼標轉盤錯位
通過分瓶螺桿進入設備的產品會由分瓶螺桿進入貼標轉盤進行貼標,分瓶螺桿的螺槽與貼標轉盤的貼標銀間會形成間隙容納產品,依次將產品從分瓶螺桿過渡進入貼標轉盤。當分瓶螺桿與貼標轉盤錯位時,分瓶螺桿的螺槽與貼標轉盤的貼標銀的間隙會變小,造成間隙內的產品碎瓶。通過調節(jié)螺桿位置,保證螺槽與貼標轉盤的貼標銀間隙相對齊,產品能由操作人員手動順利放入間隙中并取出。
2.3.2.2片基帶故障
片基帶的作用是在產品從分瓶螺桿進入貼標轉盤時,給產品提供前進動力,保證產品在螺桿中以直立狀態(tài)傳送,并平滑過渡至貼標轉盤中。如圖9所示,產品由分瓶螺桿推動進入設備內部,通過進料過渡板進入片基帶,在片基帶與分瓶螺桿共同帶動下通過出料過渡板進入貼標轉盤。
若片基帶電機故障等原因造成片基帶停止運行,產品缺少底部傳送動力,會在分瓶螺桿內傾斜向前,傾斜過多則會產生碎瓶現(xiàn)象,需及時更換或維修電機:若片基帶輸送鏈或過渡板使用時間過長、磨損過度,輸送鏈和過渡板上的毛刺、凸起會導致產品產生"跳瓶"現(xiàn)象,產品彈起或彈出分瓶螺桿,需及時對輸送鏈或過渡板進行更換:若片基帶參數設置不合理,即"片基帶速度"與設備運行速度不匹配,會造成產品運行傾斜、產品碎瓶,需對"片基帶速度"進行更改。
2.3.3分流撥輪剔除產品時碎瓶
導致分流撥輪剔除產品時碎瓶的原因:分流撥輪與剔除撥輪錯位、分流撥輪剔除裝置失效。
2.3.3.1分流撥輪與剔除撥輪錯位
貼過標的產品在經過檢測后會進入分流撥輪,若產品出現(xiàn)標簽噴印信息有誤、漏貼標簽等現(xiàn)象則會被剔除至剔除撥輪。當分流撥輪與剔除撥輪錯位時,分流撥輪與剔除撥輪銀子的間隙會變小,造成間隙內的產品碎瓶。通過調節(jié)剔除撥輪相對分流撥輪位置,保證分流撥輪與剔除撥輪銀子間隙相對齊,產品能由操作人員手動順利放入間隙中并取出。
2.3.3.2分流撥輪剔除裝置失效
當產品被檢測待剔除時,電磁閥控制氣缸運行,氣缸通過壓縮空氣帶動導氣裝置、推動氣動活塞,活塞伸出后推動待剔除產品由分流撥輪進入剔除撥輪,當分流撥輪剔除裝置失效時,會造成本應剔除的產品未剔除或未完全進入剔除撥輪,產品碰撞剔除護板導致碎瓶現(xiàn)象。若電磁閥損壞或氣缸損壞,則需要剔除時導氣裝置中不會有壓縮空氣進入,導氣裝置無動作,需對電磁閥或氣缸進行更換:若導氣裝置損壞,導氣裝置分布在分流撥輪每一個銀子間隙中,需對每一個銀子間隙的活塞一一進行測試,找出損壞的活塞后進行更換。
2.4不合格品漏剔除
不合格品漏剔除現(xiàn)象主要分為標簽噴印不合格漏剔除和漏貼標產品漏剔除。
2.4.1標簽噴印不合格漏剔除
導致標簽噴印不合格漏剔除的原因:視覺檢測失效、參數設置不合理。
2.4.1.1視覺檢測失效
當視覺檢測系統(tǒng)檢測標簽時,將不合格的標簽判定為合格的標簽,標簽噴印不合格的產品會被判定為合格品造成漏剔除現(xiàn)象。首先通過iNspect軟件對漏剔除產品剔除原因進行判別,若剔除原因為視覺檢測系統(tǒng)未進行檢測,則對相機是否已正確連接數據傳輸線進行確認,相機連接正確顯示綠燈:若剔除原因為本應剔除的產品字符檢測判定為合格品,則需對iNspect軟件中字符重新進行oCR培訓,確保標簽上打印信息的編輯準確性。
2.4.1.2參數設置不合理
視覺檢查位到出標位標簽數量:表示當標簽噴印產品檢測判定為不合格品到標簽出標位置的標簽數量,若數量設置錯誤,會導致控制軟件中噴印不合格產品檢查錯位,設備無法正確剔除有缺陷的產品。
2.4.2漏貼標產品漏剔除
導致漏貼標產品漏剔除的原因:漏貼標檢測失效、參數設置不合理。
2.4.2.1漏貼標檢測失效
漏貼標檢測電眼為光電式標簽傳感器,其通過有標簽與無標簽的產品透光度不同,確保產品上都貼有標簽。漏貼標檢測電眼檢測數值通過光纖放大器反饋,其電眼檢測有標簽與無標簽的產品時光纖放大器顯示數值不同:當漏貼標檢測電眼失效后,其檢測數值會降低,導致不能正確識別產品是否有標簽。可以通過重設光纖放大器設定數值、清潔漏貼標檢測電眼或更換漏貼標檢測電眼保證漏貼標產品被檢測剔除。
2.4.2.2參數設置不合理
漏貼標檢查位到剔除位位置數量:表示漏貼標檢測電眼到剔除工位之間有多少個產品的位置,若數量設置錯誤,會導致控制軟件中漏貼標產品檢查錯位,設備無法正確剔除有缺陷的產品。
3結語
本文通過對A105貼標機工作原理的總結及常見故障的分析,對設備使用與維修提出了參考意見,提升了設備的貼標效果。疫苗標簽作為疫苗最直觀的"身份證明",對產品貼標效果的提升有助于加強疫苗質量監(jiān)管,提高疫苗質量水平。
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