片劑包裝自動線熱收縮包裝機的改進(jìn)與探索

羅清華　陳永安　程文海　李燕　溫寶瑩

摘要：根據(jù)企業(yè)藥品包裝需求，藥品包裝后端工序通常需要熱收縮中包裝后，再進(jìn)行產(chǎn)品賦碼及包裝入箱。通過對熱收縮包裝不良品的調(diào)研分析，發(fā)現(xiàn)中包裝存在數(shù)量缺陷，因此提出對藥品包裝線自動熱收縮包裝機進(jìn)行改進(jìn)，并對改進(jìn)前后的效果進(jìn)行對比。經(jīng)過驗證測試，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)方案有效解決了熱收縮包裝碼盒過程中的數(shù)量誤差問題，實現(xiàn)了降低產(chǎn)品包裝質(zhì)量風(fēng)險及節(jié)約成本的目的。

關(guān)鍵詞：自動熱收縮包裝機;接近開關(guān);PLC

0 引言

自動熱收縮包裝機是藥品包裝生產(chǎn)線后序產(chǎn)品中包裝工序的常用組線設(shè)備，其采用收縮薄膜包裹在產(chǎn)品外表面，經(jīng)過加熱，使收縮薄膜收縮裹緊產(chǎn)品，以使產(chǎn)品密封性好[1]、防潮、防撞擊，從而保護(hù)產(chǎn)品的完整性，另外也可以在產(chǎn)品展銷時增加其美感以及價值感。

自動熱收縮包裝機主要由碼盒機構(gòu)、發(fā)熱機構(gòu)、冷卻機構(gòu)以及輸送機構(gòu)組成，其工作原理是利用碼盒機構(gòu)按原設(shè)定包裝規(guī)格堆碼產(chǎn)品，然后通過氣缸推進(jìn)裹包膜封切工位，經(jīng)輸送帶轉(zhuǎn)移產(chǎn)品至發(fā)熱烘腔內(nèi)使膜熱收縮，再經(jīng)冷卻段輸出產(chǎn)品。包膜在受熱狀態(tài)下，原分子之間不規(guī)則排列會發(fā)生變化，在紅外線等熱輻射作用下，塑料分子重新緊密排列，從而使原來的面積大大縮小，使得熱收縮膜可以緊附于產(chǎn)品表面，達(dá)到包裝的目的[2]。熱收縮機使用的收縮材料有PE（聚乙烯）、PVC（聚氯乙烯）、PVDC（聚偏二氯乙烯）等[3]。

1 藥盒包裝工藝流程

自動熱收縮包裝機的前端可與裝盒機、枕包機、稱重機等聯(lián)線生產(chǎn)，后端可與藥品賦碼生產(chǎn)線、自動裝箱設(shè)備、打包機等聯(lián)線生產(chǎn)。對于藥盒自動熱收縮包裝生產(chǎn)線，工藝流程一般為藥板經(jīng)過枕包包裝復(fù)合膜后，輸送至自動裝盒機完成裝盒，藥盒經(jīng)過稱重機傳送到自動熱收縮機推包機構(gòu)，設(shè)備檢測藥盒達(dá)到一定數(shù)量后，推進(jìn)機構(gòu)將小盒前推并切膜，將多組藥盒包裹住并在后側(cè)完成封口動作，然后包裹在輸送帶轉(zhuǎn)動下向前移動進(jìn)入熱收縮環(huán)節(jié)，在熱輻射作用下自動收縮完成裹包，在接近物料出口處配有散熱風(fēng)扇，用于冷卻包裹后的產(chǎn)品，收縮包裝完畢進(jìn)行下一工序的產(chǎn)品賦碼及裝箱包裝。藥盒包裝工藝流程如圖1所示。

2 熱收縮包裝不良品的調(diào)研分析

2.1 ? ?不良品數(shù)據(jù)統(tǒng)計

在藥品包裝線自動熱收縮工序中，藥品需要進(jìn)行多組熱收縮包裝成中包裝，而中包裝數(shù)量的準(zhǔn)確性是保障包裝完整性的關(guān)鍵。廣東德鑫制藥有限公司中包裝數(shù)量主要有10盒和5盒兩種形式，經(jīng)調(diào)研藥品包裝車間了解到，裝箱工序經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有熱收縮裹包后的產(chǎn)品存在包盒數(shù)量誤差，造成裹包產(chǎn)品需要重新返工包裝，耗費工時、能耗及材料。通過對現(xiàn)場不同規(guī)格產(chǎn)品的中包裝不良率進(jìn)行匯總統(tǒng)計，得出數(shù)據(jù)如表1所示。

2.2 ? ?原因查找

通過對不同規(guī)格產(chǎn)品的現(xiàn)場生產(chǎn)觀察，發(fā)現(xiàn)不良品的出現(xiàn)存在多方面因素，故利用魚骨圖從人、機、料、法、環(huán)五個方面查找包裝缺陷原因，如圖2所示。

2.3 ? ?原因分析及解決措施

通過對15個可能的因素進(jìn)行研究分析，發(fā)現(xiàn)其中4個因素對中包裝數(shù)量準(zhǔn)確性影響最大，這4個因素分別為誤觸接近開關(guān)、缺少計數(shù)控制、過程慣性作用、紙盒材質(zhì)，而這4個因素之間存在一定的關(guān)聯(lián)：翻盒到推盒階段的碼盒距離因為密集慣性推力作用及個別包裝紙盒材質(zhì)原因較小，形成了推盒慣性壓塑后反彈，導(dǎo)致碼盒過程中數(shù)量不足，但又推動了前盒，產(chǎn)生了密集前移，觸碰原設(shè)備的第一個接近開關(guān)，PLC上才收到推盒條件的信號。

針對以上4個主要因素導(dǎo)致的包裝缺陷進(jìn)行設(shè)備改造，對藥盒進(jìn)入熱收縮包裹前的數(shù)量進(jìn)行限制，在原設(shè)計的基礎(chǔ)上增加一個電感式接近開關(guān)，并與原設(shè)備第一個開關(guān)串聯(lián)，通過對中包裝藥盒達(dá)到一定數(shù)量后的前后工位進(jìn)行物料檢測，前后兩個串聯(lián)式電感式接近開關(guān)才能接通信號，PLC指令收集完畢，才能執(zhí)行下一步指令，由推料氣缸進(jìn)行推盒動作，完成熱收縮包裝。

3 改進(jìn)方案設(shè)計

改進(jìn)方案控制流程如圖3所示，系統(tǒng)設(shè)計包括3個部分：產(chǎn)品檢測部分、電氣線路部分和執(zhí)行機構(gòu)部分。

3.1 ? ?產(chǎn)品檢測部分設(shè)計

原有電感式接近開關(guān)安裝在碼盒的第一個盒子的工位上，利用翻盒輸送帶的推力慣性及密集碼盒原理，視第一盒產(chǎn)品到指定工位為滿足推料條件。在此基礎(chǔ)上，在設(shè)定包裝規(guī)格的最后一盒產(chǎn)品的工位上串聯(lián)一個電感式接近開關(guān)，用于檢測生產(chǎn)線上流過的產(chǎn)品，當(dāng)流過的中包裝數(shù)量達(dá)到規(guī)定值后，同時觸碰原設(shè)備的第一個接近開關(guān)，PLC上才能收到推盒條件的信號。

3.2 ? ?電氣線路部分設(shè)計

兩個開關(guān)需要串聯(lián)設(shè)計，為了減少對PLC的修改，在PLC的推料信號端引出一個繼電器，在繼電器上串聯(lián)本次改造的前后兩個電感式接近開關(guān)。當(dāng)兩個電感式接近開關(guān)同時接通信號后，再由繼電器將檢測到的推料條件信號傳遞給PLC，執(zhí)行下一步指令動作，啟動氣缸推桿將小盒前推并切膜。

3.3 ? ?執(zhí)行機構(gòu)部分設(shè)計

在翻盒密集碼盒的前部分增加一塊擋板，用于安裝電感式接近開關(guān)，并可調(diào)整前后距離，用于檢測每次碼盒最后一個盒子的工位。通過增加繼電器，與設(shè)備原有的檢測碼盒后第一個盒子工位的電感式接近開關(guān)進(jìn)行串聯(lián)安裝。PLC接收到的推料條件信號必須是前后兩個工位同時檢測到盒子，然后才輸出推料指令。

4 改進(jìn)方案實施效果

4.1 ? ?不良率對比

通過對藥品自動熱收縮包裝機碼盒機構(gòu)改進(jìn)方案進(jìn)行調(diào)試、試運行及效果驗證，以保證改進(jìn)措施的可行性和效果的可靠性。對改進(jìn)前后同規(guī)格產(chǎn)品不良率的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，平均不良率下降2.6%，結(jié)果如圖4所示。

4.2 ? ?物耗對比

在改進(jìn)前后分別連續(xù)熱收縮包裝各3批同規(guī)格產(chǎn)品，通過對比可知，改進(jìn)后PE膜用量每批平均節(jié)約1.063 kg，物耗每批平均下降2.49%，如圖5所示。

4.3 ? ?生產(chǎn)工時對比

同時，在改進(jìn)前后分別連續(xù)熱收縮包裝各3批同規(guī)格產(chǎn)品，通過對比可知，改進(jìn)后生產(chǎn)工時每批平均節(jié)約0.56 h，生產(chǎn)工時每批平均節(jié)約2.77%，如圖6所示。

5 結(jié)語

本文分析了片劑包裝自動線熱收縮包裝機的包裝缺陷及其成因，在對其進(jìn)行改進(jìn)后，對改進(jìn)前后產(chǎn)品不良率、熱收縮膜包裝材料用量及生產(chǎn)工時進(jìn)行對比，分析驗證結(jié)果顯示改進(jìn)方案效果顯著，有效解決了碼盒過程中的數(shù)量誤差問題，提高了生產(chǎn)的連續(xù)性，節(jié)約了材料及生產(chǎn)工時，同時由于設(shè)備連續(xù)運行，設(shè)備故障率及能耗也得以降低。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 宋志峰，郭建英，鄭兆順.熱收縮包裝機的機械節(jié)能控制器設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2017，40（24）：115-117.

[2] 周大鵬.電雷管在線熱收縮包膜機的研制[J].煤礦爆破，2018（1）：1-2.

[3] 洪亮，苗紅濤.收縮包裝技術(shù)探析[J].包裝工程，2008（6）：211-213.

收稿日期：2021-07-13

作者簡介：羅清華（1982—），女，廣東恩平人，制藥工程師，藥學(xué)實驗師，研究方向：藥學(xué)、藥物制劑。