装盒机辅助开盒装置设计

吴海健，杨开兵，常宝全，潘金峰，徐金森

（扬子江药业集团有限公司，江苏泰州 225321）

0 引言

装盒机纸盒下盒、开盒机构是装盒机的重要组成部分，其工作原理是当检测装置检测到料仓内的药托后，由吸盒杆将折叠平整的纸盒从纸盒架中吸取出来，并通过侧吸杆旋转打开纸盒后将纸盒放入走盒链条中，后续由推手机构将药托准确地推入纸盒中，完成装盒。为满足市场的供货需求，车间对设备进行了改造，实现了多规格产品的生产。

由于CM220 型龙腾装盒机在开盒过程中会出现纸盒开盒不良的情况，导致设备运行效率较低，产量无法得到保证。长时间运行后，容易导致已灯检半成品积压、缺少不锈钢盆等问题，甚至影响车间产品的供货。为保证CM220 型龙腾装盒机的连续稳定运行，解决其纸盒开盒不良的问题至关重要。

1 原因分析

CM220 型龙腾装盒机通过旋转的真空吸盘从供盒架位置吸住纸盒表面将纸盒取出，并通过侧面的真空吸盘将纸盒稍微打开，旋转到固定位置后，纸盒落到输送链条挡齿中间完全打开。如果真空压力不足，就会导致纸盒开盒不良。车间前期对纸盒包装形式进行了优化，纸盒侧边改为撕拉口形式，而纸盒成型采用侧吸方式，机械旋转展开纸盒，因侧吸作用于撕拉口处，会不同程度的存在漏气情况，造成纸盒无法开盒，导致纸盒开盒不良。

2 问题攻关

针对CM220 型龙腾装盒机纸盒开盒存在的问题进行研究攻关，优化改进开盒装置，从而达到更好的开盒效果，提高设备运行效率。

2.1 设备原理

CM220 型龙腾装盒机是一种全自动水平式装盒机，主要工位可分为纸盒吸取开盒工位、药托入盒推手工位、产品信息压印工位、折盒封口工位和剔废工位。其工作原理如下：药托通过输送带输送至CM220 型龙腾装盒机，由药托下料装置将药托放进料仓内，通过输送链条带动运行。当检测装置检测到料仓内药托时，由吸管切割机切割一组吸管，通过吸管下料装置将吸管放入药托上方，并经过吸管检测装置检测有无吸管。吸开盒装置适时从储盒架吸下一个纸盒，并旋转打开，由纸盒输送链运送到相应的带有药托和吸管的料仓前面，同时推杆装置在导轨的作用下，将药托和吸管推进相应的纸盒里。纸盒经过压印装置和封盒装置完全封好后，进入下一道工序。

CM220 型龙腾装盒机的纸盒下盒、开盒机构由储盒架、旋转机构、吸盘、吸盒杆、侧吸杆和走盒链条组成。工作原理是：当检测装置检测到料仓内的药托后，由吸盒杆将折叠平整的纸盒从纸盒库中吸取出来，并通过侧吸杆旋转打开纸盒，然后将纸盒放入走盒链条中，由推手机构将药托准确推入纸盒内，完成装盒。

2.2 研发攻关

（1）经过研究分析，针对纸盒撕拉口导致纸盒开盒不良的原因，优化侧吸杆结构，定制加工新的侧吸杆，将弯柄改为直柄、圆形吸盘改为方形吸盘、外挂式改为直插式，以达到增加真空压力大小和尽量避让撕拉口位置的目的。改进后的侧吸杆结构，可以起到避让纸盒的撕拉口位置的作用，降低因漏气导致纸盒开盒不良的概率，但仍未消除纸盒开盒不良的情况（图1）。

图1 优化改进前后对比

（2）对于第一次改进后仍然存在的纸盒开盒不良情况，经过现场观察分析，发现由于供盒架内纸盒的固定有必要的间隙，在取盒时吸盘吸取位置会有偏移（不可改变），导致侧吸杆作用于纸盒侧边的位置不固定，真空不能满足一些临界值位置纸盒的开盒。针对此情况，对真空管道进行改进，取消原真空泵管道，改为直通公用工程真空管道，有效稳定真空压力，装盒机纸盒开盒真空压力增大，彻底解决因真空压力不足的问题。但更换纸盒厂家后，新的纸盒材料变硬，仍存在少数纸盒开盒不良的情况。

（3）由于新的纸盒硬度和折痕有一定强度，纸盒不易形变，虽然真空相对满足要求，但是在整个极短的开盒周期内无法有效拉开和保持开盒状态，开盒效果未达到预期效果，无法满足生产要求。针对此情况，对车间进口装盒机的开盒方式进行了分析。马克西尼装盒机的开盒方式为当吸盒摆臂将纸盒取出后，由顶体作用于纸盒侧边，进行预开盒；乌尔曼装盒机的开盒方式为当吸盒臂将纸盒取出后，旋转过程中，通过固定的预开盒装置对纸盒进行预开盒。

参考进口装盒机的开盒方式，决定取消侧吸杆，由原来的真空吸盘开盒方式改为机械式物理开盒方式。方案一，在纸盒旋转路径上的某个固定位置增加安装弹片，由弹片抵住纸盒，进行预开盒（图2）。方案二，在纸盒旋转的路径上增加整段的轨道，干预形成开盒，并持续进行开盒状态的保护，直至进入产品链条开盒。通过对比分析，决定采用方案一。但是改进实施后效果不佳，实际测试中弹片会发生避让，无法迫使纸盒发生形变完成开盒。如果加硬弹片，则会撞掉部分纸盒，且可能造成纸盒表面破损。

图2 辅助开盒装置动作原理

（4）为了能够迫使纸盒成型，又能相对完好地保护纸盒，对辅助开盒装置进行了进一步地改进设计，使用支架及轴承安装固定，保证纸盒在旋转过程中达到预开盒的预期效果。

最终，通过不懈地努力，彻底解决了CM220 型龙腾装盒机开盒不良的问题。

2.3 细节描述

最终完成的辅助开盒装置如图3 所示，其主要结构为：①固定支架2 根，安装固定于设备的不锈钢外框上，固定支架可以根据不同规格的纸盒进行调整；②调节式支架、长螺栓各1 根，用于安装轴承，长度可以根据纸盒侧边长度选择调整；③轴承12 个，用于在纸盒旋转过程中抵住纸盒，进行预开盒，轴承的大小和数量根据纸盒尺寸进行选择。整体结构呈倾斜斜面，利用轴承抵住纸盒进行预开盒，很好地解决了开盒不良的问题。

图3 辅助开盒装置

辅助开盒装置安装时需要注意：①整体结构成倾斜斜面，在下盒前抵住纸盒进行预开盒；②轴承位置避免与转鼓机构碰撞或过于靠前，造成作用力过大，导致纸盒掉落；③作用于纸盒侧边的位置应保证水平，以保证开盒效果。

该辅助开盒装置的亮点为：①使用可调节支架，可以满足不同尺寸大小的纸盒，便于快速调整；②使用轴承辅助开盒，利用轴承的滚动带动纸盒开盒过程中的形变，既不会造成纸盒损伤，又能够提高开盒效率。

3 效益分析

本文针对龙腾装盒机频繁出现纸盒成型不良、设备运行效率低、待处理品多的情况，摸索装盒机开盒机构在实际运行过程中的可改进点，对各种情况进行分析评估。在设备本身基础上，不改变产品工艺的前提下，对设备进行改造，在装盒机的开盒方式上改变突破。新的机械式开盒方式及配套的辅助开盒机构改造成本较低、结构简单、改造周期短，并且能适应多种规格尺寸的纸盒，后期维护也相对简单，有效提高了设备的运行效率，降低了待处理品的数量。

（1）有形效益：杜绝开盒不到位的情况，提高设备效率，节约后期侧吸吸盘和吸杆配件的更换成本。包装产量由30 箱/小时提升至70 箱/小时，可节约费用约132 万元/年，产量提高2.25 倍，奠定了其他规格产品生产的基础，彻底解决纸盒开盒不良的情况，并节约后期配件维护费用每年约1 万元。

（2）无形效益：本文设计的开盒辅助装置结构简单、适用范围广，在行业内相似场景下可以普遍推广，提高运行效率，保证产品质量。另外，通过本次优化改造，增强了团队成员的团队精神和质量意识，成员的改进意识得到提高、工作热情高涨。

4 结束语

本文提出了一种装盒机辅助开盒机构设计，有效解决了频繁出现纸盒成型不良、待处理品多的情况，大幅提升设备运行效率。主要成果表现在：①对装盒机开盒方式的改进是一次大胆地尝试，从对侧吸杆及吸盘的改进，到将侧吸杆开盒方式改为机械式物理开盒方式，突破了思维的局限；②针对新的机械式物理开盒方式，设计出配套的辅助开盒装置，两者配合，使纸盒成型不良的问题得到很好地解决；③新设计的开盒装置结构简单、成本较低、后期维护方便，并且能适应多种不同的尺寸规格，使得这一设计可推广性很高，应用前景很好。