塑瓶大输液自动焊环机构的设计与应用

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1、塑 瓶 大 输 液 自 动 焊 环 机 构 的 设 计 与 应 用唐 世 超（ 上 海 华 源 安 徽 锦 辉 制 药 有 限 公 司 ， 安 徽 阜 阳 236018）摘 要 ： 鉴 于 塑 瓶 大 输 液 吊 环 生 产 安 装 的 情 况 及 存 在 的 问 题 ， 介 绍 了 自 动 焊 环 机 构 的 设 计 ， 并 阐 述 了 塑 瓶 大 输 液 自动 焊 环 机 构 应 用 中 的 常 见 故 障 、 原 因 及 解 决 方 法 ， 分 析 了 其 运 行 效 果 ， 具 有 较 好 的 经 济 效 益 和 社 会 效 益 。关 键 词 ： 塑 瓶 大 输 液 ； 吊 环 ； 自

2、 动 焊 接 ； 设 计 ； 应 用0 引 言 机 吹 出 塑 瓶 、 灌 装 药 液 、 封 口 灭 菌 以 及 灯 检 后 由 人 工 焊接 吊 环 。 其 具 体 方 法 是 操 作 人 员 将 灯 检 灭 菌 后 的 大 输 液 瓶 倒 立 ， 然 后 将 吊 环 套 在 塑 瓶 底 部 的 浇 注 口 的 柱 头 上 ， 用 电 烙 铁 将 浇 注 口 的 柱 头 熔 化 变 大 ， 并 挡 住 吊 环 以 免 其 脱 落 。1.2 存 在 的 问 题塑 瓶 大 输 液 手 工 焊 接 吊 环 存 在 如 下 问 题 ：（ 1） 聚 丙 烯 熔 化 焊 接 时 会 产 生 烟 尘 和

3、 焦 味 ， 影 响 生 产 环 境 和 操 作 人 员 的 身 体 健 康 ；（ 2） 每 人 焊 接 600 瓶 /h左 右 ， 用 人 多 、 速 度 慢 、 效 率 低 、 电 耗 大 ；（ 3） 手 工 操 作 ， 标 准 难 以 统 一 ；（ 4） 操 作 人 员 的 熟 练 程 度 、 精 力 集 中 程 度 对 焊 接 质 量 影 响 较 大 ， 一 旦 焊 接 不 好 ， 或 导 致 药 品 报 废 ， 或 使 用 时 吊 环 脱 落 ， 影 响 使 用 。因 此 ， 塑 瓶 大 输 液 手 工 焊 接 吊 环 成 品 率 低 ， 生 产 成本 高 。在 常 用 药 品 中

4、通 常 有 大 输 液 、 水 针 、 片 剂 、 胶 囊 剂等 剂 型 ， 大 输 液 作 为 常 用 的 药 品 制 剂 ， 市 场 需 求 巨 大 ， 近 10年 来 行 业 复 合 增 长 率 逐 年 递 增 ， 而 塑 瓶 大 输 液 以 其 安 全 性 、 环 保 性 等 特 点 ， 每 年 也 以 较 快 的 速 度 增 长 。 据 统 计 ， 至 2011 年 ， 我 国 大 输 液 市 场 容 量 在 100 亿 瓶（ 袋 ） 以 上 ， 其 中 塑 瓶 大 输 液 就 高 达 40亿 瓶 ， 其 在 大 输 液 行 业 中 的 重 要 地 位 越 来 越 明 显 。在 塑

5、瓶 大 输 液 的 生 产 中 ， 要 在 其 瓶 底 安 装 一 只 吊 环 ， 以 便 于 医 务 人 员 使 用 时 将 输 液 瓶 倒 立 吊 起 ， 方 便 病 人 用 药 。 吊 环 的 安 装 是 生 产 中 很 重 要 的 一 个 环 节 ， 现 根 据 生 产 实 践 ， 介 绍 一 种 塑 瓶 大 输 液 自 动 焊 环 机 构 的 设计 与 应 用 。1 塑 瓶 大 输 液 吊 环 生 产 安 装 情 况 及 存 在 的 问 题1.1 基 本 情 况塑 瓶 大 输 液 所 使 用 的 塑 瓶 和 吊 环 的 材 料 均 是 聚 丙 烯 ， 通 常 为 半 透 明 无 色

6、固 体 ， 无 臭 、 无 毒 ， 其 结 构 规 整 并 高 度 结 晶 化 ， 熔 点 高 达 167 ， 可 使 用 蒸 汽 消 毒 ， 耐 腐蚀 ， 常 见 的 酸 、 碱 等 有 机 溶 剂 对 它 几 乎 不 起 作 用 。 另 外 ，由 于 通 过 改 性 和 添 加 了 抗 氧 剂 ， 聚 丙 烯 克 服 了 耐 低 温 冲 击 性 差 、 较 易 老 化 的 缺 点 ， 因 此 被 大 量 用 于 塑 瓶 大 输 液 的 生 产 。国 内 现 有 超 过 150条 塑 瓶 大 输 液 生 产 线 ， 通 常 塑 瓶大 输 液 吊 环 的 生 产 安 装 采 用 注 塑 机 注

7、 出 吊 环 ， 经 吹 瓶2 自 动 焊 环 机 构 的 设 计设 计 方 案塑 瓶 大 输 液 的 传 统 生 产 工 艺 如 图 1所 示 。经 过 对 吹 瓶 机 结 构 和 焊 环 工 艺 技 术 的 深 入 研 究 ， 并 经 反 复 试 验 ， 我 公 司 设 计 了 一 种 自 动 焊 环 机 构 ， 其 工 艺 流 程 如 图 2所 示 。自 动 焊 环 机 构 如 图 3所 示 ， 该 机 构 由 吊 环 振 荡 器 及输 送 导 轨 等 组 成 的 自 动 上 环 装 置 、 发 热 管 、 电 压 控 制 模2.122 中 国 制 药 装 备 2014 年 3 月 第

8、3 辑Zhuangbeiyingyong yu Yanjiu 装 备 应 用 与 研 究压 力 弹 簧 的 压 力 作 用 下 自 动 向下 前 方 运 动 ， 瓶 胚 浇 注 口 的 柱头 自 动 准 确 穿 过 吊 环 中 心 孔 ， 完 成 上 环 。 安 装 在 吹 瓶 机 内 的发 热 管 将 柱 头 熔 融 并 挤 压 成 蘑菇 状 ， 机 械 手 将 焊 好 吊 环 的 瓶 胚 送 入 瓶 模 吹 瓶 。图1 塑 瓶 大 输 液 的 传 统 生 产 工 艺吊 环 焊 接 参 数 的 确 定通 常 用 1台 吹 瓶 机 配 置 1套 由 发 热 管 、 电 压 控 制 模 块 等

9、组 成 的 加 热 焊 环 装 置 完 成 焊 环 和 吹瓶 ， 焊 环 时 间 短 。 塑 瓶 瓶 胚 熔 点 在 167 ， 为 使 瓶 胚 浇 注 口 的 柱 头 在 一 定 时 间 内 迅 速 熔 融 ， 发 热 管 应 稳 定 在 一 定 的 温 度 ， 并 有 一 定 的 加 热 长 度 以 保 证 加 热 时 间 ， 一 般 加 热 时 间应在2 s左右， 为此可选用直径 12 mm、 220 V、2 500 W的 发 热 管 ， 发 热 管 长 度 在 1 000 mm， 以 保 证 发2.3图2 自 动 焊 环 结 构 的 工 艺 流 程块 等 构 成 ， 且 有 PLC控

10、制 装 置 等 安 装 在 吹 瓶 机 上 。 将 瓶 胚 先 焊 接 吊 环 ， 然 后 再 进 行 吹 瓶 ， 使 吹 瓶 和 焊 环 在 吹 瓶 机 上 完 成 自 动 操 作 。 该 机 构 不 改 变 吹 瓶 机 主 体 结 构 ， 吹 瓶 、 焊 环 在 同 一 台 设 备 中 进 行 ， 并 采 用 人 机 对 话 平 台 ，焊 接 准 确 、 均 一 ， 质 量 可 靠 ， 成 品 率 高 。图3 自 动 焊 环 机 构自 动 焊 环 机 构 的 工 作 原 理在 自 动 焊 环 机 构 中 有 由 振 荡 器 、 导 轨 等 组 成 的 自 动 上 环 机 构 ， 其 安 装

11、 在 吹 瓶 机 的 加 热 随 行 夹 具 的 导 轨 的 一 侧 ， 机 械 挂 环 机 构 平 行 安 装 在 瓶 胚 前 行 方 向 的 正 上 方 。 固 定 在 吹 瓶 机 机 械 手 上 的 瓶 胚 运 动 至 挂 环 机 构 位 置 时 ， 挂 环 机 构 的 导 向 机 构 将 运 动 的 瓶 胚 进 行 自 动 导 向 ， 瓶 胚 的 浇 注 口 的 柱 头 此 时 与 自 动 上 环 机 构 输 送 过 来 的 吊 环 中 心 孔 处 在 同 一 高 度 和 同 一 水 平 线 。 吊 环 与 瓶 胚 的 浇 注 口 的 柱 头 呈 一 定 角 度 ， 当 瓶 胚 浇 注

12、 口 的柱 头 进 入 吊 环 中 心 孔 时 ， 会 带 动 吊 环 向 下 滑 行 ， 吊 环 在热 管 的 温 度 在 250 300 范 围 内 通 过 电 压 模 块 调 整 ，焊 接 时 间 在 2 s左 右 。2.4 自 动 焊 接 机 构自 动 焊 接 机 构 由 工 业 PLC、 触 摸 屏 、 电 压 控 制 模 块 、 发 热 管 、 温 度 采 样 传 感 器 组 成 。 通 过 触 摸 屏 设 定 焊 接 温 度 ， 当 设 定 好 焊 接 温 度 后 ， 温 度 采 样 传 感 器 将 检 测 到 的 实 际 温 度 信 号 发 送 到 PLC， PLC分 析 设

13、定 温 度 和 实 际 采 样 温 度 后 ， 将 控 制 信 号 发 送 给 电 压 控 制 模 块 ， 电 压 控 制 模 块 将 对 PLC发 出 的 指 令 进 行 处 理 ， 通 过 PID移 相 触 发 控 制 原 理 输 出 适 当 的 电 压 到 发 热 管 ， 使 发 热2.2机电信息 2014 年第 8 期总第 398 期 23装备应用与研究 Zhuangbeiyingyong yu Yanjiu管 的 实 际 温 度 达 到 设 定 温 度 。2.5 塑 瓶 成 型 模 的 改 造通 常 1副 塑 瓶 成 型 模 由 3部 分 组 成 ： 1个 部 分 为 瓶 底 模 、

14、 另 2个 部 分 为 瓶 体 模 。 塑 瓶 成 型 模 的 改 造 如 图 4所 示 ， 进 入 塑 瓶 成 型 模 的 瓶 胚 已 焊 上 吊 环 ， 因 此 对 瓶 底 模 要 进 行 改 造 ， 可 在 底 部 做 出 凹 槽 ， 以 放 置 吊 环 ， 而 瓶 体模 则 不 需 变 动 。动 焊 环 机 构 的 实 际 运 行 情 况 看 ， 效 果 良 好 ， 具 体 分 析如 下 ：（ 1） 减 少 了 操 作 人 员 ， 节 约 了 人 员 费 用 。 2条 塑 瓶 大 输 液 生 产 线 如 采 用 手 工 焊 接 吊 环 ， 每 条 线 每 班 需 配 备 焊 接 操 作

15、 人 员 18人 ， 每 班 每 条 线 需 配 备 2名 辅 助 人 员 负 责 搬 运 吊 环 、 清 理 废 品 等 ， 若 每 天 2班 ， 则 共 需 操 作 人 员 80人 。 而 如 果 每 台 吹 瓶 机 配 置 1套 自 动 焊 环 机 构 ， 由 2人 操 作 ， 2条 生 产 线 每 天 2班 工 作 ， 仅 需 8人 ， 可 减 少 72人 。 按 照 每 人 每 年 25 000元 工 资 计 算 ， 每 年 则 可 节 约 工 资 支 出 180万 元 。（ 2） 节 约 电 能 明 显 。 人 工 焊 环 1只 电 烙 铁 需 300 W， 2 条 线 36人 则

16、 使 用 36只 电 烙 铁 的 总 能 耗 达 10.8 kW， 现 1 套 自 动 焊 环 机 构 能 源 消 耗 为 2.8 kW， 2套 则 能 源 消 耗 5.6 kW， 节 约 电 能 达 48%。（ 3） 吊 环 安 装 、 焊 接 自 动 完 成 ， 焊 接 准 确 、 均 一 ， 质 量 可 靠 。 经 统 计 ， 成 品 率 可 提 高 16%以 上 。（ 4） 没 有 烟 尘 和 焦 味 。 自 动 焊 环 机 构 的 加 热 管 将 瓶 胚 浇 注 口 的 柱 头 加 热 使 其 熔 融 ， 然 后 挤 压 柱 头 使 其 变 成 蘑 菇 头 ， 因 此 没 有 烟 尘 产 生 ， 便 于 控 制 生 产 环 境 ， 利于 操 作 人 员 健 康 。图4 塑 瓶 成 型 模 的 改 造3 自 动 焊 环 机 构 在 应 用 中 的 常 见 故 障