双端洗瓶机进瓶可靠性提升探讨

庞卫珍 吴卫群 林庆文 张彦军

背景及意义

目前，对于百威某工厂洗瓶机进瓶停机问题进行分析，在生产小瓶型产品（直径<60mm）的瓶型，洗瓶机进瓶倒瓶，跳瓶，翻瓶严重。为解决此问题，专门成立ITF 小组进行讨论研究。

通过探讨对比，问题出现在进瓶导轨，进瓶指机构和瓶子尺寸配合上的问题。目前该洗瓶机适用的主流瓶型直径尺寸为60-83mm。

以下将就洗瓶机生产瓶型直径小于60mm 进瓶生产过程中的管理进行分析，分析进瓶导轨与小瓶型（<60mm）之间的配合，特别是进瓶导轨改善的影响，从而控制进瓶，翻瓶，卡瓶，提升运行可靠性，为洗瓶机进瓶平稳进一步优化提供理论参考。

1 进瓶系统介绍

1.1 进瓶组件介绍

洗瓶机进瓶系统装置主要由瓶输送链，过度板,小链板，隔板，振荡器轴，振荡器，进瓶指，进瓶导轨，回转轴，齿轮驱动机构等几部分组（图1）。

图1 洗瓶机进瓶机构组件

1.2 进瓶运动介绍

洗瓶机进瓶是由输送带将瓶子送至集瓶台,瓶子通过振荡器分布成排，并在进瓶小链板的带动下抵达进瓶导轨的下端随后进瓶机构的运转则会带动这一排排瓶子随进瓶导轨上升、平移并最终进入载瓶架（图2）。

图2 进瓶运动方向简图

1.2.1 瓶子由竖直状态转为水平进瓶；

1.2.2 瓶盒始终处于运动中,瓶子平稳起动,快速进入载瓶架;

1.2.3 进瓶指往复运动，,完成周期性的动作要求，且在回程时不会与待进的瓶子发生干涉。

1.3 进瓶指机构运作介绍

进瓶指由驱动齿轮带动驱动轴做平面往复性运动，进瓶指运作中存在左右极限位置（表1），其初始位置角,速度,加速度会被确定（图3）。进瓶行程,进瓶指从瓶子与进瓶导轨接触位置，即接瓶位置（图4）运行至送瓶位置。进瓶回程从进瓶指由送瓶位置返回接瓶位置M 点。

图3 进瓶指运动简图

图4 接瓶位置

表1. 进瓶指运作极限位置

2 洗瓶机进瓶系统问题

2.1 进瓶故障影响分析

根据现有实际运行工况，在生产瓶型尺寸直径小于<60mm 时，如（图5）中可以看到69.65%是进瓶故障，而对于瓶型而言，275ml 瓶型（直径小于60mm）瓶型翻瓶次数非常高，导致设备停机严重，设备生产不连续（图5）。

图5 故障影响比例

2.2 进瓶翻瓶失效模式分析

同时对于进瓶翻瓶进行故障失效模型解析（表2），由于接瓶位置进瓶指与瓶接触角度不正确，进瓶滑轨角度，进瓶指位置不正确有直接关系。在调整中由于瓶子直径小已到调整位置极限。（图6）在这种情况下，会经常出现进瓶跳瓶，翻瓶，导致设备停机。

图6 直径<60mm 进瓶指位置

表格2. 进瓶失效分析

由于进瓶指由右极限位置向左极限位置运动，在摇杆运行的极限位置接触瓶子M 点，进瓶指抓取瓶子后沿着进瓶导轨曲线运动，当瓶子直径和高度超出原有设计范围后，其进瓶指取瓶点就就会产生差异，瓶子中心不能按照原有曲线进行运动，同时由于瓶子直径减小，瓶子接接触进瓶导轨的的重力和角度产生变化，导致进瓶指取瓶时会撞击待抓取瓶（图7）。

图7 进瓶位角与重力角

通过上述可知，瓶子重量，进瓶指推力，导轨与瓶子接触点，进瓶指与瓶子接触M 点任何中的不正确都会影响洗瓶机正常进瓶，导致翻瓶，飞瓶等现象。

3 进瓶翻瓶问题改善

从现有问题看，直径≤60mm，高度≤239mm 的瓶型到达轨道位置后，瓶子接触面积和重力位置改变，进瓶指和瓶底接触点变化造成进瓶位置不对，同时进瓶指剐蹭第二排瓶子，造成倒卡翻瓶，所以改变近瓶导轨曲线，进平台位置，从而达到瓶子在接触轨道中心力，进瓶指与瓶子底部接触M 点位置正确（图8）。

图8 进瓶指接触点

3.1 进瓶导轨升级

3.1.1 进瓶导轨辅件升级：通过加工制作进瓶导轨辅助件（图9），安装在原有进瓶导轨上，改变瓶子和进瓶导轨接触的角度，间接改变进瓶导轨曲线，实现正确的取瓶位置，消除跳瓶和撞击待洗瓶（图10）。

图9 进瓶导轨辅助件

图10 辅助件安装位置

其特点是：

A：结构简单，造价相对较低;

B：安装方式简单，这种采用了快速插头方法，并保留原有导轨曲线位置，同时员工在操作中不需要进入机器完成安装和拆除；

C：设计时，考虑多种瓶型，插板上根据不同瓶型制定预留口，选择性强;

D：需要增加5分钟更换件时间。

3.1.2 导轨升级：根据实际运行情况对进瓶导轨曲线改造升级，目前根据所使用瓶型导轨整体厚度增加，可以满足生产大小瓶需求（图11）。整体造价相对较高，需要调整进瓶台与进瓶导轨机构位置，免除安装辅助件（图11），适用大小瓶。

其特点是：

A：一次性更换，不需要增加任何装置，实现和进瓶指，进平台配合;

B：不增加劳动量，实现更换瓶型无缝对接;

C：适合全瓶型;

D：单次改造费用相对高，部分备件需要升级。

3.1.3 进瓶速度匹配

因生产不同的瓶子尺寸产品，需要根据不同的瓶型进行调整，下面举例两种瓶径速度匹配供参考。

表格3. 速度匹配

4 改善结果

现就3.1.1 的升级改造结果，从现场执行状态、数据跟踪分析等，进行结果对比。跟踪数据显示停机比例明显减小，设备可靠性和员工劳动量有很大改善 。

A：故障影响：0.83% 到0.03%，降低96% (每24 小时)（图12）。

B：PTP 影 响：119 分 钟 降 低 到14.4 分 钟，降 低96.3%(每24 小时)（图13）。

图13 员工劳动量对比

C：单机效率：提升26%（图14）。

图14 单机效率对比

5 总结

本文研究瓶子尺寸变化对洗瓶机进瓶的影响，通过分析进瓶轨道曲线变化来改变小瓶型进瓶推抓与瓶子底部接接触点的位置，提升进瓶稳定性和可靠性。期望此现场实践得出的解决方法，在后续生产厂商的努力下，得出更精确度的结果。