PC4400紙盒裝盒機在生產中的應用

李明福 周園 趙鵬 胡海英 李宏瑞

摘 要：以2 mL西林瓶裝制品的小盒裝盒為驗證對象，對有代表性的一款紙盒裝盒機PC4400的工作原理進行探討，并對其性能進行驗證，以配合國家政策對藥品外包裝完整性策略進行完善和優化，為藥品外包裝的完整性在大眾關注和質量上的改變做好準備。PC4400紙盒裝盒機能良好地應用于西林瓶制品的包裝，在西林瓶制品包裝領域具有很大的發展潛力，對藥企和感興趣的同仁具有良好的借鑒意義。

關鍵詞：裝盒機；完整性；性能驗證

中圖分類號：TQ460.5? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2024）03-0062-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.03.016

0? ? 引言

雖然我國包裝機械發展迅速，但仍然存在產品包裝結構不合理問題，包裝機械無法與高級計算機技術相結合，在產品種類、技術水平、產品質量等方面與歐美西方國家仍然存在一定的差距[1]。

PC4400紙盒裝盒機是一個自動、連續運動的包裝機，用于醫藥、化妝品、食品等行業的包裝設計，根據GMP指導方針和歐洲安全規則設計和制造，本機由主電機帶動皮帶輪與齒形鏈穩定運行，對于某種形式的包裝，需要調整機內可調固定單元的尺寸，以適應各種形式尺寸的包裝。

縱觀醫藥、化妝品、食品行業，包裝設計以紙盒包裝為主，由于紙盒包裝材料材質的不同，對于紙盒裝盒機的要求比較高，在裝盒過程中須防止紙盒包裝劃傷損壞、藥品撞傷破損等，包裝好的小盒成品必須是不缺制品、不缺或不多說明書的，并且在傳輸鏈條中有一項缺失或損壞或包材與標準包裝不符時，裝盒機將精準剔除該不合格制品。以醫藥行業的包裝為例，任何與產品標準不符或不完整現象出現時，該產品即被認定為不合格品，需重新包裝或做報廢處理，一旦在包裝過程中對藥品造成污染，不僅會影響到藥品的質量，甚至還會影響到患者的生命安全。所以，一個比較完善的裝盒設備對包裝結果至關重要。

1? ? 整機介紹

PC4400紙盒裝盒機外形如圖1所示。

PC4400紙盒裝盒機使用主機變頻調速，采用PLC控制系統和人機界面操作，自動顯示裝盒速度及產量計數，具有手動、自動選擇功能[2]。該設備主要由6個機構組成：人機互動控制系統、產品進料單元、GUK說明書折紙機、裝盒機構、檢測系統、紙盒編碼機。

PC4400紙盒裝盒機主電機驅動裝盒進料進程，其裝盒速度可達到400盒/min，可檢測包裝材料的符合性，并實現包裝過程中不合格品的檢測與剔除。

2? ? 人機互動控制系統

人機互動過程實際上是一個輸入和輸出的過程，如圖2所示。工作邏輯、各種運行操作之間的步驟是由控制系統的PLC控制的，系統的各種傳感器和光電感應器檢測位置狀況向PLC發送可能的異常情況信號，通過位于控制單元的屏幕向操作人員發送設備狀態或當前的運行狀況。

3? ? 產品進料單元

產品進料單元包括前段緩沖盤和進料軌道，緩沖盤和進料軌道既能緩解前端設備的產能壓力，又能為紙盒裝盒機提供充足的制品。

進料軌道有3個檢測電眼，用途分別如下：1）檢測進料軌道上是否存在制品，若制品不存在則紙盒裝盒機減速停機，有制品進入時，紙盒裝盒機自動開啟運行；2）檢測制品存在的坐標，反饋至紙盒吸盤裝置和說明書下料裝置，對應于制品位置，保證有制品時下紙盒、說明書，無制品時不下紙盒和說明書；3）當制品在進料軌道中大量擁擠時會觸發彈簧觸發片，檢測電眼檢測到彈簧觸發片時，紙盒裝盒機停機，需人工處理。

4? ? GUK說明書折紙機

折紙機采用GUK FA21型折紙機，如圖3所示。由裝盒機鏈條或鋸齒皮帶提供動力，通過調節折紙機上料機構和折紙機構，可實現長為90～600 mm、寬為60～215 mm的說明書的折疊，可實現1～6次折疊，折紙速度最大可達500張/min，說明書自動分頁，一次分離一張，折紙機機構運行穩定可靠，位置準確，折紙和傳輸過程平滑，無卡滯、丟失，折紙規則、整齊，折紙機配置過載保護功能，防止下料堵塞、卡滯和機械部位錯位。

5? ? 裝盒機構

PC4400紙盒裝盒機可實現翻蓋式紙盒的關閉和帶熱膠封式紙盒的關閉（可選）功能，用戶可根據自身產品的需要，選擇適合的裝盒形式。

5.1? ? 翻蓋式紙盒的關閉

PC4400紙盒裝盒機所適應的翻蓋式紙盒樣式如圖4所示。

PC4400紙盒裝盒機可以適應不同的紙盒包裝產品（表1），根據不同產品尺寸，選取合適的包裝紙盒，在表1所示尺寸內，可以調節PC4400紙盒裝盒機內部紙盒關閉部件，使其適合所要求尺寸的紙盒的包裝。

翻蓋式紙盒的關閉描述為：紙盒在進入裝盒機構之前，通過吸盤從紙盒供料軌道中提取紙盒，打開紙盒使紙盒定位在運輸鏈齒中，待制品和說明書被推入紙盒之后，首先關閉B（紙盒內舌），然后A（紙盒前后舌）插入紙盒前后端，完成裝盒。

5.2? ? 帶熱膠封式紙盒的關閉

帶熱膠封式紙盒分為兩種形式，第一種為帶第五翻蓋熱膠封式，如圖5所示；第二種為帶前后舌熱膠封式，如圖6所示。

帶第五翻蓋熱膠封式紙盒關閉功能描述為：紙盒在進入裝盒機構之前，通過吸盤從紙盒供料軌道中提取紙盒，在紙盒提取至運輸鏈齒過程中，熱膠點抹在如圖5所示的C部位，C部位翻轉至D部位完成粘貼任務，然后使紙盒定位在運輸鏈齒中，制品和說明書被推入紙盒內部之后，首先關閉B（紙盒內舌），然后A（紙盒前后舌）插入紙盒前后端，完成裝盒。

帶前后舌熱膠封式紙盒的關閉功能描述為：紙盒在進入裝盒機構之前，通過吸盤從紙盒供料軌道中提取紙盒，打開紙盒使紙盒定位在運輸鏈齒中，待制品和說明書被推入紙盒之后，首先關閉B（紙盒內舌），然后A1（紙盒前后舌1）逆時針翻轉90°，在運輸鏈齒部位熱膠點抹在如圖6所示的A1部位，A2（紙盒前后舌2）順時針翻轉90°后粘貼在A1部位上，完成裝盒。

基于此可以發現，帶熱膠封式紙盒的關閉原理與翻蓋式紙盒的關閉原理相似，只是在紙盒提取過程和紙盒前后舌關閉部位裝載了熱封膠裝置，因而在速度和效果上遠遠落后于翻蓋式紙盒關閉功能，但因為某些產品的特殊需要，帶熱膠封式紙盒關閉功能也備受歡迎。從總體來看，翻蓋式紙盒的關閉功能更適合未來的發展趨勢。

6? ? 檢測系統

6.1? ? 安全防護檢測

1）設備在運轉過程中，其速度達到400盒/min時，內部結構轉速可達170 r/min，對外部入侵的物件及設備造成的傷害非常大，因此對于操作人員的安全保護尤為重要。為此，設置了用于保護機器運動部件和操作人員的窗口或安全門，根據安裝區域所使用的材料也有所不同，如：機械傳動部件且動力較強的部位，采用SUS304不銹鋼板做防護罩；在需要操作人員觀察設備內部運行情況的部位，采用有機玻璃或亞克力材料，有機玻璃或亞克力材料一方面透明度比較好，便于觀察，另一方面比較輕便，硬度比較高，對操作人員能起到很好的保護作用。

2）設有操作窗口或安全門防護檢測系統，既能保護設備不受到損傷，也能保護操作人員安全。當設備內部出現卡阻、過載、電氣柜過熱等情況時，設備會自動停機并發出報警，避免設備損傷。安全門防護裝置上配有微動開關，檢測到任意安全門打開時設備立即停止，并發出報警。

3）電子離合器和逆變器是PC4400紙盒裝盒機的一大亮點。電子離合器是一種電子保護裝置，通常安裝在無刷電機上。該裝置能夠檢測到與電機運轉有關的干擾，并生成報警以及隨后停運機器，既能保障設備的安全，又能避免外侵事物的損傷。逆變器由異步電機驅動的一些機器動作通過逆變器控制，它除了控制速度變化，還能檢查由于卡阻引起的任何應力異常。

6.2? ? 設備運行檢測

6.2.1? ? 產品在位檢測

產品在位檢測主要有3個檢測電眼。當檢測到產品通過傳送帶到達裝盒機前段時，在自動模式下，設備會自動啟動運行；當產品進入紙盒開盒軌道時，將檢測到的產品位置信息傳送給下紙盒和下說明書機構，能精準定位，做到有產品時下說明書、下紙盒，無產品時不下說明書、不下紙盒；當檢測到產品進料軌道有產品擁擠或卡阻現象時，設備會停機報警，防止產品爆瓶。3個檢測電眼的聯動配合，既能使設備穩定運行，還能通過檢測產品在軌道上的流動間距來調整設備的速度。

6.2.2? ? 說明書、紙盒料倉缺料檢測

說明書、紙盒料倉缺料檢測原理比較簡單，檢測電眼檢測到料倉內材料達到最低限度時，設備運行速度會相應降低，通過緩沖時間，降低設備停機的頻次，這一方面給設備操作人員提供了足夠的上料時間，另一方面能避免因設備頻繁停機造成的不確定因素影響。

6.2.3? ? 說明書存在狀態檢測、插舌是否插入檢測

說明書存在狀態檢測電眼安裝在制品與說明書同時推盒裝置前段，若電眼檢測到說明書不存在，設備會提示信息并將該工位的小盒在出料口處剔除，當檢測到3個（根據需要自行設定）連續的說明書不存在于小盒時，設備會停機報警，提示檢查是否缺料。插舌是否插入檢測電眼安裝在小盒剛插舌封盒完畢端，若電眼檢測到插舌未插入，設備會提示信息并將該工位小盒在出料口處剔除，當檢測到3個（根據需要自行設定）連續的小盒封盒不完整時，設備會停機報警，提示紙盒連續丟失，檢查設備是否出現故障。

6.2.4? ? 包材條碼檢測

當設備檢測比對到包材的條形碼與設備設置的信息不同時，會提示條碼錯誤，并將該包材完成的小盒剔除；當連續發生條碼檢測錯誤時，設備會停機報警。條碼檢測的應用極大地避免了因包材發生變化而產生的質量風險。

7? ? 紙盒編碼機

PC4400紙盒裝盒機可實現壓刻和墨輥形式的紙盒編碼功能，用戶可根據自身產品的需要，選擇適合的紙盒編碼形式。

7.1? ? 壓刻原理

如圖7所示，當紙盒吸盤從料倉將A（紙盒）放在B（運輸軌道定位桿）中完全打開時，紙盒C（紙盒前后舌）部位展開，在B（運輸軌道定位桿）運動過程中，紙盒C（紙盒前后舌）在兩個輥E（壓印字模）和F（壓力輥）之間通過，當這些動作同步完成時，就可以使輥E（壓印字模）上的信息壓刻在紙盒C（紙盒前后舌）上[3]。輥E（壓印字模）上的壓刻是由單個的數字或字母拼接而成，根據不同的信息要求，拼出需要的信息。

7.2? ? 墨輥原理（可選）

墨輥原理與壓刻原理基本相似，只是將壓刻部位更換為如圖8所示。

如圖8所示，在4個輥同步轉動的同時，G（墨輥的支撐桿）將油墨傳送至H（橡膠字模輥）上，H（橡膠字模輥）將印字信息轉移到I（墨印輥）上，紙盒前后舌在兩個輥I（墨印輥）和J（支撐輥）之間通過，當這些動作同步完成時，就可以使輥I（墨印輥）上的信息壓刻在紙盒前后舌上。H（橡膠字模輥）上的信息是由高網點固體水洗樹脂版制版機制版而成，根據不同的信息要求，制作需要的信息。

通過壓刻原理和墨輥原理的比較可以看出，操作上壓刻原理操作簡單，字模更換方便，但是在銷售過程中不適宜一些老年群體，壓刻信息在反光情況下不容易被識別；在信息準確性上壓刻原理與墨輥原理相當，墨輥原理信息清晰可辨，深受制藥企業及包裝企業歡迎。

此外，市面上還有部分單獨運行的設備如激光打碼機、噴墨噴碼機，都在信息準確性和識別上比較突出，可根據不同市場需求，選擇合適的編碼機與紙盒裝盒機結合，或許在不同的應用情況下會有各自的優點。

8? ? 結束語

縱觀產品消費領域，包裝是最吸引顧客的殺手锏之一，而紙盒不僅是藥品、保健品領域主流的包裝方式，而且在食品、調料、糖果等產品的包裝上廣泛應用。產品使用紙盒包裝后外觀不僅雅致，而且能很好地保護產品，展示擺放方便，比較受銷售商的歡迎，在運輸、攜帶過程中也不容易受到擠壓。在產品質量相同的情況下，包裝的競爭就成為市場競爭的重要環節。PC4400紙盒裝盒機從功能以及性能方面都優先于其他裝盒設備，因此，高速、穩定、集各項功能于一體的PC4400紙盒裝盒機必將在以后的發展中得到更多應用。

[參考文獻]

[1] 劉曙光，張濤，姚騁.軟體手套裝盒機：CN212638054U[P].2021-03-02.

[2] 李燕.自動裝盒機缺盒自動停機功能改進[J].機電信息，2021（21）：22-24.

[3] 龍良德，李國興，馮包明，等.裝盒機的滾動編碼打印裝置：CN103287134B[P].2016-02-10.

收稿日期：2023-10-11

作者簡介：李明福（1994—），男，甘肅和政人，助理工程師，主要從事制藥包裝設備的使用與管理工作。

通信作者：周園（1974—），女，甘肅蘭州人，醫學生物高級工程師，副主任，主要從事疫苗的生產和質量管理工作。