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医用铝塑盖自动化清洗生产线系统的设计与实现*

更新时间:2009-03-28

随着我国医药事业的不断发展,市场竞争日益激烈,各种医药包装材料和包装方式不断变化,药品的包装已经成为产品竞争的一个重要手段[1~3]。注射剂瓶、口服液瓶及抗生素瓶等通常采用铝塑盖来包装[4,5]。对冲压成型的铝塑盖进行清洗、烘干是装垫铆合前必须处理的一个关键环节,是保证药品安全性、有效性和稳定性的重要流程。目前常用的金属零部件清洗方式为超声波清洗与电化学清洗[6,7],其中电化学清洗会对铝材零件的表面性能产生不良影响;而超声波清洗以其洗净率高、残留物少及清洗时间短等优点得到广泛应用[8~10]。某医药企业在针对具体形式的铝盖采用超声波清洗时存在如下问题:超声波空化过程中在气泡周围产生数十到上百兆帕的瞬间压力和局部高温(可达数百摄氏度),造成铝盖表面被击穿、铝盖变形、铝盖间碰撞冲击导致表面划伤、磨伤、产生斑点、凹坑及划痕等现象,导致产品合格率低,严重影响生产进度和企业的市场竞争力。与此同时,该清洗过程采用人工半机械化的生产方式,存在着生产效率低、质量不稳定及劳动强度大等缺点,难以满足瞬息变幻的市场需求。因此迫切需要采用自动化生产线和改进清洗模式来提高产品质量、缩短生产周期、降低人工成本,实现企业发展的转型与升级。

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1 生产线工艺流程分析

1.1 零件结构特点

医用铝塑盖为薄壁、柔软、圆柱状零件,形状对称,对尺寸精度和外观质量要求较高。零件的生产批量较大,通常采用3003铝带一次冲压成形。本生产线清洗的铝塑盖的两种常见结构形状如图1所示,壁厚T1T2通常为0.15~0.20mm,高度H1H2通常不超过10mm,外径为φ10~30mm,具体尺寸根据产品规格型号而定。

  

图1 铝塑盖形状示意图

1.2 工艺流程分析

根据医用铝塑盖的结构特点和产能情况,其清洗过程采用改进型水基清洗剂的全自动清洗生产线,主要由自动上料单元、清洗液浸泡单元、热水粗洗单元、冷水/纯化水精洗单元、甩干/烘干单元及出料转运单元等组成,实现铝塑盖自动清洗全过程,提高生产线的智能化水平,确保生产线长期高效稳定运行。其工艺流程如图2所示。

  

图2 清洗工艺流程

自动上料单元。由上料传送带将冲压成形的铝塑盖匀速地送入倒锥形料仓中,在料仓中缓存过渡后通过振动进料斗将铝塑盖抖入浸泡清洗桶里。传送带的上料速度远低于振动进料斗的进料速度,其速度匹配关系需根据生产节拍和清洗产能情况进行现场调节,从而实现连续送料和间歇进料,以满足生产的连贯性。

1.1一般资料根据2013年1月至2014年5月我院的350例近视患者来分析研究,共有694只患眼,有196例男性,和154例女性,最小18岁,最大49岁,平均(38.1±3.4)岁。排除青光眼和全身疾病患者。

清洗生产线总体设计首先需要考虑生产产能、工艺流程、车间场地、废水排放及资金等因素对生产设备设计或选型的影响;其次需考虑生产线的布局数量、物流运输工具、通道的宽窄、生产管理及服务设施等多方面的因素,便于人员操作,确保人员安全[11];此外,车间布局应随生产的变化而更新,可能存在改线、并线等情况,应具有一定的柔性,便于后期扩展与调整。

热水粗洗和冷水/纯化水精洗单元。浸泡后的铝塑盖进入热水粗洗段,去除沾附在盖子表面的浮动油脂、污物等杂质,水温控制在40~60℃。再经过冷水和纯化水多次清洗,彻底清除铝塑盖表面的残质,提高清洗的一次良品率。

对比两组治疗前后血糖情况,通过简便血糖仪或抽血检测血生化测定患者血糖值,患者血糖评判标准[3]:空腹血糖测定值3.9~6.1 mmol/L为正常范围之内,餐后或过2 h测定值<7.8 mmol/L为正常范围之內。对比两组患者血压情况。

甩干/烘干单元。清洗后铝塑盖表面含有大量水分,若直接进行烘干,会导致烘干时间长、消耗的热能多,不利于节能减排和降低成本;同时水滴烘干后会在铝塑盖表面留下水印,影响产品质量。因而清洗后的铝塑盖在水平螺旋式甩干机内甩水的同时由风机向下吹干水分,尽量减少带入烘干箱内的水分,缩短烘干时间,提高生产效率。水平螺旋式烘箱内设若干电加热管,外敷100mm厚的保温材料,通过离心风机底部送风顶部吸风,形成热风循环,使烘箱内温度保持在180~220℃。

t——生产总工时;

结荚盛期是四季豆需肥量最大的时期,间隔7—12天追肥一次,结架盛期累计追肥4—6次,前期间隔时间稍长,中期宜短,后期宜长。每亩每次随水冲施尿素8—10公斤+硫酸钾8—10公斤或硝酸钾12公斤+尿素7—8公斤。以上追肥配比种类每次任选一种,鼓励交叉用肥,当然如果追施清粪水,化肥酌量减施。

在生产线运行过程中遇到突发紧急状况时设备会紧急停机,待状态恢复后重新启动运行;同时,生产线配置有手动控制模式,用于设备调试检修时启用;运行过程中的各系统参数、操作数据等都分类存储并在触摸屏上以图表方式实时显示;系统出现故障后能自动判断产生故障的可能原因并提示维护人员处理方法。

2 生产线总体方案设计

2.1 总体布局

铝位于元素周期表第三周期ⅢA族,铝元素在地壳中含量丰富,仅次于硅,自然界中的铝全部以化合态存在,是地壳中含量最高的金属元素,有着广泛的用途。新课标及考纲要求了解铝的主要性质及应用,铝与酸、碱反应的简单计算与比较。铝在高考中也常作为热点考点,这里有必要将铝的化学性质全方位进行归纳、总结,便于平时学习及备考复习,以提高学习及复习效率。

综合以上情况并结合企业实际生产条件,考虑采用直线型生产线布局方式,总体布局如图3所示。方案中各清洗设备采用模块化设计,可根据清洗不同种类和规格型号零件的实际需求对设备进行自由组合,方便拆装和后期维护。给水、供液及循环过滤等设置在清洗设备之外, 便于系统装调、维修和清洁。

  

图3 生产线总体布局

 

1——料仓; 2——浸泡段; 3——振动进料段1; 4——甩水段; 5——喷淋段1; 6——喷淋段2; 7——甩水吹干段; 8——振动进料段2; 9——烘干段

η——正常生产率。

2.2 生产节拍分析

按照预期的设计产能为每班500万个,每班工作时间11h,设备开机率为90%,并考虑生产准备和设备检查时间,工作途中人员休息时间等损耗共计0.5h,则有生产节拍:

T=m/(t×η)

=5×106/[(11-0.5)×60×60×0.9]=147个/s

此外,通过适当加大对公路大中修工程的养护强度,能够为驾驶人员提供更好的出行环境。从公路大中修工程中的养护人员角度来分析,要结合公路路况,收集大量的路况数据,并对该段路况进行全面调查,严格按照公路大中修养护方案实施养护,结合养护过程中遇到的难题,制定针对性较强的解决对策。

式中 m——生产总量;

出料转运单元。烘干后的铝塑盖装入周转筐内由人工运至超净间进行外观质量检测、装垫及铆合等后续工序。

区块链技术的基本特点是区块链得以成为区块链的关键,而功能特性则是对数据进行不同的语义赋值之后得到的特性,例如:可追踪、匿名和可编程。

甩干机的滚筒在甩水的同时还需把冲压过程中没有完全切断的飞边、套圈去除掉;同时在甩干机顶部还有风机向下吹风以尽可能去除水分,故滚筒结构不能挡住风道。因此考虑采用间隔焊接钢条形成正六边形结构的滚筒形式,如图5所示。圆形不锈钢条的直径D为5~6mm,钢条间距L=3mm。在滚筒中部还设置有一块调节板,用来限制铝塑盖的通过高度H,从而控制甩干段的生产节拍。

2.3 关键零部件结构设计

铝塑盖在喷淋清洗过程中如何顺利进出清洗滚筒是保证清洗效率和产品质量的关键环节,因而清洗滚筒的设计是一大难点。本方案中设计的清洗滚筒结构示意图如图4所示。清洗滚筒底部浸泡在U形清洗槽中,清洗滚筒轴线方向通入喷淋管,喷淋管沿圆周方向不同角度开有多段间歇式喷淋缝,使铝塑盖在清洗滚筒内前进过程中不同位置都能得到喷淋清洗。为推动铝塑盖前进,在清洗滚筒内设置有与轴线方向呈5~10°前倾角的螺旋片1,在清洗滚筒的进出口转接筒内设置有双螺旋片2。为使铝塑盖在清洗滚筒内翻滚以便充分清洗,在清洗滚筒轴线方向设置有一排拨片来搅动铝塑盖。滚筒体沿圆周方向全部开有间距为10mm的φ6mm孔,以便排水,同时开设清理窗以方便清洁维护。

清洗液浸泡单元。提升式浸泡桶将铝塑盖完全没入调配好比例的水基清洗剂的清洗池中N分钟,清洗池底部有气管向清洗池内通压缩空气使液面翻腾,从而搅动铝塑盖在清洗液中充分浸泡。为节省清洗液,清洗过程中清洗液采用循环方式,经过滤后的清洗液由管道送到清洗池中重复使用,并且由液位计监测水位高低,当超出设定的安全阈值时自动补充清洗液。同时,清洗池内水体的pH值也处于实时监控状态,当pH值不满足清洗条件时进行排水补液或换水处理。

考虑到尽快收回成本,可按照每秒200个的生产节拍进行设计。据此,可以推算出进料速度,清洗、甩干、烘干各段设备的转速、容量、总体尺寸和设备相互间的速度匹配情况,进而确定相关设备的设计或选型指标。如遇调整生产线或更新产品规格型号,其生产节拍可灵活调节以适应生产管理安排。

  

图4 清洗滚筒结构示意图

  

图5 甩干滚筒结构示意图

3 控制系统设计

PLC以可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、开发周期短及易于修改等优点在工业控制领域得到广泛应用[12,13]。在本生产线的清洗过程中,料仓振动上料、各清洗段传动、甩干/烘干处理、甩干段风机、烘干箱内风机及烘干箱内加热管等均由PLC实现集中监控、多层分布式控制。因此采用S7-200 PLC实现各动作的协调联动,提高工作效率。与此对应的人机交互界面选用KTP 1000型触摸屏,使操作过程简单方便、灵活性好。控制系统的基本结构如图6所示,主要由现场操作级、车间管理级和总控调度级构成。

随着经济的发展,人们生活的水平逐步提高,肥胖及三高的人数日益增多,癌症患者低龄化的趋势明显,但是人们的体育意识在一定程度上没有跟上时代发展的需要。提高全民素质势在必行,特别要提高学生的身体素质。每周上一两节体育课,课时少不能充分锻炼学生的身体素质,不能充分培养学生积极参与体育活动的意识,因此课外体育辅导是改善体育教学现状的有效手段。

控制系统工作流程如图7所示。

4 结束语

自动清洗生产线系统采用PLC 控制技术实现了铝塑盖清洗过程的全自动化,具有结构简单、性能稳定和调整方便的优点。本系统投入使用以来,生产运行平稳可靠,在保证铝塑盖洁净度要求的同时提高了工艺的稳定性,降低了人工劳动强度和生产成本,提高了生产效率。系统建设和维护成本约为同类进口设备的三分之一左右,更好地适应了市场需求,具有广阔的发展应用前景。

  

图6 控制系统基本结构

  

图7 控制系统工作流程

参 考 文 献

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陈昭明,赵迎,徐泽宇,张鹏,石明全,杨小明
《化工自动化及仪表》2018年第04期文献

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