将GZ150双支牙膏灌装机改造成为美晨旅游牙膏自动对光灌装机叶志鹏(美晨集团股份有限公司广州510410)目前,中国牙膏企业中普遍使用的国产灌装机为20世纪70～80年代开发的神弓GZ150型自动灌装机。该灌装机主要用于灌装管径为20～40mm家庭装牙膏,生产实际最高速度约为每分钟100支。随着时代的变迁,一次性报废实在过于浪费。因此,如何改造神弓GZ150自动灌装机,使其能重新投入生产就成为了许多牙膏生产企业的重要课题。如果研究成功,可能会为企业直接带来近百万的设备投入方面的节约。经过反复思考,笔者发现,在牙膏行业中,旅游牙膏的市场还有相当大的可开发空间。目前,许多厂家还是使用宁波产的单支灌装机进行灌装,60支/分钟,1人灌装,效率相当低,而且只能灌装塑料管旅游牙膏。如果能将神弓GZ150自动灌装机改造成为四支旅游牙膏灌装机,且使其具有自动对光性能,铝管及塑料管可以切换,生产能力大于160支/分钟(最高约180支/分钟),2人灌装,此项目必定会为带来丰厚的利润。于是,自1999年11月开始,笔者开始在这方面进行了研究开发,经过1年多的努力,终于在2001年6月,将该设备成功改造,各项指标均达到了预期目标。现在已有两台设备在美晨集团旅游用品厂正式投入使用。在以下篇幅中,该设备将命名为MASSON2002。1.MASSON2002的开发意义这个改造研究项目是国内首创的,具有大胆创新,与时俱进的意义。这个项目将给旅游牙膏行业的灌装设备带来一次重大变革。投入小,回本周期短,收益大。每台灌装机一次性改造费用约为2万元左右。投入使用后,每条线需灌装工2名,每分钟能生产出最少160支旅游牙膏,一班下来,约能生产6.2万支(以每班6.5小时计算)。而原来单支机生产,1名灌装工,一班下来,只能生产约2.3万支(以每班6.5小时计算)。表1设备单支机MASSON2002百分比%灌装工(人)12200每班生产能力(万支)2.36.2269实际人均生产力提高了约35%同时,设备因采用变频技术、现代传感技术及PLC控制技术改造,所以发生故障而造成的零件损耗将减小70%以上,备件投入节约1.2万元左右,维修工时也大幅下降。2.神弓GZ150自动灌装机性能分析传动原理如图1所示。由于该设备是为生产家庭装牙膏所设计的,其管座最大直径为60mm,管座转动链的工位精度要求并不高。铝管输送链示意简如图2。图2中柱状表示的是灌装工位、对光工位,两个圆表示工位偏差的两个极。由于原来生产的家庭装牙膏管管径较大,所以能容忍的偏差范围也大。如果灌装的是旅游牙膏,管径为10～15mm,管座由1座1支,变为1座2支,管座最大径为30mm,则不能满足要求。所以,该设备改造时工位精度要求·41·2002年第4期牙膏工业提高。而造成工位不精的原因,经分析发现,主要是分度机构磨损之后,管座传动链前后跳动所置,参看图4。图1图23.神弓GZ150的常见故障分析经过长期观察,发现旧的传动系统常见故障如下。故障①由于升高头穿越管座,如果管座链走位,将发生严重撞机。故障②原设备的灌装步进机构采用分度槽轮机构。带动槽轮的小星轮轮轴比较容易松脱,当小星轮入位不准时,就会撞到槽轮的外壁上,造成设备严重受创。而原设备的保护方式落后,管座走位安全保护设计如下(见图5):动力传到转轴,转轴通过双键带动上转盘,上转盘用压簧向下压,通过圆周均布的4颗钢珠带动下转盘,下转盘即为管座链的转盘。当设备运行遇到阻·42·牙膏工业2002年第4期力大于压簧压力时,上转盘向上滑动,使位置传感器动作,通过控制电路切断电源。图3图4图5这种保护形式必须通过阻力激发,也就是说,在撞击发生之后(1秒以上),才能做出保护。因此,该设备改造时保护方式要求改进。4.传动系统的改造由于GZ150原来的起动形式冲击较大,再加上旧的保护形式效果不好,经过考虑,决定采用变频器控制电源。变频器的使用有以下优点:起动平稳。在起动的前10秒,它以较大的电流驱动电机,使电机有足够的力量带动传动系统缓慢加速到正常运转速度,然后电流回复到正常安培数。如果有“故障②”所提及的现象,电机受到的阻力突然增大,电流瞬间升高,变频器将在0.01秒的数量级内将灌装机急停。我采用的是220V变频器,使系统由原来的380V驱动压降到220V,设备使用更加安全了。5.自动对光装置的研发根据上面的分析,总的来说,设计的难度主要集中在:A.座链运...
