QC质量改进活动
研制瓶盖自动装箱装置
小组：精益QC小组
单位：普拉斯包装材料有限公司—瓶盖事业部
目录
小组概况
选择课题
§ 1
§ 2
设定目标
提出方案并选择最佳方案
§3
§ 4
制定对策
对策实施
§ 5
§ 6
效果检查
标准化
§ 7
§ 8
总结与下一步打算§ 9
1、小组概况
小 组 名 称 精益QC小组 活动频率 1次/月
小组注册日期 2016年2月 小组类型 创新型
本次活动起止时间 2016．2～2016．12 组 长 刘斌
课 题 研制瓶盖自动装箱装置制瓶盖自动装箱装置
小组成员简介
序号 姓 名 性别 岗位职务 组内职务 小组分工
1 刘 斌 男 主任技师 组 长 组织活动和检验
2 李 勇 男 设备室室长 组 员 方案探索和检验
3 刘洪森 男 工段长 组 员 方案探索和检验
4 刘仁飞 男 模具技术员 组 员 方案探索和过程记录
5 曾 江 男 设备技术员 组 员 过程实施
6 李永杰 男 质量员 组 员 质量统计与成本分析
7 程方志 男 维修班班长 组 员 过程实施与改进
8 刘万堂 男 设备技术员 组 员 过程实施
2、选择课题
排盖装箱：产品经吹盖除菌后按一定数量插入隔板整齐分层排列，装入
打包袋中。
现状：目前事业部W606盖、1800盖年总产量约4200万，基本都是采用人
工排盖装箱的作业模式，每人每班产能为万个，完成产量每班需8人参与
排盖装箱工作。
2、选择课题
针对上述四点原因，设备室召集相关技术人员开会，讨论能否研制一台既
高效又能减少用工量的瓶盖自动装箱装置，经过大家分析讨论后决定开展QC活
动--“研制瓶盖自动装箱装置”来解决上述问题。
1 耗用人工多。每班需8人进行人工排盖，才能完成产量。
3 存在食品安全隐患。人工排盖易带入细菌和划伤防伪标。
2 装箱效率慢。人均万/班的产能，效能过低。
4 人工排盖装箱不符合公司现代化发展需求。
课题名称：研制瓶盖自动装箱装置
目 标：
1、减少排盖装箱人数，由目前的每班8人减少到每班1人。
2、提升装箱效率，自动装箱设备必须在生产效率上有所提升，
目前人工排盖装箱效率为每人每班万只，设定目标为每
人每班10万只。
3、设备必须作业安全，保证低故障率。操作人员不能直接接触
设备机械动作部分，设备需具有电气保护装置。
3、设定目标
4、提出并选择方案
确定目标值后，小组成员分头行动，查阅技术书籍、
互联网、咨询相关设备厂家，结果没有找到可供借鉴的资
料和设备信息。因没有可供借鉴的资料，小组成员便提出
了4个问题：
（1）设备整体采取什么工作方案？
（2）瓶盖自动装箱装置工艺流程如何设计？
（3）瓶盖自动装箱装置各动作部件应该利用什么原理？
（4）设备需要采购哪些标准电气元件？
针对这4个问题，我们进行了以下调查分析。
联
机
式
自
动
装
箱
装箱设备与生产设备进
行连线，实现实时装箱
产品无需人工进行转运
产品无需理料，设备不
可单独运行
每种产品配置一套，需
两套装置
成本较高
独
立
式
自
动
装
箱
装箱设备与生产设备独
立存在，互不干涉
两种产品都需人工进行
产品转运
产品需要理料，设备可
单独运行
只需研制一套，可满足
生产要求
成本较为经济
瓶盖自动装箱装置
4、提出并选择方案
1 整体方案的提出
小组成员运用PDCA循环，制
作了三套系统方案图，分析
清楚了再进行。
瓶盖自动装箱装置
集
成
式
自
动
装
箱
装箱设备即可单独运行
也可与生产设备连线
一种产品需人工进行转
运
一种产品需理料，设备
可单独运行
只需研制一套，可满足
生产要求
成本较合理
根据亲和图，初步选定瓶盖
自动装箱装置方案为：联机
式自动装箱、独立式自动装
箱、集成式自动装箱
4、提出并选择方案
1 整体方案的提出
4、提出并选择方案
通过对三种方案的对比分析，《集成式自动装箱》不论在经济性还
是设备适应性上都更具优势，因此我们把此方案确定为可行方案。
1 整体方案的提出
方案 分析 特点 结论
联机
式自
动装
箱
设备与生产机台通过输送轨道连接，无需
理料，直接装箱
优点：无需人工转运
不采用费用：80万/套 缺点：只能适应一种产品，需
配置两套、成本较高
操作：不能单独运行
独立
式自
动装
箱
设备配置提升机、理料机
优点：能适应两种产品，可独
立运行
不采用费用：110万 缺点：成本较高、每种产品都
需人工转运
操作：可单独运行
集成
式自
动装
箱
设备配置理料机
优点：能兼顾两种产品、成本
较为经济
采 用
费用：90万 缺点：有一种产品需人工转运
操作：即可联机运行也可单独运行
集
成
式
自
动
装
箱
工艺流程的选择
理料机构的选择
机械手的选择
托盘机构的选择
中转箱输送机构的选择
流程1
流程2
机械式理料
视觉理料
普通伺服机械手
六轴工业伺服机械手
机械手拾取
气动元件动作
专用输送线
普通输送线
4、提出并选择方案
2 整体方案的选择
4、提出并选择方案
工艺流程的选择
设备开机
完成贴标的瓶盖输送到
入托机上料平台
瓶盖自动整理后送入翻
转工位
将瓶盖翻转180度
自动抓取瓶盖放入托盘内
完成入托的产品输送到装工位
机械手将产品装入中转箱 中转箱装满规定数量
后由滚筒输送线送出
人工将塑料托放入堆叠架
分托机构将托盘分到输送
带上
托盘输送到入托工位
人工将中转箱放入滚筒输
送线
中转箱输送到装箱工位
流程1
4、提出并选择方案
工艺流程的选择
设备开机
完成贴标的瓶盖进入输
送定位轨道
洗盘吸取瓶盖旋转90度
吸盘平移到达定位位置
自动抓取瓶盖放入托盘内
完成入托的产品输送到装箱工位
机械手将产品装入中转箱
中转箱装满规定数量后
由滚筒输送线送出
人工将托盘放入堆叠架
顶料机构将托盘顶起
机械手拾取托盘至指定位置
人工将中转箱放入滚筒输送线
中转箱输送到装箱工位
流程2
小组内部运用“头脑风暴法”对设备 进行了上述6个方面的综合评比，最终以“流程一”得分高胜出，
故决定设备工艺流程按“流程一”执行。
4、提出并选择方案
工艺流程的选择
工艺流程 简洁性 可靠性 经济性 易操作性 产品通用性 维护性 结论
流程1 简洁 可靠 经济 易操作 需更换拾取工装 易维护 采用
小组
评分
刘 斌 5 5 5 4 5 5 得分：111
刘洪森 5 4 5 4 4 4
李 勇 5 5 5 4 5 5
成 员 5 4 4 5 5 4
流程2 繁琐 可靠
成本较
高
易操作
需更换理料工装
与拾取工装
易维护 不采用
小组
评分
刘 斌 4 5 3 5 4 5 得分：93
刘洪森 4 4 4 5 3 4
李 勇 3 4 3 3 4 4
成 员 5 3 3 4 3 4
4、提出并选择方案
理料机构：实现盖子统一方向，使盖子由自由无序堆放到整齐排列。
理料机构 分析 特点 结论
机械式理料 利用盖子自身结构，通过机械与电
气结构实现盖子的同一方向排列
费用：传统机械式理料机构费用约
为5万元以下
操作：偶尔有卡料风险
优点：成本较为经济，理料速度快
缺点：偶尔有卡料风险
采用
小组评分 经济性 5 可靠性 5 效率 5 安全性 4 19分
视觉理料 通过视觉成像系统对盖子进行拍照
分析，再通过机械手实现盖子的同
一方向排列
费用：采购视觉设备与机械手，费
用约为15万元
操作：稳定故障率低
优点：运行稳定
缺点：成本较高、且理料速度较慢
不采用
小组评分 经济性 3 可靠性 5 效率 4 安全性 5 17分
小组成员对两种方案进行的综合分析，并运用“头脑风暴法”对设备 进行了上述4个方面的综合评比，最终
以“机械式理料”得分高胜出，故决定设备理料机构采用 “机械式理料” 。
理料机构的选择
机械手：实现产品的拾取并将其准确放入定位托盘内。
4、提出并选择方案
机械手 分析 特点 结论
普通三轴伺
服机械手
能实现X、Y、Z轴三向精确移动，但不能以
进行角度旋转，不具备角度补偿功能
费用：20万
操作：在托盘变形时，可能产品无法放入
优点：成本较为经济
缺点：有放不进料的风险
不采用
小组评分 经济性 5 可靠性 3 效率 4 安全性 3 15分
六轴工业伺
服机械手
采用绝对值式伺服电机驱动，是一种柔性技
术较高的工业机器人，拥有更多的“行动自
由度”可以拿起水平面上任意朝向的部件，
以特殊的角度放入产品里。
费用：40万
操作：具备补偿功能，运行稳定
优点：运行稳定
缺点：成本较高
采用
小组评分 经济性 3 可靠性 5 效率 5 安全性 5 18分
小组成员对两种方案进行的综合分析，并运用“头脑风暴法”对设备 进行了上述4个方面的综合评比，最终以
“六轴工业伺服机械手”得分高胜出，故决定设备机械手采用 “六轴工业伺服机械手” 。
机械手的选择
4、提出并选择方案
托盘机构 分析 特点 结论
机械手拾取 通过机械手X、Y、Z轴三向精确移动，实现
托盘的快速拾取与准确定位
费用：20万
操作：简洁方便，但不能控制托盘的变形
优点：动作简洁、高效
缺点：托盘变形会影响产品
放料
不采用
小组评分 经济性 3 可靠性 3 效率 5 安全性 5 16分
气动元件动
作
采用电气元件检测，并通过气缸动作实现托
盘的拾取，并通过限位工装实现托盘精确定
位，可防止托盘变形带来的定位不准确。
费用：10万
操作：动作复杂，但能有效避免托盘变形
优点：产品放料可靠、成本
经济
缺点：完成动作较机械手慢
采用
小组评分 经济性 5 可靠性 5 效率 4 安全性 5 18分
托盘机构：为装箱设备提供托盘，并将托盘精准的放入指定装箱位置。
小组成员对两种方案进行的综合分析，并运用“头脑风暴法”对设备 进行了上述4个方面的综合评比，最终
以“气动元件动作”得分高胜出，故决定设备托盘机构采用 “气动元件动作” 。
托盘机构的选择
中转箱输送机构：实现中转箱的输送、定位以及完成装箱后，产品箱的转运。
中转箱输送
机构
分析 特点 结论
普通输送线 利用事业部闲置现有输送线进行改制
费用：万
操作：一次只能放3个中转箱，且须增加一组
定位制动机构
优点：成本经济
缺点：需人工频繁放置产品
箱
不采用
小组评分 经济性 5 可靠性 4 效率 3 安全性 5 17分
专用输送线 采购工业专用输送线，一次可放置20个中转
箱，自带转向定位功能
费用：8万
操作：动作简洁
优点：放置产品箱多，在后
期连线生产中具备开发潜能
缺点：成本高、占地广
采用
小组评分 经济性 3 可靠性 5 效率 5 安全性 5 18分
小组成员对两种方案进行的综合分析，考虑到后期设备与自动生产线可进行连线生产，且中转箱输送线知
占据设备下方空间，不会占据其余生产用地，并运用“头脑风暴法”对设备进行了上述4个方面的综合评比，
最终以“专用输送线”得分高胜出，故决定设备中转箱输送机构采用 “专业输送线” 。
4、提出并选择方案
中转箱输送机构的选择
4、提出并选择方案
根据以上一系列的对比分析后，小组确定了自动装箱装置的最佳方案。
集
成
式
自
动
装
箱
工艺流程的选择
理料机构的选择
机械手的选择
托盘机构的选择
中转箱输送机构的选择
流程1
机械式理料
六轴工业伺服机械手
气动元件动作
专用输送线
瓶
盖
自
动
装
箱
装
置
3 确定最佳方案
5、制定对策
最佳方案确定后，QC小组成员经过充分的研究讨论，制订了最佳方
案的实施流程与以及对策实施表。
翻转机构
拾取机构
输送机构
定位机构
棍式链条
导向限位槽
工艺流程的选择
设计机械式理料
机构
六轴工业伺服机
械手的选择
设计气动托盘机构
设计专用输送线
开
始
流程1
缓料盘
定位机构
机械手品牌
机械手规格
机械手动作
定位机构
皮带材料
流程确定
离心式
气动飞轮
快换工装
快换工装
S5-A701
循环点动
气缸动作
不含塑化剂
电眼与定位气缸
理料机构
的安装
机械手
的安装
托盘机构
的安装
输送线
的安装
鉴定鉴定11
合 格
开始
总装调试
及实验
不合
格
最佳方案实施流程图
5、制定对策
序号 对策 目标 措施 地点 负责人 完成时间
1 机械式理料
机构
实现盖子的缓存
与理料
采用CAD、UG等软件设计机械式
理料机构，包括缓料盘、翻转
机构、定位机构，并模拟其工
作状况
设备室 刘斌
李勇
2 选择六轴工
业伺服机械
手
实现盖子的精确
拾取与放置
通过技术交流与招标方式选择
合适的六轴工业伺服机械手
公司会议
室
刘洪森
李永杰
3 托盘机构 实现托盘的拾取
与精确定位
采用CAD、UG等软件设计托盘机
构，包括拾取机构、输送机构、
定位机构，并模拟各部件工作
状况
设备室 刘仁飞
刘万堂
4 设计输送带
定位机构
实现产品箱在输
送带上的定点停
止与定位
采用CAD、UG等软件设计输送带
定位机构并模拟其工作状况
设备室 曾江
5 总装调试及
实验
完成设备各部件
的安装调试并实
现瓶盖的自动装
箱
1、通过二维图纸完成各加工件
的制作
2、在维修房进行部件安装
3、在现场进行总装与调试
维修室
生产现场
程方志
最佳方案实施对策表
6、对策实施
实施项目 实施情况
机
械
式
理
料
机
构
翻
转
工
位
（1）首先根据606盖、1800盖外形尺寸设计一翻转料笼，要求料笼能兼容两种产品的尺寸。
（2）增加气动装置，方便产品在料笼中输送。
（3）设计一动力机构，为盖子进入翻转料笼提供动力。
（4）动力机构要求能适应两种盖子的生产，且调节快速。
（5）选择料笼、支撑架材料。气缸品牌SMC、电机品牌SANYO、检测电眼品牌KEYENCE等。
缓
存
输
送
带
（1）设计一缓存输送带，实现瓶盖的输送、缓存、分列。
（2）输送带设计为链板式，不含塑化剂且运行稳定。
（3）装有缺料检测电眼与PLC程序控制系统，能调节盖子的多少。
（4）选择电机品牌SIGMA-MITSUBISHI、检测电眼品牌KEYENCE、可编程控制器PLC：
SIMENS。
定
位
工
位
（1）根据产品尺寸设计一分列模具组，将产品整齐分列为12道瓶盖以固定间距整齐流出。
（2）分列模具组设计成快换工装，跟换产品时快速更换即可。
（3）设计一往复导入机构，帮助将瓶盖从缓存输送带上导入分列模具组。
（4）设计一瓶盖拦截机构，用于分列后瓶盖的拦截与放行。
（5）选择各支撑架、定位头材料1Cr18Ni9Ti。气缸品牌FESTO、电机品牌SIGMA-
MITSUBISHI、检测电眼品牌OPTEX、SICK、KEYENCE等。
实施一、设计机械式理料机构
实施一、设计机械式理料机构
6、对策实施
6、对策实施
实施一、设计机械式理料机构
实施效果：瓶盖输送顺利，并能流畅翻盖，在输送链盘上能排列整齐，并进入定
位工装。
实
施
项
目
实施情况
六
轴
工
业
伺
服
机
械
手
（1）结合我方生产精度要求
与成本经济性分析，通过市
场调研确定机械手品牌为爱
普生（EPSON）。
(2)通过与爱普生公司技术
人员交流，与对方到我生产
现场实验。选定设备型号为
S5-A701。
(3)根据606盖或1800盖产品
尺寸，设计专用吸取工装模
块，并能实现工装的快速更
换。
（4）要求厂家提供机械手
相关运动范围、基础安装尺
寸。便于后期设计瓶盖自动
装箱设备其余部件。
实施二、选择六轴工业伺服机械手
6、对策实施
实施二、选择六轴工业伺服机械手
6、对策实施
实施二、选择六轴工业伺服机械手
6、对策实施
实施二、选择六轴工业伺服机械手
6、对策实施
实施三、设计气动托盘机构
实施项目 实施情况
气
动
托
盘
机
构
拾
取
机
构
（1）首先根据托盘外形尺寸，制作一放料槽。（实现托盘的规范、重叠摆放，方便拾取）
（2）制作一气动压块，压住托盘。防止拾取时托盘相互粘连
（3）设计拾取头，根据托盘结构特点，决定采取六点吸附，着力平衡、稳定。
（4）设计翻转机构，实现托盘的输送。翻转机构为摇臂式，可翻转160度。
（5）选择各支撑架、定位头材料。气缸品牌FESTO、电机品牌SIGMA-MITSUBISHI、检测电
眼品牌KEYENCE等。
输
送
机
构
（1）首先根据托盘外形尺寸，制作输送轨道，实现托盘的输送。
（2）根据设备布局确定输送轨道长度。
（3）确定输送轨道辊轮材料、支架材料、塑料材料。（注：塑料材料不能含塑化剂，并附检
测报告）
（4）选择电机型号SIGMA-FUJI、检测电眼品牌BANNA等。
定
位
机
构
（1）根据托盘与输送轨道的尺寸设计预导向机构，实现托盘在Z轴方向无较大偏差。
（2）根据机械手装箱位置设计X、Y轴定位工装。因为机械手装箱对托盘位置度要求较高，
故必须有X、Y、Z轴三向定位才能保证托盘位置精度。
（3）确定定位头材料为304，检测电眼品牌OPTEX、SICK、动作气缸品牌SMC。
6、对策实施
实施三、设计气动托盘机构
6、对策实施
实施四、设计专用输送线
实施项目 实施情况
专
业
输
送
线
辊筒
输送
线
（1）首先根据产品箱外形尺寸，制作一辊筒输送线。
（2）该线使用不锈钢辊筒，用于储存和输送产品箱。
（3）速度设定为0-30M/min(可调)，外围增加防护装置。
（4）选择各支撑架、钢辊筒材料304。主电机、减速机品Panasonic。
分割
拦截
机构
（1）根据产品箱在输送线上的分布，设计制作一产品箱分割拦截机构。
（2）分割拦截机构：将最前端产品箱与后产品箱隔离，使产品箱有序进入装
箱工位。
（3）确定分割拦截机构材料1Cr18Ni9Ti、气缸品牌FESTO、检测电眼品牌
KEYENCE等。
装箱
拦截
机构
（1）根据机械手装箱位置，设计制作一装箱拦截机构。
（2）装箱拦截机构：是将最前端产品箱在指定位置进行拦截，便于装箱机械
手将托盘叠放入产品箱中。
（3）确定装箱拦截机构材料为304，检测电眼品牌OPTEX、SICK、动作气缸品
牌SMC。
6、对策实施
实施四、设计专用输送线
6、对策实施
实施五、总装调试与实验
实施项目 实施情况
总装调试与
实验
（1）在维修房完成各部件的组装。
（2）在生产现场对各部件进行总装，并接通电、气，和安装外围警示标志。
（3）完成设备的检查、排除干涉、漏电等隐患后，开机运行调试。
（4）调试完成后进行生产验证。
实施效果
6、对策实施
..%5C%E6%88%91%E7%9A%84%E8%A7%86%E9%A2%91_%E5%85%BC%E5%AE%B9%E6%A0%BC%E5%BC%8F%
C:%5CUsers%5CAdministrator%5CDesktop%5C%E7%B2%BE%E7%9B%8AQC%E5%B0%8F%E7%BB%84PPT%5C%E6%88%91%E7%9A%84%E8%A7%86%E9%A2%
C:%5CUsers%5CAdministrator%5CDesktop%5C%E7%B2%BE%E7%9B%8AQC%E5%B0%8F%E7%BB%84PPT%
瓶盖自动装箱装置通过现场安装调试，目前已经在606盖与1800盖的生产中投入
了试用，使用效果理想。根据统计12月15日至22日的平均日产量为12万，达到并超
过了≥10万/班的目标要求，装箱员工也由8人减少到了1人，因此，我们的目标实
现了！这是活动前后效果对比柱状图如图所示：
7、效果检查
8人
1人
10万/班
8、标准化
QC小组将形成的文字资料、图纸等进行了归档，纳入瓶盖事业部设备标准化管理：
序号 成果内容 数量
1 《瓶盖自动装箱装置工艺设备设计图样》 1册
2 《瓶盖自动装箱装置工装加工技术要求》 1册
3 《瓶盖自动装箱装置设备安装调试记录》 1册
4 《瓶盖自动装箱装置使用操作说明》 1册
5 《瓶盖自动装箱装置设备电气布局图》 1册
6 《瓶盖自动装箱装置程序图》 1册
7 《六轴工业机械手使用说明》 1册
8 《瓶盖自动装箱装置安全防护装置说明》 1册
9 《瓶盖自动装箱装置使用塑料化验报告单》 1册
9、总结与下一步打算
通过开展此次QC活动，小组成员在QC知识、质量意识、个人能力、创新精神、
团队协作等方面都得到了提高。本小组对活动前后的效果进行了综合自我评价，并
绘制出雷达图，如下所示。
自我评价表
项目 自我评价（分）
活动前 活动后
质量意识 75 85
创新思考能力 60 75
团队协作精神 80 95
QC工具应用
技巧
60 80
实践能力 70 80
自我评价雷达图
汇报完毕
感谢您的聆听……
