紙盒成型機組是負責在已折疊完成的紙殼上套一層面紙的設備，面紙上可印刷廣告圖案。在產品流通的過程中，人們?yōu)榱朔奖闵唐返谋４妗⑦\輸、促進產品的銷售等原因，會選擇合適材料的容器對商品進行包裝，紙質材料包裝有著符合國家可持續(xù)發(fā)展的要求，對生產工藝要求不復雜，使用安全性高，個性化定制簡易等多重優(yōu)點，成為包裝行業(yè)的重要構成。紙盒成型機組恰好能夠滿足這些個性化生產需求，能為各類商品生產精美的包裝盒，為此浙江禾川科技股份有限公司將為包裝行業(yè)紙盒成型機組提供個性化的解決方案。

　　1 紙盒成型機組設備介紹

　　紙盒成型機組采用禾川控制器HCQ1-1300-D與SV-X3EB多傳一體機總線伺服控制方案。紙盒成型機組設備主要由三個工作站組成，分別是飛達送紙站、視覺機器人貼盒站、成型工作站。

　　飛達送紙站主要工作是將面紙進行單張分離后送入膠輥上膠。視覺機器人貼盒站主要工作是將紙殼準確貼到上膠后的面紙中央。成型工作站主要工作是將面紙按紙殼輪廓折好并進行壓膜成型，最終將成品送到收盒平臺。

圖1 紙盒成型機組

　　2 紙盒成型機組工藝流程

　　用戶將面紙和紙殼放到指定供料位后，設置好參數(shù)和加工模式，按下啟動按鈕。飛達送紙站通過8個氣缸之間的配合動作，將一沓面紙進行單張分離后逐一送至牽引軸，牽引軸受送紙凸輪控制，將面紙牽引至膠輥均勻上膠，并精準送到指定傳送帶位置上。

　　接著，傳送帶會將面紙運送到機器人視覺相機視野下端，PAC判斷輸送皮帶停穩(wěn)后，會給機器人發(fā)送一個拍照觸發(fā)IO信號，相機拍照識別面紙位置無誤后，引導機器人到指定位置取盒貼到面紙相應位置，并給PAC返回一個完成信號。

　　然后，傳送帶再將貼好紙殼的面紙運送到成型工作站取料位，機械手將盒與面紙抱起并搬運到成型站待工位置，接著觸發(fā)加工凸輪運作將紙盒加工成型，最后再用機械手將成品送到指定下料位。

圖2 主要工藝流程

　　3 紙盒成型機組關鍵工藝點分析

　　紙盒成型機組的關鍵工藝點有兩個，第一個是當面紙經(jīng)過膠輥上膠后，如何克服因膠水粘稠度、傳輸皮帶伸縮性，以及與送紙有關的牽引軸、輸送軸、膠輥軸之間速度匹配所存在微小偏差帶來的影響，確保紙張能夠準確地送到傳送帶的送紙間距中間位置。

　　禾川方案中給出的解決辦法是將牽引軸和輸送軸與同一個虛主軸建立凸輪關系，同時使該虛主軸的運行速度與膠輥的運行速度相等，讓面紙在飛達送紙站與輸送皮帶之間實現(xiàn)一個勻速交接的過程，最后再根據(jù)實際情況微調牽引軸與輸送軸的齒輪比系數(shù)，來調整面紙最終送到傳送帶的位置。

　　第二個關鍵工藝點是，使用電子凸輪完成紙盒的成型加工，且能實現(xiàn)不同凸輪加工模式之間的可選與切換。

　　為此，禾川方案中給出的解決辦法是，將參與成型加工的16個加工軸全部與同一個加工虛主軸建立凸輪關系，加工虛主軸運作一個周期即完成一個紙盒的成型加工。根據(jù)加工時每個從軸動作的先后順序與點位參數(shù)，用CASE流程計算出每個軸每個加工動作對應的主軸位置X和從軸位置Y，然后在凸輪表計算CASE流程里面插入IF條件語句來判斷客戶選擇的各種模式，并以此來跳轉到不同的計算流程，最終得到各種不同模式的凸輪曲線，完成對不同盒子的加工。

圖3 各軸工作點位參數(shù)

圖4 模式選擇界面

　　4 紙盒成型機組生產效率的影響因素

　　紙盒成型機組的整機運行是靠飛達送紙站、視覺機器人貼盒站與成型工作站這三站配合完成工作的。在原料供貨充足的情況下，該機組的生產效率主要取決于效率最低的一站。對于飛達送紙站來說，在確保正常送紙的情況下，盡可能縮短各個氣缸動作的延時是提高送紙效率的主要方法;對于視覺機器人貼盒站，機器人貼盒動作是否流暢度直接影響該站的工作效率，對機器人進行動作標定時盡可能選擇最佳路徑是提高該站工作效率的主要方法。

　　成型工作站由一個虛主軸帶16個凸輪從軸配合完成紙盒的折邊、折角和壓膜成型工作，因此如何合理的分配這16段凸輪中每一個加工動作在整個凸輪周期的時間占比，使整體的加工時間縮短，是提高成型工作站加工效率的關鍵。

　　5 禾川總線型伺服案例分享

　　消費需求的變化正在使得廠商和服務商改變傳統(tǒng)模式，市場逐漸走向消費者為導向的創(chuàng)新型道路，柔性、快速的供應鏈正在成為企業(yè)的關鍵競爭力。多樣化生產場景形成了多樣化的生產需求，滿足個性化定制需求是新制造的核心競爭力，浙江禾川科技股份有限公司致力于為客戶提供全方位的自動化核心零部件與整體解決方案，滿足廣大設備廠商對定制化解決方案的需求。

　　禾川紙盒成型機組方案主要通過禾川Q1 PAC與伺服驅動X3E多傳一體機實現(xiàn)，擁有更輕薄、更穩(wěn)定、更高效、更節(jié)能的特點。Q1 PAC是一種多功能總線型控制器，支持EtherCAT、CANopen、Modbus RTU、 ModbusTCP多種通信協(xié)議，本體自帶16路輸入輸出，支持8通道高速輸入輸出，可用于編碼器高速輸入、步進、脈沖伺服的控制;指令快速處理、豐富的總線接口、同步周期快;完全遵守PLCopen規(guī)范的軸控指令;支持電子凸輪、電子齒輪、CNC等運動控制;集邏輯控制、運動控制和信息處理功能于一體。HCQ1-1300-D控制器擁有強大的計算以及通信能力，可支持1ms8軸、2ms16軸等運動控制，以及電子齒輪\電子凸輪\CNC\機器人等多軸同步功能。

圖5 禾川紙盒成型機組解決方案

　　在紙盒成型機組方案中，Q1通過EtherCAT實現(xiàn)23個伺服的4毫秒同步控制。觸摸屏通過ModbusTCP與Q1進行數(shù)據(jù)交換。程序中對電子凸輪的巧妙應用，讓飛達送紙站滿足了多種工位模式的送紙需求;以及加工站實現(xiàn)4種基礎折紙成型模式，并可以通過觸摸屏對模式進行自由匹配與切換，操作簡單易用。