包裝是指為在流通過程中保護產(chǎn)品、方便貯運、促進銷售，按一定技術方法而采用的容器、材料及輔助物等的總體名稱。產(chǎn)品銷售、運輸和保護等環(huán)節(jié)，都離不開包裝。

　　本文介紹了禾川天地蓋成型機方案，該方案使用了禾川的Q5P控制器，Y7SEB總線伺服驅動器，以及禾川的視覺機械手系統(tǒng)。可完成紙盒自動送紙、上膠、機械手定位貼合、折耳，壓泡等功能。同時本方案采用純電子凸輪結構，運行穩(wěn)定高效，并且功能模式齊全，能夠符合市面上的大部分盒子。

　　文/浙江禾川科技股份有限公司 汪鴻強

　　包裝行業(yè)涵蓋范圍極廣，可從被包裝產(chǎn)品用途、包裝形式、包裝材質(zhì)等多維度進行細分行業(yè)劃分，擁有眾多細分行業(yè)，我國已形成完整的包裝行業(yè)工業(yè)體系。2023年全國包裝行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)累計完成營業(yè)收入11539億元，其中紙和紙板容器的制造實現(xiàn)營收2682.57億元，占比23.25%。

　　天地蓋成型機是紙板容器的制造中的重要設備，制造的包裝盒用于各類價值較高的商品，如化妝品、小禮品、電子產(chǎn)品等的外包裝。隨著包裝行業(yè)的快速發(fā)展，天地蓋成型機作為制造各類包裝盒的關鍵設備，其性能與效率直接關系到產(chǎn)品的市場競爭力。為了滿足包裝行業(yè)的多樣化需求，禾川提供了一套全面、 詳細的天地蓋成型機整體解決方案，旨在幫助企業(yè)實現(xiàn)高效、穩(wěn)定、智能的包裝盒生產(chǎn)。

　　1 天地蓋成型機發(fā)展概述

　　天地蓋成型機的發(fā)展可以追溯到人工手動操作的階段，隨著科技的進步，逐漸發(fā)展到機械半自動和全自動操作。

　　1.1 手動階段

　　在早期，天地蓋的成型主要依靠人工操作。操作人員需要進行原材料的處理、模具的安裝和調(diào)整，以及生產(chǎn)過程中的各個步驟。這種方式生產(chǎn)效率較低，質(zhì)量難以保證，但在一些小規(guī)模生產(chǎn)或特殊定制的情況下仍然被使用。

　　1.2半自動階段

　　隨著機械技術的發(fā)展，出現(xiàn)了半自動天地蓋成型機。這些機器在一定程度上提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量，但仍需要人工干預，如模具的更換、參數(shù)的調(diào)整等。

圖1 天地蓋成型機

　　1.3 全自動階段

　　近年來，隨著人工智能、信息技術等的快速發(fā)展，全自動天地蓋成型機逐漸普及。這些機器具備更高的生產(chǎn)效率、穩(wěn)定性和精度，同時減少了對人工的需求。

　　在發(fā)展過程中，天地蓋成型機的技術不斷創(chuàng)新和改進，以適應市場需求的變化。例如，機器的外觀設計更加精致、占地面積更小;技術參數(shù)更加先進，能夠適應多種面紙和操作需求;運行效率更高，廢盒率更低;細節(jié)處理更加嚴謹。

　　同時，上下游產(chǎn)業(yè)鏈的不斷延伸和擴大也為天地蓋成型機的發(fā)展提供了支持。例如，紙盒包裝所處的制造行業(yè)總量的增長，以及印包行業(yè)帶來的各行業(yè)產(chǎn)值的增加，都推動了天地蓋成型機的市場需求。

　　未來，隨著科技的進一步發(fā)展和市場需求的不斷變化，天地蓋成型機有望繼續(xù)向智能化、高效化和多功能化方向發(fā)展，為包裝行業(yè)提供更優(yōu)質(zhì)的解決方案。

　　2 禾川天地蓋成型機解決方案

　　2.1 設備概述

　　紙盒成型機是在灰殼上套一層廣告圖案面紙的設備，包括送紙、上膠、輸送、定位貼盒、沖壓、機械手搬運、成型加工等工藝流程。一般有1次、2次、3次、4次這四種基礎成型模式，輔以一些功能微調(diào)，以便對應不同折紙方式的面紙進行成型加工。 產(chǎn)品主要用于零售電商，3C電子產(chǎn)品等外包裝的大批量快速生產(chǎn)。

圖2 設備現(xiàn)場圖

　　2.2 設備構成

　　該機器通常包括取面紙部分、機械手定位部分、取盒部分、和成型部分，可以實現(xiàn)紙盒的自動化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

　　(1)取面紙部分：負責將一沓面紙，進行分紙后一張一張送入膠輥上膠并精準輸送(圖3)。

圖3

　　(2)機械手定位部分：視覺機器人將灰殼定位到面紙正中央(圖4)。

圖4

　　(3)取盒部分：通過取盒手軸將與面紙貼合的灰殼從輸送帶移動到成型部分上方。

　　(4)成型部分：主要負責將面紙折入盒內(nèi)進行壓模成型(圖5)。

圖5

　　2.3 工藝流程

　　天地蓋成型機工藝大概可以分為倆個部分，分別是流水線部分和成型部分。

　　2.3.1 流水線部分工藝

　　(1)飛達機構：該部分由一個小凸輪構成，電機轉一圈，機械做一個取面紙動作;

　　(2)面紙輸送部分：該部分主要由牽引軸、膠輥軸、輸送軸三個軸聯(lián)合構成，在面紙輸送時需要保證三軸在勻速區(qū)時的線速度一致，否則面紙還產(chǎn)生拉扯或褶皺;

　　2.3.2 成型部分工藝(圖6)

　　(1)取盒：取盒機械手在取盒位置和貼盒位置做往復運動;

　　(2)主軸、底模：通過倆個軸將盒子送到打角位和成型位置;

　　(3)合模：相對于主軸運動的一個軸，通過上下運動將面紙貼到盒子內(nèi)壁;

　　(4)打角軸：四個軸，將盒子四個角上的耳朵折進去;

　　(5)刀片軸：四個軸，刀片平行運動，將面紙折進去;

　　(6)壓泡軸：四個軸，將面紙與盒子之間的氣泡壓出來。

　　圖6 成型部分工藝流程圖

　　2.3.3 電子凸輪部分工藝

　　成型部分為了滿足市面上大部分盒子的工藝需求，設置了一次合模，二次合模、三次合模、四次合模以及長折耳等模式，因此成型部分規(guī)劃了多套的電子凸輪以滿足多種模式組合，如圖7所示。

圖7 電子凸輪部分工藝

　　2.4 禾川天地蓋成型機方案

　　禾川天地蓋成型機方案以兩個FE7100觸摸屏作為信息交互層，HCQ5P-1500為控制層，采用Y7S驅動器作為驅動層，執(zhí)行層采用了X2和X6系列伺服電機，如圖8所示。

　　圖8 禾川天地蓋成型機方案系統(tǒng)拓撲圖

　　禾川全自動天地蓋成型機可通過FE7100觸摸屏實時查看設備狀態(tài)，方便用戶操作。HCQ5P-1500是禾川自主研發(fā)的中型PAC，在禾川全自動天地蓋成型機方案中可輕松帶動25軸運動，Y7S型高性能伺服系統(tǒng)采用全新的控制算法平臺，以卓越的驅動性能，更豐富的總線和擴展功能來滿足不同行業(yè)客戶的多樣控制需求。同時具有更高的動態(tài)響應，定位精度和可靠性，以及更快的速度、易于使用、免調(diào)整功能等7大核心性能，搭配禾川X6電機，運行穩(wěn)定，功能強大，可以完成高精度、高速度、高強度的生產(chǎn)。

　　2.5 方案優(yōu)勢

　　(1)采用Q5P控制器+Y7S伺服+X2和X6電機的整套禾川方案;

　　(2)總線伺服，一線到底，減少復雜的脈沖接線，杜絕脈沖干擾;

　　(3)禾川機械手高速高效，與相機通訊最快可達1MS，出發(fā)拍照到獲取點位低至50MS以內(nèi)，每分鐘可貼盒45個，大幅領先行業(yè)標準;

　　(4)禾川機械手到位精準：貼盒成功率可達百分之百，到位誤差<0.1mm，保證產(chǎn)品輸出質(zhì)量可控;

　　(5)個性化實用：全套禾川定制軟件，底層自研，針對客戶操作習慣、布局審美等需求可隨時進行二次開發(fā)，全方位滿足客戶需求;

　　(6)多種功能模式自由選擇，能夠滿足市面上的大部分盒子，更換盒子僅需調(diào)整少數(shù)關鍵位置和參數(shù)，自動計算生成凸輪表;

　　(7)整機采用純電子凸輪結構，運行穩(wěn)定高效。