自動開箱機的分析與優(yōu)化

陳徽明

（艾默生網(wǎng)絡能源有限公司，廣東 深圳 518103）

自動開箱機的分析與優(yōu)化

陳徽明

（艾默生網(wǎng)絡能源有限公司，廣東 深圳 518103）

全自動開箱機又稱紙箱成型機，是一種代替人工實現(xiàn)自動紙箱成型封底的包裝機械。自動開箱機通過PLC控制，使吸取紙箱、紙箱成型、紙箱折側(cè)蓋、推送紙箱、紙箱膠帶封底等工作過程完全實現(xiàn)自動化。文章對自動開箱機機構原理進行分析，并探討了如何增加其開箱能力，進行機構優(yōu)化。

自動開箱機；紙箱成型；優(yōu)化

在傳統(tǒng)的包裝材料中，瓦楞紙箱一直占據(jù)重要的地位。瓦楞紙箱是高功能、低成本的良好運輸容器，是當今世界各國所采用的最重要的包裝形式之一。

在現(xiàn)代市場經(jīng)濟的發(fā)展中，商品包裝承擔著保護商品、便利儲運和宣傳美化商品的作用，它的重要性日益為生產(chǎn)廠家、商家和消費者所重視。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，中國向世界制造工廠角色的轉(zhuǎn)化，人們物質(zhì)文化需求的不斷增加，電子商務的快速蓬勃發(fā)展，加上國家近年來一系列利好政策出臺，一個個的自貿(mào)區(qū)、跨境電商區(qū)域、物流園的規(guī)劃與成立，我國的包裝產(chǎn)業(yè)的增長速度得到井噴式的發(fā)展。一些批量較大、品種相對單一的企業(yè)逐步引入了自動化包裝流水線。然而，在一些多品種小批量的企業(yè)中，卻被開箱機的開箱能力范圍局限性而困擾著。

1 目前市場包裝設備發(fā)展及現(xiàn)狀

近10年來，中國瓦楞紙箱機械工業(yè)發(fā)展迅速，國內(nèi)紙箱機械企業(yè)從引進、模仿到形成目前自主的比較先進紙箱包裝機械。但是，根據(jù)目前紙箱生產(chǎn)的發(fā)展，對紙箱包裝機械的要求越來越高，為紙箱包裝機械企業(yè)進一步開拓高速、高檔、高效、高科技的紙箱機械設備指明了方向和發(fā)展趨勢。目前在包裝流水線上，大多由自動紙箱開箱成型機、裝箱機、折蓋封箱機、角邊封箱機以及碼垛系統(tǒng)組成的全過程包裝生產(chǎn)流水線，也可增加貼標、掃碼、稱重檢測等配套使用。在后段包裝流水線上，其中開箱機的機構最為復雜，性能及穩(wěn)定性要求最高，開箱的能力和效率直接關系整條流水線效率。因此，提升開箱機的開箱能力，提高其穩(wěn)定性至關重要。

2 開箱機的主要組成

紙箱成型原理是指自動完成將疊成紙板的箱板打開，箱子底部按一定的程序折合，并完成下部分膠帶粘貼后輸送給裝箱機的專用設備。

開箱機的主要部件包括：主機架、送箱機構、搖臂取箱機構、主傳動機構、箱板抬升機構、開箱機構、調(diào)高機構、紙箱短邊長邊折蓋機構、推箱機構、輸送機構、氣動控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)等。

3 各組成機構的功能原理

（1）送箱機構：送箱機構即紙箱放置進料機構。送箱機構的主框架上裝有紙箱左右擋板，紙箱左右擋板可以固定紙箱板，防止紙箱翻倒，其中紙箱一側(cè)擋板通過絲杠螺帽與絲杠連接，從而可以通過旋轉(zhuǎn)手輪調(diào)節(jié)紙箱擋板的位置，以適應不同寬度的紙箱板。送箱機構的底板傾斜與水平面夾角為30°，送箱機構底板上裝有滑軌，滑軌上有儲料推板裝置，依靠儲料推板和紙箱自身的重力完成紙箱的進給，該機械結(jié)構簡單、性能穩(wěn)定可靠。

（2）取箱機構：取箱機構設計為曲柄滑塊機構，整個滑塊在光杠上滑動，一個滑塊上固定有支架，支架上裝有吸盤，完成對紙箱的吸緊。另一個滑塊通過曲柄連接氣缸，整個機構由氣缸驅(qū)動曲柄使滑塊在滑軌上做直線往復式運動。

（3）成型折蓋裝置：成型裝置為一個固定在主機架上的桿。當真空吸箱機構吸取紙箱板向紙箱折邊機構移動時，紙箱板碰到紙箱成型裝置以后，在壓痕處彎折逐漸將紙箱板撐開。折蓋裝置包括紙箱短邊折邊機構和長邊折邊機構，紙箱短邊前折邊機構和后蓋折邊機構，分別完成紙箱的前蓋折邊和后蓋折邊。紙箱前后蓋折邊機構，由氣缸驅(qū)動齒條做直線往復式運動，齒條與齒輪相互嚙合，齒條帶動齒輪軸轉(zhuǎn)動，齒輪軸上固定有拍擊板，拍擊板轉(zhuǎn)動，從而完成紙箱的前后蓋折邊。紙箱長邊折邊機構固定在支架上，整個裝置由氣缸驅(qū)動，氣缸底端與固定軸連接。氣缸輸出軸帶動紙箱長邊打擊桿轉(zhuǎn)動，完成紙箱的長邊折邊以及紙箱的抬高。

（4）推箱裝置：已經(jīng)成型的紙箱在折蓋機構完成折蓋后，由推箱裝置推入紙箱輸送裝置。推箱機構與滑塊與導桿連接，由氣缸驅(qū)動滑塊做直線往復式運動。推桿的限位裝置通過螺帽與絲杠連接，從而可以通過旋轉(zhuǎn)手輪調(diào)節(jié)推桿的初始位置，進而與紙箱長面邊位置相一致。此機構的設計為了適應不同長度的紙箱，只需要通過手輪調(diào)節(jié)氣缸位置，簡單容易操作，提高了換線效率。

（5）輸送裝置：紙箱輸送裝置由兩個部分組成，夾緊輸送皮帶裝置和寬度調(diào)節(jié)裝置，夾緊輸送皮帶裝置通過絲桿螺帽連接到絲杠上。絲杠以中間分開旋向相反的兩部分，從而旋轉(zhuǎn)手輪后紙箱導軌的左右兩部分同時向兩邊運動或同時向中間運動，保證了輸送裝置中心不變，從而適應不同寬度尺寸的紙箱。同時，保證紙箱的中心在膠帶封底裝置的正上方，可以順利地完成膠帶封底。輸送皮帶裝置由兩個電機通過主動輪與從動輪帶動皮帶運動，依靠紙箱的摩擦力完成紙箱的輸送與夾緊。

（6）封底裝置：封底裝置由膠帶封底機構和壓板機構組成。壓板機構通過手搖絲杠可以調(diào)節(jié)紙箱壓板的高度，適應不同高度的紙箱，紙箱壓板的主要作用是壓緊紙箱，與紙箱輸送裝置共同完成紙箱的定位夾緊，避免紙箱在外力作用下抬高。膠帶封底裝置由單向滾筒、彈簧、鋸齒形件，曲柄等連接而成，完成紙箱的膠帶封底過程。

4 開箱機的工作流程

紙箱存儲在送箱機構上，通過轉(zhuǎn)動手輪使紙箱右邊固定板左右移動，與紙箱左邊固定板共同夾緊紙箱板，松開推板，調(diào)節(jié)好取箱機構、推箱成型裝置、壓板機構等的位置。啟動機器將按取箱、吸箱、取箱返回、折前蓋、折后蓋、折兩側(cè)長邊蓋、推箱、輸送、封底膠帶的過程循環(huán)工作。

5 紙箱長邊折蓋機構優(yōu)化設計

目前市場上的很多開箱機的開箱能力一般的范圍在：L∶250～450mm；W∶100～400mm；H∶100～400mm。然而在很多小批量多品種產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)，如一些工業(yè)電源行業(yè)產(chǎn)品，他們有的一種產(chǎn)品可能一天就生產(chǎn)幾百臺，然后換線生產(chǎn)幾百臺另外幾種產(chǎn)品。有的要根據(jù)不同客戶的訂單要求，發(fā)不同的物料，從而造成后段包裝也要跟著頻繁換線，包裝的紙箱也跨度比較大。如果定制非標的開箱機來滿足小規(guī)格的紙箱，那大規(guī)格的紙箱就沒法滿足。如果為了適應大紙箱，定制滿足大規(guī)格的紙箱，小規(guī)格的紙箱則不能兼容。此種情況，大大阻礙了這些小批量多品種的生產(chǎn)企業(yè)的后段包裝自動化引進。為了提升開箱能力，使其兼容紙箱尺寸的范圍更廣，對整機進行機構的改進，開箱機機架的整體尺寸適當加大，各機構的有效工作行程進行增加，但是紙箱長邊折蓋閉合及整型機構的設計極為關鍵，關系到整機的穩(wěn)定性。

（1）紙箱長邊折蓋整型機構結(jié)構組成：紙箱側(cè)蓋折邊機構由氣缸、支架，底座，軸、固定座等零件組成。紙箱側(cè)蓋折邊機構結(jié)構，紙箱折前后蓋機構同時將紙箱的前后蓋折好后，通過PLC將信息傳給紙箱折長邊側(cè)蓋機構。紙箱側(cè)蓋折邊機構的氣缸同時動作，帶動曲拐向上回轉(zhuǎn)完成折側(cè)蓋動作，同時將折蓋折好的紙箱抬高。

（2）紙箱長邊折蓋整型機構優(yōu)化。對于折側(cè)蓋機構，如果打擊桿設計的比較短去滿長度較短的紙箱，如L小于250mm時，就不能滿足紙箱長度較長的如L大于450mm大紙箱，打擊的力度不均勻，造成不良率高。如果打擊桿設計的比較長時，當開小紙箱是打擊桿將會與成型推桿干涉。為了擴大其開箱能力，同時不降低穩(wěn)定性，將折側(cè)蓋機構設計成雙折側(cè)蓋機構。同時優(yōu)化其它各相關機構，通過傳感器判斷成型推桿的位置，通過PLC控制是單折蓋機構動作，還是雙折蓋機構同時動作。當紙箱較小時采用只工作左側(cè)的折蓋機構，當紙箱較大時采用兩個折蓋機構同時工作。通過該設計優(yōu)化，開箱機的開箱能力等到大大提升，紙箱長度達到L∶200～680mm。比目前市場上的開箱機的開箱能力大大提升，且穩(wěn)定性也得到保證。

6 結(jié)束語

通過對開箱機原理的研究分析，并優(yōu)化折長邊側(cè)蓋機構和相關其它機構，使得開箱機的開箱范圍大大提升，滿足了一些小批量多品種的生產(chǎn)企業(yè)后段自動化包裝。

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