紙盒成型機(jī)組是負(fù)責(zé)在已折疊完成的紙殼上套一層面紙的設(shè)備，面紙上可印刷廣告圖案。在產(chǎn)品流通的過程中，人們?yōu)榱朔奖闵唐返谋４?、運(yùn)輸、促進(jìn)產(chǎn)品的銷售等原因，會(huì)選擇合適材料的容器對(duì)商品進(jìn)行包裝，紙質(zhì)材料包裝有著符合國家可持續(xù)發(fā)展的要求，對(duì)生產(chǎn)工藝要求不復(fù)雜，使用安全性高，個(gè)性化定制簡(jiǎn)易等多重優(yōu)點(diǎn)，成為包裝行業(yè)的重要構(gòu)成。紙盒成型機(jī)組恰好能夠滿足這些個(gè)性化生產(chǎn)需求，能為各類商品生產(chǎn)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(jī)組提供個(gè)性化的解決方案。

　　1 紙盒成型機(jī)組設(shè)備介紹

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

　　飛達(dá)送紙站主要工作是將面紙進(jìn)行單張分離后送入膠輥上膠。視覺機(jī)器人貼盒站主要工作是將紙殼準(zhǔn)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(jìn)行壓膜成型，最終將成品送到收盒平臺(tái)。

圖1 紙盒成型機(jī)組

　　2 紙盒成型機(jī)組工藝流程

　　用戶將面紙和紙殼放到指定供料位后，設(shè)置好參數(shù)和加工模式，按下啟動(dòng)按鈕。飛達(dá)送紙站通過8個(gè)氣缸之間的配合動(dòng)作，將一沓面紙進(jìn)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(zhǔn)送到指定傳送帶位置上。

　　接著，傳送帶會(huì)將面紙運(yùn)送到機(jī)器人視覺相機(jī)視野下端，PAC判斷輸送皮帶停穩(wěn)后，會(huì)給機(jī)器人發(fā)送一個(gè)拍照觸發(fā)IO信號(hào)，相機(jī)拍照識(shí)別面紙位置無誤后，引導(dǎo)機(jī)器人到指定位置取盒貼到面紙相應(yīng)位置，并給PAC返回一個(gè)完成信號(hào)。

　　然后，傳送帶再將貼好紙殼的面紙運(yùn)送到成型工作站取料位，機(jī)械手將盒與面紙抱起并搬運(yùn)到成型站待工位置，接著觸發(fā)加工凸輪運(yùn)作將紙盒加工成型，最后再用機(jī)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(jī)組關(guān)鍵工藝點(diǎn)分析

　　紙盒成型機(jī)組的關(guān)鍵工藝點(diǎn)有兩個(gè)，第一個(gè)是當(dāng)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(guān)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(zhǔn)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(gè)虛主軸建立凸輪關(guān)系，同時(shí)使該虛主軸的運(yùn)行速度與膠輥的運(yùn)行速度相等，讓面紙?jiān)陲w達(dá)送紙站與輸送皮帶之間實(shí)現(xiàn)一個(gè)勻速交接的過程，最后再根據(jù)實(shí)際情況微調(diào)牽引軸與輸送軸的齒輪比系數(shù)，來調(diào)整面紙最終送到傳送帶的位置。

　　第二個(gè)關(guān)鍵工藝點(diǎn)是，使用電子凸輪完成紙盒的成型加工，且能實(shí)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(gè)加工軸全部與同一個(gè)加工虛主軸建立凸輪關(guān)系，加工虛主軸運(yùn)作一個(gè)周期即完成一個(gè)紙盒的成型加工。根據(jù)加工時(shí)每個(gè)從軸動(dòng)作的先后順序與點(diǎn)位參數(shù)，用CASE流程計(jì)算出每個(gè)軸每個(gè)加工動(dòng)作對(duì)應(yīng)的主軸位置X和從軸位置Y，然后在凸輪表計(jì)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(zhuǎn)到不同的計(jì)算流程，最終得到各種不同模式的凸輪曲線，完成對(duì)不同盒子的加工。

圖3 各軸工作點(diǎn)位參數(shù)

圖4 模式選擇界面

　　4 紙盒成型機(jī)組生產(chǎn)效率的影響因素

　　紙盒成型機(jī)組的整機(jī)運(yùn)行是靠飛達(dá)送紙站、視覺機(jī)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(jī)組的生產(chǎn)效率主要取決于效率最低的一站。對(duì)于飛達(dá)送紙站來說，在確保正常送紙的情況下，盡可能縮短各個(gè)氣缸動(dòng)作的延時(shí)是提高送紙效率的主要方法;對(duì)于視覺機(jī)器人貼盒站，機(jī)器人貼盒動(dòng)作是否流暢度直接影響該站的工作效率，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作標(biāo)定時(shí)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(gè)虛主軸帶16個(gè)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(gè)加工動(dòng)作在整個(gè)凸輪周期的時(shí)間占比，使整體的加工時(shí)間縮短，是提高成型工作站加工效率的關(guān)鍵。

　　5 禾川總線型伺服案例分享

　　消費(fèi)需求的變化正在使得廠商和服務(wù)商改變傳統(tǒng)模式，市場(chǎng)逐漸走向消費(fèi)者為導(dǎo)向的創(chuàng)新型道路，柔性、快速的供應(yīng)鏈正在成為企業(yè)的關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)力。多樣化生產(chǎn)場(chǎng)景形成了多樣化的生產(chǎn)需求，滿足個(gè)性化定制需求是新制造的核心競(jìng)爭(zhēng)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(dòng)化核心零部件與整體解決方案，滿足廣大設(shè)備廠商對(duì)定制化解決方案的需求。

　　禾川紙盒成型機(jī)組方案主要通過禾川Q1 PAC與伺服驅(qū)動(dòng)X3E多傳一體機(jī)實(shí)現(xiàn)，擁有更輕薄、更穩(wěn)定、更高效、更節(jié)能的特點(diǎn)。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(jìn)、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(yùn)動(dòng)控制;集邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制和信息處理功能于一體。HCQ1-1300-D控制器擁有強(qiáng)大的計(jì)算以及通信能力，可支持1ms8軸、2ms16軸等運(yùn)動(dòng)控制，以及電子齒輪\電子凸輪\CNC\機(jī)器人等多軸同步功能。

圖5 禾川紙盒成型機(jī)組解決方案

　　在紙盒成型機(jī)組方案中，Q1通過EtherCAT實(shí)現(xiàn)23個(gè)伺服的4毫秒同步控制。觸摸屏通過ModbusTCP與Q1進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。程序中對(duì)電子凸輪的巧妙應(yīng)用，讓飛達(dá)送紙站滿足了多種工位模式的送紙需求;以及加工站實(shí)現(xiàn)4種基礎(chǔ)折紙成型模式，并可以通過觸摸屏對(duì)模式進(jìn)行自由匹配與切換，操作簡(jiǎn)單易用。