自動開箱機的分析與優化

陳徽明

（艾默生網絡能源有限公司，廣東 深圳 518103）

自動開箱機的分析與優化

陳徽明

（艾默生網絡能源有限公司，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、紙箱折側蓋、推送紙箱、紙箱膠帶封底等工作過程完全實現自動化。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，進行機構優化。

自動開箱機；紙箱成型；優化

在傳統的包裝材料中，瓦楞紙箱一直占據重要的地位。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。

在現代市場經濟的發展中，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廠家、商家和消費者所重視。隨著我國經濟的快速發展，中國向世界制造工廠角色的轉化，人們物質文化需求的不斷增加，電子商務的快速蓬勃發展，加上國家近年來一系列利好政策出臺，一個個的自貿區、跨境電商區域、物流園的規劃與成立，我國的包裝產業的增長速度得到井噴式的發展。一些批量較大、品種相對單一的企業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展及現狀

近10年來，中國瓦楞紙箱機械工業發展迅速，國內紙箱機械企業從引進、模仿到形成目前自主的比較先進紙箱包裝機械。但是，根據目前紙箱生產的發展，對紙箱包裝機械的要求越來越高，為紙箱包裝機械企業進一步開拓高速、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組成的全過程包裝生產流水線，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、氣動控制系統及電氣控制系統等。

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，其中紙箱一側擋板通過絲杠螺帽與絲杠連接，從而可以通過旋轉手輪調節紙箱擋板的位置，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，該機械結構簡單、性能穩定可靠。

（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，齒條帶動齒輪軸轉動，齒輪軸上固定有拍擊板，拍擊板轉動，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動，完成紙箱的長邊折邊以及紙箱的抬高。

（4）推箱裝置：已經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，從而可以通過旋轉手輪調節推桿的初始位置，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，只需要通過手輪調節氣缸位置，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節裝置，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節紙箱壓板的高度，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，調節好取箱機構、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、折兩側長邊蓋、推箱、輸送、封底膠帶的過程循環工作。

5 紙箱長邊折蓋機構優化設計

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品的生產企業，如一些工業電源行業產品，他們有的一種產品可能一天就生產幾百臺，然后換線生產幾百臺另外幾種產品。有的要根據不同客戶的訂單要求，發不同的物料，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格的紙箱，那大規格的紙箱就沒法滿足。如果為了適應大紙箱，定制滿足大規格的紙箱，小規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企業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，關系到整機的穩定性。

（1）紙箱長邊折蓋整型機構結構組成：紙箱側蓋折邊機構由氣缸、支架，底座，軸、固定座等零件組成。紙箱側蓋折邊機構結構，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蓋機構。紙箱側蓋折邊機構的氣缸同時動作，帶動曲拐向上回轉完成折側蓋動作，同時將折蓋折好的紙箱抬高。

（2）紙箱長邊折蓋整型機構優化。對于折側蓋機構，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，同時不降低穩定性，將折側蓋機構設計成雙折側蓋機構。同時優化其它各相關機構，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，且穩定性也得到保證。

6 結束語

通過對開箱機原理的研究分析，并優化折長邊側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企業后段自動化包裝。

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1671-3818（2016）04-0066-02