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天地蓋又稱天地盒，是非常常見的一種紙制品包裝盒，由于其開合方便，能夠滿足消費者的對于產(chǎn)品的認(rèn)知和期望，同時方便在表面進(jìn)行圖案和文字印刷和裝飾，有利于商品的宣傳和推銷、提高產(chǎn)品的附加值，所以常常被作為高檔禮盒使用，廣泛應(yīng)用于各類精裝禮品包裝盒、鞋盒、內(nèi)衣盒、襯衫盒、手機(jī)盒等各類包裝盒。

天地蓋紙盒也具有結(jié)構(gòu)簡單、模式化的特點，很容易形成標(biāo)準(zhǔn)化，能夠使用半自動、全自動設(shè)備來取代人工，達(dá)到提高生產(chǎn)效率和降低人力成本雙重的目的。針對天地盒機(jī)械化、自動化生產(chǎn)需求，臺達(dá)提供了以SCARA機(jī)器人加視覺系統(tǒng)、同時配置有多種控制系統(tǒng)的機(jī)器人天地蓋工作站解決方案，顯著提升了天地蓋自動化生產(chǎn)的效果。

面臨的問題

傳統(tǒng)天地蓋紙盒在完成印刷及切角后，尚需依賴人工或者半人工輔助設(shè)備，進(jìn)行一道釘機(jī)打釘?shù)臋C(jī)械加工工序，即通過釘機(jī)打釘依次完成單角的貼合（四個角共需貼合四次），或者進(jìn)行一道膠水粘貼工序。這種做法需使用大量人工，且生產(chǎn)效率較低，并增加了原料與生產(chǎn)成本。

采取紙盒成型機(jī)則能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)效率低、成本高和產(chǎn)線占空間等問題。紙盒成型機(jī)采用可編程邏輯控制器（PLC）、光電跟蹤系統(tǒng)、液壓氣動系統(tǒng)、人機(jī)界面等，一機(jī)實現(xiàn)自動送面紙、面紙上膠、紙板自動輸送、紙板成型貼四角、定位貼合、紙盒成型等作業(yè)，生產(chǎn)效率顯著提高。

但天地蓋紙盒的定位貼合裝置是通過光電定位的方式，這種方式結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便，但是卻有極大的缺陷：速度和精度不可兼得。當(dāng)生產(chǎn)速度提高，這種定位方式的精度則不能保證，尤其是當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品是手機(jī)盒等對精度要求較高的3C產(chǎn)品包裝盒時，速度不快的問題就顯現(xiàn)出來。

生產(chǎn)工藝

天地蓋紙盒的主要原材料是面紙和灰紙，成型工藝就是通過機(jī)器，將面紙和灰盒進(jìn)行高精度貼合，并做折疊成型的一個過程。其中，面紙紙張通過模切、覆膜等步驟，制成大小、形狀一致的半成品；灰紙亦通過模切、開槽、貼角等步驟，剪裁成大小形狀一致，和面紙進(jìn)行貼合。

具體工藝中，飛達(dá)送紙由變頻器或伺服驅(qū)動器控制；面紙過膠需要穩(wěn)定的溫控器；皮帶送紙需要皮帶以定長輸送，將面紙送至相機(jī)下方；視覺定位即觸發(fā)相機(jī)拍照確定面紙的位置信息并傳遞給機(jī)器人；手臂貼合是由機(jī)器人完成紙盒和面紙的貼合工作；抓手抓盒是經(jīng)過壓盒動作后，成型機(jī)的抓手把紙盒從皮帶上抓至成型機(jī)上；之后成型下壓軸會下壓，完成紙盒成型動作。

從工藝過程可以看出，前期的飛達(dá)送紙、過膠，后期的抓盒、成型等步驟均是已經(jīng)成熟的技術(shù)，但是關(guān)鍵點在于：如何做到組裝過程的高速高精。

臺達(dá)SCARA工業(yè)機(jī)器人DRS40L系列

高效高精度解決方案

臺達(dá)提供的全自動天地蓋紙盒成型機(jī)解決方案，首先在盒紙貼合部分使用了SCARA工業(yè)機(jī)器人+視覺系統(tǒng)，以替代傳統(tǒng)的光電機(jī)械定位法，達(dá)到高速高精度的貼合效果；客制化的操作軟件，保證更換產(chǎn)品時的操作人性化和高時效性。同時方案也使用了多軸運動控制器DVP50MC系列、伺服驅(qū)動器ASDA-A2-E系列等，同時采取EtherCAT總線型的配置，保證了整機(jī)的高速高效。

臺達(dá)機(jī)器視覺系統(tǒng)DMV系列

其中，SCARA工業(yè)機(jī)器人DRS40L系列作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要負(fù)責(zé)從固定位置抓取紙盒，然后根據(jù)面紙來料的不同，將紙盒放到面紙上；機(jī)器視覺系統(tǒng)DMV用于信息采集，負(fù)責(zé)對盒紙進(jìn)行拍照和圖像處理，得到面紙當(dāng)前的位置坐標(biāo)和角度信息。

為了保證整機(jī)的高效，方案的主控制器采用臺達(dá)最新推出的EtherCAT總線運動控制器DVP50MC11T；在驅(qū)控部分采用臺達(dá)伺服驅(qū)動器ASD-A2-E系列（亦支援EtherCAT總線控制），負(fù)責(zé)皮帶送料、抓手抓盒、成型下壓等動作；臺達(dá)VFD-EL系列變頻器則用于實現(xiàn)膠輥過膠、飛達(dá)送紙等動作；采用人機(jī)界面（HMI）DOP-100系列用于完成人機(jī)交互，同時作為上位機(jī)，通過RS485給溫控器下溫度命令及開關(guān)命令；采用臺達(dá)溫控器DTE系列測試膠水的溫度，保證產(chǎn)品成型質(zhì)量；臺達(dá)工業(yè)圖控系統(tǒng)SCADA軟件可對整個產(chǎn)線進(jìn)行監(jiān)控，并將生產(chǎn)數(shù)據(jù)上傳MES系統(tǒng)。

臺達(dá)解決方案中還包括一套為天地蓋工作站的操作軟件，內(nèi)含“一鍵標(biāo)定”“視覺操作”“快速換線”“實時糾偏”等功能，以便為客戶節(jié)省操作方面需付出的時間成本和學(xué)習(xí)維護(hù)成本。

臺達(dá)提供的全自動天地蓋紙盒成型機(jī)解決方案，關(guān)鍵產(chǎn)品、監(jiān)控軟件全部采用臺達(dá)工業(yè)自動化產(chǎn)品，整合維護(hù)更加方便、容易。方案中用機(jī)器視覺+SCARA工業(yè)機(jī)器人的方案替代原來的光電機(jī)械定位法，從根本上提高了成型機(jī)的精度和產(chǎn)能。

該方案的優(yōu)點還包括：多機(jī)一屏，定制操作軟件提供高效操作平臺；SCARA工業(yè)機(jī)器人重復(fù)定位精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；臺達(dá)視覺系統(tǒng)，功能強(qiáng)大，速度快，精度高；“一鍵標(biāo)定”、“一鍵換線”、“自動計算取料點”、“一鍵生成樣本”等特色功能極大地減少人工操作；豐富接口，后續(xù)可升級接入制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），建構(gòu)理想中智能制造解決方案。

摘自《自動化博覽》2018年12月刊