自动装盒机开盒成型装置技术探讨

    全自动装盒机是集机、光、电和气于一体的自动化产品，可以自动执行取盒、开盒、装盒和封盒等动作。该机的广泛应用能提高生产效益及包装质量，是食品、药品等行业不可缺少的全自动包装机械。

    在国产装盒机品种众多，装盒技术不断完善，加工水平也不断提高，但同国外同类先进技术相比，还存在较大差距，主要集中在中低端市场，且多数装盒机只能针对某一固定尺寸的纸盒进行封盒，通用性差。

    开盒成型装置是全自动装盒机最关键的部件，其性能的好坏直接影响自动装盒机的整体质量。该装置用于将纸盒坯从纸盒仓中取出，在运动过程中进行预开盒，最后平稳地把纸盒放在纸盒输送机构上进行完全打开。根据开盒成型运动行程，开盒成型装置可分为往复式和旋转式。往复式开盒成型装置大多采用凸轮 - 摆杆机构进行取盒，这种机构设计复杂，效率低，加工制造难度大，通常应用在中低速间歇式小型装盒机。旋转式开盒成型装置多应用在高速全自动连续式装盒机，旋转开盒成型装置由伺服电机驱动，旋转盘上设置有多个真空吸盘，通过旋转盘旋转带动真空吸盘进行取盒和开盒，但这种装置成本昂贵，适用于大型装盒设备。

    本文针对目前应用广泛的小型装盒机，设计一种适用于不同尺寸的纸盒进行开盒成型的装置。该装置采用摆动气缸驱动开盒摆杆带动真空吸盘做往复摆动，实现取盒、预开盒和放盒动作，结构简单，安全性好，易实现控制。同时，纸盒输送机构的结构可调，适用于不同尺寸纸盒的开盒，解决了当前自动装盒机只能对单一尺寸纸盒进行封盒的技术难题。

    本文以对称式粘接封口纸盒为例进行说明，纸盒外形结构如图1所示，其纸盒尺寸见表。

    开盒成型工艺动作分析

    全自动装盒机开盒成型的一般工艺流程为：将纸盒坯从纸盒仓中取出 - 纸盒预开盒 - 纸盒完全打开，如图2所示。

    本文所设计的开盒成型装置主要由纸盒仓、真空吸盘、摆动气缸、开盒楔形板、开盒摆杆和纸盒输送机构等组成，如图3所示。

    开盒摆杆的一端固定在摆动气缸输出轴上，另一端与真空吸盘相连，开盒摆杆的主要作用是带动真空吸盘做上下摆动。首先通过真空吸盘对纸盒：坯进行每次一片的定量吸取分离；其次纸盒坯在向下输送过程中，经开盒楔形板挤压实现预打开；最后预打开的纸盒放入纸盒输送机构上进行完全开盒，从而完成整个纸盒的开盒成型。整个工艺动作分为四步：取盒 - 预开盒 - 完全开盒 - 返回。

    第1步：真空吸盘运动到纸盒仓A时，在纸盒中心处停留一段时间，使真空吸盘牢固地吸住纸盒。

    第2步：当纸盒坯随真空吸盘运动到B位置时，扁平状的纸盒在开盒楔形板的挤压作用下被预开盒。

    第3步：预打开的纸盒运动到C位置处，被放人纸盒输送机构上的纸盒夹持器中，通过卡爪的挤压将纸盒完全开盒成型，同时破坏吸盘中的真空度，纸盒与真空吸盘分离。

    第4步：为便于纸盒顺利通过，真空吸盘会继续向下运动一段距离，到达位置D处，然后真空吸盘开始返回到初始位置，开始另一个循环。

    开盒运动轨迹分析

    开盒摆杆在摆动气缸的驱动作用下做上下往复运动，真空吸盘垂直安装在开盒摆杆的一端并随开盒摆杆做往复摆动。真空吸盘的运动轨迹为一段圆弧，其中摆角大小、摆杆长度、纸盒仓位置、预开盒位置、开盒成型位置和回摆位置等参数影响开盒质量。当真空吸盘吸住底层纸盒坯后，将底层纸盒从纸盒坯仓中取出，带动纸盒摆动一定角度，在摆杆摆角为a(0° <a<90°)内，用于吸盒、预开盒和开盒成型，在摆角为β( -90°<β<0°)内，主要是用于真空吸盘与纸盒分离，让纸盒顺利通过，开盒摆杆也能顺利回摆，进行下一次的开盒成型。

    纸盒输送机构的分析

    自动装盒机的纸盒输送机构是由输送链和卡爪组成，卡爪均匀安装在输送链上。纸盒输送机构的A侧和B侧都设置一条主输送链和一条副输送链，四条纸盒输送链平行设置并分别与对应的主链轮和副链轮啮合。每侧主、副输送链上相邻的两卡爪之间形成纸盒卡槽，两侧的纸盒卡槽之间形成纸盒夹持器，如图5所示。

    由开盒成型工艺动作流程可知，当纸盒坯从纸盒仓中取出并预开盒后放入纸盒输送机构上，由纸盒夹持器进行完全打开，开盒完成后再由纸盒输送机构输送到下一工位。而对于不同规格尺寸的纸盒都能完成这一动作，因此要求纸盒输送机构_上的纸盒夹持器能沿着纸盒长度方向和宽度方向进行可调。

    当纸盒的宽度尺寸改变后，两侧主、副纸盒输送链上的卡爪组成的卡槽尺寸需要进行调节，调节方法是将每侧两条纸盒输送链相对错开。而每侧的纸盒输送链中，与主链轮啮合的主纸盒输送链固定不动，与副链轮啮合的副纸盒输送链可以进行调节，因此改变主链轮与副链轮之间的相对转角就能达到调节纸盒卡槽大小的目的。