單片式紙箱成型機技術(shù)

徐思新 韓 俊

一、設(shè)備概述

近期，單片式紙箱成型機技術(shù)在勁牌公司楓林包裝車間125ml毛鋪苦蕎酒30000瓶/時異型瓶全自動高速生產(chǎn)線上成功試用，這是勁牌有限公司和西安中輕包裝機械有限公司深入探討研究后，通過近二年的試驗和試制的。該可在線生產(chǎn)的新型單片式紙箱成型設(shè)備，輕便、實用，具有良好的適應(yīng)性和簡潔的操作性，特別適合25箱/分鐘的單片紙箱成型需要，其自動化程度高、結(jié)構(gòu)緊湊，在一個工位完成紙箱的成型及噴膠封底動作，占地面積小，更適合整條生產(chǎn)線的平面布局、滿足中小型生產(chǎn)線的生產(chǎn)需求。是酒類、飲料、煙草、制藥、糧油、食品加工、日化以及機械、電子行業(yè)等領(lǐng)域以及瓶、罐、盒等包裝容器的通用紙箱成型設(shè)備。該產(chǎn)品為國內(nèi)首創(chuàng)，具有廣泛的推廣使用價值。已申報了國家發(fā)明專利和實用新型專利技術(shù)。

單片式紙箱成型機是一個可適應(yīng)于在線生產(chǎn)的系統(tǒng)設(shè)備，融合了機械、氣動、光電檢測、通信和控制多個方面，形成一個柔性環(huán)境；減少了包裝容器的堆積對包裝單元的影響、減少了運動空間以提高生產(chǎn)能力，減小設(shè)備體積而降低設(shè)備成本和占用空間，減少了操作維護等運營資源，提高了生產(chǎn)過程的性價比。

通用的瓦楞紙箱成型機大多是在釘制紙箱的基礎(chǔ)上實現(xiàn)自動開箱、自動折合下蓋、自動密封下底膠帶等流水線操作，釘制紙箱只能在紙箱生產(chǎn)廠用手工或半自動化手段制作，成本高，誤差大，尺寸成型誤差一般都在10mm以上，見圖1。

圖1 通用開箱機紙箱成型過程

而單片式紙箱成型機是在單片式瓦楞紙板基礎(chǔ)上,以芯模為基準進行加工成型的，尺寸成型誤差一般都不大于2mm，對包裝設(shè)備的依賴性大大降低，同時紙箱外觀更加規(guī)則、美觀。而且完全可以運用在包裝生產(chǎn)線上在線使用，彌補了上述技術(shù)的不足，具有很強的實際應(yīng)用價值，見圖2。

圖2 單片式紙箱成型過程

二、技術(shù)特點

整機完成輸送、紙箱成型兩項工藝過程；伺服驅(qū)動系統(tǒng)，運行穩(wěn)定可靠、便于定位與調(diào)節(jié)；采用單片式紙板，相比釘制紙箱材料成本下降5%～10%；以芯模為基準制作，尺寸誤差小，對包裝設(shè)備的依賴性大大降低，同時紙箱外形規(guī)則、整齊，能保證后續(xù)裝箱機正常裝箱；在一個工位完成紙箱成型過程，節(jié)省生產(chǎn)空間和占地面積；單片式紙箱成型機用熱熔膠固化粘合，更加環(huán)保；額定生產(chǎn)能力25箱/分鐘，效率高；可完全在包裝生產(chǎn)線上在線使用，降低運輸成本；各執(zhí)行機構(gòu)間用PLC程序控制，觸摸屏顯示，方便直觀；整機結(jié)構(gòu)件均采用304不銹材質(zhì)，可視性效果更好；只需操作人員一名，節(jié)省勞動力；整機均設(shè)有安全門保護，不會產(chǎn)生對人員、環(huán)境的危害；壓縮空氣消耗量不大于30L/min，壓力0.5～0.6MPa：供電電源380±10伏3相50赫。

三、結(jié)構(gòu)原理

單片式紙箱成型機主要由①機架組件、②吸箱機構(gòu)、③推箱機構(gòu)、④成型機構(gòu)、⑤成型芯模、⑥傳動機構(gòu)、⑦儲箱架、⑧氣控組件、⑨電控組件等幾大部分構(gòu)成，見圖3。

圖3 單片式紙箱成型機結(jié)構(gòu)圖

單片紙箱成型機構(gòu)：工作臺1用于將紙片傳送到工作臺1位置的皮帶；位于工作臺1上的模具2包括模具主體、與模具主體通過拉桿3連接且用于將成型紙盒送出的推板4；模具2的前方、左側(cè)、右側(cè)、左上方分別設(shè)有前折疊板5、左折疊板6、右折疊板7、上折疊板8；前折疊板5、左折疊板6、右折疊板7、上折疊板8均與液壓桿12連接，右折疊板7包括兩個互相垂直的折疊板；工作臺1的左前方、右前方、前上方分別設(shè)有用于將紙盒壓緊的左壓桿9、右壓桿11、上壓桿10；模具2形狀與紙盒內(nèi)部空間形狀相匹配。見圖4。

圖4 單片式紙箱成型機構(gòu)圖

本機通過吸箱機構(gòu)吸取儲箱架上的單片式紙板；通過推箱機構(gòu)將紙板送到帶有成型芯模的加工工位，在成型機構(gòu)和噴膠機構(gòu)的作用下，完成紙箱的成型和前端封底動作；通過輸送鏈完成成型紙箱的輸送。

輸送鏈道工作途徑：當吸盤將儲物架上單片式紙板吸出后，輸送到成型工位，待紙箱成型后再將紙箱輸出。

紙箱成型工作途徑：在成型工位以芯模為基準，配合各成型機構(gòu)完成紙箱的成型和自動噴膠密封下底動作。

傳動部件工作途徑：由PLC下載設(shè)計的程序按固定的傳動順序控制各相關(guān)機械機構(gòu)、伺服電機和氣缸等動作。

OMRON（ 或 SIEMENS）PLC、 人 機 界 面，OMRON變頻器、SCHNEIDER伺服電機、進口氣動元件、光電檢測元件產(chǎn)品等主要控制元器件均為進口。

四、技術(shù)創(chuàng)新

1.該設(shè)備在一個工位完成單片式紙箱的成型工藝過程，大大降低了占地空間和設(shè)備費用，采用伺服系統(tǒng)，運行穩(wěn)定可靠、便于定位與調(diào)節(jié)；

2.釘制紙箱成本1.71元，單片式紙板1.63元，材料成本下降了5%～10%；

3.釘制紙箱只能在紙箱生產(chǎn)廠用手工或半自動化手段制作，而單片式紙箱成型機完全可以運用在包裝生產(chǎn)線上在線使用；

4.產(chǎn)品外觀，因為釘制紙箱是用手工或半自動化手段制作的，尺寸成型誤差一般都在10mm以上，而單片式紙箱成型機是以芯模為基準制作的，尺寸成型誤差一般都不大于2mm，這樣對包裝設(shè)備的依賴性大大降低，同時紙箱外觀更加規(guī)則、美觀。

5.熱熔膠固化粘合，相比于釘子連接的釘制紙箱，更加環(huán)保。

6.每分鐘可制作25箱，相比釘制紙箱每分鐘最多制作5箱，成型效率更高。

五、應(yīng)用前景

根據(jù)《2012-2016年中國紙包裝市場專項調(diào)研與未來前景研究報告》，目前，我國包裝工業(yè)基本達到了國際先進水平，并已躋身于世界包裝大國的行列，而且年生產(chǎn)總值近五年來每年平均以20%的速度遞增。中國紙包裝產(chǎn)品產(chǎn)量已居世界之首。目前瓦楞紙箱已經(jīng)成為紙制品行業(yè)的主要驅(qū)動因素。我國紙包裝行業(yè)有著良好的發(fā)展前景。

本項目的成功研發(fā)及在包裝行業(yè)的使用，不僅可使目前低效率生產(chǎn)方式發(fā)生根本的轉(zhuǎn)變，也是企業(yè)正規(guī)化、機械化、規(guī)模化發(fā)展的重要組成部分，代表了未來技術(shù)手段的不斷進步，消除了高檔產(chǎn)品生產(chǎn)的瓶頸，是包裝領(lǐng)域的又一突破。

目前包裝行業(yè)中，個性化的品種占據(jù)絕大多數(shù)，企業(yè)大都有數(shù)十、數(shù)百個不同的品種，這對于原材料、設(shè)備、管理、成本都帶來了很多問題，數(shù)目眾多就沒有了特點和品牌，該產(chǎn)品的使用，從另一意義上說，會對這些企業(yè)的標準和規(guī)范起到推動作用，從而形成特點明顯的企業(yè)品牌和企業(yè)形象。

該項目的研發(fā)成功，滿足設(shè)備完全適用包裝自動化的要求，形成一個行業(yè)高效、環(huán)保經(jīng)濟的產(chǎn)業(yè)鏈，對我國輕工包裝機械行業(yè)發(fā)展具有促進作用，填補了國內(nèi)包裝行業(yè)空白，具有重要的社會經(jīng)濟意義。