1  前言

隨著社會的發(fā)展與科技的進步，物流包裝行業(yè)的自動化程度越來越高，原來需要幾個人十幾個人才能完成的任務，由于科技的注入，只需要一兩個人即可完成。裝封箱機，顧名思義即是把物品裝在箱子里并封好。本文所講的裝封箱機主要針對煙草行業(yè)，把成條的煙規(guī)則地自動裝進箱子里并封存好。該裝封箱機是在充分借鑒國內外現(xiàn)有同類產品優(yōu)點的基礎上自主研發(fā)的新一代煙用條盒裝封箱設備，具有紙箱自動供給系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)等，可簡便實現(xiàn)大、小箱互換。

2  裝封箱機工藝簡介

裝封箱機在開始端分條煙和煙箱兩路工藝，煙箱通過 AGV 小車送到紙箱自動供應站，通過抓取提升等操作把紙箱放到煙箱匯合點，同時通過兩軸插補把箱子打開并用機械手把箱口撐開等待條煙進箱，另一路為條煙通過條煙輸送帶送到條煙堆疊處進行堆疊，堆成 5 疊或 10 疊后通過推垛把條煙推進箱子。最后通過煙箱主推把煙箱運送出去，在這個過程中進行封口貼標等動作，流程見如下工藝流程圖。

圖 1 工藝流程圖

在電氣控制方面，采用集中-分散控制的形式，邏輯關系的控制通過 PLC 完成，驅動定位等方面的程序通過 Lenze 伺服控制器 9400HighLine 來完成，以減少了編程人員的工作量，提高控制精度和靈活性。

圖 2 電氣控制系統(tǒng)圖

3  Lenze 解決方案及特點

本方案采用 Lenze 驅動產品，包括 9400HighLine 系列伺服控制器，8400StateLine

變頻器及 MCS 伺服減速電機。其中，9400HighLine 伺服控制器具有可視化自由編程，多種尋零模式及速度位置等模式切換等特點，可根據(jù)不同的工位及運動特點采用不同的功能模式。9400HighLine 還可實現(xiàn)各種驅動控制方案，本方案根據(jù)應用需要使用了

9400HighLine 定位、TP 窗口、Cam、TP 糾偏等功能。

堆疊機構是將條煙輸入機構送來的條煙，按五條一層、五層一垛的規(guī)律整理、碼垛，在機械結構上通過減速機由舉升、開合、交接三個凸輪結構組成， 其間接性工作制要求速度快、啟動平滑、停止穩(wěn)定。本系統(tǒng)采用 9400HighLine 的 Cam 功能，由于此工位是朝一個方向運行，時間久了會產生累計誤差，故需要 TP 糾偏功能來消除累計誤差。

提升和水平搬運使用 Limit 定位功能，上位機只需將控制器的位置值和啟動命令發(fā)送給9400HighLine，9400HighLine 即可獨立運行到指定位置，大大減少上位機的編程任務。

推煙機構是將條煙推入紙箱，由減速電機驅動鏈條滑車機構完成推煙動作。推煙板由上下兩部分組成。推煙時，上下兩部分工作面平齊；回程時，下半部分向后翻折。保證回程時不會占用條煙堆疊所需的空間，以提高機器效率。

開箱動作是整個系統(tǒng)的關鍵動作，它需要兩臺電機以插補的形式運行四分之一圓弧，如果速度過慢則生產效率太低而喪失了競爭優(yōu)勢，若速度過快則會把箱子拉破。箱子的搬運及開箱示意圖如下 ，在開箱過程中起點和終點均有一根軸在切線方向，這就導致了在正常速度下，切線方向上的那根軸的速度理論上將達到無窮大。為了解決這個問題，本方案采用雙凸輪結構，X 軸跟隨虛擬主軸運行一個五階多項式，使其在開始和結束過程均可慢速運行，而在中間則快速運行，這樣既保證了運行時間又防止了過沖現(xiàn)象。Y 軸控制器跟隨 X 軸運行插補，走四分之一圓弧插補。

圖 3 箱子搬運及開箱示意圖

4 Lenze 方案亮點

（1）獨立的運動控制解決方案，基本上所有的驅動控制算法及編程都可以在 9400HighLine 伺服控制器中實現(xiàn)，上位機只需簡單地給伺服控制器發(fā)送控制信息即可，大大減少了客戶的編程任務。

（2）靈活可視化的編程方式，伺服控制器的編程軟件 Lenze Engineering 采用 CFC 語言編程，編程直觀，操作方便，具有在線診斷及示波器等功能，在調試過程中能輕易的監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

（3）可選多種通信接口， 8400 系列變頻器支持 CAN，ProfiBus，EtherCAT， EtherNET 等多種通信協(xié)議，開放性廣。

（4)8400 系列變頻器分為高中低三擋，基本上可覆蓋所有變頻器應用。可根據(jù)客戶的需要進行定制化開發(fā)，節(jié)約了客戶成本。

5  展望

該裝封箱是專為煙草企業(yè)而設計的專用設備，系統(tǒng)速度為 8 箱/分鐘。在目前人工成本逐年走高的趨勢下，提高生產自動化水平成為各個行業(yè)爭先實現(xiàn)的目標，這意味著他們對生產設備的自動化依賴程度也將越來越高，而裝封箱機設備就是在這樣一個市場背景下應運而生。本文所述裝封箱機只需對機械結構稍作修改即可應用到許多其它類似領域，也就是說，條形物品的裝箱應用都會是此裝封箱機設備的潛在市場。