全自動(dòng)裝盒機(jī)是集機(jī)、光、電和氣于一體的自動(dòng)化產(chǎn)品，可以自動(dòng)執(zhí)行取盒、開盒、裝盒和封盒等動(dòng)作。該機(jī)的廣泛應(yīng)用能提高生產(chǎn)效益及包裝質(zhì)量，是食品、藥品等行業(yè)不可缺少的全自動(dòng)包裝機(jī)械。

    在國(guó)產(chǎn)裝盒機(jī)品種眾多，裝盒技術(shù)不斷完善，加工水平也不斷提高，但同國(guó)外同類先進(jìn)技術(shù)相比，還存在較大差距，主要集中在中低端市場(chǎng)，且多數(shù)裝盒機(jī)只能針對(duì)某一固定尺寸的紙盒進(jìn)行封盒，通用性差。

    開盒成型裝置是全自動(dòng)裝盒機(jī)最關(guān)鍵的部件，其性能的好壞直接影響自動(dòng)裝盒機(jī)的整體質(zhì)量。該裝置用于將紙盒坯從紙盒倉(cāng)中取出，在運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行預(yù)開盒，最后平穩(wěn)地把紙盒放在紙盒輸送機(jī)構(gòu)上進(jìn)行完全打開。根據(jù)開盒成型運(yùn)動(dòng)行程，開盒成型裝置可分為往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式。往復(fù)式開盒成型裝置大多采用凸輪 - 擺桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行取盒，這種機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，效率低，加工制造難度大，通常應(yīng)用在中低速間歇式小型裝盒機(jī)。旋轉(zhuǎn)式開盒成型裝置多應(yīng)用在高速全自動(dòng)連續(xù)式裝盒機(jī)，旋轉(zhuǎn)開盒成型裝置由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有多個(gè)真空吸盤，通過旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)真空吸盤進(jìn)行取盒和開盒，但這種裝置成本昂貴，適用于大型裝盒設(shè)備。

    本文針對(duì)目前應(yīng)用廣泛的小型裝盒機(jī)，設(shè)計(jì)一種適用于不同尺寸的紙盒進(jìn)行開盒成型的裝置。該裝置采用擺動(dòng)氣缸驅(qū)動(dòng)開盒擺桿帶動(dòng)真空吸盤做往復(fù)擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)取盒、預(yù)開盒和放盒動(dòng)作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全性好，易實(shí)現(xiàn)控制。同時(shí)，紙盒輸送機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)可調(diào)，適用于不同尺寸紙盒的開盒，解決了當(dāng)前自動(dòng)裝盒機(jī)只能對(duì)單一尺寸紙盒進(jìn)行封盒的技術(shù)難題。

    本文以對(duì)稱式粘接封口紙盒為例進(jìn)行說明，紙盒外形結(jié)構(gòu)如圖1所示，其紙盒尺寸見表。

    開盒成型工藝動(dòng)作分析

    全自動(dòng)裝盒機(jī)開盒成型的一般工藝流程為：將紙盒坯從紙盒倉(cāng)中取出 - 紙盒預(yù)開盒 - 紙盒完全打開，如圖2所示。

    本文所設(shè)計(jì)的開盒成型裝置主要由紙盒倉(cāng)、真空吸盤、擺動(dòng)氣缸、開盒楔形板、開盒擺桿和紙盒輸送機(jī)構(gòu)等組成，如圖3所示。

    開盒擺桿的一端固定在擺動(dòng)氣缸輸出軸上，另一端與真空吸盤相連，開盒擺桿的主要作用是帶動(dòng)真空吸盤做上下擺動(dòng)。首先通過真空吸盤對(duì)紙盒：坯進(jìn)行每次一片的定量吸取分離；其次紙盒坯在向下輸送過程中，經(jīng)開盒楔形板擠壓實(shí)現(xiàn)預(yù)打開；最后預(yù)打開的紙盒放入紙盒輸送機(jī)構(gòu)上進(jìn)行完全開盒，從而完成整個(gè)紙盒的開盒成型。整個(gè)工藝動(dòng)作分為四步：取盒 - 預(yù)開盒 - 完全開盒 - 返回。

    第1步：真空吸盤運(yùn)動(dòng)到紙盒倉(cāng)A時(shí)，在紙盒中心處停留一段時(shí)間，使真空吸盤牢固地吸住紙盒。

    第2步：當(dāng)紙盒坯隨真空吸盤運(yùn)動(dòng)到B位置時(shí)，扁平狀的紙盒在開盒楔形板的擠壓作用下被預(yù)開盒。

    第3步：預(yù)打開的紙盒運(yùn)動(dòng)到C位置處，被放人紙盒輸送機(jī)構(gòu)上的紙盒夾持器中，通過卡爪的擠壓將紙盒完全開盒成型，同時(shí)破壞吸盤中的真空度，紙盒與真空吸盤分離。

    第4步：為便于紙盒順利通過，真空吸盤會(huì)繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)一段距離，到達(dá)位置D處，然后真空吸盤開始返回到初始位置，開始另一個(gè)循環(huán)。

    開盒運(yùn)動(dòng)軌跡分析

    開盒擺桿在擺動(dòng)氣缸的驅(qū)動(dòng)作用下做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，真空吸盤垂直安裝在開盒擺桿的一端并隨開盒擺桿做往復(fù)擺動(dòng)。真空吸盤的運(yùn)動(dòng)軌跡為一段圓弧，其中擺角大小、擺桿長(zhǎng)度、紙盒倉(cāng)位置、預(yù)開盒位置、開盒成型位置和回?cái)[位置等參數(shù)影響開盒質(zhì)量。當(dāng)真空吸盤吸住底層紙盒坯后，將底層紙盒從紙盒坯倉(cāng)中取出，帶動(dòng)紙盒擺動(dòng)一定角度，在擺桿擺角為a(0° <a<90°)內(nèi)，用于吸盒、預(yù)開盒和開盒成型，在擺角為β( -90°<β<0°)內(nèi)，主要是用于真空吸盤與紙盒分離，讓紙盒順利通過，開盒擺桿也能順利回?cái)[，進(jìn)行下一次的開盒成型。

    紙盒輸送機(jī)構(gòu)的分析

    自動(dòng)裝盒機(jī)的紙盒輸送機(jī)構(gòu)是由輸送鏈和卡爪組成，卡爪均勻安裝在輸送鏈上。紙盒輸送機(jī)構(gòu)的A側(cè)和B側(cè)都設(shè)置一條主輸送鏈和一條副輸送鏈，四條紙盒輸送鏈平行設(shè)置并分別與對(duì)應(yīng)的主鏈輪和副鏈輪嚙合。每側(cè)主、副輸送鏈上相鄰的兩卡爪之間形成紙盒卡槽，兩側(cè)的紙盒卡槽之間形成紙盒夾持器，如圖5所示。

    由開盒成型工藝動(dòng)作流程可知，當(dāng)紙盒坯從紙盒倉(cāng)中取出并預(yù)開盒后放入紙盒輸送機(jī)構(gòu)上，由紙盒夾持器進(jìn)行完全打開，開盒完成后再由紙盒輸送機(jī)構(gòu)輸送到下一工位。而對(duì)于不同規(guī)格尺寸的紙盒都能完成這一動(dòng)作，因此要求紙盒輸送機(jī)構(gòu)_上的紙盒夾持器能沿著紙盒長(zhǎng)度方向和寬度方向進(jìn)行可調(diào)。

    當(dāng)紙盒的寬度尺寸改變后，兩側(cè)主、副紙盒輸送鏈上的卡爪組成的卡槽尺寸需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)方法是將每側(cè)兩條紙盒輸送鏈相對(duì)錯(cuò)開。而每側(cè)的紙盒輸送鏈中，與主鏈輪嚙合的主紙盒輸送鏈固定不動(dòng)，與副鏈輪嚙合的副紙盒輸送鏈可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此改變主鏈輪與副鏈輪之間的相對(duì)轉(zhuǎn)角就能達(dá)到調(diào)節(jié)紙盒卡槽大小的目的。