項(xiàng)目背景
天地蓋又稱天地盒，是非常常見(jiàn)的一種紙制品包裝盒，由于其開(kāi)合方便，能夠滿足消費(fèi)者的對(duì)于產(chǎn)品的認(rèn)知和期望，同時(shí)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(jiǎn)單、模式化的特點(diǎn)，很容易形成標(biāo)準(zhǔn)化，能夠使用半自動(dòng)、全自動(dòng)設(shè)備來(lái)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(duì)天地盒機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)需求，臺(tái)達(dá)提供了以SCARA機(jī)器人加視覺(jué)系統(tǒng)、同時(shí)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(dòng)化生產(chǎn)的效果。
項(xiàng)目方案
主要問(wèn)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(guò)釘機(jī)打釘依次完成單角的貼合(四個(gè)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(wèn)題。紙盒成型機(jī)采用可編程序控制器（PLC）、光電跟蹤系統(tǒng)、液壓氣動(dòng)系統(tǒng)、人機(jī)界面等，一機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送面紙、面紙上膠、紙板自動(dòng)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(guò)光電定位的方式，這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(duì)精度要求較高的3C產(chǎn)品包裝盒時(shí)，速度不快的問(wèn)題就顯現(xiàn)出來(lái)。
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(guò)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(gè)過(guò)程。其中，面紙紙張通過(guò)模切、覆膜等步驟，制成大小、形狀一致的半成品；灰紙亦通過(guò)模切、開(kāi)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(dòng)器控制；面紙過(guò)膠需要穩(wěn)定的溫控器；皮帶送紙需要皮帶以定長(zhǎng)輸送，將面紙送至相機(jī)下方；視覺(jué)定即觸發(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(guò)壓盒動(dòng)作后，成型機(jī)的抓手伺服把紙盒從皮帶上抓至成型機(jī)上；之后成型下壓軸會(huì)下壓，完成紙盒成型動(dòng)作。
從工藝中可以看出，前期的飛達(dá)送紙、過(guò)膠，后期的抓盒、成型等步驟均是已經(jīng)成熟的部分，但是關(guān)鍵點(diǎn)在于：如何做到組裝部分的高速高精。
臺(tái)達(dá)提供的全自動(dòng)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(jué)系統(tǒng)，以替代傳統(tǒng)的3光電機(jī)械定位法，達(dá)到高速高精度的貼合效果；客制化的操作軟體，保證更換產(chǎn)品時(shí)的操作人性化和高時(shí)效性。同時(shí)方案也使用了多軸運(yùn)動(dòng)控制器DVP50MC系列、伺服驅(qū)動(dòng)器ASDA-A2-E系列等，同時(shí)采取EtherCAT總線型的配置，保證了整機(jī)的高速高效。
其中，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(lái)料的不同，將紙盒放到面紙上；機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)DMV 用于信息采集，負(fù)責(zé)對(duì)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(tái)達(dá)新推出的EtherCAT總線運(yùn)動(dòng)控制器DVP50MC11T；在驅(qū)控部分采用臺(tái)達(dá)伺服驅(qū)動(dòng)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(dòng)作；臺(tái)達(dá)VFD-EL系列變頻器則用于實(shí)現(xiàn)膠輥過(guò)膠、飛達(dá)送紙等動(dòng)作；采用人機(jī)界面（HMI）DOP-100系列用于完成人機(jī)交互，同時(shí)作為上位機(jī)，通過(guò)RS485給溫控器下溫度命令及開(kāi)關(guān)命令；采用臺(tái)達(dá)溫控器DTE系列測(cè)試膠水的溫度，保證產(chǎn)品成型質(zhì)量；臺(tái)達(dá)工業(yè)圖控系統(tǒng)SCADA軟件可對(duì)整個(gè)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(tái)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(jué)操作”“快速換線”“實(shí)時(shí)糾偏”等功能，方便客戶在于操作方面需付出的時(shí)間成本和學(xué)習(xí)維護(hù)成本。
項(xiàng)目總結(jié)
臺(tái)達(dá)提供的全自動(dòng)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(tái)達(dá)工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品，整合維護(hù)更加方便、容易。方案中用機(jī)器視覺(jué)+SCARA工業(yè)機(jī)器人的方案替代原來(lái)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(diǎn)還包括：多機(jī)一屏，定制操作軟件提供高效操作平臺(tái)；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(tái)達(dá)視覺(jué)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(dòng)計(jì)算取料點(diǎn)”、“一鍵生成樣本”等特色功能極大的減少人工操作；豐富接口，后續(xù)可升級(jí)接入制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）系統(tǒng)，建構(gòu)理想中智能制造解決方案。
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