天地蓋又稱(chēng)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(mǎn)足消費者的對于產(chǎn)品的認知和期望，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(xiāo)、提高產(chǎn)品的附加值，所以常常被作為高檔禮盒使用，廣泛應用于各類(lèi)精裝禮品包裝盒、鞋盒、內衣盒、襯衫盒、手機盒等各類(lèi)包裝盒。

天地蓋紙盒也具有結構簡(jiǎn)單、模式化的特點(diǎn)，很容易形成標準化，能夠使用半自動(dòng)、全自動(dòng)設備來(lái)取代人工，達到提高生產(chǎn)效率和降低人力成本雙重的目的。針對天地盒機械化、自動(dòng)化生產(chǎn)需求，臺達提供了以SCARA機器人加視覺(jué)系統、同時(shí)配置有多種控制系統的機器人天地蓋工作站解決方案，顯著(zhù)提升了天地蓋自動(dòng)化生產(chǎn)的效果。

面臨的問(wèn)題

傳統天地蓋紙盒在完成印刷及切角后，尚需依賴(lài)人工或者半人工輔助設備，進(jìn)行一道釘機打釘的機械加工工序，即通過(guò)釘機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。

采取紙盒成型機則能夠解決現有技術(shù)中生產(chǎn)效率低、成本高和產(chǎn)線(xiàn)占空間等問(wèn)題。紙盒成型機采用可編程邏輯控制器（PLC）、光電跟蹤系統、液壓氣動(dòng)系統、人機界面等，一機實(shí)現自動(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(zhù)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，這種方式結構簡(jiǎn)單，調節方便，但是卻有極大的缺陷：速度和精度不可兼得。當生產(chǎn)速度提高，這種定位方式的精度則不能保證，尤其是當生產(chǎn)的產(chǎn)品是手機盒等對精度要求較高的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，飛達送紙由變頻器或伺服驅動(dòng)器控制；面紙過(guò)膠需要穩定的溫控器；皮帶送紙需要皮帶以定長(cháng)輸送，將面紙送至相機下方；視覺(jué)定位即觸發(fā)相機拍照確定面紙的位置信息并傳遞給機器人；手臂貼合是由機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，成型機的抓手把紙盒從皮帶上抓至成型機上；之后成型下壓軸會(huì )下壓，完成紙盒成型動(dòng)作。

從工藝過(guò)程可以看出，前期的飛達送紙、過(guò)膠，后期的抓盒、成型等步驟均是已經(jīng)成熟的技術(shù)，但是關(guān)鍵點(diǎn)在于：如何做到組裝過(guò)程的高速高精。

臺達SCARA工業(yè)機器人DRS40L系列

高效高精度解決方案

臺達提供的全自動(dòng)天地蓋紙盒成型機解決方案，首先在盒紙貼合部分使用了SCARA工業(yè)機器人+視覺(jué)系統，以替代傳統的光電機械定位法，達到高速高精度的貼合效果；客制化的操作軟件，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動(dòng)控制器DVP50MC系列、伺服驅動(dòng)器ASDA-A2-E系列等，同時(shí)采取EtherCAT總線(xiàn)型的配置，保證了整機的高速高效。

臺達機器視覺(jué)系統DMV系列

其中，SCARA工業(yè)機器人DRS40L系列作為執行機構，主要負責從固定位置抓取紙盒，然后根據面紙來(lái)料的不同，將紙盒放到面紙上；機器視覺(jué)系統DMV用于信息采集，負責對盒紙進(jìn)行拍照和圖像處理，得到面紙當前的位置坐標和角度信息。

為了保證整機的高效，方案的主控制器采用臺達最新推出的EtherCAT總線(xiàn)運動(dòng)控制器DVP50MC11T；在驅控部分采用臺達伺服驅動(dòng)器ASD-A2-E系列（亦支援EtherCAT總線(xiàn)控制），負責皮帶送料、抓手抓盒、成型下壓等動(dòng)作；臺達VFD-EL系列變頻器則用于實(shí)現膠輥過(guò)膠、飛達送紙等動(dòng)作；采用人機界面（HMI）DOP-100系列用于完成人機交互，同時(shí)作為上位機，通過(guò)RS485給溫控器下溫度命令及開(kāi)關(guān)命令；采用臺達溫控器DTE系列測試膠水的溫度，保證產(chǎn)品成型質(zhì)量；臺達工業(yè)圖控系統SCADA軟件可對整個(gè)產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行監控，并將生產(chǎn)數據上傳MES系統。

臺達解決方案中還包括一套為天地蓋工作站的操作軟件，內含“一鍵標定”“視覺(jué)操作”“快速換線(xiàn)”“實(shí)時(shí)糾偏”等功能，以便為客戶(hù)節省操作方面需付出的時(shí)間成本和學(xué)習維護成本。

臺達提供的全自動(dòng)天地蓋紙盒成型機解決方案，關(guān)鍵產(chǎn)品、監控軟件全部采用臺達工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品，整合維護更加方便、容易。方案中用機器視覺(jué)+SCARA工業(yè)機器人的方案替代原來(lái)的光電機械定位法，從根本上提高了成型機的精度和產(chǎn)能。

該方案的優(yōu)點(diǎn)還包括：多機一屏，定制操作軟件提供高效操作平臺；SCARA工業(yè)機器人重復定位精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩定；臺達視覺(jué)系統，功能強大，速度快，精度高；“一鍵標定”、“一鍵換線(xiàn)”、“自動(dòng)計算取料點(diǎn)”、“一鍵生成樣本”等特色功能極大地減少人工操作；豐富接口，后續可升級接入制造執行系統（MES），建構理想中智能制造解決方案。

摘自《自動(dòng)化博覽》2018年12月刊