单片式纸箱成型机技术

徐思新 韩 俊

一、设备概述

近期，单片式纸箱成型机技术在劲牌公司枫林包装车间125ml毛铺苦荞酒30000瓶/时异型瓶全自动高速生产线上成功试用，这是劲牌有限公司和西安中轻包装机械有限公司深入探讨研究后，通过近二年的试验和试制的。该可在线生产的新型单片式纸箱成型设备，轻便、实用，具有良好的适应性和简洁的操作性，特别适合25箱/分钟的单片纸箱成型需要，其自动化程度高、结构紧凑，在一个工位完成纸箱的成型及喷胶封底动作，占地面积小，更适合整条生产线的平面布局、满足中小型生产线的生产需求。是酒类、饮料、烟草、制药、粮油、食品加工、日化以及机械、电子行业等领域以及瓶、罐、盒等包装容器的通用纸箱成型设备。该产品为国内首创，具有广泛的推广使用价值。已申报了国家发明专利和实用新型专利技术。

单片式纸箱成型机是一个可适应于在线生产的系统设备，融合了机械、气动、光电检测、通信和控制多个方面，形成一个柔性环境；减少了包装容器的堆积对包装单元的影响、减少了运动空间以提高生产能力，减小设备体积而降低设备成本和占用空间，减少了操作维护等运营资源，提高了生产过程的性价比。

通用的瓦楞纸箱成型机大多是在钉制纸箱的基础上实现自动开箱、自动折合下盖、自动密封下底胶带等流水线操作，钉制纸箱只能在纸箱生产厂用手工或半自动化手段制作，成本高，误差大，尺寸成型误差一般都在10mm以上，见图1。

图1 通用开箱机纸箱成型过程

而单片式纸箱成型机是在单片式瓦楞纸板基础上,以芯模为基准进行加工成型的，尺寸成型误差一般都不大于2mm，对包装设备的依赖性大大降低，同时纸箱外观更加规则、美观。而且完全可以运用在包装生产线上在线使用，弥补了上述技术的不足，具有很强的实际应用价值，见图2。

图2 单片式纸箱成型过程

二、技术特点

整机完成输送、纸箱成型两项工艺过程；伺服驱动系统，运行稳定可靠、便于定位与调节；采用单片式纸板，相比钉制纸箱材料成本下降5%～10%；以芯模为基准制作，尺寸误差小，对包装设备的依赖性大大降低，同时纸箱外形规则、整齐，能保证后续装箱机正常装箱；在一个工位完成纸箱成型过程，节省生产空间和占地面积；单片式纸箱成型机用热熔胶固化粘合，更加环保；额定生产能力25箱/分钟，效率高；可完全在包装生产线上在线使用，降低运输成本；各执行机构间用PLC程序控制，触摸屏显示，方便直观；整机结构件均采用304不锈材质，可视性效果更好；只需操作人员一名，节省劳动力；整机均设有安全门保护，不会产生对人员、环境的危害；压缩空气消耗量不大于30L/min，压力0.5～0.6MPa：供电电源380±10伏3相50赫。

三、结构原理

单片式纸箱成型机主要由①机架组件、②吸箱机构、③推箱机构、④成型机构、⑤成型芯模、⑥传动机构、⑦储箱架、⑧气控组件、⑨电控组件等几大部分构成，见图3。

图3 单片式纸箱成型机结构图

单片纸箱成型机构：工作台1用于将纸片传送到工作台1位置的皮带；位于工作台1上的模具2包括模具主体、与模具主体通过拉杆3连接且用于将成型纸盒送出的推板4；模具2的前方、左侧、右侧、左上方分别设有前折叠板5、左折叠板6、右折叠板7、上折叠板8；前折叠板5、左折叠板6、右折叠板7、上折叠板8均与液压杆12连接，右折叠板7包括两个互相垂直的折叠板；工作台1的左前方、右前方、前上方分别设有用于将纸盒压紧的左压杆9、右压杆11、上压杆10；模具2形状与纸盒内部空间形状相匹配。见图4。

图4 单片式纸箱成型机构图

本机通过吸箱机构吸取储箱架上的单片式纸板；通过推箱机构将纸板送到带有成型芯模的加工工位，在成型机构和喷胶机构的作用下，完成纸箱的成型和前端封底动作；通过输送链完成成型纸箱的输送。

输送链道工作途径：当吸盘将储物架上单片式纸板吸出后，输送到成型工位，待纸箱成型后再将纸箱输出。

纸箱成型工作途径：在成型工位以芯模为基准，配合各成型机构完成纸箱的成型和自动喷胶密封下底动作。

传动部件工作途径：由PLC下载设计的程序按固定的传动顺序控制各相关机械机构、伺服电机和气缸等动作。

OMRON（ 或 SIEMENS）PLC、 人 机 界 面，OMRON变频器、SCHNEIDER伺服电机、进口气动元件、光电检测元件产品等主要控制元器件均为进口。

四、技术创新

1.该设备在一个工位完成单片式纸箱的成型工艺过程，大大降低了占地空间和设备费用，采用伺服系统，运行稳定可靠、便于定位与调节；

2.钉制纸箱成本1.71元，单片式纸板1.63元，材料成本下降了5%～10%；

3.钉制纸箱只能在纸箱生产厂用手工或半自动化手段制作，而单片式纸箱成型机完全可以运用在包装生产线上在线使用；

4.产品外观，因为钉制纸箱是用手工或半自动化手段制作的，尺寸成型误差一般都在10mm以上，而单片式纸箱成型机是以芯模为基准制作的，尺寸成型误差一般都不大于2mm，这样对包装设备的依赖性大大降低，同时纸箱外观更加规则、美观。

5.热熔胶固化粘合，相比于钉子连接的钉制纸箱，更加环保。

6.每分钟可制作25箱，相比钉制纸箱每分钟最多制作5箱，成型效率更高。

五、应用前景

根据《2012-2016年中国纸包装市场专项调研与未来前景研究报告》，目前，我国包装工业基本达到了国际先进水平，并已跻身于世界包装大国的行列，而且年生产总值近五年来每年平均以20%的速度递增。中国纸包装产品产量已居世界之首。目前瓦楞纸箱已经成为纸制品行业的主要驱动因素。我国纸包装行业有着良好的发展前景。

本项目的成功研发及在包装行业的使用，不仅可使目前低效率生产方式发生根本的转变，也是企业正规化、机械化、规模化发展的重要组成部分，代表了未来技术手段的不断进步，消除了高档产品生产的瓶颈，是包装领域的又一突破。

目前包装行业中，个性化的品种占据绝大多数，企业大都有数十、数百个不同的品种，这对于原材料、设备、管理、成本都带来了很多问题，数目众多就没有了特点和品牌，该产品的使用，从另一意义上说，会对这些企业的标准和规范起到推动作用，从而形成特点明显的企业品牌和企业形象。

该项目的研发成功，满足设备完全适用包装自动化的要求，形成一个行业高效、环保经济的产业链，对我国轻工包装机械行业发展具有促进作用，填补了国内包装行业空白，具有重要的社会经济意义。