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台達為天地蓋紙盒生產 提供機器人工作站解決方案

  • 更新時間:2018/10/24 10:56:54
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  • 台達為天地蓋紙盒生產 提供機器人工作站解決方案
    項目背景
    天地蓋又稱天地盒,是非常常見的一種紙製品包裝盒,由於其開合方便,能夠滿足消費者的對於產品的認知和期望,同時方便在表麵進行圖案和文字印刷和裝飾,有利於商品的宣傳和推銷、提高產品的附加值,所以常常被作為高檔禮盒使用,廣泛應用於各類精裝禮品包裝盒、鞋盒、內衣盒、襯衫盒、手機盒等各類包裝盒。 
    天地蓋紙盒也具有結構簡單、模式化的特點,很容易形成標準化,能夠使用半自動、全自動設備來取代人工,達到提高生產效率和降低人力成本雙重的目的。針對天地盒機械化、自動化生產需求,台達提供了以SCARA機器人加視覺係統、同時配置有多種控製係統的機器人天地蓋工作站解決方案,顯著提升了天地蓋自動化生產的效果。
     
    項目方案
    主要問題
    傳統天地蓋紙盒在完成印刷及切角後,尚需依賴人工或者半人工輔助設備,進行一道釘機打釘的機械加工工序,即通過釘機打釘依次完成單角的貼合(四個角共需貼合四次),或者進行一道膠水粘貼工序。這種做法需使用大量人工,且生產效率較低,並增加了原料與生產成本。
    采取紙盒成型機則能夠解決現有技術中生產效率低、成本高和產線占空間等問題。紙盒成型機采用可編程序控製器(PLC)、光電跟蹤係統、液壓氣動係統、人機界麵等,一機實現自動送麵紙、麵紙上膠、紙板自動輸送、紙板成型貼四角、定位貼合、紙盒成型等作業,生產效率顯著提高。
    但天地蓋紙盒的定位貼合裝置是通過光電定位的方式,這種方式結構簡單,調節方便,但是卻有極大的缺陷:速度和精度不可兼得。當生產速度提高,這種定位方式的精度則不能保證,尤其是當生產的產品是手機盒等對精度要求較高的3C產品包裝盒時,速度不快的問題就顯現出來。
    生產工藝
    天地蓋紙盒的主要原材料是麵紙和灰紙,成型工藝就是通過機器,將麵紙和灰盒進行高精度貼合,並做折疊成型的一個過程。其中,麵紙紙張通過模切、覆膜等步驟,製成大小、形狀一致的半成品;灰紙亦通過模切、開槽、貼角等步驟,剪裁成大小形狀一致,和麵紙進行貼合。
    具體工藝中,飛達送紙由變頻器或伺服驅動器控製;麵紙過膠需要穩定的溫控器;皮帶送紙需要皮帶以定長輸送,將麵紙送至相機下方;視覺定即觸發相機拍照確定麵紙的位置信息並傳遞給機器人;手臂貼合是由機器人完成紙盒和麵紙的貼合工作;抓手抓盒是經過壓盒動作後,成型機的抓手伺服把紙盒從皮帶上抓至成型機上;之後成型下壓軸會下壓,完成紙盒成型動作。
    從工藝中可以看出,前期的飛達送紙、過膠,後期的抓盒、成型等步驟均是已經成熟的部分,但是關鍵點在於:如何做到組裝部分的高速高精。
    台達提供的全自動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工業機器人+視覺係統,以替代傳統的3光電機械定位法,達到高速高精度的貼合效果;客製化的操作軟體,保證更換產品時的操作人性化和高時效性。同時方案也使用了多軸運動控製器DVP50MC係列、伺服驅動器ASDA-A2-E係列等,同時采取EtherCAT總線型的配置,保證了整機的高速高效。
    其中,DRS40L 係列作為執行機構,主要負責從固定位置抓取紙盒,然後根據麵紙來料的不同,將紙盒放到麵紙上;機器視覺係統DMV 用於信息采集,負責對盒紙進行拍照和圖像處理,得到麵紙當前的位置坐標和角度信息。
     
    為了保證整機的高效,方案的主控製器采用台達最新推出的EtherCAT總線運動控製器DVP50MC11T;在驅控部分采用台達伺服驅動器ASD-A2-E係列(亦支援EtherCAT總線控製),負責皮帶送料、抓手抓盒、成型下壓等動作;台達VFD-EL係列變頻器則用於實現膠輥過膠、飛達送紙等動作;采用人機界麵(HMI)DOP-100係列用於完成人機交互,同時作為上位機,通過RS485給溫控器下溫度命令及開關命令;采用台達溫控器DTE係列測試膠水的溫度,保證產品成型質量;台達工業圖控係統SCADA軟件可對整個產線進行監控,並將生產數據上傳MES係統。
    台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”“視覺操作”“快速換線”“實時糾偏”等功能,方便客戶在於操作方麵需付出的時間成本和學習維護成本。

    項目總結
    台達提供的全自動天地蓋紙盒成型機解決方案,關鍵產品、監控軟件全部采用台達工業自動化產品,整合維護更加方便、容易。方案中用機器視覺+SCARA工業機器人的方案替代原來的光電機械定位法,從根本上提高了成型機的精度和產能。
    該方案的優點還包括:多機一屏,定製操作軟件提供高效操作平台;SCARA工業機器人重複定位精度高,產品質量穩定;台達視覺係統,功能強大,速度快,精度高;“一鍵標定”、“一鍵換線”、“自動計算取料點”、“一鍵生成樣本”等特色功能極大的減少人工操作;豐富接口,後續可升級接入製造執行係統(MES)係統,建構理想中智能製造解決方案。

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