CN108943845B - 一种多规格、多材质自适应的纸箱切割机及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多规格、多材质自适应的纸箱切割机及其应用，包括底座，底座上安装有皮带输送机和龙门架，龙门架上连接有进料压辊、横向压切刀、纵向压切刀和固定压辊，横向压切刀和纵向压切刀通过压紧气缸连接控制；底座内设置有工控机、伺服电机、伺服驱动器、运动控制器、UPS电源；其中工控机、运动控制器、伺服驱动器、伺服电机依次连接，UPS电源、压紧气缸分别与工控机连接，伺服电机驱动皮带输送机运转作业。本发明纸箱切割机在纸板进给的过程中多个模块化压切刀对纸板进行切割、压痕，切割效率高，采用智能化作业，节省人力成本，企业效益好。

Description

一种多规格、多材质自适应的纸箱切割机及其应用

技术领域

本发明涉及一种多规格、多材质自适应的纸箱切割机及其应用，特别涉及一种用于木制家具行业的板材包装纸箱切割的纸箱切割机，属于包装切割设备技术领域。

背景技术

纸箱是应用最广泛的包装制品，按用料不同，有瓦楞纸箱、单层纸板箱等，有各种规格和型号，作为现代物流不可缺少的一部分，承担着容装、保护产品、美观的重要责任。对于制造业来说，每天都要用到大量的纸箱来包装产品，而对于家具行业，由于越来越多的用户选择个性化定制家具，每天需要用到的是规格不固定、数量不固定的包装纸箱，无法进行批量制作。因此如何高效、经济地为家具企业所生产的多类型、多规格产品加工出合适的纸箱具有重要意义。现有采用各种切割方式的纸箱切割机，如专利申请号为2012207506843公开的一种数字切割机，采用激光切割，包括进纸器、传输带、多组激光器及传输带尾端的收纸装置。这种纸箱切割机工作台面上没有专门的纸板定位、固定装置，在切割中会由于纸板的移动造成切割精度降低，而且由于采用激光切割设备造价昂贵，而且对纸板切割不能压痕，不便于后续纸箱的成型使用。专利申请号为2014207956261公开的一种纸箱切割机，其工作台面的一个角上固定有直角形定位挡块，工作台面上的活动连接有直角形定位板，通过调整定位板的位置可以实现对角固定不同大小的待切割纸箱。该种纸箱切割机的定位板采用磁铁吸附固定，需要人工固定纸板后再进行切割，不能实现自动进给、固定，作业效率低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种多规格、多材质自适应的纸箱切割机。

本发明还提供上述一种多规格、多材质自适应的纸箱切割机的使用方法。

本发明的技术方案如下：

一种多规格、多材质自适应的纸箱切割机，包括底座，底座上安装有皮带输送机和龙门架，龙门架上连接有进料压辊、横向压切刀、纵向压切刀和固定压辊，横向压切刀通过横向进给电机和压紧气缸连接控制，纵向压切刀通过纵向进给电机和压紧气缸连接控制；

底座内设置有工控机、伺服电机、伺服驱动器、运动控制器、UPS电源；其中工控机、运动控制器、伺服驱动器、伺服电机依次连接，UPS电源、压紧气缸、横向进给电机、纵向进给电机分别与工控机连接，伺服电机驱动皮带输送机运转作业。

优选的，所述龙门架上设置有两个横向压切刀和六个纵向压切刀，六个纵向压切刀的顶端连接在一滑轨上，滑轨滑动连接在龙门架上。

优选的，所述压切刀包括两个滚压圈、圆盘切刀和两个定位滚轮，两个定位滚轮相对地分别安装在两个滚压圈上，圆盘切刀位于两个定位滚轮之间，圆盘切刀和两个滚压圈分别由压紧气缸连接控制。此设计的好处在于，圆盘切刀和滚压圈分别由压紧气缸连接控制，在进行折痕加工时，圆盘切刀不伸出滚压圈，滚压圈在气缸作用下给纸板适当压力，压出折痕；在进行切割作业时，圆盘切刀在气缸作用下伸出滚压圈，同时为了防止圆盘切刀切割时发生不必要的位移，两个定位滚轮顶住圆盘切刀，纸板在输送带的带动下运动，圆盘切刀在纸板上滚动切割纸板。

优选的，所述底座的一端设置有进料装置，进料装置与皮带输送机相对应，进料装置由多个滚轮由上而下依次排列组成。此设计的好处在于，不同规格的纸板通过相邻的两个滚轮之间进入皮带输送机，通过进料装置向皮带输送机上送入纸板，在皮带输送机的同步带上对纸板进行切割作业。

优选的，所述纸箱切割机还包括多个料仓和展料架，多个料仓内放置有纸板，纸板通过通过展料架进入进料装置。

优选的，所述展料架包括四层传送带、驱动电机和同步带，传送带的带轮与同步带的带轮相对应并通过电磁铁进行吸合，驱动电机通过同步带带动相应层的传送带运动，驱动电机和电磁铁均由工控机连接控制。此设计的好处在于，传送带全部由一个电机驱动。工作时在选定纸板规格后对应传送带带轮与同步带带轮在电磁铁的作用下接合，电机通过同步带带动相应层的传送带运动，而其他层的传送带不运动。

优选的，所述料仓的数量为四个，四个料仓分别存放不同规格的纸板且四个料仓内的纸板分别通过四层传送带。

一种多规格、多材质自适应的纸箱切割机的工作方法，包括以下步骤：

(1)根据被包装物品的三维尺寸，向工控机输入预加工的纸箱规格；

(2)结合纸箱规格，工控机根据预先写入的内设程序，启动驱动电机并吸合相应层的传送带，将相应料仓内的纸板从料仓经过展料架输出；

(3)纸板从进料装置进入切割机内的同步带上，后续由进料压辊和固定压辊将同步带上的纸板压紧；

(4)纵向压切刀和横向压切刀根据内设程序启动作业，按照内设程序规划的切割路线进行移动并完成相应切割和压痕动作；

(5)切割和压痕完成后，同步带再次启动将完成后的纸板送出，同时下一待加工纸板进入切割机内，重复步骤(3)-(5)实现连续作业。

本发明的有益效果在于：

1.本发明纸箱切割机支持散件纸板手工送料，也支持多材质连续纸板自动调整送料，能满足不同数量、不同材质的纸箱切割要求，应用范围广。

2.本发明纸箱切割机在纸板进给的过程中多个模块化压切刀对纸板进行切割、压痕，切割效率高，采用智能化作业，节省人力成本，企业效益好。

3.本发明纸箱切割机整体结构紧凑，占地面积小，工厂布置方便，安装方便，操作简单，作用明显、效果显著。

附图说明

图1为本发明纸箱切割机的结构示意图；

图2为本发明纸箱切割机的作业示意图；

图3为本发明纸箱切割机的纵向压切刀组；

图4为本发明纸箱切割机的压切刀单体；

图5为本发明中展料架的横向视图；

其中：1、底座；2、进料装置；3、进料压辊；4、横向压切刀；5、固定压辊；6、纵向压切刀；7、龙门架；8、同步带；9、料仓；10、展料架；11、纸板；12、滑轨；13、同步带带轮。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1至图5所示，本实施例提供一种多规格、多材质自适应的纸箱切割机，包括料仓9、展料架10和底座1；

底座1上安装有皮带输送机和龙门架7，龙门架7上连接有进料压辊3、横向压切刀4、纵向压切刀6和固定压辊5，横向压切刀4通过横向进给电机和压紧气缸连接控制，纵向压切刀6通过纵向进给电机和压紧气缸连接控制；压紧气缸安装在龙门架7上；底座1内设置有工控机、伺服电机、伺服驱动器、运动控制器、UPS电源；其中工控机、运动控制器、伺服驱动器、伺服电机依次连接，UPS电源、压紧气缸、横向进给电机、纵向进给电机分别与工控机连接，伺服电机驱动皮带输送机运转作业。

本实施例中，龙门架上设置有两个横向压切刀4和六个纵向压切刀6，六个纵向压切刀6的顶端连接在一滑轨12上，滑轨12滑动连接在龙门架上，纵向压切刀6通过纵向进给电机在滑轨上实现精确移动。

本实施例所用到的压切刀包括两个滚压圈、圆盘切刀和两个定位滚轮，两个定位滚轮相对地分别安装在两个滚压圈上，圆盘切刀位于两个定位滚轮之间，圆盘切刀和两个滚压圈分别由压紧气缸连接控制。圆盘切刀和滚压圈分别由压紧气缸连接控制，在进行折痕加工时，圆盘切刀不伸出滚压圈，滚压圈在气缸作用下给纸板适当压力，压出折痕；在进行切割作业时，圆盘切刀在气缸作用下伸出滚压圈，同时为了防止圆盘切刀切割时发生不必要的位移，两个定位滚轮顶住圆盘切刀，纸板在输送带的带动下运动，圆盘切刀在纸板上滚动切割纸板。

底座1的一端设置有进料装置2，进料装置2与皮带输送机相对应，进料装置由五个滚轮由上而下依次排列组成。不同规格的纸板通过不同高度相邻的两个滚轮之间进入皮带输送机，通过进料装置向皮带输送机上送入纸板，在皮带输送机的同步带上对纸板进行切割作业。

本实施例设计了四个料仓9和一个展料架10，四个料仓9内放置有四种不同规格的纸板，纸板通过通过展料架10进入进料装置2。展料架包括四层传送带、驱动电机和同步带，传送带的带轮与同步带的带轮13相对应并通过电磁铁进行吸合，驱动电机通过同步带带动相应层的传送带运动，驱动电机和电磁铁均由工控机连接控制。传送带全部由一个电机驱动。工作时在选定纸板规格后对应传送带带轮与同步带带轮在电磁铁的作用下接合，电机通过同步带带动相应层的传送带运动，而其他层的传送带不运动。

本实施例切割机的控制***需要针对当前加工的纸箱规格以及各把压切刀的位置情况进行有效的运动规划，并且需要集成MES接口，因此为了充分发挥上位机的运算功能，在控制运动方面采用工控机+运动控制器C640A+安川伺服驱动器+安川伺服电机的形式，扩展3块智能型I/O控制器PL-I/O-16R方便接受现场大量的I/O信号及数字信号输出，该I/O控制器与运动控制器C640A连接，作为C640A的从设备。工控机通过100M的Ethernet接口实现对运动控制器的指令传输及信息采集。

具体编程实现时，工控机通过运动控制器C640A查询设备的所有状态信息，然后根据所需加工的纸箱规格，进行统筹规划。通过横向进给电机确定横向压切位置，通过横向压切刀的横向运动完成横向切割、压边；选取最近的、适合加工的纵向压切刀，配合纵向进给电机的动作，完成纵向切割、压边。

实施例2：

一种多规格、多材质自适应的纸箱切割机的工作方法，利用实施例1所述的切割机，具体操作过程如下：

(1)根据被包装物品的三维尺寸，向工控机输入预加工的纸箱规格，纸箱规格具体包括规格选择以及三维尺寸值设置；

(2)结合纸箱规格，工控机根据预先写入的内设程序，启动驱动电机和电磁铁并吸合相应层的传送带，通过展料架10传送相应选择的纸板，将相应料仓9内的纸板11从料仓9经过展料架10输出；

(3)纸板从进料装置2进入切割机内的同步带上，同步带将待加工纸板运送到工位后，由工控机控制进料压辊3和固定压辊5将同步带上的纸板压紧，此时同步带停止运动准备对纸板进行切割和压痕作业；

(4)纵向压切刀6和横向压切刀4根据内设程序启动作业，横向压切刀4由横向进给电机和压紧气缸确定横向压切位置，通过横向压切刀的横向运动完成横向切割、压边；从滑轨上选取纵向压切刀，配合纵向进给电机和压紧气缸，完成纵向上的切割和压边，横向压切刀和纵向压切刀整个移位、切割、压边作业都是在工控机内设程序的控制下实现的智能化作业；

(5)切割和压痕完成后，进料压辊3和固定压辊5升起，同步带再次启动将加工完成后的纸板送出，同时下一待加工纸板进入切割机内，重复步骤(3)-(5)实现连续作业。

利用本发明切割机可实现纸板的自动选择、自动进料、自动切割压边、自动下料的智能化连续作业过程，大大提高了企业生产效率，同时节省了人力物力。

Claims (2)

1.一种多规格、多材质自适应的纸箱切割机，其特征在于，包括底座，底座上安装有皮带输送机和龙门架，龙门架上连接有进料压辊、横向压切刀、纵向压切刀和固定压辊，横向压切刀通过横向进给电机和压紧气缸连接控制，纵向压切刀通过纵向进给电机和压紧气缸连接控制；

底座内设置有工控机、伺服电机、伺服驱动器、运动控制器、UPS电源；其中工控机、运动控制器、伺服驱动器、伺服电机依次连接，UPS电源、压紧气缸、横向进给电机、纵向进给电机分别与工控机连接，伺服电机驱动皮带输送机运转作业；

所述龙门架上设置有两个横向压切刀和六个纵向压切刀，六个纵向压切刀的顶端连接在一滑轨上，滑轨滑动连接在龙门架上；

所述压切刀包括两个滚压圈、圆盘切刀和两个定位滚轮，两个定位滚轮相对地分别安装在两个滚压圈上，圆盘切刀位于两个定位滚轮之间，圆盘切刀和两个滚压圈分别由压紧气缸连接控制；

所述底座的一端设置有进料装置，进料装置与皮带输送机相对应，进料装置由多个滚轮由上而下依次排列组成；

所述纸箱切割机还包括多个料仓和展料架，多个料仓内放置有纸板，纸板通过展料架进入进料装置；

所述展料架包括四层传送带、驱动电机和同步带，传送带的带轮与同步带的带轮相对应并通过电磁铁进行吸合，驱动电机通过同步带带动相应层的传送带运动，驱动电机和电磁铁均由工控机连接控制；

所述料仓的数量为四个，四个料仓分别存放不同规格的纸板且四个料仓内的纸板分别通过四层传送带。

2.一种如权利要求1所述的多规格、多材质自适应的纸箱切割机的工作方法，包括以下步骤：

（1）根据被包装物品的三维尺寸，向工控机输入预加工的纸箱规格；

（2）结合纸箱规格，工控机根据预先写入的内设程序，启动驱动电机并吸合相应层的传送带，将相应料仓内的纸板从料仓经过展料架输出；

（3）纸板从进料装置进入切割机内的同步带上，后续由进料压辊和固定压辊将同步带上的纸板压紧；

（4）纵向压切刀和横向压切刀根据内设程序启动作业，按照内设程序规划的切割路线进行移动并完成相应切割和压痕动作；

（5）切割和压痕完成后，同步带再次启动将完成后的纸板送出，同时下一待加工纸板进入切割机内，重复步骤（3）-（5）实现连续作业。

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