摘要：针对当前瓦楞纸箱内外箱套合所需人工成本高，耗费时间长，纸箱破损率高等缺点，研究一种基于机械自动化的瓦楞纸箱内外箱套合设备。通过解决内外纸箱套合的定位、抓取、展开、套合这些现阶段技术瓶颈，设计并实现自动化，高效化的内外箱套合设备。

关键词：内外箱套合；纸箱定位；纸箱展开；机械自动化

在烟草行业的发展中，瓦楞纸箱在烟草产品的运输和储存中扮演着至关重要的角色，保护烟草产品，确保其在运输过程中和储存不受损坏，而套合而成的纸箱以其结实防潮的特性被长期使用。然而，目前瓦楞纸箱内外箱的套合主要依赖人工操作，但是过大的纸箱在人工套箱过程中会存在操作效率低、人为因素影响大、纸箱破损率高等问题，难以满足现代化生产的需求。为此，研发并设计一种自动化的纸箱内外箱套合设备有着重要意义。

1 存在问题

长期以来，烟叶复烤厂使用的纸箱内外箱套合手段是人工套合，即首先人工取出内外纸箱，展开，折叠然后再进行套合。这种方式存在以下主要问题（1）操作效率低，相对于使用纸箱打包装箱的速度来说，人工套合纸箱速度过慢，无法满足后续使用的数量需求；（2）人为因素影响多，工作人员长时间工作后，纸箱套合的速度会因人员疲劳而降低，并且容易产生误操作而导致纸箱出现破损；（3）纸箱破损率高，人工操作过程中，纸箱容易受到挤压、碰撞等，导致纸箱变形、破损，影响纸箱的质量和外观。

2 瓦楞纸箱内外箱套合自动化设备的设计

针对上述问题，本文设计了一种基于机械自动化技术的瓦楞纸箱内外箱套合设备，旨在实现高效、精准、稳定的内外箱套合操作。

2.1 设备结构

如图 1 所示，该设备主要由以下几个部分组成，纸箱抓取机器人 1 和纸箱抓取机器人2 ：分别用于抓取内箱和外箱。纸箱抓取工装3、4 ：用于抓取和定位纸箱，两个抓取工装上都安装了真空吸盘，以确保每次抓取纸箱的稳定性以及仅吸取最上层第一个纸箱。内箱折箱机构 5 和内外箱套合工装 6 ：用于放置内箱和外箱，并进行后续的套合操作。气缸 7 ：用于将套合好的内外箱推向成品卸料皮带线8，进行下一步操作。

2.2 设备工艺原理

纸箱抓取机器人 1 和纸箱抓取机器人 2 分别抓取内箱和外箱。真空吸盘确保每次抓取纸箱的稳定性。吸嘴短暂关闭，令纸箱在重力作用下掉落到纸箱抓取工装 3、4 边缘的手爪上整理到位。机械臂旋转 ，使另一方向也掉落到纸箱抓取工装 3、4 边缘的手爪，整理到位，以初始化，定位纸箱的位置。纸箱位置定位完成后，机械臂抬起，打开吸嘴，确保所有吸嘴固定在纸箱上。机械臂进行折叠，令纸箱从平整状态打开。 内箱折箱机构 5 打开以等待来自纸箱抓取机器人 1 的内箱，内外箱套合工装 6 升起以等待来自纸箱抓取机器人 2 的外箱。纸箱抓取机器人 将内箱放置在内箱折箱机构5上，同时纸箱抓取机器人2将外箱放置于内外箱套合工装 6 内箱折箱机构 5 下方关闭，将内箱底部合拢。内外箱套合工装 6 边缘夹爪夹紧外箱，将外箱套入。外箱套入后，内外箱套合工装6 松开夹爪，并降下。气缸7 推出，将套好的内外箱推向成品卸料皮带线8，准备下一步操作。

2.3 关键技术

该设备可以精确取、套纸箱在于，纸箱定位时，通过机械臂旋转和纸箱自身重力，确保每次纸箱的相对位置和姿态相同。纸箱抓取时，采用真空吸盘，确保每次抓取纸箱的稳定性。纸箱展开时，通过机械臂的折叠动作，将纸箱从平整状态打开。纸箱套合时，通过内箱折箱机构 5 和内外箱套合工装6 的配合，实现内箱和外箱的精准套合。

3 应用效果

为验证机械自动化瓦楞纸箱内外箱套合设备的可行性，进行实际生产验证。结果显示，自动化套合设备工作速度为每小时 80-90 件，破损率小于 0.5% ，保持在许可范围内。具体数据如表 1 所示：

4 结论

基于机械自动化技术的瓦楞纸箱内外箱套合设备，方案设计融合其他自动装箱套合和现有人工手动装箱套合的优势，以设备生产为核心 ， 提高设备效率和产能；同时解决开纸箱、折纸箱、套纸箱完全依赖人工的情况，集成了机器人搬运工装、纸箱套合工装，可替代完全或大部分人力，大幅降低了工人的劳动强度，对提高企业经济运行质量，生产加工质量，提高正确率和工作效率具有重要意义。

参考文献

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[2]张有良，苟向民.码垛机械手的设计及电气控制[J].包装与食品机械， 2007， 25（5）：4.DOI：10.3969/j.issn.1005-1295.2007.05.007.

[3] 张有良 ， 李彩琴 ， 苟向民 ， 等 . 多工位高速纸箱成型封底机设计 [J].包装与食品机械 ， 2009， 27（1）：4.DOI：10.3969/j.issn.1005-1295.2009.01.002.

一作作者简介：

姓名：董俊敏（1987—）性别：男 学历：博士研究生 职称：政工师 研究方向：复烤加工工艺及控制方法

二作作者简介：

姓名： 葛霞志（1987-） 性别： 男 民族： 汉学历： 本科 研究方向： 打叶复烤 工艺设备 职称 ： 工程师

三作作者简介：

姓名：刘超川（1984—）性别：男 学历：硕士研究生 单位：深圳市核心装备科技有限公司 研究方向：机器人控制方法