天地蓋又稱天地盒，是非常常見的一種紙制品包裝盒，由于其開合方便，能夠滿足消費者的對于産品的認知和期望，同時方便在表面進行圖案和文字印刷和裝飾，有利于商品的宣傳和推銷、提高産品的附加值，所以常常被作為高檔禮盒使用，廣泛應用于各類精裝禮品包裝盒、鞋盒、内衣盒、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，很容易形成标準化，能夠使用半自動、全自動設備來取代人工，達到提高生産效率和降低人力成本雙重的目的。針對天地盒機械化、自動化生産需求，台達提供了以SCARA機器人加視覺系統、同時配置有多種控制系統的機器人天地蓋工作站解決方案，顯著提升了天地蓋自動化生産的效果。

面臨的問題

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，且生産效率較低，并增加了原料與生産成本。

采取紙盒成型機則能夠解決現有技術中生産效率低、成本高和産線占空間等問題。紙盒成型機采用可編程邏輯控制器（PLC）、光電跟蹤系統、液壓氣動系統、人機界面等，一機實現自動送面紙、面紙上膠、紙闆自動輸送、紙闆成型貼四角、定位貼合、紙盒成型等作業，生産效率顯著提高。

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。當生産速度提高，這種定位方式的精度則不能保證，尤其是當生産的産品是手機盒等對精度要求較高的3C産品包裝盒時，速度不快的問題就顯現出來。

生産工藝

天地蓋紙盒的主要原材料是面紙和灰紙，成型工藝就是通過機器，将面紙和灰盒進行高精度貼合，并做折疊成型的一個過程。其中，面紙紙張通過模切、覆膜等步驟，制成大小、形狀一緻的半成品；灰紙亦通過模切、開槽、貼角等步驟，剪裁成大小形狀一緻，和面紙進行貼合。

具體工藝中，飛達送紙由變頻器或伺服驅動器控制；面紙過膠需要穩定的溫控器；皮帶送紙需要皮帶以定長輸送，将面紙送至相機下方；視覺定位即觸發相機拍照确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；抓手抓盒是經過壓盒動作後，成型機的抓手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。

從工藝過程可以看出，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技術，但是關鍵點在于：如何做到組裝過程的高速高精。

台達SCARA工業機器人DRS40L系列

高效高精度解決方案

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，保證更換産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制器DVP50MC系列、伺服驅動器ASDA-A2-E系列等，同時采取EtherCAT總線型的配置，保證了整機的高速高效。

台達機器視覺系統DMV系列

其中，SCARA工業機器人DRS40L系列作為執行機構，主要負責從固定位置抓取紙盒，然後根據面紙來料的不同，将紙盒放到面紙上；機器視覺系統DMV用于信息采集，負責對盒紙進行拍照和圖像處理，得到面紙當前的位置坐标和角度信息。

為了保證整機的高效，方案的主控制器采用台達最新推出的EtherCAT總線運動控制器DVP50MC11T；在驅控部分采用台達伺服驅動器ASD-A2-E系列（亦支援EtherCAT總線控制），負責皮帶送料、抓手抓盒、成型下壓等動作；台達VFD-EL系列變頻器則用于實現膠輥過膠、飛達送紙等動作；采用人機界面（HMI）DOP-100系列用于完成人機交互，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系列測試膠水的溫度，保證産品成型質量；台達工業圖控系統SCADA軟件可對整個産線進行監控，并将生産數據上傳MES系統。

台達解決方案中還包括一套為天地蓋工作站的操作軟件，内含“一鍵标定”“視覺操作”“快速換線”“實時糾偏”等功能，以便為客戶節省操作方面需付出的時間成本和學習維護成本。

台達提供的全自動天地蓋紙盒成型機解決方案，關鍵産品、監控軟件全部采用台達工業自動化産品，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産能。

該方案的優點還包括：多機一屏，定制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，産品質量穩定；台達視覺系統，功能強大，速度快，精度高；“一鍵标定”、“一鍵換線”、“自動計算取料點”、“一鍵生成樣本”等特色功能極大地減少人工操作；豐富接口，後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《自動化博覽》2018年12月刊

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