包装箱在线自动盖印装置开发与设计

包装箱在线自动盖印装置开发与设计

李剑

云南白药集团股份有限公司 650500 云南省昆明市

摘要

本设计方案实现了生产流水线上包装箱的自动盖印功能，通过压印实现产品生产日期、有效期等信息的自动印制，采用全新的盖印方式，代替人工盖印或者大字符喷码方式，具有很好的通用型和经济性。

本设计为一种包装箱在线自动盖印装置，涉及自动控制装置，特别是一种可以对包装箱进行在线自动盖印的装置。包括包装箱拦阻装置、包装线预压紧装置、刷墨装置、印章以及控制器等组成。本设计可以根据包装箱的尺寸自由调整盖印位置；采用可形变的印章装置，解决了包装箱表面不平整带来的盖印不清晰的问题。

关键词

在线自动盖印 预压紧 自动刷墨

前言

在流水生产线上，每个包装箱上都需要印制“产品批号”、“生产日期”以及“有效期”等内容，此内容一般根据所生产产品进行随时改变，不可以在包装箱上提前印刷，只能在生产现场根据生产情况即时印制。

由于产品生产数量具有一定的的不确定性，提前盖印纸箱时数量不好确定，只能少盖一点，每批产品生产到结尾时使用未盖印的空白纸箱，装完箱后码垛时再加盖批号信息。但会出现加盖的批号信息和之前的不一致、或者忘记加盖等情况，后续会带来很大的麻烦。

目前另外一种常用的印制方法是人工手动盖印。在包装箱进入流水生产线之前，人工使用一个盖印章将所需印制的信息手动盖印在包装箱上。

使用大字符喷码方式解决包装线在线印制信息的方式，其缺点是喷码设备成本高，所使用的墨水及其他耗材成本更高，使用成本高昂。

相比之下人工盖印的硬件（盖印章和字码）成本和耗材（一般油墨）成本都很低，但是人工盖印效率低下，盖印易出现错误，浪费人工。

一、技术背景及现状

目前常用的包装线在线印制批号信息的方式是大字符喷码方式，墨水在电磁阀的弹簧和墨压的作用下，喷出喷嘴，形成墨点，每个喷嘴按需喷墨即形成字符。

目前另外一种常用的印制方法是人工手动盖印。在包装箱进入流水生产线之前，人工使用一个盖印章将所需印制的信息手动盖印在包装箱上。

此外常用的信息印制方式是在线打印标签并实时粘贴的方式。

1、大字符喷码方式

使用大字符喷码方式解决包装线在线印制信息的方式，大字符喷码机，是由一排喷嘴（如16个或者32个）组成的喷码喷头，墨水是在电磁阀的弹簧和墨压的作用下，喷出喷嘴，形成墨点，每个喷嘴按需喷墨即形成字符。

其缺点是喷码设备成本高，所使用的墨水及其他耗材成本更高，使用成本高昂。

2、人工盖印方式

相比之下人工盖印的硬件（盖印章和字码）成本和耗材（一般油墨）成本都很低，但是人工盖印效率低下，易出现错误，浪费人工。

3、打印粘贴标签或者滚动印制方式

打印粘贴标签是使用热转印或者喷墨打印的方式，将印制信息打印至不干胶标签上，再通过专用的转移及粘贴机构，将不干胶标签粘贴至包装箱上，此方式也具有较高的硬件成本的使用成本。

二、方案设计

为了解决目前包装箱在线信息印制方式存在的问题，本方案寻求设计一种硬件成本低廉、耗材费用低廉且具有很好通用型的解决方案。

1、总体方案及功能设计

由于产品包装箱在运行过程中进行盖印会出现无法准确定位、印制信息容易刮花等问题，因此方案考虑将流水想上的产品包装线进行定位固定，然后进行盖印。

因此，方案中应包含以下几个主要功能：

（1）拦阻功能：将流水线上运行的纸箱拦阻停止，并定位。

（2）纸箱到位检测功能：检测纸箱有无拦阻停止，有无在盖印位置上

（3）纸箱预压紧及扶正功能：将拦阻后的纸箱进行进一步定位和扶正，确保压印清晰；

（4）字符及印章更换功能：实现印制信息易于更换，提升柔性。

（5）印章的自动压印功能：方案中的核心功能，实现印章上的字符压印至产品包装箱上的功能。

2、主要组成

本设计使用一个拦阻装置，当包装箱到达盖印位置时，拦阻装置通过气缸的控制，将输送带上的包装箱拦阻停止；固定了印章的压印装置采用气缸驱动。为了实现自动化无人操作，印章上所使用的油墨通过自动刷墨的方式进行加墨。

包装箱固定好位置之后，刷墨装置对印章进行刷墨，刷墨完毕后，两侧的导向压紧板先将包装箱两侧预压紧，将包装箱固定好位置；批号章由气缸推出执行压印动作。该装置动作时，即可将印制信息整齐、清晰的印制在包装箱上。

3、实现方式

本设计使用一个拦阻装置，当包装箱到达盖印位置时，拦阻装置4通过气缸的控制伸出，将输送带2上的包装箱1拦阻停止；压印装置采用气缸9驱动，上面固定了印章16。包装箱2固定好位置之后，刷墨装置7对印章16进行刷墨动作，刷墨装置7使用气缸5驱动，刷墨完毕后，两侧的导向压紧板13先将包装箱两侧预压紧，将包装箱固定好位置；批号章由气缸9推出执行压印动作。该装置动作时，即可将印制信息整齐、清晰的印制在包装箱上。

三、控制动作及流程

在该方案中，详细的控制及动作流程如下：

1、拦阻及检测功能

包装箱1在流水线上通过输送带2进行运输，传感器3用于检测有无包装箱1通过，若检测到包装线1通过，则拦阻装置4在气缸的作用下伸出，对包装箱1进行拦阻。

气缸5和气缸9被固定在底座10上；

包装箱到达传感器8的位置后、自动刷墨及盖印动作开始执行。

2、刷墨功能

刷墨装置7通过连接板6安装在滑块气缸5上，气缸5完成一个往复行程，刷墨装置7就可以从一侧运动到另外一侧并返回原位，刷墨装置就可以对印章16进行往复式刷墨。

3、自动压印功能

刷墨完毕后，气缸9带动固定板11伸出，导向压紧板13通过弹性连接件12安装在固定板11上，印章16通过弹性连接件15安装在固定板14上，然后被安装在固定板11上。气缸9伸出一部分时，导向压紧板13贴合到包装箱1的两侧，祈祷扶正并固定包装箱的作用，气缸9继续伸出时，弹性连接件12收缩，使得印章16贴近到包装箱1的两侧。气缸继续伸出，使弹性连接件15收缩，批号章16紧紧贴合在包装箱两侧，完成批号等信息的印制。

完成印制后，气缸9收回，弹性连接件15和12复原；拦阻装置4放下，包装箱1通过输送带2流向下游工序。

4、控制方式

上述动作逻辑通过PLC程序实现，可以集成在流水线现有的PLC中，程序简单易用。

四、经济性分析

本设计包含硬件采购及加工费用，约2.5万元，使用的耗材（油墨）成本非常便宜，基本可以忽略不计。

相比流水线上使用的大字符喷码设备，具有很好的经济效益。相比大字符喷码设备，该自动盖印装置的硬件成本节约2-5万元，每年的耗材可节约6-10万元。

使用在线自动盖印批号信息装置代替人工盖箱工作，可以取消纸箱的预先盖印工序，1台自动盖印装置可以在流水线节省1名人工，每年节约人工成本4-6万元。

五、结语

本方案设计的自动批号盖印装置，具有良好的通用性，可以在任何大批量盖印的自动包装线线上进行加装，可移植性非常好。

本装置使用的耗材为一般油墨，使用成本非常低，基本忽略不计，具有较好的经济效益，目前已经在企业内多个生产线推广使用。

1 / 9