1前言
卷烟物流配送中心生产作业中，遵循烟箱开箱→放置条烟→条烟分拣的步骤，所有作业的首要操作是将被封箱胶带封住的烟箱打开。由于卷烟自动分拣以及打码到条的要求，需要对大量的件烟进行开箱作业，当前烟草商业系统物流卷烟分拣环节中，多采用激光将烟箱封箱胶带划开。烟箱在输送过程中光刀把封箱胶带沿纸箱摇盖中缝割开，封箱胶带划开后，开箱机构将烟箱的内外摇盖打开。通过对经划箱后的烟箱检查发现，大多烟箱经划箱机后其封箱胶带没有被完全划开，导致在后续烟箱摇盖撑开的过程中，摇盖撑开机构会将未被划开的封箱胶带扯坏导致胶带粘性面外露，随着烟箱在流水线上不断输送，烟箱上的胶带会脱落粘到其他设备上，影响其他设备的正常运行，同时也增加了设备的运行维护成本。因此，有必要寻求一种有效的解决方法。
2 烟箱开箱机基本结构与工艺流程
烟箱开箱机的主要功能是实现自动打开烟箱两侧内外摇盖。烟箱开箱机由激光切胶带机构（激光划箱机）、下外摇盖热熔胶撕开机构、上外摇盖热熔胶撕开机构、外摇盖开启导杆、内摇盖开启机构等5部分组成，各装置按功能先后安装于传送带上，如图1所示。
烟箱输送过程中通过激光切胶带机构（激光划箱机），光刀把封箱胶带沿外摇盖纵缝划开；然后由外摇盖热熔胶撕开机构将粘接内外摇盖间的热熔胶撕开；在之后的输送中外摇盖通过导杆打开成90°，内摇盖开启机构则利用吸盘将其打开成90°；烟箱摇盖被打开后，气缸推料板会将条烟从烟箱里面推出，然后进行整件烟的打码或分拣打码。
图1 烟箱开箱机基本结构
3 存在的问题及其原因分析
3.1存在的问题
在实际使用过程中，发现激光划箱机存在这样的一个问题。在划箱过程，因难以保证烟箱外摇盖纵缝处于水平状态，为了保证划箱效果，激光划箱机光刀以锯齿形路径运动以增加光刀的覆盖范围。通过对经划箱机出来的烟箱封箱胶带进行观察发现，光刀未能完全地将封箱胶带划开，出现部分封箱胶带被割开，部分胶带未被割开的情况。在后续撑开烟箱摇盖的工艺流程中，未被划开的胶带因受到强行撕扯，出现伸长、卷缩等情况，导致胶带粘性面外露。随着烟箱在流水线上不断输送，烟箱上的胶带会脱落粘到其他设备上，影响其他设备的正常运行。为了保证条烟分拣线能正常运行，需要定期清理分拣线上的胶带，增加了设备的运行维护成本。
3.2 原因分析
影响激光加工效果的因素有很多，其中恰当的功率与合适的焦距是保证激光加工效果的重要因素。为了保证光刀能划开封箱胶带，激光器输出的激光需要具备恰当的功率，如功率过小则无法划开胶带，如功率过大极有可能会灼伤烟箱，影响烟箱的二次利用。此外激光能否聚焦在封箱胶带上同样影响着划箱结果，焦距的改变同样会导致光刀无法划开封箱胶带的情况出现。通过对烟箱封箱胶带光刀划痕分析，可发现同一纵缝上有些地方的胶带被划开，有的地方未被划开，可知划箱机激光器的功率设置是恰当的，导致这种情况出现的主要原因应该是划箱过程中激光焦点未能落到胶带上所导致。通过观察分析出现这种现象的主要原因有两方面：其一，烟箱输送过程中，不可避免地箱体会受外力作用出现变形，导致摇盖表明有凸起，加上在光刀划箱过程中并没有采取有效的定位夹紧方式，无法让凸起的烟箱摇盖回复；其二，烟箱在通过划箱机时两边不能均匀受力，使烟箱倾斜。这两种情况均会造成封箱胶带到激光头的距离发生变化，导致划箱过程中激光无法全程聚焦在胶带上。
4 结构优化设计
基于上述的分析本文提出一种激光划箱机优化设计方案，以改善在用划箱机划箱过程中，因烟箱摇盖鼓起或因烟箱两侧受力不均匀而导致烟箱倾斜，激光无法全程聚焦在封箱胶带上的情况。优化后的激光划箱机主要结构包括：机架、夹持组件、激光头、激光头高度调节机构。两根直线轴固定在机架上，直线轴两端连接电机安装板用于安装丝杠驱动电机，滚珠丝杠通过联轴器与电机相连接。夹持组件由同步带安装板、同步带驱动电机、同步轮、同步带、侧滑轮组成；同步带安装板安装在直线轴承上，丝杠螺母安装在同步带安装板上；激光头安装在激光头高度调节机构上，激光头高度调节机构安装在同步带安装板上，如图2所示。
图2 划箱机主要结构组成图
图2中，1为夹持组件，2为同步带驱动电机，3为直线轴承，4为直线轴，5为丝杠驱动电机，6为丝杠，7为机架，8为同步带，9为激光头，10为激光头高度调节机构，11为侧滑轮。电机带动丝杠转动，并将旋转运动转换为丝杠螺母的往返运动，从而控制两夹持组件间的开度，实现对不同宽度的箱体进行夹紧。两同步带用于控制烟箱在划箱过程中前后移动，从而控制划箱机的划箱效率并保证划箱效果。侧滑轮在满足烟箱侧向夹紧的同时可大大降低烟箱的移动阻力。激光头高度调节机构可根据传感器对烟箱的高度检测数据，调整激光头的高度，保证激光头可以较好的与烟箱外摇盖纵缝平齐。为了确保在划箱的全过程中，激光焦距不改变，本结构中激光头仅能上下移动，前后左右均不能移动，因此当侧滑轮抵住烟箱时即可保证激光焦距不变（此时激光焦距等于激光头到滑轮的距离）。
工作原理为，初始状态时，两夹持组件开度最大，当传感器检测到烟箱进入时，在丝杠电机的带动下，两夹持组件往里运动，其开度减少，直到侧滑轮抵住烟箱。此时烟箱的定位夹紧完成，激光划箱机构开始工作，划箱过程中，电机驱动同步带转动，从而控制烟箱往前运动，完成烟箱划箱动作。
5 结语
在卷烟物流配送中心生产作业中，烟箱开箱是首要环节，划箱效果直接影响着后续的分拣流程。通过对在用激光划箱机所存在的问题进行深入分析后。本文针对激光划箱机的结构特点，提出了一种结构优化设计方案。该方案有如下特点：采用滚珠丝杠加直线轴承的方式控制夹持组件的夹紧运动，可有效提高夹持组件的运动精度与效率；两夹持组件采用独立电机驱动，可实现单动或联动，确保了烟箱定位的准确性，同时也有利于后期的维护；采用两根同步带驱动烟箱运动，达到在激光划开胶带过程中烟箱能够受力均匀、运行平稳的目的；侧滑轮在对烟箱进行夹紧时可有效防止因在烟箱输送过程中，箱体在外力作用下出现变形烟箱摇盖鼓起的情况，确保烟箱摇盖处于平面状体，保障整个划箱过程光刀的焦距不变，同时还能有效降低烟箱的移动阻力。
参考文献
[1]钟亮.基于FSM的件烟划箱机控制系统设计与实现[J].物流技术,2020,39(04):89-92+160.
[2]宋延鹤,田张全.浅析卷烟包装箱YP11型封箱机改造[J].科技创新与应用,2015(17):116.
[3]陈占民,邹建康.条盒烟输送及装封箱机系统工艺探讨[J].机电产品开发与创新,2018,31(02):48-51.
