鸡蛋彩盒装箱生产线设计与试验

张 融，王树才，王玉泉，蔡恒亮，王凤强

（1.华中农业大学工学院，武汉 430070；2.武昌工学院绿色风机制造湖北省协同创新中心 武汉 430065；3.湖北神丹健康食品有限公司，孝感 432600）

0 引 言1

据统计，2019年禽蛋产量达3 500万t，同比增长达8.2%，产业规模达3 000多亿元，全球占比40%，但是，禽蛋在生产、流通等环节的破损率高达10%以上[1]，出口额度很少[2]。禽蛋包装尺寸结构设计未经科学设计和试验检验[3]，不能确定各类设计方案是否适应长途运输和工业化自动生产线。中国近年来规模化蛋鸡场数量日益增加，品牌鸡蛋市场逐渐成熟，蛋品加工企业发展迅速，逐步形成禽蛋生产、加工、销售一体化经营模式[4]，纸浆包装因为质量轻在食品包装发展进程中承担了重要角色[5]，蛋品礼品盒包装，即蛋品彩盒进入居民日常快速消费品序列，尤其是特殊节假日彩盒市场需求大增。据实地调研，彩盒包装更新周期短，规格多，批量小，蛋品彩盒装入瓦楞纸箱主要依靠人工完成，效率低已经成为彩盒包装运输流程中的一个痛点和技术难点，阻碍了蛋品彩盒包装全自动化的进程。

以湖北神丹健康食品有限公司2019年生产的彩盒包装保洁蛋为例，主要有4盒装和6盒装2类彩盒，同时2种6盒装彩盒外形尺寸不同。中国国内不同厂家生产的彩盒规格没有统一的国家标准，单一型号的彩盒入箱包装生产线已无法适应市场需求，信息化自动化技术的发展对禽蛋包装自动化产线提出了更高的要求。

针对禽蛋及其包装机械，王树才等设计了鸡蛋电子称量分级包装生产线自动控制系统[6]，关于禽蛋本身的物理属性研究[7-8]、蛋鸡福利养殖装备及禽蛋基本特性参数试验[9-10]或者皮蛋封蜡机械[11]研究文献较多。中国自动包装技术应用于药品、食品领域较多，如李姿景设计了基于机器视觉的药品包装生产线自动检测系统[12]；刘路明等研究了饼干包装自动生产线输送控制系统[13]。刘成龙等对全自动袋式包装生产线柔性设计进行了探讨[14]。为了提高运行性能，孟维健等引入运动学和动力学算法，设计了柔性药品装箱生产线[15-16]。荷兰MOBA公司研制的托举式鸡蛋分级包装产线，实现了多排转单排并反转掉头的功能，产量达 18万枚/h；国内周雨程等也研制出一套自动化鸡蛋分级包装整机生产线，但效率略低[17]。这2类蛋品包装机械主要实现了禽蛋清洗到装入蛋盒的过程，蛋盒装入彩盒，彩盒装入包装纸箱自动产线并未实现。在蛋品彩盒试验、入箱方式及对蛋品破损率、入箱效率的影响等方面的研究较少。王鹤腾等利用有限元分析软件对植物纤维缓冲包装建立模型，并进行跌落试验，分析跌落冲击时衬垫对内装产品加速度峰值的弱化程度[18]。Mckee在1963年通过分析试验数据推导了纸箱抗压强度的简化公式[19]。机械及包装系统通常是非线性系统，王志伟等对两层计算机堆码包装采用加速度传感器和 I-Scan系统分别测取产品的加速度响应和纸箱间的动压力响应[20]。对在产线运输过程中存在包装件跳动现象，共振区域的激励对非线性包装系统响应有一定程度的影响，可以通过扫频试验获取包装件的共振频率[21]。付威等利用扫频试验，测得枣树发生共振频率范围，避开了激振系统共振频率，设计了红枣收获机[22]。

本文首先对彩盒进行跌落试验、压力试验、扫频试验和随机振动试验，分别确定彩盒包装内禽蛋无破损的自由跌落高度、彩盒夹持力和彩盒的共振频率，然后对蛋品彩盒入箱柔性包装生产线进行设计和试验，并研制出生产线样机试运行11个月，测试彩盒入箱蛋品破损的相关参数，验证蛋品彩盒柔性包装生产线的可行性，为其他蛋品彩盒入箱提供参考。

1 基本参数测定

1.1 跌落试验

为测定彩盒包装中鲜蛋破损率为 0时临界跌落高度和临界高度下鸡蛋受到的冲击加速度，进行跌落试验。跌落试验设备采用Lansmont公司生产的PDL 227跌落试验机，电机提升速度（固定）为4.88 m/min。

试验样品有 6盒装彩盒包装（153 mm×274 mm×335 mm）和鲜鸡蛋，均由湖北神丹健康食品有限公司提供，试验时间为2019年7月。样品随机分为10组，彩盒平均质量M=2.796 kg，鲜蛋符合标准 NY/T1551—2007[23]，保证鸡蛋新鲜，蛋壳洁净完好。鲜蛋小头向下置入纸浆盒，4盒单层堆码放入彩盒。在最上层一个鸡蛋上，安装美国SDI Model 2422-400三轴电容加速度传感器，灵敏度10 mV/g。以10 mm为步长从270 mm开始逐渐增大自由落体高度，统计蛋壳破损情况。鲜蛋破损率跌落高度关系曲线图如图1所示。由图1可知，当跌落高度≥290 mm时，鸡蛋开始出现破损。为保证彩盒包装中的禽蛋破损率为 0，彩盒包装生产线中跌落高度＜290 mm 均可满足产线要求，此时，试验测得禽蛋上跌落最大综合加速度a=97.30g（g为重力加速度，下同）加速度-时间曲线如图2。

图1 彩盒包装鸡蛋跌落破损曲线Fig.1 Drop damage curve of eggs packed in color box

注：红色曲线为X轴向加速度，绿色曲线为Y向加速度，黄色曲线为Z向加速度，白色曲线为合加速度。g为重力加速度，m·s-2；下同。Note: The red curve is the X-axis acceleration, the green curve is the Y-direction acceleration, the yellow curve is the Z-direction acceleration,and the white curve is the combined acceleration.g is the acceleration of gravity, m·s-2; the same below.

1.2 彩盒包装压力试验

压力试验设备采用中国宝大仪器有限公司 PT-8216压力试验系统，测力分辨率：100 000倍；测验速度：0.5～200 mm/min。

为了试验测定彩盒包装抗夹持能力和禽蛋破损率，取同一批次彩盒包装样本5盒，进行压力试验。将ASTM D4169-14标准整装运输计算值作为试验预定压力[24]，计算式见式（1）。

式中试验预定压力L，N；试验单件产品平均质量M=2.796 kg；装箱高度H=2.7 m；试验单件产品高度h=0.335 m；安全因子F′取 4.5，计算获得彩盒包装试验预定压力L=870.487 N。

包装应力sσ为

式中F为试验压力，N；A为接触面积，m2。

试验获得单个彩盒包装的抗载-位移曲线和鸡蛋的破损率。彩盒包装载荷位移关系曲线如图3所示。

图3 彩盒包装载荷-位移曲线Fig.3 Load-displacement curve of color box

由图3可知，试验在0～870.487 N 是逐步加载压缩的过程，彩盒包装第1屈服点位置在（1.7，440）处，即440 N载荷下，包装压缩位移1.7 mm；载荷达到870.487 N预定载荷时，鸡包装压缩位移为2.5 mm。

根据式（2），包装第一屈服点σs1和预定载荷点σs2压缩应力值分别为4 067.77和9 380.67 N/m2。

压缩试验过程包装完好，无可见折痕，禽蛋破损率为0。试验说明，彩盒包装结构具备较好的抗载能力，彩盒包装生产线直线模组机械手对禽蛋彩盒预定压力L≤ 8 70 N时，均可满足产线设计要求。

1.3 彩盒包装振动试验

为了测定彩盒包装后禽蛋的共振频率、禽蛋加速度、加速度传递率和禽蛋振动破损率，进行振动试验。试验设备选用美国 MTS公司制造 MTS 840电液振动台，垂直振动加速度范围 0.02～5.00g，频率范围为0.01 ～10 kHz。选用美国PCB公司356A24三轴加速度传感器及数据采集系统，356A24传感器精度 10 mV/g（±15%）。取同一批次彩盒包装样本 10盒，对彩盒包装进行无约束和弹性约束扫频试验，然后对彩盒包装进行固定约束随机振动试验。扫频试验设定扫频范围 1～100 Hz，加速度为 0.5g。禽蛋加速度-频率曲线如图4所示。

图4a为彩盒包装扫频试验弹性约束下，禽蛋加速度-频率曲线，图4b为无约束状态下禽蛋加速度-频率曲线。扫频试验结果显示，无约束、弹性约束2种约束条件下，样本的共振参数在一定区间内波动，彩盒共振频率区间为10～15 Hz。无约束下其共振频率、加速度传递率、加速度均稍低于弹性约束下的参数值。彩盒包装禽蛋不同约束状态下的扫频试验共振结果参数见表1。

随机振动试验用功率谱密度取至于 ASTMD 4169 Truck Level 振动等级，激励选用随机振动信号的加速度总均方根值Grms=0.52 g2/Hz，Grms=0.73 g2/Hz公路运输2项试验参数，试验频率范围选择0.01～200 Hz。将样本固定在振动试验台上，确保彩盒包装在振动过程中不能在试验台上移动。禽蛋小头向下放置于盒内，加速度传感器固定在禽蛋大头，保持加速度传感器方向垂直于振动台面。彩盒包装置于围栏中间，扫频之后进行3 h垂直振动试验，2种激励下分别试验5次。试验获得禽蛋加速度传递率-频率曲线如图5所示。

表1 彩盒的共振频率和加速度Table 1 Resonance frequency and acceleration of color box

图4 彩盒包装禽蛋扫频振动加速度Fig.4 Acceleration of sweep frequency vibration of eggs packed in color box

随机振动试验显示，在固定约束下，0.52和 0.73 g2/Hz振动激励条件下，彩盒包装破损率分别为0和2.08%。

禽蛋在运输过程中受随机振动激励的作用容易破损，运输包装具有减振吸能的作用。运输工具或振动台的振动引起的包装内禽蛋振动由加速度振动传递率决定。加速度传递率定义为禽蛋上产生的振动加速度与振动台加速度幅值之比，无纲量。随机振动传递率H（p），见式（3）[25]。

式中Sy(p)为激励功率谱密度，g2/Hz；SS(p)为响应功率谱密度，g2/Hz，Sy(p)见式（4）。

加速度功率谱密度表示随机信号y(t)通过中心频率带宽的窄带滤波器后的均方值，其函数是自相关函数的傅立叶变换，Ry(θ)为随机信号自相关函数，描述同一信号在相隔时间为T的2个数值之间的相互关系。式中p为中心频率，Hz；θ为时间延迟，s；T为时间周期，s。自相关函数表达式为

图5 包装禽蛋的加速度传递率-频率曲线Fig.5 Transmissibility-frequency curve of egg-packaged

鸡蛋对振动的响应为

式（4）～（6）带入式（3），可得幅频函数H2(p)为

式中u取瞬时t，u1取瞬时t+θ，所以u，u1为2个独立的积分变量；us取瞬时t-u，us1取t+θ-u1，所以us，us1为2个独立的积分变量。

频率比λ=ωs/ω，ωs为外力激励频率，Hz；ω为隔振系统固有频率，Hz。阻尼比ξ=CCC，C为黏性阻尼系数；CC为临界阻尼系数。

由式（3）和式（7）知，H(P)= 1时，振动外力被全部传递到鸡蛋上，没有隔振效果；当H(P)＜1时，隔振效果好；当H(P)＞ 1时，振幅被放大；λ=1时，H(P)达到最大值，此时系统处于共振状态。若系统放大倍数不高，且产品脆值大，产品不易损坏；若放大倍数大，产品脆值小，允许承受的加速度值则较小，产品则易损坏。蛋品彩盒包装系统在固定约束下，随机振动试验传递率H(P) ＞ 1 ，振幅被放大。

室内的彩盒包装产线运输机构的运动传递驱动装置为驱动链轮，设计功率 1.5 kW，链轮带动长度为800 mm的辊道利用摩擦力推动彩盒和纸箱运动。产品质量轻，运动速度慢，轨道平行度好，其上下振动激励远小于公路运输。产线设计频率按照要求避开试验共振频率区间，而滚珠丝杠直线模组的固有频率高于160 Hz[26]，避免了共振对机构系统的影响，且系统激励满足小于等于公路运输激励加速度Grms=0.52 g2/Hz，禽蛋彩盒包装在线传输破损为 0，因此设计人生产线不会产生共振，符合振动设计要求。

2 生产线的机械结构与入箱力学分析

2.1 生产线工作原理

蛋品彩盒入箱包装过程中，需要完成对彩盒的分料、计数、定位、夹取、入箱等动作，彩盒入箱完成后输送至封箱机处自动封箱。分料机构阻断进料线上多余的彩盒，计数气缸对彩盒计数，彩盒计数完成后输送至夹取工位，直角坐标机械手感应到彩盒后进行夹取；同时，在瓦楞纸箱线体上，入箱导向架感应到空纸箱后动作，直角坐标机械手完成入箱。入箱完成后，入箱导向架、直角坐标机械手回归原点等待下一次入箱。生产线三维结构如图6a，直角坐标机械手如图6b所示。

不同规格的彩盒对应不同尺寸的瓦楞纸箱，因此，在柔性包装过程中，需根据彩盒包装形状尺寸大小配备多种夹板及彩盒入箱导向框，同时，适当调整瓦楞纸箱分料机构夹持气缸位置。换型机构均采用快卸结构，利用固定工位开螺纹孔、T型螺钉配合滑轨、蝶型螺帽等方式实现。该生产线可满足4盒装、6盒装彩盒入箱，4盒装彩盒规格为112 mm×310 mm×360 mm，6盒装彩盒包装为 153 mm×274 mm×335 mm 和 133 mm×306 mm× 336 mm两种。在夹取过程中，4盒装采用单列并排夹取；6盒装采用双列并排夹取。如有其他不同规格尺寸的彩盒和入箱数量变化，在人机交互界面修改参数和更换导向架和夹爪即可。

2.2 直线模组机械臂的设计

直线模组彩盒夹持机械臂设计为直角坐标机械臂，该机械臂满足笛卡尔空间直角坐标系，其运动由X，Y，Z三轴方向上的直线运动组成[27]。产线上，彩盒包装在预定的时间从输送线精准到达机械手夹持位置，然后机械手夹持彩盒移动输送至包装箱。根据要求，设计X，Z轴的最大有效行程分别为750和380 mm；机械臂X轴移动线速度0～199 mm/s可调，Z轴移动线速度0～149 mm/s可调；Y轴为夹爪板运动轨迹，最大行程200 mm，最大线速度50 mm/s。整机设计额定功率1.5 kW，通过丝杆传动，各臂分别沿着自身所在坐标轴方向上做进退、升降和伸缩运动。

本产线直角坐标机械手由X轴直线模组、Z轴直线模组、Y轴夹爪机构组成，均为滚珠丝杆传动。设计的丝杠导程为10 mm。夹爪机构中，夹板一端固定，另一端由丝杆步进电机推动夹爪活动板至指定位移处完成夹持动作，不同包装对应不同位移，夹爪固定板及活动板内壁均采用4 mm厚乳胶包胶处理[28]。生产线上4盒或6盒彩盒并排收集后，推杆推进距离根据彩盒型号不同由PLC控制器控制。为保证彩盒夹取，放入瓦楞纸箱高度必须低于安全高度，直角坐标机械手Z向行程也根据彩盒型号不同而不同。夹板在下行入箱松开，然后上行至安全区域夹板归位原点，Y轴夹板、X轴模组、Z轴模组均对应3个光电开关，1个为原点开关，另外2个为前后安全限位开关。

图6 蛋品彩盒生产线机械结构图Fig.6 Mechanical structure diagram of production line of egg color box

2.3 机械臂轨迹规划算法

直角坐标机械臂路径规划是指在一定空间范围内，起始位置点运动到目标位置点的路径。机械臂在多段连续轨迹控制中，将路径细分为多段微小直线段进行控制。各轴联动的S曲线加减速控制算法主要是根据路径的长度及给定时间，进行路径规划，经过DSP的处理，产生驱动控制电路能够接收的脉冲信号，进而驱动交流伺服电机精确地控制各轴的运动速度和位置[29]。

在机械臂对称中心上建立空间坐标系，根据运动单元和末端夹持手臂的空间位姿关系，得到机械臂末端执行机构的固连坐标系的变换，获得夹持手臂的空间位置[30]。根据D-H矩阵建立机械臂运动方程，各运动单元空间位姿关系见式（8）[31]。

式中θi为关节夹角，rad；αi为关节扭转角，rad；δi为连杆偏距，mm；di为Z轴位移，mm。

直线模组彩盒夹持机械臂各运动单元见式（9）。

该模组未设计位姿旋转，只有运动单元的移动，矩阵变换为式（10）。

其中，

直线模组彩盒夹持机械臂末端位姿A5见式（11）：

A5矩阵变换为式（12）：

机械臂机构末端的运动设计为平面运动，以四盒装彩盒尺寸为112 mm×310 mm ×360 mm为例，包装纸箱尺寸的为330 mm×540 mm×420 mm，纸箱箱盖的垂直高度为170 mm。机械手动爪夹板与定夹板初始距离设为522 mm。机械手从初始位置（0,0）开始准备取样，到彩盒入箱，动作分9步完成：1）机械手从初始位置（0,0），下降380 mm；2）活动夹板平移62 mm夹持住彩盒；3）机械手提升至初始高度，此时活动夹板坐标（62,0）；4）机械手平移701 mm至包装箱处，机械手位置坐标为（763,0），此时彩盒到达包装箱正上方位置；5）机械手整体下降380 mm，坐标变为（763,380）；6）机械手活动夹板慢慢松开，反向位移26 mm，彩盒再向下滑移；7）机械手提升380 mm；8）机械手完全松开，活动夹板反向位移 36 mm，返回坐标点（737,0）；9）机械手平移快退归位至（0,0）处，准备进入下一个运动周期。

2.4 夹持与跌落分析

2.4.1 机械手夹持应力分析

机械手夹持力N要保证不夹破包装内鸡蛋，又确保彩盒不滑移跌落，选用乳胶材料包覆夹持面增加表面摩擦系数，彩盒侧面夹持应力σ见式（13）。

式中天然乳胶材料摩擦系数f=0.7，m为被夹持彩盒的质量，kg；s为夹持面积，m2。4盒装彩盒夹板尺寸设计为230 mm×314 mm，夹持面积s设计尺寸为190 mm×314 mm，单盒产品平均质量2.46 kg。由式（13）得：

6盒装彩盒夹持面积设计为410 mm×314 mm，单盒产品平均质量1.968 kg。彩盒侧面夹持应力为

根据压力试验可知：

由式（14）可知，4盒装、6盒装机械手的临界夹持应力均未达到试验第一屈服点，不会造成盒内禽蛋破损。

2.4.2 机械手夹持彩盒的跌落分析

由跌落试验可知，彩盒在290 mm处及以下高度自由跌落至刚性地板上，禽蛋无破损。机械手动作至第4步，彩盒到达包装箱正上方位置，下底面与包装箱垂直距离设计665 mm，机械手下行380 mm处，松开活动夹爪，彩盒自由跌落，此时彩盒与箱底接触面距离267 mm，小于290 mm试验结果参数。为了增加彩盒的安全系数，另外增加了3种防护：一是在彩盒入箱框上设计0.5 mm弹性钢片斜面，彩盒自由落体到斜面上慢慢向下滑移；二是彩盒滑移过程中侧壁纸箱给彩盒一定的摩擦阻力；三是，最后跌落到纸箱底部替换试验中的刚性地面减振。样机试验结果证明，彩盒禽蛋跌落破损率为0，满足设计要求。

3 控制系统

3.1 硬件装置

控制系统采用1个蘑菇头开关、2个旋转开关、2个气缸磁性开关、14个光电开关的信号，控制3组直线模组、10个气缸，利用西门子PLC S7-200 smart控制器（CPU ST40）进行控制。CPU ST40拥有断电数据保持功能，可自行设定存储器地址，以实现断电重启后数据的自动恢复。模组安全限位及原点位采用台邦 U型光电开关PM-F45P，彩盒横向移动底部安全限位采用台邦回归型漫反射光电开关 E3Z-R81，其余光电开关采用沪工E3F-DS10P1。X、Z轴直线模组采用汉德保110三相步进电机，额定电流 7 A，保持力矩23 N·m；夹爪模组采用汉德保86二相步进电机，保持力矩12.7 N·m。步进电机均采用单相（2输出）开环控制方式，绝对位置控制方式提高重复定位精度。触摸屏采用MCGS TCP7062。

3.2 柔性控制系统

本文采用的TCP/IP协议的数据交互模型，可为柔性化生产线提供数据交互范式和接口技术，满足柔性化生产线的工艺需求[32]。蛋品彩盒入箱柔性包装生产线要求运行稳定、抗干扰能力强，实现蛋品包装多品种、小批量生产。控制系统的设备调试和设备运行维护是 2个关键部分，控制流程如图7所示，系统具备产品柔性、维护柔性和扩展柔性。

图7 控制系统流程图Fig.7 Flow chart of control system

设备运行自动模式下，对彩盒及纸箱的动作均由对应光电开关进行逻辑控制，若光电开关未采集到信号，则对应动作停止，设备暂停并故障报警。特别涉及到故障安全型系统设定时，比如当夹爪夹持彩盒沿X轴移动过程中，若中间彩盒出现轻微下滑，则对应回归型漫反射光电感应信号后需立即停止机械手动作，避免发生设备刚性冲撞导致设备损坏。现场生产更换不同彩盒包装时，需在手动模式下，点击触摸屏“换夹板”虚拟按钮，此时机械手自动动作至指定位置方便操作人员手动卸装对应彩盒夹板，卸装完成之后机械手回归原点，极大地提高了柔性生产效率。

本控制系统基于MCGS V7.7进行触摸屏界面设计及与PLC通讯，触摸屏界面主要有主控界面、手动模式界面、机械手控制界面、主要参数设定界面等，方便操作人员现场调试及维护。

4 现场试验与结果分析

4.1 破损率的测定

破损率为验证本包装生产线可行性的重要参数，将破损率记为P：

式中n1为有破损蛋箱数；N1为包装纸箱总数。

4.2 生产效率试验

在规定试验时间内，统计蛋品彩盒整齐入箱的瓦楞纸箱数量，计算包装生产效率η：

式中m1为彩盒整齐入箱的瓦楞纸箱数量；T1为试验时长，h。

4.3 试验方法

将试验样本分为每箱 6盒装和每箱 4盒装 2组，8:30～11:30共3 h完成6盒装入箱试验，14:30～5:30共3 h完成4盒装入箱试验。从试验第一天起，每半天测定一次包装线的效率、蛋品破损率，统计时间共 10 d。人工入箱产线现场，3人为1组，每日同时进行相同彩盒的装箱工作。在彩盒入箱完成后，从每10箱中随机抽取1箱进行人工查验，统计有破损蛋纸箱数，一箱中若发现一粒禽蛋破损，则视为破损箱。人工入箱破损抽查方法相同。试验现场见图8。

试验结果如表2，在4组破损率均为0的情况下，自动化包装线完成6盒入箱的效率均值为96.2箱/h，人工对照组效率为20.2箱/h；自动化包装线完成4盒入箱效率均值为120.4箱/h，人工对照组效率为23箱/h。6 盒装、4盒装自动化包装线彩盒入箱效率分别是人工手动装箱效率的4.76和5.23倍。除此以外，人工包装需要人工开箱、封箱、计数、搬运等辅助工，该生产线自动包装前端连接自动开箱机，后端连接自动封箱机，基本实现无人看管自动工作，可节省辅助工3～6人。

图8 试验现场Fig.8 Experiment scene

表2 彩盒机械装箱与人工装箱对比试验Table 2 Comparative test of mechanical packing and manual packing for color box

5 结 论

1）本文对鸡蛋彩盒进行了跌落试验、压力试验、扫频试验和随机振动试验，确定了彩盒包装内鸡蛋无破损防护性能参数，即临界跌落高度、无破损夹持力、共振频率和鸡蛋运输系统激励。跌落试验获取鸡蛋破损临界跌落高度为290 mm；彩盒包装压力试验确定了彩盒夹持力需小于870 N；彩盒包装扫频试验确定了彩盒包装件共振频率范围为10～15 Hz；随机振动试验显示包装系统激励必须满足Grms≤0.52 g2/Hz。

2）在试验结果指导下，设计了一条基于直角坐标机械手、位置传感和可编程逻辑控制器控制的蛋品彩盒入箱柔性包装自动化生产线。包装自动化生产线主要由直角坐标机械手、PLC S7-1200主控及扩展模块、HMI人机界面、光电传感器、气缸、物料输送机构等组成。以光电传感器的触发信号作为物料的到位信号，通过PLC发出指令控制气缸动作及直角坐标机械手按既定路径完成物料的夹紧、搬运和松开动作，经过柔性下降装置实现蛋品彩盒自动入箱。本产线直角坐标机械手X，Z轴的最大有效行程分别为750和380 mm；Y轴夹爪板运动轨迹最大行程200 mm，最大线速度50 mm/s，整机设计额定功率1.5 kW。

3）现场试验结果显示，包装线完成每箱6盒、每箱4盒的彩盒装箱效率分别是96.2和120.4箱/h，较企业原来的人工装箱，本包装封线完成彩盒6盒装、彩盒4盒装入箱效率分别是人工手动装箱效率的4.76和5.23倍，同时节省3～6名劳动力，生产线运行全过程蛋品破损率为0。

目前生产线生产速度设计较低，主要原因是该生产线的前一项工艺，即内包装入彩盒环节还需要人工完成，没有实现机械化，人工手持内包装盒置入彩盒中，效率较低未来将通过改良内包装入彩盒工艺，提高包装生产线的工作效率。