劉赫然（吉林大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院，長春 130025 ）

機(jī)械式無動(dòng)力自動(dòng)封箱機(jī)的設(shè)計(jì)與研究

劉赫然
（吉林大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院，長春 130025 ）

介紹機(jī)械式無動(dòng)力自動(dòng)封箱機(jī)的主要機(jī)構(gòu)及其工作原理和整個(gè)裝置的工作過程。闡述無動(dòng)力包裝功能以及尺寸自動(dòng)微調(diào)功能的實(shí)施方案及其在紙箱包裝過程中的重要性。論證本設(shè)計(jì)的合理性，創(chuàng)新性及實(shí)用性。

無動(dòng)力包裝；柔性設(shè)計(jì)；尺寸微調(diào)；創(chuàng)新設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.252

0　引言

近幾年來紙箱包裝行業(yè)發(fā)展迅速較為完善，但是市場現(xiàn)有的包裝機(jī)仍不能滿足大量不同尺寸紙箱的快速包裝，不適用于小型網(wǎng)店銷售、無電力工況以及戶外電力來源不便時(shí)的紙箱包裝。針對(duì)紙箱包裝行業(yè)的現(xiàn)狀及需求。我們?cè)诂F(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)研究了機(jī)械式無動(dòng)力自動(dòng)封箱機(jī)，通過調(diào)節(jié)裝置的傾斜角度利用載物和紙箱的重力來實(shí)現(xiàn)無動(dòng)力封箱，利用柔性件及觸發(fā)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)尺寸自動(dòng)微調(diào)。同時(shí)為了適應(yīng)更多的工況，本裝置可以以水平電動(dòng)工作方式為輔，包裝質(zhì)量較輕的載物紙箱。

1　機(jī)械式無動(dòng)力自動(dòng)封箱機(jī)的主要機(jī)構(gòu)及其工作原理

機(jī)械式無動(dòng)力自動(dòng)封箱機(jī)主要由支撐起重機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)平臺(tái)、箱頁合攏機(jī)構(gòu)、膠帶粘貼切斷機(jī)構(gòu)等組成，如圖1所示。

圖1　裝置的整體結(jié)構(gòu)

1.1箱頁合攏模塊

主要由前頁擋片、后頁壓平機(jī)構(gòu)、側(cè)頁合攏機(jī)構(gòu)及彈性壓箱機(jī)構(gòu)組成，其中后頁合攏機(jī)構(gòu)為重要設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)。后頁合攏機(jī)構(gòu)主要由觸發(fā)裝置和擊打裝置組成，觸發(fā)塊的觸發(fā)端是一鋼片，鋼片固定鏈接在轉(zhuǎn)軸上。鋼片初始狀態(tài)垂直并伸出工作平面，紙箱通過觸發(fā)鋼片時(shí)將其壓倒，使轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生一個(gè)角位移α并經(jīng)過同步帶傳動(dòng)到上方擊打裝置。擊打裝置由壓輥和長度一定的彈性鋼片的組成，并固定連接在轉(zhuǎn)軸上，由于旋轉(zhuǎn)彈簧的作用使擊打裝置初始狀態(tài)垂直向下，當(dāng)紙箱前底楞觸發(fā)鋼片時(shí)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，擊打裝置由豎直旋轉(zhuǎn)至水平，旋轉(zhuǎn)方向與紙箱運(yùn)動(dòng)方向相反。當(dāng)紙箱后底楞脫離觸發(fā)鋼片時(shí)，彈簧力作用下?lián)舸蜓b置復(fù)位，打擊紙箱后頁使其合攏。采用彈性鋼片可以實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)微調(diào)。

1.2膠帶粘貼及切斷模塊

膠帶粘貼切斷機(jī)構(gòu)是本裝置的核心機(jī)構(gòu)，包括膠帶粘貼機(jī)構(gòu)和膠帶切斷機(jī)構(gòu)。

（1）膠帶粘貼機(jī)構(gòu)。壓輥可以繞固定軸自由旋轉(zhuǎn)，固定軸和壓輥支架之間裝有旋轉(zhuǎn)彈簧以增加壓輥的壓力，箱子的前表面與膠帶及膠帶壓輥接觸，在壓輥的作用隨著箱子的前進(jìn)完成膠帶的粘貼。同時(shí)可以適應(yīng)不同高度的紙箱。

（2）膠帶切斷機(jī)構(gòu)。刀具固定在刀架上，刀架上固定連接一齒條，與轉(zhuǎn)軸上的齒輪嚙合，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使刀架在垂直于紙箱工作平面的方向上沿著光杠導(dǎo)軌在一定范圍內(nèi)上下移動(dòng)。彈簧作用使刀具下端初始狀態(tài)位于紙箱上表面下端。當(dāng)紙箱前底楞壓倒觸發(fā)片時(shí)，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，刀具上升到紙箱上表面以上，當(dāng)紙箱通過，紙箱后底楞脫離觸發(fā)片后，刀具復(fù)位切斷膠帶。同時(shí)擊打裝置的輥?zhàn)蛹捌渲Ъ茉诘毒呦蛳碌膲毫ψ饔孟略谥U上向下運(yùn)動(dòng)，將切割留下的膠帶余量滾壓在箱子后表面上。機(jī)構(gòu)組成如圖2所示。

圖2　膠帶粘貼切斷機(jī)構(gòu)

1.3彈性皮帶組

彈性皮帶利用雙側(cè)彈性張緊輥，張緊輥通過彈性鋼片與皮帶內(nèi)側(cè)固定支架相連，張緊皮帶的同時(shí)，更增大了寬度的調(diào)節(jié)范圍。皮帶上固定連接的推箱卡柱也增大了寬度調(diào)節(jié)范圍，避免損壞箱體。同時(shí)彈性皮帶也使箱體保持居中，保證了膠帶粘貼的準(zhǔn)確性。機(jī)構(gòu)組成如圖3所示。

圖3　彈性皮帶（單側(cè)）

2　無動(dòng)力封箱的工作過程

根據(jù)箱體重量與傾斜角的配比表（表1），將工作平面支撐起與水平面成相應(yīng)的角度，鎖死并保持裝置穩(wěn)定。載物紙箱在兩側(cè)彈性皮帶的對(duì)中作用下向下沿工作平面下滑，其重力沿斜面分力充當(dāng)箱子的驅(qū)動(dòng)力。紙箱經(jīng)過箱頁合攏機(jī)構(gòu)先后實(shí)現(xiàn)后頁、前頁及側(cè)頁的合攏，隨后分別經(jīng)過膠帶粘貼機(jī)構(gòu)和膠帶切斷機(jī)構(gòu)，最后進(jìn)過緩沖機(jī)構(gòu)滑動(dòng)到出口托板完成整個(gè)封裝過程。

表1　重量角度配比

3　結(jié)束語

本設(shè)計(jì)創(chuàng)新性地從箱體的動(dòng)力來源入手改變了機(jī)體結(jié)構(gòu)及工作方式，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，將箱頁合攏機(jī)構(gòu)、膠帶粘貼切斷機(jī)構(gòu)與觸發(fā)機(jī)構(gòu)結(jié)合，并對(duì)箱體限位及部分工作部件進(jìn)行了柔性設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)紙箱的無動(dòng)力包裝的同時(shí)可在一定范圍內(nèi)進(jìn)行尺寸自動(dòng)微調(diào)。其水平電動(dòng)包裝方式可以適應(yīng)更多工況，使功能更加完善。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)用性強(qiáng)，可以更好的滿足市場所需。

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劉赫然（1993-）， 男，吉林人，本科。