摘 要：針對(duì)目前瑜伽墊生產(chǎn)行業(yè)內(nèi)產(chǎn)品包裝中出現(xiàn)的人工勞動(dòng)力需求大，彎卷過程對(duì)人工手部具有一定傷害的情況，設(shè)計(jì)了一款可以自動(dòng)彎卷包裝瑜伽墊的設(shè)備。該設(shè)備可以將切割完成的瑜伽墊自動(dòng)卷曲裹成筒形，自動(dòng)粘貼廣告紙。

關(guān)鍵詞：瑜伽墊；自動(dòng)包裝；彎卷

1 國內(nèi)外現(xiàn)狀

目前的生產(chǎn)生活中，自動(dòng)包裝機(jī)在食品、醫(yī)藥、化工等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。而在瑜伽墊生產(chǎn)行業(yè)中未出現(xiàn)有自動(dòng)或半自動(dòng)包裝機(jī)。目前中國市場上并沒有自動(dòng)化的瑜伽墊包裝設(shè)備，此操作須工人手動(dòng)完成。勞動(dòng)強(qiáng)度大，人工數(shù)量多。而中國生產(chǎn)了全世界大部分的瑜伽墊，國外基本上從國內(nèi)進(jìn)口。由于瑜伽墊大部分是在中國生產(chǎn)，相關(guān)自動(dòng)包裝設(shè)備在國外應(yīng)用較少，故需要自主研發(fā)[1-3]。

由于瑜伽墊表面粗糙，對(duì)長期進(jìn)行瑜伽墊包裝的工人的手部有著或多或少的傷害。其工作強(qiáng)度高，考驗(yàn)工人體力。同時(shí)工作效率較低，限制產(chǎn)量及企業(yè)發(fā)展。在瑜伽墊包裝過程中，需將瑜伽墊卷曲裹成筒形，這種在包裝過程中的特殊性，加大了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度。目前研究較少，然而市場上瑜伽墊產(chǎn)量要求大。

2 結(jié)構(gòu)簡介

總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

輸入傳送帶在靠近彎卷系統(tǒng)一側(cè)上具有壓輥，具有兩個(gè)作用。一是壓平瑜伽墊，使其便于彎卷；二是防止起在彎卷的過程中擺動(dòng)。運(yùn)行時(shí)，一個(gè)工位將瑜伽墊卷曲裹成筒形。另一個(gè)工位則將一張廣告紙環(huán)形粘貼在瑜伽墊上。兩個(gè)工位同時(shí)工作，既可以提高工作效率，又可以降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，為企業(yè)產(chǎn)生更大的效益。

廣告紙輸入系統(tǒng)參考了普通打印機(jī)的紙張輸送系統(tǒng)，使其可以正常進(jìn)紙。在紙張的運(yùn)輸過程中，使用2-4個(gè)加熱壓輥加熱紙張上的膠水，使用的膠水在常溫下并沒有粘性。加熱后將會(huì)有粘性，但粘性不大，剛剛好在環(huán)繞粘貼可黏住自身。

設(shè)備的核心——彎卷裝置如圖2所示。

彎卷裝置有兩套一樣的彎卷夾持和約束裝置機(jī)構(gòu)。

每套夾持機(jī)構(gòu)主要由一對(duì)手指氣缸，一具磁偶式滑臺(tái)氣缸、一組彎卷約束裝置等組成。主要目的是將瑜伽墊卷曲裹成筒形。其工作過程主要可分為夾持旋轉(zhuǎn)動(dòng)作和脫離動(dòng)作。

夾持動(dòng)作運(yùn)動(dòng)步驟如下：

（1）使用磁偶式滑臺(tái)氣缸將固連在一起的旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)和右端手指氣缸夾持組伸入彎卷約束裝置的內(nèi)部空間內(nèi)。

（2）同時(shí)夾緊左右兩側(cè)手指氣缸，使手指氣缸夾持組牢牢夾緊瑜伽墊一端。

（3）待瑜伽墊被夾緊后旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)開始工作，將瑜伽墊卷成筒形。

彎卷約束裝置由魚眼軸承、壓力彈簧、壓輥、壓輥放松裝置組成。工作時(shí)三個(gè)壓輥在彈簧的作用下將緊緊壓住瑜伽墊，防止其在彎卷的過程中出現(xiàn)甩動(dòng)、無法卷緊等異常情況。進(jìn)入廣告紙粘貼工位后，壓輥將用于迫使廣告紙緊貼瑜伽墊，保證其正常環(huán)形粘貼。

工位切換裝置主要用途為：使設(shè)備定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩個(gè)夾持旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可交替工作。轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力由步進(jìn)電機(jī)提供，通過雙輸出蝸輪蝸桿減速器增加力矩后輸出給兩根軸。

3 工作原理

（1）工人將瑜伽墊放在輸入傳送帶上，輸入傳送帶將瑜伽墊輸送至夾持旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)前。

（2）當(dāng)彎曲裝置前端傳感器探測到瑜伽墊時(shí)，工位1上手指氣缸夾持裝置開始工作。手指氣缸閉合，夾持桿緊緊夾住瑜伽墊一端；

（3）當(dāng)瑜伽墊被夾住后，工位1旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)開始工作，使瑜伽墊卷曲裹成筒形；

（4）待瑜伽墊完全卷曲裹成筒形后，工位旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)開始工作，使工位2切換至工位1的位置；

（5）待工位切換完畢，且彎曲裝置前端傳感器檢測到瑜伽墊到達(dá)時(shí)，工位2執(zhí)行以上（2）～（3）步，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)動(dòng)作；

（6）紙張輸送系統(tǒng)啟動(dòng)，將一張廣告紙輸送至粘貼裝置，工位1旋轉(zhuǎn)電機(jī)開始工作，使紙張環(huán)形纏繞在瑜伽墊上，紙張末端含有膠水，將廣告紙粘牢在瑜伽墊卷的外表面上；

（7）工位1的彎卷約束裝置的壓輥放松裝置開始工作的同時(shí)夾持機(jī)構(gòu)的手指氣缸開始工作，放松夾緊力，將夾持桿從卷好的瑜伽墊中抽出，同時(shí)輸出傳送帶的過渡板在氣缸的帶動(dòng)下向前運(yùn)動(dòng)，接住掉下的瑜伽墊，然后過渡板向后復(fù)位；

（8）瑜伽墊自由落體掉至輸出傳送帶上并輸送到下一步工序。

4 結(jié)束語

該設(shè)備可將切割完成的瑜伽墊自動(dòng)卷曲裹成筒形，自動(dòng)粘貼廣告紙。彎卷包裝及粘貼廣告紙只需20秒，與熟練工人的包裝時(shí)間相似。但是可以減少工人手部的損傷。該設(shè)備將擁有較高的自動(dòng)化能力，可適應(yīng)不同厚度的瑜伽墊?？梢蕴岣呱a(chǎn)力，解放勞動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)

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[3]劉海江，段思斌.Pesmel全自動(dòng)鋼卷包裝生產(chǎn)線工藝研究分析[J].包裝工程，2013（21）：61-65.