淺析卷簧式緊膜包裝機械設計

張曉龍

摘? 要：保障機械對于企業產品生產有著重要意義。在過去，包裝機械對包裝膜預緊領域中，主要有多輥式、手動式、鏈條式設施，但是漸增裝置與方法研究相對較少。而卷簧回旋力設計裹卷運動可以有效實現變力輸出，之后利用齒輪的相互傳動實現動力傳遞。卷簧運行中給薄膜一定張力，并且也是卷簧施加力的部分。通過將機械每個軸之間的齒輪相互配合即可實現機械傳動。基于此，該文首先提出包裝膜預緊機械種類，進而提出卷簧式緊膜包裝機設計方案。

關鍵詞：緊膜包裝機;卷簧;設計;方案

中圖分類號：TB486? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

隨著我國社會經濟不斷發展，當今電氣自動化、電子化技術在各行各業中的應用愈加廣泛。包裝印刷膜預緊效率是包裝印刷工業發展中的巨大阻礙之一。現有的預緊漸增張力方案預緊力不足、噪聲大、效率低，整體功能還不夠完善。因此，行業急需一種新的取標方法，從而突破包裝印刷工藝中包裝膜預緊領域技術瓶頸。而卷簧式緊膜包裝機的出現在很大程度上解決了這一問題，其不僅能夠彌補傳統包裝機的不足，并且還可以保證包裝質量，這對提高企業生產效益有著重要意義。

1 緊膜包裝機的種類

1.1 多輥式張緊式

多滾張緊式包裝機最常見的就是BASTIA薄膜收卷機，也是包裝企業應用最常見的方案。該方案張緊式利用輥子高度、角度差實現薄膜張緊，這種單純利用輥子高度、角度張緊方法會導致張緊力不均衡，隨著張緊時間延長，不同部位的張緊程度也不同，這些差異導致包裝膜預緊質量不足。

1.2 手動式

手動式最大的缺陷就是難以測量張緊膜張力參數，再加上手動式張緊膜缺乏連續性，無法滿足Hooke，s law規則，難以在線彈性模型當中分析膜張力大小，不能滿足工藝生產標準。同時，手動張緊力難以測定意識一大技術難題，后續采用微積分更多分析的是更加煩瑣的數學模型，難以做到張緊力的實時追蹤。

1.3 鏈條式

顧名思義，鏈條式就是通過鏈條傳動力矩實現預緊作用，但是鏈條牽引運行中會受到較大的磨損，節距會持續增加，使鏈條變長，出現松動下垂現象。為了保證鏈條、鏈輪輪齒完全嚙合，保證鏈條可以正常運行，還必須要設置鏈條的張緊裝置。無論是采用張緊輪還是移動從鏈輪支撐座張緊，都要采用重錘、螺旋機構。

1.4 卷簧式

卷簧式緊膜裝置的運行原理為，同一種膜在不同張力下抗沖擊能量不同，主要功能是滿足根據膜張力大小確定施加力，通過機械傳動能量輸出、膜張緊能量輸入機械。所輸入的力可以測量和變化，利用卷簧你那卷力生成動力，從而達實現變力輸出的功能，隨后采用軸、齒輪間的相互傳動實現張緊功能。卷簧作用可以提供相應的張力作用，并且這種張力可以使卷簧包裹部分可以根據不同膜張力施加相對應的力。在整個系統當中，單項控制力主要是由棘輪帶動實現，可以在一定范圍內自動復位，自動復位功能可以讓各個軸之間回位到下一次作用。2個棘輪分別控制2個軸，實現控制軸、傳動軸的單獨控制，從而精準地賦予張力。

2 卷簧式緊膜包裝機械設計

卷簧可以在狹小的空間中提供較大的恢復能力。也就是在機械部件一次行程完成之后，可以將部件恢復到原位上，以準備下一次行程。

2.1 整體運行與傳動

想要實現力矩輸出必須要保證膜材和軸之間的摩擦力，這也是實現機械動力輸出的重要因素。也正是由于膜材、軸間相互作用運動才可以賦予機械傳動力，膜材、軸之間相互摩擦會帶動軸轉動，而軸通過鍵連接可以讓軸齒輪相互嚙合，進而產生相互作用力，并保證膜上作用力的穩定性。由于軸運動是定向形式，連接軸鍵可以代用軸定量運行，根據上部分棘輪反作用，即可實現定向傳動，而不會產生軸間的反向回轉。軸運動會根據驅動力定向轉動，帶動繞輪轉動，作為卷簧連接器，是一種非標準件，會通過螺釘和卷簧緊固配合運行，帶動卷簧運動。另一個軸在棘輪帶動下單獨運動，一個軸上繞輪運動會驅動卷簧從而帶動另一個軸卷輪產生運動，此時可以將卷簧變力反作用在膜材上。在受力條件下，軸的繞輪帶動產生單向運動，從而實現預緊控制的效果。

軸運動可以劃分為2個部分，包括控制軸、傳動軸。控制軸有1個，傳動軸有3個（設定為軸1、軸2、軸3）。傳動軸運動狀態為：膜材卷動→軸1→軸2→軸3，之后帶動齒輪轉動。并且傳動軸上有3個反饋機制，表示膜材、軸的運動相互反饋機制，通過和棘輪帶動實現軸和齒輪之間的配合。膜材、軸運動反饋軸運動機制為膜材與軸相互摩擦產生動力，實現軸的運動，并且軸運動會反作用于膜材和軸的摩擦，軸運動帶動棘輪運動，棘輪運動會反作用于軸運動。整個機械中軸作為核心部件，可以避免軸反轉即可確保設備的正常運行。軸運動反饋軸和齒輪配合機制帶動軸、齒輪運轉，在沒有齒輪作用下或齒輪齒數不同都會對整體運行情況造成影響。

2.2 卷簧和控制機構

卷簧上有2根軸以及2個繞輪，軸會帶動繞輪轉動，此時會抽動拉卷造導致卷簧長度變化，也就是力的變化，采用該方法可以實現相關軸轉動關聯性，由于軸轉動數值增加也會導致控制轉動輥膜張力增加，從而實現包裹效果。在此條件下，2個棘輪通過軸鍵連接軸實現了同步驅動，通過棘輪控制實現相應軸單向轉動，棘輪單向轉動以及卷簧自身的恢復性，可以避免處理不當造成的機械裝置倒置問題。一旦產生機械運行倒置情況，會導致機械作業過程失效，響應的零部件也會產生機械損傷問題，所以在控制軸和傳動軸運動運行中必須要加強棘輪控制。加強棘輪控制不僅可以實現單向性運動，也有助于控制卷簧帶動軸的傳動作用。3個傳動軸之間相互配合，而控制軸不會產生傳動作用，主要是負責傳動軸控制功能。

2.3 供膜供料與包裹單元設計

供膜系統采用步進電機帶動支撐薄膜的輥軸轉動，在薄膜張緊系統中圓桿在豎直方向為自由狀態，在此桿重力作用下，使薄膜處于舒展狀態，并且包裝動作還保留一定余量。如果塑料薄膜余量較少，此時自由桿位置也會提升，自動觸發電動機調速功能，此時電動機帶動供膜輥軸轉動，提供足夠的包裝材料。

卷簧采用臥式放置，利用卷簧的自身重力，通過自行滾動原理設計自動供料系統。整個結構可以分為斜面供料架、塑性擋板、弧形推送裝置。弧形推送結構會推堵往下料口，保證斜面料板彈簧自動儲料。弧形推動機完成一個過程工作之后會自動復位，儲存下料口卷簧會滾到下托裝前端凹槽內待定。自動供料結構通過自動執行該程序即可實現連續包裝，實現包裝工序。

機車在卷簧帶動下會隨著下托機構下降，從而帶動薄膜下移為U形態，在氣缸推動下會帶動“U”型槽托板運行，退料結構處承接彈簧，此時卷簧會被裹包1/2，之后熱封板會將薄膜做成條形熱風，之后將薄膜壓緊、橫向切封，這樣就實現了裹包流程。輸送結構傳動機構可以在步進電機帶動下實現無級調速功能，保證和其他運行結構實現同步調速。為了確保包裝中其他卷簧不會進入包裝單元，可以在進料口位置設置擋板，避免在包裝時產生紊亂情況。

3 結語

綜上所述，在緊膜包裝機當中采用卷簧，可以利用膜張力特性，實現不同的懸浮包裝件。在應用輕載零件使用中，要全面加強機械設置方法的研究工作，緩沖包裝、常用裹包機械轉化為緩沖包裝加工形式，可以有效降低生產成本，也可以讓緩沖包裝工藝更加簡便，將緩沖實用性提升到90%，實現了緩沖包裝設計要求。

參考文獻

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