純機械自動封箱裝置的設(shè)計

唐昌松， 王威

（徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇省工程裝備智能制造工程技術(shù)研究開發(fā)中心，江蘇徐州221140）

0 引 言

隨著我國“互聯(lián)網(wǎng)+”計劃的實施，電子商務(wù)成為推動經(jīng)濟(jì)增長的新動力[1]，而商品包裝形象對人們在產(chǎn)品選擇上也產(chǎn)生了一定影響，因此企業(yè)及商家對產(chǎn)品包裝愈發(fā)重視[2]，但同時也面臨著產(chǎn)品封箱問題。目前市面上的封箱設(shè)備多為包裝流水線，價格昂貴，占地空間大[3]，不太適合中小企業(yè)及快遞物流等行業(yè)從業(yè)人員使用。對于中小批量包裝箱封箱作業(yè)，目前很多場合仍采用手工作業(yè)，勞動強度大，封裝效率低。

文獻(xiàn)[4]采用步進(jìn)電動機驅(qū)動、絲杠傳動及超聲波測距等，設(shè)計了一種商品智能化包裝系統(tǒng)；文獻(xiàn)[5]采用3臺電動機為動力，運用PLC、光電感應(yīng)技術(shù)等設(shè)計了一種自動全方位紙箱折頁封箱機；文獻(xiàn)[6]以氣缸與電動機為動力，采用單片機控制等設(shè)計了一種全自動水果包裝封箱裝置；文獻(xiàn)[7]采用步進(jìn)電動機驅(qū)動、絲桿傳動、行程開關(guān)限位及單片機控制等設(shè)計了一種基于智慧物流的電動自適應(yīng)封箱機；文獻(xiàn)[8]采用6個氣缸作為動力，設(shè)計了一種框架式氣動封箱機構(gòu)。上述文獻(xiàn)都為不同商品包裝箱的自動封箱作業(yè)提供了解決方案。本文針對中小企業(yè)、快遞物流等中小批量包裝箱的封箱作業(yè)，采用純機械方式設(shè)計一種自動封箱裝置。

1 整體結(jié)構(gòu)方案

本封箱裝置整體結(jié)構(gòu)方案如圖1所示，主要由壓實部分、封箱部分、輸送部分和承重支架部分等組成。其中：壓實部分由水平壓板及扳壓桿等組成，安裝在承重支架上，用于壓實需要封箱的包裝箱箱蓋；封箱部分由封箱架、膠帶卷、導(dǎo)向輪、限位板、支腿、壓實滾輪、黏性滾輪、水平彈簧、豎直彈簧及刀具等組成，位于承載支架中部，用于完成膠帶封箱操作；輸送部分由帶輪、輸送帶等組成，包裝箱放置在輸送帶上；承重支架部分下方設(shè)有行走輪，行走輪可沿下方軌道方向行走，承重支架后方設(shè)有握把，可用于推動承重支架行走。

圖1 封箱裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖

2 主要部分結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 壓實部分設(shè)計

壓實部分結(jié)構(gòu)如圖2所示。壓實部分的水平壓板兩側(cè)對稱設(shè)有扳壓桿，水平壓板朝向輸送帶來料方向的一側(cè)，扳壓桿朝向輸送帶來料方向延伸且端部向斜上方彎曲，并可調(diào)節(jié)朝向內(nèi)側(cè)的旋轉(zhuǎn)角度，實現(xiàn)對箱蓋的扳壓作業(yè)。水平壓板及扳壓桿通過豎直設(shè)置的可調(diào)節(jié)連接桿固定在承重支架上。其中，可調(diào)節(jié)連接桿可以為電動伸縮桿或多節(jié)桿，多節(jié)桿上有調(diào)節(jié)旋鈕，將多節(jié)桿調(diào)到所需的長度后，再從外部旋緊調(diào)節(jié)旋鈕，即可頂住多節(jié)桿完成長度的調(diào)節(jié)，使水平壓板及扳壓桿滿足不同大小包裝箱的箱蓋壓實作業(yè)。

圖2 壓實部分結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 封箱部分設(shè)計

封箱部分結(jié)構(gòu)如圖3所示。封箱部分包括設(shè)在承重支架上的懸吊架，懸吊架下方設(shè)有豎直連接桿，豎直連接桿兩側(cè)分別設(shè)有限位板，限位板所在平面與輸送帶的輸送方向平行，兩塊限位板之間沿輸送帶輸送方向依次設(shè)有一封箱支腿和一壓實支腿，封箱支腿和壓實支腿分別設(shè)在豎直連接桿兩側(cè)，封箱支腿朝向來料方向延伸且斜向下設(shè)置，壓實支腿朝向輸送方向延伸且斜向下設(shè)置，封箱支腿和壓實支腿的上端分別通過水平彈簧與豎直連接桿連接在一起, 通過豎直彈簧與限位板上部連接在一起，封箱支腿的下端設(shè)有黏性滾輪，壓實支腿下端設(shè)有壓實滾輪，黏性滾輪在朝向壓實滾輪的一側(cè)設(shè)有刀具，刀具通過刀架固定在封箱支腿上；懸吊架上設(shè)有一膠帶卷輪；膠帶卷輪上設(shè)有膠帶卷，膠帶卷延伸出的膠帶從黏性滾輪背對壓實滾輪的一側(cè)繞過且膠帶的非黏性面貼在黏性滾輪的表面。兩塊限位板從兩側(cè)為封箱支腿和壓實支腿的動作提供了導(dǎo)向與限位。懸吊架下方設(shè)有一對平行的水平連接桿，水平連接桿的延伸方向與輸送帶輸送方向一致，且水平連接桿的一端與懸吊架連接，另一端與豎直連接桿的上端連接在一起。水平連接桿和豎直連接桿均可通過調(diào)節(jié)旋鈕完成其長度調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同包裝箱大小的封箱需求。懸吊架兩側(cè)底部分別設(shè)有導(dǎo)向輪，導(dǎo)向輪配合嵌入承重支架上部的導(dǎo)軌中且可沿導(dǎo)軌移動。

圖3 封箱部分結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 承重支架部分設(shè)計

承重支架部分結(jié)構(gòu)如圖4所示。承重支架的立柱支腿跨設(shè)在輸送帶兩側(cè)，兩側(cè)的立柱支腿之間通過可調(diào)節(jié)連桿連接在一起，通過調(diào)節(jié)旋鈕可改變可調(diào)節(jié)連桿的長度來改變立柱支腿之間的間距，從而改變承重支架的跨度以適應(yīng)不同的輸送帶寬度和不同寬度的包裝箱。導(dǎo)軌的延伸方向與輸送帶的輸送方向一致，可將封箱部分沿導(dǎo)軌移動到合適的位置。立柱支腿下端設(shè)有行走輪，行走輪可沿鋪設(shè)在地面上的軌道行走。立柱支腿上還設(shè)有握把，可通過握把推動承重支架，將本裝置移動到需要的位置。

圖4 承重支架部分結(jié)構(gòu)示意圖

3 工作原理

封箱時，人工把包裝箱放置在輸送帶上，使包裝箱的兩個大箱蓋合起時的接縫與輸送帶的輸送方向一致，在輸送帶的作用下，包裝箱被向前輸送，操作者把包裝箱左側(cè)的小箱蓋壓倒至水平位置。當(dāng)包裝箱右側(cè)運輸?shù)剿綁喊逄帟r，水平壓板把包裝箱的右側(cè)小箱蓋壓倒，直到使之達(dá)到水平位置。此時朝向輸送帶來料方向延伸且端部向斜上方彎曲的兩個扳壓桿開始對包裝箱的兩個大箱蓋進(jìn)行扳壓作業(yè)，直至把兩個大箱蓋壓平。此時，貼有膠帶的黏性滾輪開始把膠帶的黏性面封貼在包裝箱右側(cè)面，隨著包裝箱的繼續(xù)向前輸送，包裝箱對封箱支腿施加作用力，并使黏性滾輪滾動到包裝箱的表面，對兩個大箱蓋合起的接縫進(jìn)行封合，當(dāng)包裝箱運動到上表面與黏性滾輪分離，且封箱支腿將要在豎直彈簧與水平彈簧的作用下復(fù)位至初始位置時，刀具會把膠帶割斷，此時壓實滾輪開始對包裝箱右側(cè)已封貼的膠帶進(jìn)行壓實。隨著包裝箱繼續(xù)運動，包裝箱對壓實滾輪施加作用力，使壓實滾輪移動至包裝箱的上表面繼續(xù)壓實作業(yè)。當(dāng)壓實滾輪到達(dá)包裝箱左側(cè)時，在與壓實支腿相連的豎直彈簧與水平彈簧的回彈復(fù)位作用下，壓實滾輪滾動至包裝箱左側(cè)并對包裝箱左側(cè)封貼的膠帶進(jìn)行壓實。在沒有輸送帶的情況下，還可把需要封箱作業(yè)的包裝箱放在合適的工作臺或地面上，并通過行走輪把本裝置安放在配套軌道上，通過人工推動本裝置在軌道上作直線運動進(jìn)行封箱作業(yè)。

4 結(jié) 語

針對包裝箱封箱需求，本文設(shè)計了一種純機械自動封箱裝置。該裝置具有如下特點：可對包裝箱進(jìn)行自動封箱作業(yè)，操作過程簡單快捷，減輕了作業(yè)負(fù)擔(dān)；純機械結(jié)構(gòu)，運行過程不需要多余電耗及電控設(shè)備，大大節(jié)約了能耗支出，減低了產(chǎn)品運行及維護(hù)成本，也方便在野外等不便提供電力的場合使用；可調(diào)節(jié)式設(shè)計，可用于不同大小的包裝箱封箱作業(yè)；封箱裝置結(jié)構(gòu)較小，且在有無輸送帶的情況下均可應(yīng)用；本裝置方便轉(zhuǎn)移，運用靈活，適用于中小型企業(yè)及快遞物流等行業(yè)中小批量產(chǎn)品封箱作業(yè)。