便攜式打包機的研究與設計

張 鑫，周 威，夏林林

（沈陽工學院 能源與水利學院，113122，遼寧撫順）

打包是指通過一些輔助材料，如玻璃繩、膠帶或專用袋子將物品捆綁包裝，以便于物品的裝運和存儲[1]。打包機就是工業化的產物，是可以節省很多人力并完成打包工作的機械裝置。在1960 年代，隨著塑料的研發，出現了塑料袋打包機，這一進步，使原來的金屬、木質材料打包逐漸在某些運輸場合下不再適用，同時使得物品的打包更加便捷[2]。隨著近幾十年人民生活方式的改變，打包機也越來越廣泛地得到應用，其種類有捆扎用打包機、夾帶封箱機、PP 帶打包機等[3-4]。

現在的物流公司主要應用一些大型打包機，或者通過人力進行打包密封處理。大型打包機不適用于一些小店鋪的打包，小物件的打包通常由快遞員用膠帶手工完全纏繞密實[6]，如果數量很大，工作量就很大，對小型物品的打包，尤其是一些小物品全面的封裝會造成時間和人力的浪費[5]。為了給快遞員及店鋪帶來快捷的打包工具，設計了主要適用于小包物件的便捷式打包機。

1 總體結構

整個設備由三部分組成，分別為動力機構、裝夾機構、膠帶控制機構。在設備運轉過程中，裝夾機構將貨物固定在卡盤上，動力機構中的電動機驅動卡盤轉動，進而使貨物隨之轉動；然后膠帶控制機構在貨物旋轉的過程中控制膠帶的高度及進給速度，膠帶的運行過程為從下到上，經過一個周期后完成一個方向的膠帶打包；最后由人工進行換向，進行縱向打包，以此快速完成打包過程。

便攜式打包機如圖1 所示。總體采用盤式結構，降低重心以保證結構穩定，承載大型貨物或密度不均勻貨物仍有較好的穩定性。骨架采用弓形結構，進一步提高抗沖擊性能，提高穩定性。

圖1 打包機總體布局示意圖

2 機構設計

2.1 裝夾機構

卡盤主體如圖2 所示，其驅動方式采用特殊設計的齒輪結構傳動，將齒面的滑動摩擦轉為轉動，同時消除了正反向的間隙，保證了結構運行時動力傳輸的穩定性，減少震動和零件之間因快速啟動造成的沖擊，使整機運行更加平穩、更加安靜；并且齒圈與卡盤的連接采用了榫卯結構，增大了二者接觸面積，使二者的裝配更加緊密，提高了設備運行時的可靠性和穩定性。卡盤與底座通過一根芯軸連接，考慮到所使用主要材料均有自潤滑特性，且芯軸不承受較大的徑向載荷，故不涉及徑向軸承；但芯軸軸向需要承擔貨物的重量，因此在軸向加裝一組平面止推軸承以減輕摩擦。

圖2 卡盤主體透視圖

為了方便使用者操作設備，卡爪采用了聯動設計，將貨物放置在轉盤上，推動一側卡爪即可自動夾緊和對中貨物，保證貨物中心最大限度貼近轉軸軸線，極大簡化了設備的操作步驟，降低了使用難度。

2.2 驅動機構

驅動機構如圖3 所示。其中，驅動電機采用市面上常見的5840-31ZY 減速電機，其內部含有技術成熟的減速機構，極大地提升了設備的可靠性，也降低了客戶實際使用中的維護保養成本，提高經濟價值。

圖3 驅動機構外形簡圖

2.3 送料驅動機構滑塊

送料驅動機構滑塊如圖4 所示，采用兩半式結構。當設備將膠帶纏繞至貨物最上端時，電控部分打開滑塊使其脫離絲杠，自然滑落至初始位置，完成一個工作循環，減少整個打包過程中的人工操作，提高其自動化程度。

圖4 送料傳動滑塊

3 結論

本文設計的便攜式打包機，使用人員可隨身攜帶，能夠對小件物品進行打包作業。其突出的優點是便攜性，整個設備大部分由鋁和尼龍塑料制成。在現在網絡購物日益興起的形勢下，該打包機的設計對于提高小物件的打包效率具有實際意義。

但是目前便攜式打包機還處于三維打印出結構的階段，還有一些問題需要解決：一是使用疲勞問題，畢竟不是鋼部件，尼龍抗磨性差，目前是通過增加潤滑來減少磨損；第二是便攜性問題，雖然體積小、重量輕，但是如何通過外觀設計，使它更加便攜是今后優化的方向。