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第6章裹包机械第一节概述随着产品品种的不断增加，包装材料的迅速发展及包装技术的提高，对产品裹包的方式也不断增多。如图所示为几种典型的裹包方式。按裹包方式的不同，裹包机械可分类如下：有些粉体和散粒体物品经过浅盘、盒等预包装后，可按块状物品进行包装。用于裹包的材料有：纸、玻璃纸、单层塑料薄膜及复合材料等。由于新型透明裹包材料(玻璃纸等)的出现，使许多新型裹包机及相关机械得到了发展，这些新型机械具有高速、高效。对包装物品尺寸的变化有较大约适应性等待点。裹包机械适合于对块状，并具有一定刚度的物品进行包装。块状物品形状各异，有方形、圆柱形、球形等，可以是单件物品，也可以是若干件物品的集合。如糖果、香皂、方便面为单件裹包;旅行饼干、火柴等排列组合后则为集合裹包。另外，香烟盒、茶叶盒等外表也可进行裹包包装。第二节扭结式裹包机扭结式裹包机:用挠性包装材料裹包产品，将末端伸出的裹包材料扭结封闭的机器。其裹包方式有单端和双端扭结，如图5-1a、b所示。扭结式裹包机按其传动方式分为:间歇式和连续式。下面介绍一种国内常见的间歇双端扭结式裹包机。一、间歇双端扭结式糖果包装机的组成及工作原理图5-2所示为间歇双端扭结式糖果包装机外形图。它主要由料斗3、理糖部件4、送纸部件l4、工序盘11以及传动操作系统等组成。可完成单层或双层包装材料的双端扭结裹包。图5-3所示为糖果包装机的包装工艺流程图。图5-4所示为糖果包装机包装扭结工艺路线图。主传送机构带动工序盘2作间歇转动。随着工序盘2的转动，分别完成对糖果的四边裹包及双端扭结。在第Ⅰ工位，工序盘2停歇时,送糖杆7、接糖杆5将糖果9和包装纸6一起送入工序盘上的一对糖钳手内，并被夹持形成U形状。然后活动折纸板4将下部伸出的包装纸(U形的一边)向上折叠。当工序盘转动到第Ⅱ工位时，固定折纸板10已将上部伸出的包装纸〔U形的另一边)向下折叠成筒状。固定折纸板10沿圆周方向一直延续到第Ⅳ工位。在第Ⅳ工位，连续回转的两只扭结手夹紧糖果两端的包装并且完成扭结。在第Ⅵ工位，钳手张开，打糖杆3将巳完成裹包的糖果成品打出，裹包过程全部结束。二、主要技术参数①生产能力：200～350块／min；②糖块规格：圆柱形(直径×长度)13×32mm；长方形(长×宽×高)27×16×11mm；③包装纸规格：商标纸宽90mm，内衬纸宽30mm；④电机：理糖电机0.37KW，主电机0.75KW；⑤外形尺寸：1450×550×1620mm三、传动系统间歇双端扭结式糖果包装机传动系统由主传动系统和理糖供送传动系统两部分组成。图为间歇双端扭结糖果包装机主传动系统图。主电机经机械式无级变速器、轴I将运动传递给分配轴Ⅱ，分配轴Ⅱ将运动平行进行分配。①一路经齿轮、马氏盘将运动传递给轴Ⅲ，带动工序盘间歇转动。②另一传动路线为经齿轮传动带动轴Ⅴ、Ⅵ转动，从而带动扭结手完成扭结动作。③轴Ⅴ经链传动、齿轮传动带动供纸辊及切刀运动，实现包装纸的供送及切断。④分配轴Ⅱ上：偏心轮(1)带动送糖杆送糖；偏心轮(2)带动钳手开合；偏心轮(3)带动活动折纸板完成下折纸；偏心轮(4)带动接糖杆和打糖杆分别完成接糖和打糖动作。包装机正常工作之前，通过转动调试手轮对包装机进行调试。本机采用机械式无级调速，生产能力连续可调，能适应不同的包装纸和糖果的变化。因采用了马氏机构，因此，该机不宜高速。四、工作循环图根据各执行机构的运动规律及其动作配合要求，绘制出如图5-6所示的工作循环图。接糖杆在分配轴转至215度时运动到接糖终点，并将纸与糖夹持在接糖杆和送糖杆之间，接糖杆随送糖杆开始后退，至305度送糖结束。同时进糖工位糖钳手闭合，将纸与糖夹住。扭结手在195度闭合，在旋转扭结的同时作轴向移动，以弥补包装纸的缩短量，至340度轴向移动结束；出糖工位糖钳手120度打开；打糖杆155度开始打糖，至215度打糖结束并开始返回。五、电气原理图图5-7所示为糖果包装机电气原理图。图中1D、2D分别为主电机和理糖电机。正常工作之前，应首先按“点动”按钮DA，进行初步试包，待包装正常后方可开机。为避免包装材料的浪费，本机可实现缺糖自动停机，LJ1、LJ2为接近开关，当输送带上缺糖时，接近开关LJ1接通，继电器J3的常闭触点断开，使J1断电，主电机停转，同时J3的常开触点闭合，控制缺糖指示灯H亮。反之，主电机则能正常工作。当理糖盘内缺糖时，LJ2接通，继电器J4的常开触点闭合，控制振荡线圈L振动供糖。反之，继电器J4的常开触点使振荡线圈L断电，停止振动供糖。六、机器的主要结构1、理糖供送机构该机构采用振动料斗给料，转盘式理糖机构理糖，然后用输送带将理好的糖果送到包装工位。图5-8为理糖供送机构示意图。它主要由间歇振动料斗(图中末示)、转动的锥形盘1、螺旋槽２、毛刷3及输送带4等组成。糖果由间歇振动料斗落到锥形盘1上，由于锥形盘的快速转动，糖果在离心力的作用下向四周分散，并进入螺旋槽2内。糖果的运动由槽下面转动的圆盘带动。反向旋转的毛刷3将层叠的糖果刷掉。理顺好的糖果进入输送带l上，由输送带送到包装工位。图5-9所示为理糖供送机构传动系统图。理糖供送机构由一台电机单独驱动。电机经带传动将运动传递到I轴，I轴进行运动分配。其中一路经蜗杆、蜗轮传动带动理糖盘转动；另一传动路线为经齿轮传动使轴Ⅱ转动，从而带动轴Ⅱ上的输送带的主动轮回转，完成糖的输送。然后经链传动、螺旋齿轮传动，将运动传递给毛刷。该机构结构比较简单，控制调整方便。2．包装纸供送机构本机构采用卷简纸连续供纸方式，图5-10所示为供纸机构原理图。它主要由供纸辊1、供纸辊2、导向辊3、橡胶拉纸辊4及切纸刀等组成。两个供纸辊分别装有商标纸和内衬纸，经导向辊后，由一对拉纸辊4拉下并送到包装工位。当送糖杆、接糖杆将糖果和包装纸一起夹住时，包装纸被切纸刀切断。供纸辊的结构如图5-11所示。当商标纸和内衬纸的位置不对中时，通过调节螺杆10进行调整。当纸的张力变化或由于纸辊转动惯量的变化引起供纸速度不稳定时，通过拉簧12、皮带7阻止纸速和张力的突变，从而保持稳定供纸。3．拉纸、切断机构图5-12所示为拉纸、切断机构结构示意图。拉纸辊6与橡胶拉纸辊1转速相同，而动切刀2的转速是拉纸辊的两倍，切断的纸长近似于拉纸辊周长的一半。当糖果的规格有较大变动时，应调整相应直径的拉纸辊1、6及一对啮合齿轮。拉纸辊1、6之间应保持一定的压力，使包装纸顺利拉下而又无相对滑动，此压力靠重锤7产生。压力沿辊轴线方向应保持均匀，以保证送纸顺利，为此通过松开螺母10，调节销轴ll可实现。固定刀片3的刃口应稍低于导纸板4的平面，以防包装纸送下时碰到刃口。动刀片2应调整到刀刃与固定刀片3的刀刃轻轻擦过，保证切下的纸边光滑整齐。4．裹包机构(1)裹包机构的组成及工作原理裹包机构主要由工序盘13、送糖杆l9、接糖杆15，活动折纸板17、固定折纸板及摆动凸轮11、连杆等组成。装有6对糖钳子的工序盘13装在轴Ⅲ上，由槽轮机构驱动，每次转l／6圈。装在分配轴Ⅱ上的偏心轮3，经连杆4驱动凸轮11摆动一定角度，凸轮11空套在轴Ⅲ上，当凸轮11往复摆动时，驱动辊子12，经一对啮合的扇形齿轮使糖钳手14、16张开或闭合；偏心轮1经连杆2及摆杆25使轴Ⅳ往复摆动，通过扇形齿轮18带动运糖杆19往复移动，实现送糖；同时偏心轮24经连杆23及摆杆22使轴Ⅳ往复摆动，带动摆杆21摆动，进而带动接糖杆15往复摆动实现接糖；送糖杆19、接糖杆15共同作用，将糖和纸夹住送入糖钳手14、16内夹住，由于钳口的阻挡，使包装纸实现对糖果的三面裹包，随后送糖杆和接糖杆返回。送糖时为避免把糖果夹碎或受形，在摆杆21和接糖杆15之间设有缓冲压簧20。偏心轮5通过连杆6驱动活动折纸板17向上摆动，把下部伸出的包装纸向上折叠。工序盘13在槽轮机构的驱动下转位，在转位过程中，由于安装在工序盘钳口外围的固定折纸板(图中未示)的阻挡，使上部伸出的包装纸向下折叠，从而完成对糖果的四面裹包。糖钳手可以是一对活动钳子，也可以是一只活动钳手，一只固定钳手。本机采用一对啮合的扇形齿轮驱动活动钳手，适合于不同宽度的糖果，在扭结时能对准扭结手的中心线，包装质量较好。(2)工序盘的组成及工作原理图5-14所示转盘6用圆锥销7固定在转盘轴8上，由槽轮机构驱动间歇转动，转盘上的6对糖钳手根据包装动作要求，在不同工位上张开或闭合(夹紧)。铜套l通过四杆机构带动往复摆动，凸轮5用键9和铜套1联接，随铜套摆动，凸轮4固定在凸轮5上。糖钳手13到出糖工位时，凸轮5的曲线最高点与滚子10接触，通过滚子臂１１带动扇形齿轮12和14摆动，使糖钳手张开，打糖杆将糖打出。转盘继续转动，直至进糖工位时，仍保持张开，糖果顺利地送入糖钳手，在送、接糖杆即将离开时，滚子10脱离凸轮曲线最高点，依靠拉簧15、糖钳手13将糖果夹紧。凸轮由4、5两片组成，以便调节曲线最高点的弧长，即调整糖钳手张开的持续时间。5．扭结机构糖果经包装纸四面裹包后，两端需扭结封闭。纽结机构由左右对称两部分组成，图为扭结机构结构简图。它主要由扭结手、槽凸轮、摆杆、拨轮、齿轮及传动轴等组成。为满足包装纸扭结封闭的要求，扭结机构在扭结过程中应完成扭结手的转动、轴向移动和扭结手的张开或闭合等三种运动。输入轴14的运动经齿轮传动后，分别传递给轴ll和扭结手齿轮4。齿轮4带动扭结手1实现扭结转动；轴ll带动槽凸轮10转动，经过摆杆8和齿轮4带动套轴2及扭结手轴3作轴向移动，以补偿包装纸在扭结时的缩短；同时摆杆12和滑块17带动扭结手轴3也作轴向移动，扭结手轴3的前端由齿条、扇形齿轮与扭结手1连接，当扭结手轴3与套轴2产生轴向相对移动时，即可实现扭结手的张开或闭合。扭结手张开或闭合的角度大小与进退距离的协调，由槽凸轮10的曲线保证。通常左右扭结手之间的距离及对称度需进行调节。如图5-15所示，转动手轮20可使滑座23左右移动，从而改变摆杆12的下支点位置，由于摆杆12中间与凸轮接触的支点未变，因此扭结手部分产生相应位移，达到调整的目的。第三节折叠式裹包机用挠性包装材料裹包产品，将末端伸出的裹包材料折叠封闭的机器称为折叠式裹包机。折叠式裹包机一般是先将物品置于包装材料上，然后按顺序折叠各边。在折边过程中根据工艺要求，有的在最后一道折边之前上胶使之粘合，有的用电热烫合，有的则只靠包装材料受力变形而成型。折叠式裹包机使用广泛，包装外形美观。常用来裹包糖果、方糖、巧克力、香烟、香皂及茶叶盒外部包装等。折叠式裹包形式较多，因此裹包方法和裹包设备也是多种多样的。由于包装设备的动作过程是由包装工艺所需动作来决定的。所以本节先简要介绍几种典型的折叠裹包工艺路线。图5-16所示为卧式直线型折叠裹包工艺路线。被裹包物品可采用三种不同的供送方案：(a)物品可以首尾衔接，也可不衔接，比较灵活，但供送路线较长；(b)物品供送路线短，但不能首尾衔接，将物品由工位I推送到工位Ⅱ的执行机构须作平面曲线运动；(c）供送路线最短。在实际应用中，三种方案均可采用。图5-17所示为阶梯型折叠裹包工艺路线。在裹包过程中，被裹包物品既有水平直线运动，又有垂直直线运动。图5-18所示为组合型裹包工艺路线，物品在裹包过程中，既有直线运动，又有圆弧运动。图中a、b两种的区别在于接缝形式不同。由于包装物品的种类繁多，折叠裹包工艺路线、折叠裹包形式也多种多样，因此实现折叠裹包的机器种类也很多。下面只分别介绍两种典型折叠式裹包机。一、条盒透明纸裹包机该机为全自动包装机，包装材料采用卷筒式连续供送，被包装物品由输送带连续供给。它是在条盒(如香烟)表面裹包一层透明纸、以增加包装装潢质量和提高产品的保干、保湿能力。1、条盒透明纸裹包机的组成及工作原理图5-19所示为条盒透明纸裹包机外形图。该机主要由:条盒输入装置1、包装系统2、透明纸供送系统3、动力装置4、条盒输出机构及控制系统等组成，可用于包装条盒烟、盒装茶叶及长方形块状物品等。图5-20所示为条盒透明纸裹包机工作原理图。图示b位，条盒烟6由条盒输送带送入条盒托板7上。此时被定长切断的透明纸l由a位送到条盒托板7的上部，并覆盖在