全自動袋中袋制袋機的設(shè)計與實現(xiàn)

牛仁紅

隨著經(jīng)濟發(fā)展及生活水平的提高，人們對購物體驗的要求越來越高，購物袋便是其中的一個重要環(huán)節(jié)。在購物結(jié)束后，商場或者品牌店通常都會用一個大的手提購物袋包裝物品及購物發(fā)票或者名片，供顧客提拿。發(fā)票或者名片與物品都混裝在一個袋子中，在保存的時候會有一些不便或者容易被遺忘掉。如果購物袋中有一個小袋，用來放置發(fā)票、名片等小物品，這一問題就迎刃而解了。針對這一需求，一些制袋廠家開始改良包裝袋，采用人工方式在紙上進行小袋的黏貼，之后再放入制袋機中進行大袋的制作。這種人工貼袋的方式，效率很低，一個人一天只能做1500～2000個袋子，導(dǎo)致生產(chǎn)袋中袋的成本很高。為此，在目前已有制袋機的基礎(chǔ)上，我們研發(fā)設(shè)計了一臺全自動袋中袋制袋機，實現(xiàn)了袋中袋的全自動生產(chǎn)。

袋中袋制袋機的設(shè)計與實現(xiàn)

1.總體方案設(shè)計

本設(shè)計采用在現(xiàn)有制袋機的基礎(chǔ)上進行擴展的方案。經(jīng)過研究，在原來制袋機的飛達和折紙部套中間加一截，來實現(xiàn)貼小袋的功能。加的一截如圖1所示，分六大部分組成，各部分的功能如下：①放卷裝置：為保證放卷的速度與伺服牽紙的速度一致，避免紙被拉斷，故增加一個擺桿來存紙。②伺服牽紙：把紙送到剪切前面，牽紙距離精度0.5mm誤差。③剪切裝置：保證剪切不歪斜，剪切精度0.5mm。為保證剪切精度，刀片要求1個月磨一次，或者剪切100萬次以上。④吸紙輥筒：要保證吸紙牢固，不能松動、脫落。⑤上膠裝置：要求上膠的厚度可調(diào)，當紙張改變時，上膠模具也可以隨之調(diào)整。⑥輸送帶：把大紙從飛達接過來，并且把大紙吸在輸送帶上，保證紙和輸送帶沒有位移，保證貼紙的準確性。

2.設(shè)計參數(shù)確定

基本方案確定后，就需要確定設(shè)備的設(shè)計參數(shù)。設(shè)計參數(shù)主要包括：速度、紙張的大小、貼紙位置等。其中最主要一個參數(shù)是吸紙輥筒的直徑。因為一張大紙貼一張小紙，而且小紙和大紙貼的距離是有要求的，所以首先必須知道大紙和大紙之間的距離。因為制袋機的原圖紙是從日本引進，沒有傳動圖和原理圖，設(shè)計參數(shù)我們都無法確定，為此我們把每個部套的齒輪和齒數(shù)都重新梳理一遍，畫出一張傳動圖，最后計算出大紙和大紙的距離。之后根據(jù)實際機器走出來的結(jié)果校驗了一遍，最終確定是785。在此基數(shù)上，最后滾筒直徑確定為250。

3.設(shè)備開發(fā)與實現(xiàn)

設(shè)備裁剪小紙用的是伺服牽紙。制作紙袋的紙正好有一個缺口，可以利用該缺口來控制伺服電機。當傳感器檢測到缺口時，伺服電機走定長就停止，然后壓輪壓住，開始剪切，剪切完，滾筒吸紙，吸住紙以后，壓輪松開，紙跟著滾筒走，然后是上膠，上好膠再往下走，就貼到大紙上。具體設(shè)備的動作過程見圖2、圖3。

伺服電機2帶動輸送輪3，輸送輪3把連續(xù)紙張1往前輸送，當色標傳感器4發(fā)現(xiàn)紙上的色標時停止輸送，然后壓輪6壓住紙張，剪切5開始剪切，此時吸紙輥10的吸口要轉(zhuǎn)到剪切下來的小袋紙11的上方，并且真空打開，開始吸紙，吸紙的同時壓紙輪抬起，這時紙11被棍子吸到棍子上，隨著棍子旋轉(zhuǎn)。

膠斗8里面的膠水隨著預(yù)涂輥9的轉(zhuǎn)動，附著在9上，9的一周都是膠水，所以涂膠輪7轉(zhuǎn)到高點時，涂到模具上隨著棍子旋轉(zhuǎn)，涂膠輥7逆時針旋轉(zhuǎn)，吸紙輥10順時針旋轉(zhuǎn)，把模具上的膠上到紙11上，然后兩者脫離，紙11帶著膠繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，此時輸送臺13帶著大袋紙張12再往前走，當紙11轉(zhuǎn)到紙12上，吸紙輥真空關(guān)閉，然后11和12粘到一起開始往前一起往前走，經(jīng)過壓紙棍14，把11和12再次壓緊在一起，粘牢。

如果傳感器15檢測到?jīng)]有大袋紙張過來，那么吸紙輥10的真空就不打開，那么小袋紙11就不動，同時氣缸16動作，使偏心輪17動作，把涂膠輥7和9/10脫開，那么涂膠輥上的膠就不會增加，也不會減少，一致在空轉(zhuǎn)。

如果機器停止運行，那么電機18就開始轉(zhuǎn)動，帶動預(yù)涂輥轉(zhuǎn)動，防止膠水流出來。

袋中袋制袋機的使用與完善

第一臺設(shè)備生產(chǎn)完成后，經(jīng)過調(diào)試及在客戶現(xiàn)場的試運行、試生產(chǎn)后，證實了設(shè)備基本上實現(xiàn)了預(yù)設(shè)的所有功能，得到了客戶的極大認可和滿意。因此客戶又追加了7臺設(shè)備的訂單。

當然經(jīng)過調(diào)試，也發(fā)現(xiàn)了設(shè)備的一些不足之處，主要為以下4個方面：第一，設(shè)備調(diào)整不太方便；第二，吸紙裝置可靠性不高，有時會出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況；第三，設(shè)備速度基本穩(wěn)定在40張/分，還有改進的空間；第四，設(shè)備的智能化水平不夠高，還可以進步一提升。

針對這些不足，我們對全自動袋中袋制袋機進行了如下的改進：第一，加一個齒形離合器，可以把上部的小袋裝置給切斷，在不適用小袋部分時可以斷開，還可以通過調(diào)整齒數(shù)，調(diào)整大紙和小紙的距離，如果一個齒跳的太多，那么可以調(diào)同步帶輪的腰槽來調(diào)整袋距。第二，吸小紙改為用吸盤吸，可以減少漏氣現(xiàn)象，吸盤吸住以后，再用卡爪卡住紙，讓紙在上膠時不容易剝離，上完膠以后，卡爪再收回。第三，速度上不去，跟吸紙不穩(wěn)定有關(guān)，跟儲紙位置也有關(guān)，儲紙在90°轉(zhuǎn)彎的后面，所以牽紙時再90°轉(zhuǎn)彎的地方阻力很大，造成牽紙輪打滑，所以把儲紙移動到90°轉(zhuǎn)彎的前面。第四，增加真空傳感器，在檢測到?jīng)]有小紙吸時，就不放大紙過來，或者停機報警。

第二批機器按照以上改進后，在本場測試4個改進都達到了設(shè)計的預(yù)期，然后去到客戶工廠安裝調(diào)試。發(fā)現(xiàn)真空檢測不穩(wěn)定，吸盤已經(jīng)吸住紙了，傳感器顯示沒有吸住，經(jīng)過排查，發(fā)現(xiàn)不吸紙的情況下，真空度是-49，吸住紙的情況下真空度是-51，兩者相差太小，而在本場測試時吸住紙的真空度是-70，所以確定是客戶的真空源有關(guān)?？蛻舻恼婵赵词鞘菑恼婵辗抗苈方拥綑C器旁的，管路很長，且很多設(shè)備在共用真空源，更換了獨立的真空泵以后，問題解決。

結(jié)束語

目前制造完畢的8臺設(shè)備已經(jīng)全部安裝到客戶現(xiàn)場，投入正式運行。設(shè)備目前穩(wěn)定開51袋/分。按照一班8小時計算，一班可以生產(chǎn)24480個袋子，考慮到一些準備時間和維修調(diào)試等損耗時間，按照80%的機器利用率來計算，一班可以生產(chǎn)19584個袋子。而一個熟練操作工，一班可以做1500個袋子。換算過來，一臺機器可以代替13個人工。大大節(jié)約了客戶公司的生產(chǎn)成本，并且提高了效率，同時還可以為國家節(jié)能減排添磚加瓦。

作者單位：上海英厚機械科技有限公司