快捷式氣柱袋包裝機的設計

朱信宇， 黃靜薇， 袁海濤， 趙勝利， 陳秀坤

（成都理工大學核技術與自動化工程學院， 四川 成都 610059）

1 研究現(xiàn)狀

1.1 背景

在快遞行業(yè)迅速發(fā)展的今天，氣柱袋包裝受到越來越多商家的青睞，然而現(xiàn)有的氣柱袋包裝方式存在步驟繁瑣、效率低下等問題。

在對上百家網(wǎng)店包裝過程的調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在的網(wǎng)店使用氣柱袋包裝的操作步驟為：選擇合適的氣柱袋—氣柱袋裁剪—將需要打包的物品放在氣柱袋上表面—用膠帶固定好氣柱袋—充氣并放入相應的紙箱—將箱子封起來（見圖1）。

圖1 氣柱袋手動包裝流程

其緩慢的充氣過程與繁瑣的操作步驟，使得氣柱袋包裝的效率大大降低，因而降低了氣柱袋包裝的使用率。

1.2 現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)論

氣柱袋作為包裝材料中一種節(jié)能、減排、綠色、環(huán)保的材料，非常受歡迎，但它的打包方式還是由打包工人手工來完成，包裝效率低下。

因此，設計一種針對于氣柱袋包裝的快捷式充氣裝置，主要適用于網(wǎng)店成立初期，人手不夠或人工成本高，解決包裝操作過于繁瑣的問題[2]?？旖菔綒庵錃庋b置需要達到的預期目標是：極大簡化氣柱袋充氣的操作過程，大幅度提高氣柱袋充氣的效率，并且將成本控制在可接受的合理范圍內(nèi)。

2 氣柱袋包裝方案

2.1 具體思路

本方案中，氣柱袋的自動包裝為核心內(nèi)容，包裝與充氣實現(xiàn)同步進行，最終方案如圖2所示。

圖2 氣柱袋自動包裝流程

用戶只需將氣柱袋和貨品放入包裝機中，再將充氣嘴插入充氣口，即可完成充氣與包裝。

2.2 氣柱袋包裝功能設計

鑒于現(xiàn)有的手動打氣費時費力問題，擬采用電動充氣泵來充氣，使用一個工作臺、兩個工作位。其中每一個工作位的半圓桶內(nèi)壁形狀與充氣后的氣柱袋外形相似，以達到固定氣柱袋且穩(wěn)定充氣過程的作用，同時解決了氣柱袋包裝連續(xù)進給的問題。

2.3 氣柱袋存放功能設計

由于氣囊的結(jié)構被分為上下兩部分，上下部分之間有一連接處，可以彎折。因此，可將數(shù)個氣柱袋疊在一起，彎折后放在一個直板上，方便取拿，且方便放入商品。

3 機械結(jié)構設計

包裝機具體由充氣泵、圓柱桶、控制閥、氣柱袋、充氣管、彈片、擋板、底座和氣囊等主要部分組成，如圖3所示。

圖3 機械結(jié)構圖

3.1 工作位的設計

主體結(jié)構是在一個底座臺面上設置兩個朝向相反的工位，每個工位上有一個設有氣柱袋充氣口的半圓柱筒，半圓柱桶對氣柱袋有限位、固定作用，用于實現(xiàn)氣柱袋的整個充氣包裝過程，如圖4所示。

圖4 限位圓柱桶

3.2 氣柱袋存放機構

半圓柱的對側(cè)是一個直板，直板的外側(cè)有兩個彈片進行固定和壓緊，如圖5所示。彈片對于未充氣的氣柱袋有一定夾緊作用，避免相疊的氣柱袋滑落。

圖5 氣柱袋存放機構

3.3 充氣機構

工作臺面上安置一個電動充氣機，充氣機連接充氣管，充氣管分成兩個方向，分別設有兩個控制閥門，以獨立控制兩個工位的充氣。充氣管可在半圓柱筒洞孔內(nèi)移動，方便充氣。

4 結(jié)語

本設計是從使用者的需求出發(fā)，參考和借鑒已有思路與技術，簡化繁瑣的手動包裝過程，將氣柱袋的放置、充氣及包裝集于一體，大幅度提高氣柱袋包裝的效率，并且將成本控制在可接受的合理范圍內(nèi)。在整個設計過程中，使用了Soildworks、Ansys等仿真軟件進行研究，優(yōu)化了限位圓柱桶的形狀大小，提高了包裝效率與安全性，降低了氣柱袋的破損率。