棉纖維樣品快速封裝設(shè)備的研制

連素梅 李 朋 劉 俊 王 銘 郭會清

(1.石家莊海關(guān)，河北石家莊，050051；2.烏魯木齊海關(guān)，新疆烏魯木齊，830011； 3.青島海關(guān)，山東青島，266555；4.鄭州海關(guān)，河南鄭州，450003)

長期以來，國內(nèi)外棉花實驗室對于需要保存的棉花樣品一直沿用最傳統(tǒng)的手工卷樣法。棉花本身蓬松，回彈性較強，因此人工卷制棉花樣品費時費力，而且由于每個人的手法不同造成了樣品卷形狀不規(guī)則，既影響美觀又占用空間，不利于實驗室管理[1-3]。手工卷制棉花樣品過程及樣品卷如圖1和圖2所示。為此，我們研制了一種棉纖維樣品快速封裝設(shè)備，通過氣動式棉花樣品快速封裝整理替代人工操作，實現(xiàn)棉花樣品封裝的設(shè)備化、自動化、標(biāo)準(zhǔn)化，提高檢驗效率，降低檢驗人員勞動強度，規(guī)范實驗室樣品管理。

圖1 手工卷制棉花樣品過程

圖2 不同人員卷制的棉花樣品卷

1 棉纖維樣品快速封裝設(shè)備

1.1 工作原理

該設(shè)備通過可編程自動電氣控制系統(tǒng)，以壓縮空氣為動力源，使用微電腦程序控制壓縮氣缸驅(qū)動各個部件，將預(yù)制尺寸包裝紙、一定質(zhì)量棉花樣品按規(guī)定放置于成形器中，系統(tǒng)控制上下壓板和左右推板，將成形器中的棉花樣品擠壓到一定規(guī)格，在氣缸壓手作用下，先后將棉花樣品包裝紙折疊封口、控制膠槍自動對樣品包裝紙上膠黏合，并通過推拉桿將成形器內(nèi)卷封完好的樣品推送至出倉口，從而完成樣品的全自動封裝工作。

1.2 設(shè)備結(jié)構(gòu)

棉纖維樣品快速封裝設(shè)備主要包括機殼、工作臺、包裹部、下壓部、端部封包機構(gòu)、出料機構(gòu)等，其外觀結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 棉纖維樣品快速封裝設(shè)備

工作臺主要由樣品成形器和膠槍構(gòu)成，包裹部主要由機械手構(gòu)成，下壓部主要由壓料氣缸和壓料板構(gòu)成，端部封包機構(gòu)主要由氣缸、膠槍以及機械手組成，出料機構(gòu)主要由頂推板以及氣缸構(gòu)成。設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示[4-5]。

工作臺設(shè)于機殼內(nèi)，可以在初始工作位和第二工作位間往復(fù)滑動，工作臺上設(shè)置有樣品成形器，樣品成形器的上方設(shè)置棉樣入口，封卷紙經(jīng)由棉樣入口鋪設(shè)于樣品成形器內(nèi)，樣品成形器的一側(cè)設(shè)置有對封卷紙外側(cè)面打膠的膠槍。

圖4 設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

1-導(dǎo)向桿；2-滑塊；3-側(cè)壓料氣缸；4-側(cè)壓料板；5-工作臺；6-第一氣缸動力輸出軸；7-第六氣缸；8-第二膠槍；9-下壓板及折端板；10-頂推板；11-第八氣缸；12-第三氣缸；13-第一膠槍；14-第二氣缸；15-第一機械手安裝板；16-上壓料氣缸；17-上壓料板；18-第二機械手安裝板；19-折邊成形板

下壓部設(shè)于工作臺滑動路徑的上方，具有設(shè)置了壓料板的壓料機構(gòu)，壓料板具有壓入樣品成形器內(nèi)的運動以構(gòu)成對包裹前的棉樣的擠壓壓實功能。

包裹部具有分置于樣品成形器兩側(cè)布置的機械手，機械手可向樣品成形器內(nèi)部翻轉(zhuǎn)，以使封卷紙沿棉樣周圍合攏而構(gòu)成封卷紙內(nèi)部棉樣的包裹。

端部封包機構(gòu)設(shè)于第二工作位，其包括對封卷紙端部順次折邊的折端板以及兩端打膠的膠槍，因折端板的驅(qū)使，各折邊層疊閉合于棉樣的端部。

在工作臺的滑動路徑、第二工作位的下游設(shè)置有第三工作位，第三工作位處設(shè)置有對棉樣一端進(jìn)行頂推的頂推板，以使得包裹后的棉樣沿所述樣品成形器滑動脫離樣品成形器的出料機構(gòu)。

1.3 工作方式及過程

棉纖維樣品快速封裝設(shè)備包括機殼，滑動設(shè)于殼體上以具有初始工作位和第二工作位的工作臺，工作臺上有樣品成形器，樣品成形器的頂部有棉花樣品入口，封裝紙經(jīng)由棉花樣品入口鋪設(shè)于樣品成形器內(nèi)，樣品成形器的一側(cè)設(shè)置有對封裝紙外側(cè)面打膠的第一膠槍。設(shè)備還包括包裹部和下壓部，其中包裹部具有分置于樣品成形器兩側(cè)布置的機械手，機械手被構(gòu)造成向樣品成形器翻轉(zhuǎn)，以使得封裝紙沿棉樣周圍合攏而構(gòu)成對置于封裝紙內(nèi)側(cè)面上的棉樣包裹。

下壓部設(shè)于工作臺滑動路徑的上方，并具有與棉樣入口相適配設(shè)置的下壓板，工作臺于第二工作位時，下壓板因具有樣品成形器內(nèi)的下壓動作，以使得封裝紙黏連閉合。然后通過設(shè)置機械手對封裝紙進(jìn)行合攏，并通過在樣品成形器的滑動路徑上設(shè)置下壓板，將合攏后的封裝紙進(jìn)行黏連閉合。具體工作過程描述如下。

第一步：裝置開始運行，控制系統(tǒng)驅(qū)動工作臺移動至初始工位，并啟動膠槍預(yù)熱。

第二步：將封裝紙沿樣品成形器長度方向鋪設(shè)于樣品成形器內(nèi)，并將規(guī)定質(zhì)量的棉樣放置于封裝紙的內(nèi)側(cè)。

第三步：上壓料氣缸16向下反復(fù)推動上壓料板17，側(cè)壓料氣缸向樣品成形器內(nèi)反復(fù)推動側(cè)壓料板4，將棉樣壓縮成具有一定密度和形狀的樣品塊。

第四步：第一膠槍13對封裝紙上部外側(cè)面進(jìn)行打膠，位于樣品成形器兩側(cè)的折邊成形器19分別向樣品成形器內(nèi)翻轉(zhuǎn)以將封裝紙沿棉樣長度方向周圍合攏，以構(gòu)成對棉樣的包裹封閉。

第五步：控制系統(tǒng)控制工作臺移動至第二工作位，折邊成形器19與封裝紙脫離并由樣品成形器內(nèi)翻出，位于第二工位處的下壓板9由樣品成形器上方壓入至樣品成形器內(nèi)，通過折端板將封裝紙兩端折疊，第六氣缸7推動第二膠槍8前進(jìn)并打膠將封裝紙內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面黏連閉合。

第六步：控制系統(tǒng)控制工作臺移動至第三工作位，第八氣缸11推動頂推板10將封裝完成樣品退出成形器出口，整個工序完成。

2 設(shè)備特點及應(yīng)用效果

設(shè)備通過設(shè)置樣品成形器以供封裝紙鋪放，進(jìn)而可通過膠槍對封裝紙外側(cè)面進(jìn)行打膠，并通過在樣品成形器兩側(cè)設(shè)置機械手，從而可通過機械手向樣品成形器內(nèi)翻轉(zhuǎn)而將封裝紙合攏，控制系統(tǒng)驅(qū)使封裝工作臺移動至第二工作位后，通過下壓板壓入至樣品成形器內(nèi)，將合攏后的封裝紙外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面黏連。設(shè)備通過將下壓板與機械手分體式設(shè)置，一方面可便于整體結(jié)構(gòu)的布置，另一方面也使機械手與下壓板形成動作間隔，保證封裝紙具有一定的成形時間，進(jìn)而可防止機械手與封裝紙脫離時封裝紙回翻，便于下壓板的下壓操作。經(jīng)測試，設(shè)備快速封裝整理單個棉纖維樣品需用時25 s，且封裝完成的樣品尺寸規(guī)格一致，實現(xiàn)了樣品的程序標(biāo)準(zhǔn)化快速整理。設(shè)備封裝整理的棉花樣品卷如圖5所示。

圖5 設(shè)備封裝整理的棉花樣品卷

3 結(jié)束語

棉花樣品是棉花貿(mào)易中不可或缺的重要元素，是貨物質(zhì)量優(yōu)劣的代表。棉花樣品的實驗室檢測是貿(mào)易環(huán)節(jié)中至關(guān)重要的一環(huán)，故實驗室測試樣品的封裝也是一項重要內(nèi)容。目前國內(nèi)外的棉花樣品封裝都是工作人員手工卷封樣品，工作效率低且不利于樣品管理。氣動式棉花樣品快速封裝裝置使用統(tǒng)一的包裝材料及規(guī)格將實驗室樣品快速、自動封裝，實現(xiàn)了樣品封裝的設(shè)備化、自動化、規(guī)范化。