多功能柔性蔬菜捆扎機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張 欽， 謝文彬

（淮安生物工程高等職業(yè)學(xué)校， 江蘇 淮安 223001）

0 引言

捆扎機(jī)是使用捆扎帶纏繞產(chǎn)品或包裝件， 然后收緊并將兩端通過熱效應(yīng)熔融或使用包扣等材料連接的機(jī)器。捆扎機(jī)的功用是使塑料帶能緊貼于被捆扎包件表面，保證包件在運(yùn)輸、貯存中不因捆扎不牢而散落，同時(shí)還應(yīng)捆扎整齊美觀。 目前，現(xiàn)有的捆扎機(jī)存在如下問題：①功能單一，在進(jìn)行捆扎后不能對其進(jìn)行稱重，在銷售時(shí)消費(fèi)者需要將成捆蔬菜拿至稱重臺才能知曉其重量； ②在進(jìn)行捆扎時(shí)需要使用兩只手來對蔬菜兩端進(jìn)行下壓來進(jìn)行捆扎，否則捆扎段會展開，導(dǎo)致捆扎不美觀，影響銷售[1]。本論文圍繞上述問題提出一種具有感應(yīng)功能的自動捆扎設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)自動打捆、自動割線、自動稱重等功能。

1 捆扎機(jī)的設(shè)計(jì)方案

1.1 工作原理

鑒于蔬菜的特殊性， 捆扎帶選擇的新型環(huán)保材料聚丙烯薄膜[2]。 本裝置對蔬菜進(jìn)行捆扎時(shí)，將蔬菜放入卡槽內(nèi)并下壓，帶動兩側(cè)擋板轉(zhuǎn)動，使兩對稱擋板呈三角狀，可以使蔬菜向中部聚攏，便于對其進(jìn)行捆扎[3]。 捆扎完成后，將成捆的蔬菜放在稱重臺上， 并使捆扎帶置于移動槽上方，行走機(jī)構(gòu)帶動打印頭，使其在移動槽內(nèi)反復(fù)移動，通過紅外傳感器檢測捆扎帶的位置，當(dāng)檢測到捆扎帶時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動， 打印機(jī)將稱重傳感器檢測的數(shù)據(jù)通過打印頭打印在捆扎帶上。

圖1 捆扎機(jī)工作臺俯視圖Fig.1 Top view of binding machine table

1.2 本體功能設(shè)計(jì)

本裝置針對不同蔬菜要求有不同的捆扎力度， 設(shè)計(jì)出柔性自動并帶有稱重功能的捆扎裝置， 自動調(diào)整打捆過程中的夾持和打捆力度，避免對蔬菜造成損傷。 打捆系統(tǒng)中具有自動夾持部分。 在線繩捆扎完成后切割裝置自動割斷線繩，實(shí)現(xiàn)連續(xù)捆扎。 圖2 為外部結(jié)構(gòu)圖，圖3 為內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

捆扎機(jī)是一個(gè)裝配體，工作臺上固定有放帶機(jī)構(gòu)，工作臺頂部左側(cè)設(shè)置有稱重臺，稱重臺中部開設(shè)有移動槽，移動槽內(nèi)活動連接有打印頭， 打印頭底部連接有行走機(jī)構(gòu)，稱重臺下端連接有稱重塊，工作臺內(nèi)設(shè)置有四個(gè)稱重傳感器，稱重塊底部與稱重傳感器連接；工作臺頂部位于放帶機(jī)構(gòu)下方開設(shè)有卡槽，卡槽內(nèi)對稱設(shè)置有兩組擋板，擋板的兩端均設(shè)置有軸桿且通過軸桿與工作臺轉(zhuǎn)動連接。在對蔬菜進(jìn)行捆扎后，通過打印機(jī)在捆扎紙上打上稱重的重量，消費(fèi)者觀察捆扎紙即可知曉該捆蔬菜的重量，提高了捆扎機(jī)的功能性[4]；捆扎時(shí)使蔬菜聚攏，便于對其捆扎，能夠提高捆扎的速度和美觀度。

工作臺表面左側(cè)鉸鏈接有倉門， 右側(cè)固定連接有開關(guān)，倉門轉(zhuǎn)動后可以對工作臺內(nèi)部器件進(jìn)行檢修。打印頭上固定有紅外傳感器，打印頭與打印機(jī)之間連接有連接，紅外傳感器用于檢測捆扎帶的位置， 打印機(jī)控制打印頭對捆扎帶進(jìn)行打印[5]。

1.3 行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對市場上捆扎機(jī)大多形體較大， 在深入研究其工作原理的基礎(chǔ)上對蔬菜稱重部分的打印行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)與研究，設(shè)計(jì)一種成本低，結(jié)構(gòu)緊湊的部件，能夠滿足中小型市場的需求。 圖4 為本裝置行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4 行走結(jié)構(gòu)圖Fig.4 walking structure

固定板共設(shè)有兩個(gè)且分別豎直固定在底板頂部兩端，兩個(gè)固定板之間設(shè)有限位桿和螺桿，固定塊分別與限位桿和螺桿連接，位于底板下側(cè)的固定板上固定有電機(jī)，電機(jī)的動力輸出端與螺桿固定連接，電機(jī)轉(zhuǎn)動后可以帶動螺桿轉(zhuǎn)動，固定塊底部設(shè)置螺母與螺桿螺接，使螺桿在轉(zhuǎn)動的過程中固定塊進(jìn)行移動，從而調(diào)節(jié)打印頭的位置[6]。 綜上所述，具有自動打捆、自動割線與自動稱重功能的多功能自動打捆機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)思路基本完成，其裝置的效果圖如圖5 所示。

圖5 蔬菜捆扎機(jī)整體效果圖Fig.5 Overall effect of vegetable binding machine

2 捆扎機(jī)推廣的意義

2.1 提高工作效率、 減輕勞動強(qiáng)度

采用機(jī)器捆扎，效率大大提高， 可實(shí)現(xiàn)捆包包裝流水化， 在臺面上加設(shè)輸送裝置，就可組成無人操作包裝線。蔬菜包裝在使用機(jī)器捆扎后，只需啟動裝置，所有捆扎、稱重工作自動完成，而減輕了打包工人的勞動強(qiáng)度[7]，保證了他們的健康， 將打包工人從單調(diào)的重體力勞動中解放出來，相應(yīng)的也提高了勞動積極性。

2.2 提高包裝質(zhì)量、降低包裝成本

采用機(jī)器捆扎， 熱熔搭接接頭強(qiáng)度比人工捆扎的接頭強(qiáng)度要牢固且均勻。 包裝物捆扎更整齊、緊實(shí)。 本裝置本身的成本不高，包裝用的塑料帶比紙帶、鋼帶、麻繩便宜，尤其是窄帶，塑料帶捆扎提高了包裝強(qiáng)度[8]，也可以節(jié)約紙箱等包裝材料，所以包裝成本大大降低。

3 結(jié)語

蔬菜捆扎機(jī)械適用性強(qiáng)，通用性廣，可使倉庫管理合理化。 而且又能與自動線配套，推廣性較強(qiáng)。 捆扎機(jī)在對蔬菜在進(jìn)行捆扎時(shí)，可以將蔬菜放在卡槽內(nèi)，擋板轉(zhuǎn)動后呈三角狀，可以使蔬菜聚攏，便于對其捆扎，能夠提高捆扎的速度和美觀度。進(jìn)行捆扎后，將捆扎好的蔬菜放在稱重臺上進(jìn)行稱重， 并通過打印機(jī)在捆扎紙上打上稱重的重量，消費(fèi)者觀察捆扎紙即可知曉蔬菜的重量，提高了捆扎機(jī)的功能性，同時(shí)降低超市稱重臺的占用。本裝置目前已經(jīng)投入實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用， 尤其是在蔬菜捆扎領(lǐng)域上的進(jìn)行了應(yīng)用，有益可靠的技術(shù)方案符合社會需求，也適宜批量生產(chǎn)及推廣使用。