多功能柔性蔬菜捆扎機機械結構的設計與實現(xiàn)

張 欽， 謝文彬

（淮安生物工程高等職業(yè)學校， 江蘇 淮安 223001）

0 引言

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

1 捆扎機的設計方案

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]。 本裝置對蔬菜進行捆扎時，將蔬菜放入卡槽內并下壓，帶動兩側擋板轉動，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，行走機構帶動打印頭，使其在移動槽內反復移動，通過紅外傳感器檢測捆扎帶的位置，當檢測到捆扎帶時，電機停止轉動， 打印機將稱重傳感器檢測的數(shù)據通過打印頭打印在捆扎帶上。

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

1.2 本體功能設計

本裝置針對不同蔬菜要求有不同的捆扎力度， 設計出柔性自動并帶有稱重功能的捆扎裝置， 自動調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，實現(xiàn)連續(xù)捆扎。 圖2 為外部結構圖，圖3 為內部結構圖。

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

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

1.3 行走機構設計

針對市場上捆扎機大多形體較大， 在深入研究其工作原理的基礎上對蔬菜稱重部分的打印行走機構進行創(chuàng)新設計與研究，設計一種成本低，結構緊湊的部件，能夠滿足中小型市場的需求。 圖4 為本裝置行走機構的結構示意圖。

圖4 行走結構圖Fig.4 walking structure

固定板共設有兩個且分別豎直固定在底板頂部兩端，兩個固定板之間設有限位桿和螺桿，固定塊分別與限位桿和螺桿連接，位于底板下側的固定板上固定有電機，電機的動力輸出端與螺桿固定連接，電機轉動后可以帶動螺桿轉動，固定塊底部設置螺母與螺桿螺接，使螺桿在轉動的過程中固定塊進行移動，從而調節(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機構設計思路基本完成，其裝置的效果圖如圖5 所示。

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

2 捆扎機推廣的意義

2.1 提高工作效率、 減輕勞動強度

采用機器捆扎，效率大大提高， 可實現(xiàn)捆包包裝流水化， 在臺面上加設輸送裝置，就可組成無人操作包裝線。蔬菜包裝在使用機器捆扎后，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度[7]，保證了他們的健康， 將打包工人從單調的重體力勞動中解放出來，相應的也提高了勞動積極性。

2.2 提高包裝質量、降低包裝成本

采用機器捆扎， 熱熔搭接接頭強度比人工捆扎的接頭強度要牢固且均勻。 包裝物捆扎更整齊、緊實。 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 結語

蔬菜捆扎機械適用性強，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。 捆扎機在對蔬菜在進行捆扎時，可以將蔬菜放在卡槽內，擋板轉動后呈三角狀，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。進行捆扎后，將捆扎好的蔬菜放在稱重臺上進行稱重， 并通過打印機在捆扎紙上打上稱重的重量，消費者觀察捆扎紙即可知曉蔬菜的重量，提高了捆扎機的功能性，同時降低超市稱重臺的占用。本裝置目前已經投入實際生產和應用， 尤其是在蔬菜捆扎領域上的進行了應用，有益可靠的技術方案符合社會需求，也適宜批量生產及推廣使用。