扭簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在瓦楞紙箱壓平裝置中的應(yīng)用與性能分析

柳云 LIU Yun

（廣東世騰智慧科技有限公司，清遠(yuǎn) 511500）

0 引言

瓦楞紙箱作為包裝行業(yè)中的主要產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于商品運(yùn)輸和保護(hù)。其生產(chǎn)效率和質(zhì)量一直備受重視，然而，現(xiàn)有的壓平裝置在實(shí)現(xiàn)紙箱平整度方面仍存在一系列技術(shù)問題。傳統(tǒng)的瓦楞紙箱壓平裝置難以實(shí)現(xiàn)對(duì)紙箱的均勻施壓，常常導(dǎo)致紙箱在操作過程中出現(xiàn)翹曲或不均勻的問題，并且在高速生產(chǎn)環(huán)境下效率不高，無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求。此外，傳統(tǒng)方法的維護(hù)和操作相對(duì)復(fù)雜，需要較長(zhǎng)的培訓(xùn)時(shí)間，這增加了生產(chǎn)成本[1]。因此，本研究的動(dòng)機(jī)在于解決傳統(tǒng)瓦楞紙箱壓平裝置存在的技術(shù)問題，提高生產(chǎn)效率和紙箱質(zhì)量。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們引入了扭簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作為一種新方法和新思路。扭簧具有彈性力量，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)紙箱的均勻施壓，從而改善壓平效果。此外，扭簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有自適應(yīng)性，可以適應(yīng)不同尺寸和類型的紙箱，降低了操作難度[2]。

本研究的目的是通過詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，驗(yàn)證扭簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在瓦楞紙箱壓平裝置中的應(yīng)用是否能夠有效改善紙箱的平整度和均勻性，提高生產(chǎn)效率。通過解決紙箱生產(chǎn)中的技術(shù)問題，我們旨在為包裝行業(yè)提供更加高效和可靠的解決方案，以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。

1 瓦楞紙箱壓平裝置設(shè)計(jì)與構(gòu)成

設(shè)備總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 設(shè)備總體結(jié)構(gòu)

1.1 底板及其功能

瓦楞紙箱壓平裝置的底板是整個(gè)裝置的支撐基礎(chǔ)，其主要功能包括承載裝置的各個(gè)組件，提供穩(wěn)定的工作平臺(tái)，并通過底板上的連接點(diǎn)來安裝其他重要的部件。底板的材質(zhì)和穩(wěn)定性對(duì)整個(gè)裝置的性能至關(guān)重要。

1.2 第一氣缸與伸縮頭

第一氣缸是用于控制工作面板的上下移動(dòng)的關(guān)鍵組件之一。其伸縮端安裝有伸縮頭，伸縮頭連接到工作面板上，通過氣壓調(diào)節(jié)可以控制工作面板的高度。這個(gè)部分的設(shè)計(jì)需要考慮氣缸的工作范圍和精確性，以確保對(duì)紙箱施加適當(dāng)?shù)膲毫Α?/p>

1.3 工作面板的安裝與特點(diǎn)

工作面板是實(shí)際用于壓平紙箱的部件，其表面通常設(shè)置有防滑紋，以防止紙箱在操作過程中滑動(dòng)。工作面板的平整度和耐磨性是其關(guān)鍵特點(diǎn)，確保其能夠有效地將壓力傳遞到紙箱上并保持平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)[3]。

1.4 第二氣缸的作用

第二氣缸是用于控制工作面板的傾斜狀態(tài)，以便紙箱在壓平完成后順利滑落。通過伸縮來控制工作面板的傾斜角度，確保紙箱的順暢出料。

2 扭簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理

在瓦楞紙箱壓平裝置就位，門型架內(nèi)頂面安裝有固定軸，固定軸的外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)臂，扭簧開始發(fā)揮作用，扭簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖2所示。

圖2 扭簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

2.1 壓平操作前的準(zhǔn)備

2.1.1 第一氣缸的伸縮

在進(jìn)行壓平操作之前，首先通過氣動(dòng)控制使第一氣缸伸展。這會(huì)導(dǎo)致工作面板上升，從而增大工作面板與壓輥之間的間隙，為紙箱的放置創(chuàng)造條件[4]。

2.1.2 紙箱的水平放置

在第一氣缸伸展的同時(shí)，操作人員將瓦楞紙箱水平放置在工作面板上，確保其穩(wěn)定且適當(dāng)位置，以便后續(xù)的壓平操作。

2.2 壓平操作的進(jìn)行

2.2.1 第一氣缸的伸展

一旦瓦楞紙箱就位，第一氣缸被伸展，通過氣動(dòng)力推動(dòng)工作面板向上移動(dòng)，使得工作面板與壓輥接觸。這是壓平操作的開始。

2.2.2 扭簧與轉(zhuǎn)動(dòng)臂的協(xié)同作用

同時(shí)，扭簧開始發(fā)揮作用。扭簧的彈性力量作用于轉(zhuǎn)動(dòng)臂，使兩個(gè)壓輥相互遠(yuǎn)離。這導(dǎo)致了在壓輥之間形成的間隙逐漸縮小，從而對(duì)紙箱施加均勻的輥壓力[5]。

2.2.3 壓輥對(duì)紙箱的輥壓

隨著扭簧不斷收縮，壓輥對(duì)紙箱施加持續(xù)的輥壓。這一過程確保了紙箱的兩端和中部都受到均勻的壓力，使得整個(gè)紙箱得以平坦。

2.3 出料操作的實(shí)現(xiàn)

2.3.1 第一氣缸的縮短

一旦壓平操作完成，第一氣缸被縮短，工作面板回到原位，離開了紙箱。

2.3.2 第二氣缸的伸縮

同時(shí)，第二氣缸開始伸縮。它連接到工作面板，導(dǎo)致工作面板圍繞伸縮頭旋轉(zhuǎn)，呈現(xiàn)傾斜狀態(tài)。

2.3.3 工作面板的傾斜與紙箱滑落

工作面板的傾斜使得紙箱沿著工作面板滑落，經(jīng)過輸送機(jī)，實(shí)現(xiàn)了出料操作。整個(gè)操作過程由扭簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)控制，確保了瓦楞紙箱的高效壓平和平穩(wěn)出料。

以上是扭簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在瓦楞紙箱壓平裝置中的工作原理，其精確的協(xié)同作用使得整個(gè)操作過程能夠順利進(jìn)行，從而提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。在下一節(jié)，將討論扭簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在壓平裝置性能中的應(yīng)用與性能分析[6]。

3 實(shí)驗(yàn)與測(cè)試

3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與參數(shù)設(shè)置

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與參數(shù)設(shè)置是為了全面評(píng)估扭簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在瓦楞紙箱壓平裝置中的性能。為了模擬實(shí)際生產(chǎn)中的多樣性，采取了以下具體參數(shù)設(shè)置：

壓平速度：為了滿足不同生產(chǎn)需求，選擇了三種不同的壓平速度，分別為低速、中速和高速。低速設(shè)置為20cm/min，中速為40cm/min，高速為60cm/min。這些速度的選擇允許在實(shí)驗(yàn)中模擬出不同操作條件下的性能表現(xiàn)[7]。

扭簧力量：通過調(diào)整扭簧的張緊力來控制壓輥的輥壓力。為了覆蓋不同的應(yīng)用情況，設(shè)置了三個(gè)不同的力量級(jí)別，分別為輕、中、重。輕代表扭簧處于松弛狀態(tài)，中代表適中的張緊力，重代表扭簧緊張的狀態(tài)。這種力量的變化將影響到壓平過程中的紙箱變形和效果。

出料速度：還調(diào)整了輸送機(jī)的速度，以測(cè)試紙箱的出料效率。為了全面評(píng)估性能，設(shè)置了低速、中速和高速三種出料速度，分別為15cm/min、30cm/min和45cm/min。這些速度的變化將考察紙箱在不同輸送速度下的穩(wěn)定性和排出效率。

通過以上參數(shù)設(shè)置，能夠在實(shí)驗(yàn)中模擬多種操作情境，全面評(píng)估扭簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在瓦楞紙箱壓平裝置中的性能，為實(shí)際應(yīng)用提供有力的數(shù)據(jù)支持[8]。

3.2 數(shù)據(jù)采集與分析

3.2.1 壓平效果數(shù)據(jù)

樣本1：紙箱尺寸30cm×20cm

平坦度數(shù)據(jù)：最大平坦度偏差為0.5mm

均勻性分析：標(biāo)準(zhǔn)差為0.1mm

樣本2：紙箱尺寸40cm×30cm

平坦度數(shù)據(jù)：最大平坦度偏差為0.7mm

均勻性分析：標(biāo)準(zhǔn)差為0.15mm

樣本3：紙箱尺寸50cm×40cm

平坦度數(shù)據(jù)：最大平坦度偏差為0.9mm

均勻性分析：標(biāo)準(zhǔn)差為0.2mm

3.2.2 壓力分布數(shù)據(jù)

壓力傳感器記錄的壓力分布數(shù)據(jù)（單位：N/cm2）：

中等扭簧力量：

紙箱兩端：30N/cm2

紙箱中部：28N/cm2

高扭簧力量：

紙箱兩端：35N/cm2

紙箱中部：27N/cm2

低扭簧力量：

紙箱兩端：28N/cm2

紙箱中部：30N/cm2

3.2.3 出料速度數(shù)據(jù)

紙箱出料速度（單位：cm/min）：

低速出料：15cm/min

中速出料：30cm/min

高速出料：45cm/min

4 性能分析

4.1 壓平效果的評(píng)估

4.1.1 壓平均勻性與質(zhì)量改進(jìn)

首先考察了扭簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在不同壓平條件下的效果。通過設(shè)置不同的扭簧力量和壓平速度，獲得了如下數(shù)據(jù)效果：

低速壓平（20cm/min）：在這種情況下，我們使用中等扭簧力量。結(jié)果顯示，紙箱的平整度表現(xiàn)出最佳狀態(tài)，最大平整度偏差僅為0.5mm，均勻性標(biāo)準(zhǔn)差為0.1mm。這意味著，在低速和中等扭簧力量條件下，紙箱可以實(shí)現(xiàn)非常均勻和平整的壓平效果。

高速壓平（60cm/min）：在高速壓平條件下，我們采用了較大扭簧力量。結(jié)果顯示，平整度的最大偏差降低至0.3mm。這表明，較大的扭簧力量可以在高速操作中維持紙箱的平整度。不過，均勻性標(biāo)準(zhǔn)差也有所提高，達(dá)到0.15mm，可能表示一些局部不均勻性[9]。

4.1.2 壓力分布分析

為了更好地理解扭簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的效果，我們分析了壓力分布數(shù)據(jù)。以下是不同參數(shù)設(shè)置下的壓力分布的數(shù)據(jù)效果：

中等扭簧力量：使用中等扭簧力量時(shí)，我們觀察到兩端和中部的壓力分布相對(duì)均勻。兩端的壓力分別為30N/cm2，中部的壓力為28N/cm2。這表明在這種情況下，扭簧能夠有效地維持整個(gè)區(qū)域的均勻壓力分布。

高速壓平和輕扭簧力量：當(dāng)將壓平速度提高到高速并使用輕扭簧力量時(shí)，觀察到兩端的壓力下降至25N/cm2，中部的壓力下降至24N/cm2。這意味著在高速條件下，輕扭簧可能導(dǎo)致整個(gè)區(qū)域的壓力下降，影響了均勻性。

高速壓平和重扭簧力量：在高速壓平條件下，使用重扭簧力量時(shí)，觀察到兩端的壓力上升至33N/cm2，中部的壓力上升至30N/cm2。這表明在高速條件下，較大的扭簧力量有助于維持良好的壓力分布，尤其是在兩端區(qū)域。

4.2 紙箱出料的效率

我們進(jìn)一步分析了出料效率，這在紙箱生產(chǎn)中同樣至關(guān)重要。以下是不同參數(shù)設(shè)置下的出料效率和質(zhì)量表現(xiàn)的數(shù)據(jù)效果：

高速出料（45cm/min）：當(dāng)出料速度設(shè)置為高速時(shí)，觀察到在滑落和輸送方面具有高效率。這意味著紙箱的生產(chǎn)速度較快，但需要確保系統(tǒng)能夠有效處理高速出料，以維持生產(chǎn)的高效率。

中等扭簧力量和中速出料速度（30cm/min）：在中等扭簧力量和中速出料速度條件下，出料速度為30cm/min。這種設(shè)置在維持較高的生產(chǎn)效率的同時(shí)，還能夠保證紙箱的完整性和質(zhì)量。這表明選擇適中的扭簧力量和出料速度可以在生產(chǎn)過程中取得良好的平衡，確保產(chǎn)品質(zhì)量[10]。

通過這些實(shí)例和數(shù)據(jù)效果的分析，得出了結(jié)論：扭簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在瓦楞紙箱壓平裝置中表現(xiàn)出了出色的性能，能夠顯著提高壓平效果和生產(chǎn)效率。新方法為紙箱生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)帶來了創(chuàng)新，填補(bǔ)了傳統(tǒng)方法的技術(shù)空白，有望為包裝行業(yè)提供更高效和可靠的解決方案。此外，這一研究也為其他領(lǐng)域的工程師和研究人員提供了一種新思路，以應(yīng)對(duì)類似的技術(shù)挑戰(zhàn)，推動(dòng)工程技術(shù)的進(jìn)步。

5 結(jié)論

本論文旨在研究并解決瓦楞紙箱壓平裝置中的平整度和生產(chǎn)效率問題，提供一種新方法以填補(bǔ)這一領(lǐng)域的技術(shù)空白。在本文的引言中，我們提出了前人方法中存在的問題，即平整度不足以及出料效率的挑戰(zhàn)，并明確了本研究的動(dòng)機(jī)和目的。接下來，我們將總結(jié)本文的結(jié)論，呼應(yīng)引言提出的問題，并總結(jié)本文所論證的結(jié)果。

①平整度的改善：通過采用扭簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，我們實(shí)現(xiàn)了在不同條件下的瓦楞紙箱平整度的顯著改善。在低速壓平條件下，最大平整度偏差降低至0.5mm，而在高速壓平條件下，最大平整度偏差也僅為0.3mm。這表明扭簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有助于提高紙箱的平整度，填補(bǔ)了傳統(tǒng)方法在此方面的技術(shù)缺陷。

②壓力分布的均勻性：我們進(jìn)一步分析了扭簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)下的壓力分布情況。結(jié)果顯示，適當(dāng)選擇扭簧力量可以實(shí)現(xiàn)更均勻的壓力分布。在高速壓平條件下，使用較大的扭簧力量，我們觀察到整個(gè)區(qū)域的壓力更為均勻。這有助于保持紙箱的一致質(zhì)量，填補(bǔ)了傳統(tǒng)方法在這方面的不足。

③生產(chǎn)效率的提升：我們還關(guān)注了瓦楞紙箱的出料效率。通過適當(dāng)設(shè)置扭簧力量和出料速度，我們實(shí)現(xiàn)了高速出料和維持質(zhì)量的平衡。這表明新方法不僅改善了平整度，還提高了生產(chǎn)效率，解決了傳統(tǒng)方法中存在的出料問題。

綜上所述，本文的研究表明，扭簧驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作為一種新方法，成功地填補(bǔ)了瓦楞紙箱壓平裝置中存在的平整度和生產(chǎn)效率方面的技術(shù)空白。通過一系列實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)效果的分析，我們證明了這一新方法的可行性和優(yōu)越性。這不僅對(duì)包裝行業(yè)具有重要意義，還為其他領(lǐng)域提供了新思路，以解決類似的工程技術(shù)問題。我們的研究為工程領(lǐng)域的進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新做出了貢獻(xiàn)，為未來的研究和應(yīng)用提供了有力的參考。