包装机械捆扎

第 十 一 章 捆 扎 机 械 第 一 节 概 述 捆 扎 :通 常 是 指 直 接 将 单 个 或 数 个 包 装 物 用 绳 、 钢 带 、 塑 料带 等 捆 紧 扎 牢 以 便 于 运 输 、 保 管 和 装 卸 的 一 种 包 装 作 业 。 它 是 包 装 的 最 后 一 道 工 序 。一 、 捆 扎 机 的 分 类捆 扎 机 的 分 类 方 法 较 多 ， 下 面 介 绍 几 种 常 用 的 分 类 方 法 。 按 自 动 化 程 度 分 有 :全 自 动 捆 扎 机 、 半 自 动 捆 扎 机 和 手 提 式 捆扎 器 。 按 捆 扎 带 材 料 分 有 :绳 捆 扎 机 、 钢 带 捆 扎 机 、 塑 料 带 捆 扎 机 。 按 结 构 形 式 、 特 征 分 :立 式 ， 卧 式 ， 台 式 塑 料 带 自 动 捆 扎 机 有 如 表 11-1所 列 的 几 种 类 型 。 图 11-l为 各 种 类 型 捆 扎 机 外 形 示 意 图 二 、 捆 扎 的 功 能 由 于 包 装 物 不 同 ， 捆 扎 要 求 不 同 ， 其 捆 扎 的 形 式 也 就 多 种 多样 。 常 用 的 捆 扎 形 式 如 图 11-2所 示 ， 有 单 道 、 双 道 、 交 叉 、 井 字等 多 种 形 式 。捆 扎 主 要 有 以 下 功 能 ：1 保 护 功 能 ： 它 可 以 将 包 装 物 捆 紧 、 扎 牢 并 压 缩 ， 增 加 外 包 装 强 度 ， 减 少 散 包 所 造 成 的 损 失 。2 方 便 ： 它 可 提 高 装 卸 效 率 ， 节 省 运 输 时 间 、 空 间 和 成 本 。3 便 于 销 售 ： 例 如 ： 将 蔬 菜 捆 成 一 束 ， 便 可 适 合 超 级 市 场 的 销 售 。 三 、 常 用 捆 扎 材 料 目 前 ， 国 外 常 用 的 捆 扎 材 料 有 钢 、 聚 酯 (PETP)、 聚 丙 烯 (PP)和尼 龙 (PA)等 4种 。 国 内 最 常 用 的 还 是 聚 丙 烯 带 和 钢 带 两 种 。 由 于 聚 丙 烯 带 成 本 低 ， 来 源 广 泛 ， 捆 扎 美 观 牢 固 ， 所 以 逐 渐 成为 国 内 一 种 主 要 的 捆 扎 材 料 。 表 11-2列 出 四 种 最 直 接 影 响 捆 扎 带 包 装 性 能 的 捆 扎 材 料 的 特 性 ，供 参 考 。 四 、 捆 扎 机 的 应 用 观 状 及 发 展 动 向 60年 代 初 期 ,随 着 聚 丙 烯 的 出 现 ， 国 外 同 时 也 开 发 成 功 了 聚 丙烯 塑 料 带 捆 扎 机 ， 在 许 多 领 域 (特 别 是 轻 工 产 品 )内 逐 渐 代 替 钢 带 捆扎 ， 使 捆 扎 机 械 化 得 到 迅 速 普 及 。 捆 扎 机 是 包 装 机 中 一 个 重 要 的 分 支 ， 国 外 先 进 国 家 的 捆 扎 机 已相 当 普 及 ， 品 种 繁 多 ， 几 乎 无 所 不 捆 。 我 国 的 塑 料 带 捆 扎 机 只 有 十 几 年 的 历 史 。 它 首 先 在 书 籍 、 报 刊发 行 部 门 获 得 推 广 。 但 近 年 来 发 展 异 常 迅 速 ， 在 食 品 、 轻 工 等 领 域 已 广 泛 采 用 。 具 有 代 表 性 的 SK-1A型 自 动 捆 扎 机 ， 其 捆 扎 速 度 为 20道 min，其 技 术 性 能 己 接 近 国 际 同 类 产 品 的 水 平 。 国 外 塑 料 带 捆 扎 机 械 的 发 展 正 向 全 自 动 化 、 高 级 化 和 多 样 化 方向 发 展 。 1 全 自 动 化 提 高 单 机 的 自 动 化 程 度 使 包 装 物 从 输 送 辊 道 送 入 后 ， 捆 扎 机 能自 动 定 位 、 自 动 捆 扎 、 自 动 转 位 、 以 进 行 十 字 型 、 井 字 型 捆 扎 ， 采用 微 机 控 制 ， 以 实 现 无 人 操 作 的 自 动 捆 包 生 产 线 。 2 高 级 化 为 提 高 捆 扎 功 能 ， 国 外 自 动 捆 扎 机 已 向 40道 min甚 至 60道 min的 目 标 发 展 。 研 制 捆 扎 力 可 随 机 调 节 的 捆 扎 机 ， 提 高 自 动 捆 扎 机 的适 应 性 (如 带 宽 、 捆 包 规 格 、 工 作 台 高 、 捆 扎 能 力 等 )。 3 多 样 化 研 制 各 种 用 途 的 捆 扎 机 ， 开 发 台 式 和 全 自 动 捆 扎 机 。 研 制 代 替钢 带 的 重 型 带 、 聚 酯 带 。 研 制 泡 沫 带 、 软 带 以 适 应 台 式 捆 扎 机 的 要求 。 近 几 年 ， 国 内 捆 扎 机 械 的 发 展 方 向 还 是 研 制 捆 扎 机 械 系 列 。 如塑 料 带 小 型 全 自 动 捆 扎 机 ， 低 台 全 自 动 捆 扎 机 ， 塑 料 带 桌 上 型 半 自 动 捆 扎 机 ， 塑 料 带 侧 置 大 型 或 窄 带 自 动 捆 扎 机 等 以 满 足 不 同 用 户的 要 求 。 第 二 节 捆 扎 机 本 节 以 常 用 的 塑 料 带 捆 扎 机 为 例 分 析 捆 扎 机 的 工 作 原 理 及 特 点 。图 11-3为 捆 扎 工 艺 过 程 示 意 图 。 (a)为 送 带 过 程 ， 当 捆 扎 带2的 自 由 端 碰 到 微 动 开 关 1时 送带 停 止 。 (b)为 当 第 一 压 头 5压 住 带的 自 由 端 时 ， 送 带 轮 6反 转 ，收 紧 捆 扎 带 。 (c)为 当 第 二 压 头 3上 升 压住 捆 扎 带 的 收 紧 端 ， 且 加 热 板 8进 到 捆 扎 带 间 对 捆 扎 带 进 行加 热 。 (d)为 经 一 定 时 间 加 热 达 到要 求 时 ， 加 热 板 8退 出 ， 同 时封 接 压 头 4上 升 ， 切 断 捆 扎 带并 对 捆 扎 带 进 行 加 压 熔 接 ， 冷却 后 得 到 牢 固 的 接 头 。 图 11-4为 塑 料 带 自 动 捆 扎 机结 构 示 意 图 。 该 机 主 要 由 送 带 、 退 带 、 接头 联 接 切 断 装 置 、 传 动 系 统 、 轨道 机 架 及 控 制 装 置 所 组 成 。 捆 扎 机 工 作 原 理 (图 11-4),压 下 起 动 按 钮 ， 电 磁 铁 5动 作 ，接 通 离 合 器 4， 将 运 动 传 递 给 凸轮 分 配 轴 箱 2， 分 配 轴 的 凸 轮 按工 作 循 环 图 的 要 求 控 制 各 工 作 机构 动 作 。 图 11-5为 捆 扎 机 传 动 示 意 图 工 作 时 首 先 第 一 压 头 11动作 ， 将 塑 料 带 头 部 压 紧 (12 ,见 图 11-6， 下 同 )； 接 着 由 凸 轮 控 制 微 动开 关 (图 中 末 表 示 )发 讯 (14 )，接 通 收 带 电 磁 铁 16， 使 压 轮 把塑 料 带 紧 压 在 持 续 转 动 的 收 带轮 14上 ， 将 导 轨 8内 的 塑 料 带拉 下 ， 捆 到 包 装 件 上 ， 再 由 凸轮 推 动 二 次 收 带 摆 杆 15向 右 摆动 ， 完 成 最 终 的 捆 紧 功 能 。 收回 的 塑 料 带 均 退 入 贮 带 箱 2l内的 上 腔 中 。 这 时 第 二 压 头 7 动 作(70 )， 压 住 塑 料 带 的 另 一 端 。与 此 同 时 ， 舌 板 18退 出 ， 电 热 板 19插 入 两 带 之 间 (87 完 成 )，随 后 第 三 压 头 6上 升 ， 剪 刀 10将 塑 料 带 剪 断 。 第 三 压 头 6继 续 上 升 时 ， 两 层 塑料 带 被 压 与 电 热 板 19接 触 ， 保 证 接触 面 能 部 分 熔 融 。 然 后 压 头 6微 降(155 l60 )， 待 电 热 板 19退 出后 ， 再 次 上 升 (180 195 )， 把两 层 已 局 部 熔 化 的 塑 料 带 压 紧 ， 使之 粘 合 。 经 适 当 冷 却 后 (195 255 )， 第 三 压 头 6复 位 ， 面 板 17退 出 (330 )， 处 于 张 紧 状 态 的 塑料 带 紧 束 在 包 装 件 上 ， 完 成 捆 扎 动作 。 此 时 ， 凸 轮 控 制 微 动 开 关 9发出 送 料 信 号 (331 )， 电 磁 铁 12动作 ， 使 压 轮 把 塑 料 带 压 在 送 带 轮 13上 开 始 送 带 ， 当 塑 料 带 头 部 碰 到 微动 开 关 9时 ， 电 磁 铁 12断 电 ， 送 带 结 束 。 当 带 箱 内 的 塑 料 带 减 少 使 塑 料带 处 于 张 紧 状 态 之 后 ， 跑 道 22将 摆动 ， 使 微 动 开 关 24动 作 ， 电 磁 铁 25使 压 轮 把 塑 料 带 压 在 预 送 轮 23上 ，带 箱 内 塑 料 带 得 以 补 充 。 图 11-6为 捆 扎 机 工 作 循 环 图 1、 送 带 机 构 由 图 11-4可 知 ， 电 磁 铁 12通 电 ， 将 摆 杆 下 拉 ， 压 轮 将 塑料 带 压 紧 在 送 带 轮 13上 ,由 于 送带 轮 13持 续 逆 时 针 回 转 ， 于 是塑 料 带 便 从 储 带 箱 21中 抽 出 ，送 入 导 轨 。 要 保 证 送 带 的 顺 利 ， 通 常送 带 速 度 大 于 1.8m s， 当 带 子送 到 头 ， 触 动 微 动 开 关 9， 电 磁铁 12断 电 ， 装 有 压 轮 的 摆 杆 在弹 簧 力 的 作 用 下 拾 起 ， 停 止 送带 。 2、 带 盘 阻 尼 装 置 为 防 止 带 盘 因 惯 性 使 塑 料 带自 行 松 展 ， 通 常 带 盘 上 装 有 阻 尼装 置 ， 如 图 11-7所 示 。 塑 料 带 从 带 盘 2上 经 滚 轮 5、 7进 入 预 送 带 机 构 。 当 需 预 送 带 时 ， 塑 料 带 被 拉紧 ， 使 摆 杆 6绕 摆 动 轴 9顺 时 针 摆动 一 角 度 ， 制 动 皮 带 4放 松 ， 带 盘2可 以 自 由 转 动 。 当 预 送 带 停 止 ， 塑 料 带 围 带盘 惯 性 继 续 松 展 ， 摆 杆 6在 自 重 及拉 簧 8的 共 同 作 用 下 逆 时 针 摆 动 ，使 制 动 皮 带 4压 紧 制 动 轮 3， 由 于摩 擦 力 使 带 盘 2停 止 转 动 ， 从 而 避 免 了 塑 料 带 的 自 行 松 展 。 3、 收 紧 机 构 捆 扎 机 一 般 采 用 二 次 收 紧 ， 一 次 收 紧 主 要 是 快 速 收 带 ， 二 次 收紧 目 的 是 捆 紧 。 一 次 收 紧 的 工 作 原 理 如 前 所 述 。 一 次 收 带 结 束 后 ， 要 保 持 带 具有 一 定 的 张 紧 力 ， 且 收 带 轮 与 塑 料 带 不 能 产 生 滑 动 。 因 为 捆 扎 物 体 大 小 不 同 ， 收 紧 时 抽 回 的 带 子 长 度 就 无 法 一 样 ，于 是 用 压 轮 的 转 数 或 时 间 长 短 无 法 控 制 压 轮 及 时 脱 开 。 为 此 收 带 轮 采 用 如 图 11-8所 示的 结 构 。 摩 擦 锥 轮 3与 轴 l采 用 键 联 接 ，连 续 回 转 。 调 节 螺 母 5， 可 调 整 锥轮 3与 收 带 轮 2之 间 摩 擦 力 的 大 小 。 当 收 紧 力 达 到 要 求 (通 常 4968N)时 ， 收 带 轮 与 锥 轮 打 滑 。 收 带轮 停 止 转 动 ， 收 带 结 束 ， 但 塑 料 带 仍 保 持 一 定 的 张 紧 力 。 当 带 子 被 张 紧 到 最 大程 度 (即 张 紧 凸 轮 工 作 行程 终 点 )时 ， 第 二 压 头 正好 上 升 压 住 带 尾 ， 环 绕 包装 件 的 带 子 不 会 再 松 开 。摆 杆 左 摆 复 位 时 ， 紧 抓 压脚 3被 顶 块 13撞 开 ， 离 合销 7在 板 簧 9的 压 力 下 ， 使半 圆 形 键 重 新 压 入 紧 抓 压脚 3上 的 凹 槽 内 ， 将 紧 抓压 脚 3锁 住 ， 作 下 一 次 循环 准 备 。 二 次 收 紧 的 程 度通 过 斜 面 板 6的 左 右 位 置调 整 得 以 实 现 。 二 次 收 紧 机 构 如 图 11-9所 示 。 凸 轮 回 转 ， 推 动 摆 杆 11、 12右摆 时 ， 离 合 销 7被 斜 面 板 6顶 出 使 离 合 销 7中 部 的 半 圆 形 键 从 紧 抓压 脚 3的 凸 槽 中 脱 开 ， 同 时 带 有 齿 形 的 紧 抓 压 脚 3在 扭 簧 l的 作 用下 顺 时 针 转 动 ， 将 塑 料 带 压 紧 在 楔 块 8上 随 同 摆 杆 一 起 右 摆 ， 完成 二 次 收 紧 。 4、 夹 压 机 械 装 置 在 进 行 包 装 件 捆 扎 时 ， 捆 扎 带 输 送 至 要 求 位 置 后 ， 需 要 夹 压装 置 ， 以 便 完 成 收 紧 热 熔 接 等 作 业 。 图 11-10所 示 为 常 用 夹 压 机 械 装 置 原 理 图 。 夹 压 机 械 装 置 共 有三 个 压 头 ， 由 安 装 在 同 一 轴 上 的 三 个 凸 轮 分 别 控 制 ， 完 成 捆 扎 过程 中 的 动 作 。 5、 捆 扎 接 头 联 接 机 械 装 置 捆 扎 带 收 紧 捆 绕 在 包 装 件 上 后 ， 要 将 这 种 张 紧 状 态 保 持下 来 ， 使 之 在 储 运 中 不 松 散 ， 必 须 将 收 紧 后 的 捆 扎 带 两 端 头构 成 紧 固 牢 靠 的 联 接 ， 才 完 成 了 捆 扎 的 全 过 程 。 捆 扎 的 联 接 方 法 有 ： 热 熔 焊 接 、 胶 粘 接 、 卡 子 机 械 固 接及 扎 结 等 ， 聚 丙 烯 捆 扎 带 若 用 卡 子 机 械 固 接 ， 其 强 度 只 有 母材 的 50 ； 胶 粘 剂 联 接 也 不 适 用 。 热 熔 联 接 法 ： 电 热 板 联 接 、 摩 擦 熔 接 、 超 声 波 熔 接 等 ，其 中 热 熔 联 接 应 用 最 为 广 泛 。 目 前 自 动 捆 扎 机 户 主 要 应 用 的 是 板 式 热 熔 焊 接 。 主 要 原 因 ： 热 熔 焊 接 具 有 联 接 强 度 高 ， 装 置 结 构 简 单 ，操 作 简 便 等 优 点 。 热 熔 焊 接 的 机 械 装 置 如 图 11-11所 示 。 常 用 的 加 热 板 电 加 热 板 ， 多 取 脉 冲 电 加 热 或 高 频 电 加热 。 加 热 时 间 与 加 热 温 度 与 捆 扎 带 材 料 有 关 ， 通 常 多 取 高温 、 短 时 加 热 方 式 ， 加 热 时 间 约 为 0.2 0.3s。 封 接 压 头 所 加 压 力 在 加 热 阶 段 要 低 些 ， 电 热 板 撤 出 后的 封 接 压 力 要 大 些 ， 加 压 时 间 宜 长 些 ， 一 般 从 加 热 到 压 封结 束 需 0.7 0.9s。 6 捆 扎 机 的 导 轨 架 导 轨 架 如 图 11-12所 示 。 导 轨 架 内 的 导 槽 是 进 行 捆 扎 送 带 时 、 引 导 带 子 自 由 端 进 入 的 。抽 拉 收 紧 时 ， 捆 扎 带 又 能 从 导 槽 中 脱 出 。 因 此 导 槽 结 构 应 能 保 证 捆 扎 带 自 由 端 顺 利 送 进 ， 且 阻 力 小 。 还应 保 证 捆 扎 带 能 顺 利 从 导 槽 脱 出 ， 但 带 子 在 送 进 时 不 能 从 导 槽 中 脱出 。 因 此 导 槽 的 断 面 形 状 可 采 用 图 11-12右 上 或 右 下 图 所 示 的 封 闭 环形 。 能 够 实 现 塑 料 带 自 动 捆 扎 的 机 器 类 型 有 多 种 ， 下 面 简 单 介 绍 种 液 压 式 塑 料 带 自 动 捆 扎 机 。 三 、 液 压 式 塑 料 带 自 动 捆 扎 机 图 11-13所 示 为 液 压 式 塑 料 带 捆 扎 机 外 形 图 。 该 捆 扎 机 送 带 、 退 带 采 取 液 压 油 马 达 ， 速 度 快 ， 动 作 准 确 、 平稳 。 捆 扎 拉 力 大 小 可 配 合 行 程 开 关 ， 根 据 不 同 包 装 物 进 行 调 整 。 压头 、 切 刀 承 压 板 、 电 热 板 的 动 作 采 用 集 成 油 路 控 制 。 电 热 板 加 热 粘合 后 ， 拉 力 不 低 于 1568N。 图 11-14为 液 压 式 塑 料 带 自 动 捆 扎 机 结 构 示 意 图 。 其 工 作原 理 与 机 械 式 捆 扎 机 相 似 。 第 三 节 捆 结 机 捆 结 机 是 捆 扎 机 的 一 种 。它 是 用 绳 缠 绕 包 装 物 ， 并 自 行 捆 紧 、 打 结 的 机 器 。 绳 子 常用 材 料 有 聚 乙 烯 、 聚 丙 烯 、 棉 、 麻 四 种 。 聚 乙 烯 应 用 最 广 ，基 本 上 取 代 了 棉 、 麻 等 材 料 。 捆 结 机 一 般 用 于 捆 绑 轻 量 的 物品 。 图 11-15所 示 为 捆 结 机 外 形 。 常 用 的 两 种 型 号 捆 结 机 的 主 要 技 术 参 数 见 表 11-3。 一 、 打 结 机 构 捆 结 机 所 完 成 的 打 结 动 作 ， 主 要 是 由 打 结 机 构 完 成 的 。图 11-16为 打 结 机 构 部 件 图 。 二 、 打 结 工 艺 过 程 完 成 打 结 动 作 的 主 要 构 件 有 ： (1)压 绳 器 10用 来 压 住 绳 子 的 始 端 ； (2)插 入 器 13用 来 将 绳 子 送 到 绳 嘴 口 2、 3附 近 位 置 ， 抬 绳凸 块 6用 来 将 压 住 后 的 绳 子 抬 到 绳 嘴 打 结 位 置 ； (3)绳 嘴 2、 3相 互 配 合 用 来 完 成 打 结 时 的 主 要 工 艺 操 作 ，即 将 绳 子 在 绳 嘴 上 缠 绕 成 绳 圈 ； (4)脱 圈 器 4用 来 脱 下 绳 圈 ， 使 其 成 结 ； (5)割 刀 1用 来 切 断 打 结 完 成 后 的 绳 子 。各 主 要 构 件 间 作 有 节 奏 的 互 相 配 合 运 动 ， 完 成 整 个 打 结 过 程 。 图 11-17为 打 结 工 艺 过 程 示 意 图 ， 打 结 过 程 如 下 ： 压 绳 器 10压 住 绳 头 ， 将 被 包 装 物 14缠 绕 1 2圈 (图 11-17a)； 插 入 器 13连 同 绳 子 15一 起 右 移 ， 此 时 上 下 绳 嘴 2、 3向 前 进 入 插 入 器 13(图 11-17b)； 插 入 器 13左 移 (后 退 )， 此 时 绳 子 被 上 下 绳 嘴 2、 3钩 住 ， 同 时 抬 绳 凸 轮 块 6将 绳 的 始 端 上 抬 (图 11-17c)； 当 绳 子 始 末 端 靠 近 时 ， 绳 嘴 2、 3垂 直 回 转 180 将 绳 子 绕 在 上 下 绳 嘴 上 (图 11-17d)； 当 绳 嘴 转 动 时 ， 上 下 绳 嘴 在 凸 轮 5作 用 下 慢 慢 张 开 。 转 至 360 时 。 两 绳 头 恰 好 嵌 在 绳 嘴 间 (图 11-17e)； 脱 圈 器 4下 降 至 绳 嘴 2， 3的 后 左 侧 勒 住 绳 圈 (图 11-17f)； 上 下 绳 嘴 2、 3后 退 并 衔 住 绳 子 将 绳 圈 自 嘴 上 勒 下 ， 继 续 后 退 ， 结头 被 拉 紧 ， 同 时 割 刀 1向 下 摆 动 (图 11-17g); 割 刀 1将 绳 切 断 后 复 位 ， 完 成 捆 扎 打 结 全 过 程 (图 11-17h)； 打 结 形 式 如 图 11 18所 示 。