全自動袋中袋制袋機的設計與實現

牛仁紅

隨著經濟發展及生活水平的提高，人們對購物體驗的要求越來越高，購物袋便是其中的一個重要環節。在購物結束后，商場或者品牌店通常都會用一個大的手提購物袋包裝物品及購物發票或者名片，供顧客提拿。發票或者名片與物品都混裝在一個袋子中，在保存的時候會有一些不便或者容易被遺忘掉。如果購物袋中有一個小袋，用來放置發票、名片等小物品，這一問題就迎刃而解了。針對這一需求，一些制袋廠家開始改良包裝袋，采用人工方式在紙上進行小袋的黏貼，之后再放入制袋機中進行大袋的制作。這種人工貼袋的方式，效率很低，一個人一天只能做1500～2000個袋子，導致生產袋中袋的成本很高。為此，在目前已有制袋機的基礎上，我們研發設計了一臺全自動袋中袋制袋機，實現了袋中袋的全自動生產。

袋中袋制袋機的設計與實現

1.總體方案設計

本設計采用在現有制袋機的基礎上進行擴展的方案。經過研究，在原來制袋機的飛達和折紙部套中間加一截，來實現貼小袋的功能。加的一截如圖1所示，分六大部分組成，各部分的功能如下：①放卷裝置：為保證放卷的速度與伺服牽紙的速度一致，避免紙被拉斷，故增加一個擺桿來存紙。②伺服牽紙：把紙送到剪切前面，牽紙距離精度0.5mm誤差。③剪切裝置：保證剪切不歪斜，剪切精度0.5mm。為保證剪切精度，刀片要求1個月磨一次，或者剪切100萬次以上。④吸紙輥筒：要保證吸紙牢固，不能松動、脫落。⑤上膠裝置：要求上膠的厚度可調，當紙張改變時，上膠模具也可以隨之調整。⑥輸送帶：把大紙從飛達接過來，并且把大紙吸在輸送帶上，保證紙和輸送帶沒有位移，保證貼紙的準確性。

2.設計參數確定

基本方案確定后，就需要確定設備的設計參數。設計參數主要包括：速度、紙張的大小、貼紙位置等。其中最主要一個參數是吸紙輥筒的直徑。因為一張大紙貼一張小紙，而且小紙和大紙貼的距離是有要求的，所以首先必須知道大紙和大紙之間的距離。因為制袋機的原圖紙是從日本引進，沒有傳動圖和原理圖，設計參數我們都無法確定，為此我們把每個部套的齒輪和齒數都重新梳理一遍，畫出一張傳動圖，最后計算出大紙和大紙的距離。之后根據實際機器走出來的結果校驗了一遍，最終確定是785。在此基數上，最后滾筒直徑確定為250。

3.設備開發與實現

設備裁剪小紙用的是伺服牽紙。制作紙袋的紙正好有一個缺口，可以利用該缺口來控制伺服電機。當傳感器檢測到缺口時，伺服電機走定長就停止，然后壓輪壓住，開始剪切，剪切完，滾筒吸紙，吸住紙以后，壓輪松開，紙跟著滾筒走，然后是上膠，上好膠再往下走，就貼到大紙上。具體設備的動作過程見圖2、圖3。

伺服電機2帶動輸送輪3，輸送輪3把連續紙張1往前輸送，當色標傳感器4發現紙上的色標時停止輸送，然后壓輪6壓住紙張，剪切5開始剪切，此時吸紙輥10的吸口要轉到剪切下來的小袋紙11的上方，并且真空打開，開始吸紙，吸紙的同時壓紙輪抬起，這時紙11被棍子吸到棍子上，隨著棍子旋轉。

膠斗8里面的膠水隨著預涂輥9的轉動，附著在9上，9的一周都是膠水，所以涂膠輪7轉到高點時，涂到模具上隨著棍子旋轉，涂膠輥7逆時針旋轉，吸紙輥10順時針旋轉，把模具上的膠上到紙11上，然后兩者脫離，紙11帶著膠繼續旋轉，此時輸送臺13帶著大袋紙張12再往前走，當紙11轉到紙12上，吸紙輥真空關閉，然后11和12粘到一起開始往前一起往前走，經過壓紙棍14，把11和12再次壓緊在一起，粘牢。

如果傳感器15檢測到沒有大袋紙張過來，那么吸紙輥10的真空就不打開，那么小袋紙11就不動，同時氣缸16動作，使偏心輪17動作，把涂膠輥7和9/10脫開，那么涂膠輥上的膠就不會增加，也不會減少，一致在空轉。

如果機器停止運行，那么電機18就開始轉動，帶動預涂輥轉動，防止膠水流出來。

袋中袋制袋機的使用與完善

第一臺設備生產完成后，經過調試及在客戶現場的試運行、試生產后，證實了設備基本上實現了預設的所有功能，得到了客戶的極大認可和滿意。因此客戶又追加了7臺設備的訂單。

當然經過調試，也發現了設備的一些不足之處，主要為以下4個方面：第一，設備調整不太方便；第二，吸紙裝置可靠性不高，有時會出現不穩定的情況；第三，設備速度基本穩定在40張/分，還有改進的空間；第四，設備的智能化水平不夠高，還可以進步一提升。

針對這些不足，我們對全自動袋中袋制袋機進行了如下的改進：第一，加一個齒形離合器，可以把上部的小袋裝置給切斷，在不適用小袋部分時可以斷開，還可以通過調整齒數，調整大紙和小紙的距離，如果一個齒跳的太多，那么可以調同步帶輪的腰槽來調整袋距。第二，吸小紙改為用吸盤吸，可以減少漏氣現象，吸盤吸住以后，再用卡爪卡住紙，讓紙在上膠時不容易剝離，上完膠以后，卡爪再收回。第三，速度上不去，跟吸紙不穩定有關，跟儲紙位置也有關，儲紙在90°轉彎的后面，所以牽紙時再90°轉彎的地方阻力很大，造成牽紙輪打滑，所以把儲紙移動到90°轉彎的前面。第四，增加真空傳感器，在檢測到沒有小紙吸時，就不放大紙過來，或者停機報警。

第二批機器按照以上改進后，在本場測試4個改進都達到了設計的預期，然后去到客戶工廠安裝調試。發現真空檢測不穩定，吸盤已經吸住紙了，傳感器顯示沒有吸住，經過排查，發現不吸紙的情況下，真空度是-49，吸住紙的情況下真空度是-51，兩者相差太小，而在本場測試時吸住紙的真空度是-70，所以確定是客戶的真空源有關。客戶的真空源是是從真空房管路接到機器旁的，管路很長，且很多設備在共用真空源，更換了獨立的真空泵以后，問題解決。

結束語

目前制造完畢的8臺設備已經全部安裝到客戶現場，投入正式運行。設備目前穩定開51袋/分。按照一班8小時計算，一班可以生產24480個袋子，考慮到一些準備時間和維修調試等損耗時間，按照80%的機器利用率來計算，一班可以生產19584個袋子。而一個熟練操作工，一班可以做1500個袋子。換算過來，一臺機器可以代替13個人工。大大節約了客戶公司的生產成本，并且提高了效率，同時還可以為國家節能減排添磚加瓦。

作者單位：上海英厚機械科技有限公司