棉纖維樣品快速封裝設(shè)備的研制

連素梅 李 朋 劉 俊 王 銘 郭會(huì)清

(1.石家莊海關(guān)，河北石家莊，050051；2.烏魯木齊海關(guān)，新疆烏魯木齊，830011； 3.青島海關(guān)，山東青島，266555；4.鄭州海關(guān)，河南鄭州，450003)

長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)外棉花實(shí)驗(yàn)室對(duì)于需要保存的棉花樣品一直沿用最傳統(tǒng)的手工卷樣法。棉花本身蓬松，回彈性較強(qiáng)，因此人工卷制棉花樣品費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且由于每個(gè)人的手法不同造成了樣品卷形狀不規(guī)則，既影響美觀又占用空間，不利于實(shí)驗(yàn)室管理[1-3]。手工卷制棉花樣品過程及樣品卷如圖1和圖2所示。為此，我們研制了一種棉纖維樣品快速封裝設(shè)備，通過氣動(dòng)式棉花樣品快速封裝整理替代人工操作，實(shí)現(xiàn)棉花樣品封裝的設(shè)備化、自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化，提高檢驗(yàn)效率，降低檢驗(yàn)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，規(guī)范實(shí)驗(yàn)室樣品管理。

圖1 手工卷制棉花樣品過程

圖2 不同人員卷制的棉花樣品卷

1 棉纖維樣品快速封裝設(shè)備

1.1 工作原理

該設(shè)備通過可編程自動(dòng)電氣控制系統(tǒng)，以壓縮空氣為動(dòng)力源，使用微電腦程序控制壓縮氣缸驅(qū)動(dòng)各個(gè)部件，將預(yù)制尺寸包裝紙、一定質(zhì)量棉花樣品按規(guī)定放置于成形器中，系統(tǒng)控制上下壓板和左右推板，將成形器中的棉花樣品擠壓到一定規(guī)格，在氣缸壓手作用下，先后將棉花樣品包裝紙折疊封口、控制膠槍自動(dòng)對(duì)樣品包裝紙上膠黏合，并通過推拉桿將成形器內(nèi)卷封完好的樣品推送至出倉口，從而完成樣品的全自動(dòng)封裝工作。

1.2 設(shè)備結(jié)構(gòu)

棉纖維樣品快速封裝設(shè)備主要包括機(jī)殼、工作臺(tái)、包裹部、下壓部、端部封包機(jī)構(gòu)、出料機(jī)構(gòu)等，其外觀結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 棉纖維樣品快速封裝設(shè)備

工作臺(tái)主要由樣品成形器和膠槍構(gòu)成，包裹部主要由機(jī)械手構(gòu)成，下壓部主要由壓料氣缸和壓料板構(gòu)成，端部封包機(jī)構(gòu)主要由氣缸、膠槍以及機(jī)械手組成，出料機(jī)構(gòu)主要由頂推板以及氣缸構(gòu)成。設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示[4-5]。

工作臺(tái)設(shè)于機(jī)殼內(nèi)，可以在初始工作位和第二工作位間往復(fù)滑動(dòng)，工作臺(tái)上設(shè)置有樣品成形器，樣品成形器的上方設(shè)置棉樣入口，封卷紙經(jīng)由棉樣入口鋪設(shè)于樣品成形器內(nèi)，樣品成形器的一側(cè)設(shè)置有對(duì)封卷紙外側(cè)面打膠的膠槍。

圖4 設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

1-導(dǎo)向桿；2-滑塊；3-側(cè)壓料氣缸；4-側(cè)壓料板；5-工作臺(tái)；6-第一氣缸動(dòng)力輸出軸；7-第六氣缸；8-第二膠槍；9-下壓板及折端板；10-頂推板；11-第八氣缸；12-第三氣缸；13-第一膠槍；14-第二氣缸；15-第一機(jī)械手安裝板；16-上壓料氣缸；17-上壓料板；18-第二機(jī)械手安裝板；19-折邊成形板

下壓部設(shè)于工作臺(tái)滑動(dòng)路徑的上方，具有設(shè)置了壓料板的壓料機(jī)構(gòu)，壓料板具有壓入樣品成形器內(nèi)的運(yùn)動(dòng)以構(gòu)成對(duì)包裹前的棉樣的擠壓壓實(shí)功能。

包裹部具有分置于樣品成形器兩側(cè)布置的機(jī)械手，機(jī)械手可向樣品成形器內(nèi)部翻轉(zhuǎn)，以使封卷紙沿棉樣周圍合攏而構(gòu)成封卷紙內(nèi)部棉樣的包裹。

端部封包機(jī)構(gòu)設(shè)于第二工作位，其包括對(duì)封卷紙端部順次折邊的折端板以及兩端打膠的膠槍，因折端板的驅(qū)使，各折邊層疊閉合于棉樣的端部。

在工作臺(tái)的滑動(dòng)路徑、第二工作位的下游設(shè)置有第三工作位，第三工作位處設(shè)置有對(duì)棉樣一端進(jìn)行頂推的頂推板，以使得包裹后的棉樣沿所述樣品成形器滑動(dòng)脫離樣品成形器的出料機(jī)構(gòu)。

1.3 工作方式及過程

棉纖維樣品快速封裝設(shè)備包括機(jī)殼，滑動(dòng)設(shè)于殼體上以具有初始工作位和第二工作位的工作臺(tái)，工作臺(tái)上有樣品成形器，樣品成形器的頂部有棉花樣品入口，封裝紙經(jīng)由棉花樣品入口鋪設(shè)于樣品成形器內(nèi)，樣品成形器的一側(cè)設(shè)置有對(duì)封裝紙外側(cè)面打膠的第一膠槍。設(shè)備還包括包裹部和下壓部，其中包裹部具有分置于樣品成形器兩側(cè)布置的機(jī)械手，機(jī)械手被構(gòu)造成向樣品成形器翻轉(zhuǎn)，以使得封裝紙沿棉樣周圍合攏而構(gòu)成對(duì)置于封裝紙內(nèi)側(cè)面上的棉樣包裹。

下壓部設(shè)于工作臺(tái)滑動(dòng)路徑的上方，并具有與棉樣入口相適配設(shè)置的下壓板，工作臺(tái)于第二工作位時(shí)，下壓板因具有樣品成形器內(nèi)的下壓動(dòng)作，以使得封裝紙黏連閉合。然后通過設(shè)置機(jī)械手對(duì)封裝紙進(jìn)行合攏，并通過在樣品成形器的滑動(dòng)路徑上設(shè)置下壓板，將合攏后的封裝紙進(jìn)行黏連閉合。具體工作過程描述如下。

第一步：裝置開始運(yùn)行，控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)至初始工位，并啟動(dòng)膠槍預(yù)熱。

第二步：將封裝紙沿樣品成形器長(zhǎng)度方向鋪設(shè)于樣品成形器內(nèi)，并將規(guī)定質(zhì)量的棉樣放置于封裝紙的內(nèi)側(cè)。

第三步：上壓料氣缸16向下反復(fù)推動(dòng)上壓料板17，側(cè)壓料氣缸向樣品成形器內(nèi)反復(fù)推動(dòng)側(cè)壓料板4，將棉樣壓縮成具有一定密度和形狀的樣品塊。

第四步：第一膠槍13對(duì)封裝紙上部外側(cè)面進(jìn)行打膠，位于樣品成形器兩側(cè)的折邊成形器19分別向樣品成形器內(nèi)翻轉(zhuǎn)以將封裝紙沿棉樣長(zhǎng)度方向周圍合攏，以構(gòu)成對(duì)棉樣的包裹封閉。

第五步：控制系統(tǒng)控制工作臺(tái)移動(dòng)至第二工作位，折邊成形器19與封裝紙脫離并由樣品成形器內(nèi)翻出，位于第二工位處的下壓板9由樣品成形器上方壓入至樣品成形器內(nèi)，通過折端板將封裝紙兩端折疊，第六氣缸7推動(dòng)第二膠槍8前進(jìn)并打膠將封裝紙內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面黏連閉合。

第六步：控制系統(tǒng)控制工作臺(tái)移動(dòng)至第三工作位，第八氣缸11推動(dòng)頂推板10將封裝完成樣品退出成形器出口，整個(gè)工序完成。

2 設(shè)備特點(diǎn)及應(yīng)用效果

設(shè)備通過設(shè)置樣品成形器以供封裝紙鋪放，進(jìn)而可通過膠槍對(duì)封裝紙外側(cè)面進(jìn)行打膠，并通過在樣品成形器兩側(cè)設(shè)置機(jī)械手，從而可通過機(jī)械手向樣品成形器內(nèi)翻轉(zhuǎn)而將封裝紙合攏，控制系統(tǒng)驅(qū)使封裝工作臺(tái)移動(dòng)至第二工作位后，通過下壓板壓入至樣品成形器內(nèi)，將合攏后的封裝紙外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面黏連。設(shè)備通過將下壓板與機(jī)械手分體式設(shè)置，一方面可便于整體結(jié)構(gòu)的布置，另一方面也使機(jī)械手與下壓板形成動(dòng)作間隔，保證封裝紙具有一定的成形時(shí)間，進(jìn)而可防止機(jī)械手與封裝紙脫離時(shí)封裝紙回翻，便于下壓板的下壓操作。經(jīng)測(cè)試，設(shè)備快速封裝整理單個(gè)棉纖維樣品需用時(shí)25 s，且封裝完成的樣品尺寸規(guī)格一致，實(shí)現(xiàn)了樣品的程序標(biāo)準(zhǔn)化快速整理。設(shè)備封裝整理的棉花樣品卷如圖5所示。

圖5 設(shè)備封裝整理的棉花樣品卷

3 結(jié)束語

棉花樣品是棉花貿(mào)易中不可或缺的重要元素，是貨物質(zhì)量?jī)?yōu)劣的代表。棉花樣品的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)是貿(mào)易環(huán)節(jié)中至關(guān)重要的一環(huán)，故實(shí)驗(yàn)室測(cè)試樣品的封裝也是一項(xiàng)重要內(nèi)容。目前國(guó)內(nèi)外的棉花樣品封裝都是工作人員手工卷封樣品，工作效率低且不利于樣品管理。氣動(dòng)式棉花樣品快速封裝裝置使用統(tǒng)一的包裝材料及規(guī)格將實(shí)驗(yàn)室樣品快速、自動(dòng)封裝，實(shí)現(xiàn)了樣品封裝的設(shè)備化、自動(dòng)化、規(guī)范化。