多功能曲直線封邊機的設計研究

屈李安 任兵兵 劉 芬

（ 山東英才學院 機械與電氣工程學院，山東 濟南250104）

1 概述

隨著社會經濟的快速發展，我國居民生活質量不斷提高，家具的種類也呈現多樣化。 人們在購買家具時經常會首先考慮家具的外觀，而板材封邊的質量是決定家具外觀的主要因素之一，提高家具板材的封邊技術已經成為行業發展的當務之急。 傳統家具板材的封邊是采用人工的方式來完成，隨著科技化腳步的持續加快，現代板式家具的封邊則多采用自動化的設備。 本文在目前已有的家具板材封邊機的基礎上進行創新優化研究， 對封邊機各組成部分的具體結構進行了設計，并利用NX 軟件完成了三維建模和整體裝配。

2 整體結構設計及工作過程

本文所設計的多功能曲直線封邊機整機三維模型如圖1 所示，主要由工作臺：1、吸附裝置2、導軌3、膠帶傳送與熔膠裝置4、預壓緊裝置5、修邊裝置6、復壓緊裝置7 等組成。

圖1 多功能曲直線封邊機整體三維模型

該封邊機的工作過程如下：首先，將板材放置在工作臺上，吸附裝置對其進行固定；然后，膠帶傳送裝置把封邊條傳送至需封邊的位置， 熔膠裝置中的輻射源發射激光對封邊條上的膠質層進行輻射，使其處于熔融狀態；繼而，預壓緊裝置對封邊條進行壓緊，切斷刀切斷封邊條；最后，修邊裝置對板材邊緣進行粗修、精修和拋光，復壓緊裝置進行二次壓緊。 在工作過程中，板材在吸附裝置作用下靜止，膠帶傳送與熔膠裝置、預壓緊裝置、修邊裝置、復壓緊裝置等在導軌帶動下沿板材邊緣移動，依次自動完成供膠、封邊、壓緊和修邊等工作，從而實現全自動一體化板材封邊，能夠適用于不同大小的板材封邊， 也可同時實現對家具板材直線邊和曲線邊的封邊和美觀。

3 具體結構設計

3.1 導軌。 本文所設計的封邊機需要實現對不同尺寸板材的封邊，因此導軌的設計采用板塊拼接式，如圖1 所示。 這樣在實際工作中，操作人員可以根據需要封邊板材的尺寸大小拼接導軌，操作方便快捷，適應性強。

3.2 膠帶傳送與熔膠裝置。膠帶傳送與熔融裝置由封邊條托盤、傳送支架、分光鏡、輻射源、切斷刀等組成，其三維模型如圖2 所示。

圖2 膠帶傳送與熔膠裝置

傳統的熱熔膠是板材封邊加工的最大障礙，使用熱熔膠需要較長的加熱時間、會造成很大的能量損耗、易污染板材和加工裝置，并且需要配置涂膠系統等。 本文所設計的封邊機采用新型的激光封邊技術取代傳統的熱熔膠封邊，無需額外配置任何涂膠系統，能夠有效減少加熱時間和能量損耗，提高封邊效率，避免污染工件和加工裝置。 激光發射裝置中的輻射源采用發光二極管，這樣的設計能夠有效減少輻射外泄，提高封邊效率，降低成本，且不會對人體造成危害，使封邊過程更加安全。 當封邊條被傳送到板材邊緣時，輻射源會發射激光對封邊條上的膠質層進行輻射， 光能轉化為大量的熱能，使膠質層呈現熔融狀態，當粘合性達到最高時，壓緊裝置對板材和封邊條進行壓緊。

3.3 壓緊裝置。壓緊裝置包括預壓緊裝置和復壓緊裝置，由壓緊輪和支架等組成，其三維模型如圖3 所示。內置彈簧式結構，外置增減壓軟質泡沫為其提供壓力緩沖， 避免在封邊過程中由于力的不穩定性導致木材的挪動， 從而影響封邊的美觀性。 熔膠裝置熔膠后，預壓緊裝置立即對封邊條進行壓緊，隨后修邊裝置對板材封邊邊緣進行修整，最后復壓緊裝置進行二次壓緊。

3.4 修邊裝置。修邊裝置由電動機、齒輪箱、修邊刀等組成，電動機轉動通過齒輪傳動為精修刀提供動力。 其工作性能的高低決定了封邊加工最終的美觀性，三維模型如圖4 所示。

圖3 壓緊裝置

圖4 修邊裝置

3.5 吸附裝置

在多功能曲直線封邊機的工作過程中， 吸附裝置起到關鍵性作用，它直接關系到封邊的最終效果。 如果吸附力強度過小，則可能會在壓緊、修邊的工作過程中出現板材偏移現象，從而會導致封邊條的粘貼不齊或損壞板材等問題。 本設計中的吸附裝置中單個吸附管的吸力大概為0.5Mpa，吸附表面如圖5 所示。當板材放置在工作臺上后，氣動部分自動打開，通過吸附管吸住板材，同時接觸板材部分的吸附管被抬升至工作高度，開始工作。 而沒有接觸板材部分的吸附管將會停止工作， 等待下一板材的放置， 決定是否工作。 這樣的設計可以方便快捷地調整吸附力大小，從而實現對不同材質、尺寸板材的封邊。

4 結論

本文所設計的多功能曲直線封邊機可以同時滿足曲、 直線板型木材的自動供膠、封邊、壓緊和修邊的一體化加工。 避免了因木材本身有樹節等天然缺陷而達不到使用要求，造成的資源浪費；同時，還可以改變天然木材本身的結構，最大限度地減少板材的干縮和濕脹等一系列問題，提高板材的穩定性。 該封邊機具有自動化程度高、工作效率高、封邊質量高、生產成本低、環保省料、適應能力強等優點，能夠滿足不同材質、形狀和尺寸板材的批量化生產，滿足各種家具造型生產的實際需求， 有效促進個性化板式家具在家具行業中的發展。

圖5 吸附表面