便攜式打包機(jī)的研究與設(shè)計(jì)

張 鑫，周 威，夏林林

（沈陽(yáng)工學(xué)院 能源與水利學(xué)院，113122，遼寧撫順）

打包是指通過一些輔助材料，如玻璃繩、膠帶或?qū)Ｓ么訉⑽锲防壈b，以便于物品的裝運(yùn)和存儲(chǔ)[1]。打包機(jī)就是工業(yè)化的產(chǎn)物，是可以節(jié)省很多人力并完成打包工作的機(jī)械裝置。在1960 年代，隨著塑料的研發(fā)，出現(xiàn)了塑料袋打包機(jī)，這一進(jìn)步，使原來的金屬、木質(zhì)材料打包逐漸在某些運(yùn)輸場(chǎng)合下不再適用，同時(shí)使得物品的打包更加便捷[2]。隨著近幾十年人民生活方式的改變，打包機(jī)也越來越廣泛地得到應(yīng)用，其種類有捆扎用打包機(jī)、夾帶封箱機(jī)、PP 帶打包機(jī)等[3-4]。

現(xiàn)在的物流公司主要應(yīng)用一些大型打包機(jī)，或者通過人力進(jìn)行打包密封處理。大型打包機(jī)不適用于一些小店鋪的打包，小物件的打包通常由快遞員用膠帶手工完全纏繞密實(shí)[6]，如果數(shù)量很大，工作量就很大，對(duì)小型物品的打包，尤其是一些小物品全面的封裝會(huì)造成時(shí)間和人力的浪費(fèi)[5]。為了給快遞員及店鋪帶來快捷的打包工具，設(shè)計(jì)了主要適用于小包物件的便捷式打包機(jī)。

1 總體結(jié)構(gòu)

整個(gè)設(shè)備由三部分組成，分別為動(dòng)力機(jī)構(gòu)、裝夾機(jī)構(gòu)、膠帶控制機(jī)構(gòu)。在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，裝夾機(jī)構(gòu)將貨物固定在卡盤上，動(dòng)力機(jī)構(gòu)中的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)卡盤轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使貨物隨之轉(zhuǎn)動(dòng)；然后膠帶控制機(jī)構(gòu)在貨物旋轉(zhuǎn)的過程中控制膠帶的高度及進(jìn)給速度，膠帶的運(yùn)行過程為從下到上，經(jīng)過一個(gè)周期后完成一個(gè)方向的膠帶打包；最后由人工進(jìn)行換向，進(jìn)行縱向打包，以此快速完成打包過程。

便攜式打包機(jī)如圖1 所示。總體采用盤式結(jié)構(gòu)，降低重心以保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，承載大型貨物或密度不均勻貨物仍有較好的穩(wěn)定性。骨架采用弓形結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高抗沖擊性能，提高穩(wěn)定性。

圖1 打包機(jī)總體布局示意圖

2 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 裝夾機(jī)構(gòu)

卡盤主體如圖2 所示，其驅(qū)動(dòng)方式采用特殊設(shè)計(jì)的齒輪結(jié)構(gòu)傳動(dòng)，將齒面的滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)消除了正反向的間隙，保證了結(jié)構(gòu)運(yùn)行時(shí)動(dòng)力傳輸?shù)姆€(wěn)定性，減少震動(dòng)和零件之間因快速啟動(dòng)造成的沖擊，使整機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)、更加安靜；并且齒圈與卡盤的連接采用了榫卯結(jié)構(gòu)，增大了二者接觸面積，使二者的裝配更加緊密，提高了設(shè)備運(yùn)行時(shí)的可靠性和穩(wěn)定性。卡盤與底座通過一根芯軸連接，考慮到所使用主要材料均有自潤(rùn)滑特性，且芯軸不承受較大的徑向載荷，故不涉及徑向軸承；但芯軸軸向需要承擔(dān)貨物的重量，因此在軸向加裝一組平面止推軸承以減輕摩擦。

圖2 卡盤主體透視圖

為了方便使用者操作設(shè)備，卡爪采用了聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)，將貨物放置在轉(zhuǎn)盤上，推動(dòng)一側(cè)卡爪即可自動(dòng)夾緊和對(duì)中貨物，保證貨物中心最大限度貼近轉(zhuǎn)軸軸線，極大簡(jiǎn)化了設(shè)備的操作步驟，降低了使用難度。

2.2 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖3 所示。其中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用市面上常見的5840-31ZY 減速電機(jī)，其內(nèi)部含有技術(shù)成熟的減速機(jī)構(gòu)，極大地提升了設(shè)備的可靠性，也降低了客戶實(shí)際使用中的維護(hù)保養(yǎng)成本，提高經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

圖3 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)外形簡(jiǎn)圖

2.3 送料驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)滑塊

送料驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)滑塊如圖4 所示，采用兩半式結(jié)構(gòu)。當(dāng)設(shè)備將膠帶纏繞至貨物最上端時(shí)，電控部分打開滑塊使其脫離絲杠，自然滑落至初始位置，完成一個(gè)工作循環(huán)，減少整個(gè)打包過程中的人工操作，提高其自動(dòng)化程度。

圖4 送料傳動(dòng)滑塊

3 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的便攜式打包機(jī)，使用人員可隨身攜帶，能夠?qū)π〖锲愤M(jìn)行打包作業(yè)。其突出的優(yōu)點(diǎn)是便攜性，整個(gè)設(shè)備大部分由鋁和尼龍塑料制成。在現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物日益興起的形勢(shì)下，該打包機(jī)的設(shè)計(jì)對(duì)于提高小物件的打包效率具有實(shí)際意義。

但是目前便攜式打包機(jī)還處于三維打印出結(jié)構(gòu)的階段，還有一些問題需要解決：一是使用疲勞問題，畢竟不是鋼部件，尼龍抗磨性差，目前是通過增加潤(rùn)滑來減少磨損；第二是便攜性問題，雖然體積小、重量輕，但是如何通過外觀設(shè)計(jì)，使它更加便攜是今后優(yōu)化的方向。