朱金達(dá) ?；⒗?劉兆奐 張嘉鈺

摘要：針對(duì)當(dāng)前鋼筋連接套采用手工裝袋、包裝效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種具有自動(dòng)包裝功能的鋼筋連接套包裝設(shè)備。依據(jù)設(shè)計(jì)需求制定了包裝工藝技術(shù)路線，分析了鋼筋連接套自動(dòng)上料及理料、包裝袋自動(dòng)上料、自動(dòng)裝袋及封口等自動(dòng)包裝功能，進(jìn)而提出了鋼筋連接套自動(dòng)包裝機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了整機(jī)結(jié)構(gòu)，并對(duì)送料機(jī)構(gòu)、切斷結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了綜合設(shè)計(jì)與分析，計(jì)算了上料、輸送、推送、橫縱向縫袋與剪切等構(gòu)成的工作循環(huán)和整體包裝效率。結(jié)果表明，所研發(fā)的設(shè)備可完成每小時(shí)122袋的包裝任務(wù)，包裝效率相比人工大幅提高，同時(shí)降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。設(shè)備適用于鋼筋連接套內(nèi)螺紋M18-M32等多種規(guī)格的包裝，研究結(jié)果可為其他相似非標(biāo)包裝設(shè)備的開(kāi)發(fā)提供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造工藝與設(shè)備;鋼筋連接套;自動(dòng)包裝機(jī);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)方案

中圖分類(lèi)號(hào)：TH16文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1008-1534（2019）02-0103-04

隨著住宅產(chǎn)業(yè)、能源交通等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷發(fā)展，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的跨度和規(guī)模也越來(lái)越大，傳統(tǒng)的搭接、焊接等鋼筋連接方式無(wú)論從連接質(zhì)量、效率還是可操作性均不能滿(mǎn)足行業(yè)迅速發(fā)展的需求。鋼筋機(jī)械連接技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，已成為當(dāng)前鋼筋的主要連接方式，尤其適用于高鐵、核電站、高層建筑等重要應(yīng)用場(chǎng)合[1-2]。

目前，鋼筋連接套的包裝方式大多采用人工進(jìn)行包裝，具有費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低下、勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)，無(wú)法滿(mǎn)足目前市場(chǎng)需求，急需技術(shù)改進(jìn)。因此，設(shè)計(jì)研發(fā)具有自動(dòng)包裝功能的鋼筋連接套包裝設(shè)備代替人工勞動(dòng)是當(dāng)前生產(chǎn)和加工企業(yè)的迫切要求。

1鋼筋連接套自動(dòng)包裝機(jī)總體方案設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)要求：要求所設(shè)計(jì)的包裝機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)M18-M32連接套自動(dòng)裝袋，與檢驗(yàn)、打標(biāo)工序銜接，包裝材料為編織袋。

設(shè)計(jì)思路：包裝機(jī)自動(dòng)整理連接套，并且自動(dòng)制袋、封口、輸送，完成包裝。

工藝路線：根據(jù)連接套的外形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，初步設(shè)定采用豎直包裝，連接套在傳送帶上首先經(jīng)過(guò)整理機(jī)構(gòu)進(jìn)行整理計(jì)數(shù)，到達(dá)指定位置，經(jīng)由氣缸推送到包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)，縫紉機(jī)進(jìn)行封口，切斷機(jī)構(gòu)切斷，完成制袋包裝的過(guò)程。包裝工藝路線為連接套上料—連接套輸送—連接套整理—連接套推送—包裝袋底部與頂部封口—包裝袋雙側(cè)邊封口—卸袋等。

現(xiàn)代包裝技術(shù)日益向著高度機(jī)械化和自動(dòng)化的方向發(fā)展，各類(lèi)物品的包裝作業(yè)大多采用自動(dòng)包裝機(jī)械或自動(dòng)包裝生產(chǎn)線完成[3-8]。參考文獻(xiàn)[9—15]等包裝設(shè)備的設(shè)計(jì)方案，結(jié)合鋼筋連接套自動(dòng)包裝的技術(shù)要求，確定鋼筋連接套自動(dòng)包裝機(jī)的總體方案。結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由機(jī)架、輸送機(jī)構(gòu)、整理機(jī)構(gòu)、推送機(jī)構(gòu)、縫紉機(jī)構(gòu)、切斷機(jī)構(gòu)、卸袋機(jī)構(gòu)等組成。

1）整理機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)的作用是將連接套整理、排列、計(jì)量，并輸送到預(yù)定工位。

2）推送機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)將包裝材料和連接套由一個(gè)包裝工位順序傳送到下一個(gè)包裝工位。

3）縫紉機(jī)構(gòu)當(dāng)推送機(jī)構(gòu)把連接套推送到指定位置時(shí)，縫紉機(jī)構(gòu)開(kāi)始封口，這里采用四邊縫紉，其中袋子頂部要雙排縫紉，包裝袋兩側(cè)的縫紉機(jī)同時(shí)對(duì)袋子兩側(cè)縫紉。

4）切斷機(jī)構(gòu)采用冷切即利用金屬刀刃將包裝材料剪斷。

5）卸袋機(jī)構(gòu)將包裝好的產(chǎn)品從包裝機(jī)上卸下、定向排列并輸出，可以利用斜坡裝置借助工件的自重滑到下一工位。

自動(dòng)包裝機(jī)使用電機(jī)和液壓驅(qū)動(dòng)，包含傳送鏈板電機(jī)、傳送帶電機(jī)2個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和推送液壓缸、縫紉液壓缸、剪切液壓缸3個(gè)驅(qū)動(dòng)液壓缸。電機(jī)驅(qū)動(dòng)將工件送到傳送鏈上，隨后通過(guò)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)液壓推桿將工件擺放整齊，推送液壓缸將工件送至頂部、底部縫紉工位，縫紉液壓缸推動(dòng)縫紉機(jī)進(jìn)行頂部與底部封口，工件向前輸送，側(cè)邊縫紉機(jī)對(duì)輸送過(guò)程中的工件進(jìn)行側(cè)邊縫紉，包裝好的工件通過(guò)卸袋機(jī)構(gòu)自動(dòng)卸袋。自動(dòng)包裝機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)鋼筋連接套自動(dòng)上料、理料和包裝袋自動(dòng)上料、自動(dòng)裝袋及封口、自動(dòng)卸袋等功能，與手工包裝相比，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。

2關(guān)鍵執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1包裝材料送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

包裝材料送料機(jī)構(gòu)為鋼筋連接套自動(dòng)包裝機(jī)提供包裝材料，依據(jù)包裝材料的2種形式，對(duì)應(yīng)2種送料方案。第1種方案包裝材料為三面封口的塑料編織袋。工件在傳送帶上排列整齊后，傳感器檢測(cè)到位，推送裝置將工件推入撐好的包裝袋，重復(fù)排列和推送直至達(dá)到包裝數(shù)量。封口機(jī)將其封口并卸袋。此方案的缺點(diǎn)是推送裝置推送產(chǎn)品時(shí)，為了防止工件使包裝袋變形，必須用其他裝置將包裝袋口壓緊。

第2種方案是有2卷包裝材料一上一下，封口機(jī)將其尾處封口，然后推送裝置將排列好的工件推入一上一下的包裝材料中，達(dá)到數(shù)量要求后，將頂口與底口封住并切斷包裝材料，傳送帶繼續(xù)向下傳送，兩側(cè)的縫紉機(jī)將包裝材料的兩側(cè)封好，然后卸袋。此方案省去了包裝口處的壓緊裝置，為后面安裝調(diào)整裝置提供了足夠的空間。包裝材料送料機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2。因此選用第2種方案。

2.2切斷機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

橫向壓袋和縫紉機(jī)構(gòu)將已包裝好的鋼筋連接套的底側(cè)進(jìn)行封口，再利用切斷機(jī)構(gòu)將2層包裝材料切斷。由于兩側(cè)的口還沒(méi)有封，因此再在傳送帶的兩側(cè)安裝1個(gè)或者2個(gè)自動(dòng)縫紉機(jī)。隨著傳送帶的移動(dòng)，包裝材料兩側(cè)開(kāi)口移動(dòng)到縫紉機(jī)口下，伴隨傳動(dòng)帶的移動(dòng)由縫紉機(jī)將其自動(dòng)封好，此時(shí)封口結(jié)束。由于封口、切斷以及縫紉聚集在一塊，因此必須考慮各個(gè)機(jī)構(gòu)之間的空間位置，防止發(fā)生空間干涉。布局示意圖如圖3所示。

3自動(dòng)包裝機(jī)的工作循環(huán)

鋼筋連接套的工作循環(huán)包括上料時(shí)間、輸送鋼筋連接套的時(shí)間、液壓缸推送工件裝袋的時(shí)間、縫紉機(jī)橫向縫袋的時(shí)間、剪切的時(shí)間、縱向縫袋的時(shí)間、卸袋的時(shí)間。以M18工件為例各動(dòng)作工作時(shí)間如下。

1）上料時(shí)間

上料裝置與檢驗(yàn)、打標(biāo)工序銜接，根據(jù)工藝要求，取物料的上料時(shí)間（即為物料由上料槽落入板式輸送機(jī)載板的時(shí)間）為

2）輸送時(shí)間

輸送時(shí)間為板式輸送機(jī)的間歇運(yùn)動(dòng)時(shí)間，同時(shí)也是將物料理成單排物料的時(shí)間，根據(jù)工件排列距離和傳送速度可以計(jì)算單排時(shí)間為

3）液壓缸推送工件裝袋的時(shí)間

單排物料的理料時(shí)間和輸送時(shí)間為同一時(shí)間，液壓缸向前推送單排工件時(shí)間為

后退時(shí)間為

推送一袋的鋼筋連接套需要的時(shí)間為

4）縫紉機(jī)橫向縫袋的時(shí)間為

5）剪切的時(shí)間為

縱向縫袋、剪切時(shí)間分別與橫向縫袋及剪切時(shí)間相同，工作過(guò)程中卸袋與上料同時(shí)進(jìn)行，不會(huì)相互影響，因此卸袋時(shí)間可以忽略。

6）包裝一袋的總時(shí)間為

因此，鋼筋連接套自動(dòng)包裝機(jī)的生產(chǎn)效率為360029.5=122袋/h，相比于目前的人工裝袋包裝每小時(shí)20袋，提高了約6倍。

4結(jié)語(yǔ)

研發(fā)了一種具有自動(dòng)包裝功能的鋼筋連接套包裝設(shè)備，制定了包裝工藝技術(shù)路線，設(shè)計(jì)了總體方案和整機(jī)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了鋼筋連接套的自動(dòng)上料、輸送、裝袋、封口、卸袋等自動(dòng)包裝功能，解決了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)存在的手工裝袋、包裝效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等實(shí)際難題。

研發(fā)的設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）包裝效率高，可完成每小時(shí)122袋的包裝任務(wù);2）適用性強(qiáng)，適用于鋼筋連接套內(nèi)螺紋M18-M32等多種規(guī)格的包裝;3）自動(dòng)化程度高，省時(shí)省力，能夠大幅降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

設(shè)備研發(fā)的不足之處是現(xiàn)有調(diào)整機(jī)械為手動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)工件規(guī)格、包裝規(guī)格發(fā)生變化時(shí)調(diào)整時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，后續(xù)會(huì)對(duì)此重點(diǎn)改進(jìn)。

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