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電線作為廣泛應(yīng)用于社會生產(chǎn)、生活中各個領(lǐng)域的工業(yè)產(chǎn)品，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使用量大幅增長，電線生產(chǎn)也成為我國很大的一個產(chǎn)業(yè)［1-3］。就包裝而言，電線產(chǎn)品大多都是成卷進(jìn)行包裝的，目前電線卷的包裝形式比較單一，不美觀，市場上同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重。國內(nèi)很多生產(chǎn)企業(yè)對于電線的包裝不太重視，包裝的效率和質(zhì)量的要求很難跟上市場需求的發(fā)展［4］。

國際上對于電線卷包裝的要求較高，有些國家要求采用熱收縮包裝形式且包裝過程中留下的熱封縫不

能超過一條，國內(nèi)包裝機(jī)械目前難以達(dá)到要求。由于全自動熱收縮包裝機(jī)價格昂貴，國內(nèi)企業(yè)很難承受，因此需要開發(fā)一種新的熱收縮包裝機(jī)械，提高包裝品質(zhì)，降低企業(yè)成本。

1. 電線卷熱收縮包裝總體工藝方案
   1. 電線卷包裝形式確定

目前，市場上常見的電線卷包裝方式主要有纏繞、捆扎和熱收縮等。熱收縮包裝以其優(yōu)良的包裝效果，方便靈活的工藝方法，在整個包裝行業(yè)中獲得了較好的發(fā)展。薄膜熱收縮包裝常見的是采用雙張薄膜進(jìn)行裹包［5］，一般分為電線卷水平和豎直放置2種方式。其中采用水平方式，熱收縮后電線卷的兩端被覆蓋，不僅浪費(fèi)包裝材料，且人工搬運(yùn)不方便，在側(cè)面上形成開放口。采用豎直方式，最明顯區(qū)別是電線卷2個端面是開放的，電線卷中間空間釋放出來。由于采用雙張薄膜進(jìn)行熱封切，以上2種方式得到的包裝上面都會留有2條熱封縫［6］，很不美觀，也不符合包裝上熱封縫不超過一條的標(biāo)準(zhǔn)。因此課題組提出一種采用筒狀薄膜套在電線卷上進(jìn)行熱收縮的包裝形式，其上下2個端面是開放的，節(jié)省材料的同時也不會留下熱封縫，基本熱收縮包裝如圖1所示。

1. 2. 電線卷包裝工藝方案的確定

根據(jù)確定的包裝形式，設(shè)計(jì)一種新的基于電線卷套膜裹包熱收縮的工藝方案，工藝過程如圖2所示。一般采用筒狀薄膜進(jìn)行裹包，首先利用機(jī)械手結(jié)構(gòu)，撐開折疊膜，待包裝的物品被推入筒膜中，進(jìn)行切斷完成工作。其特點(diǎn)是工藝過程復(fù)雜，機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)的動作較多，裹包的過程是間歇式的，不能連續(xù)進(jìn)行，因此生產(chǎn)效率不高。課題組設(shè)計(jì)方案采用筒膜作為包裝材料，應(yīng)用套膜的方式，材料本身為筒狀沒有熱封縫，利用這個特點(diǎn)設(shè)計(jì)簡單的包裝工藝，可以簡化復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)高效、穩(wěn)定地包裝，減少設(shè)備的投入，降低包裝的成本，增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭力，比較適合國內(nèi)實(shí)際情況。

2. 整機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理
   1. 整機(jī)結(jié)構(gòu)

本方案包裝機(jī)械主要由電線卷下料裝置、鏈板式輸送機(jī)及電線卷套膜等裝置組成，能夠自動、連續(xù)完成電線卷的熱收縮包裝，機(jī)械機(jī)構(gòu)簡單，維修方便。包裝機(jī)的基本萬結(jié)方構(gòu)數(shù)如據(jù)圖3所示。

.工作原理

生產(chǎn)的電線產(chǎn)品，成卷后，經(jīng)過下料裝置上阻擋翻板的調(diào)整，電線卷按照一定的規(guī)律下滑套在撐卷裝置上；撐卷裝置固定安裝在鏈板輸送機(jī)的鏈條上，鏈板輸送機(jī)在電機(jī)的帶動下，隨輸送鏈向前運(yùn)行；當(dāng)電線卷行至套膜工位處，將薄膜以類似套標(biāo)的模式裹在電線卷的外面；在拍平裝置的作用下，將薄膜進(jìn)行拍打調(diào)正，經(jīng)過薄膜旋轉(zhuǎn)裝置，摩擦帶與撐卷裝置薄膜盤接觸，由于裝置中心軸安裝在轉(zhuǎn)動軸承之上，因此，撐卷裝置帶動電線卷一起轉(zhuǎn)動。電線卷維持轉(zhuǎn)動狀態(tài)進(jìn)入熱收縮室進(jìn)行加熱，可以使包裝薄膜受熱更均勻，保證包裝的品質(zhì)，提高成品率。經(jīng)過熱收縮的包裝最后經(jīng)過出料裝置輸出成品。

3. 關(guān)鍵裝置設(shè)計(jì)
   1. 電線卷套膜裝置

根據(jù)電線卷套膜的原理和要求設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)裝置如圖4所示。電線卷套膜裝置主要由中心柱、護(hù)膜輥及薄膜張力輥等部件組成。薄膜從放料卷上放出經(jīng)張力調(diào)節(jié)后，接入到中心柱導(dǎo)板上，折疊的薄膜經(jīng)中心柱后展開成為筒裝薄膜［7］；中心柱采用送膜輥夾持在指定位置處，送膜輥滾動將薄膜向下輸送，薄膜經(jīng)過刀盤

時，成組的割刀同步轉(zhuǎn)動，高速旋轉(zhuǎn)的割刀將薄膜切斷，套膜輪將切割的薄膜套在電線卷上；當(dāng)套膜傳感器感應(yīng)到電線卷靠近時，將信號傳遞到PLC并下達(dá)送膜、切割及套膜等命令。套膜前，應(yīng)先確保中心柱的安裝位置準(zhǔn)確，不出現(xiàn)松動，否則會影響薄膜的切割與套膜；刀盤的切刀安裝時，應(yīng)注意刀片的長度，避免刀片發(fā)生碰撞損壞，且使用環(huán)境的濕度不能過高，振動與沖擊不能太強(qiáng)烈。電線卷由撐卷裝置輸送到套膜工位，將薄膜套在電線卷外面，撐卷裝置上的圓盤將其支撐，保證其豎直放置，最后進(jìn)入熱收縮室加熱，完成電線的熱收縮包裝。

1—護(hù)膜輥；2—薄膜張力輥；3—膜卷輥；4—電機(jī)；5—送膜輥；6—刀盤機(jī)構(gòu)；7—落膜高低調(diào)整桿；8—機(jī)架；9—套膜輪；10—套膜前后調(diào)整桿；11—設(shè)備顯示器；12—套膜上下調(diào)節(jié)桿；13—中心柱。

圖4 套膜裝置

Figure4 Wearfilmmechanism

1. 2. 電線卷下料裝置

電線卷下料裝置是將生產(chǎn)好的成品電線卷輸送到包裝機(jī)械內(nèi)的裝置，其主要的作用是接收傳感器的信號控制電線卷間歇的平穩(wěn)下料。傳感器安裝在下料輸送槽下面，用來檢測撐卷裝置是否靠近，當(dāng)撐卷裝置靠近時，依靠下料裝置上面的控制機(jī)構(gòu)結(jié)合鏈板輸送機(jī)將電線卷準(zhǔn)確地套在撐卷裝置上。

根據(jù)電線卷下料的原理和工作要求，設(shè)計(jì)的裝置實(shí)體模型如圖5所示，主要由阻擋翻板、氣缸、曲柄、底座、控制機(jī)構(gòu)支架和支架等組成。電線卷經(jīng)下料裝置引入包裝工位，在控制機(jī)構(gòu)的作用下將電線卷間歇性地釋放，其原理如圖6所示。依靠下料控制機(jī)構(gòu)完成阻擋翻板的轉(zhuǎn)動，使得電線卷可以按照信號在阻擋和釋放電線卷之間自由轉(zhuǎn)換，阻擋翻版的設(shè)計(jì)工作范圍為0°～90°。在此過程中，當(dāng)阻擋翻板與輸送槽斜面成直角時萬電方線數(shù)卷據(jù)被阻擋，當(dāng)與斜面水平時電線卷可以繼續(xù)下滑，控制機(jī)構(gòu)完成對于電線卷下滑的控制調(diào)節(jié)。

1—阻擋翻板；2—氣缸；3—曲柄；4—固定底座；5—控制機(jī)構(gòu)支架；6—機(jī)架；7—緩沖夾板；8—輸送槽。

圖5 下料裝置

圖6 電線卷下料控制機(jī)構(gòu)運(yùn)動示意圖

1. 1. 1. 下料控制機(jī)構(gòu)選型

下料控制機(jī)構(gòu)簡圖如圖7所示。課題組提出的下料控制機(jī)構(gòu)，主要實(shí)現(xiàn)的是對于電線卷的阻擋和釋放2個操作動作。選擇曲柄搖塊機(jī)構(gòu)由若干桿件組成，結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、制造方便，能在載荷較大的條件下正常使用，組合的方式多樣，在工程實(shí)際中應(yīng)用廣泛。

圖7 下料裝置控制機(jī)構(gòu)簡圖