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方塊地毯又稱拼塊地毯、地毯磚，它是以彈性材料或高分子材料為背襯、機(jī)制地毯胚毯為表層面料的正方形地毯塊。這種地毯實際是在滿鋪地毯的基礎(chǔ)上發(fā)明的，主要應(yīng)用于商務(wù)領(lǐng)域，特別是辦公室、寫字樓等場合［１］。而方塊地毯包裝機(jī)是集機(jī)、電、光、氣一體化的形成包裝設(shè)備，它是實現(xiàn)包裝的機(jī)械化、自動化的關(guān)鍵因素，可大量提高生產(chǎn)效率，減少人力物力，降低包裝成本［２］。因此，方塊地毯包裝機(jī)有著廣闊的應(yīng)用前景［３－４］。為迎合這種發(fā)展趨勢，作者在研究和改進(jìn)國內(nèi)外地毯包裝機(jī)的基礎(chǔ)上，研制了一種新型的地毯包裝機(jī)，采用了氣動技術(shù)與機(jī)械傳動相結(jié)合的方法，代替了傳統(tǒng)的純機(jī)械傳動系統(tǒng)。文中以方塊地毯包裝機(jī)為研究對象，介紹地毯堆垛、整理裝箱存箱、成箱和包箱５個模塊的結(jié)構(gòu)，并給出各部分的氣動原理圖。同時，分析運動工藝流程對包裝性能和包裝效率的影響和并發(fā)運行對系統(tǒng)工作壓力的影響。

１ 方塊毯包裝機(jī)工作原理圖

方塊毯包裝機(jī)主要包括５部分（見圖１）：地毯堆垛部分、整理裝箱部分、存箱部分、成箱部分和包箱部分。文中執(zhí)行元件是氣缸，由ＰＬＣ控制電磁換向閥來實現(xiàn)各個氣缸的動作，工作可靠，使用維修方便，具有很好的應(yīng)用前景及推廣價值。片地毯每２４片堆垛起來，并運給下一個工位，見圖２。具體流程為：當(dāng)一片片的地毯通過輸送臺落入整理框中時，前整理氣缸１和側(cè)整理氣缸３動作，整理地毯。整理完成后，下移輸送氣缸２動作，將地毯放置在輸送輥上，由輸送輥所帶的舵機(jī)向下一工位移動。

圖２地毯堆垛示意圖

１.２ 整理裝箱部分

圖４存箱示意圖整理裝箱部分對地毯進(jìn)一步整理，并為地毯進(jìn)入紙箱做好準(zhǔn)備，見圖３。具體流程為：當(dāng)此工位沒有地毯時，吸盤氣缸８帶動吸盤將推毯塊提起；當(dāng)２４塊堆垛的地毯運輸?shù)秸硌b箱部分時，整理氣缸３運動，進(jìn)一步地將地毯整理好；當(dāng)擋板２前端的光電傳感器感應(yīng)到有地毯過來時，擋板氣缸１動作，帶動擋板升起，此時地毯可以繼續(xù)往前運輸；當(dāng)?shù)靥哼\動到壓緊氣缸６下面時，壓緊氣缸動作，將地毯壓實；與此同時，由吸盤提起的推毯塊放下，跟著地毯一起向前，當(dāng)?shù)靥旱竭_(dá)過渡板５的位置時，推毯塊將地毯推入已經(jīng)成型的紙箱中。

成箱部分的主要功能是將紙箱放置到運輸臺上，然后上下吸盤同時作用將紙箱成型，如圖５所示。具體流程為：平行四邊形氣缸７運動帶動平行四邊形機(jī)構(gòu)６運動，保證了氣動滑臺１的運動一致性；吸紙箱氣缸５在氣動滑臺１上運動，由吸盤將紙箱從存儲單元運輸?shù)匠上鋯卧?；?dāng)紙箱被運到成箱部分時，定位氣缸２和升降氣缸３同時限定了紙箱的位置；然后通過下面６個吸盤和上面２個吸盤的吸力將紙箱撐起，同時由上一工位的推毯塊將地毯送入紙箱中。

圖５成箱示意圖

為：側(cè)沿折疊→下沿折疊→上沿折疊。

圖６包箱流程圖

圖７包箱示意圖

氣缸１開始運動，可以壓緊地毯箱，為后面的包裝做準(zhǔn)備。包箱從側(cè)沿折疊開始，側(cè)沿折疊氣缸８動作，帶動側(cè)沿折疊板轉(zhuǎn)動，將兩側(cè)沿折疊。隨后，升降臺７上升，同時下沿折疊氣缸６動作，這時兩個下沿折疊氣缸帶動的下沿折疊板４從下往上將下沿折疊。下沿折疊后，氣動滑臺５和噴膠儀同時運動，在紙箱下沿上噴膠，此噴膠為點噴。噴膠完成后，上沿折疊氣缸２運動，帶動上沿折疊板３折疊。整個包箱過程的具體結(jié)構(gòu)示意圖如圖７所示。

２ 氣動系統(tǒng)設(shè)計

地毯堆垛、整理裝箱、存箱和成箱部分氣動系統(tǒng)

這里需要２１個二位五通單控閥和４個二位五通雙控閥，２５個閥都安裝在一塊匯流板上，氣源出來的氣體經(jīng)過氣動三聯(lián)件處理后進(jìn)入到匯流板。

３ 包裝性能分析

３１ 包裝工藝過程對系統(tǒng)效率的影響

按照如圖１０所示的包裝工藝過程，包裝周期。

若

ｐｍｉｎＡｉ≤Ｆｉ （５）

其中：ｐｍｉｎ為９個氣缸同時動作時最小壓力，Ａｉ為活塞桿面積，Ｆｉ為活塞桿運動的最小推力。由公式

（５）可知，此時可能使某個氣缸或某幾個氣缸產(chǎn)生爬行現(xiàn)象或無法啟動的現(xiàn)象。

為了解決這一問題，可以在氣動三聯(lián)件的出口處加上貯能器，如圖１３所示。貯能器的作用為：（１）

η＝ｔ

用來儲存一定量的壓縮空氣，調(diào)節(jié)空壓機(jī)輸出氣量與用戶耗氣量之間的不平衡狀況，保證連續(xù)、穩(wěn)定的氣

其中：ｔ０為各個子工藝過程之間的銜接時間總和，ｔ為包裝時間，η為效率。在包裝時間ｔ一定的情況下，為了提高效率η，可以在保證包裝穩(wěn)定性的情況下，盡量縮短包裝周期。為了縮短包裝周期Ｔ，對工藝過程進(jìn)行如下改進(jìn)：（１）采用并發(fā)運行生產(chǎn)作業(yè)，可以完成流水線工作。（２）對于比較復(fù)雜的包箱部分，將紙箱定位縱向調(diào)整和紙箱定位這兩個工序同時進(jìn)行，這樣可以縮短時間Δｔ１；同時調(diào)節(jié)噴膠氣動滑臺的速度，在不影響噴膠效果的情況下，可以加快噴膠的速度，這樣可以節(jié)省時間Δｔ２。這樣可以獲得最佳的周期Ｔｏｐｔ，進(jìn)而獲得最大的效率η。

流輸出；（２）當(dāng)出現(xiàn)空壓機(jī)停機(jī)、突然停電等意外事故，可用貯能器中儲存的壓縮空氣實施緊急處理，保證安全；（３）減小空壓機(jī)輸出氣流脈動，穩(wěn)定空壓機(jī)管道中的壓力；（４）還能降低壓縮空氣溫度，分離壓縮空氣中的部分水分和油分。

３２并發(fā)運行對系統(tǒng)工作壓力的影響分析