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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)模也越來越大, 傳統(tǒng)的搭接、焊接等鋼筋連接方式無論從連接質(zhì)量、效率還是可操作性均不能滿足行業(yè)迅速發(fā)展的需求。鋼筋機械連接技術(shù)應(yīng)運而生,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)用場合[1-2]。
目前,鋼筋連接套的包裝方式大多采用人工進行包裝,具有費時費力、效率低下、勞動強度大等缺點, 無法滿足目前市場需求,急需技術(shù)改進。因此,設(shè)計研發(fā)具有自動包裝功能的鋼筋連接套包裝設(shè)備代替 人工勞動是當(dāng)前生產(chǎn)和加工企業(yè)的迫切要求。
1鋼筋連接套自動包裝機總體方案設(shè)計
設(shè)計要求:要求所設(shè)計的包裝機能夠?qū)崿F(xiàn) M18- M32連接套自動裝袋,與檢驗、打標工序銜接,包裝材料為編織袋。
設(shè)計思路:包裝機自動整理連接套,并且自動制袋、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,初步設(shè)定采用豎直包裝,連接套在傳送帶上首先經(jīng)過整理機構(gòu)進行整理計數(shù),到達指定位置,經(jīng)由氣缸推送到包裝執(zhí)行機構(gòu),縫紉機進行封口,切斷機構(gòu)切斷,完成制袋包裝的過程。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)日益向著高度機械化和自動化的方向發(fā)展,各類物品的包裝作業(yè)大多采用自動包裝機械或自動包裝生產(chǎn)線完成[3-8]。參考文獻[9— 15]等包裝設(shè)備的設(shè)計方案,結(jié)合鋼筋連接套自動包裝的技術(shù)要求,確定鋼筋連接套自動包裝機的總體方案。結(jié)構(gòu)如圖 1所示,主要由機架、輸送機構(gòu)、整理機構(gòu)、推送機構(gòu)、縫紉機構(gòu)、切斷機構(gòu)、卸袋機構(gòu)等組成。
1)整理機構(gòu)    該機構(gòu)的作用是將連接套整理、排列、計量,并輸送到預(yù)定工位。
2)推送機構(gòu)    該機構(gòu)將包裝材料和連接套由一個包裝工位順序傳送到下一個包裝工位。
3)縫紉機構(gòu) 當(dāng)推送機構(gòu)把連接套推送到指定位置時,縫紉機構(gòu)開始封口,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)的縫紉機同時對袋子兩側(cè)縫紉。
4)切斷機構(gòu)     采用冷切即利用金屬刀刃將包裝材料剪斷。
5)卸袋機構(gòu) 將包裝好的產(chǎn)品從包裝機上卸

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。
自動包裝機使用電機和液壓驅(qū)動,包 含傳送鏈板電機、傳送帶電機 2個驅(qū)動電機和推送液壓缸、縫紉液壓缸、剪切液壓缸 3個驅(qū)動液壓缸。電機驅(qū)動將工件送到傳送鏈上,隨后通過 液壓馬達驅(qū)動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,縫紉液壓缸推動縫紉機進行頂部與底部封口,工件向前輸送,側(cè)邊縫紉機對輸送過程中的工件進行側(cè)邊縫紉,包 裝好的工件通過卸袋機構(gòu)自動卸袋。自動包裝機能夠?qū)崿F(xiàn)鋼筋連接套自動上料、理料和包裝袋自動上料、自動裝袋及封口、自動卸袋等功能,與手工包裝相比,大大減輕了勞動強度。

圖 1 鋼筋連接套自動包裝機總體結(jié)構(gòu)圖
Fig.1  Totalstructurefigureofautomaticpackaging machineforsteelconnectingsleeve
2關(guān)鍵執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計
2.1包裝材料送料機構(gòu)設(shè)計
包裝材料送料機構(gòu)為鋼筋連接套自動包裝機提供包裝材料,依據(jù)包裝材料的 2種形式,對應(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)排列和推送直至達到包裝數(shù)量。封口機將其封口并卸袋。此方案的缺點是推送裝置推送產(chǎn)品時,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。包裝材料送料機構(gòu)簡圖見圖 2。因此選用第 2種方案。

輸送機載板的時間)為
T1=0.15s。    (1)

圖 2 包裝材料送料機構(gòu)簡圖
Fig.2   Schematicdiagram offeedingmechanism forpackagingmaterials
2.2切斷機構(gòu)設(shè)計
橫向壓袋和縫紉機構(gòu)將已包裝好的鋼筋連接套
2)輸送時間
輸送時間為板式輸送機的間歇運動時間,同時也是將物料理成單排物料的時間,根據(jù)工件排列距離和傳送速度可以計算單排時間為
T2=0.85s。    (2)
3)液壓缸推送工件裝袋的時間
單排物料的理料時間和輸送時間為同一時間, 液壓缸向前推送單排工件時間為
T3=s/v=0.5/0.5=1s。    (3)
后退時間為
T4=0.5T3=0.5s。    (4)
推送一袋的鋼筋連接套需要的時間為
T5=n×(T2+T3+T4)=25.85s。    (5)
4)縫紉機橫向縫袋的時間為的底側(cè)進行封口,再利用切斷機構(gòu)將 2層包裝材料 

T6=1.5s。    (6)

切斷。由于兩側(cè)的口還沒有封,因此再在傳送帶的

5）剪切的時間為

兩側(cè)安裝 1個或者 2個自動縫紉機。隨著傳送帶的

T7=0.25s。    (7)

移動,包裝材料兩側(cè)開口移動到縫紉機口下,伴隨傳縱向縫袋 剪切時間分別與橫向縫袋及剪切時間相同,工作過程中卸袋與上料同時進行,不會相互影響,因此卸袋時間可以忽略。

動帶的移動由縫紉機將其自動封好,此時封口結(jié)束。由于封口、切斷以及縫紉聚集在一塊,因此必須考慮各個機構(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。

圖 3 切斷機構(gòu)布局示意圖
Fig.3  Diagram ofcut-offmechanism layout
6)包裝一袋的總時間為
T=T1+T5+2×(T6+T7)=29.5s。    (8)
因此,鋼 筋連接套自動包裝機的生產(chǎn)效率為

3600=122袋/h,相比于目前的人工裝袋包裝每小時 20袋，提高了約 6 倍。

3自動包裝機的工作循環(huán)
鋼筋連接套的工作循環(huán)包括上料時間、輸送鋼筋連接套的時間、液壓缸推送工件裝袋的時間、縫紉 機橫向縫袋的時間、剪切的時間、縱向縫袋的時間、卸袋的時間。以  M18工 件為例各動作工作時間如下。
1)上料時間
上料裝置與檢驗、打標工序銜接,根據(jù)工藝要求,取物料的上料時間(即為物料由上料槽落入板式

4 結(jié)語

研發(fā)了一種具有自動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)計了總體方案和整機結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了鋼筋連接套的自動上料、輸送、裝袋、封口、卸袋等自動包裝功能,解決了生產(chǎn)現(xiàn)場存在的手工裝袋、包裝效率低、勞動強度大等實際難題。
研發(fā)的設(shè)備具有以下優(yōu)點:1)包裝效率高,可完成每小時 122袋的包裝任務(wù);2)適用性強,適用于鋼筋連接套內(nèi)螺紋  M18-M32等多種規(guī)格的包裝;3)自動化程度高,省時省力,能夠大幅降低工人的勞動強度。
設(shè)備研發(fā)的不足之處是現(xiàn)有調(diào)整機械為手動調(diào)節(jié),當(dāng)工件規(guī)格、包裝規(guī)格發(fā)生變化時調(diào)整時間過長,后續(xù)會對此重點改進。

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