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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)包裝機械目前難以達到要求。由于全自動熱收縮包裝機價格昂貴，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，不僅浪費包裝材料，且人工搬運不方便，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行裹包，首先利用機械手結(jié)構(gòu)，撐開折疊膜，待包裝的物品被推入筒膜中，進行切斷完成工作。其特點是工藝過程復(fù)雜，機械手要實現(xiàn)的動作較多，裹包的過程是間歇式的，不能連續(xù)進行，因此生產(chǎn)效率不高。課題組設(shè)計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，利用這個特點設(shè)計簡單的包裝工藝，可以簡化復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)，實現(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，增強產(chǎn)品的競爭力，比較適合國內(nèi)實際情況。

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

本方案包裝機械主要由電線卷下料裝置、鏈板式輸送機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，機械機構(gòu)簡單，維修方便。包裝機的基本萬結(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的鏈條上，鏈板輸送機在電機的帶動下，隨輸送鏈向前運行；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)進入熱收縮室進行加熱，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
   1. 電線卷套膜裝置

根據(jù)電線卷套膜的原理和要求設(shè)計的機構(gòu)裝置如圖4所示。電線卷套膜裝置主要由中心柱、護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，最后進入熱收縮室加熱，完成電線的熱收縮包裝。

1—護膜輥；2—薄膜張力輥；3—膜卷輥；4—電機；5—送膜輥；6—刀盤機構(gòu)；7—落膜高低調(diào)整桿；8—機架；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構(gòu)結(jié)合鏈板輸送機將電線卷準(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)計的裝置實體模型如圖5所示，主要由阻擋翻板、氣缸、曲柄、底座、控制機構(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—控制機構(gòu)支架；6—機架；7—緩沖夾板；8—輸送槽。

圖5 下料裝置

圖6 電線卷下料控制機構(gòu)運動示意圖

1. 1. 1. 下料控制機構(gòu)選型

下料控制機構(gòu)簡圖如圖7所示。課題組提出的下料控制機構(gòu)，主要實現(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，在工程實際中應(yīng)用廣泛。

圖7 下料裝置控制機構(gòu)簡圖