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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(shí)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(chǎng)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(shí)現(xiàn)包裝的機(jī)械化、自動(dòng)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(shì)，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(dòng)技術(shù)與機(jī)械傳動(dòng)相結(jié)合的方法，代替了傳統(tǒng)的純機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。文中以方塊地毯包裝機(jī)為研究對(duì)象，介紹地毯堆垛、整理裝箱存箱、成箱和包箱５個(gè)模塊的結(jié)構(gòu)，并給出各部分的氣動(dòng)原理圖。同時(shí)，分析運(yùn)動(dòng)工藝流程對(duì)包裝性能和包裝效率的影響和并發(fā)運(yùn)行對(duì)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(shí)現(xiàn)各個(gè)氣缸的動(dòng)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(jià)值。片地毯每２４片堆垛起來，并運(yùn)給下一個(gè)工位，見圖２。具體流程為：當(dāng)一片片的地毯通過輸送臺(tái)落入整理框中時(shí)，前整理氣缸１和側(cè)整理氣缸３動(dòng)作，整理地毯。整理完成后，下移輸送氣缸２動(dòng)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(dòng)。

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(duì)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(shí)，吸盤氣缸８帶動(dòng)吸盤將推毯塊提起；當(dāng)２４塊堆垛的地毯運(yùn)輸?shù)秸硌b箱部分時(shí)，整理氣缸３運(yùn)動(dòng)，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(shí)，擋板氣缸１動(dòng)作，帶動(dòng)擋板升起，此時(shí)地毯可以繼續(xù)往前運(yùn)輸；當(dāng)?shù)靥哼\(yùn)動(dòng)到壓緊氣缸６下面時(shí)，壓緊氣缸動(dòng)作，將地毯壓實(shí)；與此同時(shí)，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(shí)，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(yùn)輸臺(tái)上，然后上下吸盤同時(shí)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(yùn)動(dòng)帶動(dòng)平行四邊形機(jī)構(gòu)６運(yùn)動(dòng)，保證了氣動(dòng)滑臺(tái)１的運(yùn)動(dòng)一致性；吸紙箱氣缸５在氣動(dòng)滑臺(tái)１上運(yùn)動(dòng)，由吸盤將紙箱從存儲(chǔ)單元運(yùn)輸?shù)匠上鋯卧?；?dāng)紙箱被運(yùn)到成箱部分時(shí)，定位氣缸２和升降氣缸３同時(shí)限定了紙箱的位置；然后通過下面６個(gè)吸盤和上面２個(gè)吸盤的吸力將紙箱撐起，同時(shí)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(yùn)動(dòng)，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(dòng)作，帶動(dòng)側(cè)沿折疊板轉(zhuǎn)動(dòng)，將兩側(cè)沿折疊。隨后，升降臺(tái)７上升，同時(shí)下沿折疊氣缸６動(dòng)作，這時(shí)兩個(gè)下沿折疊氣缸帶動(dòng)的下沿折疊板４從下往上將下沿折疊。下沿折疊后，氣動(dòng)滑臺(tái)５和噴膠儀同時(shí)運(yùn)動(dòng)，在紙箱下沿上噴膠，此噴膠為點(diǎn)噴。噴膠完成后，上沿折疊氣缸２運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)上沿折疊板３折疊。整個(gè)包箱過程的具體結(jié)構(gòu)示意圖如圖７所示。

２ 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

地毯堆垛、整理裝箱、存箱和成箱部分氣動(dòng)系統(tǒng)

這里需要２１個(gè)二位五通單控閥和４個(gè)二位五通雙控閥，２５個(gè)閥都安裝在一塊匯流板上，氣源出來的氣體經(jīng)過氣動(dòng)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(duì)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(gè)氣缸同時(shí)動(dòng)作時(shí)最小壓力，Ａｉ為活塞桿面積，Ｆｉ為活塞桿運(yùn)動(dòng)的最小推力。由公式

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

為了解決這一問題，可以在氣動(dòng)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(chǔ)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(gè)子工藝過程之間的銜接時(shí)間總和，ｔ為包裝時(shí)間，η為效率。在包裝時(shí)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(duì)工藝過程進(jìn)行如下改進(jìn)：（１）采用并發(fā)運(yùn)行生產(chǎn)作業(yè)，可以完成流水線工作。（２）對(duì)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(gè)工序同時(shí)進(jìn)行，這樣可以縮短時(shí)間Δｔ１；同時(shí)調(diào)節(jié)噴膠氣動(dòng)滑臺(tái)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(shí)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(chǔ)存的壓縮空氣實(shí)施緊急處理，保證安全；（３）減小空壓機(jī)輸出氣流脈動(dòng)，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(yùn)行對(duì)系統(tǒng)工作壓力的影響分析