集裝機(jī)械基本原理概述(doc 15頁).doc

普通高等教育包裝統(tǒng)編教材包裝機(jī)械概論第十二章集裝機(jī)械 第一節(jié)概述 未經(jīng)包裝而裸露的各類物品統(tǒng)稱為產(chǎn)品，而產(chǎn)品經(jīng)過包裝所形成的總體稱為包裝件。 集裝就是將若干產(chǎn)品或包裝件包裝在一起，使其形成一個(gè)合適的搬運(yùn)單元。具有上述集裝操作功能的機(jī)械稱為集裝機(jī)械。 集裝的目的是:節(jié)省運(yùn)輸費(fèi)用;減少貨差、貨損事故;便于實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)現(xiàn)代化;提高倉(cāng)庫(kù)與貨位利用率。 目前，經(jīng)常采用的集裝方式有以下幾種:捆扎集裝，即用包裝帶將貨物捆扎成一個(gè)搬運(yùn)單元的集裝方法。拉伸集裝，即將塑料拉伸薄膜在常溫下拉伸，把貨物裹包收縮在里面的一種集裝方法。網(wǎng)袋集裝，即將若干個(gè)小袋物品或產(chǎn)品集裝在網(wǎng)袋中形成一個(gè)搬運(yùn)單元的集裝方法。箱式集裝，即將若干產(chǎn)品或包裝件集裝在箱式容器中的一種集裝方法。 集裝所用機(jī)械按其功能分類主要有集裝機(jī)、堆碼機(jī)。下面主要介紹一下托盤集裝及其堆碼器具。若干產(chǎn)品或包裝件組成一個(gè)搬運(yùn)單元時(shí)，所用的包裝容器或包裝用具稱為集裝器具，托盤就是一種集裝器具。圖12-1所示為一托盤集裝的范例。1托盤的材料。木材:木材是當(dāng)前使用最廣的托盤材料，貨物在其上不易打滑，加工維修方便。鋼材:用鋼材制作的托盤強(qiáng)度好、壽命長(zhǎng)，但不易維修。鋁:鋁制托盤自重輕、耐腐蝕，但成本高。塑料:塑料托盤自重輕、貨物不易打滑，但強(qiáng)度低。 2.托盤的分類。托盤按其結(jié)構(gòu)可分為普通托盤和專用托盤。普通托盤包括平托盤、箱式托盤、柱式托盤、輪式托盤、滑片托盤。3.托盤的結(jié)構(gòu)。 平托盤。平托盤的結(jié)構(gòu)如圖12-2所示。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適宜使用機(jī)械裝卸、堆碼，使用范圍廣。柱式托盤。柱式托盤的結(jié)構(gòu)如圖12-3所示。柱式托盤主要用于運(yùn)輸、貯存、堆碼，并能保護(hù)貨物不承受上層搬運(yùn)單元的壓力。箱式托盤。箱式托盤的結(jié)構(gòu)如圖12-4所示。箱式托盤有效利用率高，可省去貨物的外包裝，有利于堆碼和運(yùn)輸。專用托盤。專用托盤因所集裝的貨物不同而不同。圖12-5所示為其中一例。專用托盤與普通托盤的區(qū)別在于具有適合特定貨物的支承結(jié)構(gòu)。4托盤堆碼要素。在托盤上堆碼，要考慮貨物在堆碼時(shí)的穩(wěn)定性。一般來說，托盤的長(zhǎng)與寬相等時(shí)，托盤的穩(wěn)定性好。長(zhǎng)形托盤的不穩(wěn)定性出現(xiàn)在短邊方向。因此，細(xì)長(zhǎng)托盤不易堆碼過高，一般堆碼高度不超過托盤短邊的兩倍。表12-1為我國(guó)規(guī)定的托盤長(zhǎng)與寬的尺寸及公差。表12-2為堆碼高度的推薦尺寸。 在托盤上堆碼，要考慮托盤承載貨物表面的利用率，一般要求托盤表面利用率在80%以上。為有效利用托盤表面積，列出如圖12-6所示堆碼圖譜供參考。在托盤上堆碼，還要考慮貨物的堆碼方式。一般來說，托盤主要用于品種、規(guī)格相同，且外觀較規(guī)整的產(chǎn)品或包裝件的集裝。圖12-7列出了幾種適合于上述貨物的堆碼方式。重疊堆碼方式。重疊堆碼方式如圖12-7a所示。這種堆碼方式，托盤利用率高，貨物不易被壓壞，但穩(wěn)定性差。正反交錯(cuò)堆碼方式。正反交錯(cuò)堆碼方式如圖12-7b所示。這種堆碼方式的特點(diǎn)是穩(wěn)定性好，當(dāng)比例適當(dāng)時(shí)托盤利用率高，但容易出現(xiàn)箱體被壓壞的現(xiàn)象。縱橫交錯(cuò)堆碼方式?？v橫交錯(cuò)堆碼方式如12-7c所示。這種堆碼方式每層按不同方向堆碼、交錯(cuò)搭接，穩(wěn)定性好，但只能用于近似正方形堆碼圖譜，同時(shí)易損壞箱體。旋轉(zhuǎn)交錯(cuò)堆碼方式。旋轉(zhuǎn)交錯(cuò)堆碼方式如圖12-7d所示。這種堆碼方式穩(wěn)定性好，但受貨物的長(zhǎng)寬比例的限制，且易出現(xiàn)箱體變形和被壓壞的現(xiàn)象。 當(dāng)貨物在托盤上堆碼完畢后，除重量大、重心低、表面粗糙且堆碼層數(shù)少的以外，一般均需固定。固定的方法很多，適于用機(jī)械固定的方法有薄膜包裝固定、捆扎固定等。圖12-8所示為捆扎式固定。第二節(jié)集裝機(jī)一、概述 將若干個(gè)包裝件或產(chǎn)品包裝在一起，形成一個(gè)合適的搬運(yùn)單元的機(jī)器稱為集裝機(jī)。1.分類。按集裝方式，集裝機(jī)可分為托盤集裝機(jī)和無托盤集裝機(jī)，也可分為塑膜拉伸集裝機(jī)、塑膜收縮集裝機(jī)、集裝箱裝載機(jī)、集裝機(jī)器人和捆扎機(jī)。2.集裝方式。集裝機(jī)集裝方式有如下兩種:托盤集裝。托盤集裝是將一組貨物的下面或上下兩面加一塊托盤，貨物與托盤可固定也可不固定。在貯存、裝卸或運(yùn)輸過程中，托盤與貨物并不分開。無托盤集裝、無托盤集裝是一種不用托盤的集裝方法。集裝時(shí)先將貨物排列堆碼，然后捆扎或用薄膜包裝。二、塑膜拉伸集裝機(jī)塑膜拉伸集裝機(jī)，是把托盤連同其上承載的貨物用拉伸薄膜牢固地包卷，形成一種可靠的搬運(yùn)單兀的機(jī)器。1.盤旋式拉伸集裝機(jī)。盤旋式拉伸集裝機(jī)工作原理如圖12-9所示該機(jī)由旋轉(zhuǎn)盤、壓緊機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)、塑膜供送機(jī)構(gòu)、切斷機(jī)構(gòu)、控制與傳動(dòng)系統(tǒng)等組成。集裝機(jī)的工作原理是:在供膜機(jī)構(gòu)的控制下，較小寬度的塑膜隨著旋轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)而上下移動(dòng)，將貨物盤旋地裹包起來。這種集裝機(jī)的特點(diǎn)是應(yīng)用范圍廣，它可以包裝不同高度、不同長(zhǎng)度與寬度的貨物。 2.滿載式拉伸集裝機(jī)。滿載式拉伸集裝機(jī)結(jié)構(gòu)如圖12-10所示，左為該機(jī)立體簡(jiǎn)圖，右為供膜機(jī)構(gòu)示意圖。該機(jī)主要組成部分有供膜機(jī)構(gòu)、封合與切斷機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)等。這種集裝機(jī)自動(dòng)化程度低，但包裝質(zhì)量好。三、薄膜套包集裝機(jī) 薄膜套包集裝機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖12-11所示。該機(jī)主要組成部分有薄膜供送機(jī)構(gòu)、封口切斷機(jī)構(gòu)、撐角機(jī)構(gòu)、控制與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等。 薄膜7經(jīng)導(dǎo)輥8后，被一對(duì)夾板6撐開，四根撐角伸縮桿4向中心、向上偏轉(zhuǎn)移動(dòng)，插入被夾板6撐開的薄膜筒內(nèi)，且一邊向四角偏轉(zhuǎn)，一邊把薄膜撐開成四方形，一邊下降，把從輸送帶2輸送過來的貨物5套上。當(dāng)薄膜下降到一定位置(一般要超過貨物150 -200mm)時(shí)，貨物上端薄膜由橫封機(jī)構(gòu)9封口并剪斷。后面的薄膜由吸嘴吸開，進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作循環(huán)。已套入薄膜的貨物，在下一個(gè)工位將薄膜收縮使之緊緊地裹住貨物。 四、集裝機(jī)器人 集裝機(jī)器人的外形如圖12-12所示。集裝機(jī)器人采用螺旋行走方式，工作時(shí)可以繞著載物托盤行走、轉(zhuǎn)彎，把薄膜一層層地包裹在貨物及托盤四周。集裝機(jī)器人的特點(diǎn)是所有機(jī)構(gòu)都安裝在機(jī)體內(nèi)。該機(jī)可對(duì)連同托盤在內(nèi)的堆碼高度為584 2030mm的載貨托盤進(jìn)行裹包。工作效率為3040個(gè)/h 五、445H托盤集裝機(jī) 445H托盤集裝機(jī)外形如圖12-13所示。 1.主要技術(shù)參數(shù)。 生產(chǎn)能力1800-3600箱/h 物料紙箱、木箱、瓦楞紙箱 箱規(guī)格(300-480) X (230-285) X (200-435)mm 托盤規(guī)格1350 X 1350 X 140mm 電機(jī)功率10. 5kW 最大空氣壓力5. 39X 10Pa 外形4275 X 3300 X 2800mm 2.主要機(jī)構(gòu)及組成。該機(jī)組成部分有:貨物供送機(jī)構(gòu)、入口轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、箱轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、向上轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、分層輸送機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、托盤供送機(jī)構(gòu)、輸送裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。 3.工作原理。由兩臺(tái)皮帶輸送機(jī)組成的貨物供送機(jī)構(gòu)7，可將連續(xù)送來的箱有間隔地送出。箱經(jīng)過由數(shù)條v形皮帶和與其垂直的輥輸送裝置構(gòu)成的入口轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)5，在箱轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)s處轉(zhuǎn)向，在向上轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)9處再一次轉(zhuǎn)向。在限位裝置8處箱停止輸送。當(dāng)箱湊齊一層后，由分層輸送機(jī)4送入輸送輥3上。輸送輥3由鏈條循環(huán)連接，在其中一部分鏈上安裝輥軸，并可前進(jìn)或后退，從而把一層箱裝在已有托盤的升降機(jī)構(gòu)2的平臺(tái)上。每裝好一層，平臺(tái)下降一個(gè)箱高度，直至裝好最后一層。最后載貨托盤由輸送帶1送至下一個(gè)工位。六、集裝生產(chǎn)線 德國(guó)梅勒斯公司生產(chǎn)的大噸位集裝箱成捆裝載自動(dòng)流水作業(yè)線如圖12-14所示。該生產(chǎn)線由輸送帶、捆扎機(jī)、堆碼機(jī)、集裝箱裝載機(jī)、貯存輥道、熱隧道、包裝機(jī)、控制系統(tǒng)等組成。 打成捆的物料(箱、袋均可)在輥道上被送到包裝機(jī)7中，以便用收縮薄膜包裹起來。包裹好的成捆物料通過熱隧道6后被送往裝載一貯存輸送輥道5上，在輥道5前面設(shè)有堆碼機(jī)3,堆碼機(jī)把成捆物料碼成兩層，使其成為一個(gè)牢固的裝箱貨碼。當(dāng)輥道和集裝箱呈傾斜狀態(tài)后，已碼好的貨物即順勢(shì)滑入集裝箱中。在滑入集裝箱的過程中，待裝入箱的物料應(yīng)碼放在裝載輥道前邊，以保證操作的連續(xù)性。 由于成捆物料的體積往往不能填滿集裝箱，因此在打捆過程中，各層物料之間要墊上不同厚度的泡沫塑料襯墊。第三節(jié)裝箱機(jī) 將若干包裝件或產(chǎn)品，按一定方式裝入箱內(nèi)的機(jī)械，稱為裝箱機(jī)。 由于被包裝物品種類繁多，裝箱機(jī)的形式也多種多樣，目前尚無統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)。一般根據(jù)物品裝箱形式，分為充填式裝箱機(jī)和裹包式裝箱機(jī)。一、充填式裝箱機(jī) 根據(jù)包裝物品裝箱時(shí)的方向和方式不同，充填式裝箱機(jī)可分為垂直裝入式和水平推入式兩種類型。1.垂直裝人式裝箱機(jī)。垂直裝入式裝箱機(jī)類型也很多，本節(jié)只介紹以下兩種。 (1)輥夾式裝箱機(jī)。輥夾式裝箱機(jī)結(jié)構(gòu)如圖12-15 (a)所示，夾送物料入箱過程如圖12-巧(a)是利用固定擋的機(jī)構(gòu);c)是利用物料凸緣上的線速度大于滾道柱線速度的原理改變物料運(yùn)動(dòng)方向的機(jī)構(gòu)。這四種轉(zhuǎn)向裝置可用于箱、袋物料的轉(zhuǎn)向。 2.單層堆碼機(jī)。單層堆碼機(jī)如圖12-22所示。當(dāng)物料3由輸送帶1輸送到觸及擋板4時(shí)，推板5動(dòng)作一次。輸送帶連續(xù)動(dòng)作，推板每動(dòng)作一次，推送一排物料，從而可以實(shí)現(xiàn)物料單層堆碼。 圖12-23所示為另一種單層堆碼機(jī)。該機(jī)的輸送帶5將物料輸送過來，在箱轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)3處按堆碼時(shí)所需方向調(diào)整后進(jìn)入層輸送機(jī)構(gòu)2上，在層輸送機(jī)構(gòu)上將物料緊密排列，且按照堆碼時(shí)層排列順序排列，然后由輸送輥1送入下一個(gè)工位。3.多層堆碼裝置。多層堆碼裝置的結(jié)構(gòu)如圖12-24所示。托送板1在輸送帶2下面，并能左右移動(dòng)。工作時(shí)，物料排列在托送板上，此時(shí)托送板在左極限位置。當(dāng)輸送帶2輸送的物料3被擋板5擋住時(shí)，正好排列成一行。然后托送板右移，擋銷4擋住欲隨之右移的物料，隨著托送板的右移，物料順次落到升降臺(tái)G上。每增加一層，升降臺(tái)便下降一物料高度。4.排列堆碼機(jī)。排列堆碼機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖12-25所示。成排物料由輸送帶1送來后，推板2將物料推送到集料臺(tái)7上后停止動(dòng)作。此時(shí)推板8向左移動(dòng)，先推A層、B層再推C層物料，最后將三層物料堆碼在一起，由輸送帶5送到下一工位。物料由推板2推送到集料臺(tái)的過程中，集料臺(tái)本身有升降功能。集料臺(tái)有三個(gè)平面堆碼。應(yīng)有斜面裝置，保證物料能順利到達(dá)集料臺(tái)，或集料臺(tái)本身有升降功能。集料臺(tái)有三個(gè)平面，每相鄰兩平面高度差要略大于物料高度，以利堆碼 5.拆碼機(jī)。拆碼機(jī)工作原理如圖12-26所示。拆碼機(jī)是將堆碼好的物料自動(dòng)拆卸的機(jī)器。由圖可知，拆碼機(jī)主要由裝在框架上的許多輥?zhàn)咏M成口輥?zhàn)涌梢郧昂笊舷乱苿?dòng)，最前邊的輥?zhàn)邮瞧鹣漭仯钕扰c箱子接觸，并將上層箱子抬起，然后輥?zhàn)雍笸?、下降，送走一層再一層，直至卸完為止。一、托盤機(jī)器人1典型托盤機(jī)器人技術(shù)參數(shù)。托盤機(jī)器人如圖12-27所示。以下所列為日本I型托盤機(jī)器人的技術(shù)參數(shù): 物料塑料箱箱規(guī)格448X 366X (271361)mm效率18002500箱/h裝載高度1400,1700,2040mm(三種)托盤尺寸最大1200mm最大裝載重量1000kg電機(jī)功率4kW最大空氣壓力4900 10Pa外型3400 2800 (3060, 3360,3700) mm(三種) 2.主要機(jī)構(gòu)。托盤機(jī)器人主要由手部、腕和臂、升降機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。 3.工作原理及工作范圍。托盤機(jī)器人可以在托盤上堆碼，也可以將堆碼在托盤上的貨物拆卸下來。機(jī)器人依靠手部抓取貨物，由安裝在支柱上部的升降機(jī)構(gòu)提升起來，隨之支柱下部的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，將貨物送到指定位置。 機(jī)器人的工作范圍分水平面工作范圍和鉛垂面工作范圍。其水平面工作范圍如圖12-28所示:最小范圍是以a az, as. a;圍起來的矩形部分，最大范圍是弧形部分，一般回轉(zhuǎn)角大于1800。機(jī)器人鉛垂面工作范圍如圖12-27所示，為bbZ,b,b;圍起來的矩形部分。4.手部結(jié)構(gòu)。托盤機(jī)器人的手部是直接抓取貨物的機(jī)構(gòu)，抓取對(duì)象不同，方法不同，結(jié)構(gòu)也不相同。一般手部結(jié)構(gòu)主要有以下三種:吸盤式，從貨物的上部或兩側(cè)吸取;鉗爪式，夾持物料的兩側(cè);鉤式，從物料的下部鉤取。鉗爪式手部結(jié)構(gòu)如圖12-29所示。手部結(jié)構(gòu)上裝有若干個(gè)傳感器，其中有6個(gè)傳感器裝在手部的內(nèi)側(cè)面上，當(dāng)手的作用部分或非作用部分碰到抓取的貨物時(shí)，傳感器就會(huì)發(fā)出有關(guān)手部的哪一個(gè)部分參與抓取和以多大力抓取貨物的信息，同時(shí)也可以得到與所抓取的貨物有關(guān)的尺寸規(guī)格等信息。當(dāng)手部以前端面接近貨物但尚未與其接觸時(shí)，通過光電二極管5的作用，控制機(jī)構(gòu)即發(fā)出接近“危險(xiǎn)”的信號(hào)和必須減速的信號(hào)。 5.輔助設(shè)備。托盤機(jī)器人不能獨(dú)立地完成堆碼和拆碼工作，必須有其它機(jī)械配合。作為輔助機(jī)械有:分層輸送機(jī)、輸送機(jī)、轉(zhuǎn)臺(tái)等。三、低