多规格线揽捆扎机械设计与研究

王晔

摘要：随着线缆包装的自动化需求，提出了一种多规格线缆裹包的双侧捆扎设计，可满足多种规格需求，解决了线缆裹包过程中不能快速捆扎的问题，实现线缆自动化快速裹包。本文详细的介绍了该设计工艺流程、结构组成及工作原理。

关键词：线缆;自动化;捆扎;输送链道

0  引言

随着企业生产规模化，包装行业自动化，线缆的包装也迎来了新的需求，本文主要介绍了线缆包装中最基础的捆扎部分，通过数字化控制和分工位完成动作，实现了不同外径、不同内经、不同高度的线卷捆扎自动化，达到4卷/分钟的速度要求。更换不同规格的产品前，只需要将各部分需要调节的机构调到所需状态，便可满足需求，操作简单，实用有效。

1  总体结构与工艺流程

本设备主要由夹紧移动机构，机架1，送卷机构，输送机构，移动机构，机架2组成，如图1所示。

具体工艺流程：①夹紧移动机构将缠绕机送来的线卷移动到1号扎带机工位，捆扎完成后移动到送卷机构起始位置;②送卷机构将捆扎完一道扎带的线卷送到输送机构初始位置;③输送机构将线卷输送到2号扎带机工位;④移动机构移动线卷完成第二道捆扎;⑤捆扎完两道扎带的线卷由输送机构输送到下一工位。

由于前端缠绕后线卷的线头所处位置在七点钟方向，为了扎紧线头防止松散，夹紧移动机构与移动机构均与竖直方向成60度布置，并且可以满足不同外径的线卷准确靠拢在扎带机旁边，整个运动过程由伺服控制并按给定模型完成数字化运行周期[1]。

2  技术参数

主要技术参数：①整机线卷裹膜速度≥4卷/分钟;②适用线卷规格：外径Φ160～Φ230，内经Φ120～Φ140，高度50～95mm，更换线卷后，需要调整尺寸的位置严格按说明来;③压力范围：6.0～8.0bar。

3  结构组成与工作原理

3.1 夹紧移动机构

夹紧移动机构主要由两个智能组合单元、方管连接臂、导向杆、导向块、导向丝杆、气缸连接板，抱爪，气缸等组成。所有组件安装在机架1上面。

抱爪和气缸由气缸连接板相连，气缸安装在导向块上，导向块和导向丝杆与方管连接臂连接，方管连接臂安装在上下移动单元上，上下移动单元与左右移动单元相连，左右移动单元的运动可以实现整体位置的改变。

夹紧移动机构工作原理如图2所示，当光电开关检测到线卷并传送信号至PLC系统，控制伺服带动上下移动单元下降至工作位置，由左右两个气缸从初始位置到工作状态，从而夹紧线缆卷，接着由伺服控制左右移动单元移动到扎带工位，由扎带机完成第一道捆扎，再由移动单元移动到推送工位，上下移动单元带动抱爪上行返回至初始位置[2]。

导向杆，导向块和导向丝杆主要是起到调节作用，为了满足不同外径的线卷，调节方便[3]。

3.2 送卷机构

送卷机构由移动单元、支架、调节板、推块、安装板等组成。

移动单元通过安装板安装在机架上，支架连接在移动单元上，通过调节板连接推块。不同规格的线卷只需要调整调节板的安装位置便可以。

送卷机构工作原理：如图3所示，由伺服驱动移动单元将捆扎后的线卷由机构的起始工位精确推送至输送链道的起始位置。其中调节板将推块与移动单元连接在一起并起到调节不同规格线卷的作用。

3.3 输送机构

输送机构由输送链道、伺服电机、减速机、主动轴、从动轴、法兰安装板、机架、扎带安装板等组成。伺服电机额定转速3000rpm，功率400W，输送线圈速度700mm/s。

伺服电机通过减速机带动整个输送机构的运动，可以精确地控制整个输送链道的速度，从而准确控制每个工位的定位。并且在每一个运动周期内，按照设定的数学模型运动[4]。

输送机构工作原理：如图4所示，输送机构将送卷机构送来的线卷以额定速度送到移动机构工位，光电开关检测到信号并反馈给PLC，PLC控制系统控制输送链道停止，线卷由移动机构移动至第二道捆扎工位，进行捆扎。

第二道捆扎的同时，夹紧移动机构继续重复下一卷的工作。第二道捆扎动作完成后线卷回到输送链道，同时完成第一道扎帶的线卷由送卷机构输送到输送机构的起始位置，光电开关检测到信号后继续反馈给PLC，控制输送机构的链道开始工作，链道上两个线卷同时运动到下一工位进行各自的后续工艺。

3.4 移动机构工作原理

移动机构由两个移动单元、方管连接臂、两个气缸连接板、调节块、两个连接块组成。

夹紧线卷的连接块和气缸通过连接板连接，气缸固定在方管连接臂上，方管连接臂安装在上下移动单元上并与左右移动单元连接。

为了适应不同规格尺寸的线卷，现将与气缸尾部连接的连接块通过调节块连接，不同的线卷只需调整螺钉位置即可。

移动机构工作原理：如图5所示，当光电开关检测到线卷并传送信号至PLC系统，控制上下移动单元控制可调节抱爪下行至输送链带，由气缸带动气缸连接板和连接块夹紧线卷，在左右移动单元带动下移动至2号扎带机位置，待2号扎带机捆扎完成后再由左右移动单元带动移至输送带所需位置，松开线卷，控制上下运动的移动机构上行至初始位置，输送链道将线卷输送至下一工位，同时将前一工位线卷输送过来。

4  结束语

本套设备结构简单，性能稳定，可实现速度4卷/分钟，两道扎带均布，一机可适应不同规格线卷的要求，满足了裹膜之前完成扎带的需求，实现了与前端生产线的匹配，在伺服控制下，多工位同步进行，为不同规格线卷的捆扎要求提供了解决方案。

参考文献：

[1]李丽阁，张有良，段移丽，王剑峰，等.纸箱包装机纸板取送机构的设计与研究[J].包装与食品机械，2014，32（4）：28-30.

[2]唐辰，纪克鹏，王延江，等.自动分桶机的设计与研制[J].包装与食品机械，2016，34（1）.

[3]黄颖为.包装机械结构与设计[M].北京：化学工业出版社，2007.

[4]张志勇，赵淮，等.包装机械选用手册[M].北京：机械工业出版社，2012：535-546.