一种箱型码垛整形机的设计及分析.pdf

112/总第242期/2023/9学人问津一种箱型码垛整形机的设计及分析欧华强 戢 兵（汤臣倍健股份有限公司，广东 珠海 519040）摘要：该文介绍了一种结构简单、效率高、安全可靠的箱型码垛整形机设计方法，可有效地解决箱型包装码垛系统对其的控制问题，并详略得当地阐述了箱型码垛整形机的设备特性及其构成设计。本次设计机组的优势在于性能优良、反应迅速、效率高，且实现了节能降耗的目的。关键词：整形；码垛；设计分析在自动化流水线中，码垛机是最常见的一种设备，其主要职责是将已包装好的货物，结合实际需求，遵循一定的规则单层或多层次地堆积在一个盘子（栈板）上，便于叉车搬运、存储。但是，目前国内多数企业将产品打包后，仍然依靠人工搬运码垛，这种形式费时、费力，效率低下。为了更好地降低企业生产成本，解放劳动力，降低作业人员劳动强度，设计了一种箱型码垛整形机，并对其设计及应用进行简单介绍。一、技术背景对于中小规格的货物，在加工完成并装箱后，一般采用多列多层堆放的方法，以便于存储和管理。目前，堆垛作业主要依靠人工进行，或者采用装夹等方式进行，其工作量较大，很难适应现代化的自动化作业；而采用夹具码垛，需要用夹具从两边将包装箱夹住，再抬到码垛堆上进行堆放。使用夹具码垛能够大大减少人工的工作强度，但是因为夹具自身的尺寸和厚度，使用它将包装箱固定到堆放位置时，还是会在相邻包装箱间留下一个空隙，空隙的宽度要比夹具的厚度大，这时就要求员工进行更多的手动作业，把包装箱推进到合适的位置。因此，利用夹具来帮助码垛，仍需许多人工参与，很难实现自动化的企业。此外，如果利用人工推进包装箱，也很难有效地消除箱与箱之间的缝隙，而且堆叠的稳定性很差1。本实用新型设计码垛设备，是一种对箱型码垛产品堆实施进一步整理的整形机。二、设计结构及原理（一）总体结构本实用新型的目标是提供一种能够对箱型码垛货物堆进一步整理的整形机，能够显著提升码垛的稳定性和自动化水平，降低人工操作的需求。本实用新型所述的箱型码垛整形机，其特征在于具有一内空心、宽于堆垛的支架，支架两个相反的侧面上各装有一条夹杆，所述夹杆沿着垂直平面布置而成，其底部与所述支架铰链相连，铰链端部的轴向与码垛堆的侧边平行，同时支架上还装有用于输出功率的驱动装置，驱动装置与夹杆的顶端相连，并使夹杆围绕下部的铰链端旋转，在该夹杆面向该支架的内侧侧面时，沿着该支架的方向，按一定的间距，以关节连接方式安装若干压板，且支架两边的压板呈对称状态。（二）特征分析1.一种箱型码垛整形机，其特征在于：具有一内空心、宽于堆垛的支架 ，支架两个相反的侧面上各装有一条夹杆 ，所述夹杆是沿着垂直平面布置而成，其底部与所述支架铰链相连，铰接端的轴线方向平行于码垛堆的侧面，支架上还安装有输出动力的驱动器 ，驱动装置与夹杆的顶端相连，并使夹杆围绕下部的铰链端旋转，在该夹杆面向该支架的内侧侧面时，沿着该支架的方向，按一定的间距，以关节连接方式安装了若干压板 ，且支架两边的压板呈对称状态。2.根据权利要求 1 所述的箱型码垛整形机，其特征在于：该支架 在其四面都具有加杆 。3.根据权利要求 1 所述的箱型码垛整形机，其特征在于：支架 的两侧具有夹杆 ，所述夹杆 与夹杆相邻的另一侧敞开。4.根据权利要求 3 所述的箱型码垛整形机，其特征在于：支架底部安装有滚轮 。5.根据权利要求 1 所述的箱型码垛整形机，其特征在于：支架的两侧具有夹杆 ，另外两侧开口。6.根据权利要求 1 所述的箱型码垛整形机，其特征在于：在支架 的同一侧具有若干夹杆 ，在不同夹杆上的压板的高度和位置存在差异。7.根据权利要求 1 所述的箱型码垛整形机，其特征在于：导轨 被固定于支架 的上部，方向指向于夹杆 的两侧，导轨上安装有可移动的滑块 ，在该滑块上，安装了固定滑杆 ，并将该驱动器的移动端与该滑杆相结合，而该驱动器 的两个末端，则分别与该滑杆和该夹杆 的顶端相铰接。8.根据权利要求 1 或 7 所述的箱型码垛整形机，其特征在于：驱动器 为气缸。9.根据权利要求 7 所述的箱型码垛整形机，其特征在于：在该支架 上，有两个平行的导轨 ，在两个轨道上，还各装有一个滑块 ，滑杆 与两个滑块垂直，并同时与两个滑块固定连接。113总第242期/2023/9/学人问津10.根据权利要求 1 所述的箱型码垛整形机，其特征在于：具有中间贯穿夹杆 并指向其内外部两侧的螺杆 ，在螺杆的内部末端装有一块可运动的调节板 ，在调节板的内部装有一块支撑座 ，在该支撑座的内部，用一块压板轴 贯穿该支撑座，在其两端装有定位板 的轴承 ，压板 固定于定位板上。（三）设计原理此新型箱型码垛整形机的支架两端位置设计了带压板的夹杆，夹杆底部区域和支架进行铰接，同时和支架内部空间密切连接，夹杆顶部位置依靠驱动器提供移动动能，从而让夹杆顶部和支架内部的空间能够灵活调整，驱动器驱动夹杆背向移动的状态下距离相对较大，反之则相对较小，能够和支架侧面平齐或是直接进入支架之中。产品包装箱通过夹具码垛堆放完成后，码垛堆上的各个包装箱之间必然会产生空隙，在这一情况下，箱型码垛整形机直接套在码垛堆外，两端夹杆处在码垛堆的两侧位置，夹杆顶部在背向支架内的一端，从而让夹杆上的压板和码垛堆的距离由上而下开始提升。随后驱动器能够让夹杆向着码垛堆转动，转动时处在最底部的压板会直接和相同高度的包装箱进行接触并开始施加压力，依靠两侧压板来让包装箱移动，从而有效清除相邻包装箱之间产生的空隙并实现压紧放置2。另外，随着夹杆的不断转动，各个高度的压板会逐渐推动匹配高度的包装箱，从上到下将所有码垛堆的包装箱进行压紧，最终实现所有包装箱的整形。这一新型码垛整形机自身结构相对简单，作业效率更高，可以很好地取代人工作业，提高码垛质量和效率。箱型码垛整形机自身是从下到上实施整形，不但能够满足底层产品压力越大越难推动的特征，而且最开始对底层包装箱实施压紧，能为后续上层包装箱整形奠定扎实基础，防止下层包装箱不稳定而阻碍上层的压紧作业，在很大程度上促进码垛堆稳定性的提升。三、应用方法所述的新型箱型码垛整形机的基本构件主要有：支架 ，支架内空间整体宽度超过码垛堆，支架两侧设置夹杆 ，夹杆垂直设计在整形机底部且铰接在支架上，铰接位置的轴向和码垛堆侧面保持平行，支架上设置了提供动能的驱动器 ，驱动器和夹杆顶部进行连接，同时让夹杆能够顺着铰接端移动，夹杆面对支架中的一侧同时顺着夹杆方向间隔铰接设置了压板 ，同时支架两端的压板保持对称设置。如图 15 所示，支架两端位置设计了带压板的夹杆，夹杆底部和支架进行铰接，同时和支架内部空间密切连接，夹杆顶部依靠驱动器提供转动动能，能够让顶部和支架内部空间的距离实现灵活调整，驱动器驱动夹杆朝着支架背向转动过程中的距离较大，反之则相对较小，最终能够和支架侧面保持平齐或直接进入其内部空间。夹具对包装箱实施码垛堆放后，相邻位置的包装箱必然会产生空隙，针对这一情况，本新型整形机能够直接套在码垛堆之外，在工作状态下两侧位置的夹杆处在码垛堆两个侧面，顶部处在背向支架的一侧，夹杆上的压板和码垛堆的距离由下到上慢慢提升，随后驱动器开始作业，让夹杆顺着码垛堆转动，此时处在底部位置的压板会直接和与之匹配高度的包装箱进行接触，随后对包装箱提供压力，从而让包装箱相互间存在的空隙被压紧3；在夹杆持续转动的过程中，各个高度的压板会慢慢对包装箱提供压力，最终对全部包装箱进行有效整形。此次设计的新型码垛整形机，支架 的基本结构能够通过图 1 直接观察到，四面都设置了加强杆 ，可以有效增强支架自身的强度性能，然而实际操作过程中便捷性还有待提升。而图 6 中的支架 两端设置了夹杆 ，和夹杆临近的一侧开口，同时支架 底部位置设计了滚轮 ，作业过程中可依靠滚轮辅助支架顺利移动，经由其开口侧更加便捷地套入码垛堆外，最终整形结束后顺利将支架移动，如此一来可以在很大程度上提升作业效率，同时也可以便捷地应用整形机进行码垛。图 1 中还能够看到支架 的两侧设置了夹杆 ，其他两侧开口设置，如此能够让整形机配置在生产线码垛工位之后，包装箱通过夹具实施基础码垛后，第一时间通过生产线进入支架中，整形结束后从另一侧的开口直接转移，有效提升作业效率。此次设计的箱型码垛整形机，支架 的相同侧设计了夹杆 ，不同夹杆中的压板 高度存在差异性，可以符合各个高度包装箱的实际需求，或者能够利用交错设计的压力来增强图 1图 2图 3114/总第242期/2023/9学人问津包装箱之间的压紧程度，提升包装箱整体稳定性，防止压力太大而对包装箱造成破坏。此项设计的新型码垛整形机，支架 顶部位置配备了导轨 ，该轨道直接指向设置了夹杆 的两侧，导轨中配备能够灵活移动的滑块 ，各个滑块都配备了滑杆 ，驱动器 运动端直接和滑杆相连，同时连接两端位置和滑杆以及夹杆 顶部铰接的拉杆 。在实施整形作业前，夹杆顶部处在背向支架的一端，开始工作后驱动器处在运行状态，能够让滑杆及滑块顺着导轨移动，滑杆经由拉杆促进夹杆顶部向着支架中移动，以此实现有效整形。此次设计的整形机在实际作业过程中更加稳定，能够进一步提升码垛作业效率，作业人员可以根据具体需求灵活调整夹紧力度，防止给包装箱带来破坏。驱动器 属于气缸，支架 配备了两根导轨 ，导轨上设置滑块 ，滑杆 和导轨相互垂直且和滑块连接，如此可以使整形机的自身结构更加简化，作业便捷性得到显著提升。此次设计的箱型码垛整形机，螺杆从中间穿过夹杆同时直接指向夹杆内外两端，螺杆内侧设置了能够灵活移动的调节板 ，调节板中配备支撑座 ，压板轴 通过支撑座同时两端穿过轴承 配备定位板 ，压板 直接固定在定位板上，这一设计不但能够让压板高效稳定转动，确保整形质量，而且能够根据实际需要对压板与包装箱的相互间距与压紧力度实施灵活控制。四、结语本文设计的新型码垛整形机能够有效实现不同规格产品的码垛整形，且设备结构简单、控制灵活、成本低廉，具有很高的通用性。图 4图 5图 6参考文献：1 王明杰，袁春风，任昌模，等.烟包纸箱折叠码垛机防脱防滑平衡双夹持拖箱装置的研究与应用 J.现代制造技术与装备，2023，59（3）：50-53.2 褚伟锋，叶利峰，蒋力，等.面向机器人码垛的输送控制系统设计 J.自动化应用，2021（4）：7-9.3 屈建奎.浅谈如何实现包装码垛系统优化 J.中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术，2021（7）：0360-0361.作者简介：1.欧华强，男，广西藤县人，本科，高级技师，研究方向：保健食品设备自动化；2.戢兵，男，湖北麻城人，本科，技师，研究方向:保健食品设备自动化。