浅析卷簧式紧膜包装机械设计
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摘 要：保障机械对于企业产品生产有着重要意义。在过去，包装机械对包装膜预紧领域中，主要有多辊式、手动式、链条式设施，但是渐增装置与方法研究相对较少。而卷簧回旋力设计裹卷运动可以有效实现变力输出，之后利用齿轮的相互传动实现动力传递。卷簧运行中给薄膜一定张力，并且也是卷簧施加力的部分。通过将机械每个轴之间的齿轮相互配合即可实现机械传动。基于此，该文首先提出包装膜预紧机械种类，进而提出卷簧式紧膜包装机设计方案。
关键词：紧膜包装机;卷簧;设计;方案
中图分类号：TB486 文献标志码：A
0 引言
随着我国社会经济不断发展，当今电气自动化、电子化技术在各行各业中的应用愈加广泛。包装印刷膜预紧效率是包装印刷工业发展中的巨大阻碍之一。现有的预紧渐增张力方案预紧力不足、噪声大、效率低，整体功能还不够完善。因此，行业急需一种新的取标方法，从而突破包装印刷工艺中包装膜预紧领域技术瓶颈。而卷簧式紧膜包装机的出现在很大程度上解决了这一问题，其不仅能够弥补传统包装机的不足，并且还可以保证包装质量，这对提高企业生产效益有着重要意义。
1 紧膜包装机的种类
1.1 多辊式张紧式
多滚张紧式包装机最常见的就是BASTIA薄膜收卷机，也是包装企业应用最常见的方案。该方案张紧式利用辊子高度、角度差实现薄膜张紧，这种单纯利用辊子高度、角度张紧方法会导致张紧力不均衡，随着张紧时间延长，不同部位的张紧程度也不同，这些差异导致包装膜预紧质量不足。
1.2 手动式
手动式最大的缺陷就是难以测量张紧膜张力参数，再加上手动式张紧膜缺乏连续性，无法满足Hooke，s law规则，难以在线弹性模型当中分析膜张力大小，不能满足工艺生产标准。同时，手动张紧力难以测定意识一大技术难题，后续采用微积分更多分析的是更加烦琐的数学模型，难以做到张紧力的实时追踪。
1.3 链条式
顾名思义，链条式就是通过链条传动力矩实现预紧作用，但是链条牵引运行中会受到较大的磨损，节距会持续增加，使链条变长，出现松动下垂现象。为了保证链条、链轮轮齿完全啮合，保证链条可以正常运行，还必须要设置链条的张紧装置。无论是采用张紧轮还是移动从链轮支撑座张紧，都要采用重锤、螺旋机构。
1.4 卷簧式
卷簧式紧膜装置的运行原理为，同一种膜在不同张力下抗冲击能量不同，主要功能是满足根据膜张力大小确定施加力，通过机械传动能量输出、膜张紧能量输入机械。所输入的力可以测量和变化，利用卷簧你那卷力生成动力，从而达实现变力输出的功能，随后采用轴、齿轮间的相互传动实现张紧功能。卷簧作用可以提供相应的张力作用，并且这种张力可以使卷簧包裹部分可以根据不同膜张力施加相对应的力。在整个系统当中，单项控制力主要是由棘轮带动实现，可以在一定范围内自动复位，自动复位功能可以让各个轴之间回位到下一次作用。2个棘轮分别控制2个轴，实现控制轴、传动轴的单独控制，从而精准地赋予张力。
2 卷簧式紧膜包装机械设计
卷簧可以在狭小的空间中提供较大的恢复能力。也就是在机械部件一次行程完成之后，可以将部件恢复到原位上，以准备下一次行程。
2.1 整体运行与传动
想要实现力矩输出必须要保证膜材和轴之间的摩擦力，这也是实现机械动力输出的重要因素。也正是由于膜材、轴间相互作用运动才可以赋予机械传动力，膜材、轴之间相互摩擦会带动轴转动，而轴通过键连接可以让轴齿轮相互啮合，进而产生相互作用力，并保证膜上作用力的稳定性。由于轴运动是定向形式，连接轴键可以代用轴定量运行，根据上部分棘轮反作用，即可实现定向传动，而不会产生轴间的反向回转。轴运动会根据驱动力定向转动，带动绕轮转动，作为卷簧连接器，是一种非标准件，会通过螺钉和卷簧紧固配合运行，带动卷簧运动。另一个轴在棘轮带动下单独运动，一个轴上绕轮运动会驱动卷簧从而带动另一个轴卷轮产生运动，此时可以将卷簧变力反作用在膜材上。在受力条件下，轴的绕轮带动产生单向运动，从而实现预紧控制的效果。
轴运动可以划分为2个部分，包括控制轴、传动轴。控制轴有1个，传动轴有3个（设定为轴1、轴2、轴3）。传动轴运动状态为：膜材卷动→轴1→轴2→轴3，之后带动齿轮转动。并且传动轴上有3个反馈机制，表示膜材、轴的运动相互反馈机制，通过和棘轮带动实现轴和齿轮之间的配合。膜材、轴运动反馈轴运动机制为膜材与轴相互摩擦产生动力，实现轴的运动，并且轴运动会反作用于膜材和轴的摩擦，轴运动带动棘轮运动，棘轮运动会反作用于轴运动。整个机械中轴作为核心部件，可以避免轴反转即可确保设备的正常运行。轴运动反馈轴和齿轮配合机制带动轴、齿轮运转，在没有齿轮作用下或齿轮齿数不同都会对整体运行情况造成影响。
2.2 卷簧和控制机构
卷簧上有2根轴以及2个绕轮，轴会带动绕轮转动，此时会抽动拉卷造导致卷簧长度变化，也就是力的变化，采用该方法可以实现相关轴转动关联性，由于轴转动数值增加也会导致控制转动辊膜张力增加，从而实现包裹效果。在此条件下，2个棘轮通过轴键连接轴实现了同步驱动，通过棘轮控制实现相应轴单向转动，棘轮单向转动以及卷簧自身的恢复性，可以避免处理不当造成的机械装置倒置问题。一旦产生机械运行倒置情况，会导致机械作业过程失效，响应的零部件也会产生机械损伤问题，所以在控制轴和传动轴运动运行中必须要加强棘轮控制。加强棘轮控制不仅可以实现单向性运动，也有助于控制卷簧带动轴的传动作用。3个传动轴之间相互配合，而控制轴不会产生传动作用，主要是负责传动轴控制功能。
2.3 供膜供料与包裹单元设计
供膜系统采用步进电机带动支撑薄膜的辊轴转动，在薄膜张紧系统中圆杆在竖直方向为自由状态，在此杆重力作用下，使薄膜处于舒展状态，并且包装动作还保留一定余量。如果塑料薄膜余量较少，此时自由杆位置也会提升，自动触发电动机调速功能，此时电动机带动供膜辊轴转动，提供足够的包装材料。
卷簧采用卧式放置，利用卷簧的自身重力，通过自行滚动原理设计自动供料系统。整个结构可以分为斜面供料架、塑性挡板、弧形推送装置。弧形推送结构会推堵往下料口，保证斜面料板弹簧自动储料。弧形推动机完成一个过程工作之后会自动复位，储存下料口卷簧会滚到下托装前端凹槽内待定。自动供料结构通过自动执行该程序即可实现连续包装，实现包装工序。
机车在卷簧带动下会随着下托机构下降，从而带动薄膜下移为U形态，在气缸推动下会带动“U”型槽托板运行，退料结构处承接弹簧，此时卷簧会被裹包1/2，之后热封板会将薄膜做成条形热风，之后将薄膜压紧、横向切封，这样就实现了裹包流程。输送结构传动机构可以在步进电机带动下实现无级调速功能，保证和其他运行结构实现同步调速。为了确保包装中其他卷簧不会进入包装单元，可以在进料口位置设置挡板，避免在包装时产生紊乱情况。
3 结语
综上所述，在紧膜包装机当中采用卷簧，可以利用膜张力特性，实现不同的悬浮包装件。在应用轻载零件使用中，要全面加强机械设置方法的研究工作，缓冲包装、常用裹包机械转化为缓冲包装加工形式，可以有效降低生产成本，也可以让缓冲包装工艺更加简便，将缓冲实用性提升到90%，实现了缓冲包装设计要求。
参考文献
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