集装机械

普通高等教育包装统编教材包装机械概论第十二章集装机械第一节概述未经包装而裸露的各类物品统称为产品，而产品经过包装所形成的总体称为包装件。集装就是将若干产品或包装件包装在一起，使其形成一个合适的搬运单元。具有上述集装操作功能的机械称为集装机械。集装的目的是:①节省运输费用;②减少货差、货损事故;③便于实现搬运现代化;④提高仓库与货位利用率。目前，经常采用的集装方式有以下几种:①捆扎集装，即用包装带将货物捆扎成一个搬运单元的集装方法。②拉伸集装，即将塑料拉伸薄膜在常温下拉伸，把货物裹包收缩在里面的一种集装方法。③网袋集装，即将若干个小袋物品或产品集装在网袋中形成一个搬运单元的集装方法。④箱式集装，即将若干产品或包装件集装在箱式容器中的一种集装方法。集装所用机械按其功能分类主要有集装机、堆码机。下面主要介绍一下托盘集装及其堆码器具。若干产品或包装件组成一个搬运单元时，所用的包装容器或包装用具称为集装器具，托盘就是一种集装器具。图12-1所示为一托盘集装的范例。1托盘的材料。①木材:木材是当前使用最广的托盘材料，货物在其上不易打滑，加工维修方便。②钢材:用钢材制作的托盘强度好、寿命长，但不易维修。③铝:铝制托盘自重轻、耐腐蚀，但成本高。④塑料:塑料托盘自重轻、货物不易打滑，但强度低。2.托盘的分类。托盘按其结构可分为普通托盘和专用托盘。普通托盘包括平托盘、箱式托盘、柱式托盘、轮式托盘、滑片托盘。3.托盘的结构。①平托盘。平托盘的结构如图12-2所示。其结构简单，适宜使用机械装卸、堆码，使用范围广。②柱式托盘。柱式托盘的结构如图12-3所示。柱式托盘主要用于运输、贮存、堆码，并能保护货物不承受上层搬运单元的压力。③箱式托盘。箱式托盘的结构如图12-4所示。箱式托盘有效利用率高，可省去货物的外包装，有利于堆码和运输。④专用托盘。专用托盘因所集装的货物不同而不同。图12-5所示为其中一例。专用托盘与普通托盘的区别在于具有适合特定货物的支承结构。4托盘堆码要素。在托盘上堆码，要考虑货物在堆码时的稳定性。一般来说，托盘的长与宽相等时，托盘的稳定性好。长形托盘的不稳定性出现在短边方向。因此，细长托盘不易堆码过高，一般堆码高度不超过托盘短边的两倍。表12-1为我国规定的托盘长与宽的尺寸及公差。表12-2为堆码高度的推荐尺寸。在托盘上堆码，要考虑托盘承载货物表面的利用率，一般要求托盘表面利用率在80%以上。为有效利用托盘表面积，列出如图12-6所示堆码图谱供参考。在托盘上堆码，还要考虑货物的堆码方式。一般来说，托盘主要用于品种、规格相同，且外观较规整的产品或包装件的集装。图12-7列出了几种适合于上述货物的堆码方式。①重叠堆码方式。重叠堆码方式如图12-7a所示。这种堆码方式，托盘利用率高，货物不易被压坏，但稳定性差。②正反交错堆码方式。正反交错堆码方式如图12-7b所示。这种堆码方式的特点是稳定性好，当比例适当时托盘利用率高，但容易出现箱体被压坏的现象。③纵横交错堆码方式。纵横交错堆码方式如12-7c所示。这种堆码方式每层按不同方向堆码、交错搭接，稳定性好，但只能用于近似正方形堆码图谱，同时易损坏箱体。④旋转交错堆码方式。旋转交错堆码方式如图12-7d所示。这种堆码方式稳定性好，但受货物的长宽比例的限制，且易出现箱体变形和被压坏的现象。当货物在托盘上堆码完毕后，除重量大、重心低、表面粗糙且堆码层数少的以外，一般均需固定。固定的方法很多，适于用机械固定的方法有薄膜包装固定、捆扎固定等。图12-8所示为捆扎式固定。第二节集装机一、概述将若干个包装件或产品包装在一起，形成一个合适的搬运单元的机器称为集装机。1.分类。按集装方式，集装机可分为托盘集装机和无托盘集装机，也可分为塑膜拉伸集装机、塑膜收缩集装机、集装箱装载机、集装机器人和捆扎机。2.集装方式。集装机集装方式有如下两种:①托盘集装。托盘集装是将一组货物的下面或上下两面加一块托盘，货物与托盘可固定也可不固定。在贮存、装卸或运输过程中，托盘与货物并不分开。②无托盘集装、无托盘集装是一种不用托盘的集装方法。集装时先将货物排列堆码，然后捆扎或用薄膜包装。二、塑膜拉伸集装机塑膜拉伸集装机，是把托盘连同其上承载的货物用拉伸薄膜牢固地包卷，形成一种可靠的搬运单兀的机器。1.盘旋式拉伸集装机。盘旋式拉伸集装机工作原理如图12-9所示该机由旋转盘、压紧机构、支撑机构、塑膜供送机构、切断机构、控制与传动系统等组成。集装机的工作原理是:在供膜机构的控制下，较小宽度的塑膜随着旋转盘的转动而上下移动，将货物盘旋地裹包起来。这种集装机的特点是应用范围广，它可以包装不同高度、不同长度与宽度的货物。2.满载式拉伸集装机。满载式拉伸集装机结构如图12-10所示，左为该机立体简图，右为供膜机构示意图。该机主要组成部分有供膜机构、封合与切断机构、支撑机构、驱动机构、控制系统等。这种集装机自动化程度低，但包装质量好。三、薄膜套包集装机薄膜套包集装机结构简图如图12-11所示。该机主要组成部分有薄膜供送机构、封口切断机构、撑角机构、控制与驱动系统等。薄膜7经导辊8后，被一对夹板6撑开，四根撑角伸缩杆4向中心、向上偏转移动，插入被夹板6撑开的薄膜筒内，且一边向四角偏转，一边把薄膜撑开成四方形，一边下降，把从输送带2输送过来的货物5套上。当薄膜下降到一定位置(一般要超过货物150^-200mm)时，货物上端薄膜由横封机构9封口并剪断。后面的薄膜由吸嘴吸开，进行下一个动作循环。已套入薄膜的货物，在下一个工位将薄膜收缩使之紧紧地裹住货物。四、集装机器人集装机器人的外形如图12-12所示。集装机器人采用螺旋行走方式，工作时可以绕着载物托盘行走、转弯，把薄膜一层层地包裹在货物及托盘四周。集装机器人的特点是所有机构都安装在机体内。该机可对连同托盘在内的堆码高度为584~~2030mm的载货托盘进行裹包。工作效率为30~40个/h五、445H托盘集装机445H托盘集装机外形如图12-13所示。1.主要技术参数。①生产能力1800^-3600箱/h②物料纸箱、木箱、瓦楞纸箱③箱规格(300^-480)X(230^-285)X(200--435)mm④托盘规格1350X1350X140mm⑤电机功率10.5kW⑥最大空气压力5.39X10'Pa⑦外形4275X3300X2800mm2.主要机构及组成。该机组成部分有:货物供送机构、入口转换机构、箱转向机构、向上转换机构、分层输送机构、升降机构、托盘供送机构、输送装置、传动系统、控制系统等。3.工作原理。由两台皮带输送机组成的货物供送机构7，可将连续送来的箱有间隔地送出。箱经过由数条v形皮带和与其垂直的辊输送装置构成的入口转换机构5，在箱转向机构s处转向，在向上转换机构9处再一次转向。在限位装置8处箱停止输送。当箱凑齐一层后，由分层输送机4送入输送辊3上。输送辊3由链条循环连接，在其中一部分链上安装辊轴，并可前进或后退，从而把一层箱装在已有托盘的升降机构2的平台上。每装好一层，平台下降一个箱高度，直至装好最后一层。最后载货托盘由输送带1送至下一个工位。六、集装生产线德国梅勒斯公司生产的大吨位集装箱成捆装载自动流水作业线如图12-14所示。该生产线由输送带、捆扎机、堆码机、集装箱装载机、贮存辊道、热隧道、包装机、控制系统等组成。打成捆的物料(箱、袋均可)在辊道上被送到包装机7中，以便用收缩薄膜包裹起来。包裹好的成捆物料通过热隧道6后被送往装载一贮存输送辊道5上，在辊道5前面设有堆码机3,堆码机把成捆物料码成两层，使其成为一个牢固的装箱货码。当辊道和集装箱呈倾斜状态后，已码好的货物即顺势滑入集装箱中。在滑入集装箱的过程中，待装入箱的物料应码放在装载辊道前边，以保证操作的连续性。由于成捆物料的体积往往不能填满集装箱，因此在打捆过程中，各层物料之间要垫上不同厚度的泡沫塑料衬垫。第三节装箱机将若干包装件或产品，按一定方式装入箱内的机械，称为装箱机。由于被包装物品种类繁多，装箱机的形式也多种多样，目前尚无统一的分类标准。一般根据物品装箱形式，分为充填式装箱机和裹包式装箱机。一、充填式装箱机根据包装物品装箱时的方向和方式不同，充填式装箱机可分为垂直装入式和水平推入式两种类型。1.垂直装人式装箱机。垂直装入式装箱机类型也很多，本节只介绍以下两种。(1)辊夹式装箱机。辊夹式装箱机结构如图12-15(a)所示，夹送物料入箱过程如图12-巧b)所示。该机主要组成部分有:输送机构、辊夹装置、推料机构、驱动系统等。装箱机工作时，物料2由输送带1输入。当物料通过一定数量(图示为4块)时，记数器4发出信号，控制系统一边使活塞杆3伸出，阻挡后续物料通过，一边使活塞杆8上的滚子21沿回程槽运动。在活塞杆8缩回的过程中，推料板5将一组待装箱的物料推向装箱工位，即两个辊10与11之间的支承平面上。接着两个辊子作相向转动，将物料送入箱内。最后，箱的输送带9向前输送一个步距，从而完成一个工作循环。该机适用于具有平行六面体形状的物料。其特点是靠一对辊作相向转动，而将物料夹待送入箱中。(2)吊入式装箱机。吊入式装箱机结构如图12-16所示。该机主要组成部分为:箱输送装置、瓶子输送装置、抓头梁和气动夹头、控制系统等。装箱机工作时，空箱由输送带(图中未示)送到瓶子导向套n的下方，待装的瓶子由链板输送链1向左方输送。当送到待装下位时，挡光板13被推开，光电装置发出信号，抓头梁8下降，气动夹头9将瓶颈套住，并借助压缩空气把瓶颈夹紧。在链条4的带动下，抓头梁8快速上升。在抓头梁的上方安装有一气缸，将每排抓头分开，目的在于使瓶子前后方向间隔适应空箱内的隔板间隔。在双摇杆6的作用下，抓头梁沿着大链轮10作圆弧轨迹的平移运动，当8两端的滚轮沿导向槽垂直下降到最低位置时，气动夹头9松开，通过瓶子导向套11的导向作用，将瓶子装入空箱中。集装完毕后，电动机反转，抓头梁上升，回到初始位置，准备下一次工作循环。此时装满瓶子的箱由输送带送到下一工位。在该机中，用丁夹取瓶子的气动夹头，可采用如图12-17所示结构。金属内衬套3下部周向开有若干个长槽孔，夹头罩4与橡皮套2之间存在一密封性气室当压缩空气通过气管5到达气室时，促使橡皮薄套2从金属内衬套3上的长槽孔向中心凸胀，形成手指夹钳，紧紧地夹住瓶颈，瓶口颈部凸缘使其不易滑脱。断气后，气室与大气相通，橡皮薄套2恢复原形，瓶子脱落。2.水平推人式装箱机。水平推入式装箱机结构如图12-18(a)所示，其装箱工艺流程如图12-18(b)所示。该装箱机由输送机构、堆码机构、封箱装置、箱供送装置、控制与驱动系统等组成。控制与驱动由机械、气动和电气共同实现。工作时·箱片由箱片供送装置取下成型后;在箱输送链10的作用下送至装箱工位，等待装箱。推料板7具有堆码功能，一次可堆码25件，如在箱中装50件，则需两次堆码、两次推入。当25件物料在推料板7上堆码完毕后，在曲柄连杆A,B,C的作用下，通过推料板14将其一次推入箱内。装满物料的箱在箱输送链10和推箱板11位。该机适合于装条块状物料，的作用下输送到下一工结构紧凑，生产效率高。二、裹包式装箱机用有压痕的纸板将被包装物料四周裹包起来，并能够涂胶封合的机器，称为裹包式装箱机。1.裹包式装箱机工艺流程。裹包式装箱机工艺流程如图12-19所示。装箱时，先把堆积在纸板仓上压好痕和切好角(很多装箱机具有压痕和切角功能)的单张纸板取出，并预折成直角形。然后将堆码好的物料用推料板推到纸板的某一位置，接着按纸板上的压痕进行制箱裹包，再经涂胶和封箱后送出。2.裹包式装箱机结构及工作原理。裹包式装箱机结构如图12-20所示。在该机箱片仓14上堆积有许多箱片，真空吸头16吸出最下层箱片并释放在链式输送带上。电机26经传动系统将运动传给主动链轮19，以带动链式输送带工作。推爪18将箱片15向右推并作步进运动，推送到压痕工位进行压痕，然后送到裹包工位进行裹包装箱。被裹包的物料由输送带28向右输送，推料板31把它们推送到待裹包的箱片上进行裹包。箱片在输送过程中，自动完成压痕工作的原理如图12-20所示，自动压痕装置