CN2801651Y - 自动包装机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种自动包装机，其改进封合模具为多排多列模腔，可同时进行多列多排产品包装封合，通过增设纵切刀对多列包装进行纵向分切，较之现有技术的单通道包装机，在同样的运行速度下，生产效率得以大幅度倍增，使产品的生产成本大幅下降。同时增设打码系统，与原料输入机构有机结合为一体，同步进行自动打码，使本实用新型的自动包装机无需采用人工打码，自动化程度高，节省了人力资源，降低了生产成本；而且产品打码的一致性好，包装质量得以提高。

Description

自动包装机

【技术领域】

本实用新型涉及一种能将原料自动封合包装、分切的设备。

【背景技术】

在医用材料的生产中，需要对医用纱布、医用无纺布等材料进行封合包装，再分切成独立包装的产品，最后打上生产日期、产品批号等信息，即打码。目前，现有技术中的此类自动包装机只能采用单通道方式封合，即封合上模只有一排一个封合模腔，下模是一个平板，并粘上一块硅胶板。上下模是通过偏心轮带动相互碰撞，实现对上下模之间的材料包装封合的，因此每次只能封合一个产品包装，之后送入下一工序，利用横切刀对封合后包装进行分切，形成一个个独立包装的产品。因此，这种单通道自动包装机生产效率低，而且现有自动包装机在对产品分切后，还要进行人工打码，这样不仅需要人力资源投入，而且进一步降低了生产效率。由于包装的产品是无纺布片、纱布片，都经过经向和纬向折叠，比较厚，在上下封合模相对时，封合模腔内受压缩的空气会施压于即将被封合的包装纸，使其封合处翘起，同时压缩空气还会通过封合处泄放，因此容易产生封合不牢，造成废品。

【发明内容】

本实用新型的目的就是为了解决以上问题，提供一种首先是生产效率显著提高、成品率大大提高的自动包装机；次之，提供一种功能强大、自动化程度更高的自动包装机。

为实现上述目的，本实用新型提出一种自动包装机，包括原料输入系统1、纸带牵引系统2、封合成型系统3、分切系统4、输出系统5，依次相衔接，设置于机架6上；所述封合成型系统包括驱动装置、传动机构、封合模具、封台；所述封合模具包括上模、下模，分别设置于所述封台上，所述封台设置于所述传动机构上，所述驱动装置驱动所述传动机构，所述传动机构传动所述上模与下模相对运动，封合包装所述上下模之间的产品；所述分切系统包括横切刀，用于横向切断包装材料；所述封合成型系统封合模具的上模沿产品输送方向设置有至少二排模腔，用于对同步输送的多排待包装产品同时完成封合包装；所述分切系统还包括纵切刀，设置于所述横切刀之前，用于纵向切断多排已封合包装产品之间的包装材料。

上述的自动包装机，所述封合成型系统封合模具的上模沿垂直于产品输送方向至少设置有二列模腔。所述上模模腔外周侧壁开设有排气孔。所述下模在与上模模腔的每一对应位置开设有凹槽。

上述的自动包装机，所述封合成型系统的驱动装置包括水平驱动装置、垂直驱动装置，所述传动机构包括垂直传动机构、水平传动机构；所述垂直传动机构、封合模具均设置于所述封台上，所述封台设置于所述水平传动机构上；所述水平驱动装置与所述水平传动机构相连，用于驱动所述水平传动机构水平往复运动；所述垂直驱动装置驱动所述垂直传动机构作垂直上下运动。：所述水平传动机构包括丝杆机构，所述封台承载于其上，由所述水平驱动装置驱动。所述水平传动机构还包括滚珠导轨机构，用于与丝杆机构同时承载所述封台。

上述的自动包装机，所述横切刀采用斜齿轮组和偏心轮传动机构传动。

上述的自动包装机，还包括同步打码系统，设置于机架上，与纸带牵引系统相衔接，用于对包装材料在牵引进入封合成型系统前进行同步打码。所述同步打码系统包括控制电路、印字架、印字头，所述印字架与原料输入系统的过纸轴并列设置，所述印字头设置于所述印字架上，所述控制电路的信号采集端连接于所述封合成型系统或分切系统，所述控制电路的控制信号输出端与所述印字架或印字头连接；所述印字架、印字头根据所述上模模腔排数设置，错开排列。

由于采用了以上的方案，带来了如下的有益效果：

本实用新型改进封合模具为多排模腔，可同时进行多排产品包装的封合，再通过增设纵切刀对多排包装进行纵向分切，即实现了多通道自动包装功能；本发明的自动包装机较之现有技术的单通道包装机，在同样的运行速度下，生产效率得以大幅度倍增。

本实用新型再通过将封合成型系统封合模具的上模与产品输送方向垂直方向设置为多列模腔，形成多排多列同时封合的多通道生产方式，则在同样的运行速度下，生产效率得以进一步大幅度倍增。例如本发明的双通道自动包装机，单个模具的上模腔为2×2个，生产效率提高到4倍；三通道自动包装机，当其上模腔为3×2个时，生产效率提高到6倍；使产品的生产品成本也大幅下降。

本实用新型增设的同步打码系统，并非仅仅将现有技术的打码装置简单组合，而是与原料输入系统、封合成型系统、分切系统等有机结合为一体，根据封合成型模具的通道数，设置多个印字头与印字架，同步对多通道封合材料进行自动打码，使本发明的自动包装机无须采用人工打码，自动化程度高，节省了人力资源，降低了生产成本；而且产品包装打码的一致性好，包装质量得以提高；打码印字头和模具可以根据产品需要更换，增强了设备的实用性。

在封合成型工序中，上模侧壁开设排气孔和硅胶板开设凹槽，平衡纸袋内空气压力，避免封合时空气压力集中在上模的封合模腔，把纸带挤破，有效的避免了封合不牢。

将封合成型系统封合动作分解为垂直上下运动和水平往复运动，分别采用各自的驱动装置和传动机构，使其能驱动封合模腔多列多排、重量增大的封合模具，甚至同时驱动多个封合模具，实现对产品的高效率、有效封合，提高封合成型系统的抗疲劳能力和使用寿命。采用滚珠导轨和丝杠带动封台在导轨上作水平往复运动，滚珠导轨可以有效的为丝杠承担一部分疲劳强度，保护了丝杠，提高整个传动机构的抗疲劳能力和使用寿命；同时，采用滚珠导轨减小了运动中的摩擦系数，保证封台的水平往复运动顺畅、平稳，噪音小。

传动系统运行平稳，噪音小；利用PLC控制，使用中文界面触摸屏，使设备的操作更简单，更具人性化。

【附图说明】

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。

图1是七本发明的自动包装机结构示意图，图2是自动包装机工艺流程图，

图3是自动包装机打码系统的印字头排列俯视图，

图4是自动包装机自动打码示意图，图5是自动包装机封台传动结构图，

图6是自动包装机封台结构图，图7是自动包装机封合上模示意图，

图8是图7所示排气孔361的局部放大示意图，

图9是自动包装机封合下模硅胶垫示意图，

图10是自动包装机V型槽滚珠导轨结构示意图，

图11是自动包装机V型槽滚珠导轨截面示意图，

图12是凹型滚柱导轨结构示意图，图13是凹型滚柱导轨截面示意图，

图14是自动包装机横切刀装配图，图15是横切刀传动机构示意图，

图16是电控系统的供电电路图，图17是封合成型系统及横切刀驱动控制电路图，

图18是自动包装机牵引送片电机控制电路图，

图19是自动包装机封合模具加热控制电路图，

图20是自动包装机封台控制电路图，图21是自动包装机横切刀控制电路图，

图22是自动包装机打码系统加热控制电路图。

【具体实施方式】

实施例一：本实用新型技术方案是：如图1所示，本自动包装机包括原料输入系统1、纸带牵引系统2、同步打码系统7、封合成型系统3、分切系统4、成品输出系统5、电控系统、机架6、机箱及附件等。上纸架11、下纸架12分别用于安装包装所用的纸卷。其工艺流程如图2所示，下纸带在牵引作用下，带动打码机转轴转动，通过墨轮和铅字轮的反转对下纸打码，同时原料输入系统输入待包装产品于上下纸带之间，上下纸带牵引进入封合成型系统，封合模具对其进行封合包装，分切系统对产品分切后，将产品有序的输出。

原料输入系统是由一台步进电机作为驱动执行器，通过齿轮啮合传动，带动一根转轴及其上面的胶制链轮、链条作间歇步进运动，每次移动一个工位，完成一次输入送片。其步进电机是由电控系统的PLC发出一定频率的脉冲驱动。调节输入系统的两个方面就可以适用于不同规格的产品：

1、改变输入槽的宽度、或挡片板的间距、或输入槽槽数，以及转轴上面的检测工位复位感应开关的位置。

2、在PLC内改变设置的频率、脉冲数量，用于控制原料输入节拍。使之与封合、切片、纸带牵引等系统的动作节拍一致。

纸带牵引系统是由一台步进电机作为驱动执行器，通过多个齿轮及链轮传动，带动前后共四根转轴作连续旋转运动。它分为前牵引和后牵引两个部分，其中前牵引直接由电机和齿轮组传动，带动上下两根转轴作旋向相反的连续运动。而后牵引部分则是通过链轮链条与前牵引部分相连，完成同步旋转运动。前后四根转轴上面装有四对或多对可以改变压点宽度的牵引轮，下牵引轮全部为金属轮，上牵引在金属轮外圈固定有橡胶环，以增加摩擦力，并将纸带压紧，可以调节上下牵引轮之间的压力，以保证纸带在牵引过程中平稳不打滑，进而完成牵引过程。

打码系统由控制电路、若干印字架和若干印字头组成，如图3所示为本发明的三通道自动包装机印字头的排列俯视图，印字架与印字头根据通道数量配置、排列，印字头71、72、73同时对包装纸带打上三排字码。。控制电路为电控系统的一部分，控制电路可以调节印字位置、印字温度，可以记录生产的产量。如图22打码系统加热控制电路，保证印字温度的恒定，提高打码质量。印字的过程：下纸带经过牵引轮的压力导入打码系统，感应开关采集到切刀的信号后送入控制电路，由控制电路向印字头输出动作信号，以控制动作和频率的同步。如图4所示，印字头得到动作信号后离合器动作，铅字架转轴和墨轮套转轴即产生一个反向旋转，铅字架和墨轮也随各自的转轴旋转，旋转过程中铅字架上面的铅字接触墨轮后将字痕印在下纸上面，完成一次打码。在印字过程中可以调节铅字的印入深度。

印字架安装在与下纸架不远的过纸轴上，为了方便更换产品批号，印字头由内六角圆柱头螺钉固定在印字架上，且印字头可以通过调节螺杆调节在印字架上的位置，印字头上的铅字轮可以自由拆卸。与印字头反向旋转的墨轮也可以自由拆卸。一个感应开关可以控制两个或多个印字头，每个印字头结构一样，并且打码速度与纸带线速度一致。

如图5所示，封合成型系统是由一台伺服电机33作为水平驱动装置，通过齿轮34和同步带35传动，动丝杠31和丝杠副32作正反旋转运动，进而带动封台30在导轨上作水平往复式运动，并且与纸带前进速度一致，如图6所示，封合模具的上模36、下模37安装在封台上，上模与加热板39紧密贴合或制成一体，上下模同时在封台的带动下做水平往复运动，同时上模还在作为垂直驱动装置的汽缸38的带动下作上下运动，对产品进行封合。

如图7所示，为实现本发明的多通道自动包装功能，上模沿产品输送方向设置有多排模腔，与产品输送方向垂直的方向设置为多列模腔，在二通道自动包装机中，采用有二排二列(2×2)模腔的上模，三通道自动包装机采用具有三排二列(3×2)模腔的上模，在相同的输送速度下，其封合速度较之原来的单通道自动包装机分别可以提高三倍和五倍。由于对无纺布片、纱布片等产品，都经过经向和纬向折叠，产品比较厚，在封合时容易产生封合不牢。而且在封合过程中，上模腔压缩空气容易挤破包装纸带，影响封合效果。本例中，如图7、图8所示，在上模模腔外围侧壁开设若干排气孔361，在封合时可以将上模腔内的空气排出，避免挤压产品，使其封合牢固，成品率高。

其次，如图9所示，在封合下模上面固定的用于缓冲的硅胶板，硅胶板开设多排多列与上模腔对应的凹槽371，增大封合腔的空间，平衡封合纸袋内的空气压力，使封合牢固，成品率进一步提高。因为在硅胶板为开空之前，封合时空气压力集中在上模的封合模腔，容易把纸带挤破，产生封合不牢。

由于采用多通道封合系统，封合腔有多列多排，模具重量比较大，如果由偏心轮机构带动模具工作，偏心轮机构承受的压力太大，容易损害，上模与下模直接猛烈撞击封合，对模具损伤大，而且噪音大，且达不到封合效果。在将封合成型系统的运动分解为水平和垂直方向，用各自的驱动装置进行驱动的同时，封合成型系统的往复运动机构由偏心轮机构改为导轨与丝杠机构，采用滚珠导轨和丝杠带动封台在导轨上作水平往复运动，并且与纸袋前进速度一致。内导轨采用如图10、11所示的V型槽滚珠导轨，外导轨采用如图12、13所示的凹型滚柱导轨，内外导轨在封合平台上，内导轨是点接触，外导轨是线接触，这样就减小了摩擦。同时也保护了丝杠，因为丝杠长时间作水平往复运动，损耗比较大，内外导轨与丝杠在同时水平面上，可以有效的为丝杠承担一部分疲劳强度。

如图19所示的封合模具加热控制电路，在上模内安装一定功率的加热管和一个热电偶，加热时温度由热电偶采集信号之后送入温度模块，经过模/数转换后送入电控系统的PLC2进行精确控制，保证封合模温度的恒定，提高封合质量。而上模的上下运动是靠多个气缸在气压的推动下进行的。上下模在与纸带同步运行的同时气缸加压，将纸带紧压在其中热封。封台在返回原点的时候气缸卸压，上模复位，完成一次封合过程。

分切系统分为纵切刀和横切刀。横切刀由伺服电机完成驱动，通过齿轮和齿轮组旋转带动上下两根转轴及其上面的偏心轮、偏心轮铜套作步进运动，运动过程中，上下切刀完成对产品的横切；纵切刀安装在后牵引轴上面，切断方式为滚动。纸带牵引过程中，同时也完成了产品的纵切。

切刀的好坏是本设备性能好坏的重要体现，也是在生产中经常遇到的问题。如图14所示的横切刀装配图，当产品出现切不断或切不齐时，可以增大下切刀刀片的压力，下切刀刀片42的压力由三个带弹簧的螺杆调节，只要拧紧螺杆44等就可以增大下切刀刀片的压力。剪切角的调节是以下刀片为基准，上切刀41相对于下切刀形成一个夹角，由三个固定螺杆43等调节。

由于多通道生产，使用的横切刀比较长，在切片时容易产生径向跳动，从而导致产品切不断。为此本发明将圆柱直齿改为圆柱斜齿45，减小了齿轮啮合时产生的跳动，使传动更平稳，从而减小了切刀的径向跳动，大量提高的产品的制成率。切刀传动机构如图15所示。

产品封合成型后要进行分切，在分切过程中，切刀上刀片和下刀片采用剪刀原理产品剪切，由于上刀片刀刃和下刀片刀刃长时间碰撞，对刀刃的磨损很大，因而经常更换刀片。经过多次实验，刀刃由优质碳素钢改为硬质合金钢增加其硬度，刀体采用优质碳素钢，刀刃和刀体铜焊焊接而成。这样减少了刀片的更换，增加了切刀的使用寿命，同时提高了设备的综合效率。

输出系统由一台三相异步电机经过变频器调速后作为驱动执行器，通过对链轮、链条和齿轮组传动，带动转轴和皮带作两种速度的运动，来完成对已包装好的产品输出和跳片，它的速度应和纸带牵引、封台同步，可以调节变频器的工作频率来保证。输出皮带的松紧可以通过输出末端的螺杆结合实际情况来调整。输出槽根据封合成型的通道数作相应的宽度调整，或分设为多个输出槽。

整个电控系统包括图17所示的封合成型系统及横切刀驱动控制电路、图18所示牵引送片电机控制电路、图19所示的封合模具加热控制电路、图20所示的封台控制电路、图21所示的横切刀控制电路图、图22所示的打码系统加热控制电路。电控系统整机采用三相五线制AC380V电源供电。其供电电路部分如图16所示，内部装有一组AC380V/AC200V变压器，一组AC380V/AC110V变压器，一组AC220V/DC24V开关电源。在机台众多用电器中，只有输出系统是采用AC380V供电，而封合系统、切片系统是采用AC240V供电，输入、牵引系统采用AC110V供电。DC24V电源则主要供给触摸屏，PLC1、PLC2、温度模块等低电压用电器。外部的主令开关和封合上模加热装置则采用AC220V供电。机台的操作主要在触摸屏上完成。各部分的检测开关、保护开关则装在机台的各个部件位置上。在PLC1中可以设置封合频率、切刀频率和封合模具加热温度，PLC2中可以设置纸带牵引脉冲、纱布送入脉冲频率和对色标方式之带长。

封合位置、切断位置、送片位置、印字位置都是参数增大时位置后移，参数减小时位置前移，输出带运行频率是控制输出电机变频器的设定值。这些参数在触摸屏上只须点击相应按钮，便可直接调节。

机箱是上述所有部件装载的载体，在机箱内部装有电器、气路和传动装置。工作过程中在其内部有一定的温升，为保证内部各器件的正常运行，在机箱内装有风扇，在机箱壁有散热窗。而在机箱的外部墙板上则装有上述各部分的机架。附件主要包括各类模具、刀片、输入平台面板等配件。

实施例二：本例与上例的不同之处主要在于，本例的二通道自动包装机封合成型系统同时设置有二套(2×2)模腔的封合模具，使封合效率提高到8倍。三通道自动包装机的封合成型系统设置有二套(3×2)模腔的封合模具，使封合效率提高到12倍。

根据上例的原理，可知本实用新型的自动包装机，可以实现多通道同时自动打码、封合包装、分切、成品输出，封合成型系统的模腔可以任选为N×M，其中N≥2，M≥1，通道并不局限于二通道、三通道、四通道。当然考虑到封合时的平整、牢固，单个封合模具的模腔不必过多，封合成型系统可采用多个模具。如本发明的双通道自动包装机可以沿产品输送方向设置两个模具模，4英寸的产品每个模具有四个模腔，即每进行一次封合就有8个产品；2英寸的产品的双通道自动包装机采用有六个模腔的两个模具，即每进行一次封合就有12个产品；三通道自动包装机采用三个模具，只生产2英寸的产品，每个模具有6个模腔，即每进行一次封合就有18个产品。

Claims (10)

1、一种自动包装机，包括原料输入系统(1)、纸带牵引系统(2)、封合成型系统(3)、分切系统(4)、输出系统(5)，依次相衔接，设置于机架(6)上；所述封合成型系统包括驱动装置、传动机构、封合模具、封台；所述封合模具包括上模、下模，分别设置于所述封台上，所述封台活动设置于所述传动机构上，所述驱动装置驱动所述传动机构，所述传动机构传动连接所述上模与下模；所述分切系统包括横切刀，用于横向切断包装材料；其特征是：所述封合模具的上模沿产品输送方向设置有至少二排模腔，用于对同步输送的多排待包装产品同时完成封合包装；所述分切系统包括纵切刀，设置于所述横切刀之前，用于纵向切断多排己封合包装产品之间的包装材料。

2、如权利要求1所述的自动包装机，其特征是：所述封合上模沿垂直于产品输送方向设置有至少二列模腔，用于对同步输送的多列待包装产品同时完成封合包装。

3、如权利要求2所述的自动包装机，其特征是：所述上模模腔外周侧壁开设有排气孔。

4、如权利要求2所述的自动包装机，其特征是：所述下模在与上模模腔的每一对应位置开设有凹槽。

5、如权利要求1-4中任一项所述的自动包装机，其特征是：所述封合成型系统的驱动装置包括水平驱动装置、垂直驱动装置，所述传动机构包括垂直传动机构、水平传动机构；所述垂直传动机构、封合模具均设置于所述封台上，所述封台设置于所述水平传动机构上；所述水平驱动装置与所述水平传动机构相连，用于驱动所述水平传动机构水平往复运动；所述垂直驱动装置驱动所述垂直传动机构作垂直上下运动。

6、如权利要求5所述的自动包装机，其特征是：所述水平传动机构包括丝杆机构，所述封台承载于其上，由所述水平驱动装置驱动。

7、如权利要求6所述的自动包装机，其特征是：所述水平传动机构还包括滚珠导轨机构，用于与丝杆机构同时承载所述封台。

8、如权利要求1-4中任一项所述的自动包装机，其特征是：所述横切刀采用斜齿轮组和偏心轮传动机构传动。

9、如权利要求1-4中任一项所述的自动包装机，其特征是：还包括同步打码系统，设置于机架上，与纸带牵引系统相衔接，用于对包装材料在牵引进入封合成型系统前进行同步打码。

10、如权利要求9所述的自动包装机，其特征是：所述同步打码系统包括控制电路、印字架、印字头，所述印字架与原料输入系统的过纸轴并列设置，所述印字头设置于所述印字架上，所述控制电路的信号采集端连接于所述封合成型系统或分切系统，所述控制电路的控制信号输出端与所述印字架或印字头连接；所述印字架、印字头根据所述上模模腔排数设置，错开排列。

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