自适应封箱机的技术研究

摘 要：自适应封箱机是可以根据不同宽度、高度实现自动调节适应封箱尺寸的封箱机。随着数字化时代的到来，企业的产品转向以客户为导向定制化的小批量、多品种的生产制造。加上互联网购物的快速兴起，物流行业快速发展，物流包装量逐渐增大的情况，导致企业和电商产品的包装纸箱尺寸差异化。该文章将对自适应封箱机的机构原理进行技术研究。

关键词：封箱；自动封箱机；自适应封箱机

1、背景

在现代市场经济的发展中，商品包装承担着保护商品、便利储运和宣传美化商品的作用，它的重要性日益为生产厂家、商家和消费者所重视。在传统的包装材料中，瓦楞纸箱一直占据重要的地位。瓦楞纸箱是高功能、低成本的良好运输容器，是当今世界各国所采用的最流行的包装形式之一。

近年来，随着我国经济的快速发展，中国向世界制造工厂角色的转化，人们物质文化需求的不断增加，电子商务的快速蓬勃发展，加上国家近年来一系列利好政策出台，自贸区、跨境电商区域、物流园的规划与成立，物流行业包装发展迅速。为了减轻包装人员的劳动强度，提高物品封装效率，对不同材质、形状和尺寸的商品进行批量快速包装，迫切需要设计一款机械结构简单，制造成本低，性价比高的封箱机。然而，在一些多品种小批量的企业或商家中，却被以往相对封固定尺寸的封箱机的局限性而困扰着。

2、 目前市场封箱设备发展及现状

近10年来，中国瓦楞纸箱机械工业发展迅速，国内纸箱机械企业从引进模仿到形成目前自主的比较先进纸箱包装机械。但是，根据目前纸箱生产的发展，对纸箱包装机械的要求越来越高，为纸箱包装机械企业进一步开拓高速、高档、高效、高科技的纸箱机械设备指明了方向和发展趋势。

封箱机是一种用卷筒胶带自动将纸箱的上底和下底封口的包装设备。利用粘贴胶带封箱是目前最为广泛的封箱方法。封箱机分为半自动封箱机、全自动封箱机等。而全自动封箱机又分为定尺寸全自动封箱机和自适应大小全自动封箱机。通过箱体封装过程和一般封箱机的结构分析，可知箱体封箱前都要进行定位后才能进行封装，箱体定位可以采用手动或是自动，但手动定位效率低，只能针对某种尺寸进行事先调节好位置，自动定位需要电机或是气缸提供动力，对纸箱进行队中定位。

随着产品差异化的不断增加，市场迫切需求一种可自适应的封箱机。下面将对自适应封箱机的机构原理做分析研究。

3、封箱机的主要组成

目前市场最普遍的封箱机是根据纸箱的宽度和高度情况，通过螺杆手动调节两侧的输送机构以及上折盖机构。最近发展成通过伺服电机或步进电机代替手动调节，通过行程开关或位置传感器判断纸箱宽度及高度大小，然后通过PLC控制电机的运动，从而达到适应不同大小的自适应调节。但是由于伺服电机或步进电机的控制成本较高，将近占整个封箱机成本的一半。经过改进优化，用气缸代替电机调节，通过控制气缸的压力，使得两侧输送机构和上折盖机构的压力适当，达到自适应的效果。使用该方式相比采用伺服或步进电机控制的成本大幅降低，设备得到客户普遍认可和接受。

4、自适应封箱机的工作流程

纸箱被送到封箱机上，输送机构把纸箱对中夹紧、自动折盖机构下压折上盖、粘贴上下胶带、输出封箱机，输送机构和自动折盖机构复位等待下一纸箱进来循环工作。

5、各组成机构的功能原理及设计

（1）输送机构：

输送机构由左右两侧带驱动的皮带传输机构组成。每侧皮带传输机构由立式电机连接皮带轮的一端，带动皮带传动，通过传送皮带夹紧摩擦力，把纸箱从机器平台的前端送到后端。左右夹紧传输机构安装在导杆上，一侧的皮带传输机构与气缸连接，气动的伸缩运动可以使得皮带传输机构向中心或边侧移动。同时另一侧通过链条或同步带连接，链条或同步带的另一端与气缸杆固定，实现另一边皮带同步向中心或边侧移动，达到加紧和松开纸箱效果。

底面由无动力辊筒支撑纸箱。

（2）高度自适应装置

传统老式的封箱机，是通过螺杆机构连接折盖机构整体，用手轮调节折盖机构整体的高度，只能适用于同款批量纸箱，而不能适应高度变化的纸箱。自适应封箱机折盖机构整体安装在机器两侧的直立导杆上，两侧的分别安装有顶升气缸，实现折盖机构整体的垂直升降。当纸箱被送入机器，接触到第一个行程开关时，自动折盖机构整体在两侧的顶升气缸驱动下，下降压住纸箱前端的上部。同时送箱机构在气缸的驱动下把纸箱对中夹紧，通过运动的输送皮带把纸箱往前输送。随着在驱动皮带把纸箱往前传输，并在左右导向压杆的作用下把纸箱上盖压下成型，同时胶带把上下中心粘贴住。

当纸箱末端通过机器后部的行程开关时，自动折盖机构整体上升，左右气动装置张开，向两侧运动复位，等待下一个纸箱进入机器。

（3）自动折盖机构：

当纸箱碰到前端第一个行程开关时，折盖机构整体下降，同时折后纸箱短边盖机构打起。前短边盖由封箱机内前导向板折下，当纸箱尾部走过第一行程开关关后，后短边折盖杆机构打下，把纸箱后短边盖折下。随着纸箱往前输送，两侧的长边，通过导向压杆把长边盖折下。

（4）封胶带机构：

当纸箱走过折盖机构，在輸送皮带的带动下，然后进入封胶机构，封胶机构分为上下两个部分，其原理结构相同，一个正装一个倒装形式。贴胶带机构由压胶轮、胶带传导轮、机械杆、弹簧、锯齿切断刀片等组成。当纸箱进入封胶带机构时，压胶轮把胶带辊压到纸箱侧面，并沿着上盖或底中间缝隙粘贴，当纸箱末端通过机器，压胶轮把胶带辊压到纸箱末端侧面粘贴，同时弹簧拉动切断刀片，把胶带切断。

（5）压力控制装置：

各机构的压力控制装置主要由气动调压阀保证，通过调压阀来控制输送机构的夹紧力和自动折盖机构对上折盖的压紧力。保证输送皮带的摩擦力能够顺利传输纸箱，同时保证纸箱折盖后的缝隙的均匀情况。

6、结束语

本自适应封箱机可作为单机单独使用，也可与其它包装设备配套使用，形成自动化包装流水线。巧妙的结构设计，简化了机械结构和简单控制系统，以低的制造成本实现不需调节，自动适应不同尺寸纸箱的封箱，扩大应用范围，提高了工作效率。

参考文献：

[1]李美川，；连续式胶带封箱纸箱成型机的设计与研究[D].西安：西安工业大学，2014：6-14.

[2]张有良，彭英民.苟向民。全自动高速纸箱包装机的设计及电气控制[J].包装与食品机械，2007，25（6）：44-47

作者简介：

陈徽明，出生年月：198509，性别：男，民族：汉，籍贯：广东深圳，当前职务：工程师，当前职称：工程师，研究方向：机械工程.