便携式打包机的研究与设计

张 鑫，周 威，夏林林

（沈阳工学院 能源与水利学院，113122，辽宁抚顺）

打包是指通过一些辅助材料，如玻璃绳、胶带或专用袋子将物品捆绑包装，以便于物品的装运和存储[1]。打包机就是工业化的产物，是可以节省很多人力并完成打包工作的机械装置。在1960 年代，随着塑料的研发，出现了塑料袋打包机，这一进步，使原来的金属、木质材料打包逐渐在某些运输场合下不再适用，同时使得物品的打包更加便捷[2]。随着近几十年人民生活方式的改变，打包机也越来越广泛地得到应用，其种类有捆扎用打包机、夹带封箱机、PP 带打包机等[3-4]。

现在的物流公司主要应用一些大型打包机，或者通过人力进行打包密封处理。大型打包机不适用于一些小店铺的打包，小物件的打包通常由快递员用胶带手工完全缠绕密实[6]，如果数量很大，工作量就很大，对小型物品的打包，尤其是一些小物品全面的封装会造成时间和人力的浪费[5]。为了给快递员及店铺带来快捷的打包工具，设计了主要适用于小包物件的便捷式打包机。

1 总体结构

整个设备由三部分组成，分别为动力机构、装夹机构、胶带控制机构。在设备运转过程中，装夹机构将货物固定在卡盘上，动力机构中的电动机驱动卡盘转动，进而使货物随之转动；然后胶带控制机构在货物旋转的过程中控制胶带的高度及进给速度，胶带的运行过程为从下到上，经过一个周期后完成一个方向的胶带打包；最后由人工进行换向，进行纵向打包，以此快速完成打包过程。

便携式打包机如图1 所示。总体采用盘式结构，降低重心以保证结构稳定，承载大型货物或密度不均匀货物仍有较好的稳定性。骨架采用弓形结构，进一步提高抗冲击性能，提高稳定性。

图1 打包机总体布局示意图

2 机构设计

2.1 装夹机构

卡盘主体如图2 所示，其驱动方式采用特殊设计的齿轮结构传动，将齿面的滑动摩擦转为转动，同时消除了正反向的间隙，保证了结构运行时动力传输的稳定性，减少震动和零件之间因快速启动造成的冲击，使整机运行更加平稳、更加安静；并且齿圈与卡盘的连接采用了榫卯结构，增大了二者接触面积，使二者的装配更加紧密，提高了设备运行时的可靠性和稳定性。卡盘与底座通过一根芯轴连接，考虑到所使用主要材料均有自润滑特性，且芯轴不承受较大的径向载荷，故不涉及径向轴承；但芯轴轴向需要承担货物的重量，因此在轴向加装一组平面止推轴承以减轻摩擦。

图2 卡盘主体透视图

为了方便使用者操作设备，卡爪采用了联动设计，将货物放置在转盘上，推动一侧卡爪即可自动夹紧和对中货物，保证货物中心最大限度贴近转轴轴线，极大简化了设备的操作步骤，降低了使用难度。

2.2 驱动机构

驱动机构如图3 所示。其中，驱动电机采用市面上常见的5840-31ZY 减速电机，其内部含有技术成熟的减速机构，极大地提升了设备的可靠性，也降低了客户实际使用中的维护保养成本，提高经济价值。

图3 驱动机构外形简图

2.3 送料驱动机构滑块

送料驱动机构滑块如图4 所示，采用两半式结构。当设备将胶带缠绕至货物最上端时，电控部分打开滑块使其脱离丝杠，自然滑落至初始位置，完成一个工作循环，减少整个打包过程中的人工操作，提高其自动化程度。

图4 送料传动滑块

3 结论

本文设计的便携式打包机，使用人员可随身携带，能够对小件物品进行打包作业。其突出的优点是便携性，整个设备大部分由铝和尼龙塑料制成。在现在网络购物日益兴起的形势下，该打包机的设计对于提高小物件的打包效率具有实际意义。

但是目前便携式打包机还处于三维打印出结构的阶段，还有一些问题需要解决：一是使用疲劳问题，毕竟不是钢部件，尼龙抗磨性差，目前是通过增加润滑来减少磨损；第二是便携性问题，虽然体积小、重量轻，但是如何通过外观设计，使它更加便携是今后优化的方向。