自动胶带包装机的制作方法

本发明涉及包装机技术领域，具体是自动胶带包装机。

背景技术：

目前，市场上主要的胶带包装设备一种是自动封箱机，但是它调整范围有限，不能实现整周缠绕包装，通常适合单品种大批量包装；另一种是手持打包器，效率较低，操作者劳动强度较大。然而随着电商的不断发展，快递件的数目增长迅速，快递大小形状也各有不同，因此，对于如何快速高效的对快递进行打包成为了亟待解决的问题。

包裹快递的包装，主要采用的是塑料快递袋和纸箱，因为要包裹的快件物品的大小不同，所以对于快递袋的尺寸也有不同的要求，面对这样的问题，快递公司的快递袋常用的尺寸规格是多少呢？快递袋的尺寸需要因快件大小的不同而不同，有的邮寄包裹文件，有的包裹电子产品，因此尺寸要求不同。一家专业生产快递袋等塑料包装制品的厂家，根据以为客户订单的经验，通常在节假日的时候用的是大中尺寸快递袋比较多，一般时期基本都是小尺寸多一点。

根据快递公司、淘宝卖家等业务的需求，快递袋常用的尺寸如表1所示。

表1

使用数量最多包裹的体积分布，确定最大包裹尺寸420X300X300mm。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供性能可靠、工作稳定、效率高的自动胶带包装机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

自动胶带包装机，包括框架、电机支架、凸轮装配体、升降装配体、升降机构上固定板、槽铝电机支架、槽轮装配体B、电机、下压板、槽轮装配体A、齿圈与齿轮；

框架由铝合金杆A、铝合金杆B、铝合金杆C、铝合金杆D与铝合金杆E组成，框架的上夹板与底面是由铝合金杆B、铝合金杆E首尾相连组成的，铝合金杆D位于框架的上夹板与底面之间，且铝合金杆D的上下两端连接铝合金杆E，铝合金杆A垂直于框架的上夹板与底面，且铝合金杆A的下端连接底面上的铝合金杆E，铝合金杆A的上端穿过上夹板上的铝合金杆E与铝合金杆C连接；

框架的内部还设有下压板，上夹板、下压板将框架分为上部、中部、下部三部分，框架的上部内设有电机支架、联轴器、凸轮装配体，电机支架通过联轴器连接凸轮装配体，凸轮装配体还连接胶带；框架的下部内设有升降装配体、支架、升降机构上固定板、槽铝电机支架、槽轮装配体B、电机与下压板，下压板的下方连接有升降机构上固定板，升降机构上固定板的一端连接升降装配体，升降装配体的另一端通过支架安装在铝合金杆A上；槽铝电机支架固定在铝合金杆B上，槽铝电机支架内设有槽轮装配体B与电机，槽轮装配体B的下端固定在铝合金杆B上；齿圈贯穿且垂直于框架的上夹板与下压板，齿圈的上方与下方均设有槽轮装配体A，且槽轮装配体A分别固定在上夹板与底面的铝合金杆B上；底部的齿圈内侧面设有与相啮合的齿轮。

作为本发明进一步的方案：框架的上夹板与底面是由铝合金杆B、铝合金杆E首尾相连组成的，且连接处通过T型螺母块固定有型材端盖。

作为本发明进一步的方案：铝合金杆D的上下两端连接铝合金杆E，连接处通过T型螺母块固定有型材端盖。

作为本发明进一步的方案：铝合金杆A的下端连接底面上的铝合金杆E，连接处通过T型螺母块固定有型材端盖。

作为本发明进一步的方案：框架的中部与下部内还包含有滑块导轨，滑块导轨位于框架的两侧。

作为本发明进一步的方案：底面上还设有升降机构下固定角铝。

作为本发明进一步的方案：下压板的上方设有定位挡板。

作为本发明进一步的方案：铝合金杆A的下端上还设有直角接头。

作为本发明进一步的方案：铝合金杆D上还设有角铝，且角铝位于下压板的下方。

作为本发明进一步的方案：凸轮装配体由凸轮A、凸轮B、凸轮C、凸轮D、凸轮E、凸轮F、压板B、剪断刀、夹头与压板A组成，凸轮A、凸轮B、凸轮C、凸轮D、凸轮E、凸轮F依次安装在一连轴上，压板A的压板A上下处连接凸轮A，压板A的压板A左右处连接凸轮C，夹头连接凸轮B，剪断刀连接凸轮D，压板B的压板B上下处连接凸轮E，压板B的压板B左右处连接凸轮F。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明不仅可以包装箱体类包裹，还可以包装袋转类的包裹，而本发明产品整体体积小，仅有市面上普通包装机的1/3大小左右，占地不足一立方米，重量仅有约40kg左右，便于移动和放置。相比于市场上的普通包装机，本发明不仅适合大批量包装，也适合小型淘宝商家单件包装，随开随用，方便便捷。所以相对于目前包装机的市场，本发明包装机有自己独特的优点，应用前景非常乐观。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是图1中A-A剖面图；

图3是图1的俯视图；

图4是图1的右视图；

图5是凸轮装配体结构示意图；

图6是图5的俯视图；

图7是图5的右视图；

图8是图5的后视图；

图中：1-电机支架、2-联轴器、3-凸轮装配体、4-铝合金杆A、5-型材端盖、6-升降装配体、7-支架、8-直角接头、9-升降机构上固定板、10-槽铝电机支架、11-槽轮装配体B、12-电机、13-下压板、14-槽轮装配体A、15-铝合金杆B、16-升降机构下固定角铝、17-T型螺母块、18-滑块导轨、19-铝合金杆C、20-铝合金杆D、21-铝合金杆E、22-定位挡板、23-角铝、24-胶带、25-齿圈、26-齿轮、31-凸轮A、32-凸轮B、33-凸轮C、34-凸轮D、35-凸轮E、36-压板B上下处、37-压板B左右处、38-剪断刀、39-夹头、40-压板A上下处、41-压板A左右处、42-凸轮F。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

1、结构分析

请参阅图1-7，本发明实施例中，自动胶带包装机，包括框架、电机支架1、联轴器2、凸轮装配体3、升降装配体6、支架7、升降机构上固定板9、槽铝电机支架10、槽轮装配体B11、电机12、下压板13、槽轮装配体A14、定位挡板22、齿圈25与齿轮26。

框架由铝合金杆A4、铝合金杆B15、铝合金杆C19、铝合金杆D20与铝合金杆E21组成，框架的上夹板与底面是由铝合金杆B15、铝合金杆E21首尾相连组成的，且连接处通过T型螺母块17固定有型材端盖5，铝合金杆D20位于框架的上夹板与底面之间，且铝合金杆D20的上下两端连接铝合金杆E21，连接处通过T型螺母块17固定有型材端盖5，铝合金杆A4垂直于框架的上夹板与底面，且铝合金杆A4的下端连接底面上的铝合金杆E21，连接处通过T型螺母块17固定有型材端盖5，铝合金杆A4的上端穿过上夹板上的铝合金杆E21与铝合金杆C19连接，铝合金杆C19平行于上夹板。

框架的内部还设有下压板13，上夹板、下压板13将框架分为上部、中部、下部三部分，框架的上部内设有电机支架1、联轴器2、凸轮装配体3，电机支架1通过联轴器2连接凸轮装配体3，凸轮装配体3连接胶带24；框架的下部内设有升降装配体6、支架7、升降机构上固定板9、槽铝电机支架10、槽轮装配体B11、电机12与下压板13，下压板13的下方连接有升降机构上固定板9，升降机构上固定板9的一端连接升降装配体6，升降装配体6的另一端通过支架7安装在铝合金杆A4上；槽铝电机支架10固定在铝合金杆B15上，槽铝电机支架10内设有槽轮装配体B11与电机12，槽轮装配体B11的下端固定在铝合金杆B15上，底面上还设有升降机构下固定角铝16。下压板13的上方设有定位挡板22，铝合金杆D20上还设有角铝23，且角铝23位于下压板13的下方，框架的中部与下部内还包含有滑块导轨18，滑块导轨18位于框架的两侧。

齿圈25贯穿且垂直于框架的上夹板与下压板13，齿圈25的上方与下方均设有槽轮装配体A14，且槽轮装配体A14分别固定在上夹板与底面的铝合金杆B15上。

铝合金杆A4的下端上还设有直角接头8；底部的齿圈25内侧面设有与相啮合的齿轮26。

胶带24旋转一周对包裹实现圆周包装，中间经历自动夹紧、抚平和自动剪切的过程，为了实现这些步骤，设计出来了齿圈25和凸轮装配体3来完成这些运动，通过和上夹板、下压板13的结合来完成整个包装。

请参阅图5-图8，凸轮装配体3，由凸轮A31、凸轮B32、凸轮C33、凸轮D34、凸轮E35、凸轮F42、压板B、剪断刀38、夹头39与压板A组成，凸轮A31、凸轮B32、凸轮C33、凸轮D34、凸轮E35、凸轮F42依次安装在一连轴上，压板A的压板A上下处40连接凸轮A31，压板A的压板A左右处41连接凸轮C33，夹头39连接凸轮B32，剪断刀38连接凸轮D34，压板杆B的压板杆B上下处36连接凸轮E35，压板杆B的压板B左右处37连接凸轮F42。

2、具体包装原理：

阶段一：包裹由人工放入下压板13上指定位置，将胶带24一端放在凸轮装配体3中，利用夹头夹紧，启动电源，升降装配体6推动下压板13将包裹提升，包裹触碰到上夹板底部的行程开关后升降装配体6停止工作，包裹完成自动夹紧。

阶段二：压板A上下处40(连接凸轮A31)向下运动将胶带24压在包裹表面，压板A左右处41(连接凸轮C33)继续向右运动把胶带24头部分抚平在要封装包裹表面，整个凸轮装配体3退回。

阶段三：齿轮26和齿圈25啮合，胶带24安装在齿圈25表面，齿圈25旋转带动胶带24做旋转运动，旋转一周，对包裹实现圆周包装，胶带24回到开始包装时的位置。

阶段四:原先退出去的凸轮装配体3再次运动进来，夹头39(连接凸轮B32)向下运动夹紧胶带24，接着剪断刀38(连接凸轮D34)向下运动剪断胶带24，然后压板B上下处36(连接凸轮E35)向下运动将胶带24压在包裹表面，最后压板B左右处37(连接凸轮F42)向左运动抚平在包裹表面。

整个包装完成后，胶带头是被夹头夹紧的，省去了重新找胶带头的困扰，第二次包装的时候直接将包裹放入下压板13，启动电源就可以了。

3、创新点及应用

1)自动包装机对包裹的类型没有限制，不仅能包装箱体类包裹，还可以包装袋装的包裹，如书籍、衣服等包裹；

2)包装机小巧，总体占地面积0.68m²，方便放置；

3)包装机重量也仅有约40kg，方便移动；

4)包装机成本低廉，而且根据调研，市面上并没有可以包装多类包裹的机器；

5)操作简单方便，适合中小型淘宝商家或者刚起步的淘宝商家和快递公司，免去了快递公司不必要的包装费用；

6)包装机完成一次包裹包装在10s之内，快捷迅速，大量节省包装时间。

应用前景

随着现在网络购物的发展，包裹的数量每天也在直线上升，如何快速包装包裹成了现在迫切需要解决的问题，所以考虑到如何快速包装包裹这个问题，再根据对市场的调研和分析，所以设计了这款多功能胶带包装机，不仅可以包装箱体类包裹，还可以包装袋转类的包裹，而本发明产品整体体积小，仅有市面上普通包装机的1/3大小左右，占地不足一立方米，重量仅有约40kg左右，便于移动和放置。相比于市场上的普通包装机，本发明不仅适合大批量包装，也适合小型淘宝商家单件包装，随开随用，方便便捷。所以相对于目前包装机的市场，本发明包装机有自己独特的优点，应用前景非常乐观。

4、理论设计计算：

4.1总体框架尺寸设计

确定的包裹包装尺寸最大为420X300X300mm后，设计齿圈的内直径为560mm，用槽轮对齿圈进行装夹固定，因此确定机构的整体框架长为800mm，高为800mm，宽为860mm

4.2升降装配体6的设计以及升降装配体6电机选择

下压板13承担货物的强度(升降装配体6的受力)

由前面分析调研，本发明产品包装大小最大为420*300*300，包裹重量小于等于20kg，则F＝198N,g＝9.8N*M

根据下压板13上下运动的夹紧包裹的需要，设计了支撑下压板13运动的升降装配体6，结构图如图2所示。

根据包裹的规格，设计的升降装配体6行程在H＝0-300mm，

升降到最大位置所需时间是T＝1.5s

升降装配体6最大受力即是下压板13承重的大小F＝198N·m

则升降装配体6做功为W＝F×h；W＝198×0.33＝594J

对升降装配体6工作环境的分析，查机械设计手册17篇，选用12V直流电机来传输升降机的动力

升降装配体6的功率

P＝39.6/1.5＝39.6W

假设电机传输效率N＝90％

则电机时间功率P(实际)＝P/90％＝44W

则最终选定12v 45W的电机。

4.3工业铝型材受力变形量计算

M铝型材线密度(kg)

L载荷(N)

L铝型材无支撑长度(mm)

E弹性模量(70000N/mm²)

I集合惯量(cm⁴)

Z截面惯性(cm³)

g＝9.81N/kg

δ变形量(mm)

静载荷状态下的铝型材变形量：

无载荷状态下的铝型材变形量：

铝型材最大允许弯曲应力：

4.4凸轮装配体3设计计算

4.4.1根据整体框架的大小，设计了凸轮台的大小，凸轮台的整体高度为300mm。再根据刀具，夹头和压板B按一定的时间顺序完成的功能，采用凸轮的机构来完成各个运动。由于凸轮的高度和夹头，刀具，压板B的高度和行程分配的关系，利用杠杆原理，设计了1:2的连杆来减少凸轮冲击和整体的大小。而因为在包装过程中，为了让凸轮台和齿圈的运动不干涉，凸轮台需要退出一定的距离，因此采用弹簧滑轨机构来实现凸轮台的进退。整体机构如图5-7所示。

4.4.2基圆半径的确定

在设计凸轮时，除了考虑凸轮装配体3有较好的受力情况外，还需要有比较紧凑的的尺寸，为使机构能顺利工作，规定了压力角的许用值，在许用值允许的前提下，选取尽可能小的基圆半径。

根据公式

选取有利于减小推程的压力角的偏心距，可以求出最小的基圆半径，

经实际运动验算，凸轮基圆符合运动要求

4.4.3凸轮轮廓的确定

根据刀具，夹头和压板B按一定的时间顺序完成的功能以及凸轮进退的时间来设计凸轮的轮廓，按设计的时间来分配每个凸轮轮廓的所对应的角度，再根据刀具，夹头和压板B的行程来设计凸轮的行程，分析如表2所示。

表2

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。