一种提高丝状物料包装密度及整形的方法和设备与流程

方法领域

本发明涉及丝状物料特别是烟丝包装技术领域，具体为可提高丝状物料包装密度及整形的包装方法和设备。

背景技术：

由于丝状物料多为蓬松状态，因而密度较低，如烟丝、烟梗丝、再造烟叶丝等，较低的单位包装重量，导致包装、仓储、运输成本较高，且又由于易碎的特性，在搬运、运输过程中的冲击、振动，会导致物料内部摩擦、撞击而造成一定的造碎。因此，提高其包装密度，而又不造成其碎裂的包装方式，是有效降低此类物料包装、仓储、运输成本的有效途径。

目前，提高物料包装密度的包装方式主要有振实、压缩、抽真空等。例如公开号为cn210192841u的中国专利公开的一种用于袋装货物装箱装置，采用振动的方式将物料振实以提高装货量，其处理对象是如大米一类的紧实不易碎物料，然而面对丝状物料，其本身具有一定的支撑填充力，振动难以使其密实，且还会造成物料的破碎。公开号为cn201457743u的中国专利公开的一种烟叶压缩装箱机，是通过机械力使烟叶高密度压缩，从而减少空隙降低装料高度，但是丝状物料一经压缩，必然造成大量造碎。公开号为cn110775368a的中国专利公开的真空包装机，利用抽真空的方式压缩物料体积，可使物料保鲜、防氧化，该方式能有效延长产品保质期，但在包装丝状物料时，随着抽真空导致内部压力逐渐降低，在外部大气压作用下，物料会在所有方向上产生不定形收缩形变，导致真空包装后物料外形的不规则，反而不利于仓储、运输，且在抽真空过程中随着压力的降低，物料大幅度收缩后，边缘的内衬袋薄膜会被大气压压缩而紧紧贴合，形成密封而导致物料中空气无法被继续抽出，影响抽真空效果。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种不会造成丝状物料造碎的可提高丝状物料包装密度及整形的包装方法和设备。

本发明采取的技术方案如下：

一种提高丝状物料包装密度及整形的方法，所述方法是在包装箱内装入聚合物制作的内衬袋，将丝状物料装入内衬袋中，将抽真空装置插入内衬袋内抽取真空，再采用机械压力下压装满丝状物料的内衬袋，通过抽真空和机械压力相结合的方式，提高丝状物料的包装密度并使内衬袋与包装箱内腔壁贴合，得到规整的丝状物料包外形。

进一步地，所述丝状物料为烟丝或烟梗丝或再造烟叶丝以及性状相似的物料，丝状物料填充值为4.0～10.0cm³/g，包装规格为10～200kg/箱。

实现所述提高丝状物料包装密度及整形的方法的设备，包括矩形框架结构的机架、设置于机架内下部的升降平台、安装于机架上位于升降平台上方的整形板、安装于机架上位于整形板上方的热封口组件、安装于机架上位于热封口组件上方的可升降的抽真空装置、安装于机架上的控制箱、分别设置于升降平台两侧的进料装置和出料装置；

所述升降平台设有底座、安装于底座上的升降机构、安装于升降机构顶部的输送辊道；

所述整形板包括位于同一高度位置的矩形的前整形板和后整形板，前整形板和后整形板之间留有一条间隙；

所述热封口组件设有一条固定夹板和与固定夹板相对的活动夹板，活动夹板上连接有可推动活动夹板水平往复移动的夹板驱动缸，固定夹板和活动夹板分别位于后整形板和前整形板上方；在固定夹板夹持面装有电加热片和覆盖在电加热片表面的特氟龙耐热布，在活动夹板夹持面装有硅胶条；

所述抽真空装置设有通过真空管路连接真空泵的抽真空吸嘴、驱动抽真空吸嘴升降的吸嘴驱动缸，所述抽真空吸嘴朝下对向固定夹板和活动夹板之间；

所述进料装置和出料装置均为辊道输送机；

所述夹板驱动缸、吸嘴驱动缸、真空泵、电加热片均与控制箱电连接，由控制箱控制夹板驱动缸、吸嘴驱动缸、真空泵、电加热片工作。

进一步地，所述升降平台的升降机构为剪刀叉升降机构，在一个剪刀臂上连接有升降缸，升降缸与控制箱电连接，由控制箱控制升降缸工作。

进一步地，所述抽真空吸嘴的端部为分叉的扁形中空管。

进一步地，所述真空管路连接过滤罐，过滤罐出气接口连接真空泵。

采用本发所述设备提高丝状物料包装密度及整形的方法，方法步骤如下：

s1.物料装填：准备顶部开口，其它面封闭的的包装箱，将聚合物内衬袋衬于包装箱中，从顶部开口按要求定量装填丝状物料，物料高度高于包装箱高度；

s2.物料输送：将装填好物料的包装箱转移至进料装置，并输送至升降平台的包装工位；

s3.内衬袋装夹：包装箱准确到位后，人工将内衬袋上口整理平整后穿过前整形板和后整形板之间的间隙，伸入到热封口组件的固定夹板和处于打开位置的活动夹板之间；然后通过控制箱启动吸嘴驱动缸，驱动抽真空吸嘴下降插入内衬袋中，随后通过控制箱启动夹板驱动缸，驱动活动夹板向固定夹板靠拢，将内衬袋和被内衬袋包裹住的抽真空吸嘴夹紧，夹板硅胶条的变形量补偿抽真空吸嘴所占空间，使内衬袋开口形成密封，为整形抽真空做好准备；

s4.整形抽真空：通过控制箱启动真空泵开始抽真空，同时升降平台跟随抽真空的进度顶着包装箱同步上升，前整形板和后整形板下压包装箱内物料，以补偿抽真空造成的物料形变量，使内衬袋顶部与整形板以及内衬袋其它五个面与包装箱内壁五个面随时保持面接触，保证抽真空后物料外形规整，且与包装箱内腔完全贴合，至物料高度下降至与包装箱高度一致后，抽真空结束，此时的物料外形和包装箱内腔一致；

s5.热封口：抽真空结束后，吸嘴驱动缸带动抽真空吸嘴上升，从内衬袋中抽出，此时活动夹板保持夹紧状态，在抽出抽真空吸嘴后硅胶条变形恢复补偿抽真空吸嘴抽出后的空间，依然保持内衬袋的密封状态；此时通过控制箱控制热封口组件的电加热片开始加热，加热一定时间后，聚合物内衬袋的被夹紧部分经加热软化后两层聚合物薄膜熔合，然后电加热片停止加热，活动夹板继续保持夹紧一定时间，待内衬袋封口冷却后打开活动夹板，完成热封口；

s6.封箱打包：升降平台下降至原位，将包装箱送至出料装置输出，把封口后的内衬袋整理平整，盖上包装箱的盖子，胶带封口后完成物料包装。

上述步骤s4中，真空泵抽真空的真空度不超过0.07mpa。

本发明具有以下优点：

1)利用机械力补偿压缩和抽真空结合的方法，解决了丝状物料的高密度包装问题，且在提高包装密度的同时具备整形功能，包装外形规则，利于仓储、运输，并降低包装及储运成本；

2)真空密封包装可有效降低物料在搬运过程中的造碎，且利于物料的保湿、保鲜，可提高物料保质期；

3)包装的物料不结团、结块，拆封后易于松散，且松散后的物料性状和包装前区别不大；

4)设备各功能部件高度集成，操作简便，可有效降低劳动强度；

5)设备自动化程度高，拥有完善的物流通道，可与生产线上、下游设备无缝对接，构成完整的生产制造、包装一体化生产线。

本发明利用机械力补偿压缩和抽真空相结合的方式，使丝状物料在包装后提高其密度并保持规则的外形，可使其与外包装箱内腔壁贴合，完全填充至外包装箱中，有效解决了丝状物料包装密度较低，且在抽真空后外形不规则的问题。

附图说明

图1是本发明设备的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的a向视图；

图4是图3中的b处放大图；

图5-1是抽真空吸嘴的结构示意图；

图5-2是图5-1的侧视图。

图中：1-机架、2-控制箱、3-抽真空装置、31-抽真空吸嘴、32-吸嘴驱动缸、33-真空管路、34-过滤罐、35-真空泵、36-连接杆、4-热封口组件、41-固定夹板、42-活动夹板、43-夹板驱动缸、44-悬臂、411-电加热片、412-特氟龙耐热布、421-硅胶条、5-整形板、51-前整形板、52-后整形板、6-升降平台、61-底座、62-升降机构、63-输送辊道、64-升降缸、7-进料装置、8-出料装置、a-包装箱、b-内衬袋。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明所述提高丝状物料包装密度及整形的方法，是在包装箱内装入聚合物制作的内衬袋，将丝状物料装入内衬袋中，将抽真空装置插入内衬袋内抽取真空，再采用机械压力下压装满丝状物料的内衬袋，通过抽真空和机械压力相结合的方式，提高丝状物料的包装密度并使内衬袋与包装箱内腔壁贴合，得到规整的丝状物料包外形。。所述丝状物料为烟丝或烟梗丝或再造烟叶丝以及性状相似的物料，丝状物料填充值为4.0～10.0cm³/g，包装规格为10～200kg/箱。

实现上述方法的设备如图1、图2、图3所示，包括矩形框架结构的机架1、设置于机架内下部的升降平台6、安装于机架上位于升降平台上方的整形板5、安装于机架上位于整形板上方的热封口组件4、安装于机架上位于热封口组件上方的可升降的抽真空装置3、安装于机架上的控制箱2、分别设置于升降平台6两侧的进料装置7和出料装置8。

所述机架1使用钢型材焊接制作，作为该设备的主体框架，其余各装置安装于机架上，以实现该设备的功能。

所述升降平台6设有底座61、安装于底座上的升降机构62、安装于升降机构顶部的输送辊道63。升降平台两侧连接进料装置和出料装置形成物流通道，同时作为物料包装箱的支撑平台。升降平台使用气动、电动或者液压升降机构实现升降功能，本实施例升降平台的升降机构62为结构简单、运行平稳的剪刀叉升降机构，在其一个剪刀臂上连接有升降缸64，升降缸与控制箱2电连接，由控制箱2控制升降缸工作，升降缸可为气缸、电动缸或者液压缸，本实施例采用气缸。

所述整形板5用于在抽真空过程中对聚合物包装袋的上表面整形，以保证上表面的平整。整形板包括前整形板51和后整形板52，前整形板51和后整形板52之间留有一条间隙，用于供包装丝状物的内衬袋穿过后到达热封口组件4的固定夹板和活动夹板之间。前整形板51和后整形板52均为矩形板，水平设置并位于同一高度位置。

所述热封口组件4用于在抽真空完成后对聚合物内衬袋的热封口，设有一条固定夹板41和与固定夹板相对的活动夹板42，活动夹板上连接有可推动活动夹板水平往复移动的夹板驱动缸43，固定夹板和活动夹板分别位于后整形板和前整形板上方。所述夹板驱动缸43的缸体安装在机架上，活塞杆水平向前，在活塞杆端头安装有一悬臂44，所述活动夹板42安装于悬臂底部，通过夹板驱动缸带动悬臂及活动夹板往复移动，实现活动夹板与固定夹板的夹紧和松开。在固定夹板夹持面装有覆盖整个夹板长度的电加热片411和覆盖在电加热片表面的特氟龙耐热布412，用于对聚合物内衬袋的加热封口，点加热片411为电阻加热片。在活动夹板夹持面装有硅胶条421，以保证夹紧内衬袋时的气密性。所述夹板驱动缸43可为气缸、电动缸或者液压缸，本实施例采用气缸。

所述抽真空装置3设有通过真空管路33连接真空泵35的抽真空吸嘴31、驱动抽真空吸嘴升降的吸嘴驱动缸32，所述抽真空吸嘴朝下对向固定夹板和活动夹板之间。吸嘴驱动缸32的缸体安装于机架上，活塞杆竖直朝下，在活塞杆外端安装有水平的连接杆36，连接杆外端与真空吸嘴31固定连接，真空吸嘴可由吸嘴驱动缸带动升降，插入固定夹板和活动夹板之间或者退出。所述抽真空吸嘴31如图5-1和图5-2所示，其端部为分叉的扁形中空管。所述真空管路33连接过滤罐34，过滤罐34出气接口连接真空泵35，可将抽真空时进入真空管路中的杂质进行过滤，防止杂质进入真空泵。真空泵35可采用无油干式机械真空泵。

所述进料装置7和出料装置8均为辊道输送机，进料装置7、出料装置8和升降平台6的辊道面在同一高度。

所述控制箱2用于设备的控制及手动操作，所述夹板驱动缸43、吸嘴驱动缸32、升降缸64、真空泵35、电加热片411均与控制箱2电连接，通过控制箱控制进料装置7的驱动电机启停，吸嘴驱动缸32的动作、夹板驱动缸43的动作、真空泵35的启停、热封口组件的电加热片411的加热开始、停止及加热时间的设置，升降缸64的动作、以及出料装置8的驱动电机启停等。所述夹板驱动缸43、吸嘴驱动缸32、升降缸64采用气缸时，夹板驱动气缸、吸嘴驱动气缸及升降气缸分别通过气路连接至压缩空气源，由控制箱2控制各气缸对应的电磁阀完成相关动作。控制箱2的控制系统设置采用现有技术即可实现。

所述控制箱2安装于机架上部，可节省安装空间，使设备结构更加紧凑，减小占地空间。控制箱的箱体也可以作为机架的一部分，部分部件可以安装于控制箱箱体上。例如，可以将抽真空装置3、热封口组件4的一些部件安装在控制箱箱体上，将后整形板52通过吊杆安装于箱体下方，前整形板51通过吊杆安装于机架上。

采用本发明所述设备提高丝状物料包装密度及整形的方法如下：

s1.物料装填：准备顶部开口，其它面封闭的包装箱(a)，将聚合物(如聚氯乙烯)制作的内衬袋b衬于包装箱中，从顶部开口按要求定量装填丝状物料，物料高度高于包装箱高度。本实施例的包装箱采用长×宽×高＝600mm×520mm×420mm的瓦楞纸箱，用于包装微波膨胀烟梗丝，填充值为6.5cm³/g，整丝率＞50％，碎丝率＜2％，物料初始高度约为680mm，体积约为0.21m³。

s2.物料输送：将装填好物料的包装箱a转移至进料装置7，并输送至升降平台6的包装工位。

s3.内衬袋装夹：包装箱准确到位后，人工将内衬袋b上口整理平整后穿过前整形板51和后整形板52之间的间隙，伸入到热封口组件4的固定夹板41和处于打开位置的活动夹板42之间；然后通过控制箱2启动吸嘴驱动缸32，驱动抽真空吸嘴31下降插入内衬袋b中，随后通过控制箱2启动夹板驱动缸43，驱动活动夹板42向固定夹板靠拢，将内衬袋b和被内衬袋包裹住的抽真空吸嘴31夹紧，夹板硅胶条421的变形量补偿抽真空吸嘴所占空间，使内衬袋b开口形成密封，为整形抽真空做好准备。

s4.整形抽真空：通过控制箱2启动真空泵35开始抽真空，同时启动升降缸64，升降平台6跟随抽真空的进度顶着包装箱a同步上升，前整形板51和后整形板52下压包装箱内物料，以补偿抽真空造成的物料形变量即体积的缩小，使内衬袋顶部与整形板以及内衬袋其它五个面与包装箱内壁五个面随时保持面接触，从而保证抽真空后物料外形规整，且与包装箱内腔完全贴合。至物料高度下降至与包装箱高度一致后，抽真空结束，此时的物料外形和包装箱内腔一致。抽真空的真空度和抽真空时间要根据具体的丝状物料和包装规格确定，尤其是抽真空的真空度不能过高，否则物料过于紧实会使物料结块并增加造碎，通常真空度不超过0.07mpa。

s5.热封口：抽真空结束后，吸嘴驱动缸32带动抽真空吸嘴31上升，从内衬袋b中抽出，此时活动夹板42保持夹紧状态，在抽出抽真空吸嘴31后硅胶条421变形恢复补偿抽真空吸嘴抽出后的空间，依然保持内衬袋的密封状态；此时通过控制箱2控制热封口组件4的电加热片411开始加热，加热一定时间后，聚合物内衬袋的被夹紧部分经加热软化后两层聚合物薄膜熔合，然后电加热片停止加热，活动夹板继续保持夹紧一定时间，待内衬袋封口冷却后打开活动夹板，完成热封口。

s6.封箱打包：升降平台6下降至原位，将包装箱送至出料装置8输出，把封口后的内衬袋b整理平整，盖上包装箱a的盖子，胶带封口后完成物料包装。包装完成后体积为0.13m³，约为包装前的62％，松散后物料填充值为6.45cm³/g，整丝率＞50％，碎丝率＜2.5％。

本发明在具备基本的密封包装的同时，利用机械力补偿压缩和抽真空相结合的方式，有效解决了丝状物料包装密度较低，且在抽真空后外形不规则的问题，使丝状物料在包装后保持规则的外形，如规则的长方体、圆柱体等，并可使其与外包装箱内腔壁贴合，完全填充至外包装箱中。其具有真空包装的优点，物料被大气压力均匀压缩，互相填补空隙，紧致而不紧实，可有效降低搬运中的振动对物料的影响，降低物料造碎，在拆包后物料易于松散，抽真空后物料不易氧化；包装后的物料可多层堆码，包装箱不易破损，有效降低包装、仓储、运输成本。

以上所述仅为本发明的优选实施方案，而不是全部的实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。