CN105819016A - 苗木缠绕包装机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种苗木缠绕包装机，包括缠绕架，所述缠绕架上开设有放置树木的包扎槽，所述包扎槽一侧开口，缠绕架一侧设置有与所述包扎槽同轴的缠绕圈，所述缠绕圈上连接有薄膜卷，缠绕圈一侧开口的圆环，缠绕圈外缘由多组连接在缠绕架上的摩擦轮夹紧，所述摩擦轮通过摩擦轮电机驱动。通过由电感式传感器做为的接近开关完成平移运动的行程设置。通过支撑拉伸机构来支撑和适应不同长度苗木。完成薄膜的螺旋运动缠绕到需要的产品上，以达到包装的目的，实现半自动化包装效果，减少人力物力，从而提高生产效率。

Description

苗木缠绕包装机

技术领域

本发明涉及一种用于包装苗木的苗木缠绕包装机。

背景技术

花草苗木的种植改善了环境美化了阳台和办公室，带给大家愉悦的心情。近年来各地的苗木电商逐渐发展壮大。人们也常在网上购买花草苗木，收到包裹后发现了苗木在物流过程中的常用薄膜进行包装。据研究苗木运输过程中薄膜包在苗木的根部和主杆上可以防止苗木失水，提高植物的移植成活率。苗木的包裹的外形是有较高强度的三棱柱形的纸盒。然而，各地花木卖家都采用的是手工的缠绕薄膜的方式，工作效率较低。

目前市场上的薄膜机是一种带有电气装置的包装机械，又称裹包机。机器是利用拉伸膜的张力卷绕各种散装物体或整装物体，使其包装成一整体，减少包装物的表面擦伤，防止货物在搬运过程的损坏，起到防尘，防潮及保洁作用。常见分为托盘式缠绕机、压顶式阻拉型缠绕机、预拉型自动薄膜缠绕裹包机等。市场上仍然没有用来包装苗木的设备。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种苗木缠绕包装机，代替人工的操作，降低劳动强度提高效率。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种苗木缠绕包装机，包括缠绕架，所述缠绕架上开设有放置树木的包扎槽，所述包扎槽一侧开口，缠绕架一侧设置有与所述包扎槽同轴的缠绕圈，所述缠绕圈上连接有薄膜卷，缠绕圈一侧开口的圆环，缠绕圈外缘由多组连接在缠绕架上的摩擦轮夹紧，所述摩擦轮通过摩擦轮电机驱动。

进一步的，所述缠绕圈外缘开设有一道摩擦槽，所述摩擦轮嵌设在所述摩擦槽中。

进一步的，所述缠绕架可拆卸的连接在一横梁上，所述横梁通过丝杆螺母机构连接在缠绕机底座上，所述缠绕机底座两端设置有M型架，所述横梁通过步进电机驱动丝杆螺母机构在所述的两个M型架之间移动。

进一步的，所述丝杆螺母机构包括一对光杆和一丝杆，所述的光杆和丝杆连接在两个M型架之间。

进一步的，所述缠绕机底座两端分别设置有一接近开关。

进一步的，所述M型架上通过一组可平行移动的支撑杆连接有V型架。

优选的，所述缠绕架上连接有把手。

优选的，所述包扎槽为圆形。

本发明的有益效果是:

1、结构巧妙：通过缠绕旋转机构的缺口设计，可以直接将苗木的枝干放入缠绕圈而不需要苗木的根球或者树冠穿入缠绕圈。

2、使用方便：步进电机和减速电机的转速均可实时调节，方便调节缠绕力和缠绕密度大小。

3、用途多样：缠绕旋转机构的相对独立可以取下后使用聚合物锂离子电池供电运转。

a.在野外为种植状态的苗木进行枝干缠绕作业。

b.在野外对苗木的嫁接处进行缠绕作业。

c.改进后可以完成对苗木的包绳作业。

d.增加刷子和供漆***后可以对苗木进行防虫漆的粉刷。

4、适应性好：M形和V形伸缩支架，的设计可以拉伸适用不同长度的苗木，接近开关的位置也可以进行调整控制缠绕作业的长度区域的。

5、成本低廉：设备大部分采用了标准件和现有元件，非标件较少，生产制造成本比较容易成本较低。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为苗木缠绕包装机整体结构示意图；

图2为缠绕架结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

参照图1、图2所示，一种苗木缠绕包装机，包括缠绕架1，所述缠绕架1上开设有放置树木的圆形的包扎槽11，所述包扎槽11一侧开口，缠绕架1一侧设置有与所述包扎槽11同轴的缠绕圈2，所述缠绕圈2上连接有薄膜卷3，缠绕圈2一侧开口的圆环，缠绕圈2外缘由多组连接在缠绕架1上的摩擦轮12夹紧，所述摩擦轮12通过摩擦轮电机13驱动。所述缠绕圈2外缘开设有一道摩擦槽21，所述摩擦轮12嵌设在所述摩擦槽21中。

在包扎苗木时，所述缠绕架1可拆卸的连接在一横梁4上，所述横梁4通过丝杆螺母机构连接在缠绕机底座5上，所述缠绕机底座5两端设置有M型架6，所述横梁4通过步进电机7驱动丝杆螺母机构在所述的两个M型架6之间移动。所述丝杆螺母机构包括一对光杆8和一丝杆9，所述的光杆8和丝杆9连接在两个M型架6之间。所述缠绕机底座5两端分别设置有一接近开关51。所述M型架6上通过一组可平行移动的支撑杆61连接有V型架62。

为了方便苗木缠绕包装机手持使用，所述缠绕架1上连接有把手14。

从苹果削皮机上获得灵感，使薄膜旋转并移动，从而使其一层一层的包裹在物品上。我们采用了开口的缠绕圈、缠绕架、摩擦轮、摩擦轮电机和PWM电机调速控制器，做为旋转机构的元件。通过电机直接带动摩擦轮驱动缠绕圈进行完成旋转运动。采用了丝杆、螺母、联轴器、光杆、滑块、步进电机、驱动器和控制器，做为平移运动机构的元件。通过步进电机带动丝杆旋转，螺母滑动完成平移运动。通过调节缠绕圈的转速，丝杆的转速和方向完成薄膜的螺旋缠绕参数设定。通过由电感式传感器做为的接近开关完成平移运动的行程设置。通过支撑拉伸机构来支撑和适应不同长度苗木。完成薄膜的螺旋运动缠绕到需要的产品上，以达到包装的目的，实现半自动化包装效果，减少人力物力，从而提高生产效率。

缠绕圈外圆面上的摩擦槽，由摩擦滚轮的进行支撑、定位和驱动，即确保缠绕圈的位置和运动，限制缠绕圈的5个自由度，保证其能够在摩擦轮提供的动力下旋转。由两根光杆和一根丝杆支撑旋转机构，并由丝杆旋转带动旋转机构在设备上平移，既起到驱动作用又起到支撑作用。由工业铝型材型材做为机架通过角件等标准件进行连接构成设备基体对运动机构和部件起到支撑作用。当设备工作时，丝杠通过步进电机带动驱动螺母和滑板移动，摩擦轮通过摩擦带动缠绕圈转动，缠绕圈转动时使定位在上面的薄膜卷转动，移动和转动复合形成螺旋运动，将薄膜缠绕到对应的苗木上，保证每次缠绕的量，受到的力均匀。

通过缠绕圈的旋转和移动使薄膜螺旋包裹在的苗木表面，在控制器和旋钮开关的控制下调节转速和进给速度。旋转机构由多个电机同时驱动工作，就像多驱车一样，可以给缠绕圈提供稳定的动力，不会存在死点以及卡死的现象。

通过步进电机带动丝杠转动驱动螺母水平移动。步进电机转速均匀加减速度和变向性能好，可以保证匀速运动，包装均匀。横梁固定在两根光杆上，保证了横梁以及固定在横梁上的旋转机构的重量可以分散，减少丝杆的径向受力，使机构平稳的移动。

可以根据包装长度的不同来调整两个电感式接近开关的位置，从而控制旋转机构的平移范围，从而控制了缠绕包装的范围。

为了保证***可靠工作，有效的控制***设计也非常重要。该控制***设有位置反馈装置，采用了PWM直流电机调速装置，采用了步进电机细分驱动装置和步进电机运行控制装置。

通过在缠绕圈外缘开摩擦槽，方便摩擦轮的支撑和定位，即确保缠绕圈的位置要求，限制缠绕圈的5个自由度，保证其能够在主动轮提供的动力下旋转。同时确定支架的安装与调试保证高度位置和回转中心位置。薄膜的位置确定，回转的方向，通过缠绕圈上孔的位置来定位。支架型材采用角铁固定起到支撑作用。在横梁部分有紧固螺栓，可以让缠绕架能够拆卸，手持包装部分去包装不易移动的物品。

当***工作时，电机带动摩擦轮，摩擦轮带动缠绕圈转动，缠绕圈转动时使定位在上面的薄膜转动，将薄膜不停的缠绕到所需产品上，保证每次缠绕的量，受到的力均匀，包装装置通过丝杠螺母进行传动，使每次放置在上面的苗木都能被平稳均匀的纳入到缠绕圈的包装范围。

主要零部件的功能如下：

1．缠绕圈旋转机构：电机和PWM调速电路固定在底板上，电机直接带动摩擦轮，摩擦轮卡在开口环的T形槽内，带动缠绕圈转动，实现薄膜的旋转运动。

2．丝杆螺母平移机构：由步进电机带动丝杆旋转推动螺母移动，再两个光杆的支持下，螺母带动机构的平移。

3．机架和苗木支撑：利用型材构建了设备的整体框架，采用M型架和V型架的滑动机构适应不同长度的苗木。

机构载荷的计算：

1、导轨额定载荷的预算

工作台重量M=3.233kg，因此导轨载荷为：

F=M*9.8N/kg=31.68N

2、滑动导轨的计算

根据导轨的初步尺寸和形状，以及受力情况，求出导轨面上的压力分布，然后算出导轨面上的平均比压和最高比压，其值低于使用经验所推荐的许用比压值。

为了使导轨磨损均匀及提高工作寿命，导轨上的压力应尽可能平均，从表中可得，许用最大比压约为许用平均比压的二倍，因此在实际设计实验中，通常只计算平均比压。

P′=[M/BL]≤[P](公斤/厘米²)

P′——平均比压(公斤/厘米²)；

M——导轨面所承受的总重量（公斤）；

B——导轨的水平投影宽度（厘米）；

L——与工作台接触的导轨面总长度（厘米）；

[p]——许用平均比压(公斤/厘米²)，

P′=3.233/(20*2)=0.081(公斤/厘米²)

[p]=0.25~0.40p′<[p]则导轨尺寸设计合理

3、丝杆的受力分析

设计内容：确定丝杠传动的总体设计方案；丝杠传动的设计校核计算。

丝杆轴向总变形量：

δ=δF+δT+δa+δt=1.256*10-4mm+7.379*10-5mm+5.664*10-5mm+1.1*10-6=2.571*10-4mm

丝杆的轴向刚度Kδ=F/δ=12.3*104

刚度条件[Kδ]--丝杆允许轴向刚度

Kδ小于[Kδ]=18*104所以符合条件

重复定位度△=±Fst/Kδ=5.364*10-5mm

Kδ：轴向刚度；Fst：导轨间最大静摩擦力

[△]=0.05mm

△<[△]所以符合要求

4、丝杆的稳定性计算

设计丝杆的长度为l=615mm，i=d3/4=2.25。按两端连接可得μ=2。

丝杆的柔度：ul/i=546.7

则临界载荷为：Fc=340/[1+0.00013(ul/i)]*π(d3/2)2=542.51N

稳定性计算：Ssc=Fc/F=17.12>2.5，故稳定性条件满足。

5、电机的选用

5.1计算电动机的容量

丝杆螺杆螺母摩擦阻力大，自锁时低于0.5，常在0.3～0.4。根据机械传动效率，螺杆

螺母=0.40，滚子轴承=0.98，联轴器=0.99，则

η=η1*η2*η3=0.40×0.98×0.99=0.39

所以电动机所需工作功率为：

P=Fv/η=40.6W

5.2.确定电动机的转速

其中：v为螺母轴向移动速度，m/s；为螺杆中径，mm。则计算得n=15.05r/min

5.3丝杆驱动电动的选择

本设计中使用的丝杆需要经常起动、制动和正反转等情况，按工作要求和条件，选用步进电机。采用42型二相步进电机，具有了体积小控制方便的优点，除了可无级调节转速，还在起停阶段和微升阶段具有很好的控制性能，步进电机本身还有制动功能，不需设置减速器。

5.4主要零件的加工工艺分析

选择主体上的缠绕圈，缠绕架进行加工工艺分析。

5.4.1缠绕圈的加工工艺分析

该零件为断开的圈环状零件，材料为铝，最大的加工要点是从工艺上避免变形，根据零件形状特征，制定的加工工艺为：压板装夹—精铣端面—点孔—钻孔—粗铣外形—精铣外形—精车另一端面（以外圆找正）—车梯形槽—压板装夹—铣开口—钻孔—攻丝—去毛刺。根据上述特征制定以下工艺路线和加工工艺过程卡，见表1。

表1缠绕圈加工工艺过程卡

5.4.2缠绕架的加工工艺分析

该零件为板状零件，材料为铝，最大的加工要点保证孔位的位置度精度，根据零件形状特征，制定的加工工艺为：压板装夹—精铣端面—点孔—钻孔—粗铣外形—精铣外形—零件反面（百分表找正直边）压板装夹—粗铣电机安装沉孔-精铣电机安装沉孔—点孔-钻孔—平口钳抓夹-点孔-钻孔—平口钳抓夹-点孔-钻孔—钳工攻丝。根据上述特征制定以下工艺路线和加工工艺过程卡，见表2。

表2缠绕架加工工艺过程卡

综上所述，本发明具有以下特点：

结构巧妙：通过缠绕旋转机构的缺口设计，可以直接将苗木的枝干放入缠绕圈而不需要苗木的根球或者树冠穿入缠绕圈。

使用方便：步进电机和减速电机的转速均可实时调节，方便调节缠绕力和缠绕密度大小。

用途多样：缠绕旋转机构的相对独立可以取下后使用聚合物锂离子电池供电运转。

a.在野外为种植状态的苗木进行枝干缠绕作业。

b.在野外对苗木的嫁接处进行缠绕作业。

c.改进后可以完成对苗木的包绳作业。

d.增加刷子和供漆***后可以对苗木进行防虫漆的粉刷。

适应性好：M形和V形伸缩支架，的设计可以拉伸适用不同长度的苗木，接近开关的位置也可以进行调整控制缠绕作业的长度区域的。

成本低廉：设备大部分采用了标准件和现有元件，非标件较少，生产制造成本比较容易成本较低。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种苗木缠绕包装机，其特征在于：包括缠绕架（1），所述缠绕架（1）上开设有放置树木的包扎槽（11），所述包扎槽（11）一侧开口，缠绕架（1）一侧设置有与所述包扎槽（11）同轴的缠绕圈（2），所述缠绕圈（2）上连接有薄膜卷（3），缠绕圈（2）一侧开口的圆环，缠绕圈（2）外缘由多组连接在缠绕架（1）上的摩擦轮（12）夹紧，所述摩擦轮（12）通过摩擦轮电机（13）驱动。

2.根据权利要求1所述的苗木缠绕包装机，其特征在于：所述缠绕圈（2）外缘开设有一道摩擦槽（21），所述摩擦轮（12）嵌设在所述摩擦槽（21）中。

3.根据权利要求1所述的苗木缠绕包装机，其特征在于：所述缠绕架（1）可拆卸的连接在一横梁（4）上，所述横梁（4）通过丝杆螺母机构连接在缠绕机底座（5）上，所述缠绕机底座（5）两端设置有M型架（6），所述横梁（4）通过步进电机（7）驱动丝杆螺母机构在所述的两个M型架（6）之间移动。

4.根据权利要求3所述的苗木缠绕包装机，其特征在于：所述丝杆螺母机构包括一对光杆（8）和一丝杆（9），所述的光杆（8）和丝杆（9）连接在两个M型架（6）之间。

5.根据权利要求3所述的苗木缠绕包装机，其特征在于：所述缠绕机底座（5）两端分别设置有一接近开关（51）。

6.根据权利要求3所述的苗木缠绕包装机，其特征在于：所述M型架（6）上通过一组可平行移动的支撑杆（61）连接有V型架（62）。

7.根据权利要求1所述的苗木缠绕包装机，其特征在于：所述缠绕架（1）上连接有把手（14）。

8.根据权利要求1所述的苗木缠绕包装机，其特征在于：所述包扎槽（11）为圆形。