CN112623308A - 卷材自动包装线用缠绕包装机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷材自动包装线用缠绕包装机，包括固定框架、用于将包装材料缠绕在卷材上的缠绕小车、用于存放至少两种包装材料且用于向缠绕小车补充包装材料的卷库和设置于固定框架上且用于引导缠绕小车进行运行的环形轨道、用于带动卷材旋转的旋转地辊、卷材内孔检查装置及控制***。本发明的卷材自动包装线用缠绕包装机，通过设置缠绕小车、环形轨道和卷库的配合，可以实现卷材上包装材料的缠绕，提高卷材的包装效率；在每次缠绕包装之前通过卷材内孔检查装置对卷材内孔进行检查分析判定是否具备缠绕包装条件，有效防止缠绕小车发生碰撞事故；而且由卷库自动对缠绕小车补充包装材料，可减少人工干预的次数，自动化程度高。

Description

卷材自动包装线用缠绕包装机

技术领域

本发明属于卷材包装设备技术领域，具体地说，本发明涉及一种卷材自动包装线用缠绕包装机。

背景技术

钢铁行业的冷轧板或铝行业的冷轧铝板一般为0.15～3mm厚，类似企业生产的产品多以卷状交货，称 为钢卷或铝卷，以下统一简称为卷材，此类卷材一般内孔为φ508或φ610mm，外径为φ700～φ2400mm， 宽度为800～2200mm。交货前为了保证卷材不会锈蚀和损伤，会对卷材进行包装，包括内层防锈包装和外 层机械防护包装，内层防锈包装主要指在卷材内孔设置防锈纸或薄膜。对于卷材的内层防锈包装，目前绝 大多数企业都是采用人工包装，或者采用少量的机械辅助设备，如公开号为CN101804873A的专利文献公 开了一种钢卷缠绕薄膜自动包装设备。

而采用机械辅助设备对进行卷材内层防锈包装，均存在以下问题：

1、最核心的包装材料张力问题未能解决：在缠绕的不同点包装材料所承受的力是完全不同的，有的地 方有拉力，有的地方则没有，现有技术的包装设备采用弹簧(或气弹簧)类型的蓄能机构，理论上可以解 决上述问题，但实际运行时会由于运行速度、包装材料的性能等原因造成频繁的包装材料断裂，因此，对 包装材料的性能要求比较高，需要使用到配套的进口缠绕膜，如果使用国产缠绕膜，断膜的概率很高，进 而影响包装效率。

2、由于张力控制的问题导致现有技术的包装设备没有办法同时包装不同的包装材料，一般只能用于包 装拉伸缠绕膜。

3、卷材内孔是没有任何物体支撑的(不像常用的纸卷里面有个硬纸筒)，很有可能出现最里面的一圈 塌陷(称为内孔塌边)，在没有检测***的情况时，容易出现轨道或梭子与塌陷部位发生撞击事故，现有方 法是在直径为508mm的内孔的上下两处设置对射式光电传感器，但很大概率会出现塌边但能避开对射式光 电传感器的光线的情况，导致射式光电传感器不能有效检测；

4、现有的缠绕包装机带有梭子更换机构，其对于包装材料的补充，都是用一段导轨引导相同的一列梭 车去替换已经用完包装材料的梭车，每次更换都需要人工干预，影响包装效率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种卷材自动包装线用缠绕 包装机，目的是提高包装效率。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：卷材自动包装线用缠绕包装机，包括固定框架、用于 将包装材料缠绕在卷材上的缠绕小车、用于存放至少两种包装材料且用于向缠绕小车补充包装材料的卷库 和设置于固定框架上且用于引导缠绕小车进行运行的环形轨道、用于带动卷材旋转的旋转地辊、卷材内孔 检查装置及控制***。

所述缠绕小车包括用于产生沿环形轨道行驶的驱动力的驱动小车、与驱动小车连接的控制小车、与控 制小车连接的纸盒小车、设置于纸盒小车上且用于装载纸卷的纸盒、与纸盒小车连接的膜盒小车和设置于 膜盒小车上且用于装载膜卷的膜盒；纸盒、膜盒被设置成在更换膜卷时分别能够相对于纸盒小车、膜盒小 车进行直线移动，以使纸盒、膜盒分别能够被从纸盒小车、膜盒小车中抽出，纸盒、膜盒并被移动至所述 卷库中。

所述驱动小车包括第一车架、可旋转的设置于第一车架上的摆动轮组件、与所述环形轨道的第一表面 接触的驱动轮、与环形轨道的第二表面接触的从动轮和用于提供使驱动轮进行转动的驱动力的第一电机， 摆动轮组件包括与环形轨道的第一表面接触的第一上车轮、与环形轨道的第二表面接触的第一下车轮和与 环形轨道的第三表面接触的侧导向轮，第一表面和第二表面相平行，第三表面与第一表面和第二表面相垂 直。

所述纸盒小车包括第三车架、可旋转的设置于第三车架上且与环形轨道的第一表面接触的第三上车轮、 可旋转的设置于第三车架上且与环形轨道的第二表面接触的第三下车轮和用于提供使纸盒进行运转的驱动 力的第二电机，第二电机通过第一联轴器、第二联轴器与纸盒连接。

所述纸盒包括第一框架、可旋转的设置于第一框架上的纸卷轴、设置于第一框架上且用于接受来自所 述第一联轴器的驱动力的第一主动带轮组件、与纸卷轴连接的第一从动带轮以及与第一主动带轮组件和第 一从动带轮相配合的第一皮带。

所述第一主动带轮组件包括设置于所述第一框架上的第一带轮轴、第一限位件、设置于第一带轮轴上 的第一主动带轮和设置于第一主动带轮上且与所述第一联轴器配合的第二联轴器，第一联轴器和第二联轴 器为磁性联轴器，第一联轴器通过紧固件与所述第二电机连接，第一限位件安装在第一主动带轮前端的内 孔中，以使第一联轴器和第二联轴器之间的距离保持在1-3mm。

所述膜盒小车包括第四车架、可旋转的设置于第四车架上且与环形轨道的第一表面接触的第四上车轮、 可旋转的设置于第四车架上且与环形轨道的第二表面接触的第四下车轮和用于提供使膜盒行运转的驱动力 的第三电机，第三电机通过第三联轴器、第四联轴器与膜盒连接。

所述膜盒包括第二框架、可旋转的设置于第二框架上的涨紧轴、设置于第二框架上且用于接受来自所 述第三联轴器的驱动力的第二主动带轮组件、与涨紧轴连接的第二从动带轮、与第二主动带轮组件和第二 从动带轮相配合的第二皮带以及设置于第二框架上且用于引导包装纸的导辊组件。

所述第二主动带轮组件包括设置于所述第二框架上的第二带轮轴、第二限位件、设置于第二带轮轴上 的第二主动带轮和设置于第二主动带轮上且与所述第三联轴器配合的第四联轴器，第三联轴器和第四联轴 器为磁性联轴器，第三联轴器通过紧固件与所述第三电机连接，第二限位件安装在第二主动带轮前端的内 孔中，以使第三联轴器和第四联轴器之间的距离保持在1-3mm。

所述环形轨道包括固定轨道、可直线移动的设置于固定轨道上的移动轨道、设置于固定轨道上的第一 轨道板、设置于移动轨道上的第二轨道板、用于对移动轨道进行导向的导向装置和与移动轨道连接且用于 控制移动轨道在打开状态与闭合状态之间进行切换的位置调节装置；在移动轨道处于闭合状态时，第一轨 道板与第二轨道板拼合，形成引导缠绕小车运行的环形移动路径。

所述第一轨道板与所述第二轨道板闭合后形状近似于一个四角圆弧过渡的矩形，过渡圆弧较大便于缠 绕小车通过，第一轨道板与第二轨道板沿水平方向中间部分均为直线段，直线段长度大于待包装卷材的最 大宽度，

所述位置调节装置包括设置于所述移动轨道上的驱动机构、与驱动机构的动力输出端连接的主动链轮、 设置于移动轨道上的从动链轮以及与主动链轮和从动链轮相啮合的链条，从动链轮设置两个，主动链轮位 于两个从动链轮之间。

所述环形轨道还包括与所述固定轨道固定连接的两件提升梁，提升梁与所述固定框架为滑动连接，用 于在固定轨道升降时引导固定轨道做直线运动。

所述提升梁包括与所述固定轨道连接的梁体和可旋转的设置于梁体两端的导向轮。

所述卷库包括承载架、设置于承载架上的轴承座、可旋转的设置且用于放置膜盒和纸盒的转盘、用于 控制转盘进行旋转的旋转驱动组件以及设置于轴承座上且用于将转盘内的包装材料推入到缠绕小车上的推 拉卷装置，转盘与轴承座连接且转盘上可放置多个膜盒和纸盒。

所述转盘包括旋转支架、用于放置纸盒的纸盒吊架和用于放置膜盒的膜盒吊架，纸盒吊架和膜盒吊架 设置于旋转支架上，纸盒吊架和膜盒吊架均设置多个且在旋转支架上沿周向分布。

所述膜盒吊架包括第一吊架体以及设置于第一吊架体上的第一滑轨，膜盒放置在第一吊架体的内腔体 中且膜盒由第一滑轨进行宽度方向定位，膜盒在第一吊架体内的深度方向定位则利用第一吊架体内的机械 止挡。

所述卷库还包括用于控制所述轴承座进行直线移动的横移装置，横移装置包括与所述承载架转动连接 的横移执行器以及与横移执行器和轴承座连接的浮动接头。

所述推拉卷装置包括与所述轴承座连接的第三吊架、设置于第三吊架上的推拉执行器、设置于推拉执 行器上且用于吸附膜盒或纸盒的电磁铁。

所述旋转驱动组件包括设置于所述轴承座上的旋转驱动电机和旋转驱动电机的电机轴固定连接的驱动 齿轮，所述转盘通过外齿式回转支承与轴承座连接，驱动齿轮与外齿式回转支承的外齿圈啮合。

所述卷材自动包装线用缠绕包装机还包括设置于所述固定框架上的底部夹持***，底部夹持***包括 机架、用于夹持包装膜的膜夹持组件和用于切断包装纸的切纸组件，膜夹持组件和切纸组件设置于机架上 且膜夹持组件和切纸组件在机架上的位置可调节。

所述膜夹持组件包括第一夹钳、与第一夹钳相配合以夹持包装膜的第二夹钳、用于熔焊位于第一夹钳 和第二夹钳之间的包装膜的熔焊装置以及用于将位于第一夹钳和第二夹钳之间的包装膜切断的熔断装置。

所述膜夹持组件还包括第一架体以及设置于第一架体上的第一夹持执行器、第二夹持执行器和第三夹 持执行器，第一架体为可移动的设置于所述机架上，所述第一夹钳、第二夹钳和熔焊装置为可旋转的设置 于第一架体上且第一夹钳、第二夹钳和熔焊装置的旋转中心线为同一直线，第一夹持执行器与第一夹钳连 接且第一夹持执行器用于控制第一夹钳进行转动，第二夹持执行器与第二夹钳连接且第二夹持执行器用于 控制第二夹钳进行转动，第三夹持执行器与熔焊装置且第三夹持执行器用于控制熔焊装置转动，熔断装置 设置于第二夹钳上。

所述第一夹钳包括第一钳体和设置于第一钳体上且用于与包装膜接触的第一垫板，所述第二夹钳包括 第二钳体和设置于第二钳体上且用于与包装膜接触的第二垫板，第一垫板和第二垫板均采用软质材料制成。

所述熔焊装置包括第一固定板、设置于第一固定板上的熔焊板和设置于熔焊板上且用于对熔焊板进行 加热的第一加热元件，所述熔断装置包括第二固定板、设置于第二固定板上的电阻丝和与所述第二夹钳连 接且用于控制第二固定板进行移动的第四夹持执行器。

所述切纸组件包括第二架体、可移动设置且用于***包装膜与包装纸之间的挑杆、可旋转设置且用于 与包装纸接触的纸辊筒和可旋转设置且用于切断包装纸的切刀。

所述切纸组件还包括用于控制所述挑杆进行移动的第一切纸执行器、用于控制所述纸辊筒进行旋转的 第二切纸执行器和用于控制所述切刀进行旋转的第三切纸执行器，第一切纸执行器、第二切纸执行器和第 三切纸执行器设置于第二架体上，纸辊筒的旋转中心线和切刀的旋转中心线为同一直线，挑杆的高度大于 纸辊筒的高度，纸辊筒的高度大于切刀的高度。

所述底部夹持***还包括用于控制所述膜夹持组件进行移动的第一驱动机构和用于控制所述切纸组件 进行移动的第二驱动机构，第一驱动机构和第二驱动机构设置于所述机架上，膜夹持组件和切纸组件的移 动方向相平行。

所述旋转地辊为两带驱动装置的可旋转的辊体，卷材放置在旋转地辊上，旋转地辊转动时可通过摩擦 力驱动卷材旋转，实现整个圆周方向的包装。

所述卷材内孔检查装置包括支架和相机，所述支架将相机固定在环形轨道的底部，所述相机可在每次 缠绕包装前对卷材内孔拍照。

所述控制***对所述卷材内孔检查装置拍摄的照片进行分析判定是否符合缠绕包装条件，并控制缠绕 包装机的所有动作。

本发明的卷材自动包装线用缠绕包装机，通过设置缠绕小车、环形轨道和卷库的配合，可以实现卷材 上包装材料的缠绕，提高卷材的包装效率；而且由卷库自动对缠绕小车补充包装材料，可减少人工干预的 次数，自动化程度高。

本发明的卷材自动包装线用缠绕包装机，通过设置缠绕小车、环形轨道和卷库的配合，可以实现卷材 上包装材料的缠绕，提高卷材的包装效率；而且由卷库自动对缠绕小车补充包装材料，可减少人工干预的 次数，自动化程度高。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明卷材自动包装线用缠绕包装机的结构示意图；

图2是本发明卷材自动包装线用缠绕包装机的正视图；

图3是本发明卷材自动包装线用缠绕包装机的俯视图；

图4是环形轨道的结构示意图(闭合状态)；

图5是环形轨道处于打开状态时的主视图；

图6是固定轨道的结构示意图；

图7是移动轨道的结构示意图；

图8是固定轨道与移动轨道闭合状态示意图；

图9是导向装置的结构示意图；

图10是提升梁的结构示意图；

图11是轨道与滑触线安装示意图；

图12是缠绕小车的结构示意图；

图13是缠绕小车的主视图；

图14是缠绕小车在纸盒和膜盒取出后的结构示意图；

图15是缠绕小车在纸盒和膜盒取出后的主视图；

图16是驱动小车的结构示意图；

图17是驱动小车的剖视图；

图18是控制小车的结构示意图；

图19是集电器的结构示意图；

图20是控制小车与环形轨道配合示意图；

图21是纸盒小车的结构示意图；

图22是第三车架的结构示意图；

图23是纸盒的结构示意图；

图24是第一框架的结构示意图；

图25是纸卷轴的剖视图；

图26是第一主动带轮的剖视图；

图27是膜盒小车的结构示意图；

图28是膜盒的结构示意图；

图29是膜盒的剖视图；

图30是卷库的结构示意图；

图31是卷库的俯视图；

图32是图31中A-A剖视图；

图33是图31中B-B剖视图；

图34是转盘的结构示意图；

图35是膜盒吊架的结构示意图；

图36是纸盒吊架的结构示意图；

图37是推拉卷装置的结构示意图；

图38是膜盒安装到膜盒吊架内主视图

图39是底部夹持***的结构示意图；

图40是膜夹持组件的结构示意图；

图41是第二夹钳与熔断装置的装配示意图；

图42是熔焊装置的结构示意图；

图43是切纸组件的结构示意图；

图44是上部夹持***的结构示意图；

图45是运动控制装置与夹持执行装置的连接示意图；

图46是运动控制装置的局部结构示意图；

图中标记为：50、卷材；51、固定框架；52、环形轨道；521、固定轨道；5211、第一检测板；5212、 第一轨道板；522移动轨道；5221、第二检测板；5222、第三检测板；5225、第二轨道板；523、导向装置； 5231、导向框架、5232、上导向轨道；5233、直线导轨；5234、滑块；526、滑触线；527、提升梁；5271、 梁体；5272、吊挂件；5273、导向轮；529、缠绕小车锁定装置；520、位置调节装置；53、缠绕小车；531、 驱动小车；5311、摆动轮组件；5312、第一车架；5313、第一电机；5314、电机安装架；5315、驱动轮； 5316、加压装置；5317、从动轮；532、控制小车；5321、第二车架；5322、第二上车轮；5323、伺服控制 器；5324、集电器；5325、第一接近开关；5326、第二下车轮；5327、第二接近开关；5328、第三接近开 关；53241、集电器支架；53242、碳刷；53243、导向轴；53244、铜套；53245、压缩弹簧；533、纸盒小 车；5331、第三车架；5332、第一联轴器；5333、第三上车轮；5334、集电器；5335、第一传感器；5337、 第二电机；5338、伺服控制器；5339、第三下车轮；53311、尼龙板；53312、电机固定板；53313、第一导 轴；53314、第一滑道；53315、第一定位块；534、膜盒小车；5341、第四车架；5342、第三联轴器；5343、 第四上车轮；5344、集电器；5345、第二传感器；5347、第三电机；5348、伺服控制器；5349、第四下车 轮；53413、第二导轴；53414、第二滑道；53415、第二定位块；535、纸盒；5351、第一框架；5352、纸 卷轴；5353、第二联轴器；5354、第一导套；5355、第二滑块；5356、第一滑块；5358、第一主动带轮组 件；5359、第一皮带；53511、第三金属板；53521、芯轴；53522、筒体；53523、锯齿板；53524、第一从 动带轮；53581、第一带轮轴；53582、第一主动带轮；53583、第一限位件；536、膜盒；5361、第二框架； 5362、涨紧轴；5363、导辊组件；5364、第四滑块；5365、铰链板；5366、第二导套；5368、第三滑块； 5360、第四联轴器；53631、齿轮传动机构；53632、第一导辊；53633、第二导辊；537、第一连接杆；538、 第二连接杆；539、第三连接杆；53010、第一表面；53011、第二表面；53012、第三表面；54、底部夹持 ***；541、机架；542、膜夹持组件；5421、第一钳体；5422、第二钳体；5423、熔焊装置；5425、第一 架体；5426、第一夹持执行器；5427、第二夹持执行器；5428、第三夹持执行器；5429、第四夹持执行器； 54221、第二垫板；54222、第二固定板；54231、第一固定板；54232、熔焊板；54233、第一加热元件；543、 切纸组件；5431、挑杆；5432、纸辊筒；5433、切刀；5434、第二架体；5435、第二限位装置；544、第一 驱动电机；545、第二驱动电机；546、第一链传动机构；547、第二链传动机构；55、旋转地辊；56、卷库； 561、承载架；562、横移装置；5621、变频电机；5622、电动缸；5623、电动缸安装组件；5624、浮动接 头；563、轴承座；564、转盘；5641、旋转支架；5642、纸盒吊架；5643、材料夹钳；5644、膜盒吊架； 56441、第一吊架体；56442、第一滑轨；56421、第二吊架体；56422、第二滑轨；566、旋转驱动组件；567、 外齿式回转支承；568、推拉卷装置；5681、第三吊架；5682、齿形带式悬臂式电缸；5683、变频电机；5684、 电磁铁；569、直线导轨；57、卷材内孔检查装置；58、上部夹持***；5811、Z轴滑台；5812、X轴滑台； 5813、Y轴滑台；5814、X向驱动机构；5815、Y向驱动机构；5816、Z向驱动机构；5817、第一夹板；5818、 第二夹板；5819、齿轮传动机构；5820、固定桁架；59、控制***。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本 领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1至图46所示，本发明提供了一种卷材自动包装线用缠绕包装机，包括固定框架、用于将包装材 料缠绕在卷材上的缠绕小车、用于存放至少两种包装材料且用于向缠绕小车补充包装材料的卷库和设置于 固定框架上且用于引导缠绕小车进行运行的环形轨道。

如图5至图24所示，环形轨道包括固定轨道521、可直线移动的设置于固定轨道521上的移动轨道522、 设置于固定轨道521上的第一轨道板5212、设置于移动轨道522上的第二轨道板5225、用于对移动轨道522 进行导向的导向装置523和与移动轨道522连接且用于控制移动轨道522在打开状态与闭合状态之间进行 切换的位置调节装置520；在移动轨道522处于闭合状态时，移动轨道522将固定轨道521的下端开口封闭， 第一轨道板5212与第二轨道板5225拼合，形成引导缠绕小车运行的环形移动路径。

具体地说，在卷材缠绕包装机中，环形轨道主要作为缠绕小车的运行轨道，并且为缠绕小车提供电力 供应。为了配合待包装卷材的进出，环形轨道整体要具有可上下移动、可打开和闭合等功能，环形轨道为 沿竖直方向可移动的设置于卷材缠绕包装机的固定框架上。而且，环形轨道上的几个特定位置设置了检测 点，用于缠绕小车判断所处的位置。

如图5至图8所示，固定轨道521具有一定的长度，固定轨道521的长度方向与第一方向相平行，第 一方向为水平方向，移动轨道522大致呈L形结构，移动轨道522的长度方向与第一方向相平行，移动轨 道522的移动方向并与固定轨道521的长度方向相平行，导向装置523与固定轨道521连接，导向装置523 用于在移动轨道522沿第一方向移动过程中对移动轨道522提供导向作用。第一轨道板5212与固定轨道521 固定连接，且第一轨道板5212沿着固定轨道521的内边缘设置。第二轨道板5225与移动轨道522固定连 接，且第二轨道板5225沿着移动轨道522的内边缘设置。在移动轨道522处于闭合状态时，移动轨道522 穿过卷材的中心孔，移动轨道522位于固定轨道521的下方，第一轨道板5212与第二轨道板5225拼合， 形成引导缠绕小车运行的环形移动路径，环形移动路径为封闭环形，在对卷材包装过程中，缠绕小车沿着 由第一轨道板5212与第二轨道板5225形成的环形移动路径进行运行，将包装材料缠绕在卷材上。

第一轨道板5212与第二轨道板5225在闭合后的形状近似于一个四角圆弧过渡的矩形，过渡圆弧较大 便于缠绕小车通过，第一轨道板5212与第二轨道板5225沿水平方向中间部分均为直线段，直线段长度略 大于待包装的卷材的宽度，第一轨道板5212设为直线段是为了保证缠绕小车在该区域运行时与待包装的卷 材的内孔轴线距离保持恒定，第二轨道板5225设为直线段是为了缠绕小车在该位置停止。

如图4至图8所示，环形轨道还包括用于检测缠绕小车的位置的检测装置，检测装置包括设置在第一 轨道板5212上设有第一检测板5211，第二轨道板5225上设有第二检测板5221和第三检测板5222，第一 检测板5211用于缠绕小车在到达home位置时被缠绕小车上的接近开关检测到，第二检测板5221用于缠绕 小车在到达切纸位置时被缠绕小车上的接近开关检测到，第二检测板5221用于缠绕小车在到达检修位置时 被缠绕小车上的接近开关检测到。缠绕小车移动至切纸位置处时，由缠绕包装机的切纸组件对包装材料进 行切断。

如图4至图5和图9所示，导向装置523包括导向框架5231以及设置于导向框架5231上的直线导轨 5233，移动轨道522上设置有与直线导轨5233相配合的滑块5234。导向框架5231与固定轨道521固定连 接，直线导轨5233为固定设置在导向框架5231上，导向框架5231位于固定轨道521的外部，滑块5234 固定设置在移动轨道522的下端，移动轨道522位于直线导轨5233的侧上方，滑块5234设置多个，所有 滑块5234为沿移动轨道522的长度方向依次布置，滑块5234与直线导轨5233为滑动连接。

如图5至图7所示，位置调节装置520主要用于带动移动轨道522沿直线导轨5233移动，也即使得第 二轨道板5225与第一轨道板5212分离，移动轨道522带动第二轨道板5225移动至固定轨道521的外侧。 固定轨道521的下端呈敞开状态，便于卷材的进出。位置调节装置520实现的途径有很多，例如液压缸、 气缸、电机加链轮等，该处结构如同本领域技术人员所公知的那样，在此不再赘述。

如图11所示，第一轨道板5212和第二轨道板5225上均设置有滑触线，滑触线是用于为缠绕小车提供 电力的，滑触线沿环形移动路径进行布置，滑触线与缠绕小车的集电器相接触。

如图12至图29所示，缠绕小车包括用于产生沿环形轨道行驶的驱动力的驱动小车531、与驱动小车 531连接的控制小车532、与控制小车532连接的纸盒小车533、设置于纸盒小车533上且用于装载纸卷的 纸盒、与纸盒小车533连接的膜盒小车534和设置于膜盒小车534上且用于装载膜卷的膜盒；纸盒被设置 成在更换纸卷时能够相对于纸盒小车533进行直线移动，以使纸盒能够被从纸盒小车533中抽出；膜盒也 被设置成在更换膜卷时能够相对于膜盒小车534进行直线移动，以使膜盒能够被从膜盒小车534中抽出。

驱动小车531带动控制小车532、纸盒小车533和膜盒小车534沿着环形轨道进行移动，缠绕小车并能 够从待包装卷材的内孔中穿过，将包装材料卷绕在待包装卷材上。如图12至图15所示，驱动小车531通 过第一连接杆537与控制小车532连接，控制小车532通过第二连接杆538与纸盒小车533连接，纸盒小 车533通过第三连接杆539与膜盒小车534连接。

如图12至图17所示，驱动小车531包括第一车架5312、加压装置5316、可旋转的设置于第一车架5312 上的摆动轮组件5311、与环形轨道的第一表面接触的驱动轮5315、与环形轨道的第二表面接触的从动轮5317 和用于提供使驱动轮5315进行转动的驱动力的第一电机5313，摆动轮组件5311包括与环形轨道的第一表 面53010接触的第一上车轮53112、与环形轨道的第二表面53011接触的第一下车轮53114和与环形轨道的 第三表面53012接触的侧导向轮53113。第一表面、第二表面和第三表面为环形轨道上的轨道板的外表面， 轨道板为封闭环形结构，第一表面和第二表面相平行，第一表面和第二表面为轨道板厚度方向上的相对两 表面，第三表面与第一表面和第二表面相垂直，第三表面为竖直面。

如图16和图17所示，驱动小车531还包括可旋转的设置于第一车架5312上的电机安装架和与第一电 机5313连接的减速器，第一电机5313设置在电机安装架上，减速器的输出轴与驱动轮5315连接，驱动轮 5315设置两个，两个驱动轮5315为同轴设置，驱动轮5315的轴线与第二方向相平行，从动轮5317的轴线 也与第二方向相平行，第二方向为水平方向且第二方向与缠绕小车的行驶方向相垂直。电机安装架与第一 车架5312为转动连接，电机安装架的旋转中心线与第二方向相平行，第一电机5313与电机安装架固定连 接，与第一电机5313的电机轴连接的减速器具有两个输出轴，该减速器的两个输出轴上分别固定设置一个 驱动轮5315，驱动轮5315与减速器的输出轴同步转动。第一电机5313为带减速器的伺服电机，并配有增 量式编码器和制动器，这样可通过增量式编码器的读数获知运行的距离，再配合缠绕小车上的三个接近开 关在环形轨道上三个检测板处触发信号的次数等数据，就能获知缠绕小车每圈在环形轨道上的位置和已经 旋转的圈数。

如图16和图17所示，从动轮5317设置在第一车架5312的长度方向上的一端，摆动轮组件5311设置 在第一车架5312的长度方向上的另一端，摆动轮组件5311的旋转中心线与第二方向相平行。摆动轮组件 5311还包括与第一车架5312转动连接的安装板53111，第一上车轮53112、第一下车轮53114和侧导向轮 53113为可旋转的设置于安装板53111上，第一上车轮53112、第一下车轮53114和侧导向轮53113均为圆 柱体，第一上车轮53112的外圆面与第一表面接触，第一下车轮53114的外圆面与第二表面接触，侧导向轮 53113的外圆面与第三表面接触，第一上车轮53112和第一下车轮53114的轴线与第二方向相平行，侧导向轮53113的轴线与第二方向相垂直。第一上车轮53112和第一下车轮53114均设置多个且第一上车轮53112 和第一下车轮53114的数量相同，所有第一上车轮53112、所有第一下车轮53114均分分别处于与摆动轮组 件5311的旋转中心线相垂直的同一直线上，且各个第一上车轮53112分别与一个第一下车轮53114处于与 第一表面相垂直的同一直线上，轨道板夹在第一上车轮53112和第一下车轮53114之间，轨道板也夹在驱动 轮5315和从动轮5317之间。

如图16和图17所示，摆动轮组件5311设置两个，两个摆动轮组件5311为对称布置且两个摆动轮组件 5311处于与第二方向相平行的同一直线上，环形轨道具有两个第三表面，第一表面和第二表面位于两个第 三表面之间，两个摆动轮组件5311的侧导向轮53113分别与一个第三表面接触，轨道板位于两个摆动轮组 件5311的侧导向轮53113之间。摆动轮组件5311实际运行时不会做360转动，只是小幅度的摆动，该摆动 没有动力来源，只是为了适应其运行的环形轨道的转弯半径。同时摆动轮组件5311的两侧导向轮53113的 间隙正好与轨道板宽度匹配，起到缠绕小车运行对中功能。

如图16和图17所示，加压装置5316是用于使驱动轮5315与环形轨道的第一表面始终保持接触状态， 将弹簧的弹力转化为驱动轮的5315对环形轨道的第一表面的正压力，该处结构如同本领域技术人员所公知 的那样，在此不再赘述。

如图12至图15、图18至图20所示，控制小车532包括第二车架5321、与环形轨道的第一表面接触 的第二上车轮5322、与环形轨道的第二表面接触的第二下车轮5326、伺服控制器5232、集电器5324以及 接近开关5325，第二上车轮5322和第二下车轮5326为可旋转的设置于第二车架5321上，伺服控制器5232、 第一接近开关5325、第二接近开关5327、第三接近开关5328设置在第二车架5321上。第二车架5321通 过第一连接杆537与第一车架5312连接，第一连接杆537的一端与第一车架5312转动连接，第一连接杆 537的另一端与第二车架5321转动连接。第二上车轮5322和第二下车轮5326均为圆柱体，第二上车轮5322 的外圆面与第一表面接触，第二下车轮5326的外圆面与第二表面接触，第一上车轮53112和第一下车轮 53114的轴线与第二方向相平行。第二上车轮5322和第二下车轮5326均设置四个，每两个第二上车轮5322 为同轴设置，每两个第二下车轮5326为同轴设置，且各个第二上车轮5322分别与一个第二下车轮5326处 于与第一表面相垂直的同一直线上，轨道板夹在第二上车轮5322和第二下车轮5326之间。

如图12至图15、图18至图20所示，集电器5324安装在第二下车轮5326的轮轴上，靠绕轴转动以适 应环形轨道的曲率半径，第二下车轮5326的轮轴与第二车架5321连接。集电器5324与环形轨道的轨道板 上设置的滑触线相接触，控制小车532通过集电器5324从滑触线取电后用于向驱动小车531的第一电机5313 和伺服控制器5323供电，通过伺服控制器5323对第一电机5313进行精确控制。

如图19和图20所示，集电器5324包括集电器支架53241、碳刷53242、导向轴53243、铜套53244和 压缩弹簧53245。每个集电器5324有两组碳刷。集电器5324通过铜套53244套在第二下车轮5326的轮轴 上，轴向不固定，依靠碳刷53242与环形轨道上的滑触线配合保证轴向位置，集电器高度方向与下面的车 轮始终保持一致。但碳刷可以沿着导向轴53243上下运动，压缩弹簧53245会将碳刷53242顶起，保证碳 刷始终与滑触线内的铜条保持接触。控制小车532上至少应安装两组集电器5324，一组集电器5324用于取 DC24V控制电，另一组集电器5324用于取驱动电机用的强电，本例中强电为DC600V。本例中为了提高取 电的可靠性，控制小车532上布置了四组集电器，即控制小车532的四个第二下车轮5326的轮轴上均安装 了集电器。

第一接近开关5325、第二接近开关5327、第三接近开关5328安装在第二车架5321上，检测部位朝向 轨道板一侧，接近开关5325与轨道板的距离大于接近开关5325的检测距离，例如本例中接近开关检测距 离8mm，但接近开关调整至距离轨道板的第一表面12mm的位置处，这样控制小车532在正常运行时不会 有信号。通过在环形轨道的轨道板上一些特定位置再安装一块6mm厚的检测板时，控制小车532就可以检 测到信号，在本实施例中，三个接近开关检测位置分别为整个缠绕小车在环形轨道中的home位置、切纸位 置和检修位置，即第一接近开关5325对应第一检测板5211用于缠绕小车在到达home位置时触发信号，第 二接近开关5327对应第二检测板5222用于缠绕小车在到达切纸位置时触发信号，第三接近开关5328对应 第三检测板5221用于缠绕小车在到达检修位置时被缠绕小车上的接近开关检测到。

如图12至图15、图21至图25所示，纸盒小车533包括第三车架5331、可旋转的设置于第三车架5331 上且与环形轨道的第一表面接触的第三上车轮5333、可旋转的设置于第三车架5331上且与环形轨道的第二 表面接触的第三下车轮5339和用于提供使纸盒进行运转的驱动力的第二电机5337，第二电机5337通过第 一联轴器5332与纸盒连接。第三车架5331通过第二连接杆538与第二车架5321连接，第二连接杆538的 一端与第二车架5321转动连接，第二连接杆538的另一端与第三车架5331转动连接。第三上车轮5333和 第三下车轮5339均为圆柱体，第三上车轮5333的外圆面与第一表面接触，第三下车轮5339的外圆面与第 二表面接触，第一上车轮53112和第一下车轮53114的轴线与第二方向相平行。第三上车轮5333和第三下 车轮5339均设置四个，每两个第三上车轮5333为同轴设置，每两个第三下车轮5339为同轴设置，且各个 第三上车轮5333分别与一个第三下车轮5339处于与第一表面相垂直的同一直线上，轨道板夹在第三上车 轮5333和第三下车轮5339之间。

如图12至图15、图21至图25所示，第三车架5331上设置有电机固定板53312，第二电机5337固定 设置在电机固定板53312上，第二电机5337的轴线与第二方向相平行。第三车架5331上设置有第一定位 块53315，第一定位块53315是用于与设置在环形轨道上的缠绕小车锁定装置529相配合，在缠绕小车回到 环形轨道上的home位置时，缠绕小车锁定装置嵌入第一定位块53315上设置的定位槽中，将缠绕小车锁定 在home位置。第三车架5331上设置有用于对纸盒进行导向的第一导轴53313和第一滑道53314，第一导 轴53313为在第三车架5331上设置的杆状构件，第一导轴53313的长度方向与第二方向相平行，第一滑道53314为在第一车架5312上设置的滑槽，第一滑道53314的长度方向与第二方向相平行，纸盒位于第一导 轴53313和第一滑道53314之间。

如图21至图26所示，第一联轴器5332与第二电机5337的电机轴固定连接，第一联轴器5332是通过 键固定在第二电机5337的电机轴上，电机轴的端部用一螺钉固定第一联轴器5332，防止第一联轴器5332 窜出，螺钉与第一联轴器5332的端面(该端面是指第一联轴器5332的远离第二电机5337的一端的端面， 该端面与电机轴轴线相垂直)之间的垂直距离是固定的，以保证未来安装纸盒后第一联轴器5332与纸盒内 的第二联轴器5353之间的距离保持在1-3mm，防止两者距离突变，太小会造成纸盒难以被拉出，太大降低 磁力从而影响扭矩。第一联轴器5332为磁性联轴器，其结构如同本领域技术人员所公知的那样，第一联轴 器5332主要包括第一法兰块和设置于第一法兰块上的多个永磁体，第一法兰块为圆盘状结构且第一法兰块 固定在第二电机5337的电机轴上，第一法兰块与第二电机5337的电机轴同轴，所有永磁体在第一法兰块 上为沿周向均匀分布，第一法兰块的外圈用环氧树脂或其余材料包覆防止永磁铁掉落，磁性联轴器用于将 第二电机5337的产生的扭矩传递给纸盒。

如图21所示，集电器5334安装在第三下车轮5339的轮轴上，靠绕轴转动以适应环形轨道的曲率半径， 第三下车轮5339的轮轴与第三车架5331连接。集电器5334与环形轨道的轨道板上设置的滑触线相接触， 纸盒小车533通过集电器5334从滑触线取电后用于向纸盒小车533的第二电机5337和伺服控制器5338供 电，通过伺服控制器5338对第二电机5337进行精确控制，伺服控制器5338设置在第三车架5331上，伺 服控制器5338用于控制第二电机5337，第二电机5337为伺服电机。集电器5334的结构与集电器5324的 结构基本相同，纸盒小车533上至少应安装两组集电器5334，一组集电器5334用于取DC24V控制电，另 一组集电器5334用于取第二电机5337用的强电，本例中强电为DC600V。本例中为了提高取电的可靠性， 控制小车532上布置了四组集电器，即纸盒小车533的四个第三下车轮5339的轮轴上均安装了集电器。

如图21所示，第三车架5331上设有第一传感器5335，第一传感器5335是用于测量与纸卷的中心之间 的距离，第一传感器5335优选为激光测距传感器。第一传感器5335安装时带有一定的朝上的倾角，正好 使得第一传感器5335发射的激光对应未来安装纸盒后纸卷的中心，通过测得的与纸卷中心之间的距离可以 判断纸盒小车533内有无纸盒、以及纸盒内纸的量。

如图12至图15、图23至图25所示，纸盒包括第一框架5351、可旋转的设置于第一框架5351上的纸 卷轴5352、设置于第一框架5351上且用于接受来自第一联轴器5332的驱动力的第一主动带轮组件5358、 与纸卷轴5352连接的第一从动带轮53524、与第一主动带轮组件5358和第一从动带轮53524相配合的第一 皮带5359。纸卷轴5352用于套装纸卷，纸卷轴5352的轴线与第二方向相平行，第一从动带轮53524与纸 卷轴5352为同轴连接。第一框架5351为可沿直线移动的设置于第三车架5331上，第一框架5351移动时 的移动方向与第二方向相平行，第一框架5351移动时可以带动纸卷轴5352及纸卷同步移动。第二电机5337运转时，第二电机5337产生的扭矩通过第一联轴器5332传递至第一主动带轮组件5358，使第一主动带轮 组件5358转动，第一主动带轮组件5358带动第一皮带5359运转，第一皮带5359带动第一从动带轮53524 转动，第一从动带轮53524带动纸卷轴5352同步转动，纸卷轴5352带动纸卷同步转动，实现包装纸的释 放或回收。

如图23和图26所示，第一主动带轮组件5358包括设置于第一框架5351上的第一带轮轴53581、第一 限位件53583、设置于第一带轮轴53581上的第一主动带轮53582和设置于第一主动带轮53582上且与第一 联轴器5332配合的第二联轴器5353，第一联轴器5332和第二联轴器5353为磁性联轴器，第一联轴器5332 通过紧固件与第二电机5337连接，第一限位件安装在第一主动带轮的内孔中，以使第一联轴器和第二联轴 器之间的距离保持在1-3mm。第一带轮轴53581与第一框架5351固定连接，第一带轮轴53581的轴线与第 二方向相平行，第一主动带轮53582通过轴承安装在第一带轮轴53581上，第一主动带轮53582可以转动， 第二联轴器5353与第一主动带轮53582为同轴固定连接。在纸盒安装在纸盒小车533上后，第一联轴器5332 与第二联轴器5353为相对布置且两者同轴，第一联轴器5332和第二联轴器5353的结构基本相同，第二联 轴器5353主要包括第二法兰块和设置于第二法兰块上的多个永磁体，第二法兰块为圆盘状结构且第二法兰 块固定在第一主动带轮53582上，第二法兰块与第一主动带轮53582同轴，所有永磁体在第二法兰块上为 沿周向均匀分布，第二法兰块的外圈用环氧树脂或其余材料包覆防止永磁铁掉落，第二联轴器5353用于接 受来自第一联轴器5332的扭矩。

如图23和图26所示，第一限位件53583为圆球形结构，第一限位件53583固定设置在第一主动带轮 53582的端部，第一联轴器5332是在中心处通过螺钉安装在第二电机5337的电机轴上，在纸盒安装在纸盒 小车533上后，第一联轴器5332与第二联轴器5353之间具有一定的距离，第一限位件53583夹在该螺钉 的头部与第一主动带轮53582之间，以使第一联轴器5332和第二联轴器5353之间的距离保持在1-3mm。 第一联轴器5332上的各个永磁铁分别与第二联轴器5353上的一个永磁铁为异性磁极相对设置，利用磁极 相吸的原理达到传递扭矩的目的。

采用磁性联轴器有如下优点：

1、扭矩传递更平稳，当遇到卡阻等异常情形时，会出现打滑防止拉断包装材料；

2、由于磁性联轴器为非接触式传递扭矩，传递扭矩的两者易于实现快速脱离和再次结合，适合纸盒需 要频繁拉出、推进纸盒小车的工况。

如图23和图25所示，纸卷轴5352包括芯轴53521、套设于芯轴53521上的筒体53522和设置于筒体 53522上的锯齿板53523，芯轴53521固定设置在第一框架5351上，芯轴53521的轴线与第二方向相平行， 筒体53522为内部中空的圆柱体，筒体53522通过轴承安装在芯轴53521上，筒体53522与芯轴53521为 同轴设置，筒体53522用于套装纸卷，筒体53522相对于芯轴53521可以转动。筒体53522作为纸卷的支 撑部位，锯齿板53523是用于使纸卷与筒体53522保持相对固定，锯齿板53523设置两个且两个锯齿板53523 与筒体53522为同轴固定连接，锯齿板53523具有用于嵌入纸卷中的凸齿，凸齿设置多个且所有凸齿为在 锯齿板53523的外边缘沿整个周向均匀分布，凸齿沿径向朝向筒体53522的外圆面外伸出。第一从动带轮 53524固定设置在筒体53522的一端，两个锯齿板53523位于第一从动带轮53524的同一侧，且两个锯齿板 53523之间具有一定的距离，第一从动带轮53524的外直径大于筒体53522的外直径，第一从动带轮53524 带动筒体53522同步转动，筒体53522带动纸卷同步转动。

纸卷筒设置为该结构是为了与另外一个设备分纸机配合使用，可根据每次需要使用的纸量定量卷曲， 分纸机与本专利关联度不高，不再赘述。

作为优选的，第一皮带5359为同步带，第一主动带轮53582和第一从动带轮53524均为同步带轮。

如图21、图22和图23所示，纸盒还包括设置于第一框架5351上的第一导套5354、第一滑块5356和 第二滑块5355。第一导套5354与第一导轴53313为滑动连接，第一导套5354具有让第一导轴53313*** 的轴孔，第一导套5354的轴孔的轴线与第二方向相平行，第一导套5354设置两个且两个第一导套5354为 同轴设置。第一滑块5356与第一框架5351为滑动连接，用于在纸盒小车533相对于纸盒移动时起到支撑 和导向作用，第一滑块5356用于***到第一框架5351上的第一滑道53314中。第一滑块5356和第二滑块 5355具有一定的长度，第一滑块5356和第二滑块5355的长度方向与第二方向相平行，第一滑块5356固定 设置在第一框架5351的长度方向上的一端，第二滑块5355和第一导套5354固定设置在第一框架5351的 长度方向上的另一端，纸卷轴5352位于第一滑块5356和第二滑块5355之间。

作为优选的，第一导套5354采用润滑效果较好的材料制作，例如铜、含油尼龙等材质，安装到纸盒小 车533上时与第一导轴53313形成配合，可准确定位纸盒与纸盒小车533的相对位置，第一导套5354靠向 推入纸盒小车533的一端内孔设有15度倒角。第一滑块5356和第二滑块5355采用尼龙制作而成，第一滑 块5356和第二滑块5355固定在第一框架5351上，作为支撑和导向作用。当纸盒安装在纸盒小车533内时， 通过第一导套5354与第一导轴53313的配合以及第一滑块5356与第一滑道53314的配合，对纸盒小车533 形成导向，此时第二滑块5355不起作用。但在卷库内时，则由第二滑块5355与卷库上的第二滑轨相配合 以及由第一滑块5356与卷库上的另一第二滑轨相配合，对纸盒小车533形成导向和支撑，第一导套5354 不起作用。

纸盒安装到纸盒小车533内时，通过前文描述的导套、滑块配合可形成上下、左右及旋转运动等几个 方向自由度的约束，纸盒一直运动到纸盒小车533最内部时，第一限位件53583会顶住固定第一联轴器5332 中心处的螺钉。由于该螺钉与第一联轴器5332的端面的距离是固定的，第一限位件53583与第一联轴器5332 端面的距离也是固定的，这就能保证每次安装后第一联轴器5332和第二联轴器5353之间的距离是固定的， 一般将第一联轴器5332和第二联轴器5353之间的距离控制在1-3mm，防止两者距离突变，太小会造成纸 盒难以被拉出，太大降低磁力从而影响扭矩。

如图23和图24所示，纸盒还包括设置于第一框架5351上的第三金属板53511，第三金属板采用导磁 效果较好的金属材质制成。第三金属板是用于与设置在卷库上的电磁铁相配合，第三金属板由卷库上的电 磁铁吸附。卷库自动换纸盒时，无论是推还是拉纸盒，推拉卷装置的电磁铁都是直接接触的第三金属板。

如图12至图15、图27至图29所示，膜盒小车534包括第四车架5341、可旋转的设置于第四车架5341 上且与环形轨道的第一表面接触的第四上车轮5343、可旋转的设置于第四车架5341上且与环形轨道的第二 表面接触的第四下车轮5349和用于提供使膜盒行运转的驱动力的第三电机5347，第三电机5347通过第三 联轴器5342与膜盒连接。第四车架5341通过第三连接杆539与第三车架5331连接，第三连接杆539的一 端与第三车架5331转动连接，第三连接杆539的另一端与第四车架5341转动连接。第四上车轮5343和第 四下车轮5349均为圆柱体，第四上车轮5343的外圆面与第一表面接触，第四下车轮5349的外圆面与第二 表面接触，第一上车轮53112和第一下车轮53114的轴线与第二方向相平行。第四上车轮5343和第四下车 轮5349均设置四个，每两个第四上车轮5343为同轴设置，每两个第四下车轮5349为同轴设置，且各个第 四上车轮5343分别与一个第四下车轮5349处于与第一表面相垂直的同一直线上，轨道板夹在第四上车轮 5343和第四下车轮5349之间。

如图27所示，第三电机5347固定设置在第四车架5341上，第三电机5347的轴线与第二方向相平行。 第四车架5341上设置有第二定位块53415，第二定位块53415是用于与设置在环形轨道上的缠绕小车锁定 装置529相配合，在缠绕小车回到环形轨道上的home位置时，锁定装置嵌入第二定位块53415上设置的定 位槽中，将缠绕小车锁定在home位置。第四车架5341上设置有用于对膜盒进行导向的第二导轴53413和 第二滑道53414，第二导轴53413为在第四车架5341上设置的杆状构件，第二导轴53413的长度方向与第 二方向相平行，第二滑道53414为在第一车架5312上设置的滑槽，第二滑道53414的长度方向与第二方向 相平行，膜盒位于第二导轴53413和第二滑道53414之间。

如图27所示，第三联轴器5342与第三电机5347的电机轴固定连接，第三联轴器5342是通过键固定 在第三电机5347的电机轴上，电机轴的端部用一螺钉固定第三联轴器5342，防止第三联轴器5342窜出， 螺钉与第三联轴器5342的端面(该端面是指第三联轴器5342的远离第三电机5347的一端的端面，该端面 与电机轴轴线相垂直)之间的垂直距离1-3mm，以保证未来安装膜盒后第三联轴器5342与膜盒内的第四联 轴器5360之间的距离恒定，防止两者距离太大降低磁力从而影响扭矩。第三联轴器5342为磁性联轴器， 其结构如同本领域技术人员所公知的那样，第三联轴器5342主要包括第三法兰块和设置于第三法兰块上的 多个永磁体，第三法兰块为圆盘状结构且第三法兰块固定在第三电机5347的电机轴上，第三法兰块与第三 电机5347的电机轴同轴，所有永磁体在第三法兰块上为沿周向均匀分布，第三法兰块的外圈用环氧树脂或 其余材料包覆防止永磁铁掉落，磁性联轴器用于将第三电机5347的产生的扭矩传递给膜盒。

如图27所示，集电器5344安装在第四下车轮5349的轮轴上，靠绕轴转动以适应环形轨道的曲率半径， 第四下车轮5349的轮轴与第四车架5341连接。集电器5344与环形轨道的轨道板上设置的滑触线相接触， 控制小车532通过集电器5344从滑触线取电后用于向膜盒小车534的第三电机5347和伺服控制器5348供 电，通过伺服控制器5348对第三电机5347进行精确控制，伺服控制器5348设置在第四车架5341上，伺 服控制器5348用于控制第三电机5347，第三电机5347为伺服电机。集电器5344的结构与集电器5324的 结构基本相同，膜盒小车534上至少应安装两组集电器5344，一组集电器5344用于取DC24V控制电，另 一组集电器5344用于取第三电机5347用的强电，本例中强电为DC600V。本例中为了提高取电的可靠性， 控制小车532上布置了四组集电器，即膜盒小车534的四个第四下车轮5349的轮轴上均安装了集电器。

如图27所示，第四车架5341上设有第二传感器5345，第二传感器5345是用于测量与膜卷的中心之间 的距离，第二传感器5345优选为激光测距传感器。第二传感器5345安装时带有一定的朝上的倾角，正好 使得第二传感器5345发射的激光对应未来安装膜盒后膜卷的中心，通过测得的与膜卷中心之间的距离可以 判断膜盒小车534内有无膜盒、以及膜盒内膜的量。

如图12至图15、图27至图29所示，膜盒包括第二框架5361、可旋转的设置于第二框架5361上的涨 紧轴5362、设置于第二框架5361上且用于接受来自第三联轴器5342的驱动力的第二主动带轮组件、与涨 紧轴5362连接的第二从动带轮、与第二主动带轮组件和第二从动带轮相配合的第二皮带以及设置于第二框 架5361上且用于引导包装纸的导辊组件5363。

涨紧轴5362用于套装膜卷，涨紧轴5362的轴线与第二方向相平行，第二从动带轮与涨紧轴5362为同 轴连接。第二框架5361为可沿直线移动的设置于第四车架5341上，第二框架5361移动时的移动方向与第 二方向相平行，第二框架5361移动时可以带动涨紧轴5362及膜卷同步移动。第三电机5347运转时，第三 电机5347产生的扭矩通过第三联轴器5342传递至第二主动带轮组件，使第二主动带轮组件转动，第二主 动带轮组件带动第二皮带运转，第二皮带带动第二从动带轮转动，第二从动带轮带动涨紧轴5362同步转动， 涨紧轴5362带动膜卷同步转动，实现包装膜的释放或回收。

如图27和图28所示，第二主动带轮组件包括设置于第二框架5361上的第二带轮轴、第二限位件、设 置于第二带轮轴上的第二主动带轮和设置于第二主动带轮上且与第三联轴器5342配合的第四联轴器5360， 第三联轴器5342和第四联轴器5360为磁性联轴器，第三联轴器5342通过紧固件与第三电机5347连接， 第二限位件安装在第二主动带轮的内孔中，以使第三联轴器5342和第四联轴器5360之间的距离保持在 1-3mm。第二带轮轴与第二框架5361固定连接，第二带轮轴的轴线与第二方向相平行，第二主动带轮通过 轴承安装在第二带轮轴上，第二主动带轮可以转动，第四联轴器5360与第二主动带轮为同轴固定连接。在 膜盒安装在膜盒小车534上后，第三联轴器5342与第四联轴器5360为相对布置且两者同轴，第三联轴器 5342和第四联轴器5360的结构基本相同，第四联轴器5360主要包括第四法兰块和设置于第四法兰块上的 多个永磁体，第四法兰块为圆盘状结构且第四法兰块固定在第二主动带轮上，第四法兰块与第二主动带轮 同轴，所有永磁体在第四法兰块上为沿周向均匀分布，第四法兰块的外圈用环氧树脂或其余材料包覆防止 永磁铁掉落，第四联轴器5360用于接受来自第三联轴器5342的扭矩。

如图27和图28所示，第二限位件为圆球形结构，第二限位件固定设置在第二主动带轮的端部，第三 联轴器5342是在中心处通过螺钉安装在第三电机5347的电机轴上，在膜盒安装在膜盒小车534上后，第 三联轴器5342与第四联轴器5360之间具有一定的距离，第二限位件夹在该螺钉的头部与第二主动带轮之 间，以使第三联轴器5342和第四联轴器5360之间的距离保持在1-3mm。第三联轴器5342上的各个永磁铁 分别与第四联轴器5360上的一个永磁铁为异性磁极相对设置，利用磁极相吸的原理达到传递扭矩的目的。

如图28所示，涨紧轴5362用来安装膜卷，涨紧轴5362可以***膜卷的中心孔中，涨紧轴5362与现 有技术中的膜卷固定装置结构相同(可见公告号CN206901479U的实用新型专利)，也即其结构如同本领域 技术人员所公知的那样，在此不再赘述。

作为优选的，第二皮带为同步带，第二主动带轮和第二从动带轮均为同步带轮。

如图27至图29所示，膜盒还包括设置于第二框架5361上的第二导套5366、第三滑块5368和第四滑 块5364。第二导套5366与第二导轴53413为滑动连接，第二导套5366具有让第二导轴53413***的轴孔， 第二导套5366的轴孔的轴线与第二方向相平行，第二导套5366设置两个且两个第二导套5366为同轴设置。 第三滑块5368与第二框架5361为滑动连接，用于在膜盒小车534相对于膜盒移动时起到支撑和导向作用， 第三滑块5368用于***到第二框架5361上的第二滑道53414中。第三滑块5368和第四滑块5364具有一 定的长度，第三滑块5368和第四滑块5364的长度方向与第二方向相平行，第三滑块5368固定设置在第二 框架5361的长度方向上的一端，第四滑块5364和第二导套5366固定设置在第二框架5361的长度方向上 的另一端，涨紧轴5362位于第三滑块5368和第四滑块5364之间。

作为优选的，第二导套5366采用润滑效果较好的材料制作，例如铜、含油尼龙等材质，安装到膜盒小 车534上时与第二导轴53413形成配合，可准确定位膜盒与膜盒小车534的相对位置，第二导套5366靠向 推入膜盒小车534的一端内孔设有15度倒角。第三滑块5368和第四滑块5364采用尼龙制作而成，第三滑 块5368和第四滑块5364固定在第二框架5361上，作为支撑和导向作用。当膜盒安装在膜盒小车534内时， 通过第二导套5366与第二导轴53413的配合以及第三滑块5368与第二滑道53414的配合，对膜盒小车534 形成导向，此时第四滑块5364不起作用。但在卷库内时，则由第四滑块5364与卷库上的第一滑轨相配合 以及由第三滑块5368与卷库上的另一第一滑轨相配合，对膜盒小车534形成导向和支撑，第二导套5366 不起作用。

膜盒安装到膜盒小车534内时，通过前文描述的导套、滑块配合可形成上下、左右及旋转运动等几个 方向自由度的约束，膜盒一直运动到膜盒小车534最内部时，第二限位件会顶住固定第三联轴器5342中心 处的螺钉。由于该螺钉与第三联轴器5342的端面的距离是固定的，第二限位件与第三联轴器5342端面的 距离也是固定的，这就能保证每次安装后第三联轴器5342和第四联轴器5360之间的距离是固定的，一般 将第三联轴器5342和第四联轴器5360之间的距离控制在1-3mm，可保证最优的力矩传递效果。

膜盒还包括设置于第二框架5361上的第四金属板，第四金属板采用导磁效果较好的金属材质制成。第 四金属板是用于与设置在卷库上的电磁铁相配合，第四金属板由卷库上的电磁铁吸附。卷库自动换膜盒时， 无论是推还是拉膜盒，推拉卷装置的电磁铁都是直接接触的第四金属板。

如图28和图29所示，导辊组件第一导辊53632、第二导辊53633和若干个改向辊筒，第一导辊53632 和第二导辊53633通过齿轮传动机构53631相连接。第一导辊53632、第二导辊53633和改向辊筒为可旋转 的设置于第二框架5361上，第一导辊53632、第二导辊53633、改向辊筒为圆柱体且第一导辊53632、第二 导辊53633、改向的轴线与第二方向相平行，第一滑块5356、第一导辊53632、第二导辊53633、改向辊筒 位于膜卷的同一侧，来自膜卷的包装膜首先从第一导辊53632的下方绕过，包装膜并依次绕过第一导辊 53632、第二导辊53633、改向辊筒。齿轮传动机构53631为一级齿轮传动机构，其包括相啮合的两个齿轮， 其中一个齿轮设置在第一导辊53632上，另一个齿轮设置在第二导辊53633上。第二导辊53633的直径大 于第一导辊53632的直径。

包装膜为拉伸缠绕膜，包装膜从膜卷中拉出时在该导辊组件5363内通过，每次拉出时会被强制拉伸， 包装膜的拉伸比例约为1.3倍，将包装膜进行拉伸的目的有两个：一是少量节省材料，二是拉伸后包装在待 包装卷材上有自回复的功能，提高缠绕的紧密程度。

如图28所示，膜盒还包括与第二框架5361转动连接的铰链板5365，铰链板5365可以转动，铰链板 5365的旋转中心线与第二方向相垂直。铰链板5365与第二框架5361之间通过铰链连接，铰链板5365可在 当前位置翻转180度，在需要更换膜卷时，先打开铰链板5365，拿出用完的膜卷，放入新的膜卷后再将铰 链板5365闭合。

缠绕小车的张力控制原理为：在每次包装缠绕小车沿着环形轨道运行第一圈时，纸盒小车533的第二 电机5337和膜盒小车534的第三电机5347的输出扭矩均设定在比较小的数值(此时，纸盒小车533的第 二电机5337的扭矩设定为额定扭矩的5％～10％，膜盒小车534的第三电机5347的扭矩设定为额定扭矩的 5％～10％)，使包装膜的张力值较小，以防止将包装膜的端部从机械手中拉出来(在卷绕卷材的第一圈过程 中，包装膜的端部是由机械手夹持固定)，缠绕小车沿着环形轨道运行第一圈后，完成卷材第一圈的包装， 一旦第一圈包装完成后，包装材料自身已经形成了一圈压紧固定，就可以增大第二电机5337和第三电机5347 的扭矩，此时将纸盒小车533的第二电机5337的扭矩设定为额定扭矩的50％～70％，将膜盒小车534的第 三电机5347的扭矩也设定为额定扭矩的50％～70％，以增大包装纸、包装膜的张力值。

因此，通过在纸盒小车533、膜盒小车534上设置伺服电机，配合整组小车的旋转动态调整膜卷、纸卷 释放或回收的张力，缠绕小车上并安装有伺服控制器，可直接控制伺服电机的转速等数值，进而达到对包 装纸、包装膜张力的控制。

如图30至图38所示，卷库包括承载架561、设置于承载架561上的轴承座563、可旋转的设置且用于 放置膜盒和纸盒的转盘564、用于控制转盘564进行旋转的旋转驱动组件566以及设置于轴承座563上且用 于将转盘564内的包装材料推入到缠绕小车上的推拉卷装置568，转盘564与轴承座563连接且转盘564上 可放置多个膜盒和纸盒。

如图30至图33所示，卷库是用于存放包装材料，类似于加工中心的刀库，包装材料包括包装膜和包 装纸，当缠绕包装机的缠绕小车内的某种包装材料用完后，可以自动完成从包装材料从卷库到缠绕小车的 更换。承载架561设置在卷材缠绕包装机的固定框架上，承载架561与固定框架固定连接。轴承座563为 可移动的设置于承载架561下方，轴承座563能够相对于承载架561进行直线移动，轴承座563相对于承 载座进行移动时的移动方向与第一方向相平行，使转盘564能够与卷材缠绕包装机的缠绕小车位置对齐， 第一方向为水平方向。

如图30至图33所示，轴承座563位于承载架561的下方，承载架561的长度方向与第一方向相平行， 第一方向与环形轨道的长度方向相平行。承载架561底部矩形管下部设有多个螺纹孔，用于固定直线导轨 569里的导轨，轴承座563通过直线导轨569与承载架561连接。

如图30至图33所示，卷库还包括用于控制轴承座563进行直线移动的横移装置562，横移装置562包 括与承载架561转动连接的横移执行器以及与横移执行器和轴承座563连接的浮动接头5624。横移执行器 主要包括变频电机5621和与变频电机5621连接的有杆电缸5622，有杆电缸5622为外购的标准产品，主要 包括缸筒和活塞杆，活塞杆可沿缸筒作直线运动，有杆电缸5622的缸筒通过电动缸安装组件5623安装在 承载架561侧面。变频电机5621与有杆电缸5622直接连接并驱动活塞杆直线运动，变频电机5621配有绝 对值编码器，可获取电动缸运行的实际位置，绝对值编码器与卷材缠绕包装机的控制***电连接。浮动接 头5624用于连接有杆电缸5622的活塞杆与轴承座563。变频电机5621旋转时可以推动轴承座563沿水平 方向做直线运动，实现轴承座563位置的调节，轴承座563移动时带动转盘564、旋转驱动组件566和推拉 卷装置568同步移动。

如图30至图34所示，转盘564的旋转中心线为竖直线，转盘564包括旋转支架5641、用于放置纸盒 的纸盒吊架5642、用于放置膜盒的膜盒吊架5644和用于固定包装材料端部的材料夹钳5643，纸盒吊架5642、 材料夹钳5643、膜盒吊架5644设置于旋转支架5641上，纸盒吊架5642和膜盒吊架5644均设置多个，所 有纸盒吊架5642在旋转支架5641上为沿周向分布，所有膜盒吊架5644在旋转支架5641上为沿周向分布， 在各个纸盒吊架5642及膜盒吊架5644的位置处分别设置一个材料夹钳5643。旋转支架5641为圆形结构， 旋转支架5641位于轴承座563的下方，旋转支架5641的轴线也即转盘564的旋转中心线。膜盒吊架5644 与纸盒吊架5642的数量根据包装材料的需求统计分析给出，即哪种包装材料使用频率较高就把相应的吊架 设置多一些。

在本实施例中，纸盒吊架5642共设置4个，膜盒吊架5644共设置8个。

如图34所示，作为优选的，旋转支架5641的中心处设置圆孔，该圆孔是用于避让推拉卷装置568的 安装支架。旋转支架5641上并设置有减重孔，减重孔设置多个，且所有减重孔在旋转支架5641上为沿周 向均匀分布。转盘564是通过外齿式回转支承567与轴承座563连接，外齿式回转支承567包括相配合的 内圈和外圈，内圈位于外圈的中心处，外圈相对于内圈可以转动，内圈与轴承座563固定连接，旋转支架 5641与外圈固定连接。旋转支架5641是通过螺栓固定在外齿式回转支承567的外圈上，整个转盘564可跟 着外齿式回转支承567的外圈一同旋转。

如图34和图35所示，膜盒吊架5644包括第一吊架体56441以及设置于第一吊架体56441上的第一滑 轨56442，膜盒放置在第一吊架体56441的内腔体中且膜盒由第一滑轨56442进行定位。第一滑轨56442设 置两个，两个第一滑轨56442之间具有一定的距离，第一滑轨56442的长度方向为水平方向且第一滑轨56442 的长度方向与转盘564的轴线在空间上相垂直。第一吊架体56441与旋转支架5641连接，第一吊架体56441 为内部中空的结构，第一滑轨56442固定设置在第一吊架体56441的下端，第一滑轨56442的内侧位置加 工有台阶面，用于定位膜盒。膜盒安装到膜盒吊架5644的深度方向通过第一吊架体56441内的机械止挡实 现。

如图34所示，材料夹钳5643结构比较简单。只是一个支架底部配置了一个弹簧钢材料的压板，压板 开口朝向外侧，在每次向卷库中填充纸盒或膜盒时，将包装纸、包装膜的端部人工夹在材料夹钳5643的压 板内，将纸盒和膜盒从卷库中推出时，材料的端部可以从上述压板的开口中脱出，该技术属于如同本领域 技术人员所公知的那样，在此不再赘述。

如图36所示，纸盒吊架5642包括第二吊架体56421以及设置于第二吊架体56421上的第二滑轨56422， 纸盒放置在第二吊架体56421的内腔体中且纸盒由第二滑轨56422进行定位。第二滑轨56422设置两个， 两个第二滑轨56422之间具有一定的距离，第二滑轨56422的长度方向为水平方向且第二滑轨56422的长 度方向与转盘564的轴线在空间上相垂直。第二吊架体56421与旋转支架5641连接，第二吊架体56421为 内部中空的结构，第二滑轨56422固定设置在第二吊架体56421的下端，第二滑轨56422的内侧位置加工 有台阶面，用于定位纸盒。纸盒安装到纸盒吊架5642的深度方向通过第二吊架体56421内的机械止挡实现。

如图30至图33和图37所示，推拉卷装置568包括与轴承座563连接的第三吊架5681、设置于第三吊 架5681上的推拉执行器、设置于推拉执行器上且用于吸附膜盒或纸盒的电磁铁5684。旋转支架5641的中 心处设置让第三吊架5681穿过的通孔，第三吊架5681为竖直设置，第三吊架5681的上端与轴承座563固 定连接。推拉执行器为可伸缩的构件，推拉执行器为水平设置，推拉执行器的长度方向与第二方向相平行。

作为优选的，如图30至图33和图37所示，推拉执行器包括齿形带式悬臂式电缸5682和变频电机5683， 齿形带式悬臂式电缸5682为外购的标准产品，主要包括可移动的缸筒和驱动头，变频电机5683与驱动头 固定连接，变频电机5683配有绝对值编码器，可移动的缸筒的前端固定有两个电磁铁5684，变频电机5683 驱动齿形带式悬臂式电缸5682的缸筒移动时可获知准确的移动位置。齿形带式悬臂式电缸5682为水平设 置，齿形带式悬臂式电缸5682的长度方向与第二方向相平行，齿形带式悬臂式电缸5682移动时会带着两 个电磁铁5684一起移动。

膜盒上设置有第四金属板，第四金属板采用导磁效果较好的金属材质制成。第四金属板是用于与推拉 卷装置568的电磁铁5684相配合，第四金属板由电磁铁5684吸附。卷库自动换膜盒时，无论是推还是拉 膜盒，推拉卷装置568的电磁铁5684都是直接接触的第四金属板。

纸盒上设置有第三金属板，第三金属板采用导磁效果较好的金属材质制成。第三金属板同样是用于与 推拉卷装置568的电磁铁5684相配合，第三金属板由电磁铁5684吸附。卷库自动换纸盒时，无论是推还 是拉纸盒，推拉卷装置568的电磁铁5684都是直接接触的第三金属板。

当转盘564旋转，使其中一个膜盒吊架5644旋转至与推拉卷装置568对齐时，推拉卷装置568移动时 共有三个位置：1、home位：即完全收回的位置，推拉卷装置568不工作时均停留在该位置，推拉卷装置 568在该位置时不影响转盘564旋转；2、中间位：如果膜盒吊架5644内有膜盒，推拉卷装置568前端的电 磁铁正好触碰到膜盒的第四金属板；3、拉膜盒位：如果膜盒小车内有膜盒，推拉卷装置568前端的电磁铁 正好触碰到膜盒的第四金属板，可以吸附膜盒。

当转盘564旋转，使其中一个纸盒吊架5642旋转至与推拉卷装置568对齐时，推拉卷装置568移动时 同样共有三个位置：1、home位：即完全收回的位置，推拉卷装置568不工作时均停留在该位置，推拉卷 装置568在该位置时不影响转盘564旋转；2、中间位：如果纸盒吊架5642内有纸盒，推拉卷装置568前 端的电磁铁正好触碰到纸盒的第三金属板；3、拉纸盒位：如果纸盒小车内有纸盒，推拉卷装置568前端的 电磁铁正好触碰到纸盒的第三金属板，可以吸附纸盒。

如图30至图33所示，旋转驱动组件566包括设置于轴承座563上的旋转驱动电机和旋转驱动电机的 电机轴固定连接的驱动齿轮，驱动齿轮与外齿式回转支承567的外齿圈啮合。旋转驱动电机为变频电机， 变频电机配有绝对值编码器，绝对值编码器与卷材缠绕包装机的控制***电连接。旋转驱动电机固定安装 在轴承座563上，驱动齿轮为圆柱齿轮，驱动齿轮与外齿式回转支承567的外圈上设置的外齿轮啮合，通 过旋转驱动电机转动带动外齿式回转支承567的外圈旋转，进而带动转盘564转动。

在需要更换膜盒时，转盘564旋转，使其上的其中一个膜盒吊架5644与缠绕小车对齐，此时该膜盒吊 架5644与缠绕小车的膜盒小车处于与第二方向相平行的同一直线上。

同样在需要更换纸盒时，转盘564旋转，使其上的其中一个纸盒吊架5642与缠绕小车对齐，此时该纸 盒吊架5642与缠绕小车的纸盒小车处于与第二方向相平行的同一直线上。

卷库整体固定在缠绕包装机的框架上，高度与缠绕小车的home位对应，横移装置562动作时会将轴承 座563及转盘564、旋转驱动组件566和推拉卷装置568同步移动到两个位置：一个位置是转盘564的旋转 中心线正好对应缠绕小车的膜盒中心线，称之为换膜位，转盘处于换膜位时，转盘564的旋转中心线与缠 绕小车上的膜盒中心线处于与第二方向相平行的同一直线上；另一个位置是转盘564中心线正好对应缠绕 小车的纸盒中心线，称之为换纸位，转盘处于换纸位时，转盘564的旋转中心线与缠绕小车上的纸盒中心 线处于与第二方向相平行的同一直线上。因此，横移装置562是用于控制转盘564在换膜位与换纸位之间 进行切换，旋转驱动组件566动作时会将转盘564旋转一定的角度，每次使转盘564转动设定角度后，转 盘564上正好有一个纸盒吊架5642或膜盒吊架5644正对缠绕小车。

膜盒安装到膜盒吊架5644内时，膜盒的两个滑块正好与膜盒吊架5644的两个第一滑轨56442形成配 合，膜盒的宽度方向和高度方向被两种滑轨定位，第一吊架体56441内的挡块顶住膜盒控制膜盒的深度， 至此膜盒被完全定位。

以膜盒为例，卷库的工作过程如下：

1、填充膜盒

人工找到一个空的膜盒吊架5644，将一个已经装好了膜卷的膜盒反向拿起，将膜盒上的两个滑块贴着 膜盒吊架5644的两个第一滑轨56442向膜盒吊架5644内部推动，直至膜盒被第一吊架体56441内的挡块 挡住。

根据实际经验，该工作每班大概需要做一次，将卷库内的大部分位置都填充上膜盒、纸盒，至少要预 留一个空的膜盒吊架5644和一个的空纸盒吊架5642，用于后期将缠绕小车的空膜盒或空纸盒拉回来到卷库 内。

2、将膜盒小车内的空膜盒转移到卷库内

以膜盒小车内有空膜盒为例。

控制***发出指令，横移装置562动作，将轴承座563及转盘564、旋转驱动组件566和推拉卷装置 568同步移动到换膜位，旋转驱动组件566动作时会将转盘564旋转一定的角度，将空的膜盒吊架5644旋 转到对应膜盒小车的位置，此时该空的膜盒吊架5644与膜盒小车处于与第二方向相平行的同一直线上。

推拉卷装置568动作，齿形带式悬臂式电缸5682的缸筒带动电磁铁5684朝向靠近膜盒小车方向移动， 直至到达拉膜盒位，就位后电磁铁5684得电，膜盒被电磁铁5684吸住(两件电磁铁5684的位置正好与膜 盒里的第四金属板对应)。

推拉卷装置568反向动作，通过电磁铁5684的吸力将膜盒从膜盒小车中拉出(电磁铁5684的吸力大 于膜盒与膜盒小车磁性联轴器的吸力及运行的摩擦力)，膜盒沿第二方向直线移动，拉出较短距离后膜盒的 两个滑块接触到膜盒吊架5644的两个第一滑轨56442，膜盒吊架5644的第一滑轨56442对膜盒形成导向和 支撑，此时推拉卷装置568继续反向动作，直至到达中间位，此时膜盒正好到达膜盒吊架中的存放位置， 在该位置时电磁铁5684断电，推拉卷装置568继续反向动作回到home位。至此完成空膜盒从膜盒小车向 卷库内的转移。

3、向膜盒小车内填充装好膜的膜盒

推拉卷装置568回到home位后，旋转驱动组件566动作，将转盘564再次旋转一定的角度，将装有膜 盒的一个膜盒吊架5644旋转到对应膜盒小车的位置。

推拉卷装置568动作，齿形带式悬臂式电缸5682、电磁铁5684向靠近膜盒小车方向移动，直至到达换 膜盒位，准备将膜盒吊架5644中的膜盒推动至膜盒小车中，推膜盒的过程中电磁铁5684不需要得电，依 靠力的传递即可。在推拉卷装置568将膜盒向膜盒小车内推送过程中，需要借助缠绕机的上部夹持***辅 助控制膜盒下垂的膜卷端部。

推拉卷装置568继续动作直至到达拉膜盒位，此时膜盒正好到达膜盒小车的存放位置，完成将膜盒填 充到膜盒小车内后，推拉卷装置568反向动作直接回到home位。

至此：一个完整的更换膜盒动作完成。如果膜盒小车没有膜盒，可省略上述步骤中的第2步即可。

以纸盒为例，卷库的工作过程如下：

1、填充纸盒

人工找到一个空的纸盒吊架5642，将一个已经装好了纸卷的纸盒反向拿起，将纸盒上的两个滑块贴着 纸盒吊架5642的两个第二滑轨56422向纸盒吊架5642内部推动，直至纸盒被第二吊架体56421内的挡块 挡住。2、将纸盒小车内的空纸盒转移到卷库内

2、将纸盒小车内的空纸盒转移到卷库内

以纸盒小车内有空纸盒为例。

设备发出指令，横移装置562动作，将轴承座563及转盘564、旋转驱动组件566和推拉卷装置568同 步移动到换纸位，旋转驱动组件566动作时会将转盘564旋转一定的角度，将空的纸盒吊架5642旋转到对 应纸盒小车的位置，此时该空的纸盒吊架5642与纸盒小车处于与第二方向相平行的同一直线上。

推拉卷装置568动作，齿形带式悬臂式电缸5682的缸筒带动电磁铁5684朝向靠近纸盒小车方向移动， 直至到达拉纸盒位，就位后电磁铁5684得电，纸盒被电磁铁5684吸住(两件电磁铁5684的位置正好与纸 盒里的第三金属板对应)。

推拉卷装置568反向动作，通过电磁铁5684的吸力将纸盒从纸盒小车中拉出，纸盒沿第二方向直线移 动，拉出较短距离后纸盒的两个滑块接触到纸盒吊架5642的两个第二滑轨56422，纸盒吊架5642的第二滑 轨56422对纸盒形成导向和支撑，此时推拉卷装置568继续反向动作，直至到达中间位，此时纸盒正好到 达纸盒吊架中的存放位置，在该位置时电磁铁5684断电，推拉卷装置568继续反向动作回到home位。至 此完成空纸盒从纸盒小车向卷库内的转移。

3、向纸盒小车内填充装好纸的纸盒

推拉卷装置568回到home位后，旋转驱动组件566动作，将转盘564再次旋转一定的角度，将装有纸 盒的一个纸盒吊架5642旋转到对应纸盒小车的位置。

推拉卷装置568动作，齿形带式悬臂式电缸5682、电磁铁5684向靠近纸盒小车方向移动，直至到达拉 纸盒位，准备将纸盒吊架5642中的纸盒推动至纸盒小车中，推纸盒的过程中电磁铁5684不需要得电，依 靠力的传递即可。在推拉卷装置568将纸盒向纸盒小车内推送过程中，需要借助缠绕机的上部夹持***辅 助控制纸盒下垂的纸卷端部。

推拉卷装置568继续动作直至到达拉纸盒位，此时纸盒正好到达纸盒小车的存放位置，完成将纸盒填 充到纸盒小车内后，推拉卷装置568反向动作直接回到home位。

至此：一个完整的更换纸盒动作完成。如果纸盒小车没有纸盒，可省略上述步骤中的第2步即可。

上述结构的卷库具有如下的优点：

1、该卷库采用多工位、圆形对称的方式布置膜盒、纸盒存放位置，可一次性填充多个膜盒或纸盒，一 般填充一次可满足一天的工作需要。本例采用12个位置，如果工作频次高，也可以设置更多的存放位，需 要增大卷库的外形尺寸，占地更大。

2、卷库可设置多个更换位置，本例中采用了两个：换纸位和换膜位。通过变频电机驱动电动缸实现换 纸位和换膜位的切换。

3、更换纸盒、膜盒时，推拉卷装置568采用电磁铁的形式，一种结构即可适应推、拉的工作状态。通 过变频电机驱动齿形带式悬臂式电缸5682实现更换纸盒或膜盒。

4、更换纸盒、膜盒时，推拉卷装置568采用电磁铁的形式，一种结构即可适应推、拉的工作状态。通 过变频电机驱动齿形带式悬臂式电缸5682实现更换纸盒或膜盒。

如图1至图4所示，本发明的卷材自动包装线用缠绕包装机还包括设置于固定框架上的底部夹持*** 54，如图39至图43所示，底部夹持***包括机架541、用于夹持包装膜的膜夹持组件542和用于切断包装 纸的切纸组件543，膜夹持组件542和切纸组件543设置于机架541上且膜夹持组件542和切纸组件543在 机架541上的位置可调节。

如图39所示，底部夹持***的功能主要有两个：一个功能是在每次对卷材进行包装之前，由膜夹持组 件542夹住膜盒里的包装膜的端部，在每次开始包装时，由膜夹持组件542对膜盒中的包装膜施加一定的 初始拉力，使包装膜展开；另一个功能是在每次包装结束后，，如果包装纸有剩余则切纸组件543将包装纸 切断，膜夹持组件542将卷绕在卷材上的两层包装膜熔焊在一起，并将卷绕在卷材上的包装膜部分(即膜 卷的已使用部分)和膜盒里的剩余包装膜(即膜卷的未使用部分)切断，同时由膜夹持组件542继续夹住 膜盒里的剩余包装膜的端部。

待包装卷材放置在卷材缠绕包装机内的指定位置处，膜夹持组件542和切纸组件543为可移动的设置 于机架541，且膜夹持组件542和切纸组件543的移动方向相平行，膜夹持组件542和切纸组件543的移动 方向与第一方向相平行，第一方向为水平方向且第一方向与待包装卷材的轴线相平行。由于待包装卷材具 有宽度不同的多种规格，所以将膜夹持组件542和切纸组件543都设计为可移动结构，使得膜夹持组件542 和切纸组件543与卷材缠绕包装机内用于放置待包装卷材的指定位置之间的距离可以调节，满足不同规格 的卷材的包装要求，通用性好。

如图39至图42所示，膜夹持组件542包括第一架体5425、第一夹钳、与第一夹钳相配合以夹持包装 膜的第二夹钳、用于熔焊位于第一夹钳和第二夹钳之间的包装膜的熔焊装置5423、用于将位于第一夹钳和 第二夹钳之间的包装膜切断的熔断装置以及设置于第一架体5425上的第一夹持执行器5426、第二夹持执行 器5427和第三夹持执行器5428，第一架体5425为可移动的设置于机架541上，第一夹钳、第二夹钳和熔 焊装置5423为可旋转的设置于第一架体5425上且第一夹钳、第二夹钳和熔焊装置5423的旋转中心线为同 一直线，第一夹持执行器5426与第一夹钳连接且第一夹持执行器5426用于控制第一夹钳进行转动，第二 夹持执行器5427与第二夹钳连接且第二夹持执行器5427用于控制第二夹钳进行转动，第三夹持执行器5428 与熔焊装置连接且第三夹持执行器5428用于控制熔焊装置5423转动，熔断装置设置于第二夹钳上。第一 夹钳、第二夹钳和熔焊装置5423通过同一转轴与第一架体5425转动连接，第一夹钳、第二夹钳和熔焊装 置5423位于第一架体5425的上方，第一夹钳、第二夹钳和熔焊装置5423的旋转中心线为竖直线，第一夹 钳、第二夹钳和熔焊装置5423并位于第一架体5425的长度方向上的一端，第一架体5425的长度方向与第 一方向相平行。熔焊装置5423的高度小于第一夹钳的高度，第一夹钳和第二夹钳的高度大小相同。

如图39至图41所示，第一夹钳包括第一钳体5421和设置于第一钳体5421上且用于与包装膜接触的 第一垫板，第一垫板采用软质材料制成。第一钳体5421具有一定的长度，第一钳体5421的长度方向上的 一端通过转轴与第一架体5425转动连接，第一钳体5421的长度方向为水平方向，第一垫板固定设置在第 一钳体5421上。第一夹持执行器5426设置在第一架体5425上，第一夹持执行器5426为水平设置，第一 夹持执行器5426为气缸，第一夹持执行器5426的活塞杆与第一钳体5421转动连接，第一夹持执行器5426 伸缩时，可以带动第一夹钳进行转动，第一夹持执行器5426的压力设定在0.6Mpa左右。

如图39至图42所示，第二夹钳包括第二钳体5422和设置于第二钳体5422上且用于与包装膜接触的 第二垫板54221，第二垫板54221采用软质材料制成。第二钳体5422具有一定的长度，第二钳体5422的长 度方向上的一端通过转轴与第一架体5425转动连接，第二钳体5422的长度方向为水平方向，第二垫板54221 固定设置在第二钳体5422上。第二夹持执行器5427设置在第二架体5434上，第二夹持执行器5427为水 平设置，第二夹持执行器5427为气缸，第二夹持执行器5427的活塞杆与第二钳体5422转动连接，第二夹 持执行器5427伸缩时，可以带动第二夹钳进行转动。第二夹持执行器5427的缸径比第二夹持执行器5427 的缸径小，第二夹持执行器5427的压力设定在0.15-0.25Mpa左右。

作为优选的，第一钳体5421和第二钳体5422采用金属材质制成，第一垫板和第二垫板54221的材质 为硅胶，第一垫板和第二垫板54221与包装膜接触，由第一垫板和第二垫板54221相配合夹紧包装膜，避 免损坏包装膜。

当第一夹钳和第二夹钳均处于初始状态时，第一夹钳的长度方向(也即第一钳体5421的长度方向)与 第二夹钳的长度方向(也即第二钳体5422的长度方向)之间具有夹角且该夹角为锐角，也即第一夹钳和第 二夹钳之间具有间隙，此时第一夹持执行器5426和第二夹持执行器5427均处于完全缩回状态。

如图39至图42所示，熔焊装置5423包括第一固定板54231、设置于第一固定板54231上的熔焊板54232 和设置于熔焊板54232上且用于对熔焊板54232进行加热的第一加热元件54233，熔断装置包括第二固定板 54222、设置于第二固定板54222上的电阻丝和与第二夹钳连接且用于控制第二固定板54222进行移动的第 四夹持执行器5429。第一固定板54231通过转轴与第一架体5425转动连接，第一固定板54231位于第一架 体5425的上方，熔焊板54232与第一固定板54231固定连接，第一加热元件54233通电后可以产生热量， 进而能够对熔焊板54232进行加热，并将熔焊板54232加热到设定温度，加热后的熔焊板54232是用于在 包装膜被切断后将卷绕在卷材上的包装膜的端部熔焊粘结内层包装膜上，即使两层包装膜熔焊在一起，使 包装膜的端部固定，实现封口。第一加热元件54233设置多个，且所有第一加热元件54233为沿熔焊板54232 的长度方向依次布置，熔焊板54232的长度方向为水平方向。第二固定板54222位于第二钳体5422的下方， 第二固定板54222的长度方向与第二钳体5422的长度方向相平行，第四夹持执行器5429为气缸，第四夹 持执行器5429的缸体与第二钳体5422固定连接，第四夹持执行器5429的活塞杆与第二固定板54222固定 连接，第四夹持执行器5429用于控制第二固定板54222沿水平方向进行移动，第二固定板54222的移动方 向与第二固定板54222的长度方向相垂直。电阻丝安装在第二固定板54222上，电阻丝通电后产生热量， 电阻丝通电后的温度可达200℃，由通电后的电阻丝将包装膜切断。

如图39至图42所示，作为优选的，第一加热元件54233为热电阻，通过第一加热元件54233通电后 发热，使得熔焊板54232的温度升高至约100℃，熔焊板54232的温度通过热电偶进行检测，并控制热电阻 的通断电，最终的温度调整至正好可将两层包装膜熔焊粘结在一起。

采用上述膜夹持组件有如下优点：

1、第一夹钳与第二夹钳配合可实现夹持膜以及释放膜；

2、当缠绕包装结束后，通过第一夹钳与第二夹钳配合靠近待包装卷材的端部并夹持膜，随后通过熔焊 装置将膜盒小车内的膜与包装到待包装卷材上的膜熔焊在一起起到密封的作用；

3、通过熔断装置将熔焊后的膜与膜盒小车内的膜切断实现包装完成的膜与未包装的膜分离，通过高温 切断效率高、成功率100％且断口整齐。

如图39所示，底部夹持***还包括用于控制膜夹持组件542进行移动的第一驱动机构，第一驱动机构 设置于机架541上，第一驱动机构与膜夹持组件542连接，第一驱动机构用于提供使膜夹持组件542进行 移动的驱动力。第一驱动机构包括第一驱动电机544和第一链传动机构546，第一驱动电机544和第一链传 动机构546设置于机架541上，第一驱动电机544配有绝对值编码器，绝对值编码器与控制***58电连接， 可以通过绝对值编码器获取膜夹持组件542移动的实际位置，第一链传动机构546与第一驱动电机544的 电机轴和第一架体5425连接，第一链传动机构546用于将由第一驱动电机544产生的驱动力传递至第一架 体5425，第一驱动电机544运转后，通过第一链传动机构546带动第一架体5425沿第一方向做直线运动， 实现膜夹持组件542的位置的调节和工作状态的切换。

如图39和图43所示，切纸组件543包括第二架体5434、可移动设置且用于***包装膜与包装纸之间 的挑杆5431、可旋转设置且用于与包装纸接触的纸辊筒5432、可旋转设置且用于切断包装纸的切刀5433、 用于控制挑杆5431进行移动的第一切纸执行器、用于控制纸辊筒5432进行旋转的第二切纸执行器和用于 控制切刀5433进行旋转的第三切纸执行器，第一切纸执行器、第二切纸执行器和第三切纸执行器设置于第 二架体5434上，纸辊筒5432的旋转中心线和切刀5433的旋转中心线为同一直线，挑杆5431的高度大于 纸辊筒5432的高度，纸辊筒5432的高度大于切刀5433的高度。第二架体5434为可移动的设置于机架541 上，第二架体5434具有一定的长度，第二架体5434的长度方向和移动方向均与第一方向相平行。挑杆5431 的长度方向与第二方向相平行，第二方向为水平方向且第一方向与第二方向相垂直，挑杆5431的移动方向 也与第二方向相平行。第一切纸执行器、第二切纸执行器和第三切纸执行器均为气缸，第一切纸执行器的 活塞杆与挑杆5431连接，第二切纸执行器的活塞杆与纸辊筒5432转动连接，第三切纸执行器的活塞杆与 切刀5433转动连接。纸辊筒5432和切刀5433是通过同一个转轴与第二架体5434转动连接，切刀5433位 于第二架体5434的上方，纸辊筒5432和切刀5433的旋转中心线为竖直线，挑杆5431、纸辊筒5432和切 刀5433位于第二架体5434的长度方向上的同一端。

如图39和图43所示，挑杆5431设置成可在伸出状态与收回状态之间进行切换，第一切纸执行器用于 控制第一切纸执行器在伸出状态与收回状态之间进行切换。挑杆5431处于伸出状态时，挑杆5431与膜夹 持组件542之间的距离最小；挑杆5431处于收回状态时，挑杆5431与膜夹持组件542之间的距离最大。

纸辊筒5432为包胶辊体，纸辊筒5432为圆柱体，纸辊筒5432的轴线为水平线，纸辊筒5432可以朝 向第二架体5434的外侧伸出。纸辊筒5432需要切换至工作状态时，在第二切纸执行器的作用下，第二切 纸执行器伸长，纸辊筒5432可以旋转至使其轴线与待包装卷材的端面相平行的状态。不工作时，第二切纸 执行器收缩，使纸辊筒5432旋转至初始位置，纸辊筒5432的最大摆动角度约90°。

切刀5433具有一定的长度，切刀5433的长度方向为水平方向，切刀5433可以朝向第二架体5434的 外侧伸出。切刀5433需要切换至工作状态时，在第三切纸执行器的作用下，第三切纸执行器伸长，使切刀 5433切换至工作状态，切刀5433处于工作状态时，切刀5433的长度方向与待包装卷材的端面相平行。不 工作时，第三切纸执行器收缩，使切刀5433旋转至初始位置，切刀5433的最大摆动角度约90°。

如图39所示，底部夹持***还包括用于控制切纸组件543进行移动的第二驱动机构，第二驱动机构设 置于机架541上，第二驱动机构与切纸组件543连接，第二驱动机构用于提供使切纸组件543进行移动的 驱动力。第二驱动机构包括第二驱动电机545和第二链传动机构547，第二驱动电机545和第二链传动机构 547设置于机架541上，第二驱动电机545配有绝对值编码器，绝对值编码器与控制***59电连接，可以 通过绝对值编码器获取切纸组件543移动的实际位置，第二链传动机构547与第二驱动电机545的电机轴 和第二架体5434连接，第二链传动机构547用于将由第二驱动电机545产生的驱动力传递至第二架体5434， 第二驱动电机545运转后，通过第二链传动机构547带动第二架体5434沿第一方向做直线运动，实现切纸 组件543的位置的调节和工作状态的切换。

上述结构的底部夹持***的工作过程如下：

1、home位；

刚开始包装时，膜夹持组件542和切纸组件543都是处于home位置(即起始位置)，在该home位置 时，整个膜夹持组件542处于最末端的位置，此时膜夹持组件542和切纸组件543处于距离卷材最远的位 置处，膜夹持组件542和切纸组件543的所有气缸都是处于收回状态，第一加热元件54233处于100℃左右 的设定温度，第二熔断装置上的电阻丝未通电。

2、切纸组件543动作；

如果包装完成，卷材缠绕包装机的纸盒小车内的激光测距传感器判断纸盒内的包装纸未用完，则需要 切纸(实际运行时一般不需要，只有极少数的情况下可能出现该工况)。

当缠绕小车运行到卷材缠绕包装机的环形轨道的home位时，第二切纸执行器伸长，使得纸辊筒5432 旋转至与卷材的端面相平行的状态，缠绕小车此时仍在运行直至到达切纸位，然后由第一切纸执行器推动 挑杆5431伸出，使挑杆5431切换至伸出状态，此时挑杆5431正好处于包装纸和包装膜的中间，缠绕小车 再向后倒退一小段距离后停止，同时切纸组件543整体向卷材方向移动直至触发第二气缸54353尾部的磁 性开关后，切纸组件543停止移动，此时膜盒小车和膜的位置正好处于环形轨道底部的第二直线段上，包 装膜的高度比切刀5433低，包装纸被挑杆5431与纸辊筒5432绷紧，第三切纸执行器伸长，使切刀5433切换至工作状态，切刀5433伸出后，可以将绷紧的包装纸切断。

然后挑杆5431、纸辊筒5432、切刀5433均收回，切纸组件543后退回到home位。缠绕小车继续运行， 执行后续的膜处理工序。

3、膜夹持组件542动作

1)每次包装完成后的动作

当每个卷材的包装工作结束后(切纸组件543动作后或者包装纸已用完无切纸工序则直接在包装结束 后)，缠绕小车回到环形轨道的home位后切换为慢速运行，膜夹持组件542整体向前移动靠近待包装卷材 的端部即停止前移(移动距离由控制***58根据待包装卷材宽度计算得出)。然后第一夹持执行器5426伸 长，带动第一夹钳旋转，使第一夹钳贴在待包装卷材的端部，膜夹持组件542的其余零件不动作。

缠绕小车继续沿环形轨道运动一圈回到home位，此时包装膜贴在第一夹钳的第一垫板上，包装膜并位 于第一夹钳和第二夹钳之间，然后第二夹持执行器5427伸长，带动第二夹钳旋转，且使第二夹钳朝向靠近 第一夹钳的位置处旋转，最终使第二夹钳与第一夹钳相配合，夹紧包装膜；然后第三夹持执行器5428伸长， 带动熔焊装置5423旋转，使熔焊装置5423的熔焊板54232与卷材的端部贴合，由于熔焊装置5423内的第 一加热元件54233一直处于100℃的设定温度，熔焊板54232也是高温状态，在熔焊板54232与卷材贴合后 持续3-5秒的时间就能将卷材端面上已有的包装膜与位于第一夹钳和第二夹钳下方的包装膜熔焊在一起(即 将内外两层包装膜熔焊在一起)；然后熔断装置的电阻丝通电，电阻丝瞬间达到200℃的高温，然后第四夹 持执行器5429伸长，推动第二固定板54222朝向靠近包装膜的位置处移动，最终使电阻丝接触包装膜，并 将位于第一夹钳和第二夹钳之间的包装膜与位于第一夹钳和第二夹钳下方的包装膜切断，完成待包装卷材 上的包装膜与缠绕小车内的包装膜的分离。

上述动作全部结束后接完成了包装膜的熔焊和切断功能，随后继续动作逐步回到待包装位状态：第二 熔断装置通过气缸完全缩回，并切断电阻丝供电；熔焊装置5423通过气缸完全缩回；第二夹持执行器5427 继续处于伸出状态并维持气压不变，第一夹持执行器5426收回，第一夹持执行器5426收回并带着第二夹 持执行器5427收回(前文叙述过第二夹持执行器5427的缸径、气压都比较小，第一夹持执行器5426收回 的力要远远大于第二夹持执行器5427伸出的力)，且第一夹钳和第二夹钳仍将包装膜的端部牢牢夹住。

2)包装开始时的动作

前文叙述过膜夹持组件542的状态，缠绕小车处于home位且车内有包装膜，包装膜的端部由第一夹钳 和第二夹钳夹住。

当包装开始时，膜夹持组件542向前移动至靠近待包装卷材的端部即停止前移，缠绕小车绕环形轨道 旋转一圈直至压住第一圈的膜，自身产生了一定的夹持力，此时第一夹持执行器5426仍处于收回状态，第 二夹持执行器5427由伸出状态改为收回状态，由于前文叙述了第一夹钳和第二夹钳的最终收回位置之间存 在一定的间隙所以膜不再被第一夹钳与第二夹钳夹持，此时电机动作带动膜夹持组件542后退回到home位， 至此膜夹持组件542完成包装开始给予包装膜一定的初始拉力和固定膜的端部的功能，使包装膜处于拉伸 状态。

如图1至图3所示，本发明的卷材自动包装线用缠绕包装机还包括旋转地辊，旋转地辊是用于支撑待 包装卷材，并通过摩擦力带动卷材在包装过程中绕其轴线进行旋转，待包装卷材呈水平状态摆放在旋转地 辊上，待包装卷材的轴线与第一方向相平行。旋转地辊位于环形轨道的下方，旋转地辊的结构如同本领域 技术人员所公知的那样，其主要是由完全对称的两组辊子构成，每组辊子均是通过链条传动机构与电机连 接，电机通过链条传动机构带动辊子旋转，辊子的轴线与第一方向相平行，两个辊子处于与第二方向相平 行的同一直线上，辊子位于卷材下方，辊子的外圆面与卷材的外圆面相接触。旋转地辊上设有光电传感器， 当有待包装卷材放置在其上时，光电传感器光线被遮挡即可自动获知卷材已就位。旋转地辊的电机配有绝 对值编码器，可获知带动待包装卷材旋转的圈数，用于判定包装是否完成。

如图1至图3所示，本发明的卷材自动包装线用缠绕包装机还包括上部夹持***，上部夹持***是用 于在卷库向缠绕小车中补充带有膜卷的膜盒时，夹持膜卷的端部，并在缠绕包装开始阶段给予包装膜一定 的拉力，使包装膜具有一定的初始张力；上部夹持***也是用于在卷库向缠绕小车中补充带有纸卷的纸盒 时，夹持纸卷的端部，并在缠绕包装开始阶段给予包装纸一定的拉力，使包装纸具有一定的初始张力。

如图44至图46所示，上部夹持***包括固定桁架、用于夹持包装纸的夹紧执行装置和设置于固定框 架上且用于夹紧执行装置进行移动的运动控制装置，包装材料为包装膜或包装纸。运动控制装置用于控制 夹紧执行装置沿X向、Y向和Z向进行移动，X向与第一方向相平行，Y向与第二方向相平行，Z向为竖 直方向，第一方向和第二方向相垂直。固定桁架具有一定的长度，固定桁架的长度方向与第一方向相平行， 固定桁架与固定轨道固定连接，固定桁架位于固定轨道的一侧。

如图44至图46所示，运动控制装置包括X轴滑台5812、与X轴滑台连接且用于控制X轴滑台沿X 向进行直线移动的X向驱动机构、与X轴滑台为滑动连接的Z轴滑台5811、与Z轴滑台连接且用于控制Z 轴滑台沿Z向进行直线移动的Z向驱动机构、与Z轴滑台为滑动连接的Y轴滑台5813和与Y轴滑台连接 且用于控制Y轴滑台沿Y向进行直线移动的Y向驱动机构，夹紧执行装置5814与Y轴滑台连接且夹紧执 行装置与Y轴滑台同步运动。

如图44至图46所示，X向驱动机构设置于固定桁架上，X向驱动机构与X轴滑台连接，X轴滑台与 固定桁架为滑动连接，固定桁架对X轴滑台起到导向作用。X向驱动机构包括X向驱动电机和X向链传动 机构，X向驱动电机和X向链传动机构设置于固定桁架上，X向驱动电机为变频电机，变频电机配有绝对 值编码器，X向链传动机构与X向驱动电机的电机轴和X轴滑台连接，X向链传动机构用于将由X向驱动 电机产生的驱动力传递至X轴滑台，X向驱动电机运转后，通过X向链传动机构带动X轴滑台沿X向做直 线运动，X轴滑台带动Y轴滑台和Z轴滑台及夹紧执行装置同步沿X向进行移动。

如图44至图46所示，Z向驱动机构包括Z向驱动电机和Z向链传动机构，Z向驱动电机设置于X轴 滑台上，Z向驱动电机为变频电机，变频电机配有绝对值编码器，Z轴滑台为竖直设置，Z轴滑台与X轴滑 台为滑动连接，Z向链传动机构与Z向驱动电机的电机轴和Z轴滑台连接，Z向链传动机构用于将由Z向 驱动电机产生的驱动力传递至Z轴滑台，Z向链传动机构的链条的两端与Z轴滑台固定连接(该Z向链传 动机构的结构类似于位置调节装置520的链传动机构)，Z向驱动电机运转后，通过Z向链传动机构带动Z 轴滑台沿Z向做直线运动，Z轴滑台带动Y轴滑台及夹紧执行装置沿Z向进行移动。

如图44至图46所示，Y向驱动机构包括Y向驱动电机和Y向链传动机构，Y向驱动电机为变频电机， 变频电机配有绝对值编码器，Y向驱动电机和Y向链传动机构设置于Z轴滑台上，Y向链传动机构与Y向 驱动电机的电机轴和Y轴滑台连接，Y向链传动机构用于将由Y向驱动电机产生的驱动力传递至Y轴滑台， Y向驱动电机运转后，通过Y向链传动机构带动Y轴滑台沿Y向做直线运动，Y轴滑台带动夹紧执行装置 沿Y向进行移动。

如图44至图46所示，夹持执行装置包括第一夹板和第二夹板，第一夹板通过第一转轴与支座转动连 接，第二夹板通过第二转轴与支座转动连接，支座与Y轴滑台固定连接，第一转轴和第二转轴为竖直设置， 第一转轴和第二转轴的轴线为竖直线，且第一转轴和第二转轴处于与X向相平行的同一直线上，第一夹板 和第二夹板具有一定的长度且第一夹板和第二夹板的长度方向为水平方向，第一夹板和第二夹板朝向支座 的同一侧伸出。

如图44至图46所示，第一夹板与第二夹板可以同步转动，第一夹板的长度方向与第二夹板的长度方 向之间的夹角处于0°时，第一夹板与第二夹板相配合，可以夹紧包装材料(膜卷或纸卷)的端部，使包装 材料的端部固定；第一夹板的长度方向与第二夹板的长度方向之间的夹角大于0°时，第一夹板与第二夹板 处于张开状态，此时包装材料的端部被松开，包装材料的端部能够从第一夹板与第二夹板之间移出。第一 转轴和第二转轴通过齿轮传动机构5819相连接。该齿轮传动机构5819为一级齿轮传动机构，其包括相啮 合的两个齿轮，其中一个齿轮设置在第一转轴上，另一个齿轮设置在第二转轴上。支座上并设置有夹持执 行器，夹持执行器与第一夹板连接，夹持执行器用于控制第一夹板进行转动，第一夹板转动时可以通过齿 轮传动机构5819带动第二夹板同步转动，改变第一夹板与第二夹板之间的夹角大小，从而实现对膜卷或纸 卷的端部的夹紧与释放。

夹持执行器为可伸缩的构件，夹持执行器优选为气缸。

如图44至图46所示，夹持执行装置需要夹取缠绕小车上的纸卷或膜卷的端部时，夹持执行器收缩， 第二夹板与第一夹板同步转动，第二夹板与第一夹板之间的夹角增大；运动控制装置带动夹持执行装置移 动至缠绕小车的下方，然后夹持执行装置执行夹取动作，夹持执行器伸长，推动第一夹板转动，第二夹板 与第一夹板同步转动，第二夹板与第一夹板之间的夹角减小，最终第一夹板与第二夹板之间的夹角变成0°， 由第一夹板和第二夹板夹紧纸卷或膜卷的端部。

如图1至图3所示，本发明的卷材自动包装线用缠绕包装机还包括卷材内孔检查装置57，卷材内孔检 查装置57用于采集待包装卷材内孔表面的图像的工业相机，卷材内孔检查装置57主要包括支架和相机， 相机通过支架固定在固定轨道里水平缩紧装置的下方，相机优选为CCD相机，相机与控制***59电连接， 在每次将一个新的待包装卷材放置到旋转地辊上，对待包装卷材进行缠绕包装前，环形轨道下降过程中， 工业相机会对待包装卷材内孔拍照比对，确保内孔范围内无任何遮挡物。

因此，在本发明的卷材自动包装线用缠绕包装机中，通过设置工业相机对待包装卷材内孔进行检查， 与传统的线性传感器比较更能保证卷材内孔范围内无任何阻碍物，有效的保护缠绕小车不会因待包装卷材 内孔缺陷而发生碰撞事故。

本发明的卷材自动包装线用缠绕包装机的工作过程如下：

整机工作过程(为便于介绍作如下定义：沿卷材轴线方向为X向，垂直于轴线方向为Y向，高度方向 为Z向)

1、home位

在初始状态时，设备各部件处于home位置(即起始位置)，此时环形轨道处于高度最高的位置处(环 形轨道的该位置与缠绕小车和卷库安装纸盒、膜盒的滑道高度是相同的)，且移动轨道是打开状态缠绕小车 位于环形轨道的home位，环形轨道上的缠绕小车锁定装置的气缸处于向下伸出的状态，该气缸的末端设置 的滚轮正好卡在纸盒小车和膜盒小车的V形定位槽内，底部夹持***处于收回状态，旋转地辊静止不动， 且上方没有待包装卷材。卷库中的横移装置未动作前在X方向材料存放盒的中心是与纸盒小车的中心对应 的(即处于换纸位)。上部夹持***位于home位，夹紧执行装置处于打开状态，等待夹持包装纸。

2、每班交接班时操作人员根据卷库内包装材料的使用情况按照“卷库”中介绍的操作步骤进行人工填 充膜盒和纸盒并录入相应信息，但至少要保证卷库内有一个空纸盒吊架和一个空膜盒吊架。

3、更换膜盒、纸盒

由纸盒小车和膜盒小车上的伺服控制器分别根据各自车上的激光测距传感器测量的数据判断车内纸 盒、膜盒的状态(有无纸盒膜盒、纸盒膜盒内是否有包装材料)，上述状态通过无线传输给缠绕包装机控制 ***，根据相应状态进行后续处理。

按照前文介绍的步骤完成纸盒的更换工作(该步骤与更换膜盒一致，只是位置不同)，如果纸盒小车、 膜盒小车内没有纸盒或膜盒，则减少一步拉纸盒、膜盒的动作，直接将装满的纸盒或膜盒推进小车内即可。

如果纸盒小车、膜盒小车内没有纸盒或膜盒，则减少一步拉纸盒、膜盒的动作，直接将装满的纸盒或 膜盒推进小车内即可。

如果纸盒小车或膜盒小车中只有其中一个用完或没有纸盒、膜盒，那只需要执行其中的一个更换动作 即可。考虑到包装成本，在实际运用中，需要包装纸的情况比较少，但包装膜则所有卷材都需要包装，所 以两种材料都需要更换的情况比较少，确实出现则需要先按后续步骤将纸先缠绕一圈，然后再执行更换膜 盒的步骤。

更换完纸盒后，纸盒内包装纸的端部被上部夹持***夹住，包装膜的端部被底部夹持***夹住。

4、待包装卷材就位

在更换纸盒或膜盒时，待包装卷材由运输设备运送至缠绕包装机内并放置在旋转地辊上。

5、包装准备

待包装卷材就位且已经更换了包装材料后，环形轨道下降到相机正对待包装卷材的内孔中心时，工业 相机对待包装卷材的内孔进行拍照，控制***进行数据处理后，自动判断待包装卷材的内孔是否存在遮挡 物，判断待包装卷材的内孔中无遮挡物后，环形轨道随后下降至工作高度，在工作高度时，环形轨道底部 的轨道板处于待包装卷材的中心偏下位置(该位置为：轨道板的第一表面比待包装卷材的中心线低 90-110mm)，高度就位后环形轨道的移动轨道移动至闭合状态，锁紧装置动作，使得固定轨道与移动轨道锁 紧在一起不会脱开。

6、包装

所有准备工作就绪后开始进行包装动作，底部夹持***移动到合适的位置，环形轨道中的缠绕小车锁 定装置的气缸收回，解除缠绕小车的锁定状态，缠绕小车沿着环形轨道低速转动一圈，使得包装纸、包装 膜的端部已经被包裹在卷材上的一圈包装纸、包装膜压住，缠绕小车转动第一圈时，纸盒小车533的第二 电机5337和膜盒小车534的第三电机5347的转速均设定在比较小的数值(此时，纸盒小车533的第二电 机5337的扭矩设定为额定扭矩的5％～10％，膜盒小车534的第三电机5347的扭矩设定为额定扭矩的 5％～10％)，使包装膜的张力值较小，卷材完成第一圈包装后(以触发用于检测home位的接近开关5325为 准)，然后底部夹持***和上部夹持***的夹持执行装置打开，不再夹住包装纸和包装膜的端部，底部夹持 ***和上部夹持***回到其home位。

第一圈包装完成后，缠绕小车的运行速度逐渐提高，此时将纸盒小车533的第二电机5337的扭矩设定 为额定扭矩的50％～70％，将膜盒小车534的第三电机5347的扭矩也设定为额定扭矩的50％～70％，旋转地 辊根据设定的速度转动，从而带动待包装卷材转动。

按照上述运动方向旋转时包装的效果一般是包装纸在内侧，包装膜在外侧。

当待包装卷材转动360度后，卷材的所有外露面都已经缠绕有包装纸和包装膜时，缠绕包装动作结束。

7、封口

全部的包装动作结束后，底部夹持***再次动作，切纸装置将纸盒小车与卷材内的包装纸切断，使其 分离，卷绕在卷材上的包装纸的端部此时被包装膜压住，不会散掉。膜夹持组件通过内部的熔焊板将最外 侧的两层膜熔焊在一起，并通过电阻丝将膜切断，同时继续夹住膜盒小车一端包装膜的端部，而卷材一端 膜的端部已被熔焊，和内层的粘接在一起不会散掉。

8、回home位

上述所有动作完成后，缠绕小车回到环形轨道的home位，环形轨道锁紧装置打开，移动轨道移动至打 开状态，整个环形轨道提升到高度方向的home位，再通过某种运输装置将包装好的卷材运出缠绕包装机。

Claims (10)

1.卷材自动包装线用缠绕包装机，其特征在于，包括固定框架、用于将包装材料缠绕在卷材上的缠绕小车、用于存放至少两种包装材料且用于向缠绕小车补充包装材料的卷库、设置于固定框架上且用于引导缠绕小车进行运行的环形轨道、用于带动卷材旋转的旋转地辊、卷材内孔检查装置以及控制***。

2.根据权利要求1所述的卷材自动包装线用缠绕包装机，其特征在于，所述缠绕小车包括用于产生沿环形轨道行驶的驱动力的驱动小车、与驱动小车连接的控制小车、与控制小车连接的纸盒小车、设置于纸盒小车上且用于装载纸卷的纸盒、与纸盒小车连接的膜盒小车和设置于膜盒小车上且用于装载膜卷的膜盒；纸盒、膜盒被设置成在更换膜卷时分别能够相对于纸盒小车、膜盒小车进行直线移动，以使纸盒、膜盒分别能够被从纸盒小车、膜盒小车中抽出并被移动至所述卷库中。

3.根据权利要求2所述的卷材自动包装线用缠绕包装机，其特征在于：所述纸盒小车、膜盒小车上分别设有伺服电机，伺服电机的输出轴及纸盒、膜盒上分别设有磁性联轴器，当纸盒、膜盒分别位于纸盒小车、膜盒小车上时，可分别通过纸盒小车、膜盒小车上的伺服电机带动纸盒、膜盒内装载的包装材料旋转，达到收集和释放包装材料的目的，同时可通过伺服电机的扭矩控制包装材料张力。

4.根据权利要求2或3所述的卷材自动包装线用缠绕包装机，其特征在于：所述纸盒小车包括第三车架、可旋转的设置于第三车架上且与环形轨道的第一表面接触的第三上车轮、可旋转的设置于第三车架上且与环形轨道的第二表面接触的第三下车轮、用于吸附所述纸盒的第一电磁铁和用于提供使纸盒进行运转的驱动力的第二电机，第二电机通过第一联轴器与纸盒连接。

5.根据权利要求4所述的卷材自动包装线用缠绕包装机，其特征在于：所述纸盒包括第一框架、可旋转的设置于第一框架上的纸卷轴、设置于第一框架上且用于与所述第一电磁铁相配合的第一金属板、设置于第一框架上且用于接受来自所述第一联轴器的驱动力的第一主动带轮组件、与纸卷轴连接的第一从动带轮以及与第一主动带轮组件和第一从动带轮相配合的第一皮带。

6.根据权利要求5所述的卷材自动包装线用缠绕包装机，其特征在于：所述第一主动带轮组件包括设置于所述第一框架上的第一带轮轴、第一限位件、设置于第一带轮轴上的第一主动带轮和设置于第一主动带轮上且与所述第一联轴器配合的第二联轴器，第一联轴器和第二联轴器为磁性联轴器，第一联轴器通过紧固件与所述第二电机连接，第一限位件夹在该紧固件与第一主动带轮之间，以使第一联轴器和第二联轴器之间的距离保持恒定。

7.根据权利要求2至6任一所述的卷材自动包装线用缠绕包装机，其特征在于：所述膜盒小车包括第四车架、可旋转的设置于第四车架上且与环形轨道的第一表面接触的第四上车轮、可旋转的设置于第四车架上且与环形轨道的第二表面接触的第四下车轮、用于吸附所述膜盒的第二电磁铁和用于提供使膜盒行运转的驱动力的第三电机，第三电机通过第三联轴器与膜盒连接。

8.根据权利要求1至7任一所述的卷材自动包装线用缠绕包装机，其特征在于：所述膜夹持组件包括第一夹钳、与第一夹钳相配合以夹持包装膜的第二夹钳、用于熔焊位于第一夹钳和第二夹钳之间的包装膜的熔焊装置以及用于将位于第一夹钳和第二夹钳之间的包装膜切断的熔断装置。所述切纸组件包括第二架体、可移动设置且用于***包装膜与包装纸之间的挑杆、可旋转设置且用于与包装纸接触的纸辊筒和可旋转设置且用于切断包装纸的切刀。

9.根据权利要求1至8任一所述的卷材自动包装线用缠绕包装机，其特征在于：还包括设置于所述环形轨道上的卷材内孔检查装置，卷材内孔检查装置包括支架和相机，所述相机可在每次缠绕包装前对卷材内孔拍照。

10.根据权利要求1至9任一所述的卷材自动包装线用缠绕包装机，其特征在于：还包括控制***，控制***对所述卷材内孔检查装置拍摄的照片进行分析判定是否符合缠绕包装条件，并控制缠绕包装机的所有动作。

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