面向于多種材料質(zhì)地的摩擦式開袋的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種面向于多種材料質(zhì)地的摩擦式開袋機，屬于封、拆包裝機械領(lǐng)域，尤其涉及成品包裝的準備過程。該開袋機包括機械部分、電氣部分；所述機械部分包括傳送帶、動摩擦輪、運動架、定摩擦輪、支撐架；電氣部分包括電源、PLC控制器、步進電機驅(qū)動器、步進電機；其中，編織袋為需要進行開袋處理。由于摩擦部分橡膠與塑料袋的摩擦系數(shù)大于塑料袋與塑料袋的摩擦系數(shù)，因而產(chǎn)生滑動，最后實現(xiàn)開袋效果。此機構(gòu)的出現(xiàn)可以實現(xiàn)開袋的自動化作業(yè)，代替手工勞動。本發(fā)明可有效提高編織袋的開袋效率，顯著提升其自動化水平。
【專利說明】面向于多種材料質(zhì)地的摩擦式開袋機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種以摩擦方式開啟包裝袋的機械結(jié)構(gòu)，屬于封、拆包裝機械領(lǐng)域，尤其涉及成品包裝的準備過程。

【背景技術(shù)】
[0002]在實際生產(chǎn)過程中，以往的開袋環(huán)節(jié)上用到大多是人力，這樣會大大降低面粉加工的效率，然而又因現(xiàn)有的開袋設(shè)備成本又過高，為此我們提出了利用摩擦式開袋機的概念方法。
[0003]摩擦式開袋機較以往的單純的人力操作有所不同，利用機械體操作，機械傳動裝置，并結(jié)合控制，電氣等技術(shù)的機電一體化產(chǎn)品，追求的是省力、高效、精確、自動化、集成化。此類商品在該領(lǐng)域還不是較為發(fā)達，有廣闊的發(fā)展前景。相較以往的負壓式開袋機相t匕，此項發(fā)明有著成本低、應(yīng)用領(lǐng)域廣、操作簡便等特點，擁有較好的經(jīng)濟性、實用性、可靠性和創(chuàng)新性等特點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供了一種面向于多種材料質(zhì)地的摩擦式開袋機，摩擦輪與袋子之間的摩擦系數(shù)，袋子和袋子材料之間摩擦系數(shù)的不同，進行相對運動的產(chǎn)生，最后達到使袋子之間分離的效果，從而達到開啟袋子的目的。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種面向于多種材料質(zhì)地的摩擦式開袋機，該開袋機包括機械部分、電氣部分；所述機械部分包括傳送帶2、動摩擦輪3、運動架
4、定摩擦輪5、支撐架6 ;電氣部分包括電源、PLC控制器、步進電機驅(qū)動器、步進電機；其中，編織袋I為需要進行開袋處理。
[0006]所述動摩擦輪3、運動架4、定摩擦輪5、支撐架6共同構(gòu)成開袋機構(gòu)；結(jié)合圖2、圖
4.1和圖4.2，在以運動架4作為安裝三個動摩擦輪3的基架，圍繞運動架4的中心呈120°沿圓周均勻分布有三個軸，三個動摩擦輪3分別通過軸與運動架4固定；定摩擦輪5與支撐架6固定，所述安裝有動摩擦輪3的運動架4也固定在支撐架6上；運動架4的中心通過聯(lián)軸器、鍵與步進電機固定；步進電機由步進電機驅(qū)動器驅(qū)動，并由PLC控制器控制。
[0007]所述動摩擦輪3、定摩擦輪5均由橡膠材料制成。
[0008]其控制過程如下，機構(gòu)初始位置如圖4.1所示，即三個動摩擦輪3的中心點組成的等邊三角形，有一個邊呈水平狀態(tài)，PLC控制步進電機每次旋轉(zhuǎn)120°，運動架4也同樣旋轉(zhuǎn)120°，在運動架4旋轉(zhuǎn)運動60°時，動摩擦輪3與定摩擦輪5產(chǎn)生接觸、變形；編織袋I置于傳送帶2上，隨著傳送帶2的平行移動；當運動至開袋機構(gòu)處時，編織袋I的上、下兩層分別與動摩擦輪3、定摩擦輪5接觸，且接觸變形會產(chǎn)生相對運動的摩擦力，由于橡膠擠壓變形，動摩擦輪3與定摩擦輪5產(chǎn)生彈力；橡膠與編織袋的摩擦系數(shù)大于編織袋與編織袋的摩擦系數(shù)，由于摩擦力因而產(chǎn)生相對滑動，最后實現(xiàn)開袋效果。
[0009]在步進電機旋轉(zhuǎn)120°后，PLC控制器控制電機停止并等待下一個編織袋到達開袋機構(gòu)的位置，完成開袋過程并依次循環(huán)。
[0010]所述的動摩擦輪3是由帽螺釘、橡膠、墊片和緊固螺栓組成，結(jié)合圖4.1和圖4.2所示，帽螺釘、墊片作為定位限制橡膠在軸上的躥動；在帽螺釘擰緊狀態(tài)下，緊固螺栓頂住墊片，向橡膠增加預(yù)緊力，限制橡膠在軸上的轉(zhuǎn)動，完成動摩擦輪3的安裝，這樣的結(jié)構(gòu)便于在橡膠長時間使用下，調(diào)節(jié)動摩擦輪3的緊固程度或更換。
[0011 ] 所述的定摩擦輪5與動摩擦輪3的安裝方式類似，以支撐架6作為安裝的基架，在支撐架6底部設(shè)有連接軸，將橡膠、墊片、擋板和緊固螺栓在此進行安裝，擋板與支撐架6用螺釘進行安裝；將橡膠一端頂住支撐架6，另一端用墊片擋住，緊固螺栓頂住墊片，以此給橡膠加預(yù)緊力，達到限制其在軸上的躥動及轉(zhuǎn)動目的；同樣的，這樣的結(jié)構(gòu)也便于在橡膠長時間使用下，調(diào)節(jié)定摩擦輪5的緊固程度和更換。
[0012]支撐架6安裝有滾珠軸承，將安裝好動摩擦輪3的運動架4插入支撐架6的滾珠軸承之中；驅(qū)動步進電機的電氣結(jié)構(gòu)，是由步進電機的驅(qū)動器和PLC控制器共同完成。
[0013]編織袋I由廠家制造標準，呈卷狀運送給用戶，用戶由分袋機構(gòu)將編織袋分離；將編織袋I放在傳送帶2上，最后運送到摩擦式開袋機構(gòu)進行開袋處理；在此過程中動摩擦輪3與編織袋I的上層接觸，編織袋I的下層與定摩擦輪5產(chǎn)生接觸。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果。
[0015]1.在長期使用情況下，容易對橡膠部分磨損，設(shè)計中加入了緊固裝置，當橡膠部分發(fā)生磨損或是產(chǎn)生由于長期摩擦老化的結(jié)果，可以通過緊固裝置來進行更換及調(diào)整。
[0016]2.在選擇尺寸上，彈力選擇到15%，可以保障其發(fā)生彈性變形，產(chǎn)生的彈力最大，同時產(chǎn)生的摩擦力最大，保證口袋可以順利的進行分離。
[0017]3、本發(fā)明可有效提高編織袋的開袋效率，顯著提升其自動化水平。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1摩擦式開袋機整體示意圖；
[0019]圖2摩擦式開袋機的開袋機構(gòu)示意圖；
[0020]圖3摩擦式開袋機的開袋機構(gòu)電氣控制原理圖；
[0021]圖4.1開袋機構(gòu)的主視圖；
[0022]圖4.2開袋機構(gòu)的左視圖。
[0023]圖中:1、編織袋，2、傳送帶，3、動摩擦輪，4、運動架，5、定摩擦輪，6、支撐架。

【具體實施方式】
[0024]實施例
[0025]機械部分工作原理
[0026]口袋在傳送帶上的運送速度在0.5m/s,電機的轉(zhuǎn)速在達到開袋口的速度在lm/s。傳送帶長1200mm,每隔3s進行下一個口袋的續(xù)送。力矩在:1370Ν.ηι，轉(zhuǎn)速在46r/min,每次運轉(zhuǎn)120° ;運轉(zhuǎn)時常0.5s，間隙2.5s。在開袋口的位置，摩擦軸發(fā)生與向袋子前進的方向運動；因為摩擦軸與袋子產(chǎn)生摩擦力，袋子與袋子之間的摩擦力的不同，口袋產(chǎn)生相對運動。根據(jù)文獻可知，以編織袋為例，橡膠對于麻繩摩擦系數(shù)；而麻繩與麻繩的摩擦系數(shù)；硬橡膠的壓縮量在15%時，產(chǎn)生的橡皮單位彈力為:10.6kg/cm2。根據(jù)橡膠因變形產(chǎn)生的彈力公式⑴:
[0027]F 彈=Sq(I)
[0028]式中:S—橡皮的橫斷面積cm2
[0029]q——橡皮的單位彈力kg/cm2
[0030]因彈力，產(chǎn)生的摩擦力公式(2):
[0031 ] F摩=F 彈 X U (2)
[0032]式中，μ——材料的摩擦系數(shù)。
[0033]由于摩擦系數(shù)不一樣，法向力相同情況下，摩擦力會有所不同，橡膠滾軸與袋子摩擦力大于袋子之間的摩擦力，最后口袋產(chǎn)生分離現(xiàn)象，達到開口的效果。變形量達到15%，計算出摩擦力產(chǎn)生的扭矩也就是電機扭矩達到最小扭矩。通過理論計算可以得到F = Sq，摩擦力=6523.664N,圓盤到摩擦點的半徑為202.5mm，需要的扭矩也就在N =1369.6944 ^ 1370N.m。圓盤在運動時候的線速度要達到lm/s，因此電機的轉(zhuǎn)速在運作時的轉(zhuǎn)速應(yīng)在45.86r/min。
[0034]開袋機構(gòu)圖如圖2、裝配圖如附圖4.1、4.2所示，當袋子到達開袋位置，2號運動架產(chǎn)生運動，實現(xiàn)開袋動作及效果。
[0035]電氣部分工作原理
[0036]1.根據(jù)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以得到該結(jié)構(gòu)需要控制的是傳送帶的勻速運動和機械滾輪的定向轉(zhuǎn)動，而控制的關(guān)鍵部分就是定向轉(zhuǎn)動。采用步進電機轉(zhuǎn)動固定角度之后停留固定時間來實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)的動作配合。
[0037]2.根據(jù)上述分析，及相關(guān)計算，做出了下面的電機及相關(guān)驅(qū)動器等的選擇:
[0038]I).PLC 選型為:西門子 S7-200CPU224XP ；
[0039]2).步進電機驅(qū)動器選型為:步距角:1.8度，細分數(shù):1 ；
[0040]3).步進電機選型為:額定電流:5A力矩:1500N.m ；
[0041]4).選擇PLC進行控制的優(yōu)點:可靠性極高，抗干擾性能很強；靈活性、通用性高；體積小，重量輕，安裝簡單，使用維護方便
[0042]3.控制關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計，電路示意圖如圖3如下:(按下啟動按鈕，步進電機旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)過120度后，停止2.5s，之后往復(fù)運轉(zhuǎn)，待按下停止按鈕后，電機停止轉(zhuǎn)動)。
【權(quán)利要求】
1.一種面向于多種材料質(zhì)地的摩擦式開袋機，其特征在于:該開袋機包括機械部分、電氣部分；所述機械部分包括傳送帶(2)、動摩擦輪(3)、運動架(4)、定摩擦輪(5)、支撐架(6);電氣部分包括電源、PLC控制器、步進電機驅(qū)動器、步進電機；其中，編織袋I為需要進行開袋處理； 所述動摩擦輪(3)、運動架(4)、定摩擦輪(5)、支撐架(6)共同構(gòu)成開袋機構(gòu)；在以運動架(4)作為安裝三個動摩擦輪(3)的基架，圍繞運動架(4)的中心呈120°沿圓周均勻分布有三個軸，三個動摩擦輪(3)分別通過軸與運動架(4)固定；定摩擦輪(5)與支撐架(6)固定，所述安裝有動摩擦輪(3)的運動架(4)也固定在支撐架(6)上；運動架(4)的中心通過聯(lián)軸器、鍵與步進電機固定；步進電機由步進電機驅(qū)動器驅(qū)動，并由PLC控制器控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向于多種材料質(zhì)地的摩擦式開袋機，其特征在于:所述動摩擦輪(3)、定摩擦輪(5)均由橡膠材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向于多種材料質(zhì)地的摩擦式開袋機，其特征在于:其控制過程為，三個動摩擦輪(3)的中心點組成的等邊三角形，有一個邊呈水平狀態(tài)，PLC控制步進電機每次旋轉(zhuǎn)120°，運動架(4)也同樣旋轉(zhuǎn)120°，在運動架(4)旋轉(zhuǎn)運動60°時，動摩擦輪(3)與定摩擦輪(5)產(chǎn)生接觸、變形；編織袋(I)置于傳送帶(2)上，隨著傳送帶(2)的平行移動；當運動至開袋機構(gòu)處時，編織袋(I)的上、下兩層分別與動摩擦輪(3)、定摩擦輪(5)接觸，且接觸變形會產(chǎn)生相對運動的摩擦力，由于橡膠擠壓變形，動摩擦輪(3)與定摩擦輪(5)產(chǎn)生彈力；橡膠與編織袋的摩擦系數(shù)大于編織袋與編織袋的摩擦系數(shù)，由于摩擦力因而產(chǎn)生相對滑動，最后實現(xiàn)開袋效果； 在步進電機旋轉(zhuǎn)120°后，PLC控制器控制電機停止并等待下一個編織袋到達開袋機構(gòu)的位置，完成開袋過程并依次循環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向于多種材料質(zhì)地的摩擦式開袋機，其特征在于:所述的動摩擦輪(3)是由帽螺釘、橡膠、墊片和緊固螺栓組成，帽螺釘、墊片作為定位限制橡膠在軸上的躥動；在帽螺釘擰緊狀態(tài)下，緊固螺栓頂住墊片，向橡膠增加預(yù)緊力，限制橡膠在軸上的轉(zhuǎn)動，完成動摩擦輪(3)的安裝，這樣的結(jié)構(gòu)便于在橡膠長時間使用下，調(diào)節(jié)動摩擦輪(3)的緊固程度或更換。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向于多種材料質(zhì)地的摩擦式開袋機，其特征在于:所述的定摩擦輪(5)與動摩擦輪(3)的安裝方式類似，以支撐架(6)作為安裝的基架，在支撐架(6)底部設(shè)有連接軸，將橡膠、墊片、擋板和緊固螺栓在此進行安裝，擋板與支撐架(6)用螺釘進行安裝；將橡膠一端頂住支撐架(6)，另一端用墊片擋住，緊固螺栓頂住墊片，以此給橡膠加預(yù)緊力，達到限制其在軸上的躥動及轉(zhuǎn)動目的；同樣的，這樣的結(jié)構(gòu)也便于在橡膠長時間使用下，調(diào)節(jié)定摩擦輪(5)的緊固程度和更換。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向于多種材料質(zhì)地的摩擦式開袋機，其特征在于:支撐架(6)安裝有滾珠軸承，將安裝好動摩擦輪(3)的運動架(4)插入支撐架(6)的滾珠軸承之中；驅(qū)動步進電機的電氣結(jié)構(gòu)，是由步進電機的驅(qū)動器和PLC控制器共同完成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向于多種材料質(zhì)地的摩擦式開袋機，其特征在于:編織袋(I)由廠家制造標準，呈卷狀運送給用戶，用戶由分袋機構(gòu)將編織袋分離；將編織袋(I)放在傳送帶(2)上，最后運送到摩擦式開袋機構(gòu)進行開袋處理；在此過程中動摩擦輪(3)與編織袋(I)的上層接觸，編織袋(I)的下層與定摩擦輪(5)產(chǎn)生接觸。
【文檔編號】B65B43/26GK104071387SQ201410283369
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】程強, 馮秋男, 李丹丹, 郭晉飛, 李巖 申請人:北京工業(yè)大學(xué)