方塊地毯又稱拚塊地毯、地毯磚，它是以彈性材料或高分子材料為背襯、機製地毯胚毯為表層麵料的正方形地毯塊。這種地毯實際是在滿鋪地毯的基礎上發明的，主要應用於商務領域，特別是辦公室、寫字樓等場合［１］。而方塊地毯包裝機是集機、電、光、氣一體化的形成包裝設備，它是實現包裝的機械化、自動化的關鍵因素，可大量提高生產效率，減少人力物力，降低包裝成本［２］。因此，方塊地毯包裝機有著廣闊的應用前景［３－４］。為迎合這種發展趨勢，作者在研究和改進國內外地毯包裝機的基礎上，研製了一種新型的地毯包裝機，采用了氣動技術與機械傳動相結合的方法，代替了傳統的純機械傳動係統。文中以方塊地毯包裝機為研究對象，介紹地毯堆垛、整理裝箱存箱、成箱和包箱５個模塊的結構，並給出各部分的氣動原理圖。同時，分析運動工藝流程對包裝性能和包裝效率的影響和並發運行對係統工作壓力的影響。

１ 方塊毯包裝機工作原理圖

方塊毯包裝機主要包括５部分（見圖１）：地毯堆垛部分、整理裝箱部分、存箱部分、成箱部分和包箱部分。文中執行元件是氣缸，由ＰＬＣ控製電磁換向閥來實現各個氣缸的動作，工作可靠，使用維修方便，具有很好的應用前景及推廣價值。片地毯每２４片堆垛起來，並運給下一個工位，見圖２。具體流程為：當一片片的地毯通過輸送台落入整理框中時，前整理氣缸１和側整理氣缸３動作，整理地毯。整理完成後，下移輸送氣缸２動作，將地毯放置在輸送輥上，由輸送輥所帶的舵機向下一工位移動。

圖２地毯堆垛示意圖

１.２ 整理裝箱部分

圖４存箱示意圖整理裝箱部分對地毯進一步整理，並為地毯進入紙箱做好準備，見圖３。具體流程為：當此工位沒有地毯時，吸盤氣缸８帶動吸盤將推毯塊提起；當２４塊堆垛的地毯運輸到整理裝箱部分時，整理氣缸３運動，進一步地將地毯整理好；當擋板２前端的光電傳感器感應到有地毯過來時，擋板氣缸１動作，帶動擋板升起，此時地毯可以繼續往前運輸；當地毯運動到壓緊氣缸６下麵時，壓緊氣缸動作，將地毯壓實；與此同時，由吸盤提起的推毯塊放下，跟著地毯一起向前，當地毯到達過渡板５的位置時，推毯塊將地毯推入已經成型的紙箱中。

成箱部分的主要功能是將紙箱放置到運輸台上，然後上下吸盤同時作用將紙箱成型，如圖５所示。具體流程為：平行四邊形氣缸７運動帶動平行四邊形機構６運動，保證了氣動滑台１的運動一致性；吸紙箱氣缸５在氣動滑台１上運動，由吸盤將紙箱從存儲單元運輸到成箱單元；當紙箱被運到成箱部分時，定位氣缸２和升降氣缸３同時限定了紙箱的位置；然後通過下麵６個吸盤和上麵２個吸盤的吸力將紙箱撐起，同時由上一工位的推毯塊將地毯送入紙箱中。

圖５成箱示意圖

為：側沿折疊→下沿折疊→上沿折疊。

圖６包箱流程圖

圖７包箱示意圖

氣缸１開始運動，可以壓緊地毯箱，為後麵的包裝做準備。包箱從側沿折疊開始，側沿折疊氣缸８動作，帶動側沿折疊板轉動，將兩側沿折疊。隨後，升降台７上升，同時下沿折疊氣缸６動作，這時兩個下沿折疊氣缸帶動的下沿折疊板４從下往上將下沿折疊。下沿折疊後，氣動滑台５和噴膠儀同時運動，在紙箱下沿上噴膠，此噴膠為點噴。噴膠完成後，上沿折疊氣缸２運動，帶動上沿折疊板３折疊。整個包箱過程的具體結構示意圖如圖７所示。

２ 氣動係統設計

地毯堆垛、整理裝箱、存箱和成箱部分氣動係統

這裏需要２１個二位五通單控閥和４個二位五通雙控閥，２５個閥都安裝在一塊匯流板上，氣源出來的氣體經過氣動三聯件處理後進入到匯流板。

３ 包裝性能分析

３１ 包裝工藝過程對係統效率的影響

按照如圖１０所示的包裝工藝過程，包裝周期。

若

ｐｍｉｎＡｉ≤Ｆｉ （５）

其中：ｐｍｉｎ為９個氣缸同時動作時最小壓力，Ａｉ為活塞杆麵積，Ｆｉ為活塞杆運動的最小推力。由公式

（５）可知，此時可能使某個氣缸或某幾個氣缸產生爬行現象或無法啟動的現象。

為了解決這一問題，可以在氣動三聯件的出口處加上貯能器，如圖１３所示。貯能器的作用為：（１）

η＝ｔ

用來儲存一定量的壓縮空氣，調節空壓機輸出氣量與用戶耗氣量之間的不平衡狀況，保證連續、穩定的氣

其中：ｔ０為各個子工藝過程之間的銜接時間總和，ｔ為包裝時間，η為效率。在包裝時間ｔ一定的情況下，為了提高效率η，可以在保證包裝穩定性的情況下，盡量縮短包裝周期。為了縮短包裝周期Ｔ，對工藝過程進行如下改進：（１）采用並發運行生產作業，可以完成流水線工作。（２）對於比較複雜的包箱部分，將紙箱定位縱向調整和紙箱定位這兩個工序同時進行，這樣可以縮短時間Δｔ１；同時調節噴膠氣動滑台的速度，在不影響噴膠效果的情況下，可以加快噴膠的速度，這樣可以節省時間Δｔ２。這樣可以獲得最佳的周期Ｔｏｐｔ，進而獲得最大的效率η。

流輸出；（２）當出現空壓機停機、突然停電等意外事故，可用貯能器中儲存的壓縮空氣實施緊急處理，保證安全；（３）減小空壓機輸出氣流脈動，穩定空壓機管道中的壓力；（４）還能降低壓縮空氣溫度，分離壓縮空氣中的部分水分和油分。

３２並發運行對係統工作壓力的影響分析