苗木纏繞包裝機的制作方法

本實用新型涉及一種用于包裝苗木的苗木纏繞包裝機。

背景技術：

花草苗木的種植改善了環境美化了陽臺和辦公室，帶給大家愉悅的心情。近年來各地的苗木電商逐漸發展壯大。人們也常在網上購買花草苗木，收到包裹后發現了苗木在物流過程中的常用薄膜進行包裝。據研究苗木運輸過程中薄膜包在苗木的根部和主桿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較高強度的三棱柱形的紙盒。然而，各地花木賣家都采用的是手工的纏繞薄膜的方式，工作效率較低。

目前市場上的薄膜機是一種帶有電氣裝置的包裝機械，又稱裹包機。機器是利用拉伸膜的張力卷繞各種散裝物體或整裝物體，使其包裝成一整體，減少包裝物的表面擦傷，防止貨物在搬運過程的損壞，起到防塵，防潮及保潔作用。常見分為托盤式纏繞機、壓頂式阻拉型纏繞機、預拉型自動薄膜纏繞裹包機等。市場上仍然沒有用來包裝苗木的設備。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于克服現有技術存在的以上問題，提供一種苗木纏繞包裝機，代替人工的操作，降低勞動強度提高效率。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本實用新型通過以下技術方案實現：

一種苗木纏繞包裝機，包括纏繞架，所述纏繞架上開設有放置樹木的包扎槽，所述包扎槽一側開口，纏繞架一側設置有與所述包扎槽同軸的纏繞圈，所述纏繞圈上連接有薄膜卷，纏繞圈一側開口的圓環，纏繞圈外緣由多組連接在纏繞架上的摩擦輪夾緊，所述摩擦輪通過摩擦輪電機驅動。

進一步的，所述纏繞圈外緣開設有一道摩擦槽，所述摩擦輪嵌設在所述摩擦槽中。

進一步的，所述纏繞架可拆卸的連接在一橫梁上，所述橫梁通過絲桿螺母機構連接在纏繞機底座上，所述纏繞機底座兩端設置有M型架，所述橫梁通過步進電機驅動絲桿螺母機構在所述的兩個M型架之間移動。

進一步的，所述絲桿螺母機構包括一對光桿和一絲桿，所述的光桿和絲桿連接在兩個M型架之間。

進一步的，所述纏繞機底座兩端分別設置有一接近開關。

進一步的，所述M型架上通過一組可平行移動的支撐桿連接有V型架。

優選的，所述纏繞架上連接有把手。

優選的，所述包扎槽為圓形。

本實用新型的有益效果是:

1、結構巧妙：通過纏繞旋轉機構的缺口設計，可以直接將苗木的枝干放入纏繞圈而不需要苗木的根球或者樹冠穿入纏繞圈。

2、使用方便：步進電機和減速電機的轉速均可實時調節，方便調節纏繞力和纏繞密度大小。

3、用途多樣：纏繞旋轉機構的相對獨立可以取下后使用聚合物鋰離子電池供電運轉。

a.在野外為種植狀態的苗木進行枝干纏繞作業。

b.在野外對苗木的嫁接處進行纏繞作業。

c.改進后可以完成對苗木的包繩作業。

d.增加刷子和供漆系統后可以對苗木進行防蟲漆的粉刷。

4、適應性好：M形和V形伸縮支架，的設計可以拉伸適用不同長度的苗木，接近開關的位置也可以進行調整控制纏繞作業的長度區域的。

5、成本低廉：設備大部分采用了標準件和現有元件，非標件較少，生產制造成本比較容易成本較低。

上述說明僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本實用新型的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。本實用新型的具體實施方式由以下實施例及其附圖詳細給出。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1為苗木纏繞包裝機整體結構示意圖；

圖2為纏繞架結構示意圖。

具體實施方式

下面將參考附圖并結合實施例，來詳細說明本實用新型。

參照圖1、圖2所示，一種苗木纏繞包裝機，包括纏繞架1，所述纏繞架1上開設有放置樹木的圓形的包扎槽11，所述包扎槽11一側開口，纏繞架1一側設置有與所述包扎槽11同軸的纏繞圈2，所述纏繞圈2上連接有薄膜卷3，纏繞圈2一側開口的圓環，纏繞圈2外緣由多組連接在纏繞架1上的摩擦輪12夾緊，所述摩擦輪12通過摩擦輪電機13驅動。所述纏繞圈2外緣開設有一道摩擦槽21，所述摩擦輪12嵌設在所述摩擦槽21中。

在包扎苗木時，所述纏繞架1可拆卸的連接在一橫梁4上，所述橫梁4通過絲桿螺母機構連接在纏繞機底座5上，所述纏繞機底座5兩端設置有M型架6，所述橫梁4通過步進電機7驅動絲桿螺母機構在所述的兩個M型架6之間移動。所述絲桿螺母機構包括一對光桿8和一絲桿9，所述的光桿8和絲桿9連接在兩個M型架6之間。所述纏繞機底座5兩端分別設置有一接近開關51。所述M型架6上通過一組可平行移動的支撐桿61連接有V型架62。

為了方便苗木纏繞包裝機手持使用，所述纏繞架1上連接有把手14。

從蘋果削皮機上獲得靈感，使薄膜旋轉并移動，從而使其一層一層的包裹在物品上。我們采用了開口的纏繞圈、纏繞架、摩擦輪、摩擦輪電機和PWM電機調速控制器，做為旋轉機構的元件。通過電機直接帶動摩擦輪驅動纏繞圈進行完成旋轉運動。采用了絲桿、螺母、聯軸器、光桿、滑塊、步進電機、驅動器和控制器，做為平移運動機構的元件。通過步進電機帶動絲桿旋轉，螺母滑動完成平移運動。通過調節纏繞圈的轉速，絲桿的轉速和方向完成薄膜的螺旋纏繞參數設定。通過由電感式傳感器做為的接近開關完成平移運動的行程設置。通過支撐拉伸機構來支撐和適應不同長度苗木。完成薄膜的螺旋運動纏繞到需要的產品上，以達到包裝的目的，實現半自動化包裝效果，減少人力物力，從而提高生產效率。

纏繞圈外圓面上的摩擦槽，由摩擦滾輪的進行支撐、定位和驅動，即確保纏繞圈的位置和運動，限制纏繞圈的5個自由度，保證其能夠在摩擦輪提供的動力下旋轉。由兩根光桿和一根絲桿支撐旋轉機構，并由絲桿旋轉帶動旋轉機構在設備上平移，既起到驅動作用又起到支撐作用。由工業鋁型材型材做為機架通過角件等標準件進行連接構成設備基體對運動機構和部件起到支撐作用。當設備工作時，絲杠通過步進電機帶動驅動螺母和滑板移動，摩擦輪通過摩擦帶動纏繞圈轉動，纏繞圈轉動時使定位在上面的薄膜卷轉動，移動和轉動復合形成螺旋運動，將薄膜纏繞到對應的苗木上，保證每次纏繞的量，受到的力均勻。

通過纏繞圈的旋轉和移動使薄膜螺旋包裹在的苗木表面，在控制器和旋鈕開關的控制下調節轉速和進給速度。旋轉機構由多個電機同時驅動工作，就像多驅車一樣，可以給纏繞圈提供穩定的動力，不會存在死點以及卡死的現象。

通過步進電機帶動絲杠轉動驅動螺母水平移動。步進電機轉速均勻加減速度和變向性能好，可以保證勻速運動，包裝均勻。橫梁固定在兩根光桿上，保證了橫梁以及固定在橫梁上的旋轉機構的重量可以分散，減少絲桿的徑向受力，使機構平穩的移動。

可以根據包裝長度的不同來調整兩個電感式接近開關的位置，從而控制旋轉機構的平移范圍，從而控制了纏繞包裝的范圍。

為了保證系統可靠工作，有效的控制系統設計也非常重要。該控制系統設有位置反饋裝置，采用了PWM直流電機調速裝置，采用了步進電機細分驅動裝置和步進電機運行控制裝置。

通過在纏繞圈外緣開摩擦槽，方便摩擦輪的支撐和定位，即確保纏繞圈的位置要求，限制纏繞圈的5個自由度，保證其能夠在主動輪提供的動力下旋轉。同時確定支架的安裝與調試保證高度位置和回轉中心位置。薄膜的位置確定，回轉的方向，通過纏繞圈上孔的位置來定位。支架型材采用角鐵固定起到支撐作用。在橫梁部分有緊固螺栓，可以讓纏繞架能夠拆卸，手持包裝部分去包裝不易移動的物品。

當系統工作時，電機帶動摩擦輪，摩擦輪帶動纏繞圈轉動，纏繞圈轉動時使定位在上面的薄膜轉動，將薄膜不停的纏繞到所需產品上，保證每次纏繞的量，受到的力均勻，包裝裝置通過絲杠螺母進行傳動，使每次放置在上面的苗木都能被平穩均勻的納入到纏繞圈的包裝范圍。

主要零部件的功能如下：

1．纏繞圈旋轉機構：電機和PWM調速電路固定在底板上，電機直接帶動摩擦輪，摩擦輪卡在開口環的T形槽內，帶動纏繞圈轉動，實現薄膜的旋轉運動。

2．絲桿螺母平移機構：由步進電機帶動絲桿旋轉推動螺母移動，再兩個光桿的支持下，螺母帶動機構的平移。

3．機架和苗木支撐：利用型材構建了設備的整體框架，采用M型架和V型架的滑動機構適應不同長度的苗木。

機構載荷的計算：

1、導軌額定載荷的預算

工作臺重量M=3.233kg，因此導軌載荷為：

F=M*9.8N/kg=31.68N

2、滑動導軌的計算

根據導軌的初步尺寸和形狀，以及受力情況，求出導軌面上的壓力分布，然后算出導軌面上的平均比壓和最高比壓，其值低于使用經驗所推薦的許用比壓值。

為了使導軌磨損均勻及提高工作壽命，導軌上的壓力應盡可能平均，從表中可得，許用最大比壓約為許用平均比壓的二倍，因此在實際設計實驗中，通常只計算平均比壓。

P′ =[M/BL] ≤ [P]( 公斤/ 厘米²)

P′ ——平均比壓( 公斤/厘米²) ；

M—— 導軌面所承受的總重量（公斤）；

B——導軌的水平投影寬度（厘米）；

L——與工作臺接觸的導軌面總長度（厘米）；

[p]——許用平均比壓( 公斤/ 厘米²) ，

P′ =3.233/(20*2)=0.081( 公斤/ 厘米²)

[p]=0.25~0.40 p′ <[p] 則導軌尺寸設計合理

3、絲桿的受力分析

設計內容：確定絲杠傳動的總體設計方案；絲杠傳動的設計校核計算。

絲桿軸向總變形量：

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

絲桿的軸向剛度Kδ=F/δ=12.3*104

剛度條件[Kδ]-- 絲桿允許軸向剛度

Kδ 小于[Kδ ]=18*104 所以符合條件

重復定位度△ =±Fst/Kδ=5.364*10-5mm

Kδ：軸向剛度； Fst ：導軌間最大靜摩擦力

[△ ]=0.05mm

△ <[ △ ] 所以符合要求

4、絲桿的穩定性計算

設計絲桿的長度為l=615mm ，i=d3/4=2.25 。按兩端連接可得 μ=2。

絲桿的柔度：ul/i=546.7

則臨界載荷為：Fc=340/[1+0.00013(ul/i)]* π (d3/2)2=542.51N

穩定性計算：Ssc=Fc/F=17.12>2.5，故穩定性條件滿足。

5、電機的選用

5.1計算電動機的容量

絲桿螺桿螺母摩擦阻力大，自鎖時低于0.5，常在0.3～0.4。根據機械傳動效率，螺桿

螺母 =0.40，滾子軸承 =0.98，聯軸器 =0.99，則

η = η 1*η 2*η3=0.40×0.98×0.99=0.39

所以電動機所需工作功率為：

P=Fv/η =40.6W

5.2.確定電動機的轉速

其中：v 為螺母軸向移動速度，m/s；為螺桿中徑，mm。則 計算得n=15.05r/min

5.3絲桿驅動電動的選擇

本設計中使用的絲桿需要經常起動、制動和正反轉等情況，按工作要求和條件，選用步進電機。采用42型二相步進電機，具有了體積小控制方便的優點，除了可無級調節轉速，還在起停階段和微升階段具有很好的控制性能，步進電機本身還有制動功能，不需設置減速器。

5.4主要零件的加工工藝分析

選擇主體上的纏繞圈，纏繞架進行加工工藝分析。

5.4.1纏繞圈的加工工藝分析

該零件為斷開的圈環狀零件，材料為鋁，最大的加工要點是從工藝上避免變形，根據零件形狀特征，制定的加工工藝為：壓板裝夾—精銑端面—點孔—鉆孔—粗銑外形—精銑外形—精車另一端面（以外圓找正）—車梯形槽—壓板裝夾—銑開口—鉆孔—攻絲—去毛刺。根據上述特征制定以下工藝路線和加工工藝過程卡，見表1。

表1纏繞圈加工工藝過程卡

5.4.2 纏繞架的加工工藝分析

該零件為板狀零件，材料為鋁，最大的加工要點保證孔位的位置度精度，根據零件形狀特征，制定的加工工藝為：壓板裝夾—精銑端面—點孔—鉆孔—粗銑外形—精銑外形—零件反面（百分表找正直邊）壓板裝夾—粗銑電機安裝沉孔-精銑電機安裝沉孔—點孔-鉆孔—平口鉗抓夾-點孔-鉆孔—平口鉗抓夾-點孔-鉆孔—鉗工攻絲。根據上述特征制定以下工藝路線和加工工藝過程卡，見表2。

表2纏繞架加工工藝過程卡

綜上所述，本實用新型具有以下特點：

結構巧妙：通過纏繞旋轉機構的缺口設計，可以直接將苗木的枝干放入纏繞圈而不需要苗木的根球或者樹冠穿入纏繞圈。

使用方便：步進電機和減速電機的轉速均可實時調節，方便調節纏繞力和纏繞密度大小。

用途多樣：纏繞旋轉機構的相對獨立可以取下后使用聚合物鋰離子電池供電運轉。

a.在野外為種植狀態的苗木進行枝干纏繞作業。

b.在野外對苗木的嫁接處進行纏繞作業。

c.改進后可以完成對苗木的包繩作業。

d.增加刷子和供漆系統后可以對苗木進行防蟲漆的粉刷。

適應性好：M形和V形伸縮支架，的設計可以拉伸適用不同長度的苗木，接近開關的位置也可以進行調整控制纏繞作業的長度區域的。

成本低廉：設備大部分采用了標準件和現有元件，非標件較少，生產制造成本比較容易成本較低。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。