一种基于板式弹性元件的物流包装缓冲结构的制作方法

本发明涉及货物包装技术领域，一种基于板式弹性元件的物流包装缓冲结构。

背景技术：

为了避免一些货物(如仪表、电器等等)在运输途中因震动、冲击导致失效，在包装结构设计时(参见图1)常常在包装箱1的内装物2底下(或可能受到冲击的各个方向)加入缓冲垫3来减震，最常用的减震缓冲衬垫是由各种高分子材料发泡(俗称：发泡塑料)制作而成，此外也会采用充气气囊、纸浆模塑等形式。由于现有各类缓冲衬垫主要利用材料本身柔软的压缩弹性，容易受诸多环境参数影响，过多的随机因素无法满足对包装缓冲保护相对精准的定量化设计要求，只能采用基于经验的传统定性设计方法，无法避免大量不合理包装的出现，不仅增加了实际产品的包装和运输成本，同时消耗了过量的资源，废弃物增量还给环境带来日趋严重的负面效应。

因此，研究探索具有较高稳定性能的基于基本型结构弹性来实施缓冲减震方法的包装结构，有助于包装设计由凭经验定性的传统设计方法向基于试验数据的数值化定量设计方法的升级，相对精准的包装缓冲参数可以提高包装结构设计合理性，减少产品的过度包装，将适度包装和绿色环保从理念引向具体实施。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于板式弹性元件来实施对货物缓冲减震保护的物流包装缓冲结构；由于板状弹性体具有相对明确的弹性计算的数学模式，可为货物提供比较精准的个性化缓冲设计与保护，由此来提升货物包装的合理性、降低包装成本、节约资源、减少包装废弃物对环境的负面效应。

为了达到上述目的，本发明的物流包装缓冲结构(参见图2)包含至少一块弹性缓冲板31，在弹性缓冲板31的两弹性弯曲侧面上各自排列有用于支撑弹性缓冲板31的支撑梁32，两板面的支撑梁32相互错位排列，两列支撑梁32的外侧分别覆盖连接有承载板33(参见图3，当包装箱1与缓冲垫3，或内装物2与缓冲垫3的接触面能等效于承载板33时，对应的承载板33可以被取代)，弹性缓冲板31在受错位排列的两侧支撑梁32挤压时产生s形弹性变形(参见图4)。

在物流平稳时段，包装件受到的震动和冲击可忽略，缓冲垫3只是承载内装物2的重量，弹性缓冲板31产生微小的s形变形(参见图3)；当受到运输冲击时，弹性缓冲板31受到两侧支撑梁32传递的冲击力的附加挤压而产生s形弹性变形增量，由此实施对货物的缓冲(参见图4)；当冲击使得变形达到弹性缓冲板31弯曲的弹性极限时，弹性缓冲板31的进一步弯曲受到了承载板33的结构阻挡限制(参见图5)，该限制可以避免过大冲击强度引起弹性缓冲板31产生永久性塑性变形而失效，因此，本发明的物流包装缓冲结构，其特征在于：支撑梁32的支撑高度方向的尺寸小于、或等于其所属弹性缓冲板31在两侧支撑梁32错位挤压弯曲出现弹性极限时在支撑梁32高度方向的位移值。

在一些具有连续震动、冲击的运输过程，需要采用阻尼来加速对震动、冲击能量的吸收，因此，本发明的物流包装缓冲结构，其特征在于：弹性缓冲板31为由至少两层弹性缓冲片34的复合结构(参见图6)，弹性缓冲板31在受力弯曲变形过程中相邻弹性缓冲片34之间在s形反向弯曲过渡的平直段区域具有相互间的微小摩擦，该摩擦阻力消耗吸收震动、冲击产生的部分能量，有助于加快震动、冲击能量的衰减。

本发明的任一缓冲垫为一个整体结构，因此，本发明的物流包装缓冲结构，其特征在于：弹性缓冲板31的任一对相互复合的弹性缓冲片34，至少在一条支撑梁32位置实施局部固定连接。

为了适应一些存在高冲击、震动强度等比较恶劣的运输过程，需要具有较大弹性变形的缓冲垫，当单一弹性缓冲板31不能满足要求时，本发明的物流包装缓冲结构，其特征在于：缓冲垫3具有至少两块弹性缓冲板31(参见图7)，相邻两块弹性缓冲板31在受到支撑梁32错位挤压变形时产生互为方向相反的s形变形，缓冲垫3的综合弹性变形为各弹性缓冲板31变形之和，即缓冲垫3的缓冲性能随所含弹性缓冲板31的数量上升；在相邻两弹性缓冲板31之间的支撑梁32的支撑高度方向的尺寸小于、或等于其两侧弹性缓冲板31在挤压弯曲出现弹性极限时在支撑梁32高度方向的位移值之和。

本发明的物流包装缓冲结构还包含：包装箱1、内装物2、缓冲垫3(参见图3)，内装物2和缓冲垫3被置于包装箱1内；

所述包装箱1是由(如瓦楞纸箱、木箱、托盘等等)实体材料构成的全封闭、或局部开放的刚性容器，或由(如困扎带、缠绕膜等等)柔性材料实施的全封闭、或局部敞开式柔性容器；

所述内装物2由至少一件货物(或至少一个内部小包装件)组成；在内装物的前、后、左、右、上、下六个侧面中至少一个侧面垫有至少一个缓冲垫3；

为了兼顾不同震动、冲击强度下的缓冲减震灵敏度效应和包装空间利用率，本发明的物流包装缓冲结构，其特征在于：缓冲垫3中至少有两块弹性缓冲板31相互(通过采用厚度、材质等等的不同参数)具有不同的弯曲刚度(即受力弯曲灵敏度)，缓冲垫3的综合刚度在弹性受力范围内呈现分段变刚度函数特性；例如，参见图8，图中上面的弹性缓冲板厚度较薄，刚度较小，在受力弯曲过程中率先到达极限位置后停止继续变形，此后，仅下面的弹性缓冲板可以继续变形，缓冲垫综合弯曲刚度随即发生数值的升高转折，形成变刚度特性。

由于矩形板弯曲弹性变形分析属于材料力学基础内容，具有成熟的数学建模方式，因此，本发明板式弹性元件在物流缓冲包装中的应用方法，有利于实施包装缓冲的个性化精准设计，同时也可以为包装缓冲优化设计建立相对明确的优化目标函数，会同相关材料等测试项目及数据，使包装设计更具科学性，推动物流包装设计由传统经验向科学的数值化升级，从而提高物流包装的合理性，减少过度包装，节约资源，降低成本，减少包装废弃物，改善环境。

类似国标中的0201型基本摇盖式箱型以其简单实用的属性成为现有使用数量最多、最普遍流行的物流包装箱一样，基于平板弯曲弹性元件的缓冲垫在物流缓冲设计及应用领域也具有简单、易用、便于普及的属性。

附图说明

图1为仅仅货物底下设置缓冲垫的常规包装件模型结构平面示意图；

图2是本发明的缓冲垫基本构成模型立体示意图；

图3是本发明货物底下设置缓冲垫案例在静态时的模型结构平面示意图；

图4是本发明货物底下设置缓冲垫案例在受到冲击力时的模型结构平面示意图；

图5是本发明货物底下设置缓冲垫案例在弹性缓冲板最大变形状态的模型结构平面示意图；

图6是本发明货物底下设置缓冲垫案例缓冲垫弹性缓冲板采用两片复合结构平面示意图；

图7是本发明货物底下设置缓冲垫案例缓冲垫采用双弹性缓冲板的平面示意图；

图8是本发明货物底下设置缓冲垫案例缓冲垫采用不同刚度的双弹性缓冲板的平面示意图；

图9是本发明货物设置上、下缓冲垫的另一实施例的平面示意图。

图中：

1.包装箱

2.内装物

3.缓冲垫

31.弹性缓冲板，32.支撑梁，33承载板34弹性片缓冲片

具体实施方式

参见图3，为本发明一基本实施例，外包装箱1的材料采用瓦楞纸，或木、塑料等，类似包装箱结构、材料、工艺均可基于公知常识实现；内装物2的底下配置了具有单一弹性缓冲板31的缓冲垫3；弹性缓冲板31材料根据内装物重量和缓冲要求等参数，选用纸，或木、竹、塑料、金属等材料，也可以由不同材料复合组成；弹性缓冲板的上、下两侧支撑梁32实现彼此错位排列，数量和跨度则根据内装物缓冲要求计算获得；支撑梁32的材料可以与弹性缓冲板相同，或不同，但需确保缓冲过程不被压垮；支撑梁与弹性缓冲板的连接采用粘结，或熔接、焊接等固定式连接，也可采用相互嵌入的插入式连接；上、下两排支撑梁的外侧各分别连接有一块承载板33，支撑梁与承载板的连接采用与弹性缓冲板相同的连接方式。

参见图9，为本发明的另一施例，在上述图3实施例的基础上，增加了上侧缓冲垫3，且上、下缓冲垫3的承载板33带有货物围栏。

以上是本发明典型实施例，本领域技术人员可以在本发明的精神范围内，形成其他实施案例，例如：

缓冲面积和位置采用局部缓冲垫，或角缓冲垫、侧向缓冲垫等等形式，也可采用前述各种缓冲垫的组合形式；

缓冲垫3的结构包含一个，或两个、多个弹性缓冲板31；弹性缓冲板31采用一层，或二层、多层弹性缓冲片的复合结构形式；

弹性缓冲板31材料可以采用木、竹、纸、塑料、金属等材料及其组合；还可采用发泡塑料等材料，采用发泡塑料时可以利用发泡附加的材料高压缩弹性和主要的结构弯曲弹性组合形成更高的综合弹性板，用以满足部分轻小易碎物品的缓冲保护要求；

缓冲垫3也可与货物托盘组合设计，用于托盘时弹性缓冲板31在装载货物时的s形变形量还可用来提示载荷是否适量，因为任何带缓冲的运载器具，过量超载和欠载都会降低对货物的缓冲保护效果。

因此，上述实施例并非为本发明的保护范围，本发明的权利保护范围以权利要求书的范围为准。