充气热封装置的制作方法

本发明涉及包装设备技术领域，特别是涉及一种充气热封装置。

背景技术：

现有一种充气热封装置体积较为微小、重量轻、易于搬运和携带，大致尺寸为长40cm、宽22cm、高19.5cm，整机上平面分为置膜区、导膜区、进膜区、热封传动区等，由于空间限制，导膜区的末端与进膜区的气管头接近，在进膜过程中，如果导膜区的导膜杆为固定状态，会导致进膜区空间过小，严重影响穿膜。

另外该充气热封装置在适用的卷膜种类上也比较多样，同时兼容各种规格和类型的膜(如波浪形、葫芦形等卷膜)，不同的膜的重量、膜的平面形状不尽相同，这样在走膜过程中，置膜区、导膜区对膜形成的张力也各不相同，在不同的张力情况下，不同膜经过热封传动区的走膜效果无法统一。

此外，同一卷膜在运行过程中膜的长度在不断的减少，膜重量在减小，同样的，张力也在不断减小。这样在使用设备过程中需要一直调节设备的风量、温度及速度，大大地影响设备的正常使用。

中国专利cn108248926a公开了一种充气热封机，该充气热封机的张力控制装置位于卷膜放置装置与充气装置之间，张力控制装置包括张紧锟和转动锟，张紧锟的位置相对基台固定，转动锟可相对基台转动，卷膜先后通过转动锟和张紧锟。转动转动锟能够调整转动锟相对张紧锟之间的距离，从而调整卷膜在张紧锟上受到的摩擦力，从而使卷膜张紧，便于后续对卷膜充气。该方案中，张力控制装置仅通过转动调整张紧锟上受到的摩擦力，没有考虑到卷膜直径和质量变化所带来的摩擦力变化，也没有考虑到卷膜与张力控制装置之间的摩擦力所带来的卷膜张力变化以及卷膜行走状态的张力变化。

基于上述原因，本创作人对现有的充气热封装置进行改进，以有效克服现有技术的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种充气热封装置，以解决现有的充气热封装置运行时无法保证卷膜的张力始终一致的问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种充气热封装置，包括设置在基板上的置膜杆组件和带膜传动组件，置膜杆组件和带膜传动组件之间设有一导膜组件，导膜组件包含一导膜杆，套置在置膜杆组件上的卷膜绕经导膜杆后由带膜传动组件传送，置膜杆组件上的卷膜从大卷到小卷的变化过程中,导膜杆随着卷膜的变化发生转动以调整对膜的作用力，以使在带膜传动组件对膜的拉力f拉2不变的情况下，膜始终保持匀速传送。

进一步的，所述导膜组件还包括一拉簧，拉簧一端被固定，拉簧另一端连接导膜杆，所述导膜杆包括相对固定的导膜a柱和导膜b柱，导膜a柱和导膜b柱之间具有供膜穿过的间隙，膜依次绕经导膜a柱和导膜b柱，在卷膜从大卷到小卷的变化过程中，导膜杆克服拉簧对其的拉力并随卷膜的变化相对基板发生转动，以调整导膜杆对膜的张力f张力和摩擦力f阻2。

进一步的，所述导膜杆还包括固定柱和滑动柱，基板上设有用于容纳固定柱的容纳孔和供滑动柱滑动的弧形滑槽，所述拉簧一端相对基板固定，另一端连接在滑动柱上，在卷膜从大卷到小卷的变化过程中，滑动柱克服拉簧对其的拉力并以固定柱为转轴在弧形滑槽中滑动，以使导膜a柱和导膜b柱相对基板发生转动，进而调整导膜杆对膜的张力f张力和摩擦力f阻2。

进一步的，置膜杆组件包括置膜杆和置膜杆底座，卷膜套置在置膜杆上并且卷膜的管芯底面抵接在置膜杆底座上，卷膜在传送过程中受到置膜杆组件对其的阻力f阻1，

f阻1＝f底+f侧，

f底＝μmg，

其中，f底为置膜杆底座对卷膜的管芯底部的摩擦力，μ为卷膜的管芯与置膜杆底座的摩擦系数，m为卷膜的总体重量，f侧为置膜杆对卷膜的管芯内部的摩擦力。

进一步的，在f拉2不变的情况下，导膜杆对膜的作用力使经过导膜杆的膜满足条件：

f拉2＝f拉1+f阻2+f张力+f侧向，

其中，

f拉1＝f阻1，

其中的θ为导膜杆受力后相对y轴摆动的角度，f0为当θ＝0°时导膜杆与膜的摩擦力；f侧向为当导膜杆转动到最大受限角度以使膜获得导膜杆对其的最大张力时，导膜杆对膜产生的与张力相同方向的支撑力；

由以上得出其中，δx为拉簧的形变量。

进一步的，其中，ρ为卷膜的密度，r为卷膜的半径，h为卷膜的高度，膜在充气热封装置上的受力状态分为以下三个阶段：

阶段一：随着运行时间的变长，卷膜将不断减少，卷膜半径不断减小，即卷膜的质量m不断变小，此时若f侧向>0，μmg减小，f侧+f阻2+kδx不变，此时在f拉1与f拉2的作用下产生的f侧向也在不断地减小，直至f侧向减小至0时，kδx开始变化；

阶段二：当f侧向＝0时，随着运行时间的变长，卷膜将不断减少，即卷膜的质量m不断变小，μmg减小，此时在f拉1与f拉2的作用下产生的kδx也在不断地减小，导膜杆受力后相对y轴摆动的角度θ不断在变小，此时f侧向为0，所以由于sinθ在不断变小，由得出f阻2将不断变大，而f阻2变大的量与μmg+kδx减少的量相等，此时f拉2＝(f拉1+f阻2+f张力)；

阶段三：阶段二中的导膜杆受力后相对y轴摆动的角度θ不断在变小，直至θ＝0°，由于弧形滑槽的限位，θ＝0°后不会再递减，此时达到最大，此时张力kδx＝0，f拉2＝(f拉1+f阻2)-f侧向。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、导膜杆能转动以改变导膜杆和带膜传动组件之间的空间大小，从而方便穿膜。

2、导膜杆随着卷膜的变化发生转动以调整对膜的作用力，导膜杆与膜形成的张力将补偿在走膜运行过程中卷膜尺寸变化造成的置膜杆组件对膜的磨擦力变小的量，保证膜在大卷到小卷转化过程中，前后张力始终保持一致，运行效果好。

3、由于导膜杆自动根据卷膜的变化对膜进行张力调节，更换不同的卷膜时，充气热封装置不需调整即可使用。

附图说明

图1是本发明实施例的充气热封装置工作状态的立体示意图；

图2是图1的主视图；

图3是本发明实施例的充气热封装置的立体示意图；

图4是图3的主视图；

图5是图4拆除导膜杆后的视图；

图6是拉簧在充气热封装置上的安装示意图；

图7是导膜杆的立体示意图；

图8是图7的另一角度视图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

请参阅图1至图8，一种充气热封装置，包括设置在基板1上的置膜杆组件2和带膜传动组件4，置膜杆组件2和带膜传动组件4之间设有一导膜组件3，导膜组件3包含一导膜杆，套置在置膜杆组件2上的卷膜6绕经导膜杆后由带膜传动组件4传送，置膜杆组件2上的卷膜6从大卷到小卷的变化过程中,导膜杆随着卷膜6的变化发生转动以调整对膜的作用力，以使在带膜传动组件4对膜的拉力f拉2不变的情况下，膜始终保持匀速传送。

导膜杆能转动以改变导膜杆和带膜传动组件4之间的空间大小，从而方便穿膜。导膜杆随着卷膜6的变化发生转动以调整对膜的作用力，导膜杆与膜形成的张力将补偿在走膜运行过程中卷膜6尺寸变化造成的置膜杆组件2对膜的磨擦力变小的量，保证膜在大卷到小卷转化过程中，前后张力始终保持一致，运行效果好。

具体地，带膜传动组件4包括相对的两个滚轮，两个滚轮之间设有充气管5，膜经过导膜杆组件后穿置在充气管5上，并由两个滚轮对膜进行传送。

在本实施例中，如图6所示，导膜组件3还包括一拉簧36，拉簧36一端被固定，拉簧36另一端连接导膜杆，导膜杆包括相对固定的导膜a柱31和导膜b柱32，导膜a柱31和导膜b柱32之间具有供膜穿过的间隙，膜依次绕经导膜a柱31和导膜b柱32，在卷膜6从大卷到小卷的变化过程中，导膜杆克服拉簧36对其的拉力并随卷膜6的变化相对基板1发生转动，以调整导膜杆对膜的张力f张力和摩擦力f阻2。

具体地，导膜杆还包括固定柱33和滑动柱34，基板1上设有用于容纳固定柱33的容纳孔11和供滑动柱34滑动的弧形滑槽12，拉簧36一端相对基板1固定，另一端连接在滑动柱34上，在卷膜6从大卷到小卷的变化过程中，滑动柱34克服拉簧36对其的拉力并以固定柱33为转轴在弧形滑槽12中滑动，以使导膜a柱31和导膜b柱32相对基板1发生转动，进而调整导膜杆对膜的张力f张力和摩擦力f阻2。

优选地，如图7和图8所示，导膜a柱31、导膜b柱32、固定柱33和滑动柱34采用一体成型的结构，导膜a柱31和导膜b柱32为中空的壳体结构，以减轻重量和材料，导膜a柱31和导膜b柱32之间通过一连接板35固定连接，导膜a柱31的顶部向底部延伸形成固定柱33，连接板35朝基板1延伸形成滑动柱34。

置膜杆组件2包括置膜杆21和置膜杆底座22，卷膜6套置在置膜杆21上并且卷膜6的管芯底面抵接在置膜杆底座22上，卷膜6在传送过程中受到置膜杆组件2对其的阻力f阻1。

导膜杆上无膜时，由于底部拉簧36的作用，导膜杆处于如图4所示的位置上，这样导膜b柱32的末端与充气管5头部的间距较大，加大了进膜操作空间，大大降低进膜难度。完成进膜后，置膜区与热封传动区对膜形成的张力会使得导膜杆根据张力的大小向充气管5方向转动到不同的角度上。导膜杆旋转的角度不同，导膜杆对膜形成的张力也不同，当导膜杆末端最靠近充气管5的头部时，导膜杆对膜形成的张力最小，导膜杆末端越远离充气管5的头部直至如图4的位置时，导膜杆对膜形成的张力最大。导膜杆与膜形成的张力将补偿在走膜运行过程中卷膜6尺寸变化造成的置膜杆组件2对膜的摩擦力变小的量，保证膜在从大卷到小卷的转化过程中，前后张力始终保持一致。

卷膜6在运行过程中总体的受力情况如图2所示。

f阻1：卷膜6在传送过程中受到置膜杆组件2对其的阻力，其等于卷膜6的管芯底部受到置膜杆底座22的摩擦力f底与卷膜6的管芯内部受到的置膜杆21的摩擦力f侧之和，即f阻1＝f底+f侧。其中f底＝μmg，μ为管芯与置膜杆底座22的摩擦系数，m为卷膜6的总体重量，运行过程中m值会变小，f侧可视为一个常数。

f拉1：卷膜6在经过导膜杆之前受到的方向向前的拉力，且f拉1＝f阻1，所以f拉1＝f底+f侧＝μmg+f侧＝μρvg+f侧＝μρ*πr²hg+f侧，其中ρ为卷膜的密度，r是指卷膜的半径，h是指卷膜的高度。

f阻2：卷膜6在经过导膜杆时将受到导膜杆表面的摩擦力，其中θ为导膜杆受力后相对y轴摆动的角度，f0为当θ＝0°时导膜杆与膜的摩擦力。

f张力：卷膜6从导膜杆绕到滚轮后由滚轮带膜产生的拉力。f拉2＞f阻1+f阻2，且f阻1足够大时会使得导膜杆向与f拉2同向的方向转动，从而使得导膜杆底部的拉簧36被拉长，此时拉簧36被拉得越长，膜受到的张力越大，当导膜杆转动到最大受限角度，即如图2所示的最靠近充气管的位置时张力最大。

f拉2：滚轮带动膜的拉力，在正常运行过程中f拉2≥f阻1+f阻2+f张力。

本实施例所述的充气热封装置的张力自动调节原理如下：

(1)放入置膜杆21的卷膜6最大卷时质量m最大，此时f拉1最大，此时将膜通过导膜杆再接入带膜传动组件4，启动运行后，在f拉1与f拉2的作用下产生f张力与f阻2，在设备加速过程中f拉2>f拉1+f阻2+f张力+f侧向。f侧向为当导膜杆转动到最大受限角度，即如图2所示的张力最大的位置时，导膜杆对膜产生的与张力相同方向的支撑力。此时膜受到的外力的合力为f合，f合＝f拉2-(f拉1+f阻2+f张力+f侧向)＝ma，m为卷膜6质量，a为加速度。

设备在完成加速后完成后进入匀速状态，在匀速状态下膜受到的合力为0。

即f拉2-(f拉1+f阻2+f张力+f侧向)＝0；

得出：

其中，δx为拉簧36的形变量。

(2)设备在匀速过程中f拉2＝μmg+f侧+f阻2+kδx+f侧向

＝μρ*πr²hg+f侧+f阻2+kδx+f侧向

阶段一：随着运行时间的变长，卷膜6将不断减少，卷膜6半径不断减小，即卷膜6的质量m不断变小。此时若f侧向>0，μmg减小，f侧+f阻2+kδx不变，此时在f拉1与f拉2的作用下产生的f侧向也在不断地减小，直至f侧向减小至0时，kδx开始变化。

阶段二：当f侧向＝0时，随着运行时间的变长，卷膜6将不断减少，即卷膜6的质量m不断变小，μmg减小，此时在f拉1与f拉2的作用下产生的kδx也在不断地减小，导膜杆受力后相对y轴摆动的角度θ不断在变小，此时f侧向为0，所以由于sinθ在不断变小，由得出f阻2将不断变大，而f阻2变大的量与μmg+kδx减少的量相等，此时f拉2＝(f拉1+f阻2+f张力)。

阶段三：阶段二中的导膜杆受力后相对y轴摆动的角度θ不断在变小，直至θ＝0°时，由于弧形滑槽12的限位，θ＝0°后不会再递减，达到最大，此时张力kδx＝0。f拉2＝(f拉1+f阻2)-f侧向，f侧向为当导膜杆转动角度最小时，即θ＝0°时，导膜杆对膜产生的与滚轮拉力相同方向的支撑力，此时的张力为0。

上述三种阶段中卷膜6质量由最大减小至0的过程中，张力kδx由最大逐渐递减至0；在此过程中θ的值逐渐递减至0°，使得f阻2不断变大，这样的调节过程使得膜的受力始终保持不变，保证卷膜6从大卷到小卷过程中均在匀速运行，走膜效果前后保持一致。

膜的质量和导膜杆的摆动角度、f阻1、以及卷膜6的半径变化实验数据如下：

从所测实验数据可以得出：当膜的质量改变，也就是膜在运行走动过程中其卷膜6的质量不断减小时，f阻1在减小，导膜杆摆动的角度也在不断减小，反之也成立。

当卷膜6的质量小于0.2kg时，其导膜杆摆动的角度大致在0°～5°范围内，当卷膜6的质量在0.2kg～2kg的范围内时，其导膜杆摆动的角度大致在5°～30°，当卷膜6的质量在2kg～5kg时，导膜杆摆动的角度大致在30°～45°之间。

当卷膜6的半径在0mm～10mm内时，其导膜杆摆动的角度大致在0°～5°范围内，当卷膜6的半径在10mm～60mm内时，其导膜杆摆动的角度大致在5°～30°范围内，卷膜6的半径在60mm～100mm内时，其导膜杆摆动的角度大致在30°～45°之间。本实施例提供的充气热封装置适用的卷膜6的质量一般不会超过6kg，半径不会超过110mm。

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。