1、柑橘是世界上產量最大的水果種類，是我國有較強競爭力的果品，種植面積世界 第一，產量世界第二。果實用薄膜包裝貯藏已成為我國柑桔貯藏的主要方式 ，它能保 持果實新鮮，減少損耗,延長貨架壽命，吸引和方便消費者。1技術背景當前柑桔的采后商品化過程中，不同的環(huán)節(jié)有著不同的薄膜包裝需要。貯藏保魚包裝：一般在普通果農或專業(yè)戶的生產環(huán)節(jié)使用。因水果包裝量極大 ， 為降低成本，同時解決包裝保鮮與果身透氣之間存在的矛盾（如果完全與外界空氣隔 絕，水果會很快腐爛，一般采用（0.0010.003mm的食品保鮮膜，包裝塑膜很薄，且包裝與果身之間呈松馳狀態(tài)，內有若干空氣。上市保鮮精品包裝：一般是專業(yè)大戶或經銷商在流通環(huán)節(jié)

2、使用。采用較厚的塑 膜（0.0080.01mm便于印刷商標文字圖案等，也可防止儲運時出現(xiàn)破膜等現(xiàn)象。有時也會在包裝袋上打上氣孔，以便水果局部透氣，又能使大部分果身與 外界空氣相隔絕。當前,我國柑桔包裝還是處于手工狀態(tài)。手工包裝時，一般是先取成品塑膜袋，張 開袋口，然后用手逐個握拿水果將其放入袋內，然后一手提袋另一只手使水果袋旋轉， 使塑膜袋逐漸貼緊水果（上市精品包裝也較多使用膠條封貼。這樣的人工裝袋，需要大量的人力，且效率低，費用極高。另外，水果在包裝過程中 經手拿捏，容易造成水果損傷，并且人工裝袋口扎口不齊，破損率較高，保鮮質量差，病 變轉移快。因此，柑桔采后商品化過程中使用自動包裝機將是一

3、個必然趨勢。廣大果農 們、專業(yè)大戶、果品經銷商盼望有一種結構簡易、購機價格低廉、包裝速度較快、 使用效果較好，單果包裝成本低的水果塑膜包裝機，而現(xiàn)有機械難以滿足此需要。2現(xiàn)有水果包裝機技術比較(1中國專利號為93209665.4的水果膠膜包裝機其結構包括屯料裝置，送料 裝置，分料裝置及封包裝置。該機作業(yè)時，借送料裝置將水果從屯料裝置柑桔類水果自動包裝機的研究與設計趙寧，李平貴(邵陽市農業(yè)機械研究所，湖南邵陽422001摘要:柑桔的采后商品化過程中，不同的環(huán)節(jié)需要不同的塑料薄膜包裝。通過對 現(xiàn)有水果包裝機專利技術進行分析比較，提供了一種結構簡明、單果包裝成本低、功能機 構切換快捷的新型水果包裝機

4、設計方案。關鍵詞:機械化包裝；專利分析；包裝機設計；柑桔類水果中圖分類號：TB486文獻標識碼:A 文章編號:1007-8320(200906-0015-04Research and design of the citrus automatic bagging machineZHAO Ning ,LI Ping-gui(Shaoyang Agricultural Machinery Institute ,Shaoyang ,Hunan 422001,ChinaAbstract :In the Commerdial course of Citrus Postharvest different s

5、ectors require different plastic film pack -aging ,through analyzing the current fruit bagging machine' spatented technology ,provides a new fruit bagging machine design with simple structure ,individual fruit bagging low cost and body parts replacement convenient.Key words :mechanized bagging ;

6、patent analysis ;bagging machine design ;citrus收稿日期:2009-09-18作者簡介:趙寧（1972-,男，工程師,主要研究方向：農業(yè)機械化、農機設計及自動化（軟件。湖南農機HUNAN AGRICULTURAL MACHINERY 第 36卷第 6期 學術Vol.36No.62009年 11 月 Nov.2009運至分料裝置，再由分料裝置的料盤轉動，將水果運送至料口，該料口下方設一料 管，且末端具一熱封機，另以一自動控制的封包開關，封包凸輪，封包料桿及起動開關連 動,使料盤上的水果可依序被封包料桿推至料管以封包 ，而封包凸輪及起動開關可控 制料盤

7、的供料1。該機結構相對復雜，購機價格高。另，包裝膜必須為定作的較厚的 雙層塑膜，否則，包裝膜沿著長而圓的料管外壁牽引到封包機構時，將走偏或扯破，同時 料管管徑與包裝袋袋大小不可調，不論水果果徑為60mm還是90mm均為同一規(guī)格 包裝袋，浪費嚴重，用戶的單果包裝加工成本高。（2中國專利號為02109683.X的 可調式水果包裝機”。該機在機架的前上角傾 斜安裝有能選出不同規(guī)格水果的數(shù)個上篩板和下篩板；下篩板尾部接有數(shù)個斷面為 V形的托果底格，底格格板的長方孔內裝有電熱絲；托果底格上方相應位置有保鮮劑 加入器;安裝在機架相應位置的供膜輪將上、下薄膜供到加入器后的匯膜輪處匯合：加入器與匯膜輪之間的擋

8、板靠杠桿撥動實現(xiàn)間歇供果和加入保鮮劑，然后靠匯膜輪 后的橫向封膜裝置將水果橫向封膜后再由壓模輪縱向封膜，其后橫縱切膜裝置進行縱向切腹和橫向切膜，獲得內帶保鮮劑的單個封膜水果2。該機結構相對較簡單，在 封膜、切膜包裝時還可完成進行分級、保鮮劑加入等功能。但應用該包裝機包裝水 果時，先必須將兩邊帶孔的包裝膜用手按到供膜輪、匯膜輪、漲緊輪和輸送輪圓周 面的小圓柱上”生產中走膜故障率較高。包裝膜必須為定作的較厚的兩端帶圓孔的 包裝薄膜，不能采用普通保鮮膜，單果包裝加工成本較高。另外，隨著技術所進步，現(xiàn)在 水果分級工作已普遍采用電子重量分級、光電分級等專用水果分級機，篩板式的機 械分級因存在著分級精度不

9、高，水果機械損傷較大等缺陷而已很少采用，該機所集成 的分級功能，相對當今的技術水平而言，略顯過時，有雞肋之嫌。(3中國專利號為200610048980.8的水果塑膜簡易包裝機由機架及供膜裝 置、割膜裝置、送料裝置和傳動裝置構成。雙層塑膜帶套置在供膜軸上，在塑膜帶的輸送途中依次設有壓棍、割膜道、切割絲、切割片、袋口夾、旋轉棍等機構及水 果送料裝置，送風裝置等。傳動裝置中一只控制鏈輪的齒牙呈非環(huán)狀設置，所有轉動 軸由電機經鏈條間隙驅動3。該實用新型的結構簡易、造價低廉，但包裝膜必須為 雙層塑膜,需另用送風裝置吹成圓筒狀，再用電熱絲切割、封底制袋，水果裝入塑膜袋 后采用一把剪刀將塑膜帶剪斷，然后由剪

10、刀下部的袋口夾將水果袋袋口夾緊，之后啟 動旋轉棍，使水果袋逐漸旋緊，當塑膜袋被完全旋緊后，再松開袋口夾放下水果。本裝 置完全模仿手工包裝逐個包裝水果的程序，存在著步驟繁瑣、速度緩慢，功能單一，旋 緊的封口容易散開等不足。(4中國專利號為200610053878.7的 水果包裝機”。具包括機架、間隙式供果 機構、間隙式供膜機構、間隙式塑膜切割熱封機構，以及帶動上述機構動作的動力裝置、傳動機構及其控制器。間隙式供果機構是水果托架固定在鏈條上構成回字形 回路的輸送帶，在輸送帶上方設置一個塑膜切割平臺，其中部開一個通孔，當水果托架 運動至通孔下方時，供膜機構輸送塑膜片至平臺通孔的上平面處靜止；該通孔正

11、上方 的熱風罩與環(huán)形切割刀下降，先將塑膜片熱切割后，落至最低位置而擱置在塑膜切割 平臺上；熱風罩下降至熱風罩罩口與水果上端面相抵時，熱風套筒中的送風機開始送 次冷風，使已切割的塑膜片下垂，然后，熱封卡杯向塑膜片合攏，此時，送風機再開啟加 熱開關，開始送熱風，塑膜片在熱風作用下，塑合在果身周圍，完成貼體包裝，然后熱風 罩、環(huán)形切割刀等上升，輸送帶又開始運動，開始又一個工作循環(huán)40該機結構動作 復雜,包裝速度較慢，包裝膜為熱收縮塑膜，僅適用于小批量精品貼體包裝的特定需 求。(5中國專利號為CN的200710047865.3的 乙種水果包裝機”。具包括震動水果 分級篩、供果傳動帶、撥果記數(shù)裝置供袋、

12、打孔機裝袋機器手，出果傳送帶等。供袋材料為發(fā)泡減振塑料，需特制的供袋、打孔機構制作一個開口的防震塑料膜袋，再 由機械手實現(xiàn)取袋、裝袋、放置”冷動作5。該包裝機的配套購機成本與單果包 裝成本極高，僅適用于工業(yè)化生產，針對特定高檔水果進行精品包裝，不適于我國廣大 普通果農與專業(yè)戶的大量果品保鮮包裝的需求。3DKD-BH90型球形水果自動包裝機設計3.1 設計目標為了克服現(xiàn)有技術的不足，本方案提供一種結構簡明、單果包裝成本低、能適 用貯藏保鮮與上市精品包裝兩種需求的水果包裝機。該包裝機要達到的設計目標是：保鮮包裝，能使用普通食品保鮮的超薄塑膜，自 動制袋包裝，不需要對塑膜提出定作要求，最大限度地降低

13、包裝物料消耗與定作成 本。能使用厚塑膜進行上市精品包裝。相關機構可簡單、快速地切換，作到保鮮包裝與精品包裝一機兩用。能實現(xiàn)保鮮劑涂刷與包裝袋打孔功能，功能機構簡單，可輕易安裝使用與撤換。整機結湖南農機2009年11月16構簡明，售價相對低廉，適用于普通果農大戶、經銷商的大批量包裝。3.2 技術方案為達到上述設計目的，設計的技術方案如下：本水果包裝機的結構包括機架，以及設置在機架上的毛刷輾送果機構、間歇式 供膜與縱封機構、橫封機構、附屬托料（打孔及噴頭裝置和帶動上述動作的動力（電 動、氣動裝置、傳動機構及其控制器，另有獨立的間歇式貯果供果機構，見圖1。機架01、料斗101；毛刷輾送果機構02、毛

14、刷輾201、刷輾電動機202、T形門 203、保鮮劑噴頭204、推果桿205、阻果彎桿206、送果氣207;供膜與縱封機構 03、卷筒薄膜301、膜架302、導輾（桿303、象鼻成型器305、縱封輾306、供膜 伺服電機304、縱封伺服電機307;橫封機構04、海綿托板401、外側橫封板件402、橫封板牽引導軌403、內側橫封板404、外橫生工405、內橫生工406;貯 果供果機構05、501貯果斗、502提升機；電控箱06、供果感應器601、送果感應器 602、橫封備料傳感器603、橫封彳感器604;打孔頭701、打孔墊702圖1組裝示意 圖（除去了外圍殼體及部分附件（1供膜與縱封機構。位于

15、機架前上方，由膜架、若干導輾（桿、象鼻成型器、三 組內含加熱元件的縱封輾及供膜伺服電機、縱封伺服電機組成。單張卷筒薄膜經多 道導輾、成型器，將薄膜卷折成筒狀，并被回轉的縱封輾牽引、加熱加壓縱向熱封定 型（此為普通食品包裝機的常規(guī)裝置，不擬贅述。（2送果機構。主體為一對毛刷輾，由刷輾電動機驅動。輾輪上均勻植有刷毛，防 止果料與輾輪碰撞受損。毛刷在旋轉時所產生的向上推力既可托起果料，又不會對果料表面產生損傷。毛刷輾略傾斜放置，兼具推送果料前進的功效。毛刷輾較高端 位于單獨的貯果供果機構的提升機出果口處，中部有“T形門，右側（進果端裝有供果 感應器、左側裝有保鮮劑噴頭。供果感應器用于控制提升機間歇啟

16、動。保鮮劑噴霧 機構非常簡單方便，由氣泵給保鮮劑藥桶加壓，供果感應器計數(shù)達一定數(shù)量，電控程序 間隙啟動電磁閥，控制保鮮劑噴頭工作。旋轉的毛刷輾可保證保鮮劑能均勻涂刷在 果料表面。較低端靠近象鼻成型器處，此處毛刷輾上方有送果感應器，下方有推果 桿、前下方有阻果彎桿。當果料從貯果供果機構進入后，在毛刷輾的作用下，自動依次排成單列前行，隊列在阻果彎桿處停止住。送果感應器檢測到果料后 ，阻果彎桿向 下沉推果桿快速伸出，阻住第二個果料的同時，將料口處的果料頂入象鼻成形器的內 部通道，然后阻果彎才f向上抬起，推果桿縮回，第二個果料在毛刷輾及重力作用下行進 到料口處,完成一次送果動作。此二桿均由氣動元件控制

17、拉伸。果料通過象鼻成形 器的內部通道進行縱封后形成的膜筒，并停留在橫封機構的海綿托板上。（3橫封機構。由外側橫封板件、內側橫封板件、橫封板牽引導軌管及外、內 橫封氣缸組成。橫封板牽引導軌的主體是導軌管。內側橫封板件套在導軌管上滑動 而外橫封板件則固定在牽引桿上，牽引桿從導軌管內部穿過并可并自由滑動，內外橫 封板件由兩個氣缸同步實現(xiàn)推拉。松開相應止動螺栓 ，外、內兩個橫封板件便可直 接從導軌管退出，根據(jù)需要快捷地拆裝、更換兩個橫封板件上的部件。內、外橫封板件上部位置均固定有海綿托板。內外橫封板件合攏時，海綿托板形成“Y型，用以 接住落下的果料?！癥型中上部位置的右側機架延伸出一橫封備料傳感器 ，

18、外側橫封 板件中下部安裝橫封傳感器。外側橫封板件中間位置安裝有熱封刀，內側橫封板件中間位置安裝有熱封墊。熱封刀、熱封墊內部均有發(fā)熱元件及測溫傳感線，熱封墊表面貼有耐熱的硅橡膠。根據(jù)普通保鮮薄膜包裝與精品包裝的不同要求，熱封刀、熱封墊均可從橫封板件上快捷拆裝切換。普通保鮮薄膜包裝時，熱封刀為自行設計 加工，刀口端為平齊的山”形，熱熔切斷。當精品包裝時，熱封刀換為包裝機通用的鋸 齒刀。(4簡易打孔裝置。外側橫封板件左下部貼近熱封刀的位置 ，可安裝打孔頭，內側 橫封板件下部貼近熱封座的對應位置可安裝打孔墊。打孔頭主體為沖頭，內有電熱器件和測溫探頭，工作時使沖頭加熱到適宜溫度，沖頭外圍套有一耐高溫橡膠

19、圈，耐高 溫橡膠圈前部均勻開有8條開口槽，受擠壓時可呈喇叭狀向外張開，前端比沖頭稍長， 起遮蓋作用。打孔墊內有緩沖彈簧。橫封時，打孔頭隨外橫封板件向中間移動，耐高 溫橡膠圈先接觸、推動薄膜，可防止沖頭過早接觸、加熱薄膜，當對面的打孔墊隨內 橫封板到達中間位置時，耐高溫橡膠圈在打孔墊擠壓下向外張開，打趙寧,等:柑桔類水果自動包裝機的研究與設計 17第36卷第6期孔頭接觸薄膜，將其擠壓在打孔墊上，在一定溫度與壓力下，熱燙(擠壓出一個小 圓孔。本簡易裝置不需要額外的動力與較復雜的上、下模刀的機構配合與精度要求 簡單輕松地滿足了部分用戶想在包裝袋打孔的需求。(5料斗。料斗用錢鏈固定在此處的機架上，料斗

20、底部聯(lián)接有三角塊。內側橫封 板件下部兩端處位置裝有料斗推動桿。當內側橫封板件向中間運動時，料斗推動桿沿料斗底部三角塊斜面前進，將料斗托平，果料落在其上完成橫封后，料斗推動桿隨內 側橫封板件退回，料斗隨即傾下，將其上包裝好的果料放下。(6系統(tǒng)控制。整個系統(tǒng)用一個電子程序控制流程來完成 ，見圖2。圖2程序控制流程圖開機初始化膜長、包裝速度等設置啟動自動包裝狀態(tài)？供果感應器601檢測無果料關閉提升機602有果料計時,數(shù)秒后仍無果，則啟動提升機502供果；送果感應器602檢測有果料無果料否否推果桿推果桿205、阻果彎桿206動作送果;計數(shù)，一定數(shù)量后啟動保鮮劑噴頭 204;供膜與縱封機構03送膜;橫封

21、機構04封合、張開橫封備料傳感器603檢測橫封傳感器604檢測有果料關機否？是結束3.3方案特點該方案已中t1國家專利(申請?zhí)?00920259082.6并已進行規(guī)模生產、投入市 場。其產品特點是：(1高質薄膜單個封口，不易破損，保鮮性強，整齊美觀，大大提高產品品位。(2實現(xiàn)普通卷筒膜的自動制袋、果料包裝的同時，能實現(xiàn)保鮮劑涂刷與包裝袋打孔功能。(3能使用普通食品保鮮的超薄塑膜進行貯藏保鮮包裝，最大限度地降低包裝物 料消耗與定作成本；也能使用厚塑膜進行上市精品包裝；相關機構可簡單、快速地切 換，作到保鮮包裝與精品包裝一機兩用。(4智能化程度較高，步進電機運膜、數(shù)字式溫控、微電腦程序控制等系統(tǒng)狀態(tài) 自動識別與調整，自動停機等。包裝速度較快，每小