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小袋包裝機(jī)中搖塊式擺動(dòng)導(dǎo)桿滑槽間歇機(jī)構(gòu)的運(yùn)用

2006-07-07 08:48 來源：武漢工業(yè)學(xué)院機(jī)械工程系包裝教研室張國全責(zé)編：中華印刷包裝網(wǎng)

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【摘要】針對(duì)我國國內(nèi)全自動(dòng)計(jì)量杯式小袋包裝機(jī)上傳動(dòng)系統(tǒng)的不足，提出了搖塊式擺動(dòng)導(dǎo)桿滑槽間歇機(jī)構(gòu)實(shí)施量杯旋轉(zhuǎn)盤動(dòng)停結(jié)合，保證計(jì)量杯有充足的時(shí)間加料和排料；并確定了此機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)和幾何尺寸，還分析了該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性。

【關(guān)鍵詞】小袋包裝機(jī)；搖塊式擺動(dòng)導(dǎo)桿滑槽間歇機(jī)構(gòu)；量杯計(jì)量裝置

全自動(dòng)計(jì)量杯式小袋充填包裝機(jī)是集機(jī)、電、光、儀、氣于一體的自動(dòng)化程度較高的高新技術(shù)產(chǎn)品。近幾年來，我國在引進(jìn)、吸收國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷革新和創(chuàng)造，生產(chǎn)出適合我國國情的新一代全自動(dòng)小袋包裝機(jī)，主要性能指標(biāo)達(dá)到了國外先進(jìn)水平。因量杯充填式小袋包裝機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，充填速度快，在國內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。但在部分采用量杯旋轉(zhuǎn)盤連續(xù)式旋轉(zhuǎn)，此方式易影響物料充填的精度，主要導(dǎo)致充填不足和排料不徹底。為解決此問題，本文在包裝速度為每分鐘60袋、充填量為1.0kg條件下，保證計(jì)量杯有充足的時(shí)間加料和排料，對(duì)幾種間歇機(jī)構(gòu)進(jìn)行了研究。

間歇機(jī)構(gòu)在全自動(dòng)包裝機(jī)上型式很多，如棘輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)、馬爾它機(jī)構(gòu)、福格森機(jī)構(gòu)及其變異機(jī)構(gòu)等。棘輪機(jī)構(gòu)與不完全齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，但始動(dòng)與停止有嚴(yán)重沖擊存在，若減少?zèng)_擊，保證主動(dòng)件順利進(jìn)入和退出嚙合，需加設(shè)一套減小沖擊機(jī)構(gòu)，這樣會(huì)導(dǎo)致機(jī)構(gòu)復(fù)雜。馬爾它機(jī)構(gòu)也稱為槽輪機(jī)構(gòu)，有主動(dòng)撥盤、從動(dòng)槽輪、撥銷及機(jī)架組成，結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、效率較高、制造簡便；但可調(diào)性差，磨損后不易修復(fù)，維修費(fèi)用高，難以保證長期工作，另外也有一定柔性沖擊。福格森機(jī)構(gòu)工作可靠、轉(zhuǎn)位精確、沖擊小且動(dòng)力特性好，是實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)的較好方式，但設(shè)計(jì)和制造較復(fù)雜，精度要求高，國內(nèi)山東有一廠家生產(chǎn)，其售價(jià)為一臺(tái)國產(chǎn)全自動(dòng)包裝機(jī)成本價(jià)的1／3~1／4；半自動(dòng)包裝機(jī)的1／3~1／2，所以此種價(jià)格難以實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的批量生產(chǎn)。

針對(duì)上述幾種機(jī)構(gòu)的不足，本文選用搖塊式擺動(dòng)導(dǎo)桿滑槽作為量杯計(jì)量式的間歇機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、制造簡便、價(jià)格低廉、沖擊較小、工作可靠。

1 傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成與工作原理

該傳動(dòng)系統(tǒng)主要由電機(jī)、調(diào)速與減速機(jī)構(gòu)、搖塊式擺動(dòng)導(dǎo)桿滑槽間歇機(jī)構(gòu)，同步齒形帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成，見圖1。

電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速經(jīng)調(diào)速與減速機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換成所需的轉(zhuǎn)速傳輸給間歇機(jī)構(gòu)，間歇機(jī)構(gòu)與一對(duì)分度圓錐角成90°的直齒圓錐齒輪相聯(lián)，經(jīng)轉(zhuǎn)向后又通過同步齒形帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳給量杯計(jì)量裝置。

1.1 量杯計(jì)量裝置

該裝置主要由儲(chǔ)料斗、刮板室、上轉(zhuǎn)盤、計(jì)量杯、下轉(zhuǎn)盤、杯蓋機(jī)構(gòu)及調(diào)整機(jī)構(gòu)等組成，見圖1。儲(chǔ)料斗固定在與包裝機(jī)機(jī)架上平面相聯(lián)的兩立柱上，刮板室又定位在儲(chǔ)料斗上，上轉(zhuǎn)盤、計(jì)量杯（上量杯、調(diào)整杯）、下轉(zhuǎn)盤、杯蓋機(jī)構(gòu)組成一運(yùn)動(dòng)整體，傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞來的動(dòng)力通過主軸帶動(dòng)上轉(zhuǎn)盤工作，上轉(zhuǎn)盤又將動(dòng)力通過與其固結(jié)的上量杯傳遞給調(diào)整杯、下轉(zhuǎn)盤、杯蓋機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)量杯計(jì)量裝置的運(yùn)動(dòng)與停歇。其中的精度調(diào)節(jié)是通過調(diào)整機(jī)構(gòu)將上下運(yùn)動(dòng)傳給下轉(zhuǎn)盤來改變計(jì)量杯內(nèi)的容積。另外杯蓋機(jī)構(gòu)是一杯一蓋，與下轉(zhuǎn)盤相聯(lián)，通過導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)閉合和打開。

1.2 搖塊式擺動(dòng)導(dǎo)桿滑槽間歇機(jī)構(gòu)

該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)見圖2。旋轉(zhuǎn)輪與電機(jī)減速和調(diào)速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)軸固聯(lián)，擺動(dòng)導(dǎo)桿一端與旋轉(zhuǎn)輪盤面上的銷軸鉸接，另一端與搖塊用移動(dòng)副相聯(lián)，搖塊可在擺動(dòng)導(dǎo)桿內(nèi)既滑動(dòng)又?jǐn)[動(dòng)，轉(zhuǎn)位盤外沿均勻分布一定數(shù)目槽形齒，與擺動(dòng)導(dǎo)桿中部固結(jié)的一撥塊嚙合或脫開，帶動(dòng)與其共軸一圓錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)或停歇。

1.3 系統(tǒng)工作原理

當(dāng)電機(jī)將動(dòng)力經(jīng)調(diào)速與減速器傳給旋轉(zhuǎn)盤，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤工作，在旋轉(zhuǎn)盤勻速旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)位盤借助擺動(dòng)導(dǎo)桿的單程角位移，單向轉(zhuǎn)過2β0=2π/z的的角度（z為轉(zhuǎn)位盤的齒數(shù)），同時(shí)旋轉(zhuǎn)輪在轉(zhuǎn)過2ao時(shí)，擺動(dòng)導(dǎo)桿上固結(jié)的撥塊與轉(zhuǎn)位盤嚙合，實(shí)現(xiàn)量杯計(jì)量裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，與轉(zhuǎn)位盤同角位移的量杯旋轉(zhuǎn)盤和其它裝置也轉(zhuǎn)過2β0角度；在旋轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)2π-2ao時(shí)，撥塊與轉(zhuǎn)位盤脫離，實(shí)現(xiàn)工位停歇，在停歇階段需完成兩個(gè)工序，即計(jì)量杯進(jìn)料和計(jì)量杯排料。排料動(dòng)作由杯蓋機(jī)構(gòu)完成。

2 間歇機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的確定

2.1 工作特性系數(shù)!（也稱動(dòng)停比）

比，但也與量杯旋轉(zhuǎn)盤上量杯數(shù)有關(guān)，為設(shè)計(jì)方便，常大小相等，所以z直接影響機(jī)器的性能。若單位時(shí)間的充填量一定時(shí)，z太少，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)加速度變化大、工作性能差，易產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)；z太多，不僅導(dǎo)致轉(zhuǎn)位盤尺寸變大，而且量杯旋轉(zhuǎn)盤上的量杯數(shù)也增多，其尺寸也會(huì)變大，所以對(duì)全自動(dòng)小袋包裝機(jī)而言，z取5~8較好。再由式（1）、（2）、（3）、（4）推出工作特性系數(shù)k的另一表達(dá)式：

4 機(jī)構(gòu)鎖定

搖塊式擺動(dòng)導(dǎo)桿間歇機(jī)構(gòu)因定位精度不高，特別是在系統(tǒng)慣性大且摩擦阻力較小、轉(zhuǎn)速較快或要求定位精度高的場合，需設(shè)計(jì)鎖定機(jī)構(gòu)。但本傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速為每分鐘只有10轉(zhuǎn)，可知轉(zhuǎn)速較低，系統(tǒng)質(zhì)量也不大，系統(tǒng)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的慣性也就不大，定位精度可通過其它機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)來滿足要求。所以本系統(tǒng)未加設(shè)鎖定機(jī)構(gòu)。

5 結(jié)論

(1)此間歇機(jī)構(gòu)在啟停始末，角速度與角加速度較小，運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)，所以較能滿足量杯計(jì)量裝置的進(jìn)排料要求。

(2)經(jīng)對(duì)轉(zhuǎn)位盤槽齒數(shù)進(jìn)行分析得出，轉(zhuǎn)位盤槽齒數(shù)越多，沖擊越小，運(yùn)動(dòng)越平穩(wěn)。

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