小袋包裝機中搖塊式擺動導桿滑槽間歇機構的運用
2006-07-07 08:48 來源：武漢工業學院機械工程系包裝教研室 張國全 責編：中華印刷包裝網
【摘要】針對我國國內全自動計量杯式小袋包裝機上傳動系統的不足，提出了搖塊式擺動導桿滑槽間歇機構實施量杯旋轉盤動停結合，保證計量杯有充足的時間加料和排料；并確定了此機構的基本參數和幾何尺寸，還分析了該機構的運動特性。
【關鍵詞】小袋包裝機；搖塊式擺動導桿滑槽間歇機構；量杯計量裝置
全自動計量杯式小袋充填包裝機是集機、電、光、儀、氣于一體的自動化程度較高的高新技術產品。近幾年來，我國在引進、吸收國外技術的基礎上，不斷革新和創造，生產出適合我國國情的新一代全自動小袋包裝機，主要性能指標達到了國外先進水平。因量杯充填式小袋包裝機結構簡單，充填速度快，在國內得到了廣泛應用。但在部分采用量杯旋轉盤連續式旋轉，此方式易影響物料充填的精度，主要導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，保證計量杯有充足的時間加料和排料，對幾種間歇機構進行了研究。
間歇機構在全自動包裝機上型式很多，如棘輪機構、不完全齒輪機構、馬爾它機構、福格森機構及其變異機構等。棘輪機構與不完全齒輪機構結構簡單，但始動與停止有嚴重沖擊存在，若減少沖擊，保證主動件順利進入和退出嚙合，需加設一套減小沖擊機構，這樣會導致機構復雜。馬爾它機構也稱為槽輪機構，有主動撥盤、從動槽輪、撥銷及機架組成，結構簡單、工作可靠、效率較高、制造簡便；但可調性差，磨損后不易修復，維修費用高，難以保證長期工作，另外也有一定柔性沖擊。福格森機構工作可靠、轉位精確、沖擊小且動力特性好，是實現間歇運動的較好方式，但設計和制造較復雜，精度要求高，國內山東有一廠家生產，其售價為一臺國產全自動包裝機成本價的1／3~1／4；半自動包裝機的1／3~1／2，所以此種價格難以實現包裝機生產企業的批量生產。
針對上述幾種機構的不足，本文選用搖塊式擺動導桿滑槽作為量杯計量式的間歇機構，此機構結構簡單、制造簡便、價格低廉、沖擊較小、工作可靠。
1 傳動系統結構組成與工作原理
該傳動系統主要由電機、調速與減速機構、搖塊式擺動導桿滑槽間歇機構，同步齒形帶傳動機構等組成，見圖1。
電機輸出的轉速經調速與減速機構轉換成所需的轉速傳輸給間歇機構，間歇機構與一對分度圓錐角成90°的直齒圓錐齒輪相聯，經轉向后又通過同步齒形帶傳動機構將動力傳給量杯計量裝置。
1.1 量杯計量裝置
該裝置主要由儲料斗、刮板室、上轉盤、計量杯、下轉盤、杯蓋機構及調整機構等組成，見圖1。儲料斗固定在與包裝機機架上平面相聯的兩立柱上，刮板室又定位在儲料斗上，上轉盤、計量杯（上量杯、調整杯）、下轉盤、杯蓋機構組成一運動整體，傳動系統傳遞來的動力通過主軸帶動上轉盤工作，上轉盤又將動力通過與其固結的上量杯傳遞給調整杯、下轉盤、杯蓋機構以實現量杯計量裝置的運動與停歇。其中的精度調節是通過調整機構將上下運動傳給下轉盤來改變計量杯內的容積。另外杯蓋機構是一杯一蓋，與下轉盤相聯，通過導軌實現閉合和打開。
1.2 搖塊式擺動導桿滑槽間歇機構
該機構結構見圖2。旋轉輪與電機減速和調速機構驅動軸固聯，擺動導桿一端與旋轉輪盤面上的銷軸鉸接，另一端與搖塊用移動副相聯，搖塊可在擺動導桿內既滑動又擺動，轉位盤外沿均勻分布一定數目槽形齒，與擺動導桿中部固結的一撥塊嚙合或脫開，帶動與其共軸一圓錐齒輪轉動或停歇。
1.3 系統工作原理
當電機將動力經調速與減速器傳給旋轉盤，驅動旋轉盤工作，在旋轉盤勻速旋轉一周，轉位盤借助擺動導桿的單程角位移，單向轉過2β0=2π/z的的角度（z為轉位盤的齒數），同時旋轉輪在轉過2ao時，擺動導桿上固結的撥塊與轉位盤嚙合，實現量杯計量裝置的轉動，與轉位盤同角位移的量杯旋轉盤和其它裝置也轉過2β0角度；在旋轉輪旋轉2π-2ao時，撥塊與轉位盤脫離，實現工位停歇，在停歇階段需完成兩個工序，即計量杯進料和計量杯排料。排料動作由杯蓋機構完成。
2 間歇機構基本參數的確定
2.1 工作特性系數!（也稱動停比）
比，但也與量杯旋轉盤上量杯數有關，為設計方便，常大小相等，所以z直接影響機器的性能。若單位時間的充填量一定時，z太少，設備運轉時加速度變化大、工作性能差，易產生沖擊和振動；z太多，不僅導致轉位盤尺寸變大，而且量杯旋轉盤上的量杯數也增多，其尺寸也會變大，所以對全自動小袋包裝機而言，z取5~8較好。再由式（1）、（2）、（3）、（4）推出工作特性系數k的另一表達式：
4 機構鎖定
搖塊式擺動導桿間歇機構因定位精度不高，特別是在系統慣性大且摩擦阻力較小、轉速較快或要求定位精度高的場合，需設計鎖定機構。但本傳動系統轉速為每分鐘只有10轉，可知轉速較低，系統質量也不大，系統在運行過程中產生的慣性也就不大，定位精度可通過其它機構設計來滿足要求。所以本系統未加設鎖定機構。
5 結論
(1)此間歇機構在啟停始末，角速度與角加速度較小，運動較平穩，所以較能滿足量杯計量裝置的進排料要求。
(2)經對轉位盤槽齒數進行分析得出，轉位盤槽齒數越多，沖擊越小，運動越平穩。
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