荊 萌，任蓉莉

(中國電子科技集團(tuán)公司第二研究所，山西 太原 030024)

隨著電子薄膜材料生產(chǎn)技術(shù)的提高及超薄化的發(fā)展，薄膜電容器的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷被拓展，薄膜電容器目前被廣泛應(yīng)用于電子、家電、通訊、電力等多個(gè)行業(yè)，是電子信息產(chǎn)業(yè)和電力工業(yè)必不可少的最基本電子元件。未來幾年隨著數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)進(jìn)一步發(fā)展和國家在電網(wǎng)建設(shè)、電氣化鐵路建設(shè)、節(jié)能照明、混合動(dòng)力汽車等方面的加大投入以及消費(fèi)類電子產(chǎn)品的升級(jí),薄膜電容器的市場(chǎng)需求將進(jìn)一步呈現(xiàn)快速增長的趨勢(shì)。

薄膜電容器有多道生產(chǎn)工序，卷繞機(jī)作為薄膜電容器生產(chǎn)中的首道生產(chǎn)設(shè)備，其重要性不言而喻，而卷繞部件又是該設(shè)備中的關(guān)鍵部分，其結(jié)構(gòu)和精度的好壞直接影響電容芯子的質(zhì)量。

1 卷繞部件的作用

卷繞部件是薄膜電容卷繞機(jī)的核心部件，主要完成電容芯子的卷繞和翻轉(zhuǎn)落料，并配合內(nèi)外封部件對(duì)電容芯子進(jìn)行內(nèi)封和外封。為提高生產(chǎn)效率我們采用兩對(duì)卷針同時(shí)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，一對(duì)卷針本卷卷繞的同時(shí)另一對(duì)卷針對(duì)前一個(gè)已卷好的電容芯子進(jìn)行外端封口。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)要求翻轉(zhuǎn)傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)一圈，翻轉(zhuǎn)大齒輪只轉(zhuǎn)半圈，各卷針轉(zhuǎn)一圈，且翻轉(zhuǎn)的同時(shí)還要完成卷針的抽出和送回，來實(shí)現(xiàn)電容芯子的落料和起圈時(shí)的夾膜動(dòng)作。因此，我們采用輪系和凸輪機(jī)構(gòu)相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)設(shè)備對(duì)卷繞部件的功能要求，主要結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

圖1 卷繞部件結(jié)構(gòu)

2 輪系及凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

2.1 齒輪輪系在卷繞部件中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)功能要求，材料膜夾在兩個(gè)半圓型卷針中間(如圖2所示)，卷針隨齒輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)來完成電容芯子的卷繞。采用行星輪系不但保證了兩組卷針同時(shí)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，且夾膜時(shí)卷針的位置完全相同，這樣膜就能每次平展地夾入兩卷針之間，不致出現(xiàn)因卷針錯(cuò)位而擦斷膜或膜沒有夾入兩卷針之間的現(xiàn)象。

對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析后，采用齒輪輪系來完成卷針的卷繞和翻轉(zhuǎn)功能。圖3所示為卷繞部件中齒輪輪系傳動(dòng)的簡化圖，由圖可知此齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為復(fù)合輪系。其中齒輪3和齒輪4組成定軸輪系，齒輪1、2、2＇和齒輪3組成行星輪系。工作時(shí)，中心輪1固定不動(dòng)，兩個(gè)行星輪2和2＇一方面繞自己的幾何軸線O2和O2＇在齒輪3中繞著中心輪1自轉(zhuǎn)，同時(shí)又隨齒輪3繞幾何軸線O1公轉(zhuǎn)，此處齒輪3為支持行星輪的行星架，齒輪4為動(dòng)力輸入構(gòu)件。兩組卷針分別固定在兩對(duì)齒輪2和齒輪2＇中，與齒輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)其作用。

圖2 半圓型卷針

圖3 卷繞部件中齒輪輪系

2.2 卷繞部件中凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用

電容芯子的卷繞和翻轉(zhuǎn)換位由輪系完成，而電容芯子的落料則由凸輪機(jī)構(gòu)完成。本機(jī)構(gòu)中凸輪固定在軸承座上；彈簧頂座套和裝入其中的卷針為活動(dòng)構(gòu)件，并裝在轉(zhuǎn)盤大齒輪上，當(dāng)齒輪4帶動(dòng)大齒輪3翻轉(zhuǎn)時(shí)，其中一對(duì)彈簧頂座套帶動(dòng)卷針隨大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)到下一工位；另一對(duì)則隨轉(zhuǎn)盤大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)180°的同時(shí)延凸輪曲線依次完成卷針的抽出和送回，完成電容芯子的落料和起圈前的夾膜。

圖4 前后凸輪的時(shí)序圖

根據(jù)翻轉(zhuǎn)工藝要求繪制出前后凸輪的時(shí)序圖 (見圖4)。設(shè)備工藝要求齒輪翻轉(zhuǎn)時(shí)卷針做軸向直線運(yùn)動(dòng)，因此選擇常用的等速柱形凸輪。由時(shí)序圖可看出0°～180°區(qū)域內(nèi)卷針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)還要做直線運(yùn)動(dòng)，180°～360°區(qū)域內(nèi)卷針只轉(zhuǎn)動(dòng)而不作直線運(yùn)動(dòng)。

齒輪傳動(dòng)和凸輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械設(shè)備中常用的傳動(dòng)方式和典型機(jī)構(gòu)。齒輪傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠、壽命長，且傳動(dòng)比穩(wěn)定。凸輪機(jī)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)是：只要能設(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，且機(jī)構(gòu)簡單緊湊。因此齒輪輪系和凸輪結(jié)合的機(jī)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)設(shè)備功能的同時(shí)還節(jié)省了空間。

3 語結(jié)

卷繞部件是薄膜電容卷繞設(shè)備的核心，通過輪系和凸輪機(jī)構(gòu)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能要求。除此之外，對(duì)齒輪和凸輪的設(shè)計(jì)加工也是薄膜電容卷繞機(jī)的重點(diǎn)之一，不但要選擇合適的材料和精度，還要通過機(jī)械加工和裝配來保證各齒輪和凸輪的精度以及裝配后的整體精度。

[1]孫桓，陳作模.機(jī)械原理（第六版）[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)(第七版)[M].北京：高等教育出版社，2001.