白大洪

摘要：? 為了提高包裝速度，為包裝機連續(xù)不斷的提供預(yù)制袋，實現(xiàn)自動包裝機連續(xù)取袋機構(gòu)的設(shè)計。方法 在基于盤形槽凸輪和連桿機構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一套預(yù)制袋在連續(xù)自動充填形式下的連續(xù)自動取袋機構(gòu)，實現(xiàn)連續(xù)取袋動作，并對機構(gòu)涉及的槽型盤凸輪機構(gòu)和連桿機構(gòu)參數(shù)進行了詳細的計算。結(jié)果 針對包裝機的運行特點設(shè)計出了連續(xù)取袋機構(gòu)，每分鐘可以連續(xù)取45個預(yù)制袋。結(jié)論 提高了包裝機的上袋速度，在提高包裝效率的同時還能很好的與其它工位保持同步性。

關(guān)鍵詞： 包裝機;預(yù)制袋;機構(gòu)設(shè)計

[中圖分類號] TH122

引言

塑料預(yù)制袋在各個行業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用。然而，跟其他包裝方式相比，預(yù)制袋包裝相對效率低下。市場上存在的預(yù)制袋填充機多是間歇式多工位作業(yè)，即取袋、開袋、封口多工位分置進行。這些動作的時間最大值為該機包裝周期的停頓時間，這些停頓時間一定程度上造成生產(chǎn)效率低下。[1]為了提高生產(chǎn)效率減少間歇時間，實現(xiàn)連續(xù)取袋，針對取袋給袋工藝要求，對取袋機構(gòu)進行合理的設(shè)計選型和參數(shù)設(shè)計，從而滿足包裝機連續(xù)取袋的需求。[2]

1總體設(shè)計

本設(shè)計基于的回轉(zhuǎn)式包裝機有六個工位，六個工位由一個電機驅(qū)動，工位間沒有間歇，在提高效率的同時還能使六個工位保持同步運行。本設(shè)計在考慮機構(gòu)的結(jié)構(gòu)時主要要考慮本工位和其它工位同步的問題。

鑒于回轉(zhuǎn)式包裝機的的工作方式，預(yù)制袋的取袋動作過程為：（1）將預(yù)制袋疊放整齊，放在袋庫中：（2）取袋機構(gòu)將預(yù)制袋從袋庫中取出并轉(zhuǎn)移，完成取袋動作。[3]

通過分析預(yù)制袋的取袋動作和包裝機的結(jié)構(gòu)要求。本裝置選用盤形槽凸輪連桿機構(gòu)來實現(xiàn)。[4]圖1為取袋裝置的結(jié)構(gòu)圖。

裝置的工作原理，電機通過一對齒輪將運動傳遞到槽凸輪上，槽凸輪帶動連桿機構(gòu)運動，真空吸盤跟隨連桿上下運動，真空吸盤與預(yù)制袋接觸是吸住預(yù)制袋，成功吸住后連桿機構(gòu)帶動真空吸盤向下運動取出預(yù)制袋，完成取袋動作。

2 取袋機構(gòu)設(shè)計

2.1吸盤選擇

取袋機構(gòu)利用真空吸盤吸住預(yù)制袋將其取出。對于柔性或三維規(guī)則物體，吸盤（圖2）主要有平直型、平直帶肋型、深凹型和風琴型4種類型。平直型多用于表面平整非變形物件，平直帶肋形主要用于易變形物件，深凹型用于吸附面呈全面的物件，風琴型用于變形較大、柔性輕薄物件和吸附位置存在變化的場合。[5-7]預(yù)制袋柔軟輕薄，故吸盤選用風琴型，綜合考慮預(yù)制袋的幾何尺寸和取袋的作業(yè)要求，選取的吸盤直徑為20mm，吸盤安裝長度為40mm。

2.2盤型槽凸輪設(shè)計

根據(jù)包裝機參數(shù)每分鐘裝袋45袋，可以算出每個取袋周期為T=4/3s。由公式ω=，算出凸輪轉(zhuǎn)動的角速度為ω=/2rad/s。根據(jù)包裝機的結(jié)構(gòu)選擇擺動從動件盤型凸輪，凸機構(gòu)的封閉方式采用形封閉，運動規(guī)律選擇簡諧運動。

分析取袋過程可知凸輪行程分4段：第一段吸盤接觸預(yù)制袋并吸住預(yù)制袋，這段時間為t1=1/3s。第二段取出預(yù)制袋，預(yù)制袋隨著吸盤向下運動到接袋位，這段時間t2=1/3s。第三段預(yù)制袋在接袋位停留等接袋機構(gòu)取走預(yù)制袋，這段時間t3=1/3s。第四段真空吸盤上升回到原始位置完成一個取袋周期，這段時間為t4=1/3s。每個周期轉(zhuǎn)動角度為Φ=ωt。

根據(jù)凸輪機構(gòu)的安裝位置和經(jīng)驗選擇基圓半徑Rb=50mm，從動輪半徑Rr=10mm，由以上公式可求出凸輪的行程（圖3）、壓力角（圖5）和曲率半徑（圖4）。可得出最大壓力角аmax=19.29°，最小曲率半徑ρtmin=-350mm。圖7為凸輪輪廓圖。[8]

2.3連桿機構(gòu)設(shè)計

為了完成取袋動作預(yù)制袋從袋庫到接袋位置的垂直距離為80mm，所以連桿機構(gòu)的移動距離為80mm。圖4為機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)機構(gòu)圖畫出連桿機構(gòu)計算簡圖（圖5）。

凸輪帶動連桿1運動，根據(jù)凸輪的參數(shù)可得出連桿1擺動的角度Φ=15.26?，連桿2選用兩個端面球軸承NHS8T，故取l2 =79.4mm。根據(jù)包裝機的結(jié)構(gòu)取e=146.5mm。取l1=300mm可解的s1-s=80.093mm。滿足預(yù)制袋移動距離的要求。

3結(jié)束語

通過槽型槽凸輪機構(gòu)和連桿機構(gòu)的組合，讓旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，能很好的完成連續(xù)取袋動作。該機構(gòu)機構(gòu)簡單，空間尺寸小，和其它工位共用一根傳動軸，與其它工位的同步性好，提高運行的穩(wěn)定性。

參考文獻

[1]陳營，陸佳平，李國華，錢建華.裝袋機連續(xù)開袋機構(gòu)設(shè)計（J）.包裝工程，2016，37（17）：177-181.

[2]張竹青，陸佳平，陸新宇，等，實現(xiàn)旋輪線軌跡的取袋機構(gòu)設(shè)計與參數(shù)分析（J），機械設(shè)計，2015，32（3）：82-85.

[3]陳營，陸佳平，李國華，錢建華.連續(xù)取袋接袋機構(gòu)設(shè)計（J）.包裝與食品機械，2016，3：33-37.

[4]NEIL S，Mechanisms and Mechanical Devices Sourcebook Fifth Edition（M）.Beijing：CHINA MACHINE PRESS，2014.

[5]辜松，張青，李愷，等，盆花包裝機開袋機構(gòu)設(shè)計與實驗（J），農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2014，30（24）：38-46.

[6]李雪梅，曾德懷，丁峰，真空吸盤的設(shè)計與應(yīng)用（J），液壓與氣動，2004（3）：48-49.

[7]余翠蘭，余俞，梁其誠，等，一種利用負壓吸動效應(yīng)的動態(tài)配氣方法（J），真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報，2014，34（1）：1-4.

[8]聞邦椿，機械設(shè)計手冊（M），北京：機械工業(yè)出版社，2010.