0. 引言

硬盒包裝機(jī)組是目前我國(guó)煙草行業(yè)應(yīng)用最廣泛的一種硬盒包裝機(jī)。因該設(shè)備為上世紀(jì) 年代研制的，年我國(guó)大量引進(jìn)該型設(shè)備，由于該設(shè)備研制年代久遠(yuǎn)，自動(dòng)化程度不高，為了提高設(shè)備自動(dòng)化程度和效率，國(guó)內(nèi)各大煙廠均對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了不同程度的技術(shù)改造，比如加裝內(nèi)襯自動(dòng)拼接功能，通過技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)內(nèi)襯紙?jiān)?/span>不停機(jī)情況下自動(dòng)拼接。但加增這一功能后內(nèi)襯紙余量檢測(cè)擺臂卻沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，每次自動(dòng)拼接后需要人工進(jìn)行切換，無形增加了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同是因?yàn)閮?nèi)襯紙余量檢測(cè)擺臂位置直接控制內(nèi)襯紙自動(dòng)涂油裝置涂油毛刷的切換，如果一旦切換擺臂不及時(shí)或暫時(shí)忘記切換，會(huì)造成內(nèi)襯紙拉片圖案偏移或折疊不好等量缺陷的產(chǎn)品，因此對(duì)檢測(cè)擺臂自動(dòng)切換進(jìn)行研制。

1. 方案選擇

通過控制氣動(dòng)元件完成對(duì)內(nèi)襯紙檢測(cè)擺臂的自動(dòng)

切換。此方案采用原機(jī)自帶氣源，加裝旋轉(zhuǎn)氣缸以控制擺臂來回?cái)[動(dòng)。氣路控制方面，氣壓傳動(dòng)具有響應(yīng)速度高，運(yùn)行穩(wěn)定，并具有一定的緩沖效果。在電氣控制方面，通過編程控制擺臂自動(dòng)切換，編譯程序簡(jiǎn)介，電路連接簡(jiǎn)單。

2. 機(jī)械改進(jìn)部分

如圖所示，圖中機(jī)械部件有聯(lián)軸器、旋轉(zhuǎn)氣缸、定位支架、底板、擺臂、擺臂軸等，整套裝置由底板安裝在機(jī)身頂板上。調(diào)整旋轉(zhuǎn)氣缸軸、聯(lián)軸器、擺臂軸位置，使三者同軸，通過聯(lián)軸器將旋轉(zhuǎn)氣缸扭矩傳至擺臂軸，使擺臂隨氣缸軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

1. 1. 旋轉(zhuǎn)氣缸選型

根據(jù)負(fù)載性質(zhì)估算擺動(dòng)氣缸承受的力矩，負(fù)載可分為靜負(fù)載、阻性負(fù)載和慣性負(fù)載。因該設(shè)計(jì)擺動(dòng)氣缸是以一定的轉(zhuǎn)速帶動(dòng)負(fù)載做往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。所以其所承受的力矩按慣性負(fù)載計(jì)算。

即

J-慣性負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；

α-設(shè)負(fù)載作等加速度運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)角；

轉(zhuǎn)過時(shí)的擺動(dòng)時(shí)間。

慣性負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算，把整個(gè)擺臂看成擺桿予以計(jì)算，測(cè)出整個(gè)擺臂裝置質(zhì)量m=2.15kg，擺臂長(zhǎng)度L=0.3m。

則

負(fù)載加速度的計(jì)算，內(nèi)襯紙切換時(shí)測(cè)出擺臂擺動(dòng)角度為165°，所用時(shí)間為1.2s。

②按負(fù)載性質(zhì)選擇負(fù)載率，擺動(dòng)氣缸的負(fù)載率η=M，M0-擺動(dòng)氣缸的有效輸出力矩（N·m）。

對(duì)于慣性負(fù)載在到之間選取。取值與擺動(dòng)速度大小有關(guān)，擺動(dòng)速度快應(yīng)取小值，為了確保有效輸出力矩足夠大，此處取η=0.1。即。

用量角器測(cè)量擺臂在左右切換時(shí)極限位置夾角α=，則氣缸所需最小夾角 。根據(jù)0、擺動(dòng)角度以及供壓，選擇葉片式擺動(dòng)氣缸，其具有旋轉(zhuǎn)角度可調(diào)，動(dòng)作靈敏、可靠等特點(diǎn)。表為葉片擺動(dòng)氣缸的相關(guān)參數(shù)。從表可知，此氣缸最大旋轉(zhuǎn)角度、轉(zhuǎn)矩均滿足要求。

圖4

表1

圖2

圖3

圖5

1. 2. 聯(lián)軸器選型

聯(lián)軸器連接旋轉(zhuǎn)氣缸軸與擺臂軸，起傳遞扭矩作用。選擇撓性聯(lián)軸器（圖所示）能補(bǔ)償擺臂軸、氣缸軸兩軸線相對(duì)位移并具有緩沖減震作用。根據(jù)氣缸軸徑、擺臂軸徑、氣缸額定轉(zhuǎn)矩，選擇的聯(lián)軸器LM-40-12-15，相應(yīng)參數(shù)見表2。

表

1. 3. 固定支架與底板設(shè)計(jì)

根據(jù)旋轉(zhuǎn)氣缸外觀尺寸設(shè)計(jì)支架圖 與底板圖，結(jié)構(gòu)圖、圖所示，將氣缸固定孔、支架固定孔設(shè)計(jì)成腰孔，便于安裝旋轉(zhuǎn)氣缸時(shí)調(diào)整旋轉(zhuǎn)氣缸軸與擺臂軸的同軸度。

1. 4. 滾輪套的設(shè)計(jì)

滾輪套的作用主要有兩點(diǎn)：一由于旋轉(zhuǎn)氣缸在擺動(dòng)過程中，會(huì)與內(nèi)襯紙卷發(fā)生碰撞，損壞內(nèi)襯紙。安裝滾輪套，有助于增加接觸面積，可緩解對(duì)內(nèi)襯紙的沖擊。二在擺臂

圖9

自動(dòng)切換后，旋轉(zhuǎn)氣缸兩側(cè)均不供氣。擺臂在重力的作用下要能夠隨內(nèi)襯紙卷半徑變小而慢慢下落。由于旋轉(zhuǎn)氣缸其內(nèi)腔壁與葉片密封性較好，氣缸轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，存在一定阻力。安裝滾輪，對(duì)擺臂配重，有助于擺臂自由下落。根據(jù)以上兩點(diǎn)要求，選擇耐磨性較強(qiáng)的尼龍材料，根據(jù)擺臂滾輪外徑設(shè)計(jì)出滾輪套，結(jié)構(gòu)、尺寸如圖7。