專利名稱：一種手帕紙包裝機(jī)的包裝輪和擺臂同步控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及手帕紙包裝機(jī)械，即對經(jīng)過折疊的手帕紙紙疊壓縮，再同步推入手帕紙 包裝機(jī)的包裝輪輪槽中進(jìn)行包膜和封口的一種手帕紙包裝機(jī)的包裝輪和擺臂同步控制裝置。
技術(shù)背景
隨著人們生活水平的不斷提高，手帕紙由于使用和攜帶方便逐漸成為日常生活必須品。 手帕紙的后期加工一般要經(jīng)過折疊和包裝流程，分切、壓花、折疊、層疊等工序由手帕紙折 疊機(jī)完成，包膜、封口及貼標(biāo)簽等工序由手帕紙包裝機(jī)完成，包膜是在手帕紙包裝機(jī)的包裝 輪輪槽中進(jìn)行的，包膜前必須將經(jīng)過手帕紙折疊機(jī)折疊后再輸送到托板上的手帕紙紙疊(一 般8 10片手帕紙為一疊)隨包裝輪的轉(zhuǎn)動同步推入包裝輪輪槽，此過程就是由包裝輪和擺臂 同步控制裝置完成的。
傳統(tǒng)的手帕紙包裝機(jī)的包裝輪和擺臂同步控制裝置包含勻速轉(zhuǎn)動的包裝輪、由曲柄連桿 機(jī)構(gòu)驅(qū)動的擺臂，由曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動并相對擺臂上的直線導(dǎo)軌做往復(fù)直線運(yùn)動的推桿機(jī)構(gòu)， 以及由擺臂向下推動、彈簧向上復(fù)位的托板機(jī)構(gòu)。這些裝置由同一個動力源提供動力，再經(jīng) 過多組齒輪副分別傳動到包裝輪、擺臂機(jī)構(gòu)和推桿機(jī)構(gòu)上，由曲柄連桿驅(qū)動的擺臂做變速的 往復(fù)擺動，而包裝輪為勻速轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致這種純機(jī)械同步裝置在擺臂與包裝輪同向運(yùn)動的大部 分時間段內(nèi)，二者的瞬時速度不可能相同，使與擺臂隨動并相對擺臂做直線運(yùn)動的推桿不能 與包裝輪的輪槽同步對齊，由推桿推入包裝輪輪槽的手帕紙紙疊容易與輪槽邊緣碰擦而起鈹， 甚至卡包出現(xiàn)機(jī)械故障，調(diào)節(jié)包裝輪和擺臂的同步時需要反復(fù)調(diào)整曲柄的角度，過程繁雜。 同時驅(qū)動力由同一個動力源經(jīng)多組齒輪副分配，齒輪側(cè)隙累積誤差嚴(yán)重影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動精度， 增加機(jī)構(gòu)的機(jī)械磨損和噪音，降低機(jī)構(gòu)使用壽命，被動的托板機(jī)構(gòu)因?yàn)閿[臂的向下撞擊和彈 簧復(fù)位會產(chǎn)生較大噪音和振動，并且引起驅(qū)動力矩的瞬間變化很大，傳動穩(wěn)定性嚴(yán)重降低。 彈簧容易疲勞損壞，限制機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度，影響了整個手帕紙包裝機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量和運(yùn)行效率。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是徹底解決傳統(tǒng)的包裝輪和擺臂同步控制裝置的上述技術(shù)缺陷，為手 帕紙包裝機(jī)提供一種性能穩(wěn)定可靠、噪音和振動更小以及持久耐用的包裝輪和擺臂同步控制 裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是這種手帕紙包裝機(jī)的包裝輪和擺臂同 步控制裝置，包含包裝輪部分、擺臂機(jī)構(gòu)、拉桿機(jī)構(gòu)和托板機(jī)構(gòu)，其特征是伺服電機(jī)通過 齒輪和包裝輪的心軸相連，心軸通過軸承座安裝在手帕紙包裝機(jī)的機(jī)架上，另一個伺服電機(jī) 通過四連桿機(jī)構(gòu)和擺臂相連，同時通過六連桿機(jī)構(gòu)和拉桿機(jī)構(gòu)的滑塊相連，推板安裝在滑塊 上，托板機(jī)構(gòu)安裝在推板下方，兩個伺服電機(jī)分別與對應(yīng)的控制系統(tǒng)相連。
控制系統(tǒng)主要包含可編程控制器(以下簡稱PLC)、控制包裝輪的伺服電機(jī)驅(qū)動器、控制 擺臂的伺服電機(jī)驅(qū)動器、觸摸屏及旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼器與手帕紙折疊機(jī)的轉(zhuǎn)軸同心安裝， 旋轉(zhuǎn)編碼器和控制包裝輪的伺服電機(jī)驅(qū)動器電連接，控制包裝輪的伺服電機(jī)驅(qū)動器和控制擺 臂的伺服電機(jī)驅(qū)動器與進(jìn)行快速數(shù)據(jù)交換的光纖電連接，PLC與兩套伺服電機(jī)驅(qū)動器通過通訊總線電連接，觸摸屏與PLC電連接。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)布局合理，動平衡效果好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，噪音和振動明顯減小，同 時調(diào)整包裝輪和擺臂同步狀態(tài)的過程簡便，減少了機(jī)器故障和排除故障的時間，提高了產(chǎn)品 質(zhì)量和生產(chǎn)效率。


圖1本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖
圖2本實(shí)用新型的正視圖
圖3本實(shí)用新型的包裝輪部分示意圖
圖4本實(shí)用新型的擺臂機(jī)構(gòu)示意圖
圖5本實(shí)用新型的拉桿機(jī)構(gòu)立體示意圖
圖6本實(shí)用新型的拉桿機(jī)構(gòu)后視圖
圖7本使用新型的機(jī)動示意圖
圖8本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)框圖
圖中1、包裝輪部分，101、齒輪，102、軸承座，103、心軸，104、齒輪，105、伺服 電機(jī)，106、聯(lián)軸器，107、齒輪，108、軸承座，109、軸承套，110、齒輪，111、包裝輪，2、 擺臂機(jī)構(gòu)，201、擺臂，202、橫梁，203、連桿，204、軸，205、曲柄，206、軸承套，207、 齒輪，208、聯(lián)軸器，209、伺服電機(jī)，210、 U型紙槽，211、壓板，212、桿，213、導(dǎo)軌，3、 拉桿機(jī)構(gòu)，301、軸承座，302、齒輪，303、曲柄，304、連桿，305、搖桿，306、搖桿，307、 拉桿，308、銷軸，309、軸承，310、軸承，311、橫桿，312、推板，4、托板機(jī)構(gòu)，401、托 板，402、擋板，403、擺桿，404、支座，405、連桿，406、擺桿，407、驅(qū)動箱，5、控制系 統(tǒng)，6、手帕紙紙疊
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說明如下
在圖1和圖2中，這種同步控制裝置的機(jī)械部分主要由包裝輪部分1、擺臂機(jī)構(gòu)2、拉桿
機(jī)構(gòu)3及托板機(jī)構(gòu)4組成，包裝輪部分1與擺臂機(jī)構(gòu)2同軸安裝，包裝輪部分l勻速轉(zhuǎn)動， 擺臂機(jī)構(gòu)2繞包裝輪部分1的軸心往復(fù)擺動，拉桿機(jī)構(gòu)3通過六連桿機(jī)構(gòu)結(jié)合擺臂部分2的 擺動將伺服電機(jī)的圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)化為相對擺臂機(jī)構(gòu)2的直線往復(fù)運(yùn)動，包裝輪每轉(zhuǎn)動1/n圈，n 為包裝輪的輪槽數(shù)，擺臂機(jī)構(gòu)2往復(fù)擺動一次，拉桿機(jī)構(gòu)3完成一次相對擺臂機(jī)構(gòu)2的往復(fù) 直線運(yùn)動，同時托板機(jī)構(gòu)4隨著擺臂機(jī)構(gòu)2的擺動而隨向擺動，使輸送到托板上的手帕紙紙 疊被擺臂機(jī)構(gòu)2壓縮，進(jìn)而被拉桿機(jī)構(gòu)3推入包裝輪的輪槽中。
托板機(jī)構(gòu)4的支座404安裝在手帕紙包裝機(jī)的機(jī)架上，擺桿403 —端與支座404鉸接， 另一端固定在托板401上，托板401上表面相對安裝了兩塊擋板402，連桿405的兩端分別 與托板401和曲柄406球鉸連接，擺桿406與驅(qū)動箱407的輸出軸固定連接，兩塊擋板402 對手帕紙紙疊進(jìn)行垂直于輸送方向的定位，擺桿406在驅(qū)動箱407的控制下往復(fù)擺動，使整 個托板401繞支座404擺動。
在圖3中，包裝輪111與心軸103同軸定位，心軸103通過軸承座102安裝到手帕紙包 裝機(jī)的機(jī)架上，安裝在手帕紙包裝機(jī)墻板上的伺服電機(jī)105通過聯(lián)軸器106將驅(qū)動力傳輸給一對相互嚙合的齒輪107和齒輪104，與齒輪104同軸的齒輪110再將驅(qū)動力輸送給固定在 包裝輪111內(nèi)圈的齒輪101，使包裝輪111繞心軸103勻速轉(zhuǎn)動，齒輪107通過軸承座108 安裝在手帕紙包裝機(jī)的墻板上并與聯(lián)軸器106同軸連接，而齒輪104和齒輪110則通過安裝 在手帕紙包裝機(jī)墻板上的軸承套109同軸連接。
在圖4中， 一對擺臂201平行安裝在心軸103上，擺臂的腰形槽內(nèi)各安裝了兩條導(dǎo)軌213， 擺臂201內(nèi)側(cè)由桿212連接，橫梁202及壓板211也安裝擺臂201之間，U型紙槽210固定 在壓板211的下側(cè)并與導(dǎo)軌213的上下表面平行，連桿203的一端與橫梁202下側(cè)的伸出端 鉸接，另一端與曲柄205鉸接，曲柄205的另一端與軸204牢固連接，齒輪207固定在軸204 上并通過軸承套206安裝到手帕紙包裝機(jī)的墻板上，軸204的另一端通過聯(lián)軸器208與安裝 在手帕紙包裝機(jī)墻板上的伺服電機(jī)209連接。
伺服電機(jī)209的驅(qū)動力通過聯(lián)軸器208、軸204、曲柄205及連桿203傳遞給橫梁202， 使擺臂201繞心軸103擺動。
在圖5和圖6中，齒輪302通過固定在手帕紙包裝機(jī)墻板上的軸承座301安裝，并與齒 輪207嚙合，曲柄303固定在齒輪302側(cè)面，連桿304的一端與曲柄303鉸接，另一端與搖 桿305鉸接，搖桿305另一端與心軸103牢固連接， 一對搖桿306分別位于擺臂201的外側(cè) 并與心軸103牢固連接，兩個拉桿307的一端通過銷軸308與兩個搖桿306分別鉸接，另一 端分別與橫桿311兩端的伸出軸鉸接，橫桿311兩端的伸出軸分別安裝了兩對滾動軸承310 進(jìn)行上下導(dǎo)軌213的表面定位和導(dǎo)向，另一對軸承309安裝在橫桿311的上面，使橫桿311 在導(dǎo)軌213的內(nèi)側(cè)面定位，L型的推板312固定在橫桿311中間。
伺服電機(jī)209轉(zhuǎn)動，通過聯(lián)軸器208將驅(qū)動力分別傳遞給擺臂機(jī)構(gòu)2和拉桿機(jī)構(gòu)3，使 擺臂機(jī)構(gòu)2繞心軸103擺動，同時驅(qū)動力通過一對相互嚙合的齒輪207和齒輪302傳遞給曲 柄303，曲柄303與連桿304、搖桿305、心軸103和搖桿306聯(lián)動，使拉桿307拖動橫桿311 上的軸承310沿導(dǎo)軌213的表面滾動及軸承309沿導(dǎo)軌213的內(nèi)側(cè)面滾動，連接在橫桿311 上的L型推板312進(jìn)行合成的推紙動作。
在圖7中，伺服電機(jī)105勻速轉(zhuǎn)動，通過聯(lián)軸器106驅(qū)動一對相互嚙合的齒輪107和齒 輪104，與齒輪104同軸的齒輪110再將驅(qū)動力輸送給包裝輪111上的齒輪101，使包裝輪 111繞心軸103勻速轉(zhuǎn)動。
伺服電機(jī)209通過聯(lián)軸器208將驅(qū)動力輸送給一對相互嚙合的齒輪207和齒輪302，曲 柄205及曲柄303分別與齒輪207及齒輪302的心軸牢固連接，曲柄205的轉(zhuǎn)動通過連桿203 使擺臂機(jī)構(gòu)2繞心軸103上下擺動，同時，曲柄303的轉(zhuǎn)動通過連桿304帶動搖桿305和搖 桿306連同心軸103 —起左右擺動，使拉桿307牽連橫桿311沿?cái)[臂機(jī)構(gòu)2的導(dǎo)軌213做直 線往復(fù)運(yùn)動，連接在橫桿311上的L型推板312相對手帕紙包裝機(jī)的固定機(jī)架做周期性的空 間合成運(yùn)動，向左運(yùn)動時必須繞過靜止在托板401上的手帕紙紙疊6。四桿驅(qū)動的擺臂和勻 速圓周轉(zhuǎn)動的包裝輪完全同步是不可能的，伺服電機(jī)209進(jìn)行復(fù)雜的變加速轉(zhuǎn)動，使擺臂201 與包裝輪lll同向擺動過程(即向上擺動)盡可能保持最接近的角速度，使整個機(jī)構(gòu)達(dá)到最 優(yōu)的同步效果。
托板機(jī)構(gòu)4的作用是承托從手帕紙包裝機(jī)輸送機(jī)構(gòu)水平輸送過來的手帕紙紙疊6，并配 合做空間合成運(yùn)動的推板312將手帕紙紙疊6推入包裝輪111的輪槽中，擺桿406由驅(qū)動箱說明書第4/4頁
407驅(qū)動做上下擺動，使連桿405拖動托板401相對擺臂201同向擺動，調(diào)節(jié)連桿405的長 度，使擺臂機(jī)構(gòu)2上的壓板211與托板401之間保持一定的距離，保證手帕紙紙疊6壓縮到 一定高度，使其被順利推入包裝輪111的輪槽中。
在圖8中，控制系統(tǒng)主要包含觸摸屏803、 PLC 804、旋轉(zhuǎn)編碼器805、伺服電機(jī)驅(qū)動器 801、伺服電機(jī)驅(qū)動器802、伺服電機(jī)105及伺服電機(jī)209。旋轉(zhuǎn)編碼器805與手帕紙折疊機(jī) 的轉(zhuǎn)軸同心安裝，折疊機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時帶動旋轉(zhuǎn)編碼器805旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生脈沖電信號，該脈沖信號輸 入給伺服電機(jī)驅(qū)動器801進(jìn)行處理，伺服電機(jī)驅(qū)動器801與伺服電機(jī)驅(qū)動器802之間運(yùn)用 SIEMENS的SIMOLINK傳動接口，通過光纖進(jìn)行快速數(shù)據(jù)交換，伺服電機(jī)驅(qū)動器801和伺服電 機(jī)驅(qū)動器802之間采用位置控制運(yùn)行方式，設(shè)定相應(yīng)的電子齒輪參數(shù)、速度環(huán)參數(shù)、位置環(huán) 參數(shù)及電機(jī)特性參數(shù)，控制伺服電機(jī)105和伺服電機(jī)209同步運(yùn)行，PLC 804與伺服電機(jī)驅(qū) 動器801及伺服電機(jī)驅(qū)動器802通過PROFIBUS-DP總線進(jìn)行通訊，向伺服系統(tǒng)發(fā)出啟動、點(diǎn) 動、停止、尋參和同步命令，同時從伺服電機(jī)驅(qū)動器801和伺服電機(jī)驅(qū)動器802接收故障和 速度信息以及位置監(jiān)視數(shù)據(jù)，觸摸屏803把啟動、點(diǎn)動、停止、尋參和同步命令發(fā)送到PLC 804， 同時PLC 804中的故障信息、速度信息和位置監(jiān)視數(shù)據(jù)在觸摸屏803上顯示。
在機(jī)器的機(jī)械同步即包裝輪輪槽與U型紙槽對齊后，利用觸摸屏803的相關(guān)按鈕設(shè)置伺 服電機(jī)105及伺服電機(jī)209的初始"零位"，控制系統(tǒng)根據(jù)伺服電機(jī)各自的"零位"參數(shù)自動 調(diào)整伺服電機(jī)到相應(yīng)的正確位置，使包裝輪與擺臂的初始機(jī)械位置對正。機(jī)器啟動，手帕紙 折疊機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)編碼器805運(yùn)行，伺服電機(jī)105及伺服電機(jī)209同時跟隨旋轉(zhuǎn)編碼器805的 脈沖頻率運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)對包裝輪和擺臂的位置同步控制。
權(quán)利要求1、一種手帕紙包裝機(jī)的包裝輪和擺臂同步控制裝置，包含包裝輪部分、擺臂機(jī)構(gòu)、拉桿機(jī)構(gòu)和托板機(jī)構(gòu)，其特征是伺服電機(jī)通過齒輪和包裝輪的心軸相連，心軸通過軸承座安裝在手帕紙包裝機(jī)的機(jī)架上，另一個伺服電機(jī)通過四連桿機(jī)構(gòu)和擺臂相連，同時通過六連桿機(jī)構(gòu)和拉桿機(jī)構(gòu)的滑塊相連，推板安裝在滑塊上，托板機(jī)構(gòu)安裝在推板下方，兩個伺服電機(jī)分別與對應(yīng)的控制系統(tǒng)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手帕紙包裝機(jī)的包裝輪和擺臂同步控制裝置， 其特征是控制系統(tǒng)主要包含可編程控制器(以下簡稱PLC)、控制包裝輪的伺 服電機(jī)驅(qū)動器、控制擺臂的伺服電機(jī)驅(qū)動器、觸摸屏及旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼 器與手帕紙折疊機(jī)的轉(zhuǎn)軸同心安裝，旋轉(zhuǎn)編碼器和控制包裝輪的伺服電機(jī)驅(qū)動 器電連接，控制包裝輪的伺服電機(jī)驅(qū)動器和控制擺臂的伺服電機(jī)驅(qū)動器與進(jìn)行 快速數(shù)據(jù)交換的光纖電連接，PLC與兩套伺服電機(jī)驅(qū)動器通過通訊總線電連接，觸摸屏與PLC電連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手帕紙包裝機(jī)的包裝輪和擺臂同步控制裝置， 其特征是擺臂機(jī)構(gòu)(2)的一對擺臂(201)平行安裝在心軸(103)上，擺臂(201)的腰形槽內(nèi)各安裝了兩條導(dǎo)軌(213)，擺臂(201)內(nèi)側(cè)由桿(212)連 接，橫梁(202)及壓板(211)也安裝擺臂(201)之間，U型紙槽(210)固定 在壓板(211)的下側(cè)并與導(dǎo)軌(213)的上下表面平行，連桿(203) —端與橫 梁(202)下伸出端鉸接，另一端與曲柄(205)鉸接，曲柄(205)的另一端與 軸(204)牢固連接，齒輪(207)固定在軸(204)上并通過軸承套(206)安 裝到手帕紙包裝機(jī)的墻板上，軸(204)的另一端通過聯(lián)軸器(208)與安裝在 手帕紙包裝機(jī)墻板上的伺服電機(jī)(209)連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手帕紙包裝機(jī)的包裝輪和擺臂同步控制裝置， 其特征是拉桿機(jī)構(gòu)(3)的齒輪(302)通過固定在手帕紙包裝機(jī)墻板上的軸 承座(301)安裝，并與齒輪(207)嚙合，曲柄(303)固定在齒輪(302)側(cè) 面并與其同軸，連桿(304)的一端與曲柄(303)鉸接，另一端與搖桿(305) 鉸接，搖桿(305)另一端與心軸(103)牢固連接， 一對搖桿(306)分別位于 擺臂(201)的外側(cè)并與心軸(103)牢固連接，兩個拉桿(307)的一端通過銷 軸(308)與兩個搖桿(306)分別鉸接，另一端分別與橫桿(311)兩端的伸出 軸鉸接，橫桿(311)兩端的伸出軸分別安裝了兩對滾動軸承(310)，另一對軸 承(309)安裝在橫桿(311)的上面，L型的推板(312)固定在橫桿(311)中 間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手帕紙包裝機(jī)的包裝輪和擺臂同步控制裝置， 其特征是托板機(jī)構(gòu)(4)的支座(404)安裝在手帕紙包裝機(jī)的機(jī)架上，擺桿(403) —端與支座(404)鉸接，另一端固定在托板(401)上，托板(401) 上表面相對安裝了兩塊擋板(402)，連桿(405 )的兩端分別與托板(401)和 曲柄(406)球鉸連接，擺桿(406)與驅(qū)動箱(407)的輸出軸固定連接。
專利摘要一種手帕紙包裝機(jī)的包裝輪和擺臂同步控制裝置，包含包裝輪部分、擺臂機(jī)構(gòu)、拉桿機(jī)構(gòu)、托板機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)，其主要特征是伺服電機(jī)驅(qū)動包裝輪繞心軸勻速轉(zhuǎn)動，心軸通過軸承座安裝在手帕紙包裝機(jī)機(jī)架上，另一個伺服電機(jī)驅(qū)動擺臂繞心軸擺動，同時使拉桿機(jī)構(gòu)的滑塊相對擺臂做往復(fù)直線運(yùn)動，托板機(jī)構(gòu)承托手帕紙紙疊，并配合滑塊上的推板將手帕紙紙疊推入包裝輪輪槽。手帕紙折疊機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)動，伺服電機(jī)驅(qū)動器處理旋轉(zhuǎn)編碼器信號并與可編程控制器進(jìn)行總線通訊，可編程控制器接收伺服電機(jī)驅(qū)動器的信息并控制其同步運(yùn)行，并將有關(guān)信息發(fā)送到觸摸屏進(jìn)行顯示和操作。本實(shí)例運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，噪音和振動小，調(diào)整和維護(hù)簡便，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
文檔編號B65B25/14GK201424144SQ20092006470
公開日2010年3月17日 申請日期2009年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者楊遠(yuǎn)宏, 田鳳志, 勇 陳 申請人:常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司