基于TRIZ的西林瓶自动轧盖机快换式轧刀设计.pdf
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1、第期(总第 期)年 月机 械 工 程 与 自 动 化ME CHAN I C A LE N G I N E E R I N G&AUT OMA T I ONN o D e c 文章编号:()基于T R I Z的西林瓶自动轧盖机快换式轧刀设计武涛(江苏财经职业技术学院 智能制造综合实训中心,江苏淮安 )摘要:针对目前市场上的西林瓶轧盖机轧刀更换频繁导致影响企业生产效率的问题,基于发明问题解决理论T R I Z进行了西林瓶自动轧盖机快换轧刀的设计,运用T R I Z发明创新原理对西林瓶自动轧盖机轧刀进行了创新设计,使轧盖机能够根据西林瓶盖直径变化快速更换不同直径的轧刀,从而实现一机多用,提高设备的通
2、用性,降低生产成本.关键词:轧盖机;轧刀;T R I Z;快换中图分类号:TH 文献标识码:A江苏财经职业技术学院科研课题(X J )收稿日期:;修订日期:作者简介:武涛(),男,山东临沂人,助教,硕士,研究方向:机械优化创新设计、新型机械传动、智能制造等.引言西林瓶轧盖机是抗生素玻璃瓶类粉针剂等的主要生产设备之一,其生产率的高低、性能的好坏、运行成本的高低对制药企业的经济效益具有很重要的作用.目前,生产轧盖机的厂家有南京固延制药设备有限公司、湖南千山公司、楚天制药机械有限公司等,已开发出多头旋转式三刀轧盖机,可实现 头轧盖,速度能够达到 瓶/m i n.但多头旋转式三刀轧盖机的效率低,无法与
3、现有洗瓶、干燥机一对一联动,仅限于生产规模较小的企业.多头旋转式三刀轧盖机的轧盖头由于结构复杂,造成轧盖头之间节距增大,因此不仅速度受到局限,而且迫不得已在灌装与轧盖之间增加了变节距装置,其结果是使结构复杂化,由此而产生的故障点也相应增加.相对来说,单刀轧盖机轧盖结构简单,节距缩小一倍,效率有明显提高,但因其传动结构原理存在着一些先天不足,使轧盖的适应性受到了一定局限.国内外的专家学者针对轧盖机展开了系列研究:高春刚对高速轧盖机的研发思路和特点进行了探讨;卢国洪等针对轧盖工序中出现口服液包装瓶爆瓶、裂瓶等现象,对轧盖机的托瓶部件进行了改良设计;秦保振等对口服液灌轧机的现状及发展趋势进行了探讨;
4、徐年富等介绍了一种轧盖机顶瓶装置,能够保障瓶子的安全和轧盖安全可靠;上官同英等对轧盖机的偏心机构进行了优化设计,能够保证轧盖准确、安全;赵林林等分析了轧盖机的结构和西林瓶尺寸参数,对轧盖机的主体结构进行了优化设计,从而提高了设备的通用性.上述研究为西林瓶轧盖机技术的发展提供了有益的启示,因此,本文基于T R I Z指导西林瓶自动轧盖机快换式轧刀设计,该轧刀可根据西林瓶盖直径变化快速更换刀片来应对不同直径西林瓶瓶口的封装,能够实现一机多用,提高设备通用性,降低生产成本.T R I Z理论介绍T R I Z意译为发明问题的解决理论,是研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则.
5、应用T R I Z理论解决问题时,一是分析一个实际问题并加以定义;二是将所需要解决的问题归纳为类似T R I Z标准问题模型;三是应用T R I Z标准解决办法,找到解决方案模型;四是将模型应用到具体实际问题中,确定解决问题的最终办法.T R I Z的问题模型包括技术矛盾、物理矛盾、物场模型、HOWT O模型,对应的T R I Z工具包括矛盾矩阵、分离原理、知识库与效应库和标准解系统.利用T R I Z理论能够对机械装置进行改进创新设计,如陈纪旸等利用T R I Z理论对筒纱自动缝纫包装系统进行设计;桓源等利用T R I Z理论对苹果分拣套袋装置进行了创新设计;刘希光等 利用T R I Z理论
6、对机械式打瓜排种器进行了创新设计,这些对我们开展西林瓶自动轧盖机快换式轧刀装置研究提供了参考.应用T R I Z创新理论进行西林瓶自动轧盖机快换式轧刀装置的创新设计,能够减少传统试错法所耗费的时间、精力,最大程度地提高设计效率和安全性.本文使用发明原理首先来分析快换轧刀的实现方法,选择合理的方案,然后对合理方案设计建模,比较各个方案,选择最优解.西林瓶自动轧盖机轧盖装置整体结构及存在问题 系统的组成现有的西林瓶单刀自动轧盖机轧盖装置如图所示.该装置由主轴座、主轴、顶瓶凸轮、顶瓶机构、下托盘、螺套、固定套、隔套、轧刀、上托盘、齿轮、转瓶座、转瓶轴、轧盖头 等组成.自动轧盖机的工作流程为:进瓶转盘
7、将西林瓶输送到拨瓶工位,拨瓶工位连续运转,顶瓶凸轮将西林瓶顶起并上升到轧盖高度位置,轧盖头卡紧西林瓶,同时边顶起边转动,轧刀则逐渐挤压西林瓶铝盖,从而实现轧盖动作.轧盖装置能够通过西林瓶的自转和公转、刀盘的跟进实现铝盖包封在瓶口上.主轴座;主轴;顶瓶凸轮;顶瓶机构;下托盘;螺套;固定套;隔套;轧刀;上托盘;齿轮;转瓶座;转瓶轴;轧盖头;西林瓶图西林瓶自动轧盖机轧盖装置 存在的问题图轧盖机中的轧刀存在难于更换、调整的问题,一旦西林瓶盖的直径发生较大变化,轧刀就需要更换,更换过程中因轧刀是闭合圆环,同时又处于中间位置,其上方零件需要全部拆下才能让轧刀脱开主轴,过程非常麻烦.如果需要频繁更换轧刀,对
8、整条生产线换型会造成严重的影响,大大降低了企业的生产效率,影响了企业的生产效益.针对目前的生产现状,特提出下列主要待解决的问题:()为提高西林瓶自动轧盖机设备的柔性,要求该设备能够适应多种规格尺寸的西林瓶.()在保证实现设备自动化轧盖的基础上,该设备结构尽量简单、容易操作,实现高效率使用.()为提高西林瓶自动轧盖机的生产效率,尽量减少零部件的拆装.西林瓶自动轧盖机轧刀装置的创新设计 分析问题得到技术特征参数根据 节中提出的问题,分析第个问题,要求西林瓶自动轧盖机设备满足多种规格尺寸的西林瓶,通过查询T R I Z表得到技术特征参数 适应性和 自动化程度构成一对矛盾.分析第个问题,在保证实现设备
9、自动化轧盖的基础上结构尽量简单、容易操作,通过查询T R I Z表得到技术特征参数 自动化程度和 可操作性构成一对矛盾.分析第个问题,为提高西林瓶自动轧盖机的生产效率,减少零件的拆装,通过查询T R I Z表得到技术特征参数 装置的复杂性和 生产率构成一对矛盾.建立矛盾冲突矩阵并确定发明原理针对 得到的技术特征参数,对矛盾对进行分析,得到矛盾冲突矩阵,如表、表所示.表矛盾冲突矩阵改进参数恶化参数:自动化程度 适应性及多用性(廉价替代品),(增加不对称),(分割),(改变物理或化学参数)可操作性(分割),(抛弃或再生),(等势),(局部质量)表矛盾冲突矩阵改进参数恶化参数:装置的复杂性 生产率(
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