气动式纸盘轴设计.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 25 日 作者简介:牛玉军(1983),男,汉族,山东新泰人,本科,现就职于许昌烟草机械有限责任公司,工程师,研究方向为:烟草机械设计。-57-气动式纸盘轴设计 牛玉军 许昌烟草机械有限责任公司,河南 许昌 461000 摘要:摘要:烟机智能化程度越来越高,包装机目前已实现整线智能化。包装机用盘纸直径普遍大于 400mm,重量最重可达 35Kg,人工上料,劳动强度大且存在一定安全隐患。盘纸自动供应装置实现了四种盘纸的自动拼接供应。盘纸供应装置应用坐标机械手抓取盘纸,盘纸拼接装置应用气动式纸盘轴接收盘纸,完成新旧盘纸拼接之后,新盘纸
2、被输送给下游包装机。气动式纸盘轴接收从盘纸供应装置传送过来的盘纸,通过气动与机械结构的巧妙组合实现盘纸的张紧与松开。气动式纸盘轴作为盘纸的运动载体,在伺服电机驱动下,实现盘纸自动供应。关键词:关键词:气动式纸盘轴;盘纸;盘纸自动供应;盘纸拼接 中图分类号:中图分类号:TS43 烟机智能化程度越来越高,包装机目前已实现整线智能化。国产包装机主力机型为 ZB45 硬盒包装机组和 ZB25 软盒包装机组,这两种机型生产速度为 400 包/分。国产高速设备 ZB48 型硬盒硬条包装机组,生产速度已经达到 800 包/分。进口高速设备,包括意大利GD 公司的 H1000 型、S1000 型、W1000
3、型、德国 FOCKE公司的 F8,这些机组生产速度均达到 1000 包/分。随着包装机速度突破 800 包/分,盘纸的用量也成倍增加,包装机用盘纸为以下四种:内框纸、铝箔纸、小盒透明纸、条盒透明纸。这四种盘纸重量分别为 10kg、5kg、22kg、33kg,盘纸外圆分别为 600mm、400mm、400mm、400mm1。盘纸重量大,体积大,依靠人工换料,更换过程费时费力,且存在一定安全隐患。需要盘纸自动供应装置实现四种盘纸的自动拼接供应。盘纸自动供应装置由盘纸供应装置和盘纸拼接装置两个相对独立的单元组成。盘纸供应装置是,通过坐标机械手识别盘纸垛上的盘纸位置并按照一定的顺序抓取,然后转送给盘纸
4、拼接装置。盘纸垛通过 AGV小车被送到盘纸供应装置的辊道上,坐标机械手扫描并识别盘纸垛内的盘纸并将位置记忆。抓盘顺序是由高到低、由内到外,这样的抓取顺序可以避免盘纸相互干涉。盘纸供应装置的两个平行的直线轴系统 X 轴控制坐标机械手的水平运动,直线轴系统 Z 轴控制坐标机械手的竖直运动。坐标机械手的减速异步电机控制坐标机械手的旋转运动。在程序控制下通过坐标机械手的水平运动、竖直运动、旋转运动,盘纸被抓取并输送给盘纸拼接装置。盘纸拼接装置应用气动式纸盘轴接收盘纸,完成新旧盘纸拼接之后,新盘纸被输送给下游包装机。盘纸供应装置的坐标机械手将抓取的盘纸放置到盘纸升降装置上,气动式纸盘轴接收盘纸升降装置的
5、盘纸并将其张紧,人工辅助完成盘纸开卷、胶带粘贴、纸带穿引。当盘纸到达设定的直径,拼接装置完成新旧盘纸拼接。气动式纸盘轴接收盘纸供应装置传送过来的盘纸,通过气动与机械结构的巧妙组合实现盘纸的张紧与松开。气动式纸盘轴作为盘纸的运动载体,在伺服电机驱动下,实现盘纸自动供应。1 盘纸拼接装置 盘纸拼接装置应用气动式纸盘轴接收盘纸,完成新旧盘纸拼接之后,新盘纸被输送给下游包装机。盘纸拼接装置主要由盘纸升降装置、摆动装置、气动式纸盘轴、拼接装置、盘纸存储装置及转向输送装置等组成2。盘纸拼接装置工作过程:盘纸供应装置的坐标机械手,在盘纸垛中识别并抓取盘纸,坐标机械手将盘纸释放在盘纸升降装置上,随后坐标机械手
6、回到待机位置。盘纸升降装置由无杆气缸来控制升起与下落,盘纸升降装置上的传感器判断是否有盘纸。传感器收到有盘信号,气动式纸盘轴在摆动装置作用下,旋转至竖直接盘工作位置。盘纸升降装置带着盘纸下落,中国科技期刊数据库 工业 A-58-盘纸芯落到气动式纸盘轴上。气动式纸盘轴接收到盘纸后,5 个张紧块伸出将盘纸张紧。摆动装置由摆动气缸驱动,气动式纸盘轴在摆动装置作用下,旋转 90至水平工作位置。盘纸升降装置在无杆气缸来控制下升起,回到等待接盘纸位置3。盘纸开卷需要人工辅助完成,使用专用工装开卷盘纸。新盘纸头需要手动放置到拼接装置的拼接刀架上,手动完成双面胶带粘贴。当达到拼接条件(设置好的盘纸直径)时,开
7、始新旧盘纸拼接,拼接装置上的拼接刀架将新旧盘纸拼接好。盘纸拼接采用剪切式拼接,拼接过程中摆动气缸控制盘纸储存装置上下摆动,来实现在用盘纸的补偿。完成拼接后的盘纸通过转向输送通道,输送给下游包装机4。图 1 盘纸拼接装置 图 2 气动式纸盘轴 2 气动式纸盘轴 2.1 气动式纸盘轴工作原理 气动式纸盘轴作为盘纸拼接装置的核心部件,用于接收从盘纸升降装置传送过来的盘纸,通过气动与机械结构的巧妙组合实现盘纸的张紧与松开。盘纸被盘纸供应装置的坐标机械手放置在盘纸升降装置上,此时气动式纸盘轴处于竖直接盘工作位置。气动式纸盘轴内通入压缩空气,纸盘轴内部压簧被压缩,此时五个张紧块保持缩回状态。无杆气缸带动盘
8、纸升降装置下落,将盘纸放到气动式纸盘轴上。切断气动式纸盘轴内的压缩空气,气动式纸盘轴内部压簧将五个张紧块顶出来锁紧盘纸。气动式纸盘轴在摆动装置作用下,旋转 90至水平工作位置,人工辅助完成盘纸开卷、胶带粘贴、纸带穿引,当盘纸到达设定的直径,拼接装置完成新旧盘纸拼接。没有正压时气动式纸盘轴内部压簧将五个张紧块顶出来锁紧盘纸,通入正压时压簧被压缩五个张紧块复位保持缩回状态,此时可以取下旧的盘纸芯。气动式纸盘轴作为盘纸的运动载体,在伺服电机驱动下,实现盘纸自动供应。2.2 气动式纸盘轴结构 1.套筒 2.紧定螺钉 3.张紧块 4.锥形滑块 5.螺钉 6.压簧 7.沉头螺钉 8.螺钉 9.端盖 10.
9、端盖 11.滑套 12.轴 13.密封块 14.螺母 15.密封圈 16.轴座 17.双列角接触球轴承 18.密封圈 19.深沟球轴承 20.隔圈 21.锁紧垫圈 22.锁紧螺母 23.联轴器 24.变速箱 25.伺服电机 26.支撑座 27.快插接头 28.管接头 29.先导止回阀 30.变径接头 图 3 气动式纸盘轴结构 套筒 1 通过沉头螺钉 7 与端盖 9 连接,组成气动式纸盘轴壳体。套筒内部空心,外部均布 5 个长槽,套筒作为盘纸的接收承重零件,要求要达到一定的强度,同时作为盘纸的旋转承载件,重量不能过大。套筒采用硬铝材质,并对其进行硬质阳极氧化,提高其硬度和耐磨性,延长使用寿命。锥
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