【正文】 械，它的優(yōu)劣主要取決于用于控制結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)的機(jī)械技術(shù)，這樣就可以通過系統(tǒng)的馬達(dá)、 NC、 PLC 這些高科技高效率的控制器來完成這些活動(dòng)，并且還可以做適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品延續(xù)，讓包裝機(jī)的發(fā)展努力朝著高精度產(chǎn)業(yè)鏈的包裝設(shè)備方向前進(jìn) [ 7]。 現(xiàn)在大多數(shù)的包裝工藝已由手工操作改為機(jī)械化操作。這樣的改革使勞動(dòng)者的工作強(qiáng)度得到了明顯的改善， 而且大大提高了企業(yè)的生產(chǎn)速度和效率，同時(shí)包裝機(jī)在努力不斷地創(chuàng)新改革之下，越來越多的消費(fèi)者接受這種新鮮技術(shù)。這在客觀上促進(jìn)了產(chǎn)品的營(yíng)銷，也提高了產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)可以為企業(yè)帶來高額的利潤(rùn) [8]。 現(xiàn)在的糖果包裝機(jī)械，注重快速發(fā)展，低成本。在接下來的幾年里，包裝行業(yè)的趨勢(shì)更趨于緊湊、移動(dòng)。靈活的優(yōu)勢(shì)，廣泛使用和效率。在這種趨勢(shì)下的具體優(yōu)劣還包括節(jié)約了時(shí)間、降低了成本，因此當(dāng)代社會(huì)中食品這種包裝設(shè)備所要達(dá)到的終極目的是簡(jiǎn)單組合以及可移動(dòng)。 就總體而言，我國(guó)今后的糖果包裝機(jī)發(fā)展趨勢(shì)則會(huì)向擁有更多有用的功用、 較高的性能以及全自動(dòng)化和智能化的方向發(fā)展。只有這樣的話，在全球激烈的包裝機(jī)械競(jìng)爭(zhēng)中，我國(guó)的包裝機(jī)械才能贏得一席之地，發(fā)展空間更大 [9]。 二．扭結(jié)式糖果包裝機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案 包裝機(jī)功用、設(shè)計(jì)參照及應(yīng)用范圍分析 用途：包裝已成型的蛋白糖和乳脂糖（硬糖）； 生產(chǎn)能力：每分鐘 200— 350 塊； 糖塊規(guī)格：圓柱形和長(zhǎng)方體形兩種糖塊。圓柱形糖塊規(guī)格為長(zhǎng) 26— 30mm；直徑Φ為 12— 16mm，長(zhǎng)方體形糖塊規(guī)格為長(zhǎng) 25— 30mm，高 12— 18mm；厚 10— 14mm； 8 包裝材料：用卷筒式內(nèi)外兩層紙裹包。內(nèi) 襯紙為淀粉紙或防油脂紙，寬 30— 40mm，外商標(biāo)紙為蠟紙或玻璃紙，寬 85— 90mm； 裹包方式：雙端扭結(jié)式裹包； 設(shè)計(jì)要求：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，工作穩(wěn)定性較好，方便控制。 電動(dòng)機(jī)：主電動(dòng)機(jī) ，理糖電動(dòng)機(jī) 。 外形尺寸： mm1450 mmmmmm 1 6 2 06 5 01 4 5 0 ?? 。 設(shè)計(jì)工藝 確定扭結(jié)式糖果包裝機(jī)的類型 扭結(jié)式糖果包裝機(jī)分為間歇雙端扭結(jié)式和連續(xù)雙端扭 結(jié)式兩種類型。連續(xù)性雙端扭結(jié)式型的包裝機(jī)主要用于一層糖果紙的包裝，而且包裝的速度較間歇性雙端扭結(jié)式要快的多。可是如果采用雙層包裝作為包裝糖果的包裝紙，就要求在里面一層的內(nèi)襯紙與外邊的商標(biāo)紙一樣寬，如果這樣選擇就會(huì)對(duì)內(nèi)襯紙?jiān)斐珊艽蟮睦速M(fèi)。而對(duì)于間歇性雙端扭結(jié)式的糖果包裝機(jī)來說，選用它作為包裝紙的話可用一層，也可以用雙層的。對(duì)于這種機(jī)構(gòu)包裝糖果時(shí)選用的兩層包裹紙來說可以采用不一樣的寬度，這么做對(duì)于成本的降低有很好的效果。而這次設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)已經(jīng)取得的相關(guān)信息要選用的就是間歇性雙端紐結(jié)包裝機(jī)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求要有大量的 生產(chǎn)量，所以對(duì)于紐結(jié)包裝動(dòng)作來說比較多，要選用多工位包裝機(jī)。 包裝工藝流程、工藝路線和工位數(shù)的確定 （ 1）包裝時(shí)工序和局部工藝圖 糖果是糖鉗發(fā)送到磁盤的指定位置的過程中，內(nèi)襯同時(shí)牛皮紙和國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)紙，糖果包裝，糖果裹成圓筒狀。然后用設(shè)計(jì)出的扭結(jié)手將用于包裝糖的紙進(jìn)行紐結(jié)，用以糖果包裝完成，然后把糖果打出。這樣的話就完成了一個(gè)工序，然后再開始下一過程。 整體工藝的示意圖 [10]如下所示： 9 圖 雙端間歇性扭結(jié)包裝流程圖 1— 夾糖； 2— 糖鉗手張開、送紙； 3— 切紙； 4— 送糖； 5— 接、送糖桿離開； 6— 紙、糖進(jìn)入糖鉗手； 7— 上折紙； 8— 下折紙； 9— 打糖； 10— 扭結(jié) 對(duì)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)要求 對(duì)于最基本的構(gòu)件，這是基本要求，有以下五個(gè)部分 [1 12]。 （ 1）包裝材料供送 為了快速和連續(xù)的內(nèi)襯紙和包裝紙供送到工位Ⅰ，并把它變成一個(gè)固定的長(zhǎng)度，需要送紙輥和切紙刀完成預(yù)期。這樣選擇的話的紙長(zhǎng)就需要為 56 至 65 毫米，當(dāng)發(fā)現(xiàn)改變了紙的長(zhǎng)度時(shí)，要進(jìn)行更換的機(jī)構(gòu)是送紙部分。 （ 2）糖塊的整理與供送 為了快速的將糖塊送到工位，還需要把他們整理成列隊(duì)形，這樣理 糖與送糖的機(jī)構(gòu)管理的方法就方便了很多，和它們相關(guān)的是選取和運(yùn)動(dòng)以及機(jī)構(gòu)。 （ 3）主傳動(dòng)輸送 為了把更多的糖果和包裝紙快速間歇性地傳送到工位Ⅵ，需要在包裝機(jī)的安裝過程中的磁盤。在盤的過程中將安裝在工序盤上的六對(duì)糖鉗，方便夾緊糖塊和包裝紙做旋轉(zhuǎn)位移運(yùn)動(dòng)。處理工序盤上每個(gè)糖鉗留在工位Ⅵ、Ⅰ，在停留時(shí)必須做開合動(dòng)作，因此糖塊和包裝紙可以快速完成工序后輸出成品。在工序盤上用糟輪機(jī)構(gòu)可以使整個(gè)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行工序，這樣的話就可以在一根軸上把槽輪和工序盤安裝在一起來簡(jiǎn)化主傳送，用以提高精度。 （ 4）包裝執(zhí)行構(gòu)件 1)接糖與推糖 采用這兩種桿件可以把完成的部分工序交付給工位Ⅰ后的糖和包裝紙加緊大量， 10 本設(shè)計(jì)設(shè)置 32mm 的移動(dòng)距離。 2)折紙 包裝紙?jiān)谟傻谝浑A段進(jìn)入到第二階段的位置時(shí)折成“Ｕ”形，還可以在第一階段時(shí)把需要進(jìn)行折疊的部分弄成“ ”形，然后把需要的結(jié)構(gòu)折成了圓筒狀。折紙板在整個(gè)機(jī)構(gòu)中來回來去的運(yùn)動(dòng)。 3)扭結(jié)動(dòng)作 可以把折疊好的糖塊用扭結(jié)手進(jìn)行紐結(jié)，主要是把折疊好的糖塊在兩端伸出的部分完成，這樣需要在整個(gè)機(jī)構(gòu)上安裝兩個(gè)扭結(jié)手，這兩個(gè)扭結(jié)手在工作時(shí)主要的工作內(nèi)容就是要做開合、旋轉(zhuǎn)和軸向移動(dòng)，并且需要這三種運(yùn)動(dòng)一起完成。 （ 4）成品輸出 由于糖桿在工位上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由此可以將成品從包裝機(jī)輸出。 機(jī)構(gòu)選型及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1）供紙機(jī)構(gòu) 紙張用連續(xù)供紙方式，它主要由送紙輥、輸送輥、導(dǎo)向輥、橡膠輥和切紙刀等組成。兩輥分別安裝包裝標(biāo)簽紙和內(nèi)襯紙，經(jīng)導(dǎo)向輥，送到工位。當(dāng)需要的這兩種桿件工作時(shí)，就要把用來包裝的紙切斷。為方便快速的工作，用來包裝的這兩層紙會(huì)被卷裝在上面的最近的機(jī)器。 供紙輥的結(jié)構(gòu)是當(dāng)用來包裝的這兩層紙位置不對(duì)中時(shí)，可以對(duì)螺桿進(jìn)行適當(dāng)微調(diào)來進(jìn)行。當(dāng)紙的張力因?yàn)楦鞣N不確定因素引起紙卷轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化的進(jìn)給速度導(dǎo) 致出現(xiàn)各種不確定的問題時(shí)，通過拉力彈簧，帶防止紙速度和張力的突變，從而維持了穩(wěn)定[1 14]。 （ 2） 切紙機(jī)構(gòu) 單滾刀機(jī)構(gòu)把卷紙固定，固定后再用后刀片將其切斷，后滾刀旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，刀刃口下有東西時(shí)就是說當(dāng)滾刀旋轉(zhuǎn)后通過后刀片刃口時(shí)，就可以把卷紙切開。 度螺旋角的刀片與刀輥軸成 1． 5 度，在整個(gè)切削過程中刀片和刀片逐漸開始接觸，摩擦剪切刀片和簡(jiǎn)并造成磨損降低到最低限度，這樣的話提高了質(zhì)量保證了效率。 根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，采取可以實(shí)施，并根據(jù)需要添加其他設(shè)備：在上面的轉(zhuǎn)盤可以設(shè)置成各種形式把材料用給料機(jī)定期送到 工序盤，用工序盤上的旋轉(zhuǎn)刷在出口時(shí)要進(jìn)行工作，把出口的糖果進(jìn)行處理。 在設(shè)計(jì)整個(gè)機(jī)構(gòu)當(dāng)中，螺旋齒輪傳入了整個(gè)機(jī)構(gòu)所需要的動(dòng)力，使裝糖盤蓋旋轉(zhuǎn)工作的是主軸，同時(shí)，在整個(gè)機(jī)構(gòu)中的雙聯(lián)齒輪、雙頭螺紋軸、空心軸，糖板低于糖果盤的旋轉(zhuǎn)速度 (糖板的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)置為光盤 )。糖塊從振動(dòng)料抖落下 (圖中未畫出 )堆聚于裝糖盤蓋上，具有錐形的裝糖盤蓋高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，糖塊因離心力的作用，易滑落入導(dǎo)糖盤的等分格內(nèi)，并大部分處于平臥狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)刷的作用是確保每個(gè)刷重疊的糖格 11 只有一粒糖塊。格內(nèi)的糖塊隨著導(dǎo)糖盤作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)它轉(zhuǎn)至法蘭圈的落口時(shí)，糖 塊因自重而通過落糖口落入輸出槽 11 內(nèi)，然后被送至包裝部分。更換不同形狀和大小的導(dǎo)糖盤，它們可以適應(yīng)不同形狀的糖果的要求。這種機(jī)構(gòu)在處理供糖這部分時(shí)的優(yōu)點(diǎn)是速度快，能有效地使大量糖塊分布在糖盤的分糖格內(nèi)，避免出現(xiàn)缺糖現(xiàn)象。除此之外，還可以設(shè)置觸桿式或光電式的傳感器 [15]。當(dāng)機(jī)器感受到缺糖現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，傳感器就控制送紙機(jī)構(gòu)停止送紙，從而實(shí)觀無糖不供紙。 （ 3）工序盤 工序盤作間歇性轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)時(shí)要選用槽輪撥銷轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，像這種易制造構(gòu)造簡(jiǎn)易且結(jié)構(gòu)緊湊的構(gòu)件，它的從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)還帶有些許柔性沖擊 (角加速度曲線不連續(xù) )，像這種構(gòu)件在用于中高速的機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)效果特別好，所以本次設(shè)計(jì)采用槽輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。 銅套通過四桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)作往復(fù)擺動(dòng)，凸輪用鍵和銅套連接，隨銅套擺動(dòng)?；顒?dòng)糖鉗手到出糖工位時(shí)，凸輪的曲線最高點(diǎn)與滾子接觸，活動(dòng)糖鉗手轉(zhuǎn)動(dòng)，使糖鉗手張開，從而使打糖桿將糖打出。轉(zhuǎn)盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)直至進(jìn)糖工位時(shí)仍保持張開，糖果順利地送入糖鉗手，在送、接糖桿即將離開時(shí)，滾子脫離凸輪曲線的最高點(diǎn)，依靠拉簧、糖鉗手將糖果夾緊 [16]。 （ 4）扭結(jié)機(jī)構(gòu) 圖 為紐結(jié)機(jī)構(gòu)。 圖 扭結(jié)機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖 1— 齒輪； 2— 軸向位移凸輪； 3— 扭手開閉凸 輪； 4— 扭手指部 在完成了對(duì)方塊硬糖的包裝后，糖果的兩端則需要紐結(jié)。扭結(jié)機(jī)構(gòu)是由對(duì)稱的兩部分組成，如下圖的傳輸機(jī)構(gòu)： 12 圖 扭結(jié)手結(jié)構(gòu)示意圖 1— 傘齒輪齒條； 2— 擺桿； 3— 調(diào)節(jié)螺桿； 1 14— 齒輪， 9— 凸輪； 10— 扭結(jié)手； 11— 輸入軸； 12— 撥輪； 15— 彈簧； 16— 手盤 扭結(jié)手這種大型用于包裝的構(gòu)件主要由扭結(jié)機(jī)械手、手盤、擺桿、撥輪、輸入軸及齒輪等組成。因?yàn)楝F(xiàn)在的人們對(duì)于糖果的包裝要求越來越高，所以為了充分滿足包裝機(jī)的需要，包裝機(jī)的機(jī)制來完成很多工序，轉(zhuǎn)動(dòng)，將軸向移動(dòng)和扭 結(jié)手打開關(guān)閉。 根據(jù)扭結(jié)式糖果包裝機(jī)上各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和配合要求，當(dāng)糖塊和包裝紙運(yùn)動(dòng)到工位時(shí)，一切準(zhǔn)備就緒，這是由于工序盤的帶動(dòng)。這時(shí)開始工作的是扭結(jié)手進(jìn)行紐結(jié)工作。 包裝機(jī)各構(gòu)件的實(shí)現(xiàn) （ 1）糖鉗手的張開與閉合 為了使糖鉗在工位上合理的進(jìn)行工序預(yù)定動(dòng)作，在糖鉗停頓時(shí)要進(jìn)行開合，這時(shí)采用的曲柄搖桿和凸輪串聯(lián)組合起來以驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。在糖鉗手工藝盤包括一個(gè)固定夾、活動(dòng)夾手，其中活動(dòng)鉗手是由工序盤的凸輪來帶動(dòng)。 （ 2）包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu) 1)推糖機(jī)構(gòu) 為了使推糖桿件在原地做無停頓的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，要 選取曲柄搖桿與弧度型機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合，他們串聯(lián)之后就可以驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。曲柄搖桿推動(dòng)機(jī)構(gòu)中的扇形齒輪做往復(fù)擺動(dòng)，而扇形齒輪的齒條與推糖桿齒條相嚙合，扇形齒輪的來回?cái)[動(dòng)帶動(dòng)推搪桿的來回?cái)[動(dòng) [17]。 2)折紙機(jī)構(gòu) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的折紙機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的折疊板不停進(jìn)行往復(fù)擺動(dòng)。折疊版機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)組成一個(gè)整體，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)身體上下擺動(dòng)，它折疊紙板依次對(duì)擺動(dòng)曲柄搖桿擺動(dòng)。 3） 接糖機(jī)構(gòu) 對(duì)連桿機(jī)構(gòu)的選擇機(jī)制來說，這樣帶動(dòng)了連桿機(jī)構(gòu)和滑塊機(jī)構(gòu)帶動(dòng)整個(gè)機(jī)構(gòu)震蕩，往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 13 4) 成品輸出機(jī)構(gòu) 使用滿足了糖機(jī)構(gòu)搖桿的往復(fù)擺動(dòng)，帶 動(dòng)打糖棒粘連，這樣可以省去很多不必要的麻煩，節(jié)省動(dòng)力。 為了使在轉(zhuǎn)盤上的糖塊一直維持著一定的數(shù)量，要在設(shè)備上配備一個(gè)自動(dòng)控制裝置來完成自動(dòng)供給原料；另外，這個(gè)裝置還需要配備上各種其他裝置，例如當(dāng)機(jī)構(gòu)感受到成品輸出量已經(jīng)達(dá)到要求時(shí)可以自動(dòng)停止供料。這部分只是用來說明一下此機(jī)構(gòu)中還要求設(shè)計(jì)的其他構(gòu)件，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的重點(diǎn)不在這里，所以不做過多說明。 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 間歇性雙端扭結(jié)式糖果包裝機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)分為兩部分，一部分是主傳動(dòng)系統(tǒng)另一部分是理糖供送傳動(dòng)系統(tǒng)。 (1)主傳動(dòng)系統(tǒng) 圖 主傳動(dòng)系統(tǒng) 圖 看圖，是扭結(jié)式糖果包裝機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)，通過在機(jī)構(gòu)中的機(jī)械傳動(dòng)無主電機(jī)，將運(yùn)動(dòng)軸Ⅱ和平行于運(yùn)動(dòng)軸的軸，通過齒輪傳送給軸Ⅲ，讓工序盤做間歇性轉(zhuǎn)動(dòng)來完成所需工序。對(duì)傳動(dòng)齒輪的另一個(gè)傳播途徑帶動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)Ⅴ、Ⅵ，從而帶動(dòng)扭結(jié)進(jìn)行全方位的紐結(jié)動(dòng)作，在軸通過鏈條傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)送料輥和刀具運(yùn)動(dòng)和固體包裝紙送和切斷。在偏心輪的軸的分布可以驅(qū)動(dòng)桿送糖的過程， 2 號(hào)偏心輪通過夾具的開啟與關(guān)閉驅(qū)動(dòng)； 3 號(hào)偏心輪則帶動(dòng)完成下折紙的工序； 4 號(hào)偏心輪中，接糖桿和打糖桿的作用是完成接糖和打糖，可以通過各種調(diào)試安裝包裝機(jī)。在整個(gè)包裝過程中 都采用 14 的是機(jī)械式無級(jí)調(diào)速，這種方式的生產(chǎn)能力連續(xù)可調(diào)，各種各樣的包裝紙和糖果能適應(yīng)這種節(jié)奏。 (2)理糖供送傳遞系統(tǒng) 糖的供應(yīng)機(jī)制是由一個(gè)電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的。電動(dòng)機(jī)通過帶傳動(dòng)傳遞到軸，和運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分配，在電機(jī)的軸上。其中一個(gè)分支，會(huì)經(jīng)過很多的傳動(dòng)帶動(dòng)理糖盤轉(zhuǎn)動(dòng)；另外一個(gè)分支是通過齒輪帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，軸的轉(zhuǎn)動(dòng)使Ⅱ軸上輸送帶的主動(dòng)輪進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作，輸送完成；然后就是機(jī)構(gòu)中的鏈傳動(dòng)，斜齒輪傳動(dòng)然后轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)刷。 各構(gòu)件的工作順序 (1)擬定運(yùn)動(dòng)規(guī)律 本機(jī)構(gòu)的工序在送糖運(yùn)動(dòng)過程中表現(xiàn)的最為集中，與送紙、切紙、送糖、 推糖、接糖、折紙、工序盤糖鉗開換位等密切相關(guān)。當(dāng)工序盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致在工位上的糖鉗打開，然后糖桿的正確位置做工序所需要的運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)時(shí)候，包裝紙就被送到預(yù)定長(zhǎng)度切斷，和糖桿一樣將糖果包裝紙的左上連接的糖桿接觸并加緊；然后所要做的就是將糖塊以及包裝紙這些裝到糖鉗內(nèi)，這個(gè)整體的過程使糖塊和包裝紙?jiān)谶M(jìn)行工序時(shí)被糖鉗加緊，接著機(jī)構(gòu)的推糖桿向右返回，接糖桿緊跟運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)從而完成折紙動(dòng)作；折紙板在本身機(jī)構(gòu)上回進(jìn)行折紙工作，向上彎曲，這時(shí)候這整個(gè)機(jī)構(gòu)中的工序盤跟著做旋轉(zhuǎn)位移動(dòng)作，此后糖塊和折紙板還有一起運(yùn)動(dòng)再返回。 根據(jù)以 上所描述的技術(shù)要求，來具體確定此設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 1)推糖桿：在運(yùn)動(dòng)中推動(dòng)糖桿向左運(yùn)糖果送回來，把運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行改造，否則的話，包裝紙會(huì)對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行干涉，也就是說，這個(gè)階段只能占據(jù) 180 度旋轉(zhuǎn)時(shí)間分布。而現(xiàn)在需要確定的是去程回程的分配軸旋轉(zhuǎn)角度為 90 度和 85 度。 2)接糖桿：同時(shí)連接推糖桿和接糖桿的桿件，所以確定連桿連接糖是將