CN201424144Y - 一种手帕纸包装机的包装轮和摆臂同步控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种手帕纸包装机的包装轮和摆臂同步控制装置，包含包装轮部分、摆臂机构、拉杆机构、托板机构和控制系统，其主要特征是：伺服电机驱动包装轮绕心轴匀速转动，心轴通过轴承座安装在手帕纸包装机机架上，另一个伺服电机驱动摆臂绕心轴摆动，同时使拉杆机构的滑块相对摆臂做往复直线运动，托板机构承托手帕纸纸叠，并配合滑块上的推板将手帕纸纸叠推入包装轮轮槽。手帕纸折叠机带动旋转编码器转动，伺服电机驱动器处理旋转编码器信号并与可编程控制器进行总线通讯，可编程控制器接收伺服电机驱动器的信息并控制其同步运行，并将有关信息发送到触摸屏进行显示和操作。本实例运转平稳可靠，噪音和振动小，调整和维护简便，提高了产品质量和生产效率。
Description
技术领域：
本实用新型涉及手帕纸包装机械，即对经过折叠的手帕纸纸叠压缩，再同步推入手帕纸包装机的包装轮轮槽中进行包膜和封口的一种手帕纸包装机的包装轮和摆臂同步控制装置。
背景技术：
随着人们生活水平的不断提高，手帕纸由于使用和携带方便逐渐成为日常生活必须品。手帕纸的后期加工一般要经过折叠和包装流程，分切、压花、折叠、层叠等工序由手帕纸折叠机完成，包膜、封口及贴标签等工序由手帕纸包装机完成，包膜是在手帕纸包装机的包装轮轮槽中进行的，包膜前必须将经过手帕纸折叠机折叠后再输送到托板上的手帕纸纸叠(一般8～10片手帕纸为一叠)随包装轮的转动同步推入包装轮轮槽，此过程就是由包装轮和摆臂同步控制装置完成的。
传统的手帕纸包装机的包装轮和摆臂同步控制装置包含匀速转动的包装轮、由曲柄连杆机构驱动的摆臂，由曲柄连杆机构驱动并相对摆臂上的直线导轨做往复直线运动的推杆机构，以及由摆臂向下推动、弹簧向上复位的托板机构。这些装置由同一个动力源提供动力，再经过多组齿轮副分别传动到包装轮、摆臂机构和推杆机构上，由曲柄连杆驱动的摆臂做变速的往复摆动，而包装轮为匀速转动，导致这种纯机械同步装置在摆臂与包装轮同向运动的大部分时间段内，二者的瞬时速度不可能相同，使与摆臂随动并相对摆臂做直线运动的推杆不能与包装轮的轮槽同步对齐，由推杆推入包装轮轮槽的手帕纸纸叠容易与轮槽边缘碰擦而起皱，甚至卡包出现机械故障，调节包装轮和摆臂的同步时需要反复调整曲柄的角度，过程繁杂。同时驱动力由同一个动力源经多组齿轮副分配，齿轮侧隙累积误差严重影响机构运动精度，增加机构的机械磨损和噪音，降低机构使用寿命，被动的托板机构因为摆臂的向下撞击和弹簧复位会产生较大噪音和振动，并且引起驱动力矩的瞬间变化很大，传动稳定性严重降低。弹簧容易疲劳损坏，限制机构的运行速度，影响了整个手帕纸包装机的产品质量和运行效率。
发明内容：
本实用新型的目的是彻底解决传统的包装轮和摆臂同步控制装置的上述技术缺陷，为手帕纸包装机提供一种性能稳定可靠、噪音和振动更小以及持久耐用的包装轮和摆臂同步控制装置。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：这种手帕纸包装机的包装轮和摆臂同步控制装置，包含包装轮部分、摆臂机构、拉杆机构和托板机构，其特征是：伺服电机通过齿轮和包装轮的心轴相连，心轴通过轴承座安装在手帕纸包装机的机架上，另一个伺服电机通过四连杆机构和摆臂相连，同时通过六连杆机构和拉杆机构的滑块相连，推板安装在滑块上，托板机构安装在推板下方，两个伺服电机分别与对应的控制系统相连。
控制系统主要包含可编程控制器(以下简称PLC)、控制包装轮的伺服电机驱动器、控制摆臂的伺服电机驱动器、触摸屏及旋转编码器，旋转编码器与手帕纸折叠机的转轴同心安装，旋转编码器和控制包装轮的伺服电机驱动器电连接，控制包装轮的伺服电机驱动器和控制摆臂的伺服电机驱动器与进行快速数据交换的光纤电连接，PLC与两套伺服电机驱动器通过通讯总线电连接，触摸屏与PLC电连接。
本实用新型的结构布局合理，动平衡效果好，运转平稳可靠，噪音和振动明显减小，同时调整包装轮和摆臂同步状态的过程简便，减少了机器故障和排除故障的时间，提高了产品质量和生产效率。
附图说明：
图1本实用新型的立体结构示意图
图2本实用新型的正视图
图3本实用新型的包装轮部分示意图
图4本实用新型的摆臂机构示意图
图5本实用新型的拉杆机构立体示意图
图6本实用新型的拉杆机构后视图
图7本使用新型的机动示意图
图8本实用新型的控制系统框图
图中：1、包装轮部分，101、齿轮，102、轴承座，103、心轴，104、齿轮，105、伺服电机，106、联轴器，107、齿轮，108、轴承座，109、轴承套，110、齿轮，111、包装轮，2、摆臂机构，201、摆臂，202、横梁，203、连杆，204、轴，205、曲柄，206、轴承套，207、齿轮，208、联轴器，209、伺服电机，210、U型纸槽，211、压板，212、杆，213、导轨，3、拉杆机构，301、轴承座，302、齿轮，303、曲柄，304、连杆，305、摇杆，306、摇杆，307、拉杆，308、销轴，309、轴承，310、轴承，311、横杆，312、推板，4、托板机构，401、托板，402、挡板，403、摆杆，404、支座，405、连杆，406、摆杆，407、驱动箱，5、控制系统，6、手帕纸纸叠
具体实施方式：
下面结合附图，详细说明如下：
在图1和图2中，这种同步控制装置的机械部分主要由包装轮部分1、摆臂机构2、拉杆机构3及托板机构4组成，包装轮部分1与摆臂机构2同轴安装，包装轮部分1匀速转动，摆臂机构2绕包装轮部分1的轴心往复摆动，拉杆机构3通过六连杆机构结合摆臂部分2的摆动将伺服电机的圆周运动转化为相对摆臂机构2的直线往复运动，包装轮每转动1/n圈，n为包装轮的轮槽数，摆臂机构2往复摆动一次，拉杆机构3完成一次相对摆臂机构2的往复直线运动，同时托板机构4随着摆臂机构2的摆动而随向摆动，使输送到托板上的手帕纸纸叠被摆臂机构2压缩，进而被拉杆机构3推入包装轮的轮槽中。
托板机构4的支座404安装在手帕纸包装机的机架上，摆杆403一端与支座404铰接，另一端固定在托板401上，托板401上表面相对安装了两块挡板402，连杆405的两端分别与托板401和曲柄406球铰连接，摆杆406与驱动箱407的输出轴固定连接，两块挡板402对手帕纸纸叠进行垂直于输送方向的定位，摆杆406在驱动箱407的控制下往复摆动，使整个托板401绕支座404摆动。
在图3中，包装轮111与心轴103同轴定位，心轴103通过轴承座102安装到手帕纸包装机的机架上，安装在手帕纸包装机墙板上的伺服电机105通过联轴器106将驱动力传输给一对相互啮合的齿轮107和齿轮104，与齿轮104同轴的齿轮110再将驱动力输送给固定在包装轮111内圈的齿轮101，使包装轮111绕心轴103匀速转动，齿轮107通过轴承座108安装在手帕纸包装机的墙板上并与联轴器106同轴连接，而齿轮104和齿轮110则通过安装在手帕纸包装机墙板上的轴承套109同轴连接。
在图4中，一对摆臂201平行安装在心轴103上，摆臂的腰形槽内各安装了两条导轨213，摆臂201内侧由杆212连接，横梁202及压板211也安装摆臂201之间，U型纸槽210固定在压板211的下侧并与导轨213的上下表面平行，连杆203的一端与横梁202下侧的伸出端铰接，另一端与曲柄205铰接，曲柄205的另一端与轴204牢固连接，齿轮207固定在轴204上并通过轴承套206安装到手帕纸包装机的墙板上，轴204的另一端通过联轴器208与安装在手帕纸包装机墙板上的伺服电机209连接。
伺服电机209的驱动力通过联轴器208、轴204、曲柄205及连杆203传递给横梁202，使摆臂201绕心轴103摆动。
在图5和图6中，齿轮302通过固定在手帕纸包装机墙板上的轴承座301安装，并与齿轮207啮合，曲柄303固定在齿轮302侧面，连杆304的一端与曲柄303铰接，另一端与摇杆305铰接，摇杆305另一端与心轴103牢固连接，一对摇杆306分别位于摆臂201的外侧并与心轴103牢固连接，两个拉杆307的一端通过销轴308与两个摇杆306分别铰接，另一端分别与横杆311两端的伸出轴铰接，横杆311两端的伸出轴分别安装了两对滚动轴承310进行上下导轨213的表面定位和导向，另一对轴承309安装在横杆311的上面，使横杆311在导轨213的内侧面定位，L型的推板312固定在横杆311中间。
伺服电机209转动，通过联轴器208将驱动力分别传递给摆臂机构2和拉杆机构3，使摆臂机构2绕心轴103摆动，同时驱动力通过一对相互啮合的齿轮207和齿轮302传递给曲柄303，曲柄303与连杆304、摇杆305、心轴103和摇杆306联动，使拉杆307拖动横杆311上的轴承310沿导轨213的表面滚动及轴承309沿导轨213的内侧面滚动，连接在横杆311上的L型推板312进行合成的推纸动作。
在图7中，伺服电机105匀速转动，通过联轴器106驱动一对相互啮合的齿轮107和齿轮104，与齿轮104同轴的齿轮110再将驱动力输送给包装轮111上的齿轮101，使包装轮111绕心轴103匀速转动。
伺服电机209通过联轴器208将驱动力输送给一对相互啮合的齿轮207和齿轮302，曲柄205及曲柄303分别与齿轮207及齿轮302的心轴牢固连接，曲柄205的转动通过连杆203使摆臂机构2绕心轴103上下摆动，同时，曲柄303的转动通过连杆304带动摇杆305和摇杆306连同心轴103一起左右摆动，使拉杆307牵连横杆311沿摆臂机构2的导轨213做直线往复运动，连接在横杆311上的L型推板312相对手帕纸包装机的固定机架做周期性的空间合成运动，向左运动时必须绕过静止在托板401上的手帕纸纸叠6。四杆驱动的摆臂和匀速圆周转动的包装轮完全同步是不可能的，伺服电机209进行复杂的变加速转动，使摆臂201与包装轮111同向摆动过程(即向上摆动)尽可能保持最接近的角速度，使整个机构达到最优的同步效果。
托板机构4的作用是承托从手帕纸包装机输送机构水平输送过来的手帕纸纸叠6，并配合做空间合成运动的推板312将手帕纸纸叠6推入包装轮111的轮槽中，摆杆406由驱动箱407驱动做上下摆动，使连杆405拖动托板401相对摆臂201同向摆动，调节连杆405的长度，使摆臂机构2上的压板211与托板401之间保持一定的距离，保证手帕纸纸叠6压缩到一定高度，使其被顺利推入包装轮111的轮槽中。
在图8中，控制系统主要包含触摸屏803、PLC 804、旋转编码器805、伺服电机驱动器801、伺服电机驱动器802、伺服电机105及伺服电机209。旋转编码器805与手帕纸折叠机的转轴同心安装，折叠机运转时带动旋转编码器805旋转，产生脉冲电信号，该脉冲信号输入给伺服电机驱动器801进行处理，伺服电机驱动器801与伺服电机驱动器802之间运用SIEMENS的SIMOLINK传动接口，通过光纤进行快速数据交换，伺服电机驱动器801和伺服电机驱动器802之间采用位置控制运行方式，设定相应的电子齿轮参数、速度环参数、位置环参数及电机特性参数，控制伺服电机105和伺服电机209同步运行，PLC 804与伺服电机驱动器801及伺服电机驱动器802通过PROFIBUS-DP总线进行通讯，向伺服系统发出启动、点动、停止、寻参和同步命令，同时从伺服电机驱动器801和伺服电机驱动器802接收故障和速度信息以及位置监视数据，触摸屏803把启动、点动、停止、寻参和同步命令发送到PLC 804，同时PLC 804中的故障信息、速度信息和位置监视数据在触摸屏803上显示。
在机器的机械同步即包装轮轮槽与U型纸槽对齐后，利用触摸屏803的相关按钮设置伺服电机105及伺服电机209的初始“零位”，控制系统根据伺服电机各自的“零位”参数自动调整伺服电机到相应的正确位置，使包装轮与摆臂的初始机械位置对正。机器启动，手帕纸折叠机带动旋转编码器805运行，伺服电机105及伺服电机209同时跟随旋转编码器805的脉冲频率运转，从而实现控制系统对包装轮和摆臂的位置同步控制。
Claims (5)
1、一种手帕纸包装机的包装轮和摆臂同步控制装置，包含包装轮部分、摆臂机构、拉杆机构和托板机构，其特征是：伺服电机通过齿轮和包装轮的心轴相连，心轴通过轴承座安装在手帕纸包装机的机架上，另一个伺服电机通过四连杆机构和摆臂相连，同时通过六连杆机构和拉杆机构的滑块相连，推板安装在滑块上，托板机构安装在推板下方，两个伺服电机分别与对应的控制系统相连。
2、根据权利要求1所述的一种手帕纸包装机的包装轮和摆臂同步控制装置，其特征是：控制系统主要包含可编程控制器(以下简称PLC)、控制包装轮的伺服电机驱动器、控制摆臂的伺服电机驱动器、触摸屏及旋转编码器，旋转编码器与手帕纸折叠机的转轴同心安装，旋转编码器和控制包装轮的伺服电机驱动器电连接，控制包装轮的伺服电机驱动器和控制摆臂的伺服电机驱动器与进行快速数据交换的光纤电连接，PLC与两套伺服电机驱动器通过通讯总线电连接，触摸屏与PLC电连接。
3、根据权利要求1所述的一种手帕纸包装机的包装轮和摆臂同步控制装置，其特征是：摆臂机构(2)的一对摆臂(201)平行安装在心轴(103)上，摆臂(201)的腰形槽内各安装了两条导轨(213)，摆臂(201)内侧由杆(212)连接，横梁(202)及压板(211)也安装摆臂(201)之间，U型纸槽(210)固定在压板(211)的下侧并与导轨(213)的上下表面平行，连杆(203)一端与横梁(202)下伸出端铰接，另一端与曲柄(205)铰接，曲柄(205)的另一端与轴(204)牢固连接，齿轮(207)固定在轴(204)上并通过轴承套(206)安装到手帕纸包装机的墙板上，轴(204)的另一端通过联轴器(208)与安装在手帕纸包装机墙板上的伺服电机(209)连接。
4、根据权利要求1所述的一种手帕纸包装机的包装轮和摆臂同步控制装置，其特征是：拉杆机构(3)的齿轮(302)通过固定在手帕纸包装机墙板上的轴承座(301)安装，并与齿轮(207)啮合，曲柄(303)固定在齿轮(302)侧面并与其同轴，连杆(304)的一端与曲柄(303)铰接，另一端与摇杆(305)铰接，摇杆(305)另一端与心轴(103)牢固连接，一对摇杆(306)分别位于摆臂(201)的外侧并与心轴(103)牢固连接，两个拉杆(307)的一端通过销轴(308)与两个摇杆(306)分别铰接，另一端分别与横杆(311)两端的伸出轴铰接，横杆(311)两端的伸出轴分别安装了两对滚动轴承(310)，另一对轴承(309)安装在横杆(311)的上面，L型的推板(312)固定在横杆(311)中间。
5、根据权利要求1所述的一种手帕纸包装机的包装轮和摆臂同步控制装置，其特征是：托板机构(4)的支座(404)安装在手帕纸包装机的机架上，摆杆(403)一端与支座(404)铰接，另一端固定在托板(401)上，托板(401)上表面相对安装了两块挡板(402)，连杆(405)的两端分别与托板(401)和曲柄(406)球铰连接，摆杆(406)与驱动箱(407)的输出轴固定连接。
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