第一節(jié)卷封的基本原理及機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第二節(jié)卷封機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)第七章卷封機(jī)械人既盡其才，則百事俱舉；百事舉矣，則富強(qiáng)不足謀也。

第一節(jié)卷封的基本原理及機(jī)第七章卷封機(jī)械人既盡其才，第七章卷封機(jī)械

第一節(jié)卷封的基本原理一、剛性、半剛性容器的幾種封口形式前已述及,采用柔性材料包裝物品,除手工袋裝以外,多在有關(guān)設(shè)備的封口工位上完成粘封或熱封,不需另設(shè)封口機(jī)。而采用剛性、半剛性包裝容器(如金屬罐、玻璃瓶、塑料瓶等),在完成物品的灌裝、充填之后,一般需借助相應(yīng)的封口機(jī)械進(jìn)行封口,以使產(chǎn)品得以密封保存,并便于流通、銷(xiāo)售和使用。

根據(jù)剛性、半剛性容器的種類(lèi)及其對(duì)產(chǎn)品的密封要求,常見(jiàn)的封口形式大體上有下列幾種,如圖7.1所示(前四種屬于有封口材料的封口)：

第七章卷封機(jī)械一、剛性、半剛性容器的幾種封口形式圖7.1剛性、半剛性容器的幾種封口形式

圖7.1剛性、半剛性容器的幾種封口形式(1)卷邊封:將翻邊的罐身與涂有密封填料的罐蓋內(nèi)側(cè)周邊互相鉤合、卷曲并壓緊而使容器密封。這種封口形式主要用于馬口鐵罐、鋁罐等金屬容器以及新近開(kāi)發(fā)的復(fù)合罐。(2)壓蓋封:將內(nèi)側(cè)涂有密封填料的外蓋壓緊并咬住瓶身或罐身而使其密封。這種封口形式多用于玻璃瓶與金屬蓋組合的容器,如瓶裝啤酒、瓶裝醬菜等。(3)旋蓋封:將螺紋蓋旋緊容器口而使其密封。這種封口形式主要用于蓋子為塑料或金屬件,而罐身為玻璃、陶瓷、塑料或金屬件組合的容器,如瓶裝奶粉、牙膏管等。螺旋蓋容易開(kāi)啟和密封,并能重復(fù)使用,應(yīng)用相當(dāng)廣泛。

(4)壓塞封:將內(nèi)塞壓在容器口內(nèi)而使其密封。這種封口形式主要用于軟木塞或塑料塞與玻璃瓶密封的容器,如瓶裝酒、瓶裝麥乳精等。因內(nèi)塞難以達(dá)到完全密封,通常還要輔以蠟封、旋蓋封或壓蓋封。(1)卷邊封:將翻邊的罐身與涂有密封填料的罐蓋內(nèi)側(cè)周邊互相鉤(5)折疊封:將包裝容器的開(kāi)口處壓扁再進(jìn)行多次折疊而使其密封。這種封口形式主要用于半剛性容器,如裝填膏狀物料的鋁管等。通常折疊封口后常需壓痕,以增強(qiáng)其密封效果。為了可靠地實(shí)現(xiàn)上述各種形式的封口作業(yè),應(yīng)根據(jù)具體條件適當(dāng)?shù)剡x用相應(yīng)的專(zhuān)用機(jī)械。限于篇幅,本章僅著重闡述用于馬口鐵罐的卷邊封口機(jī)(即通常所說(shuō)的封罐機(jī))。實(shí)際上,它已成為罐頭食品工業(yè)的重要生產(chǎn)設(shè)備之一。圖7.2GT4B2型卷邊封口機(jī)示意圖l-壓蓋桿,2-套簡(jiǎn),3-彈簧,4-上壓頭固定支座,5、6-差動(dòng)齒輪7-封盤(pán),8-卷邊滾輪,9-罐體,10-托罐盤(pán),11-六槽轉(zhuǎn)盤(pán),12-蓋倉(cāng)13-分蓋器,14-推蓋板,15-推頭(5)折疊封:將包裝容器的開(kāi)口處壓扁再進(jìn)行多次折疊而使其密封

圖7.2所示為國(guó)內(nèi)目前通用的GT4B2型卷邊封口機(jī)的示意圖。充填有物料的罐體,借裝在推送鏈上的等間距推頭15間歇地將其送入六槽轉(zhuǎn)盤(pán)11的進(jìn)罐工位(Ⅰ)。蓋倉(cāng)12內(nèi)的罐蓋由連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的分蓋器13逐個(gè)撥出,并由往復(fù)運(yùn)動(dòng)的推蓋板14有節(jié)奏地送至進(jìn)罐工位罐體的上方。接著,罐體和罐蓋被間歇地傳送到卷封工位(Ⅱ)。這時(shí),先由托罐盤(pán)10、壓蓋桿l將其抬起,直至固定的上壓頭定位后,用頭道和二道卷邊滾輪8依次進(jìn)行卷封。然后,托罐盤(pán)和壓蓋桿恢復(fù)原位,已卷封好的罐頭降下,六槽轉(zhuǎn)盤(pán)再送至出罐工位(Ⅲ)。為了避免降罐時(shí)的吊罐現(xiàn)象,在壓蓋桿1與移動(dòng)的套筒2間裝有彈簧3,以便降罐前給壓蓋桿一定預(yù)壓力。由于卷封工位沒(méi)有孔道與真空穩(wěn)定器和真空泵相通。因此,卷封作業(yè)可在真空狀態(tài)下進(jìn)行。圖7.2所示為國(guó)內(nèi)目前通用的GT4B2型卷邊封口機(jī)的示意圖本機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)為電動(dòng)機(jī)經(jīng)三角帶驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)軸,經(jīng)蝸桿—蝸輪驅(qū)動(dòng)垂直分配軸,經(jīng)螺旋齒輪驅(qū)動(dòng)兩對(duì)差動(dòng)齒輪(即圖7.2中件5、6),進(jìn)而使卷封機(jī)構(gòu)完成卷封運(yùn)動(dòng)。垂直分配軸下端再經(jīng)螺旋齒輪驅(qū)動(dòng)與水平分配軸相連的罐體、罐蓋供送機(jī)構(gòu)及六槽轉(zhuǎn)盤(pán)。托罐盤(pán)與壓蓋桿的運(yùn)動(dòng)則分別由垂直分配軸的下、上糟凸輪控制。在垂直分配軸上端的蝸輪處配置一安全離合器,一旦出現(xiàn)卡罐等故障,則會(huì)使兩分配軸停止運(yùn)轉(zhuǎn)。另外,從動(dòng)三角帶輪與主分配軸之間采用摩擦片傳動(dòng)(圖中未示),它對(duì)整機(jī)起超載保護(hù)作用。圖7.3更詳細(xì)地表示了該機(jī)卷封機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu),長(zhǎng)桿1的下端與壓蓋桿36鉤形聯(lián)接,必要時(shí)便于更換。壓架2、壓帽3分別與長(zhǎng)桿l、滑套5固連,滑套由凸輪機(jī)構(gòu)(圖中未示)控制作上下運(yùn)動(dòng)。彈簧4的作用前已敘述。壓頭軸17由下頂帽11、上頂帽7、銅套9支承在機(jī)架8上,使上壓頭37固定不動(dòng)。本機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)為電動(dòng)機(jī)經(jīng)三角帶驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)軸,經(jīng)蝸桿—蝸輪驅(qū)動(dòng)若需調(diào)節(jié)上壓頭的高低位置,可松開(kāi)螺帽6,扳動(dòng)壓頭軸上端方頭部分即可。齒輪13經(jīng)花健軸16、花鍵帽38使封盤(pán)28旋轉(zhuǎn)?；ㄦI帽與封盤(pán)間為端面凹凸聯(lián)接,只要松開(kāi)螺帽34、壓帽35,就能方便地取下封盤(pán)。齒輪15直接與中心齒輪22成端面凹凸聯(lián)接,使中心齒輪以不同于封盤(pán)的速度旋轉(zhuǎn)。卷封機(jī)構(gòu)整個(gè)旋1-長(zhǎng)桿,2-壓架,3、35-壓帽,4-彈簧,5-滑套,6、23、34-螺帽,7-上頂帽,8-機(jī)架,9-銅套,10-導(dǎo)向鍵,11-下頂帽,12、14、21-軸承,13、15-齒輪,16-花鍵軸,17-壓頭軸,18-上蓋,19-托盤(pán),20-頂盤(pán),22-中心齒輪,24-調(diào)節(jié)蝸輪,25-封盤(pán)蓋,26-行星齒輪,27-小軸,28-封盤(pán),29-下蓋,30-卷邊滾輪,31-底盤(pán),32—銅盤(pán),33-滾針,36-壓蓋桿,37-上壓頭,38-花鍵帽圖7.3GT4B2型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖若需調(diào)節(jié)上壓頭的高低位置,可松開(kāi)螺帽6,扳動(dòng)壓頭軸上端方頭部二、馬口鐵罐的卷邊封口

(一)二重卷邊的形成過(guò)程

使罐體與罐蓋的周邊牢固地緊密鉤合而形成的五層(罐蓋三層、罐體兩層)馬口鐵皮的卷邊縫的過(guò)程,稱(chēng)作二重卷邊。為了提高罐體與罐蓋的密封性,在蓋子內(nèi)側(cè)預(yù)先涂上一層彈性膠膜(如硫化乳膠)或其它填充材料。二重卷邊大都采用滾輪進(jìn)行兩次滾壓作業(yè)來(lái)完成。第一次作業(yè)又稱(chēng)頭道卷邊,如圖7.4所示。在未卷邊前的位置如實(shí)線(xiàn)所示,頭道卷邊結(jié)束后則如虛線(xiàn)所示。開(kāi)始時(shí),頭道卷邊滾輪首先靠攏并接近罐蓋,接著壓迫罐蓋與罐體的周邊逐漸卷曲并相互逐漸鉤合。當(dāng)沿徑向進(jìn)給3.2mm左右時(shí),頭道卷邊滾輪立即離開(kāi),其時(shí)二道卷邊滾輪繼續(xù)沿罐蓋的邊緣移動(dòng),如圖7.5所示。二道卷邊開(kāi)始位置如圖(a)示,結(jié)束位置如圖(b)示。二道卷邊能使罐蓋和罐體的鉤合部分進(jìn)一步受壓變形緊密封合,其沿徑向進(jìn)給量為0.8mm左右。兩次進(jìn)給量共約4mm。

二、馬口鐵罐的卷邊封口由此可見(jiàn)頭道和二道卷邊滾輪的結(jié)構(gòu)形狀顯然不同。通常,頭道卷邊滾輪的溝槽窄而深,而二道卷邊滾輪的溝槽則寬而淺。

圖7.4頭道卷邊

圖7.5二道卷邊

由此可見(jiàn)頭道和二道卷邊滾輪的結(jié)構(gòu)形狀顯然不同。通常,頭道卷邊為了形成二重卷邊縫,作為執(zhí)行構(gòu)件的卷邊滾輪,相對(duì)于罐身必須完成某種特定的運(yùn)動(dòng)。若卷封圓形罐,卷邊滾輪相對(duì)罐身應(yīng)同時(shí)完成兩種運(yùn)動(dòng),即周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。若卷封異形罐,卷邊滾輪相對(duì)罐身應(yīng)同時(shí)完成三種話(huà)動(dòng),即周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和按異形罐的外形輪廓作的仿型運(yùn)動(dòng)。

為使罐蓋與罐體的周邊逐漸卷曲變形,每封一只罐身卷邊滾輪需繞罐身旋轉(zhuǎn)多圈(如GT4B2型的卷邊滾輪每封一罐繞罐身轉(zhuǎn)18圈),而實(shí)際的有效圈數(shù)(從觸及罐蓋開(kāi)始真正用于卷封工藝的圈數(shù))應(yīng)由單位徑向進(jìn)給量來(lái)確定,一般取頭道為每圈lmm左右,二道為每圈0.5mm左右。

(二)卷邊滾輪的運(yùn)動(dòng)分析為了形成二重卷邊縫,作為執(zhí)行構(gòu)件的卷邊滾輪,相對(duì)于罐

(三)卷封機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型兩道卷邊滾輪相對(duì)罐身所作的卷邊運(yùn)動(dòng)是由卷封機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,由于實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)動(dòng)有多種組合方式,因而出現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)的卷封機(jī)構(gòu)。1.完成周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的兩種結(jié)構(gòu)形式(1)罐體與罐蓋被固定不動(dòng),卷邊滾輪繞其旋轉(zhuǎn)。目前的卷邊封口機(jī)大都屬于這種結(jié)構(gòu)形式,如GT4B2型卷封口機(jī)等。圖7.6GT4B13型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)示意圖1-中心齒輪,2-行星齒輪,3-上轉(zhuǎn)盤(pán),4-擺桿5-固定凸輪,6-卷邊滾輪,7-上壓頭8-下壓頭,9-下轉(zhuǎn)盤(pán)

(三)卷封機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型兩道卷邊滾輪相對(duì)罐身所作的卷邊運(yùn)(2)罐體與罐蓋繞軸自轉(zhuǎn),而卷邊滾輪不繞罐作周向旋轉(zhuǎn)。如圖7.6所示GT4B13型卷邊封口機(jī),罐體被緊夾在上、下壓頭7、8之間,并由行星齒輪2帶動(dòng)自轉(zhuǎn),從而完成相對(duì)于卷邊滾輪6的周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)雖較簡(jiǎn)單緊湊,但因罐體既有自轉(zhuǎn)又有公轉(zhuǎn),若用于實(shí)罐卷封則其內(nèi)裝的液料形成旋轉(zhuǎn)拋物面,易從罐口流出,從而限制了它的自轉(zhuǎn)速度以及生產(chǎn)能力的提高。為簡(jiǎn)化分析,暫不考慮罐身加蓋及其公轉(zhuǎn)等的影響,欲保證內(nèi)裝液料不外溢,可根據(jù)流體力學(xué)的有關(guān)理論近似求出罐身的最高自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速,供設(shè)計(jì)估算參考,即式中:—罐身的內(nèi)半徑;

h—罐內(nèi)的頂隙高度；

g—重力常數(shù)。(2)罐體與罐蓋繞軸自轉(zhuǎn),而卷邊滾輪不繞罐作周向旋轉(zhuǎn)。如圖相應(yīng)的最高生產(chǎn)能力Qmax近似可取為式中:j—卷邊封口機(jī)的頭數(shù)；

n—根據(jù)卷封工藝要求,確定每封一罐所需的罐身自轉(zhuǎn)數(shù)(如GT4B13型約為16r/pc.)。2.完成徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的三種結(jié)構(gòu)形式(1)偏心套筒作原動(dòng)件圖7.7所示為GT4Bl型卷邊封口機(jī)的卷封機(jī)構(gòu)原理圖。齒輪3、4在同軸齒輪2、1的帶

動(dòng)下,以相同方向不同轉(zhuǎn)速分別帶動(dòng)偏心套筒7和軸套5轉(zhuǎn)動(dòng)。軸套5又通過(guò)滑鍵10帶動(dòng)封盤(pán)6一起轉(zhuǎn)動(dòng)。封盤(pán)上裝有頭道卷邊滾輪8和二道卷邊滾輪9。由于封盤(pán)與偏心套筒有速差,使得封盤(pán)上的卷邊滾輪相對(duì)于轉(zhuǎn)軸(即罐體中心線(xiàn))的距離不斷變化,從而使卷邊滾輪也產(chǎn)生了相應(yīng)的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

相應(yīng)的最高生產(chǎn)能力Qmax近似可取為圖7.7GT4Bl型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)原理圖1,2,3,4-齒輪,5-軸套,6-封盤(pán),7-偏心套筒,8-頭道卷邊滾輪9-二道卷邊滾輪,10-滑鍵圖7.8GT4B2型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)原理理l,2,3,4-齒輪,5-中心齒輪,6-行星齒輪,7-封盤(pán),8-偏心銷(xiāo)軸9-頭道卷邊滾輪,10-二道卷邊滾輪圖7.7GT4Bl型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)原理圖圖7.8GT(2)行星齒輪偏心銷(xiāo)軸作原動(dòng)件圖7.8所示為GT4B2型卷邊封口機(jī)的卷封機(jī)構(gòu)原理圖。齒輪3、4在同軸齒輪2、1的帶動(dòng)下,以相同方向不同轉(zhuǎn)速分別帶動(dòng)中心齒輪5和封盤(pán)7轉(zhuǎn)動(dòng)。該封盤(pán)上均布著四只行星齒輪6,與封盤(pán)一起繞中心齒輪公轉(zhuǎn)。由于封盤(pán)與中心齒輪存在速差,故形成差動(dòng)輪系,遂使行星齒輪連同與其固聯(lián)的偏心銷(xiāo)軸8在公轉(zhuǎn)的同時(shí)又作自轉(zhuǎn),從而使與偏心銷(xiāo)軸鉸支的卷邊滾輪既能繞罐體作周向旋轉(zhuǎn),同時(shí)又能產(chǎn)生徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。其中,兩只頭道卷邊滾輪9和兩只二道卷邊滾輪10,分別呈對(duì)稱(chēng)分布狀態(tài)。(3)凸輪作原動(dòng)件

見(jiàn)前圖7.6所示的GT4B13型卷邊封口機(jī),在卷邊滾輪6隨罐體繞中心齒輪l公轉(zhuǎn)的過(guò)程中,由固定凸輪5通過(guò)擺桿4驅(qū)使卷邊滾輪相對(duì)于罐體作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。(2)行星齒輪偏心銷(xiāo)軸作原動(dòng)件對(duì)于罐體被固定的卷邊封口機(jī),為使卷邊滾輪能完成相對(duì)罐體的周向旋轉(zhuǎn)及徑向進(jìn)給的復(fù)合運(yùn)動(dòng),則不能再單獨(dú)采用固定凸輪與擺桿作原動(dòng)件,而得改用差速凸輪機(jī)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)形式又可分為兩種：

①盤(pán)形凸輪擺動(dòng)從動(dòng)桿結(jié)構(gòu)圖7.9所示為GT4B6型卷邊封口機(jī)的卷封機(jī)構(gòu)原理圖。齒輪3、4在同軸齒輪2、l的帶動(dòng)下,以相同方向不同轉(zhuǎn)速分別帶動(dòng)封盤(pán)9及疊放的四只盤(pán)形凸輪5、6、7、8轉(zhuǎn)動(dòng)。圖7.9GT4B6型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)原理圖l,2,3,4-齒輪,5-頭道共額進(jìn)給凸輪,6-二道共扼進(jìn)給凸輪7-頭道進(jìn)給凸輪,8-二道進(jìn)給凸輪,9-封盤(pán),10-擺桿11-頭道卷邊滾輪,12-二道卷邊滾輪對(duì)于罐體被固定的卷邊封口機(jī),為使卷邊滾輪能完成相對(duì)罐體的周向其中5、6分別為頭道、二道的共扼進(jìn)給凸輪,7、8分別為頭道、二道的進(jìn)給凸輪。封盤(pán)上對(duì)稱(chēng)安裝著一對(duì)頭道卷邊滾輪11和一對(duì)二道卷邊滾輪12。由于封盤(pán)與凸輪有速差,凸輪就通過(guò)擺桿10驅(qū)動(dòng)卷邊滾輪作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。②端面凸輪直動(dòng)從動(dòng)桿結(jié)構(gòu)圖7.10所示為GT4B7型卷邊封口機(jī)的卷封機(jī)構(gòu)原理圖。該機(jī)共有四組卷封機(jī)構(gòu),圖中除中心軸14、中心齒輪1和大轉(zhuǎn)盤(pán)6外,僅表示了一組卷封機(jī)構(gòu)。其中行星齒輪2由大轉(zhuǎn)盤(pán)6帶動(dòng)繞中心軸14公轉(zhuǎn),在旋轉(zhuǎn)軌道旁裝一固定端面凸輪4,控制從動(dòng)桿5作上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng),從而使軸套7沿滑鍵3也作上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)凸輪斜塊9控制擺桿10擺動(dòng),從而使卷邊滾輪12完成徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。由于中心齒輪1與大轉(zhuǎn)盤(pán)6之間存在速差,因此卷邊滾輪又能完成繞罐的周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中5、6分別為頭道、二道的共扼進(jìn)給凸輪,7、8分別為頭道、1-中心齒輪,2-行星齒輪,3-滑鍵,4-固定端面凸輪,5-直動(dòng)從動(dòng)桿,6-大轉(zhuǎn)盤(pán),7-軸套,8-封盤(pán),9-凸輪斜塊,10,11-擺桿12-卷邊滾輪,13-靠摸凸輪,14-中心軸圖7.10GT4B7型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)原理圖1-中心齒輪,2-行星齒輪,3-滑鍵,4-固定端面凸輪,5-3.完成仿型運(yùn)動(dòng)的兩種結(jié)構(gòu)形式(1)以罐型靠模為作用件上圖所示的GT4B7型卷邊封口機(jī),罐型靠模凸輪13固定不動(dòng),其周邊形狀與所要封口的異形罐相似或相同。當(dāng)封盤(pán)8繞罐體旋轉(zhuǎn)時(shí),擺桿11受靠模凸輪13的控制而產(chǎn)生擺動(dòng)。由于該擺桿鉸支在封盤(pán)上又與另一擺桿10鉸支在一起,從而使卷邊滾輪12能完成確定的仿型運(yùn)動(dòng)。又如圖7.11所示GT4B4型卷邊封口機(jī)的卷封機(jī)構(gòu)原理圖,它也采用罐型靠模為作用件,以完成仿型運(yùn)動(dòng)。齒輪3、4在同軸齒輪2、1的帶動(dòng)下,以相同方向不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng),并分別帶動(dòng)封盤(pán)6和盤(pán)形凸輪組5轉(zhuǎn)動(dòng)。該凸輪組共有四只凸輪,其中一對(duì)為頭道共軛的進(jìn)給凸輪,另一對(duì)為二道共軛的進(jìn)給凸輪。當(dāng)封盤(pán)相對(duì)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于兩者有速差,從而使進(jìn)給凸輪擺桿14產(chǎn)生擺動(dòng),并通過(guò)連桿11、卷邊滾輪擺桿10驅(qū)動(dòng)卷邊滾輪9作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。3.完成仿型運(yùn)動(dòng)的兩種結(jié)構(gòu)形式與此同時(shí),由于卷邊滾輪擺桿與靠模擺桿13都鉸接在C點(diǎn),而靠模擺桿13又繞固定的罐型靠模凸輪7擺動(dòng)(擺動(dòng)支點(diǎn)為封盤(pán)上的A點(diǎn)),因此卷邊滾輪9又能作仿型運(yùn)動(dòng)。該機(jī)有四只卷邊滾輪,頭、二道各兩只,圖中僅示一只。(2)以非罐型靠模為作用件前述的罐型靠模在轉(zhuǎn)彎處曲率變化較大,使得卷邊滾輪在該處的慣性變化劇增,嚴(yán)重地影響了卷封質(zhì)量,

也限制了生產(chǎn)能力的提高。

圖7.11GT4B4型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)原理圖l,2,3,4-齒輪,5-盤(pán)形凸輪,6-封盤(pán),7-罐型靠摸凸輪,8-靠模滾子9-卷邊滾輪,10-卷邊滾輪擺稈,11-連桿,12-擺桿13-靠摸擺桿,14-進(jìn)給凸輪擺桿與此同時(shí),由于卷邊滾輪擺桿與靠模擺桿13都鉸接在C點(diǎn),而靠模例如,卷封方形罐在從一條罐邊到另一條罐邊的轉(zhuǎn)角處,很容易出現(xiàn)卷封不緊、起皺紋、軋傷等不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象。因此,如圖7.12所示TUB54型異形罐卷邊封口機(jī)采用的靠模與所要卷封的罐頭外形,既不相同也不相似,而是將轉(zhuǎn)角曲率設(shè)計(jì)成變化比較緩和的形狀,以利提高卷封質(zhì)量。該機(jī)同樣有四只卷邊滾輪(頭、二道各一對(duì)),圖中也只畫(huà)了一只。圖7.12TUB54型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)立體示意圖l,2,3,4-齒輪,5,6-共軛的進(jìn)給凸輪,7-進(jìn)給凸輪擺桿,8-調(diào)節(jié)齒輪,9-軸,10,1l-共軛的靠模凸輪,12-靠模凸輪擺桿,13-齒輪,14—不完全齒輪,15-卷邊滾輪擺桿,16-卷邊滾輪17-固定軸,18-封盤(pán),19,20-軸例如,卷封方形罐在從一條罐邊到另一條罐邊的轉(zhuǎn)角處,很容易出現(xiàn)齒輪3、4在同軸齒輪2、1的帶動(dòng)下,以相同方向不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng),又通過(guò)軸19、20分別帶動(dòng)封盤(pán)18和共軛進(jìn)給凸輪5、6轉(zhuǎn)動(dòng),從而使封盤(pán)上的軸9繞中心主軸旋轉(zhuǎn)。由于該軸固聯(lián)著進(jìn)給凸輪擺桿7和齒輪13,因此,當(dāng)它們也繞中心主軸公轉(zhuǎn)時(shí),則能相對(duì)封盤(pán)擺動(dòng),再通過(guò)齒輪13、14的嚙合傳動(dòng)而使卷邊滾輪16作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。又由于不完全齒輪14鉸支在與軸9活套相連的靠模凸輪擺桿12上,這樣,在一對(duì)固定的共扼靠模凸輪10、11的作用下,遂強(qiáng)制不完全齒輪14既能自轉(zhuǎn),還能繞齒輪13擺動(dòng)。結(jié)果,卷邊滾輪即協(xié)調(diào)地完成了周向旋轉(zhuǎn)、徑向進(jìn)給和仿型的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。調(diào)節(jié)齒輪8是用來(lái)改變卷邊滾輪安裝的初始位置,松開(kāi)軸9與擺桿7的連接,即可轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)齒輪,從而達(dá)到位置調(diào)節(jié)要求。

齒輪3、4在同軸齒輪2、1的帶動(dòng)下,以相同方向不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng),(四)卷邊封口機(jī)的分類(lèi)卷邊封口機(jī)的類(lèi)型較多,分類(lèi)方法大致有下列幾種。按自動(dòng)化程度可分為三類(lèi)：一是人工控制,即進(jìn)出罐及卷封等主要作業(yè)均靠人工控制；二是半自動(dòng)化,僅進(jìn)出罐靠人工控制,其它都自動(dòng)進(jìn)行；三是全自動(dòng)化,整個(gè)封罐過(guò)程均能自動(dòng)進(jìn)行,無(wú)需人工控制。按所封的罐型可分為兩類(lèi),一是封圓形罐,二是封異形罐。異形罐是指方形罐、橢圓形罐和馬蹄形罐等。按卷封操作條件可分為兩類(lèi)：—是單頭卷邊封口機(jī),二是在真空狀態(tài)下卷封。前者多用于空罐車(chē)間,后者多用于實(shí)罐車(chē)間。按單機(jī)的卷封機(jī)構(gòu)數(shù)目可分為兩類(lèi)：一是單頭卷邊封口機(jī)；二是多頭卷邊封口機(jī),如GT4B7型為四頭卷邊封口機(jī),它能大幅度提高設(shè)備生產(chǎn)能力。(四)卷邊封口機(jī)的分類(lèi)卷邊封口機(jī)類(lèi)型雖多,但其基本組成部份大致相同,主要包括供送(罐與蓋)、轉(zhuǎn)位、卷封、傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)及真空裝置。顯然,其中的卷封機(jī)構(gòu)是最主要的,若按卷封機(jī)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型來(lái)分類(lèi),則更能確切地反映卷邊封口機(jī)的實(shí)質(zhì)。

附帶說(shuō)明,實(shí)罐車(chē)間所用的卷邊封口機(jī)大都是通過(guò)真空泵使密封室形成真空而進(jìn)行卷封的,操作方便,抽氣迅速,適應(yīng)性強(qiáng)。但是,有的設(shè)備(如40P型)則采用噴射壓力蒸汽的方法以置換罐內(nèi)頂隙的空氣,再進(jìn)行卷封,待罐內(nèi)蒸汽冷凝后即可獲得一定的真空度。該法對(duì)于不忌冷凝液留存罐內(nèi),而且具有高熱蒸汽源要求起一定殺菌作用的真空封口(如加工果汁、果醬類(lèi)罐頭)比較適宜。它雖然不需配備真空輔助裝置,但要消耗大量的蒸汽和能量。卷邊封口機(jī)類(lèi)型雖多,但其基本組成部份大致相同,主要包括供送(還需說(shuō)明,一般卷邊封口機(jī)的頭道、二道卷封作業(yè)是在同一組卷封機(jī)構(gòu)中完成的,但某些設(shè)備(如AT-01型)則將頭道和二道卷邊滾輪分別布置在兩組卷封機(jī)構(gòu)中,罐身在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下依次進(jìn)行頭道、二道卷封作業(yè),以利卷封過(guò)程的穩(wěn)定。同時(shí)還可將進(jìn)給量大的頭道卷邊滾輪改做成帶內(nèi)側(cè)溝槽的環(huán)狀體(一般卷邊滾輪均為帶外測(cè)溝槽的圓柱體),以增加與罐蓋接觸時(shí)的弧長(zhǎng),更有利于罐蓋周邊的彎曲、鉤合,提高卷封質(zhì)量?？墒?這種設(shè)備一般占地面積較大,又難以形成真空卷封,故一般僅適用于空罐卷邊加工。還需說(shuō)明,一般卷邊封口機(jī)的頭道、二道卷封作業(yè)是在同一組卷封機(jī)第二節(jié)

卷封機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)

一、采用偏心套筒完成徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的卷封機(jī)構(gòu)以GT4Bl型卷邊封口機(jī)為例,該機(jī)專(zhuān)門(mén)用來(lái)卷邊封口圓形空罐。如前圖7.7所示,偏心套筒7為原動(dòng)件,以產(chǎn)生徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。顯然,卷邊滾輪8、9與罐體的中心距和封盤(pán)相對(duì)于偏心套筒運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角有關(guān)。因偏心距相對(duì)甚小,為簡(jiǎn)化分析,可近似認(rèn)為卷邊滾輪中心均通過(guò)滑鍵10的支軸中心。圖7.13GT4B1型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析圖第二節(jié)卷封機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)一、采用偏心套筒完成徑向進(jìn)給運(yùn)1.卷邊滾輪的運(yùn)動(dòng)方程如圖7.13所示,設(shè)罐體的中心為O,偏心套筒的幾何中心為A,偏心距OA=e；卷邊滾輪的中心為M,AM=R；令封盤(pán)的轉(zhuǎn)速為；偏心套簡(jiǎn)的轉(zhuǎn)速為,一般取。

首先,取卷邊滾輪與罐體的最大中心距為初始位置建立極坐標(biāo)。此時(shí),若將上述的三心標(biāo)記為,顯然,。經(jīng)時(shí)間t,偏心套筒繞罐體中心O由A0移至A,相應(yīng)的轉(zhuǎn)角。而卷邊滾輪中心M一方面以繞罐體中心轉(zhuǎn)過(guò),另一方面由于套筒偏心的作用又產(chǎn)生徑向相對(duì)運(yùn)動(dòng)而移至M點(diǎn)。則可求出該瞬時(shí)卷邊滾輪與罐體的中心距OM。1.卷邊滾輪的運(yùn)動(dòng)方程首先,取卷邊滾輪與罐體的最大中心距為初在△OAM中,由余弦定理可知令,則上式可改寫(xiě)為故實(shí)際上,e<<R,ρ又不可能為負(fù)值,可見(jiàn)(7-1)在△OAM中,由余弦定理可知令上式表明,當(dāng)機(jī)構(gòu)參數(shù)R、e為定值時(shí),卷邊滾輪中心的極徑ρ僅是相對(duì)極角(即相對(duì)運(yùn)動(dòng)角)θ的函數(shù)。顯然,該函數(shù)對(duì)于頭道和二道卷邊滾輪均適用。上式就是GT4Bl型卷邊封口機(jī)卷邊滾輪中心的運(yùn)動(dòng)方程,其絕對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡可近似認(rèn)為是一條封閉而又對(duì)稱(chēng)的余弦螺旋線(xiàn)；至于卷邊滾輪工作溝槽的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡,則是以該溝槽的工作半徑沿上述螺旋線(xiàn),再畫(huà)包絡(luò)線(xiàn)而得到的等距曲線(xiàn)。不難看出,卷邊滾輪中心相對(duì)于偏心套簡(jiǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡,實(shí)際上是以A0為圓心、以R為半徑的一個(gè)圓。上式表明,當(dāng)機(jī)構(gòu)參數(shù)R、e為定值時(shí),卷邊滾輪中心的極徑ρ僅是2.機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定根據(jù)卷邊滾輪的運(yùn)動(dòng)方程,可以確定或校核卷封機(jī)構(gòu)的主要技術(shù)參數(shù)。(1)偏心套簡(jiǎn)的偏心距由式(7-1)可知：當(dāng)θ=0時(shí)當(dāng)θ=π時(shí)因此：(7-2)對(duì)于頭道卷邊滾輪而言(7-3)(7-4)

2.機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定由式(7-1)可知：代號(hào)上標(biāo)(1)、(2)分別表示屬于頭道,二道卷封的工作參數(shù)。式中:r—封罐后蓋子的半徑；一頭道的徑向進(jìn)給量(該機(jī)取3.22mm左右)；一二道的徑向進(jìn)給量(該機(jī)取0.76mm左右)；一頭道卷邊滾輪離開(kāi)罐蓋初始邊緣的最大間隙。考慮到卷封溝槽的外廓形狀并為托罐方便,應(yīng)取一定的余量(該機(jī)為4.78mm左右)；—頭道卷邊滾輪的工作半徑(一般取溝槽最深點(diǎn)的半徑)。將代入式(7-2),則(7-5)將上述值代人,得e=4mm。代號(hào)上標(biāo)(1)、(2)分別表示屬于頭道,二道卷封的工作參數(shù)。(2)封盤(pán)及偏心套簡(jiǎn)的輪速封盤(pán)轉(zhuǎn)速和偏心套簡(jiǎn)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了卷封時(shí)間的長(zhǎng)短。如圖7.14所示,若令頭道卷封的起始點(diǎn)即當(dāng)時(shí)為,則該滾輪與罐體的中心距可由式(7-1)確定,即

又令頭道卷封結(jié)束點(diǎn)為,該瞬時(shí)滾輪與罐體的中心距,同理可得顯然,該滾輪與罐體的中心距的最小值(2)封盤(pán)及偏心套簡(jiǎn)的輪速因此,頭道、二道卷封所需的工藝時(shí)間分別為：(7-6)(7-7)該卷封工藝時(shí)間不僅要保證完成設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力,而且還應(yīng)滿(mǎn)足單位徑向進(jìn)給量。圖7.14GT4B1型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)綜合圖因此,頭道、二道卷封所需的工藝時(shí)間分別為：圖7.14GT4頭道的徑向進(jìn)給量進(jìn)而求得當(dāng)mm,e=4mm時(shí),由此可知,頭道的卷封工藝角為當(dāng)時(shí),=。同理,若令二道卷封的起始點(diǎn)為,相對(duì)運(yùn)動(dòng)角為；二道卷封的結(jié)束點(diǎn)為相對(duì)運(yùn)動(dòng)角為,則當(dāng)=0.76mm,e=4mm時(shí)。由此可知,二道的卷封工藝角為當(dāng)時(shí),=。

頭道的徑向進(jìn)給量當(dāng)時(shí)由此可得：(7-8)(7-9)(7-10)式中:—分別表示頭道、二道卷封的單位徑向進(jìn)給量；

Q—表示卷邊封口機(jī)的生產(chǎn)能力。注意：式(7-10)僅表示間的數(shù)值關(guān)系,即差速一圈封一罐。

由此可得：式中:—分別根據(jù)式(7-6)和式(7-8)可得即再將上式與式(7-10)聯(lián)立,便可解出。例如,若取頭道的徑向進(jìn)給量=3.22mm,頭道卷封的單位進(jìn)給量=1mm/r,生產(chǎn)能力Q=40pcs/min,頭道的卷封工藝角,二道的卷封工藝角,二通的徑向進(jìn)給量=0.76mm,求得封盤(pán)轉(zhuǎn)速根據(jù)式(7-6)和式(7-8)可得即偏心套筒轉(zhuǎn)速r/min

另外：

將以上兩式聯(lián)立后解得二道卷封的單位進(jìn)給量mm/r。

顯然,每封一罐封盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)的轉(zhuǎn)數(shù)為r/pc.

其中用于頭道、二道的卷封時(shí)間分別可由式(7-8)、(7-9)求出偏心套筒轉(zhuǎn)速該順時(shí),二道滾輪開(kāi)始卷封。其中心位置在點(diǎn),根據(jù)上述要求,二道相對(duì)于頭道的工藝滯后角應(yīng)是將代入得若取頭道、二道滾輪中心與封盤(pán)上偏心套筒幾何中心的間距相等,即=R,則設(shè)R=80mm,已知e=4mm,代入得

按及所示的幾何關(guān)系,可分別求出該順時(shí),二道滾輪開(kāi)始卷封。其中心位置在點(diǎn),根據(jù)上述(3)頭道、二道卷邊滾輪的封盤(pán)配置角在每一工作循環(huán)中,要求頭道滾輪卷封時(shí),二道滾輪不觸及罐蓋；而當(dāng)頭道滾輪結(jié)束卷封且已離開(kāi)罐蓋一定距離(一般取0.5mm左右)后,二道滾輪應(yīng)能開(kāi)始卷封。否則,由于頭道、二道滾輪溝槽形狀不一,會(huì)使卷邊出現(xiàn)不應(yīng)有的壓痕,影響封罐質(zhì)量。仍見(jiàn)圖7.14,設(shè)頭道滾輪卷封結(jié)束再退出0.5mm時(shí),其中心位置在點(diǎn),而相對(duì)運(yùn)動(dòng)角為,由運(yùn)動(dòng)方程可知

如前所述,在頭道卷封結(jié)束點(diǎn),故當(dāng)e=4mm時(shí)(3)頭道、二道卷邊滾輪的封盤(pán)配置角1.卷邊滾輪的運(yùn)動(dòng)方程如圖7.15所示,設(shè)罐體的中心(即中心齒輪的圓心)為O,行星齒輪的圓心為A,OA=L;其偏心軸孔的圓心為M,偏心距AM=e。若暫不考慮卷邊滾輪中心的位置調(diào)整問(wèn)題,則M點(diǎn)也就是卷邊滾輪的中心。在該差動(dòng)輪系中,設(shè)行星齒輪隨同封盤(pán)繞罐體中心的轉(zhuǎn)速為,中心齒輪的轉(zhuǎn)速為,一般<。這樣,卷邊滾輪一方面隨同封盤(pán)作牽連運(yùn)動(dòng),從而完成繞罐體周向旋轉(zhuǎn)；另一方面又隨同行星齒輪自轉(zhuǎn)對(duì)封盤(pán)作相對(duì)運(yùn)動(dòng),同時(shí),卷邊滾輪與行星齒輪又存在著一定的偏心距,從而能完成對(duì)罐體中心的徑向進(jìn)給。圖7.15GT4B2型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析圖

1.卷邊滾輪的運(yùn)動(dòng)方程圖7.15GT4B2型卷邊封口機(jī)卷封為了便于分析和作圖,不妨假想中心齒輪不動(dòng),即給整個(gè)機(jī)構(gòu)加上一個(gè)反向的轉(zhuǎn)速(),從而將該差動(dòng)輪系轉(zhuǎn)換為普通的行星輪系。則轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的系桿轉(zhuǎn)速為。由于原機(jī)構(gòu)各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系均保持不變,因此也不會(huì)影響所推導(dǎo)的卷邊滾輪中心運(yùn)動(dòng)方程的參數(shù)關(guān)系。

仍取卷邊滾輪與罐體的最大中心距為初始位置建立極坐標(biāo)。此時(shí),若將上述的三心標(biāo)記為,顯然,。當(dāng)行星齒輪對(duì)中心齒輪以相對(duì)轉(zhuǎn)速由A0轉(zhuǎn)至A時(shí),令其相對(duì)運(yùn)動(dòng)角為θ,行星齒輪的自轉(zhuǎn)角為α。在這種情況下,它同中心齒輪的嚙合點(diǎn)便由B0改變?yōu)锽,而B(niǎo)0則轉(zhuǎn)至,同時(shí)卷邊滾輪的中心點(diǎn)移至M,OM=ρ,由于在起始位置時(shí)三點(diǎn)共線(xiàn),因此轉(zhuǎn)至新位置后仍應(yīng)保持三點(diǎn)共線(xiàn)。

為了便于分析和作圖,不妨假想中心齒輪不動(dòng),即給整個(gè)機(jī)構(gòu)加上一代入得,因此,頭道滾輪、二道滾輪在封盤(pán)上的配置角應(yīng)是代入得二、采用行星齒輪偏心銷(xiāo)完成徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的卷封機(jī)構(gòu)以GT4B2型卷邊封口機(jī)為例,該機(jī)專(zhuān)門(mén)用來(lái)卷封圓形實(shí)罐。參閱圖7.8所示,其卷封機(jī)構(gòu)采用行星齒輪偏心銷(xiāo)軸作原動(dòng)件,以產(chǎn)生徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。顯然,卷邊滾輪與罐體的中心距是卷邊滾輪所在封盤(pán)與中心齒輪相對(duì)運(yùn)動(dòng)角的函數(shù)。代入得,二、采用行星齒在ΔOAM中,由余弦定理可知即(7-11)令行星齒輪和中心齒輪的節(jié)圓半徑各為R1、R2,由前設(shè)條件可知L=R1+R2,考慮到齒輪的嚙合傳動(dòng)相當(dāng)于節(jié)圓作純滾動(dòng),故,即

將上式代入式(7-11),解得(7-12)在ΔOAM中,由余弦定理可知式(7-12)就是GT4B2型卷邊封口機(jī)卷邊滾輪中心的運(yùn)動(dòng)方程。因?yàn)樾行驱X輪的節(jié)圓沿著中心齒輪的節(jié)圓作外切純滾動(dòng),由數(shù)學(xué)可知,處于該行星齒輪節(jié)圓內(nèi)某定點(diǎn)(即卷邊滾輪的中心)的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條內(nèi)點(diǎn)外余擺線(xiàn)。實(shí)際上也就是卷邊滾輪中心相對(duì)于中心齒輪或罐體中心的運(yùn)動(dòng)軌跡。至于每相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈,組成此封閉曲線(xiàn)的余擺線(xiàn)數(shù)目則與節(jié)圓半徑比有關(guān)。由于該機(jī)取R1=27mm,R2=54mm,因此。當(dāng)卷邊滾輪以相對(duì)轉(zhuǎn)速繞罐體公轉(zhuǎn)一圈時(shí),即形成兩條余擺線(xiàn),可卷封兩個(gè)罐頭。式(7-12)就是GT4B2型卷邊封口機(jī)卷邊滾輪中心的運(yùn)動(dòng)方2.機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定(l)行星齒輪偏心軸孔的偏心距與GT4B1型卷邊封口機(jī)相似,當(dāng)θ=0時(shí),；當(dāng)時(shí),,由此可得

該機(jī)取e=7mm。因?yàn)橐紤]安排卷邊滾輪偏心距的調(diào)整結(jié)構(gòu)以及增加六槽轉(zhuǎn)盤(pán)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間,而使裝有湯汁的罐體轉(zhuǎn)位時(shí)穩(wěn)定,故該機(jī)取了較大的e值。2.機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定(2)封盤(pán)及中心齒輪的轉(zhuǎn)速可用GT4B1型卷邊封口機(jī)相似的方法,先求頭道和二道的卷封工藝角。在頭道卷封起始與結(jié)束點(diǎn),滾輪與罐體的中心距分別為兩式相減

解得

(2)封盤(pán)及中心齒輪的轉(zhuǎn)速兩式相減又因,故頭道卷封工藝角(7-13)將已知值=27mm,R2=54mm,L=81mm,e=7mm,=3.22mm,代入得同理可得,二道卷封工藝角(7-14)

將上述已知值和＝0.76mm代入得

又因,故頭道卷封工藝角例如,已知該機(jī)生產(chǎn)能力Q＝42pcs／min,若取頭道單位徑向進(jìn)繪量=1mm/r,同樣可由式(7-6)、(7-8)、(7-10)聯(lián)立解得=882r/min,=861r/min,min。實(shí)際上,該機(jī)=756r/min,=735r/min,相應(yīng)的,頭道和二道的單位徑向進(jìn)給量各=1.414mm/r,=0.577mm/r。由于該機(jī)頭道、二道各配有一對(duì)滾輪,故兩只卷邊滾輪的單位徑向進(jìn)給量可以適當(dāng)增加,以利降低機(jī)頭轉(zhuǎn)速和運(yùn)轉(zhuǎn)慣性。圖7.16GT4B2型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)綜合圖例如,已知該機(jī)生產(chǎn)能力Q＝42pcs／min,若取頭道單位(3)頭道和二道卷邊滾輪中心的工藝配置角

GT4Bl型卷邊封口機(jī)由于頭道和二道滾輪都是以同一個(gè)偏心套筒作原動(dòng)件完成徑向進(jìn)給的,所以它們可共用一個(gè)坐標(biāo)軸。同時(shí),為了保證頭道、二道能依次正常地完成卷封,還應(yīng)確定它們?cè)诜獗P(pán)上的配置角。但是,GT4B2型卷邊封口機(jī)的情況就不盡相同,由于兩道滾輪是通過(guò)各自的行星齒輪偏心銷(xiāo)軸的控制來(lái)完成徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的,而且為了受力均勻,它們又呈對(duì)稱(chēng)狀態(tài)分布,即頭道和二道行星齒輪在封盤(pán)上的安裝夾角為90°。這樣,要求正常卷封時(shí),當(dāng)頭道滾輪直達(dá)進(jìn)給最終位置時(shí),二道滾輪中心應(yīng)跟隨受控的行星齒輪自轉(zhuǎn)一定角度以后也能準(zhǔn)確地到達(dá)進(jìn)給最終位置。其自轉(zhuǎn)角度稱(chēng)為頭道和二道卷邊滾輪中心的工藝配置角。

(3)頭道和二道卷邊滾輪中心的工藝配置角由圖7.16可見(jiàn),若頭道滾輪卷封結(jié)束并退出0.5mm時(shí),二道滾輪正好開(kāi)始卷封。該瞬時(shí),頭道和二道行星齒輪中心所在的位置分別是、,而卷邊滾輪的中心分別是、。由式(7-12)求得。離初始位置的相對(duì)運(yùn)動(dòng)角=。根據(jù)前述結(jié)構(gòu)條件可知

當(dāng)頭道滾輪結(jié)束卷封時(shí),頭道和二道行星齒輪的中心位置分別為、。同理可知,故恰好在頭道的初始位置,即軸上。當(dāng)頭道卷邊滾輪中心點(diǎn)位置為(偏心位于最里位置)時(shí),則二道卷邊滾輪中心距到達(dá)最里位置,尚需以相對(duì)轉(zhuǎn)速繞罐體轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度,即由圖7.16可見(jiàn),若頭道滾輪卷封結(jié)束并退出0.5mm時(shí),二道將已知值代入得

因此,頭道和二道卷邊滾輪中心的工藝配置角為

將已知值該機(jī)取。調(diào)試時(shí),按上述條件先將頭道滾輪中心調(diào)到偏心的最里位置,再將相位差為的二道滾輪中心從最里位置逆著行星齒輪的自轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過(guò)(該機(jī)行星齒輪的齒數(shù)均為24,逆轉(zhuǎn)等于逆轉(zhuǎn)三個(gè)輪齒)后放入,就能保證兩道卷封正常進(jìn)行。將已知值3.應(yīng)用實(shí)例

某一單頭自動(dòng)卷邊封口機(jī)采用行星齒輪偏心銷(xiāo)軸結(jié)構(gòu)來(lái)完成徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。已知四只行星齒輪的齒數(shù)均為,中心齒輪的齒數(shù)為,模數(shù)均為,并取頭道和二道徑向進(jìn)給量分別為

mm和。開(kāi)始卷封前,二道卷邊滾輪離開(kāi)罐蓋邊緣的最遠(yuǎn)距離為。該機(jī)生產(chǎn)能力為Q＝40pcs/min。每封一罐,從頭道開(kāi)始卷封至二道結(jié)束卷封所需時(shí)間為。試確定設(shè)計(jì)參數(shù)。在安裝調(diào)試時(shí),先將頭道行星齒輪偏心軸孔的中心放在最里位置,要求確定二道行星齒輪偏心軸孔的中心由最里位置逆其自轉(zhuǎn)方向應(yīng)調(diào)過(guò)的角度(或當(dāng)量齒數(shù)),并說(shuō)明對(duì)有關(guān)構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)采取的適當(dāng)措施。

3.應(yīng)用實(shí)例求解步驟如下：(1)確定銷(xiāo)軸偏心距及齒輪中心距參照式(7-2)、式(7-3)和式(7-4),可得銷(xiāo)軸的偏心距將已知值代入得齒輪中心距(2)確定頭道卷封工藝角按式(7-13),代人已知值,其中可得求解步驟如下：(3)確定從頭道卷封開(kāi)始至二道卷封結(jié)束所需時(shí)間相對(duì)應(yīng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)角根據(jù)生產(chǎn)率Q=40pcs/min,每封一罐所需時(shí)間故所求的相對(duì)運(yùn)動(dòng)角

(4)確定從頭道卷封結(jié)束至二道卷封結(jié)束所需時(shí)間相對(duì)應(yīng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)角

(5)確定頭道滾輪在最里位置時(shí),二道滾輪由最里位置應(yīng)逆轉(zhuǎn)的齒數(shù)

(3)確定從頭道卷封開(kāi)始至二道卷封結(jié)束所需時(shí)間相對(duì)應(yīng)的相對(duì)運(yùn)因頭道和二道的工藝配置角則對(duì)應(yīng)的當(dāng)量齒數(shù)

(6)對(duì)有關(guān)構(gòu)件結(jié)設(shè)計(jì)所采取的措施

如圖7.17所示,頭道和二道滾輪在封盤(pán)上的安裝夾角為90,而中心齒輪在該夾角范圍內(nèi)的齒數(shù),是一個(gè)整數(shù)。因此,頭道行星齒輪的齒間與中心齒輪的輪齒相嚙合時(shí),則二道行星齒輪也必然是齒間與中心齒輪的輪齒相嚙合。

因頭道和二道的工藝配置角但是,為了保證二道行星齒輪能調(diào)過(guò)三個(gè)半齒,就要求在設(shè)計(jì)、制造兩道行星齒輪結(jié)構(gòu)時(shí),將頭道偏心軸孔中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)地定位于齒間,而將二道偏心軸孔中心線(xiàn)錯(cuò)過(guò)半個(gè)齒,即對(duì)稱(chēng)地定位于輪齒。按圖所示中心齒輪嚙合的位置,頭道偏心在最里位置,而二道偏心則由最里位置己轉(zhuǎn)過(guò)半個(gè)齒,這樣,只要按圖示位置保持頭道行星齒輪不動(dòng)再將二道行星齒輪順時(shí)針調(diào)過(guò)三個(gè)齒即可。

圖7.17頭道和二道卷邊滾輪相對(duì)位置確定示意圖但是,為了保證二道行星齒輪能調(diào)過(guò)三個(gè)半齒,就要求在設(shè)計(jì)、制造根據(jù)上述GT4Bl型及GT4B2型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì),可以概括如下結(jié)論：1)采用偏心裝置的卷邊滾輪產(chǎn)生徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)通過(guò)有關(guān)方程加以確定。鑒于卷邊滾輪與罐體的中心距并非定值,而且徑向進(jìn)給速度又是不均勻的。因此,這種卷封沒(méi)有光邊過(guò)程,以致影響封罐質(zhì)量。2)采用偏心裝置,其卷封工藝角也必須按運(yùn)動(dòng)方程計(jì)算,并且有關(guān)參數(shù)都較難任意確定。從分析可見(jiàn),真正用于卷封工藝的時(shí)間較少,而大部分時(shí)間卻用于完成進(jìn)罐、出罐及轉(zhuǎn)位等輔助操作,限制了生產(chǎn)能力的提高。

根據(jù)上述GT4Bl型及GT4B2型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)3)如果改用凸輪裝置使卷邊滾輪產(chǎn)生徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng),則可靈活地設(shè)計(jì)凸輪曲線(xiàn),有效地控制徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)規(guī)律。特別是在完成第二道卷封后可增加一段光邊過(guò)程,不僅有助于改善卷封的工藝性能,同時(shí)還可大幅度增加卷封工藝角,以提高生產(chǎn)能力。當(dāng)然,凸輪機(jī)構(gòu)也有一定的缺點(diǎn),結(jié)構(gòu)較龐大,一般難于保證加工質(zhì)量,加之潤(rùn)滑條件差,容易磨損,進(jìn)而影響卷封精度。3)如果改用凸輪裝置使卷邊滾輪產(chǎn)生徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng),則可靈活地設(shè)第一節(jié)卷封的基本原理及機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第二節(jié)卷封機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)第七章卷封機(jī)械人既盡其才，則百事俱舉；百事舉矣，則富強(qiáng)不足謀也。

第一節(jié)卷封的基本原理及機(jī)第七章卷封機(jī)械人既盡其才，第七章卷封機(jī)械

第一節(jié)卷封的基本原理一、剛性、半剛性容器的幾種封口形式前已述及,采用柔性材料包裝物品,除手工袋裝以外,多在有關(guān)設(shè)備的封口工位上完成粘封或熱封,不需另設(shè)封口機(jī)。而采用剛性、半剛性包裝容器(如金屬罐、玻璃瓶、塑料瓶等),在完成物品的灌裝、充填之后,一般需借助相應(yīng)的封口機(jī)械進(jìn)行封口,以使產(chǎn)品得以密封保存,并便于流通、銷(xiāo)售和使用。

根據(jù)剛性、半剛性容器的種類(lèi)及其對(duì)產(chǎn)品的密封要求,常見(jiàn)的封口形式大體上有下列幾種,如圖7.1所示(前四種屬于有封口材料的封口)：

第七章卷封機(jī)械一、剛性、半剛性容器的幾種封口形式圖7.1剛性、半剛性容器的幾種封口形式

圖7.1剛性、半剛性容器的幾種封口形式(1)卷邊封:將翻邊的罐身與涂有密封填料的罐蓋內(nèi)側(cè)周邊互相鉤合、卷曲并壓緊而使容器密封。這種封口形式主要用于馬口鐵罐、鋁罐等金屬容器以及新近開(kāi)發(fā)的復(fù)合罐。(2)壓蓋封:將內(nèi)側(cè)涂有密封填料的外蓋壓緊并咬住瓶身或罐身而使其密封。這種封口形式多用于玻璃瓶與金屬蓋組合的容器,如瓶裝啤酒、瓶裝醬菜等。(3)旋蓋封:將螺紋蓋旋緊容器口而使其密封。這種封口形式主要用于蓋子為塑料或金屬件,而罐身為玻璃、陶瓷、塑料或金屬件組合的容器,如瓶裝奶粉、牙膏管等。螺旋蓋容易開(kāi)啟和密封,并能重復(fù)使用,應(yīng)用相當(dāng)廣泛。

(4)壓塞封:將內(nèi)塞壓在容器口內(nèi)而使其密封。這種封口形式主要用于軟木塞或塑料塞與玻璃瓶密封的容器,如瓶裝酒、瓶裝麥乳精等。因內(nèi)塞難以達(dá)到完全密封,通常還要輔以蠟封、旋蓋封或壓蓋封。(1)卷邊封:將翻邊的罐身與涂有密封填料的罐蓋內(nèi)側(cè)周邊互相鉤(5)折疊封:將包裝容器的開(kāi)口處壓扁再進(jìn)行多次折疊而使其密封。這種封口形式主要用于半剛性容器,如裝填膏狀物料的鋁管等。通常折疊封口后常需壓痕,以增強(qiáng)其密封效果。為了可靠地實(shí)現(xiàn)上述各種形式的封口作業(yè),應(yīng)根據(jù)具體條件適當(dāng)?shù)剡x用相應(yīng)的專(zhuān)用機(jī)械。限于篇幅,本章僅著重闡述用于馬口鐵罐的卷邊封口機(jī)(即通常所說(shuō)的封罐機(jī))。實(shí)際上,它已成為罐頭食品工業(yè)的重要生產(chǎn)設(shè)備之一。圖7.2GT4B2型卷邊封口機(jī)示意圖l-壓蓋桿,2-套簡(jiǎn),3-彈簧,4-上壓頭固定支座,5、6-差動(dòng)齒輪7-封盤(pán),8-卷邊滾輪,9-罐體,10-托罐盤(pán),11-六槽轉(zhuǎn)盤(pán),12-蓋倉(cāng)13-分蓋器,14-推蓋板,15-推頭(5)折疊封:將包裝容器的開(kāi)口處壓扁再進(jìn)行多次折疊而使其密封

圖7.2所示為國(guó)內(nèi)目前通用的GT4B2型卷邊封口機(jī)的示意圖。充填有物料的罐體,借裝在推送鏈上的等間距推頭15間歇地將其送入六槽轉(zhuǎn)盤(pán)11的進(jìn)罐工位(Ⅰ)。蓋倉(cāng)12內(nèi)的罐蓋由連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的分蓋器13逐個(gè)撥出,并由往復(fù)運(yùn)動(dòng)的推蓋板14有節(jié)奏地送至進(jìn)罐工位罐體的上方。接著,罐體和罐蓋被間歇地傳送到卷封工位(Ⅱ)。這時(shí),先由托罐盤(pán)10、壓蓋桿l將其抬起,直至固定的上壓頭定位后,用頭道和二道卷邊滾輪8依次進(jìn)行卷封。然后,托罐盤(pán)和壓蓋桿恢復(fù)原位,已卷封好的罐頭降下,六槽轉(zhuǎn)盤(pán)再送至出罐工位(Ⅲ)。為了避免降罐時(shí)的吊罐現(xiàn)象,在壓蓋桿1與移動(dòng)的套筒2間裝有彈簧3,以便降罐前給壓蓋桿一定預(yù)壓力。由于卷封工位沒(méi)有孔道與真空穩(wěn)定器和真空泵相通。因此,卷封作業(yè)可在真空狀態(tài)下進(jìn)行。圖7.2所示為國(guó)內(nèi)目前通用的GT4B2型卷邊封口機(jī)的示意圖本機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)為電動(dòng)機(jī)經(jīng)三角帶驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)軸,經(jīng)蝸桿—蝸輪驅(qū)動(dòng)垂直分配軸,經(jīng)螺旋齒輪驅(qū)動(dòng)兩對(duì)差動(dòng)齒輪(即圖7.2中件5、6),進(jìn)而使卷封機(jī)構(gòu)完成卷封運(yùn)動(dòng)。垂直分配軸下端再經(jīng)螺旋齒輪驅(qū)動(dòng)與水平分配軸相連的罐體、罐蓋供送機(jī)構(gòu)及六槽轉(zhuǎn)盤(pán)。托罐盤(pán)與壓蓋桿的運(yùn)動(dòng)則分別由垂直分配軸的下、上糟凸輪控制。在垂直分配軸上端的蝸輪處配置一安全離合器,一旦出現(xiàn)卡罐等故障,則會(huì)使兩分配軸停止運(yùn)轉(zhuǎn)。另外,從動(dòng)三角帶輪與主分配軸之間采用摩擦片傳動(dòng)(圖中未示),它對(duì)整機(jī)起超載保護(hù)作用。圖7.3更詳細(xì)地表示了該機(jī)卷封機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu),長(zhǎng)桿1的下端與壓蓋桿36鉤形聯(lián)接,必要時(shí)便于更換。壓架2、壓帽3分別與長(zhǎng)桿l、滑套5固連,滑套由凸輪機(jī)構(gòu)(圖中未示)控制作上下運(yùn)動(dòng)。彈簧4的作用前已敘述。壓頭軸17由下頂帽11、上頂帽7、銅套9支承在機(jī)架8上,使上壓頭37固定不動(dòng)。本機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)為電動(dòng)機(jī)經(jīng)三角帶驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)軸,經(jīng)蝸桿—蝸輪驅(qū)動(dòng)若需調(diào)節(jié)上壓頭的高低位置,可松開(kāi)螺帽6,扳動(dòng)壓頭軸上端方頭部分即可。齒輪13經(jīng)花健軸16、花鍵帽38使封盤(pán)28旋轉(zhuǎn)?；ㄦI帽與封盤(pán)間為端面凹凸聯(lián)接,只要松開(kāi)螺帽34、壓帽35,就能方便地取下封盤(pán)。齒輪15直接與中心齒輪22成端面凹凸聯(lián)接,使中心齒輪以不同于封盤(pán)的速度旋轉(zhuǎn)。卷封機(jī)構(gòu)整個(gè)旋1-長(zhǎng)桿,2-壓架,3、35-壓帽,4-彈簧,5-滑套,6、23、34-螺帽,7-上頂帽,8-機(jī)架,9-銅套,10-導(dǎo)向鍵,11-下頂帽,12、14、21-軸承,13、15-齒輪,16-花鍵軸,17-壓頭軸,18-上蓋,19-托盤(pán),20-頂盤(pán),22-中心齒輪,24-調(diào)節(jié)蝸輪,25-封盤(pán)蓋,26-行星齒輪,27-小軸,28-封盤(pán),29-下蓋,30-卷邊滾輪,31-底盤(pán),32—銅盤(pán),33-滾針,36-壓蓋桿,37-上壓頭,38-花鍵帽圖7.3GT4B2型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖若需調(diào)節(jié)上壓頭的高低位置,可松開(kāi)螺帽6,扳動(dòng)壓頭軸上端方頭部二、馬口鐵罐的卷邊封口

(一)二重卷邊的形成過(guò)程

使罐體與罐蓋的周邊牢固地緊密鉤合而形成的五層(罐蓋三層、罐體兩層)馬口鐵皮的卷邊縫的過(guò)程,稱(chēng)作二重卷邊。為了提高罐體與罐蓋的密封性,在蓋子內(nèi)側(cè)預(yù)先涂上一層彈性膠膜(如硫化乳膠)或其它填充材料。二重卷邊大都采用滾輪進(jìn)行兩次滾壓作業(yè)來(lái)完成。第一次作業(yè)又稱(chēng)頭道卷邊,如圖7.4所示。在未卷邊前的位置如實(shí)線(xiàn)所示,頭道卷邊結(jié)束后則如虛線(xiàn)所示。開(kāi)始時(shí),頭道卷邊滾輪首先靠攏并接近罐蓋,接著壓迫罐蓋與罐體的周邊逐漸卷曲并相互逐漸鉤合。當(dāng)沿徑向進(jìn)給3.2mm左右時(shí),頭道卷邊滾輪立即離開(kāi),其時(shí)二道卷邊滾輪繼續(xù)沿罐蓋的邊緣移動(dòng),如圖7.5所示。二道卷邊開(kāi)始位置如圖(a)示,結(jié)束位置如圖(b)示。二道卷邊能使罐蓋和罐體的鉤合部分進(jìn)一步受壓變形緊密封合,其沿徑向進(jìn)給量為0.8mm左右。兩次進(jìn)給量共約4mm。

二、馬口鐵罐的卷邊封口由此可見(jiàn)頭道和二道卷邊滾輪的結(jié)構(gòu)形狀顯然不同。通常,頭道卷邊滾輪的溝槽窄而深,而二道卷邊滾輪的溝槽則寬而淺。

圖7.4頭道卷邊

圖7.5二道卷邊

由此可見(jiàn)頭道和二道卷邊滾輪的結(jié)構(gòu)形狀顯然不同。通常,頭道卷邊為了形成二重卷邊縫,作為執(zhí)行構(gòu)件的卷邊滾輪,相對(duì)于罐身必須完成某種特定的運(yùn)動(dòng)。若卷封圓形罐,卷邊滾輪相對(duì)罐身應(yīng)同時(shí)完成兩種運(yùn)動(dòng),即周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。若卷封異形罐,卷邊滾輪相對(duì)罐身應(yīng)同時(shí)完成三種話(huà)動(dòng),即周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和按異形罐的外形輪廓作的仿型運(yùn)動(dòng)。

為使罐蓋與罐體的周邊逐漸卷曲變形,每封一只罐身卷邊滾輪需繞罐身旋轉(zhuǎn)多圈(如GT4B2型的卷邊滾輪每封一罐繞罐身轉(zhuǎn)18圈),而實(shí)際的有效圈數(shù)(從觸及罐蓋開(kāi)始真正用于卷封工藝的圈數(shù))應(yīng)由單位徑向進(jìn)給量來(lái)確定,一般取頭道為每圈lmm左右,二道為每圈0.5mm左右。

(二)卷邊滾輪的運(yùn)動(dòng)分析為了形成二重卷邊縫,作為執(zhí)行構(gòu)件的卷邊滾輪,相對(duì)于罐

(三)卷封機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型兩道卷邊滾輪相對(duì)罐身所作的卷邊運(yùn)動(dòng)是由卷封機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,由于實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)動(dòng)有多種組合方式,因而出現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)的卷封機(jī)構(gòu)。1.完成周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的兩種結(jié)構(gòu)形式(1)罐體與罐蓋被固定不動(dòng),卷邊滾輪繞其旋轉(zhuǎn)。目前的卷邊封口機(jī)大都屬于這種結(jié)構(gòu)形式,如GT4B2型卷封口機(jī)等。圖7.6GT4B13型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)示意圖1-中心齒輪,2-行星齒輪,3-上轉(zhuǎn)盤(pán),4-擺桿5-固定凸輪,6-卷邊滾輪,7-上壓頭8-下壓頭,9-下轉(zhuǎn)盤(pán)

(三)卷封機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型兩道卷邊滾輪相對(duì)罐身所作的卷邊運(yùn)(2)罐體與罐蓋繞軸自轉(zhuǎn),而卷邊滾輪不繞罐作周向旋轉(zhuǎn)。如圖7.6所示GT4B13型卷邊封口機(jī),罐體被緊夾在上、下壓頭7、8之間,并由行星齒輪2帶動(dòng)自轉(zhuǎn),從而完成相對(duì)于卷邊滾輪6的周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)雖較簡(jiǎn)單緊湊,但因罐體既有自轉(zhuǎn)又有公轉(zhuǎn),若用于實(shí)罐卷封則其內(nèi)裝的液料形成旋轉(zhuǎn)拋物面,易從罐口流出,從而限制了它的自轉(zhuǎn)速度以及生產(chǎn)能力的提高。為簡(jiǎn)化分析,暫不考慮罐身加蓋及其公轉(zhuǎn)等的影響,欲保證內(nèi)裝液料不外溢,可根據(jù)流體力學(xué)的有關(guān)理論近似求出罐身的最高自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速,供設(shè)計(jì)估算參考,即式中:—罐身的內(nèi)半徑;

h—罐內(nèi)的頂隙高度；

g—重力常數(shù)。(2)罐體與罐蓋繞軸自轉(zhuǎn),而卷邊滾輪不繞罐作周向旋轉(zhuǎn)。如圖相應(yīng)的最高生產(chǎn)能力Qmax近似可取為式中:j—卷邊封口機(jī)的頭數(shù)；

n—根據(jù)卷封工藝要求,確定每封一罐所需的罐身自轉(zhuǎn)數(shù)(如GT4B13型約為16r/pc.)。2.完成徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的三種結(jié)構(gòu)形式(1)偏心套筒作原動(dòng)件圖7.7所示為GT4Bl型卷邊封口機(jī)的卷封機(jī)構(gòu)原理圖。齒輪3、4在同軸齒輪2、1的帶

動(dòng)下,以相同方向不同轉(zhuǎn)速分別帶動(dòng)偏心套筒7和軸套5轉(zhuǎn)動(dòng)。軸套5又通過(guò)滑鍵10帶動(dòng)封盤(pán)6一起轉(zhuǎn)動(dòng)。封盤(pán)上裝有頭道卷邊滾輪8和二道卷邊滾輪9。由于封盤(pán)與偏心套筒有速差,使得封盤(pán)上的卷邊滾輪相對(duì)于轉(zhuǎn)軸(即罐體中心線(xiàn))的距離不斷變化,從而使卷邊滾輪也產(chǎn)生了相應(yīng)的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

相應(yīng)的最高生產(chǎn)能力Qmax近似可取為圖7.7GT4Bl型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)原理圖1,2,3,4-齒輪,5-軸套,6-封盤(pán),7-偏心套筒,8-頭道卷邊滾輪9-二道卷邊滾輪,10-滑鍵圖7.8GT4B2型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)原理理l,2,3,4-齒輪,5-中心齒輪,6-行星齒輪,7-封盤(pán),8-偏心銷(xiāo)軸9-頭道卷邊滾輪,10-二道卷邊滾輪圖7.7GT4Bl型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)原理圖圖7.8GT(2)行星齒輪偏心銷(xiāo)軸作原動(dòng)件圖7.8所示為GT4B2型卷邊封口機(jī)的卷封機(jī)構(gòu)原理圖。齒輪3、4在同軸齒輪2、1的帶動(dòng)下,以相同方向不同轉(zhuǎn)速分別帶動(dòng)中心齒輪5和封盤(pán)7轉(zhuǎn)動(dòng)。該封盤(pán)上均布著四只行星齒輪6,與封盤(pán)一起繞中心齒輪公轉(zhuǎn)。由于封盤(pán)與中心齒輪存在速差,故形成差動(dòng)輪系,遂使行星齒輪連同與其固聯(lián)的偏心銷(xiāo)軸8在公轉(zhuǎn)的同時(shí)又作自轉(zhuǎn),從而使與偏心銷(xiāo)軸鉸支的卷邊滾輪既能繞罐體作周向旋轉(zhuǎn),同時(shí)又能產(chǎn)生徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。其中,兩只頭道卷邊滾輪9和兩只二道卷邊滾輪10,分別呈對(duì)稱(chēng)分布狀態(tài)。(3)凸輪作原動(dòng)件

見(jiàn)前圖7.6所示的GT4B13型卷邊封口機(jī),在卷邊滾輪6隨罐體繞中心齒輪l公轉(zhuǎn)的過(guò)程中,由固定凸輪5通過(guò)擺桿4驅(qū)使卷邊滾輪相對(duì)于罐體作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。(2)行星齒輪偏心銷(xiāo)軸作原動(dòng)件對(duì)于罐體被固定的卷邊封口機(jī),為使卷邊滾輪能完成相對(duì)罐體的周向旋轉(zhuǎn)及徑向進(jìn)給的復(fù)合運(yùn)動(dòng),則不能再單獨(dú)采用固定凸輪與擺桿作原動(dòng)件,而得改用差速凸輪機(jī)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)形式又可分為兩種：

①盤(pán)形凸輪擺動(dòng)從動(dòng)桿結(jié)構(gòu)圖7.9所示為GT4B6型卷邊封口機(jī)的卷封機(jī)構(gòu)原理圖。齒輪3、4在同軸齒輪2、l的帶動(dòng)下,以相同方向不同轉(zhuǎn)速分別帶動(dòng)封盤(pán)9及疊放的四只盤(pán)形凸輪5、6、7、8轉(zhuǎn)動(dòng)。圖7.9GT4B6型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)原理圖l,2,3,4-齒輪,5-頭道共額進(jìn)給凸輪,6-二道共扼進(jìn)給凸輪7-頭道進(jìn)給凸輪,8-二道進(jìn)給凸輪,9-封盤(pán),10-擺桿11-頭道卷邊滾輪,12-二道卷邊滾輪對(duì)于罐體被固定的卷邊封口機(jī),為使卷邊滾輪能完成相對(duì)罐體的周向其中5、6分別為頭道、二道的共扼進(jìn)給凸輪,7、8分別為頭道、二道的進(jìn)給凸輪。封盤(pán)上對(duì)稱(chēng)安裝著一對(duì)頭道卷邊滾輪11和一對(duì)二道卷邊滾輪12。由于封盤(pán)與凸輪有速差,凸輪就通過(guò)擺桿10驅(qū)動(dòng)卷邊滾輪作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。②端面凸輪直動(dòng)從動(dòng)桿結(jié)構(gòu)圖7.10所示為GT4B7型卷邊封口機(jī)的卷封機(jī)構(gòu)原理圖。該機(jī)共有四組卷封機(jī)構(gòu),圖中除中心軸14、中心齒輪1和大轉(zhuǎn)盤(pán)6外,僅表示了一組卷封機(jī)構(gòu)。其中行星齒輪2由大轉(zhuǎn)盤(pán)6帶動(dòng)繞中心軸14公轉(zhuǎn),在旋轉(zhuǎn)軌道旁裝一固定端面凸輪4,控制從動(dòng)桿5作上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng),從而使軸套7沿滑鍵3也作上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)凸輪斜塊9控制擺桿10擺動(dòng),從而使卷邊滾輪12完成徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。由于中心齒輪1與大轉(zhuǎn)盤(pán)6之間存在速差,因此卷邊滾輪又能完成繞罐的周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中5、6分別為頭道、二道的共扼進(jìn)給凸輪,7、8分別為頭道、1-中心齒輪,2-行星齒輪,3-滑鍵,4-固定端面凸輪,5-直動(dòng)從動(dòng)桿,6-大轉(zhuǎn)盤(pán),7-軸套,8-封盤(pán),9-凸輪斜塊,10,11-擺桿12-卷邊滾輪,13-靠摸凸輪,14-中心軸圖7.10GT4B7型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)原理圖1-中心齒輪,2-行星齒輪,3-滑鍵,4-固定端面凸輪,5-3.完成仿型運(yùn)動(dòng)的兩種結(jié)構(gòu)形式(1)以罐型靠模為作用件上圖所示的GT4B7型卷邊封口機(jī),罐型靠模凸輪13固定不動(dòng),其周邊形狀與所要封口的異形罐相似或相同。當(dāng)封盤(pán)8繞罐體旋轉(zhuǎn)時(shí),擺桿11受靠模凸輪13的控制而產(chǎn)生擺動(dòng)。由于該擺桿鉸支在封盤(pán)上又與另一擺桿10鉸支在一起,從而使卷邊滾輪12能完成確定的仿型運(yùn)動(dòng)。又如圖7.11所示GT4B4型卷邊封口機(jī)的卷封機(jī)構(gòu)原理圖,它也采用罐型靠模為作用件,以完成仿型運(yùn)動(dòng)。齒輪3、4在同軸齒輪2、1的帶動(dòng)下,以相同方向不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng),并分別帶動(dòng)封盤(pán)6和盤(pán)形凸輪組5轉(zhuǎn)動(dòng)。該凸輪組共有四只凸輪,其中一對(duì)為頭道共軛的進(jìn)給凸輪,另一對(duì)為二道共軛的進(jìn)給凸輪。當(dāng)封盤(pán)相對(duì)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于兩者有速差,從而使進(jìn)給凸輪擺桿14產(chǎn)生擺動(dòng),并通過(guò)連桿11、卷邊滾輪擺桿10驅(qū)動(dòng)卷邊滾輪9作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。3.完成仿型運(yùn)動(dòng)的兩種結(jié)構(gòu)形式與此同時(shí),由于卷邊滾輪擺桿與靠模擺桿13都鉸接在C點(diǎn),而靠模擺桿13又繞固定的罐型靠模凸輪7擺動(dòng)(擺動(dòng)支點(diǎn)為封盤(pán)上的A點(diǎn)),因此卷邊滾輪9又能作仿型運(yùn)動(dòng)。該機(jī)有四只卷邊滾輪,頭、二道各兩只,圖中僅示一只。(2)以非罐型靠模為作用件前述的罐型靠模在轉(zhuǎn)彎處曲率變化較大,使得卷邊滾輪在該處的慣性變化劇增,嚴(yán)重地影響了卷封質(zhì)量,

也限制了生產(chǎn)能力的提高。

圖7.11GT4B4型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)原理圖l,2,3,4-齒輪,5-盤(pán)形凸輪,6-封盤(pán),7-罐型靠摸凸輪,8-靠模滾子9-卷邊滾輪,10-卷邊滾輪擺稈,11-連桿,12-擺桿13-靠摸擺桿,14-進(jìn)給凸輪擺桿與此同時(shí),由于卷邊滾輪擺桿與靠模擺桿13都鉸接在C點(diǎn),而靠模例如,卷封方形罐在從一條罐邊到另一條罐邊的轉(zhuǎn)角處,很容易出現(xiàn)卷封不緊、起皺紋、軋傷等不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象。因此,如圖7.12所示TUB54型異形罐卷邊封口機(jī)采用的靠模與所要卷封的罐頭外形,既不相同也不相似,而是將轉(zhuǎn)角曲率設(shè)計(jì)成變化比較緩和的形狀,以利提高卷封質(zhì)量。該機(jī)同樣有四只卷邊滾輪(頭、二道各一對(duì)),圖中也只畫(huà)了一只。圖7.12TUB54型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)立體示意圖l,2,3,4-齒輪,5,6-共軛的進(jìn)給凸輪,7-進(jìn)給凸輪擺桿,8-調(diào)節(jié)齒輪,9-軸,10,1l-共軛的靠模凸輪,12-靠模凸輪擺桿,13-齒輪,14—不完全齒輪,15-卷邊滾輪擺桿,16-卷邊滾輪17-固定軸,18-封盤(pán),19,20-軸例如,卷封方形罐在從一條罐邊到另一條罐邊的轉(zhuǎn)角處,很容易出現(xiàn)齒輪3、4在同軸齒輪2、1的帶動(dòng)下,以相同方向不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng),又通過(guò)軸19、20分別帶動(dòng)封盤(pán)18和共軛進(jìn)給凸輪5、6轉(zhuǎn)動(dòng),從而使封盤(pán)上的軸9繞中心主軸旋轉(zhuǎn)。由于該軸固聯(lián)著進(jìn)給凸輪擺桿7和齒輪13,因此,當(dāng)它們也繞中心主軸公轉(zhuǎn)時(shí),則能相對(duì)封盤(pán)擺動(dòng),再通過(guò)齒輪13、14的嚙合傳動(dòng)而使卷邊滾輪16作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。又由于不完全齒輪14鉸支在與軸9活套相連的靠模凸輪擺桿12上,這樣,在一對(duì)固定的共扼靠模凸輪10、11的作用下,遂強(qiáng)制不完全齒輪14既能自轉(zhuǎn),還能繞齒輪13擺動(dòng)。結(jié)果,卷邊滾輪即協(xié)調(diào)地完成了周向旋轉(zhuǎn)、徑向進(jìn)給和仿型的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。調(diào)節(jié)齒輪8是用來(lái)改變卷邊滾輪安裝的初始位置,松開(kāi)軸9與擺桿7的連接,即可轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)齒輪,從而達(dá)到位置調(diào)節(jié)要求。

齒輪3、4在同軸齒輪2、1的帶動(dòng)下,以相同方向不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng),(四)卷邊封口機(jī)的分類(lèi)卷邊封口機(jī)的類(lèi)型較多,分類(lèi)方法大致有下列幾種。按自動(dòng)化程度可分為三類(lèi)：一是人工控制,即進(jìn)出罐及卷封等主要作業(yè)均靠人工控制；二是半自動(dòng)化,僅進(jìn)出罐靠人工控制,其它都自動(dòng)進(jìn)行；三是全自動(dòng)化,整個(gè)封罐過(guò)程均能自動(dòng)進(jìn)行,無(wú)需人工控制。按所封的罐型可分為兩類(lèi),一是封圓形罐,二是封異形罐。異形罐是指方形罐、橢圓形罐和馬蹄形罐等。按卷封操作條件可分為兩類(lèi)：—是單頭卷邊封口機(jī),二是在真空狀態(tài)下卷封。前者多用于空罐車(chē)間,后者多用于實(shí)罐車(chē)間。按單機(jī)的卷封機(jī)構(gòu)數(shù)目可分為兩類(lèi)：一是單頭卷邊封口機(jī)；二是多頭卷邊封口機(jī),如GT4B7型為四頭卷邊封口機(jī),它能大幅度提高設(shè)備生產(chǎn)能力。(四)卷邊封口機(jī)的分類(lèi)卷邊封口機(jī)類(lèi)型雖多,但其基本組成部份大致相同,主要包括供送(罐與蓋)、轉(zhuǎn)位、卷封、傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)及真空裝置。顯然,其中的卷封機(jī)構(gòu)是最主要的,若按卷封機(jī)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型來(lái)分類(lèi),則更能確切地反映卷邊封口機(jī)的實(shí)質(zhì)。

附帶說(shuō)明,實(shí)罐車(chē)間所用的卷邊封口機(jī)大都是通過(guò)真空泵使密封室形成真空而進(jìn)行卷封的,操作方便,抽氣迅速,適應(yīng)性強(qiáng)。但是,有的設(shè)備(如40P型)則采用噴射壓力蒸汽的方法以置換罐內(nèi)頂隙的空氣,再進(jìn)行卷封,待罐內(nèi)蒸汽冷凝后即可獲得一定的真空度。該法對(duì)于不忌冷凝液留存罐內(nèi),而且具有高熱蒸汽源要求起一定殺菌作用的真空封口(如加工果汁、果醬類(lèi)罐頭)比較適宜。它雖然不需配備真空輔助裝置,但要消耗大量的蒸汽和能量。卷邊封口機(jī)類(lèi)型雖多,但其基本組成部份大致相同,主要包括供送(還需說(shuō)明,一般卷邊封口機(jī)的頭道、二道卷封作業(yè)是在同一組卷封機(jī)構(gòu)中完成的,但某些設(shè)備(如AT-01型)則將頭道和二道卷邊滾輪分別布置在兩組卷封機(jī)構(gòu)中,罐身在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下依次進(jìn)行頭道、二道卷封作業(yè),以利卷封過(guò)程的穩(wěn)定。同時(shí)還可將進(jìn)給量大的頭道卷邊滾輪改做成帶內(nèi)側(cè)溝槽的環(huán)狀體(一般卷邊滾輪均為帶外測(cè)溝槽的圓柱體),以增加與罐蓋接觸時(shí)的弧長(zhǎng),更有利于罐蓋周邊的彎曲、鉤合,提高卷封質(zhì)量。可是,這種設(shè)備一般占地面積較大,又難以形成真空卷封,故一般僅適用于空罐卷邊加工。還需說(shuō)明,一般卷邊封口機(jī)的頭道、二道卷封作業(yè)是在同一組卷封機(jī)第二節(jié)

卷封機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)

一、采用偏心套筒完成徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的卷封機(jī)構(gòu)以GT4Bl型卷邊封口機(jī)為例,該機(jī)專(zhuān)門(mén)用來(lái)卷邊封口圓形空罐。如前圖7.7所示,偏心套筒7為原動(dòng)件,以產(chǎn)生徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。顯然,卷邊滾輪8、9與罐體的中心距和封盤(pán)相對(duì)于偏心套筒運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角有關(guān)。因偏心距相對(duì)甚小,為簡(jiǎn)化分析,可近似認(rèn)為卷邊滾輪中心均通過(guò)滑鍵10的支軸中心。圖7.13GT4B1型卷邊封口機(jī)卷封機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析圖第二節(jié)卷封機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)一、采用偏心套筒完成徑向進(jìn)給運(yùn)1.卷邊滾輪的運(yùn)動(dòng)方程如圖7.13所示,設(shè)罐體的中心為O,偏心套筒的幾何中心為A,偏心距OA=e；卷邊滾輪的中心為M,AM=R；令封盤(pán)的轉(zhuǎn)速為；偏心套簡(jiǎn)的轉(zhuǎn)速為,一般取。

首先,取卷邊滾輪與罐體的最大中心距為初始位置建立極坐標(biāo)。此時(shí),若將上述的三心標(biāo)記為,顯然,。經(jīng)時(shí)間t,偏心套筒繞罐體中心O由A0移至A,相應(yīng)的轉(zhuǎn)角。而卷邊滾輪中心M一方面以繞罐體中心轉(zhuǎn)過(guò),另一方面由于套筒偏心的作用又產(chǎn)生徑向相對(duì)運(yùn)動(dòng)而移至M點(diǎn)。則可求出該瞬時(shí)卷邊滾輪與罐體的中心距OM。1.卷邊滾輪的運(yùn)動(dòng)方程首先,取卷邊滾輪與罐體的最大中心距為初在△OAM中,由余弦定理可知令,則上式可改寫(xiě)為故實(shí)際上,e<<R,ρ又不可能為負(fù)值,可見(jiàn)(7-1)在△OAM中,由余弦定理可知令上式表明,當(dāng)機(jī)構(gòu)參數(shù)R、e為定值時(shí),卷邊滾輪中心的極徑ρ僅是相對(duì)極角(即相對(duì)運(yùn)動(dòng)角)θ的函數(shù)。顯然,該函數(shù)對(duì)于頭道和二道卷邊滾輪均適用。上式就是GT4Bl型卷邊封口機(jī)卷邊滾輪中心的運(yùn)動(dòng)方程,其絕對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡可近似認(rèn)為是一條封閉而又對(duì)稱(chēng)的余弦螺旋線(xiàn)；至于卷邊滾輪工作溝槽的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡,則是以該溝槽的工作半徑沿上述螺旋線(xiàn),再畫(huà)包絡(luò)線(xiàn)而得到的等距曲線(xiàn)。不難看出,卷邊滾輪中心相對(duì)于偏心套簡(jiǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡,實(shí)際上是以A0為圓心、以R為半徑的一個(gè)圓。上式表明,當(dāng)機(jī)構(gòu)參數(shù)R、e為定值時(shí),卷邊滾輪中心的極徑ρ僅是2.機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定根據(jù)卷邊滾輪的運(yùn)動(dòng)方程,可以確定或校核卷封機(jī)構(gòu)的主要技術(shù)參數(shù)。(1)偏心套簡(jiǎn)的偏心距由式(7-1)可知：當(dāng)θ=0時(shí)當(dāng)θ=π時(shí)因此：(7-2)對(duì)于頭道卷邊滾輪而言(7-3)(7-4)

2.機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定由式(7-1)可知：代號(hào)上標(biāo)(1)、(2)分別表示屬于頭道,二道卷封的工作參數(shù)。式中:r—封罐后蓋子的半徑；一頭道的徑向進(jìn)給量(該機(jī)取3.22mm左右)；一二道的徑向進(jìn)給量(該機(jī)取0.76mm左右)；一頭道卷邊滾輪離開(kāi)罐蓋初始邊緣的最大間隙。考慮到卷封溝槽的外廓形狀并為托罐方便,應(yīng)取一定的余量(該機(jī)為4.78mm左右)；—頭道卷邊滾輪的工作半徑(一般取溝槽最深點(diǎn)的半徑)。將