專利名稱：一種手帕紙包裝機的包裝輪和擺臂同步控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及手帕紙包裝機械，即對經過折疊的手帕紙紙疊壓縮，再同步推入手帕紙 包裝機的包裝輪輪槽中進行包膜和封口的一種手帕紙包裝機的包裝輪和擺臂同步控制裝置。
技術背景
隨著人們生活水平的不斷提高，手帕紙由于使用和攜帶方便逐漸成為日常生活必須品。 手帕紙的后期加工一般要經過折疊和包裝流程，分切、壓花、折疊、層疊等工序由手帕紙折 疊機完成，包膜、封口及貼標簽等工序由手帕紙包裝機完成，包膜是在手帕紙包裝機的包裝 輪輪槽中進行的，包膜前必須將經過手帕紙折疊機折疊后再輸送到托板上的手帕紙紙疊(一 般8 10片手帕紙為一疊)隨包裝輪的轉動同步推入包裝輪輪槽，此過程就是由包裝輪和擺臂 同步控制裝置完成的。
傳統的手帕紙包裝機的包裝輪和擺臂同步控制裝置包含勻速轉動的包裝輪、由曲柄連桿 機構驅動的擺臂，由曲柄連桿機構驅動并相對擺臂上的直線導軌做往復直線運動的推桿機構， 以及由擺臂向下推動、彈簧向上復位的托板機構。這些裝置由同一個動力源提供動力，再經 過多組齒輪副分別傳動到包裝輪、擺臂機構和推桿機構上，由曲柄連桿驅動的擺臂做變速的 往復擺動，而包裝輪為勻速轉動，導致這種純機械同步裝置在擺臂與包裝輪同向運動的大部 分時間段內，二者的瞬時速度不可能相同，使與擺臂隨動并相對擺臂做直線運動的推桿不能 與包裝輪的輪槽同步對齊，由推桿推入包裝輪輪槽的手帕紙紙疊容易與輪槽邊緣碰擦而起鈹， 甚至卡包出現機械故障，調節包裝輪和擺臂的同步時需要反復調整曲柄的角度，過程繁雜。 同時驅動力由同一個動力源經多組齒輪副分配，齒輪側隙累積誤差嚴重影響機構運動精度， 增加機構的機械磨損和噪音，降低機構使用壽命，被動的托板機構因為擺臂的向下撞擊和彈 簧復位會產生較大噪音和振動，并且引起驅動力矩的瞬間變化很大，傳動穩定性嚴重降低。 彈簧容易疲勞損壞，限制機構的運行速度，影響了整個手帕紙包裝機的產品質量和運行效率。
發明內容
本實用新型的目的是徹底解決傳統的包裝輪和擺臂同步控制裝置的上述技術缺陷，為手 帕紙包裝機提供一種性能穩定可靠、噪音和振動更小以及持久耐用的包裝輪和擺臂同步控制 裝置。
為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是這種手帕紙包裝機的包裝輪和擺臂同 步控制裝置，包含包裝輪部分、擺臂機構、拉桿機構和托板機構，其特征是伺服電機通過 齒輪和包裝輪的心軸相連，心軸通過軸承座安裝在手帕紙包裝機的機架上，另一個伺服電機 通過四連桿機構和擺臂相連，同時通過六連桿機構和拉桿機構的滑塊相連，推板安裝在滑塊 上，托板機構安裝在推板下方，兩個伺服電機分別與對應的控制系統相連。
控制系統主要包含可編程控制器(以下簡稱PLC)、控制包裝輪的伺服電機驅動器、控制 擺臂的伺服電機驅動器、觸摸屏及旋轉編碼器，旋轉編碼器與手帕紙折疊機的轉軸同心安裝， 旋轉編碼器和控制包裝輪的伺服電機驅動器電連接，控制包裝輪的伺服電機驅動器和控制擺 臂的伺服電機驅動器與進行快速數據交換的光纖電連接，PLC與兩套伺服電機驅動器通過通訊總線電連接，觸摸屏與PLC電連接。
本實用新型的結構布局合理，動平衡效果好，運轉平穩可靠，噪音和振動明顯減小，同 時調整包裝輪和擺臂同步狀態的過程簡便，減少了機器故障和排除故障的時間，提高了產品 質量和生產效率。
圖1本實用新型的立體結構示意圖
圖2本實用新型的正視圖
圖3本實用新型的包裝輪部分示意圖
圖4本實用新型的擺臂機構示意圖
圖5本實用新型的拉桿機構立體示意圖
圖6本實用新型的拉桿機構后視圖
圖7本使用新型的機動示意圖
圖8本實用新型的控制系統框圖
圖中1、包裝輪部分，101、齒輪，102、軸承座，103、心軸，104、齒輪，105、伺服 電機，106、聯軸器，107、齒輪，108、軸承座，109、軸承套，110、齒輪，111、包裝輪，2、 擺臂機構，201、擺臂，202、橫梁，203、連桿，204、軸，205、曲柄，206、軸承套，207、 齒輪，208、聯軸器，209、伺服電機，210、 U型紙槽，211、壓板，212、桿，213、導軌，3、 拉桿機構，301、軸承座，302、齒輪，303、曲柄，304、連桿，305、搖桿，306、搖桿，307、 拉桿，308、銷軸，309、軸承，310、軸承，311、橫桿，312、推板，4、托板機構，401、托 板，402、擋板，403、擺桿，404、支座，405、連桿，406、擺桿，407、驅動箱，5、控制系 統，6、手帕紙紙疊
具體實施方式
以下結合附圖，詳細說明如下
在圖1和圖2中，這種同步控制裝置的機械部分主要由包裝輪部分1、擺臂機構2、拉桿
機構3及托板機構4組成，包裝輪部分1與擺臂機構2同軸安裝，包裝輪部分l勻速轉動， 擺臂機構2繞包裝輪部分1的軸心往復擺動，拉桿機構3通過六連桿機構結合擺臂部分2的 擺動將伺服電機的圓周運動轉化為相對擺臂機構2的直線往復運動，包裝輪每轉動1/n圈，n 為包裝輪的輪槽數，擺臂機構2往復擺動一次，拉桿機構3完成一次相對擺臂機構2的往復 直線運動，同時托板機構4隨著擺臂機構2的擺動而隨向擺動，使輸送到托板上的手帕紙紙 疊被擺臂機構2壓縮，進而被拉桿機構3推入包裝輪的輪槽中。
托板機構4的支座404安裝在手帕紙包裝機的機架上，擺桿403 —端與支座404鉸接， 另一端固定在托板401上，托板401上表面相對安裝了兩塊擋板402，連桿405的兩端分別 與托板401和曲柄406球鉸連接，擺桿406與驅動箱407的輸出軸固定連接，兩塊擋板402 對手帕紙紙疊進行垂直于輸送方向的定位，擺桿406在驅動箱407的控制下往復擺動，使整 個托板401繞支座404擺動。
在圖3中，包裝輪111與心軸103同軸定位，心軸103通過軸承座102安裝到手帕紙包 裝機的機架上，安裝在手帕紙包裝機墻板上的伺服電機105通過聯軸器106將驅動力傳輸給一對相互嚙合的齒輪107和齒輪104，與齒輪104同軸的齒輪110再將驅動力輸送給固定在 包裝輪111內圈的齒輪101，使包裝輪111繞心軸103勻速轉動，齒輪107通過軸承座108 安裝在手帕紙包裝機的墻板上并與聯軸器106同軸連接，而齒輪104和齒輪110則通過安裝 在手帕紙包裝機墻板上的軸承套109同軸連接。
在圖4中， 一對擺臂201平行安裝在心軸103上，擺臂的腰形槽內各安裝了兩條導軌213， 擺臂201內側由桿212連接，橫梁202及壓板211也安裝擺臂201之間，U型紙槽210固定 在壓板211的下側并與導軌213的上下表面平行，連桿203的一端與橫梁202下側的伸出端 鉸接，另一端與曲柄205鉸接，曲柄205的另一端與軸204牢固連接，齒輪207固定在軸204 上并通過軸承套206安裝到手帕紙包裝機的墻板上，軸204的另一端通過聯軸器208與安裝 在手帕紙包裝機墻板上的伺服電機209連接。
伺服電機209的驅動力通過聯軸器208、軸204、曲柄205及連桿203傳遞給橫梁202， 使擺臂201繞心軸103擺動。
在圖5和圖6中，齒輪302通過固定在手帕紙包裝機墻板上的軸承座301安裝，并與齒 輪207嚙合，曲柄303固定在齒輪302側面，連桿304的一端與曲柄303鉸接，另一端與搖 桿305鉸接，搖桿305另一端與心軸103牢固連接， 一對搖桿306分別位于擺臂201的外側 并與心軸103牢固連接，兩個拉桿307的一端通過銷軸308與兩個搖桿306分別鉸接，另一 端分別與橫桿311兩端的伸出軸鉸接，橫桿311兩端的伸出軸分別安裝了兩對滾動軸承310 進行上下導軌213的表面定位和導向，另一對軸承309安裝在橫桿311的上面，使橫桿311 在導軌213的內側面定位，L型的推板312固定在橫桿311中間。
伺服電機209轉動，通過聯軸器208將驅動力分別傳遞給擺臂機構2和拉桿機構3，使 擺臂機構2繞心軸103擺動，同時驅動力通過一對相互嚙合的齒輪207和齒輪302傳遞給曲 柄303，曲柄303與連桿304、搖桿305、心軸103和搖桿306聯動，使拉桿307拖動橫桿311 上的軸承310沿導軌213的表面滾動及軸承309沿導軌213的內側面滾動，連接在橫桿311 上的L型推板312進行合成的推紙動作。
在圖7中，伺服電機105勻速轉動，通過聯軸器106驅動一對相互嚙合的齒輪107和齒 輪104，與齒輪104同軸的齒輪110再將驅動力輸送給包裝輪111上的齒輪101，使包裝輪 111繞心軸103勻速轉動。
伺服電機209通過聯軸器208將驅動力輸送給一對相互嚙合的齒輪207和齒輪302，曲 柄205及曲柄303分別與齒輪207及齒輪302的心軸牢固連接，曲柄205的轉動通過連桿203 使擺臂機構2繞心軸103上下擺動，同時，曲柄303的轉動通過連桿304帶動搖桿305和搖 桿306連同心軸103 —起左右擺動，使拉桿307牽連橫桿311沿擺臂機構2的導軌213做直 線往復運動，連接在橫桿311上的L型推板312相對手帕紙包裝機的固定機架做周期性的空 間合成運動，向左運動時必須繞過靜止在托板401上的手帕紙紙疊6。四桿驅動的擺臂和勻 速圓周轉動的包裝輪完全同步是不可能的，伺服電機209進行復雜的變加速轉動，使擺臂201 與包裝輪lll同向擺動過程(即向上擺動)盡可能保持最接近的角速度，使整個機構達到最 優的同步效果。
托板機構4的作用是承托從手帕紙包裝機輸送機構水平輸送過來的手帕紙紙疊6，并配 合做空間合成運動的推板312將手帕紙紙疊6推入包裝輪111的輪槽中，擺桿406由驅動箱說明書第4/4頁
407驅動做上下擺動，使連桿405拖動托板401相對擺臂201同向擺動，調節連桿405的長 度，使擺臂機構2上的壓板211與托板401之間保持一定的距離，保證手帕紙紙疊6壓縮到 一定高度，使其被順利推入包裝輪111的輪槽中。
在圖8中，控制系統主要包含觸摸屏803、 PLC 804、旋轉編碼器805、伺服電機驅動器 801、伺服電機驅動器802、伺服電機105及伺服電機209。旋轉編碼器805與手帕紙折疊機 的轉軸同心安裝，折疊機運轉時帶動旋轉編碼器805旋轉，產生脈沖電信號，該脈沖信號輸 入給伺服電機驅動器801進行處理，伺服電機驅動器801與伺服電機驅動器802之間運用 SIEMENS的SIMOLINK傳動接口，通過光纖進行快速數據交換，伺服電機驅動器801和伺服電 機驅動器802之間采用位置控制運行方式，設定相應的電子齒輪參數、速度環參數、位置環 參數及電機特性參數，控制伺服電機105和伺服電機209同步運行，PLC 804與伺服電機驅 動器801及伺服電機驅動器802通過PROFIBUS-DP總線進行通訊，向伺服系統發出啟動、點 動、停止、尋參和同步命令，同時從伺服電機驅動器801和伺服電機驅動器802接收故障和 速度信息以及位置監視數據，觸摸屏803把啟動、點動、停止、尋參和同步命令發送到PLC 804， 同時PLC 804中的故障信息、速度信息和位置監視數據在觸摸屏803上顯示。
在機器的機械同步即包裝輪輪槽與U型紙槽對齊后，利用觸摸屏803的相關按鈕設置伺 服電機105及伺服電機209的初始"零位"，控制系統根據伺服電機各自的"零位"參數自動 調整伺服電機到相應的正確位置，使包裝輪與擺臂的初始機械位置對正。機器啟動，手帕紙 折疊機帶動旋轉編碼器805運行，伺服電機105及伺服電機209同時跟隨旋轉編碼器805的 脈沖頻率運轉，從而實現控制系統對包裝輪和擺臂的位置同步控制。
權利要求1、一種手帕紙包裝機的包裝輪和擺臂同步控制裝置，包含包裝輪部分、擺臂機構、拉桿機構和托板機構，其特征是伺服電機通過齒輪和包裝輪的心軸相連，心軸通過軸承座安裝在手帕紙包裝機的機架上，另一個伺服電機通過四連桿機構和擺臂相連，同時通過六連桿機構和拉桿機構的滑塊相連，推板安裝在滑塊上，托板機構安裝在推板下方，兩個伺服電機分別與對應的控制系統相連。
2、 根據權利要求1所述的一種手帕紙包裝機的包裝輪和擺臂同步控制裝置， 其特征是控制系統主要包含可編程控制器(以下簡稱PLC)、控制包裝輪的伺 服電機驅動器、控制擺臂的伺服電機驅動器、觸摸屏及旋轉編碼器，旋轉編碼 器與手帕紙折疊機的轉軸同心安裝，旋轉編碼器和控制包裝輪的伺服電機驅動 器電連接，控制包裝輪的伺服電機驅動器和控制擺臂的伺服電機驅動器與進行 快速數據交換的光纖電連接，PLC與兩套伺服電機驅動器通過通訊總線電連接，觸摸屏與PLC電連接。
3、 根據權利要求1所述的一種手帕紙包裝機的包裝輪和擺臂同步控制裝置， 其特征是擺臂機構(2)的一對擺臂(201)平行安裝在心軸(103)上，擺臂(201)的腰形槽內各安裝了兩條導軌(213)，擺臂(201)內側由桿(212)連 接，橫梁(202)及壓板(211)也安裝擺臂(201)之間，U型紙槽(210)固定 在壓板(211)的下側并與導軌(213)的上下表面平行，連桿(203) —端與橫 梁(202)下伸出端鉸接，另一端與曲柄(205)鉸接，曲柄(205)的另一端與 軸(204)牢固連接，齒輪(207)固定在軸(204)上并通過軸承套(206)安 裝到手帕紙包裝機的墻板上，軸(204)的另一端通過聯軸器(208)與安裝在 手帕紙包裝機墻板上的伺服電機(209)連接。
4、 根據權利要求1所述的一種手帕紙包裝機的包裝輪和擺臂同步控制裝置， 其特征是拉桿機構(3)的齒輪(302)通過固定在手帕紙包裝機墻板上的軸 承座(301)安裝，并與齒輪(207)嚙合，曲柄(303)固定在齒輪(302)側 面并與其同軸，連桿(304)的一端與曲柄(303)鉸接，另一端與搖桿(305) 鉸接，搖桿(305)另一端與心軸(103)牢固連接， 一對搖桿(306)分別位于 擺臂(201)的外側并與心軸(103)牢固連接，兩個拉桿(307)的一端通過銷 軸(308)與兩個搖桿(306)分別鉸接，另一端分別與橫桿(311)兩端的伸出 軸鉸接，橫桿(311)兩端的伸出軸分別安裝了兩對滾動軸承(310)，另一對軸 承(309)安裝在橫桿(311)的上面，L型的推板(312)固定在橫桿(311)中 間。
5、 根據權利要求1所述的一種手帕紙包裝機的包裝輪和擺臂同步控制裝置， 其特征是托板機構(4)的支座(404)安裝在手帕紙包裝機的機架上，擺桿(403) —端與支座(404)鉸接，另一端固定在托板(401)上，托板(401) 上表面相對安裝了兩塊擋板(402)，連桿(405 )的兩端分別與托板(401)和 曲柄(406)球鉸連接，擺桿(406)與驅動箱(407)的輸出軸固定連接。
專利摘要一種手帕紙包裝機的包裝輪和擺臂同步控制裝置，包含包裝輪部分、擺臂機構、拉桿機構、托板機構和控制系統，其主要特征是伺服電機驅動包裝輪繞心軸勻速轉動，心軸通過軸承座安裝在手帕紙包裝機機架上，另一個伺服電機驅動擺臂繞心軸擺動，同時使拉桿機構的滑塊相對擺臂做往復直線運動，托板機構承托手帕紙紙疊，并配合滑塊上的推板將手帕紙紙疊推入包裝輪輪槽。手帕紙折疊機帶動旋轉編碼器轉動，伺服電機驅動器處理旋轉編碼器信號并與可編程控制器進行總線通訊，可編程控制器接收伺服電機驅動器的信息并控制其同步運行，并將有關信息發送到觸摸屏進行顯示和操作。本實例運轉平穩可靠，噪音和振動小，調整和維護簡便，提高了產品質量和生產效率。
文檔編號B65B25/14GK201424144SQ20092006470
公開日2010年3月17日 申請日期2009年6月2日 優先權日2009年6月2日
發明者楊遠宏, 田鳳志, 勇 陳 申請人:常德煙草機械有限責任公司