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1、由上式看出,纵封辊半径R与生产率Q和纵封辊角速度及袋长L有关。正常生产中R及L不变,则生产率的变化由纵封辊角速度起作用,要提高生产率就得加大纵封辊角速度；在一定的封辊半径及生产率Q情况下,袋长L与角速度成正比,这类制袋式包装机一般能进行多规格生产,若袋长改变时,相应的变换纵封辊输出角速度,而不去改变纵封辊的半径,生产中用搭配齿轮的办法变更由分配轴输出到纵封辊的角速度,此种改变袋长规格的调节为粗调节。即然纵封器又起输送包装材料的作用,包装材料是按光电色标位置分切的,分切正确与否,由光电发讯使纵封器在连续回转中作微量的角速度 (5-34) 式中:Q包装机生产能力(袋/分);L包装袋袋长尺寸(毫米)
2、;纵封辊回转角速度。变化来达到的,即亦是微量改变袋长,所以与前述相比,角速度改变为微调节。图5.34 辊式纵封器1-纵封辊,2-加热线圈,3-轴承 图5.35 侍服电机控制的 圆柱齿轮差动机构 纵封辊所以能根据光电信号忽快、忽慢改变角速度,它由一套齿轮差动机构来实现的,常用圆柱式和圆锥式两种齿轮差动机构。如图5.35所示是圆柱齿轮差动机构的示意图。设由分配轴通过齿轮传入差动机构的角速度为1,与轴固联的太阳轮齿数为Z1,三个行星齿轮的齿轮数为Z2,与行星齿轮内啮合的内齿轮齿数Z3,内齿轮又能被蜗轮所带动作正反转动,蜗杆受伺服电机驱动,蜗杆头数为Z0,角速度为0与内齿轮Z3固联的蜗轮的齿数为Z3,
3、蜗轮角速度3,与三只行星轮轴相固联的输出轮对外输出角速度为2。 由行星轮传动 关系：(5-35) 亦即 (5-36) 整理后得机构输出角速度值: (5-37) 由上式可见,输出角速度2与两个分别输入差动机构的角速度1、3有关,与太阳轮及内齿轮有关,而与行星轮无关。 在正常生产中,由分配轴输入的角速度1不变,而伺服电机输入的角速度0的方向是根据光电信号可改变的,由于光电信号控制司服电机正反转,因此输出0绝对值不变。这样3有三个值即: 将3值分三种情况代入2的表达式得：(5-38)上式中(1)是在纵封辊牵引包装材料时,色标滞后于规定时刻,需要差动机构比正常输出角速度稍大的输出时采用。此时,两个输出
4、差动机构的角速度1和3同向回转。(2)是色标按规定时刻到达光电头,光电头信号及时发讯,伺服电机停转,仅由分配轴来的1输入差动机构,而输出差动机构带动纵封辊的是角速度正常值。式中(3)是色标超前于规定时刻通过光电头,需要差动机构比正常值偏小的角速度输出时采用,这时1和3反向回转。差动机构由光电管的光电信号控制,使得输出轴忽快忽慢地回转,带动纵封辊使牵引包装的速度发生变化,保证了薄膜袋的正确封切位置,其纠正输送材料长度的值为：式中:R纵封辊牵 引包装材料部分的半径;纵封辊角速度的变化量,它由差动机构输出而获得,其值为(5-38)中(2)式分别与(1)、(3)的差的绝对值 。 t纠正偏差持续的时间(
5、秒)。 (5-39)光电记号通过印刷标记发讯,较容易做到,而所发讯号要鉴别是超前还是滞后才能控制伺服电机正转还是反转,才能获得调整效果,图5.36是鉴别讯号控制电机正反转的光电定位装置原理图。运动主电机9经减速器10降速后分三路输出：通过不等速机构11传给纵封牵引辊1 4,并由伺服电机8作补偿性运动实现塑料袋纵封和输送；通过分配轴使超前与滞后同步凸轮4,5旋转,控制伺服电机8正、反转。在正常情况下,当横封和切断器12接触包装材料的瞬间,商标图案的定位印刷标记正好通过光电装置15,遮断光线,光电管发出记号,使光电继电器2的常开触头闭合,但在通往伺服电机的控制线路中装有微动开关3、6,其时,控制微
6、动开关的两个同步凸轮4、5不产生推动作用,因而光电讯号送不到中间继电器7,可逆电机10不转。当横封器12在热封与切断被包装材料之后,连续输送的包装材料上的印刷标记才算通过光电装置15,同样,发出讯号,其时滞后同步凸轮4推动微动开关3,光电记号经过光电继电器2,微动开关3和中间继电器7带动可逆电机8正转,将旋转运动传到差动机构,加速纵封牵引辊14送进速度。使印刷标记随着包装材料的快进而逐步前移,纠正定位印刷标记的滞后现象,当印刷标记超前时,原理相同,超前同步凸轮5作用,纠正定位印刷标记的超前现象,这样只要定位印刷标记稍有超前或滞后,光电定位装置即进行调整,保证被包装对象的热封和切断在预定的允许部
7、位进行。在光电发讯 到电机正、反转的线路中,除用光电和中间继电 器的控制方法外,还可采用电压 放大器和可控硅放大控制正、反转离合器来实现 ,这时 可采用微型电机作原动力。二、板式纵纵封器设计设计 生产实践中,经常采用的板式纵封器的结构形式如图5.37所示,它由张紧块、压板、电热丝等组成,并将油缸(或气缸)产生的往复直线运动直接或通过扛杆原理,推动板形热封器压向加料管,完成封合。板式纵封器的设计 主要为热 封件的结构设计 ,调压弹 簧的设计计 算及驱动 气(或油)缸的设计计 算。驱动 气(或油)缸设计 的,活塞的行程一般不大,缸径的设计 取用的压缩 空气(或压力油)的工作压力和各种不同薄膜、不同
8、厚度、不同热封温度经计 算确定,单位面积热 合压力可在110kgf/cm的范围内根据实验 确定最佳值。 热封器与加料管一起纵封的加料管部位,嵌一条硅橡胶,使长条封缝在长度上封缝均匀,热封器与加料管间的距离一般为1215mm左右,为补偿电热丝受热时伸长,在热封器的一端或两端应设计有伸缩装置。 电热丝受热时伸长,在热封器的一端或两端应设计有伸缩装置。图5.37 板式纵封器1-纵封器,2-气缸 第五节 横封器的设计横封器是将经纵封器进行纵向封合后筒状的包装材料,按照工艺要求的长度规格进行横向封合,按照横封器工作的运动形式,可分为连续运动和间歇运动两种形式。一、连续式横封器因塑料袋装机有连续或间歇运动
9、之分,故横封器在机能、运动形式、实现运动的机构及横封的结构方面往往有较大差异,即使是连续式横封器,若该机仅只需完成单一规格袋的,一般较简单,如要适用多规格可调的袋装机就较为复杂。应用于连续制袋式袋装机上的横封机构有如下一些工艺要求应满足,一是横封器的热封件与连续运动着的包装料袋热封瞬时应有相同的线速度。这点若不能满足,热封时就可能造成封口部位起皱、拉伸过度,甚至断裂；二是袋长规格变化时,横封器热封件回转半径不变下经调节有关部位能得到所需热封线速度。对此,要求横封器在工作中用不等速回转机构带动,袋装机上常用偏心链轮及转动导杆机构作横封不等速回转机构。(一)偏心链轮机构图5.38是能够满足前述工艺
10、要求的偏心链轮不等速回转机构,该机构由两只齿数相等的链轮,一个张紧轮和链条等组成,其中一只链轮的回转中心在链轮内可以变化,由分配轴带动作匀角速回转,另一只则是绕固定轴回转的从动链轮,该轮作变角速回转,并通过中间传动装置可带动横封器的热封器的热封件作不等速回转。 1.运动规 律图5.39所示为该 偏心链轮 机构的工作原理图,分别为 两只链轮的回转中心,两回转中心距离=g,链轮半径,偏心轮的偏心距以等角速0作主动回转,某瞬时转角为,从动链轮在链条带动下作不等速回转,转角用表示。 主动轮节圆上任一点A转到与链条AB相切时,则A点瞬时线速度为,其大小,方向垂直AO,AO为该瞬时A点的回转半径,中使链条
11、向前运动的分速度为,其方向沿AB,其值为： 图5.38 偏心链轮不等速机构1-滚花手轮,2-主动链轮,3-套筒滚子链,4-从动链轮,5-张紧链轮图5.39 偏心链轮机构工作简图(5-39)式中:0主动轮回转角速度,调定后为一常数。某瞬时主动轮节圆上与链条相切点的回转半径,为瞬变值。切点上线速度方向与该瞬时两轮链条直线之间的夹角,也是瞬变值。在AO1O中,令AO=R,OO1=e,O1AO=,应用余弦定理可得：(5-40) 又令O1OO2=,而AOO2是直角,则仍在AO1O中应用余弦定理得:(5-41)(5-42) 在OO1O2中,与角的对边为O1O2,令O1O2=g,连OO2,并令OO2=L,它
12、OO1O2相对,而OO1O2正是主动链轮在该瞬时的转角,应用正弦定理得：(5-43) 在OO1O2中应用余弦定理得：(5-44)将L值代入得：(5-45) 将此式代入AO式中：(5-46) 则链条向前运动的瞬时分速度: (5-47)在同一根链条上的同一方向,链条即不能伸长又不能缩短,故：而VB是从动轮O2上与AB链条相切点B处的瞬时线速度,令O2轮在该瞬时的角速度,则所以(5-48)(5-49)(5-50)则从动轮O2某瞬时的角速度为: (5-51)显然,随着主动轮转角的变化而变化的。从动链轮角速度随主动链轮转角变化的特性曲线如图5.40所示。为求特性曲线的最高最低点,只要对该曲线函数表达式(
13、5-51)求极值使可得:即当主动偏心轮以0匀角速回转时,该偏心链轮机构的链轮按式(5-51)作非匀角速转动。在的表达式中可,AO及cos这两个值是时刻改变着的,其值(5-52) (5-53) 分别将1、2值代入式(351),可求得函数曲线的极大值与极小值。(5-54)立式连续制袋式袋装机上的横封机构正是利用从动轮能有规律的快慢交替的输出角速度的特性来满足使用要求的。图5.40中,点1、2处是使从动链轮具有极大、极小角速度时主动轮的瞬时转角,称为速度极限角,由该图看出1在0/2区间并靠近/2,2在3/22之间并靠近3/2。图5.40 偏心链轮机构-特性曲线 2.应用根据不同袋长需要,输出满足工艺
14、要求的角速度带动横封器,是设计偏心链轮机构时必须考虑的可调问题,欲得到所需的角速度,在实际应用中有两个不同的途径：一为直接调节选用热合瞬时角,二为调解主动链轮上的偏心距。调节选用热合瞬时的角,即是利用式(351)或图5.40特性曲线,使其中偏心距e、链轮半径R及两轮回转中心距g不变的条件下,根据输出的角速度,找到相应的主动轮瞬时转角,在该瞬时使横封器的热封件与料袋上的光电色标处在封合状态。由此可见,当袋长变化时应先打开不等速回转机构从动轮到横封器转轴间的传动链。待偏心轮上OO1连线与两回转中心连线O1O2调到应有的夹角时,让横封器的热封件相啮合,再合上暂时打开了的传动链,横封传动时开时合,且找
15、准夹角也十分麻烦,一般采用甚少。调节主动链轮的偏心距同样亦可达到改变输出角速度满足热封的需要,图5.41所示为调节偏心距e时,不等速回转机构特性曲线的变化的情况。这种方法是利用特性曲线的两个极值点作为专门的热封点,偏心距的改变可使输出的极大角速度在 到 间改变,同样也可使极小角速度在 到 间改变,与此同时,速度极限角1、2分别有向/2、3/2靠拢的微小变化,袋装机在规定的袋长范围内,其中偏小规格利用min的极点进行热合,偏大规格利用max这一极点输出角速度进行热合。这样,若将经换算后袋长值刻在相应的偏心距的标尺上,只要调节偏心距到预定的袋长刻度上并加以固定,就能立即 5.41 偏心距变化对输出
16、特性曲线 的影响使用,因此本方法调整方便,得到广泛应用。 3.设计 参数的取用由式(5-51)可知,偏心链轮 不等速回转机构输出角速度的大小与偏心距e、链轮 半径R、两轮轴 中心距g各参数有关,设计 偏心链轮 不等速机构时,e、R、g也是必须计算确定的重要参数. (1)偏心距e将式(5-54)的等式两边分别同除以0后可得(5-55) 两式左端 为从动轮与主动轮的角速度之比,用字母i表示, 为区别这仅在极限角速度情况下的值,均分别加下角标,改写成:(5-56) 对采用调节偏心距获得热封封口所需的瞬时角速度比imax、imin均是热封封口的角速比,将上列两式合并可写成(5-57)由式(5-57)不难看出,对某一具体的偏心链轮来说,R是定值,而e是可调的变量,随e的改变会有相应的不同IF值,且IF和e是线性函数关系,借用中间某些环节,即可找出偏心距e与袋长L间的对应关系.立式连续制袋式袋装机横封机构的传动关系如图5.42所示,图中Z1=Z2,Z5=Z6,Z4=qZ3,其中q是横封棍上热封件的个数,常用的为q=14之间,此不等速机构输入的角速度是,输出的角速度为,横封辊回转角速度为,图5.42
