葉寅飛

（上海煙草機(jī)械有限責(zé)任公司，上海 201206）

1 引言

隨著ZB47硬盒包裝機(jī)組用戶的日益增長，為了滿足不同客戶的個性化需求，需要對機(jī)組相應(yīng)部件進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計。按照煙包的包裝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，煙包透明紙拉帶撕開方向分順時針和逆時針兩種，標(biāo)準(zhǔn)配置下均采用順時針?biāo)洪_方向。當(dāng)用戶提出拉帶逆時針?biāo)洪_方向的需求時，煙包進(jìn)入盒外透明紙包裝階段之前，其在通道中的位置相對于標(biāo)準(zhǔn)情況下須掉頭反向。因此，本文提出方案對原有的煙包轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行改進(jìn)，使煙包在進(jìn)入YB517盒外透明紙包裝機(jī)的包裝通道之前完成180°轉(zhuǎn)向。

2 技術(shù)背景

2.1 技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

圖1 煙包轉(zhuǎn)向裝置工作示意圖

在到達(dá)YB517型盒外透明紙包裝機(jī)之前，硬盒煙包從主機(jī)輸出，進(jìn)入連接主機(jī)和輔機(jī)之間的輸送通道，直至進(jìn)入YB517包裝機(jī)的輸入通道。進(jìn)入包裝輪的過程中，由于輸入通道和包裝通道成90°，煙包需經(jīng)過轉(zhuǎn)向裝置才能順利進(jìn)入包裝通道，再到達(dá)包裝輪完成盒外透明紙的包裝，如圖1所示。此轉(zhuǎn)向裝置采用行星輪系的傳動方式，即將輸送通道傳來的煙包通過行星輪結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向輪送入包裝通道中，轉(zhuǎn)向輪軸上安裝有吸風(fēng)板，在轉(zhuǎn)向過程中，煙包通過真空負(fù)壓系統(tǒng)吸附在吸風(fēng)板上。在整個輸送過程中，煙包的運(yùn)動為平動，其相對于輸送通道的方向始終保持不變。

2.2 原有裝置原理及存在問題

如圖2所示，硬盒煙包轉(zhuǎn)向裝置主要由齒輪、圓隔板、轉(zhuǎn)盤、支架、軸套、吸風(fēng)板等組成。

圖2 原轉(zhuǎn)向裝置結(jié)構(gòu)圖

硬盒煙包轉(zhuǎn)向裝置的動力由錐齒輪11傳入，帶動軸10旋轉(zhuǎn)，軸10又通過鍵將動力傳至齒輪2，齒輪1與齒輪2相嚙合并固定于蓋板4上，從而使蓋板4也跟著旋轉(zhuǎn)，同時也帶動轉(zhuǎn)盤6旋轉(zhuǎn)。齒輪3固定于支架12上，而支架12固定于箱體14上。當(dāng)轉(zhuǎn)盤6旋轉(zhuǎn)時，齒輪7和齒輪8就會繞著軸10公轉(zhuǎn)，齒輪7和齒輪3相嚙合，由于齒輪3是一個不旋轉(zhuǎn)的固定齒輪，齒輪7就會沿著齒輪3旋轉(zhuǎn)，從而帶動齒輪7公轉(zhuǎn)的同時也進(jìn)行自轉(zhuǎn)，齒輪8又與齒輪7相嚙合，因此，齒輪8也會進(jìn)行自轉(zhuǎn)。吸風(fēng)板15安裝于軸16上，軸16和齒輪8通過鍵相連接，所以，吸風(fēng)板15的轉(zhuǎn)動由齒輪8所控制。在硬盒小包轉(zhuǎn)向輸送過程中，為了保證煙包位置保持不變，吸風(fēng)板轉(zhuǎn)向過程中的位置也必須保持不變，這一運(yùn)動是由一行星齒輪機(jī)構(gòu)所保證的。

從上述介紹中可知，齒輪3是一個固定齒輪（中心輪），齒輪7和齒輪8在隨轉(zhuǎn)盤6繞齒輪3公轉(zhuǎn)，同時進(jìn)行著自轉(zhuǎn)。當(dāng)齒輪7和齒輪8繞軸逆時針公轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)過α角時，在不考慮自轉(zhuǎn)的情況下，吸風(fēng)板也逆時針轉(zhuǎn)過α角。當(dāng)齒輪7帶動齒輪8旋轉(zhuǎn)時，在不考慮公轉(zhuǎn)的情況下，齒輪7轉(zhuǎn)過γ角時，齒輪8則轉(zhuǎn)過β角，即吸風(fēng)板轉(zhuǎn)過β角。且當(dāng)齒輪3與齒輪8的齒數(shù)與模數(shù)相等時，方向相反。

當(dāng)齒輪7和齒輪8繞軸逆時針公轉(zhuǎn)時，由于齒輪3固定，則齒輪7也作逆時針自轉(zhuǎn)，同時帶動齒輪8順時針自轉(zhuǎn)，所以β角與α角始終大小相等且方向相反，即吸風(fēng)板在轉(zhuǎn)向過程中的方向始終保持不變。

但是，隨著用戶產(chǎn)品個性化的需求，當(dāng)用戶提出需要煙包反向輸出，本方案對此就無能為力了。

3 新型煙包輸送轉(zhuǎn)向裝置方案及原理

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，根據(jù)對原有裝置行星輪結(jié)構(gòu)及運(yùn)動的分析，本文將改進(jìn)點著眼于帶動煙包吸風(fēng)板旋轉(zhuǎn)的齒輪（即圖2中的齒輪8）上，通過改變該齒輪的旋轉(zhuǎn)角度使煙包能夠相對于原來旋轉(zhuǎn)180°反向，為此本文提出了一種新型煙包輸送轉(zhuǎn)向裝置的技術(shù)方案。

3.1 工作原理

該新技術(shù)方案通過以下方法實現(xiàn)：在原輸送裝置基礎(chǔ)上，將中間過渡齒輪由一組增加為兩組（如圖3，增加齒輪3），改變原來齒輪之間的嚙合關(guān)系，齒輪的模數(shù)不變，相應(yīng)改變齒數(shù)及中心距，來實現(xiàn)煙包在輸送過程中的反向（即相對于輸送通道旋轉(zhuǎn) 180°）。

新技術(shù)方案的工作原理如下：如圖4所示，中心輪1是一個不旋轉(zhuǎn)的固定齒輪，齒輪2、齒輪3和齒輪4在繞中心輪1公轉(zhuǎn)的同時進(jìn)行著自轉(zhuǎn)。

圖3 新型煙包輸送轉(zhuǎn)向裝置結(jié)構(gòu)簡圖

圖4 新裝置結(jié)構(gòu)圖

在不考慮齒輪自轉(zhuǎn)的情況下，當(dāng)齒輪2、齒輪3及齒輪4繞軸逆時針公轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)過α角時，吸風(fēng)板也逆時針轉(zhuǎn)過α角。

再考慮齒輪自轉(zhuǎn)的情況，齒輪2帶動齒輪3，齒輪3再帶動齒輪4旋轉(zhuǎn)時，當(dāng)齒輪2轉(zhuǎn)過β角時，齒輪3轉(zhuǎn)過γ角，齒輪4相應(yīng)轉(zhuǎn)動δ角，即吸風(fēng)板轉(zhuǎn)過δ角。現(xiàn)設(shè)定各個齒輪的齒數(shù)相應(yīng)為 Z1、Z2、Z3、Z4。

因此，吸風(fēng)板（即齒輪4）相對于輸送通道來說，轉(zhuǎn)過的角度為α＋δ，煙包轉(zhuǎn)過的角度也就是α＋δ。

圖5 新型煙包輸送轉(zhuǎn)向裝置運(yùn)動分析簡圖

3.2 改進(jìn)結(jié)果

增加了一組過渡齒輪后，使得煙包隨轉(zhuǎn)盤的公轉(zhuǎn)和其隨吸風(fēng)板自轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)方向相同。在YB517盒外透明紙包裝機(jī)上，由于煙包輸入通道與包裝通道的夾角為90°，這樣在煙包隨公轉(zhuǎn)90°旋轉(zhuǎn)到與煙包輸入通道垂直的包裝通道時，煙包也會沿相同的角度自轉(zhuǎn)90°，兩者疊加，煙包在整個輸送過程中轉(zhuǎn)過90°+90°=180°，正好實現(xiàn)了煙包在包裝通道上的反向。

［1］蘇克健，王平，苗健，等.硬盒小包轉(zhuǎn)向裝置在YB55A型盒外透明紙包裝機(jī)中的應(yīng)用［J］.煙草科技，2009（8）：20-21，23.

［2］上海煙草機(jī)械有限責(zé)任公司.煙包傳送轉(zhuǎn)向裝置［P］.中國：CN200910053255.3，2009-12-16.

［3］成大先.機(jī)械設(shè)計手冊［M］.3版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

［4］饒振綱.行星齒輪傳動設(shè)計［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.