膠帶分切裝置收廢機構的創新研究

魯楠+韓雪+王佳琪

摘 要：膠帶分切裝置中的分切部分主要是由膠帶分切、紙管分割、廢邊收集和自動貼標四部分組成。在分切系統中，由于廢邊收集部分結構的不完善，將嚴重影響膠帶分切的效率。傳統的膠帶分切機采用在轉動軸上安裝尼龍套的方法纏繞收集廢邊，通過對這種方法的優缺點進行對比分析，進行了收廢結構的創新性研究。創新原理是在切廢刀具和收廢邊軸之間采用一種圓柱凸輪機構，該凸輪能夠推動廢邊并使其橫向移動100mm，從而增加了尼龍套收廢的橫向寬度，進而極大程度減少了此處停機的次數。

關鍵詞：膠帶分切；廢邊收集；效率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.211

0 引言

目前市面上使用的傳統的膠帶分切裝置多數是采用將尼龍套安裝在轉動軸上的方法來收集廢邊，但由于刀具是固定的，需要被分切的膠帶的橫向位置也是固定不變的。因為需要被切除的廢邊寬度是10mm，在運轉過程中，可以纏繞在尼龍套上的廢邊寬度就僅有10mm，收廢軸很快就會因為被纏滿而無法正常運轉，我們就只能先將分切機主機停機，更換收廢尼龍套后設備才能繼續正常工作，由這種狀態帶來的問題是工作效率的降低和工作成本的增加，并不復合現代生產的實際要求。

本文創新性地提出了一種圓柱凸輪收廢機構，建立了圓柱凸輪輪廓面的模型，通過SOLIDWORKS軟件對圓柱凸輪的外輪廓進行建模，然后用軟件中的motion插件對其運動軌跡進行分析和驗證。從而達到設計的可靠性。

1 傳統收廢機構的原理分析

傳統膠帶分切機的廢邊收集部分采用的是在轉動軸上安裝尼龍套，通過尼龍套的轉動來實現膠帶廢邊的收集。這種方法的機械結構是比較固定的，對機器零件的加工安裝以及工作人員的要求并不是很高，但是廢邊在尼龍套上的纏繞寬度只有10mm，一旦廢邊纏滿尼龍套，就需要對膠帶分切機停機進行更換尼龍套，這大大制約了膠帶分切機的分切效率；其次，這種傳統機型所使用的盤狀凸輪的特點是兩平面高，中間有凹槽，制作時的難度較大，成本也較高。

2 新型圓柱凸輪收廢機構的設計

本文采用圓柱凸輪機構來代替現有的機械結構，原理見圖1。圓柱凸輪機構不僅有良好的運動和動力性能，實現了從動件的橫向移動從而增加廢邊的收集寬度，而且還大大節省了安裝空間，減輕了對分切機墻板的振動影響。

2.1 直動圓柱凸輪廓面建模

從動件的運動方程我們可以根據正弦加速度及其運動規律來選用需要的回程、推程，進行凸輪的運動軌跡設計。

2.2 基圓半徑和滾子半徑的確定

（1）凸輪機構的許用壓力角應滿足的條件。圓柱式凸輪裝置屬于一種直動的從動件，因此通常會使用25-35之間的許用壓力角，又因為這種裝置采用的鎖合方式是幾何狀，所以由此可以判斷這種機構的推程許用壓力角和回程相等。

（2）曲率半徑應滿足的條件。在設計凸輪機構時，為了使凸輪的輪廓線避免變尖、失真或發生其他現象，應注意保證滾子半徑、最小曲率半徑和理論廓線的最小曲率半徑滿足的條件為：

設計時采用升程100mm、轉速150r∕min、最大推程角是170?且推程和回程對稱、休止角10的圓柱凸輪，由運行程序推算可得r0的最小值為40mm，再根據實際的運行情況可以確定r0為50mm，進而最終可以確定滾子半徑是10mm。

3 基于SolidWorks的圓柱凸輪三維建模

3.1 數據文件生成

由從動件運動的規律方程及凸輪實際的廓面方程中所得數據進行編程，繪制凸輪空間曲線，得出圖2結果。

3.2 三維模型建立

截取草圖平面上的矩形面，在矩形面上選取4條真實的輪廓線進行放樣后切除，便可以得到最終的圓柱凸輪，通過“拉伸切除”命令構建出凸輪中心孔和傳動鍵槽。

4 凸輪機構的運動仿真

給裝配好的凸輪以及其他組件添加約束，然后在motion插件中；然后用motion插件進行運動仿真；在凸輪回轉軸上創建旋轉馬達，設定速度規律為等速。選定仿真頻率為每秒幀數50；設置為5秒后進行運動計算。

5 結論

本文通過對膠帶分切裝置的收廢機構的工作原理進行分析，根據膠帶分切機的實際工作過程，設計出用圓柱凸輪機構代替盤狀凸輪推動廢邊規具橫向移動，進而增大收廢軸寬度；根據正弦加速度運動的運動規律，建立數學模型，得出數學解析式，再通過Matlab 軟件進行編程和計算，得出凸輪廓面曲線。三維建模時應用 SOLIDWORKS 軟件，凸輪機構的位移、速度和加速度曲線及對轉角曲線是運用 motion 仿真得出，由此可以準確驗證出運動曲線和運動時的正弦加速度的運動規律的一致性。

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作者簡介：魯楠（1993-），女，黑龍江哈爾濱人，研究生，研究方向：印刷裝備創新設計與仿真。endprint