卷封机的机构设计及运动设计

第一节卷封的基本原理及机构的设计第二节卷封机构的运动设计第七章卷封机械人既尽其才，则百事俱举；百事举矣，则富强不足谋也。

第七章卷封机械

第一节卷封的基本原理一、刚性、半刚性容器的几种封口形式前已述及,采用柔性材料包装物品,除手工袋装以外,多在有关设备的封口工位上完成粘封或热封,不需另设封口机。而采用刚性、半刚性包装容器(如金属罐、玻璃瓶、塑料瓶等),在完成物品的灌装、充填之后,一般需借助相应的封口机械进行封口,以使产品得以密封保存,并便于流通、销售和使用。

根据刚性、半刚性容器的种类及其对产品的密封要求,常见的封口形式大体上有下列几种,如图7.1所示(前四种属于有封口材料的封口)：

图7.1刚性、半刚性容器的几种封口形式

(1)卷边封:将翻边的罐身与涂有密封填料的罐盖内侧周边互相钩合、卷曲并压紧而使容器密封。这种封口形式主要用于马口铁罐、铝罐等金属容器以及新近开发的复合罐。(2)压盖封:将内侧涂有密封填料的外盖压紧并咬住瓶身或罐身而使其密封。这种封口形式多用于玻璃瓶与金属盖组合的容器,如瓶装啤酒、瓶装酱菜等。(3)旋盖封:将螺纹盖旋紧容器口而使其密封。这种封口形式主要用于盖子为塑料或金属件,而罐身为玻璃、陶瓷、塑料或金属件组合的容器,如瓶装奶粉、牙膏管等。螺旋盖容易开启和密封,并能重复使用,应用相当广泛。

(4)压塞封:将内塞压在容器口内而使其密封。这种封口形式主要用于软木塞或塑料塞与玻璃瓶密封的容器,如瓶装酒、瓶装麦乳精等。因内塞难以达到完全密封,通常还要辅以蜡封、旋盖封或压盖封。(5)折叠封:将包装容器的开口处压扁再进行多次折叠而使其密封。这种封口形式主要用于半刚性容器,如装填膏状物料的铝管等。通常折叠封口后常需压痕,以增强其密封效果。为了可靠地实现上述各种形式的封口作业,应根据具体条件适当地选用相应的专用机械。限于篇幅,本章仅着重阐述用于马口铁罐的卷边封口机(即通常所说的封罐机)。实际上,它已成为罐头食品工业的重要生产设备之一。图7.2GT4B2型卷边封口机示意图l-压盖杆,2-套简,3-弹簧,4-上压头固定支座,5、6-差动齿轮7-封盘,8-卷边滚轮,9-罐体,10-托罐盘,11-六槽转盘,12-盖仓13-分盖器,14-推盖板,15-推头

图7.2所示为国内目前通用的GT4B2型卷边封口机的示意图。充填有物料的罐体,借装在推送链上的等间距推头15间歇地将其送入六槽转盘11的进罐工位(Ⅰ)。盖仓12内的罐盖由连续转动的分盖器13逐个拨出,并由往复运动的推盖板14有节奏地送至进罐工位罐体的上方。接着,罐体和罐盖被间歇地传送到卷封工位(Ⅱ)。这时,先由托罐盘10、压盖杆l将其抬起,直至固定的上压头定位后,用头道和二道卷边滚轮8依次进行卷封。然后,托罐盘和压盖杆恢复原位,已卷封好的罐头降下,六槽转盘再送至出罐工位(Ⅲ)。为了避免降罐时的吊罐现象,在压盖杆1与移动的套筒2间装有弹簧3,以便降罐前给压盖杆一定预压力。由于卷封工位没有孔道与真空稳定器和真空泵相通。因此,卷封作业可在真空状态下进行。本机的传动系统为电动机经三角带驱动主传动轴,经蜗杆—蜗轮驱动垂直分配轴,经螺旋齿轮驱动两对差动齿轮(即图7.2中件5、6),进而使卷封机构完成卷封运动。垂直分配轴下端再经螺旋齿轮驱动与水平分配轴相连的罐体、罐盖供送机构及六槽转盘。托罐盘与压盖杆的运动则分别由垂直分配轴的下、上糟凸轮控制。在垂直分配轴上端的蜗轮处配置一安全离合器,一旦出现卡罐等故障,则会使两分配轴停止运转。另外,从动三角带轮与主分配轴之间采用摩擦片传动(图中未示),它对整机起超载保护作用。图7.3更详细地表示了该机卷封机构的结构,长杆1的下端与压盖杆36钩形联接,必要时便于更换。压架2、压帽3分别与长杆l、滑套5固连,滑套由凸轮机构(图中未示)控制作上下运动。弹簧4的作用前已叙述。压头轴17由下顶帽11、上顶帽7、铜套9支承在机架8上,使上压头37固定不动。若需调节上压头的高低位置,可松开螺帽6,扳动压头轴上端方头部分即可。齿轮13经花健轴16、花键帽38使封盘28旋转。花键帽与封盘间为端面凹凸联接,只要松开螺帽34、压帽35,就能方便地取下封盘。齿轮15直接与中心齿轮22成端面凹凸联接,使中心齿轮以不同于封盘的速度旋转。卷封机构整个旋1-长杆,2-压架,3、35-压帽,4-弹簧,5-滑套,6、23、34-螺帽,7-上顶帽,8-机架,9-铜套,10-导向键,11-下顶帽,12、14、21-轴承,13、15-齿轮,16-花键轴,17-压头轴,18-上盖,19-托盘,20-顶盘,22-中心齿轮,24-调节蜗轮,25-封盘盖,26-行星齿轮,27-小轴,28-封盘,29-下盖,30-卷边滚轮,31-底盘,32—铜盘,33-滚针,36-压盖杆,37-上压头,38-花键帽图7.3GT4B2型卷边封口机卷封机构结构图二、马口铁罐的卷边封口

(一)二重卷边的形成过程

使罐体与罐盖的周边牢固地紧密钩合而形成的五层(罐盖三层、罐体两层)马口铁皮的卷边缝的过程,称作二重卷边。为了提高罐体与罐盖的密封性,在盖子内侧预先涂上一层弹性胶膜(如硫化乳胶)或其它填充材料。二重卷边大都采用滚轮进行两次滚压作业来完成。第一次作业又称头道卷边,如图7.4所示。在未卷边前的位置如实线所示,头道卷边结束后则如虚线所示。开始时,头道卷边滚轮首先靠拢并接近罐盖,接着压迫罐盖与罐体的周边逐渐卷曲并相互逐渐钩合。当沿径向进给3.2mm左右时,头道卷边滚轮立即离开,其时二道卷边滚轮继续沿罐盖的边缘移动,如图7.5所示。二道卷边开始位置如图(a)示,结束位置如图(b)示。二道卷边能使罐盖和罐体的钩合部分进一步受压变形紧密封合,其沿径向进给量为0.8mm左右。两次进给量共约4mm。

由此可见头道和二道卷边滚轮的结构形状显然不同。通常,头道卷边滚轮的沟槽窄而深,而二道卷边滚轮的沟槽则宽而浅。

图7.4头道卷边

图7.5二道卷边

为了了形形成成二二重重卷卷边边缝缝,作作为为执执行行构构件件的的卷卷边边滚滚轮轮,相相对对于于罐罐身身必必须须完完成成某某种种特特定定的的运运动动。。若若卷卷封封圆圆形形罐罐,卷卷边边滚滚轮轮相相对对罐罐身身应应同同时时完完成成两两种种运运动动,即即周周向向旋旋转转运运动动和和径径向向进进给给运运动动。。若卷卷封封异异形形罐罐,卷卷边边滚滚轮轮相相对对罐罐身身应应同同时时完完成成三三种种话话动动,即即周周向向旋旋转转运运动动、、径径向向进进给给运运动动和和按按异异形形罐罐的的外外形形轮轮廓廓作作的的仿仿型型运运动动。。为使使罐罐盖盖与与罐罐体体的的周周边边逐逐渐渐卷卷曲曲变变形形,每封封一一只只罐罐身身卷卷边边滚滚轮轮需需绕绕罐罐身身旋旋转转多多圈圈(如GT4B2型的的卷卷边边滚滚轮轮每每封封一一罐罐绕绕罐罐身身转转18圈),而实实际际的的有有效效圈圈数数(从触触及及罐罐盖盖开开始始真真正正用用于于卷卷封封工工艺艺的的圈圈数数)应由由单单位位径径向向进进给给量量来来确确定定,一般般取取头头道道为为每每圈圈lmm左右右,二道道为为每每圈圈0.5mm左右右。(二二)卷卷边边滚滚轮轮的的运运动动分分析析(三三)卷卷封封机机构构的的结结构构类类型型两道道卷卷边边滚滚轮轮相相对对罐罐身身所所作作的的卷卷边边运运动动是是由由卷卷封封机机构构来来实实现现的的,由由于于实实现现这这种种运运动动有有多多种种组组合合方方式式,因因而而出出现现不不同同结结构构的的卷卷封封机机构构。。1.完完成成周周向向旋旋转转运运动动的的两两种种结结构构形形式式(1)罐罐体体与与罐罐盖盖被被固固定定不不动动,卷卷边边滚滚轮轮绕绕其其旋旋转转。。目目前前的的卷卷边边封封口口机机大大都都属属于于这这种种结结构构形形式式,如如GT4B2型卷封口口机等。。图7.6GT4B13型卷边封封口机卷封机构构示意图图1-中心心齿轮,2-行行星齿轮轮,3-上转盘盘,4-摆杆5-固定定凸轮,6-卷卷边滚轮轮,7-上压头头8-下压压头,9-下转转盘(2)罐体与罐罐盖绕轴轴自转,而卷边滚滚轮不绕绕罐作周周向旋转转。如图图7.6所示GT4B13型卷边封封口机,罐体被紧紧夹在上上、下压压头7、8之间,并由行星星齿轮2带动自转转,从而完成成相对于于卷边滚滚轮6的周向旋旋转运动动。这种种结构虽虽较简单单紧凑,但因罐体体既有自自转又有有公转,若用于实实罐卷封封则其内内装的液液料形成成旋转抛抛物面,易从罐口口流出,从而限制了它的的自转速速度以及及生产能能力的提提高。为简化分析析,暂不考考虑罐身加加盖及其公公转等的影影响,欲保保证内装液液料不外溢溢,可根据据流体力学学的有关理理论近似求求出罐身的的最高自转转转速,供供设计估算算参考,即即式中:——罐身身的内半径径;h—罐内的顶隙隙高度；g—重力常数。。相应的最高高生产能力力Qmax近似可取为为式中:j—卷边封口机机的头数；；n—根据卷封工工艺要求,确定每封封一罐所需需的罐身自自转数(如GT4B13型约为16r/pc.)。2.完成径向进进给运动的的三种结构构形式(1)偏心心套筒作原原动件图7.7所示为GT4Bl型卷边封口口机的卷封封机构原理理图。齿轮轮3、4在同轴齿轮轮2、1的带动下,以相同方向向不同转速速分别带动动偏心套筒筒7和轴套5转动。轴套套5又通过滑键键10带动封盘6一起转动。。封盘上装装有头道卷卷边滚轮8和二道卷边边滚轮9。由于封盘盘与偏心套套筒有速差差,使得封盘上上的卷边滚滚轮相对于于转轴(即罐体中心心线)的距离不断断变化,从而使卷边边滚轮也产生了相相应的径向向进给运动动。图7.7GT4Bl型卷边封口口机卷封机机构原理图图1,2,3,4-齿齿轮,5-轴套,6-封盘,7-偏心心套筒,8-头道卷卷边滚轮9-二道卷卷边滚轮,10-滑滑键图7.8GT4B2型卷边封口口机卷封机机构原理理理l,2,3,4-齿轮,5-中心齿轮轮,6-行行星齿轮,7-封盘盘,8-偏偏心销轴9-头道卷卷边滚轮,10-二二道卷边滚滚轮(2)行星星齿轮偏心心销轴作原原动件图7.8所所示为GT4B2型卷边封口口机的卷封封机构原理理图。齿轮轮3、4在在同轴齿轮轮2、1的的带动下,以相同方方向不同转转速分别带带动中心齿齿轮5和封封盘7转动动。该封盘盘上均布着着四只行星星齿轮6,与封盘一一起绕中心心齿轮公转转。由于封封盘与中心心齿轮存在在速差,故故形成差动动轮系,遂遂使行星齿齿轮连同与与其固联的的偏心销轴轴8在公转转的同时又又作自转,从而使与与偏心销轴轴铰支的卷卷边滚轮既既能绕罐体体作周向旋旋转,同时时又能产生生径向进给给运动。其其中,两只只头道卷边边滚轮9和和两只二道道卷边滚轮轮10,分分别呈对称称分布状态态。(3)凸轮轮作原动件件见前图7.6所示的GT4B13型卷边封口机机,在卷边滚轮6随罐体绕中心心齿轮l公转的过程中中,由固定凸轮5通过摆杆4驱使卷边滚轮轮相对于罐体体作径向进给给运动。对于罐体被固固定的卷边封封口机,为使卷边滚轮轮能完成相对对罐体的周向向旋转及径向向进给的复合合运动,则不能再单独独采用固定凸凸轮与摆杆作作原动件,而得改用差速速凸轮机构。。其结构形式式又可分为两两种：①盘形凸轮摆摆动从动杆结结构图7.9所示示为GT4B6型卷边封口机机的卷封机构构原理图。齿齿轮3、4在在同轴齿轮2、l的带动下,以以相同方向不不同转速分别别带动封盘9及叠放的四四只盘形凸轮轮5、6、7、8转动。。图7.9GT4B6型卷边封口机机卷封机构原原理图l,2,3,4-齿轮,5-头头道共额进给给凸轮,6-二道共扼进进给凸轮7-头道进给给凸轮,8-二道进给凸凸轮,9-封封盘,10-摆杆11-头道卷卷边滚轮,12-二道卷卷边滚轮其中5、6分分别为头道、、二道的共扼扼进给凸轮,7、8分别别为头道、二二道的进给凸凸轮。封盘上上对称安装着着一对头道卷卷边滚轮11和一对二道道卷边滚轮12。由于封封盘与凸轮有有速差,凸轮轮就通过摆杆杆10驱动卷卷边滚轮作径径向进给运动动。②端面面凸轮直动从从动杆结构图7.10所所示为GT4B7型卷边封口机机的卷封机构构原理图。该该机共有四组组卷封机构,图中除中心心轴14、中中心齿轮1和和大转盘6外外,仅表示了了一组卷封机机构。其中行行星齿轮2由由大转盘6带带动绕中心轴轴14公转,在旋转轨道道旁装一固定定端面凸轮4,控制从动动杆5作上、、下往复运动动,从而使轴轴套7沿滑键键3也作上、、下往复运动动。通过凸轮轮斜块9控制制摆杆10摆摆动,从而使使卷边滚轮12完成径向向进给运动。。由于中心齿齿轮1与大转转盘6之间存存在速差,因因此卷边滚轮轮又能完成绕绕罐的周向旋旋转运动。1-中心齿轮轮,2-行星星齿轮,3-滑键,4-固定端面凸凸轮,5-直直动从动杆,6-大转盘盘,7-轴套套,8-封盘盘,9-凸轮轮斜块,10,11-摆摆杆12-卷边滚滚轮,13-靠摸凸轮,14-中心心轴图7.10GT4B7型卷边封口机机卷封机构原原理图3.完成仿型型运动的两种种结构形式(1)以罐型型靠模为作用用件上图所示的GT4B7型卷边封口机机,罐型靠模模凸轮13固固定不动,其其周边形状与与所要封口的的异形罐相似似或相同。当当封盘8绕罐罐体旋转时,摆杆11受受靠模凸轮13的控制而而产生摆动。。由于该摆杆杆铰支在封盘盘上又与另一一摆杆10铰铰支在一起,从而使卷边边滚轮12能能完成确定的的仿型运动。。又如图7.11所示GT4B4型卷边封口机机的卷封机构构原理图,它它也采用罐型型靠模为作用用件,以完成成仿型运动。。齿轮3、4在同轴齿轮轮2、1的带带动下,以相相同方向不同同转速转动,并分别带动动封盘6和盘盘形凸轮组5转动。该凸凸轮组共有四四只凸轮,其其中一对为头头道共轭的进进给凸轮,另另一对为二道道共轭的进给给凸轮。当封封盘相对凸轮轮转动时,由由于两者有速速差,从而使使进给凸轮摆摆杆14产生生摆动,并通通过连杆11、卷边滚轮轮摆杆10驱驱动卷边滚轮轮9作径向进给给运动动。与此同同时,由于于卷边边滚轮轮摆杆杆与靠靠模摆摆杆13都都铰接接在C点,而而靠模模摆杆杆13又绕绕固定定的罐罐型靠靠模凸凸轮7摆动动(摆动动支点点为封封盘上上的A点),因此此卷边边滚轮轮9又又能作作仿型型运动动。该该机有有四只只卷边边滚轮轮,头头、二二道各各两只只,图图中仅仅示一一只。。(2)以非非罐型型靠模模为作作用件件前述的的罐型型靠模模在转转弯处处曲率率变化化较大大,使使得卷卷边滚滚轮在在该处处的惯惯性变变化剧剧增,严重重地影影响了了卷封封质量量,也限制制了生生产能能力的的提高高。图7.11GT4B4型卷边边封口口机卷卷封机机构原原理图图l,2,3,4-齿轮,5-盘形形凸轮轮,6-封封盘,7-罐型型靠摸摸凸轮轮,8-靠靠模滚滚子9-卷卷边滚滚轮,10-卷卷边滚滚轮摆摆秆,11-连连杆,12-摆摆杆13-靠摸摸摆杆杆,14-进给给凸轮轮摆杆杆例如,卷封方方形罐罐在从从一条条罐边边到另另一条条罐边边的转转角处处,很很容易易出现现卷封封不紧紧、起起皱纹纹、轧轧伤等等不符符合质质量标标准的的现象象。因因此,如图图7.12所示示TUB54型异形形罐卷卷边封封口机机采用用的靠靠模与与所要要卷封封的罐罐头外外形,既不不相同同也不不相似似,而而是将将转角角曲率率设计计成变变化比比较缓缓和的的形状状,以以利提提高卷卷封质质量。。该机机同样样有四四只卷卷边滚滚轮(头、、二道道各一一对),图图中也也只画画了一一只。。图7.12TUB54型卷边边封口口机卷卷封机机构立立体示示意图图l,2,3,4-齿轮,5,6-共轭轭的进进给凸凸轮,7-进给给凸轮轮摆杆杆,8-调调节齿齿轮,9-轴,10,1l-共轭的的靠模模凸轮轮,12-靠模模凸轮轮摆杆杆,13-齿轮轮,14——不完完全齿齿轮,15-卷卷边滚滚轮摆摆杆,16-卷卷边滚滚轮17-固定定轴,18-封封盘,19,20-轴齿轮3、4在同同轴齿齿轮2、1的带带动下下,以以相同同方向向不同同转速速转动动,又又通过过轴19、、20分别别带动动封盘盘18和共共轭进进给凸凸轮5、6转动动,从从而使使封盘盘上的的轴9绕中中心主主轴旋旋转。。由于于该轴轴固联联着进进给凸凸轮摆摆杆7和齿齿轮13,因此此,当当它们们也绕绕中心心主轴轴公转转时,则能能相对对封盘盘摆动动,再再通过过齿轮轮13、14的的啮合合传动动而使使卷边边滚轮轮16作径径向进进给运运动。。又由于于不完完全齿齿轮14铰支在在与轴轴9活套相相连的的靠模模凸轮轮摆杆杆12上,这样,在一对对固定定的共共扼靠靠模凸凸轮10、11的作用用下,遂强制制不完完全齿齿轮14既能自自转,还能绕绕齿轮轮13摆动。。结果果,卷边滚滚轮即即协调调地完完成了了周向向旋转转、径径向进进给和和仿型型的复复合运运动。。调节节齿轮轮8是用来来改变变卷边边滚轮轮安装装的初初始位位置,松开轴轴9与摆杆杆7的连接接,即可转转动调调节齿齿轮,从而达达到位位置调调节要要求。。(四)卷边封封口机机的分分类卷边封封口机机的类类型较较多,分类类方法法大致致有下下列几几种。。按自自动化化程度度可分分为三三类：：一是是人工工控制制,即即进出出罐及及卷封封等主主要作作业均均靠人人工控控制；；二是是半自自动化化,仅仅进出出罐靠靠人工工控制制,其其它都都自动动进行行；三三是全全自动动化,整个个封罐罐过程程均能能自动动进行行,无无需人人工控控制。。按所所封的的罐型型可分分为两两类,一是是封圆圆形罐罐,二二是封封异形形罐。。异形形罐是是指方方形罐罐、椭椭圆形形罐和和马蹄蹄形罐罐等。。按卷卷封操操作条条件可可分为为两类类：——是单单头卷卷边封封口机机,二二是在在真空空状态态下卷卷封。。前者者多用用于空空罐车车间,后者者多用用于实实罐车车间。。按单单机的的卷封封机构构数目目可分分为两两类：：一是是单头头卷边边封口口机；；二是是多头头卷边边封口口机,如GT4B7型为四四头卷卷边封封口机机,它它能大大幅度度提高高设备备生产产能力力。卷边封封口机机类型型虽多多,但但其基基本组组成部部份大大致相相同,主要要包括括供送送(罐罐与盖盖)、、转位位、卷卷封、、传动动等机机构及及真空空装置置。显显然,其中中的卷卷封机机构是是最主主要的的,若若按卷卷封机机构不不同结结构类类型来来分类类,则则更能能确切切地反反映卷卷边封封口机机的实实质。。附带说说明,实罐车车间所所用的的卷边边封口口机大大都是是通过过真空空泵使使密封封室形形成真真空而而进行行卷封封的,操作方方便,抽气迅迅速,适应性性强。。但是是,有的设设备(如40P型)则采用用喷射射压力力蒸汽汽的方方法以以置换罐内内顶隙隙的空空气,再进进行卷卷封,待罐罐内蒸蒸汽冷冷凝后后即可可获得得一定定的真真空度度。该该法对对于不不忌冷冷凝液液留存存罐内内,而而且具具有高高热蒸蒸汽源源要求求起一一定杀杀菌作作用的的真空空封口口(如如加工工果汁汁、果果酱类类罐头头)比比较适适宜。。它虽虽然不不需配配备真真空辅辅助装装置,但要要消耗耗大量量的蒸汽和和能量量。还需说说明,一般般卷边边封口口机的的头道道、二二道卷卷封作作业是是在同同一组组卷封封机构构中完完成的的,但但某些些设备备(如如AT-01型)则则将头头道和和二道道卷边边滚轮轮分别别布置置在两两组卷卷封机机构中中,罐罐身在在连续续运转转的情情况下下依次次进行行头道道、二二道卷卷封作作业,以利利卷封封过程程的稳稳定。。同时时还可可将进进给量量大的的头道道卷边边滚轮轮改做做成带带内侧侧沟槽槽的环环状体体(一一般卷卷边滚滚轮均均为带带外测测沟槽槽的圆圆柱体体),以增增加与与罐盖盖接触触时的的弧长长,更更有利利于罐罐盖周周边的的弯曲曲、钩钩合,提高高卷封封质量量。可可是,这种种设备备一般般占地地面积积较大大,又又难以以形成成真空空卷封封,故故一般般仅适适用于于空罐罐卷边边加工工。第二节节卷封机机构的的运动动设计计一、采采用偏偏心套套筒完完成径径向进进给运运动的的卷封封机构构以GT4Bl型卷边边封口口机为为例,该机机专门门用来来卷边边封口口圆形形空罐罐。如如前图图7.7所所示,偏心心套筒筒7为为原动动件,以产产生径径向进进给运运动。。显然然,卷卷边滚滚轮8、9与罐罐体的的中心心距和和封盘盘相对对于偏偏心套套筒运运动的的转角角有关关。因因偏心心距相相对甚甚小,为简简化分分析,可近近似认认为卷卷边滚滚轮中中心均均通过过滑键键10的支支轴中中心。。图7.13GT4B1型卷卷边边封封口口机机卷卷封封机构构的的运运动动分分析析图图1.卷卷边边滚滚轮轮的的运运动动方方程程如图图7.13所所示示,设设罐罐体体的的中中心心为为O,偏心心套套筒筒的的几几何何中中心心为为A,偏心心距距OA=e；；卷边边滚滚轮轮的的中中心心为为M,AM=R；；令封封盘盘的的转转速速为为；；偏偏心心套套简简的的转转速速为为,一一般般取取。。首先先,取取卷卷边边滚滚轮轮与与罐罐体体的的最最大大中中心心距距为为初初始始位位置置建建立立极极坐坐标标。。此此时时,若若将将上上述述的的三三心心标标记记为为,显显然然,。。经经时时间间t,偏心心套套筒筒绕绕罐罐体体中中心心O由A0移至至A,相应应的的转转角角。。而而卷卷边边滚滚轮轮中中心心M一方方面面以以绕绕罐罐体体中中心心转转过过,另另一一方方面面由由于于套套筒筒偏偏心心的的作作用用又又产产生生径径向向相相对对运运动动而而移移至至M点。则则可求求出该该瞬时时卷边边滚轮轮与罐罐体的的中心心距OM。在△OAM中,由余弦定定理可知令,则上式可可改写为故实际上,e<<R,ρρ又不可能为负负值,可见(7-1)上式表明,当当机构参数R、e为定值时,卷卷边滚轮中心心的极径ρ仅是相对极角角(即相对运运动角)θ的函数。显然然,该函数对对于头道和二二道卷边滚轮轮均适用。上式就是GT4Bl型卷边封口机机卷边滚轮中中心的运动方方程,其绝对对运动轨迹可可近似认为是是一条封闭而而又对称的余余弦螺旋线；；至于卷边滚滚轮工作沟槽槽的绝对运动动轨迹,则是是以该沟槽的的工作半径沿沿上述螺旋线线,再画包络络线而得到的的等距曲线。。不难看出,卷边滚轮中中心相对于偏偏心套简的运运动轨迹,实实际上是以A0为圆心、以R为半径的一个个圆。2.机构主要要参数的确定定根据卷边滚轮轮的运动方程程,可以确定定或校核卷封封机构的主要要技术参数。。(1)偏心套套简的偏心距距由式(7-1)可知：当θ=0时当θ=π时因此：(7-2)对于头道卷边边滚轮而言(7-3)(7-4)代号上标(1)、(2)分别表示属属于头道,二二道卷封的工工作参数。式中:r—封罐后盖子的的半径；一头道的径向向进给量(该该机取3.22mm左右)；一二道的径向向进给量(该该机取0.76mm左右)；一头道卷边滚滚轮离开罐盖盖初始边缘的的最大间隙。。考虑到卷封封沟槽的外廓廓形状并为托托罐方便,应应取一定的余余量(该机为为4.78mm左右)；—头道卷边滚滚轮的工作半半径(一般取取沟槽最深点点的半径)。。将代代入式(7-2),则(7-5)将上述值值代代人,得e=4mm。。(2)封盘及及偏心套简的的轮速封盘转速和和偏心心套简转速决决定了了卷封时间的的长短。如图7.14所示,若令令头道卷封的的起始点即当当时时为,则该滚滚轮与罐体的的中心距可可由式(7-1)确确定,即又令头道卷封封结束点为,该瞬时滚滚轮与罐体的的中心距,同同理可得显然,该滚轮轮与罐体的中中心距的最小小值因此,头道、、二道卷封所所需的工艺时时间分别为：：(7-6)(7-7)该卷封工艺时时间不仅要保保证完成设计计生产能力,而且还应满满足单位径向向进给量。图7.14GT4B1型卷边封口机机卷封机构的的运动综合图头道的径向进进给量进而求得当mm,e=4mm时,由此可知,头头道的卷封工工艺角为当时,=。。同理,若令令二道卷封封的起始点点为,相对运动动角为；；二二道卷封的的结束点为为相相对对运动角为为,则当=0.76mm,e=4mm时。。由此可知,二道的卷卷封工艺角角为当时,=。由此可得：：(7-8)(7-9)(7-10)式中:——分别别表示头道道、二道卷卷封的单位位径向进给给量；Q—表示卷边封封口机的生生产能力。。注意：式(7-10)仅表示间间的数数值关系,即差速一圈圈封一罐。。根据式(7-6)和和式(7-8)可得得即再将上式与与式(7-10)联联立,便可可解出。。例如,若取取头道的径径向进给量量=3.22mm,头道卷封的的单位进给给量=1mm/r,生产能力Q=40pcs/min,头道的卷封封工艺角,二道道的卷封工工艺角,二通通的径向进进给量=0.76mm,求得封盘转转速偏心套筒转转速r/min另外：将以上两式式联立后解解得二道卷卷封的单位位进给量mm/r。。显然,每封封一罐封盘盘转过的转转数为r/pc.其中用于头头道、二道道的卷封时时间分别可可由式(7-8)、、(7-9)求出该顺时,二二道滚轮开开始卷封。。其中心位位置在点,根据上上述要求,二道相对对于头道的的工艺滞后后角应是将代代入得得若取头道、、二道滚轮轮中心与封封盘上偏心心套筒几何何中心的间间距相等,即=R,则设R=80mm,已知e=4mm,代入得按及及所所示示的几何关关系,可分分别求出(3)头道道、二道卷卷边滚轮的的封盘配置置角在每一工作作循环中,要求头道道滚轮卷封封时,二道道滚轮不触触及罐盖；；而当头道道滚轮结束束卷封且已已离开罐盖盖一定距离离(一般取取0.5mm左右)后,二道滚轮轮应能开始始卷封。否否则,由于于头道、二二道滚轮沟沟槽形状不不一,会使使卷边出现现不应有的的压痕,影影响封罐质质量。仍见图7.14,设设头道滚轮轮卷封结束束再退出0.5mm时,其中心心位置在点点,而相相对运动角角为,由运动方方程可知如前所述,在头道卷卷封结束点点,故故当e=4mm时1.卷边滚滚轮的运动动方程如图7.15所示,设罐体的的中心(即即中心齿轮轮的圆心)为O,行星齿轮的的圆心为A,OA=L;其偏心轴孔孔的圆心为为M,偏心距AM=e。。若暂不考虑虑卷边滚轮轮中心的位位置调整问问题,则M点也就是卷卷边滚轮的的中心。在该差动轮轮系中,设设行星齿轮轮随同封盘盘绕罐体中中心的转速速为,中心齿齿轮的转速速为,一般<。。这样,卷边滚轮轮一方面随随同封盘作作牵连运动动,从而完完成绕罐体体周向旋转转；另一方方面又随同同行星齿轮轮自转对封封盘作相对对运动,同同时,卷边边滚轮与行行星齿轮又又存在着一一定的偏心心距,从而而能完成对对罐体中心心的径向进进给。图7.15GT4B2型卷边封口口机卷封机机构的运动动分析图为了便于分分析和作图图,不妨假假想中心齿齿轮不动,即给整个个机构加上上一个反向向的转速(),从而将将该差动轮轮系转换为为普通的行行星轮系。。则转化机机构的系杆杆转速为。。由由于原机构构各构件之之间的相对对运动关系系均保持不不变,因此此也不会影影响所推导导的卷边滚滚轮中心运运动方程的的参数关系系。仍取卷边滚滚轮与罐体体的最大中中心距为初初始位置建建立极坐标标。此时,若将上述的的三心标记记为,显然然,。。当行星星齿轮对中心心齿轮以相对对转速由由A0转至A时,令其相对对运动角为θ,行星齿轮的自自转角为α。在这种情况下下,它同中心心齿轮的啮合合点便由B0改变为B,而B0则转至,同同时卷边滚轮轮的中心点移移至M,OM=ρρ,由于在起始位位置时时三点共线,因此转至新位置后仍仍应保持三点点共线。代入得,因此,头道滚滚轮、二道滚滚轮在封盘上上的配置角应应是代入得二、采用行星星齿轮偏心销销完成径向进进给运动的卷卷封机构以GT4B2型卷卷边边封封口口机机为为例例,该该机机专专门门用用来来卷卷封封圆圆形形实实罐罐。。参阅阅图图7.8所所示示,其其卷卷封封机机构构采采用用行行星星齿齿轮轮偏偏心心销销轴轴作作原原动动件件,以以产产生生径径向向进进给给运运动动。。显显然然,卷卷边边滚滚轮轮与与罐罐体体的中中心心距距是是卷卷边边滚滚轮轮所所在在封封盘盘与与中中心心齿齿轮轮相对对运运动动角角的的函函数数。。在ΔOAM中,由由余余弦弦定定理理可可知知即(7-11)令行行星星齿齿轮轮和和中中心心齿齿轮轮的的节节圆圆半半径径各各为为R1、、R2,由前前设设条条件件可可知知L=R1+R2,考虑虑到到齿齿轮轮的的啮啮合合传传动动相相当当于于节节圆圆作作纯纯滚滚动动,故故,即即将上上式式代代入入式式(7-11),解解得得(7-12)式(7-12)就是GT4B2型卷边封口机卷边滚轮中心的运动方程。因为行星齿轮的节圆沿着中心齿轮的节圆作外切纯滚动,由数学可知,处于该行星齿轮节圆内某定点(即卷边滚轮的中心)的运动轨迹是一条内点外余摆线。实际上也就是卷边滚轮中心相对于中心齿轮或罐体中心的运动轨迹。至于每相对转动一圈,组成此封闭曲线的余摆线数目则与节圆半径比有关。由于该机取R1=27mm,R2=54mm,因此。当卷边滚轮以相对转速绕罐体公转一圈时,即形成两条余摆线,可卷封两个罐头。2.机机构构主主要要参参数数的的确确定定(l)行星星齿齿轮轮偏偏心心轴轴孔孔的的偏偏心心距距与GT4B1型卷卷边边封封口口机机相相似似,当当θ=0时,；；当当时时,,由由此此可可得得该机机取取e=7mm。。因为为要要考考虑虑安安排排卷卷边边滚滚轮轮偏偏心心距距的的调调整整结结构构以以及及增增加加六六槽槽转转盘盘间间歇歇转转动动的的时时间间,而而使使装装有有汤汤汁汁的的罐罐体体转转位位时时稳稳定定,故故该该机机取取了了较较大大的的e值。。(2)封封盘盘及及中中心心齿齿轮轮的的转转速速可用用GT4B1型卷卷边边封封口口机机相相似似的的方方法法,先先求求头头道道和和二二道道的的卷卷封封工工艺艺角角。。在头头道道卷卷封封起起始始与与结结束束点点,滚滚轮轮与与罐罐体体的的中中心心距距分分别别为为两式式相相减减解得得又因因,故故头头道道卷卷封封工工艺艺角角(7-13)将已已知知值值=27mm,R2=54mm,L=81mm,e=7mm,=3.22mm,代入入得得同理理可可得得,二二道道卷卷封封工工艺艺角角(7-14)将上上述述已已知知值值和和＝＝0.76mm代入入得得例如如,已已知知该该机机生生产产能能力力Q＝＝42pcs／／min,若取取头头道道单单位位径径向向进进绘绘量量=1mm/r,同样样可可由由式式(7-6)、、(7-8)、、(7-10)联联立立解解得得=882r/min,=861r/min,min。。实际际上上,该该机机=756r/min,=735r/min,相应的,头道和和二道的的单位径径向进给给量各=1.414mm/r,=0.577mm/r。由于该机机头道、、二道各各配有一一对滚轮轮,故两两只卷边边滚轮的的单位径径向进给给量可以以适当增增加,以以利降低低机头转转速和运运转惯性性。图7.16GT4B2型卷边封封口机卷卷封机构构的运动动综合图图(3)头头道和二二道卷边边滚轮中中心的工工艺配置置角GT4Bl型卷边封封口机由由于头道道和二道道滚轮都都是以同同一个偏偏心套筒筒作原动动件完成成径向进进给的,所以它们们可共用用一个坐坐标轴。。同时,为了保证证头道、、二道能能依次正正常地完完成卷封封,还应确定定它们在在封盘上上的配置置角。但但是,GT4B2型卷边封封口机的的情况就就不尽相相同,由于两道道滚轮是是通过各各自的行行星齿轮轮偏心销销轴的控控制来完完成径向向进给运运动的,而且为了了受力均均匀,它们又呈呈对称状状态分布布,即头道和和二道行行星齿轮轮在封盘盘上的安安装夹角角为90°。这样样,要求正常常卷封时时,当头道滚滚轮直达达进给最最终位置置时,二道滚轮轮中心应应跟随受受控的行行星齿轮轮自转一一定角度度以后也也能准确确地到达达进给最最终位置置。其自自转角度度称为头头道和二二道卷边边滚轮中中心的工工艺配置置角。由图7.16可可见,若若头道滚滚轮卷封封结束并并退出0.5mm时,二道道滚轮正正好开始始卷封。。该瞬时时,头道道和二道道行星齿齿轮中心心所在的的位置分分别是、、,而卷边边滚轮的的中心分分别是、、。。由式式(7-12)求得。。离离初始位位置的相相对运动动角=。。根根据前述述结构条条件可知知当头道滚滚轮结束束卷封时时,头道和二二道行星星齿轮的的中心位位置分别别为、、。。同理可知知,故恰恰好在头头道的初初始位置置,即轴轴上上。当头头道卷边边滚轮中中心点位位置为(偏偏心位于于最里位位置)时时,则二二道卷边边滚轮中中心距距到到达最里里位置,尚需以以相对转转速绕罐罐体转过过一个角角度,即即将已知值值代代入入得因此,头头道和二二道卷边边滚轮中中心的工工艺配置置角为将已知值值该机取。。调试试时,按按上述条条件先将将头道滚滚轮中心心调到偏偏心的最最里位置置,再将将相位差差为的的二道滚滚轮中心心从最里里位置逆逆着行星星齿轮的的自转方方向转过过(该该机行星星齿轮的的齿数均均为24,逆转转等等于于逆转三三个轮齿齿)后放放入,就就能保证证两道卷卷封正常常进行。。3.应应用用实实例例某一一单单头头自自动动卷卷边边封封口口机机采采用用行行星星齿齿轮轮偏偏心心销销轴轴结结构构来来完完成成径径向向进进给给运运动动。。已已知知四四只只行行星星齿齿轮轮的的齿齿数数均均为为,中心心齿齿轮轮的的齿齿数数为为,模数均为,并取头道和和二道径向向进给量分分别为mm和。。开开始卷封前前,二道卷边滚轮轮离开罐盖边边缘的最远距距离为。。该机生产产能力为Q＝40pcs/min。每封一罐,从头道开始卷卷封至二道结结束卷封所需需时间为。。试确定设计参数数。在安装调调试时,先将头道行星星齿轮偏心轴轴孔的中心放放在最里位置置,要求确定二道道行星齿轮偏偏心轴孔的中中心由最里位位置逆其自转转方向应调过过的角度(或当量齿数),并说明对有关关构件结构设设计应采取的的适当措施。。求解步骤如下下：(1)确定销销轴偏心距及及齿轮中心距距参照式(7-2)、式(7-3)和和式(7-4),可得销销轴的偏心距距将已知值代入入得齿轮中心距(2)确定头头道卷封工艺艺角按式(7-13),代人人已知值,其其中可可得(3)确定从从头道卷封开开始至二道卷卷封结束所需需时间相对应应的相对运动动角根据生产率Q=40pcs/min,每封一罐所需需时间故所求的相对对运动角(4)确定从从头道卷封结结束至二道卷卷封结束所需需时间相对应应的相对运动动角(5)确定头头道滚轮在最最里位置时,二道滚轮由由最里位置应应逆转的齿数数因头道和二道道的工艺配置置角则对应的当量量齿数(6)对有关关构件结设计计所采取的措措施如图7.17所示,头道和二道滚滚轮在封盘上上的安装夹角角为90,而中心齿轮在在该夹角范围围内的齿数,是一个整数。。因因此,头道行星齿轮轮的齿间与中心心齿轮的轮齿齿相啮合时,则二二道道行行星星齿齿轮轮也也必必然然是是齿齿间间与与中中心心齿齿轮轮的的轮轮齿齿相相啮啮合合。。但是是,为了了保保证证二二道道行行星星齿齿轮轮能能调调过过三三个个半半齿齿,就要要求求在在设设计计、、制制造造两两道道行行星星齿齿轮轮结结构构时时,将头头道道偏偏心心轴轴孔孔中中心心线线对对称称地地定定位位于于齿齿间间,而将将二二道道偏偏心心轴轴孔孔中中心心线线错错过过半半个个齿齿,即对对称称地地定定位位于于轮轮齿齿。。按按图图所所示示中中心心齿齿轮轮啮啮合合的的位位置置,头道道偏偏心心在在最最里里位位置置,而二二道道偏偏心心则则由由最最里里位位置置己己转转过过半半个个齿齿,这样样,只要要按按图图示示位位置置保保持持头头道道行行星星齿齿轮轮不不动动再再将将二二道道行行星星齿齿轮轮顺顺时时针针调调过过三三个个齿齿即即可可。。图7.17头头道道和和二二道道卷卷边边滚滚轮轮相相对对位位置置确定定示示意意图图根据据上上述述GT4Bl型及及GT4B2型卷卷边边封封口口机机卷卷封封机机构构的的运运动动设设计计,可可以以概概括括如如下下结结论论：：1)采用用偏心装装置的卷卷边滚轮轮产生径径向进给给运动,其运动动规律应应通过有有关方程程加以确确定。鉴鉴于卷边边滚轮与与罐体的的中心距距并非定定值,而而且径向向进给速速度又是是不均匀匀的。因因此,这这种卷封封没有光光边过程程,以致致影响封封罐质量量。2)采用用偏心装装置,其其卷封工工艺角也也必须按按运动方方程计算算,并且且有关参参数都较较难任意意确定。。从分析析可见,真正用用于卷封封工艺的的时间较较少,而而大部分分时间却却用于完完成进罐罐、出罐罐及转位位等辅助助操作,限制了了生产能能力的提提高。3)如果果改用凸凸轮装置置使卷边边滚轮产产生径向向进给运运动,则则可灵活活地设计计凸轮曲曲线,有有效地控控制径向向进给运运动规律律。特别别是在完完成第二二道卷封封后可增增加一段段光边过过程,不不仅有助助于改善善卷封的的工艺性性能,同同时还可可大幅度度增加卷卷封工艺艺角,以以提高生生产能力力。当然然,凸轮轮机构也也有一定定的缺点点,结构构较庞大大,一般般难于保保证加工工质量,加之润润滑条件件差,容容易磨损损,进而而影响卷卷封精度度。9、静静夜夜四四无无邻邻，，荒荒居居旧旧业业贫贫。。。。12月月-2212月月-22Wednesday,December21,202210、雨雨中中黄黄叶叶树