[发明专利]一种手帕纸包装机的包装轮和摆臂同步的装置及设计方法

权利要求书

1.一种手帕纸包装机的包装轮和摆臂同步的装置，主要由包装轮（1）、摆臂机构（2）、拉杆机构（3）组成，其特征在于，包装轮（1）与摆臂机构（2）同轴安装，包装轮（1）匀速转动，摆臂机构（2）绕包装轮（1）的轴心往复摆动，拉杆机构（3）通过由曲柄（303）、连杆（304）和摇杆（305）组成的连杆机构将伺服电机（209）的圆周运动转化为相对摆臂机构（2）的直线往复运动，包装轮（1）每转动1/n圈，n为包装轮(1)的包装轮槽（102）数量，摆臂机构（2）往复摆动一次，拉杆机构（3）完成一次相对摆臂机构（2）的往复直线运动，同时托板（401）随着摆臂机构（2）的摆动而随向摆动，使输送到托板（401）上的手帕纸纸叠被摆臂机构（2）压缩，进而被拉杆机构（3）推入包装轮槽（102）中。

2.根据权利要求1所述的一种手帕纸包装机的包装轮和摆臂同步的装置，其特征在于，一对摆臂（201）平行安装在心轴（101）上，摆臂（201）的腰形槽内各安装了两条导轨（213），摆臂（201）内侧由杆（212）连接，横梁（202）及压板（211）也安装在摆臂（201）之间，U型纸槽（210）固定在压板（211）的下侧并与导轨（213）的上下表面平行，连杆（203）的一端与横梁（202）下侧的伸出端铰接，另一端与曲柄（205）铰接，曲柄（205）的另一端抱紧在轴（204）上，齿轮（207）固定在轴（204）上并通过轴承套（206）安装到手帕纸包装机的墙板上，轴（204）的另一端通过联轴器（208）与安装在手帕纸包装机墙板上的伺服电机（209）连接，电机（209）的驱动力通过联轴器（208）、轴（204）、曲柄（205）及连杆（203）传递给横梁（202），使摆臂（201）绕心轴（101）摆动。

3.根据权利要求1所述的一种手帕纸包装机的包装轮和摆臂同步的装置，其特征在于，拉杆机构（3）中的齿轮（302）通过固定在手帕纸包装机墙板上的轴承座（301）安装，并与齿轮（207）啮合，曲柄（303）固定在齿轮（302）侧面，连杆（304）的一端与曲柄（303）铰接，另一端与摇杆（305）铰接，摇杆（305）另一端与心轴（101）抱紧，一对摇杆（306）分别位于摆臂（201）的外侧并抱紧在心轴（101）上，两个拉杆（307）的一端通过销轴（308）与两个摇杆（306）分别铰接，另一端分别与横杆（311）两端的伸出轴铰接，横杆（311）两端的伸出轴分别安装了两对滚动轴承（310）进行上下导轨（213）的表面定位和导向，一对轴承（309）安装在横杆（311）的上面，使横杆（311）在导轨（213）的内侧面定位，L型的推板（312）固定在横杆（311）中间。

4.根据权利要求1所述的一种手帕纸包装机的包装轮和摆臂同步的装置的设计方法，其特征在于，研究包装轮（1）匀速转动的角速度和摆臂（201）摆动的角速度或包装轮槽（102）和摆臂（201）上进纸通道口相对位置，推板（312）在整个包装周期内的位置变化为时间参考，讨论时间段为推板（312）推纸前端面距包装轮槽（102）为纸包宽度53mm时刻开始（t₀），到推板（312）推纸前端面距包装轮槽（102）为2mm时刻结束（T）；

保证如下两条件就可以达到很好的同步效果：

A、当时间t=¹/₂T时，包装轮匀速转动的角速度（ω_1t）瞬时等于摆臂摆动的角速度（ω_2t）；

B、当时间t= t₀时，包装轮匀速转动的角速度（ω_1t）减去摆臂摆动的角速度（ω_2t0）最小，即△ω=ω_1t-ω_2t0最小；

这两个条件的斟辨通过计算机来实现，把待定位置，摆臂（201）的驱动轴（204）位置X、Y和曲柄（205）长度d、连杆（203）长度L设成参数，参数在规定范围内变化每组数据都会计算出△ω，最小△ω对应的参数组即为所求。

5.根据权利要求4所述的一种手帕纸包装机的包装轮和摆臂同步的装置的设计方法，其特征在于，摆臂（201）的摆动由摆臂机构（2）驱动，假设摆臂（201）摆动中心为原点，由于摆臂（201）绕包装轮（1）摆动，并在包装轮（1）外圆上工作，包装轮（1）直径是已知的，因此可以认定摆臂（201）摆杆长度为已知；驱动摆臂（201）摆动的摆臂机构（2）只有四个未知待定参数，分别为曲柄（205）转动的中心相对原点的位置，设为X、Y，曲柄（205）转动半径r，连杆（203）长度L；摆臂（201）摆动的角速度完全随这四个参数的变化而变化；

摆臂（201）摆动的角速度变化规律近似正弦曲线，包装轮（1）的转动为匀速转动，其角速度为一定值，在摆臂（201）最大角速度附近，速度变化比较平缓，在纸包插进时间段内摆臂（201）和包装轮（1）的相对速度很小，单考虑摆臂（201）和包装轮（1）转速接近，这段时间最好，但是这段时间刚好是摆臂（201）摆动范围内的中间位置，推板（312）不能绕过待进包装轮（1）的纸包；因此只有在进纸时间段实现摆臂（201）和包装轮(1)的相对同步；推板（312）和包装轮槽（102）绝对位置中，进纸开始时相对位置为零，因为摆臂（201）此时角速度较包装轮（1）转速慢，摆臂（201）相对下移，当摆臂（201）角速度等于包装轮（1）角速度时摆臂（201）进纸通道相对包装轮槽（102）不再往下移，当摆臂（201）角速度大于包装轮（1）角速度时，摆臂（201）进纸通道相对包装轮槽（102）又靠近；摆臂（201）角速度等于包装轮（1）角速度时摆臂（201）进纸通道相对包装轮槽（102）有1mm的偏差，当纸包进纸结束时，摆臂（201）进纸通道相对包装轮槽（102）又回复到进纸开始时的相对位置了，摆臂（201）角速度等于包装轮（1）角速度时，摆臂（201）进纸通道相对包装轮槽（102）有2mm的偏差，当纸包进纸结束时，摆臂（201）进纸通道相对包装轮槽（102）还有1.2mm的相对位置偏差；这两种情况对应有不同的四个参数，现在目的是寻找最好的一组参数使摆臂（201）角速度等于包装轮（1）角速度时摆臂（201）进纸通道相对包装轮槽（102）的偏差最小；

    在计算机中建立摆臂机构（2）的运动模型，测量当摆臂（201）角速度等于包装轮（1）角速度时摆臂（201）进纸通道相对包装轮槽（102）偏差值△1；设定四个参数的变化范围，如曲柄长度为A±a，即从A-a到A+a之间变化，取步长为b，b<a,且2a/b为整数，可得出2a/b+1个数据；同样其他的三个参数也可以得出2a/b+1个数据，这样四个参数的组合有（2a/b+1）⁴组数据，通过计算机批量计算也可以得出（2a/b+1）⁴个偏差值△1，计算机还可以直接给出最小的△1及对应的四个参数，这组数据即为所求。