輪系及凸輪機構在薄膜電容卷繞設備中的應用

荊 萌，任蓉莉

(中國電子科技集團公司第二研究所，山西 太原 030024)

隨著電子薄膜材料生產技術的提高及超薄化的發展，薄膜電容器的應用領域也在不斷被拓展，薄膜電容器目前被廣泛應用于電子、家電、通訊、電力等多個行業，是電子信息產業和電力工業必不可少的最基本電子元件。未來幾年隨著數字化、信息化、網絡化建設進一步發展和國家在電網建設、電氣化鐵路建設、節能照明、混合動力汽車等方面的加大投入以及消費類電子產品的升級,薄膜電容器的市場需求將進一步呈現快速增長的趨勢。

薄膜電容器有多道生產工序，卷繞機作為薄膜電容器生產中的首道生產設備，其重要性不言而喻，而卷繞部件又是該設備中的關鍵部分，其結構和精度的好壞直接影響電容芯子的質量。

1 卷繞部件的作用

卷繞部件是薄膜電容卷繞機的核心部件，主要完成電容芯子的卷繞和翻轉落料，并配合內外封部件對電容芯子進行內封和外封。為提高生產效率我們采用兩對卷針同時同步轉動，一對卷針本卷卷繞的同時另一對卷針對前一個已卷好的電容芯子進行外端封口。翻轉機構要求翻轉傳動齒輪轉一圈，翻轉大齒輪只轉半圈，各卷針轉一圈，且翻轉的同時還要完成卷針的抽出和送回，來實現電容芯子的落料和起圈時的夾膜動作。因此，我們采用輪系和凸輪機構相結合來實現設備對卷繞部件的功能要求，主要結構組成如圖1所示。

圖1 卷繞部件結構

2 輪系及凸輪機構的設計

2.1 齒輪輪系在卷繞部件中的結構設計

根據功能要求，材料膜夾在兩個半圓型卷針中間(如圖2所示)，卷針隨齒輪同步轉動來完成電容芯子的卷繞。采用行星輪系不但保證了兩組卷針同時同步轉動，且夾膜時卷針的位置完全相同，這樣膜就能每次平展地夾入兩卷針之間，不致出現因卷針錯位而擦斷膜或膜沒有夾入兩卷針之間的現象。

對結構進行分析后，采用齒輪輪系來完成卷針的卷繞和翻轉功能。圖3所示為卷繞部件中齒輪輪系傳動的簡化圖，由圖可知此齒輪傳動機構為復合輪系。其中齒輪3和齒輪4組成定軸輪系，齒輪1、2、2＇和齒輪3組成行星輪系。工作時，中心輪1固定不動，兩個行星輪2和2＇一方面繞自己的幾何軸線O2和O2＇在齒輪3中繞著中心輪1自轉，同時又隨齒輪3繞幾何軸線O1公轉，此處齒輪3為支持行星輪的行星架，齒輪4為動力輸入構件。兩組卷針分別固定在兩對齒輪2和齒輪2＇中，與齒輪同步轉動來實現其作用。

圖2 半圓型卷針

圖3 卷繞部件中齒輪輪系

2.2 卷繞部件中凸輪機構的應用

電容芯子的卷繞和翻轉換位由輪系完成，而電容芯子的落料則由凸輪機構完成。本機構中凸輪固定在軸承座上；彈簧頂座套和裝入其中的卷針為活動構件，并裝在轉盤大齒輪上，當齒輪4帶動大齒輪3翻轉時，其中一對彈簧頂座套帶動卷針隨大齒輪轉動到下一工位；另一對則隨轉盤大齒輪轉動180°的同時延凸輪曲線依次完成卷針的抽出和送回，完成電容芯子的落料和起圈前的夾膜。

圖4 前后凸輪的時序圖

根據翻轉工藝要求繪制出前后凸輪的時序圖 (見圖4)。設備工藝要求齒輪翻轉時卷針做軸向直線運動，因此選擇常用的等速柱形凸輪。由時序圖可看出0°～180°區域內卷針轉動的同時還要做直線運動，180°～360°區域內卷針只轉動而不作直線運動。

齒輪傳動和凸輪機構是機械設備中常用的傳動方式和典型機構。齒輪傳動效率高，結構緊湊，工作可靠、壽命長，且傳動比穩定。凸輪機構最大的優點是：只要能設計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預期的運動規律，且機構簡單緊湊。因此齒輪輪系和凸輪結合的機構在實現設備功能的同時還節省了空間。

3 語結

卷繞部件是薄膜電容卷繞設備的核心，通過輪系和凸輪機構相結合實現了預期的功能要求。除此之外，對齒輪和凸輪的設計加工也是薄膜電容卷繞機的重點之一，不但要選擇合適的材料和精度，還要通過機械加工和裝配來保證各齒輪和凸輪的精度以及裝配后的整體精度。

[1]孫桓，陳作模.機械原理（第六版）[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2]濮良貴，紀名剛.機械設計(第七版)[M].北京：高等教育出版社，2001.