新型異形罐蓋罩邊機(jī)的設(shè)計(jì)

楊鵬，朱從容，王偉

(浙江海洋學(xué)院船舶與海洋工程學(xué)院，浙江舟山 316022)

隨著人們生活水平的提高，罐頭食品越來越受到消費(fèi)者的青睞，金屬罐食品的銷量持續(xù)不斷增長，金屬包裝機(jī)械市場(chǎng)有著很大的發(fā)展?jié)摿Α，F(xiàn)在金屬罐正向著異形罐方向發(fā)展，方形或橢圓形的罐頭食品越來越普遍。異形罐由于其形狀的不規(guī)則性，制造工藝比圓形的要復(fù)雜得多，對(duì)制造設(shè)備的要求也較高。

金屬罐按其結(jié)構(gòu)和加工工藝可分為兩片罐和三片罐，食品罐以三片罐為主。三片罐就是罐身、罐蓋和罐底各為一片，制造工藝流程是分別加工好罐身、罐蓋和罐底，然后進(jìn)行卷封。罐身和罐蓋進(jìn)行卷封之前，對(duì)罐蓋要進(jìn)行罩邊 (圓邊)，罩邊質(zhì)量的優(yōu)劣決定了金屬罐的密封性能，所以罐蓋的罩邊是一道非常重要的工序。

圓形罐蓋是罐蓋旋轉(zhuǎn)，通過圓邊機(jī)進(jìn)行罩邊，制造工藝比較簡單;異形罐蓋由于其形狀的特殊性，不能采用圓邊機(jī)進(jìn)行罩邊，一般采用沖床沖壓罩邊，但是沖床沖壓的生產(chǎn)效率不高，速度低于100蓋/min，而且沖壓成形后的零件有時(shí)還需要增加預(yù)彎模進(jìn)行預(yù)彎，不然就會(huì)影響后續(xù)封罐的質(zhì)量，這樣就導(dǎo)致了設(shè)備投入較大。

文中設(shè)計(jì)的是一種適用于異形罐蓋的新型罐蓋罩邊機(jī)，該機(jī)器整體結(jié)構(gòu)布局緊湊合理、外形美觀、加工精度高而且更換模具方便，可以適用于不同形狀的罐蓋罩邊，采用了磁性分張下蓋裝置、氣動(dòng)落料裝置、雙凸輪頂蓋機(jī)械結(jié)構(gòu)，大大提高了生產(chǎn)效率，還可以與注膠烘干機(jī)等后續(xù)設(shè)備組合生產(chǎn)。

1 異形罐蓋罩邊機(jī)的工作原理

異形罐蓋罩邊機(jī)的工作原理如圖1所示。電動(dòng)機(jī)是原動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)與小帶輪13連接，將動(dòng)力傳送到主軸，主軸上安裝著曲柄8、溝槽凸輪6和盤形凸輪9。一方面，曲柄8、連桿7、搖桿10組成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，搖桿10、連桿11、滑塊12組成搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，搖桿10和罩邊模具在同一平面內(nèi)，滑塊12與滑軌固定在一起，滑軌上安裝前后兩組刀片，通過滑塊12帶動(dòng)滑軌移動(dòng)進(jìn)而使刀片推動(dòng)罐蓋完成直線傳輸運(yùn)動(dòng);另一方面，主軸上的兩個(gè)凸輪完成罐蓋的定位和罩邊動(dòng)作，溝槽凸輪6與內(nèi)軸1相連，內(nèi)軸1與定位模芯2相連，作用是對(duì)罐蓋進(jìn)行定位，盤形凸輪9與外軸4連接，外軸4與罩邊凸模3連接，作用是與上模合模完成罐蓋的罩邊工序。主要工作過程是氣壓系統(tǒng)15中的真空吸盤將罐蓋從料槽14中吸附到滑軌上，滑塊12帶動(dòng)滑軌上面的刀片先把罐蓋推送到罩邊位置，定位模芯2向上運(yùn)動(dòng)對(duì)罐蓋進(jìn)行定位，然后罩邊凸模4向上運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)罐蓋的罩邊，最后滑軌上的刀片再將罩邊完成后的罐蓋推到指定擺放位置。

圖1 異形罐蓋罩邊機(jī)工作原理圖

2 異形罐蓋罩邊機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

異形罐蓋罩邊機(jī)主要由傳動(dòng)部分和工作部分兩部分組成，傳動(dòng)部分主要由氣動(dòng)落料機(jī)構(gòu)、搖桿滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙凸輪機(jī)構(gòu)四大部分組成，工作部分是成形模具。

2.1 傳動(dòng)部分

罩邊機(jī)工作時(shí)，罐蓋首先被放置在臺(tái)面上的料槽中，料槽是根據(jù)罐蓋的外形由鐵片制成，靠周圍的磁鐵棒產(chǎn)生磁場(chǎng)將罐蓋懸浮在空中，罐蓋之間不接觸。氣動(dòng)落料裝置完成罐蓋的落料。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、搖桿滑塊機(jī)構(gòu)和雙凸輪機(jī)構(gòu)相互配合，完成了罐蓋的傳動(dòng)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)完成了罐蓋的送料，雙凸輪機(jī)構(gòu)完成罐蓋的定位和罩邊。

(1)落料機(jī)構(gòu)

落料機(jī)構(gòu)采用氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)料槽中的罐蓋進(jìn)行落料，使用了真空發(fā)生器1，通過改變吸盤腔內(nèi)氣壓將罐蓋吸附并克服磁場(chǎng)作用力拖至工作臺(tái)。氣壓系統(tǒng)原理如圖2所示，氣缸9活塞桿的頭部與棱柱氣缸7的尾部相連，通過活塞桿伸出和收回帶動(dòng)棱柱氣缸7上下運(yùn)動(dòng)。動(dòng)作過程是，開始時(shí)電磁換向閥3位于左位，電磁換向閥10位于右位，活塞桿伸出，棱柱氣缸7向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)棱柱氣缸7到達(dá)上限位置后，感應(yīng)元件5檢測(cè)到信號(hào)，電磁換向閥3變?yōu)橛椅唬姶艙Q向閥10變?yōu)樽笪唬婵瞻l(fā)生器1產(chǎn)生真空壓力，真空吸盤6吸附罐蓋，活塞桿收回，棱柱氣缸7開始向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)棱柱氣缸7到達(dá)下限位置時(shí)，感應(yīng)元件8檢測(cè)到信號(hào)，電磁換向閥3位于左位，電磁換向閥10位于右位，真空發(fā)生器1停止工作，此時(shí)罐蓋在滑軌上，由滑軌上的刀片向前傳輸?shù)秸诌呂恢谩?/p>

圖2 氣壓系統(tǒng)原理圖

(2)搖桿滑塊機(jī)構(gòu)

搖桿滑塊機(jī)構(gòu)如圖3所示，主要完成罐蓋的水平傳輸運(yùn)動(dòng)，滑塊3與滑軌座4通過螺栓連接，滑軌座4連接在滑軌5上，滑軌5上安裝了刀片6和刀片7，刀片的位置可根據(jù)實(shí)際運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行調(diào)節(jié)。動(dòng)作過程是:滑塊3帶動(dòng)滑軌5向前運(yùn)動(dòng)，刀片6把未加工的罐蓋送到罩邊位置進(jìn)行罩邊，刀片7將已加工完成的罐蓋推送到指定擺放位置。

圖3 搖桿滑塊機(jī)構(gòu)圖

(3)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)如圖4所示，主要起配合作用，曲柄的回轉(zhuǎn)中心與凸輪的回轉(zhuǎn)中心同軸，搖桿的中心主軸與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的中心主軸相同。它的運(yùn)動(dòng)將雙凸輪運(yùn)動(dòng)和滑塊的運(yùn)動(dòng)配合在一起，協(xié)調(diào)一致以實(shí)現(xiàn)罐蓋的罩邊。

圖4 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)圖

(4)雙凸輪機(jī)構(gòu)

如圖5所示是雙凸輪機(jī)構(gòu)圖，凸輪16為溝槽凸輪，凸輪9為盤形凸輪，凸輪16與內(nèi)軸12相連，凸輪9與外軸1相連，內(nèi)軸12在外軸1里面，兩個(gè)凸輪同軸，通過兩個(gè)凸輪的先后工作，完成罐蓋的定位和罩邊動(dòng)作。動(dòng)作過程是:主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，溝槽凸輪16先從最低點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)一段距離，帶動(dòng)內(nèi)軸12向上運(yùn)動(dòng)，內(nèi)軸12上安裝的定位模芯與罐蓋緊密相連起到了定位作用，然后盤形凸輪9也開始從最低點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)外軸1向上運(yùn)動(dòng)，彈簧4被壓縮，外軸1與罩邊凸模相連，罩邊凸模對(duì)罐蓋邊緣 (加工位置)施加壓力完成罩邊，罩邊完成后盤形凸輪9向最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，彈簧4恢復(fù)原長，使得外軸1向下運(yùn)動(dòng)。

圖5 雙凸輪機(jī)構(gòu)圖

2.2 工作部分

工作部分是成形模具，主要作用就是將罐蓋沖壓成所需要的產(chǎn)品。

(1)下模

圖6所示的是下模結(jié)構(gòu)圖，主要工作部分是定位模芯1和罩邊凸模3，作用是使罐蓋定位準(zhǔn)確后向上運(yùn)動(dòng)，與上模配合完成罩邊工序。使用了定位模芯1對(duì)罐蓋進(jìn)行定位，定位模芯1與內(nèi)軸連接，可相對(duì)罩邊凸模3移動(dòng)，工作時(shí)定位模芯1邊緣凸出部分與罐蓋內(nèi)邊進(jìn)行吻合，定位模芯1上還鑲嵌了4個(gè)小磁鐵，起到了吸緊罐蓋的作用。為了使定位模芯1、罩邊凸模3和工作臺(tái)面之間初始位置保持水平，上下模能夠準(zhǔn)確合模，在定位模芯1和內(nèi)軸之間加了定位模芯墊板2，罩邊凸模3與外軸之間加了罩邊凸模墊板4。

圖6 下模結(jié)構(gòu)圖

(2)上模

圖7所示的是上模結(jié)構(gòu)圖，主要工作部分是罩邊凹模6和上模芯7，作用是與下模進(jìn)行合模，通過罩邊凹模6的錐度實(shí)現(xiàn)罐蓋的罩邊。使用上模芯7是為了防止罩邊完成后，罐蓋陷在罩邊凹模6里而不能進(jìn)行落料。上模芯7鑲嵌在罩邊凹模6上，通過彈簧連接，合模時(shí)，下模向上運(yùn)動(dòng)，彈簧被壓縮，分模時(shí)，下模向下運(yùn)動(dòng)，彈簧要恢復(fù)原長，彈簧力使得上模芯7向下運(yùn)動(dòng)，下模芯7將罐蓋推出罩邊凹模6，隨著下模一起向下運(yùn)動(dòng)。

圖7 上模結(jié)構(gòu)圖

3 結(jié)束語

異形罐蓋的罩邊質(zhì)量決定了后期與罐身的密封質(zhì)量，因此罐蓋的罩邊工序非常重要，文中設(shè)計(jì)的異形罐蓋罩邊機(jī)具有很高的生產(chǎn)效率，還能通過更換模具對(duì)不同形狀的罐蓋進(jìn)行罩邊，具有一定的通用性。

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