YF73盘纸更换机芯轴系统的设计应用

2013-12-31吴琅

机械工程师 2013年4期

吴琅

（许昌烟草机械有限责任公司，河南许昌461000）

1 芯轴的工作位置及系统设计要求

在烟草设备中，盘纸更换机是专门为卷烟机提供水松纸或滤棒成型机提供盘纸的机器。目前各烟厂使用的盘纸更换机型号不尽相同，结构也有很大差异。YF73 型盘纸更换机为我公司最新推出的机型，具有结构紧凑，运行稳定、安全、可靠，操作维护方便等优点，能在主机全速运行时完成纸带拼接功能，进而完成盘纸更换功能。

盘纸芯轴系统为转盘上固定新、老盘纸的部位，如图1 所示，有两个芯轴，内部结构完全一致。在机器正常运行过程中，转盘有以下几个工作位置：图1（a）为准备装载新盘纸时转盘所处位置；图1（b）为机器正常工作时转盘的位置，同时也是旧盘纸耗尽后准备剔除盘纸芯时的位置；图1（c）为纸带拼接前开卷臂拾取新盘纸纸头时转盘的位置。

图1 芯轴位置示意图

芯轴系统设计要求：（1）在机器正常工作状态下，盘纸芯转动灵活，且盘纸芯在芯轴上不能前后窜动；（2）当老盘纸耗尽后，芯轴能自动将老盘纸芯弹出，不影响重复安装新盘纸；（3）芯轴能适应不同宽度盘纸，盘纸中心到转盘左端面始终保持182mm 设计尺寸不变。

2 系统结构

如图2 所示，芯轴系统由气缸、芯轴、弹簧、卡爪以及带轮、旋转盘等组成，通过支撑套6 安装在大转盘3 上，机器运行过程中，芯轴系统自身旋转靠带轮7 通过皮带与各自的伺服电机连接。芯轴5 通过气缸1 和弹簧4 相互作用，在支撑套6 内左右滑动，销子11 锁在芯轴5 上，随芯轴5 移动，可推动导轨套12 向右移动，导轨套12 与齿形板15 通过卡槽结合在一起。导块18 一端锁在齿形板15 上，一端锁在旋转盘17 上，旋转盘17 不能左右移动，这样导块18 可以随齿形板15 的左右移动形成连杆机构而进行旋转。导块18 的柄与卡爪19 的斜长孔配合。弹簧16 可推动导轨套12 向左移动。弹簧8 通过连接套9和滑动轴承10 对隔垫14 保持向右的张力。

图2 芯轴结构示意图

3 工作原理

当需要装载新盘纸时，气缸1 通气，通过挡圈2 推动芯轴5 向右移动，挤压弹簧4，锁在芯轴5 上的销子11 向右推动导轨套12、齿形板15 及导块18，同时向右挤压弹簧16。当导块18 顺时针旋转时，带动卡爪19 向下运动，卡爪缩回，新盘纸在盘纸安装臂的作用下向左挤压隔垫14，使弹簧8 处于挤压状态。新盘纸安装到位后，气缸1停止作用，芯轴5 在弹簧4 的作用下向左移动，回到初始位置。此时，导轨套12 在弹簧16 作用下向左移动，带动齿形板15、导块18 向左移动，导块18 逆时针旋转，带动卡爪19 向上运动，卡爪19 伸出，挡住盘纸芯右端面，在卡爪19 和隔垫14 双重作用下，盘纸芯被定位。

当盘纸耗尽，盘纸芯需要弹出时，气缸1 通气，卡爪19缩回，盘纸芯在弹簧8 的作用下被隔垫14 弹出芯轴系统。

由于各种盘纸规格不一样，盘纸宽度也不一致，为了保证盘纸中心面到大转盘3 左端面182mm 设计尺寸不变，如图2 所示，我们将隔垫14 的厚度尺寸设计为可变尺寸，不同盘纸规格对应不同厚度的隔垫，这样，盘纸规格发生改变时，只需更换一种零件即可。

气缸由电磁阀控制。由于在工作过程中盘纸长时间高速旋转，一旦电磁阀出现问题，芯轴卡爪缩回，盘纸脱落，会对人、机造成不可预知的危险后果，为了安全起见，我们在一个回路上安装了两个电磁阀，其中一个出现问题，另一个仍能保证气缸正常工作。气路原理图如图3 所示。