包装机供料机构是包装机中的主要执行机构之一, 其主要作用是把待包装的若干个工件从料堆中分离出来, 并按照包装机的节拍和工件在加工中的方位, 将工件送到指定的工位上, 完成待包装工件的定时 、定量和定向的供送 , 为接下来的包装动作做好准备。包装机供料机构选型是否正确、设计是否合理将直接影响包装机的正常工作。
1自动供料机构的基本组成部分
1.1定时部分
这一部分是解决工件供送与包装机加工节奏协调一致的问题, 通常是由包装机主传动系统与供料机构之间的一套传动机构来实现。在设计中, 应将供料机构的运动循环图与包装机的工作循环协调起来, 使供送工件的速度符合包装机生产率的要求。
1.2定量部分
定量部分是根据包装机工艺加工的数量要求, 对包装机每一工作循环给出一定数量的工件。
1.3定位部分
定位部分在包装机中具有重要的意义, 它迫使待包装的工件具有正确的方位, 或根据包装机工艺要求保证一组工件中工件与工件之间具有一定的间隔。
1.4其他部分
根据被包装工件的自身特点, 供料机构还应包括一些附属部分。如为避免供料机构发生堵塞或缺料现象, 可设置不合格工件的剔除或缺料检测机构, 在应用料斗作为储料装置的供料机构中, 有些工件在料斗中会出现相互挤压而形成拱形, 妨碍工件的流动, 为消除拱形, 可在料斗中设置搅动器。
2自动供料机构应满足的设计要求
1)送料快而准确 , 以提高包装机工作效率和包装质量。
2)供料平稳、无冲击 , 保证被包装工件或机构杆件不受损坏。
3)供料机构的适应范围广 , 以减少因产品规格变化而更改机构杆件的种类及停车时间。
4)机构简单 、工作可靠 , 以降低设计、生产及维修费用。
3自动供料机构的方案设计
由于产品的品种繁多 、形式多样 , 因此, 包装机自动供料装置的种类很多。本文以方便针包装机自动供料机构为例, 对细长杆类零件包装机的自动供料机构进行了方案设计。方便针的包装采用如图 1所示的形式, 首先将 6 支相同规格的方便针按规定的间隔排列并插在包装纸上, 然后再将包装纸装入透明的塑料盒或纸袋中。
方便针包装机供料装置需满足的具体要求是 :在包装机的每一工作循环中, 将 6 支方便针从料斗中送出, 并按规定的间隔 (4mm)排列。
根据上述设计要求和方便针的形状、尺寸特点对包装机自动供料机构进行了构思和设计, 并得到了四种设计方案, 方案示意图如图 2 ～ 图 5 所示。

图 1 包装形式

图 2 方 案 1

图 3 方案 2

图 4方案 3

图 5方案 4
4供料机构方案分析
在图 2所示的方案 1中自动供料机构的定量部分采用的是开有六个接针槽的做旋转运动的分针盘, 分针盘每旋转一周, 从料斗中带出 6 支针, 完成定量功能。当第一支针落入接针板的第一个导槽时, 接针板开始做等速运动, 与分针盘保持同步, 以保证其余的 5支针分别落入相应的导向槽中,   从而实现定位功能。根据包
装机机械运动循环图的要求, 通过合理地设计圆柱凸轮机构的廓线, 实现各执行机构的运动协调。与其他方案相比, 该方案结构较复杂, 但供料可靠性较高。图 3所示的方案 2结构最为简单, 其定位及定量功能均由作间歇运动的丝杠实现, 但由于传动系统必须包含间歇运动机构而使传动装置结构较为复杂。
图 4、图 5所示的方案 3、方案 4工作原理基本相同, 料斗的特殊结构实现了定量功能, 依靠圆柱凸轮机构实现各执行机构之间的运动协调。其差别主要 在于定位部分略有差异, 目的均是为了提高插针机构推杆的截面面积, 提高推杆刚度。方案 3采用串联式凸轮 -连杆机构组合系统推动接有 6 支方便针的接针板作往复移动, 并使 6支方便针分别落入插针导槽板的 6个导槽中, 为接下来的插针动作做好准备。在方案 4中, 同样采用串联式凸轮 -连杆机构组合系统推动接有 6支方便针的接针板作往复移动, 并在图 5所示位置停歇, 以便插针机构完成插针动作。除上述四种方案外, 还有其他方案可供选择, 如将料斗设计成往复摆动的形式等。
上述四种方案优劣的定量评价采用了评分法。
评分标准采用 10分制, “理想状态”取为 10分, “不能用”取为 0分, 具体评分标准如表 1 所示。方案的评价目标主要包括 :工作性能、制造及运行成本、运行可靠性, 取其加权系数分别为 0.5、0.2、0.3。对上述四种方案各项性能的评分如表 2所示。按加权法求各方案总分:
N1 =0.5 ×9 +0.2 ×6 +0.3 ×8 =8.1 N2 =0.5 ×8 +0.2 ×8 +0.3 ×9 =8.3 N3 =0.5 ×8 +0.2 ×7 +0.3 ×7 =7.5 N4 =0.5 ×8 +0.2 ×8 +0.3 ×6 =7.4
由于 N2 >N1 >N3 >N4, 故方案 2最佳, 方案 1也是比较好的设计方案。在确定机械系统总体方案时, 还应考虑供料机构与其他执行机构是否易于实现协调工作、在整个机器中所占空间大小及其工作位置是否合理、传动系统设计是否易于实现等因素。最终确定了方案 2为方便针包装机供料机构的最佳设计方案, 并以此为依据完成了结构设计。
5结语
本文对包装机自动供料机构的组成情况和基本要求进行了论述, 对方便针包装机供料机构进行了机构方案创新设计。提出了四种自动供料机构设计方案, 并分别对其工作原理及特点进行阐述。根据自动供料机构的具体设计要求, 采用评分法对得到的自动供料机构设计方案进行分析和评估, 从四种设计方案中选出一种比较可行的包装机自动供料机构设计 方案。

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