0. 引言

硬盒包装机组是目前我国烟草行业应用最广泛的一种硬盒包装机。因该设备为上世纪 年代研制的，年我国大量引进该型设备，由于该设备研制年代久远，自动化程度不高，为了提高设备自动化程度和效率，国内各大烟厂均对其控制系统进行了不同程度的技术改造，比如加装内衬自动拼接功能，通过技术改造实现内衬纸在不停机情况下自动拼接。但加增这一功能后内衬纸余量检测摆臂却没有实现自动切换，每次自动拼接后需要人工进行切换，无形增加了操作人员的劳动强度，同是因为内衬纸余量检测摆臂位置直接控制内衬纸自动涂油装置涂油毛刷的切换，如果一旦切换摆臂不及时或暂时忘记切换，会造成内衬纸拉片图案偏移或折叠不好等量缺陷的产品，因此对检测摆臂自动切换进行研制。

1. 方案选择

通过控制气动元件完成对内衬纸检测摆臂的自动

切换。此方案采用原机自带气源，加装旋转气缸以控制摆臂来回摆动。气路控制方面，气压传动具有响应速度高，运行稳定，并具有一定的缓冲效果。在电气控制方面，通过编程控制摆臂自动切换，编译程序简介，电路连接简单。

2. 机械改进部分

如图所示，图中机械部件有联轴器、旋转气缸、定位支架、底板、摆臂、摆臂轴等，整套装置由底板安装在机身顶板上。调整旋转气缸轴、联轴器、摆臂轴位置，使三者同轴，通过联轴器将旋转气缸扭矩传至摆臂轴，使摆臂随气缸轴转动。

1. 1. 旋转气缸选型

根据负载性质估算摆动气缸承受的力矩，负载可分为静负载、阻性负载和惯性负载。因该设计摆动气缸是以一定的转速带动负载做往复摆动运动。所以其所承受的力矩按惯性负载计算。

即

J-惯性负载的转动惯量；

α-设负载作等加速度运动；转角；

转过时的摆动时间。

惯性负载的转动惯量计算，把整个摆臂看成摆杆予以计算，测出整个摆臂装置质量m=2.15kg，摆臂长度L=0.3m。

则

负载加速度的计算，内衬纸切换时测出摆臂摆动角度为165°，所用时间为1.2s。

②按负载性质选择负载率，摆动气缸的负载率η=M，M0-摆动气缸的有效输出力矩（N·m）。

对于惯性负载在到之间选取。取值与摆动速度大小有关，摆动速度快应取小值，为了确保有效输出力矩足够大，此处取η=0.1。即。

用量角器测量摆臂在左右切换时极限位置夹角α=，则气缸所需最小夹角 。根据0、摆动角度以及供压，选择叶片式摆动气缸，其具有旋转角度可调，动作灵敏、可靠等特点。表为叶片摆动气缸的相关参数。从表可知，此气缸最大旋转角度、转矩均满足要求。

图4

表1

图2

图3

图5

1. 2. 联轴器选型

联轴器连接旋转气缸轴与摆臂轴，起传递扭矩作用。选择挠性联轴器（图所示）能补偿摆臂轴、气缸轴两轴线相对位移并具有缓冲减震作用。根据气缸轴径、摆臂轴径、气缸额定转矩，选择的联轴器LM-40-12-15，相应参数见表2。

表

1. 3. 固定支架与底板设计

根据旋转气缸外观尺寸设计支架图 与底板图，结构图、图所示，将气缸固定孔、支架固定孔设计成腰孔，便于安装旋转气缸时调整旋转气缸轴与摆臂轴的同轴度。

1. 4. 滚轮套的设计

滚轮套的作用主要有两点：一由于旋转气缸在摆动过程中，会与内衬纸卷发生碰撞，损坏内衬纸。安装滚轮套，有助于增加接触面积，可缓解对内衬纸的冲击。二在摆臂

图9

自动切换后，旋转气缸两侧均不供气。摆臂在重力的作用下要能够随内衬纸卷半径变小而慢慢下落。由于旋转气缸其内腔壁与叶片密封性较好，气缸转动过程中，存在一定阻力。安装滚轮，对摆臂配重，有助于摆臂自由下落。根据以上两点要求，选择耐磨性较强的尼龙材料，根据摆臂滚轮外径设计出滚轮套，结构、尺寸如图7。