鋼桶卷邊封口機概述（3）

武漢金屬容器二廠 王霖

二、異形桶封口機

異形桶封口機多采用桶身旋轉式。其結構比圓桶封口機復雜。它除了同圓桶封口機一樣具有桶的主旋轉運動，軸向壓緊運動和；壓輪的直線，進繪運動之外，還必須具有壓輪相對于桶的仿形運動。

（一）仿形運動的含義和必要性。下面通過分析異形桶封口過程的特殊性來說明仿形運動。

圖7反映了圓桶和幾種異形桶在封口過程中，壓輪在進給的某一狀態時其位置應具有的變化。圖申O為桶旋轉中心，A點為壓輪在進給的某一狀態時與桶卷邊處的接觸點。由于圓桶旋轉時，旋轉半徑OA是不改變的（圖7a），故圓桶封口過程中壓輪只需逐漸向旋轉的桶作徑向逼近，壓緊，即作直線進給運動，就能使整個桶沿處得以卷封。然而，對于異形桶而言，因旋轉時旋轉半徑是變化的(圖7b，7c),為了實現封口，壓輪除了作直線進給運動之外，還必須隨桶的旋轉半徑的變化而沿進給方向作相應的往復直線運動，即異形桶封口的仿形運動。正是在這種進給運動和仿形運動的共同作用下，異形桶桶底（頂）與桶身才能實現卷封。

圖7 壓輪的仿形運動分析

（二）實現仿形運動的方法。實現異形桶封口的仿形運動一般采用凸輪機構。按其凸輪形式的不同，可分為內軌道式（即內接凸輪式）和外軌道式（即外接凸輪式）。下面分別介紹這兩種凸輪仿形機構的結構和原理。

1．內軌道式仿形。圖8為內軌道式凸輪仿形機構的結構簡圖。圖中靠橫為一端面具有凹槽的凸輪，此凹槽即為內軌道，內軌道的內、外圈與異形桶身為相似形（本例中為長方形）。靠模上固裝著封口壓盤。封口壓盤的外形與異形桶桶蓋的內周相同，以利于待封桶的套入。圖中滾輪位于靠模的內軌道內，并通過軸承和芯軸安裝于滑板上。滑板只能沿封口壓盤的某一徑向方向滑動。工作時，靠模和封口壓盤繞其軸心旋轉，位于封口壓盤上的待封口桶隨之旋轉，靠模通過內軌道和滾輪帶動滑板作往復直線運動。由于壓輪架安裝于滑板上，所以壓輪架上的壓輪會隨滑板一起作往復直線運動。這一運動隨桶的旋轉半徑的變化而變化。它使壓輪到旋轉的異形桶桶沿的距離保持不變，故為仿形運動。如果壓輪在作仿形運動的同時，又逐漸向桶沿靠攏作進給運動，那末，異形桶的封口就得以實現。

圖8 內軌道式仿形結構簡圖

1－封口壓盤；2－壓輪架；3－壓輪；4－滑板；5－滾輪；6－靠模；7－軸

以上談到的與仿形運動相配合的進給運動，可由多種傳動方式來實現，如棘輪機構、，凸輪機構、杠桿機構或液壓傳動等等。現以棘輪機構為例敘述這種進給運動。

圖9表示了棘輪進給機構與內軌道式凸輪仿形機構相配合，共同完成壓輪的仿形運動和進給運動的結構和原理。

圖9 仿形棘輪進給機構簡圖

1-靠模；2-封口壓盤；3-滾輪；4-封口壓輪；5-滑板；6-壓輪架；7-滾輪；8一棘輪；
9-擺桿；10－凸輪；11-彈簧；12－圓銷；13 -棘爪；14-軸

該圖滑板和壓輪獲得仿形運動的原理與圖8完全相同。為了獲得進給運動，滑板上安裝有軸14，軸14上固裝有凸輪10和棘輪8，擺桿9前端的孔滑套于該軸上，后端的長形槽活套在圓銷12上，圓銷又固裝于機架上棘爪13的支點裝在擺桿上。因此，借助于滑板的仿形運動（往復直線運動），擺桿會繞圓銷擺動（此時擺桿的縱洵位移通過其長形槽和圓銷的相對運動得到了補償），而擺桿的擺動能使棘爪撥動棘輪。靠模每轉一周，滑板作一次往復直線運動，棘爪就會撥動一次棘輪，凸輪即隨之轉動定的角度。當凸輪轉一個角度且其升程增加時，通過滾輪7壓輪架6被迫沿滑板上的導軌向左（即向待封桶）移動一小段距離。如果靠模不斷地旋轉，滑板就會不斷地作往復直線運動。這種仿形運動通過棘輪機構后，則使凸輪有規律地作間歇轉動，這樣，壓輪就能有規律向桶沿作間歇性的靠攏，從而完成進給運動。當凸輪轉動但升程不再增加時，壓輪停止進給。當凸輪轉至最小升程時，借助于彈簧11，壓輪架帶著壓輪向右回至初始位置。到此，整個進給運動結束。

本例中，驅動棘輪進給機構的動力來自于仿形運動，它不需單獨的動力。而且，該種機構比較簡單、緊湊.其缺點是調試比較困難，同時由于該機構進給運動是間歇的，所以進給不平穩，有時甚至有沖擊。

2．外軌道式仿形毒外軌道式凸輪仿形機構的基本原理見圖10，圖中靠模6是一個具有特殊輪廓的凸輪。叉架3的一端裝有封口壓輪1，另一端裝有滾輪5，滾輪5借助于彈簧的作用總是緊貼著靠模的輪廓（即外軌道）。叉架的中部鉸接于芯軸2上。工作時，靠模、封口盤和待封桶一起繞軸心旋轉。如果此時將芯軸的位置固定，那末，隨著靠模與滾輪接觸點B處的旋轉半徑的變化，滾輪的位置不斷變化，通過叉架的擺動，滾輪的每一位置都對應著封口壓輪的，一特定位置。而這一特定位置又是隨異形桶旋轉半徑的變化而變化的。它使封口壓輪到旋轉的異形桶桶沿距離保持不變，因而封口壓輪獲得仿形運動。當然，要獲得這一運動，必須設計相應的靠模輪廓即外軌道。從圖10可看出，靠模輪廓與異形桶或封口盤的形狀有很大差異，而且不問形狀和尺寸的異形桶，其靠模輪廓是不相同的口但是，只要根據異形桶的形狀和尺寸，并把滾輪、叉架、壓輪和靠模相互之間的運動關系搞清楚，就可用凸輪反轉法設計出靠模輪廓來。

為了提高封口卷層的精度，靠模最好設計得比封口盤大一些，以便靠模輪輪廓的誤差反映到封口卷層上較小。

如果設法使該圖中的芯軸沿機架上的導軌逐漸向桶的軸心方向靠攏，那末就能獲得與外軌道式仿形運動相配套的進給運動。

圖10 外軌道式仿形原理

1－封口壓輪；2－芯軸；3－叉架；4－封口盤；5－滾輪；6－靠模

3．內、外軌道式仿形機構的比較。從靠模的設計而言。內軌道式優于外軌道式。因為內軌道式中靠模凹槽的形狀與異形桶的橫斷面為相似形，所以靠模容易設計，而外軌道式中靠模輪廓完全不同于異形桶，它必須根據桶形由壓輪、滾輪及叉架等構件的相對位置和運動，用凸輪反轉法逐點求得，因此很麻煩且不易求得準確的輪廓。

但從磨損和修磨來看，外軌道式修磨比較方便，而內軌道式滑道的內、外側面都易磨損，且磨損后不易修磨。

（三）異形桶封口機圖例。為較全面地了解異形桶封口機的工作原理和過程，現以一整臺封口機為例加以說明。圖11為一臺單頭立式異形桶封口機，該機的仿形機構采用內軌道式，進給機構為凸輪一杠桿式，軸向壓緊則為氣動式。現將整機的工作過程簡述如下：

圖11 異形桶單頭立式封口機傳動圖例

1－氣缸；2－軸承；3－尾盤；4－頭道封口壓輪；5－彈簧；6－壓輪架；7－滑板；8－叉形桿；9－滾輪；10－滑塊；11－滾輪；12－頭道凸輪；13－鏈輪；14－大皮帶輪；15－鏈輪；16－鏈輪；17－減速器；18－滾輪；19－機架；20－張緊鏈輪；21－封口盤；22－靠模；23－道凸輪；24－鏈輪；25－皮帶輪；26－軸；27－軸承；28－聯軸節；29－軸；30－錐齒輪；31－軸承；32－主軸；33－錐齒輪；34－封口壓輪；35－電動機；36－皮帶輪道

1．軸向定位。首先待封口桶（圖中為圓形桶）套于封口盤21上，然后使氣缸1中的活塞下行，尾盤3則壓住桶。

2．主旋轉運動。電動機35通過一級皮帶傳動使軸26旋轉，再通過聯軸節28，使軸29旋轉c該軸上固裝的錐齒輪30與主軸32上的錐齒輪33嚙合，則使主軸轉動。此時，主軸上固裝的靠模22和封口盤21也隨之轉動。若將待封口桶裝于封口盤上，待封桶則獲得了主旋轉運動。

3．仿形運動。由于滑板7的一端安裝著滾輪18,而滾輪18位于靠模22的內滑道里，因此，旋轉的靠模能使滑板沿著機架上的導軌作左右平移。壓輪架6裝于滑板上，故壓輪4獲得直線仿形運動。圖中左右對稱安裝有兩套仿形機構，以滿足頭、二道封口的需要。

4．頭道壓輪的進給。該機的進給機構采用了單獨的動力。由電動機通過小皮帶輪帶動大皮帶輪14旋轉。皮帶輪14的軸為減速器17的輸入軸，其輸出軸上裝有鏈輪16,通過鏈條使鏈輪13旋轉。因凸輪12與鏈輪13共軸，所以凸輪12被帶動旋轉。當凸輪升程增加時，則可通過滾輪11推動滑塊10沿機架的垂直導軌向上移動。此時滑塊10的上平面向上推動滾輪9而使叉形桿8繞其支點作順時針擺動。因叉形桿的上端鉸連于左壓輪架6上，左壓輪架則向右平移，其上的頭道壓輪4獲得了進給運動。當凸輪12轉過最大升程后，壓輪不再進給。凸輪轉至最小半徑時，滑塊10靠自重下移，同時，左壓輪架彈簧5的作用回到最左位置，叉形桿則逆時針擺動，滾輪9回到滑塊10上。

值得注意的是，工作中滾輪9的運動是一合成運動，一方面凸輪9同滑板7一起作仿形運動，即作左右移動，另一方面它又繞叉形桿的支點作上、下擺動，以使封口壓輪獲得進給運動。

5．二道壓輪進給。當頭道壓輪進給結束后，三道壓輪34開始進給。二道壓輪進給的動力也來源于帶動頭道壓輪進給的電動機。由于與鏈輪13共軸的，除了凸輪12外，還有鏈輪15，它又通過鏈條使鏈輪24旋轉，同鏈輪24共軸的凸輪23則隨之旋轉。與頭道壓輪獲得進給的道理相同，旋轉的凸輪23使二道壓輪獲得了進給運動。

6。取桶。當二遭壓輪進給完畢并回位后，主旋轉運動停止，氣缸1中的活塞上行，尾盤3上升，已封口桶則可取出，到此一個循環結束。