医用棉签卷棉机机构设计

医用棉签卷棉机机构设计

07医用棉签卷棉机机构设计

一、设计题目

医用棉签卷棉机的运动方案及机构设计

医院应用的棉签日耗量很大，以往均由医护人员在值班间歇中用手工卷制，工作量很大，拟用机器代替手工卷制棉签。

二、原始数据及设计要求

(1)棉花:条状脱脂棉，宽25~30 mm，自然厚4~5mm。

(2)签杆:医院通用签杆，直径约3mm，杆长约70mm，卷棉部分长约20~25mm。

(3)生产率:每分钟卷60支，每支卷取棉块长约20~25mm。

(4)卷棉签机体积要小，重量轻，工作可靠，外形美观，成本低，卷出的棉签松紧适度。

三、工艺分解与方案设计

按照医院用棉签的手工卷制方法，应有取棉、揪棉、取签、卷棉四个动作。用机器卷制棉签时，仿照手工方式进行动作分解，可粗分为:定量送棉、压(夹)棉、揪棉、送签和卷棉等工艺动作。下面就依此工艺动作为例，介绍构思机构方案的过程。

1(送棉

将条状棉通过机构定时、适量送入压(夹)棉、揪棉机构。输送的对象是柔软的棉花，如果采用直线送进方式，则送棉机构必须有持棉和直线、间歇、定长送进等功能。持棉的方式可用带刺构件走直线轨迹段时把棉条拉向前进，定非直线段时从棉条中退出;也可如图2(37所示用两滚轮压紧棉条、对滚送进等方式。前者在带刺构件脱出时，要把棉条压住;后者要实现间歇送进，需与间歇运动机构，如棘轮机

构、槽轮机构或不完全齿轮机构等连接。实现间歇运动的机构还有不少图例，见附录三。

2(揪棉

用手工方式揪棉时，首先要用两只手的拇指和食指分别在两处捏紧，然后相对拉扯，揪下定长的条棉。用机器实现这个动作时，可将条状棉的原料端压紧在固定面上，然后在另一端既实现压紧又实现拉扯动作，前者称压棉动作，后者称揪棉动作。实现这些动作的机构必须有以下几个功能:

图2.37 滚轮送棉机构

(1)完成压棉动作的机构，其压头对条棉有一定的压力，并且要将压力保持一定的时间，使揪棉时，压头下的条棉不致滑移;

(2)完成揪棉动作的机构，其压头一方面有压紧条棉的功能，又要使压头在保持压紧力的状态下有向某个方向运动的可能，以完成揪棉动作;

(3)采用适当的压头形式，使条棉容易揪断;

(4)条棉厚薄不匀时，机构能自动调整压紧力，或者揪棉时发现压紧力不够，要能加以调节。

图2.38、2.39中介绍了几种实现压棉和揪棉动作的机构。图2(38中的凸轮1是主动件，构件3由凸轮带动实现压棉动作，并依靠凸轮轮廓的圆弧段使压紧状态能保持一定时间。图2.38只实现压棉动作，c、d中的构件5、 6同样在凸轮带动

下将条棉4压紧，并实现揪棉动作。图c是靠5、6对滚揪断条棉，图d是5、6压紧后一起下沉，将条棉揪断。图2.39所示为实现揪棉动作的机构。图2.39a所示爪轮1上的爪2转到与支承在弹簧5上的滚轮3压紧条棉4后，爪轮继续转动并压缩弹簧5，使条棉受到的压紧力增大，当转过一定角度时，条棉被揪断。当轮爪与滚轮分离时，被揪下的棉块落入下面的导棉槽中，待签杆来卷，此时，滚轮在弹簧力作用下恢复原位，进入下一个工作循环。导棉槽的形状有圆弧形和直线形两种，其作用是保证签杆与揪下的棉块相遇，并保证卷棉时棉签头部卷得圆滑，棉卷有适当的松紧度，即卷棉时导棉槽要给棉块以适当的阻力。导棉槽由设计者自行设计。

图2.39b中，嵌入两爪轮1和3的两块橡胶块2相遇时，将条棉4夹在其间，靠弹性压紧，继续转动时，搞条棉揪断。

图2.39c是由两条齿形带1和带轮3组成。当齿形带紧边的外凸部分相遇时，夹紧条棉，在继续运动中揪断。

(a) (b)

(c) (d)

图2.38 实现压棉和楸棉动作的机构

(a) (b) (c)

图2.39 实现楸棉动作的机构

3(送签

在揪下的棉块落入导棉槽后，将签杆送至导棉槽上方与棉块接触。要使一堆签杆分成一根一根送至确定位置，有不少办法，常见的方法是将一堆签杆放入漏斗状的签箱1中，如图2.40所示。由漏斗口限制签杆2只能一根一根地通过，再由漏斗口下的输送构件3签杆一根一根地送走。为防止斗内签杆相互挤卡住，所以可设法使漏斗振动，或用其它方法使斗内签杆获得松动的机会，从而使签杆能顺利地漏出斗口。

图2.40 签杆分送装置

4(卷棉

将签杆送至导棉槽中与棉块相遇时，签杆随即作自转，将棉块卷上签杆;或使签杆一边自转、一边沿导棉槽移动完成卷棉动作。图2.40所示机构即是实现后一种动作形式的方案。图2.40a为签杆2由漏斗形签箱漏入卷轮3的槽中以后，即被轮3带离签箱，进到与静止摩擦片4接触后，在摩擦力作用下签杆一面前进，一面自转，此时签杆外露在卷轮外的头部(约长25mm)与导棉槽中的棉花相遇，且有一定的压紧力，从而完成卷棉动作。图2.40 b是用有槽的带3分取签杆，5为静止摩擦片，因为带是挠性体，所以下面用托板7支承，使签杆能与板5压紧，产生摩擦而自转。

5(方案总成——总体布置

实现各工艺动作的机构方案选定以后按照操作方便，运动链短，调整、维修方便，体积小，外形美观等要求合理布置各机构的位置，称为总体布置。

因2(41所示为一种布置方案。送棉机构(?)采用槽轮机构1-2和辊轮3—4串联;选自图2.38b的凸轮机构(?)实现压棉动作;机构(?)选自图2(39a，它实现揪棉动作构件5为导棉槽，送签和卷棉动作是由机构(V)(选自图2.40a)和导棉槽5共同实现的;机构IV是由凸轮盘7和签箱6组成的凸轮机构，使签箱振动。各机构主动轴之间用齿轮或链条传动连接，保证送棉一次，揪棉一次，卷签一个。

图2.41 卷棉签机机构布置方案

机构的主要参数大致选取如下:槽轮机构用单销四槽，中心距约50 mm;辊轮直径根据送棉长度和辊轮转角确定，约取直径D,30 mm;凸轮机构的升程，根据条棉被压紧后的厚度再加调压结构裕量选取约10 mm，凸轮轴径取d,12mm;机构I中爪