包装机械传动系统.ppt

包装机械传动系统设计包装机械传动系统设计机器组成有三大部分：原动机、传动系统、执行机构。机器组成有三大部分：原动机、传动系统、执行机构。传动系统传动系统传递运动和动力的中间装置；传递运动和动力的中间装置；影响机器结构的复杂程度和加工质量。影响机器结构的复杂程度和加工质量。本节介绍：本节介绍：一、一、传动系统的基本任务和功用传动系统的基本任务和功用二、二、传动系统的设计步骤传动系统的设计步骤三、三、传动链的设计传动链的设计四、四、执行件传动机构的设计执行件传动机构的设计五、五、传动机构组合方案的拟定传动机构组合方案的拟定六、六、传动系统实例传动系统实例.一、传动系统的基本任务和功用一、传动系统的基本任务和功用传动系统的两个基本任务或两方面作用：传动系统的两个基本任务或两方面作用：实现预期运动实现预期运动实现速度改变和运动形式的转变，使执行机构实现速度改变和运动形式的转变，使执行机构完成预定运动；完成预定运动；传递动力传递动力传递功率和扭矩到执行件。传递功率和扭矩到执行件。传动系统功用的具体表现：传动系统功用的具体表现：（1）起变速作用（多数需降速）；）起变速作用（多数需降速）；（2）转换运动形式）转换运动形式将原动机的旋转运动转换为执行机构要求将原动机的旋转运动转换为执行机构要求的运动形式：的运动形式：转动转动直线运动：可采用齿轮齿条、丝杠螺母、曲柄滑块、凸轮等机构。直线运动：可采用齿轮齿条、丝杠螺母、曲柄滑块、凸轮等机构。连续转动连续转动连续转动：可采用皮带、齿轮、链、蜗杆蜗轮等机构。连续转动：可采用皮带、齿轮、链、蜗杆蜗轮等机构。连续转动连续转动间歇转动：可采用棘轮、槽轮、蜗形凸轮等机构。间歇转动：可采用棘轮、槽轮、蜗形凸轮等机构。转动转动摆动：可采用曲柄连杆、偏心轮及凸轮机构。摆动：可采用曲柄连杆、偏心轮及凸轮机构。转动转动平面曲线或空间曲线运动：可采用双凸轮、双曲柄连杆或组合机构。平面曲线或空间曲线运动：可采用双凸轮、双曲柄连杆或组合机构。（3）传递功率和扭矩）传递功率和扭矩将原动机的动力传递到执行机构，使其将原动机的动力传递到执行机构，使其完成预期任务；完成预期任务；（4）改变自动机生产节拍）改变自动机生产节拍。二、传动系统的设计步骤二、传动系统的设计步骤（1）拟定运动方案）拟定运动方案（确定执行构件数、构件的运动、各运动间的关系）（确定执行构件数、构件的运动、各运动间的关系）；（2）确定各）确定各执行构件执行构件的运动参数；的运动参数；（3）绘制机构运动简图）绘制机构运动简图（包括选择机构类型、拟定组合方案）（包括选择机构类型、拟定组合方案）；（4）确定各）确定各执行机构执行机构的运动参数的运动参数（依据以上几点）（依据以上几点）；（5）确定和计算有关动力参数）确定和计算有关动力参数（力、扭矩、载荷强度等）（力、扭矩、载荷强度等）。三、传动链的设计三、传动链的设计传动链分：外联传动链和内联传动链；传动链分：外联传动链和内联传动链；每一运动必须且只能有一条外传动链，而内联传动链可有多条。每一运动必须且只能有一条外传动链，而内联传动链可有多条。概念概念选用传动选用传动功用功用设计时设计时主要考虑主要考虑组成组成外（联）传动链外（联）传动链内（联）传动链内（联）传动链联系动力源和自动机械主轴或分配轴联系动力源和自动机械主轴或分配轴主轴至执行机构的传动链，主轴至执行机构的传动链，决定加工特性和质量。决定加工特性和质量。可采用传动比不准确的传动副、摩擦可采用传动比不准确的传动副、摩擦传动、液压传动等；传动、液压传动等；不能用传动比不准确的传动副。不能用传动比不准确的传动副。（1）传递动力；）传递动力；（2）保证执行机构一定的转速和调速范围；）保证执行机构一定的转速和调速范围；（3）进行运动的起停、换向、制动。）进行运动的起停、换向、制动。（1）传递运动和功率；）传递运动和功率；（2）保证各运动之间严格的速）保证各运动之间严格的速比，完成运动间协调配合；比，完成运动间协调配合；保证要求的速度和传递的功率，对传动保证要求的速度和传递的功率，对传动精度无要求。精度无要求。保证传动精度，与执行件间保证传动精度，与执行件间的运动关系和循环图有关，常的运动关系和循环图有关，常受分配轴控制。受分配轴控制。变速、定比传动、操作控制等机构。变速、定比传动、操作控制等机构。变速机构有：分级变速和无级变速机构。变速机构有：分级变速和无级变速机构。药剂自动机为大批量生产，为便于调整、药剂自动机为大批量生产，为便于调整、简化传动等，常采用简化传动等，常采用无级变速无级变速。定比传动、凸轮、四杆、间定比传动、凸轮、四杆、间歇运动及各种组合机构等歇运动及各种组合机构等。内外传动链比较内外传动链比较四、执行件传动机构的设计四、执行件传动机构的设计执行件传动机构的选择：执行件传动机构的选择：满足加工工艺，同时考虑设计制造满足加工工艺，同时考虑设计制造。执行件传动机构选择原则：执行件传动机构选择原则：1）根据执行件运动特性（简单运动、复合运动等）根据执行件运动特性（简单运动、复合运动等）简单运动简单运动（转动、直线运动、摆动等）（转动、直线运动、摆动等）采用简单的摩擦、采用简单的摩擦、齿轮、偏心轮、凸轮、丝杠螺母、连杆等传动；齿轮、偏心轮、凸轮、丝杠螺母、连杆等传动；复合运动复合运动常需要组合机构来实现。常需要组合机构来实现。例图例图8-52）根据执行件运动精度）根据执行件运动精度（如运动规律要求等）（如运动规律要求等）要求严格要求严格常采用凸轮机构；常采用凸轮机构；反之反之较多采用单圆弧凸轮机构。较多采用单圆弧凸轮机构。3）根据执行件运动速率）根据执行件运动速率对中低速率对中低速率（200r/min）的执行件的执行件可采用凸轮机构；可采用凸轮机构；对高速对高速（200r/min）执行件执行件驱动机构常采用偏心轮机驱动机构常采用偏心轮机构构（运转平稳、无冲击）（运转平稳、无冲击）。图图8-5凸轮凸轮-蜗杆组合机构蜗杆组合机构.1-输入轴；2-凸轮；3-滚子；4-蜗杆；5-蜗轮五、传动机构组合方案的拟定五、传动机构组合方案的拟定按机器预期职能按机器预期职能合理选择传动机构合理选择传动机构组合安排。组合安排。组合传动方案时的基本要点：组合传动方案时的基本要点：1）尽量简化和缩短运动链）尽量简化和缩短运动链误差小、成本低、能耗少；误差小、成本低、能耗少；2）较高的机械效率：）较高的机械效率：机器的总效率机器的总效率=运动链中各环效率之积运动链中各环效率之积；3）合理安排传动机构顺序）合理安排传动机构顺序考虑运动形式、传递扭考虑运动形式、传递扭矩和速度等；矩和速度等；4）合理分配传动比）合理分配传动比注意传动比范围、转速和扭矩注意传动比范围、转速和扭矩等传动性能、及前小后大等分配原则；等传动性能、及前小后大等分配原则；5）安全性能）安全性能。六、传动系统实例六、传动系统实例例一例一 灭菌隧道烘箱的传动示意图灭菌隧道烘箱的传动示意图1）采用直流电机进行无）采用直流电机进行无级调速；级调速；2）根据传送带速度要求）根据传送带速度要求较低采用两级蜗杆蜗轮传较低采用两级蜗杆蜗轮传动进行减速；动进行减速；3）停机和手动操作控制）停机和手动操作控制采用电磁离合器采用电磁离合器4；4）主输送带和两侧输送）主输送带和两侧输送带的同步由两对圆锥齿轮带的同步由两对圆锥齿轮9的传动保证；的传动保证；5）该传动主要要求是运）该传动主要要求是运动速度动速度。例二例二 超声波安瓿清洗机传动示意图超声波安瓿清洗机传动示意图1）采用直流电机进行无级调速；）采用直流电机进行无级调速；2）根据清洗机速度要求采用蜗轮减速箱进行减速；）根据清洗机速度要求采用蜗轮减速箱进行减速；3）清洗机传动系统具有）清洗机传动系统具有1条外传动链和条外传动链和7条内传动链（参见图）；条内传动链（参见图）；4）各执行机构的动作）各执行机构的动作（针鼓转盘（针鼓转盘1间歇转动、进瓶斗间歇转动、进瓶斗18往复抖动、放瓶栅门往复抖动、放瓶栅门17往往返运动、安瓿引导器返运动、安瓿引导器16往复运动、推瓶板往复运动、推瓶板15往复运动、翻瓶器往复运动、翻瓶器14往复摆动、出瓶往复摆动、出瓶机构间歇运动）机构间歇运动）之间具有严格的运动和速比关系之间具有严格的运动和速比关系由分配轴控制由分配轴控制。例三例三 转盘式数粒机传动转盘式数粒机传动1）传动形）传动形式有：皮带、式有：皮带、齿轮、蜗杆齿轮、蜗杆蜗轮、凸轮蜗轮、凸轮及槽轮机构及槽轮机构等；等；2）系统中）系统中有定比传动、有定比传动、变速传动；变速传动；3）两执行）两执行机构机构转转盘和定瓶器盘和定瓶器之间的运动，之间的运动，要求协调配要求协调配合，由蜗杆合，由蜗杆轴控制轴控制。例四例四 电气电气-机械式间歇供料传动机械式间歇供料传动1）采用电气）采用电气-机械机械组合控制；组合控制；2）根据不同机构）根据不同机构速度要求具有多级速度要求具有多级减速装置；减速装置；3）通过偏心轮）通过偏心轮2、曲柄曲柄4等机构将分等机构将分配轴的连续转动转配轴的连续转动转为间歇往复摆动，为间歇往复摆动，再通过电磁离合器再通过电磁离合器5等使送料辊等使送料辊8单向单向间歇送料；间歇送料；4）各执行机构）各执行机构送料辊送料辊8、纵封、纵封器器22、切断器、切断器20、夹钳夹钳18等的运动由等的运动由分配轴控制分配轴控制。例五例五 安瓿灌封机主传动系统示意图安瓿灌封机主传动系统示意图.1-直流调速电机；直流调速电机；2-齿条前后左右凸轮；齿条前后左右凸轮；3-出瓶凸轮；出瓶凸轮；4，11-定位凸轮；定位凸轮；5-拉丝钳架上下拉丝钳架上下凸轮；凸轮；6-开闭钳凸轮；开闭钳凸轮；7-火头凸轮；火头凸轮；8-压瓶凸轮；压瓶凸轮；9-针架上下凸轮；针架上下凸轮；10-灌液凸轮；灌液凸轮；12-缺瓶止灌凸轮；缺瓶止灌凸轮；13-主轴；主轴；14，15-传动轴；传动轴；16-进瓶螺杆；进瓶螺杆；17-交接盘；交接盘；18-输送齿条输送齿条全自动胶囊充填机全自动胶囊充填机例六例六 全自动胶囊充填机全自动胶囊充填机 传动原理图传动原理图拨轮拨轮21-分度盘分度盘20-粉剂回粉剂回转盘转盘17；拨轮拨轮19-分度盘分度盘18-回转盘回转盘16(十二个工位十二个工位)；盘凸轮盘凸轮4-胶囊送进胶囊送进盘凸轮盘凸轮3-工位工位a-胶囊分离胶囊分离槽凸轮槽凸轮6-工位工位e-粉剂充填粉剂充填盘凸轮盘凸轮5-工位工位g-废囊剔出废囊剔出盘凸轮盘凸轮2-工位工位j-胶囊锁合胶囊锁合槽凸轮槽凸轮1-工位工位k-成品排出成品排出。包装机械的控制系统包装机械的控制系统包装机械是以自动供料、自动加工、自动输送等环节相包装机械是以自动供料、自动加工、自动输送等环节相联起来进行连续作业的机器；联起来进行连续作业的机器；组成自动机的各个环节都必须协调工作组成自动机的各个环节都必须协调工作每台自动机都须有一个准确可靠的控制系统每台自动机都须有一个准确可靠的控制系统（类似于人（类似于人类神经系统：操纵工作机的传动、各执行机构的动作顺序和时间、故障诊断类神经系统：操纵工作机的传动、各执行机构的动作顺序和时间、故障诊断和维护等）和维护等）。控制系统的完善程度常是自动机自动化水平的重要标志。控制系统的完善程度常是自动机自动化水平的重要标志。本节介绍：本节介绍：一、控制系统的一、控制系统的分类分类二、控制系统的二、控制系统的构成构成三、药物制剂机械三、药物制剂机械控制系统实例控制系统实例.一、控制系统的分类一、控制系统的分类控制系统种类繁多，根据被控制量是否被反馈，分开环控制系统种类繁多，根据被控制量是否被反馈，分开环控制系统和闭环控制系统；控制系统和闭环控制系统；按控制方式分为三类：按控制方式分为三类：机械程序控制系统机械程序控制系统行程控制系统行程控制系统数码电子程序控制系统数码电子程序控制系统.1、机械程序控制系统、机械程序控制系统按时间先后顺序发令的集中时序控制系统。按时间先后顺序发令的集中时序控制系统。发指令可采用：凸轮分配轴、转鼓、数字脉冲发生器等。发指令可采用：凸轮分配轴、转鼓、数字脉冲发生器等。机械程序控制的特点：机械程序控制的特点：（1）能完成任意工作循环；）能完成任意工作循环；（2）调整后动作顺序确定，机构不易干涉；）调整后动作顺序确定，机构不易干涉；（3）控制简单、工作严格稳定；）控制简单、工作严格稳定；但但（4）灵活性小；）灵活性小；（5）安全性不够，缺乏自检）安全性不够，缺乏自检。2、行程控制系统、行程控制系统按动作位移行程信号相互控制的控制系统。按动作位移行程信号相互控制的控制系统。行程控制的特点：行程控制的特点：（1）控制方式为）控制方式为“命令命令-回答回答-命令命令”，安全可靠；，安全可靠；（2）机动灵活（改动行程即可改变控制）；）机动灵活（改动行程即可改变控制）；但但（3）循环时间长，不适合高速自动机）循环时间长，不适合高速自动机。3、数码电子程序控制系统、数码电子程序控制系统用计算机和伺服电机控制各执行机构顺序协调动作。用计算机和伺服电机控制各执行机构顺序协调动作。数码控制的特点：数码控制的特点：（1）控制灵活机动；）控制灵活机动；（2）适应性广；）适应性广；（3）减少机械传动结构。）减少机械传动结构。包装机械的控制系统，多数兼有时序控制和行程控制。包装机械的控制系统，多数兼有时序控制和行程控制。DGA水针灌封机控制即是一典型水针灌封机控制即是一典型。二、控制系统的构成二、控制系统的构成控制系统主要组成：控制系统主要组成：输入装置、控制器和执行机构输入装置、控制器和执行机构。输入装置输入装置包括给定装置和检测装置：包括给定装置和检测装置：给定装置给定装置是人对机器下命令的装置是人对机器下命令的装置有手动发讯和程序发讯两种方式；有手动发讯和程序发讯两种方式；分稳定给定装置分稳定给定装置（如按钮、定位器等）（如按钮、定位器等）、程序给定装置、程序给定装置（如凸轮分配轴、（如凸轮分配轴、计算机键盘、磁盘等）计算机键盘、磁盘等）和跟踪给定装置和跟踪给定装置（如闭环控制中输入量的给定装置）（如闭环控制中输入量的给定装置）。检测装置检测装置是检测现场工作情况并以信息形式传给控制器的装置。是检测现场工作情况并以信息形式传给控制器的装置。控制器控制器是对给定指令和检测信号进行逻辑处理的、使被是对给定指令和检测信号进行逻辑处理的、使被控参数按某一规律变化的装置，它相当于人的大脑控参数按某一规律变化的装置，它相当于人的大脑.控制器控制器也称为调节器、数据处理装置或运算装置等。也称为调节器、数据处理装置或运算装置等。执行机构执行机构是根据执行指令忠实地执行动作的机构是根据执行指令忠实地执行动作的机构.按运动形式分，有直线式和回转式；按运动形式分，有直线式和回转式；按能源分，有电气式按能源分，有电气式（直流、交流、脉冲）（直流、交流、脉冲）、液压式、气动式、液压式、气动式。三、包装机械控制系统实例三、包装机械控制系统实例薄膜上商标位置由光电系统检测，信号经放大后去薄膜上商标位置由光电系统检测，信号经放大后去控制电磁离合器控制电磁离合器6；电磁离合器电磁离合器6根据有无色标到位信号而断电脱开或根据有无色标到位信号而断电脱开或继续运动，从而使薄膜准确停位和运动；继续运动，从而使薄膜准确停位和运动；该控制系统显然是控制商标纸定长切断的装置该控制系统显然是控制商标纸定长切断的装置。1-进给轮；进给轮；2-定位色定位色标；标；3-薄膜；薄膜；4-塑料塑料薄膜卷料；薄膜卷料；5-机器主机器主轴；轴；6-电磁离合器电磁离合器1、塑料薄膜位置控制系统、塑料薄膜位置控制系统2、膏剂灌装机商标对准控制系统、膏剂灌装机商标对准控制系统膏剂在灌装过程中，软管尾端在夹扁时，其平面必须与膏剂在灌装过程中，软管尾端在夹扁时，其平面必须与商标一致商标一致。灌装好的膏剂传送到管尾灌装好的膏剂传送到管尾端夹扁工位时被托起，并端夹扁工位时被托起，并由步进电机由步进电机4带动慢速旋转带动慢速旋转当软管上标记当软管上标记3与光电头对与光电头对准时，有色标记将无反射光，准时，有色标记将无反射光，光电接收头将发出信号光电接收头将发出信号放大、整形后，控制步放大、整形后，控制步进电机进电机4迅速停止转动迅速停止转动在此位置进行膏剂管尾端在此位置进行膏剂管尾端夹扁即能与商标面一致夹扁即能与商标面一致。灌装机上的商标对准控制系统采用光电控制：灌装机上的商标对准控制系统采用光电控制：3、回转式贴标机控制系统、回转式贴标机控制系统为保证贴标工艺过程完全自动完成，需要有可靠的控为保证贴标工艺过程完全自动完成，需要有可靠的控制系统制系统（圆圈中的字号代表控制系统中电气控制元件的序号）（圆圈中的字号代表控制系统中电气控制元件的序号）。本机控制系统工作原理为：本机控制系统工作原理为：主传动和进、出瓶装置的输送带的电机均由智能化的变频器主传动和进、出瓶装置的输送带的电机均由智能化的变频器2A1进行同步控制。进行同步控制。机器的实时运行速度是通过进、出瓶装置的输送带上的瓶流机器的实时运行速度是通过进、出瓶装置的输送带上的瓶流检测用接近开关检测用接近开关、对机器生产速度进行自动控制对机器生产速度进行自动控制。3xu 机器的贴标生产过程机器的贴标生产过程（包括止瓶控制、自动取标、打印等）（包括止瓶控制、自动取标、打印等）由由FX2系列系列可编程控制器进行自动控制，它是基于可编程控制的移位控制：可编程控制器进行自动控制，它是基于可编程控制的移位控制：当瓶子进入机器后，瓶位检测开关当瓶子进入机器后，瓶位检测开关检测到瓶子信号，此信号在检测到瓶子信号，此信号在开关开关产生的一连串移位信号的作用下，将依序向左移位，并在某产生的一连串移位信号的作用下，将依序向左移位，并在某一瓶位处发出信号，去控制相应电磁阀动作，完成瓶子从贴标到日一瓶位处发出信号，去控制相应电磁阀动作，完成瓶子从贴标到日期打印的整个生产过程期打印的整个生产过程。包装机械的功率包装机械的功率但这些功率一般无法准确计算，且多数包装机械负载但这些功率一般无法准确计算，且多数包装机械负载不大，所需功率较小不大，所需功率较小.包装自动机中电机功率包装自动机中电机功率一是取决于各机构完成加工工艺中消耗的有效功率；一是取决于各机构完成加工工艺中消耗的有效功率；二是取决于传动系统中消耗在摩擦上的功率；二是取决于传动系统中消耗在摩擦上的功率；三是取决于克服各种机构惯性而消耗的功率三是取决于克服各种机构惯性而消耗的功率.常采用类比法确定自动机功率，或先根据生产阻力初步常采用类比法确定自动机功率，或先根据生产阻力初步计算，再在实测后修正计算，再在实测后修正。