735 全自動智能貼標(biāo)機(jī)設(shè)計(jì)

1、摘 要本設(shè)計(jì)主要介紹了一種包裝機(jī)械，貼標(biāo)機(jī)的工作原理及貼標(biāo)裝置主要零部件的設(shè)計(jì)過程，對其傳動系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)校核，且對供送、分瓶和貼標(biāo)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。本次設(shè)計(jì)主要用于貼圓柱身瓶的不干膠標(biāo)簽。該機(jī)適用于食品、調(diào)味品、藥品、酒類、油品、化裝品等其他行業(yè)的各種圓瓶貼標(biāo).其特點(diǎn)是能夠完成自動貼標(biāo)、撫平等工作，生產(chǎn)效率高。整機(jī)以精巧的設(shè)計(jì)，除去機(jī)械上不必要的復(fù)雜與笨重，以套裝式組立保養(yǎng)和維修無需專業(yè)人才即可完成，需要更換產(chǎn)品時(shí)，只要簡單的調(diào)整,便可立刻上線生產(chǎn)。主要技術(shù)特點(diǎn)：輸瓶帶與本機(jī)同步驅(qū)動全自開工作進(jìn)度控制，機(jī)電一體化的技術(shù)保證了貼標(biāo)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠和高效。關(guān)鍵詞：自動，貼標(biāo)ABSTRACTThis

2、design has chiefly been introduced one kind of packing machinery, and the work principle of mark machine reaches and labelingdevice chiefly design process of parts, design the school and examine to his transmission system, andfor thedeliveryof, sub-bottleand labelingforthe design calculation .the ma

3、jor paper nature that is used to paste the cylinder body bottle of this design. The machine is suitable for food, spices, drugs, alcohol, oil, cosmetics and other industries of various circles bottle paste labeling.The characteristic of this machine is accomplish pasting voluntarily marking and comf

4、orts equal work, and production efficiency is high. The machine is exquisitely designed, remove the unnecessary complexity and cumbersome, to suit type group made maintenance and repair without professionals to finish, when need to change the products, just need simple adjustment, can on-line produc

5、tion. The major technology characteristic: Losing the bottle belt control with the full automatic working rate of progress of synchronical drive of this machine, and mechatronicslabelingtechnology ensuresaccurate, stable, reliable and efficient. Key words: Automation, Labeling目 錄第一章 緒論-1貼標(biāo)機(jī)背景和開展-21.

6、2本課題的目的和意義-31.3本課題的設(shè)計(jì)要求-3第二章 傳送帶設(shè)計(jì)-4滾筒選型-42.2選擇電機(jī)-4分配傳動比-6傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)的計(jì)算-6蝸桿傳動的設(shè)計(jì)-72.6輸入軸設(shè)計(jì)計(jì)算-92.7輸出軸設(shè)計(jì)計(jì)算-112.8減速器的潤滑與密封的選擇-122.9減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸-13第三章 分瓶裝置設(shè)計(jì)-14分瓶步進(jìn)電機(jī)選型-14第四章 放標(biāo)裝置設(shè)計(jì)-16收標(biāo)步進(jìn)電機(jī)選型-164.2 同步帶設(shè)計(jì)-17第五章 貼標(biāo)裝置設(shè)計(jì)-205.1貼標(biāo)運(yùn)動數(shù)學(xué)模型與參數(shù)設(shè)計(jì)-205.2滾貼步進(jìn)電機(jī)選型-20第六章步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器和傳感器的選擇-236.1步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器的選擇-236.2 傳感器的選擇-25第七

7、章PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-277.1貼標(biāo)機(jī)控制要求-277.2控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案-277.3 PLC類型選擇-277.4 PLC的I/O分配-287.5 PLC控制流程圖-297.6 PLC控制程序-307.7 外部接線圖-31文獻(xiàn)參考-32致謝-33緒論1.1 貼標(biāo)機(jī)背景和開展貼標(biāo)機(jī)是將是標(biāo)簽粘貼到包裝容器的特定的機(jī)械設(shè)備，一般在包裝作業(yè)的最后進(jìn)行。標(biāo)簽對商品有說明和裝飾作用，同時(shí)便于商品的銷售與管理。標(biāo)簽上的商標(biāo)、商品的規(guī)格及主要參數(shù)、使用說明與商品介紹，是現(xiàn)代包裝不可缺少的組成局部。貼標(biāo)機(jī)的種類很多，功能各異，但根本原理都是相似的。自動貼標(biāo)機(jī)是以粘合劑把紙或標(biāo)簽粘貼在規(guī)定的包裝容器上的設(shè)備

8、。 貼標(biāo)機(jī)的作用：可完成平面粘貼，包裝物的單面或多面粘貼，柱面粘貼，局部或全部粘貼，凹陷及邊角部位粘貼等各種作業(yè)貼標(biāo)機(jī)產(chǎn)品的型式分為直線式 HYPERLINK :/ ycbzjx /hzycpro2.shtml 貼標(biāo)機(jī)和回轉(zhuǎn)式貼標(biāo)機(jī)。貼標(biāo)機(jī)的功能特點(diǎn)：適用范圍廣：既能實(shí)現(xiàn)方瓶/扁瓶(滿瓶狀態(tài))的側(cè)面(平面)單張貼標(biāo)/拐角撫標(biāo)，還能實(shí)現(xiàn)圓瓶周向定位單張/雙張貼覆功能 獨(dú)特的分料機(jī)構(gòu)，確保與生產(chǎn)線聯(lián)機(jī)使用時(shí)的可靠、有效分料 獨(dú)特的拐角扶標(biāo)機(jī)構(gòu)確保方瓶三側(cè)面拐角貼標(biāo)平整、不起皺 既能單機(jī)使用，又能與生產(chǎn)線配合使用中國貼標(biāo)機(jī)的生產(chǎn)開展過程可分為三個階段 ： 一 從20世紀(jì)80年代末到1994年為第一階

9、段。 這個階段主要是引進(jìn)、仿制國外已淘汰的功能不全的貼標(biāo)機(jī)。當(dāng)時(shí)幾個貼標(biāo)機(jī)生產(chǎn)廠家只能生產(chǎn)貼二標(biāo) ( 頸、身標(biāo))的貼標(biāo)機(jī)，一種是型號為12-2-16回轉(zhuǎn)式貼標(biāo)機(jī)，一種是型號為15-46回轉(zhuǎn)式貼標(biāo)機(jī)。這些國產(chǎn)機(jī)器根本上還可以滿足要求。由于國產(chǎn)設(shè)備在功能、性能、外觀和貼標(biāo)質(zhì)量方面與進(jìn)口設(shè)備相比差距太懸殊 ，對進(jìn)口設(shè)備不可能產(chǎn)生任何威脅。 二、從1995年至2001年為第二階段。這個階段是中國貼標(biāo)機(jī)生產(chǎn)的提升階段。一是貼標(biāo)速度的提升，從24000瓶/時(shí)提升到33900瓶/時(shí)，二是貼標(biāo)功能的提升，從貼二標(biāo)(頸、身標(biāo)) 提升到貼四標(biāo)，即同時(shí)可貼頭、頸、身、背標(biāo)。各貼標(biāo)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)一方面研究在原二標(biāo)機(jī)上增設(shè)

10、貼頭標(biāo)和背標(biāo)的功能，另一方面也積極研發(fā)四標(biāo)貼標(biāo)機(jī)。 三、 從2002年至今為第三階段。 這個階段是中國貼標(biāo)機(jī)技術(shù)成熟階段，是中國貼標(biāo)機(jī)歷史上的一個重大轉(zhuǎn)折 點(diǎn)。這幾年，國產(chǎn)貼標(biāo)機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)在互相競爭的同時(shí)，也形成了與國外貼標(biāo)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)競爭的態(tài)勢，在競爭中提高、在提高中開展在開展中創(chuàng)新，在創(chuàng)新中壯大，逐步完成了一個“質(zhì)飛躍。2002年9月，平航自主研制出PH400-8-8P( 生產(chǎn)能力50900瓶/時(shí)) 的高速回轉(zhuǎn)式貼標(biāo)機(jī),該機(jī)在北京“2002中國國際啤酒、飲料制造技術(shù)及設(shè)備展覽會 上一亮相,立即引起了業(yè)內(nèi)的轟動。2003年,平航PH4088高速回轉(zhuǎn)式貼標(biāo)機(jī)獲4項(xiàng)國家實(shí)用新型專利。該工程于200

11、4年8月在浙江金華市通過科技成果鑒定(到目前為止,仍是全國唯一通過省級鑒定的國產(chǎn)貼標(biāo)機(jī))。該工程榮獲2005年度廣東省科技進(jìn)步二等獎。被列為“2005年國家重點(diǎn)保護(hù)工程，得到了同行的首肯。包裝機(jī)械貼標(biāo)機(jī)的主要產(chǎn)品有：不干膠貼標(biāo)機(jī)，套標(biāo)機(jī)，圓瓶貼標(biāo)機(jī)，啤酒貼標(biāo)機(jī)，半自動貼標(biāo)機(jī)，全自動貼標(biāo)機(jī)，自動貼標(biāo)機(jī)，貼標(biāo)簽機(jī)，自動粘貼標(biāo)簽機(jī)。這些產(chǎn)品可完成平面粘貼，包裝物的單面或多面粘貼，柱面粘貼，局部或全部圓筒粘貼，凹陷及邊角部位粘貼等各種貼標(biāo)。不干膠貼標(biāo)是近年來貼標(biāo)的最常見的形式，其技術(shù)也正在飛速地提高。對生產(chǎn)企業(yè)而言，無論從貼標(biāo)生產(chǎn)設(shè)備，還是從不干膠標(biāo)簽與待貼瓶體的本身，都將會提高更高的要求。不干膠標(biāo)簽

12、在日化行業(yè)的應(yīng)用及開展是同日化行業(yè)的整體開展結(jié)合在一起的?？傮w說來有兩大開展趨勢：1， 首先日化產(chǎn)品對不干膠標(biāo)簽的需求量將保持快速增長一方面日化行業(yè)自身開展非常迅速，眾多知名跨國公司的進(jìn)入，同時(shí)一大批國內(nèi)大型產(chǎn)業(yè)集團(tuán)的形成也說明了這一點(diǎn)，這些大公司產(chǎn)量大，自動化程度高，對適合快速自動貼標(biāo)的不干膠標(biāo)簽將有很大需求。另一方面洗滌類產(chǎn)品是日化行業(yè)的主要組成，現(xiàn)在液化洗滌產(chǎn)品已經(jīng)是行業(yè)趨勢，很多原來生產(chǎn)固態(tài)洗滌產(chǎn)品的企業(yè)現(xiàn)在都已經(jīng)投資了大規(guī)模的液體洗滌產(chǎn)品的設(shè)備來生產(chǎn)液體洗滌類產(chǎn)品，這對適合各種瓶體的不干膠標(biāo)簽的需求將起很大的推動作用。2， 其次日化產(chǎn)品對不干膠標(biāo)簽的需求層次將更高，同時(shí)材料更加多樣化

13、一方面，日化行業(yè)自身在開展生產(chǎn)自動化程度將越來越高，那么對不干膠標(biāo)簽的需求將更多來自適合自動貼標(biāo)的卷筒不干膠標(biāo)簽，這就需更多的輪轉(zhuǎn)印刷設(shè)備與其配合，適合手工貼標(biāo)的單張不干膠標(biāo)簽將更大程度上局限于大容積的家用洗滌用品上。另一方面日化生產(chǎn)企業(yè)將更為集中，日化產(chǎn)品的整體層次得到提高，局部知名品牌的產(chǎn)品將占有較大的市場份額。這些日化產(chǎn)品將需要質(zhì)量好，層次高的不干膠標(biāo)簽來適應(yīng)其產(chǎn)品的包裝要求。薄膜產(chǎn)品將得到更多的使用，透明的，無標(biāo)簽感覺的超薄型薄膜材料在今后幾年會是其中一種趨勢。國內(nèi)外不干膠貼標(biāo)機(jī)，其工作原理均大同小異，都是以標(biāo)簽剝離轉(zhuǎn)移加滾壓貼之而成，但其在控制與制造上卻不盡相同。一般不干膠貼標(biāo)機(jī)由標(biāo)

14、簽機(jī)構(gòu)、滾貼機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、機(jī)架和控制系統(tǒng)等組成。不干膠貼標(biāo)機(jī)按瓶子狀態(tài)分立式、臥式；按送標(biāo)速度分低速、中速、高速；按被貼容器特性分圓瓶、扁瓶、方瓶、長瓶等(異形瓶在制藥工業(yè)較少)；按貼面要求分單面貼、雙面貼；按標(biāo)簽特性分一般標(biāo)簽、透明標(biāo)簽。1.2 本課題的目的和意義采用不干膠卷筒貼標(biāo)紙，貼標(biāo)采用滾貼方式，配制自動送瓶和收瓶裝置，一次完成放瓶、貼標(biāo)及收瓶程序，還可配備印字機(jī)同步完成標(biāo)簽打印，是現(xiàn)代的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有優(yōu)良和可靠的工作性能。不干膠貼標(biāo)機(jī)具有清潔衛(wèi)生、不發(fā)霉，貼標(biāo)后美觀、牢固、不會自行脫落，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。1.3 本課題的設(shè)計(jì)要求產(chǎn)品范圍外徑 12 100mm ；高度

15、 30 200mm；適用標(biāo)簽范圍高 15 100mm 長 20 300mm ；生產(chǎn)能力50 100 瓶 / 分鐘。傳送帶設(shè)計(jì)滾筒選型根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB988-91帶式輸送機(jī),滾筒根本參數(shù)與尺寸，如圖2-1所示。圖2-1滾筒根本參數(shù)與尺寸根據(jù)上圖，選擇輸送帶帶寬為300mm，直徑為200mm的滾筒。由同類產(chǎn)品可知拉力F=1500N，選擇輸送產(chǎn)品速度為。選擇電動機(jī)選擇全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機(jī)，電壓380，系列。 電動機(jī)所需工作功率： 式中-工作所需功率-從電動機(jī)到傳送帶之間的傳動總效率工作機(jī)所需要功率為： 式中是工作機(jī)所受在牽引力 是皮帶運(yùn)動速度傳動裝置的總效率為：按機(jī)械設(shè)計(jì)

16、課程設(shè)計(jì)書表10-2確定各局部效率：聯(lián)軸器效率兩個0.99，滾動軸承效率3對蝸桿傳動效率2頭0.8傳動滾筒效率于是 0.73那么求得電動機(jī)所需工作功率： 因載荷平穩(wěn)，電動機(jī)額定功率略大于即可，由Y系列電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，并根據(jù)以上所算：選滾筒軸轉(zhuǎn)速：蝸桿頭數(shù)為2時(shí)，傳動比=1532 于是電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可選范圍為： =(1532)= r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有： 1000，1500綜合考慮各方面的因素查表后選擇的電動機(jī)為選用同步轉(zhuǎn)速1000r/min，滿載轉(zhuǎn)速的Y90L-6型電動機(jī)。其主要參數(shù):額定功率PKW同步轉(zhuǎn)速r/min滿載轉(zhuǎn)速r/min10009102.02.2電動機(jī)的相關(guān)尺寸：中心高

17、H外形尺寸底角安裝尺寸AB地腳螺栓孔直 徑 K軸 伸尺 寸DE鍵公稱尺 寸Fh903352419014012010245087分配傳動比 由選定的電動機(jī)滿載的轉(zhuǎn)速和 工作機(jī)的轉(zhuǎn)速可以傳動裝置總傳動比為：分配傳動裝置各級傳動比減速器的傳動比為=因?yàn)檫@是個單級傳動，只有蝸桿傳動，所以不用再分配。傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)的計(jì)算 蝸桿傳動的設(shè)計(jì)選擇蝸桿傳動類型根據(jù)GB/T10085-1988推薦，采用漸開線蝸桿ZI傳動選擇材料考慮到蝸桿傳動傳遞的功率不大，速度中等，故蝸桿用45鋼，希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為4555HRC；蝸輪選鑄錫磷青銅砂模鑄造，為了節(jié)約貴重有色金屬，僅

18、齒圈用青銅制造，而輪芯可用灰鑄鐵HT100制造。按齒輪接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)求中心距： 作用在蝸輪上轉(zhuǎn)距確定載荷系數(shù)K 因?yàn)楣ぷ鬏d荷平穩(wěn)，故取載荷分布不均勻系數(shù) , 由表11-5選取使用系數(shù) ,由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，取動載系數(shù) ,那么： 確定彈性影響系數(shù)因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪與鋼蝸桿相配，故確定接觸系數(shù)先假設(shè)蝸桿分度圓 d1和傳動中心距a的比值d15，從而查得確定許用接觸應(yīng)力根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅，砂模鑄造，蝸桿為螺旋齒面硬度 45HRC于是可從表117查得蝸輪得根本需許用應(yīng)力應(yīng)力循環(huán)系數(shù)：N=60壽命系數(shù) 那么=MPa確定中心距=取中

19、心距a=160mm,因i=從表112中取模數(shù),蝸桿分度圓=63mm這時(shí)=，從圖1118中可查得接觸系數(shù)，因?yàn)樗砸陨嫌?jì)算結(jié)果可用蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸1蝸桿 軸向齒距直徑系數(shù)；齒頂圓直徑齒根圓直徑；分度圓導(dǎo)程角；蝸桿軸向齒厚2蝸輪蝸桿齒數(shù)；蝸輪齒數(shù)；變位系數(shù)； 驗(yàn)算傳動比，這時(shí)傳動比誤差為。 蝸輪分度圓直徑蝸輪喉圓直徑 mm 蝸輪齒根圓直徑 mm蝸輪咽喉母圓半徑=mm校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度當(dāng)量齒數(shù) 根據(jù),，從圖1119中可查得齒數(shù)系數(shù)螺旋角系數(shù) 許用彎應(yīng)力 從表118中查得由鑄錫青銅制造的蝸輪得根本許用彎曲應(yīng)力壽命系數(shù) 可見彎曲強(qiáng)度是滿足的。驗(yàn)算效率=1118，；與相對滑動速度有關(guān)。=3

20、m/s從表11-18中用插值法差的35，=2帶入公式中，大于原估計(jì)值，因此不用重算。輸入軸設(shè)計(jì)計(jì)算該軸就是蝸桿軸，其所選材料是45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。 根據(jù) ，于是得，輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器，為了使選的軸直徑d與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號，聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩，查標(biāo)準(zhǔn)GB5843-2003，選用GY1型凸緣式聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩T=25，選用半聯(lián)軸器的孔徑 , d=16mm,取d=16mm,半聯(lián)軸器的長度L=42mm，半聯(lián)軸器與軸的配合的轂孔長度L1=30mm。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸上零件的裝配方案見圖2-2圖2-2 蝸桿軸方案根據(jù)軸向定位的要

21、求確定軸各段直徑和長度1)為滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，段的右端制出軸肩，故取d-=19mm；左端用軸端擋圈定位，取檔圈直徑D22mm,半聯(lián)軸器與軸配合轂長度L1=30mm, 為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端面上，故段長度L1略短取L28mm,2)初步選擇軸承。因軸承同時(shí)受有軸向力和徑向力的作用，應(yīng)選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù) d=19mm，初步選取0根本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承，軸承代號是30305,其尺寸是，故d-=d-=25mm。右端采用軸肩定位，由手冊查得軸肩高度h=3.5mm,于是d-3)由于蝸桿螺旋局部半徑不大，蝸桿的齒根圓直徑與軸的比值小于1.7時(shí)

22、一般將蝸桿的螺旋局部與軸加工成整體，蝸桿齒寬 按算，于是取=92mm。4)支承跨度:L=,取L=298mm5)軸承端蓋的總寬度為20mm,L- =50mm軸上零件地周向定位 半聯(lián)軸器與軸的軸向定位采用平鍵連接，按段由手冊查得，選用平鍵為，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/K6，軸承與軸的軸向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 m6。確定周上圓角和倒角尺寸參考表152取軸端倒角為145輸出軸設(shè)計(jì)計(jì)算選取軸的材料是45鋼，調(diào)質(zhì)處理 ,根據(jù),，于是得，輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器，為了使選的軸直徑d與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)聯(lián)軸器的型號，聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩:按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器的公

23、稱轉(zhuǎn)矩，查標(biāo)GB5843-2003，選用凸緣聯(lián)軸器GY5,其公稱轉(zhuǎn)矩T=400Nm，選用半聯(lián)軸器的孔徑 ,d=30mm,取d-=30mm,半聯(lián)軸器的長度L=84mm，半聯(lián)軸器與軸的配合的轂長度L1=60mm,擬定軸上零件的裝配方案見圖2-3圖2-2 蝸輪軸方案根據(jù)軸向定位的要求確定軸各段直徑和長度1為滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，段的右端制出軸肩，取d=35mm,左端用軸端擋圈定位，取檔圈直徑D38mm,半聯(lián)軸器與軸配合轂長度L1=60mm, 為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端面上，故段長度L1略短取L-58mm2初步選擇軸承。因?yàn)橥瑫r(shí)受到徑向力和軸向力的作用，軸向載荷較大參照工作要求并根

24、據(jù) d=35m。初步選取0根本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的圓錐滾子軸承，軸承代號是30309，其尺寸是，于是取d-d-=45mm, L-mm,左端軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，查手冊得定位軸肩高為mm ,于是d-54mm。3取安裝蝸輪處軸段的直徑d-50mm，蝸輪左端與左軸承之間采用套筒定位，蝸輪的寬度是L=60mm，為了使套筒端面可靠地壓緊蝸輪 ，取 L-56mm，蝸輪右端采用軸向定位，取軸肩高h(yuǎn)0.07d,取h=4mm，那么d-=58。軸上零件的周向定位蝸輪，半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接，按段直徑由手冊查得平鍵為，同時(shí)保證蝸輪與軸配合有良好對中性故兩者的配合為H7/K6。半聯(lián)軸器與軸聯(lián)接， 選

25、用平鍵，兩者的配合為H7/K6，軸承與軸的軸的周向定位是借過渡配合來報(bào)證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。確定軸上圓角和倒角尺寸參考表152取軸端倒角為245減速器的潤滑與密封的選擇潤滑方式的選擇 由于V較小，采用浸油潤滑，蝸桿浸油深度約為一個齒高，但不應(yīng)超過滾動軸承最下面滾動體的中心線，否那么容易漏油，為防止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)過多的潤滑油流入軸承，在軸承內(nèi)側(cè)加擋油板。對于軸承的潤承，由于蝸輪V1.5m/s，不宜采用飛濺潤滑，宜采用潤滑脂潤滑，為了防止在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)潤滑脂被飛濺起來的油稀釋應(yīng)在軸承內(nèi)側(cè)設(shè)擋油環(huán)。潤滑油和潤滑脂的選擇：因?yàn)樵摐p速器為蝸輪蝸桿減速器，查機(jī)械手冊可選蝸輪蝸桿潤滑油代號320，軸承選用Z

26、GN2潤滑脂。密封方式的選擇：各軸與軸承接觸處的線速度，且根據(jù)潤滑要求，所以采用氈圈密封。減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸表2-1箱體尺寸 名稱減速器型式及尺寸關(guān)系箱座壁厚 =8mm 箱蓋壁厚1 1=8mm箱座凸緣厚度b1，箱蓋凸緣厚度b，箱座底凸緣厚度b2=12mm b1=12mm b2=20mm地腳螺栓直徑及數(shù)目 df=16mm n=4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 d1=12mm箱蓋，箱座聯(lián)接螺栓直徑 d2=8mm 螺栓間距 150mm軸承端蓋螺釘直徑 d3=8mm 數(shù)目4檢查孔蓋螺釘直徑 d4=6mmdf，d1，d2至外壁距離 df，d2至凸緣邊緣距離 C1=22,18,14 C2=20,12軸承端蓋外徑 D2

27、=110mm 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 S=110mm軸承旁凸臺半徑 R1=14mm軸承旁凸臺高度根據(jù)軸承座外徑和扳手空間的要求由結(jié)構(gòu)確定箱蓋，箱座筋厚 m1=7mm m2=7mm蝸輪外圓與箱內(nèi)壁間距離10mm蝸輪輪轂端面與箱內(nèi)壁距離10mm分瓶裝置設(shè)計(jì)3.1 步進(jìn)電機(jī)選型計(jì)算加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量：轉(zhuǎn)軸的平均直徑，軸長l=272mm，材料密度；分距盤直徑，高30mm，其塑料材料密度可以算得各個零部件的轉(zhuǎn)動慣量如下：軸的轉(zhuǎn)動慣量可由式中轉(zhuǎn)軸的質(zhì)量轉(zhuǎn)軸半徑15mm，求得；分距盤轉(zhuǎn)動慣量式中分距盤的質(zhì)量分距盤的直徑200mm，求得。選步進(jìn)電動機(jī)型號為110BYG2602，從表4-5查的該型號電

28、動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。那么步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為：?？芍妱訖C(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量大于1/10的負(fù)載慣量。3計(jì)算步進(jìn)電動機(jī)負(fù)載力矩設(shè)有3個瓶子在分距盤上等待分距，每個瓶子中，步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩為20，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，故滿足要求。3啟動頻率的計(jì)算電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總慣量，電動機(jī)轉(zhuǎn)子自身的轉(zhuǎn)動慣量，查表4-5可知電動機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時(shí)的最高空載啟動頻率。那么由式可以求出步進(jìn)電動機(jī)克服慣性負(fù)載的啟動頻率為：。上式說明，要想保證步進(jìn)電動機(jī)啟動時(shí)不失步，任何時(shí)候的啟動頻率都必須小于Hz。實(shí)際上，在采用軟件升降時(shí)，啟動頻率選得很低，通常只有100Hz即100脈沖/s。綜上所述，這里選用110BYG26

29、02步進(jìn)電動機(jī)，可以滿足設(shè)計(jì)要求。收標(biāo)裝置設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)選型計(jì)算步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量設(shè)轉(zhuǎn)軸的平均直徑，軸長l=200mm，紙的密度；可以算得軸的轉(zhuǎn)動慣量如下：轉(zhuǎn)動慣量可由式中轉(zhuǎn)軸的質(zhì)量轉(zhuǎn)軸半徑50mm，求得；選步進(jìn)電動機(jī)型號為110BYG2602，從表4-5查的該型號電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。那么步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為：。可知，電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量大于1/10的負(fù)載慣量。計(jì)算步進(jìn)電動機(jī)負(fù)載力矩設(shè)等效收標(biāo)直徑200mm，高100mm 步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩為6，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，故滿足要求。.3啟動頻率的計(jì)算電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總慣量，電動機(jī)轉(zhuǎn)子自身的轉(zhuǎn)動慣量，查表4-5可知電動機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)

30、載時(shí)的最高空載啟動頻率。那么由式可以求出步進(jìn)電動機(jī)克服慣性負(fù)載的啟動頻率為：。上式說明，要想保證步進(jìn)電動機(jī)啟動時(shí)不失步，任何時(shí)候的啟動頻率都必須小于Hz。實(shí)際上，在采用軟件升降時(shí)，啟動頻率選得很低，通常只有100Hz即100脈沖/s。綜上所述，這里選用110BYG2602步進(jìn)電動機(jī)，可以滿足設(shè)計(jì)要求。電動機(jī)型號110BYG2602 ，2相4線制， 10拍驅(qū)動時(shí)步距角為1.5。傳動比i確實(shí)定選i=1.25 主動輪最高轉(zhuǎn)速確定帶的設(shè)計(jì)功率Pd預(yù)選的步進(jìn)電動機(jī)在轉(zhuǎn)速為 416.67r/min時(shí)，對應(yīng)的步進(jìn)脈沖頻率為當(dāng)脈沖頻率為1666.7Hz，電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩約為13N.m，對應(yīng)的輸出功率為 ， 今取

31、P= 567W，從表3-18同步帶工作情況系數(shù)中取工作情況系數(shù)= 1.2，那么由式求得 。 選擇帶型和節(jié)距根據(jù)帶的設(shè)計(jì)功率= 426.67r/min，從表3-10中可以選定型同步帶，節(jié)距=12.700mm 。確定小帶輪齒數(shù)和小帶輪節(jié)圓直徑應(yīng)使=14，取=17，那么小帶輪節(jié)圓直徑=68.72mm。，查表3-16帶輪直徑尺寸系列；小帶輪節(jié)圓直徑初定后驗(yàn)算帶速度。同步帶的速度v應(yīng)滿足：m/s 。極限帶速度為：MXL、XXL、XL型，=4050m/s; L、H型，=3540m/s; XH、XXH型，=2530m/s沒有超過H型帶的極限速度35m/s ，故滿足要求。確定大帶輪齒數(shù)和大帶輪節(jié)圓直徑大帶輪齒

32、數(shù)=i= 21.25，元整后得=22節(jié)圓直徑=i= 85.90mm。取系列值得初選中心距、帶的節(jié)線長度、帶的齒數(shù)初選中心距=1.1+=170.08mm ，圓整后取=170mm 。那么由公式得帶的節(jié)線長度為=583.31mm。根據(jù)表3-13，選取接近的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長度= 609.6mm。相應(yīng)齒數(shù)=48 。計(jì)算實(shí)際中心距a實(shí)際中心距公式為求得a=183.23mm 。校驗(yàn)帶與小帶輪的嚙合齒數(shù)=8嚙合齒數(shù)比 6大，滿足要求。ent為取整。確定實(shí)際所需同步帶寬度式中 選定型號的基準(zhǔn)寬度，由表3-21查得 小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)，由表3-22查得= 1。由上式算得19.96mm，再根據(jù)表3-11選定最接近的帶寬=

33、25.4mm 。帶的工作能力驗(yàn)算根據(jù)式嚙合系數(shù)，如表3-22所示；齒寬系數(shù)，=0.29；基準(zhǔn)帶寬為時(shí)的許用工作拉力，單位為N，如表3-21所示；帶寬為時(shí)的單位長度的質(zhì)量，單位為kg/m，如表3-21所示；同步帶的線速度，單位為m/s 。經(jīng)計(jì)算得P= 0.85kw，而Pd=0.681kw ， 。因此，帶的工作能力合格。貼標(biāo)裝置設(shè)計(jì)貼標(biāo)運(yùn)動數(shù)學(xué)模型與參數(shù)設(shè)計(jì) 如圖5-1所示為貼標(biāo)運(yùn)動關(guān)系簡圖，設(shè)生產(chǎn)率為N瓶/min,瓶半徑為R，那么有：圖5-1貼標(biāo)運(yùn)動關(guān)系-傳送帶的速度；-標(biāo)簽的進(jìn)標(biāo)速度；-棍壓頭的線速度；-瓶的圓周線速度；-瓶的直線運(yùn)動速度 假設(shè)a為速度瞬心，那么： 即搓滾皮帶的速度為傳送帶速度

34、的兩倍，其是設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)參照選用是參數(shù)。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書生產(chǎn)率N為50100瓶/min， =300600mm 步進(jìn)電機(jī)選型計(jì)算加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量：轉(zhuǎn)軸的平均直徑，軸長l=425mm，材料密度；可以算得軸的轉(zhuǎn)動慣量如下：轉(zhuǎn)動慣量可由式中轉(zhuǎn)軸的質(zhì)量轉(zhuǎn)軸半徑15mm，求得；選步進(jìn)電動機(jī)型號為90BYG2602，從表4-5查的該型號電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。那么步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為：?？芍妱訖C(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1/10的負(fù)載慣量。計(jì)算步進(jìn)電動機(jī)負(fù)載力矩設(shè)有1個瓶子在進(jìn)行貼標(biāo) 步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩為6，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，故滿足要求。啟動頻率的計(jì)算電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總慣量，電動機(jī)轉(zhuǎn)子自

35、身的轉(zhuǎn)動慣量，查表4-5可知電動機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時(shí)的最高空載啟動頻率。那么由式可以求出步進(jìn)電動機(jī)克服慣性負(fù)載的啟動頻率為：。上式說明，要想保證步進(jìn)電動機(jī)啟動時(shí)不失步，任何時(shí)候的啟動頻率都必須小于Hz。實(shí)際上，在采用軟件升降時(shí)，啟動頻率選得很低，通常只有100Hz即100脈沖/s。綜上所述，這里選用110BYG2602步進(jìn)電動機(jī)，可以滿足設(shè)計(jì)要求。步進(jìn)驅(qū)動器和傳感器的選擇6.1步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器的選擇步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動器是一種成熟的通用產(chǎn)品，有時(shí)為了縮短機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期，可以從市場上直接購得。根據(jù)?系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書? ，推薦兩相混合式步進(jìn)電機(jī)使用BD28F系列驅(qū)動器。BD28F型驅(qū)動

36、器用于驅(qū)動110/130二相混合式步進(jìn)電機(jī)，由于采用了先進(jìn)的控制技術(shù)并實(shí)現(xiàn)了電流的精密傳感和精確控制，從而到達(dá)了低速運(yùn)行平穩(wěn)、角度細(xì)分均勻、高速力矩大的效果。是一種高性能、低價(jià)格的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。適用于精密測量、精密加工等運(yùn)動領(lǐng)域，如：數(shù)控機(jī)床、雕刻機(jī)、打粉機(jī)、繞線機(jī)等。主要特點(diǎn)：AC220V電源輸入 雙極恒流加細(xì)分控制 最大40細(xì)分的八種運(yùn)行模式 可選最大8A的四種電流節(jié)能的半電流鎖定模式 輸入信號TTL兼容 光電隔離信號輸入 過流、過壓保護(hù)電氣特性 Ti=25表6-1電氣特性 項(xiàng) 目 指 標(biāo) 電源電壓 AC220V輸入 輸出電流 5A/6A/7A/8A可選 步進(jìn)脈沖頻率 0200K Hz

37、邏輯信號電流 510mA 絕緣電阻 500M6.1.3方向控制通過面板上的設(shè)定開關(guān)第3位可設(shè)定電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向。外部輸入信號Cw電平變化亦可改變電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向。注：電機(jī)的初始運(yùn)行方向與電機(jī)的接線有關(guān)，互換任意兩相可以改變初始運(yùn)行的方向。6.1.4步進(jìn)脈沖輸入信號Cp最大通過頻率為200KHz。脈沖的低電平時(shí)間應(yīng)大于500nS。使能信號EnEn端外加低電平時(shí)，電機(jī)響應(yīng)Cp端輸入脈沖運(yùn)行，Cp端沒有信號時(shí)，電機(jī)處于半流鎖定狀態(tài)；En端懸空時(shí)，驅(qū)動器切斷電機(jī)各相的電流使電機(jī)軸處于自由狀態(tài)，此時(shí)步進(jìn)脈沖Cp將不被響應(yīng)。 輸出信號A1、A2，B1、B2接二相混合式步進(jìn)電動機(jī)的出線。信號結(jié)構(gòu)圖6-1信號結(jié)構(gòu)信號

38、要求BD28Fc驅(qū)動器采用單脈沖控制方式。Cp、Cw、En信號通過光耦隔離，采用共陽極接法。為確保內(nèi)置光耦能可靠導(dǎo)通，要求信號提供至少5mA的電流。驅(qū)動器內(nèi)部已串入光耦的限流電阻1K，對應(yīng)+5V電平。當(dāng)輸入電壓較高時(shí)，可根據(jù)需要外串電阻進(jìn)行限流。例如輸入電平為+24V時(shí)，應(yīng)在每個控制信號上串聯(lián)2K左右電阻。外形尺寸 單位：mm圖6-2外形尺寸傳感器的選擇圖6-3信號結(jié)構(gòu)采用歐姆龍EE-SPY402凹槽型光電檢測，它是日本歐姆龍公司的產(chǎn)品，采用能抗周圍外來光干擾的變調(diào)光式：采用變調(diào)光式，與直接光式比，不易受到外來光干擾的影響；電源電壓為DC5-24V的大量程電壓輸出型。 它有三根連接線紅、藍(lán)、黑

39、，紅色接電源的正極、黑色接電源的負(fù)極、藍(lán)色接輸出信號，當(dāng)與擋塊接近時(shí)輸出電平為低電平，否那么為高電平。需要注意檢測物不要離傳感器太近，否那么傳感器不能動作，鏈接采用接插件方式，千萬不要對端子讀出頭進(jìn)行焊接。傳感器數(shù)據(jù)如下：型號：EE-SPY402；形狀：立式；檢測方式：反射型；檢測距離5mm；應(yīng)差距離：0.2mm；光源：GaAs紅外發(fā)光二極管；顯示燈：入光時(shí)燈亮紅色；電源電壓：DC5-24VNPN集電極開路輸出為0V，當(dāng)輸出OUT端和PLC輸入相連時(shí)，電流從PLC的輸入端流出，從PLC的公共端流入，此即為PLC的漏電型的形式，即：NPN集電極開路輸出只能接漏型或混合式輸入電路形式的PLC，連接

40、圖如圖6-4所示：圖6-4 NPN集電極開路輸出和PLC的連接PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)7.1貼標(biāo)機(jī)控制要求當(dāng)光電檢測到產(chǎn)品到達(dá)分距盤處時(shí)，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行進(jìn)行瓶距的控制，傳感器檢測到產(chǎn)品經(jīng)過，傳回信號到收標(biāo)和貼標(biāo)控制系統(tǒng)，此時(shí)收標(biāo)步進(jìn)電機(jī)送出不干膠標(biāo)簽并且滾貼步進(jìn)電機(jī)同時(shí)運(yùn)行，標(biāo)簽送出長度由光電槽式開關(guān)檢測，經(jīng)剝離板送出的不干膠標(biāo)簽平整的在覆標(biāo)帶上，產(chǎn)品流經(jīng)覆標(biāo)裝置，覆標(biāo)帶帶動產(chǎn)品轉(zhuǎn)動，標(biāo)簽被滾覆，一張標(biāo)簽的滾貼動作完成?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)方案不干膠貼標(biāo)機(jī)采用機(jī)電一體化技術(shù)，當(dāng)手動開啟傳送帶運(yùn)行后，貼標(biāo)機(jī)就進(jìn)入工作狀態(tài)，脈沖信號的頻率由瓶子的直徑?jīng)Q定，手動停止傳送帶和滾貼電機(jī)的運(yùn)行?？删幊炭刂破鱌LC

41、的選用可編程控制器，英語稱Programmable logic Controller，簡稱PLC。它是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC基于電子計(jì)算機(jī)，但并不等于普通的計(jì)算機(jī)。普通計(jì)算機(jī)進(jìn)行輸入出信號變換時(shí)，大多只考慮信息本身，信息輸入輸出的物理過程一般不考慮。而PLC那么要考慮信號輸入輸出的可靠性、實(shí)時(shí)性，以及信息的實(shí)際使用。特別是要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，便于安裝便于維修等等抗干擾的問題，輸入輸出信

42、號變換及可靠的物理實(shí)現(xiàn)，可以說PLC實(shí)現(xiàn)控制的兩個根本要點(diǎn)。PLC可以通過它的外設(shè)或通信接口與外界交換信息。其功能要比繼電控制裝置多的多，強(qiáng)的多。PLC一般可以通過三種方式進(jìn)行編程。一種是廠家提供的普通手持式編程器編程,一般只能用廠家規(guī)定的語句表中的語句進(jìn)行編程。手持式編程器編程體積小,便于攜帶,價(jià)格較低,對于系統(tǒng)容量小,在編程工作量小的場合比擬適宜,但這種編程方式的效率低。另一種是用廠家專用圖形編程器編程,這類編程器采用梯形圖編程,方便直觀,一般的技術(shù)人員短期內(nèi)就可應(yīng)用自如,但這類編程器價(jià)格較高。第三種是在普通計(jì)算機(jī)上運(yùn)行專用的編程軟件來編程,支持的編程語言多,編程操作非常方便,這種方式現(xiàn)在已被大多數(shù)用戶采用,但有的編程軟件需額外購置,價(jià)格不菲。編程語言多種多樣,有的看似相同卻不通用。根據(jù)國際電工委員會制定的工業(yè)控制5種標(biāo)準(zhǔn)編程語言(IEC 1131-3),劃分為以下5類編程語言: 梯形圖(LD)、順序功能圖(SFC)、功能塊圖(FBD)、結(jié)構(gòu)化文本(ST)、指令表(IL)。由PL C廠家提供的編程軟件一般都要求包括上述一種或幾種編程語言,如Siemens公司的Step7編程軟件就可以使用梯形圖(Ladder)、語句表(STL)等多種編程語言;Modicon公司的Modsoft編程軟件只能使用梯形圖編程,而Concept編程軟件可以使用5種編程語言。另