4个带齿轮与2条橡胶带(中间还有压紧齿轮)分别组成2组,对称成形器轴线两侧安装。橡胶带与成形器筒外壁紧密接触,并产生一定压力。当异步电动机受PLC控制瞬间启动输出转矩时,2条橡胶带(同步齿形带)被传动链传动而同步运动。包装薄膜被橡胶带产生的摩擦力带动作直线移动,并形成袋状。
根据力学理论和控制理论,把走膜机构传动系看作绕I轴回转的物体,建立动力学方程并作转换等效(忽略非线性量,如机构间隙等;并将摩擦视为粘性摩擦)。
则有轴I上转矩
等效粘性阻尼系数 等效转动惯量
等效扭转刚度
走膜长度x=θ3r且
式中:f1,J1,K1,θ1分别为轴I的粘性阻尼系数,转动惯量,刚度,输出转角 f2,J2,K2,θ2分别为轴Ⅱ的粘性阻尼系数,转动惯量,刚度,输出转角 f3,J3,K3,θ3分别为等效轴Ⅲ的粘性阻尼系数,转动惯量,刚度,输出转角 (等效轴Ⅲ是同步齿形带轴的折算轴)
i1,i2分别为传动比i12,i23。θm为轴I的输入转角。r为橡胶同步带轮回转半
径。
整理得
令
作拉氏变换
得输出走膜长度与输入转角的传递函数
在此基础上,进一步可研究系统频率响应函数H(jω)、幅频特性函数A(ω)和相频特性函数Ф(ω)等。
为保证系统的动态特性,可研究其横向动力学性能:
式中m1,Jdi,Jpi(i=1,2,…,N)分别表示传动轮的质量,直径转动惯量和极转动惯量。
通过对以上式子的求解,可揭示系统的传动性能,并可用测试技术作验证,实现优化设计.
2.2包装机传动程序
包装机传动程序有闭环程序和开环程序。开环程序包括:单个功能调节程序、输送机启动程序、量杯升降容积调节程序、走膜框左右偏移调节程序。
闭环程序有提升机启动程序、制袋机循环程序。其中制袋机循环程序如表1。
表中横封、竖封、打印、切断为气压传动;发出是探测器信号,执行是PLC指令。
2.3气压传动程序
气压电气传动如图2。图中气缸1为竖封,气缸2为横封,气缸3为切断,气缸4为刹车,气缸5为打印。所有气缸都是双作用气缸回路,其中气缸1、气缸2采用排气节流调速。气缸2的二个缸,一个进时另一个则退,同时带动2个加热横封压块相对运动将薄膜夹紧。各工步间采用并行顺序控制原则,电磁换向阀的电信号来自PLC,机控阀的信号来自走膜机构的摆动压块。根据工步顺序可列出各气缸程序如表2。(注意缸1、缸2Ⅱ、缸3是在回退时实现工步功能,既表1中的启动)
2.4触摸屏与PLC
触摸屏作为PLC的接口既是输入又是输出。触摸屏设置了6个屏幕画面,分别是运行、设定、键操作、输入信号指示、输出信号指示、报警画面。触摸屏与PLC间信息、数据的传输、交换,通过PLC的I/O设置、存储器设置及控制程序实现。
如“运行画面”,该画面有6个屏幕画面切换触摸按钮,3个显示单元,6个工作触摸按钮。其:I/O设置内部继电器:R1对应电源;R4、R5、R6、R7、R8、R9分别对应切换按钮中的急停、设定、输入、输出、报警、键操作;R24、R25、R26、R27、R28、R29分别对应工作按钮中的联动、制袋、增重、减重、左移、右移。存储区设置寄存器:屏幕当前信息DT1、包装速度设定DT12,包装速度显示DT13,大包计数DT15,小包计数DT16,…(与“运行画面”无关的设置省略)等。
其梯形图如图3(以FP系列机编程。只编出启动“运行画面”的程序,并省略指令)。启动时.按下“电源”按钮。屏幕显示“运行画面”,当R3置位后各设备进入工作状态,并自动设定包装速度50袋/分。
3、传动系统对整机的影响
由传动系统建立的模型——传递函数,可以确定机构的动、静态指标.明确影响系统性能的主要因素。如走膜机构的传递函数G(s),就反映了其性能与同步带轮回转半径r密切相关。当带轮以角速度ω转动而回转误差偏大时,轮缘上点的线速度严重不均等,使左右橡胶带移动时产生不同步现象,造成薄膜封口尺寸超差。因此,要把保证带轮及转轴的尺寸精度和形位公差精度作为主要因素,以保证封口尺寸质量。
传动系统和程序,体现了机电一体化技术在工业生产中应用的基本形态及其发展趋势。传动程序是传动系统的信息流,它明确了机构中各部件的作用及相互关系.并可由微机实现软、硬件的结合,有效地提高自动化程度。如制袋机循环程序,就表明了各探测信号、各步指令所对应的传动系统的机构,以及各工步的顺序;zui主要的,它是PLC存储器设置、I/O设置(包括触摸屏)与控制程序编制的依据.手动和自动控制程序均由此确定。
机电一体化的一个*性,在于控制能力的强化。如包装机的横封口工步与落料工步配合不协调,需要将横封口的气压传动改为机械传动;此时整机工作程序未变,但控制程序发生变化。应用PLC可以很容易地解决,将I/O设置中对应的X、Y更改,梯形图和指令略作变更,就能确保传动系统和传动程序的协调配合。
免责声明