产品推荐:原料药机械|制剂机械|药品包装机械|制冷机械|饮片机械|仪器仪表|制药用水/气设备|通用机械

技术中心

制药网>技术中心>技术文章列表>正文

欢迎联系我

有什么可以帮您? 在线咨询

立式小型包装机的传动系统及对整机的影响

来源:   2007年02月05日 11:12  
  摘要:通过分析立式小型包装机的机构组成和传动系统,论述了机电一体化技术在包装机械中的应用及其相关内容,如传递函数、传动程序、触摸屏与PLC:并叙述了传动系统对本机的影响。   

    在率、成批量生产的食品、医药行业,包装机械具有特殊的意义。它既反映了劳动生产率提高的现状,又体现了科技进步的程度。本文以一种立式小型包装机为例,论述包装机械中的机电一体化技术。   

1、概况   

    该机集机械、电气、气压传动为一体,采用PLC和彩色触摸屏(工业控制屏)实现自动控制和人机对话,可自动完成提升(送料)、走膜(制袋)、落料(填充)、热封(横封和竖封)、切断、计数、打印的全过程。适用于粉粒物料的大批量、小包装生产。   

    包装的主要参数:塑料薄膜单面厚度≥50μm,袋宽分别为125、140、160mm,袋长可调而且误差≤±2mm,填充重量250~1000克/袋,包装速度40~60袋/分钟。   

    整机结构上由3个独立部分——输送机、提升机、制袋机构成,传动系统分四个支系统。   

    机械传动系统:制袋机上有行星轮、蜗轮蜗杆减速器,用于走膜、转盘、量杯和走膜框机构。走膜机构由行星减速器传动,套筒滚子链传动,同步齿形带传动等3部分组成:转盘机构是蜗轮蜗杆减速器传动;量杯机构和走膜框机构均由蜗轮蜗杆减速器和螺旋传动组成。提升机由减速器和螺旋输送机组成。输送机由减速器和皮带传送机组成。   

    气压传动系统:采用单气源集中供气,气缸执行往返循环运动,实现对走膜机构的刹车和对包装袋的横、竖封口,切断等工步。  
 
    电气传动系统:以PLC为控制中心,触摸屏、探测器(分别为热电偶、光电探头、60°转盘探测器)、同态开关及保护器、接触器为PLC的I/O接口设备;电动机、电磁铁(振动器、换向阀)为拖动执行件。

    电热温控系统:二套电加热管及热电偶探测器分别装在竖封、横封机构上,随气缸运动实现对塑料袋封口的加热。温度控制由温控器进行,与PLC程序无关。   

2、传动系中的机电一体化   

    机电一体化技术要涉及到动力学分析、接口、程序问题,下面就这几个方面对本包装机作一些分析。  
 
2.1走膜机构的传递函数   

    走膜机构是本机中机械传动链zui多的机构,决定了包装袋的尺寸质量,对其进行动力学分析并建立传递函数,用以研究机构及参数对系统性能的影响是很有必要的。 
                                    
                                   走膜机构传动链如图1



     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

  • 凡本网注明"来源:制药网"的所有作品,版权均属于制药网,转载请必须注明制药网,https://www.zyzhan.com。违反者本网将追究相关法律责任。
  • 企业发布的公司新闻、技术文章、资料下载等内容,如涉及侵权、违规遭投诉的,一律由发布企业自行承担责任,本网有权删除内容并追溯责任。
  • 本网转载并注明自其它来源的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品来源,并自负版权等法律责任。
  • 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

企业未开通此功能
详询客服 : 0571-87858618