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1、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。传动系统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。,本节介绍：,一、传动系统的基本任务和功用 二、传动系统的设计步骤 三、传动链的设计 四、执行件传动机构的设计 五、传动机构组合方案的拟定 六、传动系统实例.,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：实现预期运动实现速度改变和运动形式的转变，使执行机构完成预定运动；传递动力传递功率和扭矩到执行件。传动系统功用的具体表现：（1）起变速作用（多数需降速）；（2）转换运动形式将原动机的旋转运动转换为执行机构要求的运动形式：转动直线运动：可
2、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：可采用皮带、齿轮、链、蜗杆蜗轮等机构。连续转动间歇转动：可采用棘轮、槽轮、蜗形凸轮等机构。转动摆动：可采用曲柄连杆、偏心轮及凸轮机构。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。（3）传递功率和扭矩将原动机的动力传递到执行机构，使其完成预期任务；（4）改变自动机生产节拍。,二、传动系统的设计步骤,（1）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）；（2）确定各执行构件的运动参数；（3）绘制机构运动简图（包括选择机构类型、拟定组合方案）；（4）确定各执行机构的运动参数（依据以上几点）；（5）确定和计
3、算有关动力参数（力、扭矩、载荷强度等）。,三、传动链的设计,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。,概念,选用传动,功用,设计时 主要考虑,组成,外（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,主轴至执行机构的传动链，决定加工特性和质量。,可采用传动比不准确的传动副、摩擦传动、液压传动等；,不能用传动比不准确的传动副。,（1）传递动力；（2）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。,（1）传递运动和功率；（2）保证各运动之间严格的速比，完成运动间协调配合；,保证要求的速度和传递的功率，对传动精度无
4、要求。,保证传动精度，与执行件间的运动关系和循环图有关，常受分配轴控制。,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。药剂自动机为大批量生产，为便于调整、简化传动等，常采用无级变速。,定比传动、凸轮、四杆、间歇运动及各种组合机构等。,内外传动链比较,四、执行件传动机构的设计,执行件传动机构的选择：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：1）根据执行件运动特性（简单运动、复合运动等）简单运动（转动、直线运动、摆动等）采用简单的摩擦、齿轮、偏心轮、凸轮、丝杠螺母、连杆等传动；复合运动常需要组合机构来实现。例图8-5,2）根据执行件运动精度（如运动规律要求等）
5、要求严格常采用凸轮机构；反之较多采用单圆弧凸轮机构。3）根据执行件运动速率 对中低速率（200r/min）的执行件可采用凸轮机构；对高速（200r/min）执行件驱动机构常采用偏心轮机构（运转平稳、无冲击）。,图8-5 凸轮-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,按机器预期职能合理选择传动机构组合安排。组合传动方案时的基本要点：1）尽量简化和缩短运动链 误差小、成本低、能耗少；2）较高的机械效率：机器的总效率=运动链中各环效率之积；3）合理安排传动机构顺序考虑运动形式、传递扭矩和速度等；4）合理分配传动比注意传动比范围、转速和扭矩等传动
6、性能、及前小后大等分配原则；5）安全性能。,六、传动系统实例,例一 灭菌隧道烘箱的传动示意图,1）采用直流电机进行无级调速；2）根据传送带速度要求较低采用两级蜗杆蜗轮传动进行减速；3）停机和手动操作控制采用电磁离合器4；4）主输送带和两侧输送带的同步由两对圆锥齿轮9的传动保证；5）该传动主要要求是运动速度。,例二 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；2）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1条外传动链和7条内传动链（参见图）；4）各执行机构的动作（针鼓转盘1间歇转动、进瓶斗18往复抖动、放瓶栅门17往返运动、安瓿引导器16往复运动、推瓶板15往
7、复运动、翻瓶器14往复摆动、出瓶机构间歇运动）之间具有严格的运动和速比关系由分配轴控制。,例三 转盘式数粒机传动,1）传动形式有：皮带、齿轮、蜗杆蜗轮、凸轮及槽轮机构等；2）系统中有定比传动、变速传动；3）两执行机构转盘和定瓶器之间的运动，要求协调配合，由蜗杆轴控制。,例四 电气-机械式间歇供料传动,1）采用电气-机械组合控制；2）根据不同机构速度要求具有多级减速装置；3）通过偏心轮2、曲柄4等机构将分配轴的连续转动转为间歇往复摆动，再通过电磁离合器5等使送料辊8单向间歇送料；4）各执行机构送料辊8、纵封器22、切断器20、夹钳18等的运动由分配轴控制。,例五 安瓿灌封机主传动系统示意图.,1
8、-直流调速电机；2-齿条前后左右凸轮；3-出瓶凸轮；4，11-定位凸轮；5-拉丝钳架上下凸轮；6-开闭钳凸轮；7-火头凸轮；8-压瓶凸轮；9-针架上下凸轮；10-灌液凸轮；12-缺瓶止灌凸轮；13-主轴；14，15-传动轴；16-进瓶螺杆；17-交接盘；18-输送齿条,全自动胶囊充填机,例六 全自动胶囊充填机 传动原理图,拨轮21-分度盘20-粉剂回转盘17；拨轮19-分度盘18-回转盘16(十二个工位)；盘凸轮4-胶囊送进 盘凸轮3-工位a-胶囊分离 槽凸轮6-工位e-粉剂充填 盘凸轮5-工位g-废囊剔出 盘凸轮2-工位j-胶囊锁合 槽凸轮1-工位k-成品排出。,包装机械的控制系统,包装机械
9、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；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（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。本节介绍：,一、控制系统的分类二、控制系统的构成三、药物制剂机械控制系统实例.,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，分开环控制系统和闭环控制系统；按控制方式分为三类：机械程序控制系统 行程控制系统 数码电子程序控制系统.,1、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。发指令可采用
10、：凸轮分配轴、转鼓、数字脉冲发生器等。机械程序控制的特点：（1）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；（3）控制简单、工作严格稳定；但（4）灵活性小；（5）安全性不够，缺乏自检。,2、行程控制系统,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：（1）控制方式为“命令-回答-命令”，安全可靠；（2）机动灵活（改动行程即可改变控制）；但（3）循环时间长，不适合高速自动机。,3、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。数码控制的特点：（1）控制灵活机动；（2）适应性广；（3）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。
11、DGA水针灌封机控制即是一典型。,二、控制系统的构成,控制系统主要组成：输入装置、控制器和执行机构。,输入装置包括给定装置和检测装置：给定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；分稳定给定装置（如按钮、定位器等）、程序给定装置（如凸轮分配轴、计算机键盘、磁盘等）和跟踪给定装置（如闭环控制中输入量的给定装置）。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。控制器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.控制器也称为调节器、数据处理装置或运算装置等。执行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；
12、按能源分，有电气式（直流、交流、脉冲）、液压式、气动式。,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，信号经放大后去控制电磁离合器6；电磁离合器6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；该控制系统显然是控制商标纸定长切断的装置。,1-进给轮；2-定位色标；3-薄膜；4-塑料薄膜卷料；5-机器主轴；6-电磁离合器,1、塑料薄膜位置控制系统,2、膏剂灌装机商标对准控制系统,膏剂在灌装过程中，软管尾端在夹扁时，其平面必须与商标一致。,灌装好的膏剂传送到管尾端夹扁工位时被托起，并由步进电机4带动慢速旋转,当软管上标记3与光电头对准时，有色标记将无反射光，光电接收
13、头将发出信号,放大、整形后，控制步进电机4迅速停止转动,在此位置进行膏剂管尾端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：,3、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）。,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2A1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检测用接近开关、对机器生产速度进行自动控制。,3xu,机器的贴标生产过程（包括止瓶控制、自动取标、打印等）由FX2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：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。,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不大，所需功率较小.,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；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.,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。,
