【導(dǎo)讀】少，市場(chǎng)呼吁國(guó)產(chǎn)化的全自動(dòng)包裝生產(chǎn)線(xiàn)。我國(guó)人工包裝的低效率與產(chǎn)量。重大的經(jīng)濟(jì)意義和現(xiàn)實(shí)意義。分配和軟件設(shè)計(jì)。垛機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)。有共性又有其特性。本文研究了高架碼垛機(jī)裝置機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，進(jìn)行了機(jī)。構(gòu)的選擇和分析；給出了傳動(dòng)裝置的計(jì)算方法；對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析。闡述了氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，給出了基本的氣動(dòng)回路組成及功能。最后，論文對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)，并提出了進(jìn)一步研究的展望。

　　

【正文】 (2)整形裝置由支撐平板、整形氣缸、整形板、導(dǎo)向輥等組成。支撐平板通過(guò)支撐桿連接到大框架上，氣缸和整形板均安裝在支撐平板上，在左、右滑板上有料袋時(shí)，氣缸在光電信號(hào)控制下帶動(dòng)整形板伸出壓緊料袋(整形 )，當(dāng)料袋落到托盤(pán)上后，氣缸便帶動(dòng)整形板退回到原始位置。 (3)端擋板由擋板和支架組成。用于限制料袋在分層機(jī)上的位置，從而保持良好的垛形 [13]。 圖 21 碼垛機(jī)分層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 分層裝置的方案設(shè)計(jì) 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)，當(dāng)確定了所需執(zhí)行構(gòu)件的數(shù)目和運(yùn)動(dòng)后，下一步就是選擇能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)執(zhí)行構(gòu)件所需運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，也 就是機(jī)構(gòu)選型問(wèn)題 ??13 。 執(zhí)行構(gòu)件的數(shù)目就是應(yīng)當(dāng)選用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的個(gè)數(shù)，而執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)學(xué)士學(xué)位論文 12 就是所選執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出件的運(yùn)動(dòng)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以是一個(gè)基本機(jī)構(gòu)，也可以是一個(gè)組合機(jī)構(gòu)。由分析各種機(jī)器可知，執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式有下列七種： 1)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)； 2)往復(fù)移動(dòng)； 3)往復(fù)擺動(dòng)； 4)單向問(wèn)歇轉(zhuǎn)動(dòng)； 5)間歇往復(fù)移動(dòng)； 6)問(wèn)歇往復(fù)擺動(dòng)： 7)實(shí)現(xiàn)給定軌跡。 另一方面，選擇機(jī)構(gòu)時(shí)還要確定選用何種原動(dòng)機(jī)，因?yàn)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入運(yùn)動(dòng)是從原動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳來(lái)的。常用原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式有下列三種： 1)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng) ，例如電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的輸出運(yùn)動(dòng)； 2)往復(fù)移動(dòng)，例如贏線(xiàn)電動(dòng)機(jī)和固定的活塞式油缸或氣缸的輸出運(yùn)動(dòng)； 3)往復(fù)擺動(dòng)例如雙向電動(dòng)機(jī)和擺動(dòng)的活塞式油缸或氣缸的輸出運(yùn)動(dòng)。 已知執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出運(yùn)動(dòng)和輸入運(yùn)動(dòng)后，便不難決定該執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)選用什么機(jī)構(gòu)。選擇機(jī)構(gòu)時(shí)，不但要考慮執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式，而且還要考慮它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡。還要考慮到該機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性和制造、安裝、維修及成 本等問(wèn)題。根據(jù)所設(shè)計(jì)機(jī)器的特點(diǎn)，進(jìn)行綜合考慮、分析比較，抓主要矛盾，才能選出最佳的機(jī)構(gòu)。 機(jī)構(gòu)是具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件組合 ??14 。在著手設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)時(shí)，首先應(yīng)判 斷所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)能否運(yùn)動(dòng)；如果能夠運(yùn)動(dòng)，還需判斷在什么條件下才能具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 設(shè)某一平面運(yùn)動(dòng)鏈共包含 q 個(gè)構(gòu)件， Lp 個(gè)低副和 Hp 個(gè)高副。這 q 個(gè)構(gòu)件中有一個(gè)構(gòu)件 (機(jī)架 )被看作固定不動(dòng)，其余活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為 n=q1。這n 個(gè)活動(dòng)構(gòu)件在未用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接之前共具有 3n 個(gè)自由度，當(dāng)用 Lp 個(gè)低副和 Hp 個(gè)高聯(lián)接成 運(yùn)動(dòng)鏈之后，便受到 2 Lp + Hp 個(gè)約束 (每個(gè)低副引入兩個(gè)約束，每個(gè)高副引入一個(gè)約束 )。顯然，整個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈相對(duì)其中一桿 (機(jī)架 )的自由度，辦即機(jī)構(gòu)的自由度，應(yīng)為活動(dòng)構(gòu)件自由度總數(shù)與運(yùn)動(dòng)副引入的約束總數(shù)之差，即 HL ppnF ??? 23 機(jī)構(gòu)的自由度也即是機(jī)構(gòu)所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。通常機(jī)構(gòu)中的每個(gè)原動(dòng)件具有一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng) (如電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子具有一個(gè)獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)，油缸中的活塞具有一個(gè)獨(dú)立的直移運(yùn)動(dòng) )，因此，機(jī)構(gòu)的自由度也就是 機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有的原動(dòng)件的數(shù)目 [14]。 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 傳動(dòng)裝置是一種在距離間傳遞能量并兼實(shí)現(xiàn)某些其它作用的裝置。這些作用是： 1)能量的分配： 2)轉(zhuǎn)速的改變； 3)運(yùn)動(dòng)形式的改變等 [15]。 機(jī)器中所以要采用傳動(dòng)裝置的原因是： 1)工作機(jī)構(gòu)所要求的速度、轉(zhuǎn)矩或力，通常與動(dòng)力機(jī)不一致； 2)工作機(jī)構(gòu)常要求改變速度，用調(diào)節(jié)動(dòng)力機(jī)速度的方法來(lái)達(dá)到這一目的往往不很經(jīng)濟(jì)； 3)動(dòng)力機(jī)的輸出軸一般只作等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而工作機(jī)構(gòu)往往需要多樣的運(yùn)動(dòng)； 4)一個(gè)動(dòng)力機(jī)有時(shí)要帶動(dòng)若干個(gè)運(yùn)動(dòng)形式和速度都不同的工作機(jī)構(gòu) 。 學(xué)士學(xué)位論文 13 機(jī)械傳動(dòng)分為摩擦傳動(dòng)和 嚙合傳動(dòng)。摩擦傳動(dòng)的外廓尺寸較大，由于打滑和彈性滑動(dòng)等原因，其傳動(dòng)比不能保持恒定。但它的回轉(zhuǎn)體要比嚙合傳動(dòng)簡(jiǎn)單，即使精度要求很高，制造也不困難。摩擦傳動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)、無(wú)噪聲。大部分摩擦傳動(dòng)都能起安全作用，且易于實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。嚙合傳動(dòng)具有外廓尺寸小、效率高、傳動(dòng)比恒定、功率范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)榭恐饘僭?wèn)的齒的嚙合來(lái)傳遞動(dòng)力，所以即使有很小的制造誤差及齒廓變形，在高速時(shí)也將引起沖擊和噪聲，這是嚙合傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)。 高架碼垛機(jī)主傳送帶采用帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) (彎道輸送機(jī)采用鏈傳動(dòng) )。 鏈傳動(dòng) 鏈傳動(dòng)是在兩個(gè)或多于兩 個(gè)鏈輪之間用鏈作為撓性拉曳元件的一種嚙合傳動(dòng)。因其經(jīng)濟(jì)、可靠，故廣泛用于農(nóng)業(yè)、采礦、冶金、起重、運(yùn)輸、石油、化工、紡織等各種機(jī)械的動(dòng)力傳動(dòng)中。 和帶傳動(dòng)比較，鏈傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是： 1)沒(méi)有滑動(dòng)； 2)工況相同時(shí)，傳動(dòng)尺寸比較緊湊； 3)不需要很大的張緊力，作用在軸上的載荷較??； 4)效率較高， %98?? ； 5)能在溫度較高、濕度較大的環(huán)境中使用等。 高架碼垛機(jī)中彎道輸送機(jī)主要采用鏈傳動(dòng)，并且主要是滾子鏈傳動(dòng)。下面介紹滾子鏈傳動(dòng)。 1. 滾子鏈傳動(dòng) 滾子鏈齒形系用標(biāo)準(zhǔn)刀具加工，在鏈輪 工作途中不必畫(huà)出，應(yīng)注明鏈節(jié)距 p 、齒數(shù) z 、分度圓直徑 d 、齒項(xiàng)圓直徑 ad 、齒根圓直徑 fd 。分度圓直徑 mmzpd?180sin? 齒頂圓直徑 mmzpd a ???????? ?? ?1 8 0c o 齒根園直徑 1dddf ?? 式中 1d —— 滾子直徑 (mm)。 2. 鏈速 鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)情況和繞在多邊形輪子上的帶傳動(dòng)很相似，邊長(zhǎng)相 當(dāng)于鏈節(jié)距 p ，邊數(shù)相當(dāng)于鏈輪齒數(shù) z 。輪子每轉(zhuǎn)一周，帶轉(zhuǎn)過(guò)的長(zhǎng)度應(yīng)為 zp ，當(dāng)兩鏈輪轉(zhuǎn)速分別為 1n 和 2n 時(shí)，鏈速 1 0 0 0601 0 0 060 2211 ???? pnzpnzv 學(xué)士學(xué)位論文 14 3. 工作拉力 1F 1F 取決于傳動(dòng)功率 P (kW)和鏈速 v (m/s) v PF 10001 ? 4. 軸上載荷 Q 作用在軸上的載荷可以近似取 FQ? 分層裝置的氣動(dòng)裝置 氣動(dòng)系統(tǒng)主要由以下四種裝置組成 ； 1. 氣源裝置 氣源裝置即壓縮空氣的發(fā)生裝置，其主 體部分是空氣壓縮機(jī) (簡(jiǎn)稱(chēng)空壓機(jī) )。它將原動(dòng)機(jī) (如電動(dòng)機(jī) )的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為空氣的壓力能并經(jīng)凈化設(shè)備凈化，為各類(lèi)氣動(dòng)設(shè)備提供潔凈的壓縮空氣。 2. 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)是系統(tǒng)的能量輸出裝置，如氣缸和氣馬達(dá)，它們將氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并輸出到工作機(jī)構(gòu)上去。 3. 控制元件 即用以控制調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量、流動(dòng)方向以及系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作程序的元件，如壓力閥、流量閥、方向閥和邏輯元件等。 4. 輔助元件 系統(tǒng)中除上述三類(lèi)元件外，其余元件稱(chēng)輔助元件，如各種過(guò)濾器、油霧器、消聲器、散熱器、傳感器、放大器及管件等。它 們對(duì)保持系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定和持久地工作起著十分重要的作用 [15]。 氣動(dòng)回路設(shè)計(jì) 氣源處理裝置該裝置由氣水分離器、減壓閥、油霧器組成。氣水分離器將壓縮空氣中的贓物和水分濾出，由減壓閥把空氣壓力降到預(yù)定壓力，然后供給電磁閥和氣缸。油霧器中的潤(rùn)滑油由壓縮空氣順空氣流動(dòng)方向帶到需潤(rùn)滑的電磁閥和氣缸。減壓閥帶有壓力表，調(diào)整空氣壓力可由壓力表直接讀出。氣源處理裝置簡(jiǎn)圖如圖 22 所示 圖 22 氣源處理裝置簡(jiǎn)圖 學(xué)士學(xué)位論文 15 氣路的基本回路一個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)不管有多么復(fù)雜，它總不外是由一些基本回路組成的。所謂基本回路就是由 一些氣壓元件組合起來(lái)完成特定功能的氣路結(jié)構(gòu)。氣路系統(tǒng)由基本回路構(gòu)成，基本回路由電磁閥、氣缸、管路、調(diào)速器、消音器等組成。電磁閥控制氣體通斷及執(zhí)行機(jī)構(gòu)換向。氣缸是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基本元件，承擔(dān)負(fù)載、輸出力及轉(zhuǎn)矩。調(diào)速器用來(lái)調(diào)節(jié)氣缸的運(yùn)動(dòng)速度，以滿(mǎn)足負(fù)載的不同速度要求。消音器用來(lái)排除排氣噪聲，保護(hù)環(huán)境。基本回路簡(jiǎn)圖如圖 23 所示。 圖 23 基本回路簡(jiǎn)圖 本章小結(jié) 本章主要介紹了分層裝置的機(jī)械部分。分層裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件較多。對(duì)其電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置進(jìn)行了選型，進(jìn)而對(duì)對(duì)分層裝置機(jī)械部分進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)滿(mǎn)足 要求的機(jī)械結(jié)構(gòu)。 學(xué)士學(xué)位論文 16 第 3章 分層裝置電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)概述 自動(dòng)控制（ automatic control）是指在沒(méi)有人直接參與的 情況 下，利用外加的設(shè)備或裝置，使 機(jī)器 、設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。自動(dòng)控制是 相對(duì)人工控制概念而言的 。在碼垛機(jī)碼垛過(guò)程中，需要完成對(duì)袋子的夾緊、升降及水平搬運(yùn)、旋轉(zhuǎn)、排列等多個(gè)動(dòng)作，另外還要進(jìn)行金屬檢測(cè)、壓力檢測(cè)、行程開(kāi)關(guān)檢測(cè)等，動(dòng)作頻繁且過(guò)程復(fù)雜。并且，在碼垛工作現(xiàn)場(chǎng)往往環(huán)境較為惡劣，所以為了保證生產(chǎn)過(guò)程平穩(wěn)有效地進(jìn)行，就要求控制系統(tǒng)具有很好的可靠性以及很強(qiáng)的故障診斷能力。目前，市場(chǎng)上的主流控制系統(tǒng)是 PLC，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)小巧、通用性好、運(yùn)行速度快、可靠性高，非常適合于在高溫、振動(dòng)、粉塵等環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)各種開(kāi)關(guān)控制，所以選用 PLC 作為控制系統(tǒng)的核心部件。