企业专用设备“自动点胶机”的结构设计_毕业设计(论文)(编辑修改稿)

企业专用设备“自动点胶机”的结构设计_毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

K1—— 输送带及托辊转动部分运行功率系数 ； K2—— 物料水平运行功率系数 ； K3—— 尾部改向滚筒功率系数 ； K4—— 中部改向滚筒功率系数 ； K5—— 犁式卸料器、清扫器、导料槽的功率系数 ； K6—— 尾部传动时，头部改向滚筒功率系数 ； K7—— 尾部传动时，中部改向滚筒功率系数； K8—— 进料处物料加速功率系数。 成都理工大学 2020 届 毕业设计（论文） 17 斜面平台的设计 图 32 上图所示为斜面轮廓大体图外观，顶部平台为简化的传送带， 在靠近斜面的位置的下面有个叉架的箱体结构。 辅助圆筒转动，并且点胶，吸盘夹住圆筒底部封盖。 斜面的设计是为了利用 成型工件自身的重力势能转化为动能，工件就可以自动卸料。 由于工件是刚完成盒盖，所以斜面角度尽可能的小，斜面距离尽可能的短，为了防止斜面运动中震动对工件产生有害影响。 表 33 斜面 长度 170cm180cm 倾斜角度 350400 宽度 50cm 高度 140150cm 材料 普通铝合金材料 摩擦系数 成都理工大学 2020 届 毕业设计（论文） 18 叉架的设计 图 33 圆筒 运动到叉架轴线的位置时候， 光电传感器给系统发送信号， 叉架就在控制器的作用下升起 来，圆筒件进入两支架之间的位置。 在叉架中设置有主动辊和被动辊。 在支架的两边设计有并列排布的被动辊，它是起到一个协助主动辊转动工件的作用。 叉架中的主动辊与被动辊的表面为化学纤维材料， 具有弹性结构，保证它们与圆筒接触的时候有一定的摩擦力又不会和支架接触 ，同时保证二者之间的相对位置精度。 两支架的距离略微大于圆筒的直径，因为被动辊可以起到缓冲的作用。 与主动辊相连接的电机开始工作，皮带带动辊转动。 圆筒在叉架里面就可以匀速的转动，点胶机点胶。 1. 空间尺寸计算。 通过 被点 圆筒 体尺寸确定 叉架尺寸。 被动辊子的作用主要是减少摩擦， 因此需要设计成弹性结构，且弹簧刚度小，可轻易压开。 2. 确保 圆筒 在叉架上升后能靠自重与主动辊有效贴合，且贴合后摩擦力足够驱动转动。 成都理工大学 2020 届 毕业设计（论文） 19 3. 根据 圆筒 的自重，点胶速度，计算需要的轴功率，根据轴功率确定你的传动比，已及齿轮强度，计算电机功率和转速。 4. 是否使用带传动可以灵活，如果需要的减速比不大，可以改成直接纯齿轮传动。 5. 叉架的材料，因为这里基本不涉及什么高载荷等环境，因此 HT200 或 Q235等常用碳钢即可。 但具体安装尺寸需要保证叉架上升前， 圆筒 的重心在斜面外，叉架左侧顶尖在管子左侧切线或稍微靠外 的地方。 上升后， 圆筒 重心可正好落在斜面上。 6. 棍子的接触强度需要保证，可根据计算选用高强度钢采取表面淬火回火工艺。 7. 箱体尺寸根据之前计算的齿轮大小，棍子大小，电机型号等结构尺寸确定。 注意，箱体尺寸主要通过你的齿轮减速组的润滑条件确定。 因为这里基本是低速轻载，可以使用油脂润滑，大大减小箱体尺寸。 设计电机安装位置。 成都理工大学 2020 届 毕业设计（论文） 20 第四章 盖帽机构的设计 按照设计要求来，机构之间应该保持连续传动结构。 所以在封装的叉架保持位置不变，圆筒底部的机械手吸盘吸气，使得圆筒的位置固定在封装的时候不发生位置变化。 电机通过皮带转动带轮齿轮，齿轮与不完全齿轮啮合，利用连续间隙传动，滑块的运动发生了来回的往复。 控制系统给电机发出信号指令，电机运动。 根据滑块的推程，滑块运动的距离。 在 开始 点胶 1秒后，盖子距离封装位置 的时候，滑块机构的点胶转动开始推动滑块运动。 机械手抓住圆筒底部，机械手抓住圆筒，对圆筒进行一个定位，封装就精确进行。 滑块连杆机构的设计 图 41 连杆传动是机械传动中的一种重要形式，由于具有传递传动，放大位移、改变位移等重要性质，在工程中广泛应用。 满足设计要求，尽可能的节约空间，就必须让整个结构在空间总的布置灵活。 部件以杆为主，同时考虑到制动和启动带来的误差会使得传动装置的变形，优先采用连杆机构。 不完全齿轮的间歇传动机构 在许多设备中，特别是自动化程度高的自动机器中，设计要求下，要在机械成都理工大学 2020 届 毕业设计（论文） 21 传动中停歇一段时间间隔，完成动作。 在视频封装的生产线中要停歇一定的时间来完成封盖的动作。 所以我们在设计中要添加不完全齿轮间隙推动滑块运动的过程。 在很多机械设备中，都有构件呈周期性的间歇运动。 控制器开始工作， 发出指令来后，电动机带动皮带驱动带轮齿轮组合，齿轮转动配合不完全齿轮，大齿轮转一周后，不完全齿轮转动半周。 在大齿轮的带动下，曲柄连杆四杆机构就作用于滑块，滑块推动盖子进行封装。 随着不完全齿轮上的锁止凸轮弧与大齿轮上的锁止凹弧啮合，滑块被锁定在原来的位置当中。 在我们对点胶机的设计过程中，传动精度高，冲击小，运动平稳等特点。 设计中才用不完全齿轮机构来实现这一技术要求，利用其停止和转动时间，完成连杆的间隙传动和盖子的间隙封装。 电动机的选择 合理选择电动机是使用电动机的前提。 电动机的规格，品种繁多。 所以我们要全面考虑电压，频率，使用环境等因素来考虑。 主要注意三个方面 :功率的大小 ,选择的防护形式 ,电动机的转速。 吸盘机械手的设计 机械手由机座、机柱、机臂和吸盘组成，立柱可以转动，吸盘部位为浮动头，可以适当的上下活动机臂可以伸缩，其伸出长度可根据需要，一次调整完毕。 封盖结束之后，机械手和工件分离，气缸拉动机械手回复到原来的位置。 机械手在什么时候启动， 点胶完成后开始抓取圆筒定位。 盖子到达封装之前的位置的时候点胶差不多马上就 要结束，这时候滑块也开始运动了。 启动还是根据盖子位置精确传感器来启动的， 因为滑块的推程和机械手的运动的距离都很短，也都是在段时间内进行的。 点胶，盖子，滑块，机械手四者可以说是一体化的。 可以进行实际操作工作。 成都理工大学 2020 届 毕业设计（论文） 22 第五章 点胶机的选用 点胶机的 机械部分就是一个三自由度的传动机构平台。 胶头可以通过机械的移动定位到空间的任意一个（ X， Y， Z）坐标。 运动控制卡实际上相当于一个智能的电子计算机。 它发脉冲给电机的驱动器，使电机带动机械运动。 它可以控制机械走出各种各样的轨迹，灵活的控制运动速度、加速度，进行高精度的定位。 为了适应工业点胶设备快速向自动化方向的发展，人们在多年运动控制系统研究成果的基础上，全新推出面向企业应用的工业点胶机器人产品。 根据实际生产需要，在满足运动性能指标的前提下，对产品结构进行了优化设计，适应在点胶过程中的灵活快速的要求，提高了产品 的可靠性，并有效降低了产品成本。 点胶机和点胶的定义 压缩空气送入胶瓶 (注射器 )，将胶压进与活塞室相连的进给管中，当活塞处于上冲程时，活塞室中填满胶，当活塞向下推进滴胶针头时，胶从针嘴压出。 滴出的胶量由活塞下冲的距离决定，可以手工调节，也可以在软件中控制。 点胶机就是专门对流体进行控制，冰将液体点滴，涂覆、封装、灌装与产品表面或产品内部的自动化机器。 点胶机主要用于产品中工艺的胶水，尤其以及其他液体的精确点，灌、注、涂、点滴到每个产品精确位置，可以用来实现大点，画线、圆型或弧型。 点胶机 就是将胶体作相应的控制，并将胶体以其特定的形态分布 /涂覆 /灌封于特定的产品 “之上 ”或 “之内 ”的专业的自动化控制设备。 点胶机的传动方式 描述复杂的多轴协调运动轨迹的最简单的方法是利用坐标系。 由于在坐标系内能够方便地描述运动对象的运动轨迹，所以多轴协调运动又称为坐标系运动。 在坐标系运动控制模式下可以实现单段轨迹运动、多段轨迹连续运动。 一个典型的控制进给系统，由运动控制器、驱动单元、机械传动装置和执行元件等几部分组成。 其中，机械传动装置是位置控制中的一个重要环节。 机械传动装置，是指将驱动源的旋转运动变 为工作台的直线运动的整个机械传动链。 成都理工大学 2020 届 毕业设计（论文） 23 图 52 步进电机 步进电机在整套系统中为 X、 Y、 Z 轴提供精确的位置控制。 使用三相混合式步进电机的推出解决了上述问题，本产品具有如下特点：低噪音。 运行平稳。 振动小。 高力矩。 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件，在数控系统中得到广泛应用。 在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置，只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。 这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制，变得简单精确。 步进电机的调速，一般是改变输入的脉冲频率来实现的。 运动控制器每给一个脉冲，步进电机就转动一个固定的角度。 这样就可以通过控制步进电机的一个脉冲到下一个脉冲的时间间 隔，来改变脉冲的频率，用延时长短具体控制步进角，来改变转速，从而实现对步进电机的调速。 由步进电机组成的步进传动系统具有如下优点： (a)步进电机是一种离散运动的执行装置，它和现代数字控制技术有着内在的联系，很容易和其他数字器件进行接口； (b)步进电机，位置误差无积累 ； (c)步进电机可以位置开环方式进行控制，位甓开环，不需要位置反馈，系统结构简单，不存在系统稳定性的问题 ； (d)永磁式或混合式步进电机，除停转期间消耗的电能较小以外，它们还具有记忆转矩的功能。 可以在停电的条件下将转子锁定在特定的位置上。 步进电机主要应用在开环、控制精度及响应速度要求不太高的运动控制场合。 如数字控制系统、工具控制系统、程序控制系统等。 步进电机最简单的运行方式是与控制脉冲组成开环系统，如图 3． 4 表示由步进电机、驱动控制器和控制控制器 接口电路 执行部件 传动机构 点胶头的三轴运动 成都理工大学 2020 届 毕业设计（论文） 24 脉冲组成的开环系统。 脉冲分配器主要通过一个脉冲输入控制步进电机的速度，一个输入端控制电机的转向，并有与步进电机相数相同数目的输入端分别控制电机的各相。 这种硬件脉冲分配器通常直接包含在步进电机驱动器内。 在数控系统中，通过插补运算，得到每个坐标轴的位移信号，通过输出接口，步进电机驱动器发出高速脉冲信号和正反转信号，可以控制步进电机的运行。 电机的脉冲控制 在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。 点胶机执行机构功能主要包括点胶轨迹控制、胶枪上下移动定位两部分，对于精度的要求并不是很高，在工作中对电机的要求也相对于数控机床宽松很多。 考虑到运动控制器的选取和系统的实际要求，本课题选用步进电机作为执行元件，接受运动控制器的控制。 步进电机作为一种控制精密位移及大范围调速专用的电机 ,由于控制方法简单，成本低廉，广泛应用于各种开环控制。 步进电机的运 行需要有脉冲分配的功率型电子装置进行驱动 , 这就是步进电机驱动器。 它接收控制系统发出的脉冲信号，按照步进电机的结构特点，顺序分配脉冲，实现控制角位移、旋转速度、旋转方向、制动加载状态、自由状态。 控制系统每发一个脉冲信号 , 通过驱动器就能够驱动步进电机旋转一个步距角。 步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。 角位移量与脉冲个数相关。 指令 脉冲 电源 步进 电机 功率方法 脉冲分配 驱动器 成都理工大学 2020 届 毕业设计（论文） 25 必要脉冲数的计算 必要脉冲数是指传动装置将物体从起始位置传送到目标位置所需要提供给步进电机的脉冲数。 必要脉冲数按下面公式计算： N:必要脉冲数 ； S1:物体移动的距离 ； S2：距离电机旋转一周移动的距离 ； a 步进角。 驱动脉冲速度的计算 驱动脉冲速度是指在设定的定位时间中电机旋转过一定角度所需要的脉冲数。 驱动脉冲数可以根据必要脉冲数、定位时间和加 /减速时间计算得出。 （ 1）自启动运行方式 自启动运行方式是指在驱动电机旋转和停止时不经过加速、减速阶段，而直接以驱动脉冲速度启动和停止的运行方式。 自启动运行方式通常在转速较低的时候使用。 同时，因为在启动 /停止时存在一个突然的速度变化，所以这种方式需要较大的加 /减速力矩。 自启动运行方式的驱动脉冲速度计算方法如下： V 驱动脉冲速度 N必要脉冲数 T定位时间 成都理工大学 2020 届 毕业设计（论文） 26 （ 2）加 /减速运行方式 加 //减速运行方式是指电机首先以一个较低的速度启动，经过一个加速过程后达到正常的驱动脉冲速度，运行一段时间之后再经过一个减速过程后电机停止的运行方式。 其定位时间包括加速时间、减速时间和以驱动脉冲速度运行的时间。 点胶机 的 主要参数 表 55 三轴点胶机技术参数 型号 SEC300ED 工作范围。