4個帶齒輪與2條橡膠帶(中間還有壓緊齒輪)分別組成2組,對稱成形器軸線兩側(cè)安裝。橡膠帶與成形器筒外壁緊密接觸,并產(chǎn)生一定壓力。當(dāng)異步電動機受PLC控制瞬間啟動輸出轉(zhuǎn)矩時,2條橡膠帶(同步齒形帶)被傳動鏈傳動而同步運動。包裝薄膜被橡膠帶產(chǎn)生的摩擦力帶動作直線移動,并形成袋狀。
根據(jù)力學(xué)理論和控制理論,把走膜機構(gòu)傳動系看作繞I軸回轉(zhuǎn)的物體,建立動力學(xué)方程并作轉(zhuǎn)換等效(忽略非線性量,如機構(gòu)間隙等;并將摩擦視為粘性摩擦)。
則有軸I上轉(zhuǎn)矩
等效粘性阻尼系數(shù) 等效轉(zhuǎn)動慣量
等效扭轉(zhuǎn)剛度
走膜長度x=θ3r且
式中:f1,J1,K1,θ1分別為軸I的粘性阻尼系數(shù),轉(zhuǎn)動慣量,剛度,輸出轉(zhuǎn)角 f2,J2,K2,θ2分別為軸Ⅱ的粘性阻尼系數(shù),轉(zhuǎn)動慣量,剛度,輸出轉(zhuǎn)角 f3,J3,K3,θ3分別為等效軸Ⅲ的粘性阻尼系數(shù),轉(zhuǎn)動慣量,剛度,輸出轉(zhuǎn)角 (等效軸Ⅲ是同步齒形帶軸的折算軸)
i1,i2分別為傳動比i12,i23。θm為軸I的輸入轉(zhuǎn)角。r為橡膠同步帶輪回轉(zhuǎn)半
徑。
整理得
令
作拉氏變換
得輸出走膜長度與輸入轉(zhuǎn)角的傳遞函數(shù)
在此基礎(chǔ)上,進一步可研究系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)H(jω)、幅頻特性函數(shù)A(ω)和相頻特性函數(shù)Ф(ω)等。
為保證系統(tǒng)的動態(tài)特性,可研究其橫向動力學(xué)性能:
式中m1,Jdi,Jpi(i=1,2,…,N)分別表示傳動輪的質(zhì)量,直徑轉(zhuǎn)動慣量和極轉(zhuǎn)動慣量。
通過對以上式子的求解,可揭示系統(tǒng)的傳動性能,并可用測試技術(shù)作驗證,實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計.
2.2包裝機傳動程序
包裝機傳動程序有閉環(huán)程序和開環(huán)程序。開環(huán)程序包括:單個功能調(diào)節(jié)程序、輸送機啟動程序、量杯升降容積調(diào)節(jié)程序、走膜框左右偏移調(diào)節(jié)程序。
閉環(huán)程序有提升機啟動程序、制袋機循環(huán)程序。其中制袋機循環(huán)程序如表1。
表中橫封、豎封、打印、切斷為氣壓傳動;發(fā)出是探測器信號,執(zhí)行是PLC指令。
2.3氣壓傳動程序
氣壓電氣傳動如圖2。圖中氣缸1為豎封,氣缸2為橫封,氣缸3為切斷,氣缸4為剎車,氣缸5為打印。所有氣缸都是雙作用氣缸回路,其中氣缸1、氣缸2采用排氣節(jié)流調(diào)速。氣缸2的二個缸,一個進時另一個則退,同時帶動2個加熱橫封壓塊相對運動將薄膜夾緊。各工步間采用并行順序控制原則,電磁換向閥的電信號來自PLC,機控閥的信號來自走膜機構(gòu)的擺動壓塊。根據(jù)工步順序可列出各氣缸程序如表2。(注意缸1、缸2Ⅱ、缸3是在回退時實現(xiàn)工步功能,既表1中的啟動)
2.4觸摸屏與PLC
觸摸屏作為PLC的接口既是輸入又是輸出。觸摸屏設(shè)置了6個屏幕畫面,分別是運行、設(shè)定、鍵操作、輸入信號指示、輸出信號指示、報警畫面。觸摸屏與PLC間信息、數(shù)據(jù)的傳輸、交換,通過PLC的I/O設(shè)置、存儲器設(shè)置及控制程序?qū)崿F(xiàn)。
如“運行畫面”,該畫面有6個屏幕畫面切換觸摸按鈕,3個顯示單元,6個工作觸摸按鈕。其:I/O設(shè)置內(nèi)部繼電器:R1對應(yīng)電源;R4、R5、R6、R7、R8、R9分別對應(yīng)切換按鈕中的急停、設(shè)定、輸入、輸出、報警、鍵操作;R24、R25、R26、R27、R28、R29分別對應(yīng)工作按鈕中的聯(lián)動、制袋、增重、減重、左移、右移。存儲區(qū)設(shè)置寄存器:屏幕當(dāng)前信息DT1、包裝速度設(shè)定DT12,包裝速度顯示DT13,大包計數(shù)DT15,小包計數(shù)DT16,…(與“運行畫面”無關(guān)的設(shè)置省略)等。
其梯形圖如圖3(以FP系列機編程。只編出啟動“運行畫面”的程序,并省略指令)。啟動時.按下“電源”按鈕。屏幕顯示“運行畫面”,當(dāng)R3置位后各設(shè)備進入工作狀態(tài),并自動設(shè)定包裝速度50袋/分。
3、傳動系統(tǒng)對整機的影響
由傳動系統(tǒng)建立的模型——傳遞函數(shù),可以確定機構(gòu)的動、靜態(tài)指標(biāo).明確影響系統(tǒng)性能的主要因素。如走膜機構(gòu)的傳遞函數(shù)G(s),就反映了其性能與同步帶輪回轉(zhuǎn)半徑r密切相關(guān)。當(dāng)帶輪以角速度ω轉(zhuǎn)動而回轉(zhuǎn)誤差偏大時,輪緣上點的線速度嚴(yán)重不均等,使左右橡膠帶移動時產(chǎn)生不同步現(xiàn)象,造成薄膜封口尺寸超差。因此,要把保證帶輪及轉(zhuǎn)軸的尺寸精度和形位公差精度作為主要因素,以保證封口尺寸質(zhì)量。
傳動系統(tǒng)和程序,體現(xiàn)了機電一體化技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的基本形態(tài)及其發(fā)展趨勢。傳動程序是傳動系統(tǒng)的信息流,它明確了機構(gòu)中各部件的作用及相互關(guān)系.并可由微機實現(xiàn)軟、硬件的結(jié)合,有效地提高自動化程度。如制袋機循環(huán)程序,就表明了各探測信號、各步指令所對應(yīng)的傳動系統(tǒng)的機構(gòu),以及各工步的順序;zui主要的,它是PLC存儲器設(shè)置、I/O設(shè)置(包括觸摸屏)與控制程序編制的依據(jù).手動和自動控制程序均由此確定。
機電一體化的一個*性,在于控制能力的強化。如包裝機的橫封口工步與落料工步配合不協(xié)調(diào),需要將橫封口的氣壓傳動改為機械傳動;此時整機工作程序未變,但控制程序發(fā)生變化。應(yīng)用PLC可以很容易地解決,將I/O設(shè)置中對應(yīng)的X、Y更改,梯形圖和指令略作變更,就能確保傳動系統(tǒng)和傳動程序的協(xié)調(diào)配合。
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