【自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)9100字（論文）】

第第自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)TOC\o"1-3"\h\u79241引言 1118231.1概述 1196541.2研究意義 1206372總體方案的確定 363873自動(dòng)化封裝機(jī)控制系統(tǒng)器件選型 4113483.1步進(jìn)電機(jī)的選型 4136193.2瓶蓋振動(dòng)盤(pán)的選型 5309733.3輸送裝置的設(shè)計(jì) 5235813.2.1輸送帶的選型 526153.2.2托輥的選型 742613.2.3滾筒的選型 8178153.2.4減速電機(jī)的選型 878683.2.5同步帶的選型 10310533.2.6帶輪的選型 1035313.4轉(zhuǎn)盤(pán)的設(shè)計(jì) 1084943.5氣缸的選型 10317713.6旋蓋機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11217643.6.1旋蓋頭的選型 11210973.6.2彈簧桿裝座的設(shè)計(jì) 11128713.6.3旋蓋電機(jī)的選型 12310354自動(dòng)化封裝機(jī)控制方案確定 14257704.1自動(dòng)化封裝機(jī)的整體設(shè)計(jì) 14178354.2輸送機(jī)構(gòu)方案的確定 15195014.3上蓋機(jī)構(gòu)方案的確定 16168394.4校正機(jī)構(gòu)方案的確定 1829834結(jié)論 2021689參考文獻(xiàn) 211引言1.1概述在我國(guó)包裝市場(chǎng)，塑料瓶和金屬罐占據(jù)著主要地位，所以對(duì)于這一類(lèi)產(chǎn)品包裝機(jī)器的需求量也十分的巨大。最近幾年全球產(chǎn)品的包裝產(chǎn)量逐年增長(zhǎng)，產(chǎn)品包裝的種類(lèi)也迅速增長(zhǎng)，已經(jīng)達(dá)到了數(shù)千種，并且產(chǎn)品的包裝質(zhì)量也得到了很大的改觀(guān)，效率也得到了提升，現(xiàn)在更傾向于一條龍服務(wù)，直接完成所有的包裝，而不是之前的需要到每一個(gè)工段進(jìn)行包裝。在滿(mǎn)足自己的需求之后，我們還向外進(jìn)行了出口。用于塑料瓶加工包裝機(jī)械的研究，對(duì)我國(guó)塑料瓶包裝行業(yè)的持續(xù)發(fā)展起著非常重要的作用。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，不可避免地也面臨著如何節(jié)省人力物力、節(jié)約對(duì)資源的利用、降低生產(chǎn)制造成本、拋棄傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造觀(guān)念和利用自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備來(lái)取代人工等諸多問(wèn)題。傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造方式也早已跟不上社會(huì)需求的不斷增加，因此設(shè)計(jì)出一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)瓶子進(jìn)行自動(dòng)封裝的全自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)可以更好的滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)于產(chǎn)量的需求。1.2研究意義本次所設(shè)計(jì)的自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)，主要是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)瓶蓋進(jìn)行自動(dòng)化封裝的功能。所設(shè)計(jì)的自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)和液體灌裝機(jī)及貼標(biāo)機(jī)是飲料食品行業(yè)生產(chǎn)流水線(xiàn)中難以替代的重要組成部分，同時(shí)自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)是作為對(duì)液體灌裝機(jī)和貼標(biāo)機(jī)之間起承接作用的設(shè)備，必不可缺，也是關(guān)乎產(chǎn)品質(zhì)量保障中的重要一環(huán)。隨著人民生活習(xí)性的改變及生活水平條件愈來(lái)愈優(yōu)越，對(duì)于不同類(lèi)型的包裝食品及飲料的需求也隨之日益增長(zhǎng)，而傳統(tǒng)的包裝食品和飲料的方式也難以滿(mǎn)足其膨脹的需求，因此設(shè)計(jì)出一款可以實(shí)現(xiàn)對(duì)瓶子進(jìn)行自動(dòng)封裝的設(shè)備是具有一定的研究意義的。同時(shí)，通過(guò)對(duì)自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)，可以鍛煉和培養(yǎng)自己的綜合能力，增加自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備、培養(yǎng)自己對(duì)于所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)運(yùn)用的能力和增加自己的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。在對(duì)自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)一些控制系統(tǒng)和機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，會(huì)不斷地遇到各種難題，而通過(guò)對(duì)所出現(xiàn)狀況的解決，可以更好地提高自己對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的了解，同時(shí)深化記憶。在整個(gè)對(duì)自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以充分地提高自己的思維能力，提高對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析解決的能力，同時(shí)加快自己由知識(shí)型過(guò)渡到實(shí)踐型的轉(zhuǎn)換。本次設(shè)計(jì)的選題是對(duì)自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)，主要是先從自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)的整體綜合方案開(kāi)始考慮，研究自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)對(duì)瓶子的輸送裝置、理蓋裝置、上蓋裝置、和瓶蓋封裝機(jī)構(gòu)等機(jī)械機(jī)構(gòu)及裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工裝配和這個(gè)設(shè)備的自動(dòng)化控制等。同時(shí)，還需要完成對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化及改進(jìn)、通過(guò)理論來(lái)計(jì)算自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)力矩、傳動(dòng)裝置和電機(jī)等的設(shè)計(jì)選型等方面的工作。2總體方案的確定自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)的整體運(yùn)作流程圖如圖2-1所示，由灌裝機(jī)將瓶子內(nèi)罐裝好液體后進(jìn)入到自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)當(dāng)中的輸送裝置，通過(guò)輸送裝置輸送到送瓶機(jī)構(gòu)進(jìn)行定位送瓶處。與此同時(shí)，理蓋裝置對(duì)瓶蓋進(jìn)行整理，同時(shí)篩選出瓶蓋的正反面，再將瓶蓋送到上蓋機(jī)構(gòu)處。而瓶子通過(guò)送瓶機(jī)構(gòu)定位輸送到上蓋機(jī)構(gòu)下方進(jìn)行上蓋，之后瓶子再由送瓶機(jī)構(gòu)將其送入旋蓋機(jī)構(gòu)下方進(jìn)行封裝，封裝完畢的瓶子由送蓋機(jī)構(gòu)送回輸送裝置上，最后再通過(guò)輸送裝置輸送到下一流水線(xiàn)的瓶子貼標(biāo)機(jī)中進(jìn)行貼標(biāo)處理。圖2-1程序流程圖3自動(dòng)化封裝機(jī)控制系統(tǒng)器件選型3.1步進(jìn)電機(jī)的選型作為送瓶機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)來(lái)源的電機(jī)初步從伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)中進(jìn)行考慮。就這兩種類(lèi)型電機(jī)的控制方式而言，伺服電機(jī)其控制系統(tǒng)較為嚴(yán)謹(jǐn)，采用的是閉環(huán)控制，同時(shí)具有反饋?zhàn)饔?。而步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)多采用的是開(kāi)環(huán)控制，同時(shí)其不具有反饋?zhàn)饔?。從價(jià)格方面進(jìn)行考慮的話(huà)，伺服電機(jī)的價(jià)格相對(duì)而言較貴些，而步進(jìn)電機(jī)的價(jià)格則相對(duì)來(lái)說(shuō)便宜些。而就其運(yùn)作的精確度而言，步進(jìn)電機(jī)的精度不如伺服電機(jī)的高。由于考慮到在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用中隊(duì)電機(jī)的精度要求不需要太高，因此決定采用步進(jìn)電機(jī)作為送瓶機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)來(lái)源。由于所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)盤(pán)有十個(gè)槽口，其以36°作為一個(gè)節(jié)拍，因此選擇1.8°作為步進(jìn)電機(jī)的步距角，選取的步進(jìn)電機(jī)為兩相的步進(jìn)電機(jī)，同時(shí)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為0.3秒。步進(jìn)電機(jī)的必要脈沖數(shù)的頻率為：1100t步進(jìn)電機(jī)所帶動(dòng)的轉(zhuǎn)盤(pán)和瓶子所受的總重力為：F=17.8kg×9.8N/kg=174.4N(3-2)步進(jìn)電機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)功率為：P=FV=174.4N×0.3m/s=52.3W=0.0523kW(3-3)結(jié)合實(shí)際及計(jì)算結(jié)果，對(duì)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行估算，取其值為70r/min；步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式為：T=9550Pn(3-式中：P——步進(jìn)電機(jī)的功率（kW）；n——步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速（r/min）；則步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩為：T=9550×0.0523kW70r/min·(3-通過(guò)計(jì)算及對(duì)步進(jìn)電機(jī)相關(guān)參數(shù)的確定，步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)為兩相，步距角為1.8°。由參考文獻(xiàn)通過(guò)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的資料進(jìn)行查閱及各型號(hào)間的對(duì)比，故所選取的步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)為86BYGH5430。3.2瓶蓋振動(dòng)盤(pán)的選型根據(jù)所設(shè)定的參數(shù)，對(duì)于瓶蓋直徑選取的范圍為25-70毫米，瓶蓋高度通過(guò)實(shí)際情況而擬定為15-30毫米，瓶子直徑的范圍為Φ40-Φ120毫米，每個(gè)瓶子的重量設(shè)定為0.6kg，瓶蓋封裝機(jī)的封蓋速度為50瓶/分鐘。由以上所設(shè)定的各個(gè)參數(shù)，通過(guò)查找與瓶蓋振動(dòng)盤(pán)相關(guān)的資料及對(duì)各個(gè)瓶蓋振動(dòng)盤(pán)的型號(hào)之間進(jìn)行比較之后，決定選用型號(hào)為SP-03的瓶蓋振動(dòng)盤(pán)，而該SP-03型號(hào)的瓶蓋振動(dòng)盤(pán)的相關(guān)參數(shù)如下：瓶蓋直徑的范圍：10-75毫米；瓶蓋高度的范圍：10-30毫米；瓶蓋振動(dòng)盤(pán)的直徑：600毫米；瓶蓋振動(dòng)盤(pán)的高度：520毫米；瓶蓋的進(jìn)給速度：每分鐘60±5個(gè)；由于SP-03型號(hào)的瓶蓋振動(dòng)盤(pán)的各個(gè)參數(shù)均滿(mǎn)足所需要求的尺寸，因此決定選用SP-03型號(hào)的瓶蓋振動(dòng)盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)瓶蓋進(jìn)行供給并且理蓋的目的。3.3輸送裝置的設(shè)計(jì)由于本次所設(shè)計(jì)的瓶蓋封裝機(jī)是作為承接灌裝機(jī)和貼標(biāo)機(jī)的，所以瓶蓋封裝機(jī)的前后均為一個(gè)輸送裝置。由于實(shí)際工作情況的不同，對(duì)于瓶子供料的距離及輸送裝置的長(zhǎng)度也隨之不同，因此結(jié)合實(shí)際情況將輸送裝置的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為1.5米。3.2.1輸送帶的選型通過(guò)已知的設(shè)計(jì)參數(shù)可知，瓶子的直徑范圍為Φ20-Φ90毫米，每個(gè)瓶子的重量為0.5kg。輸送帶的輸送速度的計(jì)算公式為v=stv=s式中：s——輸送帶一分鐘所走過(guò)的距離（m）；t——輸送帶運(yùn)作時(shí)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間（s）；此處將一分鐘的時(shí)間作為基準(zhǔn)，由于瓶蓋封裝機(jī)的封蓋速度為50瓶/分鐘，所以輸送帶一分鐘的時(shí)間內(nèi)最少得要帶走50個(gè)瓶子，則輸送帶一分鐘內(nèi)所走過(guò)的距離為：s=130mm×50×2=13m；上式中，2是瓶子的安全系數(shù)。輸送帶對(duì)瓶子的輸送速度為：v=13m/1min=0.217m/s；輸送帶對(duì)瓶子的運(yùn)載能力為：Q=0.5kg×50/min=25kg/min；通過(guò)查看機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，得知輸送帶最小的帶寬的計(jì)算公式為：B1=1.1(Q式中：Q——輸送帶對(duì)瓶子的運(yùn)載能力，通過(guò)計(jì)算，其值為25kg/min；v——輸送帶對(duì)瓶子的輸送速度，通過(guò)計(jì)算，其值為0.217m/s；K——瓶子的物料系數(shù)，通過(guò)查閱資料取其值為1；C——輸送帶的傾角系數(shù)，由于輸送裝置對(duì)瓶子的輸送為水平輸送，所以取其值為1；r——瓶子的散狀密度，查閱資料后取其值為75kg/m3；因此，輸送帶最小的帶寬為：B1由于計(jì)算出來(lái)的輸送帶最小的帶寬為231mm，通過(guò)如下表3-1進(jìn)行查閱后，選取輸送帶的帶寬為300mm。表3-1輸送帶帶寬的選型標(biāo)準(zhǔn)輸送帶寬度極限偏差輸送帶偏差極限偏差300±5mm±5mm±5mm1600±1%±1%±1%±1%±1%±1%±1%±1%±1%40018005002000600±5mm±5mm±1%±1%±1%±1%220065024008002600100028001200300014003200通過(guò)結(jié)合計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況，輸送裝置的輸送帶的型號(hào)選取為300M-ZBD[15]。則型號(hào)為300M-ZB的輸送帶其參數(shù)為：輸送帶結(jié)構(gòu)：二布二膠；纖維層數(shù)：兩層；表層所用材質(zhì)：聚氯乙烯；總厚度：2mm；密度：2.3kg/m3；抗拉強(qiáng)度：160N/mm；耐溫范圍：-10℃至90℃；橫向穩(wěn)定性：是3.2.2托輥的選型通過(guò)對(duì)資料的查找，托輥之間間距的計(jì)算公式為：S≥2.67K·2π360(3-式中：K——瓶子的物料系數(shù)，通過(guò)查找資料取其值為1；所以托輥之間的間距為S≥2.67×1×2×3.14360m=0.0466m=46.6mm如表3-2，由于所選的輸送裝置的輸送帶的帶寬為300mm，因此對(duì)于托輥長(zhǎng)度選取的值為380mm。托輥的形狀如圖3-3所示，其相關(guān)的尺寸分別為n=10mm，m=4mm，d1=20mm，b=14mm。圖3-1托輥的幾何形狀3.2.3滾筒的選型由于所選取的輸送帶的帶寬為300mm，所以通過(guò)對(duì)表3-2的查看，決定對(duì)滾筒的長(zhǎng)度選定為400mm，同時(shí)滾筒的直徑選取為200mm。表3-2滾筒的選型表帶寬BLD300400200，250，315，400400500200，250，315，400，500500600200，250，315，400，500，560750200，250，315，400，500，630800950200，250，315，400，500，630，800，1000，1250，140010001150200，250，315，400，500，630，800，1000，1250，140012001400200，250，315，400，500，630，800，1000，1250，14003.2.4減速電機(jī)的選型通過(guò)前面的計(jì)算結(jié)果和所設(shè)定的參數(shù)可知，輸送帶的輸送速度為v=217mm/s，每個(gè)瓶子的重量為m0=0.6kg，滾筒其直徑是D=200mm。滾筒轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式為：n1=v式中：v——輸送帶對(duì)瓶子的輸送速度，通過(guò)計(jì)算，其值為217mm/s;C——滾筒的周長(zhǎng)；滾筒的周長(zhǎng)為：C=πD=3.14×200mm=628mm(3-11)所以滾筒的轉(zhuǎn)速為：n1=217mm/s輸送帶上所有的瓶子的重量的估算為：0.5kg×1500mm/130mm=5.77kg；通過(guò)查找相關(guān)資料，減速電機(jī)功率的計(jì)算公式為：P=LfgWv10+式中：L——輸送裝置的輸送長(zhǎng)度（m）；f——托輥的摩擦系數(shù)，通過(guò)查閱相關(guān)的資料，有瓶子輸送時(shí)其值為0.022，沒(méi)有瓶子輸送時(shí)其值為0.025；W——單位長(zhǎng)度下裝置運(yùn)作部分的重量（kg/m），通過(guò)相關(guān)計(jì)算及估測(cè)，其值取為20kg/m；v——輸送帶的輸送速度，通過(guò)計(jì)算其值取定為0.217m/s；Q——輸送帶的輸送量（t/h）；h——輸送裝置對(duì)瓶子在豎直方向上的輸送高度，由于對(duì)瓶子的輸送為水平輸送，故其值取為0；輸送帶的輸送量為：Q=0.5kg×50/min=25kg/min=1.5t/?(3-14)所以，減速電機(jī)的功率為：P=1.5m×0.025×9.8N/kg×20kg/m×0.217m/s所計(jì)算出來(lái)的結(jié)果約為160W，不過(guò)由于在實(shí)際的工作環(huán)境中，還要考慮到如同步帶和同步輪等所產(chǎn)生的摩擦的影響，故選用取一個(gè)安全系數(shù)，通過(guò)查閱資料，取其值為K=1.5。因此，減速電機(jī)的實(shí)際功率為PA=P×K=160W×1.5=240W(3-1由于減速電機(jī)較為常用的功率主要為：180W、200W、250W和370W等功率，所以所選取的減速電機(jī)的功率為250W。查找與減速電機(jī)相關(guān)的資料及型號(hào)，通過(guò)對(duì)比和對(duì)實(shí)際情況加以考慮，最后所選取的減速電機(jī)的型號(hào)為6GU-10K[16]。所選取的6GU-10K型號(hào)的減速電機(jī)的相關(guān)參數(shù)如下：電壓：380V；功率：250W；扭矩：33N/m；轉(zhuǎn)速比：60；固定轉(zhuǎn)速：21r/min；3.2.5同步帶的選型根據(jù)所設(shè)計(jì)的實(shí)際工作情況判斷其為輕載狀態(tài)，因此對(duì)同步帶其強(qiáng)度所需的要求不是很高。所以，可以選取同步帶的型號(hào)為STPD/SYS-S3M-20。3.2.6帶輪的選型根據(jù)所選型的減速電機(jī)的型號(hào)，其減速比為1：60，轉(zhuǎn)速可以滿(mǎn)足所設(shè)計(jì)的輸送裝置的需求。所以對(duì)于帶輪所選取的傳動(dòng)比為1：1，其型號(hào)初步選取為25L018BS。3.4轉(zhuǎn)盤(pán)的設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)其半徑為400毫米，其一周有十個(gè)可以傳送瓶子的槽口，因此如圖3-5所示，相鄰的兩個(gè)瓶子之間的角度為360°/10=36°。在瓶蓋自動(dòng)封裝機(jī)進(jìn)行工作時(shí)，整個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)上只有六個(gè)槽口里面有瓶子，而另一邊的四個(gè)槽口則沒(méi)有瓶子。轉(zhuǎn)盤(pán)所選用的材質(zhì)定為ABS塑料，通過(guò)SolidWorks軟件對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)行建模及添加材質(zhì)后，測(cè)量其質(zhì)量約為10.7kg。由于每個(gè)瓶子的質(zhì)量為0.5kg，所以六個(gè)瓶子的質(zhì)量為：0.5kg×6=3kg；故總的重量為：（10.7kg+3kg）×1.3=17.8kg；式中的安全系數(shù)取其值為1.3。3.5氣缸的選型本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)需要三個(gè)氣缸，即為校正氣缸、旋蓋氣缸和固定氣缸。根據(jù)實(shí)際情況的考察，可以對(duì)校正氣缸、旋蓋氣缸和固定氣缸均選取為同一型號(hào)。由于單作用氣缸的內(nèi)部含有彈簧，故需要對(duì)單作用氣缸的缸徑選取大些以此來(lái)對(duì)彈簧力進(jìn)行克服。雙作用氣缸的行程一般比較長(zhǎng)，其活塞桿推出時(shí)所需的力一般比活塞桿復(fù)位時(shí)的作用力大。經(jīng)過(guò)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行綜合考慮，決定采用氣缸的類(lèi)型為單作用氣缸。氣缸的行程開(kāi)關(guān)一般可以分為磁性行程開(kāi)關(guān)和物理式的行程開(kāi)關(guān)兩種。一般而言，物理式的行程開(kāi)關(guān)控制不準(zhǔn)確但價(jià)格便宜，磁性行程開(kāi)關(guān)控制精準(zhǔn)但價(jià)格相對(duì)來(lái)說(shuō)貴些。在企業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，對(duì)磁性行程開(kāi)關(guān)的使用較為廣泛。結(jié)合實(shí)際使用進(jìn)行綜合比較，決定采用的氣缸行程開(kāi)關(guān)為磁性行程開(kāi)關(guān)。通過(guò)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和對(duì)實(shí)際情況的考察，在所設(shè)計(jì)的自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)中，三個(gè)氣缸所需的推力均大約為70N，同時(shí)通過(guò)對(duì)表3-6的查閱，決定選取缸徑為32mm的氣缸。一般情況下，氣缸所采用的工作壓力為0.2MPa-0.3MPa，氣缸的缸徑為32mm，氣缸的推力約為70N，所以選用的校正氣缸、旋蓋氣缸和固定氣缸其型號(hào)均為CJ2B.CDJ2B。3.6旋蓋機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.6.1旋蓋頭的選型如圖3-7，旋蓋頭由旋蓋外殼及旋蓋橡膠所組成，對(duì)于不同直徑的瓶蓋，可以采用不同的旋蓋頭。旋蓋頭與旋蓋電機(jī)相連，通過(guò)旋蓋電機(jī)來(lái)帶動(dòng)旋蓋頭的旋轉(zhuǎn)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)瓶子進(jìn)行旋蓋的目的。旋蓋頭可以直接在市場(chǎng)中進(jìn)行選擇，省去了對(duì)旋蓋頭進(jìn)行設(shè)計(jì)及加工等工序及成本，并且對(duì)其進(jìn)行替換和檢修較為簡(jiǎn)單。對(duì)于旋蓋頭的選取，可由所設(shè)計(jì)的瓶蓋的直徑及所采用的旋蓋電機(jī)其形狀大小進(jìn)行相應(yīng)的選取。3.6.2彈簧桿裝座的設(shè)計(jì)由于對(duì)于旋蓋氣缸控制旋蓋頭所下降的距離難以控制精準(zhǔn)，所以可能會(huì)出現(xiàn)旋蓋氣缸下降距離過(guò)大而導(dǎo)致旋蓋電機(jī)、旋蓋頭或瓶子等發(fā)生損壞的情況。因此，為了避免或降低零部件發(fā)生損壞的情況，設(shè)計(jì)了如圖3-2的彈簧桿裝座，用于對(duì)旋蓋氣缸和旋蓋電機(jī)之間進(jìn)行連接，主要發(fā)揮著在氣缸和旋蓋電機(jī)之間的緩沖作用。圖3-2彈簧桿裝座如圖3-2，彈簧桿裝座的主要組成部分為銷(xiāo)、彈簧、連接上端和連接下端。旋蓋氣缸的活塞桿推出時(shí)，旋蓋電機(jī)及旋蓋頭下降，旋蓋電機(jī)帶動(dòng)旋蓋頭對(duì)瓶子進(jìn)行旋蓋，當(dāng)旋蓋氣缸推出的距離較大時(shí)，彈簧受到擠壓而被壓縮，避免旋蓋頭繼續(xù)向下擠壓瓶子而導(dǎo)致旋蓋電機(jī)、旋蓋頭或者瓶子等零部件的損壞，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)零部件的保護(hù)和對(duì)旋蓋氣缸和旋蓋電機(jī)進(jìn)行緩沖的作用。3.6.3旋蓋電機(jī)的選型由所設(shè)定的參數(shù)，自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)對(duì)瓶子的封裝速度約為每分鐘50瓶。所以設(shè)定旋蓋頭對(duì)瓶子進(jìn)行旋蓋的過(guò)程中約有0.5秒的時(shí)間與瓶蓋進(jìn)行接觸，而旋蓋頭對(duì)瓶蓋進(jìn)行旋蓋的有效時(shí)間約為0.4秒。通過(guò)對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行了解，瓶蓋一般旋轉(zhuǎn)兩圈即可對(duì)瓶子進(jìn)行封裝。因此，旋蓋電機(jī)的轉(zhuǎn)速為：n=2r0.4s×1.2=6r/s=360r/min式中，安全系數(shù)取值為1.2。所以，旋蓋電機(jī)的轉(zhuǎn)速需大于360r/min。對(duì)于瓶蓋進(jìn)行旋緊所需旋蓋電機(jī)提高的轉(zhuǎn)矩為：0.5kg×1.8cm=0.9kg·cm；通過(guò)以上對(duì)旋蓋電機(jī)的計(jì)算，決定選用的旋蓋電機(jī)的型號(hào)為37GARH?？刂葡到y(tǒng)可以分為三種，分別為恒值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)和時(shí)序控制系統(tǒng)，為了降低成本采用時(shí)序控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。時(shí)間間隔的設(shè)定如下：轉(zhuǎn)盤(pán)每次轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間間隔為5s，當(dāng)上蓋機(jī)構(gòu)上蓋完成后向封裝機(jī)構(gòu)輸送并到達(dá)封裝機(jī)構(gòu)后，上方的光電傳感器檢測(cè)到瓶子到來(lái)的信號(hào)后，1

s后封裝機(jī)構(gòu)開(kāi)始動(dòng)作，1.5s后封裝完成，之后轉(zhuǎn)盤(pán)帶動(dòng)瓶子開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)固定機(jī)構(gòu)檢測(cè)到瓶子的到來(lái)信號(hào)后，固定機(jī)構(gòu)開(kāi)始動(dòng)作，1s后旋蓋機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作進(jìn)行旋蓋，3秒后旋蓋機(jī)構(gòu)工作完成，同時(shí)固定機(jī)構(gòu)松開(kāi)，0.5s后轉(zhuǎn)盤(pán)再次轉(zhuǎn)動(dòng)將瓶子送入輸送帶中，前往下一道工序。此系統(tǒng)采用感應(yīng)器信號(hào)盒來(lái)接收位移傳感器的檢測(cè)信號(hào)和發(fā)射控制信號(hào)，并對(duì)各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)順序和節(jié)奏進(jìn)行控制，使得控制精確、緊湊，保障產(chǎn)品的包裝質(zhì)量。

4自動(dòng)化封裝機(jī)控制方案確定4.1自動(dòng)化封裝機(jī)的整體設(shè)計(jì)如圖2-14，所設(shè)計(jì)的自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)包含機(jī)架、兩個(gè)輸送機(jī)、瓶蓋振動(dòng)盤(pán)、轉(zhuǎn)盤(pán)、校正氣缸、旋蓋氣缸、固定氣缸和其他相關(guān)機(jī)構(gòu)等。從左至右一步步的完成包裝，由灌裝機(jī)出來(lái)的瓶子通過(guò)左邊的輸送機(jī)輸送到轉(zhuǎn)盤(pán)處，之后轉(zhuǎn)盤(pán)在步進(jìn)電機(jī)間歇性有規(guī)律的轉(zhuǎn)動(dòng)下帶動(dòng)瓶子進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，控制轉(zhuǎn)盤(pán)每次轉(zhuǎn)動(dòng)36°并暫停一段時(shí)間完成對(duì)瓶子的定位輸送。瓶蓋則提前放置于瓶蓋振動(dòng)盤(pán)中，通過(guò)瓶蓋振動(dòng)盤(pán)的運(yùn)行，對(duì)瓶蓋進(jìn)行正反面的篩選及向上輸送然后通過(guò)管道的輸送到達(dá)上蓋機(jī)構(gòu)中。此時(shí)由轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)行定位輸送的瓶子到達(dá)上蓋機(jī)構(gòu)的下方，一段時(shí)間后步進(jìn)電機(jī)再次運(yùn)動(dòng)，同時(shí)轉(zhuǎn)盤(pán)再次轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)瓶子前往下一個(gè)工段，在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，瓶子可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)帶走在上蓋機(jī)構(gòu)中被彈簧壓住的瓶蓋，從而將瓶蓋送至瓶子上。再次完成轉(zhuǎn)動(dòng)后，轉(zhuǎn)盤(pán)已經(jīng)將上蓋的瓶子輸送到校正機(jī)構(gòu)的下方，此時(shí)檢測(cè)裝置檢測(cè)到瓶蓋的到來(lái)，接收到信號(hào)后氣缸開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，就可以對(duì)瓶蓋的位置進(jìn)行校正，此時(shí)校正機(jī)構(gòu)的活塞桿推出，將瓶蓋壓正，完成對(duì)瓶蓋的校正，此時(shí)下一個(gè)瓶子也通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入到上蓋機(jī)構(gòu)中。之后轉(zhuǎn)盤(pán)再次轉(zhuǎn)動(dòng)將校正好的瓶子輸送到旋蓋機(jī)構(gòu)下方，這時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到瓶子的到來(lái)，固定氣缸先對(duì)瓶子進(jìn)行固定，避免在旋蓋過(guò)程中瓶子跟隨著旋蓋頭發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致旋蓋出現(xiàn)異常，固定完成之后，向旋蓋氣缸發(fā)出信號(hào)，而后旋蓋氣缸的活塞桿推出，旋蓋電機(jī)帶動(dòng)旋蓋頭轉(zhuǎn)動(dòng)從而對(duì)瓶子進(jìn)行封蓋處理。已經(jīng)封裝好的瓶子之后通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)的再次轉(zhuǎn)動(dòng)被輸送到輸送機(jī)上，再通過(guò)輸送機(jī)輸送至下一流水線(xiàn)工段進(jìn)行包裝，這時(shí)下一個(gè)瓶子到達(dá)校正機(jī)構(gòu)處，再下一個(gè)瓶子到達(dá)裝蓋處。至此，一套完整的自動(dòng)化瓶蓋封裝系統(tǒng)就完成了。圖4-1總體方案的設(shè)計(jì)4.2輸送機(jī)構(gòu)方案的確定輸送機(jī)構(gòu)是用于將上一道工序灌裝機(jī)處輸送來(lái)的瓶子在進(jìn)行輸送，將罐裝好的瓶子再輸送到瓶蓋封裝機(jī)的主體部分進(jìn)行送瓶、上蓋、校正瓶蓋、旋蓋和再輸送到下一道工序等工作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)瓶子定向輸送的目的。本次所設(shè)計(jì)的自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)的輸送機(jī)構(gòu)所采用的是傳送帶來(lái)對(duì)瓶子進(jìn)行輸送。輸送機(jī)構(gòu)的動(dòng)力來(lái)源于減速電機(jī)，輸送帶一端的滾筒通過(guò)一根皮帶與一個(gè)減速電機(jī)進(jìn)行連接，減速電機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒進(jìn)而帶動(dòng)輸送帶的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)瓶子進(jìn)行輸送的目的。輸送機(jī)構(gòu)的左右兩邊都有著一塊擋板，約束瓶子運(yùn)動(dòng)的軌跡，當(dāng)由灌裝機(jī)輸送出來(lái)的瓶子進(jìn)入到輸送機(jī)構(gòu)，由擋板對(duì)瓶子進(jìn)行位置校正，再輸送到送瓶機(jī)構(gòu)中去。而已經(jīng)由放蓋機(jī)構(gòu)、封裝機(jī)構(gòu)和旋蓋機(jī)構(gòu)進(jìn)行旋蓋好的瓶子，會(huì)再次通過(guò)輸送機(jī)構(gòu)輸送到下一流水線(xiàn)即貼標(biāo)機(jī)處。因此，所確定的輸送機(jī)構(gòu)如圖4-2所示。圖4-2輸送機(jī)構(gòu)4.3上蓋機(jī)構(gòu)方案的確定上蓋機(jī)構(gòu)是將由理蓋裝置所篩選及整理好的瓶蓋正確地放置在瓶子上，是對(duì)瓶子進(jìn)行封裝的一個(gè)前提，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)瓶子自動(dòng)上蓋的目的。方案1：掛蓋式上蓋機(jī)構(gòu)如圖4-3，通過(guò)電磁震蕩理蓋機(jī)構(gòu)對(duì)瓶蓋進(jìn)行篩選出正反面及通過(guò)管道的輸送后，按照一定順序?qū)⑵可w以正面向上的方式送入到上蓋機(jī)構(gòu)中進(jìn)行上蓋處理。瓶蓋順著管道滑行并在管道中進(jìn)行累積，在管道口彈簧擠壓的作用下，旋轉(zhuǎn)板將瓶蓋卡在出口處，此時(shí)的瓶蓋只是被輕微的擠壓，可以很輕松的進(jìn)行取出。這時(shí)的瓶蓋已經(jīng)在上蓋機(jī)構(gòu)的下方，傳送帶帶著瓶子從上蓋機(jī)構(gòu)的下方經(jīng)過(guò)，調(diào)整好上蓋機(jī)構(gòu)的位置，使得送瓶機(jī)構(gòu)帶動(dòng)瓶子從上蓋機(jī)構(gòu)的下方離開(kāi)時(shí)，瓶子的瓶口剛好有部分進(jìn)入到瓶蓋內(nèi)部，之后隨著瓶子的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)瓶蓋從上蓋機(jī)構(gòu)中脫離，最后瓶蓋成功放置到瓶子上，而后上蓋機(jī)構(gòu)中后面的瓶蓋向前頂替，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)瓶子進(jìn)行自動(dòng)上蓋的目的。圖4-3掛蓋式上蓋機(jī)構(gòu)方案2：定位模上蓋機(jī)構(gòu)定位模上蓋機(jī)構(gòu)是由10個(gè)部件組成，如圖4-4所示，定位模上蓋機(jī)構(gòu)的工作方式：理蓋裝置對(duì)瓶蓋進(jìn)行正反面的篩選及整理后將其輸送到瓶蓋定位模下方的區(qū)域，通過(guò)氣缸的運(yùn)作將瓶蓋頂起到5處，之后橫桿旋轉(zhuǎn)180°，將瓶蓋轉(zhuǎn)到瓶子的上方，然后氣缸放氣，瓶蓋下落，實(shí)現(xiàn)對(duì)瓶子的上蓋。圖4-4定位模上蓋機(jī)構(gòu)方案3：擺臂-吸盤(pán)上蓋機(jī)構(gòu)擺臂-吸盤(pán)上蓋機(jī)構(gòu)是由18個(gè)部件組成，如圖4-5所示。此方案機(jī)構(gòu)復(fù)雜，工作麻煩，效率較低。擺臂-吸盤(pán)上蓋機(jī)構(gòu)的工作方式：擺臂吸盤(pán)上蓋機(jī)構(gòu)也是通過(guò)大氣壓的原理來(lái)對(duì)瓶蓋進(jìn)行吸起和放下，再加上曲柄搖桿機(jī)構(gòu)對(duì)瓶蓋進(jìn)行移動(dòng)，通過(guò)18來(lái)對(duì)氣壓進(jìn)行控制，使得吸盤(pán)5可以吸起物體，之后通過(guò)8、9、10、14的運(yùn)動(dòng)來(lái)調(diào)整洗盤(pán)的位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)瓶蓋的移動(dòng)和安放。圖4-5擺臂-吸盤(pán)上蓋機(jī)構(gòu)三種上蓋機(jī)構(gòu)方案的對(duì)比：第一種方案的上蓋機(jī)構(gòu)為機(jī)械機(jī)構(gòu)，不需要復(fù)雜的控制系統(tǒng)，巧妙地運(yùn)用了機(jī)械的方試完成上蓋，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要對(duì)其進(jìn)行復(fù)雜的控制，只需要調(diào)整好對(duì)應(yīng)的位置即可，不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)榭刂普`差而導(dǎo)致上蓋不精準(zhǔn)的情況，并且與后面兩種方式相比，這種方式工作效率最高，提高加工速度。方案二和方案三整個(gè)上蓋機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，存在所需的氣缸及其他零部件較多、對(duì)上蓋機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制也較為復(fù)雜，還存在上蓋速度慢，生產(chǎn)效率低，并且工作方式不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，同時(shí)此方案所需的占地面積也較大。綜上所述，通過(guò)對(duì)三種方案的對(duì)比及實(shí)際生產(chǎn)中狀況的結(jié)合，決定采用方案1中的上蓋機(jī)構(gòu)。由于方案1中的上蓋機(jī)構(gòu)為純機(jī)械機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，故選取第一種作為自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)中的上蓋機(jī)構(gòu)。4.4校正機(jī)構(gòu)方案的確定校正機(jī)構(gòu)是對(duì)從上蓋機(jī)構(gòu)處運(yùn)送來(lái)的瓶子進(jìn)行瓶蓋位置校正的機(jī)構(gòu)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)消除瓶蓋在上蓋機(jī)構(gòu)處可能上蓋錯(cuò)位，在旋蓋機(jī)構(gòu)處出現(xiàn)滑絲的目的。如圖2-11，校正機(jī)構(gòu)其主要構(gòu)件為氣缸和氣缸壓板。經(jīng)歷過(guò)上蓋機(jī)構(gòu)的瓶子，可能會(huì)存在瓶蓋放置位置有些偏差等情況出現(xiàn)，在轉(zhuǎn)盤(pán)的帶動(dòng)下移動(dòng)至校正機(jī)構(gòu)的下方進(jìn)行瓶蓋的校正。當(dāng)瓶子來(lái)到校正機(jī)構(gòu)的下方時(shí)，檢測(cè)裝置通過(guò)信號(hào)檢測(cè)到瓶子的到來(lái)，氣缸的活塞桿推出一定的距離，將瓶子上的瓶蓋給壓正，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)瓶蓋校正的目的。圖4-6校正機(jī)構(gòu)

結(jié)論自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)是食品、飲料等生產(chǎn)包裝行業(yè)中不可缺少的自動(dòng)化包裝設(shè)備。自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)的性能在極大程度上影響著對(duì)瓶子進(jìn)行灌裝、封蓋和貼標(biāo)這一整條生產(chǎn)流水線(xiàn)的工作，而自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)對(duì)瓶蓋的封裝質(zhì)量與所生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量也有著很大的影響。因此，本次自動(dòng)化瓶蓋封裝機(jī)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是對(duì)整個(gè)設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定性的考慮，降低生產(chǎn)出來(lái)產(chǎn)品的次品率，同時(shí)也考慮到生產(chǎn)效率的提高。本文第一章主要是對(duì)旋蓋機(jī)進(jìn)行了一些簡(jiǎn)單的介紹，講述了旋蓋機(jī)在國(guó)內(nèi)和國(guó)際中的發(fā)展?fàn)顩r，并且進(jìn)行了一些對(duì)比，之后介紹了目前存在的一些旋蓋機(jī)的種類(lèi)。