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1、14270E,第8章 机电一体化产品实例,8.1 灌装封盖机械 8.1.1 典型灌装封口机结构分析 8.1.2 控制部分 8.2 自动检测系统 8.2.1 概述 8.2.2 数控加工过程中的在线检测 8.2.3 智能型声发射刀具监控仪AEM-2000 8.2.4 花键分度误差自动检测装置,14270E,8.1 灌装封盖机械,8.1.1 典型灌装封口机结构分析 8.1.2 控制部分,典型灌装封口机,14270E,8.1.1 典型灌装封口机结构分析,1.传动部分 2.灌装缸升降及瓶托升降 3.灌装工作原理,14270E,8.1.1 典型灌装封口机结构分析,图8-1 DGP16/6等压灌装封盖机的总
2、体结构简图 1机身框架 2TPS80-32减速机 3YMT132调速电动机 4齿轮 5出瓶拨盘机构 6压盖传动机构 7中间拨盘机构 8压盖冲头机构 9送盖滑道 10蜗轮减速机 11理,14270E,1.传动部分,(1)输送流程(图8-4为瓶子工作流程及接近开关布置图) 洗净的瓶子由左边输入进入灌装，封盖后从右边输送链送出。 (2)螺旋进给机构(图8-5为螺旋进给机构简图) 其作用是使输送机链板上洗净的紧密相连的空瓶被螺旋推进器分开为一定距离，以便同步进入进瓶拨盘(图8-4中2)。,14270E,1.传动部分,图8-2 DGP16/6等压灌装封盖机传动系统示意图 1电动机 2电动机皮带轮 3灌装
3、大齿圈 4进瓶拨盘齿轮 5主动链轮 6套筒滚子链 7张紧链轮 8螺旋推进器链轮 9中间拨盘链轮 10三角胶带A型,14270E,1.传动部分,图8-3 DGP16/6等压灌装机传动结构示意图 1挡圈 2进瓶拨盘轴 3工作台上平板 4无油润滑轴承 5进瓶拨盘 6主动链轮 7中间拨盘 8减速机皮带轮 9减速机上输出齿轮 10封盖齿轮 11电动机 12出瓶拨盘,14270E,(1)输送流程,图8-4 瓶子工作流程及接近开关布置图 1螺旋推进器 2进瓶拨盘 3导板 4中间拨盘 5导板 6出瓶拨盘 7封盖拨盘 8灌装机 9挡板 10电控箱,14270E,(2)螺旋进给机构,图8-5 螺旋进给机构简图 1
4、水平轴 2立柱 3支架 4垫圈 5螺旋推进器 6防护罩 7无油润滑轴承 8小锥齿轮 9大锥齿轮 10立轴 11隔套 12轴承座 13无油润滑轴承 14轴套,14270E,2.灌装缸升降及瓶托升降,(1)瓶托升降机构 等压灌装封盖机灌装缸及瓶托升降机构如图8-6所示。 (2)灌装缸升降机构 由于灌装机要适应不同类型、高度的瓶子，所以灌装缸的高度要能够调整。 (3)灌装进液机构 灌装缸被固定在三个升降支柱10的上部。,14270E,2.灌装缸升降及瓶托升降,图8-6 DGP16/6等压灌装封盖机灌装缸及瓶托升降机构简图 1中心进液管 2气管 3进液支管 4气液分配器 5轴承 6升降转轴 7升降链轮
5、 8升降螺母 9无油润滑轴承 10升降支柱 11瓶托 12套筒 13密封圈 14锁紧螺母 15背母,14270E,2.灌装缸升降及瓶托升降,图8-10 DGP16/6等压灌装封盖机开阀机构结构图 1滑块 2销轴 3开口销 4角支架 5侧板 6支架 7连杆 8活塞杆 9气缸 10终端接头,14270E,8.1.2 控制部分,(1)气控部分 DGP16/6的扩展气动控制功能原理如图8-12所示。 (2)DGP16/6灌装封盖机的电器原理 DGP16/6灌装封盖机的接近开关和电磁阀的位置如图8-4所示。,14270E,(1)气控部分,1)二氧化碳气或无菌空气主要作用是对预压、灌装缸液位进行控制，预压
6、控制主要是在灌装开始进液时起作用，在灌装前，首先使灌装系统进行预压。 2)无油压缩空气主要是供封盖机吹盖用，它由粗过滤器，精过滤器，电磁阀和阀门组成，开机则通气，停机则自动关闭。,14270E,(1)气控部分,图8-12 气液控制原理图 A压缩空气进口 BC气和无菌空气晕进口 C无油压缩空气 D清洗液接口 E饮料进口 F喷冲进水口,14270E,(2)DGP16/6灌装封盖机的电器原理,1)外部输入信号、输出信号和PLC输入、输出点的对应关系见表8-1。 2)有瓶开阀、无瓶不开阀的逻辑判断表见表8-2。 3)有瓶开阀、无瓶不开阀的物理实现，如图8-13所示。 4)DGP16/6主机运行调速。
7、5)电器控制原理PLC接线原理及梯形图。,14270E,8.2 自动检测系统,8.2.1 概述 8.2.2 数控加工过程中的在线检测 8.2.3 智能型声发射刀具监控仪AEM-2000 8.2.4 花键分度误差自动检测装置,自动检测系统,14270E,(1)性能价格比高 由于采用软、硬件结合的办法，因此电路元件总数少，使产品具有可靠性高、造价低、体积小、质量轻、功耗低、易于携带和移动等特点。 (2)设计灵活性高 只需更改少数硬件接口，通过修改软件就可以改变功能，从而使产品按需要发展成不同的系列，降低研制费用，缩短研制周期。 (3)操作方便 使用人员可通过键盘来控制系统的运行。,14270E,8
8、.2.1 概述,(4)有强大的运算功能 计算机运算速度快，所以能对测量数据进行统计处理，减小随机误差；能对被测量进行线性补偿和函数转换；能对组合数据进行综合计算量纲转换；能进行PID运算等。 (5)具有记忆功能 在断电时，能长时间保存断电前的重要参数。 (6)有自校准功能 自校准包括自动零位校准和自动量程校准。,14270E,8.2.1 概述,(7)能进行自动故障诊断 所谓自动故障诊断就是当系统出现故障无法正常工作时，只要微机本身能继续运行，它就自动停止正常程序，转而执行故障诊断程序，按预定的顺序搜索故障部位，并在屏幕上显示出来，从而大大缩短了检修周期。,14270E,8.2.1 概述,图8-
9、17 测试系统硬件结构原理图,14270E,8.2.2 数控加工过程中的在线检测,1.各传感器在加工过程中的应用 2.系统的报警、故障自诊功能,14270E,8.2.2 数控加工过程中的在线检测,图8-18 数控铣床加工示意图 1右工作台 2工托架 3托架压力油孔 4左工作台 5数字编码器 6、7、8直线磁栅传感器 9温度传感器 10铣刀 11被加工轴 12工件夹具 13液压系统,14270E,1.各传感器在加工过程中的应用,(1)转子转角的检测与控制 从图8-18可以看到汽轮机转子毛坯正被工件托架支撑着，工件重量几十吨，沿轴向按一定规律分布着近二十个平行的叶轮，每个叶轮的圆周上要铣削出几十甚
10、至一百多个叶片槽，用于镶嵌叶片。 (2)工件夹紧与拖起的检测 该铣床允许工件的最大质量为80t，加工前，先用吊车将工件准确地放置在托架上，压力油从如图8-18所示的夹具压力油孔15中压入，上夹具在油压的作用下往下夹紧工件，夹紧力由“压力传感器”检测，当压力等于设定值时，计算机发出指令停止增压，并让x、y、z轴解锁，允许刀具加工工件。 (3)刀具位置的检测与控制 刀具除了自旋外，还具有x、y、z三个方向的自由度。 (4)温度检测 整个系统有十几个测温点，主要是监测一些轴温、压力油温、润滑油温、冷却空气的温度、各个电动机绕组温度等。,14270E,2.系统的报警、故障自诊功能,报警是当被测量超过没
11、定值的上下限时，微机向操作者提示声、光信号，以便操作者及时排除故障。,14270E,8.2.3 智能型声发射刀具监控仪AEM-2000,1.主要功能 2.智能型刀具监控仪的硬件结构 3.监控仪工作过程与工作原理 4.预捕捉程序,14270E,1.主要功能,1)具有开机自检和自诊断功能。 2)具有倍率自检和接触检测。 3)自动/手动控制功能。 4)四种输出功能。 5)具有自学习功能，可自动建立破损及磨损判据，并可人工干预，调整判据值。 6)具有刀具状态数据库，可存储相应判据值、刀具状态代码以及刀具失效时相对应的监测参数数值。 7)刀具状态查询及打印输出功能。 8)具有预捕捉功能，可根据预定门限值
12、自动捕捉突变信号前后的信号变化，用于研究刀具失效过程的数值特征。 9)仪器可检测到破损面积大于0.01mm2的损伤和严重磨损，也可检测切屑的缠绕。,14270E,2.智能型刀具监控仪的硬件结构,图8-21 AEM-2000硬件结构图,14270E,3.监控仪工作过程与工作原理,图8-22 接触检测流程图,14270E,4.预捕捉程序,在监测及研究过程中，当发现故障时，经常需要了解故障发生前后的信号变化，为此本仪器提供了预捕捉功能，即仪器可根据预先设置的门限值，存储并打印出超过门限值的信号出现前后的256个信号幅值。,14270E,8.2.4 花键分度误差自动检测装置,1.系统工作原理 2.硬件
13、实现 3.软件模块,14270E,1.系统工作原理,图8-23 花键误差检测有理图 1端齿分度盘 2被测花键轴 3测量杠杆,14270E,1.系统工作原理,图8-24 硬件结构原理图,14270E,2.硬件实现,(1)A/D转换 本系统采用8通道逐次逼近式A/D转换器ADC0809来实现电感传感器输出信号的A/D转换。 (2)功能键盘/LED显示 8279是一种可编程键盘/显示器接口芯片，它可以为64个按键的编码键盘阵列提供扫描，能够自动消除键抖动影响，具有对按键同时按下的保护。 (3)微型打印机接口 系统采用TPP-16微型打印机打印检测结果。,14270E,3.软件模块,(1)待命状态 进行系统初始化，设置测量方式和量程。 (2)调零状态 电感传感器的测量原理是相对测量，为了充分利用所选择的量程，应当在检测之前，将检测装置调零。 (3)检测状态 通过端齿分度盘使被测花键轴转过一个齿距角，完成一次检测采集，依次测完所有齿。 (4)检测结束/打印状态 检测完成后，按下P键，计算花键分度误差的相邻差和分度累积误差，打印检测报告，然后返回待命状态。,14270E,3.软件模块,图8-25 软件框图,
