包装机械设计实例.ppt

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1、包装机械设计实例包装机械设计实例本章内容：本章内容：1.螺杆式粉剂分装机设计螺杆式粉剂分装机设计2.12ml水针灌封机设计水针灌封机设计螺杆式分装机螺杆式分装机主要介绍：主要介绍：课题分析与课题分析与技术参数技术参数螺杆分装机总体设计螺杆分装机总体设计传动系统设计传动系统设计确定主要机构确定主要机构工艺动作循环图工艺动作循环图设计设计控制系统设计控制系统设计.一、课题分析与技术参数一、课题分析与技术参数1、机器技术性能、机器技术性能分装原理；分装原理；影响计量精确性的因素（药物的流动性、比容、颗粒大小和均匀度等）；影响计量精确性的因素（药物的流动性、比容、颗粒大小和均匀度等）；适应多种药粉的分

2、装，主要用于流动性较好的抗生素等粉针剂；适应多种药粉的分装，主要用于流动性较好的抗生素等粉针剂；螺杆分装机装量范围大，调节装量有粗调和细调；螺杆分装机装量范围大，调节装量有粗调和细调；为提高分装效率，可采用双螺杆甚至为提高分装效率，可采用双螺杆甚至8螺杆进行分装。螺杆进行分装。2、螺杆分装机主要技术参数、螺杆分装机主要技术参数(1)生产能力：生产能力：30120瓶分；瓶分；(2)装量范围：装量范围：0.065克克/瓶，装量误差瓶，装量误差3；(3)适用于适用于525ml规格的瓶子。规格的瓶子。3、对设计的要求、对设计的要求本设计应符合本设计应符合GMP要求，适用于结晶粉、喷雾干燥粉、冷冻干燥粉

3、等药物。要求，适用于结晶粉、喷雾干燥粉、冷冻干燥粉等药物。在自动在自动控制控制方面，以微机为核心实现各部分动作协调，且应满足如下要求：方面，以微机为核心实现各部分动作协调，且应满足如下要求：(1)生产能力可调，并具设定功能；生产能力可调，并具设定功能；(2)具有生产量计数和显示功能；具有生产量计数和显示功能；(3)具有防金属屑自动保护装置；具有防金属屑自动保护装置；(4)具有缺瓶止灌功能；具有缺瓶止灌功能；(5)具有药粉料位控制功能；具有药粉料位控制功能；(6)具有开门即停机的安全保护装置具有开门即停机的安全保护装置。二、螺杆分装机总体设计二、螺杆分装机总体设计1、工艺方案的拟定、工艺方案的拟

4、定粉针剂生产工艺流程大致如下：粉针剂生产工艺流程大致如下：准备玻璃瓶、胶塞、药粉准备玻璃瓶、胶塞、药粉装粉装粉盖胶塞盖胶塞轧铝盖轧铝盖贴签。贴签。总体设计思路：工艺流程总体设计思路：工艺流程总体方案总体方案整机布局整机布局装粉是粉针剂生产的关键工序；装粉是粉针剂生产的关键工序；分装后及时盖塞分装后及时盖塞装粉与盖塞是在同一装置上先后进行的。装粉与盖塞是在同一装置上先后进行的。轧盖是防绷弹的手段，但为避免污染轧盖是防绷弹的手段，但为避免污染轧盖与装粉、盖塞分开进行。轧盖与装粉、盖塞分开进行。本设计主要考虑送本设计主要考虑送瓶、药粉的分装及胶瓶、药粉的分装及胶塞输送与盖塞等装置。塞输送与盖塞等装置

5、。根据工艺流程和生根据工艺流程和生产要求可确定，粉针产要求可确定，粉针分装机平面工艺布置分装机平面工艺布置如图如图。2、总体布局、总体布局根据设计要求和以上确定的工艺方案，粉针分装机总体根据设计要求和以上确定的工艺方案，粉针分装机总体上应包括如下结构：上应包括如下结构：(1)贮瓶进瓶装置贮瓶进瓶装置（包括贮瓶盘、送瓶转盘及进瓶轨道等）（包括贮瓶盘、送瓶转盘及进瓶轨道等）；(2)主工作盘部件主工作盘部件（包括分装转盘及相关定位装置）（包括分装转盘及相关定位装置）；(3)喂料与分装装置喂料与分装装置（包括喂料送粉机构、分装头及搅拌机构等）（包括喂料送粉机构、分装头及搅拌机构等）；(4)理盖塞装置理

6、盖塞装置（包括胶塞理送机构和盖塞机构）（包括胶塞理送机构和盖塞机构）；(5)出瓶机构；出瓶机构；(6)动力与传动系统；动力与传动系统；(7)控制与检测系统；控制与检测系统；(8)机架部件机架部件（用以连接和支承各部分，内部安装有关传动部分）（用以连接和支承各部分，内部安装有关传动部分）。为满足生产要求，采用双螺杆分装形式，如为满足生产要求，采用双螺杆分装形式，如图图。螺杆式粉针分装机总体布局螺杆式粉针分装机总体布局.1-机架；2-传动系统；3-进瓶装置；4-控制系统；5-喂送料装置；6-分装机构；7-理益塞装置；8-主工作盘部件；9-出瓶机构整机演示整机演示三、传动系统设计三、传动系统设计主要

7、介绍：主要介绍：拟定传动系统方案拟定传动系统方案电机的选择电机的选择传动链设计计算传动链设计计算有关强度校核有关强度校核（略）（略）拟定传动系统方案拟定传动系统方案本设计要求以电脑为核心，实现各部分协调控制本设计要求以电脑为核心，实现各部分协调控制传动方案与传统机型的有较大区别；传动方案与传统机型的有较大区别；为使本设计能满足生产和控制及成本等要求为使本设计能满足生产和控制及成本等要求本机传动系统采用多电机分别控制不同执行机构本机传动系统采用多电机分别控制不同执行机构避免由一台电机驱动各执行机构的复杂性避免由一台电机驱动各执行机构的复杂性使传动机构较为简单，分两块：使传动机构较为简单，分两块：

8、分装机主传动系统分装机主传动系统喂料与分装装置传动喂料与分装装置传动.分装机主传动系统设计分装机主传动系统设计思路：思路：选一电机驱动主轴；选一电机驱动主轴；在主轴上安装凸轮、链轮等驱动分装、盖塞、进瓶、出瓶部件在主轴上安装凸轮、链轮等驱动分装、盖塞、进瓶、出瓶部件使它们协调运转。使它们协调运转。采用一离合器作为手动与机动切换。采用一离合器作为手动与机动切换。分装机分装机主传动主传动系统原系统原理图理图.喂料与分装装置传动设计喂料与分装装置传动设计思路：思路：分装螺杆、搅拌桨、送粉螺杆分别用不同电机驱动；分装螺杆、搅拌桨、送粉螺杆分别用不同电机驱动；因分装螺杆间歇转动，所以选步进电机直接带动；

9、因分装螺杆间歇转动，所以选步进电机直接带动；搅拌桨、送粉螺杆选用一般电机驱动，用离合器控制起停。搅拌桨、送粉螺杆选用一般电机驱动，用离合器控制起停。喂料与分喂料与分装装置传装装置传动图动图.电机的选择电机的选择传动与控制特征传动与控制特征核心控制、多电机驱动。核心控制、多电机驱动。1、主传动系统电机、主传动系统电机用以驱动进瓶、分装转盘、盖塞及出瓶输送等装置；用以驱动进瓶、分装转盘、盖塞及出瓶输送等装置；根据设计要求，生产率可调根据设计要求，生产率可调主电机应主电机应可调速可调速；分装机工作时阻力较小分装机工作时阻力较小电机耗功主要用于克服机器运动件之间的摩擦阻力；电机耗功主要用于克服机器运动

10、件之间的摩擦阻力；要求转矩较为均恒；要求转矩较为均恒；为此，类比选用为此，类比选用Z2型它励直流电动机、电气无级恒型它励直流电动机、电气无级恒转矩调速转矩调速.电机型号为电机型号为Z2-32，2.2kw，最高转速最高转速1000r/min。2、32、分装螺杆电机、分装螺杆电机螺杆式分装机分装精度很大程度上取决于螺杆每次旋转的转数；螺杆式分装机分装精度很大程度上取决于螺杆每次旋转的转数；分装螺杆工作时推送粉剂的阻力很小分装螺杆工作时推送粉剂的阻力很小所消耗的功主要用于克服螺杆轴与支承之间的摩擦力；所消耗的功主要用于克服螺杆轴与支承之间的摩擦力；应着重考虑螺杆的旋转精度应着重考虑螺杆的旋转精度所选

11、电机必须能保证分装螺杆周期旋转的一致性所选电机必须能保证分装螺杆周期旋转的一致性可选用可选用磁阻式步进电动机磁阻式步进电动机.电机型号为电机型号为75BF001，步距角步距角1.5，最大静转矩，最大静转矩0.392Nm；分装量控制：控制系统分装量控制：控制系统步进电机步距数步进电机步距数分装螺杆周期旋转。分装螺杆周期旋转。3、搅拌桨与送粉螺杆电机、搅拌桨与送粉螺杆电机搅拌桨搅拌与送粉螺杆推送药物时的工作阻力都较小搅拌桨搅拌与送粉螺杆推送药物时的工作阻力都较小所耗的功主要用于克服传动元件间的摩擦力等；所耗的功主要用于克服传动元件间的摩擦力等；送粉螺杆的间歇旋转可由图送粉螺杆的间歇旋转可由图921

12、中的电磁离合器中的电磁离合器5来实现来实现可选用可选用小功率三相异步电动机小功率三相异步电动机.电机型号为电机型号为JW08B-2，P=180w，转速转速n=1400r/min。传动链设计计算传动链设计计算主传动系统中，由主传动系统中，由Z2-32型它励直流电动机型它励直流电动机驱动主轴，驱动主轴，再通过凸轮或链轮分别驱动分装转盘、胶塞卡扣装置再通过凸轮或链轮分别驱动分装转盘、胶塞卡扣装置和进出瓶机构，和进出瓶机构，参见传动系统图参见传动系统图。机器采用双螺杆分装的结构，主轴旋转一转，分装转机器采用双螺杆分装的结构，主轴旋转一转，分装转盘转动一次，即分装两瓶，则主轴的转速范围为盘转动一次，即分

13、装两瓶，则主轴的转速范围为n主主=1560（r/min）(Q=30120瓶分瓶分)。设计传动链设计传动链:1、皮带传动皮带传动2、进瓶转盘传动链进瓶转盘传动链3、进出瓶输送带传动链进出瓶输送带传动链4、搅拌桨与送粉螺杆传动链搅拌桨与送粉螺杆传动链.1、皮带传动、皮带传动电机最高转速为电机最高转速为n电电=1000r/min，则则电机与主轴之间的最大传动比为电机与主轴之间的最大传动比为i电电-主主=n电电/n主主=1000/60=16.67；由电机至主轴，中间采用皮带和一对斜齿轮进行减速。由电机至主轴，中间采用皮带和一对斜齿轮进行减速。如果如果齿轮模数齿轮模数m齿齿=3，小齿轮齿数，小齿轮齿数Z

14、20=20，齿轮传动比齿轮传动比i齿轮齿轮=n20/n18=Z18/Z20,皮带传动的传动比皮带传动的传动比i皮带皮带=n24/n21.按照按照“早升迟降早升迟降”原则，设原则，设i皮带皮带i齿轮齿轮，并取，并取i齿轮齿轮=3.6，则，则大齿轮的齿数为大齿轮的齿数为Z18=i齿轮齿轮Z20=3.620=72；皮带传动的大小带轮直径比为皮带传动的大小带轮直径比为D/d=d21/d24=n24/n21=i皮带皮带=i电电-主主i齿齿=16.673.6=4.63；设大皮带轮直径为设大皮带轮直径为D=d21=300mm，则则小皮带轮直径为小皮带轮直径为d=d24=3004.63=64.8(mm)，取取

15、d24=64mm。2、进瓶转盘传动链、进瓶转盘传动链为使分装机既适用于为使分装机既适用于模制瓶模制瓶（525ml规格的玻璃瓶瓶身外径为规格的玻璃瓶瓶身外径为2236mm，瓶全高为瓶全高为38.758mm），也适用于也适用于管制瓶管制瓶（525ml规格的玻璃规格的玻璃瓶瓶身外径为瓶瓶身外径为18.428mm，瓶全高为瓶全高为39.765mm），在分析计算时以直径在分析计算时以直径较大的模制瓶为对象；较大的模制瓶为对象；初步分析估算，设进瓶转盘直径为初步分析估算，设进瓶转盘直径为500mm。则则为满足为满足120瓶瓶/分的生产率要求，理论上进瓶转盘转速为分的生产率要求，理论上进瓶转盘转速为n进进=

16、36120/(2250)=2.75(r/min)。为使输瓶轨道上有足够玻璃瓶，并形成一定压力，选择为使输瓶轨道上有足够玻璃瓶，并形成一定压力，选择n进进max=24r/min，对应于生产率对应于生产率30120瓶瓶/分的要求，由此可确定分的要求，由此可确定进瓶转盘转速范围进瓶转盘转速范围n进进=624(r/min)；由主轴至进瓶转盘的总降速比由主轴至进瓶转盘的总降速比i主主-进进=n主主/n进进=60/24=2.5。设换向锥齿轮设换向锥齿轮Z7=Z8=18，链轮链轮m链链=2.5，小链轮，小链轮Z2=16，则则大链轮齿数大链轮齿数Z6=i主主-进进Z2=2.516=40。3、进出瓶输送带传动链

17、、进出瓶输送带传动链进瓶输送带辊筒的动力来自于链传动进瓶输送带辊筒的动力来自于链传动10主动轮与链轮主动轮与链轮6同轴，从动轮与进瓶输送带辊筒同轴。同轴，从动轮与进瓶输送带辊筒同轴。设进瓶输送带辊筒转速范围亦为设进瓶输送带辊筒转速范围亦为624r/min故采用故采用1:1链轮，其齿数为链轮，其齿数为Z10=16。出瓶输送带辊筒由链轮传动出瓶输送带辊筒由链轮传动17、14带动，链轮带动，链轮14与辊与辊筒同轴。筒同轴。如也取辊筒转速范围为如也取辊筒转速范围为624r/min，则可设定则可设定Z17=Z2=16，d17=d2；Z14=Z6=40，d14=d6。4、搅拌桨与送粉螺杆传动链、搅拌桨与送

18、粉螺杆传动链 参照现有机型，设搅拌桨与送粉螺杆转速为参照现有机型，设搅拌桨与送粉螺杆转速为n2=n3=100r/min;两同步齿形带相同，选择：模数两同步齿形带相同，选择：模数m11=m16=3，齿数齿数Z11=Z16=40；蜗杆蜗杆6、13的头数的头数Z6=Z13=1，采用采用45钢，蜗轮材料采用钢，蜗轮材料采用ZQSn10-1；电机转速电机转速n4=1400r/min。则则齿形带直径齿形带直径d11=d16=m16Z16=340=120（mm）；）；蜗杆蜗轮减速比为蜗杆蜗轮减速比为i蜗蜗=n6/n7=n13/n14=1400100=14；蜗轮齿数蜗轮齿数Z7=Z14=i蜗蜗Z6=141=1

19、4；蜗杆轴直径蜗杆轴直径ds130(P/n)1/3=130(0.181400)1/3=6.7(实际可取实际可取10mm)；蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径d62.5ds=2.56.7=16.75(mm)，取取d8=20mm；模数模数m0.1d6=0.120=2，取取m=4；蜗杆直径系数蜗杆直径系数q=d6/m=204=5；蜗杆分度圆升角蜗杆分度圆升角=arctg(Z6/q)=arctg(1/5)=11.31；蜗轮分度圆直径蜗轮分度圆直径d7 7=d=d1414=m=m Z7 7=414=56(mm)=414=56(mm)；蜗杆蜗轮中心距蜗杆蜗轮中心距a=m(q+Za=m(q+Z7 7)/2=4(5

20、+14)2=38(mm)/2=4(5+14)2=38(mm)；蜗杆螺旋部分长度蜗杆螺旋部分长度L(d(d7 7+2m)+2m)2 2-d-d7 72 2 1/21/2=(56+24)=(56+24)2 2-56-562 2 1/2 1/2=31(mm)=31(mm)；蜗轮宽度蜗轮宽度b7 7=b=b1414=0.45(d=0.45(d8 8+6m)=0.45(20+64)=20+6m)=0.45(20+64)=20（mmmm）。四、确定螺杆分装机主要机构四、确定螺杆分装机主要机构(1)贮瓶进瓶装置贮瓶进瓶装置(2)主工作盘部件主工作盘部件(3)喂料与分装装置喂料与分装装置(4)理盖塞装置理盖塞

21、装置(5)出瓶机构出瓶机构(6)动力与传动系统；动力与传动系统；(7)控制与检测系统；控制与检测系统；(8)机架部件机架部件螺杆分装机主要组成部分：螺杆分装机主要组成部分：进瓶装置进瓶装置分装转盘部件分装转盘部件分装头机构分装头机构喂料送粉机构喂料送粉机构理盖塞装置理盖塞装置.介绍主要机构初步设计：介绍主要机构初步设计：1、进瓶装置、进瓶装置驱动驱动动力来自主轴，链轮传动、锥齿轮换向，定速旋转。动力来自主轴，链轮传动、锥齿轮换向，定速旋转。进瓶动力进瓶动力相互推挤和离心力使玻璃瓶进入输瓶轨道，并依相互推挤和离心力使玻璃瓶进入输瓶轨道，并依次被送至分装转盘的定位槽中。次被送至分装转盘的定位槽中。

22、结构结构进瓶转盘采用带加强筋的圆盘，圆盘周边用薄不锈钢进瓶转盘采用带加强筋的圆盘，圆盘周边用薄不锈钢片围成，并片围成，并开有用于倒瓶剔除的矩形孔开有用于倒瓶剔除的矩形孔：孔长以管制瓶瓶全高为参考，取孔长以管制瓶瓶全高为参考，取70mm；孔高则以模制瓶瓶身外径为参考，取为孔高则以模制瓶瓶身外径为参考，取为38mm。进瓶进瓶演示演示2、分装转盘部件、分装转盘部件功用功用将由进瓶轨道送来的玻璃瓶间歇送达分装工位、将由进瓶轨道送来的玻璃瓶间歇送达分装工位、盖塞工位进行装粉、盖胶塞，然后再送至出瓶轨道。盖塞工位进行装粉、盖胶塞，然后再送至出瓶轨道。运动运动分装转盘的旋转须与分装螺杆的转动相分装转盘的旋转

23、须与分装螺杆的转动相协调协调，亦即两者必须保持严格的运动关系。亦即两者必须保持严格的运动关系。驱动驱动为实现分装转盘的间歇旋转为实现分装转盘的间歇旋转本设计中选用蜗形圆柱凸轮步进机构，即利用蜗形凸轮驱本设计中选用蜗形圆柱凸轮步进机构，即利用蜗形凸轮驱动端面带有滚子、且与分装转盘固结在同轴上的动端面带有滚子、且与分装转盘固结在同轴上的分度盘分度盘。结构结构设计成圆周上开有定位槽，以对玻璃瓶定位设计成圆周上开有定位槽，以对玻璃瓶定位（图示图示）。蜗形圆柱凸轮及分度盘蜗形圆柱凸轮及分度盘1蜗形凸轮；2分度盘；3滚子分装转盘分装转盘定位槽宽度比瓶子半径大定位槽宽度比瓶子半径大1.5mm左右；左右；为使

24、瓶子容易进入定位槽，为使瓶子容易进入定位槽，r1比比r2稍大；稍大；由于分装转盘与分度盘同步旋转由于分装转盘与分度盘同步旋转定位槽数与分度盘端面的滚子数相对应定位槽数与分度盘端面的滚子数相对应蜗形凸轮旋转一周，分装转盘转动一次蜗形凸轮旋转一周，分装转盘转动一次完成两瓶工作完成两瓶工作（双螺杆分装机）。（双螺杆分装机）。3、分装头机构、分装头机构驱动驱动分装螺杆直接用步进电机带动，通过微机控制和调节分装螺杆直接用步进电机带动，通过微机控制和调节。结构结构采用双分装头一体式，结构紧凑、外形美观采用双分装头一体式，结构紧凑、外形美观。搅拌搅拌搅拌桨轴空套于螺杆轴上，搅拌桨轴空套于螺杆轴上，由一异步电

25、动机驱动由一异步电动机驱动(图图9-21）；）；通常搅拌桨与分装螺杆反向通常搅拌桨与分装螺杆反向旋转旋转。螺杆螺杆采用矩形螺纹结构，一圈螺采用矩形螺纹结构，一圈螺旋槽计量容积旋槽计量容积V为为V=t(s-b)D中中/cos中中(cm3)。安全措施安全措施螺杆与导管及送药嘴避免接触螺杆与导管及送药嘴避免接触以防产生金属屑而污染药物。以防产生金属屑而污染药物。一般取间隙一般取间隙0.2mm。演示演示4、喂料送粉机构喂料送粉机构驱动驱动送粉螺杆与搅拌桨分别由一异步电动机驱动。送粉螺杆与搅拌桨分别由一异步电动机驱动。粉位控制粉位控制在送粉螺杆传动链中安装有电磁离合器在送粉螺杆传动链中安装有电磁离合器。

26、结构结构也也采用螺杆粉斗结构，送粉螺杆也采用矩形螺纹采用螺杆粉斗结构，送粉螺杆也采用矩形螺纹。为防止药粉从送为防止药粉从送粉室进入支架轴承粉室进入支架轴承设计有设计有阻粉环片、粉阻粉环片、粉末冶金含油轴承、容纳粉末冶金含油轴承、容纳粉末空腔、泄粉孔末空腔、泄粉孔送粉室送粉室与传动部分通与传动部分通过中间空腔而过中间空腔而隔离隔离。喂料送粉机构喂料送粉机构1送粉螺杆；2加粉斗；3支承腔；4支架；5轴承；6泄粉孔；7含油轴承；8阻粉片；9送粉筒体；10出粉斗安全措施安全措施送粉送粉螺杆与出粉漏斗口螺杆与出粉漏斗口避免避免接触产生金属屑接触产生金属屑（常取（常取间隙间隙0.2mm左右）。左右）。演示

27、演示5、理盖塞装置理盖塞装置粉针分装机的理盖塞装置由两部分组成：理塞、盖塞；粉针分装机的理盖塞装置由两部分组成：理塞、盖塞；理塞常用胶塞振荡供料器，有多种形式，本设计采用理塞常用胶塞振荡供料器，有多种形式，本设计采用电电磁振荡供料结构磁振荡供料结构（图图）。盖塞机构一般有两种结构：盖塞机构一般有两种结构：一是利用一是利用机械手卡扣块机械手卡扣块往复转动将轨道出口处胶塞移往复转动将轨道出口处胶塞移至瓶口并压下；至瓶口并压下；另一种为另一种为压板压板直接将出口处胶塞压进瓶口。直接将出口处胶塞压进瓶口。本题将设计成凸轮本题将设计成凸轮压板盖塞压板盖塞机构机构（图图）。胶塞振荡器胶塞振荡器1机架板；2

28、支承弹簧；3振荡磁铁；4筒壳；5螺旋环板；6翻身轨道；7胶塞；8挡板胶塞振荡器主体结构胶塞振荡器主体结构设计为三个同向倾斜设计为三个同向倾斜4545 角的板弹簧支承的做上角的板弹簧支承的做上下及圆周扭动的下及圆周扭动的振动振子振动振子，用一，用一5050HZHZ的半波整流电磁铁作振源：的半波整流电磁铁作振源：锥形筒底锥形筒底设计筒底锥角为设计筒底锥角为160160170170；设计筒体内壁设计筒体内壁焊有带缺口和挡板的螺旋环板轨道，以使胶塞排列定向。焊有带缺口和挡板的螺旋环板轨道，以使胶塞排列定向。翻身轨道翻身轨道用三根或四根排列成一定距离的不锈钢丝构成；胶塞在钢丝中用三根或四根排列成一定距离

29、的不锈钢丝构成；胶塞在钢丝中靠重力下滑并自动翻转靠重力下滑并自动翻转180180而成塞顶朝上而成塞顶朝上（有的是利用卡扣块移胶塞至瓶口）（有的是利用卡扣块移胶塞至瓶口）。压塞摆杆机构压塞摆杆机构1饺轴；2摆杆滚子轴；3盘形凸轮；4工作端销轴；5工作台面；6连杆；7压板；8翻身轨道；9分装瓶驱动：驱动：利用分配轴上凸轮驱动连杆带利用分配轴上凸轮驱动连杆带动压板上下压塞。动压板上下压塞。压塞与分装的协调压塞与分装的协调 驱动驱动压塞的凸轮与驱动分装转压塞的凸轮与驱动分装转盘的凸轮安装在同一主轴上盘的凸轮安装在同一主轴上 主轴旋转一周：分装转盘主轴旋转一周：分装转盘转动一次、转动一次、盖塞机构盖塞机

30、构完成一次压完成一次压塞动作。塞动作。压板压板行程长度设计行程长度设计：压板压板行程即行程即为胶塞滑道下为胶塞滑道下口至瓶口的距离口至瓶口的距离（扣除胶塞外（扣除胶塞外缘的厚度）缘的厚度）。依杠杆放大原理：依杠杆放大原理：滚子轴滚子轴2 2在盘形凸轮曲线槽在盘形凸轮曲线槽中摆动弧对应的弦长中摆动弧对应的弦长 放大成摆杆工作端行程放大成摆杆工作端行程。五、工艺动作循环图设计五、工艺动作循环图设计分装机上有送瓶、装粉、压塞及出瓶等不同执行机构。分装机上有送瓶、装粉、压塞及出瓶等不同执行机构。执行机构之间须有严格的时间和位置关系执行机构之间须有严格的时间和位置关系也就是动作的順序及时间的分配必须协调

31、好。也就是动作的順序及时间的分配必须协调好。工作转盘、分装螺杆、盖塞机构的运动只有时间关系工作转盘、分装螺杆、盖塞机构的运动只有时间关系只需进行时间同步化设计：只需进行时间同步化设计：以双螺杆分装生产能力以双螺杆分装生产能力120瓶瓶/分分（此处作为（此处作为Q）分析，则分析，则分装转盘单位时间内转动次数为分装转盘单位时间内转动次数为120/2=60次次/分；分；主轴转速为主轴转速为=60转转/分；分；主轴旋转一周的时间即分装机工作循环为主轴旋转一周的时间即分装机工作循环为T=160/60=1(s)。由于分装机生产节拍由于分装机生产节拍（等于工作循环）（等于工作循环）已经确定，所以，本机已经确

32、定，所以，本机合理工作循环即为合理工作循环即为T合理合理=1s；各机构的运动循环也为各机构的运动循环也为1s。循环图设计续循环图设计续 设各机构的运动循环如下分配：设各机构的运动循环如下分配：转盘转动时间转盘转动时间 t tZKZK=0.4T=0.4=0.4T=0.41=0.4(s)1=0.4(s)，停歇停歇时间 t tZOZO=0.6T=0.6=0.6T=0.61=0.6(s)1=0.6(s)；螺杆分装时间螺杆分装时间 t tLKLK =0.4T=0.4=0.4T=0.41=0.4(s)1=0.4(s)，静止静止时间 t tLOLO=0.6T=0.6=0.6T=0.61=0.6(s)1=0.

33、6(s)；压板下行压塞时间压板下行压塞时间 t tYKYK =0.4T=0.4=0.4T=0.41=0.4(s)1=0.4(s)，低位停歇低位停歇时间 t tYOKYOK=0.1T=0.1=0.1T=0.11=0.1(s)1=0.1(s)，返回高位返回高位时间 t tYDYD=0.3T=0.3=0.3T=0.31=0.3(s)1=0.3(s)，高位停歇高位停歇时间 t tYOYO=0.2T=0.2=0.2T=0.21=0.2(s)1=0.2(s)。螺杆分装机的工作循环下如螺杆分装机的工作循环下如图图：螺杆分装螺杆分装机工作循机工作循环图环图不足之处：不足之处：（1 1）分装转盘开始旋转与盖塞压

34、板低位停歇结束的时刻重合；）分装转盘开始旋转与盖塞压板低位停歇结束的时刻重合；（2 2）分装转盘开始旋转与分装螺杆分装结束的时刻重合。分装转盘开始旋转与分装螺杆分装结束的时刻重合。如果由于制造及装配误差、机件之间的间隙、构件受力变形等如果由于制造及装配误差、机件之间的间隙、构件受力变形等 有可能使机构运动出现不协调现象有可能使机构运动出现不协调现象 必须考虑自动机的实际情况，增加滞后和超前余量必须考虑自动机的实际情况，增加滞后和超前余量t t 。取取t=0.05st=0.05s，则合理的螺杆分装机循合理的螺杆分装机循环图如如图图。合理的螺杆分装机循环图合理的螺杆分装机循环图.六、控制系统设计六

35、、控制系统设计根据设计要求，本机控制系统采用根据设计要求，本机控制系统采用PLC为核心、实现各为核心、实现各部分动作协调的方案。部分动作协调的方案。检测控制应用程序设计框图检测控制应用程序设计框图1、各机构协调工作检测控制各机构协调工作检测控制2、瓶子定位与缺瓶检测控制瓶子定位与缺瓶检测控制3、分装量的控制与检测分装量的控制与检测4、防金属屑自动保护控制防金属屑自动保护控制5、自动加料检测控制自动加料检测控制6、生产量自动检测和计数控制生产量自动检测和计数控制7、打开机器外罩的安全控制打开机器外罩的安全控制.检测控制应用程序设计框图检测控制应用程序设计框图采用模块化结构设计方法。采用模块化结构

36、设计方法。实时监控，实时监控，选用松下选用松下GT10型智能触摸显示屏进行参数设置和型智能触摸显示屏进行参数设置和修改，并以菜单形式显示机器启停、功能切换、工况检测、数据修改，并以菜单形式显示机器启停、功能切换、工况检测、数据输入与修改、运行状态、故障报警等，使参数组态变得更为方便输入与修改、运行状态、故障报警等，使参数组态变得更为方便。1、各机构协调工作检测控制、各机构协调工作检测控制为实现送瓶为实现送瓶分装、分装、盖塞的协调盖塞的协调在主轴上设计一带在主轴上设计一带大大缺口的光电盘进行检测：缺口的光电盘进行检测：转盘起动转盘起动缺口正好进缺口正好进入检测区，入检测区，转盘到位转盘到位缺口正

37、好离缺口正好离开检测区。开检测区。光电断开与接通信号光电断开与接通信号作为步进电机起步和封作为步进电机起步和封锁信号锁信号。2、瓶子定位与缺瓶检测控制、瓶子定位与缺瓶检测控制为实现为实现无瓶不分装无瓶不分装在转盘定位槽外围设置微动开关在转盘定位槽外围设置微动开关缺缺瓶时，无信号发出瓶时，无信号发出脉冲发生器不发出脉冲脉冲发生器不发出脉冲步进电机不转步进电机不转螺杆不分装螺杆不分装。微动微动开关开关3、分装量的控制与检测、分装量的控制与检测调节调节步进电机的转速步进电机的转速（脉冲频率）（脉冲频率）及步距数及步距数（脉（脉冲数）冲数）控制分装螺杆的转速控制分装螺杆的转速和每次转过的角度和每次转过

38、的角度 即控制了分装量。即控制了分装量。可可随随机机抽抽样样直直接接输输入入自自动算修改成正确值动算修改成正确值。4、防金属屑自动保护控制、防金属屑自动保护控制为防螺杆和漏斗接触产生金属屑污染药物为防螺杆和漏斗接触产生金属屑污染药物设计中使漏斗与机身绝缘、将螺杆和漏斗作为一回路中两极设计中使漏斗与机身绝缘、将螺杆和漏斗作为一回路中两极一旦两者发生接触，则回路接通一旦两者发生接触，则回路接通切断电源、报警，使机器停止工作切断电源、报警，使机器停止工作。5、自动加料检测控制、自动加料检测控制本机控制系统中对料位控制本机控制系统中对料位控制设计了手动和自动两种方式设计了手动和自动两种方式。4、5、6

39、7、打开机器外罩的安全控制、打开机器外罩的安全控制为了为了安全保护安全保护符合符合GMP外罩双扇门口处设置一微动开关外罩双扇门口处设置一微动开关一旦门打开，开关使总电路切断一旦门打开，开关使总电路切断。光电开关检测，光电开关检测，脉冲信号给脉冲信号给PLC控制系统，控制系统，计数模块便进行自动计数计数模块便进行自动计数。6、生产量自动检测和计数控制、生产量自动检测和计数控制12ml水针灌封机水针灌封机主要内容：主要内容：课题分析课题分析总体方案总体方案传动系统设计传动系统设计确定主要机构确定主要机构工作循环图工作循环图设计设计电路系统电路系统.一、课题分析一、课题分析灌封；灌封；充填惰性气体；

40、充填惰性气体；灌注药液时，药液开口部位常须在灌注药液时，药液开口部位常须在100100级层流空气保护级层流空气保护下操作；下操作；安瓿的拉丝封口是在熔融封口的基础上改进而来，消安瓿的拉丝封口是在熔融封口的基础上改进而来，消除了熔融封口易滲漏药液的主要缺陷除了熔融封口易滲漏药液的主要缺陷。1 1、机器的用途、机器的用途 本设计安瓿拉丝灌封机用于本设计安瓿拉丝灌封机用于1 12 2mlml水水针的灌装和的灌装和封口，必要时对安瓿进行充填惰性气体封口，必要时对安瓿进行充填惰性气体。2 2、有关参数和、有关参数和设计要求：要求：1 1）适用于）适用于1 12 2mlml规格的安瓿；格的安瓿；2 2）用

41、于封口的燃气）用于封口的燃气 煤气或石油液化气：压力煤气或石油液化气：压力0.980.98KPaKPa，氧气：氧气：压力压力0.020.020.050.05MpaMpa；3 3）灌装与封口在同一机器的不同工位上完成；灌装与封口在同一机器的不同工位上完成；4 4）送瓶）送瓶时碎瓶率低，灌装量准确、且能粗微碎瓶率低，灌装量准确、且能粗微调，封口，封口质量符合要求；质量符合要求；5 5）具有缺瓶止灌、灌液缩水和防燃气回火功能；）具有缺瓶止灌、灌液缩水和防燃气回火功能；6 6）符合）符合GMPGMP要求，局部采用要求，局部采用100100级净化化层流装置；流装置；7 7）小型化、生）小型化、生产率一般

42、，率一般，结构构简单成本低，操作方成本低，操作方便、便、维修容易等维修容易等。二、总体方案二、总体方案主要内容：主要内容：1 1、工艺方案的拟定工艺方案的拟定2、安瓿输送形式安瓿输送形式3、主要设计参数的确定主要设计参数的确定4、灌封机总体布局灌封机总体布局.二、总体方案二、总体方案主要内容：主要内容：1 1、工艺方案的拟定工艺方案的拟定2、安瓿输送形式安瓿输送形式3、主要设计参数的确定主要设计参数的确定4、灌封机总体布局灌封机总体布局.2、安瓿输送形式、安瓿输送形式确定安瓿输送形式时主要考虑如下方面：确定安瓿输送形式时主要考虑如下方面：1）连续式或间歇式输送）连续式或间歇式输送连续送瓶时产量

43、高，但结构复杂；间歇式产量较小，但结构简单、成本低。连续送瓶时产量高，但结构复杂；间歇式产量较小，但结构简单、成本低。2）安瓿在拉丝灌封机上的位置状态）安瓿在拉丝灌封机上的位置状态灌封时，安瓿的最佳位置是直立状态；灌封时，安瓿的最佳位置是直立状态；安瓿属不稳态容器，在输送中很易发生倒瓶现象。安瓿属不稳态容器，在输送中很易发生倒瓶现象。据前述设计要求：采用安瓿倾斜据前述设计要求：采用安瓿倾斜45的间歇式输送方式。的间歇式输送方式。3）间歇式输送方式之一：等双曲柄机构，如图所示。）间歇式输送方式之一：等双曲柄机构，如图所示。综上，本设计综上，本设计采用等双曲柄机采用等双曲柄机构驱动齿形板间构驱动齿

44、形板间歇对倾斜歇对倾斜45放置放置的安瓿进行输送，的安瓿进行输送，每次移送两支每次移送两支。等双曲柄机构等双曲柄机构3、主要设计参数（产量）的确定、主要设计参数（产量）的确定机器的产量主要受下列因素影响机器的产量主要受下列因素影响 （1 1）使用的安瓿）使用的安瓿规格；格；（2 2）一次灌封的瓶数；）一次灌封的瓶数；（3 3）等双曲柄机构的工作周期）等双曲柄机构的工作周期 ：前半周期（前半周期（180180）为搬送安瓿，其时间取决于搬送安瓿的速度；）为搬送安瓿，其时间取决于搬送安瓿的速度；后半周期（后半周期（180180）为复位，其时间取决于各执行机构的工作时间。）为复位，其时间取决于各执行机

45、构的工作时间。从提高生产率方面考虑，周期越短越好，但周期越短：从提高生产率方面考虑，周期越短越好，但周期越短：这样会使安瓿上抛、碎瓶；这样会使安瓿上抛、碎瓶；各执行机构工作时间少各执行机构工作时间少 工作来不及、质量不理想。工作来不及、质量不理想。所以所以，等双曲柄机构的工作周期，等双曲柄机构的工作周期不能太短不能太短这也就影响到机器的产量即生产率。这也就影响到机器的产量即生产率。要求送瓶速度越快要求送瓶速度越快综上所述，必须综上所述，必须动态综合考虑各项因素来确定机器产量。动态综合考虑各项因素来确定机器产量。根据设计要求和上述确定的送瓶方式的工作特性根据设计要求和上述确定的送瓶方式的工作特性

46、生产率为生产率为40005400支支/小时小时。4、灌封机总体布局、灌封机总体布局根据上述工艺方案、输瓶方式等，确定整体布局：根据上述工艺方案、输瓶方式等，确定整体布局：整个机器用一台电动机作为动力源整个机器用一台电动机作为动力源通过皮带、齿轮及其它传动形式通过皮带、齿轮及其它传动形式驱动进瓶、移瓶、灌注、拉丝封口等机构。驱动进瓶、移瓶、灌注、拉丝封口等机构。机器有关尺寸可根据：机器有关尺寸可根据：输送的安瓿送的安瓿规格格(1(12 2mlml直径直径为11.511.5mm)mm)、中间传动中间传动灌封工艺流程等灌封工艺流程等 确定如下：确定如下：送瓶齿条齿间距送瓶齿条齿间距1919mmmm；

47、曲曲轴旋旋转半径半径1919mmmm；曲曲轴到机架的距离到机架的距离193193，取，取6666mmmm；灌液升降架灌液升降架轴至曲至曲轴的距离的距离197197，取，取161.5161.5mmmm；拉拉丝钳架架轴至曲至曲轴的距离取的距离取197=57197=57mmmm；拉拉丝钳架架轴与灌液升降架与灌液升降架轴的距离取的距离取1910.5=199.51910.5=199.5mmmm；总体尺寸体尺寸11001100mm600mm1050mm mm600mm1050mm。执行机构工作状况及机构本身尺寸、行机构工作状况及机构本身尺寸、1 12 2mlml水水针灌封机整体布局灌封机整体布局.三、传动

48、系统设三、传动系统设计计（一）传动方案的拟定（一）传动方案的拟定机器采用齿板间歇输送安瓿方式。机器采用齿板间歇输送安瓿方式。传动系统驱动机器各执行部件所要完成的动作：传动系统驱动机器各执行部件所要完成的动作：（1 1）进瓶机构拨瓶轮的旋转；）进瓶机构拨瓶轮的旋转；（2 2）送瓶齿板的间歇送瓶运动；）送瓶齿板的间歇送瓶运动；（3 3）充气、灌液针架的进退；）充气、灌液针架的进退；（4 4）压缩气开关阀的间歇动作；）压缩气开关阀的间歇动作；（5 5）氮气开关阀的间歇动作；）氮气开关阀的间歇动作；（6 6）药液计量阀的往复动作；）药液计量阀的往复动作；（7 7）吹气工位间歇压瓶动作及缺瓶止灌功能的实

49、现；）吹气工位间歇压瓶动作及缺瓶止灌功能的实现；（8 8）拉丝钳座往返动作；）拉丝钳座往返动作；（9 9）拉丝钳开合动作；）拉丝钳开合动作；（1010）火头架摆动；）火头架摆动；（1111）拉丝工位间歇压瓶动作；）拉丝工位间歇压瓶动作；（1212）拉丝工位使安瓿旋转的滚轮的旋转动作。）拉丝工位使安瓿旋转的滚轮的旋转动作。上述各动作要求是密切相关的，前后动作都按时间程序衔接。上述各动作要求是密切相关的，前后动作都按时间程序衔接。由上确定本机传动系统如由上确定本机传动系统如图图。（方案拟定、（方案拟定、电机选择电机选择、传动链设计计算传动链设计计算）1 12 2mlml安瓿灌封机安瓿灌封机传动系系

50、统示意示意图灌液位：吹气、充氮、灌液是在针头插入安瓿内的瞬灌液位：吹气、充氮、灌液是在针头插入安瓿内的瞬间完成的间完成的。传动系统图传动系统图xuxu当针头随针架在拨叉带动下退出安瓿时：当针头随针架在拨叉带动下退出安瓿时：通向针头的气、液管线阀门在相应元件驱动下及时关闭；通向针头的气、液管线阀门在相应元件驱动下及时关闭；压在安瓿上的压瓶机构压在安瓿上的压瓶机构15在凸轮在凸轮30的驱动下也相应移开的驱动下也相应移开以便移瓶齿板将后面的安瓿送至该工位以便移瓶齿板将后面的安瓿送至该工位。传动系统图传动系统图xuxu为实现缺瓶止灌为实现缺瓶止灌在压瓶板下方设一行程开关在压瓶板下方设一行程开关14无瓶