【摘要】：水泥生產(chǎn)制造業(yè)向來是一個十分基礎(chǔ)的制造行業(yè),而現(xiàn)代化水泥生產(chǎn)線大多采用自動化工業(yè)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)以應(yīng)對較大的需求量,即利用旋轉(zhuǎn)料嘴將生產(chǎn)好的水泥灌入到編織袋中,每一個旋轉(zhuǎn)周期同一平面內(nèi)有多個料嘴,在某一位置將水泥編織袋插入到料嘴中,該料嘴檢測到編織袋插入后即向內(nèi)進(jìn)行灌料(邊旋轉(zhuǎn)邊灌料),灌料完成后在另一位置卸下編織袋,即完成一次灌料操作。現(xiàn)有的水泥生產(chǎn)線插袋機(jī)均各有缺陷,有的插袋準(zhǔn)確率不足,有的則由于占地空間過大且對編織袋材質(zhì)有要求限制,總而言之,現(xiàn)在應(yīng)用在各種生產(chǎn)線上的插袋機(jī)均各有生產(chǎn)缺陷,無法完全適用于各種不同的生產(chǎn)環(huán)境與條件,尤其是由于某些插袋機(jī)易產(chǎn)生漏袋等情況,需人工在一旁實(shí)時檢測插袋情況,協(xié)助插袋灌料等工作的正常進(jìn)行,而水泥廠生產(chǎn)環(huán)境較為惡劣,粉塵較為嚴(yán)重,人長期呆在這種工作環(huán)境中不利于人體健康,故本文的研究工作主要在于一套全自動插袋機(jī)械手臂的設(shè)計,并保證插袋手臂插袋的正確率。圍繞全自動插袋機(jī)械手臂的研究,我們先就實(shí)際插袋機(jī)的模型進(jìn)行了1:4的縮小,進(jìn)行了可行性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,在基于料嘴以一定速度運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下,設(shè)計相應(yīng)的機(jī)械手臂結(jié)構(gòu),對其結(jié)構(gòu)以及尺寸不斷進(jìn)行優(yōu)化,保證其具有同步插袋的功能并保證具有較好的插袋效果,本文的研究工作主要包含以下幾個方面:(1)插袋機(jī)械手臂理論研究與相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計,主要包括:對插袋方案進(jìn)行了設(shè)計;比較各種方案之間的優(yōu)缺點(diǎn)與插袋成功率以及成本和可行性;插袋手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計;對插袋手臂的慣量的計算;相應(yīng)伺服電機(jī)以及減速器、聯(lián)軸器的選型和校核;對相應(yīng)主要受力零部件進(jìn)行有限元仿真分析。(2)機(jī)械手臂運(yùn)動學(xué)及力學(xué)研究�；谙鄳�(yīng)的料嘴旋轉(zhuǎn)速度以及數(shù)量,根據(jù)電機(jī)以及減速器的選型,設(shè)計相應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動方案。根據(jù)相應(yīng)的驅(qū)動方案在ADAMS中進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動學(xué)仿真。相應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化電機(jī)控制方案。建立相應(yīng)的空間坐標(biāo)系,拾取運(yùn)動軌跡平面投影來判斷插袋準(zhǔn)確度。(3)搭建實(shí)驗(yàn)平臺,針對相應(yīng)的電機(jī)以及驅(qū)動器進(jìn)行控制板程序設(shè)計。調(diào)試各項(xiàng)設(shè)備參數(shù),并進(jìn)行擺臂實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證擺臂工作的可行性并測量其運(yùn)動軌跡,與仿真結(jié)果比較,優(yōu)化其控制模型。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ172.6;TP241
【圖文】：

圖 1.1 日本 3CM-P 型全自動插袋包裝機(jī)目前應(yīng)用于自動插袋方向的工業(yè)機(jī)器人在國外包裝領(lǐng)域的發(fā)展日趨成熟而言我國制造業(yè)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，插袋機(jī)械手的實(shí)際應(yīng)用較少。（2）插袋機(jī)械手國內(nèi)研究狀態(tài)國內(nèi)有關(guān)插袋機(jī)械手的研究最早出現(xiàn)于 1995 年，最先出現(xiàn)的水泥灌料袋機(jī)械手，是一種與水泥包裝機(jī)配套使用的大型自動化設(shè)備。該插袋設(shè)備輸袋機(jī)構(gòu)、送袋機(jī)構(gòu)、上袋機(jī)構(gòu)、插袋機(jī)構(gòu)、同步根機(jī)機(jī)構(gòu)這幾部分組成[9-袋機(jī)構(gòu)是由安裝在倉儲袋下方的輸袋滾筒和錕輪還有輸袋錕組成，而送袋送袋機(jī)間接通過連桿的傳動來作弧線的運(yùn)動，將編織袋送出去，而完成送要其他零部件相互配合來共同進(jìn)行，水泥包裝機(jī)與其共用一整套動力系統(tǒng)于其動力系統(tǒng)是采用了一種不太適合的機(jī)電式機(jī)構(gòu)的傳動，其未在實(shí)際生廠中成功投入使用過[11]。2013 常州先進(jìn)制造研究所也曾研發(fā)過一種全自

產(chǎn)的插袋機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)插袋步驟的進(jìn)行，適用于各種生產(chǎn)車間。研究該課題期間，在相關(guān)研發(fā)人員的陪同下，深入工廠內(nèi)部進(jìn)行了考察用在合作工廠生產(chǎn)實(shí)際中的插袋機(jī)主要有兩種，一種為德國生產(chǎn)的拋插，另一種則是中科院先進(jìn)所設(shè)計的滑插式插袋機(jī)[13]。拋插式插袋機(jī)體型較大，整個插袋過程對控制要求極高，且在抓取之前的擺放有一定要求，需將編織袋朝一個方向擺放整齊之后再進(jìn)入待拋插種方法對袋子的材質(zhì)也有一定的要求，放在皮帶輪上的編織袋隨著滾輪前移動，直至被皮帶輪夾住，再利用兩條相對快速運(yùn)動的皮帶輪將夾在子甩出去，袋子騰空，依靠袋子自身的運(yùn)動慣性向前作拋物線運(yùn)動，經(jīng)數(shù)學(xué)計算，保證袋子離開皮輪后經(jīng)過運(yùn)動開口對準(zhǔn)到料嘴口進(jìn)入到料嘴所以袋子的柔性不能太大，必須保證在依靠慣性運(yùn)動的過程中，不會因以及空氣阻力產(chǎn)生過大的變形，導(dǎo)致袋口偏移，不能對準(zhǔn)料嘴口[14]。

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本文編號：2717020