玻璃磨边机设计

摘 要 玻璃磨边机是玻璃深加工必须的专用设备，其作用是根据需要将玻璃边部磨 削成特定的形状。本文论述了基于 现的玻璃磨边机设计。文章首先 介绍了玻璃磨边机的现状及其在设计中要实现的磨削花型。其磨削花型分别是 : 磨直线斜边、磨靠边基本波浪边、磨直线波浪边、磨双直线波浪边、磨树叶型波 浪边、磨直线树叶波浪边。随后介绍了玻璃磨边机控制系统的设计情况。其硬件 设计采用 为控制核心，加上相应的接口电路、通讯装置和智能化软 件设计，由其高速计数装置并通过旋转编码器检测电机转速 ，通过 出控制 磨轮进给电机和磨轮旋转电机进而控制磨削不同花型 :程序完成了各种开 关量信号的采集，磨轮旋转角度和磨轮进给参数的采集，磨轮旋转角度和磨轮进 给参数的计算、输出控制等功能，文章对其进行了分析。作者选用了 机界面对玻璃磨边机进行实时监视和参数设置，文章介绍了玻璃磨边机人机界面 软件设计，包括主画面、磨直线斜边子画面、参数设置画面、控制画面、手动调 整画面、调试画面等。为进一步提高磨削精度，作者将原方案中控制磨轮进给的 普通电机改由伺服电机来完成，文章最后对其控制思想进 行了讨论，并给出了基 于 现的模糊 序设计。 关键词 :璃磨边机 ;人机界面 :轮 1 绪论 题来源及意义 上世纪 80 年代随着交通、建筑和旅游业的迅速发展，对深加工玻璃的需求越 来越多，使玻璃深加工行业得到了较快的发展，玻璃深加工的产量上升较快。大批 浮法玻璃生产线的建成投产，给玻璃深加工提供了优质玻璃原片 :建筑业、交通业 发展的加快和档次的提高，为深加工玻璃的应用开辟了广阔的市场 ;但是，由于玻 璃加工机械水平的影响，大部分玻璃深加工企业的生产能力并没有充分发 挥出来。 由于世界主要玻璃生产企业对平板玻璃以及其它品种的玻璃都在寻求新的利润增 长点，产品创新、新工艺探索、降低成本、产生高附加值等己成为各大玻璃厂商 发展的目标。因此目前世界上 5096平板玻璃原片均进行深加工后再上市， 浮法玻璃原片己不再风光，而是向功能型、实用型、装饰型、安全型、环保型五 大方向的深加工玻璃发展，这是 21 世纪平板玻璃创新产品不容争议的目标。近年 来，我国玻璃深加工企业发展很快，数量不断增加，规模越来越大，玻璃磨边机 作为玻璃深加工企业必须的专用设备，其市场需求也将越来越多。然 而到目前为 止，国内玻璃磨边设备还不很成熟，大多只适合单件加工，而不能应用于批量生 产线。大型玻璃深加工企业必须采用自动化程度高的智能玻璃磨边机。 由于现阶段国产玻璃磨边机自动化程度较低，难以满足玻璃深加工行业快速 发展的要求，因此安徽理工大学与方圆玻璃机械厂合作进行智能玻璃磨边机研制。 玻磨边机的主要种类及特点 目前国内玻璃深加工企业使用较多的几种玻璃磨边机如下 23 4 10 (l)单臂异形磨边机 (简称异形机或单臂机 ) 异形机的最大特点是用途广泛，异形机既可以磨直边 ，也可磨圆边、鸭嘴边， 还可磨斜边 ;既可以磨圆形工件，也可磨椭圆及异形工件。在独立吸盘上装上靠 模，用异形机可以磨一些形状不规则的工件。 (2)直线磨边机 直线磨边机的特点有三个 :一是用途比较单一，只能磨各类直线边 ;二是可 连续性磨削，生产效率较高 :三是可磨削尺寸较大的平板玻璃。 直线磨边机是各类磨边机中品种、规格最多的磨边机，按能磨削的直线边的 不同，它又可分为如下三种 : 1)直线磨边机 (简称直边机 ) 直边机只能磨削玻璃的平底边及两棱角，按磨头数分，有三、五、八、九、 十、十三、十 四磨头等数种机型。一般来说，磨头数越多，则磨削精度和生产效 率越高，相应地机器的价格也越高。而电脑控制的直边机 (一般磨头数都在十或 十以上 )价格更高。 近些年来，国内市场上又出现一种既可磨平底边，又可磨 45 度底边的两用直 边机，用量也比较多。另外还有可磨一组或两组互成角度底边的磨边机，叫多级 磨边机。这种机型磨头较多，一般为计算机控制。 2)直线圆 (简称圆边机 ) 圆边机可以磨削玻璃的圆边、鸭嘴边等，在家具、玻璃的加工中用的较多。 圆边机也有三、五、六、七、八、九磨头等数种机型。 3)直线斜边 机 (简称斜边机 ) 斜边机一般用于磨削玻璃 3的斜边。现在，有的斜边机也可磨削 45 度的斜边。斜边机按磨头数分，也有七、八、九、十、十一、十四磨头等机型。 近些年来又出现一种能在玻璃斜边上磨出各种波浪花纹的斜边机，叫波浪斜边机。 (3)靠模磨边机 (简称靠模机仿形机 ) 靠模机利用模板准确定位，可精确磨削圆形或异形玻璃的直边、圆边、鸭嘴 边、斜边等，这种磨边机磨出的玻璃形状准确，尺寸统一，生产效率较高。 使用靠模磨边机需要制作专门的模板，当生产品种较多时，不但制作模板费 用较高， 而且管理、更换模板也较麻烦，因此这种机型适用于生产品种不多，但 生产批量很大的玻璃加工。 (4)内圆磨边机 (简称内圆机 ) 内圆机的特点是结构简单，价格低廉，但用途比较单一，主要适于加工圆周 边 (可以是正圆，也可是椭圆或异形圆 )。现国内有些厂生产的内圆机，摆臂较长， 使磨头的摆动范围加大。这种机型不但可磨内圆，也可兼磨外圆，又称为内外圆 磨边机。 (5)直线双边磨边机 (简称双边磨机 ) 双边磨机的特点是可同时磨削玻璃的两条对边，加工精度好，生产效率高， 适用于大批量的玻璃磨边生产。 双边磨机按使用性能分有双直边磨边机和双圆边磨边机两种，其中双直边磨 边机用的较多。 双边磨机按磨削玻璃宽度的不同可分为中小型和大型两种。最大磨削宽度在 两米以下的称为中、小型双边磨机，磨头配置有四、六、八、十二磨头等。最大 磨削宽度在两米及两米以上的称为大型双边磨机，磨头配置有十六、二十、二十 二磨头等。大型双边磨机一般为电脑控制，自动化程度较高，适于磨削大尺寸平 板玻璃，但是，这种设备的价格比较昂贵。 (6)其他磨边机及专用磨边机 除以上介绍的磨边机以外，还有一些结构简单、用途单一的磨边机，如 倒角 机、小圆片机、抛光机等。另外还有一些专门加工某种产品的专用磨边机，如汽 车后视镜磨边机、洗手盆磨边机等。 内外发展与应用情况 目前玻璃磨边机设备不少是进口的，进口磨边机主要来自意大利生产，另外 还有来自韩国、美国、台湾等地的磨边机用的也较多日。进口机的质量、精度、 生产效率和使用寿命都要比国内机好，但进口机价格昂贵，一般为国内同类机价 格的 3。玻璃磨边机目前仍以进口设备为主，虽然国外这方面的技术和设备 都很成熟，在国际市场上也应用广泛，但完全依赖进口设备的缺点也是明显的， 首先进口设备价格昂贵，需花费大量的外汇 ;其次它的定货周期、购买备品备件的 周期长，对正常生产造成一定的影响，特别是设备的控制软件部分，由于保密性 强而无从深入了解，功能扩展性差，一旦出现问题就必须等国外的专家来维护和 调试，对正常生产有很大的影响，故研制和开发国产的智能玻璃磨边机的重要性 是显而易见的，不仅能够提高玻璃加工技术水平和市场竞争力，而且随着玻璃深 加工行业的迅猛发展，该设备的应用前景也是很广阔的。 文的主要工作 玻璃磨边机的作用是根据需要将玻璃边部磨削成特定的形状。其机械结构主 要由磨削进给系统和加工工作台两部分构成。加工工作台上放置被加工的玻璃， 玻璃靠普通交流电机驱动在加工工作台上移动，磨削砂轮的转动也由普通交流电 机驱动 .，磨削进给系统也采用普通交流电机驱动，用以控制磨削砂轮的运动轨迹， 以便将玻璃边部磨削成不同的形状。这也是应方圆玻璃机械有限公司的要求而设 计的方案，本文第 3 章与第 5 章对其进行了详细介绍。为了进一步提高磨削精 度， 作者对上述方案进行了改进，将普通电机的工作改由伺服电机完成，本文第 6 章 给予了分析。本文主要工作包括 : 玻璃磨边机的总体设计 玻璃磨边机的电气控制部分硬件设计 可编程控制器的选型、模块设计 旋转编码器及高速计数器分析 人机界面选型、设计 人机界面的程序设计 基于 模糊 计等。 章小结 本章对课题的来源和意义、玻璃磨边机的结构组成、玻璃磨边机的主要种类 及特点、目前国内外应用情况、玻璃磨边机的主要参数以及本文的主要工作等做 了简要介绍。 1 绪论 题来源及意义 上世纪 80 年代随着交通、建筑和旅游业的迅速发展，对深加工玻璃的需求越来越多，使玻璃深加工行业得到了较快的发展，玻璃深加工的产量上升较快。大批浮法玻璃生产线的建成投产，给玻璃深加工提供了优质玻璃原片 :建筑业、交通业发展的加快和档次的提高，为深加工玻璃的应用开辟了广阔的市场 ;但是，由于玻璃加工机械水平的影响，大部分玻璃深加工企业的生产能力并没有充分发挥出来。由于世界主要玻璃生产企业对平板玻璃以及其它品种的玻璃都在寻求新的利润增长点，产品创新、新工艺探索、降低成本、产生高附加值等己成为各大玻璃厂商发展的目标。因此目前世界上 50%平板玻璃原片均进行深加工后再上市，浮法玻璃原片己不再风光， 而是向功能型、实用型、装饰型、安全型、环保型五大方向的深加工玻璃发展，这是 21 世纪平板玻璃创新产品不容争议的目标。 随着工业生产发展和人民生活水平的提高，能源消耗量迅速增加，在我国建筑能耗占全国总能耗量的 1/4 以上。其中建筑门窗的能耗约占建筑物全部热损失的 40%，从全球整个能源来看，在取暖或空调时期，其中 45%用于建筑物气温的控制，并且比重日益增长，因此节能是摆在我们面前的重要任务。 众所周知，建筑物门窗中玻璃面积所占的比重越来越大。目前各种铝合金门窗、塑钢门窗、玻璃钢门窗中空玻璃约占总面积的 65%因此，开发使用节能玻璃对建筑节能起着重要的作用。 2003 年 12 月 4 日，国家发改委，建设部，国家质检总局，国家工商总局等四部位委联合发布建设安全玻璃管理规定 2004 年 1 月 1 日起实施，地市级以上 (含地市级 )城市的新建、扩建、改造、装修及维修工程等建筑物，应按该规定要求使用安全玻璃。建设安全玻璃管理规定的实施旨在有效地保障人身和财产安全，规范安全玻璃的生产、使用和安装，己受到社会各方面的关注。 门窗选用具有节能作用的镀膜玻璃、镀膜中空、镀膜钢化、镀膜夹层、低辐射中空玻璃是改善门窗的绝热性的最好途径 。这些玻璃在生产过程中，要求玻璃的边部必须经过磨边处理。传统意义上的砂布磨边己满足不了生产工艺和建筑市场的要求。生产效率低，生产成本提高。近年来，在很多行业，特别是在建筑行业，对玻璃的需求增长很快同时对玻璃的加工质量和加工效率也有了很高的要求，为了改善传统的玻璃磨边方式，降低生产成本，提高加工精度和提高生产效率。 近年来，我国玻璃深加工企业发展很快，数量不断增加，规模越来越大，玻璃磨边机作为玻璃深加工业必须的专用设备，其市场需求也将越来越多。然而到目前为止，国内玻璃磨边设备还不很成熟，大多只适合单件加工，而 不能应用于批量生产线。大型玻璃深加工企业必须采用自动化程度高的智能玻璃磨边机。 目前玻璃产品正向功能型、实用型、装饰型等深加工发展，玻璃磨边机作为玻璃深加工必须的专用设备，市场需求越来越多。玻璃磨边机的作用是根据需要将玻璃边部磨削成 特定的形状。其机械结构主要由磨削进给系统和加工工作台两部分构成。加工工作台上放置被加工的玻璃，玻璃靠普通交流电机驱动在加工工作台上移动，磨削砂轮的转动也由普通交流电机驱动。磨削进给系统采用交流伺服电机驱动，用以控制磨削砂轮的运动轨迹，以便将玻璃边部磨削成不同的形状。 璃磨边机的发展现状 自 20 世纪 90 年代以来，由于材料科学的重大创新和突破，人们利用纳米材料技术、表面处理技术和复合杂化技术等高新技术开发出了各种环保节能型、环保型、智能型等新型深加工玻璃，赋予了玻璃新的机械、电气、光学、化学等功能，增加了玻璃的使用效果，改善了人类的工作与生活环境。虽然我国深加工玻璃的生产技术在某些领域接近或达到国外先进国家水平，但是，深加工玻璃的整体生产技术与国外相比有很大差距，尚未形成规模的专业产品研究与生产线，某些产品的产业化仍是空白。 目前玻璃磨边机设备不少是进口的，进口磨边机主要来 自意大利生产，另外还有来自韩国、美国、台湾等地的磨边机用的也较多。进口机的质量、精度、生产效率和使用寿命都要比国内机好，但进口机价格昂贵，一般为国内同类机价格的 3 一 10 倍。玻璃磨边机目前仍以进口设备为主，虽然国外这方面的技术和设备都很成熟，在国际市场上也应用广泛，但完全依赖进口设备的缺点也是明显的，首先进口设备价格昂贵，需花费大量的外汇 ;其次它的定货周期、购买备品备件的周期长，对正常生产造成一定的影响，特别是设备的控制软件部分，由于保密性强而无从深入了解，功能扩展性差，一旦出现问题就必须等国外的专家来维护和 调试，对正常生产有很大的影响，故研制和开发国产的智能玻璃磨边机的重要性是显而易见的，不仅能够提高玻璃加工技术水平和市场竞争力，而且随着玻璃深加工行业的迅猛发展，该设备的应用前景也是很广阔的。 我国从 2001 年以后又 进一步研发玻璃磨边机 设备，目前存在的主要是玻璃的对角线误差、玻璃加工尺寸精度问题从调研情况来看磨边机设备目前仍以进口设备为主，国产机上处于研制开发阶段，其性能与进口设备相比仍有较大差距。随着我国数控技术的发展，数控机床的应用，我国的设备完全可以替代进口设备，开发出能够满足国内建筑市场需求的设备。 玻磨边机的主要种类及特点 玻璃磨边机是玻璃深加工设备中产生最早且用量最大的机械设备之一。近些年来，随着玻璃深加工产业的不断发展和壮大，玻璃磨边机的种类和规格也越来越多，并且技术越来越先进，功能越来越全面。 目前国内玻璃深加工企业使用较多的几种玻璃磨边机如下 ： (l)单臂异形磨边机 (简称异形机或单臂机 ) 异形机的最大特点是用途广泛，异形机既可以磨直边，也可磨圆边、鸭嘴边，还可磨斜边 ;既可以磨圆形工件，也可磨椭圆及异形工件。在独立吸盘上装上靠模，用异形机可以磨一些形状 不规则的工件。 异形机结构简单，制造成本相对较低，所以价格也比较便宜 。 (2)直线磨边机 直线磨边机的特点有三个 :一是用途比较单一，只能磨各类直线边 ;二是可连续性磨削，生产效率较高 :三是可磨削尺寸较大的平板玻璃。 直线磨边机是各类磨边机中品种、规格最多的磨边机，按能磨削的直线边的不同，它又可分为如下三种 : 1)直线磨边机 (简称直边机 ) 直边机只能磨削玻璃的平底边及两棱角，按磨头数分，有三、五、八、九、十、十三、十四磨头等数种机型。一般来说，磨头数越多，则磨削精度和生产效率越高，相应地机器的价格 也越高。而电脑控制的直边机 (一般磨头数都在十或十以上 )价格更高。 近些年来，国内市场上又出现一种既可磨平底边，又可磨 45 度底边的两用直边机，用量也比较多。另外还有可磨一组或两组互成角度底边的磨边机，叫多级磨边机。这种机型磨头较多，一般为计算机控制。 2)直线圆 (简称圆边机 ) 圆边机可以磨削玻璃的圆边、鸭嘴边等，在家具、玻璃的加工中用的较多。圆边机也有三、五、六、七、八、九磨头等数种机型。 3)直线斜边机 (简称斜边机 ) 斜边机一般用于磨削玻璃 3的斜边。现在，有的斜边机也可磨削 45 度 的斜边。斜边机按磨头数分，也有七、八、九、十、十一、十四磨头等机型。近些年来又出现一种能在玻璃斜边上磨出各种波浪花纹的斜边机，叫波浪斜边机。 (3)靠模磨边机 (简称靠模机仿形机 ) 靠模机利用模板准确定位，可精确磨削圆形或异形玻璃的直边、圆边、鸭嘴边、斜边等，这种磨边机磨出的玻璃形状准确，尺寸统一，生产效率较高。 使用靠模磨边机需要制作专门的模板，当生产品种较多时，不但制作模板费用较高，而且管理、更换模板也较麻烦，因此这种机型适用于生产品种不多，但生产批量很大的玻璃加工。 (4)内圆磨 边机 (简称内圆机 ) 内圆机的特点是结构简单，价格低廉，但用途比较单一，主要适于加工圆周边 (可以是正圆，也可是椭圆或异形圆 )。现国内有些厂生产的内圆机，摆臂较长，使磨头的摆动范围加大。这种机型不但可磨内圆，也可兼磨外圆，又称为内外圆磨边机。 (5)直线双边磨边机 (简称双边磨机 ) 双边磨机的特点是可同时磨削玻璃的两条对边，加工精度好，生产效率高，适用于大批量的玻璃磨边生产。 双边磨机按使用性能分有双直边磨边机和双圆边磨边机两种，其中双直边磨边机用的较多。 双边磨机按磨削玻璃宽 度的不同可分为中小型和大型两种。最大磨削宽度在两米以下的称为中、小型双边磨机，磨头配置有四、六、八、十二磨头等。最大磨削宽度在两米及两米以上的称为大型双边磨机，磨头配置有十六、二十、二十二磨头等。大型双边磨机一般为电脑控制，自动化程度较高，适于磨削大尺寸平板玻璃，但是，这种设备的价格比较昂贵。 (6)其他磨边机及专用磨边机 除以上介绍的磨边机以外，还有一些结构简单、用途单一的磨边机，如倒角机、小圆片机、抛光机等。另外还有一些专门加工某种产品的专用磨边机，如汽车后视镜磨边机、洗手盆磨边机等。 本 机 结构简介及 主要 工作原理 机的结构简介 玻璃磨边机 的外形如图所示： 图 璃磨边机外形 玻璃磨边机主要结构： （ 1）主传动机构； （ 2）玻璃夹紧机构弹性夹持机构； （ 3）上下料机构和 皮 带输送机构； （ 4）角度调整调整机构； （ 5）横梁进给机构； （ 6）磨头电机进给机构； （ 7）磨头电机的结构； （ 8）端面磨头调整机构； （ 9）底座和靠架； （ 10）机的电控及机器的辅助设备； 玻璃磨边机的作用是根据需要玻璃边部磨削成 特定的形状 。 其机械结构主要 由磨削进给系统 和加工工作台两部分构成 。 加工工作台上放置被加 工的玻璃， 玻璃靠普通交流电机驱动在加工工作台上移动 ， 磨削砂轮的转动和磨削进给系统亦由电机驱动，用以控制磨削砂轮的运动轨迹，从而将玻璃边部磨 削成不同的形状。 磨削砂轮的转动也由普通交流电机驱动 。 主传动机构是由 交流异步驱动电机 、联轴器和蜗轮蜗杆减速器组成； 玻璃夹紧机构 由齿轮、 皮带和弹性衬板 等组成 ; 上下料机构和皮带输送机构 由皮带轮 、 皮带 、 齿轮、链条 等组成。 角度调整调整机构 变频调速电机、滚珠丝杠、锥齿轮、链轮、链条等结构组成；磨头电机进给机构是通过锥齿轮和燕尾槽 钢导轨组成，通过锥齿轮的变向功能，使磨头电机在钢导轨内前后移动；端面磨头调整机构是通过螺栓、弹簧和铰链之间的相互关系的改变而实现的 。 本台玻璃 磨边机是一台集以上所述粗磨、精磨及抛光为一体的具有现代化水平的大型玻璃深加工设备。本机采用电机驱动，电机为变频调速电机，取代了以往的所用的机械无级变速器。首先由送料机构将玻璃自动输送到夹持机构入口位置处，夹持机构采用特殊弹性夹持装置夹持玻璃，并夹持玻璃前进；使玻璃分别经过粗磨、精磨、端磨、抛光等工序一次即可完成玻璃单边的全部磨抛工作，然后由接料机构接住并送出。本机共设 有 3 个粗磨轮、 3 个精磨轮、 1 个端磨轮、 3 个抛光毡轮，其进给的调整可通过丝杠，导轨机构来完成 。 本机的工作原理 玻璃的磨削本身包括两个加工阶段：粗磨与精磨，与其密切相关的是抛光工艺，抛光能最终使制品磨削表面平整并恢复玻璃表面的透明和光亮。玻璃表面相互作用产生水解现象而生成覆盖表面的薄膜，此薄膜主要是胶态硅氧组成，由于研磨或抛光的作用而使薄膜破坏，并露出新鲜的表面，新的表面与水继续作用而生成新的保护膜覆盖表面，上述过程如此不断的重复进行，直至最终达到研磨和抛光。 主要技术参数 玻璃直线双边磨边机控制系统的基本要求 玻璃直线磨边机是玻璃深加工的设备中最先进的设备之一，其要求磨削质量好、加 工精度高、生产效率高、操作简便，适用于磨削不同尺寸和厚度的平板玻璃。其系统设 计的基本原则是安全、可靠、高效率、低成本。具体要求如下 : 直边的粗磨、半精磨、精磨 ;粗抛、半精抛、精抛、倒角精磨、抛光 等工序一次完成。 控制系统的人机界面便于操作，画面直观，全部过程采用中文显示， 实时监控生产过程。 系统具有自我诊断、报警功能，维护 方便。 系统投资合理，成本低，便于推广使用。 (l)速度范围 :0一 2)单边最大磨削量 :43)加工玻璃宽度 :300 一 4004)加工玻璃厚度 :325)总功率 :506)电压 /频率 :380V/507)倒角角度 :45“士 3“ 夹持胶带运行速度： V= 用玻璃厚度： =3 20磨玻璃之尺寸范围： 150 150 2000边角度范围： 5 - 45 斜边宽度： B 30 本机的基本设计方案、传动系统及特点要求 本机的基本设计方案 （ 1）主传动采用变频器调速，使电机获得各种所需转速； （ 2）玻璃的夹紧方式采用两条橡塑带弹性夹持； （ 3）玻璃取立位安放； （ 4）手工上下料，同步齿形带输送； （ 5）角度调整为电动，面板上有相应的数字显示； （ 6）宽度进给即可电动也可手动，面板上置有数字显示装置； （ 7）各磨头电机均有相应的电流表显示工作电流大小。 方案确定的依据及其特点 主动机构 本设计要求： 1、双带夹持玻璃； 2、怠速 N= 频调速； 3、适用玻璃厚度 =3 20 为此，本设计方案采用的传动方式如图所示： 图 传动系统 减速器 3 前带 5 传动顺序：主电机 1 主电机 2 减速器 4 后带 6 主电机采用普通电机，以电机的变频调速代替机械的无级调速。其主要目的是 : 变频调速电机价格适中，与机械 无级调速成本相差较小且提高了本机的数字化程度。减速器 度比相同，转向相反，以保证带速一致，且带的夹紧侧运行方向相同。考虑到安装与调整，两带之间，主动辊与减速器之间以万向联轴结相连接。为适应玻璃厚度变化之需要，后带的支撑架置于滑动导轨之上，可用相应的手轮调整其与前带的距离。 夹紧方式与特点 本方案如图 示采用两条橡胶带夹持玻璃，后带夹紧侧后面有一刚性支撑板，后带夹紧，侧后面有一刚性的支撑板，玻璃通过夹持带靠在支撑板上，依此在 Y 向定位，前带夹紧侧的后面则以弹性辊图 3 支撑，这样刚 性定位，弹性夹持，既能保持定位的精度又能减低玻璃的破损率，橡胶带轮轴向采用外球面轴承支撑，使主动、被动带轮的传动得以保证。如图 图 辊 图 玻璃安放位置选择 玻璃安放位置取位为立式、斜置，相对垂直面后倾 5，这样选取的主要目的是充分利用加工车间的有效空间而减小占地面积。玻璃后倾 5，理由是本机磨削角度范围为 5 - 45，当它后倾 5时，各磨头轴线正好处于水平位置，这样便于设计与校核。 上下料方式的确定 由于本机上下料不是自动，且玻璃的规格及形状各异，所以设计方案中采用手工上下料，输送则由两条同步齿形带来完成。齿形带的带速与夹持带的带速基本相同，以保证上下料的连续性。为保证上下料及运输过程中玻璃的稳定性，除玻璃后倾 5外，还有有靠架加以支撑。 角度的调整 由于磨削角度为 5 - 45，因此有角度调整机构。角度的调整见图 中 母铰接于横梁上（可以绕铰接点转动）。 图 角机构 转角机构工作原理 ： BC=a,AC=b,两条线的长度保持不变。边 AB=c，由丝杠传动，它的长度可调。由于 c 的变化，引起角 的改变，因 b 杆与横梁刚性连接，这横梁以及其上面的磨头也作相应的角度改变，以此来达到调整角度的目的。它的计算公式，即为余弦定理 : c2=a2+ 中 a、 b 不变， c 变化时 角也变化，依据此公式即可制定出相应的表格供使用。为简化机构，本方案中的转角机构采用单独的电机驱动。 由 于采用单独的电机驱动，用机械显示角度大小不便，所以本设计决定采用数码显示以及比较装置，并将其安装于面板上，以便观察与调整。 为保证转角精度，转角电机设有断电制动装置。 为安装起见，在 5、 45两个极限位置，设有限位开关。 3 夹持机构设计 夹持带 主要参数的选择与计算 主驱动系统 （如图 图 持原理 设计要求 :带速 V= 电机功率的选择确定 理论上本机的主电机功率为 虑到相关因素，使用系数取为 因此选用电机的功率 N= 型号的确定 6 型电机有恒扭矩与恒功率两种，根据我们的使用条件，首选应当保证在不同速度条件下，扭矩应当是没有太大变化，功率是次要的。因此我们选择恒扭矩调速电机。 夹持带厚及辊子直径的选取 带厚 =10持带主动辊直径选为 380 减速器总速比及分配 已知：带速 子直径 D=380厚 =10速机 =1000 所以总减速比 I=（ D+2） =参照减速器样本，选取适当的减 速器比分配速度比。 公用减速器： 型号： 120型杆式减速器，速度比： i= 后夹持带用减速器： 型号： 150 型（左旋），速度比： i=30 。 前夹持带用减速器： 型号： 150 型（右旋） ,速度比： i=30 。 校核夹持带实际速度 最大线速度 : （ D+2） I 中 D=380 =10 =1000 I=30=465 时 , 计算则得 最小线速度： （ D+2） I 中 =165 则速度 结论：夹持带的线速度符合设计要求，因此，减速器的选择及速度 比分配合理。 带的设计 带的要求 在本设计中，带是很重要的，所以对带的要求也很高： （ 1） 要有足够的拉伸强度和弹性模量 ,以达到在所要求的距离内输送材料所需要的传输功率以及在负载状态下允许最低装载所产生的运转伸长率。 （ 2） 有良好的负载支撑及足够的宽度，以满足运输物料所需要的类型和体积。 （ 3） 要有柔性，目的在于在长方向上能围绕滚筒弯曲，如果需要的话，希望在横向形成槽形。 （ 4） 要有尺寸稳定性，使输送带平稳。 （ 5） 承载面的覆盖要经受得起承载物体的负载冲击，并且能帮助恢复弹性， 传动时覆盖胶能与滚筒有足够的摩擦力。 （ 6） 组分之间有良好的粘合力，避免脱层。 （ 7） 耐撕裂性能好，耐损伤。 （ 8） 能联接成环形。 带的材料及带的组成分析 带一般由三个部分组成： 1. 覆盖层上覆盖层和下覆盖层 2. 带 芯单层和多层 3. 隔离层带芯的粘结介质 负荷骤然升高，环境温度，湿度及物料的特性也会对输送带产生腐蚀作用，造成输送带的强度降低。因此，在计算带强度时必须有一定的储备系数（安全系数 ） 轻负载输送带 伸长量可取 4。一般公认的输送带的弹性伸长量为： 输送带 材 料 棉帆布 尼龙帆布 涤纶帆布 整体编 织 芯 钢绳芯 芳纶织布 伸长量 表 绳芯输送带的初始伸长很小，在周期循环张力作用下伸长上。尼龙输送带在周期的运行中永久伸长很大。涤棉带于尼龙比较，在最大额定工作载荷下的伸长为：涤纶带1，尼龙带 运行 24 小时后，涤棉带为 棉纶带达到 因而，在要求 拉紧行程小的地方，选择涤纶或涤棉带是必要的。但是在需要弯曲拉伸弹性时，尼龙带又是适宜的。 在一些应用中，输送带的使用寿命受磨损的影响较小，而受冲击的影响相当大，常见的冲击破坏，一种是明显的盖胶破损，输送带穿透；另一种是隐性破坏，覆盖胶无明显的破损，而内部带则已受损，强度降低。输送带的耐冲击性能主要决定于橡胶盖于层间胶的性能与厚度，并与带芯材料，种类，组织结构及带的刚性密切相关。因为能量的吸收主要发生在覆盖层内，层间胶对缓冲能力的影响一般小于覆盖胶，层间胶在受冲击时的变形受到织物更多的限制。故承受全冲击负载的 织物芯带覆盖胶厚度应以 8 10 冲击载荷及有锐利棱角切划伤和撕裂作用的物料具有最大抵抗力的胶料是 合成天然橡胶和天然橡胶。输送带的刚性增大时，耐冲 击性能会有所降低，当输送带的刚度和层间厚度一定时，增加覆盖层的总厚度，抗冲击性能增大。而当覆盖层厚度一定时输送带的刚度越抵 抗冲击性越好。织物芯输送带的抗纵向撕裂主要与芯层织物纬向纤维种类，强度和密度有关。抗冲击能力依次为：棉，混纺线，合成纤维线，其中棉的能力最低。一般提高纬向的织物强度可以增加输送带的抗冲击和防撕裂性能，同时有利于机械接头，当纬向强度达到经 向强度的 60以上时，其机械接头的强度可近似于硫化接头强度。钢绳芯输送带的抗冲击能力随绳径，间距，上下覆盖层的厚度而变化。较厚的覆盖层对提高钢绳芯输送带的抗冲击性能时有利的。钢绳芯输送带由于结构上无横向骨架对抗冲击和撕裂存在先天不足，故提高其抗冲击和抗撕裂性能的有效方法时在其上下覆盖层一面或两面采用横向加强机构，其形式有细钢绳增强式和合成纤维增强式。其中以两面采用合成纤维横向增强的效果最好，另外，在下覆盖层中置入合成纤维绳可减小输送带运行过程中的压陷人阻力，有利于节省能源。 带的磨损 带的 正常寿命取决于输送带的磨损情况，覆盖层的磨损时由于输送带与对象的相对滑动而产生的。驱动滚筒与输送带下覆盖胶的摩擦：输送带的下覆盖胶压到驱动滚筒上随着驱动滚筒的运转在运输线上运行，驱动滚筒面和输送带下覆盖胶由摩擦传递动力，如果没有相对滑动输送机就不能运转。正因为由了这一滑动，使输送带和滚筒之间发生摩擦，由滑动摩擦而出现的故障时有发生，除输送带内表面的局部磨损，滚筒包胶剥离外，甚至也有断带的现象发生，因而必须采用阻燃带并进行相应的检查。 输送带跑偏带边与机架的摩擦磨损。输送带应该在托辊组的中心线上运行，但由于输 送机的制造，安全，使用造成的缺陷，输送带时常要偏离中心线发生跑偏。一般地，输送带在带宽方向上允许有 5地跑偏量，当跑偏过多时，输送带与托辊支架，机架接触而造成边胶磨损。 裙板造成的输送带磨损。如前所述，裙板对输送带的磨损是一种特殊的磨损，如对裙板的设计方法改进并注意维护，这种磨损差不多可以防止。在装载点为了防止撒落装设坚固的刚性橡胶，而且具有很大的压力压向胶带是发生磨损的主要原因。有时，在安装时仅考虑减小裙板对输送带的压力着手，当裙板磨到一定的程度，物料进入输送带和裙板之间更加加剧了磨损。 托辊的磨损。输送 带的下覆盖胶也要受到调心托辊以及前倾槽形托辊的摩擦，在槽形托辊到滚筒是过渡段和输送机弯曲的凸起处都有磨损产生。当托辊，滚筒因某种原因转动不好时，也会加剧摩擦输送带的下覆盖胶。 滚筒的设计计算 滚筒的选择 滚筒式带式输送机最最重要的组成部分，按在输送机中所起的作用可分为传动滚筒和该向滚筒两大类。传统滚筒的作用是将驱动装置的扭矩传到输送带上，改向滚筒包括用于输送机端部的改向，增加传动滚筒包角的导向滚筒，拉紧滚筒和用于拉紧装置的导向滚筒。滚筒的最主要的参数即直径，选用大直径的滚筒 对输送带的传动及使用很有利。但是，但滚筒直径增大后，驱动滚筒的质量，驱动装置减速器的减速比，减速器的质量和尺寸都需要相应增大。选择滚筒直径主要考虑以下因素： 1、 输送带绕过滚筒时输送带的弯曲应力； 2、输送带发生弯曲的频次（与导绕方式，绕过滚筒的速度 ，运距和速度有关）； 3、 输送带与滚筒面间的最大或平均比压； 4、 输送带许用强度利用率（简称 是输送带最大张力与输送带许用张力 之比的百分数）； 5、 输送带的安装地点和使用条件（例如：地面，井下，露天，移动，固定等）； 6、 包胶和包胶的变形量。 输送带许用比压的滚筒直径 D=360(2)/ 中： P输送带许用比压，钢丝 芯带 P 物带 P a 输送带围包角； 送带紧边张力 （ N） ； 送带松边张力 （ N） 。 根据计算以及有限元分析，选取主动辊上的滚筒直径为 380动辊上的滚筒直径为 360 滚筒的厚度 滚筒的厚度取决于滚筒的直径，滚筒长 度，输送带张力，制动时的磨损等因素。关于筒壳厚度的计算十分困难，并且计算值一般便小。而且考虑到耐磨损和易于制造，筒壳的厚度一般都比较厚。 4 输 送料机构设计 输送 料传动工作原理 由于所加工的玻璃的 规格及形状各异，所以设计方案中采用手工上下料，输送则由两条同步齿形带来完成。 同步齿形带是一种工作面齿形的环形传动带，一般采用伸长率小，抗拉与抗弯疲劳强度高的钢丝绳（小功率时可用涤纶绳）为强力层，其外面包覆重量轻，比一般橡胶强度高、耐油、耐磨，摩擦系数大的液体浇注型聚氨酯材料。在带背的内表面开有工艺凹 槽，能改善带的柔性，同时在运转过程中，可使齿间的截流空气溢出，以消除噪声。同步齿形带传动具有传动比准确，不打滑，效率高，初张力小，对轴及轴承的压力小，速度及功率的范围广，不需要润滑，耐油，耐损，以及允许较小的带轮直径、较短的轴间距，较大的速比，传动系统的结构紧凑等优点。一般参数如下： 线速 v： 5 50；功率 N： 100比 i： 10； 效率： 工作温度： 80 . 此齿形带之带速与夹持带相同，以保证上下料之连续性。 其工作原理图如下： 图 送机构 送料与输料带传动方式相同，区别仅在于送料动力来源于前带被动辊，输料带动力来源于前带主动辊。因此，此处略去送料带，仅对接料带予以分析。 传动系统 动力由前带主动辊下部的链轮 1，传给换向器主动轴的链轮 2，换向后经链轮 3 传给与输料带的主动带轮连成一体的链轮 4，从而带动输料带运转。 速度比的计算 速度比确定 为使工作连续、平稳，输接料带带速应与夹持带带速相同，即所谓同步。这就是 速度比的计算依据。 由于夹持带前主动辊直径为 380动辊直 径为 360此接送料带传动的速度比是不同的。 由图 8 可知输料带速度比： i 接 = 送料带速度比： i 送 =360/380 i 接 形转速： n 输 =n 夹 /i 输 4.3 n 送 = n 夹 /i 送 夹持带带轮转速： n 夹主 =n 电机 /465 形带带速与转速的关系为： n 齿带 =V 齿带 /( D 主齿 +2 齿带 ) = 中： n 夹主 夹持带主动 n 接 接料带主动齿形带轮转速 n 送 送料带主动齿形带轮转速 n 电机 主驱动电机转速 n 齿带 齿形带转速 D 主齿 齿形带主动轮直径 V 齿带 齿形带线速度 齿带 齿形带厚度（ 计算中，当按 n 电 =1000虑时 , n 夹主 = n 电机 /465= V 齿带 = D 主齿 = 齿带 =得 i 输 = 得 i 送 = = 速度比分配 a 输 料带 取 1/31 ， 1 ， 17/25 此时，实际速度比 i 输 =实际带速 V 输 =n 夹主 （ D 主齿 +2 齿带 ） /i 输 = 4.9 b 送 料带 取 0/32 ， ， 7/25 此时，实际速度比 i 送 = 际带速 V 送 =n 夹被 （ D 主齿 +2 齿带 ） /i 送 = 中 n 夹被 =n 夹主 / 同步齿形带设计 设计玻璃磨边机的输送同步齿形带传动。电机为 6，其功率为 3载转速 960r/动比 i=间距约为 1960天一班制工作（按 8 小时计）。 带的数据计算 设计功率 2表 3A 使用系数 3 3 （ . 选定带型和节距： 根据 3960r/ 6图 定为 距 于本机同步齿形带是大带轮为主动轮，而且只作接送玻璃用，故以大带轮为基准计算。 大带轮齿数 H 和转速 5r/【 1】表 51 查