啤酒灌装生产线机器人码垛吊具设计与分析

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1、硕士学位论文啤酒灌装生产线机器人码垛吊具没计与研究4．6本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯575．啤酒灌装生产线机器人码垛吊具控制电路设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯585．1硬件方案设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯585．1．1核心模块设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．585．1．2开关信号采集模块⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．595．1．3电机控制电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．605．1．4气缸控制电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．615．1．5电源转换模块⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．625．1．6总体原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．625．2应急控制电路设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯635．3软件方案设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯635．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯646．总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。65致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯67参考文献⋯⋯

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯68附录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。71V硕士学位论文啤酒灌装生产线机器人码垛吊具设计与研究1．绪论1．1课题来源及选题意义我国的啤酒生产量和销售量在世界啤酒市场上占据巨大份额。自改革开放以来，我国啤酒的生产和销售得迎来高速发展期，从1952年底到1979年，啤酒总产量持续上升，由原来的2．7万千升增长到34．56千万升，截止于1988年，啤酒产量在全球名列前茅，成为全球第三。1993年我国啤酒以1190万千升的总产量位居全球第二，此后经过长达9年的连续增长，到

4、2002年以总产量2386万千升达到全球第一【l’2J。2005年啤酒产量突破3000万千升。近年来，啤酒行业快速发展，2006年，我国啤酒销量达到3931万吨，2007年达到3931万吨【3】，此后啤酒行业保持持续增长的趋势，到2009年上半年己达到2051万吨。截至2011年，我国啤酒年销量达到4899万吨，超过世界各国，达到全球领先位置。此外我国啤酒工业发展也逐步走向成熟，我国啤酒业进入2012年以后迅猛发展，在啤酒品牌、啤酒质量、啤酒自动化生产方面都有很大程度的提高，使得我国的啤酒业进入国际前列，跟随国际步伐前进，行业整体信誉以及实力不断提升。

5、图1．1为近年来我国啤酒产量走势图，蓝线部分为各年同比增长率。5．00(3+∞4．0[B003．0∞∞2．00000I．00300000{5∞％{4∞％’2∞％10∞％80。％6∞％4∞％2∞％0∞％图1．1啤酒产量走势图企业如果想获得持久的利润和持续的发展，就必须不断的调整产业结构，开发新产品。以技术创新为主的新产品开发促进了产品内在质量的改进，具有更高的推广价值【4J。根据中国酿酒工业协会统计结果表明，我国啤酒业中处于亏损状态或者微亏损状态的企业高达45％，能够保持正常运营的保本企业占32％，剩下不到20％的啤酒企业发展良好，有较大的盈利空间。以2

6、008年为例，啤酒行业的亏损率高达31．9％，是所有行业中亏损率最高的。上述数据表明虽然我国是啤酒销量和生产的大国，但是不是啤酒生产强国，主要问题表现为啤酒生产技术落后、设备老化、啤酒口感和味道差等。随着啤酒产量的逐年增加，国产啤酒机械也正在完成从“配角”到“主角”的转变，但是在尖端啤酒生产加工技术仍然有所差距。1绪论硕士学位论文本文从啤酒灌装生产线入手，在充分了解啤酒灌装的各个环节的基础上，深入研究啤酒灌装生产线码垛吊具的设计与分析，使得码垛吊具适用高速灌装生产线的要求，填补国内灌装技术的某些空白，有力推动啤酒灌装设备国产化进程，节省该行业的部分外汇

7、经济损失。所以，本课题的研究拥有巨大的经济价值和应用价值。本课题来源于江苏省经济与信息化委员会的首台套示范项目一一啤酒灌装生产线码垛机器人吊具设计项目。由于啤酒灌装生产线机器人码垛逐步代替传统的手工码垛，国内大部分生产厂家只是依照现有的模型生产或者购买其它国家的码垛吊具。本课题针对啤酒灌装的特点，从方案设计一一结构设计一一有限元模型分析一一结构优化改进一一控制系统设计的几个方面，最终设计出一个能适应现代啤酒实际行业生产需求的吊具。1．2啤酒灌装生产线概述近年来，人们对各行各业的要求随着社会的发展和进步也越来越高。目前，机械化加工的企业均己采用流水线作业

8、的加工方式来提高产品的质量水平和市场竞争力。啤酒生产企业为了满足消费者的需求，赢得广阔市场，希