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硬幣自動分選清點機械設(shè)計
目錄
摘 要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1.緒論 1
2. 硬幣分選清點機構(gòu)的方案設(shè)計 5
2.1總體方案的確定 5
2.2幾種機構(gòu)方案的比較及最終方案的確定 5
2.3驅(qū)動系統(tǒng)性能分析與方案設(shè)計 9
2.4控制系統(tǒng)的方案設(shè)計 9
3. 各部件技術(shù)設(shè)計及參數(shù)選擇 11
3.1電磁振動給料機的設(shè)計 11
3.1.1概述 11
3.1.2電振機工作原理及物料輸送原理 12
3.1.3運動學(xué)參數(shù)的選擇和計算 20
3.1.4動力學(xué)參數(shù)選擇及計算 23
3.1.5電振機電磁參數(shù)計算 27
3.1.6振動料斗參數(shù)選擇及設(shè)計要點 28
3.2縱向熱封器的設(shè)計及參數(shù)選擇 29
3.2.1概述 29
3.2.2縱封器的設(shè)計 31
3.2.3塑料材料及熱封溫度的選擇 32
3.3熱封切斷機械手的設(shè)計 33
3.3.1概述 33
3.3.2機械手設(shè)計及參數(shù)計算 35
3.4推桿包裝機構(gòu) 37
3.4.1齒輪的選擇及計算 37
3.4.2電動機的選擇 37
3.4.3齒輪的設(shè)計準(zhǔn)則 38
3.4.4齒輪傳動的強度計算 38
3.4.5絲杠螺母參數(shù)的選擇 42
4.結(jié)論 43
致謝 44
參考文獻 45
摘要
硬幣自動分選清點機是一種集自動分選、清點和包裝于一體的小型機械。本設(shè)計式為了使硬幣的處理更加便捷，解決現(xiàn)今社會硬幣逐步增大的流通量，以及硬幣的處理不便的問題。經(jīng)對市場產(chǎn)品的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今已有的硬幣分選機構(gòu)基本都不具備包裝功能。在此次的設(shè)計中，針對這個缺陷，設(shè)計出了以一個螺旋料槽扭動式電磁振動給料機、一個直線料槽往復(fù)式電磁振動給料機、三個縱封包裝機、一個推桿機構(gòu)和三個機械手，以及電子計數(shù)器結(jié)合而成的硬幣自動分選清點機構(gòu)。硬幣自動分選清點機利用電磁振動給料機的振動以對硬幣進行定向、排列與分選。螺旋料槽扭動式電磁振動給料機在本設(shè)計中承擔(dān)的主要是硬幣的定向與排列，直線料槽往復(fù)式電磁振動給料機主要運用于硬幣的分選，縱封包裝機、機械手與推桿機構(gòu)組成了一個可縱封與橫封的包裝機構(gòu)，電子計數(shù)器則用于硬幣的清點。根據(jù)對電磁振動給料機、縱封包裝機以及機械手電磁鐵的選用和吸力參數(shù)設(shè)計，對機械手夾緊力參數(shù)的設(shè)計和對推桿機構(gòu)的參數(shù)設(shè)計及強度校核，符合所設(shè)計機械的工作要求，通過這些局部設(shè)計計算，證明了硬幣自動分選清點機的設(shè)計理論是可行的。以它的實用性，將比其他的硬幣分選機構(gòu)有更高的效率。
關(guān)鍵詞：硬幣清點，自動分選，機械手，電磁振動給料機
ABSTRACT
Automatic coin counting and sorting machine is a small machine having functions with automatically sorting, counting and packaging. The design wants to make the coin processing convenient, and solves the increasing circulation of coins in present-day society and the inconvenient coin processing. Through a research to the products with the coin sorting machines, we found the existing coin sorting machines almost have no the function of package nowadays. In the design, with the shortcoming, a coin counting and sorting machine is designed with a twisting spiral electromagnetic vibratory feeder, an electromagnetic reciprocating linear vibration feeder, three vertical sealing packing machines, a putter machine and three robots grouping together. The coin counting and sorting machine use the electromagnetic vibratory feeder to direct, arrange and sort for coins. The a twisting spiral electromagnetic vibratory feeder is used to direct and arrange, the electromagnetic reciprocating linear vibration feeder is used to sort coins, a machine which group with the vertical sealing packing machine, the robot and the putter machine can finish the vertical seal and horizontal seal, and the digital counter is used to count coins. The parameter design including the selection of electromagnet and electromagnetic suction of the electromagnetic vibratory feeder, the vertical sealing packing machine and the robot, the clamping force of the industrial robot and the putter machine and the strength check satisfy the job requirement. Through these designs and calculating, it is confirmed that the design theory of the automatic coin counting and sorting machine is right. With its practicality, the machine will have a higher practicality than others.
Key Words: Coin counting，Automatic sorting，Robot，Electromagnetic vibratory feeder
1、緒論
本設(shè)計源自于流通市場實際需要。針對自動售貨機、公交車收款機等硬幣流通的現(xiàn)狀，開發(fā)設(shè)計適合實際、高效可靠的硬幣自動清點包裝機械，以適應(yīng)市場的需求。
在日常生活中，由人工清點硬幣，包裝硬幣是一項非常煩瑣的工作，效率低，速度慢，造成了人力資源的巨大浪費。硬幣伴隨著人們的衣食住行，在社會中大量的流通，超市、公交公司等地方是硬幣大量集中的地點，每天都會有數(shù)以萬計的硬幣，如果由人工清點，將會造成巨大的人力資源浪費，因此用機械清點并包裝硬幣將是以后的發(fā)展趨勢。
近年來，隨著科學(xué)家們在各個領(lǐng)域的突破，計算機、工業(yè)機器人和機械設(shè)備等的結(jié)合并應(yīng)用于日常生活中，為人們的生活提供了極大的便利。硬幣是人們生活中不可或缺的東西，每天數(shù)以億計的硬幣需要分選清點，為了解決這一生活生產(chǎn)中的難題，近年來越來越多的人開始關(guān)注這方面的問題，也有研究所開始著手設(shè)計制造硬幣自動分選機構(gòu)，現(xiàn)已有多種硬幣自動分選機構(gòu)，但還不廣泛，這些機構(gòu)也未在社會上廣泛使用。隨著工業(yè)生產(chǎn)自動化的發(fā)展，這種由振動供料機、機械手和包裝機組成的硬幣分選清點機構(gòu)將得到大力推廣，其中的振動供料機是輸入傳輸裝置，主要作用是將不同種類的硬幣送入多路分選裝置，包裝機是用于將清點分選好的硬幣包裝，便于硬幣的存放，機械手則用于傳送包裝好的硬幣。這種機構(gòu)設(shè)備主要用于分選和清點1元、0.5元及0.1元的硬幣。
同時，這種非工業(yè)用途的機械設(shè)備，其意義遠不僅是它們自身所能帶來的直接經(jīng)濟價值。這類機械設(shè)備往往是各種領(lǐng)域最新技術(shù)的交叉實驗平臺，在新型機器手、振動供料機和包裝機上應(yīng)用的新技術(shù)有可能很快就出現(xiàn)在其他領(lǐng)域的實際產(chǎn)品中，不但促進了新型機器手、振動供料機和包裝機的發(fā)展，也帶動了其他相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)品的進步[1]。
隨著現(xiàn)今社會的進步，每天市場上流通的硬幣越來越多，隨之而來的硬幣清點分選工作也是大大的加重了，這樣每天不僅加大了員工的工作量和一些不必要的花費，所以硬幣自動清點分選機構(gòu)將孕育而生，并得到廣泛的應(yīng)用，擁有良好的發(fā)展前景和良好的實用性。
近年來，隨著科學(xué)家們在各個領(lǐng)域的突破，計算機、工業(yè)機器人和機械設(shè)備等的結(jié)合并應(yīng)用于日常生活中，為人們的生活提供了極大的便利。硬幣是人們生活中不可或缺的東西，每天數(shù)以億計的硬幣需要分選清點，為了解決這一生活生產(chǎn)中的難題，近年來越來越多的人開始關(guān)注這方面的問題，也有研究所開始著手設(shè)計制造硬幣自動分選機構(gòu)，現(xiàn)已有多種硬幣自動分選機構(gòu)，但還不廣泛，這些機構(gòu)也未在社會上廣泛使用。隨著工業(yè)生產(chǎn)自動化的發(fā)展，這種由振動供料機、機械手和包裝機組成的硬幣分選清點機構(gòu)將得到大力推廣，其中的振動供料機是輸入傳輸裝置，主要作用是將不同種類的硬幣送入多路分選裝置，包裝機是用于將清點分選好的硬幣包裝，便于硬幣的存放，機械手則用于傳送包裝好的硬幣。這種機構(gòu)設(shè)備主要用于分選和清點1元、0.5元及0.1元的硬幣。
其中運用到了振動供料機，包裝機和上下料機械手。電磁振動給料機是由電磁激振器驅(qū)動的一種振動機械。它的用途很廣，例如，用來向皮帶運輸機、斗式提升機給料以及為工業(yè)窯爐定量配料等。在輕工業(yè)機械中電振機也有廣泛的應(yīng)用，例如在糖果包裝、鐘表元件加工、鉛筆橡皮頭裝配等生產(chǎn)環(huán)節(jié)中均有應(yīng)用。
目前，輕工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的電振機主要有直線料槽往復(fù)式和螺旋料槽扭動式兩種形式。前者料槽作往復(fù)直線運動，適合于不需定向排隊的輕小物料的供送；后者簡稱振動料斗，帶有螺旋槽的圓形料斗作扭轉(zhuǎn)振動，適合于不需定向排隊的單件物品的供送。
隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，包裝工業(yè)在國民經(jīng)濟中所占比重和作用也越來越大。我國成功加入WTO后，全球經(jīng)濟貿(mào)易一體化進程的發(fā)展促使商品流通領(lǐng)域的競爭更加激烈，人們在追求商品內(nèi)在質(zhì)量的同時，對商品包裝要求也越來越高[4]。
包裝機械在包裝工業(yè)中的地位十分重要，對包裝工業(yè)現(xiàn)代化具有舉足輕重的作用。它可以提高勞動生產(chǎn)率，改善生產(chǎn)環(huán)境，降低生產(chǎn)成本，提高商品檔次，增加附加值，從而增強商品的市場競爭力、帶來更大的社會效益和經(jīng)濟效益。
進入到20世紀(jì)80年代后，我國的包裝機械的生產(chǎn)和設(shè)計取得了巨大的發(fā)展，大量填補國內(nèi)空白的包裝機械問世，品種規(guī)格不斷增加，同時出現(xiàn)了很多包裝機械生產(chǎn)企業(yè)，許多研究機構(gòu)著手研究包裝機械，高等院校也紛紛設(shè)立包裝工程專業(yè)，從而形成了一個獨立的包裝機械行業(yè)。進入21世紀(jì)，包裝機械除繼續(xù)增加新品種外，在產(chǎn)品的技術(shù)水平、內(nèi)在質(zhì)量和性能等方面都有很大的進步，這一切都與包裝機械的設(shè)計有著密切的聯(lián)系。
現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，如食品、醫(yī)藥、日用品、化工產(chǎn)品、電子產(chǎn)品等生產(chǎn)中，主要包括三大基本環(huán)節(jié)，即原料處理、中間加工和產(chǎn)品包裝。包裝是工業(yè)生產(chǎn)中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。包裝機械是使產(chǎn)品包裝實現(xiàn)機械化、自動化的根本保證，因此包裝機械在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中起著相當(dāng)重要的作用。
1. 大幅度地提高生產(chǎn)效率 如啤酒灌裝機的生產(chǎn)率可高達36000瓶/h，這是手工灌裝機無法比擬的。有如蛋形巧克力的包裝，用手工包裝每人每班可包裝20kg，而用機械包裝，每人每班可包裝250kg以上。
2. 降低勞動強度，改善勞動條件 如手工包裝糖果，一個工人8h要重復(fù)動作80000多次；再如人工袋裝化肥，粉塵飛揚污染環(huán)境等。如果廣泛地采用包裝機械代替手工包裝，不但能將包裝工人從繁重的體力勞動中解放出來，而且還大大地改善了工人的勞動條件。
3. 保護環(huán)境，節(jié)約原材料，降低成本 手工包裝液體產(chǎn)品時，易造成產(chǎn)品外濺；包裝粉狀產(chǎn)品時，往往造成粉塵飛揚，既污染環(huán)境，又浪費了原材料。采用機械包裝能防止產(chǎn)品的散失，既保護了環(huán)境，又節(jié)約了原材料。
4. 有利于被包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生，提高產(chǎn)品包裝質(zhì)量，增強市場銷售的競爭力 有些產(chǎn)品的衛(wèi)生要求很嚴(yán)格，如藥品、食品等，采用機械包裝，避免了人手和藥品、食品的直接接觸，減少了對產(chǎn)品的污染。同時由于機械包裝速度快，食品、藥品在空氣中停留時間短，從而減少了污染機會，有利于食品和藥品的衛(wèi)生。
另外，由于包裝機械的計量精度高，產(chǎn)品包裝的外形美觀、整齊、統(tǒng)一、封口嚴(yán)密，從而提高了產(chǎn)品包裝的質(zhì)量，提高了產(chǎn)品銷售的競爭力，可獲得較高的經(jīng)濟效益。
5. 延長產(chǎn)品的保質(zhì)期，方便產(chǎn)品的流通 采用真空、換氣、無菌等包裝機，可使食品和飲料等的流通范圍更加廣泛，延長食品的保質(zhì)期。
6. 可減少包裝場地面積，節(jié)約基建投資 當(dāng)產(chǎn)品采用手工包裝時，由于包裝工人多，工序不緊湊，所以包裝作業(yè)占地面積大，基建投資多，而采用機械包裝，產(chǎn)品和包裝材料的供給是比較集中的，各包裝工序安排比較緊湊，因而減少了包裝的占地面積，可以節(jié)約基建投資。
隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，自動化程度的迅速提高，實現(xiàn)的裝卸、轉(zhuǎn)向、輸送或操持焊槍、噴槍、扳手等工具進行加工、裝配等作業(yè)的自動化，已越來越引起人們的重視。
機械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機械手被稱為“工業(yè)機械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用機械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率；可以減輕勞動強度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn)；尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進行正常的工作，意義更為重大。因此，在機械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的應(yīng)用[5]。
通過對本次設(shè)計題目的深刻理解，對設(shè)計機構(gòu)各個部分的深入分析，對現(xiàn)市面上已出現(xiàn)的硬幣分選機的認識，本次設(shè)計將采用一個電磁振動供料機，一個三道的直線振動滑道，一個熱封包裝機和一個上下料機械手組合而成。
2、硬幣分選清點機構(gòu)的方案設(shè)計
2.1 總體方案的確定
通過對各種資料的綜合總結(jié)，以及對現(xiàn)在市場上或正在研發(fā)的硬幣分選清點機構(gòu)的研究，依據(jù)現(xiàn)有成熟設(shè)備以及為了獨具匠心而選定以振動原理進行硬幣分選，并通過機械手和包裝機進行包裝。本設(shè)計通過兩個電磁振動送料器、三個縱封包裝機、一個包裝推桿機構(gòu)、三個帶有熱電阻的包裝機械手和三個電子計數(shù)器組合而成，再通過程序控制，以達到分選清點及包裝的目的。
2.2 幾種機構(gòu)方案的比較及最終方案的確定
由于機械傳動、機構(gòu)的多樣性，以及各自的優(yōu)缺點，下面提出兩種硬幣分選清點機構(gòu)的整體方案，加以比較，并確定最終的總體方案。
方案一：
1．硬幣分檢機的工作原理
本設(shè)計利用各種硬幣的小同直徑設(shè)計一種硬幣分檢機。
目前我國新版人民幣有三種圓形硬幣，其直徑依次為：一元硬幣25mm；5角硬幣22．5ram；l角硬幣20．5mm。首先設(shè)計一長方體形的機體l，該機體l的頂上有一進幣口2，機體l內(nèi)裝有多個抽屜，本實施例有三個抽屜(圖1)。除最下面抽屜6的底板上沒有圓孔外，上部各抽屜的底板上都有多個圓孔，各抽屜底板上圓孔的直徑從上到下依次減少(圖2)，最上面抽屜4的底板上圓孔的直徑最大，最下面抽屜6底板上沒有圓孔，中間抽屜5的底板上圓孔的直徑小，能使最小的硬幣通過該圓孑L落到抽屜6中。分檢時把混合在一起的三種硬幣從進幣口2投入機體l中，這時混合的各種硬幣將堆積到最上面的抽屜4的底板上，讓硬幣不斷的通過這塊底板， 由于底板上的孔徑取為兩種硬幣之間，因此當(dāng)混合的硬幣通過平板后，兩種硬幣由于直徑不同而被分開。例如，最上面抽屜4底板上圓孔的直徑為24mm，則混合硬幣中只有直徑最大的一元硬幣不能通過直徑為24mm的圓孔，只能留在最上面的抽屜4中，而其它的兩種硬幣直徑較小，則會通過上述直徑為24ram的圓孔，落到下邊的抽屜5中，抽屜5底板上的圓孔直徑為22mm，可把5角硬幣截留在抽屜5中，最小的l角硬幣通過該圓孔落到抽屜6中，這樣各種硬幣即可依次按其直徑大小分別被截留在各層抽屜中而被分開。
由于要分檢硬幣， 必須使硬幣和抽屜的底板之間產(chǎn)生相對運動，使小于規(guī)定孔徑的硬幣有透過圓孔下落的機會。要實現(xiàn)這一相對運動，可以采用不同結(jié)構(gòu)形式的機器帶動【5—6】或人工操作多種形式。
1.1往復(fù)擺動式分檢機
這種分檢機有上述特殊設(shè)計的槽體，內(nèi)裝帶規(guī)定孔徑的抽屜，把這個槽體，用帶有一定角度的彈簧板支撐，再裝上一個轉(zhuǎn)動的曲柄連于機構(gòu)，帶著槽體作往復(fù)擺動(圖3)。
當(dāng)硬幣放入機箱槽體的帶孔抽屜底板上后，由于傳動機構(gòu)的作用，分檢機工作時槽體作定向擺動，硬幣在底板上不斷向前滑拋，小于孔徑的硬幣，通過板孔落人平板下的槽體中向前滑動；而大于板孔的硬幣，則留在平板上，不斷向前滑動；最后兩種硬幣通過不同的槽口滑出。
1.2定向振動式分檢機
這種分檢機，也由一個槽體，內(nèi)帶具有規(guī)定孔徑的多個抽屜，和一個旋轉(zhuǎn)的振動裝置組成，槽體和振動裝置，用彈簧加以支撐，當(dāng)振動裝置旋轉(zhuǎn)時，會產(chǎn)生振動力，這是一種定向往復(fù)的振動力，這種力使槽體作定向振動(圖4)，當(dāng)混合的硬幣給人槽體平板上時，硬幣即沿平板向前移動，并帶一定的拋射動作，小于孔徑的硬幣，透過孔落人底板之下，大于孔徑的硬幣，則留在平底板上。
以上兩種分檢機的工作原理很類似，只是使帶孔平板獲得運動軌跡的傳動方式略有不同，運動軌跡接近直線，并和水平面有一個夾角α，α可以在30到45度之間，這樣使硬幣有一個向前上方拋射的作用，使硬幣相互分開，落下，并向前移動，同時小于孔的硬幣透孔下落，完成分檢工作。
1.3人工操作
將機體l的底部固定在兩根軸8上，每根軸8的兩端均裝有一個能繞軸8轉(zhuǎn)動的輪子7；機體l的側(cè)上部裝有把手3。機體l內(nèi)裝有多個抽屜，分檢好的硬幣可以通過抽屜拿出。
為使硬幣和抽屜的底板之間產(chǎn)生相對運動，使小于規(guī)定孔徑的硬幣有透過圓孔下落的機會，通過把手3使機體l的左側(cè)抬起，并靠右邊的兩個輪子7作傾斜移動，傾斜的程度可以改變，使較小的硬幣不斷的依次通過各抽屜底版上相應(yīng)的圓孔，各種硬幣由于直徑不同而被分開[9]。
方案二：
硬幣自動分選機的設(shè)計依據(jù)是：利用偏心輪電機產(chǎn)生振動，使硬幣定向移動進入多路分選裝置；再利用絲杠旋轉(zhuǎn)力傳送硬幣，當(dāng)不同規(guī)格的硬幣通過相應(yīng)的檢測分離孔時，被檢出進入分類收集裝置；利用單片機編程、光電計數(shù)控制電路等多種知識和技術(shù)，使其分選效率好，計數(shù)準(zhǔn)確。輸入傳輸裝置的主要作用是將不同種類的硬幣自動進入多路分選裝置。輸入傳輸裝置位于多路分選裝置的上部。輸入傳輸裝置包括硬幣輸送盒、輸入導(dǎo)軌、控制擋板和振動等部分組成。輸送盒固定在具有一定位移的絲杠片上。輸送盒的里面的進口端略高于出口端，輸送盒出口端裝有3組輸入導(dǎo)軌，引導(dǎo)硬幣進入分選裝置；輸送盒的上部安裝控制擋板，防止硬幣疊加進入輸入導(dǎo)軌；輸送盒的底部安裝一個裝有偏心輪的微型電機，當(dāng)接通電源時產(chǎn)生振動。
多路分選裝置設(shè)計為3路，主要作用是將規(guī)格不同的硬幣進行分類篩選，規(guī)格相同的硬幣從各路中匯集到同一收集裝置。多路分選裝置包括輸送部分和檢測分離部分組成。輸送部分為3路，由4個螺旋絲杠組成。4個螺旋絲杠水平并列在一起，兩個絲杠為一組，共構(gòu)成3組，一組兩個絲杠分別加工為左旋和右旋，傳動時相向旋轉(zhuǎn)，使硬幣在兩個絲杠之間向前移動。每個絲杠固定在傳動軸上，其中一端安裝傳動齒輪，相互嚙合，由一微型電機棗減速器機組帶動。分離檢測部分位于每對絲杠下面，根據(jù)硬幣直徑大小設(shè)有檢測分離孔。
目前市場上主要流通四種面值的硬幣，1元、0.5元和兩種0.1元，直徑分別為25mm、20mm、22mm和19mm（兩種0.1元直徑大小不同）。檢測分離孔按照硬幣移動方向進行分布，先小孔后大孔，共有4種，根據(jù)硬幣直徑設(shè)計為矩形口，4種檢測分離孔線性連接在一起，使硬幣在其上面能夠連續(xù)移動,在檢測分離孔前有一過渡孔，使硬幣落入時起到定位和過渡作用。因此，每路硬幣分選順序是：0.1元（小）、0.5元、0.1元（大）、1元。由于硬幣直徑差別很小，檢測分離孔加工精度要求很高，硬幣立面必須垂直位移方向，因此每組絲杠對稱性要好。
分類收集裝置位于多路分選裝置下面。主要作用是將分選出的硬幣進行分類收集。分類收集裝置由4個導(dǎo)軌和收集盒組成。導(dǎo)軌帶有一定傾斜角度，能夠使落入的硬幣快速滑落到收集盒中。4個導(dǎo)軌分別接受不同規(guī)格的硬幣，導(dǎo)軌位置與分選裝置的檢測分離孔相對應(yīng)。
計數(shù)顯示裝置的光電計數(shù)器安裝在分類收集裝置上，主要作用是將每路分選出的不同規(guī)格的硬幣進行分類統(tǒng)計。計數(shù)顯示裝置由數(shù)碼顯示屏（LCD）、單片機（51系列）、光電計數(shù)器、光電計數(shù)控制電路組成。數(shù)碼顯示屏安裝在硬幣分選機面板上，可以顯示四種硬幣的統(tǒng)計結(jié)果，以及總的金額數(shù)。面板上還設(shè)置5個功能鍵，分別為合計、1元、0.5元、0.1元、復(fù)位鍵。單片機用于控制顯示參數(shù)以及各種功能設(shè)置編程。光電控制電路用于硬幣計數(shù)。計數(shù)顯示裝置的工作原理是，從多路分選裝置分選出同一規(guī)格的硬幣，進入分類裝置時，由光電計數(shù)器將落入的硬幣進行計數(shù)，計數(shù)結(jié)果不斷輸入單片機，進行統(tǒng)計和顯示。當(dāng)硬幣分選工作完成時，可以按下面板按鍵，通過顯示屏查閱硬幣總錢數(shù)，以及不同面值硬幣的總數(shù)。重新工作時按下復(fù)位鍵，計數(shù)器清零，可以繼續(xù)進行。
硬幣自動分選機，配置3路直流穩(wěn)壓電源，給顯示屏、單片機、傳輸電機和振動裝置等供電，并且電壓可調(diào)整。圖如下
經(jīng)過以上對兩種方案比較分析，仔細對比兩種方案，都有各自的優(yōu)缺點。兩種方案都只局限于硬幣的分選清點，而沒有硬幣的包裝，這對于銀行或超市等企業(yè)將是十分頭疼的問題，并且方案一存在自動化的缺陷，方案二的分選數(shù)量較小，故在此提出一種新的方案，以電磁振動送料機、包裝機和工業(yè)機械手組合成一個帶有包裝功能的硬幣分選清點機構(gòu)。
2.3 驅(qū)動系統(tǒng)性能分析與方案設(shè)計
一般機械系統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)，按動力源分為液壓、氣動和電動三大類。根據(jù)需要也可由這三種基本類型組合成復(fù)合式的驅(qū)動系統(tǒng)。
液壓驅(qū)動系統(tǒng)：由于液壓技術(shù)是一種比較成熟的技術(shù)。它具有動力大、力（或力矩）與慣量比大、快速響應(yīng)高、易于實現(xiàn)直接驅(qū)動等特點。適于在承載能力大，慣量大以及在防爆環(huán)境中工作的這些機器中應(yīng)用。但液壓系統(tǒng)需進行能量轉(zhuǎn)換（電能轉(zhuǎn)換成液壓能），速度控制多數(shù)情況下采用節(jié)流調(diào)速，效率比電動驅(qū)動系統(tǒng)低，液壓系統(tǒng)的液體泄漏會對環(huán)境產(chǎn)生污染，工作噪聲也較高[6]。
氣動驅(qū)動系統(tǒng)：具有速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、價格低等特點。適于在中、小負荷的機器中采用。但因難于實現(xiàn)伺服控制，多用于程序控制的機器中 [10]。
電動驅(qū)動系統(tǒng)：由于低慣量、大轉(zhuǎn)矩交、直流伺服電機及其配套的伺服驅(qū)動器（交流變頻器、直流脈沖寬度調(diào)制器）的廣泛采用，這類驅(qū)動系統(tǒng)在一般醫(yī)療或其它領(lǐng)域的機械系統(tǒng)中被大量的應(yīng)用。這類系統(tǒng)不需要能量轉(zhuǎn)換，使用方便，噪聲較低，控制靈活。大多數(shù)電機后面需裝精密的傳動機構(gòu)。直流有刷電機不能直接用于要求防爆的環(huán)境中，成本也較上兩種驅(qū)動系統(tǒng)的高。但因這類驅(qū)動系統(tǒng)優(yōu)點比較突出，因此在各種機器中被廣泛的選用[10]。
因此，綜合以上各種驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)缺點，選用電動驅(qū)動方式。
2.4控制系統(tǒng)的方案設(shè)計
2.4.1 控制順序
首先，由推桿帶動塑料薄膜到機械手位置，然后由熱封機械手將薄膜底部進行熱封，縱封包裝機進行縱封。接著螺旋料槽扭動式送料機開始工作，將倒入料斗中的硬幣進行排列，并通過滑道輸送到直線料槽式送料機中進行硬幣的分選，再由直線料槽式送料機將硬幣送入鋼筒中，這時連接鋼筒和直線料槽式送料機的滑道上的光電計數(shù)器開始計數(shù)，當(dāng)硬幣滿100個以后，電磁振動送料機停止工作，這時推桿包裝機開始將裝在鋼筒中的100個 向下推，同時縱封包裝機進行縱封包裝，當(dāng)推到機械手位置，推桿包裝返回，這時由熱封機械手進行封口，然后電磁振動送料機再次開始運轉(zhuǎn)重復(fù)以前的動作，進行下一次的硬幣分選清點包裝。
2.4.2 控制方案
3、各部件技術(shù)設(shè)計及參數(shù)選擇
3.1 電磁振動給料機的設(shè)計
3.1.1 概述
電磁振動給料機是由電磁激振器驅(qū)動的一種振動機械。它的用途很廣，例如，用來向皮帶運輸機、斗式提升機給料以及為工業(yè)窯爐定量配料等。在輕工業(yè)機械中電振機也有廣泛的應(yīng)用，例如在糖果包裝、鐘表元件加工、鉛筆橡皮頭裝配等生產(chǎn)環(huán)節(jié)中均有應(yīng)用[1]。
目前，輕工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的電振機主要有直線料槽往復(fù)式[圖3-1（a）]和螺旋料槽扭動式[圖3-1（b）]兩種形式。
圖3-1
這兩種類型的電振機都由三個部分組成：
1) 槽體部分：包括料槽或料斗1、銜鐵2、主振彈簧3。
2) 電磁激振部分：包括激振器殼體4、鐵心及線圈5、配重等。
3) 減振器部分：包括心座支撐彈簧或懸掛彈簧6。
電振機是利用電磁力驅(qū)動和機械共振原理進行工作的，它與其它供料機相比有以下一些優(yōu)點：
1) 無電動機及變速傳動機構(gòu)，沒有摩擦運動部件，結(jié)構(gòu)簡單，不需潤滑，而且重量輕，便于維護。
2) 供料速度可調(diào)，可適應(yīng)多種物料，調(diào)整方便。
3) 靠微小振動使物料單方向運動，無強烈攪拌、撞擊、摩擦等現(xiàn)象，故機體不易損壞，使用壽命長。
4) 電振機是在近共振狀態(tài)下工作的，所需激振力較小，節(jié)能。
5) 電振機可與電子秤聯(lián)動實現(xiàn)定量給料的自動控制。
電振機具有下述缺點：
1) 不適于處理黏性較大或帶有油污、水漬的輕薄片狀物料。
2) 設(shè)計或調(diào)整不合適時會產(chǎn)生較大振動和噪聲。
3.1.2 電振機工作原理及物料輸送原理
3.1.2.1 工作原理
圖3-2表示了電振機的工作原理。
圖3-2
圖3-2（a）中物料1放在由主振彈簧3支撐的供料槽體2上，銜鐵4與槽體主振彈簧聯(lián)成一體，繞于鐵心上的線圈5中流過的是經(jīng)過半波整流后的單向脈沖電流，電磁鐵就產(chǎn)生了相應(yīng)的脈沖電磁力。圖3-2（b）表示在正半周內(nèi)線圈中有電流流過，鐵心便產(chǎn)生一次脈沖電磁力吸引銜鐵，使槽體向后運動，主振彈簧因此而變形，貯存了一定的勢能；在負半周內(nèi)線圈中無電流通過，電磁力消失，彈簧就恢復(fù)變形，帶著槽體向前運動，在達到振幅位置之后又返回向后運動。由于電磁力是一個周期變化的強迫作用力，因此電振機是一個以電磁力為周期干擾力的強迫振動系統(tǒng)[1]。
當(dāng)電振機采用不同的運動參數(shù)時，物料就在槽體工作面上出現(xiàn)不同形式的運動。物料的基本運動形式有以下4種：
1) 相對靜止 物料隨工作面一起運動。
2) 正向滑動 物料與工作面保持接觸，同時沿輸送方向?qū)ぷ髅嬗邢鄬\ 動。
3) 反向滑動 物料與工作面保持接觸，同時逆輸送方向?qū)ぷ髅嬗邢鄬\動。
4) 拋擲運動 物料在工作面上被輕微拋起，騰空沿工作面向前作拋物線運動。
上述4種形式中，相對靜止不能供送物料，反向滑動對供物料沒有直接意義。從理論上來說，只有正向滑行和拋擲運動才有使用意義。但由于運動參數(shù)的某些限制，在實際工作中上述幾種運動形式可能有各種不同的組合形式。輕工業(yè)機械中的電振機一般都是采用拋擲運動形式來工作的。
3.1.2.2 物料輸送原理
物料在槽體中的輸送如圖3-3所示。
圖3-3
圖中α為料槽傾角，φ為振動方向角，槽體在電磁力作用下沿S方向作簡諧振動，則槽體沿S方向的位移可表示為
（3-1）
式中 ——槽體沿S方向的但振幅；
——振動圓頻率。
將槽體振動位移分解到x方向和y 方向，便得到槽體在x和y方向的分位移：
（3-2）
（3-3）
依次求上式對時間的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)，便得到沿x方向和y方向的速度分量及加速度分量：
（3-4）
（3-5）
（3-6）
（3-7）
因此可以做出槽體運動曲線如圖3-4所示。
圖3-4
圖3-5
物料在槽體中受到的力有重力、慣性力、摩擦力，物料的受力狀況如圖3-5所示。圖中，β為主振彈簧與鉛垂線夾角，Q為物料顆粒重量，可分解為
（3-8）
（3-9） (3-10)
式中 N——物料對工作面的正壓力；
——槽體對物料的摩擦力；
“-”——物料與工作面間的靜摩擦力因數(shù)。
式中 ——靜摩擦角。
假設(shè)物料對工作面的相對位移為和；相對速度為和；相對加速度為 和。
1、 正向滑動
當(dāng)物料沿x方向滑動時，物料顆粒沿x方向的合力應(yīng)為0，即
（3-11）
正向滑動開始瞬間，物料對工作面的相對加速度=0，則上式即成為
(3-12)
物料沿y方向?qū)ぷ髅娴恼龎毫?
（3-13）
因物料沒有拋擲運動，故相對加速度，則上式即成為
（3-14）
將式（3-6）、（3-7）、（3-14）代入（3-12）可得
（3-15）
化簡整理后可得
（3-16）
令 ，K——機械指數(shù)（振動強度），
，——正向滑行指數(shù)。
則 （3-17）
當(dāng)正向滑行指數(shù)時無解，這時物料不能出現(xiàn)正向滑行，可見出現(xiàn)正向滑行的條件是，滿足這一條件時的稱為正向滑行始角。由于絕大多數(shù)電振機，，所以和均為正值，這時的正向滑始角必在范圍內(nèi)，我們稱此區(qū)間為正向起滑區(qū)；當(dāng)反向滑動時，摩擦力與坐標(biāo)正向一致，，同樣可推導(dǎo)出反向滑始角在范圍內(nèi)，如圖3-6所示[1]。
圖3-6
當(dāng)槽體向前向上加速運動時，物料由于慣性對底板的正壓力較大，故摩擦力較大，物料不能發(fā)生相對運動。當(dāng)槽體作減速運動時，物料由于慣性減小了對槽體的正壓力，致使摩擦力減小，物料就有可能發(fā)生正向相對滑動。
當(dāng)處于滑行運動狀態(tài)時，為了使物料出現(xiàn)比較良好的滑行運動和獲得較大的輸送速度，選取的正向滑行指數(shù)遠大于1，通常。
2、 拋擲運動
物料在槽體內(nèi)出現(xiàn)拋擲運動時，槽體受到的無聊的正壓力，并且在開
始出現(xiàn)拋擲的瞬時相對加速度，因此由式（3-13）及式（3-7）可得：
（3-18）
則
令機械指數(shù)，拋擲指數(shù)
則 （3-19）
當(dāng)拋擲指數(shù)時，有解，因此出現(xiàn)拋擲運動的條件是，滿足此條件的稱為拋始角。由于電振機的和均在范圍內(nèi)，因此拋始角必在范圍內(nèi)，此范圍稱為拋始區(qū)，如圖3-7所示。
圖3-7
因為振動圓頻率，并將式（3-19）代入（3-18）整理可得：
（3-20）
式中 n——電振機振動次數(shù)，。
當(dāng)激振頻率，拋擲指數(shù)D以及，都已選定時，則可利用此式求出槽體單振幅。
物料拋離工作面以后，對工作面的正壓力，但，仍應(yīng)用式（3-13）可得
式中相對加速度對相對時間積分二次即可求得物料對工作面在y方向的相對位移
（3-21）
當(dāng)物料在y方向?qū)ぷ髅娴南鄬ξ灰浦匦碌扔诹銜r，拋擲運動告結(jié)束，物料落到工作面上，此時的陳為拋止角，拋止角與拋始角之差陳為拋離角，這是物料騰空的時間。
則 （3-22）
將，及式（3-22）代入（3-21）可得
（3-23）
所以
（3-24）
又因
(3-25)
所以 （3-26）
物料在時被拋起，經(jīng)過后在時與工作面接觸，假設(shè)槽體每個振動周期內(nèi)物料被拋起一次，則拋離一次的騰空時間與一個振動周期之比稱為拋離系數(shù)i，它與拋離角有以下關(guān)系：
（3-27）
拋擲指數(shù)D與拋離系數(shù)i的關(guān)系為
（3-28）
根據(jù)上式可以做出如圖3-8所示的D與i的關(guān)系曲線，由所定的拋擲指數(shù)D可以求出跳躍系數(shù)i或可由i求出D值。
圖3-8
當(dāng)i=0時D=1，由式（3-27）得=0，說明物料沒有起跳而是隨槽體一起運動的，這種狀態(tài)無法實現(xiàn)物料供送，所以不可取。
當(dāng)i=1時，D=3.3，可知=，說明物料拋離時間恰與振動周期相等，也即物料剛落到工作面上同時又被重新拋起。
當(dāng)i=2時，D=6.36，可知=，物料拋起后騰空飛越了2個振動周期后才落到工作面上，同時又被重新拋起。
絕大多數(shù)電振機給料機通常選取，這時工作面每振動一次，物料就出現(xiàn)一次拋擲運動。假設(shè)物料落下時與工作面碰撞屬非彈性碰撞，則物料落到工作面后有一段隨槽運動，然后當(dāng)時物料又被重新拋起，物料就隨著振動頻率而實現(xiàn)周期性的拋擲運動。這種運動狀態(tài)對提高電振機的工作效率和減少不必要的能量消耗都是有益的。
假如物料落下時刻正處于起拋區(qū)內(nèi)，由式（3-13）可知此時，所以物料落下后馬上又開始第二次拋擲運動，但其拋擲運動的速度與前一次拋擲運動的初速度不同，所以后一次的拋擲周期與前一次的周期不同，故稱為非周期性拋擲運動[1]。
3.1.3 運動學(xué)參數(shù)的選擇和計算
3.1.3.1 機械指數(shù)K及振動次數(shù)n和振幅的選擇
機械指數(shù)K的選擇主要受機體材料強度及物體剛度限制，通常取
所以此處取
K=4
選用半波整流電振機
圖3-9
取 ，故查圖3-9可得
即
所以根據(jù)公式：
mm
3.1.3.2 彈簧安裝角
由于是向上傾斜輸送，所以
3.1.3.3 理論輸送速度和實際輸送速度的計算
拋始角
拋離系數(shù)
圖3-10
1、 物料在拋擲段水平位移（x向）
（3-29）
式中 ——物料騰空時間。
（3-30）
將式（3-4）、（3-30）代入式（3-29）：
（3-30a）
（3-30b）
將式（3-19）、（3-25）、（3-27）、（3-30b）代入式（3-30a）化簡可得
2、 物體隨槽體水平位移
由圖中可知BC段相當(dāng)于段，點相位應(yīng)為，所以
將式（3-2）代入上式可得
（3-31）
由式（3-23）得
將上式代入（3-32）化簡得
3、 物料在一個運動周期內(nèi)的總位移
4、 理論平均輸送速度
5、 實際平均速度
——安裝傾角系數(shù)，當(dāng)時，取，當(dāng)，取1；
——物料對輸送速度的影響系數(shù)，對顆粒狀物料取 ，對塊狀物料取，對粒末狀物料取；
——粒層厚度對輸送速度的影響系數(shù)，取。
根據(jù)硬幣為塊狀物料取
=1，=0.8，=0.5
則
3.1.4 動力學(xué)參數(shù)選擇及計算
3.1.4.1 減振彈簧剛度、
表3-1
根據(jù)表3-1得振動料斗質(zhì)量，根據(jù)稱量1元硬幣重6.05g，0.5元硬幣重3.8g，0.1元硬幣重1.15g，設(shè)料斗中三種硬幣各200個，則槽體及槽體內(nèi)的物料的總質(zhì)量：
查《簡明機械零件設(shè)計手冊》,主振彈簧全部質(zhì)量
設(shè)機體除去槽體以外重10kg
故電振機總質(zhì)量為
、——機體1和機體2的質(zhì)量
由于，故可得，
所以兩個減振彈簧剛度之和：
3.1.4.2質(zhì)體1和質(zhì)體2的計算質(zhì)量及誘導(dǎo)質(zhì)量
、——減振彈簧歸化后的質(zhì)量
、——主振彈簧的結(jié)合質(zhì)量；
、——主振彈簧按質(zhì)體1和質(zhì)體2分配的質(zhì)量；
——彈簧質(zhì)量結(jié)合系數(shù)，對板彈簧：，對圓柱螺旋彈簧：，對圓柱形壓縮橡膠彈簧：。此處為板彈簧，故。
——物料質(zhì)量向質(zhì)體1結(jié)合的質(zhì)量；
——物料結(jié)合系數(shù)。
故質(zhì)體1和質(zhì)體2的完整的計算質(zhì)量為：
空載時：
負載時
3.1.4.3 負載頻率比和空載頻率比
一般按照系統(tǒng)阻尼的大小，在下列范圍內(nèi)選取負載頻率，故取。
——物料結(jié)合質(zhì)量與質(zhì)體1的空載計算質(zhì)量之比
——空載下二質(zhì)體計算質(zhì)量之比
所以
3.1.4.4 電振機槽體的振幅及相對振幅
mm
mm
3.1.4.5 阻尼比b及相位角
根據(jù)表3-1實際調(diào)整阻尼比，取
3.1.4.6 電磁激振力和激振力幅值
電磁激振器工作時產(chǎn)生的電磁力由電磁學(xué)理論可導(dǎo)出以下近似表達式
式中 ——平均電磁力，是使彈簧產(chǎn)生靜變形的常力；
——一次諧波力幅值；
——二次諧波力幅值；
、——一次和二次諧波激振力的時間。
——激振力
3.1.4.7 電振機的功率N
為電磁鐵的效率，取=0.9
所以
3.1.5 電振機電磁參數(shù)計算
3.1.5.1 電磁鐵安裝方法
選用安裝在幾座中央，如圖3-11（a）
圖3-11
3.1.5.2 激磁方式和調(diào)節(jié)方式的選擇
選用半波整流激磁：振動頻率為3000次/min，機體雙振幅一般為。如圖3-12（b）。
圖3-12
3.1.5.3 鐵心型式的選擇
選用“Ⅲ”型鐵心：結(jié)構(gòu)較緊湊，便于安裝，但漏磁較大，用于小型電振機。
3.1.5.4 鐵心截面積（磁極總面積的一半）
表3-2
查表3-2取、，取、、
——電磁激振力幅值與基本電磁力比值；
——電振機特征數(shù)；
——電路內(nèi)電阻對電磁力影響系數(shù)；
——磁力線擴張系數(shù)；
——最大許用磁通密度。
3.1.6 振動料斗參數(shù)選擇及設(shè)計要點
3.1.6.1 振動料斗設(shè)計要點
1、料斗材料
選用有機玻璃，有機玻璃比較輕，而且表面光滑。
2、料斗基本尺寸確定
基本尺寸如圖3-13所示。
圖3-13
（1） 螺旋料槽螺距t 當(dāng)升角已定時，螺距t越大則料斗直徑越大，為緊湊尺寸，t以不讓兩個重疊工件同時通過為宜；
式中 ——工件在料槽上的高度（mm）；
——料槽板厚度，一般取。
（2） 料斗外徑
3.2 縱向熱封器設(shè)計及參數(shù)選擇
3.2.1 概述
包裝機械屬于自動機范疇，它的種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，新型包裝機械不斷涌現(xiàn)，很難將它們的組成分類。但通過對大量包裝機械的工作原理和結(jié)構(gòu)性能的分析，可找出其組成的共同點。包裝機械由動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)等組成。為了便于掌握和研究包裝機械的工作原理與結(jié)構(gòu)性能，通常又將包裝機械分成一列組成部分[4]。
（1）包裝材料的整理與供送系統(tǒng) 該系統(tǒng)是將包裝材料（包括剛性、半剛性、剛性包裝材料和包裝容器及輔助物）進行定長切斷或整理排列，并逐個輸送到預(yù)定工位的系統(tǒng)，如糖果包裝機中包裝紙的供送、切斷機構(gòu)。有的系統(tǒng)在供送過程中還能完成制袋或包裝容器的豎起、定型、定位等工作，有的封罐機的供送系統(tǒng)還可以完成罐蓋的定向、供送等工作。
（2）被包裝物品的計量與供送系統(tǒng) 該系統(tǒng)是將被包裝物品進行計量、整理、排列，并輸送到預(yù)定工位的系統(tǒng)。有的還可完成被包裝物品的定型、分割。如飲料灌裝機的計量和液料供送系統(tǒng)；餅干包裝機的餅干整理、排列和供送系統(tǒng)。
（3）主傳送系統(tǒng) 該系統(tǒng)是將包裝材料和被包裝物品由一個包裝工位順序傳送到下一個包裝工位的系統(tǒng)。單工位包裝機沒有傳送系統(tǒng)。
全部包裝工序在包裝機上往往分散成幾個工位來協(xié)同完成供送包裝材料和被包裝物品，直到把產(chǎn)品輸出。主傳送機構(gòu)的形式影響其外形，所以必須有專門的機構(gòu)來傳送包裝材料和被包裝物品，直到把產(chǎn)品輸出。
（4）包裝執(zhí)行機構(gòu) 包裝執(zhí)行機構(gòu)是直接完成包裝操作的機構(gòu)，即完成裹包、灌裝、封口、貼標(biāo)、捆扎等操作的機構(gòu)。如糖果裹包機的前、后推糖板，抄紙板，糖鉗手和扭結(jié)手等組成的機構(gòu)就是包裝執(zhí)行機構(gòu)；封罐機中的兩道卷封滾輪也是包裝執(zhí)行機構(gòu)。
（5）成品輸出機構(gòu) 成品輸出機構(gòu)是把包裝好的產(chǎn)品從包裝機上卸下、定向排列并輸出的機構(gòu)。有的包裝機械的成品輸出是由主傳送機構(gòu)完成的或是靠包裝產(chǎn)品的自重卸下的。
（6）動力機與傳動系統(tǒng) 動力機是機械工作的原動力，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中通常為電動機，傳動系統(tǒng)是指將動力機的動力與運動傳給執(zhí)行機構(gòu)和控制系統(tǒng)，使其實現(xiàn)預(yù)定動作的裝置。通常由傳動零件，如帶輪、齒輪、鏈輪、凸輪、渦輪、蝸桿等組成，或者由機、電、液、氣等多種形式的傳動組成。
（7）控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)由各種手動、自動裝置組成。在包裝機中從動力的輸出、傳動機構(gòu)的運轉(zhuǎn)、包裝執(zhí)行機構(gòu)的動作及相互配合以及包裝產(chǎn)品的輸出，都是由控制系統(tǒng)指令操縱的。它包括包裝過程、包裝質(zhì)量、故障與安全的控制。
現(xiàn)代包裝機械的控制方法除機械形式外，還有電氣控制、氣動控制、光電控制、電子控制和射流控制，可根據(jù)包裝機械的自動化水平和生產(chǎn)要求選擇。
（8）機身 機身用于安裝、固定、支承包裝機所有的零件，滿足其相互運動和相互位置的要求。因此，機身必須具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。
包裝機械既具有一般自動機的共性，也具有其自身的特性。包裝機械的主要特點如下。
（1）大多數(shù)包裝機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運動速度快，動作精度高。為滿足性能要求，對零部件的剛度和表面質(zhì)量等都由較高的要求。
（2）用于食品和藥品的包裝機要便于清洗，與食品和藥品接觸的部位要用不銹鋼或經(jīng)化學(xué)處理的無毒材料制成。
（3）進行包裝時的作用力一般都較小，所以包裝機的電動機功率較小。
（4）包裝機一般都采用無極變速裝置，以便靈活調(diào)整包裝速度、調(diào)節(jié)包裝機的生產(chǎn)能力。因為影響包裝質(zhì)量的因素很多，諸如包裝機的工作狀態(tài)、包裝材料和包裝物的質(zhì)量等。所以，為了便于機器的調(diào)整，滿足質(zhì)量和生產(chǎn)能力的需要，往往把包裝機設(shè)計成無極可調(diào)的，即采用無極變速裝置。
（5）包裝機械是特殊類型的專業(yè)機械，種類繁多，生產(chǎn)數(shù)量有限。為便于制造和維修，減少設(shè)備投資，在各種包裝機的設(shè)計中應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)化、通用性及多功能性。
3.2.2 縱封器的設(shè)計
帶裝機上配置的縱封器，主要用來完成袋筒成型后的縱邊封合。根據(jù)熱封器運動的不同方式，將縱封器分為連續(xù)式和間歇式兩種[4]。
連續(xù)式縱封器的熱封結(jié)構(gòu)是作等速相向回轉(zhuǎn)的一對輥筒，它對袋筒兼有施壓、牽引及加熱封邊的作用，又稱輥式縱封器。在加熱期間，熱量由輥筒內(nèi)的電熱絲通電后供給，常熱式輻射加熱，使熱熔性塑料進入兩輥筒的熱合接觸面，相互黏合而形成一道密合的縱縫。
間歇式縱封器呈板條狀結(jié)構(gòu)，大都用氣（油）缸作往復(fù)直線運動，又稱板式縱封器。當(dāng)袋筒停歇時，縱封器可對其疊合的側(cè)邊壓緊并進行脈沖式熱封，使其形成一道密合的縱縫。釋放后，再借其他裝置完成牽引動作。
本設(shè)計中，由于有數(shù)量規(guī)定，每一百個硬幣后縱封一次，所以應(yīng)選用間歇式縱封器，但由于整個機構(gòu)的動力源均是電力的，所以將縱封器的動力源氣（油）缸改為電磁鐵驅(qū)動。
圖1
板式縱封器的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)實現(xiàn)的運動一般比較簡單，圖1所示是幾種常見的機構(gòu)型式。其中（a）圖為直推式：氣缸固定，活塞推動縱封板往復(fù)移動并壓緊，具有結(jié)構(gòu)緊湊、壓力較均勻等優(yōu)點。（b）圖為拉動式：氣缸可以在機體內(nèi)設(shè)置，整機外形較平整，拉動時采用杠桿原理，以增大作用力的倍數(shù)，但增加了氣缸的行程，且熱封板橫向受壓不均勻。（c）圖為杠桿式：將氣缸推力通過杠桿轉(zhuǎn)換成熱封板對縱縫處的壓力，具有上述兩者的某些優(yōu)點，克服了一些不足；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了傳動桿件，傳動效果受到一定影響。（d）圖為杠桿夾合式：氣缸擺動，適用于對接式縱縫的封合。上述前三種主要用于搭接式縱縫封口，若對成型器及料管稍加改裝，同樣可用來對接縱縫封合。在本設(shè)計中，選用直推式縱封器進行縱封，直推式縱封器如圖1（a）所示。
板式縱封器主要由熱封板、調(diào)壓彈簧及驅(qū)動氣缸組成，此處驅(qū)動氣缸換成電磁鐵驅(qū)動[6]。工作壓力一般為。
故取壓強
銜鐵直徑
則，銜鐵面積
則，電磁鐵吸力為
取
則，氣隙的截面積
3.2.3 塑料材料及熱封溫度的選擇
（一）熱封原理
將兩層以上的塑料薄膜熱熔到一起，這除了與塑料材料本身的性能有關(guān)，如熔融溫度、熱穩(wěn)定性等，還與溫度、壓力、時間和加熱方式、封頭形式有關(guān)。它們都是在加熱條件下，使薄膜的熱合部位局部地達到熔融狀態(tài)，并施加壓力，經(jīng)過一段時間后，分子互相滲透，經(jīng)過冷卻、定型后而起熱封合作用。一般來說，溫度低些、壓力小些，時間長點，熱封質(zhì)量較好。溫度太高，薄膜容易出現(xiàn)軟化，產(chǎn)生較大的熱收縮變形，影響封口質(zhì)量，甚至燒穿；如果時間太長，由得塑料會受熱分解，壓力過大，使封口變形增大，封接強度下降。這三個參數(shù)的關(guān)系可用圖2來表示，圖中的上限是收縮超過3%，下限是封接強度等于98kPa，它們上下限間的范