瓶裝產(chǎn)品自動貼標機的設(shè)計含15張CAD圖

瓶裝產(chǎn)品自動貼標機的設(shè)計含15張CAD圖,瓶裝,產(chǎn)品,自動,貼標機,設(shè)計,15,cad 1瓶裝產(chǎn)品自動貼標機的設(shè)計1、背景介紹1.1 貼標機概述自動貼標機的種類很多，功能各異，但基本原理都是相似的，均是以粘合劑把紙或金屬箔標簽粘貼在規(guī)定的包裝容器上的設(shè)備。產(chǎn)品的類型分為直線式貼標機和回轉(zhuǎn)式貼標機。直線式貼標機通過加標機構(gòu)將標簽貼在作直線運動的包裝件或產(chǎn)品上的機器?；剞D(zhuǎn)式貼標機通過加標機構(gòu)將標簽貼在作回轉(zhuǎn)運動的包裝件或產(chǎn)品上的機器。貼標機按照不同的粘膠涂布方式，可以分為不干膠貼標機、漿糊貼標機(上糊貼標機，膠水貼標機)和熱熔膠貼標機幾類。按照自動化程度分，可分為全自動、自動、半自動和手動貼標機幾類。按實現(xiàn)不同的貼標功能分，可分為平面貼標機、雙面貼標機、側(cè)面貼標機和圓周貼標機類。貼標機的主要工作機構(gòu)由供標裝置、取標裝置、打印裝置、涂膠裝置及聯(lián)鎖裝置等幾部分組成。貼標機必須完成以下四項基本操作: 對需要貼標的包裝件進行定位，一般采用物件分撥整理裝置;供標裝置將標簽從堆標盒 (庫)中或從卷筒上傳送到貼標位置；傳送過程中涂膠裝置將勃合劑涂覆到標簽上(不干膠標簽無需此操作) ，若是熱敏標簽，則對預涂覆勃合劑加熱激活，貼標裝置將標簽粘貼于容器上，并加壓熨平。1.2 研究意義我國的貼標機械行業(yè)己經(jīng)經(jīng)歷了幾十年的不斷發(fā)展，經(jīng)歷了從零到有、從簡單到復雜的發(fā)展歷程，改革開放后的這些年以來，我國在貼標機械行業(yè)的發(fā)展取得了巨大的進步，但目前與發(fā)達國家的先進水平相比，還存在巨大的懸殊，其主要表現(xiàn)為我國貼標機械產(chǎn)品中高新技術(shù)應用少、控制水平較低，新材料、新工藝推廣緩慢，其中，大約只有5%的產(chǎn)品能達到發(fā)達國家20世紀90年代初期水平，總體水平比發(fā)達國家落后二十年左右。瓶裝自動貼標及在國外的包裝、食品工業(yè)及化工等行業(yè)己得到廣泛的應用，采用此類設(shè)備貼標簽速度快，貼出的標簽方位準確，由于標簽帶采用卷軸式安裝，取標過程沒有人工接觸而引起的二次污染，貼標過程清潔衛(wèi)生，是我國發(fā)展外向型食品工業(yè)的必備設(shè)備，也2是我國包裝行業(yè)有待發(fā)展的一個重要領(lǐng)域。本課題研究的意義在于實現(xiàn)對瓶裝產(chǎn)品表面進行快速貼標，改變傳統(tǒng)的手工貼標，提高生產(chǎn)效率，減輕勞動力，促進貼標技術(shù)的發(fā)展，目的是設(shè)計一種多用途化、高速化和高技術(shù)的貼標機，使其應用更為廣泛，來滿足企業(yè)生產(chǎn)和社會需求。2、文獻調(diào)研2.1 國內(nèi)發(fā)展狀況我國貼標機的發(fā)展大概經(jīng)歷以下幾個階段：引進國外部分功能不完整的貼標機的階段。這階段的貼標機械企業(yè)只能生產(chǎn)簡單的貼標機。這階段我國貼標設(shè)備還處在初期發(fā)展，不管在性能、功能還是貼標精度與質(zhì)量等方面與國外設(shè)備相比都有相當大的差距，因此這個時期的進口貼標機在中國市場上占有主導地位；貼標技術(shù)的快速發(fā)展階段。主要包括貼標速度的快速提升和功能的多樣化發(fā)展貼標機技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展階段。這階段也是我國貼標機發(fā)展的轉(zhuǎn)折點。在這一階段，國內(nèi)貼標機企業(yè)間互相競爭的同時也與國外貼標機生產(chǎn)企業(yè)進行競爭，因此我國貼標機生產(chǎn)企業(yè)在這些競爭中不斷地提升。目前我國大部分熱熔貼標機的控制系統(tǒng)都是從國外引進的，不僅成本昂貴，而且在維護等方面也非常不方便。一旦出現(xiàn)故障就有停產(chǎn)的可能，這嚴重阻礙了企業(yè)的正常生產(chǎn)。針對以上情況，我們自己研發(fā)出國內(nèi)首臺卷標熱膠貼標機，貼標速度為30000瓶/h。該設(shè)備控制系統(tǒng)既有PLC控制，又有運動控制和張力控制等，是一種技術(shù)含量高、精度速度要求高的綠色環(huán)保節(jié)能貼標機，同時由于貼標的效率提高，使單位時間內(nèi)的生產(chǎn)效率得到大大提高，單位能耗貼標數(shù)量是國產(chǎn)現(xiàn)有貼標機貼標數(shù)量的2-3倍，因此節(jié)能效果顯著。它的研發(fā)成功，將填補我國在卷標貼標機生產(chǎn)上的空白。我國供標機構(gòu)的研究發(fā)展歷程：2006年孫智慧，岳亞東等人對卷狀包裝材料的連續(xù)供送恒張力控制系統(tǒng)進行了研究和設(shè)計，為了減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差、提高系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和響應速度、縮短過渡過程時間，作者通過采用NCD優(yōu)化的非線性優(yōu)化PID控制，達到了優(yōu)化控制系統(tǒng)的目的。2006年楊綺云，李為濤對貼標機的供標機構(gòu)進行了動力學分析以及對其控制系統(tǒng)進行了設(shè)計，找出了影響系統(tǒng)恒速度的因素，并應用現(xiàn)代化的自動控制和檢測技術(shù)，對如何精確3控制貼標速度和提高整機的自動化程度進行了控制系統(tǒng)的改造設(shè)計，從而提高了貼標的準確性及貼標效率。2008年賀兵等人利用AMDAMS軟件對六連桿供標機構(gòu)進行了設(shè)計和仿真，針對六連桿供標機構(gòu)對貼標精度的影響進行了分析。通過圖形化的操作，完成了六連桿機構(gòu)的運動學分析，節(jié)省了時間并簡化了繁瑣的編程工作。 取標機構(gòu)的研究：2006年劉敏杰等人對貼標機的取標凸輪的過渡曲線進行了設(shè)計，提出了要考慮的三個要素:標板相對標板軸中心的運動方式 ;扇形齒輪與小齒輪嚙合點的變化情況;標板軸中心在轉(zhuǎn)臺上的運動范圍，作者提出了可靠的理論設(shè)計依據(jù)，得出了可行的設(shè)計方法。整機的方案研究：2002年呼英俊，王開和等人對小型異形瓶不干膠自動貼標機進行了研制，采用覆帶式定位夾持機構(gòu)解決了小型異形瓶貼標的定位問題;采用機、光、電一體化控制，解決了貼標控制和貼標精度問題。2008年陳永生，梁蘇寧等人對水果貼標技術(shù)進行了研究，著重介紹了兩種典型的壓貼式和氣貼式水果貼標設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計和技術(shù)性能，指出水果自動化貼標技術(shù)的發(fā)展將呈現(xiàn)高速化、智能化、低耗化和無紙化的趨勢。2010年潘紹明，羅功坤等人對全自動平面貼標機的系統(tǒng)進行了研究和設(shè)計，提高了貼標機的出標速度、輸送速度及其穩(wěn)定性。作者采用兩段式送標技術(shù)，提高了貼標質(zhì)量和效率。2.2 國外發(fā)展狀況在世界范圍內(nèi)，包裝機械的發(fā)展歷史比較短科學技術(shù)發(fā)達的歐美各國大體上是在20世紀初起步，直到50年代才加大發(fā)展步伐。從20世紀初到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束前，在醫(yī)藥、食品、火柴、日用化工等工業(yè)部門實現(xiàn)了包裝作業(yè)的機械化；50年代，包裝機廣泛采用以普通電開關(guān)和電子管為主要元件的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了初級自動化；60年代，包裝機中采用機電光液氣綜合技術(shù)明顯增多，機種進一步擴大，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了專用的自動包裝線；70年代，將微電子技術(shù)引入自動包裝機和包裝線，實現(xiàn)了由電子計算機控制的包裝生產(chǎn)過程；80至90年代，在某些包裝領(lǐng)域里將微機、機器人更多的應用于供送、檢測、管理等方面，準備向柔性自動包裝線和“無人化”自動包裝車間過渡。由于社會上各方面的積極推動和有力的配合，逐步地建立起包裝材料、包裝印刷、包裝機械等生產(chǎn)部門和與之相適應的科研、設(shè)計、情報、教育、學術(shù)、管理等組織機構(gòu)，4進而形成了獨立完整的包裝工業(yè)體系，且在整個國民經(jīng)濟中占據(jù)著重要地位。1968年，世界包裝聯(lián)盟宣告成立，各國的包裝行業(yè)與學術(shù)團體更加發(fā)展壯大。根據(jù)近幾年的統(tǒng)計資料得知，這些國家包裝工業(yè)的總產(chǎn)值大約占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的2左右；其中包裝機械所占比重雖然不是很大，但發(fā)展迅猛，平均每年集合以10左右的速度增長，現(xiàn)在投產(chǎn)使用的包裝機械已經(jīng)超過千余種，同時包裝聯(lián)合機及自動線的配套設(shè)備已與單機等量齊觀了。美國的包裝工業(yè)發(fā)展較早，門類比較齊全，基礎(chǔ)扎實，水平很高。僅就機械制造業(yè)實力相當雄厚，其品種與總產(chǎn)值均居世界首位。由于國內(nèi)已實現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)代化，自選市場蓬勃興起，客觀上要求包裝機械沿著自動化方向發(fā)展，并將電子計算機及其他有關(guān)新技術(shù)廣泛應用于生產(chǎn)過程。有許多的工業(yè)企業(yè)和軍事部門輔設(shè)包裝研究機構(gòu)，充分利用實驗分析手段積極從事新產(chǎn)品的開發(fā)和應用，美國有很多大學設(shè)置了包裝工程的科系和課程，把包裝教育當作公認的、正規(guī)的學術(shù)領(lǐng)域。 日本的包裝工業(yè)大體上是從第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后才發(fā)展起來。因善于引進、模仿、創(chuàng)新、經(jīng)營，僅用十年時間就奠定了初步基礎(chǔ)。如今，日本已經(jīng)建立起了獨立的包裝工業(yè)體系，其包裝工業(yè)總產(chǎn)值約為美國的一半而越居世界的第二位。日本擁有一批規(guī)模不大的包裝機械制造廠，側(cè)重于開發(fā)中小型、半自動的包裝機械及其配套設(shè)備，其技術(shù)水平好多己進入國際的先進行列。由政府自主的日本包裝技術(shù)協(xié)會主要搞技術(shù)情報交流。另外設(shè)有日本包裝機械工業(yè)協(xié)會，它乃是本行業(yè)的全部業(yè)務活動中心。 德國的包裝機械工業(yè)非常的發(fā)達，現(xiàn)擁有幾家堪稱世界最大規(guī)模的包裝機械制造廠，其包裝機械工業(yè)總值僅次于美國，但每年的出口總額卻比其他國家遙遙領(lǐng)先。還值得強調(diào)的是，它同意大利、英國、法國、瑞典、瑞士等國一樣，結(jié)合本國的具體條件實行按機種的專業(yè)化生產(chǎn)，以利于充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢研制高效能的新型包裝機來加強競爭實力。國外取標裝置的發(fā)展：1985年Fritz F.Treiber 等人對不干膠標簽的轉(zhuǎn)移裝置進行了研究，發(fā)明了一種旋轉(zhuǎn)式的取標裝置，其執(zhí)行過程為:標簽與底紙分離后，貼標桿的一端吸取標簽的背面，另一端旋轉(zhuǎn)900后轉(zhuǎn)移到貼標頭上，貼標桿釋放標簽，貼標頭帶著標簽豎直下壓至被貼物表面。此發(fā)明的優(yōu)點是取標過程能順5利實現(xiàn)，缺點是取標后貼標過程較繁瑣且貼標速度不高。1994年Richard等人對標簽的轉(zhuǎn)移方式和裝置進行了研究，發(fā)明了一種往復移動式貼標頭，貼標頭下方留有細孔，利用真空吸取標簽，從而對標簽進行轉(zhuǎn)移，此發(fā)明的缺點是往復式貼標效率低。3、課題目標3.1 課題要求本項目的主要目的是實現(xiàn)對自動化生產(chǎn)線中自動貼標機的機械系統(tǒng)設(shè)計，主要針對瓶裝產(chǎn)品，在瓶身上自動貼標，貼標速度大約 40-150PCS/min，貼標的位置精度要求為1mm。要求完成對自動貼標機機械系統(tǒng)的方案設(shè)計，機械系統(tǒng)三維建模和工程圖紙的設(shè)計和繪制。通過課題的設(shè)計，使同學掌握一定的調(diào)查研究、查閱文獻和收集資料的能力；使學生了解自動貼標機工作的基本原理；提高學生獨立機械系統(tǒng)方案設(shè)計和分析能力；提高學生撰寫論文和設(shè)計說明書的能力等。3.2 實現(xiàn)目標一進行文獻調(diào)研，了解瓶裝產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)線工藝流程，對現(xiàn)有的自動化生產(chǎn)線進行對比分析。3.3 實現(xiàn)目標二根據(jù)產(chǎn)品商標的特性，設(shè)計機械結(jié)構(gòu)完成商標的自動化粘貼并對自動貼標機進行建模分析，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，滿足生產(chǎn)線的速度要求和貼標機的位置要求。3.4 實現(xiàn)目標三完成機械系統(tǒng)的設(shè)計圖紙和論文，通過對自動貼標機的設(shè)置，鞏固機械類相關(guān)知識，同時熟練掌握設(shè)計的整個流程，并學會舉一反三。4、課題內(nèi)容4.1 設(shè)計背景介紹6自動化生產(chǎn)線中自動貼標機的機械系統(tǒng)設(shè)計，主要針對瓶裝產(chǎn)品，在瓶身上自動貼標，貼標速度大約 40-150PCS/min,貼標的位置精度要求為1mm。4.2 技術(shù)路線(1) 進行文獻的調(diào)研，了解瓶裝產(chǎn)品自動貼標機的工藝流程；(2) 借鑒其中重要設(shè)計思想及理論，初步構(gòu)思整個設(shè)計方案；(3)針對每一個功能，分塊具體分析設(shè)計機構(gòu)實現(xiàn)瓶裝產(chǎn)品的供送、標簽的傳送、瓶裝產(chǎn)品與標簽粘貼的過程與裝置；(4)考慮裝置的通用性并優(yōu)化設(shè)計方案，完成相關(guān)機械設(shè)計圖紙，撰寫論文。4.3 課題方案此次所研制的貼標機的工作對象為瓶裝產(chǎn)品，在圓形瓶表面進行標簽的粘貼，要求:標簽能可靠地貼在瓶子的表面，實現(xiàn)全自動貼標；設(shè)計和制造成本低；具有緊湊的機械結(jié)構(gòu)等?；谶@樣的工作要求，設(shè)計了一種方案即利用一個比較尖銳的裝置將標簽剝離，當標簽的前緣部分粘附到旋轉(zhuǎn)的瓶身上時，由傳送帶帶動瓶子進而帶走標簽，輔助完成標簽的粘貼工作，再用毛刷使瓶子和標簽貼合。此次設(shè)計方案為直線型貼標機，特點是貼標時容器直接由設(shè)置在貼標機上的板式輸送鏈進行輸送，在輸送過程中進行貼標，其容器所經(jīng)歷的軌跡為一直線或近似直線軌跡。4.4 課題預計的工作成果(1)了解瓶裝產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)線工藝流程，對現(xiàn)有的自動化生產(chǎn)線進行對比分析；(2)根據(jù)產(chǎn)品商標的特性，設(shè)計機械結(jié)構(gòu)完成商標的自動化粘貼；(3)對自動貼標機進行建模分析，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，滿足生產(chǎn)線的速度要求和貼標機的位置要求；(4)完成機械系統(tǒng)的設(shè)計圖紙和論文。75、與課題相關(guān)工作基礎(chǔ)5.1 已經(jīng)開展的相關(guān)工作對于瓶裝產(chǎn)品貼標機已經(jīng)進行了工廠調(diào)研、查閱參考文獻、外文翻譯以及方案選擇的工作。5.2 已經(jīng)具備的條件工廠有臺臥式自動雙面貼標機可供調(diào)研和測繪。5.3 存在的不足與問題本課題雖然設(shè)計了一種取標貼標方案，并對取標、貼標原理進行了深入的分析與研究，但由于時間與條件的限制，對進一步提高貼標機的貼標速度只做了簡單的探討，在高速化取標貼標機的研究方面還需要后續(xù)大量的工作。6、進度安排序 號 設(shè)計(論文) 各階段名稱 日 期 備 注1 調(diào)研、開題報告、外文翻譯 2015 年 12 月 28 日2016 年 3 月 5 日 中間涵蓋寒 假時間2 自動貼標機機械系統(tǒng)案方的設(shè)計2016 年 3 月 6 日 2016 年 3 月 31日3 機械系統(tǒng)的三維建模及工程圖紙的繪制2016 年 4 月 1 日 2016 年 4 月 30日4 論文的撰寫2016 年 5 月 1 日 2016 年 5 月 23日5 提交論文、準備答辯 2016 年 5 月 24 日 2016 年 6 月 1 日7、參考文獻1 潘松年包裝工藝學M第二版印刷工業(yè)出版社,2004.2 牛萍阻隔包裝材料及其技術(shù)T塑料制造,2006(Z1).83 宣兆龍,易建政,杜仕國高阻隔性包裝材料現(xiàn)狀及發(fā)展J包裝工程,1998(6).4 洪亮,程利偉泡罩包裝技術(shù)分析J包裝工程,2008(2).5 羅耀武中國貼標機的歷史與現(xiàn)狀及其在國際市場中的地位N消費日報,2006-10-16.6 滕燕,李小寧氣動全自動貼標機的研究與開發(fā)J中國制造業(yè)信息化,2004(12):118-120.7 三菱電機公司 MELSEC Q 系列 PLC 全系列介紹 M上海: 三菱電機上海有限公司,2002.8 三菱電機公司運動控制器編程手冊 SV22 M上海: 三菱電機上海有限公司,2002.9 劉筱霞.包裝機械M.北京:化學工業(yè)出版社,2007.10佚名.我國食品飲料包裝自動化現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢J.中國包裝工業(yè),2008 ,25 (12):34-35.11關(guān)言.我國食品包裝機械科技走勢J.中國包裝工業(yè),2006,13 (7) : 5-7.12張聰.自動化食品包裝機M.廣州:廣東科技出版社,2003.13楊曉清.包裝機械與設(shè)備M.北京:國防工業(yè)出版社,2009.14趙化啟.ZDTB-L1 型智能貼標機系統(tǒng)設(shè)計與模型分析J.林業(yè)機械與木工設(shè)備,2007, 17 (6):35-41.15伍志祥.自動貼標機的關(guān)鍵技術(shù)研究與設(shè)計D.無錫:江南大學,2013.16黃穎為.包裝機械結(jié)構(gòu)預設(shè)計M.北京:印刷工業(yè)出版社,2007.17許書揚,許俊浩.模內(nèi)貼標的特點與應用J.塑料包裝,2005 20 (15) : 3-12.18孫智慧,岳亞東.卷帶包裝材料連續(xù)供送恒張力控制系統(tǒng)的設(shè)計J.農(nóng)業(yè)機械學報,2006,13 (8)208-210.19楊綺云,李為濤.貼標機供標機構(gòu)的動力學分析與控制系統(tǒng)設(shè)計J.包裝工程,2006 ,16(5):45-47.20劉敏杰.貼標機取標凸輪曲線的設(shè)計研究J.輕工機械,2004, 12 (4): 42-50.21張敏.標簽在包裝設(shè)計中的應用研究D.西安:西安理工大學,2008.22李勃聽,陳建華,姚克檢.不干膠標簽用膠粘劑劑分析J.印刷技術(shù),2009,8(1) : 33-46.923孫靜.全自動氣動貼標機的研究與開發(fā)D.南京 :南京理工大學,2003.24張芙蓉.高精度貼標機中影響貼標精度的因素分析J.輕工機械,1997, 6 (4) : 9-11.25王雅先,尉富恩.貼標質(zhì)量的研究J.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟,2004, 28 (13) : 11-25.26FAGOR 8050 MS, MG; M IIVSTALLATION AND STARTT-UP MANUAL Z .Spanish Fagor Autanation, S, Coop. Ltda, 1 st Edition November 2004: 23一 34.27FANLTC PC PROGRAMMER OPERATORS MANUAL ZJapan, FANUC LTD. MAY 2005: 45 一 54.28FANUC DC SERVO MOTOR M Series DESCRIPTIONS,Japan FANUC LTD. MAY 2005: 72 一 78.29Belal Sandor. Clueless Labeling. KHS Journal. 1996, 2:2528.30R. L. Earel. Tips on How to Select an Automatic Labeling System. Busch Machinery. 2003, 6:5257.31S. E. Charm. The Studies of Algorithms and Strategies about Indirect Adaptive 32Fuzzy Control Systems. Advance in Systems Scenic and Applications.2004, 4:1214.101瓶裝產(chǎn)品自動貼標機的設(shè)計摘要當今社會，科學技術(shù)迅猛地發(fā)展，機械化設(shè)備生產(chǎn)行業(yè)逐漸取替了手工業(yè)，各種式樣的貼標機械也應運而生，而本文就對貼標機進行了相關(guān)的研究和設(shè)計。本文設(shè)計的是一種直線式的而且能夠自動對瓶身完成貼標的一種裝置，該貼標機主要由傳動裝置、分瓶裝置、壓瓶裝置、供標裝置、貼標裝置組成，主要針對的貼標對象是不同規(guī)格的瓶身無弧度或有較小弧度的方形瓶，使用的是不干膠標簽。本文的主要內(nèi)容包括對貼標機械工作原理的研究分析、各重要組成系統(tǒng)的設(shè)計過程以及對各部分零部件的設(shè)計與校核等。首先對自動貼標機的發(fā)展現(xiàn)狀及原理進行深入地分析和研究，明確貼標設(shè)備各裝置的運動規(guī)律及零件組成，提出切實可行的設(shè)計方案，繪制出原理圖；其次，對設(shè)計方案進行完善，確定最終方案，并初略估算出各部分裝置的大體尺寸；然后，對各零部件的參數(shù)進行計算和校核；最后，利用軟件建立模型并繪制出裝配圖及部分零件圖。該直線式貼標機的特點是能夠自動連續(xù)完成傳送瓶子、供送標紙、粘貼標簽、撫平標簽等動作，用戶可在簡單地指導下快速學會貼標機的操作。關(guān)鍵詞：自動貼標機，直線式，分瓶裝置，壓瓶裝置，貼標裝置2Design of automatic labeling machine for bottled productsABSTRACTNowadays, with the rapid development of science and technology, mechanical equipment manufacturing industry gradually replace the handicraft industry, therefore, various patterns of labeling machinery has been designed , and this paper carried out the research and design of the labeling machine . In this paper, the linear automatic labeling machine for bottled products is a device which can complete the actions of labeling. The labeling machine is mainly composed of bottle driving device , bottle pressing device, labels providing device and labeling device, mainly for different specifications of the square bottles with no arc or small arc, using self-adhesive labels. The main content of this paper includes the research and analysis of the operation principle of the labeling machine, the design process of the important components of the system and the design and check of the parts. Firstly, according to the present status of development and the operational principle of the automatic labeling machine, the paper carries on analysis deeply and researches, clearly knows the law of motion and the parts of labeling equipment, puts forward to the feasible design scheme, draws out the schematics diagram; secondly, improve the design of the final plan, and estimate the overall sizes of each part of the device . Thirdly, calculate and check the parameters of the parts. Finally, use software to establish models and draw the assembly drawing and parts drawings. The straight line type labeling machine is characterized in that it can delivery bottles automatically and continuously and feed the standard paper, transfer labels, paste labels, smooth labels and so on. Users can learn the operation flow of the labeling machine quickly with a simple instruction .3Key words: automatic labeling machine, straight line type, bottle dividing device, bottle pressing device, labeling device目 錄1 緒論 -11.1 引言 -11.2 研究現(xiàn)狀及發(fā)展 -21.2.1 國內(nèi)貼標機的現(xiàn)狀及發(fā)展 -21.2.2 國外貼標機的現(xiàn)狀及發(fā)展 -51.3 課題研究內(nèi)容 -61.4 研究的意義及發(fā)展前景 -72 貼標機的總體方案設(shè)計 -82.1 系統(tǒng)功能需求分析 -82.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 -92.3 主要組成裝置的方案設(shè)計 -103 貼標機的機械設(shè)計 -143.1 主要組成裝置機構(gòu)設(shè)計 -143.1.1 分瓶裝置 -143.1.2 貼標裝置 -163.1.3 壓瓶裝置 -173.2 整體機械設(shè)計 -184 貼標機的設(shè)計參數(shù)與校核 -204.1 電機的選擇 -204.2 同步帶的設(shè)計參數(shù)與校核 -225 結(jié)論 -24參考文獻 -26致謝 -2811 緒論1.1 引言隨著社會的進步，人們對日常的生活用品的需求也逐年增高，而在人們的物質(zhì)生活更加富足的同時，為商品粘貼標簽的行業(yè)也在迅猛地新興起來 9。漸漸地，隨著工業(yè)的發(fā)展，人們從依靠人力的手動粘貼標簽的方式逐步更新?lián)Q代成手動的貼標機械、半自動化的貼標設(shè)備，甚至是完整的全自動化的貼標機構(gòu)。而貼標機在國內(nèi)剛剛興起的時候，中國的貼標機技術(shù)是落后于國外的技術(shù)的，人們主要是引進或者仿制國外已經(jīng)換代的功能技術(shù)不甚優(yōu)良的貼標機構(gòu)。由于國內(nèi)生產(chǎn)的貼標機在生產(chǎn)的性能上、貼標的質(zhì)量上、粘貼標紙的速度上甚至是外觀上比起國外的貼標裝置都差好多，所以大多數(shù)的廠家依舊會選擇從國外引進來的品牌 1-2。而在今天，我國的貼標設(shè)備已經(jīng)走近了千萬計的工廠里并廣泛地運用到了各種生產(chǎn)行業(yè)，比如應用到了電子產(chǎn)品生產(chǎn)行業(yè)、食品醫(yī)學行業(yè)、日常生活用品生產(chǎn)行業(yè)等等，雖然不同行業(yè)的貼標機功能并不十分相同，但是基本原理還是大同小異的 3。簡單來說，貼標機是一種能夠?qū)⑸a(chǎn)所需要的標簽貼紙牢牢的粘貼在生產(chǎn)商品的瓶身上。貼標機的用途有很多種，有的是可以在平面上進行粘貼標簽的工作，如在藍月亮洗衣液等瓶子瓶身弧度比較小或者根本沒有弧度的方形瓶身上進行貼標操作，有的可以在弧度很大的瓶身上進行貼標，有的貼標機械可以對瓶身的單一平面進行貼標，有的有能力在瓶身的多個平面上粘貼標簽，還有的貼標機是可以進行局部或者是全部粘貼的。以上是針對生產(chǎn)產(chǎn)品的貼標要求進行粘貼標簽的，而現(xiàn)在的貼標行業(yè)除了能夠針對不同形態(tài)的瓶子以及在瓶身上不同的位置進行貼標，還能夠變更多種多樣的標簽，如不干膠貼標機就是采用的是不干膠的貼紙，這種不干膠的貼紙現(xiàn)在比較常用，還有的是漿糊貼紙、熱熔膠貼紙以及膠水貼紙等等 4?？傊?，貼標機的功能真的很多、很全。貼標技術(shù)發(fā)展已久，而貼標機卻是近些年才新興起來并大范圍應用的，現(xiàn)2在貼標機已經(jīng)在貼標行業(yè)占了很大的份額，而且隨著科技的發(fā)展，微電子技術(shù)、機器人等技術(shù)將越來越廣泛的應用于貼標行業(yè)中，所以說貼標機的潛力還是很大的并且具有良好的發(fā)展前景。1.2 研究現(xiàn)狀及發(fā)展1.2.1 國內(nèi)貼標機的現(xiàn)狀及發(fā)展國內(nèi)的貼標設(shè)備主要是經(jīng)歷了以下幾個較大階段的發(fā)展歷程：(1) 我國貼標機發(fā)展的第一個階段是從 2 世紀 8 年代末期到 1994 年，國內(nèi)技術(shù)較國外來說相對落后，只能生產(chǎn)滿足基本的貼標功能的要求但功能不齊全的較簡單的貼標機，貼標產(chǎn)業(yè)處于需要引進國外一部分功能相對不完整不齊全的貼標裝置的階段。此時，我國的貼標設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)只能生產(chǎn)粘貼兩種標簽的貼標機，頸標和身標，所以說這階段我國的貼標設(shè)備正處于剛起步的發(fā)展階段，不管在貼標精度上、貼標質(zhì)量上甚至是標簽的制備上都極度落后于國外的先進貼標設(shè)備，不僅成本高，在維修防護等方面也十分的不便捷，有很多時候因為貼標這一環(huán)節(jié)出現(xiàn)嚴重問題而導致整個企業(yè)的全面停產(chǎn)，為企事業(yè)單位的生產(chǎn)帶來不必要的經(jīng)濟等方面的損失，所以為了大幅度地減少發(fā)生類似的狀況，絕大部分的生產(chǎn)企業(yè)都會在有較好經(jīng)濟基礎(chǔ)的前提下引進國外較先進的貼標設(shè)備，因此，在這個發(fā)展階段，中國市場上進口的貼標設(shè)備占有主要的地位 5。(2) 我國貼標機發(fā)展的第二個階段是從 1995 年到 2001 年，貼標技術(shù)穩(wěn)步快速發(fā)展階段。此階段貼標技術(shù)的發(fā)展主要是貼標設(shè)備在功能上的多元化的發(fā)展(由從只能生產(chǎn)二標的貼標設(shè)備演變到能夠生產(chǎn)四種標簽，可以針對瓶裝產(chǎn)品的頭、頸、身、背面進行粘貼標簽)、粘貼標簽速度的快速提高(從剛開始的每小時只能加工 24000 瓶提高到每小時可以生產(chǎn) 33900 瓶)以及在外觀上、貼標設(shè)備體積占據(jù)的空間上的發(fā)展，總而言之，該階段的貼標技術(shù)正處于快速發(fā)展的一個階段。在這一階段里，國內(nèi)外競爭異常激烈，出了國內(nèi)貼標行業(yè)之間的互相不斷地競爭，國內(nèi)的貼標企業(yè)還和國外的貼標設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)進行良性的競爭，正是有了這些良性的競爭，是我國的貼標企業(yè)始終處于緊張的狀態(tài)，總是有危3機意識，為防止自己的貼標企業(yè)不被國內(nèi)外的其他競爭企業(yè)淘汰掉，只能成立科研小組，加緊對自己旗下的貼標設(shè)備進行改良和創(chuàng)新，依次循環(huán)，競爭改良再競爭再改良，從而導致我國貼標技術(shù)不斷創(chuàng)新，穩(wěn)步又快速的發(fā)展著。 (3) 我國貼標機發(fā)展的第三個階段是從2002年到現(xiàn)在貼標技術(shù)較為先進的今天，這個階段也是貼標史上的重要時期，是使貼標機技術(shù)走向成熟的發(fā)展階段，完成了技術(shù)上的質(zhì)的飛躍。2006年孫智慧，岳亞東等數(shù)人研究并設(shè)計分析了卷狀包裝材料的連續(xù)供送恒張力控制系統(tǒng)，采用了現(xiàn)代化的先進技術(shù)提高了貼標設(shè)備系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性并減小整個系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。而在2010年，潘紹明、羅功坤等幾人研究并設(shè)計了全自動平面貼標機系統(tǒng)，采用兩段式的送標技術(shù)極大的提高了貼標機的供標速度和穩(wěn)定性，提高了粘貼標簽的速度和質(zhì)量 6?，F(xiàn)在，我國越來越多各式各樣的貼標設(shè)備出現(xiàn)在生產(chǎn)線上，其中，屬圓瓶貼標機在生產(chǎn)上的應用最為廣泛，如圖1-1。圖 1-1 高速多功能圓瓶貼標機除此以外，側(cè)面貼標機應用也較為廣泛，如圖1-2。圖 1-2 側(cè)面貼標機4還有專門針對具有不規(guī)則商品表面的不規(guī)則瓶貼標機，如圖1-3。圖 1-3 不規(guī)則瓶半自動貼標機1.2.2 國外貼標機的現(xiàn)狀及發(fā)展包裝機械有相對來說比較短暫的發(fā)展歷史，一般科學技術(shù)較為發(fā)達的國家也僅僅是起步于20世紀的初期，包裝產(chǎn)業(yè)技術(shù)能夠快速穩(wěn)步的發(fā)展時已經(jīng)到了50年代。而在這較短的發(fā)展史中分為以下幾個階段：(1) 第一個階段是20世紀初期至二次世界大戰(zhàn)結(jié)束之前，在該階段，已經(jīng)在制藥行業(yè)、日常用品以及食品等生產(chǎn)行業(yè)出現(xiàn)了機械化地包裝生產(chǎn)；(2) 第二個發(fā)展階段是50年代，在該階段企業(yè)能夠成產(chǎn)初級自動化的包裝機械并且已經(jīng)在各種領(lǐng)域得到了廣泛的應用；(3) 第三個發(fā)展階段是60年代，機電光液氣綜合技術(shù)已經(jīng)廣泛應用了包裝機械中，設(shè)計并研究了專用的自動包裝線，極大地增加了包裝機械的種類；(4) 第四個發(fā)展階段是70年代，研究人員在自動包裝機以及包裝線上加入了微電子方面的技術(shù)，實現(xiàn)了包裝機械的生產(chǎn)過程能夠由人為操控電子計算機來控制；(5) 第五個發(fā)展階段是80至90年代，研究人員將微機技術(shù)、機器人技術(shù)廣泛的應用于供送待包裝的產(chǎn)品和外包裝方面、檢測管理方面等。(6) 第六個發(fā)展階段是21世紀初期至今，認識到了包裝機械在各領(lǐng)域中的重要性，逐步建立與包裝機械相關(guān)的研究管理等部門，形成嚴謹完整的包裝設(shè)備體系。經(jīng)近幾年的資料統(tǒng)計可知，包裝機械的發(fā)展十分地迅速，以平均每年約為10的速率在增長，現(xiàn)如今可以投資進行生產(chǎn)的包裝機械已經(jīng)過千 7。5包裝技術(shù)在不同的國家有不同的發(fā)展歷程與前景，下面分別從美國、德國、日本三個國家進行說明。美國的包裝生產(chǎn)設(shè)備起源的比較早，種類也較其他國家更為繁多，包裝機械的技術(shù)水平更高，更為成熟。許許多多的工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)以及國家的軍事部門均設(shè)立了對包裝技術(shù)研究相關(guān)機構(gòu)，用實驗研究分析的方法來開發(fā)和應用新型包裝機械。同時，美國也有較多的大學課程中包含了包裝技術(shù)這門知識便于提高人們對包裝機械技術(shù)的重視與認識。而且美國國內(nèi)許多地區(qū)已經(jīng)實現(xiàn)了包裝機械的現(xiàn)代化生產(chǎn)，包裝機械更是沿著自動化方向快速并穩(wěn)定的發(fā)展，美國的科研人員將電子計算機以及相關(guān)的現(xiàn)代化先進技術(shù)逐步地添加到包裝機械的生產(chǎn)流程中 8。德國的包裝機械產(chǎn)業(yè)相當?shù)陌l(fā)達，現(xiàn)如今已經(jīng)誕生了幾家可稱為世界上規(guī)模最大的包裝機械的生產(chǎn)加工工廠。德國的包裝機械產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值僅僅次于美國，而且與其他國家相比每年可供出口的生產(chǎn)總額數(shù)更是遙遙領(lǐng)先。還有更值得強調(diào)的一點是，它與其他國家如英國、法國、意大利、瑞典等國家一樣，均是根據(jù)自己國家的現(xiàn)實條件來對包裝機械進行投資和生產(chǎn)，這種因地制宜的發(fā)展方式能夠最大限度的提高包裝機械的生產(chǎn)效率。日本的包裝產(chǎn)業(yè)應該說是從第二次的世界大戰(zhàn)結(jié)束之后才開始漸漸新興起來的，但是由于日本十分地善于對其他國家的包裝產(chǎn)業(yè)技術(shù)進行引進、模仿及創(chuàng)新。發(fā)展至今，日本已經(jīng)完整的建立起來了具有能夠獨立完成各種包裝行為的包裝產(chǎn)業(yè)體系。值得一說的是，日本不像德國那樣注重大型包裝企業(yè)的發(fā)展，而是反其道而行之，著重于研究并設(shè)計中小型的半自動化包裝機械技術(shù)以及相應的配套設(shè)備，逐步成立了眾多規(guī)模不大但是很多技術(shù)發(fā)展水平已經(jīng)排在國際先進的貼標技術(shù)行列之中的包裝機械生產(chǎn)制造工廠。另外，日本更是在其國內(nèi)設(shè)有許多的包裝機械工業(yè)的相關(guān)協(xié)會，該協(xié)會就是包裝行業(yè)的生產(chǎn)業(yè)務的活動中心。1.3 課題研究內(nèi)容在包裝機械的設(shè)計領(lǐng)域中，大部分的研究人員仍舊沿用前人的研究方法：(1) 根據(jù)提供的設(shè)計任務書到工廠或生產(chǎn)廠家找到同類型的貼標機作為樣6機；(2) 參考樣機的各項指標并結(jié)合設(shè)計任務書來制定貼標機的適用范圍和性能指標；(3) 設(shè)計貼標機的原理圖及大體工作流程；(4) 設(shè)計關(guān)鍵的零部件；(5) 設(shè)計總體方案及零件圖；(6) 對關(guān)鍵的零部件完成選型及強度、剛度等校核；(7) 繪制出整機的控制系統(tǒng)圖紙、施工圖等等。本次課題的主要目的是實現(xiàn)對自動化生產(chǎn)線中自動貼標機的機械系統(tǒng)設(shè)計，主要針對瓶裝產(chǎn)品，在瓶身上自動貼標，貼標速度大約40-150PCS/min,貼標機位置精度要求為1mm.完成對自動貼標機機械系統(tǒng)的方案設(shè)計，機械系統(tǒng)三維建模和工程圖紙的設(shè)計和測繪。本次的課題設(shè)計要求是了解瓶裝商品自動化生產(chǎn)工藝的系統(tǒng)配置及基本的工藝規(guī)程并對現(xiàn)如今已經(jīng)存在的自動化生產(chǎn)方式進行研究對比，從而進行對自動化生產(chǎn)線上自動貼標機的機械系統(tǒng)的設(shè)計，主要針對瓶裝產(chǎn)品，然后根據(jù)產(chǎn)品商標的獨特性質(zhì)，設(shè)計一種機械設(shè)備能夠完成商品標簽的自動化粘貼。換句話說，就是設(shè)計一種在生產(chǎn)過程中能夠完成具有相同特點的各種待生產(chǎn)商品瓶身的貼標運動，還要使這種裝置同時能夠完成具有相同特點的不同生產(chǎn)規(guī)格但具有比較相似形狀的容器。對本次課題，課題首先需要了解瓶裝產(chǎn)品自動化生產(chǎn)線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本工藝流程，其次要針對商標的特性設(shè)計相應的機械結(jié)構(gòu)完成自動粘貼標簽的動作，然后根據(jù)系統(tǒng)的要求優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，滿足生產(chǎn)中的速度和精度的要求。本次課題應完成以下工作：(1) 進行文獻調(diào)研，了解瓶裝產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)線工藝流程，對現(xiàn)有的自動化生產(chǎn)線進行對比分析。(2) 根據(jù)商標的特性，設(shè)計機械結(jié)構(gòu)完成商標的自動化粘貼。(3) 對自動貼標機進行建模分析，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，滿足生產(chǎn)線的速度要求和貼標的位置精度要求。(4) 完成機械系統(tǒng)的設(shè)計圖紙和論文。71.4 研究的意義及發(fā)展前景社會在不斷地進步，越來越多的商品正走入各家各戶，而商品上形形色色的標簽又是商品必要的組成部分，所以能夠自動地不靠人工的幫助下能夠在商品上粘貼標簽的機械設(shè)備受到了廣大的人民群眾的熱烈歡迎。在產(chǎn)品瓶身上粘貼標簽的目的是為消費者提供關(guān)于該商品詳細可靠的信息，因此對待售商品進行貼標是貼標機械的主要工作任務。貼標機也占領(lǐng)著很大的市場份額?，F(xiàn)在的商品市場上有很多的自動化、半自動化的貼標機械，應社會快速的發(fā)展、廣大人民的強烈需求，十分有必要研究設(shè)計開發(fā)一款成本低廉效率又高的自動貼標機 9。根據(jù)目前的發(fā)展來看，包裝工業(yè)將結(jié)合產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變在優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)、降低能耗、提高貼標質(zhì)量、增加貼標種類等方面進行相對應的改良及調(diào)整 10。預計到 2020 年，包裝機械行業(yè)將積極響應國家”全面建成小康社會” 的號召，滿足廣大群眾的生活需求，實現(xiàn)具有高科技含量、少環(huán)境污染、低能源消耗、智能化等優(yōu)點的新型包裝產(chǎn)業(yè) 11。82 貼標機的總體方案設(shè)計2.1 系統(tǒng)功能需求分析本次設(shè)計的是一種直線式的且能夠自動對方形瓶完成貼標的一種裝置，該貼標機械應主要滿足以下幾個功能：(1) 能夠自動完成連續(xù)貼標動作。本次設(shè)計出的貼標機應滿足只需提前人為手動調(diào)節(jié)機械設(shè)備后，再無需任何人工操作，就能夠連續(xù)完成粘貼標簽的動作。人們只需要通過控制系統(tǒng)(即顯示器)來調(diào)控各部分裝置的執(zhí)行情況即可。(2) 保證標簽粘貼的質(zhì)量(包括標簽粘貼的牢固程度和外表的美觀性)若要完美地高精度地實現(xiàn)這一過程就要在設(shè)計系統(tǒng)時注意幾點：方形瓶的勻速傳送及準確定位、標簽的供送及精確定位、標簽粘貼后撫平動作的完成以及貼過標簽產(chǎn)品的送出。(3) 具有緊湊有序的組成結(jié)構(gòu)。根據(jù)整臺貼標機的功能需求以及各部分裝置的作用和運動規(guī)律，合理有序地安排整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局，使其組成結(jié)構(gòu)更加合理緊湊，充分利用空間，整臺貼標機的占用空間減小，使用更加方便。(4) 具有一定的通用性。本次設(shè)計的自動貼標機要滿足能夠針對一類瓶子進行貼標，具有的通用性越高，能夠完成貼標的產(chǎn)品范圍就越大，越受生產(chǎn)廠家的歡迎。2.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計本文設(shè)計的是一種能夠在不同規(guī)格的方形瓶上粘貼標簽、可調(diào)節(jié)的直線式自動貼標機，根據(jù)貼標機的功能需求分析，對每一個功能分塊具體地設(shè)計分析能夠?qū)崿F(xiàn)瓶裝產(chǎn)品的供送、標簽的傳送、瓶裝產(chǎn)品以及標簽粘貼過程的裝置。分析制定工藝過程是設(shè)計一臺貼標機過程中最基礎(chǔ)的部分，工藝過程的合9理性將在極大程度上影響貼標機的結(jié)構(gòu)、尺寸、運動規(guī)律及工作流程等。本次設(shè)計的是直線型的貼標機，經(jīng)分析，貼標工序如下：圖 2-1 貼標工序圖確定貼標工序后，就要根據(jù)貼標機的功能要求、大體工藝流程以及貼標的工序?qū)①N標機分塊結(jié)構(gòu)化，分成以下四部分：成 品圖 2-2 貼標機的機構(gòu)方塊圖根據(jù)機構(gòu)方塊圖，完成每個機構(gòu)的設(shè)計以及合理安排機構(gòu)間的排列位置。因為各部分裝置的排列順序及位置在很大程度上影響了整臺貼標機的工作行程及生產(chǎn)效率和時間。2.3 主要組成裝置的方案設(shè)計(1) 傳動裝置傳動裝置是整臺貼標機上最長的裝置，是粘貼標簽設(shè)備的重要動力組成機構(gòu)。本次設(shè)計主要是采用以鏈傳動的形式來達到對方形瓶子進行傳送的目的，因為與帶傳動相比，鏈傳動具有強度高的特點，能承受比較重的物體，且傳動功率比較的穩(wěn)定。鏈傳送帶傳動時，鏈條不會在傳動的過程中發(fā)生彈性的滑動或者是打滑的情況，具有較為準確且穩(wěn)定的平均傳動比使整個裝置的工作性能傳送瓶子 供送標簽 粘貼標簽 送出成品供 瓶 裝 置分 瓶 裝 置壓 瓶 裝 置 貼 標 裝 置10更加的可靠、效率更高；鏈傳動還可以對比較大比較重的物體進行大功率的傳送，作用在工作軸上的壓力比較??；在相同工作情況下傳動的尺寸可以將機械裝置設(shè)計的更加精巧；能夠工作在灰塵較多、溫度較高甚至是由污染的惡劣環(huán)境，但瞬時的鏈轉(zhuǎn)動速度以及瞬時的傳動比并不是常數(shù)，所以在傳動平穩(wěn)性方面鏈傳動做的比較差，而且商品在被生產(chǎn)的過程中，會因為工件間的撞擊產(chǎn)生噪聲 12。因為鏈傳送帶中的每一個鏈節(jié)都是具有一定的剛性的，因此在鏈傳送帶運動的過程中會引起一種多邊形效應，這也就是屬于運動的不均勻性質(zhì)，而這種運動獨特的性質(zhì)會引起鏈傳動時的瞬時傳動比的變化，還會引起設(shè)備的振動，所以在選擇鏈傳動的參數(shù)時一定要謹慎地考慮鏈傳送帶的這種特性。同時，為了起防止瓶子在傳送時發(fā)生掉落現(xiàn)象，在鏈傳送帶的兩側(cè)安裝防護欄，該防護欄是由 T 形座、支架鎖定握輪、U 形支架、前側(cè)導向圓棒以及內(nèi)牙連接棒組成。(2) 分瓶裝置綜合貼標機的功能需求，本文在貼標機上設(shè)計安裝一種分瓶裝置，起到將方形瓶間等距分開的作用。在研究設(shè)計中，共有兩種設(shè)計方案，方案分別如下：圖 2-3 分瓶裝置方案一方案一中分瓶裝置的原理利用有方形缺口的圓盤的轉(zhuǎn)動將右側(cè)的方形瓶放到左側(cè)的連傳送帶上，因為圓盤是勻速運動的，所以被放到左側(cè)的瓶子是等距的，這樣就起到了分瓶的作用。11圖 2-4 分瓶裝置方案二方案二的分瓶裝置中，方形瓶首先經(jīng)過橡膠輪，由于橡膠輪子的距離略小于瓶身的寬度，利用橡膠輪的摩擦力，將瓶子與瓶子之間會等距地分開，且瓶身的方向自動地調(diào)整成平行于鏈傳送帶傳動的方向。橡膠輪子后面有成對的鏈傳送帶，鏈傳動帶的間距約等于瓶身的寬度。鏈傳送帶上的每個瓶子都經(jīng)過這個分瓶的過程，達到多個方形瓶成一直線等距離向前運動的現(xiàn)象，便于接下來貼標裝置對瓶子進行粘貼標簽的動作。經(jīng)綜合分析，本文選用的是方案二，利用摩擦力將瓶子分隔開的分瓶裝置。理由如下：方案一看起來操作較方案二更為簡單，但是卻存在很多不足的地方，比如說圓盤中用來傳送瓶子的開口大小，圓盤與傳送帶間的配合以及傳送到左邊后瓶子還會有一定的慣性，瓶子會不會因為慣性的作用歪倒等問題，而方案二就不存在這些情況，而且最主要的一點是，方案二的分瓶裝置可以根據(jù)不同規(guī)格的方形瓶進行間距的調(diào)劑，使整臺貼標機更加通用化，更符合廠商的生產(chǎn)需求。(3) 壓瓶裝置本次研究設(shè)計的貼標裝置能夠適用于具有相同特點的各種規(guī)格的瓶子，所以想辦法增加調(diào)節(jié)裝置能夠滿足不同規(guī)格瓶子的粘貼要求，使之成為通用的生產(chǎn)機械。壓瓶裝置的功能需求是在實現(xiàn)貼標動作的這一階段能夠?qū)⑵可w牢牢壓住。12大體的設(shè)計思路是：在壓瓶裝置中與瓶蓋相接觸的部分設(shè)計為傳送帶，傳送速度與鏈傳送帶速度相等，達到迫使方形瓶緊緊地壓在兩傳送帶之間做勻速直線運動。圖 2-5 壓瓶裝置機構(gòu)方塊簡圖(4) 貼標裝置貼標裝置顧名思義是用來在瓶身上粘貼標簽的裝置。供標與貼標裝置是本次設(shè)計的整臺貼標機中最為核心的技術(shù)，這部分裝置的好壞會在極大的程度上影響整臺貼標設(shè)備粘貼標簽的精確程度。貼標裝置的功能需求是能夠有時間間隔連續(xù)地供送標紙，內(nèi)含將不干膠標簽剝離標紙和撫平標簽的裝置 13。大體方案如圖：瓶子的傳動方向圖 2-6 貼標裝置機構(gòu)方塊簡圖高度調(diào)節(jié)裝置動力傳動與傳 送 帶方形瓶收取標簽的裝置 供送標簽的裝置撫平標簽的裝置剝標和貼標的裝置鏈 傳 送 帶標簽簽方形瓶標 簽 標 簽13圖 2-7 標簽分布圖標簽應有一定的挺度，保證標簽在供送和粘貼的過程中不發(fā)生變形或彎曲，標簽還要保證整潔和光滑 14。剝標裝置剝離標簽的原理如下圖所示：1-標簽；2-剝標板；3- 底帶圖 2-8 標簽剝離過程示意圖圖(a)為未剝離標簽的時候，標簽只受到自身重力以及標紙支持力的作用，當標簽隨著底帶運動到剝標板的末端時，標簽開始受到底帶粘結(jié)力的作用沿著剝標板的端曲面彎曲，又由于標簽的自身挺度的作用( 見圖 2-8(b) ) ，當標簽彎曲到一定程度的時候，標簽的挺度就會克服底帶的粘結(jié)力而回彈，回彈后標簽保持著牽引速度向前移動，因為粘結(jié)力所做的功小于標簽的動能，因此標簽不再繼續(xù)向下彎曲( 見圖 2-8(c) )15 。當標簽挺度比較大時,可以換成端面半徑比較大的剝標板，同時也可以適當?shù)卦龃蟮讕Ш投嗣娴陌莵頊p少底帶和端面的摩擦，提高供標和貼標速度。反之，則需換成端面半徑比較小的剝標板來保證可靠性和剝標精度，從而達到提高工作效率的目的 16。143 貼標機的機械設(shè)計3.1 主要組成裝置機構(gòu)設(shè)計3.1.1 分瓶裝置分瓶裝置能夠?qū)⒎叫纹块g等距分開、多個方形瓶成一直線運動，本文采用的是可調(diào)節(jié)間距的利用摩擦力將瓶子分隔開的一種裝置。分瓶裝置由位于轉(zhuǎn)動裝置上部的兩個橡膠滾輪、兩個鏈傳送帶、調(diào)節(jié)間距裝置、可根據(jù)實際的瓶身的寬度來調(diào)節(jié)距離的傳動裝置以及分布在傳動裝置下方的能夠為分瓶裝置提供動力的兩臺 5IK150GU-YF 型號的電機和兩套平帶傳動裝置組成。針對方案二的分瓶裝置做了一定的完善，稱之為方案三，如下圖所示：圖 3-2 分瓶裝置方案三方案二的缺點是需要人為的手工矯正分瓶裝置的兩邊，是他們均平行于傳送帶，這樣不光增加了工人的手工量，還會存在一定的誤差。最重要的是，方案二中缺少固定裝置，所以經(jīng)改良后形成方案三。15分瓶裝置中的調(diào)節(jié)分瓶裝置兩側(cè)相對于待貼標的方形瓶的瓶身寬度的調(diào)節(jié)裝置中，有橡膠輪和傳送帶，橡膠輪子的距離應該略小于瓶身的寬度，成對的橡膠輪子后面有成對的鏈傳送帶，而鏈傳動帶的間距應大于瓶身的寬度。方形瓶經(jīng)分瓶裝置后，瓶子與瓶子之間會等距地分開，瓶身的方向自動地調(diào)整成平行于鏈傳送帶傳動的方向，鏈傳送帶上的每個瓶子都經(jīng)過這個分瓶的過程，達到多個方形瓶成一直線等距離向前運動的現(xiàn)象，便于接下來貼標裝置對瓶子進行粘貼標簽的動作。圖 3-3 分瓶裝置動力傳動圖3.1.2 貼標裝置在貼標機的使用中，是否能準確粘貼標簽以及是否能長時間連續(xù)的貼標是貼標機的兩大重要指標 17。貼標精度就是在貼標容器上的位置精度 18。該裝置的工作流程是供送標簽的卷軸圓盤上成卷的標紙在電機的作用下勻速供出標簽貼紙，供送出標紙以后，途中經(jīng)過多個中間滾子的傳導使標紙到另一個收標圓盤上，而在這個過程中張緊力幾乎是恒定不變的，途中貼標紙會經(jīng)過撥標板，撥標板不動，標簽在運動，所以標紙和撥標板之間會產(chǎn)生相對運動，不干膠標簽就在這樣的情形下漸漸地被剝離開來，而此時剝離的一部分的標簽和勻速運動的方形瓶就會產(chǎn)生相對運動，使得標簽虛浮地粘貼在瓶身上，而貼標裝置的附近有一個可任意調(diào)整角度的毛刷，方形瓶在毛刷的作用下，使標簽更加牢固的粘貼在方形瓶的瓶身上，最后方形瓶會繼續(xù)地在鏈傳送帶上做勻速直線運動直到掉落到收集裝置中。供標、貼標裝置主要由供送標簽的載臺、眾多的滾子（多個中間滾子的傳16動，可以使貼標紙的張力保持恒定并勻速運動 19-20)、供標卷取圓盤、收標卷取圓盤、高度調(diào)節(jié)裝置、兩個電機、兩個 90錐形傳動的減速器、剝標板以及毛刷組成。供標載臺上有 18 個圓孔，其中 4 個用于裝配高度調(diào)節(jié)的裝置，一個用于安裝撥標板，1 個安裝供標卷取圓盤，一個用于安裝收標卷取圓盤，剩下的11 個用來安裝滾子。圖 3-4 貼標裝置 圖 3-5 貼標裝置標簽傳送路線圖高度調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計高度調(diào)節(jié)裝置是由內(nèi)波手輪、調(diào)整座軸承固定塊、角度調(diào)整轉(zhuǎn)動軸、上下調(diào)整螺桿、上下調(diào)整滑桿以及上下調(diào)整軸承座組成的。人工轉(zhuǎn)動內(nèi)波手輪的手柄達到調(diào)節(jié)供標載臺的高度的目的，滿足生產(chǎn)的產(chǎn)品對商標粘貼高度的要求。17圖 3-6 高度調(diào)節(jié)裝置3.1.3 壓瓶裝置該裝置在整個粘貼標簽的過程中必不可少，起到了十分重要的作用，因為為使本次研究設(shè)計的貼標裝置能夠適用于具有相同特點的各種規(guī)格的瓶子，所以想辦法增加調(diào)節(jié)裝置能夠滿足不同規(guī)格瓶子的粘貼要求，使之成為通用的生產(chǎn)機械，而壓瓶裝置就是為此應運而生的。壓瓶裝置主要有電機(5IK150GU-YF 型號)、減速器 (90錐齒輪傳動減速器)、三個平帶傳動裝置以及用來調(diào)節(jié)高度的裝置組成。它的整體結(jié)構(gòu)采用的是與連桿機構(gòu)的形式，可根據(jù)瓶子的高度進行相關(guān)高度的調(diào)節(jié)，而研究并設(shè)計了壓瓶裝置的主要目的是防止由于瓶子本身的質(zhì)量過小而致使在粘貼標簽的過程中瓶身會偏離軌跡，如此會出現(xiàn)標簽粘貼不牢或者粘貼不上貼紙的情況，保證標簽能夠平整，不會起皺。壓瓶裝置與瓶蓋相接觸的部分采用平帶傳送，該平帶的傳動速度等于與用于傳動瓶子的鏈傳送帶的傳送速度。18圖 3-7 壓瓶裝置高度調(diào)節(jié)示意圖3.2 整體機械設(shè)計將上面所設(shè)計的貼標機的主要組成裝置按照各部分的功能合理有序地安排機構(gòu)間的排列位置，再進行細節(jié)上的優(yōu)化，完成整臺裝置，如下圖所示：圖 3-8 貼標機19該貼標機的工作原理如下：(1) 方形瓶在鏈傳送帶的作用下進行勻速地向前運動，鏈傳送帶是由電機帶動輸入主動鏈輪運動進而產(chǎn)生的運動，鏈傳送帶的兩側(cè)有緊固裝置作為防護欄來防止方形瓶在做勻速運動的過程中發(fā)生掉落現(xiàn)象。(2) 方形瓶會經(jīng)過分瓶裝置，經(jīng)分瓶裝置后，瓶子會等距離地分開且瓶身自動地擺好角度( 此時瓶身的方向應該是平行于鏈傳送帶傳動的方向)，多個方形瓶成一直線等距離向前運動，便于接下來貼標裝置對瓶子進行粘貼標簽。(3) 方形瓶會經(jīng)過壓瓶裝置，壓瓶裝置是能夠根據(jù)不同規(guī)格瓶子的尺寸進行調(diào)節(jié)高度的裝置，壓瓶裝置里面的傳送帶會牢牢地壓住瓶蓋，起到穩(wěn)定瓶子的作用，以防瓶子在粘貼標簽的過程中發(fā)生歪斜而導致貼標精確度的降低，壓瓶裝置內(nèi)帶傳動的速度與鏈傳送帶的速度相同。(4) 瓶子經(jīng)過貼標裝置，在貼標裝置中完成粘貼標簽的動作。在該裝置中，用來供送標簽的卷軸圓盤上成卷的標紙在電機的作用下勻速送出商品所需的標紙，送出標紙后，經(jīng)過多個中間滾子的傳導到另一個收標圓盤上，途中標紙會經(jīng)過撥標板，撥標板是靜止不動的，而標簽卻在運動，所以由于標紙與撥標板的相對運動，不干膠標簽會漸漸地被剝落下來，而此時剝落的一部分的標簽和勻速運動的方形瓶會產(chǎn)生相對運動，使得標簽虛浮地粘貼在瓶身上，貼標裝置的附近會有一個可任意調(diào)整角度的毛刷，方形瓶在經(jīng)過毛刷對標簽施加壓力后，迫使標簽更加牢固地粘貼于瓶身。值得一提的是，為了能夠極大限度地提高該貼標機粘貼標簽的精確度，可以在貼標裝置中安裝一個傳感器，利用傳感器來準確讀取標簽的位置，使標簽位置精度要求達到1mm 以內(nèi)，滿足生產(chǎn)廠家高規(guī)格、高精度地生產(chǎn)。(5) 方形瓶會繼續(xù)地在鏈送帶上做勻速直線運動至人為放置的收集裝置中。204 貼標機的設(shè)計參數(shù)與校核4.1 電機的選擇(1) 電機類型的選擇隨著全數(shù)字式的交流伺服系統(tǒng)問世，交流伺服電機越來越廣泛地應用于數(shù)字控制系統(tǒng)之中。然而，在國內(nèi)的數(shù)字化控制系統(tǒng)中，步進電機的應用也十分廣泛。因此，為了適應數(shù)字控制的發(fā)展，控制系統(tǒng)中常常采用步進電機或伺服電機作為電動機為設(shè)備提供動力 21。雖然兩種電機在控制的方式上均由脈沖串和方向信號控制，但在使用性能和應用場合上存在著比較大的差異。本文將伺21服電機與步進電機的性能進行了比較。兩種電機控制的精度不同 。兩相混合式步進電機的步距角一般是 1.8和0.9，五相混合式的步進電機步距角一般是 0.72 和 0.36，還有一些性能較為高端的步進電機細分后步距角更小。 交流伺服電機的控制精度則是由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。兩種電機的低頻特性不相同 。步進電機在低速時容易出現(xiàn)低頻振動的現(xiàn)象。振動頻率是與負載情況以及驅(qū)動器的性能有關(guān)，一般認為電機的振動頻率是空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)是非常不利的。當步進電機低速工作時，一般應采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，比如在電機上加阻尼器或者是在驅(qū)動器上采用細分技術(shù)等。而交流伺服電機運轉(zhuǎn)則是非常的平穩(wěn)，即使在低速運轉(zhuǎn)時也不會出現(xiàn)振動的現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)有共振抑制的功能，可以涵蓋機械的剛性不足的缺點，且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能(FFT)，可以檢測出機械的共振點，便于系統(tǒng)的調(diào)整。矩頻特性不同 ， 步進電機的輸出力矩隨著轉(zhuǎn)速的升高而下降，并且在具有較的高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，因此其最高的工作轉(zhuǎn)速一般在 300600RPM。交流伺服電機是恒力矩輸出，即在額定轉(zhuǎn)速(一般為 2000RPM 或 3000RPM)范圍內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上是恒功率輸出。 過載能力不相同。步進電機一般不具有過載的能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以山洋交流伺服系統(tǒng)為例，它有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載的能力，最大轉(zhuǎn)矩是額定轉(zhuǎn)矩的二到三倍，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機沒有類似的能力，在選型時為了克服慣性力矩，通常需要選取有較大轉(zhuǎn)矩的電機，但是機器在正常工作時不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便會出現(xiàn)力矩浪費的現(xiàn)象。 速度響應性能不同，步進電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速(一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn))需要 200400 毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以山洋 400W 交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速 3000RPM 僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合 22。 綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。所以本次課題22選用伺服電機。(2) 電動機功率的選擇工作機所需的有效功率為：(4-1)kw75.1)0/157(10/ FvPW(3) 電機所需功率為設(shè) 、 、 、 、 分別為傳送帶、滾動軸承、圓柱齒輪（8 級精度)、12345彈性聯(lián)軸器、卷筒的效率，由參考資料查得=0.96， =0.98， =0.97， =0.99， =0.96，則傳動裝置的總效率為：12345(4-2) 79.06.97.09.8.0962454123 (4-3)kw41)/1(/wdP3、電動機轉(zhuǎn)速的選擇選擇常用的轉(zhuǎn)速為 1450/1720r/min。4、電動機型號的確定選用 5IK150GU-YF 型號，額定功率 25W。4.2 同步帶的設(shè)計參數(shù)與校核同步帶有以下的幾個特點：(1) 傳動比較準確，工作的時候沒有滑動現(xiàn)象，而且具有穩(wěn)定的傳動比；(2) 傳動時比較平穩(wěn)，具有緩沖和減振的能力，噪聲還很低；(3) 傳動的效率較高，最高能夠達到 0.98，節(jié)能效果非常的明顯；(4) 維護保養(yǎng)起來非常的方便，不需要潤滑，況且維護的費用還很低；(5) 速比范圍比較大，通常可以達到 10，最高線速度可達 50m/s，具有很大的功率傳遞范圍，通?？梢赃_到幾瓦到幾百千瓦；(6) 能夠使用在長距離的傳動中，中心距可達 10 米以上；(7) 沒有污染，能夠在工作惡劣的環(huán)境下正常的工作。同步帶傳動設(shè)計：已知： ，每天一班制工作。1min,/r718,kw39.5nPd23(1) 確定計算功率 ：由每天工作 8 小時查文獻得工作情況系數(shù)。caP取 ，0.1AK(4-4)kw39.5.01dKAca(2) 選擇同步帶的帶型根據(jù)算出的 和 選用 L 型帶。caP1n(3) 確定帶輪基準直徑并驗算帶速初選小帶輪的基準直徑：根據(jù) L 型帶，取小帶輪的基準直徑 m501d所以可知：(4-5)12di，驗算帶速：(4-6)s/m8.1067501nvd所以 ，故而帶速適合。 s/m5s/1(4) 確定帶傳動中心距和帶的基準長度并驗算包角確定中心距 a，并選擇 V 帶的基準長度 dL由 得 ，所以取210217.0dd10a7m90a根據(jù)文獻計算帶所需的基準長度：(4-7)3842021210adaLdd查選取機械手冊的基準長度為 m3dL計算實際中心距及其變動范圍：(4-8)15200da中心局的變動范圍：(4-9)m5.130.7maxindL(5)驗算小帶輪上的包角 ：124(4-10) 1203.69.5718012ad所以包角適合。(6)確定帶的初拉力由表得 L 型帶的單位長度質(zhì)量 。m/kg105.q(4-11)N56.1422min0 qvzKPFca(7)計算壓軸力(4-12)7.2sin21m0inzp(8)主要設(shè)計結(jié)論：選用 L 型同步帶，帶基準長度為 310mm，帶輪基準直徑。m50,21dd5 結(jié)論本文研究并設(shè)計了一款能夠針對不同方形瓶進行快速高精度粘貼標簽的貼標機，在現(xiàn)實生活中能夠應用到各種不同的領(lǐng)域，比如可以生產(chǎn)醫(yī)學上專用的方形藥瓶，也可以對像藍月亮洗衣液這種瓶身本身具有較小弧度的比較日常的生活用品，還可以對有平面的電子產(chǎn)品進行貼標簽等等。這階段設(shè)計貼標機主要完成的工作有：(1) 借鑒文獻中有關(guān)貼標機的理論性知識及設(shè)計思想對目前的貼標設(shè)備進行設(shè)計與研究完成了貼標機大體方案的設(shè)計；(2) 將整臺貼標機按照功能分塊劃分，完成了分瓶裝置、傳動裝置、壓瓶裝置和貼標裝置的詳細設(shè)計；(3) 利用軟件對貼標機進行三維造型，并繪制總裝配圖及部分零件圖。本次的任務雖然只是設(shè)計了針對一類型號的方形瓶進行貼標簽的貼標設(shè)備，但是經(jīng)過了大量地閱讀分析以及對現(xiàn)今市面上存在的半自動生產(chǎn)線的對比，極大地增長了對貼標行業(yè)的認識。按照課題要求根據(jù)瓶子的形狀以及商品標簽的25特性獨立設(shè)計了能夠自動完成粘貼標簽動作的設(shè)備，并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化已經(jīng)設(shè)計出來的機構(gòu)，學懂弄通并鞏固機械領(lǐng)域的相關(guān)聯(lián)的知識點。本次的設(shè)計方案完成的較為圓滿，但是由于經(jīng)濟時間等各方面因素的影響與限制，僅僅是完成了能夠滿足針對方形瓶的粘貼標簽功能上的研究與設(shè)計，在貼標機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)上還需要進一步的優(yōu)化和提高。本次設(shè)計的貼標機械存在不足之處。首先，需要人為的手工將待貼標的產(chǎn)品放到鏈傳送帶上或讓貼標機直接連接到生產(chǎn)產(chǎn)品機械的出口處，而且未設(shè)計已經(jīng)貼好標簽產(chǎn)品的收集機構(gòu)，需要以手工操作的方式將已貼好標簽的產(chǎn)品拿到指定的收納箱內(nèi)，或者若是待貼標的瓶子本身具有良好的硬度或者由不易損壞的材料制成的，也可以直接在鏈傳送帶的另一邊放置一個收納箱。因此，在以后的設(shè)計工作中，逐步完善該貼標機，并且為符合未來機械行業(yè)的發(fā)展趨勢，將電子、機器人等技術(shù)應用到貼標行業(yè)中去，使貼標機朝著更加智能化的方向發(fā)展。26參考文獻1 潘松年包裝工藝學M.第二版印刷工業(yè)出版社,2004.2 張芙蓉.高精度貼標機中影響貼標精度的因素分析J.輕工機械,1997, 6 (4) : 9-11.3 張敏.標簽在包裝設(shè)計中的應用研究D.西安:西安理工大學,2008.4 楊曉清.包裝機械與設(shè)備M.北京:國防工業(yè)出版社,2009.5 Glenn Davis. Introduction to Packaging Machinery. USA: Packaging Machinery Manufacturers Institute(PMMI),1997.6 羅耀武中國貼標機的歷史與現(xiàn)狀及其在國際市場中的地位N消費日報,2006-10-16.7 劉筱霞.包裝機械M.北京:化學工業(yè)出版社,2007.8 Walter Soroka Fundamental of Packaging Technology (Third Edition).USA:Institute of Packaging Professionals(IoPP),2002.9 佚名.我國食品飲料包裝自動化現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢J.中國包裝工業(yè),2008 ,25 (12):34-35.10關(guān)言.我國食品包裝機械科技走勢J.中國包裝工業(yè),2006,13 (7) : 5-7.11黃穎為.包裝機械結(jié)構(gòu)設(shè)計M.北京:印刷工業(yè)出版社,2007.12孫靜.全自動氣動貼標機的研究與開發(fā)D.南京 :南京理工大學,2003.13李勃聽,陳建華,姚克檢.不干膠標簽用膠黏劑分析J.印刷技術(shù),2009 ,8 (1) : 33-46.14許書揚,許俊浩.模內(nèi)貼標的特點與應用J.塑料包裝,2005 20 (15) : 3-12.15滕燕,李小寧氣動全自動貼標機的研究與開發(fā)J中國制造業(yè)信息化,2004(12):118-120.16伍志祥. 自動取標貼標機的關(guān)鍵技術(shù)研究與設(shè)計D. 江南大學, 2013.17趙化啟.ZDTB-L1 型智能貼標機系統(tǒng)設(shè)計與模型分析J.林業(yè)機械與木工設(shè)備,2007, 17 (6):35-41.18王雅先,尉富恩.貼標質(zhì)量的研究J.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟, 2004, 28 (13) : 11-25.19孫智慧,岳亞東.卷帶包裝材料連續(xù)供送恒張力控制系統(tǒng)的設(shè)計J.農(nóng)業(yè)機械學報,200613 (8)208-210.20楊綺云，李為濤.貼標機供標機構(gòu)的動力學分析與控制系統(tǒng)設(shè)計J.包裝工程,2006 ,16(5):45-47.21張聰.自動化食品包裝機M.廣州:廣東科技出版社,2003.22FANUC DC SERVO MOTOR M Series DESCRIPTIONS, Japan