毕业设计-不干胶自动贴标机的设计论文分析.doc
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1、摘要摘要:分析了贴标机设计的技术要求和注意事项,采用履带式定位机构解决了瓶的定位问题,采用螺旋式进瓶机构,介绍了各部分的结构设计和工作及控制原理;分析了取标过程的三个工位,即上胶,滚标,夹标.分别介绍了各部分的结构设计和工作及控制原理.关键词:贴标机 履带式传送带 螺旋式 取标 AbstractThe papers analyze the technical acquirement and difficult of gluing Label machine in bottle, It solves the problem of position of label the bottle,the
2、infeeding screw rod is designed into segments,the papers introduce mechanism design and the way of control of difference parts. this paper analyses the three workplaces of pickingup process,that is gluing,labeling,gripping. The paper introduce mechanism design and the way of control of different par
3、ts.Key words: gluing label machine infeeding screw rod picking-up绪论贴标机的种类很多,功能各异,但基本原理都是相似的。自动贴标机是以粘合剂把纸或金属箔标签粘贴在规定的包装容器上的设备。 贴标机的作用:可完成平面粘贴,包装物的单面或多面粘贴,柱面粘贴,局部或全部粘贴,凹陷及边角部位粘贴等各种作业贴标机产品的型式分为直线式贴标机和回转式贴标机。贴标机的功能特点:A、适用范围广:既能实现方瓶/扁瓶(满瓶状态)的侧面(平面)单张贴标/拐角抚标,还能实现圆瓶周向定位单张/双张贴覆功能 B、独特的分料机构,确保与生产线联机使用时的可靠、有效
4、分料 C、独特的拐角扶标机构确保方瓶三侧面拐角贴标平整、不起皱 D、既能单机使用,又能与生产线配合使用中国贴标机的生产发展过程可分为三个阶段 : 一 从20世纪80年代末到1994年为第一阶段。 这个阶段主要是引进、仿制国外已淘汰的功能不全的贴标机。当时几个贴标机生产厂家只能生产贴二标 ( 颈、身标)的贴标机,一种是型号为12-2-16回转式贴标机,一种是型号为15-46回转式贴标机。这些国产机器基本上还可以满足要求。由于国产设备在功能、性能、外观和贴标质量方面与进口设备相比差距太悬殊 ,对进口设备不可能产生任何威胁。 二、从1995年至2001年为第二阶段。这个阶段是中国贴标机生产的提升阶段
5、。一是贴标速度的提升,从24000瓶/时提升到33900瓶/时,二是贴标功能的提升,从贴二标(颈、身标) 提升到贴四标,即同时可贴头、颈、身、背标。各贴标机生产企业一方面研究在原二标机上增设贴头标和背标的功能,另一方面也积极研发四标贴标机。 三、 从2002年至今为第三阶段。 这个阶段是中国贴标机技术成熟阶段,是中国贴标机历史上的一个重大转折 点。这几年,国产贴标机的生产企业在互相竞争的同时,也形成了与国外贴标机生产企业竞争的态势,在竞争中提高、在提高中发展在发展中创新,在创新中壮大,逐步完成了一个“质”飞跃。2002年9月,平航自主研制出PH400-8-8P( 生产能力50900瓶时) 的高
6、速回转式贴标机,该机在北京“2002中国国际啤酒、饮料制造技术及设备展览会” 上一亮相,立即引起了业内的轰动。2003年,平航PH4088高速回转式贴标机获4项国家实用新型专利。该项目于2004年8月在浙江金华市通过科技成果鉴定(到目前为止,仍是全国唯一通过省级鉴定的国产贴标机)。该项目荣获2005年度广东省科技进步二等奖。被列为“2005年国家重点保护项目,得到了同行的首肯。包装机械贴标机的主要产品有:不干胶贴标机,套标机,圆瓶贴标机,啤酒贴标机,半自动贴标机,全自动贴标机,自动贴标机,贴标签机,自动粘贴标签机。这些产品可完成平面粘贴,包装物的单面或多面粘贴,柱面粘贴,局部或全部圆筒粘贴,凹
7、陷及边角部位粘贴等各种贴标。不干胶贴标是近年来贴标的最常见的形式,其技术也正在飞速地提高。对生产企业而言,无论从贴标生产设备,还是从不干胶标签与待贴瓶体的本身,都将会提高更高的要求。国内外不干胶贴标机,其工作原理均大同小异,都是以标签剥离转移加滚压贴之而成,但其在控制与制造上却不尽相同。一般不干胶贴标机由标签机构、滚贴机构、输送机构、传动机构、机架和控制系统等组成。不干胶贴标机按瓶子状态分立式、卧式;按送标速度分低速、中速、高速;按被贴容器特性分圆瓶、扁瓶、方瓶、长瓶等(异形瓶在制药工业较少);按贴面要求分单面贴、双面贴;按标签特性分一般标签、透明标签。1 不干胶自动贴标机的工作原理和结构特点
8、1.1 不干胶自动贴标机的工作原理和结构特点不干胶自动贴标机的工作原理及结构特点,主要用途:本贴标机适用制药、食品、轻工、日化等行业的圆形塑料瓶、玻璃瓶等或类似物体的贴标。该机能自动完成分瓶、送标带、同步分离标签,标贴和自动打印批号,字迹清晰。工作原理及结构特点:由于该贴标机采用机电一体化的技术,选用大力矩步进电机驱动,光电控制装置、电源保护装置等先进系统,因此具有启动缓冲功能,整体灵敏度高,低速扭矩大,速度稳定,工作电压稳定,抗干拢能力强等技术特性。技术参数:贴标范围:20mm-100mm 生产能力:80-200瓶/分(打印批号:80-160瓶/分)标签规格:标签卷筒芯内径:76mm, 标签
9、宽度:20-100mm 标签卷最大外径:30mm, 标签长度:30-200mm 电源: 220V 50Hz 功率: 250W 外形尺寸:182011001500mm 1.2 贴标机的结构和组成图1为贴标机的组成原理框图,整机结构由五大部分组成:贴标头、履带式传送带、上瓶机构、底座支架、单片微型计算机控制系统。贴标头主要用于安装步进电机、送纸机构、回纸机构、张紧机构、不干胶标带、压标装置、出标装置、控制装置,完成标带的输送与控制。瓶数数量单片微型计算机(主控)蜂鸣器控制贴标头光点传感器步进电机驱动送纸机构回纸机构张紧机构不干胶标签带压标装置出标装置控制装置标签定位检测输送带中有无待贴瓶检测输送带
10、中瓶是否到达标签位置上瓶机构带有定位机构的履带式传送带主驱动电机底 座速度控制图1 贴标机的组成原理带有定位机构的履带式传送带主要用于安装主驱动电机、上瓶机构、装有定位机构的履带板、检测定位机构是否到位的光电传感器的微调机构,完成瓶的定位和输送。上瓶机构是由链传动带动分瓶轮,通过滑道保证连续、同步上瓶的机构。单片微型计算机控制系统由硬件和软件两部分组成。要完成贴标系统的控制、计数和报警。底座支架主要起连接支承贴标头、带有定位机构的履带式传送带的作用及实现贴标头的上下、左右调整作用。(1) 如何保证瓶的定位精度是设计的技术关键,采用夹持定位法,利用随行夹具解决了瓶的定位精度难度。(2) 为了提高
11、贴标速度,既要在瓶匀速运行中进行贴标,又要保证贴标的位置精度。(3) 对于瓶的定位、上标、贴标等几个工位必须保持严格的相位关系,这种关系一旦失调,将使贴标的位置不准,造成大量废品。(4) 为了保证贴标机能够连续地独立工作,不仅要保证连续地将瓶送上传送带,而且要保证上瓶与传送带中的随行夹具同步和传送带中瓶口方向的一致。2 不干胶贴标机的贴标过程取标机构简图如图2所示标板轴12沿转台1l周向均布,并随转台一起转动每根标板轴的上端装有与标纸对应的标板6,下端装有小齿轮4和扇形齿轮5小齿轮与标板轴采用键联接,扇形齿轮通过轴承空套在标板轴上滚子在半径变化的凸轮槽中滚动,带动扇形齿轮绕标板轴摆动,扇形齿轮
12、与相邻某侧标板轴上的小齿轮相啮合,而小齿轮与标板同轴,从而使标板摆动贴标机工作时,转台以角速度 顺时针匀速转动,标板在凸轮控制下相对转台运动标板的运动便构成了取标机构工作的各种状态首先,标板通过与胶辊相接触而在表面抹上一层胶水;然后,有胶水的标板滚过标盒,将一张标纸吸附在表面;最后,夹标转鼓的夹指将标纸从标板上揭下来这也是取标过程的三个工位:上胶,滚标,夹标其中,上胶工位要求标板在通过胶辊时,标板表面与胶辊表面间隙均匀,间隙即为胶水膜的厚度,即两者在任何时刻都是无接触的纯滚动状态,在接触点(实际上隔一层胶水膜)上,两者的线速度必须相等;滚标工位要求标板在通过标盒时,标板圆柱面在标纸平面上作无滑
13、动的滚动,使标纸能平整地粘贴在标板上;图2 取标结构简图1一滚子;2一凸轮;3一标盒;4一小齿轮;5一扇形齿轮;6一标板;7一胶辊;8一夹指;9一夹标转鼓;10一海绵;11一转台;12一标板轴夹标工位要求夹标转鼓的夹指能将标签从标板上顺利、平整的掀下来,标板与标纸之间应无滑动的分开。3 不干胶自动贴标机的总体设计3.1 贴标头的设计图3是贴标头结构原理图,贴标头由盘式标带的架带、送带、收带、刹带、出标机构组成,采用间歇运动方式。每一个瓶到达贴标位置时,标带自动运行一步,让标准确地贴在瓶上。贴标的位置精度由三个光电传感器联合控制:光电传感器2用于检测输送带中是否有瓶,光电传感器1用于检测标的定位
14、,光电传感器3用于检畏I输送带中瓶是否到达贴标位置。图3 贴标头结构原理图1一弹簧 2一标带纸盘 3一光电传感器2 4一标带回纸盘 5一偏心压辊 6一送纸辊 7一出标板 8一压标辊 9一光电传感嚣1 10一导纸管 11一贴标数星示窗口 12一标带张紧压块 l3一标带张紧导纸管 l4一标带 l5一加纸管标带的传动,选用了步进电机带动送纸辊,依靠偏心压辊与送纸胶辊同的挤压力所产生的摩擦力带动标带运行,同时,步进电机通过带传动带动标带回纸盘收回废纸带。由于贴标时送纸辊每次贴标转过的角度基本一致,而标带回纸盘的直径逐渐由小变大,为了避免纸带张力过大把纸带拉断或影响标带的定位精度,设计中我们采用了摩擦打
15、滑结构,保证了送纸辊与标带回纸盘之间的张力在整个贴标过程基本不变。由于步进电机有四大优点:一是转速可调,简化了变速箱和传动机构;二是步进电机具有同隙运动的准确性, 在高速运行时也有良好的制动响应;三是在失电时有自锁功能;四是它的驱动器易于与微机接口,可以实现连续控制和微调。由光电传感器l控制每次贴标后步进电机的制动,可以保证标的停止位置一致,从而保证了贴标时标签的运行速度一致。为了避免贴标带松弛造成光电传感器l定位不准,影响贴标的位置精度,增加了标带张紧压块机构。这样就使送纸辊与标带张紧压块同的贴标带始终具有一定的张力,从而保证了光电传感器l的定位精度。架纸管与标带纸盘轴间通过杠杆机构构成摩擦
16、刹带机构,当标带运行时,在张力的作用下架纸管绕支点转动使刹带机构松开,标带纸盘绕轴转动使标带放松张力减小,在弹簧力的作用下又使架纸管绕支点反向旋转将标带纸盘刹住,避免了标带纸盘在惯性力的作用下继续运转使标带过分松弛影响贴标精度。通过调出标板的角度可以改变标的输出角度,以便改变标与瓶的接触点和标在压标辊的作用下水平方向的运行速度与输送带的运行速度相匹配,保证贴标位置的前后一致性。3.2 履带式传送带的设计履带式传送带为传送瓶的机械主体,每节履带板上都装有一套瓶定位夹具。图4为夹具的结构原理图。这种结构可以保证瓶在平稳运行中具有较高的定位精度。定位夹具由两个定位夹块、两个推板、两个支座、两个推杆、
17、一个复位弹簧的对称结构组成。由于小型异形瓶的关键尺寸为几个型面的夹角,而且贴标签时既要保证贴标表面水平,又要保证贴标表面中线位置不变,为此我们设计了对称定位夹块。所设计的定位夹块,为了满足贴标表面水平,我们根据瓶的夹角设计了夹块的锥角;为了防止夹紧时瓶的转动,我们通过大量的调研和试验,确立了一个符合瓶角度的定位块角度;为了保证瓶在每一个夹具中位置的一致性,我们在履带板的设计时增加了竖直立板,并在安装中保证了每个履带板上定位支座轴孔中心线与立板平行且与立板距离误差不超过0.05mm。这样在定位夹块夹紧力的作用下使瓶的底部与立板接触,保证了瓶在每个履带板中的前后位置精度。从而满足了夹紧时瓶的定位要
18、求。图4 夹具结构原理图1-定位夹块 2-定位推杆支座 3-定位块推板 4-定位推杆 5-复位弹簧 6-履带板履带式传送带由交流调速电机驱动双链条传动履带板固定在链条上随链条一起运动通过托链机构保证了履带板在上面时上表面水平。每对定位支座分别固定在一个履带板上,以定位支座为导向利用一对渐近渐扩凸轮的渐进部分推动定位推杆,定位推杆推动定位推板带动定位夹块一起运动实现瓶的定位夹紧;利用渐近渐扩凸轮的直线部分实现瓶在定位夹紧状态下的贴标过程;进入渐近渐扩凸的渐扩部分在复位弹簧的作用下推动定位推板带动定位夹块和定位推杆一起向外运动将瓶松开完成贴标过程。从而满足了贴标过程在连续匀速运动下完成。3.3 上
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