【正文】 運(yùn)動(dòng)規(guī)律，簡(jiǎn)化貼標(biāo)機(jī)傳動(dòng)裝置，合理安排貼標(biāo)機(jī)各機(jī)構(gòu)的布局，使所設(shè)計(jì)的貼標(biāo)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，所占空間位置小，使用方便。 工藝分析選擇和擬定工藝過程是貼標(biāo)機(jī)設(shè)計(jì)第一階段的任務(wù)，是貼標(biāo)機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。工藝過程方案是否合理和先進(jìn)，將直接影響所研制的貼標(biāo)機(jī)結(jié)構(gòu)、外形尺寸、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式和貼標(biāo)質(zhì)量。下面對(duì)所研制的貼標(biāo)機(jī)的具體工藝進(jìn)行分析。本貼標(biāo)機(jī)為全自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)，其貼標(biāo)運(yùn)動(dòng)是間歇運(yùn)動(dòng)，在貼標(biāo)過程中瓶子在水平方向運(yùn)動(dòng)。根據(jù)系統(tǒng)功能需求可將整個(gè)貼標(biāo)過程分為以下五道工序，如圖22所示:圖22 工序圖在確定了貼標(biāo)工序后，制定了該貼標(biāo)機(jī)的工藝路線如圖23所示，在貼標(biāo)工位設(shè)置時(shí)，主要考慮如何減少工作行程和空程時(shí)間，提高生產(chǎn)率，簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置，使得貼標(biāo)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)緊湊。從貼標(biāo)工序圖22和工藝路線圖23分析可得: 瓶子的定位在工位1完成，送標(biāo)2和3貼標(biāo)簽操作完成，2到3之間進(jìn)行4標(biāo)簽的撫壓，在完成5成品取出，整個(gè)貼標(biāo)過程一共需要四個(gè)工位。貼標(biāo)機(jī)的一次工作過程為:(1)瓶子沿水平方向運(yùn)動(dòng)到工位1；(2)到工位2后，標(biāo)簽進(jìn)給，標(biāo)簽前端剝離出一段，由貼標(biāo)裝置將其前端固定在瓶子上:(3)貼標(biāo)機(jī)構(gòu)完成貼標(biāo)后，標(biāo)簽繼續(xù)進(jìn)給，瓶子和標(biāo)簽以基本相同的線速度運(yùn)動(dòng)到工位3，同時(shí)途中撫壓裝置將標(biāo)簽撫平、壓實(shí)，紙帶的底紙卷紙盤卷回；(4)瓶子和標(biāo)簽運(yùn)動(dòng)到工位4后，由輸送帶送到全自動(dòng)包裝生產(chǎn)線的下一個(gè)流程，封口機(jī)。分瓶，瓶子定位機(jī)構(gòu) 2，3撫壓標(biāo)簽機(jī)構(gòu)4送標(biāo)簽，貼標(biāo)簽機(jī)構(gòu) 1圖23工藝路線圖根據(jù)上節(jié)分析的貼標(biāo)機(jī)的功能、工序以及貼標(biāo)的工藝流程，可以確定貼標(biāo)機(jī)的結(jié)構(gòu)。將貼標(biāo)機(jī)分為幾個(gè)子部分，各子部分分別完成各自的功能，并協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)貼標(biāo)機(jī)功能。(1)總體結(jié)構(gòu)概述貼標(biāo)機(jī)作為自動(dòng)工作機(jī)中的一個(gè)特定的類型，它具有一般自動(dòng)工作機(jī)的基本共性，在結(jié)構(gòu)上包括驅(qū)動(dòng)元件、工作機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和自動(dòng)控制裝置系統(tǒng)四大部分。同時(shí)貼標(biāo)機(jī)也具有其自身的一些特點(diǎn)，根據(jù)本貼標(biāo)機(jī)的工藝，可將貼標(biāo)機(jī)的結(jié)構(gòu)劃分為以下幾個(gè)部分，如圖24所示:瓶子輸送機(jī)構(gòu)圖24貼標(biāo)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成方塊圖瓶子輸送機(jī)構(gòu)瓶子輸送機(jī)構(gòu)本論文主要是設(shè)計(jì)自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)實(shí)現(xiàn)功能的機(jī)械部分。主要包括標(biāo)簽的傳送和回收機(jī)構(gòu)，貼標(biāo)機(jī)構(gòu)，撫壓機(jī)構(gòu)。 如圖24所示，瓶子輸送裝置、標(biāo)簽輸送裝置、貼標(biāo)機(jī)構(gòu)、撫壓機(jī)構(gòu)都是工作機(jī)構(gòu)，工作機(jī)構(gòu)是直接地或是借助工具對(duì)加工對(duì)象實(shí)施作用，以改變加工對(duì)象的位置、狀態(tài)、性質(zhì)、尺寸和形狀的專門機(jī)構(gòu)。按自動(dòng)工作機(jī)中工作機(jī)構(gòu)所完成的工作職能的性質(zhì)區(qū)分，工作機(jī)構(gòu)又可劃分為工藝操作機(jī)構(gòu)和輔助操作機(jī)構(gòu)。圖24中所示的這幾個(gè)工作機(jī)構(gòu)都是要完成對(duì)瓶子貼標(biāo)而使用的專門機(jī)構(gòu)，其中輔助操作機(jī)構(gòu)包括瓶子輸送裝置、貼標(biāo)材料輸送和回收裝置，工藝操作機(jī)構(gòu)包括貼標(biāo)機(jī)構(gòu)和撫壓機(jī)構(gòu)。本貼標(biāo)機(jī)中選用的驅(qū)動(dòng)元件是步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)元件是為工作機(jī)提供加工及各種運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力的。瓶子輸送機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是用于將動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)從驅(qū)動(dòng)元件傳遞給工作機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功能是調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)速度或變換運(yùn)動(dòng)形式(旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)閿[動(dòng)或移動(dòng)，連續(xù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹芷诿}動(dòng)等)。由于本貼標(biāo)機(jī)使用的是伺服電機(jī)，本級(jí)的主要載荷均為輕載，主要為直線運(yùn)動(dòng)特性使得在貼標(biāo)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)中省去了許多傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因而把傳動(dòng)裝置歸入到各工作機(jī)構(gòu)中。工作機(jī)構(gòu)中的工藝操作和輔助操作可以由機(jī)器自動(dòng)完成、也可以在操作者參與下由機(jī)器來完成。在過去，貼標(biāo)工藝常常就需要操作者的參與，因而工作效率較低，本貼標(biāo)機(jī)則是一種完全自動(dòng)工作的工作機(jī)。因而本貼標(biāo)機(jī)具有以下特征:工藝操作和輔助操作，即瓶子的輸送、標(biāo)簽的輸送、貼標(biāo)、標(biāo)簽的撫壓以及成品的取出，全由貼標(biāo)機(jī)各組成裝置自動(dòng)完成；貼標(biāo)機(jī)按設(shè)定的工藝過程順序自動(dòng)地進(jìn)行工作?，F(xiàn)對(duì)其中結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的瓶子輸送裝置和貼標(biāo)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而對(duì)于屬于貼標(biāo)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的標(biāo)簽輸送裝置、撫壓機(jī)構(gòu)將在第三章中論述。(1)瓶子輸送裝置運(yùn)動(dòng)分析 瓶子輸送裝置要求可完成對(duì)瓶子的輸送和停位，并能和貼標(biāo)機(jī)的其他機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)動(dòng)作完成貼標(biāo)功能。因此它必須滿足以下功能和運(yùn)動(dòng)要求: ，瓶子可完成水平方向行程約為1800mm的運(yùn)動(dòng)。 ，具有一定的定位精度和較高的位置重復(fù)精度，若定位誤差較大，則會(huì)使標(biāo)簽不能貼在瓶子上或是不能貼在指定位置，影響貼標(biāo)質(zhì)量，而定位重復(fù)精度低，則會(huì)導(dǎo)致貼標(biāo)質(zhì)量的不穩(wěn)定 ，在標(biāo)簽前緣固定在瓶子，瓶子與標(biāo)簽的要以相同的線速度運(yùn)動(dòng)，因而要求可以方便地調(diào)節(jié)瓶子輸送裝置的運(yùn)動(dòng)速度，使之可以和標(biāo)簽輸送裝置協(xié)調(diào)動(dòng)作 通過以上分析，在瓶子輸送裝置設(shè)計(jì)時(shí)需要解決的主要有三個(gè)問題: 1)設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低的輸送裝置，完成對(duì)瓶子的運(yùn)送 2)設(shè)計(jì)瓶子的限位機(jī)構(gòu)，確保瓶子的輸送精度3）瓶子輸送裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)元件圖25瓶子輸送裝置示意圖系統(tǒng)中的瓶子為圓柱狀，底部是平面，本系統(tǒng)用的運(yùn)送方式用鏈帶式傳送。這種方式在本系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)，一般都要使用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，配以專門的托盤。如圖25所示，水平方向的驅(qū)動(dòng)元件為步進(jìn)電機(jī)。由電機(jī)帶動(dòng)帶輪從而帶動(dòng)帶直線運(yùn)動(dòng)，完成瓶子的輸送功能這種裝置結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，控制也非常簡(jiǎn)單，完全可以獲得所需要的運(yùn)動(dòng)形式，并滿足行程要求。帶傳動(dòng)為同步帶傳動(dòng)，同步帶的計(jì)算設(shè)計(jì)如下：此裝置的運(yùn)輸速率是80個(gè)/min最大瓶子的直徑是80mm，高度為200mm ，最大重量為500g帶的總長(zhǎng)為1800mm，從瓶子放置到工作臺(tái)上到貼標(biāo)簽這個(gè)動(dòng)作完成，瓶子的行程為800mm。假設(shè)瓶子是依次排成一列放置在帶上，此時(shí)帶所承受的載荷為最大值，瓶子的直徑是80mm所以n=1800/80=。從瓶子放置到帶上到貼標(biāo)簽過程結(jié)束，行程為800mm，每分鐘的額定數(shù)量是80個(gè)，所以S總 =80800=64000mm=64m。所以V =S總 /t=64/60=。由于此傳動(dòng)裝置為同步帶傳動(dòng)，所以帶所受載荷為均部載荷F=uN== ；F總 ==則 （21）— 所須電機(jī)的功率為： （22） （23）KW查表 選取SL系列伺服電動(dòng)機(jī) 。型號(hào)為70SL5C2，額定輸出功率為160W，f=50HZ 勵(lì)磁電壓為110V，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為104 ，空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速最大為1000r/min,重量為1600g。帶傳動(dòng)的方案如下圖26： 圖26 帶傳動(dòng)方案圖下面確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和機(jī)構(gòu)尺寸：（1）確定計(jì)算表8—6 KA= = = (24)（2）根據(jù)，n,由表8—9確定選用SPZ型（3）帶輪的基準(zhǔn)直徑由表8—3和8—7知主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑d=80mm因?yàn)閹鲃?dòng)為同步帶傳動(dòng)，所以d2=80mm按（8—13）35m/s (25)帶的速度合適。（4）選取帶的根數(shù)由公式8—5c，8—5d及查表8—8得=；=所以代入數(shù)據(jù)得=3。（5）計(jì)算預(yù)緊力由公式知= (26)貼標(biāo)機(jī)構(gòu)是在工位2 (見圖23 )將標(biāo)簽的剝離出的前緣貼在瓶子上，它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。主要考慮的是貼標(biāo)頭要具有一定的彈性，貼標(biāo)動(dòng)作具有一定的力度。具體結(jié)構(gòu)示意如圖27所示:圖27貼標(biāo)機(jī)構(gòu)及其貼標(biāo)頭當(dāng)瓶子經(jīng)過貼標(biāo)頭的時(shí)候，紙帶的前緣部分粘到瓶子上。3貼標(biāo)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的研究卷筒標(biāo)簽的輸送是貼標(biāo)機(jī)工作中的重要工序，其輸送精度是影響貼標(biāo)的精度的一個(gè)主要因素，決定了貼標(biāo)的質(zhì)量。因而卷筒標(biāo)簽的送標(biāo)技術(shù)是本貼標(biāo)機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。送標(biāo)動(dòng)作是通過標(biāo)簽輸送裝置的工作實(shí)現(xiàn)的，因此標(biāo)簽輸送裝置要滿足以下的基本功能和運(yùn)動(dòng)要求: ，使得標(biāo)簽卷在送標(biāo)過程中可退卷 ，使標(biāo)簽移動(dòng)指定距離 ，以確保貼標(biāo)精度 ，自動(dòng)剝離，這是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)貼標(biāo)的關(guān)鍵之一54321由此可確定標(biāo)簽輸送裝置是由以下5個(gè)裝置組成的，如圖31所示:圖31標(biāo)簽輸送裝置的組成1，標(biāo)簽卷支撐盤 2，導(dǎo)向柱裝置 3，標(biāo)簽紙回收輪 4，導(dǎo)輥組 5，標(biāo)簽剝離桿圖31中的所示的標(biāo)簽卷支撐盤1用于支撐標(biāo)簽卷，使標(biāo)簽卷保持在一定的牽引力的作用范圍內(nèi)可以松展成帶(又稱退卷)。隨著標(biāo)簽帶松展，卷筒直徑逐漸減小，卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)總是不斷加快的。為了簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一個(gè)彈簧與標(biāo)簽卷支撐盤1與其低面支撐板連接，通過彈簧施加預(yù)緊力，以避免標(biāo)簽紙帶的過度松展，同時(shí)實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽紙帶的快松、快卸，快裝和快固定。導(dǎo)向柱裝置2是用來牽引標(biāo)簽紙帶，將標(biāo)簽移動(dòng)指定的距離。導(dǎo)輥組3對(duì)標(biāo)簽帶起著承托、引導(dǎo)、轉(zhuǎn)向及校正的作用。剝離桿4的作用是使標(biāo)簽在輸送過程中，克服不干膠標(biāo)簽和標(biāo)簽紙帶之間的粘附力，完成標(biāo)簽自動(dòng)剝離。標(biāo)簽回收輪5在導(dǎo)向柱裝置2送標(biāo)的同時(shí)，將標(biāo)簽紙帶以卷筒的形式回收起來。隨著標(biāo)簽紙帶的輸送，標(biāo)簽帶回收卷的直徑越來越大，這是和標(biāo)簽送料卷相反的。若與導(dǎo)向柱裝置保持相同的角速度，其紙帶的線速度則越來越大，造成標(biāo)簽紙帶的張力越來越大，可能會(huì)導(dǎo)致紙帶被拉斷，因此導(dǎo)向柱裝置5的角速度必須小于標(biāo)簽卷的角速度。如圖31所示，標(biāo)簽紙帶一端由套在標(biāo)簽卷支撐盤1上的標(biāo)簽卷引出，另一端和紙帶回收輪5相連。在一次貼標(biāo)過程中，標(biāo)簽輸送裝置工作過程為:牽引輪2帶動(dòng)標(biāo)簽紙帶，使標(biāo)簽紙帶從標(biāo)簽卷筒上拉出，經(jīng)導(dǎo)輥組3引導(dǎo)，繞過剝離桿5，標(biāo)簽前端自動(dòng)剝離:由貼標(biāo)裝置將標(biāo)簽貼在瓶子上后，標(biāo)簽導(dǎo)向柱裝置2繼續(xù)牽引標(biāo)簽紙帶，使標(biāo)簽與瓶子以基本相同的線速度水平運(yùn)動(dòng)，在瓶子到指達(dá)定位置時(shí)，標(biāo)簽己整張貼在瓶子上，標(biāo)簽回收輪4將貼標(biāo)后的標(biāo)簽紙帶回收好。至此標(biāo)簽的一次輸送工作完成。為了較好的完成送標(biāo)工序，需要對(duì)以下三個(gè)方面深入地進(jìn)行研究，各個(gè)裝置的具體設(shè)計(jì)也是圍繞這兩個(gè)方面展開的。送標(biāo)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù):（1）送標(biāo)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)；（2）標(biāo)簽的自動(dòng)剝離技術(shù)。送標(biāo)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)在知道送標(biāo)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)后，擬定相應(yīng)的方案實(shí)現(xiàn)該運(yùn)動(dòng)，其中包括驅(qū)動(dòng)元件的選擇，采用何種傳動(dòng)方式，送標(biāo)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行元件的設(shè)計(jì)。（1）驅(qū)動(dòng)元件的選擇送標(biāo)運(yùn)動(dòng)是一個(gè)單向時(shí)走時(shí)停的間歇運(yùn)動(dòng)，在貼標(biāo)機(jī)中是利用一對(duì)牽引輪的轉(zhuǎn)動(dòng)來帶動(dòng)標(biāo)簽紙帶，因而驅(qū)動(dòng)元件的工作條件為輕載，要求其運(yùn)動(dòng)形式盡量符合牽引輪的運(yùn)動(dòng)要求，以簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置，并在低成本的前提下，能對(duì)驅(qū)動(dòng)元件的速度和位置有較好的控制。現(xiàn)代自動(dòng)包裝機(jī)中常用的驅(qū)動(dòng)元件是步進(jìn)電機(jī)，它們具有響應(yīng)快，信號(hào)檢測(cè)、傳遞、處理方便的特點(diǎn)。其中步進(jìn)電機(jī)的步距值不受各種干擾因素的影響，誤差不連續(xù)累計(jì)，控制性能好:直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)采用位置閉環(huán)控制，可以得到很高的精度。在本設(shè)計(jì)我是選用的反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。選擇步進(jìn)電機(jī)主要考慮以下幾個(gè)因素：連續(xù)工作頻率與最高起動(dòng)頻率；步距角；靜態(tài)同步力矩與頻率特性； 最大載荷慣量。此系列電機(jī)的轉(zhuǎn)子齒數(shù) m=3由該貼標(biāo)機(jī)的性能參數(shù)（前面已提），從而選擇電機(jī)所需的步距角： （31）—轉(zhuǎn)子齒數(shù) ；N—節(jié)拍數(shù)，單拍N=mm—相數(shù)為3==； （32）確定最大靜轉(zhuǎn)矩；= （33） （34）依照此參數(shù)查手冊(cè)電機(jī)的型號(hào)是55BF004。（2）送標(biāo)的執(zhí)行元件的確定系統(tǒng)中送標(biāo)執(zhí)行元件是一對(duì)牽引輪(如圖31中的裝置2所示)，它屬于滾輪式的送料機(jī)構(gòu)。它是利用牽引輪和標(biāo)簽紙帶之間的摩擦作用，帶動(dòng)紙帶達(dá)到送料的目的。為了增加牽引輪與紙帶間的摩擦力，在牽引輪上進(jìn)行滾花，以確保在輸送過程中它和標(biāo)簽紙帶之間沒有相對(duì)滑動(dòng)，為保證兩個(gè)牽引輥的運(yùn)動(dòng)速度完全相同，提高送標(biāo)精度和可靠性，確保兩輪的同步性，所以和分瓶輪步進(jìn)電機(jī)的步距角相同即電機(jī)的型號(hào)是55BF004。在此貼標(biāo)機(jī)中，設(shè)計(jì)了一塊升降板使標(biāo)簽輸送和回收裝置的所有部件都安裝在此升降板上，升降板的形狀和外形尺寸如下圖32，升降板用螺紋桿安裝在工作臺(tái)上，為了受力均勻需要對(duì)升降板的形心進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算如下：貼標(biāo)機(jī)構(gòu)所在升降板的形狀如下所示，這是一塊密度均勻的板，其形心和重心是重合的，所以可以計(jì)算其重心代替形心。將板子分成形狀規(guī)則的6塊，分別計(jì)算其重心位置：A塊的重心為A（,），其面積SA=*； B塊的重心為B（，），其面積SB=370*=； C塊的重心為C（，），其面積SC=80*=； D塊的重心為D（，），其面積SD=*150=； E塊的重心為E（，），其面積SE=*；F塊近似于一個(gè)小三角形，，因此利用三角形形心的算法可以求得ABCEDF(0,0)xy： 圖32升降板 圖33 F塊的重心為F（，），其面積SF=*；求整體形心的公式如下： （35） (36)分別將坐標(biāo)值以及面積代進(jìn)公式，可以得到： （37） （38）即此塊板子的形心坐標(biāo)為（，）。標(biāo)簽的輸送精度是影響貼標(biāo)精度的重要因素之一，直接影響貼標(biāo)質(zhì)量。如何采用一種可靠、低成本的方法進(jìn)行送標(biāo)定位，提高送標(biāo)精度是研究的主要問題之一。在送標(biāo)過程中，如果送標(biāo)誤差較大，標(biāo)簽在送標(biāo)后不能停在指定位置，