【正文】 運動規(guī)律，簡化貼標機傳動裝置，合理安排貼標機各機構(gòu)的布局，使所設(shè)計的貼標機結(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機設(shè)計第一階段的任務(wù)，是貼標機設(shè)計的基礎(chǔ)。工藝過程方案是否合理和先進，將直接影響所研制的貼標機結(jié)構(gòu)、外形尺寸、機構(gòu)的運動方式和貼標質(zhì)量。下面對所研制的貼標機的具體工藝進行分析。本貼標機為全自動貼標機，其貼標運動是間歇運動，在貼標過程中瓶子在水平方向運動。根據(jù)系統(tǒng)功能需求可將整個貼標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工序后，制定了該貼標機的工藝路線如圖23所示，在貼標工位設(shè)置時，主要考慮如何減少工作行程和空程時間，提高生產(chǎn)率，簡化傳動裝置，使得貼標機的整體結(jié)構(gòu)緊湊。從貼標工序圖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2和3貼標簽操作完成，2到3之間進行4標簽的撫壓，在完成5成品取出，整個貼標過程一共需要四個工位。貼標機的一次工作過程為:(1)瓶子沿水平方向運動到工位1；(2)到工位2后，標簽進給，標簽前端剝離出一段，由貼標裝置將其前端固定在瓶子上:(3)貼標機構(gòu)完成貼標后，標簽繼續(xù)進給，瓶子和標簽以基本相同的線速度運動到工位3，同時途中撫壓裝置將標簽撫平、壓實，紙帶的底紙卷紙盤卷回；(4)瓶子和標簽運動到工位4后，由輸送帶送到全自動包裝生產(chǎn)線的下一個流程，封口機。分瓶，瓶子定位機構(gòu) 2，3撫壓標簽機構(gòu)4送標簽，貼標簽機構(gòu) 1圖23工藝路線圖根據(jù)上節(jié)分析的貼標機的功能、工序以及貼標的工藝流程，可以確定貼標機的結(jié)構(gòu)。將貼標機分為幾個子部分，各子部分分別完成各自的功能，并協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)貼標機功能。(1)總體結(jié)構(gòu)概述貼標機作為自動工作機中的一個特定的類型，它具有一般自動工作機的基本共性，在結(jié)構(gòu)上包括驅(qū)動元件、工作機構(gòu)、傳動機構(gòu)和自動控制裝置系統(tǒng)四大部分。同時貼標機也具有其自身的一些特點，根據(jù)本貼標機的工藝，可將貼標機的結(jié)構(gòu)劃分為以下幾個部分，如圖24所示:瓶子輸送機構(gòu)圖24貼標機的結(jié)構(gòu)組成方塊圖瓶子輸送機構(gòu)瓶子輸送機構(gòu)本論文主要是設(shè)計自動貼標機實現(xiàn)功能的機械部分。主要包括標簽的傳送和回收機構(gòu)，貼標機構(gòu)，撫壓機構(gòu)。 如圖24所示，瓶子輸送裝置、標簽輸送裝置、貼標機構(gòu)、撫壓機構(gòu)都是工作機構(gòu)，工作機構(gòu)是直接地或是借助工具對加工對象實施作用，以改變加工對象的位置、狀態(tài)、性質(zhì)、尺寸和形狀的專門機構(gòu)。按自動工作機中工作機構(gòu)所完成的工作職能的性質(zhì)區(qū)分，工作機構(gòu)又可劃分為工藝操作機構(gòu)和輔助操作機構(gòu)。圖24中所示的這幾個工作機構(gòu)都是要完成對瓶子貼標而使用的專門機構(gòu)，其中輔助操作機構(gòu)包括瓶子輸送裝置、貼標材料輸送和回收裝置，工藝操作機構(gòu)包括貼標機構(gòu)和撫壓機構(gòu)。本貼標機中選用的驅(qū)動元件是步進電機，驅(qū)動元件是為工作機提供加工及各種運動的動力的。瓶子輸送機構(gòu)傳動機構(gòu)是用于將動力和運動從驅(qū)動元件傳遞給工作機構(gòu)。傳動機構(gòu)的功能是調(diào)節(jié)運動速度或變換運動形式(旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)閿[動或移動，連續(xù)運動變?yōu)橹芷诿}動等)。由于本貼標機使用的是伺服電機，本級的主要載荷均為輕載，主要為直線運動特性使得在貼標機的機械結(jié)構(gòu)中省去了許多傳動機構(gòu)，因而把傳動裝置歸入到各工作機構(gòu)中。工作機構(gòu)中的工藝操作和輔助操作可以由機器自動完成、也可以在操作者參與下由機器來完成。在過去，貼標工藝常常就需要操作者的參與，因而工作效率較低，本貼標機則是一種完全自動工作的工作機。因而本貼標機具有以下特征:工藝操作和輔助操作，即瓶子的輸送、標簽的輸送、貼標、標簽的撫壓以及成品的取出，全由貼標機各組成裝置自動完成；貼標機按設(shè)定的工藝過程順序自動地進行工作。現(xiàn)對其中結(jié)構(gòu)較為簡單的瓶子輸送裝置和貼標機構(gòu)進行設(shè)計，而對于屬于貼標機關(guān)鍵技術(shù)的標簽輸送裝置、撫壓機構(gòu)將在第三章中論述。(1)瓶子輸送裝置運動分析 瓶子輸送裝置要求可完成對瓶子的輸送和停位，并能和貼標機的其他機構(gòu)協(xié)調(diào)動作完成貼標功能。因此它必須滿足以下功能和運動要求: ，瓶子可完成水平方向行程約為1800mm的運動。 ，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，則會使標簽不能貼在瓶子上或是不能貼在指定位置，影響貼標質(zhì)量，而定位重復(fù)精度低，則會導(dǎo)致貼標質(zhì)量的不穩(wěn)定 ，在標簽前緣固定在瓶子，瓶子與標簽的要以相同的線速度運動，因而要求可以方便地調(diào)節(jié)瓶子輸送裝置的運動速度，使之可以和標簽輸送裝置協(xié)調(diào)動作 通過以上分析，在瓶子輸送裝置設(shè)計時需要解決的主要有三個問題: 1)設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單，成本低的輸送裝置，完成對瓶子的運送 2)設(shè)計瓶子的限位機構(gòu)，確保瓶子的輸送精度3）瓶子輸送裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計 驅(qū)動元件圖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)用的運送方式用鏈帶式傳送。這種方式在本系統(tǒng)中應(yīng)用時，一般都要使用步進電機進行驅(qū)動，配以專門的托盤。如圖25所示，水平方向的驅(qū)動元件為步進電機。由電機帶動帶輪從而帶動帶直線運動，完成瓶子的輸送功能這種裝置結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，控制也非常簡單，完全可以獲得所需要的運動形式，并滿足行程要求。帶傳動為同步帶傳動，同步帶的計算設(shè)計如下：此裝置的運輸速率是80個/min最大瓶子的直徑是80mm，高度為200mm ，最大重量為500g帶的總長為1800mm，從瓶子放置到工作臺上到貼標簽這個動作完成，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簽過程結(jié)束，行程為800mm，每分鐘的額定數(shù)量是80個，所以S總 =80800=64000mm=64m。所以V =S總 /t=64/60=。由于此傳動裝置為同步帶傳動，所以帶所受載荷為均部載荷F=uN== ；F總 ==則 （21）— 所須電機的功率為： （22） （23）KW查表 選取SL系列伺服電動機 。型號為70SL5C2，額定輸出功率為160W，f=50HZ 勵磁電壓為110V，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為104 ，空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速最大為1000r/min,重量為1600g。帶傳動的方案如下圖26： 圖26 帶傳動方案圖下面確定帶輪的基準直徑和機構(gòu)尺寸：（1）確定計算表8—6 KA= = = (24)（2）根據(jù)，n,由表8—9確定選用SPZ型（3）帶輪的基準直徑由表8—3和8—7知主動輪基準直徑d=80mm因為帶傳動為同步帶傳動，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）計算預(yù)緊力由公式知= (26)貼標機構(gòu)是在工位2 (見圖23 )將標簽的剝離出的前緣貼在瓶子上，它的結(jié)構(gòu)比較簡單。主要考慮的是貼標頭要具有一定的彈性，貼標動作具有一定的力度。具體結(jié)構(gòu)示意如圖27所示:圖27貼標機構(gòu)及其貼標頭當(dāng)瓶子經(jīng)過貼標頭的時候，紙帶的前緣部分粘到瓶子上。3貼標機關(guān)鍵技術(shù)的研究卷筒標簽的輸送是貼標機工作中的重要工序，其輸送精度是影響貼標的精度的一個主要因素，決定了貼標的質(zhì)量。因而卷筒標簽的送標技術(shù)是本貼標機設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)之一。送標動作是通過標簽輸送裝置的工作實現(xiàn)的，因此標簽輸送裝置要滿足以下的基本功能和運動要求: ，使得標簽卷在送標過程中可退卷 ，使標簽移動指定距離 ，以確保貼標精度 ，自動剝離，這是實現(xiàn)自動貼標的關(guān)鍵之一54321由此可確定標簽輸送裝置是由以下5個裝置組成的，如圖31所示:圖31標簽輸送裝置的組成1，標簽卷支撐盤 2，導(dǎo)向柱裝置 3，標簽紙回收輪 4，導(dǎo)輥組 5，標簽剝離桿圖31中的所示的標簽卷支撐盤1用于支撐標簽卷，使標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)。隨著標簽帶松展，卷筒直徑逐漸減小，卷筒轉(zhuǎn)動的運動趨勢總是不斷加快的。為了簡化傳動裝置結(jié)構(gòu)，設(shè)計一個彈簧與標簽卷支撐盤1與其低面支撐板連接，通過彈簧施加預(yù)緊力，以避免標簽紙帶的過度松展，同時實現(xiàn)標簽紙帶的快松、快卸，快裝和快固定。導(dǎo)向柱裝置2是用來牽引標簽紙帶，將標簽移動指定的距離。導(dǎo)輥組3對標簽帶起著承托、引導(dǎo)、轉(zhuǎn)向及校正的作用。剝離桿4的作用是使標簽在輸送過程中，克服不干膠標簽和標簽紙帶之間的粘附力，完成標簽自動剝離。標簽回收輪5在導(dǎo)向柱裝置2送標的同時，將標簽紙帶以卷筒的形式回收起來。隨著標簽紙帶的輸送，標簽帶回收卷的直徑越來越大，這是和標簽送料卷相反的。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，造成標簽紙帶的張力越來越大，可能會導(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簽卷的角速度。如圖31所示，標簽紙帶一端由套在標簽卷支撐盤1上的標簽卷引出，另一端和紙帶回收輪5相連。在一次貼標過程中，標簽輸送裝置工作過程為:牽引輪2帶動標簽紙帶，使標簽紙帶從標簽卷筒上拉出，經(jīng)導(dǎo)輥組3引導(dǎo)，繞過剝離桿5，標簽前端自動剝離:由貼標裝置將標簽貼在瓶子上后，標簽導(dǎo)向柱裝置2繼續(xù)牽引標簽紙帶，使標簽與瓶子以基本相同的線速度水平運動，在瓶子到指達定位置時，標簽己整張貼在瓶子上，標簽回收輪4將貼標后的標簽紙帶回收好。至此標簽的一次輸送工作完成。為了較好的完成送標工序，需要對以下三個方面深入地進行研究，各個裝置的具體設(shè)計也是圍繞這兩個方面展開的。送標運動的兩個關(guān)鍵技術(shù):（1）送標運動的實現(xiàn)；（2）標簽的自動剝離技術(shù)。送標運動實現(xiàn)機構(gòu)的方案設(shè)計在知道送標運動的運動特點后，擬定相應(yīng)的方案實現(xiàn)該運動，其中包括驅(qū)動元件的選擇，采用何種傳動方式，送標運動執(zhí)行元件的設(shè)計。（1）驅(qū)動元件的選擇送標運動是一個單向時走時停的間歇運動，在貼標機中是利用一對牽引輪的轉(zhuǎn)動來帶動標簽紙帶，因而驅(qū)動元件的工作條件為輕載，要求其運動形式盡量符合牽引輪的運動要求，以簡化傳動裝置，并在低成本的前提下，能對驅(qū)動元件的速度和位置有較好的控制?，F(xiàn)代自動包裝機中常用的驅(qū)動元件是步進電機，它們具有響應(yīng)快，信號檢測、傳遞、處理方便的特點。其中步進電機的步距值不受各種干擾因素的影響，誤差不連續(xù)累計，控制性能好:直流伺服電機和交流伺服電機采用位置閉環(huán)控制，可以得到很高的精度。在本設(shè)計我是選用的反應(yīng)式步進電動機。選擇步進電機主要考慮以下幾個因素：連續(xù)工作頻率與最高起動頻率；步距角；靜態(tài)同步力矩與頻率特性； 最大載荷慣量。此系列電機的轉(zhuǎn)子齒數(shù) m=3由該貼標機的性能參數(shù)（前面已提），從而選擇電機所需的步距角： （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)查手冊電機的型號是55BF004。（2）送標的執(zhí)行元件的確定系統(tǒng)中送標執(zhí)行元件是一對牽引輪(如圖31中的裝置2所示)，它屬于滾輪式的送料機構(gòu)。它是利用牽引輪和標簽紙帶之間的摩擦作用，帶動紙帶達到送料的目的。為了增加牽引輪與紙帶間的摩擦力，在牽引輪上進行滾花，以確保在輸送過程中它和標簽紙帶之間沒有相對滑動，為保證兩個牽引輥的運動速度完全相同，提高送標精度和可靠性，確保兩輪的同步性，所以和分瓶輪步進電機的步距角相同即電機的型號是55BF004。在此貼標機中，設(shè)計了一塊升降板使標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上，為了受力均勻需要對升降板的形心進行計算，計算如下：貼標機構(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，所以可以計算其重心代替形心。將板子分成形狀規(guī)則的6塊，分別計算其重心位置：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)分別將坐標值以及面積代進公式，可以得到： （37） （38）即此塊板子的形心坐標為（，）。標簽的輸送精度是影響貼標精度的重要因素之一，直接影響貼標質(zhì)量。如何采用一種可靠、低成本的方法進行送標定位，提高送標精度是研究的主要問題之一。在送標過程中，如果送標誤差較大，標簽在送標后不能停在指定位置，