不干膠自動貼標機的設計分析說明書

不干膠自動貼標機的設計分析說明書,不干膠,自動,貼標機,設計,分析,說明書,仿單 摘要 摘要：分析了貼標機設計的技術要求和注意事項，采用履帶式定位機構解決了 瓶的定位問題，采用螺旋式進瓶機構，介紹了各部分的結(jié)構設計和工作及控制 原理；分析了取標過程的三個工位，即上膠，滾標，夾標.分別介紹了各部分的 結(jié)構設計和工作及控制原理. 關鍵詞：貼標機 履帶式傳送帶 螺旋式 取標 Abstract The papers analyze the technical acquirement and difficult of gluing Label machine in bottle, It solves the problem of position of label the bottle，the 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 parts. Key words： gluing label machine infeeding screw rod picking-up 目錄 緒論 .5 1 不干膠自動貼標機的工作原理和結(jié)構特點 .6 1.1 不干膠自動貼標機的工作原理和結(jié)構特點 .6 1.2 貼標機的結(jié)構和組成 .6 2 不干膠貼標機的貼標過程 .8 3 不干膠自動貼標機的總體設計 .8 3.1 貼標頭的設計 .8 3.2 履帶式傳送帶的設計 .10 3.3 上瓶機構的設計 .10 3.4 貼標機進瓶螺旋的設計 .11 3.5 螺旋桿的設計分析 .12 3.6 螺旋槽截面形狀設計計算 .13 4 不干膠貼標機的送標機構 .14 4.1 結(jié)構原理 .14 4.2 運動參數(shù)的求解 .15 5 不干膠貼標機的貼標過程和動作分析 .15 5.1 不干膠貼標機的上膠工位 .15 5.2 取標工位 .16 5.3 貼標機得到夾標轉(zhuǎn)位 .16 5.4 上膠段凸輪曲線設計 .18 5.5 取標段凸輪曲線設計 .18 5.6 夾標轉(zhuǎn)位段凸輪曲線設計 .18 5.7 最小標板夾標轉(zhuǎn)位校核 .19 總結(jié) .20 致謝詞 .21 參考文獻 .22 緒論 貼 標 機 的 種 類 很 多 ， 功 能 各 異 ， 但 基 本 原 理 都 是 相 似 的 。 自 動 貼 標 機 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 備 。 貼 標 機 的 作 用 ： 可 完 成 平 面 粘 貼 ， 包 裝 物 的 單 面 或 多 面 粘 貼 ， 柱 面 粘 貼 ， 局 部 或 全 部 粘 貼 ， 凹 陷 及 邊 角 部 位 粘 貼 等 各 種 作 業(yè) 貼 標 機 產(chǎn)品的型式分為直線式貼標機和回轉(zhuǎn)式貼標機。 貼 標 機 的 功 能 特 點 ： A、 適 用 范 圍 廣 ： 既 能 實 現(xiàn) 方 瓶 /扁 瓶 (滿 瓶 狀 態(tài) )的 側(cè) 面 (平 面 )單 張 貼 標 / 拐 角 撫 標 ， 還 能 實 現(xiàn) 圓 瓶 周 向 定 位 單 張 /雙 張 貼 覆 功 能 B、 獨 特 的 分 料 機 構 ， 確 保 與 生 產(chǎn) 線 聯(lián) 機 使 用 時 的 可 靠 、 有 效 分 料 C、 獨 特 的 拐 角 扶 標 機 構 確 保 方 瓶 三 側(cè) 面 拐 角 貼 標 平 整 、 不 起 皺 D、 既 能 單 機 使 用 ， 又 能 與 生 產(chǎn) 線 配 合 使 用 中國貼標機的生產(chǎn)發(fā)展過程可分為三個階段 ： 一 從20世紀80年代末到1994年為第一階段。 這個階段主要是引進、仿制國外已淘汰的功能不全的貼標機。當時幾個貼 標機生產(chǎn)廠家只能生產(chǎn)貼二標 ( 頸、身標)的貼標機，一種是型號為 12-2-16回 轉(zhuǎn)式貼標機，一種是型號為15-46回轉(zhuǎn)式貼標機。這些國產(chǎn)機器基本上還可以滿 足要求。由于國產(chǎn)設備在功能、性能、外觀和貼標質(zhì)量方面與進口設備相比差 距太懸殊 ，對進口設備不可能產(chǎn)生任何威脅。 二、從1995年至2001年為第二階段。 這個階段是中國貼標機生產(chǎn)的提升階段。一是貼標速度的提升，從24000瓶 /時提升到33900瓶/時，二是貼標功能的提升，從貼二標(頸、身標) 提升到貼四 標，即同時可貼頭、頸、身、背標。各貼標機生產(chǎn)企業(yè)一方面研究在原二標機 上增設貼頭標和背標的功能，另一方面也積極研發(fā)四標貼標機。 三、 從2002年至今為第三階段。 這個階段是中國貼標機技術成熟階段，是中國貼標機歷史上的一個重大轉(zhuǎn) 折 點。這幾年，國產(chǎn)貼標機的生產(chǎn)企業(yè)在互相競爭的同時，也形成了與國外貼 標機生產(chǎn)企業(yè)競爭的態(tài)勢，在競爭中提高、在提高中發(fā)展在發(fā)展中創(chuàng)新，在創(chuàng) 新中壯大，逐步完成了一個“質(zhì)” 飛躍。2002年9月，平航自主研制出 PH400-8- 8P( 生產(chǎn)能力50900瓶時 ) 的高速回轉(zhuǎn)式貼標機,該機在北京“2002中國國際啤 酒、飲料制造技術及設備展覽會” 上一亮相,立即引起了業(yè)內(nèi)的轟動。2003年,平 航PH408 8高速回轉(zhuǎn)式貼標機獲4項國家實用新型專利。該項目于2004年8月 在浙江金華市通過科技成果鑒定(到目前為止,仍是全國唯一通過省級鑒定的國產(chǎn) 貼標機)。該項目榮獲2005年度廣東省科技進步二等獎。被列為“2005年國家重 點保護項目，得到了同行的首肯。 包裝機械貼標機的主要產(chǎn)品有：不干膠貼標機，套標機，圓瓶貼標機，啤 酒貼標機，半自動貼標機，全自動貼標機，自動貼標機，貼標簽機，自動粘貼 標簽機。這些產(chǎn)品可完成平面粘貼，包裝物的單面或多面粘貼，柱面粘貼，局 部或全部圓筒粘貼，凹陷及邊角部位粘貼等各種貼標。 不干膠貼標是近年來貼標的最常見的形式，其技術也正在飛速地提高。對生 產(chǎn)企業(yè)而言，無論從貼標生產(chǎn)設備，還是從不干膠標簽與待貼瓶體的本身，都 將會提高更高的要求。 國內(nèi)外不干膠貼標機，其工作原理均大同小異，都是以標簽剝離轉(zhuǎn)移加滾壓 貼之而成，但其在控制與制造上卻不盡相同。一般不干膠貼標機由標簽機構、 滾貼機構、輸送機構、傳動機構、機架和控制系統(tǒng)等組成。不干膠貼標機按瓶 子狀態(tài)分立式、臥式；按送標速度分低速、中速、高速；按被貼容器特性分圓 瓶、扁瓶、方瓶、長瓶等(異形瓶在制藥工業(yè)較少)；按貼面要求分單面貼、雙 面貼；按標簽特性分一般標簽、透明標簽。 1 不干膠自動貼標機的工作原理和結(jié)構特點 1.1 不干膠自動貼標機的工作原理和結(jié)構特點 不干膠自動貼標機的工作原理及結(jié)構特點，主要用途：本貼標機適用制藥、 食品、輕工、日化等行業(yè)的圓形塑料瓶、玻璃瓶等或類似物體的貼標。該機能 自動完成分瓶、送標帶、同步分離標簽，標貼和自動打印批號，字跡清晰。工 作原理及結(jié)構特點：由于該貼標機采用機電一體化的技術，選用大力矩步進電 機驅(qū)動，光電控制裝置、電源保護裝置等先進系統(tǒng)，因此具有啟動緩沖功能， 整體靈敏度高，低速扭矩大，速度穩(wěn)定，工作電壓穩(wěn)定，抗干攏能力強等技術 特性。技術參數(shù)：貼標范圍：20mm-100mm 生產(chǎn)能力：80-200瓶/ 分（打印 批號：80-160 瓶/分）標簽規(guī)格：標簽卷筒芯內(nèi)徑： 76mm， 標簽寬度：20- 100mm 標簽卷最大外徑：30mm， 標簽長度：30-200mm 電源： 220V 50Hz 功率： 250W 外形尺寸： 182011001500mm 1.2 貼標機的結(jié)構和組成 圖1為貼標機的組成原理框圖，整機結(jié)構由五大部分組成：貼標頭、履帶式 傳送帶、上瓶機構、底座支架、單片微型計算機控制系統(tǒng)。貼標頭主要用于安 裝步進電機、送紙機構、回紙機構、張緊機構、不干膠標帶、壓標裝置、出標 裝置、控制裝置，完成標帶的輸送與控制。 瓶數(shù)數(shù)量 單片微型計算機（主控） 蜂鳴器控制 貼標頭 光點傳感器 步進 電機 驅(qū)動 送紙機構 回紙機構 張緊機構 不干 膠標 簽帶 壓標裝置 出標裝置 控制裝置 標簽 定位 檢測 輸送帶中 有無待貼 瓶檢測 輸送帶 中瓶是 否到達 標簽位 置 上瓶機構 帶有定位機構的履帶式 傳送帶 主驅(qū)動電機 底 座 速度控制 圖1 貼標機的組成原理 帶有定位機構的履帶式傳送帶主要用于安裝主驅(qū)動電機、上瓶機構、裝有 定位機構的履帶板、檢測定位機構是否到位的光電傳感器的微調(diào)機構，完成瓶 的定位和輸送。上瓶機構是由鏈傳動帶動分瓶輪，通過滑道保證連續(xù)、同步上 瓶的機構。單片微型計算機控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。要完成貼標系 統(tǒng)的控制、計數(shù)和報警。底座支架主要起連接支承貼標頭、帶有定位機構的履 帶式傳送帶的作用及實現(xiàn)貼標頭的上下、左右調(diào)整作用。 (1) 如何保證瓶的定位精度是設計的技術關鍵，采用夾持定位法，利用隨 行夾具解決了瓶的定位精度難度。 (2) 為了提高貼標速度，既要在瓶勻速運行中進行貼標，又要保證貼標的 位置精度。 (3) 對于瓶的定位、上標、貼標等幾個工位必須保持嚴格的相位關系，這 種關系一旦失調(diào)，將使貼標的位置不準，造成大量廢品。 (4) 為了保證貼標機能夠連續(xù)地獨立工作，不僅要保證連續(xù)地將瓶送上傳 送帶，而且要保證上瓶與傳送帶中的隨行夾具同步和傳送帶中瓶口方 向的一致。 2 不干膠貼標機的貼標過程 取標機構簡圖如圖2所示標板軸12沿轉(zhuǎn)臺1l周向均布，并隨轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn) 動每根標板軸的上端裝有與標紙對應的標板6，下端裝有小齒輪4和扇形齒輪 5小齒輪與標板軸采用鍵聯(lián)接，扇形齒輪通過軸承空套在標板軸上滾子在半 徑變化的凸輪槽中滾動，帶動扇形齒輪繞標板軸擺動，扇形齒輪與相鄰某側(cè)標 板軸上的小齒輪相嚙合，而小齒輪與標板同軸，從而使標板擺動貼標機工作時， 轉(zhuǎn)臺以角速度 順時針勻速轉(zhuǎn)動，標板在凸輪控制下相對轉(zhuǎn)臺運動標板的運動 便構成了取標機構工作的各種狀態(tài)首先，標板通過與膠輥相接觸而在表面抹 上一層膠水；然后，有膠水的標板滾過標盒，將一張標紙吸附在表面；最后， 夾標轉(zhuǎn)鼓的夾指將標紙從標板上揭下來這也是取標過程的三個工位：上膠， 滾標，夾標其中，上膠工位要求標板在通過膠輥時，標板表面與膠輥表面間 隙均勻，間隙即為膠水膜的厚度，即兩者在任何時刻都是無接觸的純滾動狀態(tài)， 在接觸點( 實際上隔一層膠水膜)上，兩者的線速度必須相等；滾標工位要求標 板在通過標盒時，標板圓柱面在標紙平面上作無滑動的滾動，使標紙能平整地 粘貼在標板上； 圖2 取標結(jié)構簡圖 1一滾子；2一凸輪；3一標盒；4一小齒輪；5一扇形齒輪；6一標板；7一膠輥；8一夾指； 9一夾標轉(zhuǎn)鼓；10一海綿；11一轉(zhuǎn)臺；12一標板軸 夾標工位要求夾標轉(zhuǎn)鼓的夾指能將標簽從標板上順利、平整的掀下來，標 板與標紙之間應無滑動的分開。 3 不干膠自動貼標機的總體設計 3.1 貼標頭的設計 圖3是貼標頭結(jié)構原理圖，貼標頭由盤式標帶的架帶、送帶、收帶、剎帶、 出標機構組成，采用間歇運動方式。每一個瓶到達貼標位置時，標帶自動運行 一步，讓標準確地貼在瓶上。貼標的位置精度由三個光電傳感器聯(lián)合控制：光 電傳感器2用于檢測輸送帶中是否有瓶，光電傳感器1用于檢測標的定位，光電 傳感器3用于檢畏I輸送帶中瓶是否到達貼標位置。 圖3 貼標頭結(jié)構原理圖 1一彈簧 2一標帶紙盤 3一光電傳感器2 4一標帶回紙盤 5一偏心壓輥 6一送紙輥 7一出標板 8一壓標輥 9一光電傳感囂1 10一導紙管 11一貼標數(shù)星示窗口 12一標帶張緊壓塊 l3一標帶張緊導紙管 l4一標帶 l5一加紙管 標帶的傳動，選用了步進電機帶動送紙輥，依靠偏心壓輥與送紙膠輥同的 擠壓力所產(chǎn)生的摩擦力帶動標帶運行，同時，步進電機通過帶傳動帶動標帶回 紙盤收回廢紙帶。由于貼標時送紙輥每次貼標轉(zhuǎn)過的角度基本一致，而標帶回 紙盤的直徑逐漸由小變大，為了避免紙帶張力過大把紙帶拉斷或影響標帶的定 位精度，設計中我們采用了摩擦打滑結(jié)構，保證了送紙輥與標帶回紙盤之間的 張力在整個貼標過程基本不變。由于步進電機有四大優(yōu)點：一是轉(zhuǎn)速可調(diào)，簡 化了變速箱和傳動機構；二是步進電機具有同隙運動的準確性， 在高速運行時 也有良好的制動響應；三是在失電時有自鎖功能；四是它的驅(qū)動器易于與微機 接口，可以實現(xiàn)連續(xù)控制和微調(diào)。由光電傳感器l控制每次貼標后步進電機的制 動，可以保證標的停止位置一致，從而保證了貼標時標簽的運行速度一致。為 了避免貼標帶松弛造成光電傳感器l定位不準，影響貼標的位置精度，增加了標 帶張緊壓塊機構。這樣就使送紙輥與標帶張緊壓塊同的貼標帶始終具有一定的 張力，從而保證了光電傳感器l的定位精度。架紙管與標帶紙盤軸間通過杠桿機 構構成摩擦剎帶機構，當標帶運行時，在張力的作用下架紙管繞支點轉(zhuǎn)動使剎 帶機構松開，標帶紙盤繞軸轉(zhuǎn)動使標帶放松張力減小，在彈簧力的作用下又使 架紙管繞支點反向旋轉(zhuǎn)將標帶紙盤剎住，避免了標帶紙盤在慣性力的作用下繼 續(xù)運轉(zhuǎn)使標帶過分松弛影響貼標精度。通過調(diào)出標板的角度可以改變標的輸出 角度，以便改變標與瓶的接觸點和標在壓標輥的作用下水平方向的運行速度與 輸送帶的運行速度相匹配，保證貼標位置的前后一致性。 3.2 履帶式傳送帶的設計 履帶式傳送帶為傳送瓶的機械主體，每節(jié)履帶板上都裝有一套瓶定位夾具。 圖4為夾具的結(jié)構原理圖。這種結(jié)構可以保證瓶在平穩(wěn)運行中具有較高的定位精 度。定位夾具由兩個定位夾塊、兩個推板、兩個支座、兩個推桿、一個復位彈 簧的對稱結(jié)構組成。由于小型異形瓶的關鍵尺寸為幾個型面的夾角，而且貼標 簽時既要保證貼標表面水平，又要保證貼標表面中線位置不變，為此我們設計 了對稱定位夾塊。所設計的定位夾塊，為了滿足貼標表面水平，我們根據(jù)瓶的 夾角設計了夾塊的錐角；為了防止夾緊時瓶的轉(zhuǎn)動，我們通過大量的調(diào)研和試 驗，確立了一個符合瓶角度的定位塊角度；為了保證瓶在每一個夾具中位置的 一致性，我們在履帶板的設計時增加了豎直立板，并在安裝中保證了每個履帶 板上定位支座軸孔中心線與立板平行且與立板距離誤差不超過0.05mm。這樣 在定位夾塊夾緊力的作用下使瓶的底部與立板接觸，保證了瓶在每個履帶板中 的前后位置精度。從而滿足了夾緊時瓶的定位要求。 圖4 夾具結(jié)構原理圖 1-定位夾塊 2-定位推桿支座 3-定位塊推板 4-定位推桿 5-復位彈簧 6-履帶板 履帶式傳送帶由交流調(diào)速電機驅(qū)動雙鏈條傳動履帶板固定在鏈條上隨鏈 條一起運動通過托鏈機構保證了履帶板在上面時上表面水平。每對定位支座 分別固定在一個履帶板上，以定位支座為導向利用一對漸近漸擴凸輪的漸進部 分推動定位推桿，定位推桿推動定位推板帶動定位夾塊一起運動實現(xiàn)瓶的定位 夾緊；利用漸近漸擴凸輪的直線部分實現(xiàn)瓶在定位夾緊狀態(tài)下的貼標過程；進 入漸近漸擴凸的漸擴部分在復位彈簧的作用下推動定位推板帶動定位夾塊和定 位推桿一起向外運動將瓶松開完成貼標過程。從而滿足了貼標過程在連續(xù)勻速 運動下完成。 3.3 上瓶機構的設計 為了滿足貼標機能夠連續(xù)地獨立貼標的要求，需要一套自動上瓶機構。圖5 為上瓶機構原理圖，不僅保證了將瓶連續(xù)、同步地送上輸送帶，而且保證了瓶 口方向一致。上瓶機構與輸送帶通過等比鏈傳動實現(xiàn)連續(xù)、同步上瓶。由于輸 送帶鏈輪每轉(zhuǎn)動一周走過七個夾具，為了保證每個夾具中只送一個瓶。所以設 計的分瓶輪為每兩個葉片間容納一個瓶、有七個葉片的盤型分瓶輪。 圖5 上瓶結(jié)構原理圖 1-排序滑道 2-下瓶滑道 3-分瓶輪 4-從動小鏈輪 5-瓶子 6-鏈條 7-主動小鏈輪 8-輸送帶從動鏈輪 9-輸送帶 10-夾具 通過分瓶輪從封閉滑道內(nèi)有序撥瓶實現(xiàn)上瓶的同步和連續(xù)。為了防止分瓶輪 的葉片切入點與封閉滑道內(nèi)的瓶子出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，在封閉滑道死區(qū)附近開了一 個活門，以使卡住的瓶可以順利通過。在下瓶滑道前增設了排序機構，保證了 進入分瓶器的瓶口方向一致。 3.4 貼標機進瓶螺旋的設計 進瓶機構是將要貼標的容器(下面均稱“瓶”) 定時定距地送到包裝工位，它 包括進瓶螺旋、止瓶星輪、側(cè)板、進瓶星輪、中心導板等部件，如圖6所示 圖6 進瓶結(jié)構原理圖 進瓶螺旋由傳動系統(tǒng)驅(qū)動將輸送裝置送來的瓶子導入螺旋槽中，瓶子在螺旋 的推動下前進，同時被螺旋槽分隔開，到達出口端即傳送給星輪與中央導板組 成的轉(zhuǎn)送裝置，這樣就可實現(xiàn)依次定距供送瓶子的目的。進瓶螺旋桿每回轉(zhuǎn)一 周，從進瓶螺旋桿入口導入一個瓶子，螺旋槽中的瓶子前進一個螺距，螺桿出 口端排出個瓶子。從以上的運動描述中，不難發(fā)現(xiàn)起主要作用的是進瓶機構中 的進瓶螺旋桿，要達到定距分隔定時供給的工藝要求，這條螺桿必須滿足以下 幾個條件： （1）把瓶順暢導入螺旋槽； （2）瓶沿進瓶螺旋桿前進，時應平穩(wěn)； （3）瓶與星輪能夠順利銜接。 設貼標機的貼標速度n=50000瓶/h，進瓶星輪齒數(shù)z=12 ，對貼標機的進瓶螺 旋進行分析與設計。在瓶的供送過程中，為使瓶平穩(wěn)地被導入進瓶螺旋稈的傳 送段，在圓柱螺桿的前端通常加錐形臺。進瓶螺旋一端進瓶，另一端和星形撥 輪相過渡，兩端速度不同，且經(jīng)過計算可知瓶的運動速度需要達到145mm/s左 右，速度較快，因而進瓶螺旋桿采用三段式設計 6 。 在供送的過程中，為了減輕速度突變或是加速度的改變帶來的沖擊造成的 斗震，在螺旋桿的第一段使用等速變化的螺旋，即其螺距相同。螺旋桿的最后 一段是和星形撥輪相過渡的，所以螺旋的螺距和星輪的節(jié)距要相同。螺旋桿的 中間段設計為過渡段，螺旋應該在與星輪嚙合前逐漸改變螺距，因而中間段為 加速段。加速段的目的是讓瓶子的速度在瓶子到達與星輪完全嚙合前加速到與 星輪的線速度相同，等加速結(jié)構簡單，是首選的螺距改變方式。但是有了等加 速段的存在就有了加速度，瓶子剛進入螺旋傳送時候是等速運動的，加速度為 零，因此在等速段與加速段間加入加速度按照正弦規(guī)律變化的變加速段以解決 加速度突變帶來的沖擊問題。 3.5 螺旋桿的設計分析 設貼標機的貼標速度n=50000瓶/h，進瓶星輪齒數(shù)Z=12 ，其轉(zhuǎn)速應該是 n = b157.36015z （1） 撥輪的節(jié)距取為 =125 mm，其直徑為bC = = =477.46 mm (2)BDbZ125480 即取其節(jié)距 =125.663mm(考慮到帶動星輪運動的傳動齒輪可以選擇的模數(shù)4，b 對星輪節(jié)圓直徑進行圓整) 螺旋桿的轉(zhuǎn)速與進瓶星輪的轉(zhuǎn)速之間保持一定的傳動比，螺旋桿末端的節(jié) 距與進瓶星輪的節(jié)距相同。螺旋桿每轉(zhuǎn)一周，螺旋槽中的瓶就前進一個螺距， 螺桿末端也就旋出一個瓶進入進瓶星輪。瓶被輸送帶拖動往前運動的時候，螺 桿起著隔檔的作用。并在末端有輸送帶速度 、螺桿的最大供送速度 和撥lVmV3 輪的節(jié)圓線速度 均相等，即bV 125.663 (3)bmt nCv3 s/392.1457. 進瓶部分采用等速段，因而等速段螺旋的螺距應略大于瓶子的直徑，設為 (4)102rs 為兩相鄰啤酒瓶的平均間隙，主要取決于瓶子加工的精度?？紤]到啤酒瓶的 直徑的制造誤差不大，取為1 mm。 由于是等速段，螺距是恒定的，故而螺旋角為 (5)Dstg01 周向展開長度為 (6)10ISH 傳送速度為 (7)0101Dntgsv 其中D 為螺桿外直徑。 在等速段瓶和傳送鏈條最大的傳送速度差為： (8)nscvbm)(0101 酒瓶通常為640ml瓶，瓶徑半徑 約37mm，根據(jù)啤酒瓶貼標機的進瓶螺旋r 設計經(jīng)驗，取螺旋小徑預選為 =33 mm，大徑為 ，預選分壓比 =0.8，02r 螺桿大徑為 (9)mrr 56)37(8.)(.102 取 r為56mm2 3.6 螺旋槽截面形狀設計計算 螺旋的截面形狀設計很關鍵，直接影響到螺旋桿傳送機構設計的合理性。 將瓶子視為均勻的圓柱體，其主體部分的母線可與螺桿自由貫穿，讓瓶子與螺 桿的軸心線間距保持一定并讓瓶子和螺桿的軸心互相垂直。那么當物體按反轉(zhuǎn) 法原理給定的內(nèi)空間螺旋線產(chǎn)生移動和滾動時，每根母線與螺桿某一軸向剖面 所形成的各跡點的包絡面，即為螺槽的螺旋面，中軸面上也形成了螺旋槽剖截 面(如圖 7所示 )。對于等螺距螺桿，顯而易見每個剖面自身是對稱的；而對于變 螺距螺桿而言，其截面是不對稱的，各個截面之間也各不相同。可求出槽寬： W=2x (10)rrslx2 螺旋槽的寬度是改變的,可推斷出是隨著螺距的增長而變寬，這就為螺旋槽 的設計加工提供了理論依據(jù)。對供送圓柱體物件，決定螺旋槽的軸向剖面幾何 形狀及寬度的主要因素是 ， ， ，s 0當 ， ，s 的值確定后，還要考慮合1r02r1 理確定螺桿外徑對螺旋槽軸向剖面幾何形狀及傳送穩(wěn)定性的影響。在不同部位 上的截面是各不相同的，螺距變化越大這種差別就越明顯。 圖7 螺旋槽剖截面 4 不干膠貼標機的送標機構 貼標機的送標機構是貼標機的關鍵環(huán)節(jié)之一，它直接關系到貼標機取標、 貼標的質(zhì)量。它應連續(xù)、準確、穩(wěn)定、可靠、逐張地將標簽送出。為了實現(xiàn)上 述要求。采用搖桿機構為送標機構的傳動基礎。利用傳動中的運動機構，從而 形成了適應標簽長度范圍較大的多種標簽，是具有仿生動作的送標機構 9。 4.1 結(jié)構原理 送標機構原理如圖8所示。當回轉(zhuǎn)軸K以等角速度連續(xù)回轉(zhuǎn)時。導桿 0A以變 角速度往復擺動。每往復擺動一次則帶動標簽船完成一次送標動作。這樣的往 復連續(xù)動作，便實現(xiàn)了貼標機的送標機構的動作 11。 圖8 送標機構原理 4.2 運動參數(shù)的求解 用解析法求解運動參數(shù)。做機構的矢量簡圖，見圖7。得矢量方程式： R+A=S 其在 X，Y軸上的投影方程式為： + (11)Rrsini (12)co 其中 (13)rraars sin2)90(222 將（11）（12）兩式對時間求導得： (14)srRrR/cs 求出搖桿 后，便可以對送標機構作定量分析與計算。R 來自輸送線的瓶子，經(jīng)撥瓶輪進入貼標工作臺，同時，來自貼標部件 的標簽，經(jīng)夾鼓將標簽貼到瓶上。視需要，可貼單貼、雙貼或三貼。貼標 后的瓶子，經(jīng)撥瓶輪又輸出到輸送線上。轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動，一方面帶動標板回 轉(zhuǎn)，同時帶動膠輥、夾鼓轉(zhuǎn)動；另一方面，通過安裝在下面的固定平面槽 凸輪，帶動滑套在標板軸上的扇齒輪擺動，進而使與標板軸固聯(lián)的小齒輪 擺動，從而使標板在回轉(zhuǎn)的同時，繞自身軸擺動，以完成標板上膠、取標、 夾標轉(zhuǎn)位功能。 5 不干膠貼標機的貼標過程和動作分析 5.1 不干膠貼標機的上膠工位 從工藝分析，上膠工位應滿足如下要求： a保證不同規(guī)格標簽的標板表面均能涂上膠水； b標板上的膠水要薄而均勻； c標板不應與膠輥撞擊、擠壓以提高膠輥使用壽命。 從理論上講，在上膠過程中，標板應處于與膠輥相切，即標板的圓心應在 與膠輥同心的圓弧P P上如圖 9所示。這樣便能有效地滿足上述要求。其次， 標板的運動應以 為對稱中心線，以確保整個標板均勻上膠。1O2 根據(jù)上述該段凸輪應為降程，使標板在順時針回轉(zhuǎn)的同時，作順時針擺 動。運動規(guī)律應保證滿足標板與膠輥相切的位置要求，且取對稱的形式。 圖9 貼標過程及運動分析 5.2 取標工位 從取標工藝分析，對該工位提出如下要求： a確保不同規(guī)格的標簽能正確地粘貼在標板上； b取標可靠且只取一張標簽。 要滿足上述要求，除在標盒上應采取相應的措施，對標紙、膠水提出一定要 求外，標板應在標紙上作均勻滾動且整個運動應以 為對稱中心如圖10所示。D1 其次，標板在標簽面上的絕對速度方向應利于取標。為此，以 D為對稱中心1O 線。 5.3 貼標機得到夾標轉(zhuǎn)位 該工位應滿足如下要求： a 保證規(guī)格不同的標簽均能可靠地夾標轉(zhuǎn)位； b標簽轉(zhuǎn)位到夾鼓上要平滑，不能拱曲太大； c標簽不能擦傷； d要考慮夾鼓夾鉗的凸輪設計。 圖10 取標工藝及分析 由此，凸輪轉(zhuǎn)位運動段設計應注意：運動段應為降程使標板順時針擺動； 開始夾標轉(zhuǎn)位，標板宜作勻速擺動運動；最小標板沿夾鉗的切向速度應大于夾 鉗的切向速度，以保證在一定轉(zhuǎn)角內(nèi)，標簽端部能進入夾鉗內(nèi)以便夾標，但速 差又不宜太大否則標簽拱曲嚴重；標板與夾鼓砧板最窄處應留有1-2 mm 間 隙以防擦傷標簽如圖11所示。 圖11 夾標轉(zhuǎn)位工藝及分析 5.4 上膠段凸輪曲線設計 根據(jù)標板與膠輪相切要求，可算出最大標板(130 mm)開始與膠輪相切到對稱 位置 時各點的轉(zhuǎn)角 及相切時的標板位置角 。因為 B 在一直線，故 1o23o2O BA= ，求出 A，進而在 A中求出 = 及 當O56.2O21.141A 轉(zhuǎn)過 ，在新的中 先求出 ，進而求出 和 ，兩A11232 角之差得到 ， = + 。13B13.96 標板在該凸輪降程某一位置時的位置角 可用下式表達 （16）0ytb 求解的運動規(guī)律具有較高的位置精度，反映到標板與膠輥中心距上僅有0.1mm 誤差，這是符合技術要求的，能較好地滿足上膠工藝。 5.5 取標段凸輪曲線設計 因為標盒位置可以調(diào)換，取標段凸輪設計不如上膠段要求嚴格，根據(jù)工藝要 求，假設最大標板與標簽開始接觸在 (標板半徑與標盒側(cè)面在一直線上)，可求 得： (17)65sin94.1sin10AOBA 則 53.2 mBADO.753.2co94.1cos11 而轉(zhuǎn)盤及標板在對稱位置時的實際尺寸為175.5mm，若174mm安裝標盒，則 在對稱位置，標板將壓入標盒內(nèi)1.5mm即標板應壓入標盒l(wèi)2mm是完全吻合 的，這將有助于取標。由此計算得到 處標板的位置 =1AOA159.4 要使標板在標簽上勻速滾動，取標段凸輪運動規(guī)律應取勻速運動規(guī)律。為 了避免沖擊，采用擺線勻速組合運動。因取標所占中心角較大，而該運動段 所占中心角又不宜太大，故設該段凸輪角 ，擺線規(guī)律為l/3 ，勻速占2/300 組合運動規(guī)律可根據(jù)在 B點擺線和勻速運動規(guī)律的位移，速度、加速度相等0 的邊界條件來推導。又因整個運動段是對稱的，CD 部分運動規(guī)律可用AB 部分 來求得。標板沿標簽表面的絕對速度方向，由于標板的擺動相切速度約為轉(zhuǎn)盤 牽連速度的1.5倍。 5.6 夾標轉(zhuǎn)位段凸輪曲線設計 由于夾鼓直徑及夾鉗位置可調(diào)，說明開始夾標的位置不是太嚴格的，只要 保證最大和最小標簽能在有效區(qū)域內(nèi)完成夾標即可?，F(xiàn)假設最大標板與夾鼓相 切于 標板與夾鼓砧板最窄處留有12mm間隙，夾鼓最小直徑為 260mm。A 標板與中心線夾角為 ，標板位置角為 。95. 82.15 至于該段凸輪的降程 ，標板轉(zhuǎn)至該運動段終點時，標板位置角為 。0 1.96 合理選定該段凸輪的中心角 ，使最小標板在合理區(qū)域內(nèi)完成夾標轉(zhuǎn)位動作。 現(xiàn)取 = ，仍選用“ 擺動一勻速 ”組合運動規(guī)律 15，擺線占1/3 ，運動規(guī)律03 0 如前所述，但為降程。 現(xiàn)設標板在凸輪運動段初始位置角為 ，轉(zhuǎn)過 /6后到 ，其位置角為a01A ，代入運動規(guī)律82.15 （18）82.150gbi 圖12標板運動分析 而降程終點位置角為 （19）.960abi 這樣求得參數(shù)為： 。017.4,58 圖12 夾標轉(zhuǎn)位分析 5.7 最小標板夾標轉(zhuǎn)位校核 假設標板轉(zhuǎn)過 /2，則此時最大標板位置角為 ，最小標板位置角為005.127 ，夾鼓直徑為268mm，標板與砧板間有2mm 間隙如圖13(a)所示。68.12 假設夾鉗夾標量為6 mm，夾鉗張開5mm (其中2 mm為間隙，3 mm為夾鉗在 標簽背面的間隙 17)。這樣，最小標板端面要伸入夾鉗內(nèi)6mm約0.1176秒，相當 與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過 ，夾鼓轉(zhuǎn)過 ，夾鉗、標紙端面總的水平位置移量約為：7.9m56.1421 經(jīng)分析，能保證最小標板夾標轉(zhuǎn)位且夾鼓有 的轉(zhuǎn)角，對控制夾鉗閉合的9 夾鼓凸輪是可行的。 總結(jié) 企業(yè)不僅要生產(chǎn)合乎標準和品質(zhì)上乘的產(chǎn)品，而且要有端莊美觀的商標和包 裝方能稱得上是一個完美而頗具吸引力和競爭力的產(chǎn)品。貼標機是包裝車間 倒數(shù)第二道工序，它的運行狀態(tài)對包裝質(zhì)量起著決定性的作用。因此，要努力 提高貼標技術保證產(chǎn)品質(zhì)量。 致謝詞 本次設計是在指導老師的指導下完成的。在設計的過程中，老師給予了指 導，并提供了很多與該設計相關的重要信息，培養(yǎng)了我對科學研究的嚴謹態(tài)度 和創(chuàng)新精神，這讓我受益匪淺，非常有利于我今后的學習和工作。在此表示衷 心的感謝！ 參考文獻 【1】華太年，唐之偉. 機構分析與設計M. 輕工出版社,1985. 【2】王用道譯. 模型化凸輪系統(tǒng)動態(tài)綜臺分析與設計. 四川科技出版社,1986 【3】包裝機械設計圖冊M. 上?？萍汲霭嫔? 【4】 陳金元. 盤形凸輪機構幾何尺寸的計算及計算機輔助設計M. 無錫輕工 業(yè)學院學報, 1989. 【5】 蘭云志，李樂山. 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