不干胶贴标机最终说明书

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1、摘要自动贴标机是医药行业瓶装生产线的重要设备之一。截止到目前为止，国内医药行 业基本上还是使用国外的贴标设备，或者在国外的技术的基础上进行设计，其国产的贴 标机还不能完全的替代进口的贴标机。本文对自动贴标机的贴标过程作出设计理论，解决国内医药行业瓶装生产线 （中的 重要部分）贴标机的设计开发，对外形和功能进行设计，对相关参数进行计算，绘制出自动贴标机的装配图和各部件的部件图和零件的零件图。本文对于贴标机的开发进行了一定程度的探讨，对于目前的贴标设备有了一定的认 识并进行了相关设计，为以后国产贴标设备的自主开发提供了有益的思路。首先，本文对贴标过程的机构运动规律进行深入研究，提出了自动贴标机的设

2、计方 案，从此观点出发，设计出了自动贴标机的原理图。其次，针对现在医药瓶装生产线的生产率进行设计计算，作为以后自动贴标机设计 的理论基础。最后，绘制贴标机的装配图和各部件的部件图，零件图。关键词：贴标机；贴标过程；设计方案；设计理论；装配图；AbstractThis paper makes out the design theory about the processor of label attached machine ， solves the problem of the most important part in domestic medical bottled production

3、 linethat is the design development of label attached machine. I designed its shape and function, computed the correlation parameter and protracted the assembly drawing of the machine, the component drawing of the components and the part drawing of the parts.The label attached machine is one of the

4、most important equipment in medical bottled production line. So far, domestic medical industry uses the overseas equipment to a great extent, or designs the machine on the basic of overseas technology. Domestic label attached machine cant instead of all of the overseas.This paper made a study of lab

5、el attached machines development to a certain degree, had acquaintance with the machine, made some allied design, and offered profitable train of thoughts for future independent development of domestic label attached machine.First, this paper made an intensive study of the mechanism rule about the p

6、rocessor of label attaching, raised the design project of the label attached machine, and thought out its elementary diagram through the design project.Second, this paper made design calculation directing towards the productivity of the medicine package generating line, and this calculation would be

7、 the theoretical basis of the label attached machine design.At last, I protracted the assembly drawing of this machine, the component drawing of the components and the part drawing of the parts.Key words：label attached machine；, the processor of label attaching；, design scheme；design theory；assembly

8、 drawing；目录摘 要 IAbstract II1 绪论 11.1 引言 11.2 贴标机的应用现状及发展趋势 11.3 本课题研究内容 32 贴标机的功能分析和总体设计 52.1 系统功能需求分析 52.2 系统总体方案设计 52.3 工作机构的结构设计 8123贴标机关键技术的研究3.1 卷筒标签送标技术的研究 123.2 标签抚压机构设计 194 传感检测装置 21结 论 22致 谢 24参考文献 25附录一 26附录二 381 绪论1.1 引言在十八世纪就出现了简单的手动贴标工具，到现在己过了二百多年，工业革命推动 了工业技术的进步，从早期贴单一标的贴标工具发展到贴双标、环身标、

9、肩标、颈标等 功能齐全、产量高、自动化程度高的贴标机。在瓶装食品行业中常见的贴标机械有:直 线式真空转鼓贴标机，直列式贴标机，摆板式贴标机，回转式贴标机。其中回转式贴标 机以贴标过程连续，机器的速度高，性能稳定，操作方便，可以同时贴多种标签而广泛 应用于瓶装食品行业特别是医药，啤酒行业中。在医药，啤酒瓶装装设备中，高速回转式贴标机是医药，啤酒瓶装生产线上重要设 备之一。特别是近几年内，随着中国医药和啤酒行业的迅猛发展，对瓶装贴标机的需求 量也越来越大。在国际上，德国克朗斯公司(Krones)生产的高速回转式贴标机以性能优 良而成为此行业的领头羊。在国内，一些医药和啤酒设备生产厂家开始引进吸收克

10、朗斯 公司的技术进行设计生产国产系列的高速回转式贴标机并取得了成效，其中以广东轻工 业机械集团有限公司，青岛机床啤酒设备有限公司等为代表。然而，国产回转式贴标机 的质量问题一直是国内贴标机生产企业的难题，许多企业一直处于模仿国外设备进行设 计生产的状态，没有进行自主开发设计更高产量和更多品种系列的贴标机，国产贴标机 仍无法完全替代进口机。出现这种现状的主要原因是:贴标机的贴标过程运动复杂，在国内还没有合理的数 学模型来描述贴标过程，因此无法对贴标机的贴标过程建立合理的设计理论，导致对贴 标机关键部件 转位凸轮的设计无法实现自主设计，结果是国内高速回转式贴标机设 备生产厂家只能根据进口贴标机设备

11、中转位凸轮曲线进行仿形生产，由于测绘采样点很 难反映凸轮的运动规律，给设计制造带来了很大的困难。为了真正实现国产高速回转式贴标机的自主开发，提高贴标机的性能，本文通过对 贴标机的贴标过程进行深入研究，建立了合理的数学模型，独立地提出了贴标过程的设 计理论，并进行了计算验证，对我国实现贴标机的自主开发，获得自主知识产权的设计 理论具有一定的参考价值。1.2贴标机的应用现状及发展趋势贴标机就是在包装件或产品上加上标签的机器。标签上的商标、主要参数、使用说 明和产品介绍，是现代包装不可缺少的，而且设计精美的标签还有助于提升公司形象， 促进产品的销售。十八世纪出现了简单的手动贴标工具，到现在己有二百年

12、的历史。工业革命推动了 工业技术的进步，各行各业的竞争使人们对商品的包装、装演提出了更高的要求。从早期的贴单一标发展到贴双标、环身标、肩标、颈标，挂标，以祭器它能够增加 商品美感的装演形式，原来简单手动贴标形式已远不能满足生产的需要，一些功能齐全、 产量高、自动化程度高的贴标机便问世了，并且飞速发展。自动贴标机具有以下特点:（1）一般结构复杂，运动速度快，动作精度高。为满足性能要求，对零件的刚度要 求和表面质量等都有较高的要求。（2）用于食品和药品的包装机要便于清洗，与食品和药品接触的部位要用不锈钢或 经化学处理的无毒材料制成。（3）进行包装作业时的工艺力一般都较小。（4）特殊类型的专业机械，

13、种类多，生产数量有限。贴标机的分类方法多样。按自动化程度，贴标机可分为半自动贴标机和全自动贴标 机:按容器的运行方向可分为立式贴标机和卧式贴标机；按标签的种类可分为片式标签 贴标机、卷筒状标签贴标机、热粘性标签贴标机和感压性标签贴标机，收缩筒形标签贴 标机:按容器的运动形式可分为直通式贴标机和转盘式贴标机；按贴标机结构可分为龙 门式贴标机、真空转鼓式贴标机、多标盒转鼓贴标机、拨杆贴标机、旋转形贴标机；按 贴标工艺特征可分为压式贴标机、滚压式贴标机、搓滚式贴标机、刷抚式贴标机等。目前，主要的自动贴标技术有三种:（1）“吹贴法”（或“射流法”） 这种技术的某些运作方式是与上述吸贴法相似的，就是将标

14、签放置到真空表面垫上 固定，直到贴附动作开始为止。但在本方法中真空表面是保持不动的，标签固定和起位 在一个“真空栅”上，“真空栅”为一个上面具有几百个小孔的平面，这些小孔是用来 维持形成“空气射流”的。由这些“空气射流”吹出一股压缩空气，压力很强，使真空 栅上标签移动，让它贴附到被包装物品上。这是一项稍具复杂性的技术，它具有较高的 精度和可靠性。（2）“吸贴法”（或“气吸法”） 当标签纸离开传送带后，分布到真空垫上，真空垫连接到一个机械装置的末端。当 这个机械装置伸展到标签与包装件相接触后，就收缩回去，此时就将标签贴附到包装件 上。这种技术可靠地实现正确地贴标，且精度高，这种方法对于产品包装件

15、的高度有一 定变化的顶部贴标，或对于难于搬动的包装件侧面贴标是非常适用的。（3）“擦贴法”（或“刷贴法”） 第3种贴标方法称为同步贴标法，也可称作“擦贴法”、“刷贴法”或“接触粘贴法”。 在贴标时，当标签的前缘部分粘附到包装上后，产品就马上带走标签。本文就是讨论设 计此方法。随着各种贴标技术的深入发展，贴标机正向着以下几个发展方向:（1） 高生产率、高可靠性、高精度、好的柔性和灵活性，注重成套性和配套性；（2）自动化程度不断提高，过去的手工半手工的复杂作业，己被半自动或自动的贴标机所取代，且逐渐向控制智能化的方向发展；（3）先进的机电技术和新元件被综合应用于贴标机中，并通过采用先进的设计方法提

16、 高产品设计质量，缩短制造周期。贴标机作为包装生产线的一个重要组成部分，直接影 响到包装质量，因此要努力提高贴标质量，根据贴标要求从设计、制造、装配、调试等 方面综合考虑，以较低的成本满足贴标机的功能要求。1.3 本课题研究内容本课题要完成对一个气动贴标机的研究和开发。具体研究内容如下:1.3.1自动贴标机的总体设计 根据贴标机功能，应用的范围和工艺方法，确定贴标机的类型，合理安排贴标机的 加工工序、工艺路线和工位数。分析贴标过程中的瓶子的输送，标签的输送，贴标的执 行和成品的取出各动作的运动规律，确定对各执行机构的运动要求，完成机构的选型和 初步设计。（1）深入分析贴标工艺中的关键技术，提出

17、实现方案，进行结构设计 根据送标的动作的运动要求，设计成本低，结构简单的装置以实现标签的输送；考虑影响送标精度的因素，设计可靠的定位机构，保证送标动作的准确性:确定剥离装置， 设计具有一定的柔顺性的标签抚压装置。（2）确定自动贴标机结构绘制出装配图，部件图和零件图，写出设计说明书。 在开发设计此套气动贴标机的过程中，综合运用机械设计的理论知识和技术，降低整个贴标机的设计和制造成本，提高设计质量。1.3.2贴标机各组成部分的功能分析和基本方案（1）瓶子输送装置 瓶子输送装置是将单个瓶子按图2.3中所示的瓶子的运动路线进行输送，即将瓶子 经工位1送到工位2，贴标后，再将瓶子送到工位后，最后瓶子到工

18、位4等待取出，瓶子 输送装置只是完成水平方向对瓶子的输送。基本方案:采用一个伺服电机通过同步传送带，组成输送装置的运动执行。（2）标签输送和回收装置用于完成对卷筒标签的输送，它通过牵引标签纸带，使标签被输送至指定位置，标 签在移动中能自动从标签纸带上剥离，而贴标后的标签纸带则要求被回收。 基本方案:通过标签卷的支承轴、纸带牵引轮、标签输送的定位机构、标签的自动剥离 杆以及标签纸带的回收轮来完成整个送标动作，必要时添加导向辊。（3）贴标机构 贴标机构是贴标机的工艺操作机构，它的主要功能是:在工位2（见图2.3 ）将标签的剥离出的前缘固定在瓶子上，完成贴标。基本方案:设置标签剥离板。(4) 抚压机

19、构抚压机构也是贴标机的工艺操作机构， 因而标签剥离出的前缘被粘在瓶子上后， 还需使用滚筒或是刷子，在标签和瓶子同时从工位2运动到工位3的过程中，将标签的剩 余部分在瓶子上抚平压实。基本方案：采用垂直放置的输送带，和贴有橡胶的隔离板对标签的剩余部分进行压 实。2贴标机的功能分析和总体设计2.1系统功能需求分析本贴标机的用途:使用不干胶标签对圆柱形药瓶进行贴标。药瓶与贴标材料规格 :药瓶尺寸是25 x 30 x 50(mm)(药瓶端部直径是25mm,底端直径是30mm,药瓶的高是50mm)； 贴标材料是不干胶标签卷筒，每张标签的尺寸是 50 x 28(mm) .标签卷外观图 2-1 如下所示:图

20、2-1 标签卷外观图 设计的贴标机需满足以下功能要求:(1) 可将不干胶标签可靠地贴在药瓶的上表面 要完成这一功能,系统必须实现以下操作:对被贴标件瓶子的运送和准确定位,贴 标材料不干胶标签的精确进给,标签从标签纸带上的剥离,标签被牢固地贴在瓶子上, 以及在贴标完成后,成品能被顺利取出。(2) 全自动的连续贴标 贴标过程中的各项操作,均为自动执行,无需人工干预,并可通过控制系统完成对各操作动作的协调控制和连续执行。(3) 具有紧凑的机械结构 根据气动元件的运动规律,简化贴标机传动装置,合理安排贴标机各机构的布局,使所设计的贴标机结构紧凑,所占空间位置小,使用方便。2.2系统总体方案设计2.2.

21、1 工艺分析 选择和拟定工艺过程是贴标机设计第一阶段的任务,是贴标机设计的基础。工艺过 程方案是否合理和先进,将直接影响所研制的贴标机结构、外形尺寸、机构的运动方式 和贴标质量。下面对所研制的贴标机的具体工艺进行分析。本贴标机为全自动贴标机,其贴标运动是间歇运动，在贴标过程中瓶子在水平方向运动。根据系统功能需求可将整个贴标过程分为以下五道工序，如图 2-2 所示:分瓶，瓶子定送标签，贴 标签机构1位机构2，3抚压标签机构4图 2-2 工序图在确定了贴标工序后，制定了该贴标机的工艺路线如图 2-3 所示，在贴标工位设置 时，主要考虑如何减少工作行程和空程时间，提高生产率，简化传动装置，使得贴标机

22、 的整体结构紧凑。从贴标工序图 2-2 和工艺路线图 2-3 分析可得:瓶子的定位在工位 1 完成，送标 2 和 3 贴标签操作完成，2 到 3 之间进行 4 标签的抚压， 在完成 5 成品取出，整个贴标过程一共需要四个工位。贴标机的一次工作过程为:(1) 瓶子沿水平方向运动到工位 1；(2) 到工位 2 后，标签进给，标签前端剥离出一段，由贴标装置将其前端固定在瓶子 上:(3) 贴标机构完成贴标后，标签继续进给，瓶子和标签以基本相同的线速度运动到工 位 3 ，同时途中抚压装置将标签抚平、压实，纸带的底纸卷纸盘卷回；(4) 瓶子和标签运动到工位 4 后，由输送带送到全自动包装生产线的下一个流程

23、，封 口机。150图2-3工艺路线图2.2.2 贴标机总体结构设计根据上节分析的贴标机的功能、工序以及贴标的工艺流程，可以确定贴标机的结构。 将贴标机分为几个子部分，各子部分分别完成各自的功能，并协调工作，实现贴标机功 能。（1）总体结构概述 贴标机作为自动工作机中的一个特定的类型，它具有一般自动工作机的基本共性， 在结构上包括驱动元件、工作机构、传动机构和自动控制装置系统四大部分。同时贴标 机也具有其自身的一些特点，根据本贴标机的工艺，可将贴标机的结构划分为以下几个 部分，如图 2-4 所示:瓶子输送机构|贴标材料I置成品取出控制装置4贴标机构4抚压机构图 2-4 贴标机的结构组成方块图本论

24、文主要是设计自动贴标机实现功能的机械部分。主要包括标签的传送和回收机 构，贴标机构，抚压机构。如图 2-4所示，瓶子输送装置、标签输送装置、贴标机构、抚压机构都是工作机构， 工作机构是直接地或是借助工具对加工对象实施作用，以改变加工对象的位置、状态、 性质、尺寸和形状的专门机构。按自动工作机中工作机构所完成的工作职能的性质区分， 工作机构又可划分为工艺操作机构和辅助操作机构。图 2-4 中所示的这几个工作机构都是要完成对瓶子贴标而使用的专门机构，其中辅 助操作机构包括瓶子输送装置、贴标材料输送和回收装置，工艺操作机构包括贴标机构 和抚压机构。本贴标机中选用的驱动元件是步进电机，驱动元件是为工作

25、机提供加工及各种运动 的动力的。传动机构是用于将动力和运动从驱动元件传递给工作机构。传动机构的功能 是调节运动速度或变换运动形式 （旋转运动变为摆动或移动，连续运动变为周期脉动 等）。由于本贴标机使用的是伺服电机，本级的主要载荷均为轻载，主要为直线运动特 性使得在贴标机的机械结构中省去了许多传动机构，因而把传动装置归入到各工作机构 中。工作机构中的工艺操作和辅助操作可以由机器自动完成、也可以在操作者参与下由机器来完成。在过去，贴标工艺常常就需要操作者的参与，因而工作效率较低，本贴标机则是一 种完全自动工作的工作机。因而本贴标机具有以下特征 :工艺操作和辅助操作，即瓶子 的输送、标签的输送、贴标

26、、标签的抚压以及成品的取出，全由贴标机各组成装置自动 完成；贴标机按设定的工艺过程顺序自动地进行工作。2.3 工作机构的结构设计现对其中结构较为简单的瓶子输送装置和贴标机构进行设计，而对于属于贴标机关 键技术的标签输送装置、抚压机构将在第三章中论述。2.3.1 瓶子输送装置的结构设计（1）瓶子输送装置运动分析瓶子输送装置要求可完成对瓶子的输送和停位，并能和贴标机的其他机构协调动作 完成贴标功能。因此它必须满足以下功能和运动要求:a. 可进行多个瓶子的输送b. 按工艺路线图2-3中所示的运动路线输送瓶子，瓶子可完成水平方向行程约为 1800mm 的运动。c. 要求瓶子输送装置运动平稳，具有一定的

27、定位精度和较高的位置重复精度，若定 位误差较大，则会使标签不能贴在瓶子上或是不能贴在指定位置，影响贴标质量，而定 位重复精度低，则会导致贴标质量的不稳定d. 瓶子输送装置的速度要求调节方便，在标签前缘固定在瓶子，瓶子与标签的要以 相同的线速度运动，因而要求可以方便地调节瓶子输送装置的运动速度，使之可以和标 签输送装置协调动作通过以上分析，在瓶子输送装置设计时需要解决的主要有三个问题:1）设计一种结构简单，成本低的输送装置，完成对瓶子的运送2）设计瓶子的限位机构，确保瓶子的输送精度3）瓶子输送装置结构设计驱动元件图2-5瓶子输送装置示意图 系统中的瓶子为圆柱状，底部是平面，本系统用的运送方式用链

28、带式传送。这种方 式在本系统中应用时，一般都要使用步进电机进行驱动，配以专门的托盘。如图 2-5 所示，水平方向的驱动元件为步进电机。由电机带动带轮从而带动带直线运动， 完成瓶子的输送功能这种装置结构紧凑，安装方便，控制也非常简单，完全可以获得所 需要的运动形式，并满足行程要求。带传动为同步带传动，同步带的计算设计如下：此装置的运输速率是80个/min最大瓶子的直径是80mm，高度为200mm，最大重量为500g带的总长为1800mm,从瓶子放置到工作台上到贴标签这个动作完成，瓶子的行程为 800mm。假设瓶子是依次排成一列放置在带上，此时带所承受的载荷为最大值，瓶子的直径 是 80mm 所以

29、 n=1800/80=22.5 取 23 个。从瓶子放置到带上到贴标签过程结束，行程为800mm，每分钟的额定数量是80个,所以 S 总=80x800=64000mm=64m。所以 V=S 总代=64/60=1.07m/st=60s;由于此传动装置为同步带传动，所以带所受载荷为均部载荷F=uN=0.1 x 5=0.5N ； F 总=0.5N x 23=11.5N则Pw =FV1OO0H w11.5 x1.071000 x 0.98= 0.01262-1)耳 w 0.98Pw2-2)2-3)所须电机的功率为：Pd =-耳=qlxq 2 xq 3 = 0.98 x 0.97 x 0.98 = 0.

30、93Pd - 1.35 KW查表 选取SL系列伺服电动机；型号为70SL5C2,额定输出功率为160W,f=50HZ励 磁电压为110V,堵转转矩为1800 x 10-4堵转励磁电流为0.6A,堵转控制电流为0.6A, 空转转速最大为1000r/min,重量为1600g。带传动的方案如下图 2-6：（1）确定计算 Pca表 860=1.4 Pea = Ka.P=1.4 乂 0.0126Kw（2-4）（2）根据Pea，n,由表89确定选用SPZ型（3）带轮的基准直径由表 83 和 87 知主动轮基准直径 d=80mm 因为带传动为同步带传动，所以 d2=80mm2=按（813）验算带的速度为 V

31、 = 1.13m/sv35m/s（2-5）60 x1000带的速度合适。（4）选取带的根数Pea(Po + APo)ka kl由公式85c, 85d及查表88得ka =0.89；kl =0.96所以代入数据得Z =3。（5）计算预紧力 Fo(2-6)由公式知Fo = 500x豐6 x（爲一】）+佃“132 =47.6N2.3.2 贴标机构设计贴标机构是在工位 2 （见图 2-3 ）将标签的剥离出的前缘贴在瓶子上,它的结构比 较简单。主要考虑的是贴标头要具有一定的弹性,贴标动作具有一定的力度。具体结构 示意如图 2-7 所示:3 贴标机关键技术的研究3.1 卷筒标签送标技术的研究 卷筒标签的输送

32、是贴标机工作中的重要工序，其输送精度是影响贴标的精度的一个 主要因素，决定了贴标的质量。因而卷筒标签的送标技术是本贴标机设计的关键技术之3.1.1 标签输送装置的基本结构送标动作是通过标签输送装置的工作实现的，因此标签输送装置要满足以下的基本 功能和运动要求:a. 对卷筒标签材料进行支撑，使得标签卷在送标过程中可退卷b. 对标签纸带进行牵引，使标签移动指定距离c. 要求标签牵引装置的速度调节方便d. 有较高的送标精度，以确保贴标精度f. 剥离装置可使标签在没有人工干预的情况下，自动剥离，这是实现自动贴标的关 键之一e. 对标签剥离后剩下的纸带进行回收由此可确定标签输送装置是由以下 5 个装置组

33、成的，如图 3-1所示:图 3-1 标签输送装置的组成1，标签卷支撑盘 2，导向柱装置 3，标签纸回收轮 4，导辊组 5，标签剥离杆图 3-1 中的所示的标签卷支撑盘 1 用于支撑标签卷，使标签卷保持在一定的牵引力 的作用范围内可以松展成带（又称退卷）。随着标签带松展，卷筒直径逐渐减小，卷筒转 动的运动趋势总是不断加快的。为了简化传动装置结构，设计一个弹簧与标签卷支撑盘 1 与其低面支撑板连接，通过弹簧施加预紧力，以避免标签纸带的过度松展，同时实现 标签纸带的快松、快卸，快装和快固定。导向柱装置2 是用来牵引标签纸带，将标签移 动指定的距离。导辊组3 对标签带起着承托、引导、转向及校正的作用。

34、剥离杆4 的作 用是使标签在输送过程中，克服不干胶标签和标签纸带之间的粘附力，完成标签自动剥 离。标签回收轮5 在导向柱装置 2 送标的同时，将标签纸带以卷筒的形式回收起来。随 着标签纸带的输送，标签带回收卷的直径越来越大，这是和标签送料卷相反的。若与导 向柱装置保持相同的角速度，其纸带的线速度则越来越大，造成标签纸带的张力越来越 大，可能会导致纸带被拉断，因此导向柱装置 5 的角速度必须小于标签卷的角速度。如图 3-1 所示，标签纸带一端由套在标签卷支撑盘1 上的标签卷引出，另一端和纸 带回收轮 5 相连。在一次贴标过程中，标签输送装置工作过程为:牵引轮 2 带动标签纸 带，使标签纸带从标签

35、卷筒上拉出，经导辊组 3 引导，绕过剥离杆 5，标签前端自动剥 离:由贴标装置将标签贴在瓶子上后，标签导向柱装置 2 继续牵引标签纸带，使标签与 瓶子以基本相同的线速度水平运动，在瓶子到指达定位置时，标签己整张贴在瓶子上， 标签回收轮 4 将贴标后的标签纸带回收好。至此标签的一次输送工作完成。为了较好的完成送标工序，需要对以下三个方面深入地进行研究，各个装置的具体 设计也是围绕这两个方面展开的。送标运动的两个关键技术:（1）送标运动的实现；（2）标签的自动剥离技术。3.1.2 送标动作的实现送标运动实现机构的方案设计 在知道送标运动的运动特点后，拟定相应的方案实现该运动，其中包括驱动元件的 选

36、择，采用何种传动方式，送标运动执行元件的设计。（1）驱动元件的选择 送标运动是一个单向时走时停的间歇运动，在贴标机中是利用一对牵引轮的转动来 带动标签纸带，因而驱动元件的工作条件为轻载，要求其运动形式尽量符合牵引轮的运 动要求，以简化传动装置，并在低成本的前提下，能对驱动元件的速度和位置有较好的 控制。现代自动包装机中常用的驱动元件是步进电机，它们具有响应快，信号检测、传递、 处理方便的特点。其中步进电机的步距值不受各种干扰因素的影响，误差不连续累计， 控制性能好:直流伺服电机和交流伺服电机采用位置闭环控制，可以得到很高的精度。在本设计我是选用的反应式步进电动机。选择步进电机主要考虑以下几个因

37、素： 连续工作频率与最高起动频率；步距角； 静态同步力矩与频率特性； 最大载荷惯量。此系列电机的转子齿数ZR二40 m=3由该贴标机的性能参数（前面已提）两个瓶子之间的时间间隔为0.8s,从而选择电 机所需的步距角：360。N ZRZR 一转子齿数；N一节拍数，单拍N二m m一相数为30b=360。3 x 403。；确定最大静转矩Ji max ；Ji max0.2=0.5 N.mTq = 0.5 x cos 竺=0.5 x1 = 0.25 N.m32（3-1）（3-2）3-3）3-4）依照此参数查手册电机的型号是 55-BF-004。（2）送标的执行元件的确定 系统中送标执行元件是一对牵引轮（

38、如图3-1 中的装置 2 所示），它属于滚轮式的送 料机构。它是利用牵引轮和标签纸带之间的摩擦作用，带动纸带达到送料的目的。为了增加牵引轮与纸带间的摩擦力，在牵引轮上进行滚花，以确保在输送过程中它 和标签纸带之间没有相对滑动，为保证两个牵引辊的运动速度完全相同，提高送标精度 和可靠性，确保两轮的同步性，所以和分瓶轮步进电机的步距角相同即电机的型号是 55-BF-004。在此贴标机中，设计了一块升降板使标签输送和回收装置的所有部件都安装在此升 降板上，升降板的形状和外形尺寸如下图 3-2，升降板用螺纹杆安装在工作台上，为了 受力均匀需要对升降板的形心进行计算，计算如下：贴标机构所在升降板的形状如

39、下所示，这是一块密度均匀的板，其形心和重心是 重合的，所以可以计算其重心代替形心。将板子分成形状规则的 6 块，分别计算其重心位置：A 块的重心为 A （56.59,398.28）,其面积 S =84.85*84.85/2=3599.76；AB 块的重心为 BC 块的重心为 CD 块的重心为 DE 块的重心为 E(42.43, 185.00),其面积 S =370*84.85=31394.50；B(124.85, 227.43),其面积 S =80*454.85=36388.24；C(312.43, 75.00)，其面积 S =295.15*150=44272.50；D(207.90, 206

40、.62)，其面积 S =304.85*129.56/2=19686.80；E法可以求得：F块近似于一个小三角形，边长为15.9，15.9和26.51，因此利用三角形形心的算F 块的重心为 F（299.31，154.88），其面积 S =15.9*14.64/2=232.78； F求整体形心的公式如下：XSiiSii=AX S + X S + X S + X S + X S + X SAABB-CDD-E-FS + S+ S +S + S+ SABCDEF3-5)(3-6)Y S + Y S + Y S + Y S + Y S + YSi=A= A A B B C C D D E E F FS

41、+ S + S + S + S + SABCDEFi=A分别将坐标值以及面积代进公式，可以得到：24073452.68119825.37二 200.9022941649.42119825.37二 191.463-7)3-8)即此块板子的形心坐标为（200.90，191.46）。3.1.3 送标精度的提高标签的输送精度是影响贴标精度的重要因素之一，直接影响贴标质量。如何采用一 种可靠、低成本的方法进行送标定位，提高送标精度是研究的主要问题之一。在送标过程中，如果送标误差较大，标签在送标后不能停在指定位置，标签就不能 被贴在瓶子上合适的位置，甚至不能贴在瓶子上，造成贴标失败。此外本贴标机中的贴 标

42、动作是在送标进给的等待时间里进行的，为保证贴标机的工作机构可以对瓶子和标签 可以顺利进行加工，并要求在标签受到贴标机构作用力时，仍能保持在准确位置上。因 此要使用专门的定位机构提高标签送标转位后的定位精度，确保贴标质量。本设计设计用步进电机驱动的分瓶机构，来配合标签纸带的进给，另外，在升降板 的设计中，本文安置了一个升降装置来配合瓶子的高度，用来提高机器的精度。3.1.4 剥离机构的设计在送标过程中，标签可靠地自动剥离，是顺利贴标的前提，如果标签不能剥离，或 是剥离出的部分的位置和姿态不适当，都会致使无法完成贴标。因此标签的剥离机构是 卷筒式贴标机的核心技术之一。当瓶子运动到贴标工位（即贴标工

43、艺路线图2-3 中的工位 2）时，送标装置开始工作， 标签纸带从标签卷筒拉出，经导向辊，绕标签剥离杆移动一定长度。标签在经过剥离杆 时，其前端被剥离出的部分，被贴标装置贴在输送带带过来的瓶子上。（1）影响标签剥离的因素分析本贴标机使用的标签纸带上有粘接剂难于浸润的硅油涂层，所以标签与纸带的粘接 力不大，当牵引辊拉动纸带绕过剥离杆时，标签由于自身的刚度，并不与纸带同绕过剥 离杆，而是扯裂胶层脱离纸带，因而纸带的变形度是影响标签剥离的一个重要因素。为保证纸带的变形度，必须将纸带张紧，可通过设置纸带张紧装置来获得适度的张 紧力；此外尽量扩大纸带的变形范围（如图3-4所示），减小纸带绕剥离杆的包角a,

44、以 扩大纸带的变形角度P，当包角a减小为al时，变形范围角由p增大为13.1,从而增 加了标签纸带的变形度，使得标签易脱离。但是随着包角a减小，牵引轮所要克服的标 签纸带与剥离杆的摩擦力越大，牵引力越大，且纸带会被拉断。大量实验表明，在纸带适度张紧时，影响剥离的主要因素是剥离杆的曲率半径。本例为标签纸带薄而柔的情况。如图3-4所示，标签自由剥离时所需要的剥离力P 可简化为:P=b （2CEW ） 1/2（3-9）E 一标签的弹性模量C 一标签的厚度b 一剥离面的宽度Wf粘接破坏功标签从标签纸带上自由剥离时，标签的自由曲率半径。可由下式确定（将标签简化为悬臂梁):e=(EI)/M (3-10)I

45、 一标签的惯性矩r=(EsI)/M(3-11)所以：Es=(rE)/e(3-12)而自由曲率半径为:e=(2E/W )(1/2) C3/2 f(3-13)由(3.2)式可得:P=b(2rCEW /e)1/2(3.14)M 一由剥离力产生的对胶层撕裂点的力矩 当标签靠近剥离杆时，自由曲率半径变为剥离杆的半径，此时可视为标签的刚度发 生了改变，即:f在式(3-13)和式(3-14)中与粘接剂的性能有关，其它的参数为纸带的性能参数。 因此在标签纸性能一定的情况下，剥离杆半径越大，剥离力 P 也越大，剥离的半径越小， 标签越容易剥离。但是减小剥离半径，将会大幅增加系统阻力。 通过以上分析，可以得到以下

46、结论:(1) 适度的张紧力和较小的包角a,可以保证标签纸带较好的变形度，提高标签剥 离的可靠性；(2) 剥离杆的半径 r 越小，标签越易剥离，但是这同时会增加系统阻力；(3) 标签的力学特性、胶的粘性、送标的速度、环境温度等都是影响标签剥离的因 素。系统中分别通过以下措施，对前两个影响剥离的因素加以控制；(1) 通过调节标签卷侧面的橡胶垫片的松紧，来调整标签纸带的张紧力(2) 使用导向辊对标签纸带绕剥离杆的包角a的大小进行控制减小标签纸带绕剥离杆的包角a可以保证纸带的变形度，提高剥离可靠性。如图3-5 所示，在标签送料卷和剥离杆竖直方向距离h一定时，要使a减小则要增加剥离杆与标 签送料卷之间的

47、水平距离 1，但是受到瓶子输送滑台气缸的行程限制和贴标机结构紧凑 的要求，不能通过增大1来实现。因此加设了导向辊，使得在标签卷和剥离杆之间的竖 直距离h不变的情况下。a减小为a。1同时，减小纸带包角n还可以使标签剥离时获得合适的剥离端姿态。在标签剥离时， 希望标签的剥离前缘可以位于瓶子上，以便贴标装置将其固定在瓶子上，如图3-5所示， 即要求标签在水平方向伸出的距离尽量长一些，剥离段与水平方向夹角较小，以方便贴 标头的贴标。包角n越小，标签剥离段的位置就越水平，标签就有一个较好的粘贴的姿 态。在进行系统调试时，通过调节导向辊到标签卷的距离，可以方便地体调节纸带包角 n 的大小，以确保标签纸带的

48、变形度，并获得剥离段较好的贴标姿态。（3）确定剥离杆的较优设计考虑到剥离杆的加工工艺，最终确定剥离杆的形状如图 2-7。为实现对标签纸带两侧的限位，防止标签在剥离杆上左右移动，将剥离杆的支撑 端加上轴套进行轴向定位防止纸带轴向窜动，如图所示，剥离杆设计成端刀的形式更有 利于标签和纸带的分离，而两边的轴肩起到对标签纸带限位的作用。以上三点方案设计和实施后，提高了送标过程中标签的剥离可靠性，且剥离装置的 结构简单，容易调节。3.2 标签抚压机构设计 抚压机构也是贴标机的工艺操作机构，本贴标机中采用带运动瓶子回转进行压紧 的结构，即在标签的剥离段被粘在瓶子上后，瓶子经过压紧装置后，瓶子转动，从而使

49、标签压紧。3.2.1 抚压机构功能分析 抚压机构的功能和运动要求是:a. 在贴标动作完成后，抚压标签在标签和瓶子同时从图2-3中的工位2运动到工位3 的过程中，将整张标签在瓶子上抚平压实。b. 要求抚压机构工作时，在一定范围内具有一定的柔顺性，同时也要具有一定的刚 度。要求抚压机构具有柔顺性，以使得标签在抚压过程中不至于被划、扯坏，或造成标 签和瓶子间相对速度的变化。但又要具有一定的刚性，能够将标签在瓶子上压牢。另外当标签贴附在瓶子上时，若产生了气泡或是褶皱，通过抚压装置能够尽量消除 这些缺陷。C.要求抚压机构结构巧妙，运动可靠考虑到瓶子在水平方向的移动有限，要使得抚压机构简单、紧凑，尽量接近

50、贴标机 构，从而使整个工艺操作运动连贯，且不能出现机构的干涉现象，因此在设计中要注意 空间的约束条件，使贴标机的整体布局合理，而对于抚压机构自身来说还应具有一定的 装配灵活性，使得机构的组装和位置调节方便。3.2.2 抚压动作实现方案为使贴标机的结构简单，贴标机构完成贴标后，在瓶子、标签沿水平方向同时进给 时，回转的标签压紧机构（垂直放置的同步带）在标签上抚过，使标签完全粘附在瓶子 上。经分析可知，贴标和抚标对力的要求不同。在贴标中，只有使用较大的垂直于瓶子 面的作用力，才能将标签粘牢；在对标签的抚压时，执行机构的动作必须具有一定的柔 顺性。所以该装置采用传送带，从而解决了柔顺性这个问题。4

51、传感检测装置本课题的目的是全自动贴标机的设计，前几章所述内容只能实现贴标动作的机械控 制，若想实现贴标机自动化贴标动作的实现，我采用传感器实现这一目的。国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的 规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种 检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电 信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制 等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在 研究自然现象

52、和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需 要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。新技术革命的到 来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠 的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程 中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可 以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多 新领域：例如在宏观上要观察上千光年的

53、茫茫宇宙，微观上要观察小到fm的粒子世界， 纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到s的瞬间反应。此外，还出现了对深化物 质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、 超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获 取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对 象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该 领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医 学诊断、生物工程、甚至文物保

54、护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的 太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各 种各样的传感器。在本设计中分瓶轮采用与牵引轮有相同的步距角的伺服电机，但从分瓶装置完成， 送标装置同步动作，如果采用人工控制，难以达到同步运行，且操作复杂，这时可以采 用安装传感器实现这一动作。结论随着我国包装工业的快速发展，贴标机的使用和需求越来越广泛。在此背景下作者 对全自动贴标机进行了一个有益的探讨，就目前的水平来说，该设计是浅层次的。目前，国内有不少企业加入到贴标机行业中，在一定程度上促进了贴标机行业的发 展。但是，我们也不得不认清我国贴标机行业的发展现状，国

55、内从事贴标机行业的生产 厂家越来越多，可这并不视为一种好现象，因为国内专业的贴标机生产厂家并不多，这 也是我国贴标机行业的不足之处。相对于国外先进国家，我国贴标机械起步较晚，技术 水平先天不足，发展也较为缓慢，但是近些年，通过国内贴标机生产厂家的不断努力， 国内贴标机在计量、制造、技术性能等方面都有了长足的进步，尤其是啤酒、饮料、日 化等贴标机设备都已经具有高速、成套、自动化程度高、可靠性好等特点。还有食品、 饮料等行业对贴标的要求也不断的提高，随机电一体化结合的高性能设备的需求增多， 再加上食品、饮料行业是高成熟、高增长性的行业，在未来几年里对全自动贴标机的需 求也将快速增长。针对国内市场的

56、变化，世界经济发展的形势，一些生产全自动贴标机 的企业已经意识到高科技含量的设备对企业发展的重要性，开始注重先进技术、先进生 产力的学习、引进，进行高质量的生产，提高产品的品质，提高企业的服务理念，发展 观念。不断的根据市场需求变化，改变企业的发展步伐，开发低耗能、高效率、低成本 的全自动贴标机来迎合市场需求，促进国内贴标机行业发展。中国贴标机虽然在近3年 时间里把绝大部分国外产品挤出了“国门”，但在国际市场中仍无地位可言。国产贴标 机要想打入国际市场，提高国际竞争力，应该在“质”和“量”上狠下功夫。例如如啤 酒瓶的包装。中国是啤酒生产大国，啤酒总产销量已连续三年位居世界第一，每年保持 两位数

57、的递增速度已是不争的事实，这种增长速度预计还将持续一个时期。当然，啤酒 消费市场的竞争也很激烈，用壮烈、惨烈来形容恐怕也不过分。实际上这种竞争是一种 全方位的、多元化的竞争，排除其他因素，单就外包装而言，其优劣程度有时候也会起 到决定成败的作用。这一点已被这个行业的决策者们所认同。而提高包装质量和外观档 次，关键的设备当属贴标机。产品外观质量的好坏会直接影响人们的取舍观。因此，啤 酒生产企业在贴标机的选择上非常慎重，在使用中备受呵护，在维护保养上也不惜投入 人力、物力和财力。只有在竞争中提高、在提高中发展、在发展中创新，在创新中壮大， 才能逐步完成了一“质”的飞跃。本文对该全自动气动贴标机的贴

58、标工艺和关键技术进行了的研究。完成的工作主 要有:（1）设计了贴标机总体结构对贴标机的功能需求进行了分析，排定了符合贴标机实际工作情况的加工工序和工 艺路线，确定了贴标机的各个组成部分，即:瓶子输送装置、贴标材料输送装置、贴标 机构、抚压机构。根据各部分的功能需求，对其基本结构进行了初步设计。(2) 结合的贴标机机构，用经济的方式和简单的结构实现了准确的间歇送标、自动 剥离、可靠贴标和柔顺抚压等复杂动作，并能控制各动作之间的速度匹配，使各动作协 调完成。在送标装置中，根据送标的动作要求，设计了成本低，结构简单，传动可靠，速 度调节容易的转位机构，实现了标签的单向间歇性的进给运动；通过标签剥离试

59、验和对 剥离力的理论分析，确定了剥离装置的较优设计参数。总体来说，该贴标机具有结构紧凑、操作简单、成本低、精度高的特点。致谢在2012年4月份，在康老师的帮助下，我选择了医药行业瓶装生产线一一自动贴标 机这个毕业设计课题。在此期间，老师给我提供了贴标机设计的有关材料并一一仔细讲 解说明，使我对贴标机有了一定的认识。而后在康老师的帮助下，进行对贴标机的设计， 期间遇到很多问题，得到老师和同学们的热心支持和帮助，所有的问题都一一得到解决。 作为我的导师康老师对我的设计倾注了大量的心血，在此表示真诚的感谢！在近半年的毕业设计学习中，导师在为学和思维方式上给予了我很大的影响，让我 学到了很多做设计工作

60、中的技巧与知识，明白自身的缺点和不足，这对我今后的学习、 工作都将大有裨益。在这里向尊敬的康老师致以衷心的感谢!由于本人知识水平有限，设计时间略显仓促，在设计中难免存在错误和不足，对问 题的思考解决会不太全面，所以还恳请各位老师批评指正，我一定一一虚心接受，谢谢！参考文献1 林成主编，包装机械原理与设计(第1版).上海：上海技术出版社,19882 F. Hanlon. Handbook of Package Engineering. Megray-Hill. 19833 彭国勋.包装机械浅论.第一版.北京:机械工业出版社.19854 赵延伟，彭国勋编.包装技术与机械设备.第一版.湖南:湖南大学

61、出版社.5 张芙蓉.全自动粘贴式贴标机.轻工机械.1997 3: 33-356 赵淮.包装机械选用手册.北京:化学工业出版社，20017 雷伏元编.自动包装机设计原理.第一版，天津:天津科学技术出版社.19868 自贴标签市场展望中国包装工业2001No. 84: 6-79 中华人民共和国专业标准贴标签机包装与食品机械.199715 (6): 39-4110 关振球.轻工业包装机生产线.北京:轻工业出版社，198911 呼英俊，苗德华，王各生，王宝光.小型异形瓶不干胶自动贴标机研制.包装与食品 机械2002 20(1): 4-6,1212 程光仁，谭仪容主编.机械设计.南京:华东工学院.198

62、913 黄平主编. 常用机械零件及机构图册. 第一版. 北京:化学工业出版社.199914 徐撷主编. 机械设计手册. 第二版. 北京: 机械工业出版社.200015 孙博，翁铁生，刘雄心，张世娴 . 包装机械对标装置的分析 . 冷饮与速冻食品工业.20028 (3): 1一1916 任森.浅谈不干胶标签及其印刷工艺。包装世界1914(1): 6117 俞永涵，吕凤亭，龚辈凡我国压敏胶粘带的现状及发展J.中国胶粘 剂.2000,9(6):41-4418 赵大庆，陈鹿民，李学桥，郭国安，马庆华.多排火腿肠自动贴标签机的研制.郑州轻工业学院学报.1996 11(4): 9-1119 刘鸿文主编 .

63、 材料力学 ( 上册 ). 第三版 . 北京 : 高等教育出版社 .199220 Christine Huang. China: GuangDongs Packing Industry R.GuangZhou: INDUSTRY SECTOR ANALYSIS, 1998附录一Labeling machineLabeling machines is to glue paper or foil labels on the containers provided by the device. In the 18th century there was a simple manual labeling tool, now has more than 200 years, the industrial revolution promoted the advancement of industrial technology