毕业论文-不干胶贴标机设计论文.doc

济南大学毕业设计1 前言1.1 贴标机的应用现状和发展趋势1.1.1 贴标机的应用现状在国内，国产贴标机的生产企业在相互竞争的同时，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，在竞争中发展，在竞争中创新，在创新中壮大，逐步完成了质的飞跃。贴标机是自动瓶装生产线的主要设备之一，适用于制药、食品、化工等行业的玻璃瓶、塑料瓶或类似物体的贴标，能完成自动分瓶、送示带、分离标签、贴标和自动打印批号等功能。1。在国际上，18世纪出现了简单的手动贴标工具，到现在已有2百年的历史。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、装潢提出了更高的要求。从早期的贴单一标逐步发展到双标、环身标、肩标、颈标，挂标，以及其它能够增加商品美感的装潢形式，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2。 贴标机具有以下特点3：(l)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)一般都采用无级变速装置，以便灵活调整速度、调节生产能力。(5)特殊类型的专业机械，种类多，生产数量有限。1.1.2 贴标机的发展趋势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4:(l)高生产率、高可靠性、高精度、好的柔性和灵活性，并且注重成套性和配套性；(2)自动化程度也是不断提高，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法提高产品设计质量，缩短制造周期。1.2 不干胶贴标机的分类贴标机的分类方法多样：（1）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；（2）按容器的运行方向可分为立式贴标机和卧式贴标机；（3）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；（4）按容器的运动形式可分为直通式贴标机和转盘式贴标机（5）；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；（6）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6。1.3 本课题研究内容及意义1.3.1 研究内容本课题主要研究一种用于多功能药品瓶装生产线上的立式不干胶自动贴标机，具体研究贴标机的工作原理，并根据工作原理设计出贴标机的各部分装置从而绘制出总装配图，完成设计任务。1.3.2 研究意义贴标机可适用于食品、医药等多个行业，并且是不可缺少的一种包装机械，是药品包装生产线的一个关键机器，其生产效率的高低和贴标质量的好坏直接关系着公司的生产效益，所以设计一台高效优质的贴标机是一个很必要的任务。贴标机是一个药品生产线中结构比较复杂的一种机器，设计这种机器要求我们掌握扎实的专业基础知识，并需考虑许多非机械类的相关知识，所以能让我们间接的学到更多的东西，积累一些机械设计经验8。2系统总体方案设计2.1系统功能分析2.1.1本贴标机的设计参数在药品瓶装生产线的最后实现用不干胶标签对圆柱形药瓶进行贴标。设计参数如下：（1）适用范围：适用于圆形瓶子；（2）瓶子规格：直径：20100mm；高度：45150mm； (3）生产能力：60140瓶/分钟。2.1.2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贴标机结构要既简单又合理，各部分装置之间要协调有序，使所设计的贴标机结构紧凑，所占空间位置小，使用方便9。2.2不干胶贴标机的系统设计2.2.1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。不干胶贴标机的工艺流程如图2.1所示：药瓶带传动分瓶轮光电传感器1标带传动光电传感器2标带剥离贴标签压标板光电传感器3完成一次贴标底纸图2.1不干胶贴标机的工艺流程1） 输送装置：分瓶轮；2） 传动装置: 带传动；3） 控制装置：步进电机；4） 检测装置: 光电传感器；5） 动力装置：伺服电机。本贴标机为多工位贴标机，其贴标运动是间歇运动，工艺路线为阶梯型，即在贴标过程中兼有竖直和水平两个方向的运动，采用“刷贴法”完成贴标动作。根据系统功能需求可将整个贴标过程分为以下五道工序：1） 药瓶定位；2） 送标；3） 贴标签；4） 抚压标签；5） 成品取出。在确定了贴标工序后，制定了该贴标机的贴标原理如2.1所示，确定工位数。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，使得贴标机的整体结构紧凑。2.2.2不干胶贴标机的原理不干胶贴标机的原理图如图2.2所示，所用标签背面图了立即粘合的粘合剂，但是被纸带保护着。其原理如下：带贴合剂的标签2，事先粘合在纸带上。贴标前通过分离器4，使标签与纸带分离，在牵引辊的作用下，粘到药瓶的表面上。1药瓶 2标签 3标签粘合剂 4分离器 5纸带图2.2 贴标机贴标原理图10贴标机的一次工作过程:1)瓶子有输送带从左向右移动；2)标签进给，在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，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)瓶子和标签贴合成功后，由输送带送到全自动包装生产线的下一个流程。2.2.3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11。(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、传动机构和控制装置系统四大部分。瓶子输送机构瓶子输送机构本论文主要是设计自动贴标记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，压标机构。如图2.3所示的贴标机组成方块图，瓶子输送装置、标签输送装置、贴标机构、压标机构都是工作机构，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12。图2.2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。图2.3 贴标机组成方块图本贴标机中药瓶输送装置驱动元件选用的是伺服电机，为工作机提供运动的动力的。分瓶机构和标签输送装置选用的是步进电机，能自锁定位可靠。瓶子输送机构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、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) 贴标机各组成部分的功能分析和基本方案:1) 药瓶输送装置药瓶输送装置是将药瓶按图2.4中所示的药瓶的运动路线进行输送，准确运送到贴标处，贴标完成后，再将药瓶安全输出。基本方案:采用由同步齿形带传动组成的带式输送机，并由伺服电机驱动。2) 标签控制装置主要有步进电机和光电传感器两部分组成。基本方案:步进电机控制标签的传送，光电传感器分别对药瓶、标签和是否被贴标进行检测。3）标签供给和输送装置标签供给装置选用圆柱容器用卷盘式标签供给装置基本方案：步进电机控制标签是否供给，同时光电传感器控制完成标签是否到指定位置的检测。标签输送装置是用于完成对卷筒标签的输送，它通过牵引导辊牵引标签纸带，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。4) 压标贴和装置 压标贴和装置是贴标机的工艺操作机构，它的主要功能是:将标签的剥离出的前缘固定在药瓶上，然后将标签均匀平整的压贴到药瓶上。基本方案:采用擦贴法，利用滚贴带和滚贴板。5）标签剥离装置使标签在输送过程中，克服不干胶标签和标签纸带之间粘附力，完成标签自动剥离。 基本方案：采用剥离杆来实现此动作。（3）贴标机完成贴标动作的工作原理瓶子由理瓶机进入贴标机传输带后，经过分瓶轮后间隔适当的距离。当瓶子经过测物电眼时，电眼发出信号，信号经过处理后，在瓶子到达与标签位置向切时，步进电动机启动，同时打印机工作，在标签上打印日期。当标带经过剥离板时标签由于惯性继续向前运动，与底纸分离，顺势与输送到位的瓶子粘贴，进入滚贴装置进行滚压，贴到容器瓶上。另外一个测物电眼检测到一个标签完全经过时，发出步进电动机停转信号，完成不干胶贴标机的一个贴标工作过程。贴标机总体结构如图2.4所示，其总体部件名称及功能如表2.5所示。1输送带2进瓶轮3标带回收卷盘 4贴标高度调节螺 5标带收回主结构 6张力导辊 7标签卷盘 8光电传感器2 9密封油墨座 10编码器 11 印字轮 12橡胶轮13张紧轮 14步进电机 15标签导向柱 16标签剥离板 17压标板 18伺服电机 19光电传感器3 20光电传感器1图2.4贴标机总体结构图序 号名 称功 能1输送带运送贴签的瓶子2伺服电机动力装置3进瓶轮使药瓶传送时保持适当的距离4标带回收卷盘将贴标后的标签纸带回收好5贴标高度调节螺杆针对型号不同的药瓶，调节药瓶贴标的高度6张力导辊用来牵引标签纸带，将标签移动指定的距离7标签卷盘用于支撑标签卷，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8标带收回主结构保证标带的回收的精度9光电传感器2检测标签是否过来10编码器控制贴标机各个装置11密封油墨座固定油墨装置12印字轮主要用于对标签进行生产批号的打印，此装置可以为外构件，并能实现各种色彩的打印。13橡胶轮把标签均匀的展开，方便打印日期14张紧轮保证标签顺利传动15步进电机驱动装置，并控制标签的传送16光电传感器1检测药瓶是否过来17压签板压紧瓶子与标签的粘接。18光电传感器3检测药瓶是否被贴标19剥离杆使标签在输送过程中，克服不干胶标签和标签纸带之间粘附力，完成标签自动剥离。20标签导向柱完成送标的同时，和标带收回主结构8将标签纸带以卷筒的形式回收来。表2.5 部件名称及功能3 工作机构的选择和设计3.1药瓶输送装置的运动分析3.1.1 药瓶输送装置的功能和运动要求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13:1)可进行多种型号瓶子的输送。2)按工艺路线图2.1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1460mm的运动。3)要求瓶子输送装置运动平稳，具有一定的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4)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。3.1.2 药瓶输送装置应解决的问题通过以上分析，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) 实现输送装置在贴标过程中的多工位停位控制。4）药瓶由传动系统驱动将输送装置送来的瓶子经过分瓶轮，分瓶轮在步进电机的带动下滚动，同时被药瓶被分开。3.2药瓶输送装置的结构设计由于贴标机属于轻型机械，药瓶的重量不是很大，所以可选用轻型输送机，而同步带传动最适合被用做轻型输送机，故药瓶输送装置可采用同步带传动机构，同步带传动具有准确性高，适合低速传动的优点14。药瓶输送装置结构如图3.1所示：图3.1 药瓶输送装置3.2.1电动机的选择已知：瓶子的最大直径为100mm，即d=100mm,高度是150mm，即h=150mm.生产能力最大为T=140瓶/分钟，假设瓶子之间的间隔为h0=350mm,每个瓶子的装满药后的最大重量是m=400g,输送机的最大行程为l=1460mm。由上述条件，可得：输送带的线速度vv=Th0 ( 3.1)将数据代入式3.1得，v=350140=49000mm/min=0.81m/s 输送带上最多能放瓶子的个数kk=l/d （3.2）将数据代入式3.2得,v=1460/10014瓶则带的有效圆周拉力FeFeF=vmg （3.3）将数据代入式3.3得,FeF=140.49.8N=54.88N 则输送带传递的功率Pw （3.4）将数据代入式3.4得 Pw=54.880.81/0.98W=45.36W因电机还要克服带轮与带之间的摩擦力以及带的重力等，故可选功率稍大的电机，另外由于生产能力需变化，所以可选调速范围大的伺服电机，故初选电机型号为型号为70SL5C2，额定输出功率为160W，f=50HZ 励磁电压为110V，堵转转矩为1800Nmm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.3.2.2同步带传动设计计算已知电机的功率为P=160W,转速n=110r/min，工作每天8小时工作制。计算如下13：(1)确定计算功率Pc根据已知工作条件查手册7得，工作情况系数KA=1.2,故 Pc=KAP (3.5)将数据代入式3.5得，Pc=1.2160W=192W (2) 确定同步带的模数m根据Pc=192W和n=110r/min,查手册7得， m=4mm(3) 初设带轮的齿数 z=35(4) 确定带轮节圆直径d d=mz (3.6)将数据代入式3.6得,d=435mm=140mm (5)校核带速v (3.7)将数据代入式3.7得,v=0.81m/s与式（3.1）相比，显然带速正好能符合生产能力的要求，且能正常实现。即带速符合要求。(6) 中心距设定为a=1460mm(7) 计算带轮的啮合齿数Zm(3.8)将数据代入式3.8得,Zm=（1/2）35=17.5圆整后，Zm=17(8) 确定带宽bs因为瓶子的最大直径d=100mm，所以根据手册可选标准带宽为bs=120mm(9) 同步带轮结构尺寸设计及相关参数的确定根据手册7确定齿形角 节距p=m=12.56mm顶圆直径da=d-2=138mm 顶圆齿距齿侧间隙j=0.8mm 径向间隙c=1.1mm顶圆齿槽宽 齿槽深h=h+c=3.5mm根圆直径 根圆齿槽宽齿根圆角半径 齿顶圆角半径带轮宽度 B=124mm3.2.3 轴的设计与计算已知电机输出功率P=160w，输出转速n=110r/min计算如下8：（1） 求出轴上的功率P1、 转速和转矩T分别为：P1 = P (3.9)将数据代入式3.9得,P1=0.16KW0.97=0.135KW 又 = n=110 r/minT= 9.55 (3.10)将数据代入式3.10得,T = 9.55 =11.72Nmm其中：P 电动机输出功率； P1 轴传递的功率，单位为 KW;n 电机的输出转速； 轴的转速；T 所受的扭矩， 单位为 Nmm ； 电动机与轴间的传动效率8，取 = 0.97；（2） 选择轴的材料，确定许用应力 已知该传动的功率属于中小功率，对材料无特殊要求，故选45钢并经调质处理。由手册查的=600Mpa，再由手册查得许用弯曲应力=60Mpa。（3） 按扭转强度估算轴径 由手册7查得C=103126，根据公式 (3.11) 考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故将估算直径增大3%5%，取为11.714.2mm，由设计手册取d1=14mm（4）设计轴的结构并绘制结构草图图3.2 轴由于设计的是单级减速器，可将带轮布置在箱体内部中央。根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度1） 确定轴上零件的位置和固定方式 要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。2） 根据轴结构的设计原则，依次确定出各轴段的直径，如下：d1=14mm d2=25mm d3=30mm d4=12mm3） 确定各轴段的长度 4） 因为传动轴工作中只承受径向力，所以在轴段2和轴段4上选用安装深沟球轴承。轴承型号为6205。 5） 轴上零件的周向定位 轴段1需和联轴器配合，轴段3需和带轮配合，且均采用键连接。通过查手册9，轴段1处选择普通平键A 型516。轴段3处选择普通平键A 型890。（5） 求轴上的载荷带轮上的切向力Ft Ft=2T/d （3.12）将数据代入式3.12得,Ft= 带轮对轴的重力F F=mg (3.13)将数据代入3.13得，F=200N则两轴承的支撑反力分别为：Fv1= Fv2=F/2=100N Fh1= Fh2=Ft/2=375.65N （6）按当量弯矩校核轴强度 1）作垂直面和水平面受力图和弯矩图 则C处，Mcvl=Mcvh= Fv190=9000N.mm Mch1=Mchh= Fh190=33808Nmm 2）合成弯矩 Mc= （3.14） 3）作转矩图 T=11.72Nmm图3.3 轴载荷分析图4） 校核轴的强度由图3.3可知，c为危险截面所以只校核C处即可。按第三强度理论，计算应力： (3.15) 其中： 轴的计算应力，单位为MpaMc 轴所受的弯矩，单位为NW 轴的抗弯截面系数，W=01=27000，单位为 计算常数，取0.6前已选定轴的材料为45钢，调质处理，且已知=60 Mpa。而，故轴是安全的，可以使用。3.3 步进电机的选择3.3.1 步进电机有四个优点1） 转速可调，简化了变速箱和传动机构；2） 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；3） 在失电时有自琐功能；4） 它的驱动易于与微机接口，可以实现连续控制和微调。3.3.2 步进电动机的选用 本设计选用步进电机带动送纸辊控制标签的传动，依靠偏心压辊与送纸胶辊同时的挤压力所产生的摩擦力带动标签运行。同时，步进电机通过带传动带动标带回纸盘收回废止带。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，这里采用了摩擦打滑机构，保证了送纸辊与标带回纸盘之间的张力在整个贴标过程中基本不变10。在现代自动包装机中，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，智性能好。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。（1）选用的是反映式步进电机选择步进电机主要考虑以下几个因素：1） 转矩和惯量匹配条件 为了使步进电动机具有良好的启动能力及较快的响应速度，通常推荐TL/Tmax0.5及JL/Jm4 2）步距角的选择和精度 步距角的选择是由脉冲当量等因素来决定的。步进电动机的步距角精度将会影响开环系统的精度。此系列电机的转子齿数Z=40 m=3选择电机所需的步距角： (3-16)Z转子齿数 ,k通电方式系数， 单相时k=1, m步进电机相数，m= 3则将数据代入3.16，得 = 确定最大静转矩： =N.m 依照此参数查手册电机的型号是55-BF-004。（2）分瓶轮执行元件的确定为提高送标精度和可靠性，并且要确保同步性，所以分瓶轮选用步进电机型号为86H7411。4 贴标机关键技术的研究设计现对其中结构较为简单的瓶子输送装置进行设计，而对于属于贴标机关键技术的标签输送装置、压标贴和机构将在第四章中论述。41 标签控制装置的设计本设计选用光电传感器。盘式标带的架签、送签、收签、出标机构组成采用间歇运动方式。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药瓶过来，光电传感器1用于检测标签的定位，光电传感器3用于检测输送带中药瓶是否被贴标。4.2 标签供给传送装置的设计（1）标签卷支撑盘4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4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。（2）标带回收主结构2在标签导向柱装置8送标的同时，将标签纸带以卷筒的形式回收来。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8的角速度必须小于标签卷的角速度。（3）收纸装置带动标签纸带，使标签纸带从标签卷筒上拉出，经张紧轮6引导，绕过剥离杆7，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8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。1标带回收卷盘 2标带收回主结构 3张力导辊 4标签卷盘 5打印装置 6张紧轮 7标签剥离板8标签导向柱 9贴标高度调节螺图4.2标签传送装置结构图4.3 压标贴和装置的设计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（垂直放置的同步齿形带）在标签上抚过，使标签完全粘附在瓶子上11。经分析可知，贴标和抚标两个装置对力的要求不同。在贴标过程中，只有使用较大的垂直于瓶子面的作用力，才能将标签粘牢；而在对标签的抚压时，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。图4.3就是一种擦贴式压标机构，也可叫滚贴式压标机构，这种机构简单且压标效果比较好。此结构主要由搓滚输送皮带，弹簧和机架组成，在挡板和输送皮带之间形成一条狭长的通道，当瓶子贴上标签进入这里时，在皮带的搓动下，瓶子饶本身的轴线转动，并以输送机速度继续往前移动，从而使标签完整的贴到瓶子上，不出现气泡等现象。再这里，弹簧起缓冲的作用，滚贴的效果与瓶子在通道中受到的力和搓标速度有很大的关系。 图4.3 压标机构4.4 标签剥离装置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。当瓶子运动到贴标工位时，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12。（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14。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，减小纸带绕剥离杆的包角a，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131,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15。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。视标签纸带薄而柔的情况。标签自由剥离时所需要的剥离力P可简化为 P=b(2CEWf)1/2 (4.1)式中：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一粘接破坏功当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，此时将标签简化为悬臂梁: e=(EI)/M (4.2)式中：I一标签的惯性矩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:r=(EsI)/M (4.3)所以， Es=(rE)/e （4.4）而自由曲率半径为e e=(2E/Wf )(1/2) C3/2 (4.5)于是综合4.1、4.2、4.3、4.4、4.5，可得P P=b(2rCEWf /e)1/2 (4.6)在式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，可以得到以下结论16:（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4.4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。减小为1。1 标签纸带牵引辊 2剥离杆 3标签导向柱图4.4 标签剥离装置同时，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4.5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18。图4.5 自动剥离的实现175 结 论随着全球包装行业的不断发展，贴标机的应用也将越来越广泛，贴标机的种类也将越来越多，高生产率、高可靠性、高精度、好的柔性和灵活性也将是贴标机的发展方向19。本次设计的贴标机主要用于多功能药品瓶装生产线，主要对贴标机的机械装置部分作了以下研究，并未对控制等方面进行深刻研究。（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:药瓶输送装置、标签输送输送装置、压标机构。根据各部分的功能需求，对其基本结构进行了初步设计。(2)分析了贴标机的关键技术对标签剥离杆的设计和压标机构的设计是贴标成功的关键，并分析了影响贴标质量的主要因素，并提出了提高标签贴和质量的方法。（3）根据分析计算，绘制出立式不干胶自动贴标机的总体装配图，并设计出部分零件图，结合图纸更好的说明了贴标机的大致工作原理。总体来说，本次设计的贴标机还有许多不完善之处，有很多方面没有考虑全面，还需进一步改进。参 考 文 献1 滕燕,李小宁,孙静.气动全自动贴标机的研究与开发J.中国制造业信息化, 2004 (12):118-120.2孙静.全自动自动贴标机的开发与研究C.南京理工大学.2003.3林成.包装机械原理与设计(第1版)M.上海：上海技术出版社,1988.4李伟，樊宁.一种新型自动贴标机J.机械设计.1995，8：34-35.5中华人民共和国专业标准贴标签机J.包装与食品机械.1997，15(6):39-41.6关振球.轻工业包装机生产线M.北京:轻工业出版社，19897徐撷.机械设计手册（第2版）M.北京:机械工业出版社.20008程光仁，谭仪容.机械设计M.南京:华东工学院,19899黄平.常用机械零件及机构图册（第1版）M.北京:化学工业出版社,199910赵延伟，彭国勋.包装技术与机械设备(第1版)M.湖南:湖南大学出版社.11孙博，张世娴.包装机械对标装置的分析J.冷饮与速冻食品工业.2002,8 (3): 1一19.12张芙蓉.全自动粘贴式贴标机J.轻工机械.1997 3: 33-35.13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J.包装与食品机械,2002, 20(1): 4-6.14张国伟，杨健旺.贴标机压标装置P.中国人民共和国知识产权局.2008.15蔡功禄.食品生物工程与机械M.北京:化学工业出版社，2001.16吴艳芬.不干胶标签材料及应用J. 技术与应用.2007,6(2):53-55.17任森.浅谈不干胶标签及其印刷工艺J.包装世界1997, 14(1): 61.18 Food,Drug