毕业设计（论文）-瓶装产品自动贴标机的设计.doc

瓶装产品自动贴标机的设计瓶装产品自动贴标机的设计全套图纸加扣 3012250582摘要当今社会，科学技术迅猛地发展，机械化设备生产行业逐渐取替了手工业，各种式样的贴标机械也应运而生，而本文就对贴标机进行了相关的研究和设计。本文设计的是一种直线式的而且能够自动对瓶身完成贴标的一种装置，该贴标机主要由传动装置、分瓶装置、压瓶装置、供标装置、贴标装置组成，主要针对的贴标对象是不同规格的瓶身无弧度或有较小弧度的方形瓶，使用的是不干胶标签。本文的主要内容包括对贴标机械工作原理的研究分析、各重要组成系统的设计过程以及对各部分零部件的设计与校核等。首先对自动贴标机的发展现状及原理进行深入地分析和研究，明确贴标设备各装置的运动规律及零件组成，提出切实可行的设计方案，绘制出原理图；其次，对设计方案进行完善，确定最终方案，并初略估算出各部分装置的大体尺寸；然后，对各零部件的参数进行计算和校核；最后，利用软件建立模型并绘制出装配图及部分零件图。该直线式贴标机的特点是能够自动连续完成传送瓶子、供送标纸、粘贴标签、抚平标签等动作，用户可在简单地指导下快速学会贴标机的操作。关键词：自动贴标机，直线式，分瓶装置，压瓶装置，贴标装置2Design of automatic labeling machine for bottled productsABSTRACTNowadays, with the rapid development of science and technology, mechanical equipment manufacturing industry gradually replace the handicraft industry, therefore, various patterns of labeling machinery has been designed , and this paper carried out the research and design of the labeling machine . In this paper, the linear automatic labeling machine for bottled products is a device which can complete the actions of labeling. The labeling machine is mainly composed of bottle driving device , bottle pressing device, labels providing device and labeling device, mainly for different specifications of the square bottles with no arc or small arc, using self-adhesive labels. The main content of this paper includes the research and analysis of the operation principle of the labeling machine, the design process of the important components of the system and the design and check of the parts. Firstly, according to the present status of development and the operational principle of the automatic labeling machine, the paper carries on analysis deeply and researches, clearly knows the law of motion and the parts of labeling equipment, puts forward to the feasible design scheme, draws out the schematics diagram; secondly, improve the design of the final plan, and estimate the overall sizes of each part of the device . Thirdly, calculate and check the parameters of the parts. Finally, use software to establish models and draw the assembly drawing and parts drawings. The straight line type labeling machine is characterized in that it can delivery bottles automatically and continuously and feed the standard paper, transfer labels, paste labels, smooth labels and so on. Users can learn the operation flow of the labeling machine quickly with a simple instruction .Key words: automatic labeling machine, straight line type, bottle dividing device, bottle pressing device, labeling device4目 录1 绪论11.1 引言11.2研究现状及发展21.2.1 国内贴标机的现状及发展21.2.2 国外贴标机的现状及发展51.3课题研究内容61.4 研究的意义及发展前景72贴标机的总体方案设计82.1系统功能需求分析82.2系统总体方案设计92.3 主要组成装置的方案设计103贴标机的机械设计143.1主要组成装置机构设计143.1.1分瓶装置143.1.2贴标装置163.1.3压瓶装置173.2整体机械设计184 贴标机的设计参数与校核204.1 电机的选择204.2同步带的设计参数与校核225结论24参考文献26致谢28译文及原文291 绪论1.1 引言随着社会的进步，人们对日常的生活用品的需求也逐年增高，而在人们的物质生活更加富足的同时，为商品粘贴标签的行业也在迅猛地新兴起来9。渐渐地，随着工业的发展，人们从依靠人力的手动粘贴标签的方式逐步更新换代成手动的贴标机械、半自动化的贴标设备，甚至是完整的全自动化的贴标机构。而贴标机在国内刚刚兴起的时候，中国的贴标机技术是落后于国外的技术的，人们主要是引进或者仿制国外已经换代的功能技术不甚优良的贴标机构。由于国内生产的贴标机在生产的性能上、贴标的质量上、粘贴标纸的速度上甚至是外观上比起国外的贴标装置都差好多，所以大多数的厂家依旧会选择从国外引进来的品牌1-2。而在今天，我国的贴标设备已经走近了千万计的工厂里并广泛地运用到了各种生产行业，比如应用到了电子产品生产行业、食品医学行业、日常生活用品生产行业等等，虽然不同行业的贴标机功能并不十分相同，但是基本原理还是大同小异的3。简单来说，贴标机是一种能够将生产所需要的标签贴纸牢牢的粘贴在生产商品的瓶身上。贴标机的用途有很多种，有的是可以在平面上进行粘贴标签的工作，如在蓝月亮洗衣液等瓶子瓶身弧度比较小或者根本没有弧度的方形瓶身上进行贴标操作，有的可以在弧度很大的瓶身上进行贴标，有的贴标机械可以对瓶身的单一平面进行贴标，有的有能力在瓶身的多个平面上粘贴标签，还有的贴标机是可以进行局部或者是全部粘贴的。以上是针对生产产品的贴标要求进行粘贴标签的，而现在的贴标行业除了能够针对不同形态的瓶子以及在瓶身上不同的位置进行贴标，还能够变更多种多样的标签，如不干胶贴标机就是采用的是不干胶的贴纸，这种不干胶的贴纸现在比较常用，还有的是浆糊贴纸、热熔胶贴纸以及胶水贴纸等等4。总之，贴标机的功能真的很多、很全。贴标技术发展已久，而贴标机却是近些年才新兴起来并大范围应用的，现在贴标机已经在贴标行业占了很大的份额，而且随着科技的发展，微电子技术、机器人等技术将越来越广泛的应用于贴标行业中，所以说贴标机的潜力还是很大的并且具有良好的发展前景。 1.2研究现状及发展1.2.1 国内贴标机的现状及发展国内的贴标设备主要是经历了以下几个较大阶段的发展历程：(1) 我国贴标机发展的第一个阶段是从2世纪8年代末期到1994年，国内技术较国外来说相对落后，只能生产满足基本的贴标功能的要求但功能不齐全的较简单的贴标机，贴标产业处于需要引进国外一部分功能相对不完整不齐全的贴标装置的阶段。此时，我国的贴标设备的生产企业只能生产粘贴两种标签的贴标机，颈标和身标，所以说这阶段我国的贴标设备正处于刚起步的发展阶段，不管在贴标精度上、贴标质量上甚至是标签的制备上都极度落后于国外的先进贴标设备，不仅成本高，在维修防护等方面也十分的不便捷，有很多时候因为贴标这一环节出现严重问题而导致整个企业的全面停产，为企事业单位的生产带来不必要的经济等方面的损失，所以为了大幅度地减少发生类似的状况，绝大部分的生产企业都会在有较好经济基础的前提下引进国外较先进的贴标设备，因此，在这个发展阶段，中国市场上进口的贴标设备占有主要的地位5。(2) 我国贴标机发展的第二个阶段是从1995年到2001年，贴标技术稳步快速发展阶段。此阶段贴标技术的发展主要是贴标设备在功能上的多元化的发展(由从只能生产二标的贴标设备演变到能够生产四种标签，可以针对瓶装产品的头、颈、身、背面进行粘贴标签)、粘贴标签速度的快速提高(从刚开始的每小时只能加工24000瓶提高到每小时可以生产33900瓶)以及在外观上、贴标设备体积占据的空间上的发展，总而言之，该阶段的贴标技术正处于快速发展的一个阶段。在这一阶段里，国内外竞争异常激烈，出了国内贴标行业之间的互相不断地竞争，国内的贴标企业还和国外的贴标设备生产企业进行良性的竞争，正是有了这些良性的竞争，是我国的贴标企业始终处于紧张的状态，总是有危机意识，为防止自己的贴标企业不被国内外的其他竞争企业淘汰掉，只能成立科研小组，加紧对自己旗下的贴标设备进行改良和创新，依次循环，竞争改良再竞争再改良，从而导致我国贴标技术不断创新，稳步又快速的发展着。 (3) 我国贴标机发展的第三个阶段是从2002年到现在贴标技术较为先进的今天，这个阶段也是贴标史上的重要时期，是使贴标机技术走向成熟的发展阶段，完成了技术上的质的飞跃。2006年孙智慧，岳亚东等数人研究并设计分析了卷状包装材料的连续供送恒张力控制系统，采用了现代化的先进技术提高了贴标设备系统运行的稳定性并减小整个系统的稳态误差。而在2010年，潘绍明、罗功坤等几人研究并设计了全自动平面贴标机系统，采用两段式的送标技术极大的提高了贴标机的供标速度和稳定性，提高了粘贴标签的速度和质量6。现在，我国越来越多各式各样的贴标设备出现在生产线上，其中，属圆瓶贴标机在生产上的应用最为广泛，如图1-1。图1-1 高速多功能圆瓶贴标机除此以外，侧面贴标机应用也较为广泛，如图1-2。图1-2 侧面贴标机还有专门针对具有不规则商品表面的不规则瓶贴标机，如图1-3。图1-3 不规则瓶半自动贴标机1.2.2 国外贴标机的现状及发展包装机械有相对来说比较短暂的发展历史，一般科学技术较为发达的国家也仅仅是起步于20世纪的初期，包装产业技术能够快速稳步的发展时已经到了50年代。而在这较短的发展史中分为以下几个阶段：(1) 第一个阶段是20世纪初期至二次世界大战结束之前，在该阶段，已经在制药行业、日常用品以及食品等生产行业出现了机械化地包装生产；(2) 第二个发展阶段是50年代，在该阶段企业能够成产初级自动化的包装机械并且已经在各种领域得到了广泛的应用；(3) 第三个发展阶段是60年代，机电光液气综合技术已经广泛应用了包装机械中，设计并研究了专用的自动包装线，极大地增加了包装机械的种类；(4) 第四个发展阶段是70年代，研究人员在自动包装机以及包装线上加入了微电子方面的技术，实现了包装机械的生产过程能够由人为操控电子计算机来控制；(5) 第五个发展阶段是80至90年代，研究人员将微机技术、机器人技术广泛的应用于供送待包装的产品和外包装方面、检测管理方面等。(6) 第六个发展阶段是21世纪初期至今，认识到了包装机械在各领域中的重要性，逐步建立与包装机械相关的研究管理等部门，形成严谨完整的包装设备体系。经近几年的资料统计可知，包装机械的发展十分地迅速，以平均每年约为10的速率在增长，现如今可以投资进行生产的包装机械已经过千7。包装技术在不同的国家有不同的发展历程与前景，下面分别从美国、德国、日本三个国家进行说明。美国的包装生产设备起源的比较早，种类也较其他国家更为繁多，包装机械的技术水平更高，更为成熟。许许多多的工业生产企业以及国家的军事部门均设立了对包装技术研究相关机构，用实验研究分析的方法来开发和应用新型包装机械。同时，美国也有较多的大学课程中包含了包装技术这门知识便于提高人们对包装机械技术的重视与认识。而且美国国内许多地区已经实现了包装机械的现代化生产，包装机械更是沿着自动化方向快速并稳定的发展，美国的科研人员将电子计算机以及相关的现代化先进技术逐步地添加到包装机械的生产流程中8。德国的包装机械产业相当的发达，现如今已经诞生了几家可称为世界上规模最大的包装机械的生产加工工厂。德国的包装机械产业的总产值仅仅次于美国，而且与其他国家相比每年可供出口的生产总额数更是遥遥领先。还有更值得强调的一点是，它与其他国家如英国、法国、意大利、瑞典等国家一样，均是根据自己国家的现实条件来对包装机械进行投资和生产，这种因地制宜的发展方式能够最大限度的提高包装机械的生产效率。日本的包装产业应该说是从第二次的世界大战结束之后才开始渐渐新兴起来的，但是由于日本十分地善于对其他国家的包装产业技术进行引进、模仿及创新。发展至今，日本已经完整的建立起来了具有能够独立完成各种包装行为的包装产业体系。值得一说的是，日本不像德国那样注重大型包装企业的发展，而是反其道而行之，着重于研究并设计中小型的半自动化包装机械技术以及相应的配套设备，逐步成立了众多规模不大但是很多技术发展水平已经排在国际先进的贴标技术行列之中的包装机械生产制造工厂。另外，日本更是在其国内设有许多的包装机械工业的相关协会，该协会就是包装行业的生产业务的活动中心。1.3课题研究内容在包装机械的设计领域中，大部分的研究人员仍旧沿用前人的研究方法：(1) 根据提供的设计任务书到工厂或生产厂家找到同类型的贴标机作为样机；(2) 参考样机的各项指标并结合设计任务书来制定贴标机的适用范围和性能指标；(3) 设计贴标机的原理图及大体工作流程；(4) 设计关键的零部件；(5) 设计总体方案及零件图；(6) 对关键的零部件完成选型及强度、刚度等校核；(7) 绘制出整机的控制系统图纸、施工图等等。本次课题的主要目的是实现对自动化生产线中自动贴标机的机械系统设计，主要针对瓶装产品，在瓶身上自动贴标，贴标速度大约40-150PCS/min,贴标机位置精度要求为1mm.完成对自动贴标机机械系统的方案设计，机械系统三维建模和工程图纸的设计和测绘。本次的课题设计要求是了解瓶装商品自动化生产工艺的系统配置及基本的工艺规程并对现如今已经存在的自动化生产方式进行研究对比，从而进行对自动化生产线上自动贴标机的机械系统的设计，主要针对瓶装产品，然后根据产品商标的独特性质，设计一种机械设备能够完成商品标签的自动化粘贴。换句话说，就是设计一种在生产过程中能够完成具有相同特点的各种待生产商品瓶身的贴标运动，还要使这种装置同时能够完成具有相同特点的不同生产规格但具有比较相似形状的容器。对本次课题，课题首先需要了解瓶装产品自动化生产线的系统结构和基本工艺流程，其次要针对商标的特性设计相应的机械结构完成自动粘贴标签的动作，然后根据系统的要求优化结构设计，满足生产中的速度和精度的要求。本次课题应完成以下工作：(1) 进行文献调研，了解瓶装产品的自动化生产线工艺流程，对现有的自动化生产线进行对比分析。(2) 根据商标的特性，设计机械结构完成商标的自动化粘贴。(3) 对自动贴标机进行建模分析，优化结构，满足生产线的速度要求和贴标的位置精度要求。(4) 完成机械系统的设计图纸和论文。1.4 研究的意义及发展前景社会在不断地进步，越来越多的商品正走入各家各户，而商品上形形色色的标签又是商品必要的组成部分，所以能够自动地不靠人工的帮助下能够在商品上粘贴标签的机械设备受到了广大的人民群众的热烈欢迎。在产品瓶身上粘贴标签的目的是为消费者提供关于该商品详细可靠的信息，因此对待售商品进行贴标是贴标机械的主要工作任务。贴标机也占领着很大的市场份额。现在的商品市场上有很多的自动化、半自动化的贴标机械，应社会快速的发展、广大人民的强烈需求，十分有必要研究设计开发一款成本低廉效率又高的自动贴标机9。根据目前的发展来看，包装工业将结合产业结构的转变在优化设备结构、降低能耗、提高贴标质量、增加贴标种类等方面进行相对应的改良及调整10。预计到2020年，包装机械行业将积极响应国家”全面建成小康社会”的号召，满足广大群众的生活需求，实现具有高科技含量、少环境污染、低能源消耗、智能化等优点的新型包装产业11。 2贴标机的总体方案设计2.1系统功能需求分析本次设计的是一种直线式的且能够自动对方形瓶完成贴标的一种装置，该贴标机械应主要满足以下几个功能： (1) 能够自动完成连续贴标动作。 本次设计出的贴标机应满足只需提前人为手动调节机械设备后，再无需任何人工操作，就能够连续完成粘贴标签的动作。人们只需要通过控制系统(即显示器)来调控各部分装置的执行情况即可。 (2) 保证标签粘贴的质量(包括标签粘贴的牢固程度和外表的美观性)若要完美地高精度地实现这一过程就要在设计系统时注意几点：方形瓶的匀速传送及准确定位、标签的供送及精确定位、标签粘贴后抚平动作的完成以及贴过标签产品的送出。(3) 具有紧凑有序的组成结构。根据整台贴标机的功能需求以及各部分装置的作用和运动规律，合理有序地安排整个系统的结构布局，使其组成结构更加合理紧凑，充分利用空间，整台贴标机的占用空间减小，使用更加方便。(4) 具有一定的通用性。 本次设计的自动贴标机要满足能够针对一类瓶子进行贴标，具有的通用性越高，能够完成贴标的产品范围就越大，越受生产厂家的欢迎。2.2系统总体方案设计本文设计的是一种能够在不同规格的方形瓶上粘贴标签、可调节的直线式自动贴标机，根据贴标机的功能需求分析，对每一个功能分块具体地设计分析能够实现瓶装产品的供送、标签的传送、瓶装产品以及标签粘贴过程的装置。分析制定工艺过程是设计一台贴标机过程中最基础的部分，工艺过程的合理性将在极大程度上影响贴标机的结构、尺寸、运动规律及工作流程等。本次设计的是直线型的贴标机，经分析，贴标工序如下：送出成品传送瓶子粘贴标签供送标签 图2-1 贴标工序图确定贴标工序后，就要根据贴标机的功能要求、大体工艺流程以及贴标的工序将贴标机分块结构化，分成以下四部分： 供 瓶 装 置 分 瓶 装 置 贴 标 装 置 压 瓶 装 置 成 品图2-2 贴标机的机构方块图 根据机构方块图，完成每个机构的设计以及合理安排机构间的排列位置。因为各部分装置的排列顺序及位置在很大程度上影响了整台贴标机的工作行程及生产效率和时间。2.3 主要组成装置的方案设计 (1) 传动装置传动装置是整台贴标机上最长的装置，是粘贴标签设备的重要动力组成机构。本次设计主要是采用以链传动的形式来达到对方形瓶子进行传送的目的，因为与带传动相比，链传动具有强度高的特点，能承受比较重的物体，且传动功率比较的稳定。链传送带传动时，链条不会在传动的过程中发生弹性的滑动或者是打滑的情况，具有较为准确且稳定的平均传动比使整个装置的工作性能更加的可靠、效率更高；链传动还可以对比较大比较重的物体进行大功率的传送，作用在工作轴上的压力比较小；在相同工作情况下传动的尺寸可以将机械装置设计的更加精巧；能够工作在灰尘较多、温度较高甚至是由污染的恶劣环境，但瞬时的链转动速度以及瞬时的传动比并不是常数，所以在传动平稳性方面链传动做的比较差，而且商品在被生产的过程中，会因为工件间的撞击产生噪声12。因为链传送带中的每一个链节都是具有一定的刚性的，因此在链传送带运动的过程中会引起一种多边形效应，这也就是属于运动的不均匀性质，而这种运动独特的性质会引起链传动时的瞬时传动比的变化，还会引起设备的振动，所以在选择链传动的参数时一定要谨慎地考虑链传送带的这种特性。 同时，为了起防止瓶子在传送时发生掉落现象，在链传送带的两侧安装防护栏，该防护栏是由T形座、支架锁定握轮、U形支架、前侧导向圆棒以及内牙连接棒组成。(2) 分瓶装置综合贴标机的功能需求，本文在贴标机上设计安装一种分瓶装置，起到将方形瓶间等距分开的作用。在研究设计中，共有两种设计方案，方案分别如下：图2-3 分瓶装置方案一方案一中分瓶装置的原理利用有方形缺口的圆盘的转动将右侧的方形瓶放到左侧的连传送带上，因为圆盘是匀速运动的，所以被放到左侧的瓶子是等距的，这样就起到了分瓶的作用。 图2-4 分瓶装置方案二方案二的分瓶装置中，方形瓶首先经过橡胶轮，由于橡胶轮子的距离略小于瓶身的宽度，利用橡胶轮的摩擦力，将瓶子与瓶子之间会等距地分开，且瓶身的方向自动地调整成平行于链传送带传动的方向。橡胶轮子后面有成对的链传送带，链传动带的间距约等于瓶身的宽度。链传送带上的每个瓶子都经过这个分瓶的过程，达到多个方形瓶成一直线等距离向前运动的现象，便于接下来贴标装置对瓶子进行粘贴标签的动作。 经综合分析，本文选用的是方案二，利用摩擦力将瓶子分隔开的分瓶装置。理由如下：方案一看起来操作较方案二更为简单，但是却存在很多不足的地方，比如说圆盘中用来传送瓶子的开口大小，圆盘与传送带间的配合以及传送到左边后瓶子还会有一定的惯性，瓶子会不会因为惯性的作用歪倒等问题，而方案二就不存在这些情况，而且最主要的一点是，方案二的分瓶装置可以根据不同规格的方形瓶进行间距的调剂，使整台贴标机更加通用化，更符合厂商的生产需求。(3) 压瓶装置 本次研究设计的贴标装置能够适用于具有相同特点的各种规格的瓶子，所以想办法增加调节装置能够满足不同规格瓶子的粘贴要求，使之成为通用的生产机械。压瓶装置的功能需求是在实现贴标动作的这一阶段能够将瓶盖牢牢压住。大体的设计思路是：在压瓶装置中与瓶盖相接触的部分设计为传送带，传送速度与链传送带速度相等，达到迫使方形瓶紧紧地压在两传送带之间做匀速直线运动。 传 送 带高度调节装置动力传动与方形瓶 链 传 送 带 图2-5 压瓶装置机构方块简图 (4) 贴标装置贴标装置顾名思义是用来在瓶身上粘贴标签的装置。供标与贴标装置是本次设计的整台贴标机中最为核心的技术，这部分装置的好坏会在极大的程度上影响整台贴标设备粘贴标签的精确程度。贴标装置的功能需求是能够有时间间隔连续地供送标纸，内含将不干胶标签剥离标纸和抚平标签的装置13。大体方案如图：方形瓶标签签 瓶子的传动方向剥标和贴标的装置抚平标签的装置供送标签的装置收取标签的装置图2-6 贴标装置机构方块简图标 签标 签图2-7 标签分布图 标签应有一定的挺度，保证标签在供送和粘贴的过程中不发生变形或弯曲，标签还要保证整洁和光滑14。剥标装置剥离标签的原理如下图所示：1-标签；2-剥标板；3-底带 图2-8 标签剥离过程示意图 图(a)为未剥离标签的时候，标签只受到自身重力以及标纸支持力的作用，当标签随着底带运动到剥标板的末端时，标签开始受到底带粘结力的作用沿着剥标板的端曲面弯曲，又由于标签的自身挺度的作用( 见图2-8(b) ) ，当标签弯曲到一定程度的时候，标签的挺度就会克服底带的粘结力而回弹，回弹后标签保持着牵引速度向前移动，因为粘结力所做的功小于标签的动能，因此标签不再继续向下弯曲( 见图2-8(c) )15 。当标签挺度比较大时,可以换成端面半径比较大的剥标板，同时也可以适当地增大底带和端面的包角来减少底带和端面的摩擦，提高供标和贴标速度。反之，则需换成端面半径比较小的剥标板来保证可靠性和剥标精度，从而达到提高工作效率的目的16。 3贴标机的机械设计3.1主要组成装置机构设计3.1.1分瓶装置分瓶装置能够将方形瓶间等距分开、多个方形瓶成一直线运动，本文采用的是可调节间距的利用摩擦力将瓶子分隔开的一种装置。分瓶装置由位于转动装置上部的两个橡胶滚轮、两个链传送带、调节间距装置、可根据实际的瓶身的宽度来调节距离的传动装置以及分布在传动装置下方的能够为分瓶装置提供动力的两台5IK150GU-YF型号的电机和两套平带传动装置组成。针对方案二的分瓶装置做了一定的完善，称之为方案三，如下图所示：图3-2 分瓶装置方案三方案二的缺点是需要人为的手工矫正分瓶装置的两边，是他们均平行于传送带，这样不光增加了工人的手工量，还会存在一定的误差。最重要的是，方案二中缺少固定装置，所以经改良后形成方案三。分瓶装置中的调节分瓶装置两侧相对于待贴标的方形瓶的瓶身宽度的调节装置中，有橡胶轮和传送带，橡胶轮子的距离应该略小于瓶身的宽度，成对的橡胶轮子后面有成对的链传送带，而链传动带的间距应大于瓶身的宽度。方形瓶经分瓶装置后，瓶子与瓶子之间会等距地分开，瓶身的方向自动地调整成平行于链传送带传动的方向，链传送带上的每个瓶子都经过这个分瓶的过程，达到多个方形瓶成一直线等距离向前运动的现象，便于接下来贴标装置对瓶子进行粘贴标签的动作。图3-3 分瓶装置动力传动图3.1.2贴标装置在贴标机的使用中，是否能准确粘贴标签以及是否能长时间连续的贴标是贴标机的两大重要指标17。贴标精度就是在贴标容器上的位置精度18。该装置的工作流程是供送标签的卷轴圆盘上成卷的标纸在电机的作用下匀速供出标签贴纸，供送出标纸以后，途中经过多个中间滚子的传导使标纸到另一个收标圆盘上，而在这个过程中张紧力几乎是恒定不变的，途中贴标纸会经过拨标板，拨标板不动，标签在运动，所以标纸和拨标板之间会产生相对运动，不干胶标签就在这样的情形下渐渐地被剥离开来，而此时剥离的一部分的标签和匀速运动的方形瓶就会产生相对运动，使得标签虚浮地粘贴在瓶身上，而贴标装置的附近有一个可任意调整角度的毛刷，方形瓶在毛刷的作用下，使标签更加牢固的粘贴在方形瓶的瓶身上，最后方形瓶会继续地在链传送带上做匀速直线运动直到掉落到收集装置中。供标、贴标装置主要由供送标签的载台、众多的滚子（多个中间滚子的传动，可以使贴标纸的张力保持恒定并匀速运动19-20)、供标卷取圆盘、收标卷取圆盘、高度调节装置、两个电机、两个90锥形传动的减速器、剥标板以及毛刷组成。供标载台上有18个圆孔，其中4个用于装配高度调节的装置，一个用于安装拨标板，1个安装供标卷取圆盘，一个用于安装收标卷取圆盘，剩下的11个用来安装滚子。 图3-4 贴标装置 图3-5 贴标装置标签传送路线图高度调节装置的设计高度调节装置是由内波手轮、调整座轴承固定块、角度调整转动轴、上下调整螺杆、上下调整滑杆以及上下调整轴承座组成的。人工转动内波手轮的手柄达到调节供标载台的高度的目的，满足生产的产品对商标粘贴高度的要求。图3-6 高度调节装置3.1.3压瓶装置该装置在整个粘贴标签的过程中必不可少，起到了十分重要的作用，因为为使本次研究设计的贴标装置能够适用于具有相同特点的各种规格的瓶子，所以想办法增加调节装置能够满足不同规格瓶子的粘贴要求，使之成为通用的生产机械，而压瓶装置就是为此应运而生的。压瓶装置主要有电机(5IK150GU-YF型号)、减速器(90锥齿轮传动减速器)、三个平带传动装置以及用来调节高度的装置组成。它的整体结构采用的是与连杆机构的形式，可根据瓶子的高度进行相关高度的调节，而研究并设计了压瓶装置的主要目的是防止由于瓶子本身的质量过小而致使在粘贴标签的过程中瓶身会偏离轨迹，如此会出现标签粘贴不牢或者粘贴不上贴纸的情况，保证标签能够平整，不会起皱。压瓶装置与瓶盖相接触的部分采用平带传送，该平带的传动速度等于与用于传动瓶子的链传送带的传送速度。 图3-7 压瓶装置高度调节示意图3.2整体机械设计将上面所设计的贴标机的主要组成装置按照各部分的功能合理有序地安排机构间的排列位置，再进行细节上的优化，完成整台装置，如下图所示：图3-8 贴标机该贴标机的工作原理如下：(1) 方形瓶在链传送带的作用下进行匀速地向前运动，链传送带是由电机带动输入主动链轮运动进而产生的运动，链传送带的两侧有紧固装置作为防护栏来防止方形瓶在做匀速运动的过程中发生掉落现象。(2) 方形瓶会经过分瓶装置，经分瓶装置后，瓶子会等距离地分开且瓶身自动地摆好角度(此时瓶身的方向应该是平行于链传送带传动的方向)，多个方形瓶成一直线等距离向前运动，便于接下来贴标装置对瓶子进行粘贴标签。(3) 方形瓶会经过压瓶装置，压瓶装置是能够根据不同规格瓶子的尺寸进行调节高度的装置，压瓶装置里面的传送带会牢牢地压住瓶盖，起到稳定瓶子的作用，以防瓶子在粘贴标签的过程中发生歪斜而导致贴标精确度的降低，压瓶装置内带传动的速度与链传送带的速度相同。(4) 瓶子经过贴标装置，在贴标装置中完成粘贴标签的动作。在该装置中，用来供送标签的卷轴圆盘上成卷的标纸在电机的作用下匀速送出商品所需的标纸，送出标纸后，经过多个中间滚子的传导到另一个收标圆盘上，途中标纸会经过拨标板，拨标板是静止不动的，而标签却在运动，所以由于标纸与拨标板的相对运动，不干胶标签会渐渐地被剥落下来，而此时剥落的一部分的标签和匀速运动的方形瓶会产生相对运动，使得标签虚浮地粘贴在瓶身上，贴标装置的附近会有一个可任意调整角度的毛刷，方形瓶在经过毛刷对标签施加压力后，迫使标签更加牢固地粘贴于瓶身。值得一提的是，为了能够极大限度地提高该贴标机粘贴标签的精确度，可以在贴标装置中安装一个传感器，利用传感器来准确读取标签的位置，使标签位置精度要求达到1mm以内，满足生产厂家高规格、高精度地生产。(5) 方形瓶会继续地在链送带上做匀速直线运动至人为放置的收集装置中。 4 贴标机的设计参数与校核4.1 电机的选择(1) 电机类型的选择随着全数字式的交流伺服系统问世，交流伺服电机越来越广泛地应用于数字控制系统之中。然而，在国内的数字化控制系统中，步进电机的应用也十分广泛。因此，为了适应数字控制的发展，控制系统中常常采用步进电机或伺服电机作为电动机为设备提供动力21。虽然两种电机在控制的方式上均由脉冲串和方向信号控制，但在使用性能和应用场合上存在着比较大的差异。本文将伺服电机与步进电机的性能进行了比较。两种电机控制的精度不同。两相混合式步进电机的步距角一般是1.8和0.9，五相混合式的步进电机步距角一般是0.72和0.36，还有一些性能较为高端的步进电机细分后步距角更小。交流伺服电机的控制精度则是由电机轴后端的旋转编码器保证。两种电机的低频特性不相同。步进电机在低速时容易出现低频振动的现象。振动频率是与负载情况以及驱动器的性能有关，一般认为电机的振动频率是空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转是非常不利的。当步进电机低速工作时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器或者是在驱动器上采用细分技术等。而交流伺服电机运转则是非常的平稳，即使在低速运转时也不会出现振动的现象。交流伺服系统有共振抑制的功能，可以涵盖机械的刚性不足的缺点，且系统内部具有频率解析机能(FFT)，可以检测出机械的共振点，便于系统的调整。矩频特性不同，步进电机的输出力矩随着转速的升高而下降，并且在具有较的高转速时会急剧下降，因此其最高的工作转速一般在300600RPM。交流伺服电机是恒力矩输出，即在额定转速(一般为2000RPM或3000RPM)范围内，都能输出额定转矩，在额定转速以上是恒功率输出。过载能力不相同。步进电机一般不具有过载的能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以山洋交流伺服系统为例，它有速度过载和转矩过载的能力，最大转矩是额定转矩的二到三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机没有类似的能力，在选型时为了克服惯性力矩，通常需要选取有较大转矩的电机，但是机器在正常工作时不需要那么大的转矩，便会出现力矩浪费的现象。速度响应性能不同，步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要200400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以山洋400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合22。综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。所以本次课题选用伺服电机。(2) 电动机功率的选择 工作机所需的有效功率为： (4-1)(3) 电机所需功率为 设、分别为传送带、滚动轴承、圆柱齿轮（8级精度)、弹性联轴器、卷筒的效率，由参考资料查得=0.96，=0.98，=0.97，=0.99，=0.96，则传动装置的总效率为： (4-2) (4-3)3、电动机转速的选择选择常用的转速为1450/1720r/min。4、电动机型号的确定选用5IK150GU-YF型号，额定功率25W。4.2同步带的设计参数与校核同步带有以下的几个特点：(1) 传动比较准确，工作的时候没有滑动现象，而且具有稳定的传动比；(2) 传动时比较平稳，具有缓冲和减振的能力，噪声还很低；(3) 传动的效率较高，最高能够达到0.98，节能效果非常的明显；(4) 维护保养起来非常的方便，不需要润滑，况且维护的费用还很低；(5) 速比范围比较大，通常可以达到10，最高线速度可达50m/s，具有很大的功率传递范围，通常可以达到几瓦到几百千瓦；(6) 能够使用在长距离的传动中，中心距可达10米以上；(7) 没有污染，能够在工作恶劣的环境下正常的工作。同步带传动设计：已知：，每天一班制工作。 (1) 确定计算功率：由每天工作8小时查文献得工作情况系数。取， (4-4)(2) 选择同步带的带型根据算出的和选用L型带。(3) 确定带轮基准直径并验算带速初选小带轮的基准直径：根据L型带，取小带轮的基准直径所以可知： (4-5)验算带速： (4-6)所以，故而带速适合。 (4) 确定带传动中心距和带的基准长度并验算包角确定中心距a，并选择V带的基准长度由得，所以取根据文献计算带所需的基准长度： (4-7)查选取机械手册的基准长度为计算实际中心距及其变动范围： (4-8)中心局的变动范围： (4-9)(5)验算小带轮上的包角： (4-10)所以包角适合。(6)确定带的初拉力由表得L型带的单位长度质量。 (4-11)(7)计算压轴力 (4-12)(8)主要设计结论：选用L型同步带，带基准长度为310mm，带轮基准直径。5结论本文研究并设计了一款能够针对不同方形瓶进行快速高精度粘贴标签的贴标机，在现实生活中能够应用到各种不同的领域，比如可以生产医学上专用的方形药瓶，也可以对像蓝月亮洗衣液这种瓶身本身具有较小弧度的比较日常的生活用品，还可以对有平面的电子产品进行贴标签等等。这阶段设计贴标机主要完成的工作有：(1) 借鉴文献中有关贴标机的理论性知识及设计思想对目前的贴标设备进行设计与研究完成了贴标机大体方案的设计；(2) 将整台贴标机按照功能分块划分，完成了分瓶装置、传动装置、压瓶装置和贴标装置的详细设计；(3) 利用软件对贴标机进行三维造型，并绘制总装配图及部分零件图。本次的任务虽然只是设计了针对一类型号的方形瓶进行贴标签的贴标设备，但是经过了大量地阅读分析以及对现今市面上存在的半自动生产线的对比，极大地增长了对贴标行业的认识。按照课题要求根据瓶子的形状以及商品标签的特性独立设计了能够自动完成粘贴标签动作的设备，并在此基础上优化已经设计出来的机构，学懂弄通并巩固机械领域的相关联的知识点。本次的设计方案完成的较为圆满，但是由于经济时间等各方面因素的影响与限制，仅仅是完成了能够满足针对方形瓶的粘贴标签功能上的研究与设计，在贴标机械设备的结构上还需要进一步的优化和提高。本次设计的贴标机械存在不足之处。首先，需要人为的手工将待贴标的产品放到链传送带上或让贴标机直接连接到生产产品机械的出口处，而且未设计已经贴好标签产品的收集机构，需要以手工操作的方式将已贴好标签的产品拿到指定的收纳箱内，或者若是待贴标的瓶子本身具有良好的硬度或者由不易损坏的材料制成的，也可以直接在链传送带的另一边放置一个收纳箱。因此，在以后的设计工作中，逐步完善该贴标机，并且为符合未来机械行业的发展趋势，将电子、机器人等技术应用到贴标行业中去，使贴标机朝着更加智能化的方向发展。参考文献1 潘松年包装工艺学M.第二版印刷工业出版社,2004.2 张芙蓉.高精度贴标机中影响贴标精度的因素分析J.轻工机械,1997, 6 (4) : 9-11.3 张敏.标签在包装设计中的应用研究D.西安:西安理工大学,2008.4 杨晓清.包装机械与设备M.北京:国防工业出版社,2009.5 GlennDavis. 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