瓶裝產(chǎn)品自動貼標機的設計含15張CAD圖,瓶裝,產(chǎn)品,自動,貼標機,設計,15,cad 1瓶裝產(chǎn)品自動貼標機的設計1、背景介紹1.1 貼標機概述自動貼標機的種類很多，功能各異，但基本原理都是相似的，均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。產(chǎn)品的類型分為直線式貼標機和回轉式貼標機。直線式貼標機通過加標機構將標簽貼在作直線運動的包裝件或產(chǎn)品上的機器。回轉式貼標機通過加標機構將標簽貼在作回轉運動的包裝件或產(chǎn)品上的機器。貼標機按照不同的粘膠涂布方式，可以分為不干膠貼標機、漿糊貼標機(上糊貼標機，膠水貼標機)和熱熔膠貼標機幾類。按照自動化程度分，可分為全自動、自動、半自動和手動貼標機幾類。按實現(xiàn)不同的貼標功能分，可分為平面貼標機、雙面貼標機、側面貼標機和圓周貼標機類。貼標機的主要工作機構由供標裝置、取標裝置、打印裝置、涂膠裝置及聯(lián)鎖裝置等幾部分組成。貼標機必須完成以下四項基本操作: 對需要貼標的包裝件進行定位，一般采用物件分撥整理裝置;供標裝置將標簽從堆標盒 (庫)中或從卷筒上傳送到貼標位置；傳送過程中涂膠裝置將勃合劑涂覆到標簽上(不干膠標簽無需此操作) ，若是熱敏標簽，則對預涂覆勃合劑加熱激活，貼標裝置將標簽粘貼于容器上，并加壓熨平。1.2 研究意義我國的貼標機械行業(yè)己經(jīng)經(jīng)歷了幾十年的不斷發(fā)展，經(jīng)歷了從零到有、從簡單到復雜的發(fā)展歷程，改革開放后的這些年以來，我國在貼標機械行業(yè)的發(fā)展取得了巨大的進步，但目前與發(fā)達國家的先進水平相比，還存在巨大的懸殊，其主要表現(xiàn)為我國貼標機械產(chǎn)品中高新技術應用少、控制水平較低，新材料、新工藝推廣緩慢，其中，大約只有5%的產(chǎn)品能達到發(fā)達國家20世紀90年代初期水平，總體水平比發(fā)達國家落后二十年左右。瓶裝自動貼標及在國外的包裝、食品工業(yè)及化工等行業(yè)己得到廣泛的應用，采用此類設備貼標簽速度快，貼出的標簽方位準確，由于標簽帶采用卷軸式安裝，取標過程沒有人工接觸而引起的二次污染，貼標過程清潔衛(wèi)生，是我國發(fā)展外向型食品工業(yè)的必備設備，也2是我國包裝行業(yè)有待發(fā)展的一個重要領域。本課題研究的意義在于實現(xiàn)對瓶裝產(chǎn)品表面進行快速貼標，改變傳統(tǒng)的手工貼標，提高生產(chǎn)效率，減輕勞動力，促進貼標技術的發(fā)展，目的是設計一種多用途化、高速化和高技術的貼標機，使其應用更為廣泛，來滿足企業(yè)生產(chǎn)和社會需求。2、文獻調研2.1 國內(nèi)發(fā)展狀況我國貼標機的發(fā)展大概經(jīng)歷以下幾個階段：引進國外部分功能不完整的貼標機的階段。這階段的貼標機械企業(yè)只能生產(chǎn)簡單的貼標機。這階段我國貼標設備還處在初期發(fā)展，不管在性能、功能還是貼標精度與質量等方面與國外設備相比都有相當大的差距，因此這個時期的進口貼標機在中國市場上占有主導地位；貼標技術的快速發(fā)展階段。主要包括貼標速度的快速提升和功能的多樣化發(fā)展貼標機技術的穩(wěn)步發(fā)展階段。這階段也是我國貼標機發(fā)展的轉折點。在這一階段，國內(nèi)貼標機企業(yè)間互相競爭的同時也與國外貼標機生產(chǎn)企業(yè)進行競爭，因此我國貼標機生產(chǎn)企業(yè)在這些競爭中不斷地提升。目前我國大部分熱熔貼標機的控制系統(tǒng)都是從國外引進的，不僅成本昂貴，而且在維護等方面也非常不方便。一旦出現(xiàn)故障就有停產(chǎn)的可能，這嚴重阻礙了企業(yè)的正常生產(chǎn)。針對以上情況，我們自己研發(fā)出國內(nèi)首臺卷標熱膠貼標機，貼標速度為30000瓶/h。該設備控制系統(tǒng)既有PLC控制，又有運動控制和張力控制等，是一種技術含量高、精度速度要求高的綠色環(huán)保節(jié)能貼標機，同時由于貼標的效率提高，使單位時間內(nèi)的生產(chǎn)效率得到大大提高，單位能耗貼標數(shù)量是國產(chǎn)現(xiàn)有貼標機貼標數(shù)量的2-3倍，因此節(jié)能效果顯著。它的研發(fā)成功，將填補我國在卷標貼標機生產(chǎn)上的空白。我國供標機構的研究發(fā)展歷程：2006年孫智慧，岳亞東等人對卷狀包裝材料的連續(xù)供送恒張力控制系統(tǒng)進行了研究和設計，為了減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差、提高系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和響應速度、縮短過渡過程時間，作者通過采用NCD優(yōu)化的非線性優(yōu)化PID控制，達到了優(yōu)化控制系統(tǒng)的目的。2006年楊綺云，李為濤對貼標機的供標機構進行了動力學分析以及對其控制系統(tǒng)進行了設計，找出了影響系統(tǒng)恒速度的因素，并應用現(xiàn)代化的自動控制和檢測技術，對如何精確3控制貼標速度和提高整機的自動化程度進行了控制系統(tǒng)的改造設計，從而提高了貼標的準確性及貼標效率。2008年賀兵等人利用AMDAMS軟件對六連桿供標機構進行了設計和仿真，針對六連桿供標機構對貼標精度的影響進行了分析。通過圖形化的操作，完成了六連桿機構的運動學分析，節(jié)省了時間并簡化了繁瑣的編程工作。 取標機構的研究：2006年劉敏杰等人對貼標機的取標凸輪的過渡曲線進行了設計，提出了要考慮的三個要素:標板相對標板軸中心的運動方式 ;扇形齒輪與小齒輪嚙合點的變化情況;標板軸中心在轉臺上的運動范圍，作者提出了可靠的理論設計依據(jù)，得出了可行的設計方法。整機的方案研究：2002年呼英俊，王開和等人對小型異形瓶不干膠自動貼標機進行了研制，采用覆帶式定位夾持機構解決了小型異形瓶貼標的定位問題;采用機、光、電一體化控制，解決了貼標控制和貼標精度問題。2008年陳永生，梁蘇寧等人對水果貼標技術進行了研究，著重介紹了兩種典型的壓貼式和氣貼式水果貼標設備的結構設計和技術性能，指出水果自動化貼標技術的發(fā)展將呈現(xiàn)高速化、智能化、低耗化和無紙化的趨勢。2010年潘紹明，羅功坤等人對全自動平面貼標機的系統(tǒng)進行了研究和設計，提高了貼標機的出標速度、輸送速度及其穩(wěn)定性。作者采用兩段式送標技術，提高了貼標質量和效率。2.2 國外發(fā)展狀況在世界范圍內(nèi)，包裝機械的發(fā)展歷史比較短科學技術發(fā)達的歐美各國大體上是在20世紀初起步，直到50年代才加大發(fā)展步伐。從20世紀初到第二次世界大戰(zhàn)結束前，在醫(yī)藥、食品、火柴、日用化工等工業(yè)部門實現(xiàn)了包裝作業(yè)的機械化；50年代，包裝機廣泛采用以普通電開關和電子管為主要元件的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了初級自動化；60年代，包裝機中采用機電光液氣綜合技術明顯增多，機種進一步擴大，在此基礎上實現(xiàn)了專用的自動包裝線；70年代，將微電子技術引入自動包裝機和包裝線，實現(xiàn)了由電子計算機控制的包裝生產(chǎn)過程；80至90年代，在某些包裝領域里將微機、機器人更多的應用于供送、檢測、管理等方面，準備向柔性自動包裝線和“無人化”自動包裝車間過渡。由于社會上各方面的積極推動和有力的配合，逐步地建立起包裝材料、包裝印刷、包裝機械等生產(chǎn)部門和與之相適應的科研、設計、情報、教育、學術、管理等組織機構，4進而形成了獨立完整的包裝工業(yè)體系，且在整個國民經(jīng)濟中占據(jù)著重要地位。1968年，世界包裝聯(lián)盟宣告成立，各國的包裝行業(yè)與學術團體更加發(fā)展壯大。根據(jù)近幾年的統(tǒng)計資料得知，這些國家包裝工業(yè)的總產(chǎn)值大約占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的2％左右；其中包裝機械所占比重雖然不是很大，但發(fā)展迅猛，平均每年集合以10％左右的速度增長，現(xiàn)在投產(chǎn)使用的包裝機械已經(jīng)超過千余種，同時包裝聯(lián)合機及自動線的配套設備已與單機等量齊觀了。美國的包裝工業(yè)發(fā)展較早，門類比較齊全，基礎扎實，水平很高。僅就機械制造業(yè)實力相當雄厚，其品種與總產(chǎn)值均居世界首位。由于國內(nèi)已實現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)代化，自選市場蓬勃興起，客觀上要求包裝機械沿著自動化方向發(fā)展，并將電子計算機及其他有關新技術廣泛應用于生產(chǎn)過程。有許多的工業(yè)企業(yè)和軍事部門輔設包裝研究機構，充分利用實驗分析手段積極從事新產(chǎn)品的開發(fā)和應用，美國有很多大學設置了包裝工程的科系和課程，把包裝教育當作公認的、正規(guī)的學術領域。 日本的包裝工業(yè)大體上是從第二次世界大戰(zhàn)結束后才發(fā)展起來。因善于引進、模仿、創(chuàng)新、經(jīng)營，僅用十年時間就奠定了初步基礎。如今，日本已經(jīng)建立起了獨立的包裝工業(yè)體系，其包裝工業(yè)總產(chǎn)值約為美國的一半而越居世界的第二位。日本擁有一批規(guī)模不大的包裝機械制造廠，側重于開發(fā)中小型、半自動的包裝機械及其配套設備，其技術水平好多己進入國際的先進行列。由政府自主的日本包裝技術協(xié)會主要搞技術情報交流。另外設有日本包裝機械工業(yè)協(xié)會，它乃是本行業(yè)的全部業(yè)務活動中心。 德國的包裝機械工業(yè)非常的發(fā)達，現(xiàn)擁有幾家堪稱世界最大規(guī)模的包裝機械制造廠，其包裝機械工業(yè)總值僅次于美國，但每年的出口總額卻比其他國家遙遙領先。還值得強調的是，它同意大利、英國、法國、瑞典、瑞士等國一樣，結合本國的具體條件實行按機種的專業(yè)化生產(chǎn)，以利于充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢研制高效能的新型包裝機來加強競爭實力。國外取標裝置的發(fā)展：1985年Fritz F.Treiber 等人對不干膠標簽的轉移裝置進行了研究，發(fā)明了一種旋轉式的取標裝置，其執(zhí)行過程為:標簽與底紙分離后，貼標桿的一端吸取標簽的背面，另一端旋轉900后轉移到貼標頭上，貼標桿釋放標簽，貼標頭帶著標簽豎直下壓至被貼物表面。此發(fā)明的優(yōu)點是取標過程能順5利實現(xiàn)，缺點是取標后貼標過程較繁瑣且貼標速度不高。1994年Richard等人對標簽的轉移方式和裝置進行了研究，發(fā)明了一種往復移動式貼標頭，貼標頭下方留有細孔，利用真空吸取標簽，從而對標簽進行轉移，此發(fā)明的缺點是往復式貼標效率低。3、課題目標3.1 課題要求本項目的主要目的是實現(xiàn)對自動化生產(chǎn)線中自動貼標機的機械系統(tǒng)設計，主要針對瓶裝產(chǎn)品，在瓶身上自動貼標，貼標速度大約 40-150PCS/min，貼標的位置精度要求為±1mm。要求完成對自動貼標機機械系統(tǒng)的方案設計，機械系統(tǒng)三維建模和工程圖紙的設計和繪制。通過課題的設計，使同學掌握一定的調查研究、查閱文獻和收集資料的能力；使學生了解自動貼標機工作的基本原理；提高學生獨立機械系統(tǒng)方案設計和分析能力；提高學生撰寫論文和設計說明書的能力等。3.2 實現(xiàn)目標一進行文獻調研，了解瓶裝產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)線工藝流程，對現(xiàn)有的自動化生產(chǎn)線進行對比分析。3.3 實現(xiàn)目標二根據(jù)產(chǎn)品商標的特性，設計機械結構完成商標的自動化粘貼并對自動貼標機進行建模分析，優(yōu)化結構，滿足生產(chǎn)線的速度要求和貼標機的位置要求。3.4 實現(xiàn)目標三完成機械系統(tǒng)的設計圖紙和論文，通過對自動貼標機的設置，鞏固機械類相關知識，同時熟練掌握設計的整個流程，并學會舉一反三。4、課題內(nèi)容4.1 設計背景介紹6自動化生產(chǎn)線中自動貼標機的機械系統(tǒng)設計，主要針對瓶裝產(chǎn)品，在瓶身上自動貼標，貼標速度大約 40-150PCS/min,貼標的位置精度要求為±1mm。4.2 技術路線(1) 進行文獻的調研，了解瓶裝產(chǎn)品自動貼標機的工藝流程；(2) 借鑒其中重要設計思想及理論，初步構思整個設計方案；(3)針對每一個功能，分塊具體分析設計機構實現(xiàn)瓶裝產(chǎn)品的供送、標簽的傳送、瓶裝產(chǎn)品與標簽粘貼的過程與裝置；(4)考慮裝置的通用性并優(yōu)化設計方案，完成相關機械設計圖紙，撰寫論文。4.3 課題方案此次所研制的貼標機的工作對象為瓶裝產(chǎn)品，在圓形瓶表面進行標簽的粘貼，要求:標簽能可靠地貼在瓶子的表面，實現(xiàn)全自動貼標；設計和制造成本低；具有緊湊的機械結構等?；谶@樣的工作要求，設計了一種方案即利用一個比較尖銳的裝置將標簽剝離，當標簽的前緣部分粘附到旋轉的瓶身上時，由傳送帶帶動瓶子進而帶走標簽，輔助完成標簽的粘貼工作，再用毛刷使瓶子和標簽貼合。此次設計方案為直線型貼標機，特點是貼標時容器直接由設置在貼標機上的板式輸送鏈進行輸送，在輸送過程中進行貼標，其容器所經(jīng)歷的軌跡為一直線或近似直線軌跡。4.4 課題預計的工作成果(1)了解瓶裝產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)線工藝流程，對現(xiàn)有的自動化生產(chǎn)線進行對比分析；(2)根據(jù)產(chǎn)品商標的特性，設計機械結構完成商標的自動化粘貼；(3)對自動貼標機進行建模分析，優(yōu)化結構，滿足生產(chǎn)線的速度要求和貼標機的位置要求；(4)完成機械系統(tǒng)的設計圖紙和論文。75、與課題相關工作基礎5.1 已經(jīng)開展的相關工作對于瓶裝產(chǎn)品貼標機已經(jīng)進行了工廠調研、查閱參考文獻、外文翻譯以及方案選擇的工作。5.2 已經(jīng)具備的條件工廠有臺臥式自動雙面貼標機可供調研和測繪。5.3 存在的不足與問題本課題雖然設計了一種取標貼標方案，并對取標、貼標原理進行了深入的分析與研究，但由于時間與條件的限制，對進一步提高貼標機的貼標速度只做了簡單的探討，在高速化取標貼標機的研究方面還需要后續(xù)大量的工作。6、進度安排序 號 設計(論文) 各階段名稱 日 期 備 注1 調研、開題報告、外文翻譯 2015 年 12 月 28 日~2016 年 3 月 5 日 中間涵蓋寒 假時間2 自動貼標機機械系統(tǒng)案方的設計2016 年 3 月 6 日 ~2016 年 3 月 31日3 機械系統(tǒng)的三維建模及工程圖紙的繪制2016 年 4 月 1 日 ~2016 年 4 月 30日4 論文的撰寫2016 年 5 月 1 日 ~2016 年 5 月 23日5 提交論文、準備答辯 2016 年 5 月 24 日 ~2016 年 6 月 1 日7、參考文獻[1] 潘松年包裝工藝學[M]第二版印刷工業(yè)出版社,2004.[2] 牛萍阻隔包裝材料及其技術[T]塑料制造,2006(Z1).8[3] 宣兆龍,易建政,杜仕國高阻隔性包裝材料現(xiàn)狀及發(fā)展[J]包裝工程,1998(6).[4] 洪亮,程利偉泡罩包裝技術分析[J]包裝工程,2008(2).[5] 羅耀武中國貼標機的歷史與現(xiàn)狀及其在國際市場中的地位[N]消費日報,2006-10-16.[6] 滕燕,李小寧氣動全自動貼標機的研究與開發(fā)[J]中國制造業(yè)信息化,2004(12):118-120.[7] 三菱電機公司 MELSEC Q 系列 PLC 全系列介紹 [M]上海: 三菱電機上海有限公司,2002.[8] 三菱電機公司運動控制器編程手冊 SV22 [M]上海: 三菱電機上海有限公司,2002.[9] 劉筱霞.包裝機械[M].北京:化學工業(yè)出版社,2007.[10]佚名.我國食品飲料包裝自動化現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].中國包裝工業(yè),2008 ,25 (12):34-35.[11]關言.我國食品包裝機械科技走勢[J].中國包裝工業(yè),2006,13 (7) : 5-7.[12]張聰.自動化食品包裝機[M].廣州:廣東科技出版社,2003.[13]楊曉清.包裝機械與設備[M].北京:國防工業(yè)出版社,2009.[14]趙化啟.ZDTB-L1 型智能貼標機系統(tǒng)設計與模型分析[J].林業(yè)機械與木工設備,2007, 17 (6):35-41.[15]伍志祥.自動貼標機的關鍵技術研究與設計[D].無錫:江南大學,2013.[16]黃穎為.包裝機械結構預設計[M].北京:印刷工業(yè)出版社,2007.[17]許書揚,許俊浩.模內(nèi)貼標的特點與應用[J].塑料包裝,2005 20 (15) : 3-12.[18]孫智慧,岳亞東.卷帶包裝材料連續(xù)供送恒張力控制系統(tǒng)的設計[J].農(nóng)業(yè)機械學報,2006,13 (8)208-210.[19]楊綺云,李為濤.貼標機供標機構的動力學分析與控制系統(tǒng)設計[J].包裝工程,2006 ,16(5):45-47.[20]劉敏杰.貼標機取標凸輪曲線的設計研究[J].輕工機械,2004, 12 (4): 42-50.[21]張敏.標簽在包裝設計中的應用研究[D].西安:西安理工大學,2008.[22]李勃聽,陳建華,姚克檢.不干膠標簽用膠粘劑劑分析[J].印刷技術,2009,8(1) : 33-46.9[23]孫靜.全自動氣動貼標機的研究與開發(fā)[D].南京 :南京理工大學,2003.[24]張芙蓉.高精度貼標機中影響貼標精度的因素分析[J].輕工機械,1997, 6 (4) : 9-11.[25]王雅先,尉富恩.貼標質量的研究[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟,2004, 28 (13) : 11-25.[26]FAGOR 8050 MS, MG; M IIVSTALLATION AND STARTT-UP MANUAL [Z] .Spanish Fagor Autanation, S, Coop. Ltda, 1 st Edition November 2004: 23一 34.[27]FANLTC PC PROGRAMMER OPERATOR'S MANUAL [Z]Japan, FANUC LTD. MAY 2005: 45 一 54.[28]FANUC DC SERVO MOTOR M Series DESCRIPTIONS,Japan FANUC LTD. MAY 2005: 72 一 78.[29]Belal Sandor. Clueless Labeling. KHS Journal. 1996, 2:25~28.[30]R. L. Earel. Tips on How to Select an Automatic Labeling System. Busch Machinery. 2003, 6:52~57.[31]S. E. Charm. The Studies of Algorithms and Strategies about Indirect Adaptive [32]Fuzzy Control Systems. Advance in Systems Scenic and Applications.2004, 4:12~14.10